RU2818257C1

RU2818257C1 - Bimetallic seal

Info

Publication number: RU2818257C1
Application number: RU2023102362A
Authority: RU
Inventors: Дуглас ДЖОРДЖ; Марк В. АРМИТИДЖ
Original assignee: Сен-Гобен Перфоманс Пластикс Корпорейшн
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2024-04-26

Abstract

FIELD: sealing technology.

SUBSTANCE: ring bimetallic seals for joints. The bimetallic seal includes the first sealing component made of the first material, the second sealing component made of the second material different from the first material, and a connection made between the first sealing component and the second sealing component. The bimetallic seal is configured to form a radial seal between the first component of the assembly and the second component of the assembly made of different metallic materials. The coefficient of thermal expansion (CTE) of the first material and the second material is configured to maintain radial sealing at extreme operating temperatures between the different metal materials of the assembly components.

EFFECT: prevention of leakage while improving the sealing technology when exposed to high temperatures.

13 cl, 11 dwg

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR CREATION OF THE INVENTION

Во многих промышленных применениях для предотвращения утечки между компонентами узла используются уплотнения. В высокотемпературных аэрокосмических применениях и применениях для автоспорта все чаще используются сопрягаемые компоненты, выполненные из различных материалов, имеющих различные свойства теплового расширения. При воздействии высоких температур в этих областях применения традиционные металлические уплотнения, выполненные из однородного металлического материала, на внутреннем диаметре или наружном диаметре уплотнения из-за разницы в свойствах теплового расширения сопрягаемых компонентов могут подвергаться избыточному сжатию или недостаточному сжатию, что приводит к утечке при охлаждении. Соответственно, для промышленности остается актуальным требование улучшения технологии уплотнения для таких применений.In many industrial applications, seals are used to prevent leakage between components of an assembly. High-temperature aerospace and motorsports applications increasingly use mating components made from different materials that have different thermal expansion properties. When exposed to high temperatures in these applications, traditional metal seals made of a homogeneous metal material may experience overcompression or undercompression on the inside diameter or outside diameter of the seal due to differences in the thermal expansion properties of the mating components, resulting in leakage during cooling. Accordingly, there remains a pressing need for industry to improve sealing technology for such applications.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Таким образом, для более детального понимания признаков и преимуществ вариантов осуществления, более подробное описание может быть сделано со ссылкой на варианты их осуществления, проиллюстрированные на прилагаемых графических материалах. Однако графические материалы иллюстрируют только некоторые варианты осуществления и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие объем, поскольку могут существовать другие одинаково эффективные варианты осуществления.Thus, in order to understand in more detail the features and advantages of the embodiments, a more detailed description may be made with reference to the embodiments thereof illustrated in the accompanying drawings. However, the drawings illustrate only some embodiments and, therefore, should not be construed as limiting the scope, since other equally effective embodiments may exist.

На ФИГ. 1 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 1 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 2 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 2 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 3 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 3 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 4 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 4 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 5 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 5 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 6 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 6 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 7 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 7 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 8 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 8 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 9 представлен вид в поперечном сечении узла, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 9 is a cross-sectional view of an assembly having a bimetallic seal ring in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 10 представлена блок-схема формирования кольцевого биметаллического уплотнения в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 10 is a block diagram of forming an annular bimetallic seal in accordance with one embodiment of the invention.

На ФИГ. 11 представлен вид в поперечном сечении, показывающий распределение напряжений кольцевого биметаллического уплотнения, расположенного в узле в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 11 is a cross-sectional view showing the stress distribution of an annular bimetallic seal located in an assembly in accordance with one embodiment of the invention.

Использование одинаковых позиционных обозначений на разных графических материалах указывает на аналогичные или идентичные элементы.The use of the same designations on different graphics indicates similar or identical elements.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО(-ЫХ) ВАРИАНТА(-ОВ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED OPTION(S) OF IMPLEMENTATION

На ФИГ. 1 представлен частичный вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 150 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. В некоторых вариантах осуществления узел 100 может содержать узел канала двигателя или выпускные компоненты аэрокосмического двигателя. В других вариантах осуществления узел 100 может содержать турбину и выпускной компонент или выпускные компоненты автомобильного двигателя. В других вариантах осуществления узел 100 может содержать систему масляного тумана наземной энергетической турбины. В вариантах осуществления узел 100 может предусматривать любое другое подходящее применение, требующее герметичного уплотнения. Узел 100 может по существу содержать первый компонент 102 узла и второй компонент 104 узла. Первый компонент 102 узла может по существу определять внутренний диаметр (ВД) кольцевого пространства 106. В некоторых вариантах осуществления первый компонент 102 узла может содержать зонд, вал или внутреннюю трубку. Второй компонент 104 узла может по существу располагаться в кольцевом направлении вокруг первого компонента 102 узла и определять наружный диаметр (НД) кольцевого пространства 106. В некоторых вариантах осуществления второй компонент 104 узла может содержать корпус или наружную трубку.In FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 150 in accordance with one embodiment of the invention. In some embodiments, assembly 100 may include an engine duct assembly or aerospace engine exhaust components. In other embodiments, assembly 100 may include a turbine and an exhaust component or exhaust components of an automobile engine. In other embodiments, assembly 100 may include a ground power turbine oil mist system. In embodiments, assembly 100 may provide for any other suitable application requiring a hermetic seal. The assembly 100 may substantially comprise a first assembly component 102 and a second assembly component 104 . The first assembly component 102 may substantially define the internal diameter (ID) of the annulus 106. In some embodiments, the first assembly component 102 may include a probe, shaft, or inner tube. The second assembly component 104 may be positioned in a substantially annular direction about the first assembly component 102 and define the outer diameter (OD) of the annular space 106. In some embodiments, the second assembly component 104 may include a housing or an outer tube.

В высокотемпературных применениях все чаще могут использоваться сопрягаемые компоненты, выполненные из различных материалов, имеющих различные свойства теплового расширения. В некоторых вариантах осуществления первый компонент 102 узла может быть по существу выполнен из первого металлического материала, а второй компонент 104 узла может быть выполнен из второго металлического материала, отличного от первого металлического материала. Соответственно, коэффициент теплового расширения (КТР) первого металлического материала, который образует первый компонент 102 узла, может отличаться от КТР второго металлического материала, который образует второй компонент 104 узла. В некоторых вариантах осуществления КТР первого металлического материала может быть выше КТР второго металлического материала. Однако в других вариантах осуществления КТР первого металлического материала может быть меньше КТР второго металлического материала. В конкретном варианте осуществления первый металлический материал может содержать сталь или нержавеющую сталь. Таким образом, КТР первого металла может составлять около 8,5 дюйма/дюйм-°F (15,3 см/см-°C), около 8,75 дюйма/дюйм-°F (15,75 см/см-°C), около 9 дюйма/дюйм-°F (16,2 см/см-°C), около 9,25 дюйма/дюйм-°F (16,65 см/см-°C), около 9,5 дюйма/дюйм-°F (17,1 см/см-°C), около 9,75 дюйма/дюйм-°F (17,55 см/см-°C) или около 10 дюймов/дюйм (18,0 см/см-°C). В конкретном варианте осуществления второй металлический материал может содержать титан или титановый сплав. Таким образом, КТР второго металлического материала может составлять около 4 дюйма/дюйм-°F (7,2 см/см-°C), около 4,25 дюйма/дюйм-°F (7,65 см/см-°C), около 4,5 дюйма/дюйм-°F (8,1 см/см-°C), около 4,75 дюйма/дюйм-°F (8,55 см/см-°C) или около 5 дюйма/дюйм-°F (9,0 см/см-°C).Increasingly, high-temperature applications may use mating components made from different materials that have different thermal expansion properties. In some embodiments, the first assembly component 102 may be substantially made of a first metal material, and the second assembly component 104 may be made of a second metal material different from the first metal material. Accordingly, the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first metal material that forms the first assembly component 102 may be different from the CTE of the second metal material that forms the second assembly component 104. In some embodiments, the CTE of the first metal material may be higher than the CTE of the second metal material. However, in other embodiments, the CTE of the first metal material may be less than the CTE of the second metal material. In a specific embodiment, the first metal material may comprise steel or stainless steel. Thus, the CTE of the first metal may be about 8.5 in/in-°F (15.3 cm/cm-°C), about 8.75 in/in-°F (15.75 cm/cm-°C ), about 9 in/in-°F (16.2 cm/cm-°C), about 9.25 in/in-°F (16.65 cm/cm-°C), about 9.5 in/ in-°F (17.1 cm/cm-°C), about 9.75 in/in-°F (17.55 cm/cm-°C) or about 10 in/in (18.0 cm/cm -°C). In a specific embodiment, the second metal material may comprise titanium or a titanium alloy. Thus, the CTE of the second metal material may be about 4 in/in-°F (7.2 cm/cm-°C), about 4.25 in/in-°F (7.65 cm/cm-°C) , about 4.5 in/in-°F (8.1 cm/cm-°C), about 4.75 in/in-°F (8.55 cm/cm-°C) or about 5 in/in -°F (9.0 cm/cm-°C).

Кольцевое биметаллическое уплотнение 150 обычно может быть расположено внутри кольцевого пространства 106 и между первым компонентом 102 узла и вторым компонентом 104 узла. В некоторых вариантах осуществления уплотнение 150 может содержать посадку с натягом между первым компонентом 102 узла и вторым компонентом 104 узла. Кроме того, уплотнение 150 может быть выполнено с возможностью обеспечения радиального уплотнения между первым компонентом 102 узла и вторым компонентом 104 узла. Уплотнение 150 может по существу содержать первый уплотнительный компонент 152, второй уплотнительный компонент 154 и соединение 156, выполненное между первым уплотнительным компонентом 152 и вторым уплотнительным компонентом 154. Соответственно, первый уплотнительный компонент 152 может быть выполнен с возможностью образования радиального уплотнения с первым компонентом 102 узла, а второй уплотнительный компонент 154 выполнен с возможностью образования радиального уплотнения со вторым компонентом 104 узла.The bimetallic seal ring 150 may typically be located within the annulus 106 and between the first assembly component 102 and the second assembly component 104 . In some embodiments, the seal 150 may include an interference fit between the first assembly component 102 and the second assembly component 104. In addition, the seal 150 may be configured to provide a radial seal between the first assembly component 102 and the second assembly component 104. The seal 150 may substantially comprise a first sealing component 152, a second sealing component 154, and a connection 156 made between the first sealing component 152 and the second sealing component 154. Accordingly, the first sealing component 152 may be configured to form a radial seal with the first assembly component 102 , and the second sealing component 154 is configured to form a radial seal with the second assembly component 104.

Первый уплотнительный компонент 152 может по существу содержать дугообразную часть 158, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 160 соединения. Второй уплотнительный компонент 154 может по существу содержать дугообразную часть 162, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 164 соединения. В некоторых вариантах осуществления элемент 160 соединения первого уплотнительного компонента 152 может содержать полость 166 соединения, содержащую противоположные линейные выступы 168, 170, соединенные дугообразным изгибом 172, а элемент 164 соединения второго уплотнительного компонента 154 может содержать выступ 174 соединения, расположенный внутри полости 166 соединения, с образованием соединения 156. В некоторых вариантах осуществления выступ 174 соединения может быть линейным. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления выступ 174 соединения может проходить по существу в осевом направлении относительно кольцевого пространства 106. Однако в альтернативных вариантах осуществления элементы 160, 164 соединения могут быть изменены таким образом, что первый уплотнительный компонент 152 содержит элемент 164 соединения, а второй уплотнительный компонент 154 содержит элемент 160 соединения.The first sealing component 152 may substantially comprise an arcuate portion 158 that forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection member 160. The second sealing component 154 may substantially comprise an arcuate portion 162 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the coupling member 164 . In some embodiments, the connection element 160 of the first sealing component 152 may include a connection cavity 166 containing opposing linear projections 168, 170 connected by an arcuate bend 172, and the connection element 164 of the second sealing component 154 may include a connection lip 174 located within the connection cavity 166, to form a connection 156. In some embodiments, the connection protrusion 174 may be linear. Additionally, in some embodiments, the connection lip 174 may extend substantially axially relative to the annulus 106. However, in alternative embodiments, the connection elements 160, 164 may be modified such that the first sealing component 152 includes a connection element 164 and the second sealing component 154 includes a connection element 160.

