CN118188808A - 按压到位式j形密封件 - Google Patents
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Abstract
一种用于相邻部件之间的接口的按压到位式密封件，其中该密封件包括沿纵向轴线布置并且以在截面视图中的J形为特征的柱形结构。该密封件被布置在第一部件内并且在PIP密封件被安装在接口内时被第二部件压缩。J形包括正交于纵向轴线并向纵向轴线延伸的第一杆部段，以便在密封件被安装在接口内时被第二部件压缩。J形还包括比第一杆部段更长的、正交于纵向轴线并向纵向轴线延伸的第二杆部段，以便在密封件被安装在接口内时稳定该结构；J形进一步包括基部第三部段，其平行于纵向轴线布置并且将第一杆部段连接到第二杆部段，从而在第一和第二部段之间限定凹部。
Description
技术领域
引言
本公开涉及一种J形按压到位式(press-in-place，PIP)密封件，诸如用于来自不同材料的部件之间的接口。
背景技术
衬垫或密封件是一种填充配合表面之间的空间的机械部件，通常用于防止在密封件受压时流体从联结的物体泄漏或泄漏到联结的物体中。密封件通过使用衬垫填充表面不规则而允许机器零件上“不太完美”的配合表面进行联结，而不允许发生泄漏。密封件还防止外部污染物进入所得组件。密封件通常由片材或模制材料制成，片材或模制材料例如纸张、天然橡胶、合成橡胶、金属或塑料聚合物。
在两个配合部件之间的接头受压的情况下，或配合部件由不同材料构建而成的情况下，此类接头的密封变得甚至更具挑战性。此外，在此类接头中，非故意的流体泄漏可能导致由此被密封的系统发生功能性故障。通常，此类泄漏可能因产生需要清理的流体溢出物而引起附加的不便性。因此，针对特定应用的密封件的设计和选择可证明对于目标系统的可靠性和系统用户满意度至关重要。
发明内容
一种用于相邻部件之间的接口的按压到位式(PIP)密封件，其中该PIP密封件包括柱形结构，该柱形结构沿纵向轴线布置并且以在截面视图中的J形为特征。柱形结构被构造成布置在第一部件内，并且在PIP密封件被安装在接口内时被第二部件压缩抵靠第一部件。J形包括第一杆部段(stem section)，该第一杆部段具有正交于纵向轴线布置并向纵向轴线延伸的第一长度。第一杆被构造成在PIP密封件被安装在接口内时被第二部件压缩以在第一部件和第二部件之间产生密封压力。J形还包括第二杆部段，该第二杆部段具有比第一长度更长的、正交于纵向轴线布置并向纵向轴线延伸的第二长度。第二杆被构造成在PIP密封件被安装在接口内时使柱形结构稳定。J形还包括基部第三部段，该基部第三部段平行于纵向轴线布置并且将第一杆部段连接到第二杆部段。第三部段还在第一部段和第二部段之间限定凹部。
第一杆部段可包括端部，该端部被构造成在PIP密封件被安装在接口内时与第二部件接触。在截面视图中，端部可以是倾斜的。
柱形结构可由弹性材料形成或构建而成。
弹性材料可为乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶。
该材料可具有40的肖氏A硬度(Shore A-40hardness)。
柱形结构可被构造成与流体接触。PIP密封材料可以基于其对流体的化学耐受性来选择。
流体可为湿空气、氢气和基于乙二醇的冷却剂中的至少一者。
第一杆部段、第二杆部段和基座第三部段之间的相应过渡部可包括由弯曲轮廓限定的弯曲部。
柱形结构在正交于纵向轴线的平面上可具有圆形或椭圆形轮廓。
柱形结构在正交于纵向轴线的平面上可具有不规则轮廓。
一种流体-压力接头组件，其包括第一部件和第二部件，以及用于两者之间的接口的按压到位式(PIP)密封件。
本公开还涉及以下技术方案：
1.一种用于相邻部件之间的接口的按压到位式(PIP)密封件，所述PIP密封件包括：
柱形结构，所述柱形结构沿纵向轴线布置并且以在截面视图中的J形为特征，其中所述柱形结构被构造成被布置在第一部件内并且在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被第二部件压缩抵靠所述第一部件，并且其中所述J形包括：
第一杆部段，所述第一杆部段具有正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第一长度，并且所述第一杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被所述第二部件压缩以在所述第一部件和所述第二部件之间产生密封压力；
