TWI548828B - 具有選擇性地被控制之密封件的旋轉接頭及其操作方法 - Google Patents

Description

具有選擇性地被控制之密封件的旋轉接頭及其操作方法

本發明是有關例如是旋轉接頭之流體耦接裝置，且更特別是有關一種使用潤滑性介質和非潤滑性介質，以及並未使用任何介質來操作之改良式密封件控制機構。

例如是旋轉接頭之流體耦接裝置被使用於工業應用中，舉例而言，金屬或塑膠之機械加工、工件夾持、印刷、塑膠膜製造、造紙、半導體晶圓製造，以及其他工業加工程序，該等加工程序則是需要從一固定來源(例如是一泵浦或儲槽)，將流體介質傳送進入至一旋轉式元件(例如是一機器工具心軸、工件夾持系統，或是旋轉式鼓輪或氣缸)。以上這些應用通常是需要相當高的介質壓力、流動速率，或是較高的機器工具轉速。

使用於該等應用方式之旋轉接頭將被用於冷卻、加熱或用於作動一個或更多個旋轉式元件之設備所使用的流體介質加以輸送。一般的流體介質包括水性液體、液壓油或冷卻油、空氣，以及其他流體。在特定的應用實例中，例如是當從一流體通路中排出介質時，旋轉接頭可以在真空下操作。採用旋轉接頭之機器通常是包括精密元件，例如是軸承、齒輪、電氣元件，以及其他部件，以上這些精密元件是價格昂貴和/或在使用過程中是難以修復或更換。倘若曝露至從該旋轉接頭於操作過程中所洩漏或排出之流體，以上這些元件通常是處於具腐蝕性環境下或是受到損壞。

旋轉接頭通常包括一固定構件，有時被稱為外殼，該固定構件具有一用於接收流體介質之入口。一非旋轉式密封構件被安裝於該外殼內。一旋轉構件(有時被稱為轉子)包括一旋轉式密封構件和一用於將流體輸送至一旋轉式元件之出口。該非旋轉式密封構件之一密封件表面通常是藉由一彈簧、介質壓力，或是其他方法而被偏向成為與該旋轉式密封構件之密封件表面做流體緊密的接合，因此使得一密封件能夠成形於該旋轉接頭的旋轉式元件與非旋轉式元件之間。該密封件容許流體介質被傳送經過該旋轉接頭，且不致於在該非旋轉式部位與該旋轉式部位之間出現嚴重洩漏狀況。流經該旋轉接頭之流體介質可以將完成接合之密封件表面予以潤滑，用以將該等密封構件的磨耗減到最小。當一旋轉接頭採用非潤滑性介質(例如是乾空氣)或是並未採用任何介質時，該等完成接合之密封件表面將經歷一種”空轉”狀態，由於缺乏適宜的潤滑作用，導致密封件產生快速磨耗。空轉時間的延長將造成該等密封構件嚴重受損，於是，需要施行一個或二個密封構件之價格昂貴和耗費時間的更換動作。

高速機械加工設備，例如是電腦數值控制(CNC)銑床、鑽床、車床、連續生產線等，使用旋轉接頭來將介質直接供應至一工具的切削邊緣，用以在一配置方式中產生冷卻和潤滑作用，該配置方式通常是被稱為”經過心軸冷卻劑”之配置方式。一種經過心軸冷卻劑之配置方式將延長價格昂貴切削工具的使用壽命、藉由容許產生較高的切削速度來增加生產量，以及從工具之切削表面沖掉能夠對於工件或切削工具造成損壞的材料碎屑。不同的工件材料通常是需要不同介質來得到最佳生產量和性能。舉例而言，當加工非常硬的材料時，空氣或煙霧介質可以提供較佳的熱量控制作用，而當加工較軟的材料(例如是鋁)時，液體冷卻劑則可以提供較佳的性能。此外，在並未採用經過心軸介質之狀況下，某些種類的加工作用是可以被更加有效和以較低成本來施行。

已知有不同的設計方式意欲被用來避免發生並未採用非潤滑性介質或並無任何介質存在之空轉狀況。舉例而言，具有密封表面之旋轉接頭，當相對置之流體壓力出現時，該等密封表面將會鬆開，例如是在美國專利5,538,292中所揭示之配置方式，該配置方式可以是較複雜和製造成本較高。具有密封表面之旋轉接頭，於未存在有介質之狀況下，該等密封表面將會自動鬆開，例如是在美國專利4,976,282中所揭示之配置方式，該配置方式的製造較不複雜，且被結合至一機器內，但是於採用非潤滑性介質之狀況下，容易與該等密封表面接合。具有用於與氣體做非接觸性操作之特殊幾何尺寸的密封表面，例如是在美國專利6,325,380和6,726,913中所揭示之內容，該等密封表面則是無法提供具有液體介質之有效密封作用。同樣地，具有用於平均分配介質之特殊幾何尺寸的密封表面，例如是在美國專利6,149,160中所揭示之密封件配置方式，當非潤滑性介質被使用時，該密封件配置方式是無法提供任何益處。隨時與該等密封表面相接合之旋轉接頭，甚至是具有減少的偏斜狀況，例如是在美國專利6,929,099中所揭示之接頭，該接頭則是容易在以高速旋轉之空轉狀況下受損。

一種習知旋轉接頭之其他應用實例被揭示於美國專利5,669,636中。該接頭包括二個與管件和閥門相結合之介質入口，用以供應介質。該介質是用以於當潤滑性介質被使用時，導致該等密封表面接合成為密封狀況，且當非潤滑性介質存在或是當並無任何介質存在時，導致該等密封表面鬆開。此種配置方式能夠防止空轉狀況發生，但是當該等密封表面鬆開時，亦導致保留於該接頭內之介質發生溢流狀況。特別是在多軸機器中，此種溢流狀況是無法一直被導引而從圍繞元件中流出，且會傷害到該多軸機器的具敏感性元件。

