CN106104110A - 旋转轴外壳和密封件 - Google Patents

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CN106104110A CN201580014617.1A CN201580014617A CN106104110A CN 106104110 A CN106104110 A CN 106104110A CN 201580014617 A CN201580014617 A CN 201580014617A CN 106104110 A CN106104110 A CN 106104110A
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Abstract

一种旋转轴密封件外壳包括主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔，以及凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸超出所述内表面一距离，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中所述腔适合于保持密封元件，并且其中所述第一表面是大体平滑的。

Description

旋转轴外壳和密封件
技术领域
本公开涉及旋转轴密封件外壳和旋转轴密封件，并且更特别地，涉及具有卷曲凸缘的旋转轴密封件。
背景技术
旋转式或往复式机器可以特征在于驱动轴的封闭内部机构。在一些情况下，轴可以在一个或两个端部穿过机器的外壳。在这样的情况下，有时称为唇形密封件的旋转轴密封件可以靠近出口点布置以保持外壳中的润滑流体(如油或脂)以及防止污染物(如湿气和灰尘)的侵入。旋转轴密封件可以具有提供对外壳的密封的外径，和提供对轴的密封的密封唇边。密封唇边将对轴施加径向负荷，其提供足够的密封性质而没有过度摩擦或磨损。
仍然需要具有改善的密封性质的旋转轴密封件。
附图说明
实施例作为例子被示出并且不在附图中被限制。
图1包括根据实施例的旋转轴密封件外壳的横截面侧视图。
图2包括根据实施例的另一旋转轴密封件外壳的横截面图。
图3包括根据实施例的沿着图4的线3-3看到的未完成旋转轴密封件的横截面图。
图4包括根据实施例的未完成旋转轴密封件的俯视图。
图5包括根据实施例的旋转轴密封件的横截面图。
熟练技术人员将领会图中的元件为了简单和清楚被示出并且不必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大以增进本发明的实施例的理解。
具体实施方式
与图组合的以下描述被提供以帮助理解本文中公开的教导。以下论述将聚焦于具体实现方式和教导的实施例。该聚焦被提供以帮助描述教导并且不应当被解释为限制教导的范围或可应用性。然而，可以基于如本申请中公开的教导使用其它实施例。
术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的任何其它变型旨在涵盖非排他包括。例如，包括特征的列表的方法、制品或装置不必仅仅被限制到那些特征，而是可以包括未明确列出或这样的方法、制品或装置固有的其它特征。此外，除非相反地明确说明，“或”指的是可兼或而不是互斥或。例如，条件A或B由以下的任何一个满足：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)并且B为真(或存在)，以及A和B都为真(或存在)。
而且，“一”的使用被用于描述本文中所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明的范围的一般意义。该描述应当被理解为包括一个、至少一个或单个，也包括多个，反之亦然，除非明确它表示另外含义。例如，当在本文中描述单个物品时，一个以上物品可以代替单个物品被使用。类似地，在本文中描述一个以上物品的情况下，单个物品可以替代一个以上物品。
当在本文中使用时，术语“基本上”指的是如完整状态下所述的值的小于约5％(例如，如完整状态下所述的值的小于约4％，或乃至如完整状态下所述的值的小于约2％的偏差)的偏差。例如，短语“基本上没有”可以指的是至少约95％没有的特性，例如，至少约96％没有、或乃至至少98％没有该特性。
当在本文中使用时，所有标准应当被理解为到有效日期的时间为止实施的标准。除非另外限定，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和例子仅仅是示例性的并且不旨在限制。在本文中未描述的范围内，关于具体材料和处理行动的许多细节是常规的并且可以在密封领域中的教科书和其它资料中找到。
根据本文中所述的一个或多个实施例的旋转轴密封件外壳可以大体上包括具有限定中心轴线的孔的主体和从主体朝着中心轴线延伸的凸缘。
根据本文中所述的一个或多个实施例的旋转轴密封件大体上包括外壳，所述外壳包括具有限定中心轴线的孔的主体和从主体朝着中心轴线延伸的凸缘。旋转轴密封件还可以包括固定在外壳和凸缘之间的密封元件。在这方面，密封元件可以压接在外壳的腔内。
凸缘包括与腔邻接的第一表面，与第一表面相对的第二表面，以及在第一表面和第二表面之间延伸的第三表面。在特定实施例中，第一表面可以是大体平滑的并且第三表面可以朝着中心轴线延伸超出主体的内表面的距离。在更特别的实施例中，第二表面可以是大体平滑的。在操作中，旋转轴密封件可以安装在轴和腔孔之间，在其间形成密封。
初始参考图1和2，根据本文中所述的实施例的外壳100可以大体上包括主体102和从主体102延伸的凸缘110。主体可以具有限定中心轴线106的孔104和与中心轴线106同心的腔108。凸缘110可以从主体102朝着中心轴线106径向向内延伸。
参见图1，在特定实施例中，孔104还限定主体102的内表面118。内表面118在大体平行于中心轴线106的方向上延伸。当在本文中使用时，短语“大体平行”和“基本平行”是可互换的并且指的是小于约1°(例如，小于约0.5°，或乃至小于约0.25°)的两个轴线或平面之间的角偏移。
