CN118056084A - 密封件及其制造和使用方法 - Google Patents

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CN118056084A CN202280066963.4A CN202280066963A CN118056084A CN 118056084 A CN118056084 A CN 118056084A CN 202280066963 A CN202280066963 A CN 202280066963A CN 118056084 A CN118056084 A CN 118056084A
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M·W·阿米蒂奇
C·斯塔克
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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，该主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；轴向取向的弹簧，该轴向取向的弹簧邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的一者设置在该环形凹部内；其中该第一唇缘上的径向偏置力与该第二唇缘上的径向偏置力解耦。

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，这些密封件可包括弹簧，该弹簧在高压力条件或振动下反复压缩和膨胀。通常，这些弹簧可能随着时间而断裂，导致整个密封件在使用时变得无效。工业上继续要求能够承受高压力和高振动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，该主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；和轴向取向的弹簧，该轴向取向的弹簧邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的一者设置在该环形凹部内；其中该第一唇缘上的径向偏置力与该第二唇缘上的径向偏置力解耦。
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：轴；外壳；和密封件，该密封件径向地设置在该轴与该外壳之间，该密封件包括：环形夹套，该环形夹套包括主体，该主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；轴向取向的弹簧，该轴向取向的弹簧邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的一者设置在该环形凹部内；其中该第一唇缘上的径向偏置力与该第二唇缘上的径向偏置力解耦。
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，该主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；轴向取向的弹簧，该轴向取向的弹簧邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的一者设置在该环形凹部内；和插入件，该插入件邻近于该第一唇缘和该第二唇缘中的另一者设置在该环形凹部内。
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1C包括根据一个实施方案的密封件的横截面透视图。
图1D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。
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”或它们的任何其它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它特征。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。
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、弹簧108和插入件122。夹套102可包括主体104，该主体具有跟部116、限定环形凹部106的第一唇缘112和第二唇缘114。在多个实施方案中，弹簧108可设置在环形凹部106内。另外，在多个实施方案中，插入件122可设置在环形凹部106内。
在负载条件诸如在高压力应用中表现出的那些负载条件下，弹簧108可在密封件100的轴向或径向方向中的至少一者上变形，以便接触或甚至推靠夹套102的唇缘112、114。另外，插入件122可在轴向或径向方向中的至少一者上变形，以便接触或甚至推靠夹套102的另一唇缘112、114。因此，唇缘112、114可提供分别抵靠组件内的相邻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弹簧108和插入件122，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。由弹簧108在任一唇缘112、114上提供的力可不同于由插入件在唇缘112、114中的另一者上提供的力。因此，任一唇缘112、114上的力可与唇缘112、114中的另一者上的力解耦。换句话说，每个唇缘112、114可在组件内独立于另一者偏置。另外，由于插入件122与密封件100的其他部件之间的空隙，弹簧108可被隔离并且不被压缩和受应力超过其初始安装状态，从而减少疲劳失效。需注意，在特定应用中，所描述的偏置力可间接地抵靠弹簧负载。另外，弹簧108可在比常规弹簧更宽的温度和压力范围内操作。
密封件100(包括夹套102、弹簧108或插入件122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、弹簧108或插入件122中的至少一者)可至少部分地包含聚合物。该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)、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可包含含氟聚合物，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、弹簧108或插入件122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、弹簧108或插入件122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HybraTM树脂。在一个实施方案中，密封件100(包括夹套102、弹簧108或插入件122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、弹簧108或插入件122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、弹簧108或插入件122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、弹簧108或插入件122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、弹簧钢、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。
