CN102667267B

CN102667267B - 弹簧及其形成方法

Info

Publication number: CN102667267B
Application number: CN201080058822.5A
Authority: CN
Inventors: H·R·格拉姆伯; K·韦德斯沃兰
Original assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Current assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: EP2519761A2; RU2532477C2; KR20120098881A; WO2011090756A3; EP2519761A4; KR101461373B1; MX2012007504A; US20140360020A1; JP2013515224A; US9121507B2; RU2012129248A; US20110156361A1; SG181437A1; CA2785437A1; WO2011090756A2; CN102667267A; BR112012015139A2

Abstract

一种包括聚合物护套的密封件，该聚合物护套限定了一个密封表面以及在该聚合物护套之内沿着该聚合体护套的长度延伸的一个内腔。该密封件进一步包括一根在该空腔之内延伸的弹簧并且包括多个激光切割的弹簧元件。该密封件能够被布置在一个静止部件与一个可旋转部件之间。

Description

弹簧及其形成方法

技术领域

此披露总体上涉及弹簧、使用这种弹簧的密封件，以及形成这种弹簧和密封件的方法。

背景技术

弹簧在不同工业领域被用于在一个特定的方向上施加力。具体而言，用在密封件内的弹簧可给密封材料赋能而使其与一个表面相接触并且用来促进在相对运动的部件之间形成密封。在这种密封件中有用的弹簧可以包括螺旋式圆带弹簧或折叠式板料弹簧。

折叠式板料弹簧常规的是通过冲压工艺形成的。常规上，将板料供应到冲压机上，由它将板料冲压成一种模型并且随后对定型的板料进行折叠以便形成这种板料弹簧。这种弹簧可以结合到密封件中，例如环形密封件或端面密封件。

但是，常规的冲压工艺将应力引入到这种冲压成形中，特别是在边缘的周围。另外，冲压导致相当大的材料浪费并且能在弹簧的边缘形成毛刺以及不希望的尖锐凸起。此外，这种常规的冲压工艺不利于金属部件的连续加工而在批量加工中却倾向于执行这种连续加工，因而降低了生产效率。

就这一点而言，希望有一种改进的弹簧以及用于形成这种弹簧的方法。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1包括一个示例性密封件的一个透视图。

图2包括一个如图1所展示的示例性密封件的截面视图。

图3包括一个示例性密封件的透视图。

图4包括一个如图3中所展示的示例性密封件的截面视图。

图5、图6、图7和图8包括示例性弹簧模型的展示图。

图9包括一种示例性激光切割装置的展示图。

图10包括一种用于加工弹簧的示例性系统的展示图。

图11、图12和图13包括板料材料的切割边缘的展示图。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的物件。

具体实施方式

在一个具体的实施方案中，一种用于形成弹簧的方法包括配送一个带状板料或金属板，用激光切割设备切割该板料或金属板以形成沿着该条带纵向分布的多个弹簧元件，并且将激光切割的条带折叠成一根弹簧。在一个实例中，折叠方式包括折叠以形成一个纵向褶皱。具体而言，这样的折叠方式能够将条带或板料形成一个具有V形或U形横截面的弹簧。此外，这些弹簧元件可以包括齿、环或其它结构，当在适当的位置中时，推压在另一个物体上，例如一个密封件护套。在一个具体的实例中，该弹簧能够被插入一个密封件护套（例如一个环形护套）的腔内，以形成一个密封件。

在另一个实施方案中，一种形成弹簧的方法包括配送一根管并利用激光切割该管以形成一根弹簧。在一个实例中，这种激光切割环绕该管的外周一个螺旋切口。该管在切割期间可以进行转动。这个激光切割管能够被插入一个密封件护套的腔内。

在图1所展示的一个实施方案中，密封件100包括一个护套102和一根弹簧104，这根弹簧布置在护套102的一个腔106之内。如所展示的，密封件100是一个环形密封件，该密封件可以，例如布置在围绕一个轴的一个环形空间内。如图2所展示的，密封件100能够布置在一个部件208的环形区域214之内。弹簧104给护套102赋能以便与一个旋转部件210接触，该旋转部件围绕一条轴线212进行旋转。弹簧104的这些侧壁110给护套102的这些侧壁112赋量，以维持与这些移动及静止部件（210和208）的接触。

