KR20230045019A - 바이메탈 시일 - Google Patents

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KR20230045019A
KR20230045019A KR1020237004196A KR20237004196A KR20230045019A KR 20230045019 A KR20230045019 A KR 20230045019A KR 1020237004196 A KR1020237004196 A KR 1020237004196A KR 20237004196 A KR20237004196 A KR 20237004196A KR 20230045019 A KR20230045019 A KR 20230045019A
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KR
South Korea
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sealing component
joint
seal
component
assembly
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Application number
KR1020237004196A
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English (en)
Inventor
더글러스 조지
마크 더블유. 아미티지
Original Assignee
생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Publication date
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Abstract

시스템 및 방법은 조립체를 위한 환형 바이메탈 시일을 제공하는 것을 포함한다. 바이메탈 시일은 제1 재료로 형성된 제1 밀봉 구성요소, 제1 재료와는 상이한 제2 재료로 형성된 제2 밀봉 구성요소, 및 제1 밀봉 구성요소와 제2 밀봉 구성요소 사이에 형성된 조인트를 포함한다. 바이메탈 시일은 상이한 금속 재료들로부터 형성된 제1 조립체 구성요소와 제2 조립체 구성요소 사이에 반경방향 시일을 형성하도록 구성된다. 제1 재료 및 제2 재료의 열 팽창 계수(CTE)는 조립체의 구성요소들의 상이한 금속 재료들 사이의 극한 작동 온도에서 반경방향 시일을 유지시키도록 구성된다.

Description

바이메탈 시일
시일은 조립체의 구성요소들 사이의 누출을 방지하기 위해 많은 산업적 응용에서 사용된다. 고온 항공우주 및 모터스포츠 응용에서의 진보는 상이한 열 팽창 특성들을 갖는 상이한 재료들로 형성되는 정합 구성요소들을 점점 더 많이 사용한다. 이러한 응용에서 고온을 겪을 때, 균질한 금속 재료로 형성된 전통적인 금속 시일은 정합 구성요소들의 열 팽창 특성들의 차이로 인해 시일의 내경 또는 외경에서 과다압축되거나 과소압축되어, 이에 의해 냉각 시 누출을 초래할 수 있다. 따라서, 산업은 이러한 응용을 위한 시일 기술에서 개선을 계속 요구한다.
실시 형태의 특징 및 이점이 달성되고 더 상세하게 이해될 수 있는 방식이 첨부 도면에 도시된 이의 실시 형태를 참조하여 더 특정한 설명을 가질 수 있다. 그러나, 다른 동일하게 효과적인 실시 형태가 있을 수 있기 때문에, 도면은 일부 실시 형태만을 도시하며, 그에 따라서 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 6은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 7은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 9는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 갖는 조립체의 단면도이다.
도 10은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일을 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 조립체에 배치된 환형 바이메탈 시일의 응력 분포를 도시하는 단면도이다.
상이한 도면에서 동일한 도면 부호의 사용은 유사하거나 동일한 항목을 나타낸다.
도 1은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(150)을 갖는 조립체(100)의 부분 단면도이다. 일부 실시 형태에서, 조립체(100)는 항공우주 엔진의 엔진 덕트 조립체 또는 배기 구성요소를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 조립체(100)는 터보 및 배기 구성요소, 또는 자동차 엔진의 배기 구성요소를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 조립체(100)는 지면 기반 전력 터빈 유증기 시스템(ground-based power turbine oil-mist system)을 포함할 수 있다. 대안적인 실시 형태에서, 조립체(100)는 유체 기밀 시일을 필요로 하는 임의의 다른 적합한 응용을 포함할 수 있다. 조립체(100)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102) 및 제2 조립체 구성요소(104)를 포함할 수 있다. 제1 조립체 구성요소(102)는 대체적으로 환형체(106)의 내경(ID)을 한정할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 조립체 구성요소(102)는 프로브, 샤프트, 또는 내부 튜브를 포함할 수 있다. 제2 조립체 구성요소(104)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102) 주위에 환형으로 배치될 수 있고, 환형체(106)의 외경(OD)을 한정할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제2 조립체 구성요소(104)는 하우징 또는 외부 튜브를 포함할 수 있다.
고온 응용에서의 진보는 상이한 열 팽창 특성들을 갖는 상이한 재료들로 형성되는 정합 구성요소들을 점점 더 많이 사용할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 조립체 구성요소(102)는 대체적으로 제1 금속 재료로 형성될 수 있고, 제2 조립체 구성요소(104)는 제1 금속 재료와는 상이한 제2 금속 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 조립체 구성요소(102)를 형성하는 제1 금속 재료의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)는 제2 조립체 구성요소(104)를 형성하는 제2 금속 재료의 CTE와 상이할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 금속 재료의 CTE는 제2 금속 재료의 CTE보다 클 수 있다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 제1 금속 재료의 CTE는 제2 금속 재료의 CTE보다 작을 수 있다. 특정 실시 형태에서, 제1 금속 재료는 강철 또는 스테인리스강을 포함할 수 있다. 이와 같이, 제1 금속의 CTE는 약 8.5 in/in-°F(15.3 cm/cm-℃), 약 8.75 in/in-°F(15.75 cm/cm-℃), 약 9 in/in-°F(16.2 cm/cm-℃), 약 9.25 in/in-°F(16.65 cm/cm-℃), 약 9.5 in/in-°F (17.1 cm/cm-℃), 약 9.75 in/in-°F(17.55 cm/cm-℃), 또는 약 10 in/in-°F(18.0 cm/cm-℃)일 수 있다. 특정 실시 형태에서, 제2 금속 재료는 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함할 수 있다. 이와 같이, 제2 금속 재료의 CTE는 약 4 in/in-°F(7.2 cm/cm-℃), 약 4.25 in/in-°F(7.65 cm/cm-℃), 약 4.5 in/in-°F(8.1 cm/cm-℃), 약 4.75 in/in-°F(8.55 cm/cm-℃), 또는 약 5 in/in-°F(9.0 cm/cm-℃)일 수 있다.
환형 바이메탈 시일(150)은 대체적으로 환형체(106) 내에 그리고 제1 조립체 구성요소(102)와 제2 조립체 구성요소(104) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 시일(150)은 제1 조립체 구성요소(102)와 제2 조립체 구성요소(104) 사이의 간섭 끼워맞춤을 포함할 수 있다. 또한, 시일(150)은 제1 조립체 구성요소(102)와 제2 조립체 구성요소(104) 사이에 반경방향 시일을 제공하도록 구성될 수 있다. 시일(150)은 대체적으로 제1 밀봉 구성요소(152), 제2 밀봉 구성요소(154), 및 제1 밀봉 구성요소(152)와 제2 밀봉 구성요소(154) 사이에 형성된 조인트(156)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 밀봉 구성요소(152)는 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하도록 구성될 수 있는 한편, 제2 밀봉 구성요소(154)는 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하도록 구성된다.
