CN1039447C - 卡环式密封组件 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种适用于限定了一个液体腔(C)和螺纹孔(O)的壳体的密封组件。如传感器组件(11)那样的装置的螺纹部分(13)与该孔螺纹啮合。该壳体限定了在螺纹孔(O)和外表面(S)之间轴向设置的扩孔(CB)。密封组件(21)包括一金属支撑部件(23)，它具有一圆柱形部分(27)，部分(27)具有弹性密封材料的内侧部分(33)和外侧部分(35)。密封组件被压入该扩孔中，并且借助于过盈装配它可被永久保持于其中。随着该部件被旋入该孔中，头(15)的底面(16)使一个密封唇(39)径向向内变形，从而使其与螺纹部分(13)啮合。因此，可以拆下和更换螺纹部件，而不会损失密封作用，也无须更换惯用的、通常被保持于螺纹部件上的已知O-形密封。

Description

卡环式密封组件
本发明涉及密封技术，并且特别涉及这种类型的装置，即一个部件以螺纹形式与壳体上形成的螺纹孔啮合，所述壳体装有必须被保持在该壳体中的液体。
尽管本发明的密封结构适用于许多类型的装置，但其特别适用于如车辆传动装置那样的机械装置，并且在此结合车辆传动装置进行描述。在车辆传动装置中，时常需要将一种螺纹部件(例如测速传感器)按装成与传动装置的壳体螺纹啮合。如果该装置装有液体，例如水或润滑油，则需要提供围绕螺纹部件的密封结构，以防止液体从装置的壳体中漏到其外部。本发明适用于壳体中的液体基本是常压的装置，以及其中液体典型为正压的装置。
在某些上述使用中，仅使用任何一种公知的密封垫可能已经足够，但在各种其他的使用中，则使用密封垫是不行的。正如本领域普通技术人员周知的，典型的密封垫设计需要在两部件之间具有相当大的夹紧或密封区域。因此本发明特别适用于这类场合，其中被密封部件(例如带螺纹的测速传感器)在其本身和相邻的部件(例如传动装置外壳)之间不能提供足够的夹紧面积来采用传统的密封垫组件。
在这种使用中，通常一直是将一个O-型环置于螺纹部件的螺纹部分和其头部的连接处，使得O-形环属于特定的螺纹部件。在某些使用中，使用上述的O-形环是可接受的，但在其他不同的使用中，即可偶然替换该螺纹部件的场合，就不可使用属于螺纹部件的O-形环，因为如果该O-形环未被转移到替代的螺纹部件上，或者该新的螺纹部件未装有一个新的O-形环，则可能不能得到满意的密封。
因此，本发明目的在于提供一种用于上述类型装置、克服了已有技术缺陷的改进型密封结构。
本发明进一步的目的在于提供一种这样的密封结构，即它是属于装置的壳体并由其保持于壳体上，当替换螺纹部件时不会拆下该密封装置。
通过提供一种改进型密封组件可实现上述本发明的上述的和其他的目的，所述组件适用于包括有壳体装置这一类型的装置，所述壳体界定了一个适于盛装液体的液体腔。该壳体界定了一个螺纹孔，该孔用于在液体腔和壳体装置外部之间形成液体连通。一个部件可操作地与壳体装置相联，并且它包括一个以螺纹形式与该螺纹孔啮合的螺纹部分，该螺纹部分限定了一个标称直径(D1)。该部件进一步包括一个扩大部分，该部分延伸至该标称直径(D1)之外，该扩大部分具有一个底面，该底面相邻于壳体装置外表面并围绕螺纹孔设置。密封装置置于螺纹孔和螺纹部分之间，并且适于防止液体腔和壳体装置外部之间的液体连通。
该改进型密封组件的特点在于：该螺纹孔限定了一个容纳密封的部分，该部分位于相邻于壳体装置外表面处。该密封装置包括一个通常为环形的、刚性的支撑部件，该部件包括一个通常为圆柱形的部分，该部分置于容纳密封部分之内。至少围绕该刚性支撑部件的大部分设置弹性密封材料，包括围绕通常为圆柱形的部分设置的内侧部分和外侧部分，绕内侧部分设置的密封材料限定了一个直径(D2)，该直径大于标称直径(D1)。该弹性材料包括有一个密封部分，该部分与扩大部分的底面以及该部件的螺纹部分密封啮合。容纳密封部分由一个直径(D3)大于标称直径(D1)的扩孔构成，但直径(D3)小于围绕通常为圆柱形的部分的弹性密封材料的外侧部分界定的直径(D4)，该扩孔在螺纹孔和壳体装置的外表面之间轴向配置。
