CN118043580A - 密封件及其制造和使用方法 - Google Patents

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CN118043580A CN202280065780.0A CN202280065780A CN118043580A CN 118043580 A CN118043580 A CN 118043580A CN 202280065780 A CN202280065780 A CN 202280065780A CN 118043580 A CN118043580 A CN 118043580A
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晏翔
Z·戈尔穆哈马迪
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Abstract

一种密封件，该密封件包括：环形夹套，该环形夹套包括主体，该主体包括跟部、第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘，该第一唇缘包括弧形外部部分并且具有厚度WFL和长度LFL；和环形增能器，该环形增能器设置在该环形凹部内，邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的至少一者，其中该跟部包括切口部分，并且其中LFL:WFL的比率大于2。

Description

密封件及其制造和使用方法
技术领域
本公开涉及密封件，并且更具体地涉及环形密封件，或者被适配为设置在压力条件下的密封件。
背景技术
密封件用于将流体(液体、气体、浆体等)彼此分离的环境中。通常，这些密封件可包括增能器。通常，这些密封件必须在宽温度范围内的严格摩擦要求下显示出最小的泄漏。工业上继续要求能够承受更广泛的压力和温度条件同时随时间保持操作有效性的改进的密封件。
发明内容
本文的实施方案可包括一种密封件，该密封件包括：环形夹套，该环形夹套包括主体，该主体包括跟部、第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘，该第一唇缘包括弧形外部部分并且具有厚度WFL和长度LFL；和环形增能器，该环形增能器设置在该环形凹部内，邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的至少一者，其中该跟部包括切口部分，并且其中LFL:WFL的比率可大于2。
本文的实施方案可包括一种密封件组件，该密封件组件包括：第一构件；第二构件；和密封件，该密封件设置在该第一构件与该第二构件之间，该密封件包括：环形夹套，该环形夹套包括主体，该主体具有跟部、包括弧形外部部分的第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘；和环形增能器，该环形增能器设置在该环形凹部内，邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的至少一者，其中该跟部包括切口部分，并且其中该密封件在该第一构件或该第二构件中的至少一者上产生向外偏置接触力FS，其中FS具有小于1000N/(m圆周℃)的温度可变性。
本文的实施方案可包括一种密封件组件，该密封件组件包括：第一构件；第二构件；和密封件，该密封件设置在该第一构件与该第二构件之间，该密封件包括：环形夹套，该环形夹套包括主体，该主体具有跟部、包括弧形外部部分的第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘；和环形增能器，该环形增能器设置在该环形凹部内，邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的至少一者，其中该跟部包括切口部分，其中该密封件的该第一唇缘的该外部部分在该第一构件或该第二构件中的至少一者上具有该密封件的该第一唇缘的该外部部分的总面积的至少0.1％的接触面积。
附图说明
实施方案通过示例的方式示出，并且不旨在限于附图。
图1A包括根据一个实施方案的密封件的横截面透视图。
图1B包括根据一个实施方案的密封件的横截面透视图。
图2包括根据一个实施方案的密封件组件的横截面透视图。
图3A包括根据一个实施方案的密封件组件中的密封件的接触力随时间变化的曲线图。
图3B包括密封件组件中常规密封件的接触力随时间变化的曲线图。
图4A包括根据一个实施方案的密封件组件中的密封件的接触面积随时间变化的曲线图。
图4B包括密封件组件中常规密封件的接触面积随时间变化的曲线图。
技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的元件中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改善对本发明的实施方案的理解。
具体实施方式
提供以下结合附图的描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下讨论将集中于教导内容的具体实施方式和实施方案。提供该焦点以帮助描述教导内容，并且不应将其解释为对教导内容的范围或适用性的限制。然而，基于如本申请中公开的教导内容，可以使用其他实施方案。
术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变型形式旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或此类方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包含性的或，而不是排他性的或。例如，条件A或B由以下任一项满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B两者均为真(或存在)。
另外，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明范围的一般意义。该描述应被理解为包括一个、至少一个或单数，也包括复数，或反之亦然，除非清楚地表明其另有含义。例如，当在本文中描述单个项目时，可以使用多于一个项目来代替单个项目。类似地，在本文中描述多于一个项目的情况下，单个项目可替代该多于一个项目。
