CN109424729B - 用于箱内变速器油冷却器的金属密封配装件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封配装件组件和一种热交换器组件。其中，该密封配装件组件包括第一块体，该第一块体具有第一孔口、第二孔口和围绕第一孔口的第一环形密封表面。第二块体具有第三孔口和第四孔口。插入件具有第五孔口、第二环形密封表面和第二螺纹部分。第一密封结构布置在第一环形密封表面与第二环形密封表面之间。适配件具有第六孔口，适配件的限定第六孔口的表面包括第三螺纹部分，该第三螺纹部分构造成接合插入件的第二螺纹部分。第二密封结构布置在插入件与适配件之间。紧固件接纳在第一块体的第二孔口和第二块体的第四孔口中。

Description

用于箱内变速器油冷却器的金属密封配装件

技术领域

本发明总体上涉及用于对流体管线进行连接的装置，并且具体地，本发明涉及用于对机动车辆的冷却系统中的高压流体管线进行连接的装置。

背景技术

机动车辆的散热器通常包括一对歧管箱，所述一对歧管箱与在其间延伸的多个热交换器管流体连通。使冷却剂流过歧管箱和热交换器管以与诸如空气流的第二流体交换热能。在一些情况下，歧管箱中的一个歧管箱内可以布置有附加的热交换装置，用于在冷却剂与第三流体之间交换热能。附加的热交换装置例如可以是变速器油冷却器(TOC)，该变速器油冷却器构造成在机动车辆的歧管箱内流动的冷却剂与变速器油之间交换热能。

图1示出了根据现有技术的用于机动车辆的散热器的密封配装件组件1的实施方式。密封配装件组件1包括内部热交换器壳体2，该内部热交换器壳体2作为TOC布置在散热器的歧管箱的外壳壁3内。布置在歧管箱内的适配件4包括牢固地联接至内部热交换器壳体2的第一端部和延伸穿过形成在外壳壁3中的开口的第二端部。插入件6包括构造成与适配件4的螺纹部分配合的螺纹部分。当插入件6拧入适配件4中时，O形环7在适配件4与插入件6之间被压缩，同时垫圈8在适配件4与外壳壁3之间被压缩，其中，O形环7和垫圈8中的每一者均由弹性材料形成。密封配装件组件1可以包括存在于插入件6的布置在外壳壁3外部的部分、流体联接件11以及接纳在插入件6和流体联接件11内的连接管13之间的附加O形环9。流体联接件11和连接管13可构造成将插入件流体地联接至流体源，流体源构造成循环通过内部热交换器壳体2。

根据现有技术的密封配装件组件1的适配件4、插入件6和O形环7的缺点在于，它们在组装之后和其延续使用期间能够相对于彼此以及外壳壁3旋转。这种旋转可能导致O形环9与插入件6、流体联接器11或连接管13中的一者发生摩擦接触，从而使O形环9受到会损害O形环9所形成的密封有效性的潜在的磨损。此外，插入件6相对于适配件4的旋转会使插入件6与适配件4部分地断开联接，从而可能进一步使由适配件4、插入件6、O形环7、O形环9、流体联接器11和连接管13配合形成的密封减弱。插入件6与适配件4的断开联接会进一步导致O形环7与适配件4或插入件6中的一者产生摩擦接触，从而出现使O形环经受会损害由O形环7形成的密封有效性的潜在的磨损源。

现有技术的密封配装件组件1存在的另一个问题涉及弹性密封件——比如布置在适配件4与插入件6之间O形环7以及布置插入件6、流体联接器11和连接管13之间的O形环9——的使用。这些弹性密封件通常易受污染并且制造或组装困难。弹性密封件可以被例如压缩、撕裂或不均匀地挤压，从而引起不规则性的形成，这可能产生流体通过弹性密封件的流动路径。

因此，期望形成具有改进的密封能力并且还防止形成密封配装件组件的部件的不期望的旋转的密封配装件组件。

发明内容

已经出乎意料地发现了一种与本发明兼容和一致的具有改进的密封性和抗旋转性的改进的密封配装件组件。

在本发明的一个实施方式中，一种用于与形成有开口的壳体壁一起使用的密封配装件组件包括第一块体，该第一块体具有第一孔口、第二孔口和围绕第一孔口的第一环形密封表面。第二块体具有第三孔口和第四孔口，第二块体的限定第四孔口的表面包括第一螺纹部分。插入件具有第五孔口、第二环形密封表面和第二螺纹部分。第一密封结构布置在第一环形密封表面与第二环形密封表面之间，并且第一密封结构构造成用于在第一环形密封表面与第二环形密封表面之间压缩。适配件具有第六孔口，适配件的限定第六孔口的表面包括第三螺纹部分，该第三螺纹部分构造成接合插入件的第二螺纹部分。第二密封结构布置在插入件与适配件之间，并且第二密封结构构造成用于在插入件与适配件之间压缩。紧固件接纳在第一块体的第二孔口和第二块体的第四孔口中，紧固件包括第四螺纹部分，该第四螺纹部分构造成接合第二块体的第一螺纹部分。