В некоторых вариантах осуществления один или более из первого уплотнительного компонента 152 и второго уплотнительного компонента 154 могут быть получены с помощью 3D-печати или выполнены любым другим подходящим способом. Соединение 156 обычно может быть выполнено таким образом, что между первым уплотнительным компонентом 152 и вторым уплотнительным компонентом 154 отсутствует путь утечки. В некоторых вариантах осуществления соединение 156 может быть выполнено с помощью 3D-печати первого уплотнительного компонента 152 и второго уплотнительного компонента 154 таким образом, чтобы выступ 174 соединения второго уплотнительного компонента 154 был вставлен в полость 166 соединения первого уплотнительного компонента 152. В некоторых вариантах осуществления соединение 156 может быть выполнено путем физического введения выступа 174 соединения второго уплотнительного компонента 154 в полость 166 соединения первого уплотнительного компонента 152, а затем подвергания соединения одному или более процессам формирования соединения, таких как ультразвуковая сварка, лазерное спекание, механическое обжатие, холодная прокатка (кулоновское связывание), пайка или их комбинация. В некоторых вариантах осуществления при вставке выступа 174 соединения в полость 166 соединения и перед выполнением процесса формирования соединения выступ 174 соединения может находиться в контакте с одним или более противоположными линейными выступами 168, 170 полости 166 соединения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления соединение 156 может быть выполнено путем ультразвуковой сварки, лазерного спекания, механического обжатия, холодной прокатки (кулоновского связывания), пайки, 3D-печати или любой их комбинации.In some embodiments, one or more of the first sealing component 152 and the second sealing component 154 may be 3D printed or produced by any other suitable method. The connection 156 may generally be configured such that there is no leakage path between the first sealing component 152 and the second sealing component 154. In some embodiments, the connection 156 may be made by 3D printing the first sealing component 152 and the second sealing component 154 such that the connection protrusion 174 of the second sealing component 154 is inserted into the connection cavity 166 of the first sealing component 152. In some embodiments, the connection 156 may be accomplished by physically inserting the joint protrusion 174 of the second sealing component 154 into the joint cavity 166 of the first sealing component 152 and then subjecting the joint to one or more joint formation processes such as ultrasonic welding, laser sintering, mechanical crimping, cold rolling (Coulomb bonding) ), soldering or a combination of both. In some embodiments, upon insertion of the coupling projection 174 into the coupling cavity 166 and prior to the coupling formation process, the coupling lip 174 may be in contact with one or more opposing linear projections 168, 170 of the coupling cavity 166. Additionally, in some embodiments, connection 156 may be made by ultrasonic welding, laser sintering, mechanical crimping, cold rolling (Coulomb bonding), soldering, 3D printing, or any combination thereof.

Формирование уплотнения между различными металлическими материалами ставит уникальные задачи при высоких рабочих температурах, поскольку традиционные металлические уплотнения, выполненные из однородного металлического материала, могут быть чрезмерно сжаты по внутреннему диаметру или наружному диаметру уплотнения из-за разницы в свойствах теплового расширения сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100. Однако в некоторых вариантах осуществления уплотнение 150 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100.Forming a seal between different metal materials poses unique challenges at high operating temperatures because traditional metal seals made of a homogeneous metal material can be overcompressed along the ID or OD of the seal due to differences in the thermal expansion properties of the mating components 102, 104 nodes 100. However, in some embodiments, the seal 150 may be constructed of a bimetallic structure to accommodate differences in thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100.

Соответственно, в некоторых вариантах осуществления первый материал первого уплотнительного компонента 152 может представлять собой металлический материал, и второй материал второго уплотнительного компонента 154 может представлять собой металлический материал. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления первый материал первого уплотнительного компонента 152 может отличаться от второго материала второго уплотнительного компонента 154. При наличии биметаллического уплотнения с уплотнительными компонентами 152, 154, выполненными из разных материалов, коэффициент теплового расширения (КТР) первого материала первого уплотнительного компонента 152 может отличаться от КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154. Например, в некоторых вариантах осуществления, в которых КТР первого металлического материала первого компонента 102 узла выше КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла, КТР первого материала первого уплотнительного компонента 152 может быть выше КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154. Однако в вариантах осуществления, в которых КТР первого металлического материала первого компонента 102 узла ниже КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла, КТР первого материала первого уплотнительного компонента 152 может быть ниже КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154.Accordingly, in some embodiments, the first material of the first sealing component 152 may be a metallic material, and the second material of the second sealing component 154 may be a metallic material. Additionally, in some embodiments, the first material of the first sealing component 152 may be different from the second material of the second sealing component 154. In the presence of a bimetallic seal with sealing components 152, 154 made of different materials, the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first material of the first sealing component 152 may be different from the CTE of the second material of the second sealing component 154. For example, in some embodiments in which the CTE of the first metal material of the first assembly component 102 is higher than the CTE of the second metal material of the second assembly component 104, the CTE of the first material of the first sealing component 152 may be higher than the CTE second material of the second sealing component 154. However, in embodiments in which the CTE of the first metal material of the first assembly component 102 is lower than the CTE of the second metal material of the second assembly component 104, the CTE of the first material of the first sealing component 152 may be lower than the CTE of the second material of the second sealing component 154.

В некоторых вариантах осуществления КТР первого материала первого уплотнительного компонента 152 может быть ниже КТР первого металлического материала первого компонента 102 узла и выше КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла. В некоторых вариантах осуществления первый материал первого уплотнительного компонента 152 может содержать сплав на основе никель-хрома, такой как Inconel®, сплав на основе никеля, никель, титан или вольфрам. Соответственно, первый материал первого уплотнительного компонента 152 может быть выполнен с возможностью расширения и/или сжатия при аналогичной или относительной скорости относительно первого металлического материала первого компонента 102 узла.In some embodiments, the CTE of the first material of the first sealing component 152 may be lower than the CTE of the first metal material of the first assembly component 102 and higher than the CTE of the second metal material of the second assembly component 104. In some embodiments, the first material of the first sealing component 152 may comprise a nickel-chromium-based alloy such as Inconel®, a nickel-based alloy, nickel, titanium, or tungsten. Accordingly, the first material of the first sealing component 152 may be configured to expand and/or contract at a similar or relative rate to the first metal material of the first assembly component 102.

В некоторых вариантах осуществления КТР первого материала первого уплотнительного компонента 152 может быть таким же, по меньшей мере на 5% ниже, по меньшей мере на 10% ниже, по меньшей мере на 15% ниже, по меньшей мере на 20% ниже, по меньшей мере на 25% ниже, по меньшей мере на 30% ниже, по меньшей мере на 35% ниже, по меньшей мере на 40% или по меньшей мере на 50% ниже КТР первого металлического материала первого компонента 102 узла. В некоторых вариантах осуществления КТР первого материала первого уплотнительного компонента 152 может быть не более чем на 95% ниже, не более чем на 90% ниже, не более чем на 85% ниже, не более чем на 80% ниже, не более чем на 75% ниже, не более 65% ниже, не более чем на 60% ниже, не более чем на 55% ниже или не более чем на 50% ниже КТР первого металлического материала первого компонента узла. Кроме того, следует понимать, что КТР первого материала первого уплотнительного компонента 152 может быть между любыми указанными минимальным и максимальным значениями, например, от по меньшей мере на 5% ниже до не более чем на 95% ниже, или даже от по меньшей мере на 20% ниже до не более чем на 30% ниже КТР первого металлического материала первого компонента 102 узла.In some embodiments, the CTE of the first material of the first sealing component 152 may be the same, at least 5% lower, at least 10% lower, at least 15% lower, at least 20% lower, at least at least 25% lower, at least 30% lower, at least 35% lower, at least 40% lower, or at least 50% lower than the CTE of the first metal material of the first assembly component 102. In some embodiments, the CTE of the first material of the first sealing component 152 may be no more than 95% lower, no more than 90% lower, no more than 85% lower, no more than 80% lower, no more than 75 % lower, no more than 65% lower, no more than 60% lower, no more than 55% lower, or no more than 50% lower than the CTE of the first metal material of the first component of the assembly. In addition, it should be understood that the CTE of the first material of the first sealing component 152 may be between any specified minimum and maximum values, for example, from at least 5% lower to no more than 95% lower, or even from at least 5% lower. 20% lower to no more than 30% lower CTE of the first metal material of the first component 102 of the assembly.

В некоторых вариантах осуществления КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154 может быть выше КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла и ниже КТР первого металлического материала первого компонента 102 узла. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления второй материал второго уплотнительного компонента 154 может содержать никель-молибден-хромовый сплав, такой как Haynes®242®, нержавеющую сталь, пружинную сталь, сталь, алюминий, цинк, медь, магний, олово, платину, свинец, железо или бронзу. Соответственно, второй материал второго уплотнительного компонента 154 может быть выполнен с возможностью расширения и/или сжатия при аналогичной или относительной скорости относительно второго металлического материала второго компонента 104 узла.In some embodiments, the CTE of the second material of the second sealing component 154 may be higher than the CTE of the second metal material of the second assembly component 104 and lower than the CTE of the first metal material of the first assembly component 102. Additionally, in some embodiments, the second material of the second sealing component 154 may comprise a nickel-molybdenum-chromium alloy such as Haynes®242®, stainless steel, spring steel, steel, aluminum, zinc, copper, magnesium, tin, platinum, lead , iron or bronze. Accordingly, the second material of the second sealing component 154 may be configured to expand and/or contract at a similar or relative rate to the second metal material of the second assembly component 104.

В некоторых вариантах осуществления КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154 может быть таким же, по меньшей мере на 5% выше, по меньшей мере на 10% выше, по меньшей мере на 15% выше, по меньшей мере на 20% выше, по меньшей мере на 25% выше, по меньшей мере на 30% выше, по меньшей мере на 35% выше, по меньшей мере на 40% выше, по меньшей мере на 45% выше, по меньшей мере на 50% выше, по меньшей мере на 55% выше, по меньшей мере на 60% выше, по меньшей мере на 65% выше, по меньшей мере на 70% выше или по меньшей мере на 75% выше КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла. В некоторых вариантах осуществления КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154 может быть не более чем на 100% выше, не более чем на 95% выше, не более чем на 90% выше, не более чем на 85% выше, не более чем на 80% выше или не более чем на 75% выше, чем КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла. Кроме того, следует понимать, что КТР второго материала второго уплотнительного компонента 154 может находиться между любыми указанными минимальным и максимальным значениями, например, от по меньшей мере на 5% выше до не более чем на 95% выше, или даже от по меньшей мере на 65% выше до более чем на 75% выше, чем КТР второго металлического материала второго компонента 104 узла.In some embodiments, the CTE of the second material of the second sealing component 154 may be the same, at least 5% higher, at least 10% higher, at least 15% higher, at least 20% higher, at least at least 25% higher, at least 30% higher, at least 35% higher, at least 40% higher, at least 45% higher, at least 50% higher, at least 55% higher, at least 60% higher, at least 65% higher, at least 70% higher, or at least 75% higher CTE of the second metal material of the second assembly component 104. In some embodiments, the CTE of the second material of the second sealing component 154 may be no more than 100% higher, no more than 95% higher, no more than 90% higher, no more than 85% higher, no more than 80 % higher than or no more than 75% higher than the CTE of the second metal material of the second component 104 of the assembly. In addition, it should be understood that the CTE of the second material of the second sealing component 154 may be between any specified minimum and maximum values, for example, from at least 5% higher to no more than 95% higher, or even from at least 5% higher. 65% higher to more than 75% higher than the CTE of the second metal material of the second assembly component 104.

На ФИГ. 2 представлен частичный вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 250 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 250 в целом может по существу быть аналогичным уплотнению 150 и содержать первый уплотнительный компонент 252, второй уплотнительный компонент 254 и соединение 256, выполненное между первым уплотнительным компонентом 252 и вторым уплотнительным компонентом 254. Первый уплотнительный компонент 252 может по существу содержать дугообразную часть 258, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 260 соединения. Второй уплотнительный компонент 254 может по существу содержать дугообразную часть 262, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 264 соединения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления второй уплотнительный компонент 254 может содержать линейную часть 276, расположенную между дугообразной частью 262 и элементом 264 соединения. Однако в некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 252 может содержать линейную часть, по существу аналогичную линейной части 276, расположенную между дугообразной частью 258 и элементом 260 соединения.In FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 250 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 250 may be generally similar to the seal 150 and include a first sealing component 252, a second sealing component 254, and a connection 256 made between the first sealing component 252 and the second sealing component 254. The first sealing component 252 may substantially include an arcuate portion 258, which forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection element 260. The second sealing component 254 may substantially comprise an arcuate portion 262 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the coupling member 264 . Additionally, in some embodiments, the second sealing component 254 may include a linear portion 276 located between the arcuate portion 262 and the coupling member 264. However, in some embodiments, the first sealing component 252 may include a linear portion substantially similar to the linear portion 276 located between the arcuate portion 258 and the coupling member 260.