除非另外定义，否则本文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、方法和示例仅是示例性的，而不旨在是限制性的。就本文未描述的程度而言，关于具体材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可在密封领域内的教科书和其他来源中找到。
图1A至图1B示出了根据多个实施方案的密封件的横截面透视图。首先参考图1A，根据本文所述的一些实施方案的密封件100通常可包括夹套102和增能器108。夹套102可包括主体104，该主体具有跟部116、第一唇缘112和第二唇缘114。在一个实施方案中，主体104可包括内侧壁105，该内侧壁可限定环形凹部106。在多个实施方案中，增能器108可设置在环形凹部106内。
在负载条件下，增能器108可在密封件100的轴向高度中在轴向方向上变形，以便接触或甚至推靠夹套102的唇缘112、114。因此，唇缘112、114可提供抵靠组件内的相邻部件(例如，分别为第一构件和第二构件)的向外的力。同时，被压缩在第一构件与第二构件之间的唇缘112和114可在横向于密封件100的轴向高度的方向上偏置增能器108，因此通常生成四个偏置力方向，两个向内的轴向力以及两个相反的向外的轴向力。由增能器108在唇缘112、114上提供的力可不同于由第一构件或第二构件提供的力。需注意，在特定应用中，所描述的偏置力可间接地抵靠增能器108加载。另外，增能器108可在比常规增能器更宽的温度和压力范围内操作。
密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可由密封领域中的任何合适的材料形成。在一个具体的实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可至少部分地包括聚合物。聚合物可选自包括以下项的组：聚酮、聚芳酰胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、含氟聚合物、聚苯并咪唑、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)、聚砜、聚酰胺(PA)、聚苯醚、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯、聚酯、液晶聚合物(LCP)、弹性体或它们的任何组合。聚合物可以是热塑性或热固性聚合物。在一个实施方案中，夹套102可包括含氟聚合物，或甚至基本上由含氟聚合物组成。示例性含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)，聚醚醚酮(PEEK)，聚酰亚胺(PI)，聚酰胺酰亚胺(PAI)，氟化乙烯丙烯(FEP)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，全氟烷氧基(PFA)，四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)，聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、或它们的任何组合。其他含氟聚合物、聚合物和共混物可包括在夹套102的组合物中。在另一个具体的实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可至少部分地包含聚乙烯(PE)诸如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，或甚至基本上由其组成。在另一个具体的实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可包括热塑性弹性体烃嵌段共聚物、聚醚-酯嵌段共聚物、热塑性聚酰胺弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性硫化橡胶、基于烯烃的共聚物、基于烯烃的三元共聚物、聚烯烃塑性体、或它们的组合。在一个实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可包含基于苯乙烯的嵌段共聚物，诸如苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-异戊二烯、它们的共混物或混合物、它们的混合物等。示例性苯乙烯类热塑性弹性体包括三嵌段苯乙烯类嵌段共聚物(SBC)，诸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEEBS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯-苯乙烯(SIBS)或它们的组合。商业示例包括一些等级的KratonTM和HybrarTM树脂。在一个实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可包括弹性体，该弹性体包括丙烯腈-丁二烯(NBR)羧化腈(XNBR)乙烯丙烯酸酯(AEM，)、乙烯丙烯橡胶(EPR，EPDM)、丁基橡胶(IIR)、氯丁橡胶(CR)、碳氟化合物(FKM，FPM)、氟硅酮(FVMQ)、氢化腈(HNBR)、全氟弹性体(FFKM)、聚丙烯酸酯(ACM)、聚氨酯(AU，EU)、硅橡胶(Q，MQ，VMQ，PVMQ)、四氟乙烯-丙烯(FEPM)中的至少一种。
在一个实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可用润滑材料处理、浸渍、填充或涂覆。示例性润滑材料包括二硫化钼、二硫化钨、石墨、石墨烯、膨胀石墨、氮化硼、滑石、氟化钙、或它们的任何组合。另外，润滑材料可包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氟化钙、氮化硼、云母、硅灰石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、炭黑、颜料、或它们的任何组合。
在一个实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可至少部分地包括金属。根据某些实施方案，金属可包含铁、铜、钛、锡、铝、它们的合金，或者可以是另一种类型的金属。在一个实施方案中，密封件100(包括夹套102或增能器108中的至少一者)可包括金属(诸如铝、锌、铜、镁、锡、铂、钛、钨、铁、青铜、钢、增能器钢、不锈钢)、金属合金(包括所列金属)、阳极化金属(包括所列金属)、或它们的任何组合。