密封件100可具有介于0.254mm与25,000mm之间的内径。密封件100可具有介于0.5mm与40,000mm之间的外径。密封件100可具有介于0.24mm与40,000mm之间的高度。
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可径向地位于第二唇缘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，唇缘112和114中的至少一者可以是从跟部116延伸的大致平面的。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向外延伸的径向凸起115。径向凸起可围绕密封件100的整个圆周延伸。类似于上述削薄唇缘，径向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可包括径向凸起。
如图所示，夹套102的唇缘112和114可在安装弹簧108之后向外弯曲。在安装弹簧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，通过由弹簧108或插入件122提供的径向偏置力而向外偏置。在安装弹簧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，通过由弹簧108或插入件122提供的径向偏置力而向外偏置。
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径向取向的凸缘121、123。在一些实施方案中，径向取向的凸缘121、123从横截面中看可以是弧形的。在一些实施方案中，径向取向的凸缘121、123从横截面中看可以是直线的或平面的。径向取向的凸缘121、123可包括环形凹部106内的凸缘121、123的内侧上的径向边缘。
在一个实施方案中，跟部116可具有与唇缘112和114在径向方向上的厚度大致相同的厚度，如在密封件100的轴向方向上测量的。在另一个实施方案中，跟部116可具有延伸的厚度。即，跟部116可具有如从环形凹部106到夹套102的后表面118测量的长度，该长度为弹簧108的直径的至少20％，诸如弹簧的直径的至少30％、弹簧的直径的至少40％、弹簧的直径的至少50％、弹簧的直径的至少60％、弹簧的直径的至少70％、弹簧的直径的至少80％、弹簧的直径的至少90％，或甚至弹簧的直径的至少100％。在另一个实施方案中，跟部116可具有不大于弹簧的直径的1000％的长度。
在一个实施方案中，密封件100的后表面118可以是大致直线的或平面的。即，后表面118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的后表面118可以是平面的。如下文更详细地描述，平面或大致平面的后表面118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。
如图1A所示，弹簧108可至少部分地设置在夹套102的环形凹部106内。弹簧108可以是在夹套102的环形凹部106中的轴向取向的弹簧。在一个实施方案中，弹簧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，弹簧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，弹簧108可以是在夹套102的凹部106内轴向取向的弹簧。在一个实施方案中，弹簧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，弹簧108的直径可不小于环形凹部106的深度的10％。
弹簧108从横截面中看可以是弧形的。在一些实施方案中，弹簧108从横截面中看可以是直线的或平面的。如图1A所示，弹簧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，弹簧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。在一个实施方案中，弹簧108可接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者。如图1A所示，弹簧108可基本上接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者的整体。弹簧108可接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者的内轴向边缘。
如本文所述的至少一个实施方案中所设想的，弹簧108可包括形成为具有多个线圈的螺旋弹簧的一定长度的材料。在一个实施方案中，弹簧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。形成弹簧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，弹簧108可由圆形线形成。在另一个实施方案中，弹簧108可由缠绕成多个线圈的材料带形成。弹簧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，弹簧108可具有大致圆化的横截面。即，如上所述，弹簧108可以是螺旋弹簧。在其他实施方案中，弹簧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，弹簧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，弹簧108可具有椭圆形横截面。例如，在未示出的实施方案中，弹簧108可具有卵形或圆形横截面轮廓。在又一个实施方案中，弹簧108的横截面可以是部分椭圆形和部分多边形的。即，弹簧108的横截面可具有线性部分和弧形部分。形成弹簧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。形成弹簧108的线圈的线可以在0.025mm与25.4mm之间的节距转动。形成弹簧108的线圈的线可具有在0.025mm与25.4mm之间的线直径。形成弹簧108的线圈的线可具有在0.05mm与40,000mm之间的弹簧直径。
在一个实施方案中，弹簧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，弹簧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，弹簧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，弹簧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，弹簧108可包括至少部分地彼此间隔开的多个弹簧108。在此类实施方案中，在邻近弹簧108之间可存在周向空间。
弹簧108可至少部分地包括金属(诸如钢，或甚至更具体地弹簧钢)，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，弹簧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，弹簧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，弹簧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。弹簧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，弹簧108可被热处理或表面处理以增强其属性。
