CN102576992B - 密封护圈 - Google Patents

Abstract

密封护圈，尤其用于数据中心等，由一个或一对U形框架区部形成，每个框架区部由波纹波形的热塑性弹性体共成型，并且密封的波纹边缘在U形框架的开口侧处暴露。一对这样的护圈区部接合在一起，并且波纹边缘布置为相接触并且就位，提供了独特地有效的密封以在压力之下保持空气并且同时使得贯穿元件能根据需要易于加入、移除或重新布置以适应于数据中心操作中经受的动态变化。

Description

密封护圈

技术领域

本发明涉及护圈以及类似设备，其用于密封加压容器(比如提供用于将调节过的空气供应至数据中心中的电子装备的那些)的开口同时允许线缆、软管、导管等穿过开口。

背景技术

尤其在数据中心，以及还有各种其他情况下，需要并且期望提供线缆、导管、软管和其他贯穿元件穿过地板、壁、天花板、配电盘等中的开口的通路，同时提供开口的有效密封并且同时有时根据需要容许贯穿元件的有效增加和/或移除和/或重新布置。一种典型的数据中心，例如，将容纳大量布置于机架中的计算机服务器，它们由线缆连接至其他服务器、网络等。这些数据中心通常是高度动态的，因为随着网络的扩张和重构，设备持续地增加和移除、重新布置和重新连接。

由于数据中心的服务器产生显著的热，并且这种热对计算机性能存在着有害影响，惯常的做法是冷却服务器，一般通过将调节过的空气供应至设备机架。为此，一种典型的数据中心构造有升高的地板，为线缆、软管、导管和其他维护元件提供空间，并且还用作供应调节过的空气的强制通风系统。升高地板的元件，通常为金属“砖片”，例如在服务器的机架的前面，设置有特殊布置的出口，用于排出调节过的空气。调节过的空气，在数据中心中相比环境空气而言相对较高的压力之下，沿着机架的前面向上排放并且被设置于各个服务器中的内部鼓风机吸入各个服务器中。

与服务器机架相关的还有一个或多个地板开口，其允许线缆和其他维护元件从地板下面的空间穿过地板砖片，用于连接至服务器。这些开口，有时这里称为维护开口，与前述用于调节过的空气的出口是分开的。重要的是最小化调节过的空气通过这些维护开口逸出，因为通过这些开口释放的空气会简单地与数据中心中的环境空气混合，而不会给服务器提供高效或有效的冷却。同时，期望提供维护元件在这些维护开口中的容易且高效的安装、逸出和其他重新布置。因此，与这些开口相关的任何密封手段需要适应于这种重新布置，同时提供有效的密封以防止调节过的空气在源自升高地板下面的强制通风空间中的压力之下的不利损失。

用于实现上述目标的一种特别有利形式的密封在Sempliner等的美国专利No.6,632,999中描述，该专利的内容整体地通过参考结合于此。`999号专利公开了一种形式的包括框架的护圈，其定位于维护开口中或上方并且设置有一个或多个刷状元件，刷状元件延伸过框架的开口并且用来阻止调节过的空气从加压容器或强制通风空间进入护圈的相对侧上的环境空气的任何流动。刷状元件容许贯穿元件比如线缆、导管等的存在，同时显著地最小化穿过开口的空气流动。这种布置还容许和便于数据中心的动态环境中所必需的贯穿元件的安装、移除和重新布置。

发明内容

本发明涉及上述`999号专利所公开的通用类型的密封护圈的改进形式，其具有新形式的不可渗透的、柔性的弹性密封元件，在所有操作状况下提供高度高效的密封。在不存在贯穿元件时提供几乎完美的密封，并且在一个或多个贯穿元件延伸穿过护圈时提供高度有效的密封，因为弹性密封元件的特点和构造使得其紧密地包围贯穿元件并在其周围形成密封，并且减少至其周围实际上最小化的任何开放空间。

在一种有利的形式中，本发明的护圈具有相对的、不可渗透的、可弹性变形的弹塑性密封元件，形成有深波纹。波纹密封元件在具有和不具有穿过护圈的线缆之下均提供了高效的密封。波纹密封元件的不可渗透材料基本上不允许空气穿过密封元件的内部部分。在波纹密封元件未受干扰(也就是，没有被线缆或其他贯穿元件所移位时)，相对密封元件的波纹优选地基本上“同相地”对准，以使得相对密封元件的自由端彼此抵靠并在其间形成密封。当线缆或其他贯穿元件延伸穿过护圈时，波纹的自由端远离其“休息(at rest)”位置位移。然而，密封元件的构造(源自于其中相对于开口宽度而言的深波纹)使能并引起柔性的弹塑性密封元件紧密地包围线缆(包括非常大的线缆或线缆束)并维持密封元件之间密封线的实质性封闭，即使在线缆从护圈中心位移时。