护套102可以是由一种聚合性材料或一种包括聚合性材料的复合材料形成的。这种聚合性材料可以包括一种热塑性材料，例如一种工程或者高性能的热塑性聚合物。例如，这种热塑性材料可以包括一种聚合物，如聚酮、聚芳酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、热塑性氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、液晶聚合物、或它们的任何组合。在一个实例中，这种热塑性材料包括：聚酮、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯砜、氟聚合物、聚苯并咪唑、它们的衍生物、或它们的组合。在一个特定的实例中，这种热塑性材料包括一种聚合物，如聚酮、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚酰胺酰亚胺、它们的衍生物、或它们的组合。在另一个实例中，这种热塑性材料包括聚酮，如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、它们的衍生物、或它们的组合。一种示例性的热塑性氟聚合物包括：氟化的乙烯丙烯（FEP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、全氟烷氧基（PFA）、四氟乙烯、六氟丙烯以及偏二氟乙烯的一种三聚物（THV）、聚氯三氟乙烯（PCTFE）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、乙烯-氯三氟乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯和氟化的乙烯丙烯的一种共聚物（EFEP）、聚氟乙烯（PVF）、乙烯、六氟丙烯、以及四氟乙烯的一种三聚物（HTE）、或者它们的任何组合。一种示例性的液晶聚合物包括芳香族聚酯聚合物，如在商品名（阿莫科公司（Amoco））、（赫斯特公司（HoechstCelanese））、SUMIKOSUPER^TM或EKONOL^TM（住友化学（SumitomoChemical））、DuPontHX^TM或DuPontZENITE^TM（杜邦公司（E.I.DuPontdeNemours））、RODRUN^TM（尤尼吉可（Unitika））、GRANLAR^TM（格让德蒙特（Grandmont））下可得到的那些，或它们的任何组合。在额外的一个实例中，这种热塑性聚合物可以是超高分子量聚乙烯。

这种热塑性材料还可以包括一种填充剂，如一种固体润滑剂、陶瓷或矿物填充剂、聚合物填充剂、纤维填充剂、金属微粒填充剂、盐类或它们的任何组合。一种示例性的固体润滑剂包括：聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨、石墨、单层石墨、膨胀石墨、氮化硼、滑石、氟化钙、氟化铈、或它们的任何组合。一种示例性的陶瓷或矿物包括：氧化铝、硅石、二氧化钛、氟化钙、氮化硼、云母、硅灰石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、碳黑、颜料类、或它们的任何组合。一种示例性的聚合物填充剂包括：聚酰亚胺、液晶聚合物、聚苯并咪唑、聚四氟乙烯、以上所列出的热塑性聚合物中的任何一种、或它们的任何组合。一种示例性的纤维包括：尼龙纤维、玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维、玄武岩纤维、石墨纤维、陶瓷纤维、或它们的任何组合。示例性的金属包括青铜、铜、不锈钢、或它们的任何组合。一种示例性的盐包括：硫酸盐、硫化物、磷酸盐、或它们的任何组合。

在一个实施方案中，这种复合材料可以是一种弹性材料。杨氏模量可以是复合材料的刚度的一种度量，并且可以在这种材料样品的拉伸试验过程中从应力-应变曲线的倾斜来确定。这种复合材料可以具有至少约0.5Gpa的的杨氏模量，例如至少约1.0GPa、至少约3.0Gpa、甚至至少约5.0GPa。

在一个实施方案中，这种复合材料可以具有相对低的摩擦系数。例如，这种复合材料的摩擦系数可以是不超过约0.4，例如不超过约0.2，甚至不超过约0.15。

在另一个实施方案中，这种复合材料可以具有相对高的伸长率。例如，这种复合材料可以具有至少约20%的伸长率，例如至少约40%，甚至至少约50%。

回到图1，弹簧104是由一个激光切割的板料进行折叠或弯折成弹簧而形成的。一个示例性板料是由一种金属或金属合金形成的。这种金属合金可以是不锈钢，铜合金（例如铍铜以及铜-铬-锌合金，镍合金，如哈司特镍基合金、Ni220以及耐腐蚀游丝合金（Phynox）或钴铬镍合金，或类似物，或者它们的组合。此外，该弹簧可以镀有一种镀层金属，例如金、锡、镍、银、或它们的任何组合。