제1 밀봉 구성요소(152)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(158) 및 조인트 특징부(160)를 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(154)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(162) 및 조인트 특징부(164)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 조인트 특징부(160)는 아치형 굴곡부(172)에 의해 결합된 서로 반대편의 선형 레그들(168, 170)을 포함하는 조인트 공동(166)을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(154)의 조인트 특징부(164)는 조인트(156)를 형성하기 위해 조인트 공동(166) 내에 수용된 조인트 레그(174)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 조인트 레그(174)는 선형일 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 조인트 레그(174)는 환형체(106)에 대해 실질적으로 축방향으로 연장될 수 있다. 그러나, 대안적인 실시 형태에서, 조인트 특징부들(160, 164)은 제1 밀봉 구성요소(152)가 조인트 특징부(164)를 포함하고 제2 밀봉 구성요소(154)가 조인트 특징부(160)를 포함하도록 역전될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152) 및 제2 밀봉 구성요소(154) 중 하나 이상은 3D 프린팅되거나 임의의 다른 적합한 공정에 의해 형성될 수 있다. 조인트(156)는 대체적으로 제1 밀봉 구성요소(152)와 제2 밀봉 구성요소(154) 사이에 누출 경로가 없도록 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 조인트(156)는, 제2 밀봉 구성요소(154)의 조인트 레그(174)가 제1 밀봉 구성요소(152)의 조인트 공동(166) 내로 삽입되도록 제1 밀봉 구성요소(152) 및 제2 밀봉 구성요소(154)를 3D 프린팅함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 조인트(156)는 제2 밀봉 구성요소(154)의 조인트 레그(174)를 제1 밀봉 구성요소(152)의 조인트 공동(166) 내로 물리적으로 삽입한 다음, 조인트에 초음파 용접, 레이저 소결, 기계적 크림핑, 냉간 압연(쿨롱 결합(coulomb bonding)), 브레이징, 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 조인트 형성 공정을 겪게 함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 조인트 레그(174)를 조인트 공동(166) 내로 삽입할 때 그리고 조인트 형성 공정을 수행하기 전에, 조인트 레그(174)는 조인트 공동(166)의 서로 반대편의 선형 레그들(168, 170) 중 하나 이상과 접촉할 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 조인트(156)는 초음파 용접, 레이저 소결, 기계적 크림핑, 냉간 압연(쿨롱 결합), 브레이징, 3D 프린팅, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 형성될 수 있다.
상이한 금속 재료들 사이에 시일을 형성하는 것은 높은 작동 온도에서 고유한 문제를 제기하는데, 이는 균질한 금속 재료로 형성된 전통적인 금속 시일이 조립체(100)의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이로 인해 시일의 내경 또는 외경에서 과다압축될 수 있기 때문이다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 시일(150)은 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다.
따라서, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료는 금속 재료일 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료는 금속 재료일 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료는 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료와 상이할 수 있다. 밀봉 구성요소들(152, 154)이 상이한 재료들로 형성된 바이메탈 시일을 가짐으로써, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 열 팽창 계수(CTE)는 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE와 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료의 CTE가 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE보다 큰 경우, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 CTE는 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE보다 클 수 있다. 그러나, 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료의 CTE가 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE보다 작은 실시 형태에서는, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 CTE는 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE보다 작을 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료의 CTE보다 작을 수 있고, 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE보다 클 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료는 Inconel®과 같은 니켈-크롬계 합금, 니켈계 합금, 니켈, 티타늄, 또는 텅스텐을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료는 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료에 대해 유사하거나 상대적인 비율로 팽창 및/또는 수축하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료의 CTE와 동일하거나, 그보다 적어도 5%만큼 더 작거나, 적어도 10%만큼 더 작거나, 적어도 15%만큼 더 작거나, 적어도 20%만큼 더 작거나, 적어도 25%만큼 더 작거나, 적어도 30%만큼 더 작거나, 적어도 35%만큼 더 작거나, 적어도 40%만큼 더 작거나, 또는 적어도 50%만큼 더 작을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE보다 95% 이하만큼 더 작거나, 90% 이하만큼 더 작거나, 85% 이하만큼 더 작거나, 80% 이하만큼 더 작거나, 75% 이하만큼 더 작거나, 65% 이하만큼 더 작거나, 60% 이하만큼 더 작거나, 55% 이하만큼 더 작거나, 또는 50% 이하만큼 더 작을 수 있다. 또한, 제1 밀봉 구성요소(152)의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료의 CTE보다 적어도 5%만큼 더 작은 값 내지 95% 이하만큼 더 작은 값, 또는 심지어 적어도 20%만큼 더 작은 값 내지 30% 이하만큼 더 작은 값과 같은, 이러한 최소 및 최대 값들 중 임의의 값들 사이에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE보다 클 수 있고, 제1 조립체 구성요소(102)의 제1 금속 재료의 CTE보다 작을 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료는 Haynes®242®과 같은 니켈-몰리브덴 크롬 합금, 스테인리스강, 스프링강, 강철, 알루미늄, 아연, 구리, 마그네슘, 주석, 백금, 납, 철 또는 청동을 포함할 수 있다. 따라서, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료는 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료에 대해 유사하거나 상대적인 비율로 팽창 및/또는 수축하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE와 동일하거나, 그보다 적어도 5%만큼 더 크거나, 적어도 10%만큼 더 크거나, 적어도 15%만큼 더 크거나, 적어도 20%만큼 더 크거나, 적어도 25%만큼 더 크거나, 적어도 30%만큼 더 크거나, 적어도 35%만큼 더 크거나, 적어도 40%만큼 더 크거나, 적어도 45%만큼 더 크거나, 적어도 50%만큼 더 크거나, 적어도 55%만큼 더 크거나, 적어도 60%만큼 더 크거나, 적어도 65%만큼 더 크거나, 적어도 70%만큼 더 크거나, 또는 적어도 75%만큼 더 클 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE보다 100% 이하만큼 더 크거나, 95% 이하만큼 더 크거나, 90% 이하만큼 더 크거나, 85% 이하만큼 더 크거나, 80% 이하만큼 더 크거나, 또는 75% 이하만큼 더 클 수 있다. 또한, 제2 밀봉 구성요소(154)의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소(104)의 제2 금속 재료의 CTE보다 적어도 5%만큼 더 큰 값 내지 95% 이하만큼 더 큰 값, 또는 심지어 적어도 65%만큼 더 큰 값 내지 75% 이하만큼 더 큰 값과 같은, 이러한 최소 및 최대 값들 중 임의의 값들 사이에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(250)을 갖는 조립체(100)의 부분 단면도이다. 시일(250)은 대체적으로 시일(150)과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(252), 제2 밀봉 구성요소(254), 및 제1 밀봉 구성요소(252)와 제2 밀봉 구성요소(254) 사이에 형성된 조인트(256)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(252)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(258) 및 조인트 특징부(260)를 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(254)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(262) 및 조인트 특징부(264)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(254)는 아치형 부분(262)과 조인트 특징부(264) 사이에 배치된 선형 부분(276)을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(252)는 아치형 부분(258)과 조인트 특징부(260) 사이에 배치된, 선형 부분(276)과 실질적으로 유사한 선형 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(252)의 조인트 특징부(260)는 아치형 굴곡부(272)에 의해 결합된 서로 반대편의 선형 레그들(268, 270)을 포함하는 조인트 공동(266)을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(254)의 조인트 특징부(264)는 조인트(256)를 형성하기 위해 조인트 공동(266) 내에 수용된 조인트 레그(274)를 포함할 수 있다. 