KR101489275B1 - 카트리지 및 관련된 방법 - Google Patents

Abstract

가동샤프트 둘레에 적재하기 위한 카트리지가 제공된다. 일 실시예에 따르면, 카트리지는, 카트리지하우징, 가동샤프트와 인터페이스를 이루기 위해 각각의 방사상 내부표면을 가지는 제1 및 제2링, 제1 및 제2링 사이의 카트리지하우징에 마련된 제1 및 제2압축판, 및 제1 및 제2링을 향해 제1 및 제2압축판을 압박하는 바이어싱부재를 특징으로 한다. 제2실시예에 따르면, 카트리지는 카트리지하우징, 가동샤프트와 인터페이스를 이루기 위해 방사상 내부표면을 가지는 링, 돌출부와 링 사이의 카트리지하우징에 마련된 압축판, 및 링을 향해 압축판을 압박하는 바이어싱부재를 특징으로 한다. 양 실시예의 카트리지는 압축판이나 바이어싱부재의 제거 없이 카트리지하우징으로부터 링을 제거할 수 있도록 설계될 수 있다.

카트리지, 분해, 압축판, 공간영역, 가동샤프트, 바이어싱력, 측면적재

Description

카트리지 및 관련된 방법{Cartridge and related methods}

본 출원은, 예컨대, 왕복 또는 회전컴프레서 및/또는 펌프와 같은 가동샤프트를 가진 장비를 구비한 본질적으로 유용한 카트리지어셈블리에 관한 것이다. 특히, 실시예에서, 이 카트리지는 자급식 측면적재 저마찰이고, 가동축의 표면에 대해, 예를 들어, 밀봉링이나 스크래이퍼링과 같은 포지션링에 대해 설계된다.

본 출원은 2008년 5월 30일 미국 특허&상표청에 제출한 가출원 61/057,497에 대해 35 U.S.C.§119(e) 하의 우선권을 주장하고 이의 개시내용은 참조로 여기에 통합된다.

분할된 밀봉링과 같은 밀봉링을 포함하는 장치가 컴프레서, 펌프, 터빈 및 다른 장치의 외부 원통형축 표면을 따라 유체기밀밀봉(fluid-tight seal)을 하는데 사용되는 것으로 알려져 있다. 스크레이퍼링은 이런 장비의 외부 원통형표면을 세정하는 것으로 알려져 있다. 오랜 사용 후 이런 장비의 밀봉 및 스크레이퍼링은 닳거나 손상되고 링의 수리나 교체가 요구된다.

많은 이런 종래 장치는 밀봉 및 스크레이퍼링을 일정 위치에 유지하고 샤프트 표면에 대해 링을 바이어스되게 하기 위해 많은 작은 부품을 포함한다. 단지 하 나의 닳거나 손상된 밀봉 또는 스크레이퍼링의 교체는 손상된 링과 교체된 링 뿐만 아니라 손상된 링에 접근하기 위해 제거되어야만 하는 비손상된 부분에 대한 관점에서도 장치를 분해하고 재조립하는데 많은 노력이 요구될 수 있다. 그 결과 장치를 복구하기 위해 많은 노력, 시간소비 및 경비가 들게 된다. 또한, 컴프레서, 펌프, 터빈 또는 다른 장비는 이런 많은 복구노력동안 동작되지 않도록 유지되어 전체 생산성에 악영향을 준다.

본 발명의 제1면에 따르면, 가동샤프트 둘레에 적재된 카트리지가 제공된다. 카트리지는 카트리지하우징, 가동축과 인터페이스를 이루는 방사상 내부표면을 각각 가지는 제1 및 제2링, 제1 및 제2링 사이의 카트리지하우징에 마련된 제1 및 제2압축판, 및 제1 및 제2링을 향해 제1 및 제2압축판을 각각 압박하는 바이어싱부재를 특징으로 한다.

본 발명의 제2면은 카트리지하우징, 가동축과 인터페이스를 이루는 방사상 내부표면을 각각 가지는 제1 및 제2링, 제1 및 제2링 사이의 카트리지하우징에 마련된 제1 및 제2압축판, 및 카트리지하우징에 마련되고 제1 및 제2링을 향해 제1 및 제2압축판을 각각 압박하는 바이어싱부재를 특징으로 하는 카트리지를 제공한다. 제1 및 제2링은 카트리지하우징으로부터 압축판 또는 바이어싱부재 중 어느하나를 제거하지 않고 카트리지하우징으로부터 제거될 수 있다 .

본 발명의 제3면은 가동샤프트 둘레에 적재된 카트리지를 제공한다. 카트리지는 카트리지하우징, 돌출부를 구비한 가동샤프트와 인터페이스를 이루는 방사상 내부표면을 가진 링, 돌출부와 링 사이의 카트리지하우징에 마련된 압축판, 및 링을 향해 압축판을 압박하는 카트리지하우징에 마련된 바이어싱부재를 특징으로 한다. 이 링은 카트리지하우징으로부터 압축판 또는 바이어싱부재 중 어느 하나를 제거하지 않고 카트리지하우징으로부터 링을 제거할 수 있도록 위치된다.

