CN101629631B - 密封系统及密封方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在两组件之间进行密封的密封系统，该密封系统包括：置于两组件之间的聚合物密封件、测量器件和评估单元。测量器件至少部分置于该聚合物密封件内，并且被配置用于测量该聚合物密封件的指示该聚合物密封件的密封性能的方面，并被配置用于产生对应该聚合物密封件的被测方面的信号。评估单元被配置用于评估对应聚合物密封件的被测方面的信号且用于确定所述聚合物密封件的密封性能。

Description

密封系统及密封方法

相关申请的交叉参考 

这是序号为12/145,203的美国专利申请的部分延续，该美国专利申请的名称为“密封组件现场寿命测量”，2008年6月24日提交，在此并入作为参考。 

技术领域

本发明涉及密封系统及密封方法。 

背景技术

众所周知在使用中，有时密封件和密封系统经受密封效果的损失。有时在不同应用中，密封性能的损失仅导致需要替换密封件。在其它应用中，密封性能的损失产生的影响范围从简单的维护带来的麻烦到昂贵的再密封和清洗操作，甚至到潜在的危险情形。如果密封件或密封系统可以在全部失效前给出指示密封件或密封系统已经损失一些但并非全部的性能，并且在近期需要替换密封件或密封系统则是有益的。将会指示密封性能改变的即将产生的损失的密封件功能和特性可以给多种密封件和密封系统组合与应用带来好处，包括O形环密封件、表面密封件、汽封、旋转、动态和静态密封件及其它，包括弹性体和聚合组分、橡胶、金属、氟聚合物、或氟碳化物、树脂和由其它要素构建的密封件。 

在此技术中所需的一种密封系统是提供以成本有效的方式来测量在应用中使用的密封件的密封性能的退化或改变。 

发明内容

本发明提供一种密封系统，其提供一种以成本有效的方式来测量在应用中使用的密封的密封性能的退化或改变。 

本发明的一种形式是用于在两组件之间进行密封的密封系统。该密封系统包括置于两组件之间的聚合物密封件、测量器件和评估单元。测量器件至少部 分置于该聚合物密封件内，并被配置用于测量该聚合物密封件的指示该聚合物密封件的密封性能的方面，并配置用于产生对应该聚合物密封件的被测方面的信号。评估单元配置用于评估对应聚合物密封件的被测方面的该信号并用于确定该聚合物密封件的密封性能。 

本发明的另一种形式是用于密封两组件间的密封系统。该密封系统包括具有聚合物密封性能标准存储于其上的数据存储媒介；与该数据存储媒介进行可操作通信的处理器；且通信器件用于获得来自聚合物密封件的密封信号，该通信器件将得到的密封信号传至该处理器，该数据存储媒介包括说明多个阈值密封信号的文件信息，该处理器将该得到的密封信号和多个阈值密封信号比较，并由此基于该得到的密封信号是否在该多个阈值密封信号的范围内来计算输出信号。 

本发明的另一形式是一种两组件间的密封方法。该方法包括以下步骤：提供至少部分置于两组件之间的聚合物密封件；测量该聚合物密封件指示其密封性能的方面；产生对应该聚合物密封件的被测方面的信号；评估对应该聚合物密封件的该被测方面的信号；并确定该聚合物密封件的密封性能。 

本发明的一个优点是密封组件能测量其本身的密封性能方面。 

本发明的另一优点是其提供密封组件，当在安装条件下，其本身可以被测量或感知以确定密封性能的潜在退化或变化。 

还有一优点就是其提供具有嵌入组件或连续材料组分的密封件或密封组件，允许在应用中利用密封件时测量密封性能的退化或变化。 

还有一优点是其提供确定何时密封件已失效或接近失效的途径。 

附图说明

通过参考以下结合附图的发明实施例描述，本发明的上述和其它特征和优点及达到它们的方式将更加显而易见，并可以更好地理解本发明，其中： 

图1是根据本发明实施例的密封组件的示意图； 

图2是根据本发明另一实施例的密封组件的截面图； 

图3是根据本发明的密封系统的示意图； 

图4是根据本发明的另一实施例的具有密封器件置于其内的硬件单元的截面图。 

图5是图4中具有密封器件的硬件单元的部分截面图； 

图6是根据本发明另一实施例的具有密封器件置于其内的硬件单元的侧视图； 

图7是图6中具有密封器件的硬件单元的部分截面图； 

图8是根据本发明的密封元件的另一实施例的截面图；以及 

图9是根据本发明的密封元件的另一实施例的截面图。 

在多个图中相应的参考符号指示相应部分。此处列出的例证阐述发明的实施例，且这些例证并不作为以任何方式限制发明范围。 

具体实施方式

参照附图尤其是图1，显示了密封组件20，其总体包括聚合物密封件22和当在应用中配置密封件22时将要使用的嵌入传感器24。这种应用包括但不必限于静态密封、旋转密封、活塞型密封和杆型密封。应该理解密封组件20是较大封装系统的一部分，较大封装系统可包括多个密封组件，每个密封组件可以但不必须几乎与密封组件20相同。 