第二杆部段，所述第二杆部段具有比所述第一长度更长的、正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第二长度，并且所述第二杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时使所述柱形结构稳定；和
基部第三部段，所述基部第三部段平行于所述纵向轴线布置并且将所述第一杆部段连接到所述第二杆部段，从而在所述第一部段和所述第二部段之间限定凹部。
2.根据技术方案1所述的PIP密封件，其中，所述第一杆部段包括端部，所述端部被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时与所述第二部件接触，并且其中，所述端部在截面视图中是倾斜的。
3.根据技术方案1所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构由顺应性材料构建而成。
4.根据技术方案3所述的PIP密封件，其中，所述顺应性材料是乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶。
5.根据技术方案3所述的PIP密封件，其中，所述材料具有40的肖氏A硬度。
6.根据技术方案3所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构被构造成与流体接触，并且其中，所述材料基于其对流体的化学耐受性来选择。
7.根据技术方案6所述的PIP密封件，其中，所述流体是湿空气、氢气和基于乙二醇的冷却剂中的至少一者。
8.根据技术方案1所述的PIP密封，其中，所述第一杆部段、所述第二杆部段和所述基部第三段之间的相应过渡部包括由弯曲轮廓限定的弯曲部。
9.根据技术方案1所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构在正交于所述纵向轴线的平面内具有圆形和椭圆形形状中的一种。
10.根据技术方案1所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构在正交于纵向轴线的平面内具有不规则的形状。
11.一种流体-压力接头组件，包括：
第一部件和第二部件；
用于所述第一部件和所述第二部件之间的接口的按压到位式(PIP)密封件，所述PIP密封件具有：
柱形结构，所述柱形结构沿纵向轴线布置并且以在截面视图中的J形为特征，其中所述柱形结构被构造成被布置在第一部件内并且在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被第二部件压缩抵靠所述第一部件，并且其中所述J形包括：
第一杆部段，所述第一杆部段具有正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第一长度，并且所述第一杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被所述第二部件压缩以在所述第一部件和所述第二部件之间产生密封压力；
第二杆部段，所述第二杆部段具有比所述第一长度更长的、正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第二长度，并且所述第二杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时使所述柱形结构稳定；和
基部第三部段，所述基部第三部段平行于所述纵向轴线布置并且将所述第一杆部段连接到所述第二杆部段，从而在所述第一部段和所述第二部段之间限定凹部。
12.根据技术方案11所述的流体-压力接头组件，其中，所述第一杆部段包括端部，所述端部被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时与所述第二部件接触，并且其中，所述端部在截面视图中是倾斜的。
13.根据技术方案11所述的流体-压力接头组件，其中，所述柱形结构由顺应性材料构建而成。
14.根据技术方案13所述的流体-压力接头组件，其中，所述顺应性材料是乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶。
15.根据技术方案13所述的流体-压力接头组件，其中，所述材料具有40的肖氏A硬度。
16.根据技术方案13所述的流体-压力接头组件，其中，所述柱形结构被构造成与流体接触，并且其中，所述材料基于其对流体的化学耐受性来选择。