如上所述，密封件100可包括夹套102。夹套102可包括限定环形凹部106的多个唇缘112、114。在具体情况下，唇缘112和114可从主体104的跟部116延伸。在一个具体的实施方案中，唇缘112和114可从跟部116沿大致相同的方向相对于彼此延伸。在一个实施方案中，第一唇缘112可位于第二唇缘114的外部。在另一个具体的实施方案中，唇缘112和114可相对于彼此平行地延伸。在一个任选实施方案中，唇缘112和114中的任一者或两者可包括削薄唇缘(未示出)，该削薄唇缘被适配为提供用于密封磨料或粘性材料或环境组分诸如灰尘、碎屑和环境流体的刮刀界面。在一个具体的实施方案中，跟部116可包括凸缘(未示出)，该凸缘可固定到硬件(例如，阀外壳或轴)以防止密封件100相对于组件内的硬件转动。
在一个实施方案中，夹套102的跟部116可以是大致直线的或平面的。即，跟部116可大致沿着具有最小表面起伏和偏差的平面放置。在一个更具体的实施方案中，夹套102的跟部116可以是平面的。如下文更详细地描述，夹套102的平面或大致平面的跟部116可有利于邻近密封件之间的改进的接触，从而提供更好的密封特性。在一个实施方案中，跟部116可包括细长跟部部分116a。在多个实施方案中，细长跟部部分116a可具有直线或多边形横截面。在多个实施方案中，细长跟部部分116a可具有弧形横截面。
在一个实施方案中，唇缘112和114中的至少一者可以是从跟部116延伸的大致平面轮廓。在一个实施方案中，唇缘112和114中的至少一者可包括在远离环形凹部106的方向上从相应唇缘112或114向外延伸的凸起，从而产生弧形形状。凸起可围绕密封件100的整个圆周延伸。类似于上述削薄唇缘，凸起可防止材料的进入或流出，同时表现出较低的摩擦阻力。在另一个实施方案中，唇缘112或114中的一者可包括削薄唇缘，并且另一唇缘112或114可包括凸起。在一个实施方案中，唇缘112和114中的至少一者可包括直线或平面形状。
如图所示，夹套102的唇缘112和114可在安装增能器108之后向外弯曲。在安装增能器108之后，唇缘112和114中的至少一者从横截面中看可以是弧形的，通过由增能器108提供的偏置力而向外偏置。在安装增能器108之后，唇缘112和114中的至少一者从横截面中看可以是直线的或平面的，通过由增能器108或相邻部件提供的偏置力而向外偏置。如图1A至图1B所示，第一唇缘112可包括沿着其内部分(面向凹部106)的弧形轮廓(例如，弧形内部部分)和沿着其外部分(面向相邻部件))的弧形轮廓(例如，弧形外部部分。另外，如图1A所示，第二唇缘114可包括沿着其内部分(面向凹部106)的弧形轮廓(例如，弧形内部部分)和沿着其外部分(面向相邻部件)的平面、直线或平坦轮廓(例如，直线外部部分)。在多个实施方案中，第一唇缘112或第二唇缘114的整个外部部分可以是弧形的。在多个实施方案中，第一唇缘112或第二唇缘114的整个内部部分可以是弧形的。
在一个实施方案中，第一唇缘112或第二唇缘114中的至少一者可包括凸缘。在一些实施方案中，凸缘从横截面中看可以是弧形的。在一些实施方案中，凸缘从横截面中看可以是直线的或平面的。凸缘可包括环形凹部106内的凸缘的内侧上的边缘。
在一个实施方案中，第一唇缘112的外部部分可具有曲率半径RFE。在多个实施方案中，第一唇缘112的外部部分可具有可为正的曲率半径RFE。在多个实施方案中，第一唇缘112的外部部分可具有曲率半径RFE，该曲率半径可大于0.1，诸如大于0.5，诸如大于1，诸如大于2，诸如大于5，诸如大于10，诸如大于20，诸如大于25，诸如大于50，诸如大于100，或诸如大于200。在多个实施方案中，第一唇缘112的外部部分可具有可为负的曲率半径RFE。在多个实施方案中，第一唇缘112的外部部分可具有曲率半径RFE，该曲率半径可小于-0.1，诸如小于-0.5，诸如小于-1，诸如小于-2，诸如小于-5，诸如小于-10，诸如小于-20，诸如小于-25，诸如小于-50，诸如小于-100，或诸如小于-200。还应当理解，第一唇缘112的外部部分可具有曲率半径RFE，该曲率半径可以是在上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值。也可理解的是，第一唇缘112的外部部分可具有曲率半径RFE，该曲率半径可沿着其圆周和长度变化。
在一个实施方案中，第一唇缘112的内部部分可具有曲率半径RFI。在多个实施方案中，第一唇缘112的内部部分可具有可为正的曲率半径RFI。在多个实施方案中，第一唇缘112的内部部分可具有曲率半径RFI，该曲率半径可大于0.1，诸如大于0.5，诸如大于1，诸如大于2，诸如大于5，诸如大于10，诸如大于20，诸如大于25，诸如大于50，诸如大于100，或诸如大于200。在多个实施方案中，第一唇缘112的内部部分可具有可为负的曲率半径RFI。在多个实施方案中，第一唇缘112的内部部分可具有曲率半径RFI，该曲率半径可小于-0.1，诸如小于-0.5，诸如小于-1，诸如小于-2，诸如小于-5，诸如小于-10，诸如小于-20，诸如小于-25，诸如小于-50，诸如小于-100，或诸如小于-200。还应当理解，第一唇缘112的内部部分可具有曲率半径RFI，该曲率半径可以是在上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值。也可理解的是，第一唇缘112的内部部分可具有曲率半径RFI，该曲率半径可沿着其圆周和长度变化。
在一个实施方案中，密封件100可具有至少1:1，诸如2:1，诸如3:1，诸如4:1，诸如5:1，诸如10:1，诸如12:1，诸如15:1，诸如25:1或诸如50:1的第一唇缘112的外部部分的曲率半径RFE与第一唇缘112的内部部分的曲率半径RFI的比率(RFE:RFI)。还应当理解，第一唇缘112的外部部分的曲率半径RFL与第一唇缘11的内部部分的曲率半径RFI的比率(RFE:RFI)可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值。也可理解的是，第一唇缘112的外部部分的曲率半径RFL与第一唇缘112的内部部分的曲率半径RFI的比率(RFE:RFI)可沿着其圆周和长度变化。
