CN109707846B - 密封构件和密封元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种密封元件的制造方法和密封元件，包括如下步骤：预密封步骤，在所述预密封步骤中，将第一构件和第二构件相连接，且使两者之间预留一容置通道；注入步骤，在所述注入步骤中，将第三构件注入并填充满至所述容置通道内；固化步骤，在所述固化步骤中，实施适于使所述第三构件流动性降低的固化条件，本发明所述的制造方法可提高密封元件的密封性能。

Description

密封构件和密封元件的制造方法

技术领域

本发明涉及密封元件的制造方法、以及一种密封元件，特别的应用于医疗器械技术领域。

背景技术

一直以来密封元件是机械领域的重要组成元件，用于阻止气体/流体渗入或者泄露。常见的密封元件是分别抵靠两个相连部件的密封圈，密封圈由弹性体制成，两个相连部件挤压密封圈使密封圈发生形变，密封圈回复弹性形变从而填充两个相连部件之间的缝隙，形成阻隔效果。现有密封元件的制备方法不能满足强密封效果的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封元件和密封元件的制造方法，这种密封元件的密封效果更好。

本发明采用如下技术方案，提供一种密封元件的制造方法，包括如下步骤：

预密封步骤，在所述预密封步骤中，将第一构件和第二构件相连接，且使两者之间预留一容置通道；

注入步骤，在所述注入步骤中，将第三构件注入并填充满至所述容置通道内；

固化步骤，在所述固化步骤中，实施适于使所述第三构件流动性降低的固化条件。

根据本发明的一个实施例，所述第三构件具有呈液态的第一状态和呈固态的第二状态，所述固化条件是适于使所述第三构件由所述第一状态转化为第二状态的条件。

根据本发明的一个实施例，所述第三构件是液态硅胶；

所述固化条件包括：在所述注入步骤之前，向所述第三构件内加入适量的催化剂，所述催化剂用于促使所述液态硅胶发生交联。

根据本发明的一个实施例，所述固化条件还包括：执行所述注入步骤以后，加热所述容置通道内的液态硅胶，使所述液态硅胶发生交联反应。

根据本发明的一个实施例，执行所述注入步骤时，选择从位于外部的第一构件处将所述第三构件注入所述容置通道内。

根据本发明的一个实施例，执行所述注入步骤时，选择从位于外部的第一构件处将所述第三构件注入所述容置通道内。

根据本发明的一个实施例，所述第三构件为环氧树脂。

根据本发明的一个实施例，所述预密封步骤中预留的所述容置通道是首尾闭合通道；

执行所述注入步骤时，选择在所述容置通道的第一位置实施注入，第三构件沿从所述第一位置沿第一方向单向流动，以充满所述容置通道。

根据本发明的一个实施例，在所述容置通道中提供一隔离，所述隔离用于阻止所述第三构件沿第二方向流动，所述第二方向和所述第一方向相逆。

根据本发明的一个实施例，在执行所述注入步骤之前还进行一预处理步骤；

所述预处理步骤是对所述容置通道执行，用于提高所述容置通道的表面粗糙度。

根据本发明的一个实施例，所述预处理步骤包括使用酸性物质腐蚀所述容置通道的表面。

本发明还提供一种密封元件，根据本发明的一个实施例，所述密封构件包括第一构件和第二构件，以及位于所述第一构件和所述第二构件之间的密封单元，所述密封单元根据以上任一所述的制造方法制造而成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式中密封元件制造方法的流程图；

图2是本发明一种实施方式中密封元件制造方法的流程图；

图3是本发明一种实施方式中密封元件制造方法的流程图；

图4是本发明一种实施方式中密封元件制造方法的流程图；

图5是本发明一种实施方式中密封元件制造方法的流程图；

图6是本发明一种实施方式中的第一构件的剖面视图；

图7是本发明一种实施方式中的第二构件的剖面视图；

图8是本发明一种实施方式中的密封元件的剖面视图；

图9是本发明一种实施方式中的密封元件的立体视图；

图10是本发明一种实施方式中密封元件的剖视图；

图11是本发明一种实施方式中注入构件的剖面视图；

图12是发明一实施例方式中使用注入治具和注入构件向密封元件内注入第三构件的剖视视图。

附图标记说明

1-第一构件；101-内表面；

2-第二构件；201-外表面；

3-密封单元；301-容置结构；302-第三构件；303-注入口；304-止溢槽；

4-注入构件；401-伸入端；402-转接端；403-第一注入通道；404-第二注入通道；405-第三注入通道；406-止挡台；405a-第一端口；405b-第二端口；407-封堵部；408-定位孔；