在本发明的另一实施方式中，一种热交换器组件包括：热交换器箱，该热交换器箱构造成接纳第一流体，并且该热交换器箱包括外壳壁，外壳壁具有形成在其中的开口和从该外壳壁突出的定位特征；内部热交换器壳体，该内部热交换器壳体布置在热交换器箱内，并且该内部热交换器壳体构造成接纳与第一流体流体隔离的第二流体；以及密封配装件组件。密封配装件组件包括第一块体，该第一块体具有第一孔口、第二孔口和围绕第一孔口的第一环形密封表面。第二块体具有第三孔口和第四孔口，第二块体的限定第四孔口的表面包括第一螺纹部分。插入件具有第五孔口、第二环形密封表面和第二螺纹部分。第一密封结构布置在第一环形密封表面与第二环形密封表面之间，并且第一密封结构构造成用于在第一环形密封表面与第二环形密封表面之间压缩。适配件具有第六孔口，适配件的限定第六孔口的表面包括第三螺纹部分，该第三螺纹部分构造成接合插入件的第二螺纹部分。第二密封结构布置在插入件与适配件之间，并且第二密封结构构造成用于在插入件与适配件之间压缩。紧固件接纳在第一块体的第二孔口和第二块体的第四孔口中，紧固件包括第四螺纹部分，该第四螺纹部分构造成接合第二块体的第一螺纹部分。

附图说明

通过在参照附图考虑的情况下阅读本发明的优选实施方式的以下详细描述，本发明的以上及其他目的和优点将对于本领域技术人员变得明显，在附图中：

图1为根据现有技术的密封配装件组件的局部正视横截面图；

图2为根据本发明的实施方式的密封配装件组件的分解立体图；

图3为图2的密封配装件组件的局部正视横截面图；

图4为图2的密封配装件组件的插入件的俯视平面图；

图5至图10示出了图2至图4的密封配装件组件的密封凸沿的各种横截面构型；

图11为根据本发明的另一实施方式的密封配装件组件的局部正视横截面图；

图12为根据本发明的另一实施方式的密封配装件组件的局部正视横截面图；

图13为图12的密封配装件组件处于第一构型时的局部放大横截面图；

图14为图12的密封配装件组件处于第二构型时的局部放大横截面图；

图15为根据本发明的另一实施方式的密封配装件组件的局部正视横截面图；

图16为图15的密封配装件组件处于第一构型时的局部放大横截面图；以及

图17为图15的密封配装件组件处于第二构型时的局部放大横截面图。

具体实施方式

以下详细描述和附图描述并示出了本发明的各种实施方式。描述和附图用于使本领域中的普通技术人员能够实现并运用本发明，而并非意在以任何方式限制本发明的范围。就所公开的方法而言，所呈现的步骤本质上是示例性的，并且因此步骤的顺序不是必需的或关键的。

图2至图4示出了根据本发明的实施方式的密封配装件组件5。该密封配装件组件5包括密封结构10、第一块体20、第二块体40、插入件60以及适配件80。密封配装件组件5构造成在形成于壳体壁90的相反侧的相关部件之间形成流体密封。壳体壁90例如可以形成用于机动车辆的热交换器的歧管箱的最外表面。热交换器可以为具有构造成接纳第一热交换流体的歧管箱的散热器。第一流体可以是与机动车辆的发动机传递热能相关联的冷却剂。

辅助热交换器壳体99布置在歧管箱内并且牢固地联接至适配件80。辅助热交换器壳体99形成构造成接纳第二流体的流动路径。第二流体构造成与流过歧管箱的第一流体交换热能，同时保持与第一流体流体地隔离。作为一个非限制性示例，辅助热交换器壳体99可以例如代表布置在散热器的歧管箱内的变速器油冷却器，并且第二流体可以是源自机动车辆的变速器系统的变速器油。由于辅助热交换器壳体99的结构不影响密封配装件组件5的操作方式，因此仅示出了辅助热交换器壳体99的入口或出口部分。根据需要，辅助热交换器壳体99可以形成单个箱或可以通过多个板状结构的配合形成。然而，应当理解的是，适配件80可以在不脱离本发明的范围的情况下与布置在壳体壁90的内部中的任何形式的流体输送部件或结构流体连通。

密封结构10包括第一密封部分12和第二密封部分14。第一密封部分12是大致扁平的环形圈。第一密封部分12的外周边缘包括形成在其上的倒角。倒角为第一密封部分12与第二密封部分14之间的粘合提供了额外的表面区域，并且倒角还允许第一密封部分12布置在第二密封部分14的更内部，而不会为了压缩使形成第二密封部分14的材料移位不希望的量。第一密封部分12的横截面形状为大致矩形，但是可以根据需要使用其他横截面形状，例如诸如三角形、椭圆形和其他径向弯曲形状。

在示出的实施方式中，第一密封部分12由镀锡铜制成，为了避免脆化，该镀锡铜在镀锡之前已经在不含氢气的惰性气体中退火。然而，可以理解的是，可以根据需要使用其他常规材料，例如诸如层压四氟乙烯、涂有橡胶的铝、PEEK、

高性能聚酰亚胺聚合物、白镴、巴氏合金、青铜、镍、聚酰胺、铝和其他镀有金属或涂覆有橡胶的金属。在特定实施方式中，第一密封部分12由硬度小于约40HR 15T的软的可变形的材料形成，其中，“H”代表硬度，并且“R”代表洛氏硬度和ASTM E 18中规定的洛氏表面硬度测试方法。硬度指示代码“15T”是表面硬度标度，其使用15kg载荷和1/16直径的硬化钢球压入检测样品。比如硬化钢和硬化铝的典型的垫片材料的硬度值大于40HR 15T，并且因此在本领域中不被认为是“软”材料。本领域普通技术人员应当理解的是，硬度大于40HR 15T的材料不适用于本发明的密封结构10，替代性地，其造成在安装密封结构10时在密封凸沿圆周的例如从约500磅/英寸(lbf/inch)至约1000磅/英寸的力的作用下塑性变形，该密封凸沿圆周用于密封地接合密封结构10。