这种板料可以具有不超过10密耳的厚度，比如不超过5密耳的厚度，或甚至不超过3密耳的厚度。具体而言，这种板料的厚度可以在1密耳到5密耳的范围内，比如1密耳到3密耳或甚至在1.5密耳到2.5密耳的范围内。在另一个实例中，厚度可以在2密耳到10密耳的范围内，例如3密耳到10密耳，或5密耳到10密耳。在一个实例中，该板料能够以条带的形式提供，该条带的宽度不超过10英寸，例如不超过5英寸。例如，该条带的厚度可以是在0.5英寸至10英寸的范围内，例如0.5英寸至5英寸的范围内，或者甚至0.5英寸到3英寸的范围内。此外，由该条带形成的弹簧工件的宽度与该条带的宽度比至少为0.9，例如至少为0.95。在一个具体的实例中，这个切割的弹簧工件的宽度与该条带的宽度比约为1.0。

护套102限定了一个环形空腔106，其中布置了弹簧104。如图1所展示的，在护套102之内延伸的空腔106可以通过一个开口108进入。如所展示的，开口108被定位在密封件100的一个轴侧上。一个轴侧是指一条平行于密封件100的轴线从中穿过延伸的侧面。可替代地，开口108能够形成在密封100的一个径向侧。一个径向侧是指从密封件100的轴线延伸的一条径向直线从中穿过延伸的侧面。在一个实例中，开口108被布置在密封件100的径向向内的表面上，从而面向该轴线。可替代地，开口108被布置在密封件100的一个径向外表面上，比径向内表面离轴线更远。

例如，图3包括一个示例性密封件300的一个图示，该密封件包括一个护套302以及一根布置在护套302的腔306内的弹簧304。如所展图的，空腔306的开口开口308被布置密封件300的一个径向内的表面上。这样一种密封件构型特别适合用作如图4所展示的端面密封件。例如，密封件300可以被布置在一个围绕轴412的块408的环形空间内。一个围绕轴线412旋转的旋转部件410能够被布置成与密封件300接触。弹簧302给护套302的侧壁赋能，使这些侧壁抵靠在旋转部件410的一个面上。

为形成弹簧，在一个板料条带上切出弹簧模型。这种弹簧模型包括沿着该条带的纵向分布的多个弹簧元件。纵向是指平行于该条带或管的最长维度的方向而横向是指该条带或管垂直于纵向维度和厚度而延伸的横断面维度。总体上，横向维度是该条带或管的第二长正交维度。在一个实例中，这些弹簧元件包括齿、环或它们的任何组合，这些元件能够横向延伸并可以被连接到一个弹簧本体上。

在图5所展示的一个实例中，弹簧500包括形成环504的激光切割模型，这些环跨越一个板料条带的宽度横向地延伸。遵照这种定型方式，弹簧500能够沿着纵向褶皱502进行弯折以形成一个U形弹簧。可替代地，弹簧500能够沿着纵向延伸的一个或多个褶皱进行弯折。例如，弹簧500能够沿着一个单一纵向褶皱进行弯折以形成一个V形。可替代地，弹簧500能够沿着三个或更多纵向褶皱进行折叠以形成在截面图中观察时所看到的更加复杂的结构。

如图6所展示的另一个实例中，弹簧600可以包括环604，该环具有比图5所展示的模型更薄的横向维度。一旦形成，模型600形成了多个环604。折叠能够沿着一条褶皱线602进行，这条褶皱线沿着该模型纵向延伸，从而形成一根弹簧。

在图7所展示的一个替代性实例中，模型700可以在横向方向上从本体706延伸的多个齿704。模型700能够沿着多条纵向褶皱线702进行折叠以形成一根弹簧。

如图8所展示的一个额外的实例中，模型800能够被实施成由多个十字件806连接而言的连续条804。这样的模型800能够沿着多条纵向褶皱线802进行折叠以形成弹簧，例如U形或V形弹簧。

可替代地，这种弹簧能够由激光切割管来形成。该管能够由与上述板料相关的金属或金属合金来形成。在一个实例中，生成的弹簧能够具有一种螺旋构型。在另一个实例中，可以通过该管切出沿着弹簧的纵向长度分布的多个弹簧元件。例如，与图5、图6、图7和图8相关的上述元件可以是通过该管切割成弹簧。该管可以具有不超过10密耳的厚度，例如不超过5密耳，或者甚至不超过3密耳。具体而言，该板料的厚度可以在1密耳到5密耳的范围内，例如1密耳到3密耳，或者甚至1.5密耳到2.5密耳。在另一个实例中，厚度可以在2密耳到10密耳的范围内，例如3密耳到10密耳，或5密耳到10密耳。该管的直径（OD）可以在50密耳到10英寸的范围之内，例如50密耳到5英寸的范围内，50密耳到2英寸范围内，50密耳到1000密耳范围内，或50密耳到500密耳范围内。