17.根据技术方案16所述的流体-压力接头组件，其中，所述流体是湿空气、氢气和基于乙二醇的冷却剂中的至少一者。
18.根据技术方案11所述的流体-压力接头组件，其中，所述第一杆部段、所述第二杆部段和所述基部第三段之间的相应过渡部包括由弯曲轮廓限定的弯曲部。
19.根据技术方案11所述的流体-压力接头组件，其中，所述柱形结构在正交于所述纵向轴线的平面内具有圆形、椭圆形和不规则形状中的一种。
20.一种用于相邻部件之间的接口的按压到位式(PIP)密封件，所述PIP密封件包括：
柱形结构，所述柱形结构由乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶构建而成，并且所述柱形结构沿纵向轴线布置并且以在截面视图中的J形为特征，其中所述柱形结构被构造成被布置在第一部件内并且在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被第二部件压缩抵靠所述第一部件，并且其中所述J形包括：
第一杆部段，所述第一杆部段具有正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第一长度，并且所述第一杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被所述第二部件压缩以在所述第一部件和所述第二部件之间产生密封压力；
第二杆部段，所述第二杆部段具有比所述第一长度更长的、正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第二长度，并且所述第二杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时使所述柱形结构稳定；和
基部第三部段，所述基部第三部段平行于所述纵向轴线布置并且将所述第一杆部段连接到所述第二杆部段，从而在所述第一第一部段和所述第二部段之间限定凹部。
当结合附图和所附权利要求来理解时，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将从用于实施所描述的公开内容的(多个)实施例和(多个)最佳模式的以下详细描述显而易见。
附图说明
图1为根据本公开的相邻部件之间的接口的示意性透视图。
图2为用于图1中所示接口的根据本公开的J形按压到位式(PIP)密封件的一个实施例的示意性特写透视图。
图3为图1中所示根据本公开的PIP密封件的示意性特写截面侧视图。
图4为由图3中所示截面侧视图表示的根据本公开的PIP密封件的另一实施例的示意性特写透视图。
图5为由图3中所示截面侧视图表示的根据本公开的PIP密封件的另一实施例的示意性特写透视图。
图6为根据本公开的PIP密封件的示意性特写截面侧视图，其被图示为在图1中所示相邻部件之间的接口内处于安装和压缩状态。
具体实施方式
本领域普通技术人员将认识到，诸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等术语是针对附图叙述使用的，且并不表示对由所附权利要求限定的本公开范围的限制。参考附图，其中相似的附图标记表示相似的部件，图1示出了组件10相邻部件——第一部件12和第二部件14。组件10包括在部件12和14之间具有接口10A(如图6所示)的接头。接口10A可以被构造成密封加压流体。通常，第一部件12和第二部件14彼此紧固以产生稳健的组件。
如图3所示，在截面视图中，接口10A包括位于第一部件12和第二部件14之间的大致环形间隙16，其被构造成接收用于密封接口的按压到位式(PIP)密封件18。当第一部件插入第二部件时，在第一部件12和第二部件14之间产生间隙16。当第一部件和第二部件紧固在一起时，PIP密封件18通常夹在并且压缩在第一部件12和第二部件14之间的间隙16内。PIP密封件18的受控变形旨在在接口10A处产生足够的密封压力，而不会过度拉紧PIP密封材料。
第一部件12和第二部件14可由具有不同热膨胀系数的不同材料构建而成，例如两个部件中的一个由金属构建而成，而另一个由塑料构建而成。在其工作寿命期间，接口10A可经历相当大的温度梯度和间隙变化。然而，在PIP密封件18到位的情况下，接口10A旨在承受并密封相当大的流体压力。在采用意图密封加压流体的接口10A的组件中，目标接口可被视为“流体-压力接头”，并且在PIP密封件18到位的情况下，整个组件可被视为“流体-压力接头组件”。