凸缘110可以包括表面112，与表面112相对的表面114，以及在表面112和表面114之间延伸的表面116。凸缘110的表面112可以与腔108邻接，使得表面112与腔108的轴向端部共面。以这样的方式，表面112可以用作腔108的边界壁。
如本文中预期，表面112可以是大体平滑的，例如，它没有突起、槽口、凹槽、通道、锯齿、隆起或它们的任何组合。在阅读本申请之后，本领域的技术人员将理解例如在旋转轴密封件外壳100的正常制造期间导致的表面粗糙度构成如本文中使用的“大体平滑”。当在本文中使用时术语“平滑”可以大体上指的是增强的表面光洁度，例如，抛光、打磨等。平滑或大体平滑表面112可以通过减小旋转轴密封件外壳100咬合、穿刺或以另外方式标记密封元件的倾向帮助促进旋转轴密封件1的更大预期工作寿命，如下面将更详细地所述。
也如本文中预期，表面114和116可以是大体平滑的，例如，表面114和116没有突起、槽口、凹槽、通道、锯齿、隆起或它们的任何组合，在旋转轴密封件外壳100的正常制造期间导致的那些除外。在另外的其它实施例中，表面114和116可以是平滑的。
在特定实施例中，凸缘110的表面112和114可以基本平行。替代地，表面112和114可以彼此偏移其间的相对角。表面116可以垂直于表面112或表面114延伸。在这方面，表面116可以大体平行于中心轴线106延伸。尽管表面116可以布置成不平行于中心轴线106，但是普通技术人员应当理解这样的布置在延长操作期间产生可能损坏密封元件的锐角边缘。
在特定实施例中，表面116可以形成外壳100的最内表面。以这样的方式，外壳100可以具有在沿着第三表面116的直径相对位置之间测量的最小径向直径DHMIN。主体102的内表面118可以具有在垂直于中心轴线106的方向上测量的、比DHMIN大距离DF1的直径。
在特定实施例中，内表面118的直径与DHMIN的比率可以为至少约1.1:1.0，例如，至少约1.2:1.0，至少约1.3:1.0，或乃至至少约1.4:1.0。而且，内表面118的直径与DHMIN的比率可以不大于约3.0:1.0，例如，不大于约2.5:1.0，或乃至不大于约2.0:1.0。内表面118的直径与DHMIN的比率也可以在上述值的任何一个之间(含)(例如，约1.2:1.0到约1.3:1.0之间)的范围内。
现在参考图2，在特定实施例中，孔104还可以限定在不平行于中心轴线106的方向上延伸的主体102的内表面120。在这方面，内表面120可以以相对于中心轴线106测量的相对角β布置，其中β为至少约1°，例如，至少约5°，至少约15°，至少约25°，或乃至至少约45°。而且，β可以不大于约80°，例如，不大于约75°，不大于约70°，不大于约65°，不大于约60°，不大于约55°，或乃至不大于约50°。β也可以在上述值的任何一个之间(含)(例如，约20°到约30°之间)的范围内。
在另外的更特别的实施例中，β在约20°到约25°的范围内。在该范围内，内表面120可以具有最小直径DISMIN和最大直径DISMAX，其中DISMAX:DISMIN的比率为至少约1.1:1.0，例如，至少约1.15:1.0，或乃至至少约1.2:1.0。而且，DISMAX:DISMIN的比率可以不大于约3.0:1.0，例如，不大于约2.0:1.0，或乃至不大于约1.5:1.0。在另外的实施例中，DISMAX:DISMIN的比率可以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约1.15:1.0到约1.20:1.0之间)的范围内。具有在上述范围内的比率可以通过允许内部部件在其中弯曲的更大开口允许旋转轴密封件外壳100调节布置在其中的内部部件的轴向偏移，同时提供足够的结构完整性以保持旋转轴密封件1的预期工作寿命。
如本文中预期，并且如图2中所示，当在横截面中观察时，主体102的内表面120可以沿着直线设置。在这方面，内表面120可以具有大体截头圆锥形状。在替代实施例(未示出)中，当在横截面中观察时，内表面120可以沿着弓形线延伸从而具有凹或凸形状。在又一实施例(未示出)中，当在横截面中观察时，内表面120可以具有阶梯形或锯齿形的形状。本领域的普通技术人员将认识到内表面120可以具有许多形状或形状的组合而不改变旋转轴密封件1的密封性能。
如图1和2中所示，外壳100可以是整体的，使得它可以由连续的一块材料制造。在特定实施例中，外壳100可以大体上包括铜锌合金。在更特别的实施例中，外壳100还可以包括铅。
在某些实施例中，外壳100可以包括具有在约70到约150的范围内(例如，在约75到约145的范围内，在约80到约140的范围内，在约85到约135的范围内，在约90到约130的范围内，在约95到约125的范围内，在约100到约120的范围内，或乃至在约105到约115的范围内)的布氏硬度(HB)的材料。
在特定实施例中，外壳100可以包括具有至少约350MPa(例如，至少约360MPa，至少约370MPa，至少约380MPa，至少约390MPa，至少约400MPa，或乃至至少约410MPa)的抗拉强度的材料。而且，外壳100可以包括具有不大于约480MPa(例如，不大于约470MPa，不大于约460MPa，不大于约450MPa，不大于约440MPa，不大于约430MPa，不大于约420MPa，或乃至不大于约410MPa)的抗拉强度的材料。旋转轴密封件外壳也可以包括在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约375MPa到约410MPa之间)的范围内的抗拉强度。
在另外的实施例中，外壳100可以包括具有不小于约80GPa(例如，不小于约90GPa，不小于约100GPa，不小于约110GPa，不小于约120GPa，或乃至不小于约130GPa)的弹性模量的材料。而且，外壳100可以包括具有不大于约300GPa(例如，不大于约275GPa，不大于约250GPa，不大于约225GPa，不大于约200GPa，不大于约175GPa，乃至不大于约150GPa)的弹性模量的材料。外壳100也可以包括具有在上述值的任何一个之间(含)(例如，约125GPa到约150GPa之间)的范围内的弹性模量的材料。