在一个示例性方法中，可以将一个条带或管配送或填入一个激光切割设备中。该激光切割设备在该条带、或管中形成一个模型，例如图5、图6、图7或图8所展示的模型，或者在该管中形成一种螺旋或盘旋模型。得到的弹簧工件被连续地送入一个冲模中。该冲模沿着多条褶皱线将这些折叠部冲压到弹簧工件中。随后，该工件能够被插入一个护套的腔内以形成密封件。具体而言，该密封件能够形成环形密封件并且该腔能够在护套内环形延伸。

图9包括一个示例性切割装置900的展示图，该装置将一个条带902送入一个进料块910中。一个激光头906被附接到一个定位系统904上。当条带902被送入进料块910时，定位系统904控制激光器在910处的位置，对条带902进行切割以形成弹簧工件的模型。具体而言，这种模型包括多个弹簧元件，例如齿、环、十字件或它们的任意组合，这些弹簧元件在条带902上横向延伸，并沿着条带902的长度纵向分布。

在一个具体的实例中，该切割设备包括激光头906和一个激光芯（未示出）。该激光芯可以为光纤激光器。光纤激光器是这样一种激光器，在该激光器中主动增益介质是涂有稀土元素的光纤，例如铒、镱、钕、镝、镨和铥。一旦该光纤主动增益介质中产生激光辐射，就可以使用额外的光纤、导向件、反射件或透镜将辐射引导到目标条带上。

这种切割装置900在连续形成弹簧工件的系统中是特别有用的。如图10所展示的，系统1000将条带1008送入激光切割装置1002以生产弹簧工件1010。可替代地，可以将一根管送入激光切割装置1002中。激光切割装置1002在条带1008或管内切出一种模型以形成弹簧工件1010。这种模型可以包括多个弹簧元件，这些弹簧元件横跨条带1008横向延伸并且沿着弹簧工件1010纵向分布。具体而言，这些弹簧元件被连接形成连续的弹簧工件。例如，这些弹簧元件能够是形成为蜿蜒模型的环。在另一个实例中，这些弹簧元件能够形成为从弹簧本体延伸的多个齿。在又一个的实例中，这些弹簧元件能够被连接在条带的边缘上。

在一个实例中，该弹簧工件能够作为一个单一的连续带而从激光切割装置1002进行配送。在一个替代性的实例中，该激光切割装置可以进一步跨越该条带横向切割该弹簧工件以通过这种连续模型形成独立的弹簧工件。

一个送料件1014引导该弹簧工件进入一个模具1004中。在一个实例中，在将弹簧工件1010引导进入模具1004之前，将其上的废料去除。模具1004沿着这些纵向褶皱折叠该弹簧工件以形成折叠的弹簧工件1012。当弹簧工件1010处于一个连续带的形式时，模具1004可以被配置成在该带被送入模具1004时连续形成这些褶皱。模具1004能够包括一个切割件，从而在折叠前或折叠后切割该带，以形成单独折叠的弹簧工件1012。

可替代地，当弹簧工件1010处于独立弹簧工件的形式时，送料件1014能够被配置成将每个独立的弹簧工件送入模具1004中。模具1004可以包括多个传感器和机构以便通过一个单一步骤来定位弹簧工件1010并且在弹簧工件1010就位时，折叠弹簧工件1010。

折叠的弹簧工件1012能够连续供应或成批加工到一个用于将折叠的弹簧工件插入一个密封件护套腔内的装置1006。在一个具体的实例中，折叠的弹簧工件1012被连续地送入装置1006中，该装置进一步弯折弹簧工件以形成有待插入一个环形密封件的腔内的环形构形。

在一个具体的实例中，激光切割装置1002是一个光纤激光器，它具有一个光纤主动增益介质。这种光纤激光器和激光器与包括处于气体或固体芯形式的主动增益介质的激光器形成对照。每个光纤激光器以及其他的激光器可以通过额外的光纤传播发射的脉冲。但是，光纤的存在不一定意味着该激光器是一个光纤激光器。