密封元件的波纹优选地以重复波形形状布置，并且半圆形的波峰和波谷由大致竖直的侧面部分互连。其他重复和非重复(例如可变化的)的波形也是适合的，比如正弦波、方形波、三角形或锯齿波等。

在某些形式的护圈密封中，有利的是形成交叉波纹，尤其在密封元件的自由端附近。能提供为一排或多排的交叉波纹提供了密封元件自由端处的更软动作并且还能提高密封元件紧密地包围任何贯穿元件并在其周围形成密封的能力。交叉波纹优选地与密封元件的深的主波纹相比相对较浅。

本发明的护圈通常包括相对刚性的周边框架，优选地为硬质塑料，比如ABS。框架可由两个大致U形半部形成，并且可弹性变形的波纹密封元件安装于每个半部中以形成两个护圈半部。这两个构成护圈套件的护圈半部在安装时接合在一起以形成完整的护圈。单个护圈半部可在某些情况下使用，比如在地板或面板开口紧靠作为边界的墙或其他相对表面时，护圈半部的开口侧定位成抵靠所述边界。

尽管密封元件能以各种方式固定至框架元件，但是一种优选且有利的方式是将弹性密封元件与框架共成型(co-mold)以使得密封元件与框架区部成形坚固的结合。尤其有利的是，密封元件的弹性材料是导电的，并且共成型过程以如此的方式执行以引起一部分导电材料从框架内侧流动到框架外面的一个或多个位置以提供与护圈安装于其上的表面(通常是金属砖片)的电接触。

为了更完全地理解本发明的以上和其他特点和优点，应当参照以下详细描述以及附图。

附图说明

图1和2分别是根据本发明的一种优选形式的密封护圈的“凸型和凹型半部从上面的透视图。

图3是具有本发明特点的一种形式的密封护圈的顶面图。

图4是大致沿着图3的线4-4截取的横截图。

图5是大致沿着图3的线5-5截取的横截图。

图6是图5的圆圈部分“图6”的放大片段横截图，示出结构细节。

图7是大致沿着图3的线7-7截取的横截图。

图8是图7的圆圈部分“图8”部分的放大片段横截图。

图9是图3的密封护圈的底面图。

图10和11分别是图3的密封护圈的侧视图和端视图。

图12是大致沿着图10的12-12截取的横截图。

图13是图12的圆圈部分K的放大片段横截图。

图14是图1的圆圈部分“图14”的放大片段透视图。

图15是大致沿着图3的线7-7截取的放大片段横截图，示出护圈构造的另外细节。

图16是示出根据本发明的一个半部护圈的使用的简化示意图，用于密封地板、面板等中的开口，其中开口的一侧由壁或与之以直角布置的其他表面限定。

图17是示出与强制通风系统相结合的根据本发明的密封护圈的使用的简化示意图，强制通风系统为维护元件提供空间并且在压力之下供应调节过的空气用于通过所选择开口进行受控排放。

图18是一种替代形式的新护圈的顶视图，示出由护圈密封包围的贯穿元件。

图19A是根据本发明的护圈的替代实施例的侧视图，其具有用来与圆形维护开口相结合使用的圆形构造。

图19B是图19A的护圈的顶面图。

图19C和19D分别是大致沿着图19B的线19C-19C和19D-19D截取的横截图。

图19E是图19A的护圈的端视图。

图19F是图19A的护圈的底面图。

图19G是大致沿着图19B的线19G-19G截取的横截图。

图19H是护圈的在图19F的圆圈部分中示出的一部分的放大片段图。

图20A和20B分别是在图19A-19G中示出的护圈的底部透视图和顶部透视图。

图21是图19的实施例的图集，包括凸型和凹型护圈部分的顶部透视图和正面透视图，以及示出透视图的圆圈部分的细节的放大片段视图。

图22A和22B分别是本发明的另一个实施例的分解图和顶部透视图，其中弹性密封的各个波纹元件以圆形构造排列，相对于地板砖片等密封。

图23是包括结合于图22的实施例中的密封元件的底视图和侧视图的图集。

图24是图23的密封元件的底部透视图。

具体实施方式

现在参照附图，并且最初参照其图1-4，数字10总体上指示根据本发明优选实施例的密封护圈。护圈包括由大致U形结构的两个半部11、12形成的外部框架。每个框架区部11、12具有背面部分60以及两个从背面部分60的相对端部延伸的相对侧面部分62、64。背面和侧面部分60、62、64的每个优选地具有由将框架分为内部和外部的竖直壁13、14、15限定的倒L形横截面(参见图7)，以及向外地延伸的水平凸缘16、17、18。示出的护圈将就座于尺寸为大约6×8英寸的大致矩形维护开口(未示出)中或上方，不过将理解到，本发明的护圈可根据需要采取多种形状和尺寸。