外壳100的材料性质(例如上述的那些)可以大体上提供足够的结构完整性以增加旋转轴密封件1的预期工作寿命而不会非必要地增加外壳100的脆性或重量。在这方面，旋转轴密封件1可以适合于调节机械磨损，例如，对于至少约六百万个循环，例如，至少约七百万个循环，至少约一千万个循环，至少约一千五百万个循环，或乃至至少约两千万个循环，泄漏率增加不超过约1％。
为了进一步增加旋转轴密封件1的预期工作寿命，可能期望外壳100没有或基本上没有结构裂缝或点蚀，其可能导致加速疲劳和故障。
在某些应用中外壳可能暴露于腐蚀性或潜在破坏性流体。在这样的应用中，表面涂层可以施加到外壳以便减轻或消除流体在外壳上的直接接触。在某些应用中，可能必须使用机械或化学工艺表面处理外壳。在特定实施例中，可以使用一种或多种技术处理外壳，如例如，激光熔融或消融，机械喷砂或化学清洗。在另外的实施例中，外壳可以通过电镀、铬酸盐或磷酸盐处理或阳极氧化进行处理。应当理解根据本公开的旋转轴密封件1不旨在由外壳100的材料选择限制，并且以上描述仅仅是示例性的。
如图1和2中所示，外壳100还可以包括第一轴向端部122和与第一轴向端部122相对的第二轴向端部124。第一和第二轴向端部122和124可以大体平行。而且，第一和第二轴向端部122和124可以沿着第一和第二轴向端部122和124大体垂直于中心轴线106的平面定向。径向最外表面126在第一和第二轴向端部122和124之间延伸并且具有长度LH。在特定实施例中，LH与径向最外表面126的直径DHMAX的比率可以为至少约1:5，例如，至少约1:4，或乃至至少约1:3。在另外的实施例中，LH:DHMAX的比率可以不大于约2:1，例如，不大于约1:1，或乃至不大于约1:2。LH:DHMAX的比率也可以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约1.0:4.5到约1.0:3.5之间)的范围内。
在特定实施例中，如例如如图3中所示，径向最外表面126可以包括在主体102的第一轴向端部122处的斜面128，或在主体102的第二轴向端部124处的斜面130。斜面128和130可以至少部分地或完全地围绕主体102的圆周延伸。斜面128和130可以减小外壳101的重量，通过产生引导部分便于外壳100更容易组装到外部部件(未显示)的腔孔中，减小由外壳100冲击外部部件的表面产生的损坏，或提供另一合适的益处，或它们的任何组合。
如图3中所示，旋转轴密封件1包括外壳100，如上所述，和布置在外壳100的腔108内的密封元件200。如图4中所示，凸缘110可以在朝着密封元件200的方向上轴向地弯曲以将密封元件200至少部分地固定在外壳100内。在这方面，密封元件200可以通过主体102和凸缘110的组合压接在腔108内。
参考图3和5，密封元件200可以大体上包括具有延伸通过其中的开口204的主体202。主体202可以为环形或大体环形，并且可以配合在腔108内。开口204可以居中地位于主体202内使得主体的中心轴线106与开口204的中心轴线同轴。
如图4中所示，开口204可以限定直径DO。在特定实施例中，DO不大于约0.75DHMIN，例如，不大于约0.60DHMIN，或乃至不大于约0.50DHMIN。在另外的实施例中，DO不小于约0.05DHMIN，例如，不小于约0.20DHMIN，或乃至不小于约0.40DHMIN。而且，DO可以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约0.45DHMIN到约0.55DHMIN之间)的范围内。
再次参考图3，密封元件200具有在密封元件200压接在腔108内之前测量并且在平行于外壳100的中心轴线106的方向上测量的厚度TSE。在特定实施方式中，TSE可以不大于约0.5mm，例如，不大于约0.45mm，或乃至不大于约0.38mm。而且，TSE可以不小于约0.30mm，例如，不小于约0.32mm，不小于约0.35mm，或乃至不小于约0.37mm。TSE也可以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约0.35mm到约0.40mm之间)的范围内。使用压接密封元件的以前已知的旋转轴密封件具有密封元件夹持表面，其具有例如由突起、槽口、凹槽、通道、锯齿、隆起或它们的任何组合导致的高表面粗糙度。这样的旋转轴密封件通常需要使用更厚的密封元件以便在旋转轴密封件的制造和操作期间防止密封元件的穿刺或撕裂。否则，在制造和操作期间出现在密封元件上的任何异常高的径向或轴向力可能减小密封特性和性能。平滑密封元件接合表面(例如由凸缘110的表面112和116展示的那些)可以减小非必要咬合或穿刺到密封元件200中并且可以增强旋转轴密封件1的有效预期工作寿命。
具有小TSE(例如，小于约0.40mm)的密封元件200的特定优点是它们可以具有增加的挠性，其可以允许密封元件用更小或更精细的内部部件操作。在这方面，根据本文中的实施例的旋转轴密封件1可以接收并且提供与内部部件的有效密封，所述内部部件具有不大于约20mm(例如，不大于约15mm，不大于约10mm，不大于约7mm，或乃至不大于约6mm)的直径。
为了实现密封元件200的充分结构完整性，在特定实施例中，密封元件200可以包括具有不小于约0.01GPa(例如，不小于约0.05GPa，不小于约0.1GPa，或乃至不小于约0.5GPa)的弹性模量的材料。在另外的实施例中，密封元件200可以包括具有不大于约5GPa(例如，不大于约4GPa，不大于约3GPa，不大于约2GPa，不大于约1GPa，或乃至不大于约0.75GPa)的弹性模量的材料。而且，在另外的其它实施例中，密封元件200可以包括具有在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约0.6GPa到约0.8GPa之间)的范围内的弹性模量的材料。