在一个实施方案中，夹套102可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的长度LJ。夹套102可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的长度LJ。还应当理解，夹套102可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LJ。在多个实施方案中，夹套102可具有可在0.5mm与50mm之间的长度LJ。也可理解的是，夹套102可具有可沿着其圆周变化的长度LJ。在多个实施方案中，夹套102可具有可与密封件100自身的总长度相同的长度LJ。
在一个实施方案中，夹套102可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的宽度WJ。夹套102可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的宽度WJ。还应当理解，夹套102可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的宽度WJ。在多个实施方案中，夹套102可具有可在0.5mm与20mm之间的宽度WJ。也可理解的是，夹套102可具有可沿着其圆周变化的宽度WJ。在多个实施方案中，夹套102可具有可与密封件100自身的总长度相同的宽度WJ。
在一个实施方案中，第一唇缘112可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的长度LFL。第一唇缘112可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的长度LFL。还应当理解，第一唇缘112可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LFL。在多个实施方案中，第一唇缘112可具有可在0.3mm与10mm之间的长度LFL。也可理解的是，第一唇缘112可具有可沿着其圆周变化的长度LFL。
在一个实施方案中，第一唇缘112可具有至少0.01mm、至少0.05mm、至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的厚度WFL。第一唇缘112可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的厚度WFL。还应当理解，第一唇缘112可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的厚度WFL。在多个实施方案中，第一唇缘112可具有可在0.1mm与2mm之间的宽度WFL。也可理解的是，第一唇缘112可具有可沿着其圆周变化的厚度WFL。
在一个实施方案中，第一唇缘112可具有至少2:1，诸如3:1，诸如4:1，诸如5:1，诸如10:1，诸如12:1，诸如15:1，诸如25:1或诸如50:1的长度LFL与厚度WFL的比率。还应当理解，第一唇缘112可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LFL与厚度WFL的比率。也可理解的是，第一唇缘112可具有可沿着其圆周变化的长度LFL与厚度WFL的比率。
在一个实施方案中，第二唇缘114可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的长度LSL。第二唇缘114可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的长度LSL。还应当理解，第二唇缘114可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LSL。在多个实施方案中，第二唇缘114可具有可在0.3mm与10mm之间的长度LSL。也可理解的是，第二唇缘114可具有可沿着其圆周变化的长度LSL。
在一个实施方案中，第二唇缘114可具有至少0.01mm、至少0.05mm、至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的厚度WSL。第二唇缘114可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的厚度WSL。还应当理解，第二唇缘114可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的厚度WSL。在多个实施方案中，第二唇缘114可具有可在0.1mm与2mm之间的宽度WSL。也可理解的是，第二唇缘114可具有可沿着其圆周变化的厚度WSL。
在一个实施方案中，第二唇缘114可具有至少2:1，诸如3:1，诸如4:1，诸如5:1，诸如10:1，诸如12:1，诸如15:1，诸如25:1或诸如50:1的长度LSL与厚度WSL的比率。还应当理解，第二唇缘114可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LSL与厚度WSL的比率。也可理解的是，第二唇缘114可具有可沿着其圆周变化的长度LSL与厚度WSL的比率。在多个实施方案中，如图1A至图1B所示，两个唇缘112、114的厚度可不同。
在一个实施方案中，跟部116可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的长度LH。跟部116可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的长度LH。还应当理解，跟部116可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LH。在多个实施方案中，跟部116可具有可在0.2mm与40mm之间的长度LH。也可理解的是，跟部116可具有可沿着其圆周变化的长度LH。
在一个实施方案中，跟部116可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的厚度WH。跟部116可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的厚度WH。还应当理解，跟部116可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的厚度WH。在多个实施方案中，跟部116可具有可在0.5mm与20mm之间的宽度WH。也可理解的是，跟部116可具有可沿着其圆周变化的厚度WH。