본 발명의 제4면은 적어도 하나의 환상 부재와 조립되고 가동샤프트 둘레에 고정된 제1 내지 제3면 중 하나 이상의 카트리지를 특징으로 하는 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 제5면은 제1 내지 제3면 중 어느 하나의 카트리지와 같은 카트리지를 만드는 방법을 제공한다. 이 방법은 바이어싱부재를 제1카트리지하우징요소의 개구에 적재하고, 적어도 하나의 압축판을 바이어싱부재로부터의 압박력을 수용하는 카트리지하우징요소에 인접하게 위치하고, 압축판을 유지하기 위해 제1카트리지하우징요소와 제2카트리지하우징요소를 서로 조립하고, 압축판을 통해 전달된 바이어싱부재의 압박력을 수용하기 위해 적어도 하나의 링을 압축판에 인접하게 위치하고, 링은 가동샤프트와 인터페이스를 이루기 위한 크기로 만들어진 특징을 가진다.

본 발명의 제6면은 제1 내지 제3면 중 어느 하나의 카트리지와 같은 카트리지를 수리하는 방법을 제공한다. 이 면의 방법은 카트리지하우징, 압축판 및 바이어싱부재 중 어느 하나를 서로로부터 분해하지 않고 카트리지의 링을 교체하는 것을 포함한다.

본 발명의 제7면은 제1 내지 제3면 중 어느 하나의 카트리지와 같은 카트리지를 사용하는 방법을 제공한다.

장치, 기구, 조립품, 시스템, 장비, 키트 및 본 발명의 구성요소 등과 동일한 것을 만들고 사용하는 방법을 구비하는 본 발명의 다른 면은 다음의 상세한 실시예의 설명을 읽고 도면을 보는 경우에 보다 명백해 질 것이다.

첨부도면은 명세서의 일부를 구성하고 통합된다. 상기 일반적인 설명, 실시 예의 상세한 설명 및 이하에 설명될 방법과 함께, 도면은 본 발명의 원리를 설명하는데 제공된다.

첨부도면에 설명된 바와 같은 본 발명의 실시예와 방법에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이다. 그러나, 넓은 면에서 본 발명은 실시예와 방법과 함께 이 부분에 설명되고 보인 특정 설명, 각각의 장치 및 방법 및 설명적인 예에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 다양한 면에 따른 본 발명이 본 명세서 및 적절한 등가물의 관점에서 첨부된 청구항에서 특히 지적되고 명백하게 요구된다.

명세서 및 첨부된 청구항에 사용된 바와 같이, 특별히 기재하지 않았다면 단수 형태는 복수의 형태도 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 카트리지(8)이다. 이 제1실시예의 카트리지(8)는 특히 왕복컴프레서, 펌프 및 유압을 처리하는 장치와 같은 장비에 유용하다. 제1실시예의 카트리지(8)는 퍼지/버퍼 유체가 장비의 왕복로드 R 주위로 도입될 수 있도록 구조적인 밀봉을 제공한다. 펌프피스톤을 구비한 컴프레서 및 펌프는 미국 특허 제6,286,837에 개시되어 있다.

카트리지(8)는 중앙하우징판(10) 및 중앙하우징판(10)의 대향측에 위치된 제1 및 제2외부하우징판(34, 36)을 구비한 환상 카트리지하우징을 구비한다. 도 2에 보이는 바와 같이, 중앙판(10) 및 외부하우징판(34, 36)은 볼트와 캡스크류(50)와 같은 기계적인 패스너를 수용하기 위해 서로 정렬된 구멍(40)을 포함한다. 하우징판(36)의 구멍(40)은 나사산이 있을 수 있고, 중앙판(10)의 다른 정렬된 구멍(40) 및 다른 하우징판(34)은 나사산이 없다. 선택적으로 각각의 구멍(40)은 나사산이 있을 수 있다. 정렬된 구멍(40)은 제1외부하우징판(34)으로 원추형으로 넓어지는 것으로 보인다. 정렬된 구멍(40)은 중앙판(10) 및 외부하우징판(34, 36)의 주위를 둘러싸도록 위치된다. 3세트의 정렬되고 나사산이 있는 구멍(40)이 도 2에 보이지만, 카트리지(8)는 더 적거나 더 많은 구멍(40)의 세트를 포함할 수 있다. 또는 다른 패스너나 결합제가 카트리지하우징을 보호하기 위해 함께 사용될 수 있다.

중앙판(10) 및 제1 및 제2외부하우징판(34, 36)은 각각 방사상 내부표면(10b, 34b, 36b)을 가지고, 이는 세로축 Ax를 따라 샤프트 R(이하 로드로도 언급됨)의 왕복이동 및 수용을 허용하는 크기로 만들어진 각각의 중앙개구를 형성한다. 중앙하우징판(10)은 제1 및 제2외부하우징판(34, 36)의 방사상 내부표면(34b, 36b)을 넘어 내부로 연장된 돌출부(10a)를 가진다. 돌출부(10a)는 도 1에 보이는 바와 같이, 제1 및 제2외부하우징판(34, 36)의 방사상 내부표면(34b, 36b)에 의해 형성된 중앙개구 보다 작은 직경을 구비한 방사상 내부표면(10b)에 의해 형성된 중앙개구를 제공한다. 제1 및 제2외부하우징판(34, 36)의 방사상 내부표면(34b, 36b)은 각각 견부의 일반형인 한쌍의 구멍(counterbore, 34a, 36a)을 구비한다.