在一項觀點中，本揭示內容描述一種旋轉接頭，其包括一具有一與一介質溝槽開口和一控制室以流體相連通之內孔的外殼，該控制室被配置於該內孔的周圍，且是與該介質溝槽開口以流體相隔離。一非旋轉式密封構件是以可滑動之方式被配置於在該外殼內的內孔中，且具有一與該內孔以流體相連通之介質溝槽。第一滑動密封件被配置於該非旋轉式密封構件的周圍，用以從外界環境中將該控制室加以密封。二個額外的滑動密封件被配置於該非旋轉式密封構件的周圍，其中一個滑動密封件是與另外一個滑動密封件相鄰，用以從該介質溝槽中將該控制室加以密封。在操作之過程中，不管該介質溝槽之壓力狀態，當流體是在該控制室內所存在之壓力下時，該非旋轉式密封構件是被配置成從該外殼延伸出去。

在另外一項觀點中，該揭示內容描述一種用於具有選擇性地將一經由旋轉式機器元件部位和非旋轉式機器元件部位所界定之介質溝槽加以相互流體連通的系統。該系統包括一被界定於該非旋轉式機器元件內之接收用柱坑、一與該接收用柱坑以流體相連通之介質溝槽開口，以及一控制溝槽。一外殼被配置於該接收用柱坑內，且具有一與該接收用柱坑相連通之內孔和一與該控制溝槽相流體連通之控制室。一非旋轉式密封構件是以可滑動和可密封之方式被配置於該外殼的內孔中，且具有一與該接收用柱坑相連通之介質溝槽。第一流體閥門之配置方式被操作用以具有選擇性地將該控制室連接至一加壓不可壓縮介質的來源、一真空儲槽，和/或一排氣口，使得當流體是在該控制室內所存在之壓力下時，該非旋轉式密封構件能夠相對於該外殼而延伸出去。

在另外一項觀點中，該揭示內容描述一種用於操作一旋轉接頭的方法。該旋轉接頭被用來沿著一延伸於一旋轉式機器元件與一非旋轉式機器元件中間之介質溝槽，提供一機械式面密封件。該方法包括藉由施加流體壓力至一控制室用以具有選擇性地來接合該機械式面密封件，該控制室本身則是與該介質溝槽相流體隔離，且是被界定於一非旋轉式密封構件與該非旋轉式機器元件之間。

一般而言，旋轉接頭的不同實施例能夠將該等密封表面之間的接合狀況維持住，用以防止介質產生不必要的洩漏，同時，容許該等密封表面於特定狀態下被鬆開，該等特定狀態被揭示出能夠導引得到空轉結果和減少密封件之使用壽命，且毋須投入大量的額外費用來控制住密封件之接合。以上這些旋轉接頭可以維持住介於該等密封表面之間的接合狀況，同時，內部真空被施加用以從該流體溝槽中移除介質，且容許密封接觸作用能夠被維持住，甚至是當介於該等旋轉式構件與該等非旋轉式構件之間的距離在操作過程中產生變化時，如同在工具更換過程中之機械加工中心拉桿。

此外，已被揭示之旋轉接頭是容許密封件接合作用能夠以手動之方式或是藉由機器設計人員或機器控制程序而以具有選擇性之方式來加以控制，機器控制程序係採用經常使用到之管線元件，以及依照待傳送介質之性質來達到自動化目的。藉由採用潤滑性介質(例如是水性冷卻劑或油性煙霧質，例如是”最少量潤滑作用”)、非潤滑性介質(例如是乾空氣和惰性氣體)，以及並未存在有任何介質，用以容許得到40,000rpm或以上之高速旋轉狀況，此種性能增加了機器的功能適應性。

在該等圖形中，該等圖形係組成本專利說明書的一部份，其中圖1A為一旋轉接頭100之實施例的分解等體積視圖。該旋轉接頭100包括一旋轉式密封構件102和一相對於一外殼106而能夠產生軸向運動之非旋轉式密封構件104。該旋轉式密封構件102結合一旋轉式機器元件108，且該外殼106與一非旋轉式機器元件110相結合。如同在圖1B中所最適宜說明之內容，一分段導管或介質溝槽112延伸經過該非旋轉式機器元件110，分別經過該旋轉式密封構件102和該非旋轉式密封構件104，以及經過該旋轉式機器元件108，其中圖1B為經過該旋轉接頭100之剖面視圖。

如圖1B之所示，該介質溝槽112的部位被界定於在該旋轉接頭100之不同元件內，用以於當該旋轉式密封構件102與該非旋轉式密封構件104相接合時，提供一經過該旋轉式機器元件108和該非旋轉式機器元件110之流體通路。如同相對於該旋轉接頭100之操作狀況的更加詳細描述內容，以及與以下圖3到圖6相對應之描述內容，當該旋轉式密封構件102與該非旋轉式密封構件104彼此相互接合時，該介質溝槽112可以被具有選擇性地配置用以密封地關閉流體，且當該旋轉式密封構件102與該非旋轉式密封構件104並未被接合時，該介質溝槽112則被開啟用以排氣。

在圖1A和圖1B中所示之該旋轉式機器元件108可以是任何種類的機器元件，例如是位於一電腦數值控制(CNC)銑床之心軸，用以將該旋轉式密封構件102支撐住。如同在本項技術中所習知之內容，當該旋轉式密封構件102被接合至該非旋轉式密封構件104時，一種機械式面密封件則將生成用以將該介質溝槽112加以密封，該介質溝槽112則是用於將流體介質從該非旋轉式機器元件110傳送至該旋轉式機器元件108。

該旋轉式機器元件108具有一用以界定出該介質溝槽112之一部位的內孔，且更進一步界定出用於採用密封之方式來接收該旋轉式密封構件102的特徵。

該非旋轉式機器構件104是以可滑動和可密封之方式被配置於該外殼106的一內孔128中。該結構性配置方式是容許該非旋轉式機器構件104能夠相對於該非旋轉式機器元件110而產生滑動，使得該非旋轉式機器構件104能夠連同該旋轉式機器元件108產生具有選擇性的接合和鬆開作用，且用以補償介於該旋轉式機器元件108與該非旋轉機器元件110之間所可能存在的軸向位移。