第二密封部分14从第一密封部分12的外周边缘径向向外延伸。第二密封部分14的径向内部部分中形成有用以接纳第一密封部分12的倒角的环形通道。第二密封部分14通过任何常规紧固方式——比如硫化、热焊接、压配合、粘合或机械附接方式——紧固至第一密封部分12。在示出的实施方式中，第二密封部分14由弹性体制成。可以理解的是，第二密封部分14可以由任何常规材料制成，例如诸如乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、氟碳橡胶(FKM)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)以及氢化丙烯腈丁二烯橡胶(HNBR)。

第一块体20包括第一孔口24和第二孔口28，第一孔口24具有大致圆形横截面并且构造成接纳第二流体，第二孔口28具有大致圆形横截面并且构造成接纳紧固件18。第一孔口24可以与输送第二流体的导管(未示出)流体连通。导管可以接纳在第一孔口24的至少一部分中，并且导管可以通过任何已知的方法比如焊接牢固地联接至第一块体20。替代性地，第一块体20可以形成用于使第二流体穿过其而输送第二流体的部件的整体形成的延伸部。本领域技术人员应当理解的是，第一块体20可以在不脱离本发明的范围的情况下具有用于根据需要将第一孔口24流体连接至第二流体源的任何合适的结构。

环形凸台30从第一块体20的表面向外延伸，并且环形凸台30包括从其远端端部突出的轴向延伸的唇部31。唇部31围绕环形表面33，环形表面33用作密封表面并构造成与密封结构10接合。环形通道32形成在环形表面33中。在示出的实施方式中，通道32的横截面为大致V形或梯形。然而，应当理解的是，可以根据需要使用具有其他形状的通道32。

在第一块体20的环形表面33上形成有位于通道32的径向向内的位置处的密封凸沿38。尽管所示出的密封凸沿38具有V形横截面，但是也可以使用其他形状。例如，图5至图10示出了具有不同横截面形状的密封凸沿38的各种构型。图5示出了具有大致梯形的横截面形状以使分布至密封凸沿38的远端端部的局部应力最小的密封凸沿38。图6示出了具有曲率半径相对较小的弯曲的远端端部的密封凸沿38，而图7示出了具有曲率半径相对较大的弯曲的远端端部的密封凸沿38。图8和图9示出了具有倾斜的横截面形状的密封凸沿38，其中，向内渐缩表面中的一个向内渐缩表面与向内渐缩表面中的另一个向内渐缩表面以不同的角度倾斜。在图8和图9中密封凸沿38被示出为具有圆角形远端端部，但是还应当理解的是，根据需要可以使用与图2至图4中所公开的尖的或尖锐类型的边缘类似的边缘。图10示出了密封凸沿38包括以锯齿形构型彼此紧邻形成的多个渐缩形突出部的构型。本领域技术人员应当理解的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下使用密封凸沿38的替代性构型。

在特别说明性的实施方式中，密封凸沿38包括具有锐角的大致V形的梢端。密封凸沿38可以形成为足够锐利以刺穿污染物比如油、污垢、毛发、油漆片和可能不期望地存在于密封结构10的第一密封部分12处的其他碎屑。作为非限制性示例，密封凸沿38的梢端的最大半径足以刺穿污染物并且对第一密封部分12的侵入可以高达约0.1mm。也可以采用其他使密封凸沿38的梢端的足以刺穿污染物并侵入第一密封部分12的半径。仅示出了一个密封凸沿38，然而，如果需要可以使用形成同心环的多个密封凸沿38。

第一块体20还包括形成在第二孔口28的与凸台30相对的一侧处的杠杆特征29。杠杆特征29与第二块体40成面对的关系从第一块体20的大致平坦的面延伸。当杠杆特征29根据需要远离第一块体20的面延伸时，杠杆特征29可具有大致鞋跟状的结构或外观。

第二块体40包括第一孔口50和第二孔口54，第一孔口50具有构造成接纳插入件60的大致圆形横截面，第二孔口54具有构造成接纳紧固件18的大致圆形横截面。第一孔口50在其中包括用于建立插入件60相对于第二块体40的轴向位置的环形肩部51。第二块体40的第二孔口54可以带有螺纹，用于与紧固件18的螺纹部分配合。技术人员应当理解的是，在本公开的范围内也可以使用其他合适类型的紧固件。此外，根据需要，紧固件18可以替代性地用适于提供用于在朝向第二块体40的方向上按压第一块体20的夹紧力的任何形式的机构代替。

杠杆特征29已经被示出并描述为形成在第一块体20上，但是本领域技术人员应当理解的是，根据需要杠杆特征可以在不影响密封配装件组件5的操作方式的情况下替代性地从第二块体40沿朝向第一块体20的方向突出。

第一块体20和第二块体40可以由在冷却剂系统操作条件下提供足够耐腐蚀性的任何材料形成。例如，块体20、40可以通过挤压或压铸比如铝或钢的金属或比如铝合金的金属合金来形成。在特定示例中，块体20、40由适于压铸的铝合金压铸而成。用于压铸的示例性铝合金具有高达约0.6％的铜，以提供所需的耐腐蚀性。在另一示例中，块体20、40被阳极氧化以使其操作期间的腐蚀最小化。根据需要，可以采用用于增强耐腐蚀性的其他合适的材料和处理。

插入件60从其第一端部61轴向延伸至第二端部62，其中，具有大致圆形横截面的孔口63延伸穿过该插入件60。孔口63被示出为具有在插入件60的第一端部61和第二端部62中间的直径增大的锥形部分，但是应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下孔口63可以具有任何横截面形状和构型。插入件60的第一端部61包括环形表面65，该环形表面65围绕孔口63并用作用于接合密封结构10的密封表面。环形凹部68围绕环形表面65并提供用于接纳第一块体20的唇部31的空隙。环形表面65包括形成在其中的环形通道66，该环形通道66具有大致V形或梯形的横截面。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用具有除所示出和所描述的横截面形状之外的横截面形状的通道66。