5-注入治具；501-注入器；502-定位件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种密封元件的制造方法，参照图1，该制造方法首先包括三个步骤，预密封步骤、注入步骤、和固化步骤。其中，1、预密封步骤为：在所述预密封步骤中，将第一构件1和第二构件2相连接，且使两者之间预留一容置通道301。预密封步骤也即是让第一构件1和第二构件2进行预先的连接，使两者保持在密封后的相对位置。其中，关于第一构件1 和第二构件2请参考下述的示例性的实施方式，在此不做陈述。

注入步骤包括：将第三构件302注入并填充满至所述容置通道301内，第三构件302为适于通过注入方式进入所述容置通道301的材料制成，也即说明对第三构件302的材料有一定要求，至少是液体、半固体，或者有弹性的固体中的一种，才能使其适于被注入。

固化步骤包括：实施适于使第三构件302流动性降低的固化条件。即在第三构件302注入完毕后，对第三构件302施以预设的条件，使其流动性降低，可以在容置通道301内稳定存留，且不易和第一构件、第二构件出现相对滑动等影响密封性的状况。

一个示例性的实施方式中，上述的固化条件可以使第三构件302由液体转化为固体、或半固体。固化条件针对于不同材料的第三构件302来说有所不同，不限于是加热至一定温度，或在一定温度条件下保持、或加入催化剂、交联剂等等条件中的至少之一。

一示例性的实施方式中，参照图2，所述第三构件302是液态硅胶；所述固化条件包括：在所述注入步骤之前，向所述第三构件302内加入适量的催化剂，所述催化剂用于促使所述液态硅胶发生交联。由此，发生交联的液态硅胶转变为固态硅胶，并且其自身具备一定的弹性可以充满容置通道，整个过程中，第三构件302不会存在磨损的可能，由此最大限度的提升密封性。

在一实施方式中，执行所述注入步骤时，选择从位于外部的第一构件1 处将所述第三构件302注入所述容置通道301内。对于从易生产制造的角度考虑，从位于外部的第一构件1的外部去操作，明显的操作空间更大，由此对制造的要求则有所降低，另外，也适于批量化生产制造。

在一实施方式中，执行所述注入步骤时，选择从位于内部的第二构件2 处将所述第三构件302注入所述容置通道301内。对于美观度、以及保持密封的角度考虑，选择在第二构件2上开口虽然对生产制造的要求更高，但产品的外观面不易留存开口，也使得开口处不容易受环境影响，从而可以长久的保持密封性。

在一实施方式中，参照图3，在所述容置通道中提供一隔离，即图11 所示的封堵部407，所述隔离用于阻止所述第三构件沿第二方向流动，所述第二方向和所述第一方向相逆。其中，所述第一方向是图11所示的逆时针方向，第二方向是图11所示的顺时针方向。但第一方向和第二方向的具体选择并不以此为限，例如当容置通道301的截面是一矩形，且用于注入的开口处位于矩形的一个边角时，第一方向可以是和第二方向呈一定的角度设置即可，仅意味着，该隔离的设置使容置通道301被隔离为了两个区域，液体仅可以从注入口处向其中的一个区域流动，而并非限制第一方向和第二方向必须相逆或者相反。

在一实施方式中，参照图4，在执行所述注入步骤之前还进行一预处理步骤；所述预处理步骤是对所述容置通道执行，用于提高所述容置通道的表面粗糙度，所述预处理步骤包括使用酸性物质腐蚀所述容置通道的表面。提高容置通道301表面粗糙度的目的在于：使第三构件302在固化后可以和容置通道301之间形成较好的粘附性。其中提高表面粗糙度的方法可以概括为物理方法(如：喷砂、打磨等)，和化学方法(熔射、药液腐蚀等)。一示例性的实施方式中，第一构件1和第二构件2均为采用金属材料，通过蘸有适当浓度酸液的抹布擦拭容置通道301即可。

在一示例性的实施方式中，当第一构件1和第二构件2选用的材料难以腐蚀，或者需要特定条件下施加药液才能腐蚀时，可以对其施以相应的条件，在此不进行赘述。

图8示出本发明密封元件的剖面示意图，该密封元件作为一种密封结构可以应用于需要密封的领域，适用于传动部件和静态部件密封，尤其适用于医疗器械技术领域。密封元件包括第一构件1和第二构件2以及位于第一构件1和第二构件2之间的密封单元3，参照图6-8，第一构件1 和第二构件2为嵌套配合关系，“嵌套”所指是第一构件1具有一尺寸略大的凹入部分，其中，凹入部分作为母端；第二构件2具有尺寸略小于凹入部分的凸出部分，凸出部分作为公端。将公端插入母端以使第一构件1和第二构件2相连接的连接关系为以上所述的嵌套。