該非旋轉式機器元件110具有通路和開口，用以安裝該外殼106，且用以提供流體到達密封件之具有選擇性接合作用。關於圖1B之剖面視圖，該非旋轉式機器元件110具有一接收用柱坑114，該接收用柱坑114則是以接合之方式來接收該外殼106之一圓柱形主體部位116。一控制溝槽118是成形於該非旋轉式機器元件110內，且是經由一控制開口120而與該接收用柱坑114相連通，該控制開口120本身則是被配置於在該控制溝槽118與該接收用柱坑114之間的該元件110內。該控制溝槽118更進一步是與一第一介質開口122相連通，在操作之過程中，該第一介質開口122是以具有選擇性之方式被連接至一流體來源或流體排出口。

如圖1B所示，在操作期間，於該控制溝槽118內之流體壓力的具有選擇性變化將產生液壓作用力，該液壓作用力是經由一控制室136而被施加至可移動非旋轉式密封構件104，該控制室136則是成形於該密封構件104與該外殼106之間。

該密封構件104相對於該外殼106的延伸狀況和被配置於該旋轉式密封構件102和該非旋轉式密封構件104上之相對應密封環的接合結果將生成一流體通路或介質溝槽112，該流體通路或介質溝槽112則是延伸通過該旋轉式機器元件108和該非旋轉式機器元件110。

該外殼106是以密封之方式被接合至該非旋轉式密封構件104，且界定出不同的液壓作用力，用以具有選擇性地接合於該旋轉式密封構件102與該非旋轉式密封構件104之間。更加明確地說明，該外殼106包括一與該圓柱形主體部位116相鄰之凸緣部位124。在所說明之實施例中，該凸緣部位124是藉由四個套筒頭蓋螺絲126(參考圖1A；在圖1B中僅表示出一個套筒頭蓋螺絲)而被連接至該非旋轉式機器元件110，因此，用以將該外殼106牢牢地安裝至該元件110上。可以考慮使用任何其他數目的扣件或任何其他的扣接配置方式。

該外殼106更包括一沿著一中心線130，延伸穿過該外殼106之中心內孔128。在所說明之實施例中，該內孔128通常是圓柱形和界定出一位於該圓柱形主體部位116內之次要內徑132，以及一位於該凸緣部位124內之主要內徑134。如圖1B所示，該主要內徑134大於該次要內徑132，使得一關閉中液壓表面133是沿著徑向而被界定於該次要內徑132與該主要內徑134之間，將該控制室136重疊。在其他實施例中，該次要內徑132與該主要內徑134二者可以被界定於該外殼106之一部位內。

該控制室136是於一軸向位置處，沿著該內孔128的周圍而延伸，該軸向位置則將介於該次要內徑132與該主要內徑134之間的該關閉中液壓表面133加以重疊。當該外殼106被連接至該非旋轉式機器元件110時，一控制室入口138和一控制室環帶140於該控制室136與該控制溝槽118之間提供流體的連接。在所說明之實施例中，該控制室環帶140是形成於該接收用柱坑114內，且是沿著該圓柱形主體部位116的周圍而延伸，用以在該柱坑114與該主體部位116之間形成一容室115。該控制室環帶140是經由複數的控制室入口138而流體地連接到控制室136，該等控制室入口138以對稱方式而沿著該柱坑114的周圍被配置，用以提供流到該控制溝槽118之流體連接。

當該非旋轉式密封構件104被配置於該內孔128中時，各種密封件是配置用以從該接收用柱坑114和該外界環境中以流體方式隔離控制溝槽118和控制室136。在一項實施例中，該接收用柱坑114是藉由二個靜密封件142中的一個靜密封件而從該控制室環帶140中以流體隔離出來，二靜密封件142被配置於圓周方向溝槽144內，圓周方向溝槽144係形成為與該圓柱形主體部位116之每一個末端相鄰。二個靜密封件142的第二個靜密封件是從外界環境中以流體隔離出該控制室環帶140。此外，控制室136藉由二個密封件152和156而沿著該內孔128，從該接收用柱坑114中以流體隔離出來，該二密封件每一個係配置成沿著該內孔128的周圍，且依照軸向被安置成沿著該中心線130。

該控制室之主要滑動密封件146是被配置於一被界定在該外殼106之凸緣部位124內的圓周方向溝槽148中，且是以靜態之方式被密封地接合至該圓周方向溝槽148之一外側週邊表面150。該主要滑動密封件146是以可滑動和可密封之方式接合至該非旋轉式密封構件104之外側部位，用以從該外界環境中將該控制室136密封。在一種相類似之配置方式中，一控制室之次要滑動密封件152是被配置於一圓周方向溝槽154內，該圓周方向溝槽154是與該非旋轉式密封構件104之外側部位和該外殼106做密封接合，用以從該接收用柱坑114中將該控制室136密封。一種額外的介質溝槽滑動密封件156以可密封和可滑動方式配置於該接收用柱坑114與該非旋轉式密封構件104之間，使得該控制室之次要滑動密封件152能夠被安置於該控制器136與該介質溝槽滑動密封件156之間。該介質溝槽滑動密封件156具有額外和/或重複的密封性能，用以從該接收用柱坑114和該介質溝槽112中隔離出該控制室136。當不同的壓力存在於該控制室136和該介質溝槽112內時，由該二密封件152和156所提供之重複密封性能可以確保每一個密封件將可提供一種密封功能，該項密封功能則是藉由具有一僅施加至其中一軸向表面之流體壓力而得到。