在一个实施方案中，跟部116可具有至少1:1、诸如1:2、诸如1:5、诸如1:10、诸如1:15、诸如1:25、诸如1:50的长度LH与厚度WH的比率。在一个实施方案中，跟部116可具有至少2:1、诸如3:1、诸如4:1、诸如5:1、诸如10:1、诸如12:1、诸如15:1、诸如25:1或诸如50:1的长度LH与厚度WH的比率。还应当理解，跟部116可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LH与厚度WH的比率。也可理解的是，跟部116可具有可沿着其圆周变化的长度LH与厚度WH的比率。
如上所述，在一个实施方案中，夹套102可包括可限定环形凹部106的内侧壁105。内侧壁105可包括切口144，该切口被适配为准许唇缘112、114相对于彼此更大的挠曲。如下面进一步详细描述的，当密封件100安装在组件内时，内侧壁104可向内偏转以抵靠相邻部件搁置。在其他区域中，偏转可发生在环形主体102的切口144中，从而提供密封件的更大柔性。在多个实施方案中，切口144可具有直线或多边形横截面。在多个实施方案中，切口144可具有弧形横截面。在一个实施方案中，切口144可具有面积AC，并且环形凹部可具有面积AAR，其中AC可大于0.01AAR、诸如大于0.1AAR、诸如大于0.2AAR、诸如大于0.3AAR、诸如大于0.4AAR、或诸如大于0.5AAR。
如图1A至图1B所示，增能器108可至少部分地设置在夹套102的环形凹部106内。增能器108可以是在夹套102的环形凹部106中的轴向取向的增能器。在一个实施方案中，增能器108可沿着、邻近或直接邻近于第一唇缘112设置。在一个实施方案中，增能器108可沿着、邻近或直接邻近于第二唇缘114设置。
在一个实施方案中，如图1A所示，增能器108可以是在夹套102的凹部106内周向取向的螺旋弹簧。螺旋弹簧增能器108可具有直线、多边形、卵形或弧形横截面轮廓。在一个实施方案中，增能器108可具有小于环形凹部106的深度的150％(诸如小于环形凹部106的深度的100％，或者甚至小于环形凹部106的深度的75％)的直径。在一个实施方案中，增能器108的直径可不小于环形凹部106的深度的10％。
在一个实施方案中，增能器108可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的长度LS。增能器108可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的长度LS。还应当理解，增能器108可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的长度LS。在多个实施方案中，增能器108可具有可在0.3mm与8mm之间的长度LS。也可理解的是，增能器108可具有可沿着其圆周变化的长度LS。
在一个实施方案中，增能器108可具有至少0.1mm、至少1mm、至少5mm、至少10mm、至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少150mm、至少250mm、至少500mm的厚度WS。增能器108可具有可不大于1500mm、不大于1000mm、或不大于500mm的厚度WS。还应当理解，增能器108可具有可以是上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值的厚度WS。在多个实施方案中，增能器108可具有可在0.3mm与8mm之间的厚度WS。也可理解的是，增能器108可具有可沿着其圆周变化的厚度WS。
增能器108从横截面中看可以是弧形的。在一些实施方案中，增能器108从横截面中看可以是直线的或平面的。如图1A所示，增能器108可接触夹套102的唇缘112、114中的至少一者。在一个实施方案中，增能器108可在轴向方向上基本上接触唇缘112、114中的至少一者的整体。如图1B所示，在一个实施方案中，增能器108可嵌入在夹套102的唇缘112、114的环形凸缘中的至少一者内。在一个实施方案中，增能器108可接触夹套102的唇缘112、114中的至少一者。在一个实施方案中，增能器108可基本上接触夹套102的唇缘112、114中的至少一者的整体。
如本文所述的至少一个实施方案中所设想的，增能器108可包括形成为具有多个线圈的螺旋增能器的一定长度的材料。在一个实施方案中，增能器108可包括至少2个线圈，诸如至少3个线圈、至少4个线圈、至少5个线圈、至少10个线圈、至少100个线圈、至少200个线圈、至少300个线圈、至少400个线圈、至少500个线圈、或甚至至少1000个线圈。形成增能器108的该长度的材料可具有多边形或椭圆形横截面。例如，在一个实施方案中，增能器108可由圆形线形成。在另一个实施方案中，增能器108可由缠绕成多个线圈的材料带形成。增能器108的线圈可彼此邻近或甚至部分重叠。在具体情况下，线圈可彼此平行。在另一种情况下，线圈可相对于彼此倾斜。即，线圈可相对于彼此成角度地偏移和成角度。
在松弛状态下，增能器108可具有大致圆化的横截面。即，如上所述，增能器108可以是螺旋增能器。在其他实施方案中，增能器108可限定大致多边形横截面轮廓。在一个更具体的实施方案中，增能器108可具有大致T形形状的横截面轮廓。在另一个实施方案中，增能器108可具有椭圆形横截面。例如，在未示出的实施方案中，增能器108可具有卵形或圆形横截面轮廓。在又一个实施方案中，增能器108的横截面可以是部分椭圆形和部分多边形的。即，增能器108的横截面可具有线性部分和弧形部分。形成增能器108的线圈的线的横截面可以是矩形、正方形、圆形、椭圆形或梯形。
在一个实施方案中，增能器108可围绕密封件100的整个圆周延伸。在一个更具体的实施方案中，增能器108可围绕密封件100的整个圆周具有均匀的形状和材料特性。在另一个更具体的实施方案中，增能器108可围绕密封件100的圆周具有变化的形状或材料选择。在另一个实施方案中，增能器108可仅围绕密封件100的圆周的一部分延伸。在一个更具体的实施方案中，增能器108可包括至少部分地彼此间隔开的多个增能器108。在此类实施方案中，在邻近增能器108之间可存在周向空间。
增能器108可至少部分地包括金属(诸如钢，或甚至更具体地增能器钢)，或甚至基本上由其组成。金属可被涂覆或表面处理以防止腐蚀或来自环境暴露的另一不期望的影响。在另一个实施方案中，增能器108可至少部分地包括例如Eligloy、Inconel、Hastelloy、或它们的组合，或者甚至基本上由其组成。