只要密封件22或密封系统被置于其密封的环境内，使用的传感器24就可以测量处于加压或不加压状态下的密封件22或密封系统的特定方面。传感器24可以选自已知传感器组群的一种，用于测量温度、压力、流体、加速度、阻抗、振动、应力、应变、电流、辐射(包括x-射线、微波、电磁频谱)、超声传感器、或其他物理现象。这些传感器24如刚刚描述和确认的，允许信号以特定形式和密封环境外部通信，以能够确定已发生的密封性能的改变或损失的指示。 

从本发明中得到的传感器信号将预先和相关密封件22或密封系统的失败数据的历史寿命和历史时间交叉比较，以产生显示密封性能的变化的查找表。因此，一旦从相应传感器24接收信号，例如可被微处理器或操作者操作的查找表操作可被用以确定密封件22性能或密封系统性能的密封退化或变化的可能性。从而可以使用密封信号处理器组件的存储器，包括与多个聚合物密封件22或密封组件20相关的性能数据和/或阈值。历史性能数据和阈值可以安排在可扩展标记语言(XML)文件或其他方式，以将密封传感器24的信号和预定义寿命指示相匹配。相关阈值的实例是标记限度的应力/应变阈值，使得如果实际应力/应变数据低于特定限度(阈值)，就知道密封件20(例如聚合物密封件22本身) 不再提供密封功能(失效已发生)或将要失去其提供密封功能的能力。相关阈值的又一实例是密封件20(例如聚合物密封件22)对流体的膨胀或吸收；此阈值提供流体吸收的限度，使得如果流体吸收高于特定水平(阈值)，就知道密封件20(例如聚合物密封件22本身)不再提供密封功能或将要失去提供密封功能的能力。 

多种方式的信号感器输出或制造传感器输出器件可以包括用于通信的电、光、或其它信号，将密封环境有线、管输送或无线通信到显示器或其它控制单元，以提醒操作者替换密封件22或密封系统。使用用于从聚合物密封传输信号的通信器件。通信器件可以是射频指示(RFID)器件。这样依照图1，具有传感能力的单独的传感器24可以被插入密封材料22内，允许在应用中连续或半连续测量密封件22寿命中的密封性能的损失或变化。 

如图2所示的本发明的另一形式显示了密封组件100的截面，密封组件100包括密封件102(可称作密封环)和支持件104(可称作支持环)。图2中的密封件102和支持件104一起形成环(根据由密封组件100完成的密封作用，支持件104可以例如沿着密封组件100的内径或外径定位)。密封件102可以包含或是橡胶弹性体；支持件可以包括或是聚合体、塑料或金属件。密封件102是密封组件100的密封部分，并且可以是当密封组件100置于两元件之间时接收压缩力的压缩元件。支持件104为密封件102提供结构支撑并有助于密封件102免于被挤出密封系统的间隙之间(即密封组件100提供密封功能的两元件之间)。应该明白密封组件100是可以包括多个密封组件的较大密封系统的一部分；每个这些组件可以与密封组件100完全相同，或可替换地，一个或多个这些密封组件能够与密封组件20基本相同而一个或多个这些密封组件与密封组件100基本相同。 

密封件102进一步包括嵌入的连续材料组分106，其将会对密封件102本身的密封能力的改变或损失给出指示。换句话说，密封件102包括嵌入的材料组分106，其允许测量密封件102的密封性能的退化。为在本应用中使用，连续材料组分意味着嵌入材料106以轴向、放射状的、经度的、和/或纬度的横过、跨越、或穿过密封件102的方式嵌入。材料106可以散布于整个密封件102的密封材料，使得材料106是密封件102的固有密封材料并形成密封件102的至少部分组分。这样根据本发明的该实施例，可以在整个密封件102中完成传感。 

按照构建方法，材料106可以在成形或模塑时嵌入密封件102，或在成形或模塑后联合或置于密封件102上。除了嵌入传感器24的实施例(以上讨论过的)以外可以利用这种连续材料组分106，但在这种情况下，传感器24可以测量嵌入的连续材料组分106的特定特征。 

这样，连续材料106嵌入密封件102。连续嵌入材料组分106可以具有内在或外在的传感能力，允许连续或半连续监视密封性能或密封能力损失、或密封件102和/或密封系统的某些形式的退化或改变。关于内在传感能力，材料106可以例如用于检测或测量密封件102内的流体(考虑密封材料102可以吸收流体到一定范围)，并从而在流体不应已经被密封材料102吸收的位置处检测流体。关于外在传感能力，材料106可用于检测密封件102的密封性能之外的东西；例如106可能用于检测应力/应变，以将该数据与密封件100(或密封件102本身)是否已失效或将失效相关联。 