环形表面65还包括密封凸沿78，该密封凸沿78布置在通道66的径向内侧并与第一块体20的密封凸沿38相对。应当理解的是，相对的密封凸沿38、78有助于形成初级密封，而无论密封结构10的第一密封部分12处是否存在常规污染。与第一块体20的密封凸沿38一样，插入件60的密封凸沿78可以具有带有锐角或小曲率半径的圆角的大致V形的梢端。密封凸沿78可以例如具有图5至图10中参照第一块体20的相对的密封凸沿38所公开的形状中的任何形状。密封凸沿78可以形成为足够尖的或尖锐的，以便刺穿可能不希望存在于密封结构10的第一密封部分12处的污染物，比如油、污垢、毛发和其他碎屑。也可以根据需要使用多个密封凸沿78，其中，密封凸沿78中的每个密封凸沿均形成为与密封凸沿38中相应的一个密封凸沿对准。

插入件60包括邻近插入件60的第一端部61的较大直径部分76和邻近插入件60的第二端部62的较小直径部分77。较大直径部分76的外表面包括环形肩部73。环形肩部73构造成抵接第二块体40的环形肩部51，以建立插入件60相对于第二块体40的轴向定位。较小直径部分77的外表面包括与较大直径部分76间隔开的螺纹部分74。

在插入件60的较大直径部分76和较小直径部分77的交叉处形成有内部拐角69。内部拐角69与螺纹部分74间隔开，并且内部拐角69构造成在其中接纳O形环79，O形环79用作密封结构。O形环79可以具有大致椭圆形或圆形的横截面形状。在示出的实施方式中，O形环79由弹性体制成。可以理解的是，O形环79可以由任何常规材料制成，例如诸如乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、氟碳橡胶(FKM)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)以及氢化丙烯腈丁二烯橡胶(HNBR)。

如图4中最佳示出的，插入件60还包括四个狭槽67，这四个狭槽67在环形表面65和插入件60的限定孔口63的表面的交叉处从插入件60的第一端部61轴向延伸。狭槽67从密封凸沿78的梢端径向向内地形成，并且狭槽67在插入件60的轴向方向上延伸任何合适的距离。狭槽67构造成用于接纳具有与狭槽67的形状相对应的突出部的对应的工具(未示出)，以允许工具与狭槽67接合从而便于插入件60的旋转。该工具可以例如类似于具有四个突出边缘的十字头型螺丝刀(Phillip’s head type screwdriver)。应当理解的是，插入件60可以包括任何数量的狭槽67，并且狭槽67可以具有用于接合用以使插入件60旋转的对应工具的任何合适的横截面形状。

插入件60可以由描述为适于形成块体20、40的任何材料形成。根据需要，插入件60可以例如由铝、钢或比如铝合金的金属合金形成。

适配件80从其第一端部81轴向延伸至第二端部82。具有大致圆形横截面的孔口83轴向延伸穿过适配件80。适配件80的限定孔口83的内表面包括构造成与插入件60的螺纹部分74配合的螺纹部分84。适配件80的第一端部81包括环形套环85，环形套环85具有相对于适配件80的轴向成一定角度的锥形表面86。环形套环85的外径小于形成在壳体壁90中构造成在其中接纳套环85的开口92的内径。适配件80的凸缘部分87径向向外延伸超过套环85并建立用于接合接纳在适配件80的套环85上的垫圈95的表面。垫圈95用作由基本上可变形的弹性体形成的密封结构。可以理解的是，垫圈95可以由任何常规材料制成，例如诸如乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、氟碳橡胶(FKM)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)以及氢化丙烯腈丁二烯橡胶(HNBR)。垫圈95被示出为具有大致矩形的横截面形状，但是可以在不脱离本发明的范围的情况下使用替代性横截面形状。

参照图2和图3，公开了一种组装密封配装件组件5的方法。首先，将适配件80定位在壳体壁90的内部，其中，适配件的第二端部82机械地和流体地联接至布置在壳体壁90内的辅助热交换器壳体99。适配件80的第二端部82可以例如联接至热交换器壳体99的入口歧管或出口歧管。然后，使适配件80的第一端部81与形成在壳体壁90中的开口92相邻。

接下来，经由布置在壳体壁90的外表面上的定位特征96将第二块体40相对于壳体壁90的开口92定位。定位特征96可以是具有基本上对应于第二块体40的第二孔口54的形状的周缘形状的突出部。将定位特征96接纳在第二孔口54中防止第二块体20相对于壳体壁90旋转。

在将第二块体40相对于壳体壁90定位之后，第二块体40的第一孔口50与形成在壳体壁90中的开口92和形成在适配件80中的孔口83中的每一者大致对准。然后，将插入件60接纳到第二块体40的第一孔口50中，直到插入件60的较小直径部分77的螺纹部分74与适配件80的孔口83的螺纹部分84接合为止。然后，使用相关联的工具(未示出)接合插入件60的狭槽67以使插入件60相对于适配件80旋转，从而使插入件60继续沿其轴向方向朝向适配件80移动。插入件60继续穿过适配件80的螺纹部分84，直到插入件60的肩部73抵接形成在第二块体40的第一孔口50内的肩部51为止。此时，插入件60的继续旋转将趋向于将适配件80朝向第二块体40轴向地拉动以使垫圈95在壳体壁90与适配件80的凸缘部分87之间压缩，直到在壳体壁90与适配件80的凸缘部分87之间获得合适且基本上不透流体的密封为止。