在又一个实施方案中，增能器108可包括钴、铬、镍、铁、钼、锰、铍、铜、或它们的组合。在一个具体的实施方案中，增能器108可包括至少10重量％的钴，诸如至少20重量％的钴、至少25重量％的钴、至少30重量％的钴、至少35重量％的钴、或甚至至少40重量％的钴。增能器108可具有小于1200MPa(诸如小于1100MPa、小于1000MPa、或甚至小于900MPa)的屈服强度。在具体情况下，增能器108可被热处理或表面处理以增强其属性。
增能器108可提供抵靠夹套102的偏置力。具体地，增能器108可接触第一唇缘112或第二唇缘114中的至少一者并且抵靠其提供向外偏置力FE。在一个具体实施方案中，增能器108抵靠唇缘112、114的偏置力FE可以是至少0.001N/mm，诸如至少0.01N/mm。在另一个实施方案中，偏置力FE可小于5000N/mm、小于1000N/mm、小于500N/mm、小于400N/mm、小于300N/mm、小于200N/mm、小于100N/mm、小于50N/mm、小于25N/mm、或甚至小于10N/mm。在多个实施方案中，增能器108可抵靠第一唇缘112或第二唇缘114提供在0.1N/mm与30N/mm之间的偏置力FE。在多个实施方案中，抵靠第一唇缘112的偏置力FE可不同于抵靠第二唇缘114的偏置力FE。
图2包括根据一个实施方案的密封件组件内的密封件的横截面透视图。尽管图2示出了轴向取向的密封件200，但密封件200可取向为任何可能的取向，包括径向或面密封取向。密封件200可具有以上关于图1A至图1B列出的相同部件。如图2所示，密封件200可沿中心轴线300向下放置在密封件组件2000内的第一构件202与第二构件204之间。第一构件202可以是轴。第二构件204可以是外壳。第一构件202或第二构件204中的至少一者可相对于密封件200或者第一构件202或第二构件204中的另一者中的至少一者致动。致动可以是旋转、径向或轴向移动。图2的密封件200的部件可与以上在图1A至图1B中描述的那些部件相同。在一个实施方案中，在密封件组件内，第一缘212或第二唇缘214中的至少一者可以是静态的，而第一212或第二唇缘214中的另一者可以是动态的。另外，第一构件202可由具有与第二构件204不同的膨胀系数的材料制成，或者反之亦然。
密封件200可提供抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置接触力FS。具体地，密封件200可提供抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置力FS。在一个具体的实施方案中，密封件200可提供抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置力FS，该偏置力可以是至少0.001N/mm，诸如至少0.01N/mm。在另一个实施方案中，偏置力FS可小于5000N/mm、诸如小于1000N/mm、诸如小于500N/mm、小于400N/mm、小于300N/mm、小于200N/mm、小于100N/mm、小于50N/mm、小于25N/mm、或甚至小于10N/mm。在多个实施方案中，密封件200可提供抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的在0.2N/mm与150N/mm之间的偏置接触力FS。在多个实施方案中，抵靠第一构件202的偏置力FS可不同于抵靠第二构件204的偏置力FSs。
在一个实施方案中，抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置接触力FS可具有小于1000N/(m圆周℃)的可变性。换句话说，当你沿着任何温度范围将温度增加或减少单个℃时，抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置接触力FS的值可变化不超过1000N/m。在一个实施方案中，抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置接触力FS可具有小于1,000N/(m圆周℃)、500N/(m圆周℃)、100N/(m圆周℃)、50N/(m圆周℃)、25N/(m圆周℃)、10N/(m圆周℃)、1N/(m圆周℃)、或甚至0.1N/(m圆周℃)的可变性。在多个实施方案中，抵靠第一构件202或第二构件204中的至少一者的偏置接触力FS可具有约1,000N/(m圆周℃)的可变性。
在一个实施方案中，增能器抵靠第一唇缘中的至少一者的偏置力FE与密封件对第一构件或第二构件中的至少一者的偏置力FS的比率可以是不大于1:1，诸如1:2、诸如1:3、诸如1:4、诸如1:5、诸如1:10、诸如1:12、诸如1:15、诸如1:25或诸如1:50。还应当理解，FE:FS的比率可以是上述最小值与最大值之间的任一者之间的任何值。也可理解的是，FE:FS的比率可沿着其圆周变化。
图3A至图3B包括密封件组件内的常规密封件与根据一个实施方案的密封件的接触力FS随时间变化的相应曲线图。如图所示，与常规密封件相比，根据本文的实施方案的密封件在室温和较低温度下表现出改进或减小的接触力。
密封件200可在第一构件202或第二构件204中的至少一者上具有接触面积。在一个具体的实施方案中，密封件200可在第一构件202或第二构件204中的至少一者上具有密封件200的总面积的至少0.1％的接触面积。在另一个实施方案中，第一构件202或第二构件204中的至少一者上的接触面积为密封件200的总面积的至少0.1％，诸如密封件200的总面积的至少0.5％、诸如至少1％、诸如至少2.5％、诸如至少5％、诸如至少10％、诸如至少15％、诸如至少20％、诸如至少25％、诸如至少30％、诸如至少35％、诸如至少40％、诸如至少45％、诸如至少50％、诸如至少55％、诸如至少60％、诸如至少65％、诸如至少70％、诸如至少75％、或诸如至少80％。
图4A至图4B包括密封件组件内的常规密封件与根据一个实施方案的密封件的接触面积随时间变化的相应曲线图。如图所示，与常规密封件相比，根据本文的实施方案的密封件在室温和较低温度下表现出改进的接触面积。
密封件100可形成可用于双向压力应用中的组件。密封件100可被取向并防止流体在向前的轴向方向上的泄漏，或者密封件100可被取向并防止流体在向后的轴向方向上沿中心轴线300向下泄漏。密封件100可被取向并防止流体在向内的方向上的泄漏，或者密封件100可被取向并防止流体在向外的方向上沿垂直于中心轴线300的方向泄漏。就这一点而言，密封件100可被选择为具有准许在那些具体取向上有效密封的特定特性。特别合适的应用包括低温阀、活塞、海底双向联接器以及在其间需要密封的其他可移动部件。