图1和2示出构造为紧固但可释放地接合在一起以形成封闭的矩形构造的框架的各个护圈半部。为此，一个半部11是“凸型”区部，其在侧面部分62、64的自由端66、68处设置有竖直地延伸的锥形舌部元件19，舌部元件19布置为将接收于定位于相对的或“凹型”半部12中的相应位置处的互补形状的竖直槽或狭槽20中。狭槽20在底部开口且在顶部封闭，并且是锥形的以相应于舌部元件19的锥形从而在这两个框架区部11、12接合时提供可释放的摩擦配合接合。参见图12、13。期望地，护圈的两个框架区部11、12不是对称的，两个舌部元件19都设置于凸型框架区部11上并且狭槽20都形成于凹型区部12中。U形的凹型框架区部12的侧面部分62、64的自由端66、68因而是平状的并且能齐平地对接或紧靠外部相对边界表面，使得护圈半部将在适合的环境中使用。

依据本发明的方面，每个U形框架区部安装有可弹性变形的密封元件21，形成独特且有利构造的气密层。密封元件具有由相对软且柔性的空气不可透过的网状(web-like)弹性材料形成的波纹部分，并且其以在密封元件的至少一部分宽度和/或深度上传播的重复波形形成，但是更通常地从框架的一个侧面部分62至另一个侧面部分64并且在框架的完全深度上。波纹部分具有波纹自由端部以及与自由边缘相对的基部。波纹自由端部朝着基部可弹性地变形。在波纹部分延伸过密封元件的完全深度时，基部将定位于框架的背面部分处。

在本发明的所示形式中，重复波形的性质是一组深波纹22，深波纹22由大致半圆形横截面的波峰部分23和波谷部分24以及连接波峰部分和波谷部分的大致竖直壁部分25限定。在本发明的说明性但非限制性的示例中，适合形式的密封元件可具有波纹波形，其中波纹平行于水平传播轴线(X)(图1)传播并且平行于和传播轴线垂直的竖直振荡轴线(Y)振荡。对于具有8英寸×6英寸框架开口的通用护圈，有利构造的密封元件能是深波形，如图所示，具有大约1英寸的波长(与传播轴线X平行)以及大约1.5英寸的幅值(与振荡轴线Y平行)(术语“幅值”，如全文中使用的，指的是波形的波峰至波谷幅值)。波纹的波峰和波谷部分可具有大约四分之一英寸的半径，相邻的波峰和波谷由大致竖直壁25连接。密封元件21至少朝着框架11、12的背面部分60可弹性地变形，例如在与传播轴线(X)和振荡轴线(Y)都垂直的变形方向(Z)上。虽然描述的波形是特别期望的，但是期待任何其他波形也是适合的，如前面提到的。

出于实际原因，优选地使用在密封元件21的波纹部分的完全宽度上具有恒定波长和幅值的波形。然而，在期望时，波形、频率或幅值可沿着密封元件的宽度(传播轴线)或深度(沿着轴线Z)改变。通常，期望密封元件21的波纹部分的平状模式长度(flat pattern length)或弧长(L)是波纹部分的宽度(W)的大约2至6倍，其中弧长(L)是由波形产生的弧的长度并且宽度(W)大致与传播轴线(X)平行地测量。因而，在波纹部分从框架的一个侧面部分62跨越到另一个侧面部分64时，宽度(W)将是这两个侧面部分之间的距离。而且，通常，波形的幅值与其波长的比值期望地是大于1的数。因而，在上面的典型且非限制性的实施例中，用于具有8英寸开口的密封框架的密封元件可有利地形成有8个完整的波纹，每个具有大约1.5英寸的幅值、大约1英寸的波长、以及大约3.5英寸的弧长。所述8英寸密封元件的总弧长(L)将是大约28英寸并且弧长(L)与宽度(W)的比值将是大约3.5。弧长与宽度的优选比值有时可根据密封元件材料的性质、密封元件21的形状和尺寸、贯穿元件的形状和尺寸等而变化。然而，因为密封元件围绕定位于护圈中的贯穿元件封闭和密封的能力是包围贯穿元件的“过剩”材料的数量的基本函数，弧长与宽度的比值应当是如此的以提供期望程度的这种“过剩”材料。通常，比值为2认为是实际的最小值。高于3.5的比值可能在波纹(从固定端部至自由端部)的长度比这里描述的示例中更长时是适合的，例如，或者在密封元件的材料较不柔软时。