중앙하우징판(10)의 돌출부(10a)는 중앙판(10)에 대해 일반적으로 서로 주변에서 균일하게 이격된 복수의 관통구멍(12)을 구비한다. 관통구멍(12)은 2개가 세트로 짝을 이루어 하나의 관통구멍이 세트를 이루는 다른 관통구멍과 방사상으로 정렬된다. 관통구멍(12)의 다른 배치가 제공될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 관통구멍(12)은 바람직하다면 중앙하우징판(10)의 대향측들에 오목홈을 포함하는 바닥과 대체될 수 있다. 관통홀(12)(또는 상술한 변형예에서 오목홈과 같은 다른 구 멍)의 각각은 압축스프링(14) 형태의 바이어싱부재를 수용한다. 바이어싱부재는 다른 형태를 이룰 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 압축스프링(14)은 중앙하우징판(10)의 대향측들에 배치된 웨이브스프링 또는 O링스프링으로 대체될 수 있다. 팽창할 수 있는 주머니와 같은 기계적, 전기적, 유압 또는 기압장치가 압축스프링(14)의 장소에 사용될 수 있다. 이러한 바이어싱부재의 조합도 선택된다.

제1 및 제2압축판(18, 20)은 중앙하우징판(10)의 돌출부(10a)의 대향측에 위치된다. 설명된 실시예의 압축판(18, 20)은 환상이고, 각각의 한쌍의 구멍(34a, 36a)에 부분적으로 수용된 방사적으로 길게 연장된 레그(18a, 20a) 및 중앙판(10)의 방사상의 내부표면(10b)을 따라 연장되는 축으로 연장되는 짧은 레그 또는 프랜지(18b, 20b)에 의해 형성된 일반적으로 L모양의 단면을 가지고 있고, 이들 각각이 향하는 끝 사이에 (T형의 공간영역의 부분(44)을 이루는) 간격을 이룬다. (판(18, 20)은 다른 단면모양을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 축으로 짧게 연장된 레그나 프랜지(18b, 20b)가 제거될 수 있다). 압축판(18, 20)의 방사적으로 연장된 레그(18a, 20a)는 중앙판(10)의 대향측을 향하고 압축스프링(14)의 대향끝에 각각 접촉하는 환형표면을 가진다. 압축판(18, 20)의 방사적으로 연장되는 레그(18a, 20a)는 서로 떨어져 대향되고 각각 제1 및 제2의 분할된 밀봉링(22, 24)과 접촉하는 대향면을 가진다.

압축스프링(14)은 압축판(18, 20)에 대해 바이어싱력을 주어 압축판(18, 20)이 서로 떨어지게 하고 각각 밀봉링(22, 24)으로 향하게 한다. 스프링(14)이 압축판(18, 20)을 서로 떨어지게 하지만, 압축판(18, 20)의 움직임(축에서 서로 떨어 짐)은 한 쌍의 구멍(34a, 36a)의 견부형성면에 의해 제한된다. 도 1에 있어서, 한 쌍의 구멍(34a, 36a)은 압축판(18, 20)의 방사상으로 연장된 레그(18a, 20a) 각각의 두께보다 폭에서 조금 더 크다(축 Ax를 따라 측정).

제1 및 제2분할된 밀봉링(22, 24)은 제1 및 제2압축판(18, 20)의 대향측에 위치된다. 실시예에 있어서, 제1밀봉링(22)은 제1링요소(26) 및 제2링요소(27)를 구비하는 2개의 링요소로서 나타내어진다. 제2밀봉링(24)은 제1링요소(28) 및 제2링요소(29)를 구비하는 2개의 링요소로 나타내어진다. 분할된 밀봉링(22, 24)의 제1링요소(26, 28)는 각각 방사상커트(31)에 의해 서로 분리되는 복수의 부분(예를 들어, 3개)을 포함한다. 분할된 밀봉링(22, 24)의 제2링요소(27, 29) 각각은 비방사성(탄젠셜로도 알려짐)커트(32)에 의해 서로 분할된 복수의 부분(예를 들어 3개)을 특징으로 한다. 제1링요소(26, 28) 및 제2링요소(27, 29)의 방사상 외부표면(외부테두리)은 홈을 가진다. 참조번호(29a)는 제2링요소(29) 중 하나의 홈을 나타낸다. 다른 링요소(26-28)의 홈은 유사하게 위치된다. 가터스프링(33)과 같은 탄성소자는 홈(예컨대, 29a)에 수용되고 링요소(26-29)의 부분들을 방사상으로 내부로 압박하여 로드 R의 표면과 밀봉접촉되기 위해 링요소(26-29)의 주위에 대해 연장된다. 링요소(26-29)의 각각이 내부 및 외부로 방사상으로 연장되고 수축되어 링요소(26-29)에서 로드 R 또는 방사상웨어의 직경에서 다양한 변형을 수용하면서 가터스프링(33)은 각각의 링요소(26-29)의 부분들을 서로 확실히 유지한다.

다른 링요소 및 배열이 선택될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 2개의 분할된 링요소가 설명되었지만, 밀봉링(22, 24)은 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 요소 를 포함할 수 있다. 밀봉링은 상술한 바와 같이, 미국특허 제5,058904호에 종래기술로 알려져 있다. 분할된 밀봉링(22, 24)은 다른 링, 밀봉 또는 스크레이퍼와 같은 비밀봉링으로 교체될 수 있다. 스크레이퍼는 일반적으로 종래기술로 알려져 있고, 예를 들어, 미국 특허 제1,828,178호에 개시되어 있다. 또는 밀봉링(22, 24)은 미국특허 제6,286,837호에 개시된 바와 같이 고체(비분할)일 수 있다.

상술한 바와 같이, 압축스프링(14)은 압축판(18, 20)에 대해 바이어싱력을 부가한다. 바이어싱력은 압축판(18, 20)을 축으로 서로 떨어지게 하고 각각 분할된 밀봉링(22, 24)을 서로 접촉하게 한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 한 쌍의 구멍(34a, 36a)의 폭은 압축판(18, 20)의 방사상으로 연장된 레그부분(18a, 20a)의 두께 보다 조금 커서 압축판(18, 20)이 축으로 링(22, 24) 각각에 대해 밀려가게 한다. 링(22, 24)은 교대로 프랜지(70) 및 벤트판(72, 이하에서 설명됨)에 대해 가압된다.