继续参照图6和图7，一实施例中，第一构件1具有一内表面101，该内表面101为均一曲率的圆弧形内表面，内表面101的粗糙度可根据产品适用领域选择高粗糙度表面，或是低粗糙度表面。

第二构件2具有一外表面201，该外表面201为均一曲率的圆弧形外表面，外表面202的粗糙度可根据产品适用领域选择高粗糙度表面，或是低粗糙度表面；内表面101的直径略大于外表面201的直径，可以通过挤压的方式使两者相连接。

内表面101和外表面201因是两个直接相对的表面，因此选择在两者之中的任一上设置密封单元3，密封单元3包括一槽状的容置结构301和设置在容置结构301中的第三构件302。由此，第三构件302可以分别在容置结构301中抵接所述第一构件1和所述第二构件2。也即是，参照图6所示的，第三构件302分别抵接第一构件1的内表面101和第二构件2的外表面201。

上述的“槽状结构”设置在内表面101和外表面201两者之中任一是指：槽状结构可以从内表面101向远离外表面201的趋向凹入；也可以从外表面201远离内表面101的趋向凹入，两种形成方式既可以是相互独立的，也可以是同时存在的，甚至是两种方式形成的槽状结构形成相对的组合式容置结构301。

继续参照图6和图9，在第一构件1上设置有一个注入口303，注入口 303的作用旨在于连通容置结构，从而使第三构件302可以通过注入口303 进入到容置结构301当中。

由此，本实施例的密封元件中密封单元3的形成方式有两种，一种是：第一构件1和第二构件2完成连接后，在选择第一构件1的表面的合适位置，从所述合适位置加工出联通容置结构301的注入口303，再将第三构件 302注入至容置结构301中，直至第三构件302继续注入也不在增加对第一构件1和第二构件2的抵接面积为止。

另一种是：选择预成型有注入口303的第一构件1，和第二构件2进行连接，在完成连接后，将第三构件302从注入口303中注入至容置结构301 中，直至第三构件302继续注入也不在增加对第一构件1和第二构件2的抵接面积为止。

一实施方式中，第三构件302仅需要抵接第一构件1和第二构件2即可，不需要注入到继续注入也不在增加对第一构件1和第二构件2的抵接面积的程度。

一实施方式中，在第二构件2上置注入口203，第三构件202从注入口 203中被注入至容置结构201中。并且，第三构件202被注入的方式、注入程度和以上的描述相同，在此不进行赘述。

继续参考图6-10，一实施方式中，第三构件302选择为易于被注入的材料制成，其中，对于“易于被注入”应当被理解为，具有一定形变能力 (如：软质的固体、具有一定流动性的半固体、液体、或者是气体)，或者在预设的条件下具有一定形变能力，使第三构件302能够被加入到容置结构301当中。

可以理解的是：当第三构件302是软质的固体时，例如允许一定程度上形变的金属材料、允许一定程度上形变的高分子材料等，第三构件302 可以使用插入的方式被注入到容置结构301当中。

当第三构件302是气体时，例如使用高温蒸镀的方式，将第三构件302 蒸镀到容置结构301当中，低温冷却后，第三构件302凝固，从而形成密封。

当第三构件302是半固体、或者液体时，第三构件302如果仅具有半固体或液体一种形态时，可以将其在特殊的、适于场景下使用。如果第三构件302在可以在半固体和固体之间转换时，或者是在液体和固体之间转换时，或者是在液体和半固体之间转换时，可以选择将前后两种状态中的其一用于注入，其一状态用于形成密封。

一实施方式中，第三构件302为弹性材料，第三构件302分别弹性挤压内表面101和外表面201，基于弹性材料良好的回复弹性形变的能力，采用弹性材料制成的第三构件302可以持续偏压第一构件1和第二构件2，以确保密封效果的可靠性。

一实施方式中，第三构件302具有在预设条件下可以相互转换的第一状态和第二状态，其中所述第三构件302在第一状态下的流动性次于第二状态下的流动性。可以理解的，气体流动性>一般液体流动性>粘稠液体流动性>半固体流动性>固体流动性。由此，将第三构件302在流动性较好的第二状态下注入到容置结构301当中，再改变所述预设条件，使第三构件 302转变为第一状态，从而有利于保持第三构件302在容置结构301当中的位置，且更有利于形成等级更高的密封。