为了提供密封元件21在框架11、12中的安装，密封元件有利地形成有从最端部波纹竖直地延伸的侧面凸缘26、27，以及沿着密封元件的完全宽度延伸并且与波纹22的后端成整体的竖直背面凸缘28。优选地，侧面凸缘26和27与背面凸缘28在角部处(参见图12)相结合并且形成用于密封元件的三侧面的U形支架。密封元件能通过将侧面和背面凸缘26、27、28紧固至框架区部的相应侧壁和后壁13、14、15而安装至框架元件11、12。这能通过紧固件、粘合剂等来进行，但是优选地并且根据本发明的特点，密封元件共成型至框架以使得凸缘26、27、28成型结合至框架壁13、14、15。这提供更优良的部件接合并且还提供了制造经济性。共成型过程需要框架材料和密封元件的材料之间的一定兼容性，这将在下文描述。

如图1和2中所示，波纹22在它们的后端处与背面凸缘28成整体且与之固定，并且以悬臂的方式从背面凸缘延伸至稍微超过(例如，超过大约0.010英寸)连接框架11、12的侧面部分62、64的外端的密封平面32的点(在框架11的情况下忽略舌部19)。布置是如此的以使得，在两个框架区部11、12以前面描述的方式接合时，密封元件的波纹部分将轻微地干涉并且因而轻微地压缩以确保沿着两个密封元件相抵靠的密封平面的有效密封。另外，相应护圈段10的波纹22同相地对准，以使得一个密封元件的波纹的外端边缘遵循并且直接抵接另一个密封元件的波纹的外端边缘。

在本发明的特别有利的实施例中，密封元件21的波纹自由端部形成有扩宽所述波纹的端面的凸缘29。相对的密封元件的端部凸缘因而能保持密封接触，即使相对的波纹在使用期间变得稍微不同相(out ofphase)，如在密封元件的部分被贯穿元件位移时，或由于重新定位或移除贯穿元件所引起的暂时位移所位移时。在所示实施例中，端部凸缘29优选地是弓形部分的形式，其终止于平状外端部分29a中。凸缘29向下弯曲并且外端部分29a大致以与密封元件的网状材料成直角地布置，大致与包括主波纹的端部的密封平面32平行。有利地，形成波纹22的材料的厚度从其固定端部至其波纹自由端部稍微地渐缩。作为说明性且非限制性的示例，材料在其固定端部处具有大约0.075英寸的厚度并且朝着其波纹自由端部逐渐地或阶梯地渐缩至端部凸缘部分29处大约0.045英寸的最终厚度。

如尤其在图1和2中以及图15中示出，并且根据本发明的某些方面，波纹22的外端部分可有利地形成有一组或一个或多个相对较浅的次级(“或交叉”)波纹30、31，其便于主波纹22由于贯穿元件的存在而引起的位移并且还提高密封元件围绕贯穿元件封闭和密封的能力，同时在别处维持沿着相对的密封元件之间的密封平面32的闭合。在图1、2和15中所示的本发明的形式中，密封元件21包括第一(外部)次级波纹30和第二(内部)次级波纹31。次级波纹的幅值可从内部次级波纹至外部次级波纹递减。例如，外部次级波纹30可具有大约0.050英寸的幅值，而内部次级波纹31可具有大约0.025英寸的较小幅值。次级波纹的波长可恒定在大约0.67英寸。在本发明的实际实施例中，次级波纹的幅值与波长的比值可在从大约1∶13.5至大约1∶27的范围内。次级波纹的幅值显著地小于主波纹22的通常为1.5英寸的幅值。

次级波纹30、31优选地与次级传播轴线(Z)平行地传播，次级传播轴线(Z)与主波纹的传播轴线(X)和振荡轴线(Y)都垂直。次级传播正交(即垂直)于成组的主波纹的表面振荡。

在本发明的优选实施例中，波纹密封元件21通过将密封元件与框架区部11、12共成型而形成。共成型操作涉及将预成形的框架区部放置入模具并且之后将密封元件的材料注入模具。共成型操作同时形成密封元件并且将其侧面和背面凸缘26、27、28结合至框架区部的侧壁和后壁13、14、15。为此，框架区部和密封元件的相应材料必须相兼容以便在框架和密封元件之间获得期望的分子结合。期望地，框架区部可由聚碳酸酯和苯乙烯基材料(styrene based material)比如ABS的混合物而形成。这种材料具有框架所期望的强度和刚性以及对于计划服务所必需的抗火等级。密封元件21的适合兼容材料是可从明尼苏达州Winona的RTP公司购得的热塑性弹性体。特别期望的热塑性弹性体由RTP公司在申请日提供，标识为RTP2099E×123155A。所述材料是柔性且柔软的，具有大约47A的肖氏硬度，具有必要的抗火等级(UL94-40)，并且重要的是耗散静电的(ESD)以便能耗散可能在数据中心的正常操作中产生的静电电荷。