분할된 밀봉링(22, 24)은 왕복로드 R과 밀봉인터페이스를 이루는 제1내부직경을 구비한 각각의 방사상 내부표면을 가진다. 제1 및 제2압축판(18, 20)은 분할된 밀봉링(22, 24)의 내부표면(22a, 24a)의 제1내부직경 보다 큰 제2내부직경을 가진 각각의 방사상 내부표면(18c, 20c)을 가진다. 압축판(18, 20)의 큰 제2내부직경은 압축판(18, 20)의 방사상 내부표면(18c, 20c)과 왕복로드 R의 표면 사이에 (역 T형 공간영역(44)의 부분을 형성하는) 공간적인 간격을 형성한다.

중앙판(10)의 방사상 내부표면(10b)은 압축판(18, 20)의 방사상 내부표면(18c, 20c)에 의해 형성된 제2내부직경보다 큰 제3내부직경을 가진다. 공간적인 간격은 중앙판(10)의 방사상내부표면(10b)과 왕복로드 R의 외부표면 사이에 형성된다. 총괄하여, 중앙하우징판(10)의 방사상 내부표면(10b, 18c, 20c)에 의해 형성된 공간적인 간격과 압축판(18, 20)이 서로 이어져 로드 R을 둘러싸는 역 T형 공간영역(44)을 형성한다.

카트리지하우징의 내부통로나 통로들(52, 도 3)은 카트리지하우징의 외부를 공간영역(44)과 연통되도록 한다. 도 3은 카트리지하우징의 외부표면으로부터 공간영역(44)까지 중앙하우징판(10)을 통해 실질적으로 방사상 방향으로 연장되는 내부통로(52)를 도시한다. 유사한 내부통로(52)가 중앙하우징판(10)에 대해 주위를 둘러싸게 마련될 수 있다. 1이상의 퍼지/버퍼유체가 밀봉링(22, 24) 사이의 공간적인 영역(44)으로 내부통로(52)를 통해 운반될 수 있어 연속적이고 구체적인 장벽을 형성하고 위치를 제어하기 위해 매체가 상류벤트 및/또는 드레인라인 V로 압축될 수 있다.

본 기술분야의 숙련자들은 카트리지(8)의 끝(48, 도 1의 좌측)이 고압단이고 카트리지(8)의 다른 끝(46, 도 1의 우측)이 저압단이라는 것을 이해할 것이다. 카트리지(8)는 카트리지(8)의 중앙개구 내에서 왕복운동하기 때문에 로드 R을 위한 기계 및 유체밀봉 모두를 제공하고 따라서, 고압단(48)에서 압축된 유체가 저압단(46)과 이어지는 것이 방지된다.

도 4 및 도 5는 각각 상술한 제1실시예의 카트리지(8)를 포함하는 피스톤 또는 컴프레서어셈블리의 단면도 및 분해도를 도시한다. 카트리지(8)의 고압단(48)에는 벤트 V를 구비한 벤트판(72), 밀봉링(75)을 구비한 제1플레인컵(74), 밀봉 링(77)을 구비한 제2플레인컵(76), 및 밀봉링(79)을 구비한 엔드컵(78)이 있다. 벤트판(72)은 다른 곳으로 벗어난 유체를 모으기 위한 통로 또는 벤트 V를 포함한다. 카트리지(8)의 저압단(46)에 인접해서는 내부통로를 위한 접속 뿐만 아니라 컴프레서바디에 패킹케이스를 볼트로 죄거나 접착하기 위한 구멍을 포함하는 프랜지(70)가 있다. 이 어셈블리는 도시된 것보다 적은, 또는 가스켓, 루브컵 및 종래기술에서 알려진 다른 요소와 같은 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다.

카트리지(8)는 다른 적절한 방식으로 서로 조립될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따르면, 압축스프링(14)은 중앙하우징판(10)의 구멍(12)을 통해 끼워질 수 있다. 제1 및 제2압축판(18, 20)은 이후 중앙하우징판(10)의 대향측에 위치되어 관통구멍(12)을 둘러싸고 압축판(18, 20) 사이에 적절하게 압축스프링(14)을 고정한다. 제1 및 제2외부하우징판(34, 36)은 한 쌍의 구멍(34a, 36a)에서 압축판(18, 20)의 방사상 외부대(stem)인 레그(18a, 20a)를 수용하도록 중앙하우징판(10)의 대향측에 위치된다. 패스너(50)가 하우징판(10, 34, 36)의 정렬된 구멍(40)으로 삽입되고 스크류나사선에 의해 적절하게 제자리에 고정된다. 다음으로 제1 및 제2밀봉링(22, 24)이 각각 외부판(34, 36) 중앙의 각 공동(cavity)에 놓여진다. 밀봉링(22, 24)은 카트리지(8)에 미리 적재되거나 카트리지(8)가 샤프트/로드 R에 마련되는 경우 적재될 수 있다.

카트리지(8)를 수리하는 동안, 손상되거나 닳은 링(22, 24)은 카트리지하우징으로부터 압축판(18, 20)이나 바이어싱부재(14) 중 어느 하나를 제거하지 않고 수리되거나 교체될 수 있다.