多种类型的测量可以在嵌入连续材料106上完成，交叉比较密封件100性能(例如密封件102本身)或密封系统性能的变化。例如作为嵌入材料106的导电填充物的使用和变化允许预测和测量密封性能。在此例中，测量用于测试密封件或密封系统的嵌入材料电阻在时间上的变化，加载并形成历史查找表体系，并与记录的比较关系对比，比较选择测量的密封寿命和性能测量。然后，在实际密封操作和使用中，可以测量现场密封件102的电阻，该值插入以前为密封件100(或密封件102本身)或密封系统建立的历史查找表，然后可以以直接快速准确的方式完成密封性能或变化或剩余密封寿命的确定或计算。 

本发明的材料106可以是或包括许多纤维、填充物、和其它分子或物质，其具有和关注的特定密封性能的变化或退化相关的可测量变化。形成材料106的导电材料不需要是金属。材料可包括具有不同特性的形状，其与变化密封性能度量相一致地变化。只要材料变化和相关密封性能标准是基本确定性的，这种材料特性变化和密封性能标准相比就不需要是线性的。 

这种材料106的测量可包括材料特性的变化，例如电或光的阻抗或电导率、压电型材料的电荷变化、极化的变化或旋转(这可能因应力或应变发生)、磁性能的变化，这些在材料是金属颗粒悬浮时可能发生。也可以包括振动或信号响应的测量质量的变化。这种情况的例子是来自外部测量响应密封件100(或密封件102本身)或密封系统的变化的密封件100(或密封件102本身)或密封系统 的超声询问，且此变化和可能的密封性能测量变化相关。利用其它传感系统的密封件100(或密封件102本身)的其它询问是可能的。 

多种其它方法和系统可用于检测和量子化密封件102或密封系统的变化，包括但不限于流出(即迁移到密封元件表面的树脂或其它组分)或脱落物质、旧物质或残片、安装或粘附到密封件102或密封系统的物质、或甚至是泄漏或受控磨损或分离嵌入材料106进入密封系统环境，从而所有这种信息通过已知统计方法和密封性能测量相关。这些系统中关心的“分析物”可以与这些物质或微粒经过其上、进入或出于密封件100(或密封件102本身)或密封系统的流体有关。 

能够测量物质、微生物、药物、激素、病毒、抗体、核酸和其它蛋白质的踪迹量的方法和系统对研究者有很大的价值，并还可以是密封性质变化的指示器，无论显示出渗入、流过、或从密封件100(或密封件102本身)或密封系统释放到外围。 

结合反应，例如抗原-抗体反应、核酸杂交技术、和蛋白质-配合基系统，是用于在一些应用中确定密封性能的进一步不同类型的测量基础。许多生物化学和生物学结合系统中的高度特异性在研究和诊断学中引发许多有价值的化验方法和系统，这些现在也可以在密封系统中利用。典型地，关注的分析物的存在可以通过由连接到一或多个结合材料的可观察“标签”存在或不存在来指示。本发明的一种形式，包括标签或粘接器件或组分，其作为前述讨论中的材料106。在本发明的另一形式中，标签或粘接器件或组分106现场施加到密封件100(或密封件102本身)或密封系统。 

特别关注的是通过光化学、化学和电化学方法发光的标签。“光致发光”是当材料吸收电磁辐射而导致发光的过程。荧光和磷光是光致发光的类型。 

“化学发光”过程必须是通过能量化学转换形成发光类物质。“电化学发光”电化学地形成发光类物质。可以利用化学发光化验工艺，其中样品在我们的实例中为密封元件或密封系统的表面，包含关注的分析物，其与被化学发光标签所标记的反应物混合。反应混合物发生反应，被标记的反应物的一部分结合到分析物。反应后，混合物的束缚和未束缚的碎片分开，一个或两个碎片中的标签浓度可以通过化学发光工艺来确定。在一个或两个碎片中被确定的化学发光水平指示受密封限制或与密封相关的关注的分析物的量，指示期望或刚过去或 现在的密封性能。 

电化学发光(ECL)化验技术是化学发光工艺技术的进步。它们提供敏感和准确的对关注分析物的存在和浓度的测量。在这种技术中，密封元件或密封系统或密封环境暴露到伏安工作电极以激发发光。在合适的化学环境中，这种电化学发光在特定时间以特定方式由工作电极上施加的电压激发。标签产生的光被测量并指示分析物的存在或量。 