图1是一个沿轴向的剖视局部视图，用于说明可适用于本发明的装置的类型，但其是按照已有技术制备的。
图2是本发明密封组件与装置和壳体组装前的放大的剖视图。
图3是通过本发明密封组件一部分的进一步的放大、轴向剖视图。
图4是本发明密封组件的轴向剖视图，其比例与图3相同，但其剖取面不同。
图5是类似于图1的剖视局部示图，用于说明螺纹部件的插入和本发明的进一步的方面。
现在参看附图，它们不是用于限制本发明的。图1以图示形式说明了可以适用于本发明的装置。图1中，该装置包括总体以标记T代表的车辆传动装置的一部分，在图1中是以局部拆去的形式示出该装置的，以便用于说明传动装置T包括壳体H，在其中界定了一个液体腔C。壳体H界定了一个螺纹孔O，液体腔C中的液体通过该孔能与传动装置T的外部相通(但其并非应该如此)。
在图1所示的主要实施方案中，包括了螺纹孔O，以便将总体用11表示的测速传感器组件嵌入壳体H，图1中仅局部示出了该组件。传感器组件11包括和孔O螺纹啮合的螺纹部分13，和六角头15，借助该六角头可转动传感器组件11，使其可与孔O或放松或上紧螺纹啮合。通常，传感器组件11被旋紧螺纹啮合，直至六角头15的底面16与壳体H的外表面S接合为止。
传感器组件11的螺纹部分13包括减径部分17，并且如本领域普通技术人员熟知的那样，典型已知的密封装置包括O-形环19，它围绕减径部分17配置。随着传感器组件11被紧成与壳体H的导角部分紧密啮合的状态，该O-形环19(由于静止时它具有环形横断面所以称之为O-形环)被变形为图1所示形状。如在说明书背景部分已描述的那样，需要时，拆下传感器组件11将涉及到拆下O-形环19，该环19将保持在绕减径部分17处。
现在主要参见图2，它示出了组装前的置于壳体H＂上方＂的本发明改进型密封结构。图2的主要目的在于说明壳体H和本发明密封组件之间的一些重要空间或尺寸关系。
壳体H的螺纹孔O限定了一个与传感器组件11的螺纹部分13相对应的直径(D1)。为便于说明而非是限制性的，直径(D1)可以考虑为螺纹孔O的外径。在螺纹孔O和外表面S之间，壳体H限定了一个沿轴向配置的扩孔CB，扩孔CB具有直径(D3)。扩孔CB的存在是壳体H在本发明的应用方面所需的唯一区别。扩孔CB仅是一个简单的圆柱形扩孔，它最好具有一个相对平滑的机加工的表面，但其不需要任何种类的肋或凸出部分，或任何其他形式的＂保持装置＂，象下面将对其进行说明的那样。一般地，为使用本发明，扩孔CB的直径公差需被保持于一个相当窄的范围内(例如：±0.00508厘米)。
现在参照图3和4并结合图2，更为详细地描述改进型密封组件21。密封组件21包括一个连续的环形组件，该环形组件包括有一个模压金属支撑部件23，部件23上具有模制于其上的弹性密封材料25。
支撑部件23由通常为圆柱形的部分27和平的环形部分29构成。尽管部分29被称之为＂平的＂(如图4所示)，但应注意到，环形部分29在其不同圆周位置处(如图3所示)包括凸肋，以下将描述其作用。
仍然参照图2至4，弹性密封材料25最好由围绕支撑部件23模制于适当位置处的一个整体件构成，以便使密封材料25具有更好的整体结构性。
在所示优选实施方案中，密封材料25包括下述四个主要部分：
1.部分33，它置于圆柱形部分27的内侧面上；
2.部分35，它包裹在圆柱形部分27的外侧面上；
3.部分37，它置于平的环形部分29的顶部；和