在圖中，每一個控制室之主要滑動密封件146、次要滑動密封件152以及該介質溝槽滑動密封件156是以帶有陰影之長方形橫剖面來表示。亦可考慮使用適合用於在該外殼106與該非旋轉式密封構件104之間提供滑動密封接合功能的任何種類徑向密封構件。於是，帶有陰影之長方形橫剖面是以圖式之視圖來說明，針對每一個滑動密封件146、152和156，通常是表示出任何種類的徑向密封件，該徑向密封件是能夠於一通常是圓柱形或管狀形狀構件之外側部位與一內孔之內側部位中間提供密封功能。適宜密封件的應用實例是被包含於以下式樣之一般性描述內容中，以下式樣則包括O型環密封件、唇形密封件、U字形密封件、具有長方形橫剖面之密封件、具有彈性構件之密封件，或是任何其他習知種類之徑向密封件。

該非旋轉式密封構件104具有一用於界定出二部位之通常是圓柱形的形狀，每一個該二部位則是具有一與該內孔128之次要內徑132和主要內徑134相對應的外徑。該非旋轉式密封構件104更特別是包括一被配置於該內孔128之次要內徑132內的次要直徑部位158，以及一被配置於該內孔128之主要內徑134內的主要直徑部位160。該介質溝槽112之一分部是與一成形於該非旋轉式密封構件104內之圓柱形內孔162一致，該介質溝槽112之一分部延伸經過該圓柱形內孔162的全長，且是被容許流體流過地開啟至該接收用柱坑114。

該非旋轉式密封構件104包括一連接至該非旋轉式密封構件104之一末端處的非旋轉密封環164，且該非旋轉密封環164形成一非旋轉式密封件表面166。在所說明之實施例中，該非旋轉式密封環164具有梯形橫剖面，這是因為內側導角和外側導角沿著用於包圍該密封件表面之密封環的內側和外側週邊部位而延伸。如同習知之內容，該等導角為視需要選用，且一個或二個導角是可以依照該非旋轉式密封構件104之所需平衡比例來刪除。

位於一相對置末端處，該非旋轉式密封構件104包括被配置用以方便流體介質流動經過該介質溝槽112之結構性特色。所說明之實施例的該非旋轉式密封構件104更特別是包括一入口凸緣167，該入口凸緣167本身則是具有一被配置於該內孔162之加大部位內的前導部位168，以及一沿著徑向而從該次要直徑部位158往外延伸之凸緣部位170。一圓錐形導角174係成形於該前導部位168與該凸緣部位170之間，用以方便介質流動經過該介質溝槽112。

為了要防止該非旋轉式密封構件104相對於該外殼106而產生旋轉，該凸緣部位170組成一沿著徑向延伸之突出部位或鍵172，用以接合成形於該外殼106內之開口或槽孔173。介於該等鍵172與槽孔173之間的滑動接合作用能夠防止該非旋轉式密封構件104相對於該非旋轉式機器元件110而產生旋轉，且不致於阻礙介於該二元件之間的軸向滑動運動。

該非旋轉式密封構件104之軸向運動是藉由一開口彈簧176而被偏斜朝向一開啟位置，該開啟位置則是在朝向圖1B右側之方向上。如圖所示，該凸緣部位170結合一套筒178一起作動，用以提供一彈簧扣件構造來將該彈簧176扣住，以及傳送一開口彈簧作用力於該外殼106與該非旋轉式密封構件104之間，其中該外殼106是被牢牢地連接至該非旋轉式機器元件110，如同先前所描述之內容，該非旋轉式密封構件104是以可滑動之方式被配置於該外殼106之內孔128內。

在所說明之實施例中，旋轉式機器元件108具有一插座部位179，該插座部位179本身則是帶有一前導部位180和一螺紋部位182。雖然前導部位180和相關特色可以被使用於在特定高速應用下之適宜對準作用，其他特色亦是可以被採用，或是另外一方面，針對操作於低速下之應用，此種對準作用的特色是可以被刪除。該旋轉式密封構件102包括接合該螺紋部位182之螺紋184，用以將該二元件扣接在一起，但是其他的連接配置方式可以被採用。藉由將一界定於該旋轉式密封構件102上之前導部位186接合至該旋轉式機器元件108之前導部位108內，介於該旋轉式密封構件102與該非旋轉式密封構件104之間的偏心狀況得以被減小。一徑向密封件188被配置在成形於該前導部位186內之圓周方向溝槽190中，且是以可密封之方式接合該前導部位180，用以提供與外界環境相隔離的作用予在該介質溝槽112內之介質。

該旋轉式密封構件102包括一於其一末端處界定出一旋轉式密封件表面194之旋轉式密封環192，當該旋轉接頭100是在關閉或接合位置時，該旋轉式密封件表面194將接合該非旋轉式密封件表面166來形成一機械式的面密封件。在所說明之實施例中，該旋轉式密封環192被配置成以與旋轉式機器元件108相同的旋轉速率來旋轉。當該非旋轉式密封構件104被具有選擇性地沿著軸向移動朝向該旋轉式密封構件102和於其中得到接觸作用時，該旋轉式密封環192則是經由該旋轉式密封件表面194而與該非旋轉式密封環164相接合。

圖2為表示依照所揭示內容之密封件控制配置方式的方塊圖。在圖2中以及在隨後之圖中，如同先前為了簡化所採用之方式，與先前所描述之元件和/或構造相同或類似的元件和/或構造是以相同元件符號來表示。於是，該旋轉接頭100的一區段部分被表示出具有連同一介質供應、回流和排氣流體通路200之功能性流體連接通路。該流體通路200被表示為方塊圖型式，作為一項應用實施例，用以說明其相對於該旋轉接頭100之功能。應瞭解的是使用與以上所說明元件不同之元件的類似配置方式被考量在該旋轉接頭100之操作範圍內，其功能係產生相同或類似的作用。

在如圖2所示之應用實施例中，該流體通路200包括第一閥門202和第二閥門204。如同圖形之所示，該二第一閥門202和第二閥門204是具有電子致動器與彈簧偏向裝置之流體閥門，用以能夠具有選擇性地將閥門元件203和205分別移動進入至與不同閥門出入口相互連通之位置處，如同在下文中更進一步詳加描述之內容。此外，該流體通路200包括被操作成為其中所儲存之流體介質來源或排出口的流體儲槽，以及用於將流體傳送到達該儲槽和從該儲槽傳送出流體之直列式泵浦。最後，一水坑或通常是如圖所示之排氣儲槽具有一到達外界環境的出口。