在特定实施例中，密封元件200可以包括具有不小于约200MPa(例如，不小于约250MPa，不小于约300MPa，不小于约350MPa，或乃至不小于约400MPa)的根据ASTM D790测量的挠曲模量的材料。在另外的实施例中，密封元件200可以包括具有不大于约2,000MPa(例如，不大于约1,500MPa，不大于约1,000MPa，或乃至不大于约750MPa)的挠曲模量的材料。而且，在另外的其它实施例中，密封元件200可以包括具有在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约700MPa到约750MPa之间)的范围内的挠曲模量的材料。
在另外的实施例中，密封元件200可以包括具有不小于约8x10-5mm/mm℃，不小于约8.5x10-5mm/mm℃，不小于约9x10-5mm/mm℃，不小于约9.5x10-5mm/mm℃，或不小于约10x10- 5mm/mm℃的根据ASTME228测量的线性热膨胀系数的材料。在另外的实施例中，密封元件可以包括具有不大于约15x10-5mm/mm℃，不大于约13x10-5mm/mm℃，不大于约12x10-5mm/mm℃，或不大于约11x10-5mm/mm℃的线性热膨胀系数的材料。而且，在另外的其它实施例中，密封元件200可以包括具有在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约9.5x10-5mm/mm℃到约10x10-5mm/mm℃之间)的范围内的线性热膨胀系数的材料。
在某些实施例中，密封元件200可以包括具有在约0.01到约0.20之间(例如，约0.02到约0.15之间，或乃至约0.04到约0.10之间)的范围内的针对抛光钢测量的静摩擦系数的材料。
密封元件200可以至少部分地包括聚合物。在某些实施例中，密封元件200中的聚合物的量可以减小以容纳可以改善旋转轴密封件1的润滑和磨损率的填充物。例如，聚合物可以以不大于约98wt％(例如，不大于约95wt％，或乃至不大于约92wt％)的量存在于密封元件200中。在另外的实施例中，聚合物可以以足以保持密封元件200的结构完整性的量存在于密封元件200中。例如，聚合物可以以至少约60wt％(例如，至少约70wt％，至少约85wt％，或乃至至少约88wt％)的量存在于密封元件200中。而且，聚合物可以以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约85wt％到约92wt％之间)的范围内的量存在于密封元件200中。以上值基于密封元件200的总重量。
用于密封元件200中的一种特定聚合物是含氟聚合物。在特定实施例中，含氟聚合物可以包括聚四氟乙烯(PTFE)。
先前所述的密封元件200中的任何一个还可以包括填充物。填充物可以改善密封元件200的润滑和磨损率。在实施例中，填充物可以以至少约2wt％(例如，至少约5wt％，或乃至至少约8wt％)的量存在于密封元件200中。太多的填充物(例如，大于40wt％)可能不利地影响密封元件200的密封性质或结构完整性。旋转轴密封件取决于密封元件拉伸和有弹性。因此，填充物以不大于约40wt％(例如，不大于约30wt％，不大于约25wt％，或乃至不大于约15wt％)的量存在于密封元件200中。而且，填充物可以以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约8wt％到约15wt％之间)的范围内的量存在于密封元件200中。以上值基于密封元件200的总重量。
填充物可以包括金属填充物，玻璃纤维，聚合物粉末，陶瓷，芳族聚酰胺，碳，二硫化钼，或它们的任何组合。而且，填充物可以包括硅灰石，云母，硫酸钡，二硫化钨，镍粉，聚苯硫醚(PPS)，交联聚四氟乙烯，聚酰亚胺(PI)，聚醚醚酮(PEEK)，青铜，碳化硅，氮化硼，碳纤维，涂覆各种金属的粉末，聚苯并咪唑(PBI)，或它们的任何组合。
如图5中所示，密封元件200可以在外壳102的腔108内布置在主体100和凸缘110的表面112之间的位置。在旋转轴密封件1的制造期间，凸缘110可以在轴向方向上朝着密封元件200卷曲或弯曲。在这方面，密封元件200可以形成主体102和凸缘110的表面112之间的压缩配合。
在某些实施例中，在制造之后，并且如图5中所示，凸缘110可以限定以大体垂直于中心轴线106的取向布置的部分134，和以相对于部分134测量的角α布置的部分136。在特定实施例中，α可以为至少约1°，例如，至少约2°，至少约3°，至少约4°，至少约5°，至少约10°，至少约15°，或乃至至少约20°。在另外的实施例中，α可以不大于约45°，例如，不大于约40°，不大于约35°，不大于约30°，或乃至不大于约25°。而且，α可以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约10°到约15°之间)的范围内。
至少一个凹口132可以布置在凸缘110的表面114上作为从卷曲凸缘110的处理留下的人为痕迹。至少一个凹口132可以与凸缘110的表面116间隔径向距离DI。再次参考图3，表面114可以具有从第三表面116到径向最外表面126测量的径向长度LSS。在特定实施例中，LSS/DI可以为至少约2，例如，至少约3，至少约4，至少约5，至少约10，或乃至至少约15。在另外的实施例中，LSS/DI可以不大于约30，例如，不大于约25，或乃至不大于约20。而且，LSS/DI可以在上述值的任何一个之间(含)(如例如，约4到约5之间)的范围内。当用于卷曲凸缘110的力可能太接近外壳100的端面(例如，表面116或径向最外表面126)时太低(例如，1.1)或太高(例如，20)的LSS/DI的比率可能导致外壳100在制造期间断裂。
在某些实施例中，至少一个凹口132可以沿着大体圆形路径延伸。在另外的实施例中，至少一个凹口132可以与外壳102的中心轴线106大体同心。