在插入件60相对于适配件80旋转期间，围绕插入件60布置的O形环79在插入件60的较大直径部分76与套环85的锥形表面86之间被压缩。锥形表面86相对于轴向方向和径向方向中的每一者成角度的方式使得O形环79在插入件60被拉近适配件80时在轴向方向和径向方向两者上被压缩，从而有助于适配件80与插入件60之间的基本上不透流体的密封。

插入件60和第二块体40配合以形成构造成接纳第一块体20形式的凸出部件的凹入部件。当凸台30接纳在第二块体40的第一孔口50中时，密封结构10被定位在插入件60的环形表面65和第一块体20的环形表面33的中间。当密封凸沿38、78抵接密封结构10的第一密封部分12时，凸台30的唇部31延伸到围绕插入件60的环形表面65的凹口68中。将紧固件18穿过块体20的第二孔口28和块体40的第二孔口54插入并使紧固件18旋转以使第一块体20朝向第二块体40移动。

图3示出了当紧固件18已经旋转至密封凸沿38、78与密封结构10的相反的两侧部接触并且在杠杆特征29与第二块体20接合之前的位置时的密封配装件组件5。紧固件18的继续旋转使得密封凸沿38、78压缩并且然后侵入密封结构10的第一密封部分12以形成初级密封。密封结构10的第二密封部分14与环形表面33、65形成次级密封。在流过孔口24、63的一定量的流体泄漏通过由第一密封部分12和密封凸沿38、78形成的初级密封的情况下，第二密封部分14阻止流体从密封配装件组件5泄漏到大气中。第二密封部分14还用作防止有害污染物进入第一密封部分12的环境密封。

形成在第一块体20上的杠杆特征29接合第二块体40并且用作用于经由紧固件18将第一块体20与第二块体40之间形成的夹紧力分配至第一块体的环形表面33和插入件60的环形表面65的支柱。此外，杠杆特征29的存在允许紧固件18被旋转直到第一块体20的与孔口28相邻的部分能够响应于第一块体10在紧固件18与第二块体40之间的压缩而朝向第二块体40弯曲为止。由于杠杆特征29即使在紧固件18松开时也继续用作支柱，因此紧固件18的过度紧固在紧固件18不期望地旋转离开过度紧固位置的情况下仍有助于密封结构10在第一块体20与插入件60之间的持续压缩。在Kesler等人的美国专利No.9,261,194中提供了对用于压缩金属密封结构的凸出部件与凹入部件之间的相互作用的更全面的解释，该专利的全部内容通过参引并入本文。

密封配装件组件5提供了优于现有技术的密封配装件组件的许多优点。首先，与使用比如O形环的径向或轴向压缩的弹性密封结构相比，使用具有第一密封部分12和第二密封部分14中的每一者的密封结构10提供了改进的密封。改进的密封是由密封凸沿38和密封凸沿78侵入到密封结构10中、形成密封结构10的材料的流动性以及通过杠杆特征29的存在形成的改进的压缩而产生的。其次，密封配装件组件5的组装方式防止了密封配装件组件5在其延续使用期间相对于壳体壁90的旋转。密封结构10在第一块体20与插入件60之间的压缩和侵入固定了插入件60相对于适配件80的旋转位置，同时定位特征96在第二块体40的孔口54中的接纳固定了第一块体20和第二块体40的旋转位置。因此，插入件60不能相对于适配件80或布置在插入件60与适配件80之间的O形环79旋转，从而防止否则可能由密封配装件组件5的部件相对于彼此或相对于壳体壁90的自由旋转引起的O形环79的损坏或磨损。

现在参照图11，公开了根据本发明另一实施方式的密封配装件组件105。密封配装件组件105包括与图2至图4中公开的密封配装件组件5的第二块体40和插入件60相比已修改的第二块体140和插入件160，但是密封配装件组件105的包括紧固件18、第一块体20、适配件80以及壳体壁90的其余部分保持未改变并以上文所公开的相同的方式操作。除了插入件160增加了从其第一端部161的周缘轴向延伸的环形套环163之外，插入件160基本上类似于插入件60。套环163定尺寸成适于在第一块体20被拉向第二块体140时将第一块体20的凸台30接纳在该套环163中。插入件160包括形成在插入件160的环形套环163与环形表面165之间构造成抵接密封结构10的环形槽164。套环163的添加可以使插入件160包括肩部167，该肩部167相对于插入件160的中心轴线径向向外延伸的距离比插入件60的肩部73相对于插入件60的中心轴线径向向外延伸的距离大。

第二块体140由第二块体40的构型修改得到以用于接纳修改的插入件160。第二块体140包括凸缘部分142，该凸缘部分142包括围绕筒形孔口146的支持表面144。支持表面144构造成抵接插入件160的肩部167，并且孔口146构造成接纳插入件160的轴向延伸超过肩部167的其余部分。

套环163在插入件160上的存在有利地使构造成接合密封结构10的环形表面165与套环163的远端端部间隔开。环形表面165的间隔保护环形表面165免受在插入件160的处理或操作期间可能发生的潜在的损坏或污染，其中，这种损坏或污染会引起延伸超过密封结构10的流动通道的形成。密封配装件组件105在其他方面以与密封配装件组件5相同的方式操作。

现在参照图12至图14，公开了一种根据本发明另一实施方式的密封配装件组件205。密封配装件组件205包括与图2至图4中公开的密封配装件组件5的插入件60和适配件80相比已修改的插入件260和适配件280，但是密封配装件组件105的包括紧固件18、第一块体20、第二块体40以及壳体壁90的其余部分保持未改变并以上文所公开的相同的方式操作。