В некоторых вариантах осуществления элемент 260 соединения первого уплотнительного компонента 252 может содержать полость 266 соединения, содержащую противоположные линейные выступы 268, 270, соединенные дугообразным изгибом 272, а элемент 264 соединения второго уплотнительного компонента 254 может содержать выступ 274 соединения, расположенный внутри полости 266 соединения, с образованием соединения 256. Однако в альтернативных вариантах осуществления элементы 260, 264 соединения могут быть изменены таким образом, что первый уплотнительный компонент 252 содержит элемент 264 соединения, а второй уплотнительный компонент 254 содержит элемент 260 соединения. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 250 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично уплотнению 150. Соединение 256 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на уплотнение 150.In some embodiments, the connection element 260 of the first sealing component 252 may include a connection cavity 266 containing opposing linear projections 268, 270 connected by an arcuate bend 272, and the connection element 264 of the second sealing component 254 may include a connection lip 274 located within the connection cavity 266, to form a connection 256. However, in alternative embodiments, the connection elements 260, 264 may be modified such that the first sealing component 252 includes a connection element 264 and the second sealing component 254 includes a connection element 260. In addition, it should be understood that the seal 250 may be constructed of a bimetallic structure to accommodate differences in thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100 substantially similar to the seal 150. The connection 256 may also be constructed in a substantially similar manner to that described with reference. for compaction 150.

На ФИГ. 3 представлен частичный вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 350 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 350 в целом может по существу быть аналогичным уплотнению 150 и содержать первый уплотнительный компонент 352, второй уплотнительный компонент 354 и соединение 356, выполненное между первым уплотнительным компонентом 352 и вторым уплотнительным компонентом 354. Первый уплотнительный компонент 352 может по существу содержать дугообразную часть 358, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 360 соединения. В некоторых вариантах осуществления дугообразная часть 358 может иметь изменяемый радиус, так что элемент соединения ориентирован по существу радиально, и/или полость 366 соединения открыта ко второму компоненту 104 узла. Второй уплотнительный компонент 354 может по существу содержать дугообразную часть 362, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 364 соединения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления второй уплотнительный компонент 354 может содержать противоположную дугообразную часть 378, расположенную между дугообразной частью 362 и элементом 364 соединения, так что выступ 374 соединения ориентирован по существу радиально и/или проходит к первому компоненту 102 узла.In FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 350 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 350 may be generally similar to the seal 150 and include a first sealing component 352, a second sealing component 354, and a connection 356 made between the first sealing component 352 and the second sealing component 354. The first sealing component 352 may substantially include an arcuate portion 358, which forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection element 360. In some embodiments, the arcuate portion 358 may have a variable radius such that the coupling element is oriented substantially radially and/or the coupling cavity 366 is open to the second assembly component 104. The second sealing component 354 may substantially comprise an arcuate portion 362 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the connection member 364. Additionally, in some embodiments, the second sealing component 354 may include an opposing arcuate portion 378 positioned between the arcuate portion 362 and the connection member 364 such that the connection projection 374 is oriented substantially radially and/or extends toward the first assembly component 102.

В некоторых вариантах осуществления элемент 360 соединения первого уплотнительного компонента 352 может содержать полость 366 соединения, содержащую противоположные линейные выступы 368, 370, соединенные дугообразным изгибом 372, а элемент 364 соединения второго уплотнительного компонента 354 может содержать выступ 374 соединения, расположенный внутри полости 366 соединения, с образованием соединения 356. В некоторых вариантах осуществления соединение 356 может быть ориентировано по существу радиально. Однако в альтернативных вариантах осуществления элементы 360, 364 соединения могут быть изменены таким образом, что первый уплотнительный компонент 352 содержит элемент 364 соединения, а второй уплотнительный компонент 354 содержит элемент 360 соединения. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 350 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично одному или более из уплотнений 150. Соединение 356 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на уплотнение 150. В альтернативных вариантах осуществления уплотнение 350 может содержать любое количество дугообразных изгибов и/или линейных частей для создания биметаллического уплотнения, подходящего для работы в узле 100.In some embodiments, the connection element 360 of the first sealing component 352 may include a connection cavity 366 containing opposing linear projections 368, 370 connected by an arcuate bend 372, and the connection element 364 of the second sealing component 354 may include a connection lip 374 located within the connection cavity 366. to form joint 356. In some embodiments, joint 356 may be oriented substantially radially. However, in alternative embodiments, the coupling elements 360, 364 may be modified such that the first sealing component 352 comprises a coupling element 364 and the second sealing component 354 comprises a coupling element 360. In addition, it should be understood that the seal 350 may be constructed of a bimetallic structure to accommodate differences in thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100 in a substantially similar manner to one or more of the seals 150. The connection 356 may also be constructed in a substantially similar manner. described with reference to seal 150. In alternative embodiments, seal 350 may include any number of arcuate bends and/or linear portions to create a bimetallic seal suitable for operation in assembly 100.

На ФИГ. 4 представлен частичный вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 450 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 450 in accordance with an embodiment of the present invention.

Уплотнение 450 может в целом быть по существу аналогичным одному или более из уплотнений 150, 250 и содержать первый уплотнительный компонент 452, второй уплотнительный компонент 454 и соединение 456, выполненное между первым уплотнительным компонентом 452 и вторым уплотнительным компонентом 454. Первый уплотнительный компонент 452 может по существу содержать дугообразную часть 458, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 464 соединения. Второй уплотнительный компонент 454 может по существу содержать дугообразную часть 462, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 460 соединения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления второй уплотнительный компонент 454 может содержать линейную часть 476, расположенную между дугообразной частью 462 и элементом 460 соединения. Однако в некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 252 может содержать линейную часть, по существу аналогичную линейной части 476, расположенную между дугообразной частью 458 и элементом 464 соединения.The seal 450 may be generally substantially similar to one or more of the seals 150, 250 and include a first sealing component 452, a second sealing component 454, and a connection 456 made between the first sealing component 452 and the second sealing component 454. The first sealing component 452 may essentially comprising an arcuate portion 458 that forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection member 464. The second sealing component 454 may substantially comprise an arcuate portion 462 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the connection member 460. Additionally, in some embodiments, the second sealing component 454 may include a linear portion 476 located between the arcuate portion 462 and the coupling member 460. However, in some embodiments, the first sealing component 252 may include a linear portion, substantially similar to the linear portion 476, located between the arcuate portion 458 and the connection element 464.

В некоторых вариантах осуществления элемент 464 соединения первого уплотнительного компонента 452 может содержать выступ 474 соединения, имеющий множество противоположных дугообразных изгибов 480, которые образуют уплотнительные ребра вокруг окружности выступа 474 соединения, а элемент 460 соединения второго уплотнительного компонента 454 может содержать полость 466 соединения, содержащую противоположные линейные выступы 468, 470, соединенные дугообразным изгибом 472. В некоторых вариантах осуществления противоположные дугообразные изгибы 480 могут усилить соединение 456. В некоторых вариантах осуществления соединение 456 может быть ориентировано по существу в осевом направлении. Однако в альтернативных вариантах осуществления элементы 460, 464 соединения могут быть изменены таким образом, что первый уплотнительный компонент 452 содержит элемент 460 соединения, а второй уплотнительный компонент 454 содержит элемент 164 соединения, например, показанный относительно уплотнения 250. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 450 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично одному или более из уплотнений 150, 250. Соединение 456 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на уплотнение 150. В альтернативных вариантах осуществления уплотнение 450 может содержать любое количество дугообразных изгибов и/или линейных частей для создания биметаллического уплотнения, подходящего для работы в узле 100.In some embodiments, the connection element 464 of the first sealing component 452 may include a connection projection 474 having a plurality of opposing arcuate bends 480 that form sealing ribs around the circumference of the connection projection 474, and the connection element 460 of the second sealing component 454 may include a connection cavity 466 containing opposing linear projections 468, 470 connected by an arcuate bend 472. In some embodiments, opposing arcuate bends 480 may strengthen the connection 456. In some embodiments, the connection 456 may be oriented in a substantially axial direction. However, in alternative embodiments, the coupling elements 460, 464 may be modified such that the first sealing component 452 comprises a coupling element 460 and the second sealing component 454 comprises a coupling element 164, such as that shown with respect to seal 250. It should further be understood that The seal 450 may be constructed of a bimetallic structure to accommodate differences in thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100 substantially similar to one or more of the seals 150, 250. The connection 456 may also be configured in a substantially similar manner as described with reference to seal 150. In alternative embodiments, seal 450 may include any number of arcuate bends and/or linear portions to create a bimetallic seal suitable for operation in assembly 100.

На ФИГ. 5 представлен частичный вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 550 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 550 в целом может по существу быть аналогичным уплотнению 150 и содержать первый уплотнительный компонент 552, второй уплотнительный компонент 554 и соединение 556, выполненное между первым уплотнительным компонентом 552 и вторым уплотнительным компонентом 554. Первый уплотнительный компонент 552 может по существу содержать дугообразную часть 558, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 560 соединения. В некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 552 может также содержать линейную часть 582, расположенную между дугообразной частью 558 и элементом 560 соединения. Второй уплотнительный компонент 554 может по существу содержать дугообразную часть 562, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 564 соединения. В некоторых вариантах осуществления второй уплотнительный компонент 554 может содержать линейную часть 576, расположенную между дугообразной частью 562 и элементом 564 соединения. Однако в некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 552 и/или второй уплотнительный компонент 554 могут не содержать линейную часть 580, 576 соответственно.In FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 550 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 550 may be generally similar to the seal 150 and include a first sealing component 552, a second sealing component 554, and a connection 556 made between the first sealing component 552 and the second sealing component 554. The first sealing component 552 may substantially include an arcuate portion 558, which forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection element 560. In some embodiments, the first sealing component 552 may also include a linear portion 582 located between the arcuate portion 558 and the connection element 560. The second sealing component 554 may substantially comprise an arcuate portion 562 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the connection member 564. In some embodiments, the second sealing component 554 may include a linear portion 576 located between the arcuate portion 562 and the connection element 564. However, in some embodiments, the first sealing component 552 and/or the second sealing component 554 may not include a linear portion 580, 576, respectively.

В некоторых вариантах осуществления элемент 560 соединения первого уплотнительного компонента 552 может содержать дугообразную часть соединения, а элемент 564 соединения второго уплотнительного компонента 554 может содержать комплементарную дугообразную часть соединения. В некоторых вариантах осуществления дугообразная часть соединения первого уплотнительного компонента 552 и комплементарная дугообразная часть соединения второго уплотнительного компонента 554 могут по меньшей мере частично перекрываться. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления каждый из уплотнительных компонентов 552, 554 может иметь равномерную толщину. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления перекрывающиеся дугообразные части соединения первого уплотнительного компонента 552 и второго уплотнительного компонента 554 могут иметь толщину, превышающую толщину отдельных уплотнительных компонентов 552, 554. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 550 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично уплотнению 150. Соединение 556 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на уплотнение 150.In some embodiments, the connection element 560 of the first sealing component 552 may include an arcuate connection portion, and the connection element 564 of the second sealing component 554 may include a complementary arcuate connection portion. In some embodiments, the arcuate joint portion of the first sealing component 552 and the complementary arcuate joint portion of the second sealing component 554 may at least partially overlap. Accordingly, in some embodiments, each of the sealing components 552, 554 may have a uniform thickness. Thus, in some embodiments, the overlapping arcuate portions of the junction of the first sealing component 552 and the second sealing component 554 may have a thickness greater than the thickness of the individual sealing components 552, 554. Additionally, it should be understood that the seal 550 may be constructed of a bimetallic structure to compensate differences in the thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100 are substantially similar to the seal 150. The connection 556 may also be made in a substantially similar manner as described with reference to the seal 150.