申请人发现光纤激光器克服了其他激光设备在板料上进行弹簧模型的激光切割所出现的相关困难。具体而言，申请人发现了这种光纤激光器允许在具有厚度不超过10密耳的板料上形成弹簧模型，例如厚度在1密耳到8密耳范围内，或在1密耳到3密耳范围内。替代的激光技术倾向于产生不精确的切割以及过热，这会导致弹簧元件卷边。不精确切割或过热能够导致弹簧内不一致，这种不一致导致各种磨损或密封性能欠佳。此外，光纤激光器允许薄板料的精确切割，这允许形成横跨条带的大部分横向延伸的弹簧元件。例如，这些弹簧元件能够跨过该条带的横向宽度延伸至少90%，例如横跨该条带的横向宽度至少95%，或甚至100%。这样，借助于这种精确切割，能够实现废料的减少。

此外，这种光纤激光器减少了在成形工件的边缘处引入的张力和应力。如图11所展示的，埃尔及罗伊合金材料中的激光切割边缘提供一个相对光滑的切口，该切口具有仅以大于10微米的分离开的浅的起伏部。相比之下，图12包括一个示例性冲压形成边缘的展示图，其中展示了表面1204与1206之间的一个间隔1202，这些平面具有独特的模式。表面1204指明了由压缩力形成的塑形变形，这种变形跟随着导致表面1206的一个裂纹。在这两个表面1204与1206之间形成了一个中间间隔1202。

如图13所展示的卷边，产生一个类似结果，其中两个明显表面1302和1304展示出跟随着裂纹的变形。尽管由水平条纹1306代表的、在这两个表面1302与1304之间应力不如图12中所展示得那么明显，卷边和冲压清楚地将应力引入到物体的边缘处，这在激光切割样品中是找不到的。与这些冲压和卷边表面相比，激光切割表面没有一个裂纹的表面并且没有条纹或平行于该切割条带的表面延伸的缺口。

人们认为冲压、特别是对于厚度在3密耳到8密耳范围内的金属而言，会引起该弹簧材料的硬化，这种现象在激光切割中是没有发现的。这种硬化能够导致弹簧构型过早疲劳。

实例

在U形弹簧样品上进行疲劳测试。这些U形弹簧是从板料材料形成的，由一个光纤激光设备或冲压成型。成型的板料材料被折叠成U形弹簧。得到的U形弹簧是一个悬臂爪簧设计，这与圣戈班所提供的Omniseal400A弹簧类似。样品弹簧是由具有2密耳厚度的304不锈钢和5密耳厚度的301不锈钢材料制备的。

通过将弹簧爪反复置于压紧位置和松弛位置来执行测试。在这些弹簧爪的末端，压紧位置相对于松弛位置朝向弹簧的中央处于内侧约20密耳到30密耳。这些样品进行循环测试直到疲劳失效或经过一百万次循环为止。

如表1所示，该2密耳厚的不锈钢样品是通过激光切割亦或冲压成型的，在一百万次循环弯曲后仍有效。对于5密耳厚的样品而言，激光切割的样品循环二十万次，是冲压样品循环次数的两倍。

表1.不锈钢样品的弯曲测试

在第一个方面，一个密封件包括一个聚合物护套，该护套限定了一个密封件表面和一个在该聚合物护套沿着该聚合物护套的一个长度延伸的内空腔，以及一个在该内空腔延伸的弹簧并且包括多个激光切割弹簧元件。

在第一个方面的一个实例中，该弹簧的一个边缘是没有裂纹的表面。在另一个实例中，该弹簧的一个边缘是没有缺口的。

在另一个实例中，这种热塑性材料可以包括一种选自以下组的聚合物，该组包括聚酮、聚芳酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、热塑性氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、液晶聚合物、或它们的任何组合。在另一个实例中，该聚合物护套进一步包括一种选自以下组的填充剂，该组包括一种固体润滑剂、一种陶瓷或矿物填充物、一种聚合物填充物、一种纤维填充物、一种金属微粒填充物、盐类、或它们的任何组合。

在额外的一个的实例中，该聚合物护套具有不超过约0.4（例如不超过约0.2）的摩擦系数。

在另一个实例中，该聚合物护套具有至少约为0.5GPa的杨氏模量，例如至少约1.0GPa。该聚合物护套可以具有至少大约20%的伸长率，例如至少约40%的伸长率。

在一个实例中，该弹簧是由一种选自以下组的金属合金形成的，该组包括不锈钢、一种铜合金、一种镍合金或任何它们的组合。在另一个实例中，该弹簧由一个厚度不超过10密耳，例如不超过5密耳或不超过3密耳的金属板形成。