該流體通路200更特別是包括一第一流體閥門202，在所說明之實施例中，該第一流體閥門是一種具有五個汽門之二位置式閥門。該第一流體閥門202是與一第一流體儲槽206、一第二流體儲槽208和一排氣儲槽210相連通，同樣地被連接至該第二流體閥門204和被連接至該旋轉接頭100之第一介質開口122。如同在圖7中實施例所示之內容，該排氣儲槽210可以被替換成為一真空儲槽710。一第一線性泵浦212被配置成介於該第一流體閥門202與該第一流體儲槽206之間的流體關係，且一第二線性泵浦214被配置成介於該第一流體閥門202與該第二流體儲槽208之間的流體關係。每一個該等第一線性泵浦212和該等第二線性泵浦214是能夠以具有選擇性地來決定供應或回流壓力，用以將流體加壓流入至其個別不同儲槽206和208，或從其個別不同儲槽206和208，將流體加壓送出。

第二閥門204是被連接於該第一流體閥門202、該第一介質開口122，以及該旋轉接頭100的介質溝槽112之間。在該流體通路200之元件中間的流體相互連接通路，以及在圖2之應用實施例中所示的不同閥門、泵浦和儲槽，可以包括額外的元件、可以被整合進入至一機器之部份的單一模組，或是可以另外被分佈於一個以上的位置處，該等位置本身是在一機器上，或是在一用於操作一機器之設備內，舉例而言，例如是一種機械加工設施。

該旋轉式密封件表面194與該非旋轉式密封件表面166之接合結果於其中間生成一平面密封件，在該旋轉接頭100之操作過程中，該平面密封件是藉由適宜作動該第一流體閥門202和該第二流體閥門204而可以被具有選擇性地控制住。依據操作模式和被提供經過該介質溝槽112之介質的潤滑性特質，以及更進一步依據在該溝槽112內是否存在有介質，該旋轉式密封件表面194與該非旋轉式密封件表面166可以被接合或是鬆開。能夠作動該旋轉式密封件表面194與該非旋轉式密封件表面166之接合結果的五種不同操作狀態被表示於圖3到圖7中。每一種操作狀態包含藉由適宜地將該第一閥門202和該第二閥門204定位，得到該旋轉接頭100之該控制溝槽118和該介質溝槽112與該第一儲槽206、第二儲槽208和/或排氣儲槽210，或是該真空儲槽710(參考圖7)的具有選擇性流體連接通路。在後續的圖3到圖7中，實線箭頭被用來表示出依據所說明之操作狀態，在該等聯結裝置內之介質的一般流動方向。

當並無任何介質出現於該介質溝槽112內時，一種操作狀態更加特別在圖3中加以說明。如同習知之內容，在該旋轉接頭之操作過程中，倘若該等密封環被接合時，潤滑性介質的缺乏將可能導致介於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間的密封介質受損。於是，當操作於缺乏介質之狀況下，該非旋轉式密封構件104將退回進入至該非旋轉式機器元件110內，因此，從該旋轉式密封環192內將該非旋轉式密封環164鬆開。在所說明之實施例中，如圖3之所示，藉由適宜地將該第二流體閥門204定位於一第一位置處，該介質溝槽112則被維持在如同該控制室136之相同或類似壓力下。藉由適宜地將該第一流體閥門202定位於一與該介質溝槽112相連接之第一位置處，且該控制室136到達該排氣儲槽或水坑210，在該介質溝槽112內和在該控制室136內的流體壓力是保持相同，或是大約等於大氣壓力或外界環境壓力。在所說明之實施例中，該開口彈簧176操作用以將該非旋轉式密封構件104退回進入至該非旋轉式機器元件110內。在此種狀態之下，存在於該介質溝槽112內之介質是經由該排氣儲槽210、介於已被鬆開密封環164與192之間的空間，以及可能經由一被配置於該旋轉式機器元件108上之工作汽門(圖形中未表示出來)而被排放至大氣環境中。

在空氣或其他可壓縮介質經由該介質溝槽112而從該非旋轉式機器元件110被傳送至該旋轉式機器元件108之過程中，一種不同的操作狀態被表示於圖4中。如同習知之內容，針對使用於旋轉接頭內之平面密封件，空氣或一些其他可壓縮介質則是缺乏適宜的潤滑性特徵。如同習知之內容，可壓縮介質為可以具有潤滑性特徵之煙霧質溶液，且在此揭示內容中可以被考量，由於該旋轉接頭是於在此所討論之狀況下被操作，以上結果在理論上，將不致於與使用乾空氣或其他非潤滑性可壓縮介質之操作狀況有所差異。

當採用可壓縮介質來操作時，該旋轉接頭100是以介於該旋轉密封環192與該非旋轉密封環164之間存在有小間隙而被操作。數值大小是在千分之1或2英吋(0.03毫米到0.06毫米)或是更小數字範圍內之該小間隙，例如是若干微米，用以確保因為空轉結果而造成於該旋轉密封環192與該非旋轉密封環164處的受損狀況得以避免發生，同時，將介質的洩漏速率降低。

在所說明之實施例中，藉由將該第二流體閥門204定位至一第二位置處，於該旋轉式密封環192和該非旋轉式密封環164處之小間隙是可以得到，該第二位置則是將該介質溝槽112連接至該第二流體儲槽208，其中在此應用實例是包含於壓力作動下之可壓縮介質。如圖4之所示，該第一流體閥門202是在該第一位置處，該第一位置處則是被配置用以將該控制室136連接至該排氣儲槽210。應瞭解的是該旋轉接頭100之適宜平衡比例可以被配置用以將一關閉作用力傳送至該非旋轉式密封構件104上，該非旋轉式密封構件104被作動抵住該開口彈簧176之開啟作用力，用以將該非旋轉式密封構件104移動朝向該旋轉式密封構件102。在其中該可壓縮介質係包含潤滑性成份(例如是煙霧質溶液)之應用實例中，於操作之過程中，潤滑液的薄膜可以積存和被保持於該間隙內，因此，將介質洩漏狀況的洩漏速率降低。