一实施方式中，第三构件302在第一状态下和第二状态下具有不同的体积，其中，第三构件302在第一状态下的体积略大于第三构件302在第二状态下的体积。通过第三构件302体积的膨胀填充容置结构301中可能未被注满的缝隙、角落，由此进一步提升密封性能、与产品可靠性。示例性的，第三构件302在第一状态下和第二状态下体积的不同，可以是由其自身的材料性质决定，或下述的预设条件决定，或者两者同时决定。

一实施例中，具有以上第一状态的第二状态的材料是热固性材料，热固性材料是以热固性树脂为主要成分，配合以各种必要的添加剂通过交联固化过程成形成制品的塑料。在制造或成型过程的前期为液态，固化后即不溶不熔，也不能再次热熔或软化。常见的热固性塑料有酚醛塑料、环氧树脂、氨基塑料、不饱和聚酯、醇酸塑料等。采用热固性材料的融熔状态为第二状态，采用热固性材料的固化状态为第二状态。本实施例中，预设条件是适于使热固性材料转化为融熔状态的温度；或者是适于使热固性材料转化为融熔状态的催化剂条件。

一实施例中，具有以上第一状态的第二状态的材料是热塑性材料，热塑性塑料是一类在一定温度下具有可塑性，冷却后固化且能重复这种过程的塑料。分子结构特点为线型高分子化合物，一般情况下不具有活性基团，受热不发生线型分子间交联。废旧品回收后可重新加工为新的产品，主要品种有聚烯烃(乙烯基类、烯烃类、苯乙烯类、丙烯酸酯类、含氟烯类等)、纤维素类、聚醚聚酯类及芳杂环聚合物类等。本实施例中，预设条件是适于使热塑性材料转化为融熔状态的温度；或者是适于使热塑性材料转化为融熔状态的催化剂条件。

一实施例中，第三构件302的材料是液态硅橡胶，其中，预设条件是适于使液态硅橡胶发生交联的温度条件；或者是适于使液态硅橡胶发生交联的催化剂条件。

一实施例当中，密封单元3的截面轮廓是连续闭合结构，“连续闭合结构”如图12所示，密封单元3的首尾闭合，起止点均为设置有注入口203 的位置处。通过注入口303可以向容置结构301中注入第三构件302，第三构件302会自动充满首尾闭合的容置结构301，因而第三构件302注入的过程操作方便。而且可以通过观察注入口303两侧是否有溢出，来识别第三构件302是否已经注入满容置结构301，使本实施例的方案具有满溢状态的自检效果。

一实施方式中，图中未示出，密封单元3的轮廓是闭合结构，但密封单元3具有多于一个的注入口303，此时可以通过多个注入口同时或分时注入第三构件302，从而实现密封。

一实施方式中，图中未示出，密封单元3的轮廓可以是非闭合结构(未示出)，这样的非闭合结构往往用于特殊的直线密封、平面密封或者是小微结构件密封，由于通过描述本领域技术人员即可理解，因此未提供相应的视图。

一实施方式中，图中未示出，密封单元3是由上一个实施方式中，两个或者更多个非闭合结构组合而成的，此时，可以针对每一个密封单元3 设计一个或者多个注入口303，使用不同注入口303同时或分时的注入第三构件302，从而实现密封。

一实施方式中，图中未示出，密封单元3是由上一个实施方式中，两个或者更多个非闭合结构组合而成的，且整体趋近于是闭合的结构。也即是，多个非闭合的密封单元3，构成了一个存在多处断点，但整体趋近于首尾相连的闭合结构。本实施例方式特别适用于需要进行让位的密封结构中，例如需要在密封结构处对导线、导流槽、结构件等进行让位。

一实施方式中，参考图8，密封单元还包括，槽状的止溢结构304，止溢结构304靠近容置结构301设置，因第三构件302往往过量注入到容置结构301中，容易造成过分挤压第一构件1和第二构件2，从而造成不良影响，因此在靠近容置结构301的位置处设置止溢结构304可以有助于避免过量注入带来的影响。

一实施方式中，参考图1和图2，止溢结构的截面是一槽状结构，通过其自身形成的槽来容纳过量的第三构件302。

一实施方式中，参考图1和图2，止溢结构304和所述容置结构301共同成型在所述第一构件1上。

一实施方式中，图中未示出，止溢结构304和所述容置结构301共同成型在所述第二构件2上。本实施方式和上一实施方式中，止溢结构304 和容置结构301共同成型在同一构件上，使得针对于止溢结构304和容置结构301的加工步骤可以在同一构件上进行，有利于控制相对位置精度，有利于减少加工换件步骤，同时有利于减少加工成本，适于批量化生产。