许多不同方面和实施例是可能的。下面描述那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，熟练技术人员将领会那些方面和实施例仅仅是示例性的并且不限制本发明的范围。实施例可以根据如下面列出的任何一个或多个项。
项1.一种旋转轴密封件外壳，其包括：
主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔；以及
凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸超出所述内表面一距离，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，
其中所述腔适合于保持密封元件，并且其中所述第一表面是大体平滑的。
项2.一种旋转轴密封件，其包括：
外壳，所述外壳包括：
主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔；以及
凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面，与所述第一表面相对的第二表面，以及在其间延伸的第三表面；以及
密封元件，所述密封元件至少部分地定位在所述主体的腔内，
其中所述第一表面和所述第三表面是大体平滑的，并且其中所述第一表面对着所述密封元件卷曲。
项3.一种旋转轴密封件，其包括：
外壳，所述外壳包括主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔，以及凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
密封元件，所述密封元件固定在所述主体的腔内，所述密封元件具有在平行于所述孔的中心轴线的方向上测量的未变形厚度TSE，其中TSE不大于约0.5mm，
其中所述旋转轴密封件适合于操作至少约五百万个循环。
项4.根据项1-3中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中，当在从所述中心轴线径向延伸的平面中观察时，所述内表面的至少一部分以相对于所述中心轴线测量的角β布置，并且其中β为至少约1°，至少约5°，至少约10°，至少约15°，至少约20°，至少约25°，至少约30°，至少约35°，至少约40°，或至少约45°。
项5.根据项4所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中β不大于约80°，不大于约75°，不大于约70°，不大于约65°，不大于约60°，不大于约55°，或不大于约50°。
项6.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述内表面具有最小直径DISMIN和最大直径DISMAX，其中DISMAX:DISMIN的比率为不大于约3:1，不大于约2:1，或不大于约1.5:1。
项7.根据项6所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中DISMAX:DISMIN为至少约1.1:1，至少约1.15:1，或至少约1.2:1。
项8.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中，当在横截面中观察时，所述内表面沿着直线设置。
项9.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述凸缘的第一表面和第二表面基本平行。
项10.根据项1或3-9中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述凸缘还包括在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的第三表面。
项11.根据项2或10中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面是大体平滑的。
项12.根据项2、10或11中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面是平滑的。
项13.根据项2或10-12中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述中心轴线比所述外壳的内表面更靠近所述第三表面。
项14.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述第二表面包括至少一个凹口。
项15.根据项14所述的旋转轴密封件，其中所述至少一个凹口与所述凸缘的第三表面间隔开。
项16.根据项14或15中的任一项所述的旋转轴密封件，其中当在从所述中心轴线径向延伸的平面中观察时，所述第二表面具有从所述第三表面测量的长度LSS，其中所述至少一个凹口与所述第三表面间隔距离DI，并且其中LSS/DI为至少约2，至少约3，至少约4，至少约5，至少约10，或至少约15。
项17.根据项16所述的旋转轴密封件，其中LSS/DI不大于约30，不大于约25，或不大于约20。
项18.根据项14-17中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述至少一个凹口沿着大体圆形路径延伸。
项19.根据项14-18中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述至少一个凹口与所述中心轴线大体同心。
项20.根据项2-19中的任一项所述的旋转轴密封件，其中，当在从所述中心轴线径向延伸的平面中观察时，所述第二表面还包括：
第一部分，所述第一部分以大体垂直于所述中心轴线的取向布置；以及
第二部分，所述第二部分以相对于所述第一部分测量的角α布置。
项21.根据项20所述的旋转轴密封件，其中α为至少约1°，至少约2°，至少约3°，至少约4°，至少约5°，至少约10°，至少约15°，或至少约20°。
项22.根据项16或17中的任一项所述的旋转轴密封件，其中α不大于约45°，不大于约40°，不大于约35°，不大于约30°，或不大于约25°。