通常，当配合部件的设计和/或制造公差变得在所采用的密封件的厚度中占相当大比例时，称接头具有大的间隙变化。在此类情况下，在配合部件的最大材料条件下，即当此类部件达到它们的最大允许尺寸时，已组装接头中密封件的实际压缩可能超过其厚度的大约20-35％,并导致那些部件上的额外应力。另一方面，在配合部件的最小材料条件下的此类情况下，即当此类部件处于它们的最小允许尺寸时，密封件的压缩可能小于用以保持加压流体而不泄漏的理想要求。
如图2、图4和图5所示，PIP密封件18为连续材料带，且具有沿纵向轴线X布置的大致柱形结构20。PIP密封件18可被视为“单一结构”，表示柱形结构20由均匀、不间断的特定材料块制成，没有来自不同材料的零件或部段固定至其。柱形结构20在正交于纵向轴线X的平面Y中可以具有圆形形状(如图2所示)或椭圆形形状(如图4所示)。可替代地，柱形结构20在正交于纵向轴线X的平面Y中可以具有不规则的轮廓或形状(如图5所示)，以匹配第一部件12和第二部件14之间的特定接口的形状。
如图1所示，第一部件12和第二部件14可分别限定用于在其间输送流体的通道12A和14A。如图2、图4和图5中另外示出的，柱形结构20围绕开放的内部区域20A。开放的内部区域20A被构造成在其中接收第二部件14的部段并使其居中。此类连接将产生从第一部件12到第二部件14的连续流体通道，从而便于工作流体在通道12A、14A之间传输。柱形结构20被构造成布置在第一部件12内，例如在成形或加工的凹穴(pocket)12-1内，并且在PIP密封件18被安装在接口10A内时，柱形结构20被第二部件14压缩抵靠第一部件。因此，在接口10A的组装过程中，PIP密封件18可以首先被压入凹穴12-1中，且然后随着第一部件12和第二部件14彼此紧固而被第二部件14压缩。
柱形结构20可由弹性或顺应性材料制成或以其它方式构建而成。更具体地，柱形结构20的材料可以选择为具有40的肖氏A硬度。肖氏A硬度标度通常测量柔性模制橡胶的硬度，其硬度范围从非常软且柔性，到中等且稍微柔性，到硬质且几乎根本没有弹性。半刚性塑料也可以在肖氏A标度的高端上进行测量。PIP密封件18的顺应性材料在需要承受相当大的流体压力并保持其结构和密封完整性的接口10A的实施例中可能特别有用。例如，在此类实施例中，当第二部件14被紧固到第一部件12时，柱形结构20可以被压缩到其厚度的25-47％。
在柱形结构20旨在与特定流体接触并密封特定流体的实施例中，PIP密封件18的具体材料可根据其与通过接口10A输送的工作流体的相容性进行选择。此外，可以选择柱形结构20的材料，以可靠地承受接口10A处的预计温度范围和压力。具体地，在机动车辆动力系子组件的第一部件12和第二部件14之间的接口处，温度范围可以是-30至+110摄氏度。而且，接口10A的此类车辆动力系实施例可能需要密封350千帕范围内的流体压力。此外，PIP密封件18的材料可以基于其对流体扩散性的耐受性和对目标流体的化学耐受性来选择。例如，此类流体可以是湿空气、氢气或基于乙二醇(按体积计约为50％)的冷却剂。会满足上述要求的用于柱形结构20的示例性材料是乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶。
在沿图2、图4和图5中的截面3-3截取并且如图3所示的截面视图中，柱形结构20进一步以J形22为特征。如图3所示，J形22包括第一杆部段24，其具有正交于纵向轴线X布置并向纵向轴线X延伸的第一长度L1。第一杆部段24被构造成在PIP密封件18被安装在接口10A内时(如图6所示)被第二部件14压缩以在第一部件12和第二部件14之间产生密封压力。J形22还包括第二杆部段26，该第二杆部段26具有正交于纵向轴线X布置并向纵向轴线X延伸的第二长度L2。如所示出的，第二长度L2比第一长度L1更长。第二长度L2被构造成在PIP密封件18被安装在接口10A内时在正交于纵向轴线X的方向上使柱形结构20稳定。第二杆部段26限定大致平坦的表面26A，该表面被构造成当第二部件被插入到柱形结构20的开放的内部区域20A中时与第二部件14接触。
J形22还包括平行于纵向轴线X布置的基部第三部段28。基部第三部段28将第一杆部段24连接至第二杆部段26，从而在第一部段24和第二部段26之间限定了凹部或凹陷30。凹陷30被构造成促进第二部件14和第一部段24之间以及第二部段26与平坦表面26A之间的有序接触。凹陷30还被构造成最小化第二部件14与基部第三部段28接触和/或干涉的可能性。如图3中可见，J形22包括在第一杆部段24、第二杆部段26和基部第三部段28之间的过渡部32。如所示出的，目标过渡部32可包括由弯曲或圆角轮廓限定的弯曲部32A。弯曲部32A的弯曲轮廓可有助于PIP密封件18的受控压缩，而不会在组件10的产生过程中使各个部段24、26、28塌陷或折叠。