弹簧108可提供抵靠夹套102的偏置力。具体地，弹簧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径向偏置力。在一个具体的实施方案中，弹簧108抵靠唇缘112、114的偏置力可以是至少0.001N/mm2，诸如至少0.01N/mm2。在另一个实施方案中，偏置力可小于1000N/mm2，诸如小于500N/mm2、小于400N/mm2、小于300N/mm2、小于200N/mm2、小于100N/mm2、小于50N/mm2、小于25N/mm2、或甚至小于10N/mm2。在多个实施方案中，抵靠第一唇缘112的径向偏置力可不同于抵靠第二唇缘114的径向偏置力，如下文进一步详细地描述的。
在轴向负载条件下，使得那些在高压力应用中表现出的状态，弹簧108可从未负载位置变形到负载位置。在一个实施方案中，弹簧108可具有如在松弛状态下测量的未负载内径DU和如在操作状态下测量的最小负载内部尺寸DL，它们彼此不同。在一个具体的实施方案中，DU/DL可以是至少1.01，诸如至少1.05、至少1.1、至少1.15、至少1.2、或甚至至少1.25。在另一个具体的实施方案中，DU/DL可以是不大于10.0，诸如不大于5.0、不大于4.0、不大于3.0、不大于2.0、不大于1.75、不大于1.5、或甚至不大于1.3。由于DU/DL定义了弹簧偏转的比率，因此DU/DL可通过插入件122的调整、形状或材料选择或者甚至弹簧108的形状、设计或材料选择来调整。
如图1A所示，夹套102可包括邻近于环形凹部106设置的插入件122。插入件122可沿着、邻近或直接邻近于环形凹部106的径向唇缘112、114中的至少一者设置。在一个实施方案中，插入件122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，插入件122可沿着第二唇缘114设置。具体地，插入件122可形成环形凹部106的表面。
在具体情况下，插入件122可至少部分地包含UHMWPE或含氟聚合物(诸如PTFE)或材料(诸如PEEK)，或甚至基本上由其组成。插入件122可至少部分地包括金属(诸如钢)，或甚至基本上由其组成。
在一个实施方案中，插入件122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，插入件122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，插入件122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，插入件122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，插入件122可包括至少部分地彼此间隔开的多个插入件122。在此类实施方案中，在邻近插入件122之间可存在周向空间。
在一个实施方案中，插入件122可具有大致多边形横截面。例如，插入件122可具有大致三角形横截面、大致四边形横截面、大致五边形横截面、或包括大致直侧壁段的任何横截面。在另一个实施方案中，插入件122可具有大致椭圆形横截面。在又一个实施方案中，插入件122可具有部分多边形和部分椭圆形横截面轮廓。即，插入件122可具有带有弧形部分和直线部分的横截面。在具体情况下，插入件122的横截面轮廓围绕插入件122的圆周可以是均匀的。在另一个具体情况下，插入件122的横截面轮廓围绕插入件122的圆周可不是恒定的。例如，插入件122可具有在第一周向位置处的第一横截面轮廓和在第二周向位置处的第二横截面轮廓，其中第一横截面轮廓和第二横截面轮廓彼此不同。这在预期具体或不均匀压力的应用中可能是有利的。
插入件122可具有如由插入件122在相对于密封件122的径向方向上的宽度与插入件122在相对于密封件100的轴向方向上的高度HI的比率限定的纵横比、或宽度/高度。在一个实施方案中，插入件122的宽度/高度可以是不大于1.0，诸如不大于0.9、不大于0.8、不大于0.7、不大于0.6、不大于0.5、不大于0.4、不大于0.3、不大于0.25、不大于0.2、或甚至不大于0.15。在另一个实施方案中，插入件122的宽度/高度可不小于0.001，诸如不小于0.01，或甚至不小于0.1。
插入件122从横截面中看可以是弧形的。在一些实施方案中，插入件122从横截面中看可以是直线的或平面的。如图1A所示，插入件122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，插入件122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。在一个实施方案中，插入件122可接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者。如图1A所示，插入件122可基本上接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者的整体。插入件122可包括插入件凸缘125，该插入件凸缘接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者。插入件122可接触夹套102的唇缘112、114的环形凸缘121、123中的至少一者的内轴向边缘。插入件凸缘125可具有为插入件的高度的至少5％(诸如至少7％、诸如至少10％、诸如至少15％或诸如至少20％)的高度。
根据一个具体的实施方案，当处于松弛状态时，插入件122可与弹簧108和/或夹套102间隔开。因此，在一个实施方案中，环形凹部106可包括在插入件122与弹簧108之间的空隙145。空隙145的体积可以是环形凹部106的体积的至少5％，诸如至少10％，诸如至少15％，诸如至少20％，或诸如至少25％。在另一个实施方案中，空隙145的体积可小于环形凹部106的体积的50％，诸如小于45％、小于40％、小于30％、小于25％、小于20％、小于15％、小于10％、或甚至小于5％。
插入件122可提供抵靠夹套102的偏置力。具体地，插入件122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径向偏置力。在一个具体的实施方案中，插入件112抵靠唇缘112、114的偏置力可以是至少0.001N/mm2，诸如至少0.01N/mm2。在另一个实施方案中，偏置力可小于1000N/mm2，诸如小于500N/mm2、小于400N/mm2、小于300N/mm2、小于200N/mm2、小于100N/mm2、小于50N/mm2、小于25N/mm2、或甚至小于10N/mm2。
在又一个实施方案中，插入件122可与弹簧108间隔开地设置在夹套102的环形凹部106内。以举例的方式，插入件122的高度可小于弹簧108的内表面的直径的100％，诸如小于直径的99％、小于直径的98％、小于直径的97％、小于直径的96％、小于直径的95％、或甚至小于直径的90％。在另一个实施方案中，插入件122的高度可不小于内表面的直径的10％，诸如不小于直径的25％，或甚至不小于直径的50％。
根据一个具体的实施方案，当处于松弛状态时，插入件122可在夹套102内浮动。即，插入件122可与弹簧108的表面和/或夹套102间隔开。在一个非常具体的实施方案中，一个或多个元件可将插入件122连接到弹簧108。