在一个具体的实例中，该密封件是一个环形密封件或一个端面密封件。

在第二个方面，一个密封件包括一个环形护套，该护套包括一种聚合物材料并且限定了在该环形护套之内延伸的一个环形腔；以及在该环形腔内延伸的一根弹簧，该弹簧包括一个折叠的金属板，该折叠的金属板包括多个激光切割的弹簧元件。

在第二个方面的一个实例中，该弹簧的一个边缘是没有裂纹的表面。在另一个实例中，该弹簧的一个边缘是没有缺口的。

在又一个实例中，这种聚合物材料是选自以下组，该组包括聚酮、聚芳酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、热塑性氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、液晶聚合物、或它们的任何组合。在额外的一个实例中，该环形护套进一步包括一种选自以下组的填充剂，该组包括一种固体润滑剂、一种陶瓷或矿质的填充物、一种聚合物填充物、一种纤维填充物、一种金属微粒填充物、盐类、或它们的任何组合。

在另一个实例中，该环形护套具有一个不超过约0.4的擦系数。在又一个实例中，该环形护套具有至少约0.5GPa的一个杨氏模量。在额外的一个实例中，该环形护套具有一个至少约20%的伸长率。

在又一个实例中，该弹簧是由选自以下组的一种金属合金形成的，该组包括不锈钢、一种铜合金、一种镍合金或它们的任何组合。在额外的一个实例中，该弹簧是由具有厚度不超过10密耳的一个金属板形成的。

在第三个方面，一种形成密封件的方法包括配送一个金属板的条带、激光切割沿着该条带纵向分布的多个弹簧元件以形成弹簧工件，并且折叠该弹簧工件以形成一根弹簧。

在第三个方面的一个实例中，激光切割包括通过一个光纤激光器进行激光切割。在另一个实例中，激光切割包括激光切割横跨该条带横向延伸的多个弹簧元件。

在一个额外的实例中，该多个弹簧元件延伸以便由该条带形成的弹簧工件的宽度与该条带的宽度具有至少0.9（例如至少0.95）的一个比率。在一个具体的实例中，该比率是约1.0。

在又一个的实例中，该弹簧工件是一个连续工件并且其中折叠该弹簧工件包括连续折叠该弹簧工件。在另一个实例中，对该条带进行激光切割以形成多个独立的弹簧工件。

在额外的一个实例中，对这个弹簧工件进行折叠包括定位该弹簧工件并折叠该定位好的弹簧工件。在一个实例中，该方法进一步包括将该弹簧插入一个密封件护套内。

在第四个方面，一种形成密封件的方法包括配送一个具有不超过5密耳厚度的金属板的条带，通过一个光纤激光设备形成沿着该条带的长度分布，并且延伸横跨该条带的的多个弹簧元件，通过该激光设备切割该激光切割的条带以形成一个弹簧工件，并沿着该条带的纵向长度折叠该弹簧工件。

在第四个方面的一个实例中，该多个弹簧元件延伸以便由该条带形成的一个弹簧工件的宽度与该条带的宽度具有一个至少0.9比率。

在额外的一个实例中，对这个弹簧工件进行折叠包括定位该弹簧工件并折叠该定位好的弹簧工件。在一个进一步的举例中，该方法包括把该弹簧嵌入进一个密封护套内。

在第五个方面，一台机器包括一个静止部件、一个可转动部件以及一个布置在这个静止部件与这个可转动部件之间的密封件。该密封件包括一个聚合物护套，该护套用于限定一个密封表面和一个在该聚合物护套内、沿着该聚合物护套的长度延伸的内腔，以及在该内腔内延伸并且包括多个激光切割弹簧元件的一根弹簧。

在第六个方面，一种用于形成密封件的方法包括处理一个管，对该管进行激光切割以形成一个弹簧工件，并且将这个弹簧工件插入一个护套以形成这种密封件。

在第六个方面的一个实例中，对该管进行激光切割包括切割一条螺旋线。在另一个实例中，对该管进行激光切割包括切出一种沿着该管的长度纵向分布的弹簧元件的形状。

在额外的一个实例中，该方法进一步包括在进行激光切割时旋转此管。在又一个实例中，这个管包括一种金属或金属合金。

应注意，一般性说明或这些实例中的说明的上述所有这些活动并非都是必需的，某项特定活动的一个部分可能并不需要，而且除了所描述的那些之外还可以执行一种或多种另外的活动。再者，这些活动的列出顺序不一定是其执行顺序。