На ФИГ. 6 представлен вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 650 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 650 может по существу быть по существу аналогичным одному или более из уплотнений 150, 550 и содержать первый уплотнительный компонент 652, второй уплотнительный компонент 654 и соединение 656, выполненное между первым уплотнительным компонентом 652 и вторым уплотнительным компонентом 654. Первый уплотнительный компонент 652 может по существу содержать дугообразную часть 658, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 560 соединения. Второй уплотнительный компонент 654 может по существу содержать дугообразную часть 662, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 664 соединения. Однако в некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 652 и/или второй уплотнительный компонент 654 могут содержать линейную часть, расположенную между их соответствующей дугообразной частью 658, 662 и элементом 660, 664 соединения.In FIG. 6 is a cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 650 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 650 may be substantially similar to one or more of the seals 150, 550 and comprise a first sealing component 652, a second sealing component 654, and a connection 656 made between the first sealing component 652 and the second sealing component 654. The first sealing component 652 may essentially comprising an arcuate portion 658 that forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection member 560. The second sealing component 654 may substantially comprise an arcuate portion 662 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the connection member 664. However, in some embodiments, the first sealing component 652 and/or the second sealing component 654 may include a linear portion located between their respective arcuate portion 658, 662 and the connection element 660, 664.

В некоторых вариантах осуществления элемент 660 соединения первого уплотнительного компонента 652 может содержать дугообразную часть соединения, а элемент 664 соединения второго уплотнительного компонента 654 может содержать комплементарную дугообразную часть соединения. В некоторых вариантах осуществления дугообразная часть соединения первого уплотнительного компонента 652 и комплементарная дугообразная часть соединения второго уплотнительного компонента 654 могут по меньшей мере частично перекрываться. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления дугообразная часть соединения первого уплотнительного компонента 652 и комплементарная дугообразная часть соединения второго уплотнительного компонента 654 могут быть сужающимися или дугообразно сужающимися таким образом, что уплотнение 650 может иметь по существу равномерную толщину. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 650 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично одному или более из уплотнений 150, 550. Соединение 656 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на одно или более из уплотнений 150, 550.In some embodiments, the connection element 660 of the first sealing component 652 may include an arcuate connection portion, and the connection element 664 of the second sealing component 654 may include a complementary arcuate connection portion. In some embodiments, the arcuate joint portion of the first sealing component 652 and the complementary arcuate joint portion of the second sealing component 654 may at least partially overlap. Additionally, in some embodiments, the arcuate joint portion of the first sealing component 652 and the complementary arcuate joint portion of the second sealing component 654 may be tapered or arcuately tapered such that the seal 650 may have a substantially uniform thickness. In addition, it should be understood that the seal 650 may be constructed of a bimetallic structure to accommodate differences in thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100 substantially similar to one or more of the seals 150, 550. The connection 656 may also be constructed substantially in a similar manner as described with reference to one or more of the seals 150, 550.

На ФИГ. 7 представлен вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 750 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 750 в целом может по существу быть аналогичным уплотнению 150 и содержать первый уплотнительный компонент 752, второй уплотнительный компонент 754 и соединение 756, выполненное между первым уплотнительным компонентом 752 и вторым уплотнительным компонентом 754. Первый уплотнительный компонент 752 может по существу содержать дугообразную часть 758, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 760 соединения. Второй уплотнительный компонент 754 может по существу содержать дугообразную часть 762, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 764 соединения. Однако в некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 752 и/или второй уплотнительный компонент 754 могут содержать линейную часть, расположенную между их соответствующей дугообразной частью 758, 762 и элементом 760, 764 соединения.In FIG. 7 is a cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 750 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 750 may be generally similar to the seal 150 and include a first sealing component 752, a second sealing component 754, and a connection 756 made between the first sealing component 752 and the second sealing component 754. The first sealing component 752 may substantially include an arcuate portion 758, which forms a radial seal with the first assembly component 102 and the connection element 760. The second sealing component 754 may substantially comprise an arcuate portion 762 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the connection member 764. However, in some embodiments, the first sealing component 752 and/or the second sealing component 754 may include a linear portion located between their respective arcuate portion 758, 762 and the connection element 760, 764.

В некоторых вариантах осуществления элемент 760 соединения первого уплотнительного компонента 752 может содержать линейную часть соединения, а также элемент 764 соединения второго уплотнительного компонента 754 может содержать линейную часть соединения. Кроме того, соединение 756 может содержать фиксатор 790, имеющий первую полость 792, выполненную с возможностью по меньшей мере частичного размещения линейной части соединения элемента 760 соединения первого уплотнительного компонента 752, и имеющий вторую полость 794, противоположную первой полости 792 и выполненную с возможностью по меньшей мере частичного размещения линейной части соединения элемента 764 соединения второго уплотнительного компонента 754. В некоторых вариантах осуществления линейная часть первого уплотнительного компонента 752 и линейная часть соединения второго уплотнительного компонента 754 могут быть выровнены радиально. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления фиксатор 790 может быть расположен по меньшей мере частично радиально между первым уплотнительным компонентом 752 и вторым уплотнительным компонентом 754. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 750 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично уплотнению 150. Соединение 756 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на уплотнение 150.In some embodiments, the connection element 760 of the first sealing component 752 may include a linear connection portion, and the connection element 764 of the second sealing component 754 may include a linear connection portion. In addition, connection 756 may include a retainer 790 having a first cavity 792 configured to at least partially accommodate the linear portion of the connection element 760 of the connection of the first sealing component 752, and having a second cavity 794 opposite the first cavity 792 and configured to at least as partial placement of the linear portion of the connection of the connection element 764 of the second sealing component 754. In some embodiments, the linear portion of the first sealing component 752 and the linear portion of the connection of the second sealing component 754 may be aligned radially. Accordingly, in some embodiments, the retainer 790 may be positioned at least partially radially between the first sealing component 752 and the second sealing component 754. Additionally, it should be understood that the seal 750 may be constructed of a bimetallic structure to accommodate differences in the thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of assembly 100 are substantially similar to seal 150. Connection 756 may also be made in a substantially similar manner as described with reference to seal 150.

На ФИГ. 8 представлен вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 850 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 850 может по существу быть по существу аналогичным одному или более из уплотнений 150, 750 и содержать первый уплотнительный компонент 852, второй уплотнительный компонент 854 и соединение 856, выполненное между первым уплотнительным компонентом 852 и вторым уплотнительным компонентом 854. Первый уплотнительный компонент 852 может по существу содержать дугообразную часть 858, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла и элементом 860 соединения. Второй уплотнительный компонент 854 может по существу содержать дугообразную часть 862, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла и элементом 864 соединения. Однако в некоторых вариантах осуществления первый уплотнительный компонент 852 и/или второй уплотнительный компонент 854 могут содержать линейную часть, расположенную между их соответствующей дугообразной частью 858, 862 и элементом 860, 864 соединения.In FIG. 8 is a cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 850 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 850 may be substantially similar to one or more of the seals 150, 750 and comprise a first seal component 852, a second seal component 854, and a connection 856 made between the first seal component 852 and the second seal component 854. The first seal component 852 may essentially comprising an arcuate portion 858 that forms a radial seal with the first assembly component 102 and the coupling member 860. The second sealing component 854 may substantially comprise an arcuate portion 862 that forms a radial seal with the second assembly component 104 and the connection member 864. However, in some embodiments, the first sealing component 852 and/or the second sealing component 854 may include a linear portion located between their respective arcuate portion 858, 862 and the connection element 860, 864.

В некоторых вариантах осуществления элемент 860 соединения первого уплотнительного компонента 852 может содержать линейную часть соединения, а элемент 864 соединения второго уплотнительного компонента 854 может содержать линейную часть соединения. Кроме того, соединение 856 может содержать фиксатор 890, имеющий полость 896, выполненную с возможностью по меньшей мере частичного размещения линейной части соединения элемента 860 соединения первого уплотнительного компонента 852 и линейной части соединения элемента 864 соединения второго уплотнительного компонента 854. В некоторых вариантах осуществления линейная часть первого уплотнительного компонента 852 и линейная часть соединения второго уплотнительного компонента 854 могут удерживаться в контакте фиксатором 890. Кроме того, следует понимать, что уплотнение 850 может быть выполнено из биметаллической конструкции для компенсации разницы в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100 по существу аналогично одному или более из уплотнений 150, 750. Соединение 856 также может быть выполнено по существу аналогичным образом, описанным со ссылкой на одно или более из уплотнений 150, 750.In some embodiments, the connection element 860 of the first sealing component 852 may include a linear connection portion, and the connection element 864 of the second sealing component 854 may include a linear connection portion. In addition, connection 856 may include a retainer 890 having a cavity 896 configured to at least partially accommodate a linear connection portion of the connection element 860 of the first sealing component 852 and a linear connection portion of the connection element 864 of the second sealing component 854. In some embodiments, the linear portion of the first sealing component 852 and the linear coupling portion of the second sealing component 854 may be held in contact by a retainer 890. Additionally, it should be understood that the seal 850 may be constructed of a bimetallic structure to compensate for differences in thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100 to substantially similar to one or more of the seals 150, 750. The connection 856 may also be configured in a substantially similar manner as described with reference to one or more of the seals 150, 750.

На ФИГ. 9 представлен вид в поперечном сечении узла 100, имеющего кольцевое биметаллическое уплотнение 950 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Уплотнение 950 может по существу представлять собой любое из уплотнений 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, описанных в настоящем документе, и содержать первый уплотнительный компонент 952, второй уплотнительный компонент 954 и соединение 956. Однако в некоторых вариантах осуществления уплотнение 950 может содержать одно или более опорных колец 992, 994. В некоторых вариантах осуществления уплотнение 950 может содержать опорное кольцо 992, расположенное внутри первого уплотнительного компонента 952. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 992 может быть расположено рядом с внутренним диаметром (ВД) кольцевого пространства 106 узла 100. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 992 может по существу быть выполнено с возможностью приложения радиального усилия к первому уплотнительному компоненту 952 в направлении ВД. В некоторых вариантах осуществления уплотнение 950 может содержать опорное кольцо 994, расположенное внутри второго уплотнительного компонента 954. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 994 может быть расположено рядом с наружным диаметром (НД) кольцевого пространства 106 узла 100. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 994 может по существу быть выполнено с возможностью приложения радиального усилия к второму уплотнительному компоненту 954 в направлении НД. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления уплотнение 950 может содержать оба опорных кольца 992, 994.In FIG. 9 is a cross-sectional view of an assembly 100 having a bimetallic seal ring 950 in accordance with an embodiment of the present invention. The seal 950 may be substantially any of the seals 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850 described herein and comprise a first seal component 952, a second seal component 954, and a connection 956. However, in some embodiments In some embodiments, seal 950 may include one or more back-up rings 992, 994. In some embodiments, seal 950 may include a back-up ring 992 located within the first sealing component 952. In some embodiments, back-up ring 992 may be located adjacent the inner diameter (ID) annular space 106 of the assembly 100. In some embodiments, the support ring 992 may be substantially configured to apply a radial force to the first sealing component 952 in the HP direction. In some embodiments, the seal 950 may include a back-up ring 994 located within the second sealing component 954. In some embodiments, the back-up ring 994 may be located adjacent the outside diameter (OD) of the annulus 106 of the assembly 100. In some embodiments, the back-up ring 994 may essentially be configured to apply a radial force to the second sealing component 954 in the ND direction. Additionally, in some embodiments, seal 950 may include both back-up rings 992, 994.

В некоторых вариантах осуществления опорные кольца 992, 994 могут представлять собой цельное кольцо. В некоторых вариантах осуществления опорные кольца 992, 994 могут представлять собой полое кольцо. В некоторых вариантах осуществления опорные кольца 992, 994 могут содержать пружину типа «кольцо для ключей» или другую упругую пружину. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления опорные кольца 992, 994 могут предусматривать любую комбинацию цельных колец, полых колец, пружин типа «кольцо для ключей» или других упругих пружин. Опорные кольца 992, 994 обычно могут быть выполнены из упругого металлического материала, такого как никель-молибден-хромовый сплав, такой как Haynes®242®, нержавеющей стали, пружинной стали, стали, алюминия, цинка, меди, магния, олова, платины, свинца, железа или бронзы. В некоторых вариантах осуществления опорные кольца 992, 994 могут содержать покрытие и/или поверхностную обработку, такую как азотирование или углеродное азотирование поверхности.In some embodiments, the support rings 992, 994 may be a one-piece ring. In some embodiments, the support rings 992, 994 may be a hollow ring. In some embodiments, the support rings 992, 994 may comprise a key ring spring or other resilient spring. Additionally, in some embodiments, the support rings 992, 994 may include any combination of solid rings, hollow rings, key ring springs, or other resilient springs. The back-up rings 992, 994 can typically be made of a resilient metal material such as a nickel-molybdenum-chromium alloy such as Haynes®242®, stainless steel, spring steel, steel, aluminum, zinc, copper, magnesium, tin, platinum, lead, iron or bronze. In some embodiments, the support rings 992, 994 may include a coating and/or surface treatment, such as nitriding or carbon nitriding of the surface.