다양한 수정 및 변경이 제1실시예 및 여기에 기술된 다른 실시예에 대해 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 내부통로배열은 다양한 다른 모양을 가지고 대안적이거나 추가적인 요소를 통해 연장되도록 수정되거나 제거될 수 있다. 변형된 카트리지장치(108)의 일 예가 도 6에 보이고, 여기에는 외부하우징판(136)을 관통해 중앙하우징판(110)으로 연장되는 축으로 연장되는 부분(Ax에 평행), 및 축으로 연장되는 부분과 이어지는 일단과 공간영역(44)에서 끝나는 타단을 구비한 중앙판을 관통해 방사상으로 연장되는 부분(Ax에 수직)을 구비한 다수의 내부통로(152) 중 하나가 도시된다. 이 변형 실시예의 모든 다른 부분들은 상술되었고 동일한 참조부호로 설계된다.

상기한 다른 변형예는 스크레이퍼링으로 1이상의 밀봉링을 교체한 것이다. 변형된 카트리지장치(198)의 일 예가 도 7에 보이고, 제1내부스크레이퍼(126) 및 제1외부링(127)을 구비한 제1링세트(122)가 제1압축판(18)에 인접하게 배치되고, 제2내부스크레이퍼(128) 및 제2외부링(129)을 구비한 제2링세트(124)가 제2압축판(20)에 인접하게 배치된다. 각각의 스크레이퍼(126, 128)는 로드 R이 왕복운동하기 때문에 로드 R에 대해 스크레이핑 기능을 행하기 위해 내부직경에 스크레이핑에지(126a, 128a)를 가진다. 스크레이핑에지는 도 7에 보이는 것과 다른 구성일 수도 있다. 링(126-129)은 각각 도 7의 대응하는 가터링(도면부호미표기)을 가진다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 카트리지(208)를 도시한다. 카트리지(208)는 압축유체를 다루는 왕복컴프레서, 펌프 및 장치와 같은 가동로드/샤프트를 가진 장비에 본질적으로 유용하다. 제2실시예의 카트리지(208)는 위치제어 를 위해 매체가 업스트림벤트 및/또는 드레인라인 V로 압축되는 구조적인 밀봉을 제공한다.

카트리지(208)는 서로 인접한 제1하우징판(210) 및 제2하우징판(234)을 구비한 환상 카트리지하우징을 구비한다. 제1 및 제2하우징판(210, 234)은 볼트 또는 캡스크류(250)와 같은 기계적인 패스너를 수용하기 위해 서로 정렬된 구멍(240)을 포함한다. 제1하우징판(210)의 구멍(240)은 나사산이 있다. 제2하우징판(234)의 구멍(240)은 나사산이 있거나 없을 수 있다. 구멍(240)은 제2하우징판(234)으로 원추형으로 넓어지게 보인다. 정렬된 구멍(240)은 제1 및 제2하우징판(210, 234) 주변을 둘러싸게 위치될 수 있다. 3세트의 정렬된 나사산이 있는 구멍(240)이 도 9에 도시되어 있지만, 카트리지(208)는 더 적거나 더 많은 구멍(240)을 가질 수 있다. 또는, 다른 조임 또는 결합수단이 카트리지하우징을 보호하기 위해 함께 사용될 수 있다.

제1 및 제2하우징판(210, 234)은 샤프트(또는 로드라고 언급됨, R)를 수용하고 왕복운동을 할 수 있도록 크기가 만들어진 각각의 중앙개구를 형성하는 방사상 내부표면(210b, 234b)를 가진다. 제1하우징판(210)의 중앙개구는 도 8에 보이는 바와 같이, 제2하우징판(234)의 중앙개구보다 직경이 작다. 제2하우징판(234)의 방사상 내부표면(234b)은 견부를 형성하는 구멍(234a)을 구비한다.

제1하우징판(210)은 제2하우징판(234)의 방사상 내부표면(234b)을 넘어 내부로 방사상으로 연장되는 돌출부(210a)를 구비한다. 돌출부(210a)는 제1하우징판(210)에 대해 일반적으로 서로 주위에서 균일하게 이격된 복수의 오목홈(212)을 가진다. 오목홈(212)은 2개가 세트로 짝지워지고, 하나의 오목홈은 다른 오목홈과 방사상으로 정렬된다. 오목홈(212)의 다른 정렬이 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 오목홈(212)의 각각은 압축스프링(214)의 형태로 바이어싱부재를 수용한다. 바이어싱부재는 웨이브스프링, O링 및 팽창할 수 있는 주머니와 같은 기계, 전기, 유압 또는 기압장치를 구비한 다른 형태를 취할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 바이어싱부재의 조합이 사용될 수 있다.

압축판(218)은 제1하우징판(210)에 인접해 제2하우징판(234)의 내부에 방사상으로 위치된다. 압축판(218)은 모양에 있어서 환상이다. 설명된 실시예에 있어서, 압축판(218)은 일반적으로 제1하우징판(210)의 돌출부(210a)를 따라 연장되는 길이가 긴 방사상으로 연장된 레그(218a)와 제1하우징판(210)의 방사상 내부표면(210b)을 따라 연장되는 플랜지 또는 선택적으로 짧게 방사상으로 연장된 레그(218b)에 의해 형성된 일반적으로 L형 단면을 가진다. 압축판(218)의 방사상으로 연장되는 레그(218a)의 대(stem) 부분은 제2하우징판(234)의 구멍(234a)에 수용된다. 설명된 바와 같이, 구멍(234a)의 폭은 압축판(218)의 방사상으로 연장된 레그(218a)의 두께 보다 조금 크다. 압축판(218)의 방사상으로 연장되는 레그(218a)의 측면은 바이어싱력을 수용하기 위한 압축스프링(214)의 끝과 접촉한다. 스프링(214)이 압축판(218)을 제1하우징판(210)으로부터 축으로 멀어지게 하지만, (제1하우징판(210)으로부터 축으로 멀어지는) 압축판(218)의 움직임은 구멍(234a)의 견부에 의해 제한된다.