在以上的说明中，已参照多个具体实施方案对这些概念进行了说明。然而，本领域的普通技术人员应理解，在不偏离如在以下的权利要求中所提出的本发明范围的情况下，能够做出不同的修改和变化。因此，应该在一种解说性而非一种限制性的意义上看待本说明书及附图，并且预期的是所有此类改变都包括在本发明的范围之内。

如在此处所用的，术语“包括（comprises）”、“包括了（comprising）”、“包含（includes）”、“包含了（including）”、“具有（has）”、“具有了（having）”或它们的任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的涵盖意义。例如，包括一系列特征的一种工艺、方法、物品、或装置并非必须仅限于那些特征，而是可以包括对于这种工艺、方法、物品、或装置的未明确列出或固有的其他特征。另外，除非有相反意义的明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，条件A或B是依据下列条件之一而得到满足的：A是真（或者存在）且B是假（或者不存在），A是假（或者不存在）且B是真（或者存在），并且A和B均为真（或者存在）。

同样，使用“一个”或“一种”（a/an）来描述在此描述的元素和部件。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。这种说法应该被解读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，除非它明显另有所指。

以上对于多个具体的实施方案已经说明了多种益处、其他的优点、以及问题的解决方案。然而，这些益处、优点、问题的解决方案、以及任何一项或多项特征（它们可以致使任何益处、优点、或者解决方案出现或变得更突出）不得被解释为是任何或所有权利要求中的一个关键性的、必需的、或者必不可少的特征。

在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解，为了清楚起见，在此在多个分离的实施方案的背景下描述的某些特征也可以组合在一起而提供在一个单一的实施方案中。与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括了在该范围之内的每一个值。

Claims

1.一种密封件，包括：

一个聚合物护套，该护套限定了一个密封件表面以及在该聚合物护套之内沿着该聚合物护套的长度延伸的一个内腔；以及

一根弹簧，该弹簧在该内腔之内延伸并且该弹簧包括多个光纤激光切割的弹簧元件，其中所述光纤激光切割的弹簧元件通过包括光纤主动增益介质的光纤激光器切割，

其中该弹簧是由一种具有不超过10密耳厚度的板材形成的。

2.如权利要求1所述的密封件，其中该弹簧的一个边缘是没有裂纹的表面。

3.如权利要求1所述的密封件，其中该弹簧的一个边缘是没有缺口的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该聚合物护套包括选自以下组的一种聚合物材料或该组中的聚合物材料的任何组合，该组的材料为聚合物材料：聚酮、聚芳酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚亚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、热塑性氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、液晶聚合物。

5.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该聚合物护套进一步包括一种选自以下组的填充剂：固体润滑剂、陶瓷或矿质的填充物、聚合物填充物、纤维填充物、金属微粒填充物、盐类；或者该聚合物护套进一步包括上述填充剂的任何组合。

6.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该聚合物护套具有不超过0.4的摩擦系数。

7.如权利要求6所述的密封件，其中该摩擦系数为超过0.2。

8.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该聚合物护套具有至少0.5GPa的杨氏模量。

9.如权利要求8所述的密封件，其中该杨氏模量至少为1.0GPa。

10.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该聚合物护套具有至少20％的伸长率。

11.如权利要求10所述的密封件，其中，该伸长率是至少40％。

12.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该弹簧是由选自以下组的一种金属合金形成的：不锈钢、铜合金、镍合金；或者该弹簧是由选自上述金属合金的任何组合形成的。

13.如权利要求1所述的密封件，其中该板材的厚度不超过5密耳。

14.如权利要求13所述的密封件，其中该板材的厚度不超过3密耳。

15.如权利要求1所述的密封件，其中该密封件是一个环形密封件。

16.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其中该密封件是一个端面密封件。

17.一种密封件，包括：

一个环形护套，该护套包括一种聚合物以及在该环形护套之内限定了的一个环形腔；以及

一根在该环形腔内延伸的弹簧，该弹簧包括一个折叠的金属板，该金属板包括多个激光切割的弹簧元件，所述弹簧元件通过包括光纤主动增益介质的光纤激光器切割，

其中所述金属板具有不超过10密耳的厚度。

18.如权利要求17所述的密封件，其中该弹簧的一个边缘是没有裂纹的表面。

19.如权利要求17所述的密封件，其中该弹簧的一个边缘是没有一缺口的。

20.如权利要求17至19中任一项所述的密封件，其中该聚合物的材料选自以下组：聚酮、聚芳酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚亚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、热塑性氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、液晶聚合物，聚合物的材料选自该组中的一种或该组中的材料的任何组合。

