CN101230923A - 具有内唇的环形密封 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有内唇的环形密封，并具体公开了一种用于在第一组件与第二组件之间密封的装置。所述第一组件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁。环形主体包括构造成有选择地接触所述槽的第一壁的第一侧、与所述第一侧相对且构造成有选择地接触所述槽的第二壁的第二侧、与所述第二组件接触的第一表面、与所述第一表面相对的第二表面。唇结合到所述第二表面上，并且至少部分地绕着所述环形主体的所述第二表面延伸。作用在所述环形主体的所述第一侧和所述唇上的压力迫使所述第二侧接触所述槽的所述第二壁，作用在所述环形主体的所述第二侧和所述唇上的压力迫使所述第一侧接触所述槽的所述第一壁。

Description

具有内唇的环形密封
技术领域
本发明涉及环形密封，尤其涉及具有内唇的环形密封。
背景技术
这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术，并不构成现有技术。
有许多应用在旋转组件与静止组件之间需要密封，例如变速器和发动机。通常，环形密封用于将旋转组件相对于静止组件密封，以防止流体从环形密封的一侧溢至另一侧。环形密封通常包括环绕静止组件的圆形元件和接触旋转组件表面的外表面。上述环形密封的一个复杂性在于，环形密封必须相对于旋转组件保持静止，同时还保持对旋转组件的有效密封。关于这一点，典型的环形密封必须将环形密封与旋转组件之间的摩擦力保持为最小，同时还足够的径向力，以阻止流体流过环形密封。
本领域内将这些径向摩擦力保持为最小的一个解决方案是，迫使环形密封沿轴向方向移动，靠在形成于静止组件上的突起(tab)或槽上。通过使用轴向力，可将径向力保持为最小。轴向力通常产生于环形密封各侧上的流体压力差。当压力差从环形密封的一侧变至另一侧时，环形密封能够从封靠静止组件的一个位置移到封靠静止组件的第二位置。
但是，在于位置之间转变期间，密封周围会发生流体泄漏。本领域内已知的一个解决方案是在环形密封与一个组件之间设置第二环。尽管有效于预期目的，但是第二环增加了环形密封的径向力，从而增加了环形密封与旋转元件之间的摩擦。此外，第二环增加了组装成本。因此，本领域内需要一种在移动期间使穿过密封的流体泄漏最小、同时提供不增加组装成本的结构的环形密封。
发明内容
在本发明的一方面，提供了一种用于在第一组件与第二组件之间密封的装置，所述第一组件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁。
在本发明的一方面，所述装置包括环形主体，该环形主体具有构造成有选择地接触所述槽的第一壁的第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、与所述第二组件接触的第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第二侧且构造成有选择地接触所述槽的第二壁。唇结合到所述第二表面上，并且至少部分地绕着所述环形主体的所述第二表面延伸。作用在所述环形主体的所述第一侧和所述唇上的压力迫使所述第二侧接触所述槽的所述第二壁，作用在所述环形主体的所述第二侧和所述唇上的压力迫使所述第一侧接触所述槽的所述第一壁。
在本发明的另一方面，所述第一表面为所述环形主体的外表面。
在本发明的另一方面，所述第二表面为所述环形主体的内表面。
在本发明的另一方面，所述环形主体为塑料的。
在本发明的另一方面，所述唇为橡胶的。
在本发明的另一方面，所述唇包括沿着所述环形主体的所述内表面延伸的多个段。
在本发明的另一方面，所述多个段包括第一段、第二段和第三段。
在本发明的另一方面，所述环形主体包括用于接触所述第二组件的多个突起，以防止所述装置的旋转，其中一个突起布置在所述第一段与所述第三段之间，一个突起布置在所述第二段与所述第三段之间。
在本发明的另一方面，所述环形主体包括位于所述第一段与所述第二段之间的阶状接头。
在本发明的另一方面，所述唇不接触所述槽。
在本发明的另一方面，所述唇的宽度小于所述环形主体的宽度。
在本发明的第二实施例中，所述装置包括环形主体，该环形主体具有构造成有选择地接触所述槽的第一壁的第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、与所述第二组件接触的外表面、以及内表面，其中所述第二侧且构造成有选择地接触所述槽的第二壁。唇靠近所述内表面，并且至少部分地绕着所述环形主体的所述内表面延伸。作用在所述环形主体的所述第一侧和所述唇上的压力迫使所述第二侧接触所述槽的所述第二壁，作用在所述环形主体的所述第二侧和所述唇上的压力迫使所述第一侧接触所述槽的所述第一壁。
在第二实施例的另一方面，所述唇结合到所述环形主体的所述内表面上。
在第二实施例的另一方面，所述环形主体为塑料的。
在第二实施例的另一方面，所述唇为橡胶的。
在第二实施例的另一方面，所述唇包括沿着所述环形主体的所述内表面延伸的多个段。
在第二实施例的另一方面，所述多个段包括第一段、第二段和第三段。
在第二实施例的另一方面，所述环形主体包括用于接触所述第二组件的多个突起，以防止所述装置的旋转，其中一个突起布置在所述第一段与所述第三段之间，一个突起布置在所述第二段与所述第三段之间。
在第二实施例的另一方面，所述环形主体包括位于所述第一段与所述第二段之间的阶状接头。
在第二实施例的另一方面，所述第一段与所述第二段长度相等。