在水性冷卻劑或具有潤滑性質之其他可壓縮介質通過該介質溝槽112之過程中，另外一種操作狀態被表示於圖5中。在此種操作狀況之下，一平面密封件是藉由該旋轉式密封環192和該非旋轉式密封環164之接合作用而產生，用以避免該可壓縮介質發生洩漏。當操作於此種狀況下，來自該第一流體儲槽206之加壓過不可壓縮介質是以平行之配置方式被供應至該介質溝槽112和該控制室136。如圖5之所示，該第一流體閥門202被安置於一第二位置處，用以將該第一流體儲槽206相互連接至該控制溝槽118，其中該控制溝槽118是被開啟至該控制室136。該第二流體閥門204被安置於該第一位置處，用以將該控制溝槽118相互連接至該介質溝槽112。該第一流體閥門202和第二流體閥門204的此種定位方式能夠確保存在於該控制室136和該介質溝槽112內之不可壓縮介質的壓力被維持住。

應瞭解的是當該控制室被曝露至流體壓力下時，該旋轉接頭100可以被配置成具有一第二平衡比例。在如圖5所說明之操作狀態中，所產生的液壓作用力被施加至該非旋轉式密封構件104，藉由克服該彈簧176之開啟作用力，來將該旋轉式密封環192和該非旋轉式密封環164推動成為彼此相互接合。針對大多數的應用，不管在該介質溝槽112內是否存在有流體壓力，該第二平衡比例可以被適宜地選擇，使得只要加壓流體存在於該控制室136內，介於該旋轉式密封環192和該非旋轉式密封環164之間的接合作用能夠被有利地維持住。

當該旋轉接頭100被使用於一材料光製機器(例如是一電腦數值控制銑床)，在機器的操作過程中，如圖5所示之操作狀態是可以出現。然而，有時當流體從該介質溝槽中被排出，或是當該介質溝槽內並未具有任何流體，例如是當該機器正在更換工具中，且特別是倘若流體溢出狀況被避免發生，用以保護圍繞之機器元件，該旋轉接頭則必須要具有額外的操作能力。此種額外的操作能力被表示於圖6中，其中介於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間的接合作用被維持住，用以於介質從該介質溝槽112中被排出時，保有位於該介質溝槽112周圍處的密封件。

如圖6之所示，該第二流體閥門204被安置於該第二位置處，且該第一流體閥門202被安置於該第二位置處。在以上這些閥門位置處，該介質溝槽112是與該排氣儲槽210相連接，且該控制室136是被安置成與該第一流體儲槽206相連接，如同以上所討論之內容，在圖5中所示之操作狀態中是包含加壓過不可壓縮介質。在此種操作狀態中，該介質溝槽112的排氣作用被操作用以消除於其內所存在之任何介質的壓力，同時，介於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間的可密封配置方式被維持住。在此種操作狀況中，於該介質溝槽112內所存在之介質將可自由地排出朝向該排氣儲槽210，且亦可能從該旋轉式機器元件108之工作汽門(圖形中未表示出來)往外排出，在如圖6之說明中，如同習知之內容，該工作汽門通常是被配置於遠離該旋轉式機器元件108之左側末端的位置處。

在一些應用中，介質經過被界定於該旋轉式機器元件108內之介質溝槽112之開啟或工作末端部位的排氣作用可以是非必要。如圖6所示之操作狀況的變化情形被表示在圖7中，其中該排氣儲槽210是被一真空儲槽710所取代。該真空儲槽710可以是能夠維持住真空狀態之密封儲存筒或其他儲槽。在此所使用之真空一詞代表著低於大氣壓力之任何壓力。如同圖7之所示，該真空儲槽710是從該介質溝槽112中抽取和排出液體，且並不容許流體從位於該旋轉式機器元件108上之工作汽門(圖中未表示)，或是從介於該等密封環164與192之間的接合介面中被排出。

簡略而言，雖然可以考慮其他的操作配置方式，依照所使用之介質種類和所需之介質排出方式的種類，該旋轉接頭100可以在該等五種不同操作狀態的任何一種操作狀態下被作動。舉例而言，一具有一被配置用來傳送關閉作用力(而非開啟作用力)之彈簧的旋轉接頭可以被使用。此外，甚至通過被說明是被連接至一流體壓力來源之控制室，在替代操作狀態中，該控制室可以被連接至具有低於大氣壓力之壓力值的液體排出口。

在現有揭示內容的一項一般性觀點中，介於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間的密封接合作用在特定狀況下可以被具有選擇性地控制住，用以導致該非旋轉式密封構件104退回或延伸出去。舉例而言，當將如圖3所示之操作狀態與如圖6或圖7所示之操作狀態相比較，如圖6之所示，除非該控制室136被加壓，由於該彈簧176之開啟作用力，該介質溝槽112的壓力消除結果將會導致該非旋轉式密封構件104退回。在如圖6所示之操作狀態中，該控制室136的加壓結果將關閉作用力傳送至該非旋轉式密封構件104上，用以克服該彈簧176之開啟作用力，且維持住介於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間的接合作用。

旋轉接頭800之另外一項實施例被表示於圖8和圖9中。在許多項觀點中，該旋轉接頭於結構上是與如圖1到圖7所示之該旋轉接頭100相類似，但是其中並未包括在腔體802內之開口彈簧176。該旋轉接頭800的其他元件是與相對於該旋轉接頭100而於先前所描述之相對應元件相同或相類似，在圖8和圖9中，則是以如同先前所使用之相同元件符號來表示。

如圖8和圖9之所示，該旋轉接頭800能夠於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間得到可密封接合作用，且是超過軸向位移X的較廣範圍，該軸向位移X本身則沿著該中心線130而介於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間。藉由以該等滑動密封件146、152和156所提供之介於該非旋轉式密封構件104與該非旋轉式機器元件110中間的滑動可密封聯結作用，旋轉接頭100和800的能力是可以於該旋轉式密封環192與該非旋轉式密封環164之間得到可密封接合作用，且超過該距離X。