21.如权利要求17至19中任一项所述的密封件，其中该环形护套进一步包括一种选自以下组的填充剂：固体润滑剂、陶瓷或矿质的填充物、聚合物填充物、纤维填充物、金属微粒填充物、盐类；或者该环形护套进一步包括上述填充剂的任何组合。

22.如权利要求17至19中任一项所述的密封件，其中该环形护套具有不超过0.4的摩擦系数。

23.如权利要求17至19中任一项所述的密封件，其中该环形护套具有一个至少0.5GPa的杨氏模量。

24.如权利要求17-19中任一项所述的密封件，其中该环形护套具有一个至少20％的伸长率。

25.如权利要求17-19中任一项所述的密封件，其中该弹簧是由选自以下组的一种金属合金形成的：不锈钢、铜合金、镍合金；或者该弹簧是由选自上述金属合金的任何组合形成的。

26.如权利要求17至19中任一项所述的密封件，其中该弹簧是由具有不超过5密耳厚度的一种板材形成的。

27.一种形成密封件的方法，该方法包括：

配送一个金属板的条带，所述金属板具有不超过10密耳的厚度；

光纤激光切割多个弹簧元件，这些弹簧元件是沿着该条带纵向分布的以形成一个弹簧工件，其中光纤激光器包括光纤主动增益介质；并且

折叠该弹簧工件以形成一根弹簧。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述光纤涂有稀土元素，包括铒、镱、钕、镝、镨或铥。

29.如权利要求27所述的方法，其中所述光纤激光切割包括光纤激光切割多个弹簧元件，这些弹簧元件跨越该条带横向延伸。

30.如权利要求27所述的方法，其中该多个弹簧元件延伸以便由该条带形成的一个弹簧工件的宽度与该条带的宽度具有一个至少0.9的比率。

31.如权利要求30所述的方法，其中，该比率为至少0.95。

32.如权利要求31所述的方法，其中该比率约为1.0。

33.如权利要求27至32中任一项所述的方法，其中该弹簧工件是一个连续件并且其中折叠该弹簧工件包括连续地折叠该弹簧工件。

34.如权利要求27至32中任一项所述的方法，进一步包括对该条带进行光纤激光切割以形成多个分离的弹簧工件。

35.如权利要求34所述的方法，其中折叠该弹簧工件包括对该弹簧工件进行定位并折叠定位的弹簧工件。

36.如权利要求27至32中任一项所述的方法，进一步包括将该弹簧插入一个密封护套。

37.一种形成密封件的方法，该方法包括：

配送一个具有不超过5密耳厚度的金属板的条带；

通过一个光纤激光器设备形成多个弹簧元件，这些弹簧元件沿着该条带的长度分布并且跨越该条带横向延伸，其中所述光纤激光器设备包括光纤主动增益介质；

通过该光纤激光器设备对该条带进行光纤激光切割以形成一个弹簧工件；并且

沿着该条带的一个纵向长度折叠该弹簧工件。

38.如权利要求37所述的方法，其中该多个弹簧元件延伸以便由该条带形成的一个弹簧工件的宽度与该条带的宽度具有一个至少0.9的比率。

39.如权利要求37所述的方法，其中折叠该弹簧工件包括对该弹簧工件进行定位并且折叠定位的弹簧工件。

40.如权利要求37所述的方法，进一步包括将该弹簧插入一个密封护套中。

41.一个机器，包括：

一个静止部件：

一种可旋转的部件；以及

布置在该静止部件与该可旋转部件之间的一个密封件，该密封件包括：

一根弹簧，该弹簧在该内腔之内延伸并且该弹簧包括多个光纤激光切割的弹簧元件，其中所述弹簧由一种不超过10密耳厚度的板材形成，且所述光纤激光切割的弹簧元件通过包括光纤主动增益介质的光纤激光器切割。

42.一种形成密封件的方法，该方法包括：

配送一根管；

对该管进行光纤激光切割以形成一个弹簧工件，其中该管具有不超过10密耳的厚度，且光纤激光器包括光纤主动增益介质；并且

将该弹簧工件插入一个护套以形成该密封件。

43.如权利要求42所述的方法，其中对该管进行激光切割包括切割一条螺旋线。

44.如权利要求42所述的方法，其中对该管进行激光切割包括切割一种沿着该管的长度纵向分布的弹簧元件的形式。

45.如权利要求42所述的方法，进一步包括在激光切割时旋转该管。

46.如权利要求42所述的方法，其中该管包括一种金属或一种金属合金。