그러나, 대안적인 실시 형태에서, 조인트 특징부들(260, 264)은 제1 밀봉 구성요소(252)가 조인트 특징부(264)를 포함하고 제2 밀봉 구성요소(254)가 조인트 특징부(260)를 포함하도록 역전될 수 있다. 또한, 시일(250)은 시일(150)과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(256)는 또한, 시일(150)을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(350)을 갖는 조립체(100)의 부분 단면도이다. 시일(350)은 대체적으로 시일(150)과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(352), 제2 밀봉 구성요소(354), 및 제1 밀봉 구성요소(352)와 제2 밀봉 구성요소(354) 사이에 형성된 조인트(356)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(352)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(358) 및 조인트 특징부(360)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 아치형 부분(358)은, 조인트 특징부가 실질적으로 반경방향으로 배향되고/되거나 조인트 공동(366)이 제2 조립체 구성요소(104)를 향해 개방되도록 가변 반경을 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(354)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(362) 및 조인트 특징부(364)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(354)는, 조인트 레그(374)가 실질적으로 반경 방향으로 배향되고/되거나 제1 조립체 구성요소(102)를 향해 연장되도록, 아치형 부분(362)과 조인트 특징부(364) 사이에 배치된 반대편의 아치형 부분(378)을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(352)의 조인트 특징부(360)는 아치형 굴곡부(372)에 의해 결합된 서로 반대편의 선형 레그들(368, 370)을 포함하는 조인트 공동(366)을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(354)의 조인트 특징부(364)는 조인트(356)를 형성하기 위해 조인트 공동(366) 내에 수용된 조인트 레그(374)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 조인트(356)는 실질적으로 반경방향으로 배향될 수 있다. 그러나, 대안적인 실시 형태에서, 조인트 특징부들(360, 364)은 제1 밀봉 구성요소(352)가 조인트 특징부(364)를 포함하고 제2 밀봉 구성요소(354)가 조인트 특징부(360)를 포함하도록 역전될 수 있다. 또한, 시일(350)은 시일들(150) 중 하나 이상과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(356)는 또한, 시일(150)을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 시일(350)의 대안적인 실시 형태는 조립체(100)에서 작동에 적합한 바이메탈 시일을 생성하기 위해 임의의 개수의 아치형 콘볼루션(arcuate convolution) 및/또는 선형 부분을 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(450)을 갖는 조립체(100)의 부분 단면도이다.
시일(450)은 대체적으로 시일들(150, 250) 중 하나 이상과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(452), 제2 밀봉 구성요소(454), 및 제1 밀봉 구성요소(452)와 제2 밀봉 구성요소(454) 사이에 형성된 조인트(456)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(452)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(458) 및 조인트 특징부(464)를 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(454)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(462) 및 조인트 특징부(460)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(454)는 아치형 부분(462)과 조인트 특징부(460) 사이에 배치된 선형 부분(476)을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(252)는 아치형 부분(458)과 조인트 특징부(464) 사이에 배치된, 선형 부분(476)과 실질적으로 유사한 선형 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(452)의 조인트 특징부(464)는 조인트 레그(474)의 원주에 대해 밀봉 리지(ridge)를 형성하는 복수의 서로 반대편의 아치형 콘볼루션들(480)을 갖는 조인트 레그(474)를 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(454)의 조인트 특징부(460)는 아치형 굴곡부(472)에 의해 결합된 서로 반대편의 선형 레그들(468, 470)을 포함하는 조인트 공동(466)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 서로 반대편의 아치형 콘볼루션들(480)은 조인트(456)를 강화할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 조인트(456)는 실질적으로 축방향으로 배향될 수 있다. 그러나, 대안적인 실시 형태에서, 시일(250)과 관련하여 도시된 것과 같이, 조인트 특징부들(460, 464)은 제1 밀봉 구성요소(452)가 조인트 특징부(460)를 포함하고 제2 밀봉 구성요소(454)가 조인트 특징부(164)를 포함하도록 역전될 수 있다. 또한, 시일(450)은 시일들(150, 250) 중 하나 이상과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(456)는 또한, 시일(150)을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 시일(450)의 대안적인 실시 형태는 조립체(100)에서 작동에 적합한 바이메탈 시일을 생성하기 위해 임의의 개수의 아치형 콘볼루션 및/또는 선형 부분을 포함할 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(550)을 갖는 조립체(100)의 부분 단면도이다. 시일(550)은 대체적으로 시일(150)과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(552), 제2 밀봉 구성요소(554), 및 제1 밀봉 구성요소(552)와 제2 밀봉 구성요소(554) 사이에 형성된 조인트(556)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(552)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(558) 및 조인트 특징부(560)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(552)는 또한 아치형 부분(558)과 조인트 특징부(560) 사이에 배치된 선형 부분(582)을 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(554)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(562) 및 조인트 특징부(564)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소(554)는 아치형 부분(562)과 조인트 특징부(564) 사이에 배치된 선형 부분(576)을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(552) 및/또는 제2 밀봉 구성요소(554)는 각각 선형 부분(580, 576)이 없을 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(552)의 조인트 특징부(560)는 아치형 조인트 부분을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(554)의 조인트 특징부(564)는 상보적 아치형 조인트 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(552)의 아치형 조인트 부분 및 제2 밀봉 구성요소(554)의 상보적 아치형 조인트 부분은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 따라서, 일부 실시 형태에서, 밀봉 구성요소들(552, 554) 각각은 균일한 두께를 포함할 수 있다. 이와 같이, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(552) 및 제2 밀봉 구성요소(554)의 중첩되는 아치형 조인트 부분들은 개별 밀봉 구성요소들(552, 554)의 두께보다 큰 두께를 포함할 수 있다. 또한, 시일(550)은 시일(150)과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(556)는 또한, 시일(150)을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
도 6은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(650)을 갖는 조립체(100)의 단면도이다. 시일(650)은 대체적으로 시일들(150, 550) 중 하나 이상과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(652), 제2 밀봉 구성요소(654), 및 제1 밀봉 구성요소(652)와 제2 밀봉 구성요소(654) 사이에 형성된 조인트(656)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(652)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(658) 및 조인트 특징부(560)를 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(654)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(662) 및 조인트 특징부(664)를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(652) 및/또는 제2 밀봉 구성요소(654)는 그들의 각각의 아치형 부분(658, 662)과 조인트 특징부(660, 664) 사이에 배치된 선형 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(652)의 조인트 특징부(660)는 아치형 조인트 부분을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(654)의 조인트 특징부(664)는 상보적 아치형 조인트 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(652)의 아치형 조인트 부분 및 제2 밀봉 구성요소(654)의 상보적 아치형 조인트 부분은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(652)의 아치형 조인트 부분 및 제2 밀봉 구성요소(654)의 상보적 아치형 조인트 부분은 시일(650)이 실질적으로 균일한 두께를 포함할 수 있도록 테이퍼지거나 아치형으로 테이퍼질 수 있다. 