插入件260与插入件60基本相同，并且插入件260包括较大直径部分262和较小直径部分263。较小直径部分263包括轴向延伸表面264，并且较大直径部分262包括径向延伸表面265。较小直径部分263的延伸表面264包括与较大直径部分262的径向延伸表面265间隔开的螺纹部分267。插入件260与插入件60的不同之处在于插入件260包括横向于插入件260的径向方向和轴向方向中的每一者布置将径向延伸表面265连接至轴向延伸264的锥形表面268。

除了适配件280的与插入件260处于面对关系的第一端部281的修改之外，适配件280与适配件80基本相同。孔口283轴向地延伸穿过适配件280，并且适配件280的限定孔口283的内表面包括构造成与插入件260的螺纹部分267配合的螺纹部分284。适配件280的第一端部281包括从孔口283的端部延伸的径向延伸表面286和从径向延伸表面286的周缘轴向突出的环形套环288。环形套环288可以具有大致矩形的横截面形状，并且环形套环288可以包括轴向延伸表面291和径向延伸表面292。径向延伸表面292构造成当插入件260相对于适配件280完全插入时抵接插入件260的较大直径部分262。

密封配装件组件205还包括定位在插入件260与适配件280之间代替密封配装件组件5的O形环79的密封结构230。密封结构230是环形的并且包括大致矩形的横截面形状。密封结构230的第一表面232构造成抵接插入件260的径向延伸表面265，而密封结构230的相反布置的第二表面234构造成抵接适配件280的径向延伸表面286。密封结构230可以具有在插入件260和适配件280中的每一者的轴向方向上延伸的厚度，该厚度等于或大于当适配件280的套环288与插入件260的径向延伸表面265抵接时在插入件260的径向延伸表面265与适配件280的径向延伸表面286之间形成的距离。图13中最佳地示出了密封结构230的初始厚度，其示出了在插入件260被拧入适配件280期间在插入件260的径向延伸表面265抵接适配件280的套环288之前的插入件260、密封结构230以及适配件280的放大视图。

在示出的实施方式中，密封结构230由镀锡铜制成，为了避免脆化，该镀锡铜在镀锡之前已经在不含氢气的惰性气体中退火。然而，可以理解的是，可以根据需要使用其他常规材料，例如诸如层压四氟乙烯、涂有橡胶的铝、PEEK、

高性能聚酰亚胺聚合物、白镴、巴氏合金、青铜、镍、聚酰胺、铝和其他镀有金属或涂覆有橡胶的金属。在特定实施方式中，密封结构230由硬度小于约40HR 15T的软的可变形的材料形成，其中，“H”代表硬度，并且“R”代表洛氏硬度和ASTM E 18中规定的洛氏表面硬度测试方法。硬度指示代码“15T”是表面硬度标度，其使用15kg载荷和1/16直径的硬化钢球压入检测样品。典型的垫片材料比如硬化钢和硬化铝的硬度值大于40HR 15T，并且因此在本领域中不被认为是“软”材料。本领域普通技术人员应当理解的是，硬度大于40HR 15T的材料不适用于本发明的密封结构230，替代性地，其构造成在安装密封结构230时在密封凸沿圆周的例如从约500磅/英寸至约1000磅/英寸的力的作用下塑性变形，该密封凸沿圆周用于密封地接合密封结构230。

现在参照图14，插入件260已经完全被拧入到适配件280中，其中，插入件260的径向延伸表面265抵接适配件280的套环288。当处于该位置时，密封结构230在插入件260与适配件280之间被压缩,并且插入件260的锥形表面268在径向方向和轴向方向中的每一者上向密封结构230施加力。密封结构230的相对柔软性和可变形性允许密封结构230变形，直到密封结构230基本上填充由插入件260和适配件280的配合形成的密封填充部(seal gland)250为止。更具体地，密封填充部250通过插入件260的径向延伸表面265、锥形表面268和轴向延伸表面264连同适配件280的轴向延伸表面291和径向延伸表面286的配合限定。密封填充部250在插入件260完全插入适配件280之后的横截面面积可以基本上等于密封结构230在其变形之前的横截面积。如此以来，密封结构230的大致矩形的横截面形状变形为基本上填充整个不规则形状的密封填充部250，以将密封结构230以流体静力学的方式锁定在密封填充部250内。密封填充部250还在密封件260完全插入适配件280之后通过在插入件260和适配件280的轴向方向和径向方向两者上基本上围绕密封结构230并限制密封结构230的运动而防止密封结构230的额外运动。

密封结构230在密封填充部250内的流体静力学锁定防止密封结构230不期望地经受蠕变形式的持续变形，否则这种蠕变形式的持续变形在该密封结构230长时间使用之后会使密封配装件组件205的有效性劣化。此外，作用在密封结构230上的压缩力还有助于形成密封结构230的材料流入到插入件260或适配件280中的任一者中存在的任何不规则部或表面缺陷中，以防止在密封结构230与插入件260和适配件280中任一者之间形成可能损害它们之间形成的密封的任何流动通道。最后，施加至密封结构230的压缩力还防止插入件260相对于适配件280旋转，从而防止密封配装件组件205相对于壳体壁90的不期望的旋转。

现在参照图15至图17，公开了一种根据本发明另一实施方式的密封组件305。密封配装件组件305基本上类似于密封配装件组件5，并且密封配装件组件305包括如上所述的紧固件18、第一块体20、第二块体40和壳体壁90。密封配装件组件305包括已修改的插入件360和适配件380，插入件360和适配件380用于在他们之间压缩密封结构330。