분할된 밀봉링(222)은 압축판(218)에 인접한다. 실시예에서, 밀봉링(222)은 제1링요소(226)와 제2링요소(227)를 구비하는 2개의 링요소로 나타내어진다. 제1링요소(226)는 방사상커트(미도시, 도 2의 커트(31)와 유사)에 의해 서로 분리되는 복수의 부분(예를 들어, 3개)을 포함한다. 제2링요소(227)는 비방사상(탄젠셜로도 알려짐)커트(232)에 의해 서로 분리되는 복수의 부분(예를 들어 3개)을 특징으로 한다(도 9). 제1 및 제2링요소(226, 227)의 방사상 외부표면(외부테두리)은 홈(226a, 227a)을 가진다. 가터스프링(233)과 같은 탄성소자는 홈(226a, 227a)에 수용되고, 링요소(226, 227)의 부분들이 방사상 내부로 로드 R의 표면과 밀봉접촉하도록 하기 위해 링요소(226, 227)의 주변으로 연장된다. 링요소(226, 227)의 각각이 방사상 내부로 및 외부로 탄성적으로 연장되고 수축되어 링요소(226, 227)에서 로드 R과 방사상웨어의 외부직경에 대한 어떠한 변형도 수용할 수 있도록 하면서 가터스프링(233)은 각각의 링요소(226, 227)의 부분을 함께 확실히 유지한다.

다른 링요소 및 배열이 선택될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 분할된 밀봉링(222)은 설명된 것보다 적거나 많은 요소를 구비할 수 있다. 밀봉링은 상술한 바와 같이 종래기술에서 알려져 있고 예를 들면, 미국특허 제5,058,904호에서이다. 분할된 밀봉링(222)은 다른 링, 밀봉 또는 스크레이퍼와 같은 비밀봉링으로 교체될 수 있다. 스크레이퍼는 일반적으로 종래기술로 알려져 있고, 예를 들어 미국특허 제1,828,178호에 개시되어 있다. 또는 밀봉링(222)은 비분할된 고체링일 수 있다.

상술한 바와 같이, 압축스프링(214)은 바이어싱력을 압축판(218)에 부가한다. 바이어싱력은 압축판(218)을 축으로 압박하여 분할된 밀봉링(222)을 접촉하게 한다. 제2실시예에 있어서, 구멍(234a)의 폭은 압축판(218)의 방사상으로 연장된 레그부분(218a)의 두께보다 조금 커서 압축판(218)이 링(222)에 대해 밀려나게 한다. 링(222)은 교대로 프랜지(270) 및 벤트판(272, 이하 설명됨)에 대해 가압된다.

분할된 밀봉링(222)은 왕복로드 R과 밀봉인터페이스를 이루기 위해 제1내부직경을 구비한 방사상 내부표면(222a)을 가진다. 압축판(218)은 분할된 밀봉링(222)의 제1내부직경 보다 큰 제2내부직경을 가진 방사상 내부표면(218c)을 가진다. 압축판(218)의 방사상 내부표면(218c)의 큰 제2내부직경은 압축판(218)의 방사상 내부표면(218c)과 왕복로드 R의 표면 사이에 (공간영역(244)의 부분을 형성하는) 공간적인 간격을 형성한다 .

제1하우징판(210)의 방사상 내부표면(210b)은 압축판(218)의 제2내부직경보다 큰 제3내부직경을 가진다. 공간적인 간격은 제1하우징판(210)의 방사상 내부표면(210b)과 왕복로드 R의 외부표면 사이에 형성된다. 총괄적으로, 제1하우징판(210)의 방사상내부표면(210b)과 로드 R 사이 및 압축판(218)의 방사상표면(218c)과 로드 R 사이에 형성된 공간적인 간격은 로드 R을 둘러싸는 L형의 공간영역(244)을 이루기 위해 서로 연결된다. 도시되지는 않았지만, 예컨대, 하우징판(210, 234)의 하나 또는 모두를 관통하는 내부통로는 공간영역(244)에 유체를 전달할 수 있다. 내부통로가 제1실시예와 결합해 상술되었고 도 3 및 6의 참조번호 52 및 152에 의해 도면에 각각 도시되었다.

본 기술분야의 숙련자들은 카트리지(208)의 끝(248, 도 8의 좌측)이 고압단이고 카트리지(208)의 다른 끝(246, 도 8에서 우측)이 저압단이라는 것을 이해할 것이다. 카트리지(208)는 카트리지(208)의 중앙개구 내에 왕복운동하기 대문에 로 드 R을 위해 기계 및 유체밀봉 모두가 제공되고, 따라서, 고압단(248)에서 압축된 유체가 저압단(246)으로 이어지지 않도록 한다.

도 10 및 11은 상술한 카트리지(208)를 포함하는 어셈블리의 단면도 및 분해도이다. 카트리지(208)의 고압단(248)에는 벤트 V1을 구비한 벤트판(272), 밀봉링(275)를 구비한 제1플레인컵(274), 밀봉링(277)을 구비한 제2플레인컵(276), 밀봉링(279)를 구비한 엔드컵(278)이 있다. 벤트판(272)은 벗어난 가스를 모으기 위한 통로 또는 벤트 V1을 구비한다. 카트리지(208)의 저압단(246)에 인접하여 내부경로를 위한 접속뿐만 아니라 컴프레서바디에 패킹케이스를 부착하거나 볼트로 죄기 위한 구멍을 포함하는 프랜지(270)가 있다. 어셈블리는 도시된 것보다 적거나 가스켓, 러브컵 및 다른 종래기술로 알려진 구성요소와 같은 추가적인 요소를 구비할 수 있다.