参照图3，图3显示根据本发明的密封系统200，其用于在两硬件元件间密封(两硬件元件未在图3中显示，但在图4-7中显示)。密封系统200包括密封器件202和评估单元204。密封器件202包括两密封组件210，每个密封组件210包括聚合物密封元件206(其置于两元件之间)和测量器件208。当密封器件202显示具有两密封组件210时，应该明白密封器件202可以仅有一个密封组件210或两个以上密封组件210。此外，当提到密封元件206是聚合物密封元件时，应该明白聚合物密封元件206可以包括与聚合物一起形成密封元件206的附加材料，例如碳或玻璃。测量器件208(例如传感器24和/或材料106)至少部分置于聚合物密封元件206内，配置用于测量聚合物密封元件206的指示其密封性能的一方面，并配置用于产生对应于聚合物密封元件206的被测方面的信号。测量器件208可以是远程提供动力或自身提供动力。来自测量器件208的信号可以是例如电、磁、或无线电信号或使用其它形式的波。每个密封组件210还可以包括支持元件(未在图3中显示)。这样，密封器件202可包括多个聚合物密封元件206和/或多个密封组件210，每个密封组件210包括两硬件元件间的聚合物密封元件206。可选的，密封器件202可包括仅一聚合物密封元件206或仅一密封组件210，密封组件210包括两硬件元件间的聚合物密封元件206。图3显示的密封器件202包括两密封组件210，每个密封组件210包括聚合物密封元件206和至少部分置于相应密封元件206内的测量器件208。 

密封器件202的密封组件210中的每个可以包括传感器24(作为上面提到的测量器件208)，传感器24至少部分嵌入每个聚合物密封元件206，如同上面讨论的密封组件20。换句话说，测量器件208可以包括至少部分嵌入聚合物密封元件206的传感器24。传感器24包括压力传感器、温度传感器、泄漏传感器、摩擦传感器、应变传感器、流体膜厚度传感器、磨损传感器、形变传感器、振动传感器、和/或噪声传感器。传感器24测量聚合物密封元件206的持久条件和 /或暂时条件。 

可选或附加的，密封器件202的每个密封组件210可包括具有连续材料组分(作为上面提到的测量器件208)的聚合物密封元件206，就像上面讨论的密封组件100的材料106，用于传感相应密封元件206的密封性能的退化。换句话说，测量器件208可包括置于聚合物密封元件206内的材料106并至少部分形成聚合物密封元件206。这样，提到密封元件206是聚合物密封元件206，并不一定意味着非聚合物材料不也包括在形成或至少部分形成密封元件206的聚合物中。另一方面，密封元件206可以整个是聚合物。材料106基于施加压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、该系统流体的密封吸收和/或时间改变其材料特性。材料106有效地作为传感器本身。材料106可包括高传导聚合物；在这种情况下，聚合物密封元件206可整个由一或多个聚合物制作(例如，聚合物密封元件206可以是作为密封组件100的材料106的高传导聚合物)。根据当密封元件206包括材料106时的一个例子，形成密封元件206的材料106的电导率或阻抗可用于传感密封元件206的密封性能；其实，密封元件206的密封材料106具有内建或固有传感器能力作为其固有材料特性的一部分。例如，碳纳米管填充材料可作为密封元件206的密封材料106(其可以是密封元件206的部分或整个材料)，其中密封元件206的电导率会进行固有地改变。无论材料106是部分还是整个密封元件206的密封材料，密封元件206都作为传感器本身。 

密封系统200的评估单元204配置用于评估相应于聚合物密封元件206的被测方面的信号，并用于确定聚合物密封元件206的密封性能。来自测量器件208的信号可以沿着传送路径212传送到评估单元204。如果密封器件202包括一个以上测量器件208，那么实质上可以使用同样的传送路径202或附加的相应传送路径212。传送路径212可以是有线或无线的。 

密封系统200可以进一步包括被配置用于将信号通信离开聚合物密封元件206的通信器件214，配置用于从通信器件214接收信号的评估单元204。通信器件214可以是有线或无线连接，用于传送信号离开聚合物密封元件206。通信器件214可以是电极和导线的集合，用于从测量器件208到评估单元204传送信号(如图4-7所示)。通信器件214可以是传送器(如图4-5所示)。通信器件214可以是射频识别器件，其施加能量到测量器件208。 