旋轉接頭900之另外一項實施例被表示於圖10中。該旋轉接頭900於結構和功能上是與該旋轉接頭100相類似，但是具有一種更加緊湊的結構配置方式。類似於針對如圖8和圖9所示之該旋轉接頭800的討論內容，該旋轉接頭900的結構元件是與先前所描述之該旋轉接頭100和800之相對應元件相同或相類似，雖然該等元件的尺寸或比例大小可能會不同，在圖10中，則是以如同先前所使用之相同元件符號來表示。

如圖10所示，該非旋轉式密封構件104具有被配置於該旋轉式密封構件102之旋轉式密封環192相鄰末端處的非旋轉式密封環164。該旋轉接頭900包括一非旋轉式機器元件110，其形成一與該控制室136相流體連通之控制溝槽918，該控制室136則是被界定於該非旋轉式密封構件104與一外殼906之間，以一種相對於該旋轉接頭100所描述之相類似方式(參考圖1B)。該外殼906是經由一螺紋部位902而以螺紋之方式被接合至該非旋轉式機器元件910，其中該螺紋部位902本身是成形於該外殼906之一圓柱形主體部位916的外側。該螺紋部位902將接合至沿著一接收用柱坑914之一內側部位所界定的螺紋，用以將該外殼906扣接於該非旋轉式機器元件910內。與該旋轉接頭100相類似，該旋轉接頭900包括二個徑向密封件942，在所說明之實施例中，該二徑向密封件942為O型環密封件，且是以密封之方式被配置於該控制室316的任一側邊上，用以從該接收用柱坑914和從大氣環境中隔離出該控制室136之任一側邊。

在此所引用之所有參考文件(包括專利公告、專利說明書和專利)於若干程度係結合作為參考使用，好像每一項參考文件是被個別地和特定地指定成為結合參考使用，且其全部內容在此被呈現。

在描述本發明之內容中(特別是在隨後申請專利範圍之內容中)，所使用的”一”和”一種”和”該”等用詞與相類似參考用語是被解釋為涵蓋單數和複數，除非另外在此有所表示或明確地與本文相抵觸。”包含”、”具有”、”包括”和”含有”等用詞是被解釋為開放式用詞(亦即是表示”包括，但不限於是”)，除非另有注釋。在此所詳述之數值範圍僅是意欲用以作為個別地參考每一個符合該範圍之單獨數值的方便作法，除非在此另有說明，且每一個單獨數值是被結合至該專利說明書內，好像該單獨數值在此被個別敘述。在此所描述之全部方法是能夠以任何適宜順序來施加，除非在此另有說明或是明確地與本文相抵觸。任何應用實例和全部應用實例，或是在此所提供之應用實例語文(比如”例如是”)僅是意欲用以更適宜地說明本發明，且無意限制住本發明的範圍，除非申請專利範圍另有說明。在該專利說明書中並無任何語文必須被觸釋成說明任何非申請專利範圍所揭示之元件，作為實施本發明所必須之項目。

本發明之較佳實施例在此被描述，其包括本專利發明人為了實施本發明所習知的最佳模式。在閱讀以上描述內容時，一般技藝人士將可瞭解以上較佳實施例的變更情形。本專利發明人期望熟習該項技術者能夠將該等變更情形視為適宜，且本專利發明人意欲本發明能夠採用在此所特別描述之方式以外的其他方式來加以施行。於是，本發明包括所有的更動結果，以及於在此所附加之申請專利範圍內所敘述主題項目的對應內容，作為由專利申請法所核准之內容。此外在所有可能變異情形中之以上所描述元件的任何組合結果被包含至本發明中，除非在此另有說明或是明確地與本文相抵觸。