또한, 시일(650)은 시일들(150, 550) 중 하나 이상과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(656)는 또한, 시일들(150, 550) 중 하나 이상을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(750)을 갖는 조립체(100)의 단면도이다. 시일(750)은 대체적으로 시일(150)과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(752), 제2 밀봉 구성요소(754), 및 제1 밀봉 구성요소(752)와 제2 밀봉 구성요소(754) 사이에 형성된 조인트(756)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(752)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(758) 및 조인트 특징부(760)를 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(754)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(762) 및 조인트 특징부(764)를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(752) 및/또는 제2 밀봉 구성요소(754)는 그들의 각각의 아치형 부분(758, 762)과 조인트 특징부(760, 764) 사이에 배치된 선형 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(752)의 조인트 특징부(760)는 선형 조인트 부분을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(754)의 조인트 특징부(764)는 선형 조인트 부분을 포함할 수 있다. 추가적으로, 조인트(756)는 제1 밀봉 구성요소(752)의 조인트 특징부(760)의 선형 조인트 부분을 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 제1 공동(792) 및 제1 공동(792)의 반대편에 있고 제2 밀봉 구성요소(754)의 조인트 특징부(764)의 선형 조인트 부분을 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 제2 공동(794)을 갖는 리테이너(790)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(752)의 선형 부분 및 제2 밀봉 구성요소(754)의 선형 조인트 부분은 반경방향으로 정렬될 수 있다. 따라서, 일부 실시 형태에서, 리테이너(790)는 제1 밀봉 구성요소(752)와 제2 밀봉 구성요소(754) 사이에 적어도 부분적으로 반경방향으로 배치될 수 있다. 또한, 시일(750)은 시일(150)과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(756)는 또한, 시일(150)을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(850)을 갖는 조립체(100)의 단면도이다. 시일(850)은 대체적으로 시일들(150, 750) 중 하나 이상과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(852), 제2 밀봉 구성요소(854), 및 제1 밀봉 구성요소(852)와 제2 밀봉 구성요소(854) 사이에 형성된 조인트(856)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(852)는 대체적으로 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(858) 및 조인트 특징부(860)를 포함할 수 있다. 제2 밀봉 구성요소(854)는 대체적으로 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분(862) 및 조인트 특징부(864)를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(852) 및/또는 제2 밀봉 구성요소(854)는 그들의 각각의 아치형 부분(858, 862)과 조인트 특징부(860, 864) 사이에 배치된 선형 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(852)의 조인트 특징부(860)는 선형 조인트 부분을 포함할 수 있고, 제2 밀봉 구성요소(854)의 조인트 특징부(864)는 선형 조인트 부분을 포함할 수 있다. 추가적으로, 조인트(856)는 제1 밀봉 구성요소(852)의 조인트 특징부(860)의 선형 조인트 부분 및 제2 밀봉 구성요소(854)의 조인트 특징부(864)의 선형 조인트 부분을 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 공동(896)을 갖는 리테이너(890)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(852)의 선형 부분 및 제2 밀봉 구성요소(854)의 선형 조인트 부분은 리테이너(890)에 의해 접촉상태로 보유될 수 있다. 또한, 시일(850)은 시일들(150, 750) 중 하나 이상과 실질적으로 유사한 방식으로 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상하기 위해 바이메탈 구조물로 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 조인트(856)는 또한, 시일들(150, 750) 중 하나 이상을 참조하여 개시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
도 9는 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(950)을 갖는 조립체(100)의 단면도이다. 시일(950)은 대체적으로 본 명세서에 개시된 시일들(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850) 중 임의의 것을 대표할 수 있고, 제1 밀봉 구성요소(952), 제2 밀봉 구성요소(954), 및 조인트(956)를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 시일(950)은 하나 이상의 지지 링(992, 994)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 시일(950)은 제1 밀봉 구성요소(952) 내에 배치된 지지 링(992)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(992)은 조립체(100)의 환형체(106)의 내경(ID)에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(992)은 대체적으로 ID를 향해 제1 밀봉 구성요소(952) 상에 반경방향 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 시일(950)은 제2 밀봉 구성요소(954) 내에 배치된 지지 링(994)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(994)은 조립체(100)의 환형체(106)의 외경(OD)에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(994)은 대체적으로 OD를 향해 제2 밀봉 구성요소(954) 상에 반경방향 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 시일(950)은 지지 링들(992, 994) 둘 모두를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 지지 링(992, 994)은 중실 링(solid ring)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(992, 994)은 중공 링을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(992, 994)은 "키-링(key-ring)"스프링 또는 다른 탄성 스프링을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 형태에서, 지지 링(992, 994)은 중실 링, 중공 링, 키-링 스프링, 또는 다른 탄성 스프링의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 지지 링(992, 994)은 대체적으로 탄성 금속 재료, 예컨대 Haynes®242®와 같은 니켈-몰리브덴 크롬 합금, 스테인리스강, 스프링강, 강철, 알루미늄, 아연, 구리, 마그네슘, 주석, 백금, 납, 철 또는 청동으로 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(992, 994)은 코팅 및/또는 표면 처리, 예컨대 질화 또는 탄소 질화 표면 처리를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 지지 링(992)은 제1 조립체 구성요소(102), 제1 밀봉 구성요소(952), 또는 이들의 조합과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(994)은 제2 조립체 구성요소(104), 제2 밀봉 구성요소(954), 또는 이들의 조합과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 조립체 구성요소(102)가 300 시리즈 스테인리스강으로 형성되는 경우, 지지 링(992)은 또한 300 시리즈 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(992)은 제1 조립체 구성요소(102), 제1 밀봉 구성요소(952), 또는 이들의 조합과 상이한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 링(994)은 제2 조립체 구성요소(104), 제2 밀봉 구성요소(954), 또는 이들의 조합과 상이한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 조립체 구성요소(102)가 300 시리즈 스테인리스강으로 형성되는 경우, 지지 링(992)은 718 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 따라서, 지지 링들(992, 994)은 본 명세서에 개시된 시일들(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850)의 실시 형태에 따라 기능하기 위해 그들 각각의 구성요소들(102, 952, 104, 954) 중 하나 이상과 실질적으로 유사한 CTE를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
지지 링(992, 994)은 대체적으로 제1 조립체 구성요소(952) 및/또는 제2 조립체 구성요소(954)가 300 시리즈 스테인리스강과 같은 충분한 강도를 제공하지 않는 재료로 형성될 때 이용될 수 있다. 이는 제1 밀봉 구성요소(952) 및/또는 제2 밀봉 구성요소(952)의 재료가 CTE에 기초하여 선택될 때 발생할 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 재료는 다양한 조립체 구성요소들(102, 104) 및 각각의 밀봉 구성요소들(952, 954)의 CTE를 밀접하게 정렬시키기 위해 CTE에 기초하여 선택될 수 있다. 따라서, 지지 링(992, 994)은 증가된 강성을 갖는 시일(950)을 제공하면서, 또한 적어도 1000℉(약 535℃)의 온도와 같은 상승된 온도에서 시일이 신뢰성 있게 수행할 수 있게 한다.