4.密封唇39，这限定了一个下凹口部分40。
在这个主要实施方案中，由于下面将要描述的原因，当密封组件21处于图2至4所示自由状态时，密封唇39通常向上和径向向内延伸。也是在此主要实施方案中，弹性密封材料25最好由氟橡胶构成，并且特别是以商标VITON销售的那种材料构成，因为腔C中液体的温度可能达到近300°F。如果并非如上述那样对材料有特定要求的话，则密封材料25可以由任何一种适于特定装置和密封应用(即：油与水；高温与低温等等)的合适密封材料构成。
再次主要参照图2，密封组件21在组装前处于图2所示＂自由状态＂时，密封材料25的构成密封内径的部位33限定了直径(D2)，直径(D2)必须大于直径(D1)，使得密封组件21插入壳体H后，螺纹部分13可随后被旋入孔O，而部分13不与内侧部分33啮合。
围绕外侧设置的密封材料25的部分35限定了直径(D4)。直径(D4)大于扩孔CB的直径(D3)，使得在扩孔CB中安装密封组件需要过盈装配。在此主要实施方案中，部分35和扩孔CB的直径差位于约0.01778至0.04572厘米的范围内。本领域普通技术人员应当理解，在此描述的过盈装配关系仅是以实例形式给出的，在任何给定的使用中的合适的特定过盈装配尺寸取决于诸多因素，例如，所涉及的绝对直径、弹性密封材料25的硬度、和密封组件21和扩孔CB的确切的结构。在此主要实施方案中，所选定的并且已证明是成功的过盈装配量是使得能够用手即约9公斤力的＂拇指压力＂将密封组件21插入扩孔CB中，而无须任何种类的机械压入作业。
现在参照图5，密封组件21已被压或插入扩孔CB中，仅剩的步骤是通过将螺纹部分13旋入螺纹孔O而插入传感器组件11。随着螺纹啮合的连续进行，六角头15开始与密封唇39的＂顶＂部啮合(图5所示位置)。随着进一步将螺纹部分拧紧至孔O中，发生若干事情。首先，由于密封唇39的倾向，六角头15的连续向下运动迫使密封唇39径向向内，直至其最终围绕减径部分17(对于本发明来讲，也将螺纹部分13这部分考虑在内)形成紧密的密封啮合。其次，随着头15从图5所示位置向下运动，它最终与密封材料25的部分37啮合并开始压迫它，直至部分37变得相对较薄。此时，支撑部件23的凸肋31阻止头15进一步向下运动。换句话说，凸肋31作为一种刚性挡块在下述时候限制头15的向下运动，即当密封唇39被压至可提供所希望程度密封时阻止其运动。如果腔C中的液体基本是常压，则需要对密封唇39施加较低的压力。反之，如果腔C中的液体是正压。例如，0.7公斤/厘米2，则需要对密封唇39施加略大的压力，以防止液体的泄漏。
本领域普通技术人员应知道，随着头15在图5中向下运动，压迫密封唇39，部分33和35在扩孔CB中也都被向下压，但内部33未被压成围绕相邻螺纹部分13的外表面与其密封啮合。也就是在其之间仍留有间隙或距离，使得能在以后拆下传感器组件11，而不会导致拆下密封组件21。
如上所述，本发明的一个重要方面是密封唇39的铰接形式运动。结合本发明的改进已经发现，下凹口40的径向深度最好约是密封唇39半径的一半。因此，在此主要实施方案中，下凹口40其径向深度为约0.0254厘米，此时密封唇半径约为0.0508厘米。
在上述说明书中已对本发明进行了详细的说明，并且确信本领域普通技术人员通过阅读和理解本说明书将可清楚本发明的各种变化和变形。所有的这种变化和变形均包括于本发明中，所附权利要求书界定本发明的范围。

Claims (8)