카트리지(208)는 적절한 방식으로 함께 조립될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에 따르면, 압축스프링(214)이 제1하우징판(210)의 오목홈(212)에 고정될 수 있다. 압축판(218)은 제1하우징판(210)의 일측에 위치되어 오목홈(212)을 둘러싸고 압축스프링(214)을 적절하게 고정한다. 제2하우징판(234)은 구멍(234a)의 견부에 인접하게 압축판(218)의 외부대(stem) 부분을 수용하도록 제1하우징판(210)에 인접하게 배치된다. 패스너(250)는 하우징판(210, 234)의 정렬된 구멍(240)으로 삽입되고, 구멍(240)의 스크류나사산을 통해 적절하게 고정된다. 밀봉링(222)은 이후 제2하우징판(234)의 중앙공동(cavity)에 놓인다. 밀봉링(222)은 카트리지(208)에 미리 마련될 수 있고, 카트리지(208)가 샤프트/로드 R에 마련될 때 놓일 수도 있다.

카트리지(208)가 수리되는 경우, 손상되거나 닳은 링(222)은 하우징구조나 하우징의 어셈블리로부터 압축판(218)이나 바이어싱부재(214) 중 어느 하나를 제거하지 않고 수리되거나 교체될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 카트리지는, 예를 들어, 왕복컴프레서 및/또는 펌프에 있어서, 인접한 표면에 대해 사용되는 표준링(밀봉, 스크레이퍼)을 수용하거나 작동하도록 설계된 자급식(self contained) 측면적재 저마찰 카트리지이다. 밀봉링의 경우에 있어서, 종래기술에서 발견되는 방사상으로 적재된 요소 없이, 그리고 측면적재효과를 생성하는 카트리지 내부의 작은 부분들을 개별로 처리할 필요 없이 연속적이고 확실한 밀봉이 이루어진다. 유리하게도, 실시예에 있어서, 카트리지장치는 리테이너링 및 바이어싱부재와 같은 장치의 다른 요소를 분해하지 않고 밀봉 및/또는 스크레이퍼링을 제거하고 교체할 수 있다.

추가적인 이점 및 수정이 본 기술분야의 숙련자에게 쉽게 생각날 수 있다. 따라서, 보다 넓은 관점에서 본 발명은 특정 설명, 설명된 장치 및 방법 및 예시에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구항 및 등가물에 의해 정의되기 때문에 이러한 설명으로부터 일반적인 발명의 사상 또는 범위에 벗어남 없이 새로운 발전이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 카트리지장치의 단면도이고, 본 단면은 카트리지장치의 축평면에 따른 단면이다.

도 2는 도 1의 카트리지장치의 분해도이다.

도 3은 도 1의 카트리지장치의 다른 단면도이고, 이 단면은 카트리지장치의 내부통로를 설명하기 위해 도 1과는 다른 축평면에 따른 단면이다.

도 4는 도 1-3의 카트리지장치를 포함하는 어셈블리의 단면도이다.

도 5는 도 4의 어셈블리의 분해도이다.

도 6은 변형된 내부통로를 구비한 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 카트리지장치의 단면도이다.

도 7은 스크레이퍼링을 구비한 본 발명의 제1실시예의 다른 변형예에 따른 카트리지장치의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 카트리지장치의 단면도이다.

도 9는 도 8의 카트리지장치의 분해도이다.

도 10은 도 8 및 도 9의 카트리지장치를 포함하는 어셈블리의 단면도이다.

도 11은 도 10의 어셈블리의 분해도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

8, 208 ; 카트리지 10 : 중앙판

18, 20 : 압력판 34, 36 : 제1, 제2하우징판

22, 24 : 밀봉링 40 : 구멍

44 : 공간영역 46 : 저압단

48 : 고압단 R : 로드

Claims (27)

1. 왕복샤프트 둘레에 탑재된 카트리지에 있어서, 상기 카트리지는,

   카트리지하우징;

   상기 왕복샤프트와 접촉면을 형성하기 위해 각각 방사상 내부표면을 가지는 제1 및 제2링;

   상기 제1 및 제2링 사이의 카트리지하우징에 위치되고, 슬라이딩 이동을 제한하기 위해 상기 카트리지하우징에 수용되는 방사상으로 연장된 레그를 각각 가지는 제1 및 제2압축판; 및

   상기 제1 및 제2링을 향해 상기 제1 및 제2압축판을 각각 압박하는 바이어싱부재를 포함하는 카트리지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2링은 분할밀봉링인 카트리지.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2링은 고체밀봉링인 카트리지.
4. 제1항에 있어서,

   상기 카트리지하우징은 중앙바디부분을 포함하고,

   상기 방사상으로 연장된 레그는 상기 중앙바디의 대향하는 면에 각각 위치하는 카트리지.
5. 제4항에 있어서, 카트리지하우징은

   중앙바디부분의 대향측에 위치된 제1 및 제2외부바디부분; 및

   제1 및 제2외부바디부분 및 중앙바디부분을 함께 연결하는 패스너;를 더 포함하는 카트리지.
6. 제4항에 있어서, 중앙바디부분은 바이어싱부재-수용개구를 가지는 카트리지.
7. 제6항에 있어서, 바이어싱부재는 중앙바디부분의 바이어싱부재-수용개구에 수용된 압축스프링을 포함하는 카트리지.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2링의 방사상 내부표면은 제1내부직경을 가지고,