시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)의 실시 형태는 조립체(100)에서의 특정 응용에 적합한 임의의 치수를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 환형체(106)의 ID 및/또는 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)의 ID는 적어도 5 mm, 적어도 6 mm, 적어도 7 mm, 적어도 8 mm, 적어도 9 mm, 적어도 10 mm, 적어도 25 mm, 적어도 50 mm, 적어도 75 mm, 적어도 100 mm, 적어도 150 mm, 적어도 200 mm, 적어도 250 mm, 적어도 300 mm, 또는 심지어 더 클 수 있다. 일부 실시 형태에서, 환형체(106)의 OD 및/또는 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)의 OD는 적어도 10 mm, 적어도 11 mm, 적어도 12 mm, 적어도 13 mm, 적어도 14 mm, 적어도 15 mm, 적어도 25 mm, 적어도 50 mm, 적어도 75 mm, 적어도 100 mm, 적어도 150 mm, 적어도 200 mm, 적어도 250 mm, 적어도 300 mm, 적어도 500 mm, 적어도 1000 mm, 또는 심지어 더 클 수 있다.
도 10은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 환형 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)을 형성하는 방법(1000)의 흐름도이다. 방법(1000)은 블록(1002)에서 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 형성함으로써 시작할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 형성하는 것은 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 3D 프린팅하는 것을 포함할 수 있다. 방법(1000)은 블록(1004)에서 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)를 형성함으로써 계속할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제2 밀봉 구성요소를 형성하는 것은 제2 밀봉 구성요소를 3D 프린팅하는 것을 포함할 수 있다. 방법(1000)은 블록(1006)에서 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552)와 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554) 사이에 조인트(156, 256, 356, 456, 556, 656, 756, 856)를 형성함으로써 계속할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)와 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854) 사이에 조인트(156, 256, 356, 456, 556, 656, 756, 856)를 형성하는 것은 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)에 초음파 용접하는 것, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)에 레이저 소결하는 것, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)에 기계적으로 크림핑하는 것, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)에 냉간 압연(쿨롱 결합)하는 것, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)를 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)에 브레이징하는 것, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852) 또는 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)를 다른 것에 대해 3D 프린팅하는 것, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 방법(1000)은 또한, 상이한 금속 재료들로 형성된 제1 조립체 구성요소(102)와 제2 조립체 구성요소(104) 사이에 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850)을 설치하여, 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)가 제1 조립체 구성요소(102)와 반경방향 시일을 형성하게 하고 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)가 제2 조립체 구성요소(104)와 반경방향 시일을 형성하게 하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 방법(1000)은 또한, 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)에 적어도 500℉(약 260℃), 적어도 600℉(약 315℃), 적어도 700℉(약 370℃), 적어도 800℉(약 425℃), 적어도 900℉(약 480℃), 적어도 1000℉(약 535℃)의 작동 온도를 겪게 하는 단계; 및 제1 조립체 구성요소(102)와 제2 조립체 구성요소(104) 사이의 유체 기밀 시일을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
도 11은 본 개시내용의 일 실시 형태에 따른, 조립체(100)에 배치된 환형 바이메탈 시일(250)의 응력 분포를 도시하는 단면도이다. 시일(250)이 도시되어 있지만, 시일들(150, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)의 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 응력 분포는 실질적으로 유사한 성능을 나타낼 수 있음을 이해할 것이다. 도시된 실시 형태에서, 제1 조립체 구성요소(102)는 약 10 μin/in-℉의 CTE를 갖는 스테인리스강(304)으로 형성될 수 있고, 제2 조립체 구성요소(104)는 약 4 μin/in-℉의 CTE를 갖는 티타늄 6242로 형성될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(252)는 약 7.8 μin/in-℉의 CTE를 갖는 Inconel로 형성되고, 제2 밀봉 구성요소는 6.5 μin/in-℉의 CTE를 갖는 Haynes®242®로 형성될 수 있다. 예시적인 실시 형태를 1000℉에서 시험하였다. 이러한 방식으로 시험한 균질한 금속 재료로 형성된 전통적인 시일은 내부 또는 외부 밀봉 레그에서 100,000 psi(약 690 MPa)를 초과할 수 있는 한편, 다른 밀봉 레그는 약 50,000 psi(약 345 MPa)의 응력을 경험할 수 있는데, 약 50,000 psi(약 345 MPa)의 차이가 나며, 이는 전통적인 시일의 밀봉의 손실 및/또는 전체 고장을 초래할 수 있다.
제1 밀봉 구성요소(252)가 제1 조립체 구성요소(102)에 접촉하는 경우 측정된 응력은 약 46,000 psi(약 317 MPa)였고, 제2 밀봉 구성요소(254)가 제2 조립체 구성요소(104)에 접촉하는 경우 측정된 응력은 약 53,000 psi(약 365 MPa)였다. 조인트(256)에서의 응력은 또한, 시일(250)에 존재하는 가장 낮은 응력들 중 일부일 수 있다. 응력의 차이는 약 7,000 psi(약 48 MPa)이다. 이러한 작동 온도에서, 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)은 제1 조립체 구성요소(102)와 제2 조립체 구성요소(104) 사이의 적절한 반경방향 시일을 유지할 수 있다. 이는, 도시된 바와 같이 밀봉 구성요소들(252, 254) 각각에서의 응력들이 실질적으로 유사한 것에 부분적으로 기인할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)에서 제1 밀봉 구성요소(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852)에서의 응력과 제2 밀봉 구성요소(154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854)에서의 응력 사이의 차이는 100k psi(약 690 MPa) 이하, 90k psi(약 620 MPa) 이하, 80k psi(약 550 MPa) 이하, 70k psi(약 480 MPa) 이하, 60k psi(약 415 MPa) 이하, 50k psi(약 345 MPa) 이하, 25k psi(약 175 MPa) 이하, 20k psi(약 140 MPa) 이하, 15k psi(약 105 MPa) 이하, 10k psi(약 70 MPa) 이하, 또는 7k psi(약 50 MPa) 이하, 또는 5k psi(약 35 MPa) 이하일 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950)의 실시 형태는 조립체(100) 내의 정합 구성요소들(102, 104)의 상이한 금속 재료들 사이에 형성된 환형체에 상승된 온도에서 유체 기밀 시일을 제공하는 데 적합하며, 따라서 조립체(100)의 각각의 정합 구성요소들(102, 104)의 열 팽창 특성들의 차이를 보상할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
조립체(100), 환형 바이메탈 시일(150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950) 및/또는 방법(1000)의 실시 형태들은 하기 실시 형태들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
실시 형태 1. 환형 바이메탈 시일로서, 제1 재료로 형성된 제1 밀봉 구성요소; 제1 재료와는 상이한 제2 재료로 형성된 제2 밀봉 구성요소; 및 제1 밀봉 구성요소와 제2 밀봉 구성요소 사이에 형성된 조인트를 포함하는, 바이메탈 시일.