在第二实施例的另一方面，所述第三段的长度大于所述第一段和所述第二段的长度。
从本文提供的描述，可清楚其应用性的其它方面。应当理解，其描述和具体实例仅仅是示意性目的，而不是限制本公开的范围。
附图说明
本文所示的附图仅仅是示意性目的，而不是以任何方式限制本公开的范围。
图1为根据本发明原理的环形密封的正视图；
图2为图1中根据本发明原理的环形密封的放大截面图；
图3A为本发明的环形密封处于两个组件之间的第一位置的截面图；以及
图3B为本发明的环形密封处于两个组件之间的第二位置的截面图。
具体实施方式
实质上，下列优选实施例的描述仅仅是示意性的，而绝不是限制本发明及其应用或使用。
图1示出了根据本发明原理设计的环形密封10。环形密封10包括环形主体12。环形主体12通常为圆形形状，包括内表面14和外表面16。多个突起元件18从环形主体径向向内地延伸。在提供的特定实例中，在环形主体12上具有两个直径方向彼此相对间隔开的突起元件18，但是应当理解，可在沿着环形主体12的任意位置使用任意数量的突起元件18。突起元件18大小可接合组件34(图2和3)上的槽(未示出)，以防止环形密封10旋转。环形主体12还包括形成在其中的阶状接头20。阶状接头20允许环形主体12膨胀，以保持其密封特征。
环形密封10还包括与环形主体12的内表面14相邻的唇22。在本发明的优选实施例中，唇22粘在环形主体12上，但是可使用各种其它方法将唇22联接到环形主体12上。例如，唇22可直接形成在环形主体12上作为一个整体。唇22沿着环形主体12的内周延伸，通常为圆形形状。唇22包括三段，包括第一段22a、第二段22b和第三段22c。第一段22a布置在一个突起元件18与阶状接头20之间。第二段22b布置在另一突起元件18与阶状接头20之间。第三段22c布置在两个突起元件18之间。宋，第一段22a和第二段22b跨越了大约等于90度的弧，而第三段22c跨越了大约等于180度的弧。但是，应当理解，唇22可不间断地绕着环形主体12的内周延伸，或者具有不脱离本发明范围的各种其它结构。
参考图2，示出了环形密封10沿图1中箭头2-2方向的放大截面图。环形密封10的环形主体12包括第一侧24和第二侧26。第一侧24与第二侧26相对。唇22如上所述结合到内表面14上，其宽度小于环形主体12的宽度。唇22优选在第一侧24与第二侧26之间等距间隔开，但是唇22可相对于第一侧24和第二侧26不对称地布置。
唇22包括第一面28、与第一面相对的第二面30、和在第一面28与第二面30之间延伸的底部32。在优选实施例中，第一面28与第二面30朝着彼此倾斜，但是应当理解，第一面28与第二面30可彼此平行，或者成梯形或者其它不对称的形状。
环形主体12由硬质塑料形成，例如，玻璃填充塑料(glass-filledplastic)。唇22由柔性橡胶制成，如上所述，其优选结合到环形主体12上。应当理解，只要保留了优选实施例的基本特性，就可使用其它材料来构造环形主体12和唇22。
现在参考图3A，示出了与第一组件34和第二组件36一起使用的环形密封10。第一组件包括形成在其中的槽38。该槽包括第一壁40、与第一壁40相对的第二壁42、和在第一壁40与第二壁42之间延伸的基底44。槽38的宽度大于环形密封10的宽度。
第一组件34和第二组件36定位成彼此最接近。在提供的特定实例中，第一组件34是静止的，第二组件36可相对于第一组件旋转。但是应当理解，任一组件34、36可是静止的，任一组件34、36可是可移动的不管是相对于彼此的转动或是平移。
环形密封10布置在第一组件34与第二组件36之间，使得环形主体12至少部分地在槽38内延伸。唇22布置在槽38内，但是不接触第一壁40、第二壁42，也不必接触槽38的基底44。环形主体12的外表面16接触第二组件36。该外表面16与第二组件36之间的接触用作密封，限制了流体在外表面16与第二组件之间通过。外表面16优选为光滑的，以允许第二组件36相对于环形密封10的旋转。
环形密封10可在图3A中所示第一位置和图3B中所示第二位置之间移动。具体地，在环形密封10两侧上的压力流体(未具体示出)作用在环形密封10上。当在环形密封10两侧的流体之间的压力差足够大时，环形密封10在槽30内移动，接触壁40、42之一，以限制流体在环形密封10与第一组件34之间通过。
在图3A所示的第一位置中，流体压力(由箭头所示)作用在环形主体12的第一侧24上，并作用在唇22的第一面28上。流体压力提供了将环形密封10在槽38内移动的力，使得环形密封10的第二侧26接触槽38的第二壁42。该接触用作密封，限制了流体在环形密封10的第二侧26与槽38的第二壁42之间的通过。通过沿侧向方向集中密封力，而不是径向方向，并未显著地增加环形密封10的外表面16与第二组件36之间的摩擦。
在图3B所示的第二位置中，流体压力(由箭头所示)作用在环形主体12的第二侧26上，并作用在唇22的第二面30上。流体压力提供了将环形密封10在槽38内移动的力，使得环形密封10的第一侧24接触槽38的第一壁40。该接触用途密封，限制了流体在环形密封10的第一侧24与槽38的第一壁40之间的通过。通过沿侧向方向保持密封力，而不是径向方向，也未显著地增加环形密封的外表面16与第二组件36之间的摩擦。
如上所述，作用在环形密封10上的压力差的变化引起环形密封10在第一位置(图3A中所示)和第二位置(图3B中所示)变化。在该转变期间，流体可在环形密封10与第一组件34之间泄漏。关于这点，唇22作用就像个堤坝，以通过减小环形主体12与槽38之间的容积来减小在第一位置与第二位置之间的转变期间的泄漏量。此外，通过限制转变期间的流体泄漏量，唇22有助于保持环形密封10两侧上的较高的压力差。该较高压力差意味着作用在环形密封10上的压力圈套，从而意味着环形密封10使得在第一位置与第二位置之间的移动快速，因而减小了泄漏。另外，如果唇22接触第一组件34，由于唇22将弯曲或压缩，所以唇22的柔性防止了摩擦力的大幅升高，从而吸收了大部分径向力。