В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 992 может быть выполнено из того же материала, что и первый компонент 102 узла, первый уплотнительный компонент 952 или их комбинация. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 994 может быть выполнено из того же материала, что и второй компонент 104 узла, второй уплотнительный компонент 954 или их комбинация. Например, если первый компонент 102 узла выполнен из нержавеющей стали серии 300, опорное кольцо 992 также может быть выполнено из нержавеющей стали серии 300. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 992 может быть выполнено из другого материала в качестве первого компонента 102 узла, первого уплотнительного компонента 952 или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 994 может быть выполнено из другого материала в качестве второго компонента 104 узла, второго уплотнительного компонента 954 или их комбинации. Например, если первый компонент 102 узла выполнен из нержавеющей стали серии 300, опорное кольцо 992 может быть выполнено из нержавеющей стали 718. Соответственно, следует понимать, что опорные кольца 992, 994 могут иметь по существу одинаковый КТР, что позволяет их использовать в качестве одного или более соответствующих компонентов 102, 952, 104, 954 для функционирования в соответствии с вариантами осуществления уплотнений 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, описанных в настоящем документе.In some embodiments, the back-up ring 992 may be made of the same material as the first assembly component 102, the first sealing component 952, or a combination thereof. In some embodiments, the support ring 994 may be made of the same material as the second assembly component 104, the second sealing component 954, or a combination thereof. For example, if the first assembly component 102 is made of 300 series stainless steel, the back-up ring 992 may also be made of 300 series stainless steel. In some embodiments, the back-up ring 992 may be made of a different material as the first assembly component 102, the first sealing component 952 or combinations thereof. In some embodiments, the back-up ring 994 may be made of a different material as a second assembly component 104, a second sealing component 954, or a combination thereof. For example, if the first assembly component 102 is made of 300 series stainless steel, the back-up ring 992 may be made of 718 stainless steel. Accordingly, it should be understood that the back-up rings 992, 994 may have substantially the same CTE, allowing them to be used as one or more corresponding components 102, 952, 104, 954 to function in accordance with embodiments of seals 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850 described herein.

Опорные кольца 992, 994 обычно могут использоваться при изготовлении первого компонента 952 узла и/или второго компонента 954 узла из материала, который не обеспечивает достаточной прочности, такого как нержавеющая сталь серии 300. Это может возникать при выборе материала первого уплотнительного компонента 952 и/или второго уплотнительного компонента 952 на основе КТР. Как описано в настоящем документе, материал может быть выбран на основе КТР для близкого согласования КТР различных компонентов 102, 104 узла и соответствующих уплотнительных компонентов 952, 954. Таким образом, опорные кольца 992, 994 могут обеспечивать уплотнение 950 с повышенной жесткостью, а также позволять уплотнению надежно функционировать при повышенных температурах, таких как температуры по меньшей мере 1000 градусов Фаренгейта (около 535 градусов Цельсия) или выше.Back-up rings 992, 994 may typically be used when making the first assembly component 952 and/or the second assembly component 954 from a material that does not provide sufficient strength, such as 300 series stainless steel. This may arise when selecting the material of the first sealing component 952 and/or a second sealing component 952 based on KTP. As described herein, the material may be selected based on the CTE to closely match the CTE of the various assembly components 102, 104 and the corresponding sealing components 952, 954. Thus, the back-up rings 992, 994 can provide a seal 950 with increased rigidity and also allow the seal to function reliably at elevated temperatures, such as temperatures of at least 1000 degrees Fahrenheit (about 535 degrees Celsius) or higher.

Варианты осуществления уплотнения 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 могут иметь любые размеры, подходящие для конкретного применения в узле 100. В некоторых вариантах осуществления ВД кольцевого пространства 106 и/или ВД биметаллического уплотнения 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 может составлять по меньшей мере 5 мм, по меньшей мере 6 мм, по меньшей мере 7 мм, по меньшей мере 8 мм, по меньшей мере 9 мм, по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 50 мм, по меньшей мере 75 мм, по меньшей мере 100 мм, по меньшей мере 150 мм, по меньшей мере 200 мм, по меньшей мере 250 мм, по меньшей мере 300 мм или даже более. В некоторых вариантах осуществления НД кольцевого пространства 106 и/или НД биметаллического уплотнения 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 может составлять по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 11 мм, по меньшей мере 12 мм, по меньшей мере 13 мм, по меньшей мере 14 мм, по меньшей мере 15 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 50 мм, по меньшей мере 75 мм, по меньшей мере 100 мм, по меньшей мере 150 мм, по меньшей мере 200 мм, по меньшей мере 250 мм, по меньшей мере 300 мм, по меньшей мере 500 мм, по меньшей мере 1000 мм или даже более.Embodiments of the seal 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 may be of any size suitable for a particular application in the assembly 100. In some embodiments, the ID of the annulus 106 and/or the ID of the bimetallic seal 150, 250 , 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 may be at least 5 mm, at least 6 mm, at least 7 mm, at least 8 mm, at least 9 mm, at least 10 mm, at least 25 mm, at least 50 mm, at least 75 mm, at least 100 mm, at least 150 mm, at least 200 mm, at least 250 mm, at least 300 mm or even more. In some embodiments, the OD of the annulus 106 and/or the OD of the bimetallic seal 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 may be at least 10 mm, at least 11 mm, at least 12 mm , at least 13 mm, at least 14 mm, at least 15 mm, at least 25 mm, at least 50 mm, at least 75 mm, at least 100 mm, at least 150 mm, according at least 200 mm, at least 250 mm, at least 300 mm, at least 500 mm, at least 1000 mm or even more.

На ФИГ. 10 представлена блок-схема способа 1000 формирования кольцевого биметаллического уплотнения 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 1000 может начинаться в блоке 1002 путем формирования первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852. В некоторых вариантах осуществления формирование первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 может предусматривать 3D-печать первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852. Способ 1000 может продолжаться в блоке 1004 путем формирования второго уплотнительного компонента 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854. В некоторых вариантах осуществления формирование второго уплотнительного компонента может включать 3D-печать второго уплотнительного компонента. Способ 1000 может продолжаться в блоке 1006 путем формирования соединения 156, 256, 356, 456, 556, 656, 756, 856 между первым уплотнительным компонентом 152, 252, 352, 452, 552 и вторым уплотнительным компонентом 154, 254, 354, 454, 554. В некоторых вариантах осуществления формирование соединения 156, 256, 356, 456, 556, 656, 756, 856 между первым уплотнительным компонентом 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 и вторым уплотнительным компонентом 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 может включать ультразвуковую сварку первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 со вторым уплотнительным компонентом 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, лазерное спекание первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 со вторым уплотнительным компонентом 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, механическое обжатие первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 на втором уплотнительном компоненте 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, холодную прокатку (кулоновское связывание) первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 на втором уплотнительном компоненте 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, припаивание первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 ко второму уплотнительному компоненту 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, 3D-печать первого уплотнительного компонента 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 или второго уплотнительного компонента 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 относительно другого, или их комбинацию.In FIG. 10 is a flow diagram of a method 1000 for forming an annular bimetallic seal 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 in accordance with an embodiment of the present invention. Method 1000 may begin at block 1002 by forming a first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852. In some embodiments, forming a first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 may include 3D printing a first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852. Method 1000 may continue at block 1004 by forming a second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754 854. In some embodiments, forming the second sealing component may include 3D printing the second sealing component. The method 1000 may continue at block 1006 by forming a connection 156, 256, 356, 456, 556, 656, 756, 856 between the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552 and the second sealing component 154, 254, 354, 454. 554. In some embodiments, forming a connection 156, 256, 356, 456, 556, 656, 756, 856 between the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 and the second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 may include ultrasonic welding of the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 to the second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 4 , 854, laser sintering of the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 with the second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, mechanical compression of the first sealing component 152 , 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 on the second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, cold rolling (Coulomb bonding) of the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 on the second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, soldering the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 to the second sealing noun component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854, 3D printing of the first sealing component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 or the second sealing component 154, 254, 354, 454, 55 4 , 654, 754, 854 relative to another, or a combination thereof.

В некоторых вариантах осуществления способ 1000 может также включать установку биметаллического уплотнения 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850 между первым компонентом 102 узла и вторым компонентом 104 узла, выполненными из разных металлических материалов, так что первый уплотнительный компонент 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 образует радиальное уплотнение с первым компонентом 102 узла, а второй уплотнительный компонент 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 образует радиальное уплотнение со вторым компонентом 104 узла. В некоторых вариантах осуществления способ 1000 может также включать воздействие на биметаллическое уплотнение 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 рабочими температурами, составляющими по меньшей мере 500 градусов Фаренгейта (около 260 градусов Цельсия), по меньшей мере 600 градусов Фаренгейта (около 315 градусов Цельсия), по меньшей мере 700 градусов Фаренгейта (около 370 градусов Цельсия), по меньшей мере 800 градусов Фаренгейта (около 425 градусов Цельсия), по меньшей мере 900 градусов Фаренгейта (около 480 градусов Цельсия) или по меньшей мере 1000 градусов Фаренгейта (около 535 градусов Цельсия); и поддержание герметичного уплотнения между первым компонентом 102 узла и вторым компонентом 104 узла.In some embodiments, the method 1000 may also include installing a bimetallic seal 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850 between the first assembly component 102 and the second assembly component 104 made of different metallic materials such that the first sealing component 152 , 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 forms a radial seal with the first assembly component 102, and the second sealing component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 forms a radial seal with the second assembly component 104 . In some embodiments, the method 1000 may also include exposing the bimetallic seal 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 to operating temperatures of at least 500 degrees Fahrenheit (about 260 degrees Celsius), at least 600 degrees Fahrenheit (about 315 degrees Celsius), at least 700 degrees Fahrenheit (about 370 degrees Celsius), at least 800 degrees Fahrenheit (about 425 degrees Celsius), at least 900 degrees Fahrenheit (about 480 degrees Celsius), or at least 1000 degrees Fahrenheit (about 535 degrees Celsius); and maintaining a tight seal between the first assembly component 102 and the second assembly component 104.

На ФИГ. 11 представлен вид в поперечном сечении, показывающий распределение напряжений кольцевого биметаллического уплотнения 250, расположенного в узле 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Хотя изображено уплотнение 250, следует понимать, что распределение напряжений любого из вариантов осуществления уплотнений 150, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 может иметь по существу аналогичную эффективность. В проиллюстрированном варианте осуществления первый компонент 102 узла может быть выполнен из нержавеющей стали 304, имеющей КТР около 10 мкдюйм/дюйм-°F, а второй компонент 104 узла может быть выполнен из титана 6242, имеющего КТР, составляющий около 4 мкдюйм/дюйм-°F. В иллюстративном варианте осуществления первый уплотнительный компонент 252 выполнен из Inconel, имеющего КТР, составляющий около 7,8 мкдюйм/дюйм-°F, и второй уплотнительный компонент может быть выполнен из Haynes®242®, имеющего КТР, составляющий 6,5 мкдюйм/дюйм-°F. Иллюстративный вариант осуществления был протестирован при 1000 °F. В случае традиционных уплотнений, выполненных из однородного металлического материала, испытания проводили при напряжениях, которые могут превышать 100 000 фунтов на квадратный дюйм (около 690 МПа) на внутреннем или внешнем уплотнительном выступе, тогда как другой уплотнительный выступ может испытывать напряжение около 50 000 фунтов/кв. дюйм (около 345 МПа), разность около 50 000 фунтов/кв. дюйм (около 345 МПа), что может привести к потере уплотнения и/или общему отказу традиционного уплотнения.In FIG. 11 is a cross-sectional view showing the stress distribution of an annular bimetallic seal 250 located in the assembly 100 in accordance with an embodiment of the present invention. Although seal 250 is depicted, it should be understood that the stress distribution of any of the embodiments of seals 150, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 may have substantially similar effectiveness. In the illustrated embodiment, the first assembly component 102 may be made of 304 stainless steel having a CTE of about 10 µin/in-°F, and the second assembly component 104 may be made of 6242 titanium having a CTE of about 4 µin/in-° F. In an illustrative embodiment, the first sealing component 252 is made of Inconel having a CTE of about 7.8 µin-°F, and the second sealing component may be made of Haynes®242® having a CTE of 6.5 µin-°F -°F. An exemplary embodiment was tested at 1000°F. For traditional seals made of a homogeneous metallic material, tests have been conducted at stresses that may exceed 100,000 psi (about 690 MPa) on the inner or outer seal lip, while the other seal lip may experience stresses of approximately 50,000 psi. sq. inch (about 345 MPa), a difference of about 50,000 psi. inch (approx. 345 MPa), which may result in loss of seal and/or overall failure of a conventional seal.