如上所指出的，密封系统200的密封器件202可包括第二密封组件210(如图3所示)，第二密封组件210包括第二聚合物密封元件206和第二测量器件208，第二聚合物密封元件206置于两硬件元件之间。第二测量器件208至少部分置于第二聚合物密封元件206内，其被配置用于测量第二聚合物密封元件206的指示其密封性能的方面，且被配置用于产生对应第二聚合物密封元件206的被测方面的第二信号。第二信号沿传送路径212传送。评估单元204配置用于评估对应第二聚合物密封元件206的被测方面的第二信号，且用于确定第二聚合物密封元件206的密封性能。第二测量器件208包括(a)至少部分嵌入第二聚合物密封元件206的传感器24(就像密封组件20的传感器24)，和/或(b)置于第二聚合物密封元件206内且至少部分形成第二聚合物密封元件206的材料106(就像密封组件100的材料106)，材料106基于施加压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、该系统流体的密封吸收和/或时间改变其材料特性。当图3的密封器件202实际描述成具有两个密封组件210(即具有第一密封元件206和第一测量器件208的第一密封组件210，和具有第二密封元件206和第二测量器件208的第二密封组件210)时，应该明白第一密封组件210(即位于图3中密封器件202左上角的密封元件206和测量器件208)和第二密封组件210(即位于图3中密封器件202右下角的密封元件206和测量器件208)可以都类似于密封组件20(具有嵌入聚合物密封元件206的传感器24)，或第一密封组件210能够类似密封组件20(具有嵌入聚合物密封元件206的传感器24)且第二密封组件210能够类似密封组件100(具有至少部分形成密封元件206的传感材料106)，反之亦然。 

密封系统200还可包括数据存储媒介216和另一通信器件218。评估单元204可以是处理器(即计算机的中央处理单元)。沿传送路径212传送的信号可以认为是输入信号。处理器204具有输入信号(沿传送路径212传送的那些信号)和输出信号(从处理器204发出沿传送路径220传送的那些信号)。数据存储媒介216可以是例如计算机硬盘、可被计算机读取的插入包括处理器204的计算机的磁盘、或一般的计算机可读存储媒介。数据存储媒介216可操作地连接到处理器204，使得数据可被处理器204处理。数据存储媒介216包括与多个聚合物密封元件和/或密封组件相关的性能数据和/或多个阈值。处理器204配置用于将来自测量器件208的输入信号与性能数据和/或多个阈值比较，以产生沿 传送路径220传送的输出信号。性能数据可以是正在使用并传送数据到评估单元204的密封器件202的历史数据，和/或其它基本相同或足够相似的密封器件202的历史数据。性能数据和/或多个阈值可以放入可扩展标记语言文件。 

通信器件218配置用于将处理器204的输出信号通信到操作者222。到操作者222的输出信号与相应聚合物密封元件206的寿命预期数据相应。这些输出信号可以通过有线或无线沿传送路径220传送到操作者222。通信器件218可以是传送器或实际上是计算机的一部分，计算机包括将数据从计算机本身通过通讯电缆传送出来的处理器204。输出信号可以是反馈信号的形式。到操作者222的反馈信号包括停止信号、减少使用信号、减速信号、标定信号、密封剩余寿命信号、密封泄漏信号、密封摩擦信号、密封系统超越限度信号、维护需要信号和/或密封替换信号。 

数据存储媒介216可具有存储于其上的聚合物密封性能标准。例如，数据存储媒介216包括说明多个阈值密封信号的文件信息。多个阈值密封信号可置于可扩展标记语言文件中。另一通信器件224配置用于获取来自密封器件202的聚合物密封元件206的密封信号。通信器件224将得到的密封信号从密封器件202传到处理器204。通信器件224可以是用于获得来自聚合物密封元件206的密封信号的射频识别读取器，该射频识别读取器将得到的密封信号传到处理器204；可选的，通信器件224可以是包含通过通讯电缆接收通信的处理器204的计算机的硬连线部分。处理器204将得到的来自密封器件202的密封信号和多个阈值密封信号比较，从而基于得到的密封信号是否在多个阈值密封信号的范围内计算输出信号。如上所指出的，处理器204形成至少一个输出信号，输出信号是停止信号、减少使用信号、减速信号、标定信号、密封剩余寿命信号、密封泄漏信号、密封摩擦信号、密封系统超越限度信号、维护需要信号和/或密封替换信号的形式。 

密封系统200也可进一步包括警告指示器226。基于处理器204对来自数据处理媒介216的数据进行的比较，处理器204可以激发警告指示器226。该警告指示器226可以提醒操作者222，例如密封器件202已失效或将要失效并因而需要替换。 

密封系统200配置成用于从和/或向因特网228通信数据。此数据包括聚合物密封性能标准、得到的密封信号、多个阈值密封信号、和/或来自评估单元204 的输出信号。图3显示三个不同的传送路径230。例如，数据可以通过传送路径230向和/或从与因特网228相关的数据存储媒介216传送。数据可以通过传送路径230向和/或从与因特网228相关的密封器件202传送。数据可以通过传送路径230向和/或从与因特网228相关的评估单元204传送。 