第一杆部段24可包括端部24-1，该端部被构造成在PIP密封件18被安装在接口10A内时与第二部件14接触。如截面视图所示，端部24-1可以是倾斜的或锥形的，以便于将第二部件14插入由柱形结构20包围的开放的内部区域20A。端部24-1的锥形化可以由图3所示的底切部34提供。底切部34可额外地有助于促进在凹穴12-1内在第一部件12和第二部件14之间挤压端部24-1，以在流体-压力接头中产生PIP密封件18的压缩，并承受组成部分的尺寸变化，同时提供可靠的无泄漏性能。
详细描述和附图或者图是用于支持和描述本公开，但本公开的范围仅仅由权利要求限定。虽然已详细描述了用于实施要求保护的公开内容的一些最佳模式和其他实施例，但存在用于实践所附权利要求中定义的公开内容的各种替代性设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或者在本说明书中提到的各个实施例的特征不必被理解为独立于彼此的实施例。相反，可能的是，在实施例的其中一个示例中描述的特征中的每一个可与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征进行组合，从而产生未用语言或者未参考附图进行描述的其他实施例。因此，此类其他实施例落在所附权利要求的范围的框架内。
Claims (10)
1.一种用于相邻部件之间的接口的按压到位式(PIP)密封件，所述PIP密封件包括：
柱形结构，所述柱形结构沿纵向轴线布置并且以在截面视图中的J形为特征，其中所述柱形结构被构造成被布置在第一部件内并且在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被第二部件压缩抵靠所述第一部件，并且其中所述J形包括：
第一杆部段，所述第一杆部段具有正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第一长度，并且所述第一杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时被所述第二部件压缩以在所述第一部件和所述第二部件之间产生密封压力；
第二杆部段，所述第二杆部段具有比所述第一长度更长的、正交于所述纵向轴线布置并向所述纵向轴线延伸的第二长度，并且所述第二杆部段被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时使所述柱形结构稳定；和
基部第三部段，所述基部第三部段平行于所述纵向轴线布置并且将所述第一杆部段连接到所述第二杆部段，从而在所述第一部段和所述第二部段之间限定凹部。
2.根据权利要求1所述的PIP密封件，其中，所述第一杆部段包括端部，所述端部被构造成在所述PIP密封件被安装在所述接口内时与所述第二部件接触，并且其中，所述端部在截面视图中是倾斜的。
3.根据权利要求1所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构由顺应性材料构建而成。
4.根据权利要求3所述的PIP密封件，其中，所述顺应性材料是乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶。
5.根据权利要求3所述的PIP密封件，其中，所述材料具有40的肖氏A硬度。
6.根据权利要求3所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构被构造成与流体接触，并且其中，所述材料基于其对流体的化学耐受性来选择。
7.根据权利要求6所述的PIP密封件，其中，所述流体是湿空气、氢气和基于乙二醇的冷却剂中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的PIP密封，其中，所述第一杆部段、所述第二杆部段和所述基部第三段之间的相应过渡部包括由弯曲轮廓限定的弯曲部。
9.根据权利要求1所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构在正交于所述纵向轴线的平面内具有圆形和椭圆形形状中的一种。
10.根据权利要求1所述的PIP密封件，其中，所述柱形结构在正交于纵向轴线的平面内具有不规则的形状。
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