   상기 제1 및 제2압축판은 압축판의 방사상 내부표면과 왕복샤프트사이에 공간적인 간격을 이루기 위해 제1 및 제2링의 제1내부직경보다 큰 제2내부직경을 구비한 방사상 내부표면을 각각 가지는 카트리지.
9. 제8항에 있어서, 카트리지하우징의 중앙바디부분은 중앙바디부분의 방사상 내부표면과 왕복샤프트 사이에 공간적인 간격을 이루기 위해 압축판의 제2내부직경보다 큰 제3내부직경을 가진 방사상 내부표면을 가지는 카트리지.
10. 제9항에 있어서, 중앙바디부분의 방사상 내부표면과 왕복샤프트에 관련된 압축판에 의해 이루어지는 공간적인 간격은 총괄하여 T형공간영역을 형성하는 카트리지.
11. 제8항에 있어서, 카트리지하우징은 공간적인 간격에 유체를 전달하기 위한 내부통로를 포함하는 카트리지.
12. 제1항에 있어서,

    상기 바이어싱부재는 제1 및 제2압축판이 제1 및 제2링과 충분히 기밀하게 접촉하도록 하여 제1 및 제2링과 인접한 구성요소와의 사이에 기밀밀봉을 이루게 하는 카트리지.
13. 왕복샤프트;

    상기 왕복샤프트에 고정된 청구항1의 카트리지; 및

    카트리지에 인접하여 왕복샤프트에 고정된 적어도 하나의 환상의 부재를 포함하는 컴프레서어셈블리.
14. 왕복샤프트 주위에 적재된 카트리지에 있어서, 카트리지는,

    카트리지하우징;

    왕복샤프트와 각 접촉면을 이루기 위해 각각 방사상 내부표면을 가지는 제1 및 제2링;

    상기 제1 및 제2링 사이에서 카트리지하우징에 마련되고, 슬라이딩 이동을 제한하기 위해 상기 카트리지하우징에 수용되는 방사상으로 연장된 레그를 각각 가지는 제1 및 제2압축판; 및

    상기 제1 및 제2링을 향해 상기 제1 및 제2압축판을 압박하는 카트리지하우징에 마련된 바이어싱부재를 포함하고,

    상기 제1 및 제2링은 카트리지하우징으로부터 압축판 또는 바이어싱부재 중 어느 하나의 제거 없이 카트리지하우징으로부터 제거될 수 있는 카트리지.
15. 왕복샤프트;

    상기 왕복샤프트에 고정된 제14항의 카트리지; 및

    카트리지에 인접해 왕복샤프트에 고정된 적어도 하나의 환상 부재;를 포함하는 카트리지조립체.
16. 가동샤프트 둘레에 탑재하기 위한 카트리지에 있어서, 카트리지는

    돌출부를 가진 카트리지하우징;

    가동샤프트와 접촉면을 이루기 위해 방사상 내부 표면을 가진 링;

    돌출부와 링 사이의 상기 카트리지하우징에 마련되고, 슬라이딩 이동을 제한하기 위해 상기 카트리지하우징에 수용되는 방사상으로 연장된 레그를 가지는 압축판; 및

    상기 링을 향해 압축판을 압박하는 바이어싱부재를 포함하고,

    상기 링은 압축판이나 바이어싱부재 중 어느 하나를 제거하거나 분해하지 않고 카트리지하우징으로부터 제거될 수 있는 카트리지.
17. 제16항에 있어서, 링은 분할된 밀봉링을 포함하는 카트리지.
18. 제16항에 있어서, 링은 고체밀봉링을 포함하는 카트리지.
19. 제16항에 있어서, 카트리지하우징은 바이어싱부재수용개구를 가진 카트리지.
20. 제16항에 있어서, 바이어싱부재는 바이어싱부재수용개구에 수용된 압축스프링을 포함하는 카트리지.
21. 제16항에 있어서,

    링의 방사상 내부표면은 제1내부직경을 가지고,

    압축판은 압축판의 방사상 내부표면과 가동샤프트 사이에 공간적인 간격을 이루기 위해 제1 및 제2링의 제1내부직경보다 큰 제2내부직경을 구비한 방사상 내부표면을 가진 카트리지.
22. 제21항에 있어서,

    상기 돌출부는 상기 돌출부의 방사상 내부표면과 가동샤프트 사이에 공간적인 간격을 이루기 위해 압축판의 제2내부직경보다 큰 제3내부직경을 구비하는 방사상 내부표면을 가지는 카트리지.
23. 제22항에 있어서, 돌출부의 방사상 내부표면 및 가동샤프트에 관련된 압축판에 의해 총괄적으로 이루어진 공간적인 간격은 L형 공간영역을 형성하는 카트리지.
24. 제16항에 있어서, 상기 카트리지는 제1 및 제2압축판과, 제1 및 제2링을 포함하여 이루어지고, 상기 바이어싱부재는 제1 및 제2압축판을 각각 압박하여 제1 및 제2링과 충분히 기밀하게 접촉하도록 하여 제1 및 제2링과 인접한 구성요소 사이의 유체기밀밀봉을 이루는 카트리지.
25. 왕복샤프트;

    상기 왕복샤프트에 고정된 제16항의 카트리지; 및

    카트리지에 인접한 왕복샤프트에 고정된 적어도 하나의 환상 부재를 포함하는 카트리지조립체.
26. 삭제
27. 삭제

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