실시 형태 2. 실시 형태 1에 있어서, 제1 밀봉 구성요소는 제1 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하도록 구성되고, 제2 밀봉 구성요소는 제2 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하도록 구성되는, 바이메탈 시일.
실시 형태 3. 조립체로서, 제1 조립체 구성요소; 제1 조립체 구성요소 주위에 배치된 제2 조립체 구성요소; 및 제1 조립체 구성요소와 제2 조립체 구성요소 사이에 배치되는 환형 바이메탈 시일을 포함하고, 시일은 제1 재료로부터 형성되고 제1 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하도록 구성된 제1 밀봉 구성요소; 제1 재료와는 상이한 제2 재료로 형성되고 제2 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하도록 구성된 제2 밀봉 구성요소; 및 제1 밀봉 구성요소와 제2 밀봉 구성요소 사이에 형성된 조인트를 포함하는, 조립체.
실시 형태 4. 실시 형태 1 또는 실시 형태 2의 바이메탈 시일 또는 실시 형태 3의 조립체에 있어서, 제1 조립체 구성요소는 환형체의 내경(ID)을 한정하고, 제2 조립체 구성요소는 환형체의 외경(OD)을 한정하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 5. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소는 (1) 제1 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분 및 (2) 조인트 특징부를 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 6. 실시 형태 5에 있어서, 제1 밀봉 구성요소는 아치형 부분과 조인트 특징부 사이에 배치된 선형 부분을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 7. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제2 밀봉 구성요소는 (1) 제2 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하는 아치형 부분 및 (2) 조인트 특징부를 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 8. 실시 형태 7에 있어서, 제2 밀봉 구성요소는 아치형 부분과 조인트 특징부 사이에 배치된 선형 부분을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 9. 실시 형태 7 또는 실시 형태 8에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 조인트 특징부는 조인트 공동이고, 제2 밀봉 구성요소의 조인트 특징부는 조인트를 형성하기 위해 조인트 공동 내에 수용된 조인트 레그인, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 10. 실시 형태 9에 있어서, 조인트 레그는 선형인, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 11. 실시 형태 9에 있어서, 조인트 레그는 조인트 레그의 원주를 따라 리지들을 형성하는 서로 반대편의 아치형 콘볼루션들을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 12. 실시 형태 10 또는 실시 형태 11에 있어서, 조인트 레그는 실질적으로 축방향으로 또는 실질적으로 반경방향으로 연장되는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 13. 실시 형태 7 또는 실시 형태 8에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 조인트 특징부는 아치형 조인트 부분을 포함하고, 제2 밀봉 구성요소의 조인트 특징부는 상보적 아치형 조인트 부분을 포함하고, 아치형 조인트 부분 및 상보적 아치형 조인트 부분은 적어도 부분적으로 중첩되는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 14. 실시 형태 7 또는 실시 형태 8에 있어서, 바이메탈 시일은 제1 밀봉 구성요소를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 제1 공동을 갖고 제1 공동의 반대편에 있고 제2 밀봉 구성요소를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 제2 공동을 갖는 리테이너를 포함하고, 리테이너는 제1 밀봉 구성요소와 제2 밀봉 구성요소 사이에 적어도 부분적으로 반경방향으로 배치되는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 15. 실시 형태 14에 있어서, 바이메탈 시일은 제1 밀봉 구성요소 및 제2 밀봉 구성요소를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 공동을 갖는 리테이너를 포함하고, 제1 밀봉 구성요소 및 제2 밀봉 구성요소는 리테이너에 의해 접촉상태로 보유되는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 16. 실시 형태 1 내지 실시 형태 15 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 조립체 구성요소는 제1 금속 재료로 형성되고, 제2 조립체 구성요소는 제1 금속 재료와는 상이한 제2 금속 재료로 형성되는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 17. 실시 형태 16에 있어서, 제1 금속 재료의 열 팽창 계수(CTE)는 제2 금속 재료의 CTE와 상이한, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 18. 실시 형태 17에 있어서, 제1 금속 재료의 CTE는 제2 금속 재료의 CTE보다 큰, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 19. 실시 형태 18에 있어서, 제1 금속 재료는 강철 또는 스테인리스강을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 20. 실시 형태 19에 있어서, 제2 금속 재료는 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 21. 실시 형태 1 내지 실시 형태 20 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료는 금속 재료이고, 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료는 금속 재료이고, 제1 재료는 제2 재료와 상이한, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 22. 실시 형태 21에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 열 팽창 계수(CTE)는 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE와 상이한, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 23. 실시 형태 22에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 CTE는 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE보다 큰, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 24. 실시 형태 23에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE보다 작고 제2 조립체 구성요소의 제2 금속 재료의 CTE보다 큰, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 25. 실시 형태 24에 있어서, 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소의 제2 금속 재료의 CTE보다 크고, 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE보다 작은, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 26. 실시 형태 21 내지 실시 형태 25 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료는 Inconel®과 같은 니켈-크롬계 합금, 니켈계 합금, 니켈, 티타늄, 또는 텅스텐을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 27. 실시 형태 21 내지 실시 형태 26 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료는 Haynes®242®과 같은 니켈-몰리브덴 크롬 합금, 스테인리스강, 스프링강, 강철, 알루미늄, 아연, 구리, 마그네슘, 주석, 백금, 납, 철 또는 청동을 포함하는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 28. 