项23.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳包括铜锌合金。
项24.根据项23所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳还包括铅。
项25.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳包括具有在约70到约150的范围内，在约75到约145的范围内，在约80到约140的范围内，在约85到约135的范围内，在约90到约130的范围内，在约95到约125的范围内，在约100到约120的范围内，或在约105到约115的范围内的布氏硬度(HB)的材料。
项26.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳包括具有至少约350兆帕(MPa)，至少约360MPa，至少约370MPa，至少约380MPa，至少约390MPa，至少约400MPa，或至少约410MPa的抗拉强度的材料。
项27.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳包括不大于约480MPa，不大于约470MPa，不大于约460MPa，不大于约450MPa，不大于约440MPa，不大于约430MPa，不大于约420MPa，或不大于约410MPa的抗拉强度的材料。
项28.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳包括具有不小于约80吉帕(GPa)，不小于约90GPa，不小于约100GPa，不小于约110GPa，不小于约120GPa，或不小于约130GPa的弹性模量的材料。
项29.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳包括具有不大于约300GPa，不大于约275GPa，不大于约250GPa，不大于约225GPa，不大于约200GPa，不大于约175GPa，或不大于约150GPa的弹性模量的材料。
项30.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳基本上没有结构裂缝。
项31.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳没有结构裂缝。
项32.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳还包括表面涂层。
项33.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳被表面处理。
项34.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳还包括：
第一轴向端部；
第二轴向端部；以及
在所述第一轴向端部和所述第二轴向端部之间延伸的径向最外表面。
项35.根据项34所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述径向最外表面包括在所述第一轴向端部处的第一斜面。
项36.根据项35所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述径向最外表面还包括在所述第二轴向端部处的第二斜面。
项37.根据项34-36中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳的径向最外表面具有从所述第一轴向端部到所述第二轴向端部测量的轴向长度LH，其中所述外壳的径向最外表面具有直径DHMAX，并且其中LH:DHMAX为至少约1:5，至少约1:4，或至少约1:3。
项38.根据项37所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中LH:DHMAX不大于约2:1，不大于约1:1，或不大于约1:2。
项39.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有不小于约0.01吉帕(GPa)，不小于约0.05GPa，不小于约0.1GPa，或不小于约0.5GPa的弹性模量的材料。
项40.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有不大于约5GPa，不大于约4GPa，不大于约3GPa，不大于约2GPa，不大于约1GPa，或不大于约0.75GPa的弹性模量的材料。
项41.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有不小于约200兆帕(MPa)，不小于约250MPa，不小于约300MPa，不小于约350MPa，或不小于约400MPa的根据ASTM D790测量的挠曲模量的材料。
项42.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有不大于约2,000MPa，不大于约1,500MPa，不大于约1,000MPa，或不大于约750MPa的根据ASTM D790测量的挠曲模量的材料。
项43.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有不小于约8x10-5mm/mm℃，不小于约8.5x10-5mm/mm℃，不小于约9x10- 5mm/mm℃，不小于约9.5x10-5mm/mm℃，或不小于约10x10-5mm/mm℃的根据ASTM E228测量的线性热膨胀系数的材料。
项44.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有不大于约15x10-5mm/mm℃，不大于约13x10-5mm/mm℃，不大于约12x10- 5mm/mm℃，或不大于约11x10-5mm/mm℃的线性热膨胀系数的材料。