根据本文的实施方案描述的密封件可允许密封件的部件由于适当施加的力而具有更长的寿命，该适当施加的力减少由于组件内的密封件或其他部件的振动或致动而引起的个别部件(例如，增能器、夹套)的重复压缩和应力。因此，可提高部件和密封件本身的寿命，并且可减少总体泄漏。
许多不同方面和实施方案都是可能的。下文描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是示例性的并且不限制本发明的范围。实施方案可以根据如下列出的项目中的任一者或多者。
实施方案1：一种密封件，所述密封件包括：环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括跟部、第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘，所述第一唇缘包括弧形外部部分并且具有厚度WFL和长度LFL；和环形增能器，所述环形增能器设置在所述环形凹部内，邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的至少一者，其中所述跟部包括切口部分，并且其中LFL:WFL的比率大于2。
实施方案2：一种密封件组件，所述密封件组件包括：第一构件；第二构件；和密封件，所述密封件设置在所述第一构件与所述第二构件之间，所述密封件包括：环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括跟部、包括弧形外部部分的第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘；和环形增能器，所述环形增能器设置在所述环形凹部内，邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的至少一者，其中所述跟部包括切口部分，并且其中所述密封件在所述第一构件或所述第二构件中的至少一者上产生向外偏置接触力FS，其中FS具有小于1000N/(m圆周℃)的可变性。
实施方案3：一种密封件组件，所述密封件组件包括：第一构件；第二构件；和密封件，所述密封件设置在所述第一构件与所述第二构件之间，所述密封件包括：环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括跟部、包括弧形外部部分的第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘；和环形增能器，所述环形增能器设置在所述环形凹部内，邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的至少一者，其中所述跟部包括切口部分，其中所述密封件的所述第一唇缘的所述外部部分在所述第一构件或所述第二构件中的至少一者上具有所述密封件的所述第一唇缘的所述外部部分的总面积的至少0.1％的接触面积。
实施方案4：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘或所述第二唇缘中的至少一者包括平面外部部分。
实施方案5：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘或所述第二唇缘中的至少一者包括弧形外部部分。
实施方案6：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述增能器提供抵靠所述第一唇缘或所述第二唇缘的介于0.1N/mm与30N/mm之间的偏置力。
实施方案7：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述密封件提供抵靠所述第一构件或所述第二构件的介于0.2N/mm与150N/mm之间的偏置力。
实施方案8：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述夹套包括细长跟部部分。
实施方案9：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘或所述第二唇缘中的至少一者在所述密封件组件内是静态的。
实施方案10：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘或所述第二唇缘中的至少一者在所述密封件组件内是动态的。
实施方案11：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述增能器是螺旋弹簧。
实施方案12：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘位于所述第二唇缘的外部。
实施方案13：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述增能器包含金属。
实施方案14：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述增能器包含聚合物。
实施方案15：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述夹套包含金属。
实施方案16：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述夹套包含聚合物。
实施方案17：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述切口具有弧形横截面。
实施方案18：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述切口具有直线横截面。
实施方案19：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述切口具有面积AC，并且所述环形凹部具有面积AAR，其中AC大于0.01AAR。
实施方案20：根据实施方案11所述的密封件组件，其中所述增能器具有矩形、正方形或梯形横截面的线。
实施方案21：根据实施方案11所述的密封件组件，其中所述增能器具有圆形横截面的线。
实施方案22：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述密封件具有介于0.5mm至50mm之间的长度。
实施方案23：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述密封件具有介于0.5mm至20mm之间的宽度。