1.在包括限定了一个适于盛装液体的液体腔(C)的壳体装置(H)这类型装置(T)中；所述壳体装置限定了一个螺纹孔(O)，它适于在所述液体腔(C)和所述壳体装置外部之间提供液体连通；一个部件(11)可操作地与所述壳体装置(H)相连，并且它包括一个螺纹部分(13)，该部分与所述螺纹孔螺纹啮合，所述螺纹部分限定了一个标称直径(D1)，并且所述部件(11)进一步包括一个扩大部分(15)，该部分延伸至所述标称直径(D1)之外，所述扩大部分具有一个底面(16)，该底面相邻于所述壳体装置的外表面并围绕所述螺纹孔配置；并且在所述螺纹孔和所述螺纹部分之间设置密封装置，它适于防止所述液体腔(C)和所述壳体装置外部之间的液体连通；其特征在于：
(a)所述螺纹孔(O)限定了一个容纳密封部分，它相邻于所述壳体装置(H)的外表面(S)设置，其中所述容纳密封部分由一个扩孔(CB)构成，该孔其直径(D3)大于所述标称直径(D1)，但小于由围绕所述通常为圆柱形的部分(27)设置的所述弹性密封材料(25)的外侧部分(35)限定的直径(D4)，所述扩孔在所述螺纹孔(O)和所述壳体装置(H)的在孔(O)周围的所述外表面(S)之间轴向设置，
(b)所述密封装置(21)包括一个通常为环形的刚性支撑部件(23)，该部件包括一个配置于所述容纳密封部分(CB)中的通常为圆柱形的部分(27)；
(c)至少围绕大部分所述刚性支撑部件(23)配置的弹性密封材料(25)，包括围绕通常为圆柱形部分设置的内侧部分(33)和外侧部分(35)，绕所述内侧部分设置的密封材料限定了直径(D2)，该直径大于所述标称直径(D1)；
(d)所述弹性密封材料(25)包括一个密封部分(39)，它与所述部件(11)的所述扩大部分(15)的底面(16)以及所述螺纹部分(13)密封啮合。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述通常为环形的刚性支撑部件(23)由一个模压金属部件构成，它可被加压装配于所述扩孔(CB)中。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述通常为环形的刚性支撑部件(23)具有通常为L-形的横断面，它进一步包括一个整体形成的平的环形部分(29)，部分(29)的取向通常平行于所述壳体装置(H)的所述外表面(S)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述平的环形部分(29)包括阻挡装置(31)，该装置的作用在于在螺纹部分(13)旋入螺纹孔(O)的过程中限制所述部件(11)的轴向移动。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述弹性密封材料(25)包括一个环形部分(37)，它在所述支撑部件(23)的所述平的环形部分(29)和所述扩大部分(15)的底面(16)之间轴向配置。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述弹性密封材料(25)的环形部分(37)和密封部分(39)基本在所述密封部分的整个周向相互是整体形成的。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述弹性密封材料的外侧部分的(35)的尺寸如此决定，即所述支撑部件(23)的通常为圆柱形的所述部分(27)被保持于所述容纳密封部分(CB)之内，从而拆去与所述螺纹孔(O)的螺纹啮合的所述部件(11)不会导致从所述容纳密封部分(CB)中拆去所述密封装置(21)。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述密封部分包括一个环形的、可枢转的密封唇(39)，当所述部件(11)旋入所述螺纹孔(O)中时，密封唇(39)适于与所述扩大部分(15)的下表面啮合并从而被径向向内变形。
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