图1B包括根据一个实施方案的密封件的横截面透视图。图1B的部件可与以上在图1A中描述的那些部件相同。参考图1B，插入件122可包括第二轴向取向的弹簧108'作为插入件122。如上所述，第二弹簧108'可在形状、大小、材料或物理特性方面类似于第一弹簧108。如上所述，第二弹簧108'可在形状、大小、材料或物理特性方面不同于第一弹簧108。即，弹簧108、108'可彼此不同。然而，第一弹簧108或第二弹簧108'可包括上文关于弹簧108描述的特征中的任一者。例如，第一弹簧108或第二弹簧108'可至少部分地包括例如Elgiloy、Inconel、Hastelloy、钢、或它们的组合，或者甚至基本上由其组成。
图1C包括根据一个实施方案的密封件的横截面透视图。图1C的部件可与以上在图1A至图1B中描述的那些部件相同。参考图1C，插入件122可包括第二轴向取向的弹簧108'作为插入件122。如上所述，第二弹簧108'可在形状、大小、材料或物理特性方面类似于第一弹簧108。如上所述，第二弹簧108'可在形状、大小、材料或物理特性方面不同于第一弹簧108。即，弹簧108、108'可彼此不同。然而，第一弹簧108或第二弹簧108'可包括上文关于弹簧108描述的特征中的任一者。例如，第一弹簧108或第二弹簧108'可至少部分地包括例如Elgiloy、Inconel、Hastelloy、钢、或它们的组合，或者甚至基本上由其组成。另外，唇缘112、114的长度可在轴向上不同，从而在径向或面型密封件中示出一个唇缘112相对于另一唇缘114的偏移。这可使密封件100沿着长度的径向截面或自由高度最小化。唇缘之间的间隙可改进组件内的运动。另外，这可允许使用较小直径的弹簧。
图1D包括根据一个实施方案的密封件的横截面透视图。图1D的部件可与以上在图1C中描述的那些部件相同。参考图1D，弹簧108可以是同时抵靠两个密封唇缘112、114两者设置的单个锥形或涡形弹簧。锥形或涡形弹簧108可包括接触第一唇缘112的第一部分、接触第二唇缘114的第二部分以及连接第一部分108和第二部分108的连接部分。锥形或涡形弹簧108可以是凹形的或凸形的。弹簧108可至少部分地包括例如Elgiloy、Inconel、Hastelloy、钢、或它们的组合，或者甚至基本上由其组成。另外，唇缘112、114的长度可在轴向上不同，从而在径向或面型密封件中示出一个唇缘112相对于另一唇缘114的偏移。这可使密封件100沿着长度的径向截面或自由高度最小化。另外，唇缘之间的间隙可改进组件内的运动。另外，这可允许使用较小直径的弹簧。最后，这可最小化整体部件并且改进组件。
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。如图2所示，密封件200可沿中心轴线3000向下径向地放置在密封件组件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。这可导致抵靠密封件200的不期望的压力。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。这可导致抵靠密封件200的不期望的压力。
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径向方向上的泄漏，或者密封件100可被取向并防止流体在向外的径向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。密封件100可被部署为径向、轴向或面密封件。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，弹簧、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。
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，所述主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；轴向取向的弹簧，所述轴向取向的弹簧邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的一者设置在所述环形凹部内；其中所述第一唇缘上的径向偏置力与所述第二唇缘上的径向偏置力解耦。
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，所述密封件径向地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，所述主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；轴向取向的弹簧，所述轴向取向的弹簧邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的一者设置在所述环形凹部内；其中所述第一唇缘上的径向偏置力与所述第二唇缘上的径向偏置力解耦。
实施方案3：一种密封件，所述密封件包括：环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；轴向取向的弹簧，所述轴向取向的弹簧邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的一者设置在所述环形凹部内；和插入件，所述插入件邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的另一者设置在所述环形凹部内。
实施方案4：根据实施方案1至2中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述密封件还包括插入件，所述插入件邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的另一者设置在所述环形凹部内。
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，其中所述弹簧提供抵靠所述第一唇缘或所述第二唇缘的介于0.1N/mm与1000N/mm之间的径向偏置力。
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，其中所述插入件提供抵靠所述第一唇缘或所述第二唇缘的介于0.1N/mm与1000N/mm之间的径向偏置力。
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，其中抵靠所述第一唇缘的所述径向偏置力不同于抵靠所述第二唇缘的所述径向偏置力。
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动态的。
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，其中所述第一构件具有比所述第二构件高的膨胀系数。
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，其中所述第一唇缘径向地位于所述第二唇缘的外部。
实施方案12：根据实施方案11所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件被设置成直接邻近于所述第二唇缘。
实施方案13：根据实施方案1所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件被设置成直接邻近于所述第一唇缘。
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，其中所述插入件包含金属。
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，其中所述弹簧包含金属。