一实施方式中，参考图8，止溢结构304位于容置结构301的两侧设置，基于图8可以看出，容置结构301的截面是一圆环形，那么止溢结构304 的形状也可以使和容置结构301成环方向的内外两侧，从而对第三构件302 的溢出起到全面的防护作用。需说明，止溢结构304的数量以两个为限制，本实施方式中，所述的“两侧”相当于多侧，既不表示对数量的限制，也不表示对位置相对性上的限制。

一实施方式中，参照图8，两个止溢结构304位于第二构件2上的两个不同的侧面上，但并不以此为限，止溢结构304可以位于相同的面上，例如可参照图6、图9和图10。

一实施方式中，参考图8，止溢结构304并非如上一实施方式中闭合的环状结构，不论针对于闭合的容置结构301还是非闭合结构的容置结构301，止溢结构304均可以设置为一个或者数量多于一个的槽孔，显然止溢结构 304采用这种实施方式时，对第三构件302的止溢效果有所下降，但加工难度和加工成本也有所下降，这种结构特别的适在精密构件，或在小、微构件上加工实现。

一实施方式中，图中未显示，不论容置结构301的结构是闭合还是非闭合结构，截面是圆形环装或者是其他形状，止溢结构304的结构都可以是和容置结构301的形状趋近相同，从而起到更好的止溢效果。

一实施方式中，图中未示出，容置结构301的截面形状是矩形、圆弧形或者是半圆形等，但并不以此为限，对于不同种用途、不同尺寸、不同材料的密封元件来说，可以采用不同种截面形状的容置结构301。

一实施方式中，止溢结构304的截面积小于容置结构301的截面积，对于小、微型的密封元件来说，特殊情况下两者截面积也可以是相等或者趋近于相等的。

一实施方式中，止溢结构的截面为矩形，但并不以此为限，对于不同种用途、不同尺寸、不同材料的密封元件来说，可以采用不同种截面形状的止溢结构304。

一实施方式中，第一构件1的材料为金属材料，其中金属材料包含纯金属材料，如：铁、铜、铝等；以及合金材料，如不锈钢、钛合金等，另外第一构件1也可以采用有机高分子材料等制得。

一实施方式中，第二构件2的材料为金属材料，其中金属材料包含纯金属材料，如：铁、铜、铝等；以及合金材料，如不锈钢、钛合金等，另外第一构件1也可以采用有机高分子材料等制得。

一实施方式中，第一构件1和第二构件2采用相同的材料制成，以便于控制第一构件1和第二构件2的加工精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种密封元件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

预密封步骤，在所述预密封步骤中，将第一构件和第二构件相连接，且使两者之间预留一容置通道；

注入步骤，在所述注入步骤中，将第三构件注入并填充满至所述容置通道内；

固化步骤，在所述固化步骤中，实施适于使所述第三构件流动性降低的固化条件；

所述预密封步骤中预留的所述容置通道是首尾闭合通道；

执行所述注入步骤时，选择在所述容置通道的第一位置实施注入，第三构件沿从所述第一位置沿第一方向单向流动，以充满所述容置通道；

在所述容置通道中提供一隔离，所述隔离用于阻止所述第三构件沿第二方向流动，所述第二方向和所述第一方向相逆；

通过观察所述第一位置两侧是否有溢出，来识别所述第三构件是否已经注入满所述容置通道。

2.根据权利要求1所述的密封元件的制造方法，其特征在于，

所述第三构件具有呈液态的第一状态和呈固态的第二状态，所述固化条件是适于使所述第三构件由所述第一状态转化为第二状态的条件。

3.根据权利要求2所述的密封元件的制造方法，其特征在于，

所述第三构件是液态硅胶；

所述固化条件包括：在所述注入步骤之前，向所述第三构件内加入适量的催化剂，所述催化剂用于促使所述液态硅胶发生交联。

4.根据权利要求3所述的密封元件的制造方法，其特征在于，

所述固化条件还包括：执行所述注入步骤以后，加热所述容置通道内的液态硅胶，使所述液态硅胶发生交联反应。

5.根据权利要求1所述的密封元件的制造方法，其特征在于，

执行所述注入步骤时，选择从位于外部的第一构件处将所述第三构件注入所述容置通道内。

6.根据权利要求1所述的密封元件的制造方法，其特征在于，

执行所述注入步骤时，选择从位于内部的第二构件处将所述第三构件注入所述容置通道内。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：

所述第三构件为环氧树脂。

8.一种密封元件，其特征在于，包括第一构件和第二构件，以及位于所述第一构件和所述第二构件之间的密封单元，所述密封单元根据权利要求1-7中任一项所述的制造方法制造而成。

Images