Напряжение, измеренное, когда первый уплотнительный компонент 252 контактирует с первым компонентом 102 узла, составляло около 46 000 фунтов/кв. дюйм (около 317 МПа), и измеренное напряжение, при котором второй уплотнительный компонент 254 контактирует со вторым компонентом узла 104, составляло около 53 000 фунтов/кв. дюйм (около 365 МПа). Напряжение в соединении 256 также может представлять собой некоторые из самых низких напряжений, присутствующих в уплотнении 250. Разница в напряжении составляет около 7000 фунтов/кв. дюйм (около 48 МПа). При этих рабочих температурах уплотнение 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 может поддерживать надлежащее радиальное уплотнение между первым компонентом 102 узла и вторым компонентом 104 узла. Это может быть частично обусловлено напряжениями, по существу одинаковыми в каждом из уплотнительных компонентов 252, 254, как показано. В некоторых вариантах осуществления разница между напряжением в первом уплотнительном компоненте 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 и напряжением во втором уплотнительном компоненте 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 в уплотнении 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 может составлять не более 100 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 690 МПа), не более 90 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 620 МПа), не более 80 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 550 МПа), не более 70 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 480 МПа), не более 60 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 415 МПа), не более 50 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 345 МПа), не более 25 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 175 МПа), не более 20 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 140 МПа), не более 15 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 105 МПа), не более 10 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 70 МПа), не более 7 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 50 МПа) или не более 5 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 35 МПа). Таким образом, следует понимать, что варианты осуществления биметаллических уплотнений 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, описанных в настоящем документе, являются подходящими для обеспечения герметичного уплотнения при повышенных температурах в кольцевом пространстве, выполненном между различными металлическими материалами в сопрягаемых компонентах 102, 104 в узле 100, и, следовательно, могут компенсировать разницу в свойствах теплового расширения соответствующих сопрягаемых компонентов 102, 104 узла 100.The voltage measured when the first sealing component 252 contacts the first assembly component 102 was approximately 46,000 psi. inch (about 317 MPa), and the measured stress at which the second sealing component 254 contacts the second component of the assembly 104 was about 53,000 psi. inch (about 365 MPa). The stress at connection 256 may also represent some of the lowest stresses present at seal 250. The difference in stress is about 7000 psi. inch (about 48 MPa). At these operating temperatures, the seal 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 can maintain a proper radial seal between the first assembly component 102 and the second assembly component 104. This may be due in part to stresses being substantially the same in each of the sealing components 252, 254 as shown. In some embodiments, the difference between the stress in the first seal component 152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852 and the stress in the second seal component 154, 254, 354, 454, 554, 654, 754, 854 in seal 150 , 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 can be no more than 100 thousand pounds / sq. inch (about 690 MPa), no more than 90 thousand pounds / sq. inch (about 620 MPa), no more than 80 thousand pounds / sq. inch (about 550 MPa), no more than 70 thousand pounds / sq. inch (about 480 MPa), no more than 60 thousand pounds / sq. inch (about 415 MPa), no more than 50 thousand pounds / sq. inch (about 345 MPa), no more than 25 thousand pounds / sq. inch (about 175 MPa), no more than 20 thousand pounds / sq. inch (about 140 MPa), no more than 15 thousand pounds / sq. inch (about 105 MPa), no more than 10 thousand pounds / sq. inch (about 70 MPa), no more than 7 thousand pounds / sq. inch (about 50 MPa) or no more than 5 thousand pounds / sq. inch (about 35 MPa). Thus, it should be understood that the embodiments of the bimetallic seals 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 described herein are suitable for providing a tight seal at elevated temperatures in an annulus formed between different metallic materials in the mating components 102, 104 in the assembly 100, and therefore can compensate for differences in the thermal expansion properties of the respective mating components 102, 104 of the assembly 100.

Варианты осуществления узла 100, кольцевого биметаллического уплотнения 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950 и/или способа 1000 могут включать одно или более из следующего:Embodiments of assembly 100, bimetallic ring 150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, and/or method 1000 may include one or more of the following:

Вариант осуществления 1. Кольцевое биметаллическое уплотнение, содержащее: первый уплотнительный компонент, выполненный из первого материала; второй уплотнительный компонент, выполненный из второго материала, который отличается от первого материала; и соединение, выполненное между первым уплотнительным компонентом и вторым уплотнительным компонентом.Embodiment 1. An annular bimetallic seal comprising: a first sealing component made of a first material; a second sealing component made of a second material that is different from the first material; and a connection made between the first sealing component and the second sealing component.

Вариант осуществления 2. Биметаллическое уплотнение в соответствии с вариантом осуществления 1, в котором первый уплотнительный компонент выполнен с возможностью образования радиального уплотнения с первым компонентом узла, и при этом второй уплотнительный компонент выполнен с возможностью образования радиального уплотнения со вторым компонентом узла.Embodiment 2. The bimetallic seal according to Embodiment 1, wherein the first sealing component is configured to form a radial seal with the first component of the assembly, and wherein the second sealing component is configured to form a radial seal with the second component of the assembly.

Вариант осуществления 3. Узел, содержащий: первый компонент узла; второй компонент узла, расположенный вокруг первого компонента узла; и кольцевое биметаллическое уплотнение, расположенное между первым компонентом узла и вторым компонентом узла, причем уплотнение содержит: первый уплотнительный компонент, выполненный из первого материала и выполненный с возможностью образования радиального уплотнения с первым компонентом узла; второй уплотнительный компонент, выполненный из второго материала, отличного от первого материала, и выполненный с возможностью образования радиального уплотнения со вторым компонентом узла; и соединение, выполненное между первым уплотнительным компонентом и вторым уплотнительным компонентом.Embodiment 3. An assembly comprising: a first assembly component; a second node component located around the first node component; and an annular bimetallic seal disposed between the first assembly component and the second assembly component, the seal comprising: a first sealing component made of a first material and configured to form a radial seal with the first assembly component; a second sealing component made of a second material different from the first material and configured to form a radial seal with the second component of the assembly; and a connection made between the first sealing component and the second sealing component.

Вариант осуществления 4. Биметаллическое уплотнение в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-2 или узел в соответствии с вариантом осуществления 3, в котором первый компонент узла определяет внутренний диаметр (ВД) кольцевого пространства, и при этом второй компонент узла определяет наружный диаметр (НД) кольцевого пространства.Embodiment 4. A bimetallic seal according to any of Embodiments 1-2 or an assembly according to Embodiment 3, wherein a first component of the assembly defines an internal diameter (ID) of the annulus, and wherein a second component of the assembly defines an external diameter (OD). ) annular space.

Вариант осуществления 5. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-4, в котором первый уплотнительный компонент содержит (1) дугообразную часть, которая образует радиальное уплотнение с первым компонентом узла, и (2) элемент соединения.Embodiment 5. A bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 1-4, wherein the first sealing component comprises (1) an arcuate portion that forms a radial seal with the first assembly component, and (2) a coupling member.

Вариант осуществления 6. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 5, в котором первый уплотнительный компонент содержит линейную часть, расположенную между дугообразной частью и элементом соединения.Embodiment 6. The bimetallic seal or assembly according to Embodiment 5, wherein the first sealing component includes a linear portion located between the arcuate portion and the connection member.

Вариант осуществления 7. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-6, в котором второй уплотнительный компонент содержит (1) дугообразную часть, которая образует радиальное уплотнение со вторым компонентом узла, и (2) элемент соединения.Embodiment 7. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 1-6, wherein the second sealing component comprises (1) an arcuate portion that forms a radial seal with the second assembly component, and (2) a coupling member.

Вариант осуществления 8. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 7, в котором второй уплотнительный компонент содержит линейную часть, расположенную между дугообразной частью и элементом соединения.Embodiment 8. The bimetallic seal or assembly according to Embodiment 7, wherein the second sealing component includes a linear portion located between the arcuate portion and the connection member.

Вариант осуществления 9. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 7-8, в котором элемент соединения первого уплотнительного компонента представляет собой полость соединения, и при этом элемент соединения второго уплотнительного компонента представляет собой выступ соединения, размещенный внутри полости соединения, с образованием соединения.Embodiment 9. The bimetallic seal or assembly according to any of Embodiments 7-8, wherein the coupling member of the first sealing component is a coupling cavity, and wherein the coupling member of the second sealing component is a coupling lip disposed within the coupling cavity, with formation of a compound.

Вариант осуществления 10. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 9, в котором выступ соединения является линейным.Embodiment 10. The bimetallic seal or assembly according to Embodiment 9, wherein the joint projection is linear.

Вариант осуществления 11. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 9, в котором выступ соединения содержит противоположные дугообразные изгибы, которые образуют ребра вдоль окружности выступа соединения.Embodiment 11. The bimetallic seal or assembly according to Embodiment 9, wherein the joint lip includes opposing arcuate bends that form ribs along the circumference of the joint lip.

Вариант осуществления 12. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 10-11, в котором выступ соединения проходит по существу в осевом направлении или по существу радиально.Embodiment 12. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 10-11, wherein the coupling lip extends substantially axially or substantially radially.

Вариант осуществления 13. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 7-8, в котором элемент соединения первого уплотнительного компонента содержит дугообразную часть соединения, и причем элемент соединения второго уплотнительного компонента содержит комплементарную дугообразную часть соединения, и при этом дугообразная часть соединения и комплементарная дугообразная часть соединения по меньшей мере частично перекрываются.Embodiment 13. The bimetallic seal or assembly according to any of Embodiments 7-8, wherein the coupling element of the first sealing component comprises an arcuate coupling portion, and wherein the coupling member of the second sealing component comprises a complementary arcuate coupling portion, and wherein the arcuate coupling portion and the complementary arcuate portion of the connection at least partially overlap.

Вариант осуществления 14. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 7-8, в котором биметаллическое уплотнение содержит фиксатор, имеющий первую полость, выполненную с возможностью по меньшей мере частичного размещения первого уплотнительного компонента, и имеющий вторую полость, противоположную первой полости и выполненную с возможностью по меньшей мере частичного размещения второго уплотнительного компонента, и при этом фиксатор расположен по меньшей мере частично радиально между первым уплотнительным компонентом и вторым уплотнительным компонентом.Embodiment 14. A bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 7-8, wherein the bimetallic seal comprises a retainer having a first cavity configured to at least partially accommodate the first sealing component, and having a second cavity opposite the first cavity and configured to at least partially accommodate the second sealing component, and wherein the retainer is located at least partially radially between the first sealing component and the second sealing component.

Вариант осуществления 15. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 14, в котором биметаллическое уплотнение содержит фиксатор, имеющий полость, выполненную с возможностью по меньшей мере частичного размещения первого уплотнительного компонента и второго уплотнительного компонента, и при этом первый уплотнительный компонент и второй уплотнительный компонент удерживаются в контакте фиксатором.Embodiment 15. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 14, wherein the bimetallic seal comprises a retainer having a cavity configured to at least partially accommodate a first sealing component and a second sealing component, and wherein the first sealing component and the second sealing component The components are held in contact by a retainer.

Вариант осуществления 16. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-15, в котором первый компонент узла выполнен из первого металлического материала, и при этом второй компонент узла выполнен из второго металлического материала, отличного от первого металлического материала.Embodiment 16. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 1-15, wherein the first component of the assembly is made of a first metal material, and wherein the second component of the assembly is made of a second metal material different from the first metal material.

Вариант осуществления 17. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 16, в котором коэффициент теплового расширения (КТР) первого металлического материала отличается от КТР второго металлического материала.Embodiment 17. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 16, wherein the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first metal material is different from the CTE of the second metal material.

Вариант осуществления 18. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 17, в котором КТР первого металлического материала выше КТР второго металлического материала.Embodiment 18. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 17, wherein the CTE of the first metal material is higher than the CTE of the second metal material.

Вариант осуществления 19. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 18, в котором первый металлический материал содержит сталь или нержавеющую сталь.Embodiment 19. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 18, wherein the first metal material comprises steel or stainless steel.

Вариант осуществления 20. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 19, в котором второй металлический материал содержит титан или титановый сплав.Embodiment 20. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 19, wherein the second metal material comprises titanium or a titanium alloy.