虽然热塑性弹性体材料尤其期望用于本发明的护圈中，但是也能使用其他材料以有利地具有可接受水平的性能。例如，在不要求框架和密封元件之间的分子结合时，可利用非热塑性弹性体或不兼容弹性体。在此情况下，密封元件可通过适合的粘合剂和/或机械紧固件紧固至框架。

为了完全地利用热塑性弹性体的ESD特性，规定在成型过程期间引起一部分弹性体流动至这样的位置，在所述位置中，由此形成的接触区域36将在护圈安装于维护开口中时与地板砖片或其他护圈支撑结构电接触。例如，弹性体可在向外地延伸的水平框架凸缘16、17下面流动以使得，在护圈安装于导电性地板砖片(通常用于数据中心中)或其他导电表面上时，密封元件21的材料将与地板砖片电气相通以提供从密封元件的一个或多个导电路径用于静电放电。有利地，定位于凸缘16、17下面的接触区域36完全地或局部地围绕形成于凸缘中的用于将护圈紧固就位的紧固开口(比如螺钉孔33)，或不然的话与之紧密地相联系。在护圈框架安装有螺钉或其他紧固件(未示出)并且由其紧固时，下面的弹性体接触区域36被压缩为与下面的导电性支撑表面良好地电接触。

能提供各种布置以引起弹性体在凸缘16、17下面的流动，例如在侧壁或后壁13、14、15的上部中提供一个或多个格栅开口(未示出)。然而，一个优选的布置是提供一个或多个流路，包括侧壁13、14的底部中的槽口34(图6)以及这些壁的外表面中的流动沟槽35，以允许优选地呈弹性体材料的狭窄条带38形式的互连部分，在壁13、14下面，沿着其外表面向上并且然后在水平凸缘下面向外流动。槽口34和沟槽35优选地与螺钉孔33对准，并且沟槽装置提供于水平凸缘下面和/或模具中以引起导电性弹性体沿着水平凸缘的底部向外流动并且优选地如图6和9中的36处所示完全地或局部地围绕螺钉孔33。弹性体的环形接触区域36优选地在包围螺钉孔33的水平凸缘材料37的底部下面突出较短距离(例如，大约0.015-025英寸)，以使得在护圈安装于维护开口中时，凸缘16、17初始地靠在环形接触部分36上。在护圈用螺钉或其他紧固件向下拧紧时，环形接触区域36被压缩以形成期望水平的良好电接触。

优选地，接触区域36、互连部分38以及波纹部分在成型过程中一体地形成，以使得互连部分将波纹部分与接触区域相连接，形成连续电气路径，用于电荷从密封元件放电至地板或其他护圈支撑结构。

在本发明的所示和优选实施例中，框架11、12的侧壁13、14形成有竖直翼片39，其从与沿着端壁竖直地延伸的导电性弹性体的条带38相邻的位置突出。翼片39尤其用来将护圈定位于维护开口中并且保护导电性条带以免与其他表面磨损接触，这种接触可能会降低或干扰由条带提供的导电性路径。

虽然图1和2的护圈区部的典型用途涉及组装这两个半部框架以形成封闭构造的护圈，不过也存在着其中倾向于单个U形护圈框架的各种情况。一种这样的情况在图16中示出，其中期望密封地板、机箱、面板或其他支撑表面结构41中的维护开口40，其中维护开口40部分地由表面结构41限定并且部分地由相邻的边界结构42限定，比如例如与表面结构41垂直地布置并且形成相对边界表面的壁。在这种情况下，可行地，并且在一些情况下，优选地，将护圈的单个半部安装入维护开口，并且密封元件21的波纹部分的暴露外部边缘压靠边界结构42定位。对于这个构造，形成有凹型框架区部12的半个护圈区部将优先于形成有凸型区部11的一个，以使得框架区部12的侧面部分62、64的端部抵靠边界结构42齐平地定位。

优选地，在护圈半部12安装于维护开口40中时，框架侧壁13、14的端部抵靠由边界结构42限定的相对表面定位。由于密封元件的波纹部分的波纹自由端部稍微突出超过框架壁的端部，这将引起波纹的端部将稍微地被压缩(例如，0.010英寸)以确保优良的密封。

虽然根据本发明的密封护圈能以各种方式使用，普遍的用途是与其类型为通常在数据中心中使用的升高地板结构相结合。这种升高地板为连接至容纳于数据中心处的服务器和其他电子设备的布线以及其他维护元件提供了地板下空间，并且还形成强制通风空间，用于在压力之下供应调节过的空气以用于冷却设备。一种典型的这种布置在图17中示意性地示出，其示出支撑于基部地板44上面的升高地板结构43，通常由隔开的竖直支架(未示出)所支撑。设备机架45支撑于升高地板43上，并且通常包括可一周24小时地操作的多个设备(未示出)。