실시 형태 17 내지 실시 형태 27 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE와 동일하거나, 그보다 적어도 5%만큼 더 작거나, 적어도 10%만큼 더 작거나, 적어도 15%만큼 더 작거나, 적어도 20%만큼 더 작거나, 적어도 25%만큼 더 작거나, 적어도 30%만큼 더 작거나, 적어도 35%만큼 더 작거나, 적어도 40%만큼 더 작거나, 또는 적어도 50%만큼 더 작은, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 29. 실시 형태 17 내지 실시 형태 28 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 CTE는 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE보다 95% 이하만큼 더 작거나, 90% 이하만큼 더 작거나, 85% 이하만큼 더 작거나, 80% 이하만큼 더 작거나, 75% 이하만큼 더 작거나, 65% 이하만큼 더 작거나, 60% 이하만큼 더 작거나, 55% 이하만큼 더 작거나, 또는 50% 이하만큼 더 작은, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 30. 실시 형태 17 내지 실시 형태 29 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소의 제2 금속 재료의 CTE와 동일하거나, 그보다 적어도 5%만큼 더 크거나, 적어도 10%만큼 더 크거나, 적어도 15%만큼 더 크거나, 적어도 20%만큼 더 크거나, 적어도 25%만큼 더 크거나, 적어도 30%만큼 더 크거나, 적어도 35%만큼 더 크거나, 적어도 40%만큼 더 크거나, 적어도 45%만큼 더 크거나, 적어도 50%만큼 더 크거나, 적어도 55%만큼 더 크거나, 적어도 60%만큼 더 크거나, 적어도 65%만큼 더 크거나, 적어도 70%만큼 더 크거나, 또는 적어도 75%만큼 더 큰, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 31. 실시 형태 17 내지 실시 형태 30 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE는 제2 조립체 구성요소의 제2 금속 재료의 CTE보다 100% 이하만큼 더 크거나, 95% 이하만큼 더 크거나, 90% 이하만큼 더 크거나, 85% 이하만큼 더 크거나, 80% 이하만큼 더 크거나, 또는 75% 이하만큼 더 큰, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 32. 실시 형태 1 내지 실시 형태 31 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 조인트는 초음파 용접, 레이저 소결, 기계적 크림핑, 냉간 압연(쿨롱 결합), 브레이징, 3D 프린팅, 또는 이들의 조합에 의해 형성되는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 33. 실시 형태 32에 있어서, 조인트는 누출 경로가 없는, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 34. 실시 형태 4 내지 실시 형태 33 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 환형체의 ID는 적어도 5 mm, 적어도 6 mm, 적어도 7 mm, 적어도 8 mm, 적어도 9 mm, 적어도 10 mm, 적어도 25 mm, 적어도 50 mm, 적어도 75 mm, 적어도 100 mm, 적어도 150 mm, 적어도 200 mm, 적어도 250 mm, 적어도 300 mm, 적어도 500 mm, 또는 심지어 그 초과인, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 35. 실시 형태 4 내지 실시 형태 34 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 환형체의 OD는 적어도 10 mm, 적어도 11 mm, 적어도 12 mm, 적어도 13 mm, 적어도 14 mm, 적어도 15 mm, 적어도 25 mm, 적어도 50 mm, 적어도 75 mm, 적어도 100 mm, 적어도 150 mm, 적어도 200 mm, 적어도 250 mm, 적어도 300 mm, 적어도 500 mm, 적어도 1000 mm, 또는 심지어 그 초과인, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 36. 실시 형태 1 내지 실시 형태 35 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 바이메탈 시일은 적어도 500℉(약 260℃), 적어도 600℉(약 315℃), 적어도 700℉(약 370℃), 적어도 800℉(약 425℃), 적어도 900℉(약 480℃), 적어도 1000℉(약 535℃)의 작동 온도에서 제1 조립체 구성요소와 제2 조립체 구성요소 사이의 유체 기밀 시일을 유지하기에 적합한, 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 37. 실시 형태 1 내지 실시 형태 36 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소에서의 응력과 제2 밀봉 구성요소에서의 응력 사이의 차이는 100k psi(약 690 MPa) 이하, 90k psi(약 620 MPa) 이하, 80k psi(약 550 MPa) 이하, 70k psi(약 480 MPa) 이하, 60k psi(약 415 MPa) 이하, 50k psi(약 345 MPa) 이하, 25k psi(약 175 MPa) 이하, 20k psi(약 140 MPa) 이하, 15k psi(약 105 MPa) 이하, 10k psi(약 70 MPa) 이하, 또는 5k psi(약 35 MPa) 이하인. 바이메탈 시일 또는 조립체.
실시 형태 38. 시일을 형성하는 방법으로서, 제1 밀봉 구성요소를 형성하는 단계; 제2 밀봉 구성요소를 형성하는 단계; 및 제1 밀봉 구성요소와 제2 밀봉 구성요소를 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 39. 실시 형태 38에 있어서, 제1 밀봉 구성요소를 형성하는 단계는 제1 밀봉 구성요소를 3D 프린팅하는 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 40. 실시 형태 38 또는 실시 형태 39에 있어서, 제2 밀봉 구성요소를 형성하는 단계는 제2 밀봉 구성요소를 3D 프린팅하는 단계를 포함하는, 방법.
실시 형태 41. 실시 형태 38 내지 실시 형태 40 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소와 제2 밀봉 구성요소를 결합시키는 단계는 제1 밀봉 구성요소를 제2 밀봉 구성요소에 초음파 용접하는 단계, 제1 밀봉 구성요소를 제2 밀봉 구성요소에 레이저 소결하는 단계, 제1 밀봉 구성요소를 제2 밀봉 구성요소에 기계적으로 크림핑하는 단계, 제1 밀봉 구성요소를 제2 밀봉 구성요소에 냉간 압연(쿨롱 결합)하는 단계, 제1 밀봉 구성요소를 제2 밀봉 구성요소에 브레이징하는 단계, 제1 밀봉 구성요소 또는 제2 밀봉 구성요소를 다른 것에 대해 3D 프린팅하는 단계, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
실시 형태 42. 실시 형태 38 내지 41 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 재료는 제2 재료와 상이한, 방법.
실시 형태 43. 실시 형태 42에 있어서, 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 열 팽창 계수(CTE)는 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE와 상이한, 방법.
실시 형태 44. 실시 형태 43에 있어서, 상이한 금속 재료들로 형성된 제1 조립체 구성요소와 제2 조립체 구성요소 사이에 바이메탈 시일을 설치하여, 제1 밀봉 구성요소가 제1 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하게 하고 제2 밀봉 구성요소가 제2 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하게 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시 형태 45. 실시 형태 44에 있어서, 바이메탈 시일에 적어도 500℉(약 260℃), 적어도 600℉(약 315℃), 적어도 700℉(약 370℃), 적어도 800℉(약 425℃), 적어도 900℉(약 480℃), 적어도 1000℉(약 535℃)의 작동 온도를 겪게 하는 단계; 및 제1 조립체 구성요소와 제2 조립체 구성요소 사이의 유체 기밀 시일을 유지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시 형태 46. 실시 형태 38 내지 실시 형태 45 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 밀봉 구성요소에서의 응력과 제2 밀봉 구성요소에서의 응력 사이의 차이는 100k psi(약 690 MPa) 이하, 90k psi(약 620 MPa) 이하, 80k psi(약 550 MPa) 이하, 70k psi(약 480 MPa) 이하, 60k psi(약 415 MPa) 이하, 50k psi(약 345 MPa) 이하, 25k psi(약 175 MPa) 이하, 20k psi(약 140 MPa) 이하, 15k psi(약 105 MPa) 이하, 10k psi(약 70 MPa) 이하, 또는 5k psi(약 35 MPa) 이하인. 방법.