本发明的描述实质上仅仅是示意性的，不脱离本发明要点的变形属于本发明的范围。这种变形并不认为是脱离本发明的宗旨和范围。

Claims (21)

1.一种用于在第一组件与第二组件之间密封的装置，所述第一组件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁，所述装置包括：
环形主体，该环形主体至少部分地布置在所述槽内，所述环形主体具有：
第一侧，该第一侧构造成有选择地接触所述槽的第一壁；
第二侧，该第二侧与所述第一侧相对，其中所述第二侧构造成有选择地接触所述槽的第二壁；
第一表面，该第一表面与所述第二组件接触；以及
第二表面，该第二表面与所述第一表面相对；
唇，该唇结合到所述第二表面上，所述唇至少部分地绕着所述环形主体的所述第二表面延伸；并且
由此作用在所述环形主体的所述第一侧和所述唇上的压力迫使所述第二侧接触所述槽的所述第二壁，作用在所述环形主体的所述第二侧和所述唇上的压力迫使所述第一侧接触所述槽的所述第一壁。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一表面为所述环形主体的外表面。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述第二表面为所述环形主体的内表面。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述环形主体为塑料的。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述唇为橡胶的。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述唇包括沿着所述环形主体的所述内表面延伸的多个段。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述多个段包括第一段、第二段和第三段。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述环形主体包括用于接合所述第二组件的多个突起，以防止所述装置的旋转，其中一个突起布置在所述第一段与所述第三段之间，一个突起布置在所述第二段与所述第三段之间。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述环形主体包括位于所述第一段与所述第二段之间的阶状接头。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述唇不接触所述槽。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述唇的宽度小于所述环形主体的宽度。
12.一种用于在第一组件与第二组件之间密封的装置，所述第一组件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁，所述装置包括：
环形主体，该环形主体至少部分地布置在所述槽内，所述环形主体具有：
第一侧，该第一侧构造成有选择地接触所述槽的第一壁；
第二侧，该第二侧与所述第一侧相对，其中所述第二侧构造成有选择地接触所述槽的第二壁；
外表面，该外表面与所述第二组件接触；以及
内表面；
唇，该唇与所述内表面相邻，所述唇至少部分地绕着所述环形主体的所述内表面延伸；并且
由此作用在所述环形主体的所述第一侧和所述唇上的压力迫使所述第二侧接触所述槽的所述第二壁，作用在所述环形主体的所述第二侧和所述唇上的压力迫使所述第一侧接触所述槽的所述第一壁。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述唇结合到所述环形主体的所述内表面上。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述环形主体为塑料的。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述唇为橡胶的。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述唇包括沿着所述环形主体的所述内表面延伸的多个段。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述多个段包括第一段、第二段和第三段。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述环形主体包括用于接合所述第二组件的多个突起，以防止所述装置的旋转，其中一个突起布置在所述第一段与所述第三段之间，一个突起布置在所述第二段与所述第三段之间。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述环形主体包括位于所述第一段与所述第二段之间的阶状接头。
20.如权利要求17所述的装置，其中所述第一段与所述第二段长度相等。
21.如权利要求20所述的装置，其中所述第三段的长度大于所述第一段和所述第二段的长度。
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