在与设备机架45紧密地相邻处，地板43设置有一个或多个空气排放开口46，其允许经由基部地板44与升高地板43之间的强制通风空间47供应的调节过的空气流出强制通风空间。排放开口46具有适合的尺寸、形状、数量以及定位以提供用于期望水平的冷却空气流动至机架45，通常沿着机架的前部向上，允许设备借助于内部风扇吸入冷却空气。维护开口48同样与机架45相邻，布线、线缆以及其他维护元件49、50可穿过其中。维护元件49、50延伸穿过强制通风空间47并且通过维护开口48离开，维护开口48与空气排放开口46隔开并且可与之隔开一定距离。延伸穿过给定维护开口的元件可根据特定数据中心的布置连接至一个或多个机架。

在图17的布置中，由一对护圈半部10、11形成的密封护圈10安装于维护开口48中以允许维护元件49、50穿过维护开口，同时基本上密封开口以防止调节过的空气意外地损失进入环境空间。可现场组装的这两个半部使得护圈能在无需将现有维护元件断开情况下安装。同样，为了安装新的维护元件，或重新布置先前安装的元件，如果需要，护圈区部能容易地分开，以便于接近和穿过维护开口48。

图18示出根据本发明各个方面的替代和简化形式的密封护圈，其中波纹形式的护圈密封在波纹的自由端处既没有交叉(次级)波纹也没有凸缘。图18的视图示出了相对较大直径(例如大于1英寸)的维护元件，其穿过由两个相对的波纹密封元件所密封的标准6英寸×8英寸护圈开口。在图18中能看到，虽然明显地位移和扭曲，但波纹密封元件仍然能紧密且密封地包围维护元件并且连同中心密封线一起基本上闭合。本发明的密封护圈因而与之前已知类型的密封护圈相比提供了显著优良的气密密封，同时维持或提高已知护圈的其他有利特点。

很明显，结合本发明原理的护圈和其他密封无需是这里所示的特定形式。护圈区部例如能以延伸的长度形成并且可适合于在工作场所处切割为期望的长度和/或与其他区部相接合，如果期望。密封还可用于除了容纳贯穿元件以外的目的，如在两个延伸的面板段(比如地板和壁)之间形成密封。

另外，虽然本发明的密封元件通过成型工艺制造，并且尤其共成型至框架区部，但其他工艺也可使用以得到期望形式的密封元件。

所示形式的波纹密封元件高效且容易地制造。然而，其他重复或非重复(例如，可变化的)波形(或其他形状)可在波纹密封元件的设计和制造中使用。有利地，波纹部分的波形具有显著超过波纹部分(或护圈框架的侧面部分之间的开口)的宽度(W)的弧长(L)。优选地，L与W的比值是在大约2∶1至大约6∶1之间以使得，当贯穿元件容纳在护圈中时，密封元件的波纹部分的显著“过剩”弧长使得密封元件的边缘能在贯穿元件的位置处局部地展开并且局部地包围和封套贯穿元件以密封贯穿元件周围并且闭合一对密封元件沿着其相遇的密封线。

在闭合构造的护圈由一对相对的半部组装时，相应密封元件沿着其相会合的密封线不是必须是直线。在这一点上，波纹自由端部能是弓形、波形或其他构造(从上面看)，只要一对密封元件的边缘构造互补以使得在缺失贯穿元件时，波纹自由端部在密封线的完全长度上相互接触。

虽然本发明的护圈以两个可相互啮合的半部最好地制造并且在以两个半部制造时是最有用的，但是本发明的很多益处可在其中一个或多个波形密封元件结合于闭合构造的单件框架中的结构中实现。

上文示出的本发明的各种形式涉及具有以平状形式构造的波纹部分的护圈，其中主波纹的传播轴线是线性的。然而，将理解到，护圈的波纹部分可形成为弧形或圆筒形、或波形，例如，在此情况下主波纹的传播轴线将相应地是非线性的，比如弓形、圆柱形或波形。例如，这种非线性传播轴线能是与由(X)和(Y)轴线限定的平面平行的平面中的弧或样条(spline)。替代地，波纹部分能是扇形的，并且传播轴线是与由(X)和(Z)轴线限定的平面平行的平面中的弧。这种护圈的功能将与上面描述的那些相同，因为非线性波纹部分的波纹自由端部将例如与边界表面(平状或其他形状)，或与类似或互补非线性构造的第二护圈部件共同配合以形成密封，或者一对配合的弓形构造密封元件能安装于相应弓形形状的单个闭合框架中。