现在参照图4-5，图4-5显示包括密封器件302的密封系统300的截面图，密封器件302置于两组件304和306之间。图5是图4的一部分的细节。密封系统300与密封系统200相似并从而作为本发明的另一实施例。然而，相对于图3，图4-5主要聚焦于更详细显示密封器件(器件302)。密封系统300在两硬件元件304和306间提供密封。更具体的说，密封系统300的密封器件302在元件304和306间提供密封。硬件元件304、306是第一结构元件304和第二结构元件306；元件304和306组成放置密封器件302的硬件单元的两部分。第一结构元件304可以是例如旋转圆柱或轴向位移杆。第二结构元件306位于第一结构元件304附近，并且能够限定多个密封槽308，密封器件302的相应的聚合物密封元件322、332、338位于密封槽308内。在图4-5中，第一结构元件304是圆柱，第二结构元件306是靠近元件304的环(圆环形结构)，元件304和306中间有间隙305。图4是沿垂直面的横截图，此垂直面切过硬件单元的顶端死点且向下穿过底端死点，硬件单元由元件304和306与密封器件302组成。为清楚起见，图4和5基本上不显示与截面相关的背景；换句话说，如果显示背景，那么部分元件306和密封器件302将基本上从视角中隐去。密封器件302包括第一密封组件310、第二密封组件312、和第三密封组件314；每个密封组件310、312和314对应上述的密封组件210。与密封器件302相关联，密封系统300还包括两个信号传送器316、无线接收器318(其可对应图3的通信器件224)、固定电极线320、和固定电极321。 

第一密封组件310包括可由聚合材料制作的第一聚合物密封元件322(从而对应上述的聚合物密封元件206)、缓冲密封件324、和密封传感器328(可对应上述密封组件20的传感器24和测量器件208)。第一密封组件310也设有信号传送器316，以将涉及密封元件322的感知数据从传感器328无线传送到无线接收器318；无线接收器318接收的数据可随后提供到评估单元，例如评估单元204(未显示在图4-5中)。 

第二密封组件312包括可以由聚合材料做成的U形杯聚合物密封元件332 (这样对应于上述聚合物密封元件206)和密封传感器336(可对应上述密封组件20的传感器24和测量器件208)。固定电极321可连接到第二结构元件306，并具有固定电极线320，固定电极线320从固定电极321引向或朝向评估单元(例如未在图4-5中显示的评估单元204)，固定电极321和固定电极线320用于将和密封元件332相关的感知数据从传感器336传送到评估单元204。虽然电极321表示固定电极，应该明白第二密封组件312可替代包括可变位置电极，即使传感器336在相应密封槽308中移动(即旋转)，可变位置电极也保持接触传感器336；这种可变位置电极可以做成环或部分环，置于第二结构元件306内或附近。 

第三密封组件314包括密封元件338和密封件内传感器340(可对应上述密封组件20的传感器24和测量器件208)。密封元件338可以由聚合材料制成(并从而对应上述聚合物密封元件206)并包括刮刀。信号传送器316也提供于第三密封组件314中，以将涉及密封元件338的感知数据从传感器340无线传送到无线接收器318；无线接收器318接收的数据可随后提供到评估单元，例如评估单元204(未显示在图4-5中)。 

现在参照图6-7，图6-7是包括置于两组件404和406之间的密封器件402的密封系统400的截面图。图7展示了图6的一部分的细节。密封系统400与密封系统200相似并从而作为本发明的另一实施例。然而，相对于图3，图6-7主要聚焦于显示密封器件(器件402)更细节的内容。密封系统400在两硬件元件404和406间提供密封。更具体的说，密封系统400的密封器件402在元件404和406间提供密封。硬件元件404和406是第一结构元件404和第二结构元件406；元件404和406组成放置密封器件402的硬件单元的两部分。图7是沿垂直面的截图，此垂直面切过密封器件402和硬件单元的顶端死点且向下穿过底端死点，硬件单元由元件404和406组成；如同图4和5，图7忽略密封器件402的背景细节。密封器件402是单独密封组件402。与密封器件402相关联，密封系统400还包括滑动环408和到滑动环408的引线410；尽管图7没有显示引线410实际接触滑动环408，应该明白引线410电接触滑动环408。密封组件402包括密封元件412(可由聚合材料制成并从而对应上述聚合物密封元件206)和支持元件414(也可称作支持环414)。密封组件402是轴向密封件。密封元件412包括就像前述密封组件100的材料106一样的密封材料；图6和7的这 种密封材料是密封元件412的材料且因而也用参考数字412识别。从而密封元件412的材料既是密封材料，也是电显示性能随时间变化的材料；换句话说，密封元件412的材料同时表现密封功能和传感功能。由于密封元件412的密封材料，密封元件412从而形成连续传感器。滑动环408用于从密封元件412获取感知数据(即材料412的导率和/或阻抗)。感知数据随后从滑动环408通过引线410传送到评估单元，例如评估单元204(未在图6-7中示出)。 