Вариант осуществления 21. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-20, в котором первый материал первого уплотнительного компонента представляет собой металлический материал, и причем второй материал второго уплотнительного компонента представляет собой металлический материал, и при этом первый материал отличается от второго материала.Embodiment 21. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 1-20, wherein the first material of the first sealing component is a metallic material, and wherein the second material of the second sealing component is a metallic material, and wherein the first material is different from second material.

Вариант осуществления 22. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 21, в котором коэффициент теплового расширения (КТР) первого материала первого уплотнительного компонента отличается от КТР второго материала второго уплотнительного компонента.Embodiment 22. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 21, wherein the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first material of the first sealing component is different from the CTE of the second material of the second sealing component.

Вариант осуществления 23. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления изобретения 22, в котором КТР первого материала первого уплотнительного компонента выше КТР второго материала второго уплотнительного компонента.Embodiment 23. A bimetallic seal or assembly in accordance with embodiment 22, wherein the CTE of the first material of the first sealing component is higher than the CTE of the second material of the second sealing component.

Вариант осуществления 24. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 23, в котором КТР первого материала первого уплотнительного компонента ниже КТР первого металлического материала первого компонента узла и выше КТР второго металлического материала второго компонента узла.Embodiment 24. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 23, wherein the CTE of the first material of the first sealing component is lower than the CTE of the first metal material of the first component of the assembly and is higher than the CTE of the second metal material of the second component of the assembly.

Вариант осуществления 25. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 24, в котором КТР второго материала второго уплотнительного компонента выше КТР второго металлического материала второго компонента узла и ниже КТР первого металлического материала первого компонента узла.Embodiment 25. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 24, wherein the CTE of the second material of the second sealing component is higher than the CTE of the second metal material of the second component of the assembly and is lower than the CTE of the first metal material of the first component of the assembly.

Вариант осуществления 26. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 21-25, в котором первый материал первого уплотнительного компонента содержит сплав на основе никель-хрома, такой как Inconel®, сплав на основе никеля, никель, титан или вольфрам.Embodiment 26. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 21-25, wherein the first material of the first sealing component comprises a nickel-chromium-based alloy, such as Inconel®, a nickel-based alloy, nickel, titanium, or tungsten.

Вариант осуществления 27. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 21-26, в котором второй материал второго уплотнительного компонента содержит никель-молибден-хромовый сплав, такой как Haynes®242®, нержавеющую сталь, пружинную сталь, сталь, алюминий, цинк, медь, магний, олово, платину, свинец, железо или бронзу.Embodiment 27. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 21-26, wherein the second material of the second sealing component comprises a nickel-molybdenum-chromium alloy such as Haynes®242®, stainless steel, spring steel, steel, aluminum , zinc, copper, magnesium, tin, platinum, lead, iron or bronze.

Вариант осуществления 28. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 17-27, в котором КТР первого материала первого уплотнительного компонента является таким же, по меньшей мере на 5% ниже, по меньшей мере на 10% ниже, по меньшей мере на 15% ниже, по меньшей мере на 20% ниже, по меньшей мере на 25% ниже, по меньшей мере на 30% ниже, по меньшей мере на 35% ниже, по меньшей мере на 40% или по меньшей мере на 50% ниже КТР первого металлического материала первого компонента узла.Embodiment 28. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 17-27, wherein the CTE of the first material of the first sealing component is the same, at least 5% lower, at least 10% lower, at least 15% lower, at least 20% lower, at least 25% lower, at least 30% lower, at least 35% lower, at least 40% or at least 50% lower below the CTE of the first metal material of the first component of the assembly.

Вариант осуществления 29. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 17-28, в котором КТР первого материала первого уплотнительного компонента не более чем на 95% ниже, не более чем на 90% ниже, не более чем на 85% ниже, не более чем на 80% ниже, не более чем на 75% ниже, не более 65% ниже, не более чем на 60% ниже, не более чем на 55% ниже или не более чем на 50% ниже КТР первого металлического материала первого компонента узла.Embodiment 29. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 17-28, wherein the CTE of the first material of the first sealing component is no more than 95% lower, no more than 90% lower, no more than 85% lower , no more than 80% lower, no more than 75% lower, no more than 65% lower, no more than 60% lower, no more than 55% lower, or no more than 50% lower than the CTE of the first metal material the first component of the node.

Вариант осуществления 30. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 17-29, в котором КТР второго материала второго уплотнительного компонента является таким же, по меньшей мере на 5% выше, по меньшей мере на 10% выше, по меньшей мере на 15% выше, по меньшей мере на 20% выше, по меньшей мере на 25% выше, по меньшей мере на 30% выше, по меньшей мере на 35% выше, по меньшей мере на 40% выше, по меньшей мере на 45% выше, по меньшей мере на 50% выше, по меньшей мере на 55% выше, по меньшей мере на 60% выше, по меньшей мере на 65% выше, по меньшей мере на 70% выше или по меньшей мере на 75% выше КТР второго металлического материала второго компонента узла.Embodiment 30. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 17-29, wherein the CTE of the second material of the second sealing component is the same, at least 5% higher, at least 10% higher, at least 15% higher, at least 20% higher, at least 25% higher, at least 30% higher, at least 35% higher, at least 40% higher, at least 45 % higher, at least 50% higher, at least 55% higher, at least 60% higher, at least 65% higher, at least 70% higher or at least 75% higher CTE of the second metal material of the second component of the assembly.

Вариант осуществления 31. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 17-30, в котором КТР второго материала второго уплотнительного компонента не более чем на 100% выше, не более чем на 95% выше, не более чем на 90% выше, не более чем на 85% выше, не более чем на 80% выше или не более чем на 75% выше КТР второго металлического материала второго компонента узла.Embodiment 31. A bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 17-30, wherein the CTE of the second material of the second sealing component is no more than 100% higher, no more than 95% higher, no more than 90% higher , no more than 85% higher, no more than 80% higher, or no more than 75% higher than the CTE of the second metal material of the second component of the assembly.

Вариант осуществления 32. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-31, в котором соединение выполнено путем ультразвуковой сварки, лазерного спекания, механического обжатия, холодной прокатки (кулоновского связывания), пайки, 3D-печати или их комбинации.Embodiment 32. A bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 1-31, wherein the connection is made by ultrasonic welding, laser sintering, mechanical crimping, cold rolling (Coulomb bonding), soldering, 3D printing, or a combination thereof.

Вариант осуществления 33. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с вариантом осуществления 32, в котором соединение не содержит путь утечки.Embodiment 33. The bimetallic seal or assembly according to embodiment 32, wherein the connection does not include a leakage path.

Вариант осуществления 34. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 4-33, в котором ВД кольцевого пространства составляет по меньшей мере 5 мм, по меньшей мере 6 мм, по меньшей мере 7 мм, по меньшей мере 8 мм, по меньшей мере 9 мм, по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 50 мм, по меньшей мере 75 мм, по меньшей мере 100 мм, по меньшей мере 150 мм, по меньшей мере 200 мм, по меньшей мере 250 мм, по меньшей мере 300 мм, по меньшей мере 500 мм или даже более.Embodiment 34. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 4-33, wherein the annulus ID is at least 5 mm, at least 6 mm, at least 7 mm, at least 8 mm, at least 9 mm, at least 10 mm, at least 25 mm, at least 50 mm, at least 75 mm, at least 100 mm, at least 150 mm, at least 200 mm, at least 250 mm, at least 300 mm, at least 500 mm or even more.

Вариант осуществления 35. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 4-34, в котором НД кольцевого пространства составляет по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 11 мм, по меньшей мере 12 мм, по меньшей мере 13 мм, по меньшей мере 14 мм, по меньшей мере 15 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 50 мм, по меньшей мере 75 мм, по меньшей мере 100 мм, по меньшей мере 150 мм, по меньшей мере 200 мм, по меньшей мере 250 мм, по меньшей мере 300 мм, по меньшей мере 500 мм, по меньшей мере 1000 мм или даже более.Embodiment 35. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 4-34, wherein the OD of the annulus is at least 10 mm, at least 11 mm, at least 12 mm, at least 13 mm, at least 14 mm, at least 15 mm, at least 25 mm, at least 50 mm, at least 75 mm, at least 100 mm, at least 150 mm, at least 200 mm, at least 250 mm, at least 300 mm, at least 500 mm, at least 1000 mm or even more.

Вариант осуществления 36. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-35, в котором биметаллическое уплотнение подходит для поддержания герметичного уплотнения между первым компонентом узла и вторым компонентом узла при рабочих температурах, составляющих по меньшей мере 500 градусов Фаренгейта (около 260 градусов Цельсия), по меньшей мере 600 градусов Фаренгейта (около 315 градусов Цельсия), по меньшей мере 700 градусов Фаренгейта (около 370 градусов Цельсия), по меньшей мере 800 градусов Фаренгейта (около 425 градусов Цельсия), по меньшей мере 900 градусов Фаренгейта (около 480 градусов Цельсия) или по меньшей мере 1000 градусов Фаренгейта (около 535 градусов Цельсия).Embodiment 36. The bimetallic seal or assembly according to any of embodiments 1-35, wherein the bimetallic seal is suitable for maintaining a tight seal between the first assembly component and the second assembly component at operating temperatures of at least 500 degrees Fahrenheit (about 260 degrees Celsius), at least 600 degrees Fahrenheit (about 315 degrees Celsius), at least 700 degrees Fahrenheit (about 370 degrees Celsius), at least 800 degrees Fahrenheit (about 425 degrees Celsius), at least 900 degrees Fahrenheit ( about 480 degrees Celsius) or at least 1000 degrees Fahrenheit (about 535 degrees Celsius).

Вариант осуществления 37. Биметаллическое уплотнение или узел в соответствии с любым из вариантов осуществления изобретения 1-36, в котором разность между напряжением в первом уплотнительном компоненте и напряжением во втором уплотнительном компоненте составляет не более 100 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 690 МПа), не более 90 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 620 МПа), не более 80 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 550 МПа), не более 70 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 480 МПа), не более 60 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 415 МПа), не более 50 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 345 МПа), не более 25 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 175 МПа), не более 20 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 140 МПа), не более 15 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 105 МПа), не более 10 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 70 МПа) или не более 5 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 35 МПа).Embodiment 37. A bimetallic seal or assembly in accordance with any of embodiments 1-36, wherein the difference between the stress in the first sealing component and the stress in the second sealing component is no more than 100 ksi. inch (about 690 MPa), no more than 90 thousand pounds / sq. inch (about 620 MPa), no more than 80 thousand pounds / sq. inch (about 550 MPa), no more than 70 thousand pounds / sq. inch (about 480 MPa), no more than 60 thousand pounds / sq. inch (about 415 MPa), no more than 50 thousand pounds / sq. inch (about 345 MPa), no more than 25 thousand pounds / sq. inch (about 175 MPa), no more than 20 thousand pounds / sq. inch (about 140 MPa), no more than 15 thousand pounds / sq. inch (about 105 MPa), no more than 10 thousand pounds / sq. inch (about 70 MPa) or no more than 5 thousand pounds / sq. inch (about 35 MPa).

Вариант осуществления 38. Способ формирования уплотнения, включающий: формирование первого уплотнительного компонента; формирование второго уплотнительного компонента; и соединение первого уплотнительного компонента и второго уплотнительного компонента.Embodiment 38. A method of forming a seal, comprising: forming a first sealing component; forming a second sealing component; and connecting the first sealing component and the second sealing component.

Вариант осуществления 39. Способ в соответствии с вариантом осуществления 38, в котором формирование первого уплотнительного компонента включает 3D-печать первого уплотнительного компонента.Embodiment 39. The method of Embodiment 38, wherein forming the first sealing component includes 3D printing the first sealing component.

Вариант осуществления 40. Способ в соответствии с любым из вариантов осуществления 38-39, в котором формирование второго уплотнительного компонента включает 3D-печать второго уплотнительного компонента.Embodiment 40. The method according to any of embodiments 38-39, wherein forming the second sealing component includes 3D printing the second sealing component.