图19-21示出本发明的实施例，其中图1-17中所示的通用类型的波纹密封元件70-71构造为安装于圆形框架72中，圆形框架有利地由两个半圆形半部73、74形成。密封元件的波纹75在相同的方向上对准，垂直于在密封元件70、71之间延伸的密封平面76。每个密封元件的波纹自由端部将稍微突出超过这个密封平面，不存在相对的密封元件。因而，密封元件在组装框架区部时被压缩。密封元件的性质优选地是如上面相对于宽度与弧长以及幅值与波长的操作比值、优选材料等描述的那些。有利地，主要或主波纹75如之前与图1-17的实施例相结合描述的那样形成有次级或交叉波纹83。

这两个波纹密封元件70、71定位为相互抵接，并且它们的相应波纹部分同相，如图20中最好地示出。密封元件的波纹75还优选地具有向下凸缘77，其即使在相对的波纹于使用中变得稍微失准时也能维持有效密封。

尤其如图20和21中所示，密封元件70、71形成有分别与波纹75成一体的大致半圆形的竖直地延伸的凸缘81、82。凸缘81、82用作前述实施例的背面和侧面凸缘的作用。就这一点而言，在特别优选的实施例中，密封元件能与框架73、74共成型以在框架和密封元件之间提供非常坚固的结合。另外，框架73、74的侧壁和/或向外延伸的水平凸缘可设置有开口(未示出)以允许密封元件的材料(例如，热塑性弹性体)在向外延伸的水平凸缘下面流动以使得材料(优选地稍微导电的)形成与地板砖片的良好接触并且为静电电荷从密封元件耗散提供路径。

护圈框架的两个半部73、74分别设置有狭槽79和舌部80以适应于已经就位在维护开口中的维护元件(未示出)周围的两个半部的组装。

图19-21的圆形护圈意在“更少工具”的安装，因为能在不使用手工工具等之下卡合或摩擦配合，或不然的话紧固地放置于地板砖片、机箱、面板(未示出)等的开口中。为此，夹具元件78可形成于框架73、74的外壁上以在框架插入时啮合地板砖片。在适合的时候，紧固元件(未示出)可用来将护圈凸缘紧固至下面的支撑表面。

在图22-24中所示的本发明的另一个优选实施例中，密封元件90为圆柱形形式，其波纹波97的传播轴线形成圆圈并且波的振荡轴线径向地布置。密封元件具有一体的环形顶部凸缘91，其与底板92共成型或粘合或不然的话接合。底板92设置有两个或更多布置为穿过环形顶部凸缘91中的开口94的间隔柱93。护圈在操作中定位于地板砖片或其他面板96中的维护开口95上方并且由直接穿过间隔柱的适合螺钉或其他紧固件(未示出)紧固于此。间隔柱的长度有利地是如此的以使得波纹97的下端稍微相对于砖片或面板96的表面被压缩。在优选形式中，波纹97以与前述实施例相同的方式形成有外翻(outturned)凸缘98。

在图22-24的护圈的操作中，护圈的密封元件90形成包围维护开口95的密封。线缆或其他维护元件(未示出)能穿过开口以及波纹97的带凸缘下端与砖片或面板96的表面之间。密封元件的深波纹引起并且使得其材料能以高效的方式紧密地包围并且密封维护元件的周围，调节过的空气泄漏最小化。圆形护圈形式的功能与图16中所示的半部护圈一样多，其中密封元件与边界表面比如壁相对。在圆形护圈的情况下，面对的边界表面是砖片或面板。

如果期望，图22-24的护圈的波纹97能以截头圆锥体的形式而不是所示圆柱形构造从顶部至底部向外张开。

图22-24中所示的通用类型的护圈还可形成为圆柱形的一部分(即，弧，未示出)，定位为波纹的带凸缘端部与相对边界表面相接触并且在护圈框架或密封元件的结构外面或结合入其中的闭合表面(未示出)在弧弦两侧延伸。

本发明的很多原理、特点和优点也能结合于圆形构造的护圈(未示出)中，其中密封元件安装于圆形框架内并且具有波纹部分，波纹部分形成有绕着护圈中心的圆圈中传播的主波纹并且从圆形框架径向向内突出，其中主波纹具有从护圈的外部至内部逐渐递减的波长。次级或交叉波纹，如果使用，将相对于径向布置的波纹径向地传播。

如上面讨论的，密封护圈通常用于水平地板中的维护开口中。因此，在前面的描述中，护圈的一些特点已经相对于水平和竖直方向、或向上和向下方向等限定。然而，将理解到，这种限定仅是为了方便，因为护圈能以其他方位使用和安装，比如在竖直壁板中的维护开口中，在顶板中上下颠倒，或某个其他方位。因此护圈的特点相对于水平/竖直或向上/向下等的限定不是绝对的方位，而仅是相对于护圈的其他特点。