现在参考图8，图8显示聚合物密封元件500的截面图，其是根据本发明聚合物密封元件的另一实施例。聚合物密封元件500对应上述聚合物密封元件206。密封元件500包括弹性体芯502(例如橡胶弹性体)和在弹性体芯502上的聚合覆盖物504。弹性体504给密封元件500提供能量，且聚合覆盖物504在密封元件500的应用中为密封元件500提供热和化学抵抗。当密封元件500位于两硬件元件(未显示)内时，密封元件500可以被压缩力(如箭头506显示)轴向压缩。如同上述关于密封组件100的连续材料组分106的描述。弹性体502或聚合覆盖物504中的任一个、或弹性体502或聚合物504中的两个，可作为连续传感器材料106。 

现在参考图9，图9显示聚合物密封元件600的截面图，其是根据本发明聚合物密封元件的另一实施例。聚合物密封元件600对应上述聚合物密封元件206。密封元件600显示具有X型的压缩元件。密封元件600可具有如前所述的密封组件100的连续材料组分106，从而作为连续传感器材料106。 

本发明进一步提供一种两组件间的密封方法(图4-7所示)。该方法包括以下步骤：提供至少部分置于两组件之间的聚合物密封206；测量聚合物密封件206指示其密封性能的方面；产生对应聚合物密封件206的被测方面的信号；评估对应该聚合物密封件206的被测方面的信号；且确定该聚合物密封件206的密封性能。测量步骤至少部分由置于聚合物密封件206内的传感器(24，208，328，336，340)实施，该传感器包括压力传感器、温度传感器、泄漏传感器、摩擦传感器、应变传感器、流体膜厚度传感器、磨损传感器、变形传感器、振动传感器和/或噪声传感器。测量步骤至少部分由一材料(106，412，500，600)实施，该材料置于聚合物密封件206内并至少部分形成聚合物密封件206，材料(106，412，500，600)基于施加压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、该系统流体的密封吸收和/或时间改变其材 料特性。 

尽管本发明已经描述相关的至少一个实施例，本发明可进一步在此披露的精神和范围内进行修改。为此本申请意图包括利用其概括原理的发明的任何变化、使用或改写。此外，本申请意图包括这样的改变，即从此披露的在本领域已知或惯用手段的范围内，到属于此发明且落入附加权利要求范围的内容。 

Claims (21)

1.一种用于在两组件之间进行密封的密封系统，该密封系统包括： 

置于两组件之间的第一聚合物密封件； 

至少部分置于所述第一聚合物密封件内的第一测量器件，其被配置用于测量所述第一聚合物密封件的指示所述第一聚合物密封件的密封性能的方面，并被配置用于产生对应所述第一聚合物密封件的被测的所述方面的第一信号；和 

评估单元，其被配置用于评估对应所述第一聚合物密封件的所述被测方面的所述第一信号，并且用于确定所述第一聚合物密封件的密封性能， 

所述密封系统进一步包括数据存储媒介和通信器件，所述评估单元是处理器，所述第一信号是输入信号，所述处理器具有所述输入信号和输出信号，所述数据存储媒介有效连接至所述处理器，所述数据存储媒介包括性能数据和/或多个阈值，所述多个阈值涉及多个聚合物密封件和密封组件的至少其中之一，所述处理器被配置用于将至少一个所述输入信号与所述性能数据和/或所述多个阈值比较，以产生所述输出信号，所述通信器件被配置用于将所述输出信号通信到操作者， 

其中，所述性能数据是历史的，所述输出信号对应所述第一聚合物密封件的寿命预测数据。 

2.如权利要求1所述的密封系统，其中所述第一测量器件包括至少部分嵌入所述第一聚合物密封件的传感器。 

3.如权利要求2所述的密封系统，其中所述传感器包括压力传感器、温度传感器、泄漏传感器、摩擦传感器、应变传感器、流体膜厚度传感器、磨损传感器、变形传感器、振动传感器和噪声传感器的至少其中之一。 

4.如权利要求2所述的密封系统，其中所述传感器测量所述第一聚合物密封件的持久条件和暂时条件的至少其中之一。 

5.如权利要求1所述的密封系统，其中所述第一测量器件包括置于所述第一聚合物密封件内并至少部分形成所述第一聚合物密封件的材料，所述材料基于施加压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、所述系统流体的密封吸收和时间的至少其中之一改变其材料特性。 