Вариант осуществления 41. Способ в соответствии с любым из вариантов осуществления изобретения 38-40, в котором соединение первого уплотнительного компонента и второго уплотнительного компонента включает ультразвуковую сварку первого уплотнительного компонента со вторым уплотнительным компонентом, лазерное спекание первого уплотнительного компонента со вторым уплотнительным компонентом, механическое обжатие первого уплотнительного компонента на втором уплотнительном компоненте, холодную прокатку (кулоновское связывание) первого уплотнительного компонента на втором уплотнительном компоненте, припаивание первого уплотнительного компонента ко второму уплотнительному компоненту, 3D-печать первого уплотнительного компонента или второго уплотнительного компонента относительно другого, или их комбинацию.Embodiment 41. The method according to any one of embodiments 38-40, wherein joining the first sealing component and the second sealing component includes ultrasonic welding of the first sealing component to the second sealing component, laser sintering of the first sealing component to the second sealing component, mechanical crimping the first sealing component onto the second sealing component, cold rolling (Coulomb bonding) the first sealing component onto the second sealing component, soldering the first sealing component to the second sealing component, 3D printing the first sealing component or the second sealing component to another, or a combination thereof.

Вариант осуществления 42. Способ в соответствии с любым из вариантов осуществления 38-41, в котором первый материал отличается от второго материала.Embodiment 42. The method according to any of embodiments 38-41, wherein the first material is different from the second material.

Вариант осуществления 43. Способ в соответствии с вариантом осуществления 42, в котором коэффициент теплового расширения (КТР) первого материала первого уплотнительного компонента отличается от КТР второго материала второго уплотнительного компонента.Embodiment 43. The method of Embodiment 42, wherein the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first material of the first sealing component is different from the CTE of the second material of the second sealing component.

Вариант осуществления 44. Способ в соответствии с вариантом осуществления 43, дополнительно включающий: установку биметаллического уплотнения между первым компонентом узла и вторым компонентом узла, выполненными из разных металлических материалов, так что первый уплотнительный компонент образует радиальное уплотнение с первым компонентом узла, а второй уплотнительный компонент образует радиальное уплотнение со вторым компонентом узла.Embodiment 44. The method of Embodiment 43, further comprising: installing a bimetallic seal between a first assembly component and a second assembly component made of different metallic materials, such that the first sealing component forms a radial seal with the first assembly component and the second sealing component forms a radial seal with the second component of the assembly.

Вариант осуществления 45. Способ в соответствии с вариантом осуществления 44, дополнительно включающий: воздействие на биметаллическое уплотнение рабочими температурами, составляющими по меньшей мере 500 градусов Фаренгейта (около 260 градусов Цельсия), по меньшей мере 600 градусов Фаренгейта (около 315 градусов Цельсия), по меньшей мере 700 градусов Фаренгейта (около 370 градусов Цельсия), по меньшей мере 800 градусов Фаренгейта (около 425 градусов Цельсия), по меньшей мере 900 градусов Фаренгейта (около 480 градусов Цельсия) или по меньшей мере 1000 градусов Фаренгейта (около 535 градусов Цельсия); и поддержание герметичного уплотнения между первым компонентом узла и вторым компонентом узла.Embodiment 45. The method of Embodiment 44, further comprising: subjecting the bimetallic seal to operating temperatures of at least 500 degrees Fahrenheit (about 260 degrees Celsius), at least 600 degrees Fahrenheit (about 315 degrees Celsius), at at least 700 degrees Fahrenheit (about 370 degrees Celsius), at least 800 degrees Fahrenheit (about 425 degrees Celsius), at least 900 degrees Fahrenheit (about 480 degrees Celsius) or at least 1000 degrees Fahrenheit (about 535 degrees Celsius) ; and maintaining a tight seal between the first assembly component and the second assembly component.

Вариант осуществления 46. Способ в соответствии с любым из вариантов осуществления 38-45, в котором разность между напряжением в первом уплотнительном компоненте и напряжением во втором уплотнительном компоненте составляет не более 100 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 690 МПа), не более 90 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 620 МПа), не более 80 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 550 МПа), не более 70 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 480 МПа), не более 60 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 415 МПа), не более 50 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 345 МПа), не более 25 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 175 МПа), не более 20 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 140 МПа), не более 15 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 105 МПа), не более 10 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 70 МПа) или не более 5 тыс. фунтов/кв. дюйм (около 35 МПа).Embodiment 46. The method of any one of embodiments 38-45, wherein the difference between the stress in the first sealing component and the stress in the second sealing component is no more than 100 ksi. inch (about 690 MPa), no more than 90 thousand pounds / sq. inch (about 620 MPa), no more than 80 thousand pounds / sq. inch (about 550 MPa), no more than 70 thousand pounds / sq. inch (about 480 MPa), no more than 60 thousand pounds / sq. inch (about 415 MPa), no more than 50 thousand pounds / sq. inch (about 345 MPa), no more than 25 thousand pounds / sq. inch (about 175 MPa), no more than 20 thousand pounds / sq. inch (about 140 MPa), no more than 15 thousand pounds / sq. inch (about 105 MPa), no more than 10 thousand pounds / sq. inch (about 70 MPa) or no more than 5 thousand pounds / sq. inch (about 35 MPa).

В настоящем описании в письменном виде используются примеры для описания вариантов осуществления, включая наилучший вариант осуществления, а также для обеспечения возможности и применения настоящего изобретения специалистами в данной области техники. Патентуемый объем определяется формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, которые понятны специалистам в данной области техники. Предполагается, что такие другие примеры входят в объем формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от буквального изложения формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от буквального изложения формулы изобретения.This written specification uses examples to describe embodiments, including the best embodiment, and to enable those skilled in the art to understand and use the present invention. The patentable scope is determined by the claims and may include other examples that will be understood by those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal statement of the claims, or if they include equivalent structural elements with non-material differences from the literal statement of the claims.

Следует отметить, что не все действия, описанные выше в общем описании или примерах, являются необходимыми, что часть конкретных действий может не потребоваться, и что в дополнение к описанным выше можно выполнять одно или более дополнительных действий. Кроме того, порядок, в котором перечислены действия, не обязательно является порядком их выполнения.It should be noted that not all of the actions described above in the general description or examples are necessary, that some specific actions may not be required, and that one or more additional actions may be performed in addition to those described above. Additionally, the order in which the actions are listed is not necessarily the order in which they are performed.

В приведенном выше описании идеи были описаны со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако специалисту в данной области техники понятно, что можно вносить различные модификации и изменения без отступления от объема изобретения, приведенного ниже в формуле изобретения. Соответственно, описание и фигуры следует рассматривать в иллюстративном, а не ограничительном смысле, и все такие модификации предназначены для включения в объем изобретения.In the above description, the ideas have been described with reference to specific embodiments. However, one skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention as set forth in the claims below. Accordingly, the description and figures are to be considered in an illustrative and not a restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of the invention.

В настоящем документе термины «содержит», «содержащий», «включает», «включающий», «имеет», «имеющий» или любой другой их вариант, предназначены для охвата неисключительного включения. Например, процесс, способ, изделие или устройство, которые содержат перечень признаков, не обязательно ограничены только этими признаками, но могут включать другие признаки, не перечисленные явным образом или присущие такому процессу, способу, изделию или устройству. Кроме того, если явно не указано иное, термин «или» относится к включающему «или» и не исключающему «или». Например, условие A или B удовлетворяется любым из следующего: А истинно (или присутствует), и B ложно (или отсутствует), A ложно (или не присутствует), а B истинно (или присутствует), и оба A и B являются истинными (или присутствуют).As used herein, the terms “comprises,” “comprising,” “includes,” “including,” “has,” “having,” or any other variation thereof, are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a process, method, product, or device that contains a list of features is not necessarily limited to those features, but may include other features not expressly listed or inherent in such process, method, product, or device. In addition, unless expressly stated otherwise, the term “or” refers to the inclusive “or” and the non-exclusive “or”. For example, condition A or B is satisfied by any of the following: A is true (or present) and B is false (or absent), A is false (or not present) and B is true (or present), and both A and B are true ( or present).

Кроме того, для описания элементов и компонентов, описанных в настоящем документе, используются формы единственного числа. Это сделано исключительно для удобства и с предоставлением общего смысла объема изобретения. Это описание следует интерпретировать для включения одного или по меньшей мере одного, а единственное число также включает множественное число, если очевидно, что это означает иное.In addition, singular forms are used to describe the elements and components described herein. This is done solely for convenience and to provide a general sense of the scope of the invention. This description should be interpreted to include one or at least one, and the singular also includes the plural when it is obvious to mean otherwise.

Выгоды, другие преимущества и решения проблем были описаны выше в отношении конкретных вариантов осуществления. Однако выгоды, преимущества, решения проблем и любой(-ые) признак(и), которые могут иметь любую выгоду, преимущество или решение, которые могут возникнуть или становятся более выраженными, не следует рассматривать как критический, требуемый или существенный признак любого или всех пунктов формулы изобретения.Benefits, other advantages and solutions to problems have been described above with respect to specific embodiments. However, benefits, advantages, solutions to problems and any feature(s) that may have any benefit, advantage or solution that may arise or become more pronounced should not be considered a critical, required or essential feature of any or all items claims.

После прочтения описания специалистам в данной области будет понятно, что определенные признаки для ясности описаны в настоящем документе в контексте отдельных вариантов осуществления, также могут быть представлены в комбинации в одном варианте осуществления. И наоборот, различные признаки, которые для краткости описаны в контексте одного варианта осуществления, также могут быть предоставлены отдельно или в любой подкомбинации. Кроме того, ссылки на значения, указанные в диапазонах, включают абсолютно все значения в пределах этого диапазона.Upon reading the description, those skilled in the art will appreciate that certain features described herein for clarity in the context of individual embodiments may also be presented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described for brevity in the context of a single embodiment may also be provided separately or in any subcombination. In addition, references to values specified in ranges include absolutely all values within that range.

Claims

1. An annular bimetallic seal comprising a first sealing component made of a first material, a second sealing component made of a second material that is different from the first material, and a connection made between the first sealing component and the second sealing component, the first sealing component comprising ( 1) a first arcuate portion that forms a radial seal with the first assembly component, and (2) a first connection element, and wherein the second sealing component comprises (1) a second arcuate portion that forms a radial seal with the second assembly element, and (2) a second coupling member, wherein the first arcuate portion directly engages a first component of the assembly, and the second arcuate portion directly engages a second component of the assembly, the first sealing component comprising an end portion of the first sealing component, and the second sealing component comprising an end portion of the second sealing component, wherein the end portion of the first sealing component and the end portion of the second sealing component are located in substantially the same axial direction.

2. The bimetallic seal according to claim 1, wherein at least one of the first sealing component and the second sealing component comprises a linear portion located between the arcuate portion and the connection member.

3. The bimetallic seal according to claim 1, wherein at least one of the first connection element and the second connection element contains a connection cavity, and the other of the first connection element and the second connection elements contains a connection protrusion located inside the connection cavity to form connections.

4. The bimetallic seal according to claim 3, wherein the coupling projection is linear, wherein the coupling projection extends substantially axially or substantially radially, or a combination thereof.

5. The bimetallic seal according to claim 3, wherein the joint lip comprises opposing arcuate bends that form ribs along the circumference of the joint lip.

6. The bimetallic seal according to claim 1, wherein the bimetallic seal comprises a retainer having at least one cavity configured to at least partially accommodate the first connection element and the second connection element.

7. The bimetallic seal of claim 1, wherein the first material of the first sealing component is a metallic material, and wherein the second material of the second sealing component is a metallic material, and wherein the first material is different from the second material.

8. The bimetallic seal of claim 7, wherein the coefficient of thermal expansion (CTE) of the first material of the first sealing component is different from the CTE of the second material of the second sealing component.

9. The bimetallic seal according to claim 8, wherein the CTE of the first material of the first sealing component is higher than the CTE of the second material of the second sealing component.

10. The bimetallic seal according to claim 1, wherein the connection does not include a leakage path.

11. The bimetallic seal of claim 1, further comprising: a support ring or a support spring disposed within at least one of the first sealing component and the second sealing component.

12. The bimetallic seal of claim 1, wherein the first sealing component is configured to form a radial seal with the first assembly component that defines an internal diameter (ID) of the annulus, wherein the second sealing component is configured to form a radial seal with the second assembly component, which defines the outer diameter (OD) of the annular space, wherein a first component of the assembly is made of a first metal material, and wherein a second component of the assembly is made of a second metal material different from the first metal material.

13. The bimetallic seal according to claim 12, in which the CTE of the first material of the first sealing component is lower than the CTE of the first metal material of the first component of the assembly and is higher than the CTE of the second metal material of the second component of the assembly, and at the same time the CTE of the second material of the second sealing component is higher than the CTE of the second metal material of the second component of the assembly and below the CTE of the first metal material of the first component of the assembly.