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，其中所述插入件包含聚合物。
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，其中所述弹簧包含聚合物。
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，其中所述夹套包含金属。
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，其中所述夹套包含聚合物。
实施方案20：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径向取向的凸缘。
实施方案21：根据实施方案20所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件接触所述第一唇缘或所述第二唇缘的所述径向取向的凸缘的径向边缘。
实施方案22：根据实施方案20所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧接触所述第一唇缘或所述第二唇缘的所述径向取向的凸缘的内轴向边缘。
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，其中所述环形凹部包括位于所述弹簧与所述插入件之间的空隙。
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，其中所述弹簧以在0.025mm与25.4mm之间的节距转动。
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，其中所述弹簧具有介于0.025mm与25.4mm之间的线直径。
实施方案26：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧具有介于0.05mm与40,000mm之间的弹簧直径。
实施方案27：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧具有矩形、正方形或梯形横截面的线。
实施方案28：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧具有圆形横截面的线。
实施方案29：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0.254mm与25,000mm之间的内径。
实施方案30：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与40,000mm之间的外径。
实施方案31：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0.24mm至40,000mm之间的高度。
实施方案32：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件包括第二弹簧。
实施方案33：根据前述实施方案中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧是锥形或涡形弹簧。
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，许多其它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，所述主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；
轴向取向的弹簧，所述轴向取向的弹簧邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的一者设置在所述环形凹部内；其中所述第一唇缘上的径向偏置力与所述第二唇缘上的径向偏置力解耦。
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，所述密封件径向地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，所述主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；
轴向取向的弹簧，所述轴向取向的弹簧邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的一者设置在所述环形凹部内；其中所述第一唇缘上的径向偏置力与所述第二唇缘上的径向偏置力解耦。
3.一种密封件，所述密封件包括：
环形夹套，所述环形夹套包括主体，所述主体包括限定环形凹部的第一唇缘和第二唇缘；
轴向取向的弹簧，所述轴向取向的弹簧邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的一者设置在所述环形凹部内；和
插入件，所述插入件邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的另一者设置在所述环形凹部内。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述密封件还包括插入件，所述插入件邻近于所述第一唇缘和所述第二唇缘中的另一者设置在所述环形凹部内。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧提供抵靠所述第一唇缘或所述第二唇缘的介于0.1N/mm与1000N/mm之间的径向偏置力。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件提供抵靠所述第一唇缘或所述第二唇缘的介于0.1N/mm与1000N/mm之间的径向偏置力。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中抵靠所述第一唇缘的所述径向偏置力不同于抵靠所述第二唇缘的所述径向偏置力。
8.根据权利要求1至3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。
9.根据权利要求1至3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。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述第一构件具有比所述第二构件高的膨胀系数。
11.根据权利要求1所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件直接邻近于所述第一唇缘设置。
12.根据权利要求1至3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径向取向的凸缘。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述环形凹部包括位于所述弹簧与所述插入件之间的空隙。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述插入件包括第二弹簧。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件或密封件组件，其中所述弹簧是锥形或涡形弹簧。
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