6.如权利要求5所述的密封系统，其中所述材料包括高导电聚合物。 

7.如权利要求1所述的密封系统，其中所述第一测量器件是远程提供动力和自身提供动力之一。 

8.如权利要求1所述的密封系统，其中所述第一信号是电和磁之一。 

9.如权利要求1所述的密封系统，进一步包括通信器件，其配置用于通信所述第一信号离开所述第一聚合物密封件，所述评估单元配置用于接收来自所述通信器件的所述第一信号。 

10.如权利要求9所述的密封系统，其中所述通信器件是用于传送所述第一信号离开所述第一聚合物密封件的有线和无线连接其中之一。 

11.如权利要求9所述的密封系统，其中所述通信器件是射频识别器件，其施加能量到所述第一测量器件。 

12.如权利要求1所述的密封系统，其中所述密封系统进一步包括第二聚合物密封件和第二测量器件，所述第二聚合物密封件置于两组件之间，所述第二测量器件至少部分置于所述第二聚合物密封件内，配置成用于测量所述第二聚合物密封件的指示第二聚合物密封件的密封性能的方面，并配置成用于产生对应所述第二聚合物密封件的被测的所述方面的第二信号，所述评估单元被配置用于评估对应所述第二聚合物密封件的所述被测方面的所述第二信号且用于确定所述第二聚合物密封件的密封性能，所述第二测量器件包括(a)至少部分嵌入所述第二聚合物密封件的传感器和(b)置于所述第二聚合物密封件内且至少部分形成所述第二聚合物密封件的材料中的其中之一，所述材料基于施加压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、所述系统流体的密封吸收和时间的至少其中之一改变其材料特性。 

13.如权利要求1所述的密封系统，其中所述输出信号是反馈信号的形式。 

14.如权利要求13所述的密封系统，其中到所述操作者的所述反馈信号包括停止信号、减少使用信号、减速信号、标定信号、密封剩余寿命信号、密封泄漏信号、密封摩擦信号、密封系统超越限度信号、维护需要信号和密封替换信号中的至少一个。 

15.一种用于密封两组件间的密封系统，包括： 

置于两组件之间的第一聚合物密封件； 

至少部分置于所述第一聚合物密封件内的第一测量器件，其被配置用于测量所述第一聚合物密封件的指示所述第一聚合物密封件的密封性能的方面，并 被配置用于产生对应所述第一聚合物密封件的被测的所述方面的密封信号； 

具有聚合物密封性能标准存储于其上的数据存储媒介； 

与所述数据存储媒介进行有效通信的处理器；和 

通信器件，用于获得来自所述第一聚合物密封件的所述密封信号，所述通信器件将得到的所述密封信号传至所述处理器，所述数据存储媒介包括说明多个阈值密封信号的文件信息，所述处理器将所述得到的密封信号和所述多个阈值密封信号比较，并从而基于所述得到的密封信号是否在所述多个阈值密封信号的范围内来计算输出信号， 

其中，所述性能数据是历史的，所述输出信号对应所述第一聚合物密封件的寿命预测数据。 

16.如权利要求15所述的密封系统，其中所述处理器形成至少一个输出信号作为停止信号、减少使用信号、减速信号、标定信号、密封剩余寿命信号、密封泄漏信号、密封摩擦信号、密封系统超越限度信号、维护需要信号和密封替换信号中的至少一个。 

17.如权利要求15所述的密封系统，进一步包括警告指示器，所述处理器激发所述警告指示器。 

18.如权利要求15所述的密封系统，其中密封系统被配置用于通信数据到因特网和从因特网通信数据中至少之一，所述数据包括所述聚合物密封性能标准、所述得到的密封信号、所述多个阈值密封信号和所述输出信号的至少之一。 

19.一种两组件间的密封方法，所述方法包括以下步骤： 

提供至少部分置于两组件之间的第一聚合物密封件； 

测量所述第一聚合物密封件的指示其密封性能的方面； 

产生对应所述第一聚合物密封件的被测所述方面的第一信号； 

评估对应所述第一聚合物密封件的被测方面的所述第一信号；且 

确定所述第一聚合物密封件的密封性能， 

所述密封方法进一步使用数据存储媒介和通信器件，所述评估单元是处理器，所述第一信号是输入信号，所述处理器具有所述输入信号和输出信号，所述数据存储媒介有效连接至所述处理器，所述数据存储媒介包括性能数据和/或多个阈值，所述多个阈值涉及多个聚合物密封件和密封组件的至少其中之一，所述处理器被配置用于将至少一个所述输入信号与所述性能数据和/或所述多个 阈值比较，以产生所述输出信号，所述通信器件被配置用于将所述输出信号通信到操作者， 

其中，所述性能数据是历史的，所述输出信号对应所述第一聚合物密封件的寿命预测数据。 

20.如权利要求19所述的密封方法，其中所述测量步骤至少部分由置于所述第一聚合物密封件内的传感器实施，所述传感器包括压力传感器、温度传感器、泄漏传感器、摩擦传感器、应变传感器、流体膜厚度传感器、磨损传感器、变形传感器、振动传感器和噪声传感器的至少其中之一。 

21.如权利要求19所述的密封方法，其中所述测量步骤至少部分由一材料实施，所述材料置于所述聚合物密封件内并至少部分形成所述聚合物密封件，所述材料基于施加压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、所述系统流体的密封吸收和时间的至少其中之一改变其材料特性。 

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