实施方案24：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘具有外部曲率半径RFE和内部曲率半径RFI，其中RFE:RFI大于1。
实施方案25：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘具有完全为弧形的外部部分。
需注意，并非需要以上所描述的所有特征，可能不需要特定特征的一部分，并且还可以提供除了所描述的那些之外的一个或多个特征。更进一步，描述特征的顺序不一定是安装特征的顺序。
为了清楚起见，本文在单独实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。
以上已经关于具体实施方案描述了益处、其他优点和问题的解决方案，然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征。
本文描述的实施方案的说明书和图示旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用本文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的描述。也可以在单个实施方案中组合地提供单独实施方案，并且相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每个值。仅在阅读了本说明书之后，许多其他实施方案对于技术人员而言可能是显而易见的。其他实施方案可被使用并从本公开得出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替代、逻辑替代或任何改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种密封件，所述密封件包括：
环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括跟部、第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘，所述第一唇缘包括弧形外部部分并且具有厚度WFL和长度LFL；和
环形增能器，所述环形增能器设置在所述环形凹部内，邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的至少一者，其中所述跟部包括切口部分，并且其中LFL:WFL的比率大于2。
2.一种密封件组件，所述密封件组件包括：
第一构件；
第二构件；和
密封件，所述密封件设置在所述第一构件与所述第二构件之间，所述密封件包括：
环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括跟部、包括弧形外部部分的第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘；和
环形增能器，所述环形增能器设置在所述环形凹部内，邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的至少一者，其中所述跟部包括切口部分，并且其中所述密封件在所述第一构件或所述第二构件中的至少一者上产生向外偏置接触力FS，其中FS具有小于1000N/(m圆周℃)的可变性。
3.一种密封件组件，所述密封件组件包括：
第一构件；
第二构件；和
密封件，所述密封件设置在所述第一构件与所述第二构件之间，所述密封件包括：
环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括跟部、包括弧形外部部分的第一唇缘和限定环形凹部的第二唇缘；和
环形增能器，所述环形增能器设置在所述环形凹部内，邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的至少一者，其中所述跟部包括切口部分，其中所述密封件的所述第一唇缘的所述外部部分在所述第一构件或所述第二构件中的至少一者上具有所述密封件的所述第一唇缘的所述外部部分的总面积的至少0.1％的接触面积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘或所述第二唇缘中的至少一者包括平面外部部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘或所述第二唇缘中的至少一者包括弧形外部部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述增能器提供抵靠所述第一唇缘或所述第二唇缘的介于0.1N/mm与30N/mm之间的偏置力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述密封件提供抵靠所述第一构件或所述第二构件的介于0.2N/mm与150N/mm之间的偏置力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述夹套包括细长跟部部分。
9.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述增能器是螺旋弹簧。
10.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘位于所述第二唇缘的外部。
11.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述切口具有弧形横截面。
12.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述切口具有直线横截面。
13.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述切口具有面积AC，并且所述环形凹部具有面积AAR，其中AC大于0.01AAR。
14.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘具有外部曲率半径RFE和内部曲率半径RFI，其中RFE:RFI大于1。
15.根据前述权利要求中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一唇缘具有完全为弧形的外部部分。
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