이러한 서면으로 된 설명은, 최상의 모드를 포함한 실시 형태를 개시하고, 또한, 당업자가 본 발명을 제조하고 사용하는 것을 가능하게 하기 위한 예를 사용한다. 특허가능한 범주는 청구범위에 의해 정의되며, 당업자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 그들이 청구범위의 문자 표현과 상이하지 않은 구조적 요소를 갖는 경우에, 또는 그들이 청구범위의 문자 표현과 실질적인 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함하는 경우에, 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
일반적인 설명 또는 예에서 전술된 모든 활동이 요구되는 것은 아니고, 특정 활동의 일부분이 요구되지 않을 수 있으며, 설명된 것에 더하여 하나 이상의 추가 활동이 수행될 수 있다는 점에 유의한다. 또한 추가로, 활동들이 열거되는 순서는 반드시 이들이 수행되는 순서가 아니다.
전술한 명세서에서, 개념들이 특정 실시 형태들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는 하기의 청구범위에 제시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함한다", "포함하는", "구비한다", "구비하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 특징부들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 반드시 그러한 특징부들로만 제한되는 것이 아니라, 명시적으로 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 고유하지 않은 다른 특징부를 포함할 수 있다. 추가로, 명시적으로 반대로 언급되지 않는 한, "또는"은 배타적인 또는이 아닌 포괄적인 또는을 지칭한다. 예를 들어, 조건 A 또는 조건 B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A가 참이고(또는 존재하고) B는 거짓임(또는 존재하지 않음), A가 거짓이고(또는 존재하지 않고) B는 참임(또는 존재함), 및 A와 B 둘 모두가 참임(또는 존재함).
또한, "a" 또는 "an"의 사용은 본 명세서에 설명된 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 채용된다. 이는 단지 편의상 사용되어 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공한다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 단수형은 그것이 다르게 의미되는 것이 명백하지 않은 한 복수를 또한 포함한다.
이득, 다른 이점, 및 문제에 대한 해결책은 특정 실시 형태와 관련하여 위에서 설명되었다. 그러나, 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점, 또는 해결책이 발생하거나 더 두드러지게 할 수 있는 임의의 특징부(들)가 청구범위의 일부 또는 전부의 중요한, 필요한, 또는 본질적인 특징부로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서를 읽은 후, 당업자는 소정 특징부가 명확성을 위해 별도의 실시 형태의 맥락에서 본 명세서에 기재되어 있고 또한 단일 실시 형태에서 조합하여 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반대로, 간결성을 위해 단일 실시 형태의 맥락에서 설명되는 다양한 특징부들이 또한 별개로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수 있다. 추가로, 범위로 언급된 값에 대한 언급은 그 범위 내의 각각의 그리고 모든 값을 포함한다.

Claims (15)

  1. 환형 바이메탈 시일로서,
    제1 재료로 형성된 제1 밀봉 구성요소;
    상기 제1 재료와는 상이한 제2 재료로 형성된 제2 밀봉 구성요소; 및
    상기 제1 밀봉 구성요소와 상기 제2 밀봉 구성요소 사이에 형성된 조인트를 포함하는, 바이메탈 시일.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소는 (1) 제1 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하는 제1 아치형 부분 및 (2) 제1 조인트 특징부를 포함하고, 상기 제2 밀봉 구성요소는 (1) 제2 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하는 제2 아치형 부분 및 (2) 제2 조인트 특징부를 포함하는, 바이메탈 시일.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소 및 상기 제2 밀봉 구성요소 중 적어도 하나는 상기 아치형 부분과 상기 조인트 특징부 사이에 배치된 선형 부분을 포함하는, 바이메탈 시일.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 조인트 특징부 및 상기 제2 조인트 특징부 중 적어도 하나는 조인트 공동을 포함하고, 상기 제1 조인트 특징부 및 상기 제2 조인트 특징부 중 다른 하나는 상기 조인트를 형성하기 위해 상기 조인트 공동 내에 수용된 조인트 레그를 포함하는, 바이메탈 시일.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조인트 레그는 선형이고, 상기 조인트 레그는 실질적으로 축방향으로 또는 실질적으로 반경방향으로, 또는 이들의 조합으로 연장되는, 바이메탈 시일.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조인트 레그는 상기 조인트 레그의 원주를 따라 리지(ridge)들을 형성하는 서로 반대편의 아치형 콘볼루션(arcuate convolution)들을 포함하는, 바이메탈 시일.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 조인트 특징부는 아치형 조인트 부분을 포함하고, 상기 제2 조인트 특징부는 상보적 아치형 조인트 부분을 포함하고, 상기 아치형 조인트 부분 및 상기 상보적 아치형 조인트 부분은 적어도 부분적으로 중첩되는, 바이메탈 시일.
  8. 제2항에 있어서, 상기 바이메탈 시일은 상기 제1 조인트 특징부 및 상기 제2 조인트 특징부를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동을 갖는 리테이너를 포함하는, 바이메탈 시일.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료는 금속 재료이고, 상기 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료는 금속 재료이고, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료와 상이한, 바이메탈 시일.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)는 상기 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE와 상이한, 바이메탈 시일.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 CTE는 상기 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE보다 큰, 바이메탈 시일.
  12. 제1항에 있어서, 상기 조인트는 누출 경로가 없는, 바이메탈 시일.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소 및 상기 제2 밀봉 구성요소 중 적어도 하나 내에 배치된 지지 링 또는 지지 스프링을 추가로 포함하는, 바이메탈 시일.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소는 환형체의 내경(ID)을 한정하는 제1 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하도록 구성되고, 상기 제2 밀봉 구성요소는 환형체의 외경(OD)을 한정하는 제2 조립체 구성요소와 반경방향 시일을 형성하도록 구성되고, 상기 제1 조립체 구성요소는 제1 금속 재료로 형성되고, 상기 제2 조립체 구성요소는 상기 제1 금속 재료와는 상이한 제2 금속 재료로 형성되는, 바이메탈 시일.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 밀봉 구성요소의 제1 재료의 CTE는 상기 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE보다 작고 상기 제2 조립체 구성요소의 제2 금속 재료의 CTE보다 크고, 상기 제2 밀봉 구성요소의 제2 재료의 CTE는 상기 제2 조립체 구성요소의 제2 금속 재료의 CTE보다 크고 상기 제1 조립체 구성요소의 제1 금속 재료의 CTE보다 작은, 바이메탈 시일.
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