项45.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括具有在约0.01到约0.20之间，约0.02到约0.15之间，或约0.04到约0.10之间的范围内的针对抛光钢测量的静摩擦系数的材料。
项46.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括含氟聚合物。
项47.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件包括聚四氟乙烯(PTFE)。
项48.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述密封元件具有环形的形状。
项49.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中，当从俯视图观察时，所述密封元件包括开口。
项50.根据项49所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述开口具有直径DO，其中所述外壳具有在所述凸缘处测量的最小直径DHMIN，并且其中DO不大于约0.75DHMIN，不大于约0.60DHMIN，或不大于约0.50DHMIN。
项51.根据项50所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中DO不小于约0.05DHMIN，不小于约0.20DHMIN，或不小于约0.40DHMIN。
项52.根据项1或2中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述密封元件具有在平行于所述孔的中心轴线的方向上测量的未变形厚度TSE，并且其中TSE不大于约0.5mm。
项53.根据项3-52中的任一项所述的旋转轴密封件，其中TSE不大于约0.45mm，不大于约0.40mm，或不大于约0.38mm。
项54.根据项3-53中的任一项所述的旋转轴密封件，其中TSE不小于约0.30mm，不小于约0.32mm，不小于约0.35mm，或不小于约0.37mm。
项55.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳适合于通过所述孔接收轴，所述轴具有不大于约20mm，不大于约15mm，不大于约10mm，不大于约7mm，或不大于约6mm的直径。
项56.根据前述项中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述旋转轴密封件适合于操作至少约六百万个循环，例如，至少约七百万个循环，至少约一千万个循环，至少约一千五百万个循环，或至少约两千万个循环。
与常规旋转轴密封件相比，根据本文中所述的概念的旋转轴密封件在预期工作寿命的延长时间上提供增强的密封特性。如本文中所述的旋转轴密封件可以具有高密封性能，同时具有低磨损率。
许多不同方面和实施例是可能的。下面描述那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，熟练技术人员将领会那些方面和实施例仅仅是示例性的并且不限制本发明的范围。
在第一方面，一种旋转轴密封件外壳可以包括主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔。所述旋转轴密封件外壳还可以包括凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸超出所述主体的内表面的距离，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。所述旋转轴密封件外壳的腔可以适合于保持密封元件。而且，所述旋转轴密封件外壳的凸缘的第一表面可以是大体平滑的。
在第一方面的实施例中，当在从所述中心轴线径向延伸的平面中观察时，所述主体的内表面的至少一部分可以以相对于所述中心轴线测量的角β布置，并且其中β为至少约1°，例如，至少约5°，至少约10°，至少约15°，至少约20°，至少约25°，至少约30°，至少约35°，至少约40°，或乃至至少约45°。在另外的实施例中，β可以不大于约80°，例如，不大于约75°，不大于约70°，不大于约65°，不大于约60°，不大于约55°，或乃至不大于约50°。
在第二方面，一种旋转轴密封件可以包括外壳。所述外壳可以包括主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔。所述外壳还可以包括凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面，与所述第一表面相对的第二表面，以及在其间延伸的第三表面。所述外壳还可以包括密封元件，所述密封元件至少部分地定位在所述主体的腔内。所述第一表面和所述第三表面是大体平滑的，并且所述第一表面可以对着所述密封元件卷曲。
在第三方面，一种旋转轴密封件可以包括外壳和密封元件。所述外壳可以包括主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔，以及凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。所述密封元件可以固定在所述主体的腔内，所述密封元件具有在平行于所述孔的中心轴线的方向上测量的未变形厚度TSE，其中TSE不大于约0.5mm。所述旋转轴密封件可以适合于操作至少约五百万个循环。
应当注意并不需要上述的所有特征，可能不需要具体特征的一部分，并且可以提供除了所述的那些以外的一个或多个特征。更进一步地，描述特征的顺序不必是安装特征的顺序。
为了清楚在本文中在独立实施例的背景下描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地被提供。相反地，为了简洁在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以独立地或以任何子组合被提供。