插入件360基本上类似于插入件60，并且插入件360包括较大直径部分362和较小直径部分363。较小直径部分363包括轴向延伸表面364，并且较大直径部分362包括径向延伸表面365。较小直径部分363的轴向延伸表面364包括与较大直径部分362的径向延伸表面365间隔开的螺纹部分367。插入件360还包括从径向延伸表面365轴向突出的一对环形密封凸沿372。

适配件380基本上类似于适配件280，并且适配件380包括轴向地延伸穿过其的孔口383，孔口383带有构造成与插入件360的螺纹部分367配合的螺纹部分384。适配件380的第一端部381包括从孔口383的端部延伸的径向延伸表面386和从径向延伸表面386的周缘轴向突出的环形套环388。环形套环388可以具有大致矩形的横截面形状，并且环形套环388可以包括轴向延伸表面391和径向延伸表面392。径向延伸表面392构造成当插入件360相对于适配件380完全插入时抵接插入件360的较大直径部分362。适配件380还包括从适配件360的径向延伸表面386轴向突出并与适配件360的一对密封凸沿372对准的一对环形密封凸沿392。

插入件360或适配件380中的任一者的密封凸沿372、392中的每一者均可以具有图5至图10中参照密封凸沿38、78示出的横截面形状中的一个横截面形状。在特别说明性的实施方式中，密封凸沿372、392各自包括具有锐角的大致V形的梢端。密封凸沿372、392可以形成为足够尖锐的，以便刺穿可能不希望存在于密封结构330的表面上的污染物，比如油、污垢、毛发和其他碎屑。

密封结构330与上文参照密封组件205公开的密封结构230相同，并且密封结构330可以包括大于环形套环388相对于径向延伸表面386的高度的初始厚度。图16中最佳地示出了密封结构330的初始厚度，其示出了在插入件360被拧入适配件380期间在插入件360的径向延伸表面365抵接适配件380的套环388之前的插入件360、密封结构330以及适配件380的放大视图。

现在参照图17，插入件360已经完全被拧入到适配件380中，其中，插入件360的径向延伸表面365抵接适配件380的套环388。当处于该位置时，密封结构330在插入件360与适配件380之间被压缩。密封结构330的相对柔软性和可变形性允许密封结构330变形，直到密封结构330基本上填充由插入件的径向延伸表面365和轴向延伸表面364连同适配件380的轴向延伸表面391和径向延伸表面386配合限定的密封填充部350为止。密封填充部350在插入件360完全插入适配件380之后的横截面面积可以基本上等于密封结构330在其变形之前的横截面积。如此以来，密封结构330的大致矩形的横截面形状变形为基本上填充整个密封填充部350，以将密封结构330以流体静力学的方式锁定在密封填充部350内。密封填充部350还在密封件360完全插入适配件380之后通过在插入件360和适配件380的轴向方向和径向方向两者上基本上围绕密封结构330并限制密封结构330的运动而防止密封结构330的额外运动。

密封结构330在密封填充部350内的流体静力学锁定防止密封结构330不期望地经受蠕变形式的持续变形，否则这种蠕变形式的持续变形在该密封结构330长时间使用之后会使密封配装件组件305的有效性劣化。此外，作用在密封结构330上的压缩力进一步促进形成密封结构330的材料流入到插入件360或适配件380中的任一者中存在的任何不规则部或表面缺陷中，以防止在密封结构330与插入件360和适配件380中任一者之间形成可能损害它们之间形成的密封的任何流动通道。最后，施加至密封结构392的压缩力和密封凸沿372、392到密封结构330中的侵入还防止插入件360相对于适配件380旋转，从而防止密封配装件组件305相对于壳体壁90的不期望的旋转。

已经将密封结构230、330描述为具有大致矩形的横截面形状，但是本领域技术人员应当理解的是，可以使用替代性形状，只要所得到的密封结构能够基本上填充由插入件和适配件配合形成所得到的密封填充部即可。

本领域技术人员应当进一步理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，本文中所示出和所描述的密封配装件组件5、105、205、305中的每一者均可以被修改为包括密封配装件组件5、105、205、305中的其他者的特征。例如，根据需要，插入件160的轴向延伸的套环163可以适于与插入件260、360中的任一者一起使用。

根据前述描述，本领域普通技术人员可以容易地确定本发明的基本特征，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种变型和改型以使本发明适应各种用途和情况。

Claims (20)

1.一种用于形成有开口的壳体壁的密封配装件组件，所述密封配装件组件包括：

第一块体，所述第一块体具有第一孔口、第二孔口和围绕所述第一孔口的第一环形密封表面；

第二块体，所述第二块体具有第三孔口和第四孔口，所述第二块体的限定所述第四孔口的表面包括第一螺纹部分；

插入件，所述插入件具有第五孔口、第二环形密封表面和第二螺纹部分；

第一密封结构，所述第一密封结构布置在所述第一环形密封表面与所述第二环形密封表面之间，并且所述第一密封结构构造成在所述第一环形密封表面与所述第二环形密封表面之间被压缩；

适配件，所述适配件具有第六孔口，所述适配件的限定所述第六孔口的表面包括第三螺纹部分，所述第三螺纹部分构造成接合所述插入件的所述第二螺纹部分；

第二密封结构，所述第二密封结构布置在所述插入件与所述适配件之间，并且所述第二密封结构构造成在所述插入件与所述适配件之间被压缩；以及

紧固件，所述紧固件接纳在所述第一块体的所述第二孔口和所述第二块体的所述第四孔口中，所述紧固件包括第四螺纹部分，所述第四螺纹部分构造成接合所述第二块体的所述第一螺纹部分。