因而，应当理解到，这里所示和所述的本发明的具体形式仅是代表性的，而不是本发明的限制，并且在确定本发明的完全和合理的范围时应当参考以下的权利要求。

Claims (17)

1.一种密封护圈，其包括：

(a)具有一个或多个框架区部的框架；

(b)连接至框架的第一和第二密封元件，每个密封元件形成气密层并且具有由弹性材料形成的弹性的柔性网状波纹部分；

(c)每个波纹部分具有波纹组，具有基部，并且具有与基部相对的波纹自由端部；

(d)每个密封元件的波纹自由端部可朝着相关基部弹性地变形；并且

(e)第一和第二密封元件定位为其波纹自由端部沿着密封线处于紧密地抵接的关系并且第一和第二密封元件的波纹组的波纹自由端部同相地对准，以使得在所述波纹自由端部没有被贯穿元件移位的情况下，第一密封元件的波纹自由端部遵循第二密封元件的波纹自由端部并且沿着第一密封元件和第二密封元件之间的密封线紧密抵靠第二密封元件的波纹自由端部。

2.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)每个密封元件形成有沿着其波纹部分的基部延伸并且与之一体地相接合的背面凸缘；

(b)框架包括第一和第二背面部分，并且第一和第二密封元件的背面凸缘分别连接至第一和第二背面部分。

3.如权利要求2所述的密封护圈，其中

(a)每个密封元件在其相对侧面处形成有一体的侧面凸缘，所述侧面凸缘与背面凸缘在角部处相结合并且形成用于密封元件的三侧面的U形支架；

(b)框架包括隔开的侧面部分；并且

(c)密封元件的侧面凸缘紧固至框架的侧面部分并且由其支撑。

4.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)每个密封元件由耗散静电的弹性材料形成；

(b)框架具有连接至至少一个密封元件的内部部分以及适合于与导电性护圈支撑表面相啮合的外部部分；

(c)由耗散静电的弹性材料形成的接触部分定位于框架的外部部分上；并且

(d)耗散静电的弹性材料的互连部分将所述密封元件与所述接触部分一体地接合并且提供从所述密封元件至所述接触部分的连续电气路径。

5.如权利要求4所述的密封护圈，其中

(a)所述一个密封元件、接触部分和互连部分是整体的成型结构；并且

(b)所述框架限定流路以适应于弹性材料从所述一个密封元件至接触部分的流动。

6.如权利要求5所述的密封护圈，其中

(a)所述框架在其外部部分上具有向外延伸的凸缘；

(b)所述接触部分定位于向外延伸的凸缘的下侧上并且在向外延伸的凸缘的底部下面突出，由此，在向外延伸的凸缘紧固至护圈支撑表面时，接触部分置于压缩状态。

7.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)每个密封元件的波纹部分具有从其基部至其波纹自由端部变窄的渐缩厚度。

8.如权利要求7所述的密封护圈，其中

(a)弹性材料是热塑性弹性体。

9.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)波纹具有波长和幅值；并且

(b)幅值等于或大于波长。

10.如权利要求9所述的密封护圈，其中

(a)幅值与波长的比值处于从1：1至2：1的范围。

11.如权利要求9所述的密封护圈，其中

(a)每个波纹部分具有沿着传播轴线的宽度以及弧长；并且

(b)弧长与宽度的比值处于从2：1至6：1的范围。

12.如权利要求11所述的密封护圈，其中：

(a)框架具有两个背面部分以及两个隔开的侧面部分；并且

(b)每个密封元件的波纹部分从一个侧面部分延伸至另一个侧面部分并且从其波纹自由端部延伸至框架的相关背面部分。

13.如权利要求1所述的密封护圈，还包括：

(a)其波纹组包括主波纹；

(b)每个密封元件的波纹部分具有与主波纹的传播轴线垂直地传播的一组次级波纹；

(c)所述次级波纹正交于主波纹组的表面振荡。

14.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)第一和第二密封元件的波纹部分相互压缩。

15.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)波纹部分的波纹自由端部具有端部凸缘部分；并且

(b)端部凸缘部分遵从波纹组的路径并且相对于从波纹部分的波纹自由端部至基部的方向成角度布置。

16.如权利要求1所述的密封护圈，其中

(a)所述框架具有两个框架区部，

(b)所述两个框架区部中的每个安装有所述第一和第二密封元件的其中一个，以及

(c)所述两个框架区部可释放地接合以形成所述框架。

17.如权利要求1所述的密封护圈，其中

所述框架具有两个隔开的侧面部分，并且

每个密封元件的波纹组与其波纹自由端部在所述两个侧面部分之间跨越；并且

每个波纹部分的波纹平行于水平传播轴线(X)传播。