上面关于具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案和可以导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何(一个或多个)特征不应当被理解为任何或所有权利要求的关键的、需要的或必要的特征。
本文中所述的实施例的具体说明和例示旨在提供各种实施例的结构的一般理解。具体说明和例示不旨在用作使用本文中所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面描述。独立实施例也可以在单个实施例中组合地被提供，并且相反地，为了简洁在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以独立地或以任何子组合被提供。此外，对用范围描述的值的引用包括该范围内的每一个值。熟练技术人员仅仅在阅读该说明书之后将显而易见许多其它实施例。其它实施例可以被使用并且从本公开导出，使得可以进行结构替代、逻辑替代或任何变化而不脱离本公开的范围。因此，本公开被视为是示例性的而不是限制性的。

Claims (15)

1.一种旋转轴密封件外壳，其包括：
主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔；以及
凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸超出所述内表面一距离，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，
其中所述腔适合于保持密封元件，并且其中所述第一表面是大体平滑的。
2.一种旋转轴密封件，其包括：
外壳，所述外壳包括：
主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定与所述孔的中心轴线同心并且从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔；以及
凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面，与所述第一表面相对的第二表面，以及在其间延伸的第三表面；以及
密封元件，所述密封元件至少部分地定位在所述主体的腔内，
其中所述第一表面和所述第三表面是大体平滑的，并且其中所述第一表面对着所述密封元件卷曲。
3.一种旋转轴密封件，其包括：
外壳，所述外壳包括主体，所述主体具有限定中心轴线和内表面的孔，所述主体限定从所述中心轴线向外延伸到所述主体中的腔，以及凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴线向内延伸，所述凸缘具有与所述腔邻接的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
密封元件，所述密封元件固定在所述主体的腔内，所述密封元件具有在平行于所述孔的中心轴线的方向上测量的未变形厚度TSE，其中TSE不大于约0.5mm，
其中所述旋转轴密封件适合于操作至少约五百万个循环。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中，当在横截面中观察时，所述内表面的至少一部分以相对于所述中心轴线测量的角β布置，并且其中β为至少约1°，至少约5°，至少约10°，至少约15°，至少约20°，至少约25°，至少约30°，至少约35°，至少约40°，或至少约45°。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述内表面具有最小直径DISMIN和最大直径DISMAX，其中DISMAX:DISMIN的比率为不大于约3:1，不大于约2:1，或不大于约1.5:1。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中，当在横截面中观察时，所述内表面沿着直线设置。
7.根据权利要求1或3-6中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述凸缘还包括在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的第三表面。
8.根据权利要求2或7中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面是平滑的。
9.根据权利要求2、7或8中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述中心轴线比所述外壳的内表面更靠近所述第三表面。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述第二表面包括至少一个凹口。
11.根据权利要求10所述的旋转轴密封件，其中所述至少一个凹口与所述凸缘的第三表面间隔开。
12.根据权利要求2-11中的任一项所述的旋转轴密封件，其中，当在从所述中心轴线径向延伸的平面中观察时，所述第二表面还包括：
第一部分，所述第一部分以大体垂直于所述中心轴线的取向布置；以及
第二部分，所述第二部分以相对于所述第一部分测量的角α布置。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳被表面处理。
14.根据项1、2或4至13中的任一项所述的旋转轴密封件，其中所述密封元件具有在平行于所述孔的中心轴线的方向上测量的未变形厚度TSE，并且其中TSE不大于约0.5mm。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转轴密封件外壳或旋转轴密封件，其中所述外壳适合于通过所述孔接收轴，所述轴具有不大于约20mm，不大于约15mm，不大于约10mm，不大于约7mm，或不大于约6mm的直径。
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