2.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述第一环形密封表面包括第一密封凸沿，并且所述第二环形密封表面包括第二密封凸沿，所述第一密封凸沿和所述第二密封凸沿构造成侵入所述第一密封结构。

3.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述插入件包括从所述第二环形密封表面延伸的至少一个轴向延伸的狭槽，所述至少一个轴向延伸的狭槽构造成接合用于使所述插入件相对于所述适配件旋转的工具。

4.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述插入件包括环形套环，所述环形套环沿所述插入件的从所述第二螺纹部分朝向所述第二环形密封表面延伸的轴向方向延伸超过所述插入件的所述第二环形密封表面，所述环形套环构造成在其中接纳所述第一块体的所述第一环形密封表面。

5.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述第一块体或所述第二块体中的一者包括从其沿朝向所述第一块体或所述第二块体中的另一者的方向突出的杠杆特征。

6.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述第一密封结构包括由可塑性变形的金属形成的第一部分和由弹性材料形成的第二部分。

7.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述第二块体的所述第四孔口构造成接纳形成在所述壳体壁上的定位特征，用于固定所述第二块体相对于所述壳体壁的旋转位置。

8.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述适配件机械地联接至内部热交换器壳体，所述内部热交换器壳体布置在所述壳体壁的与所述第一块体和所述第二块体相反的一侧，所述内部热交换器壳体与所述第一块体的所述第一孔口和所述插入件的所述第五孔口流体连通。

9.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述第一块体形成凸出部件，并且所述第二块体和所述插入件配合形成构造成接纳所述凸出部件的凹入部件。

10.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述第二密封结构由可塑性变形的金属形成。

11.根据权利要求10所述的密封配装件组件，其中，当所述适配件的径向延伸表面抵接所述插入件的端部时，所述插入件和所述适配件配合限定密封填充部，其中，所述密封填充部的横截面积大致等于所述第二密封结构在所述插入件与所述适配件之间压缩之前的横截面积。

12.根据权利要求11所述的密封配装件组件，其中，在所述第二密封结构在所述插入件与所述适配件之间压缩期间，所述第二密封结构塑性变形以基本上填充所述密封填充部。

13.根据权利要求12所述的密封配装件组件，其中，所述密封填充部限制所述第二密封结构在所述插入件的轴向方向和径向方向中的每一者上的运动，以使所述第二密封结构在所述密封配装件组件的使用期间的附加变形最小。

14.根据权利要求11所述的密封配装件组件，其中，所述插入件的限定所述密封填充部的第一部分的表面和所述适配件的限定所述密封填充部的第二部分的表面中的每一者均包括密封凸沿，所述密封凸沿构造成在于所述插入件与所述适配件之间压缩期间侵入所述第二密封结构。

15.根据权利要求10所述的密封配装件组件，其中，所述可塑性变形的金属具有小于40HR 15T的硬度。

16.根据权利要求1所述的密封配装件组件，其中，所述插入件包括具有所述第二环形密封表面的较大直径部分和具有所述第二螺纹部分的较小直径部分。

17.根据权利要求16所述的密封配装件组件，其中，所述插入件的所述较大直径部分包括第一肩部，所述第一肩部构造成接合形成在所述第二块体的限定所述第四孔口的表面上的第二肩部。

18.根据权利要求16所述的密封配装件组件，其中，所述插入件的所述较大直径部分包括具有第一密封凸沿的第一径向延伸表面，并且所述适配件包括具有第二密封凸沿的第二径向延伸表面，其中，所述第二密封凸沿与所述第一密封凸沿处于面对关系。

19.一种热交换器组件，包括：

热交换器箱，所述热交换器箱构造成接纳第一流体，并且所述热交换器箱包括外壳壁，所述外壳壁形成有开口且具有从所述外壳壁突出的定位特征；

内部热交换器壳体，所述内部热交换器壳体布置在所述热交换器箱内，并且所述内部热交换器壳体构造成接纳与所述第一流体流体地隔离的第二流体；以及

密封配装件组件，所述密封配装件组件包括：

第一块体，所述第一块体具有第一孔口、第二孔口和围绕所述第一孔口的第一环形密封表面；

第二块体，所述第二块体具有第三孔口和第四孔口，所述第二块体的限定所述第四孔口的表面包括第一螺纹部分，所述第四孔口构造成在其中接纳所述外壳壁 的所述定位特征；

插入件，所述插入件具有第五孔口、第二环形密封表面和第二螺纹部分；

第一密封结构，所述第一密封结构布置在所述第一环形密封表面与所述第二环形密封表面之间，并且所述第一密封结构构造成在所述第一环形密封表面与所述第二环形密封表面之间被压缩；

适配件，所述适配件机械地联接至所述内部热交换器壳体，并且所述适配件具有第六孔口，所述适配件的限定所述第六孔口的表面包括第三螺纹部分，所述第三螺纹部分构造成接合所述插入件的所述第二螺纹部分；

第二密封结构，所述第二密封结构布置在所述插入件与所述适配件之间，并且所述第二密封结构构造成在所述插入件与所述适配件之间被压缩；以及

紧固件，所述紧固件接纳在所述第一块体的所述第二孔口和所述第二块体的所述第四孔口中，所述紧固件包括第四螺纹部分，所述第四螺纹部分构造成与所述第二块体的所述第一螺纹部分接合。

20.根据权利要求19所述的热交换器组件，其中，所述第一密封结构和所述第二密封结构由可塑性变形金属形成。

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