100．．．旋轉接頭

102．．．旋轉式密封構件

104．．．非旋轉式密封構件

106．．．外殼

108．．．旋轉式機器元件

110．．．非旋轉式機器元件

112．．．介質溝槽

114．．．接收用柱坑

115．．．容室

116．．．主體部位

118．．．控制溝槽

120．．．控制開口

122．．．第一介質開口

124．．．凸緣部位

126．．．螺絲

128．．．中心內孔

130．．．中心線

132．．．次要內徑

133．．．關閉中液壓表面

134．．．主要內徑

136．．．控制室

138．．．控制室入口

140．．．控制室環帶

142．．．靜密封件

144．．．圓周方向溝槽

146．．．主要滑動密封件

148．．．圓周方向溝槽

150．．．外側週邊表面

152．．．次要滑動密封件

154．．．圓周方向溝槽

156．．．介質溝槽滑動密封件

158．．．次要直徑部位

160．．．主要直徑部位

162．．．圓柱形內孔

164．．．非旋轉式密封環

166．．．非旋轉式密封件表面

167．．．入口凸緣

168．．．前導部位

170．．．凸緣

172．．．鍵

173．．．槽孔

174．．．圓錐形導角

176．．．開口彈簧

178．．．套筒

179．．．插座部位

180．．．前導部位

182．．．螺紋部位

184．．．螺紋

186．．．前導部位

188．．．徑向密封件

190．．．圓周方向溝槽

192．．．旋轉式密封環

194．．．旋轉式密封件表面

200．．．流體通路

202．．．第一閥門

203．．．閥門元件

204．．．第二閥門

205．．．閥門元件

206．．．第一流體儲槽

208‧‧‧第二流體儲槽

210‧‧‧排氣儲槽

212‧‧‧第一線性泵浦

214‧‧‧第二線性泵浦

710‧‧‧真空儲槽

800‧‧‧旋轉接頭

802‧‧‧腔體

900‧‧‧旋轉接頭

902‧‧‧螺紋部位

906‧‧‧外殼

910‧‧‧非旋轉式機器元件

914‧‧‧接收用柱坑

916‧‧‧圓柱形主體部位

918‧‧‧控制溝槽

942‧‧‧徑向密封件

圖1A為依照本揭示內容之旋轉接頭的分解視圖。

圖1B為在圖1A中所示之旋轉接頭的剖面視圖。

圖2為當操作狀態並未存在有任何介質之狀況下，在圖1A中所示之旋轉接頭的剖面視圖。

圖3為依照該揭示內容，當介質壓力被釋放用以鬆開該等密封件之操作過程中，該旋轉接頭的剖面視圖。

圖4為依照該揭示內容，在採用空氣或類似非潤滑性介質之操作過程中，一旋轉接頭的剖面視圖。

圖5為依照該揭示內容，在採用潤滑性介質之操作過程中，一旋轉接頭的剖面視圖。

圖6為依照該揭示內容，在排氣狀況下之操作過程的剖面視圖。

圖7為依照該揭示內容，在真空狀況下之操作過程的剖面視圖。

圖8和圖9為依照該揭示內容，在該旋轉接頭之旋轉式元件和固定元件產生相對軸向運動之狀況下，一旋轉接頭之另一實施例的剖面視圖。

圖10為依照該揭示內容，一旋轉接頭之另一實施例的剖面視圖。

100．．．旋轉接頭

102．．．旋轉式密封構件

104．．．非旋轉式密封構件

106．．．外殼

108．．．旋轉式機器元件

110．．．非旋轉式機器元件

112．．．介質溝槽

116．．．主體部位

124．．．凸緣部位

126．．．螺絲

128．．．中心內孔

Claims (19)

1. 一種旋轉接頭，其包含：一外殼，其具有一與一介質溝槽開口以流體相連通之內孔和一控制室，該控制室配置於該內孔的周圍且與該介質溝槽開口以流體的方式隔離；一非旋轉式密封構件，其以可滑動方式配置於該外殼中之該內孔之內且具有一介質溝槽，該介質溝槽經由該內孔而流體開放至該介質溝槽開口；一第一滑動密封件，其被配置於該非旋轉式密封構件周圍且配置成用以從大氣環境中將該控制室加以密封；二個額外的滑動密封件，其配置於該非旋轉式密封構件周圍而彼此相鄰，所述二個額外的密封件是以成為一對之方式配置於該控制室與該介質溝槽開口之間，用以從該介質溝槽中將該控制室加以密封；其中該非旋轉式密封構件經配置及組配以當在壓力作用下之流體存在於該控制室內時相對於該外殼而延伸，以使得在一旋轉式密封構件旋轉的同時，該非旋轉式密封構件接合該旋轉式密封構件並與其形成一機械式面密封件。
2. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，其中該非旋轉式密封構件具有一第一平衡比例，其配置成當在壓力作用下之流體存在於該介質溝槽開口處時，推動該非旋轉式密封構件從該外殼處延伸出去。
3. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，其中該非旋轉式密封構件具有一第二平衡比例，其配置成當流體壓力存在 於該控制室處且外界壓力或是真空的至少其中之一存在於該介質溝槽內時，推動該非旋轉式密封構件從該外殼處延伸出去。
4. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，更包含一第一流體閥門裝置，該第一流體閥門裝置可操作以具有選擇性地將該控制室與一加壓過的不可壓縮介質來源、一真空儲槽和一排氣口的至少其中之一以流體相連接。
5. 如申請專利範圍第4項之旋轉接頭，更包含一第二流體閥門，該第二流體閥門可操作以具有選擇性地將該介質溝槽與一加壓過的可壓縮介質來源、該加壓過的不可壓縮介質來源、該控制室、該真空儲槽和該排氣口的至少其中之一以流體相連接。
6. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，更包含一控制室入口和一控制室環帶，當該外殼被連接至一非旋轉式機器元件時，該控制室環帶將該控制室入口與一控制溝槽以流體相互連接。
7. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，更包含一開口彈簧，該開口彈簧被配置用以提供一開啟作用力來推動該非旋轉式密封構件退回至該外殼內。
8. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，更包含一形成一接收用柱坑的非旋轉式機器元件，該外殼係配置於該接收用柱坑內。
9. 如申請專利範圍第1項之旋轉接頭，更包含一旋轉式密封構件，其配置於一旋轉式機器元件上，使得當該非旋 轉式密封構件充分地從該外殼延伸出去時，該旋轉式密封構件係接合該非旋轉式密封構件。
10. 如申請專利範圍第9項之旋轉接頭，更包含一配置於該非旋轉式密封構件之一末端處的非旋轉式密封環，以及一與該非旋轉式密封環保持面對面之關係而配置於該旋轉式密封構件上的旋轉式密封環，使得該旋轉式密封環與該非旋轉式密封環之接合提供一沿著一介質溝槽的機械式的面密封件，該介質溝槽與該介質溝槽開口以流體相連通且延伸經過該旋轉式機器元件之不同部位與該外殼。
11. 一種流體接合系統，其用於將一被界定成經過旋轉式機器元件和非旋轉式機器元件之不同部位之介質溝槽加以選擇性地以流體相互連接，該流體接合系統包含：一被界定於該非旋轉式機器元件內的接收用柱坑、一與該接收用柱坑以流體相連通的介質溝槽開口、以及一控制溝槽；一外殼，其配置於該接收用柱坑內且具有一與該接收用柱坑以流體相連通之內孔和一與該控制溝槽以流體相連通之控制室；一非旋轉式密封構件，其以可滑動和密封方式被配置在該外殼之該內孔中且具有一介質溝槽，該介質溝槽經由該接收用柱坑而流體開放至該介質溝槽開口；一第一滑動密封件，其配置於該非旋轉式密封構件周圍且被配置成從大氣環境中將該控制室加以密封；二個額外的滑動密封件，其配置於在該控制室中間之 該非旋轉式密封構件周圍並彼此相鄰，所述二個額外的密封件以成為一對之方式配置成從該介質溝槽中將該控制室加以密封；以及一第一流體閥門裝置，該第一流體閥門裝置可操作以具有選擇性地將該控制室與一加壓過的不可壓縮介質來源、一真空儲槽和一排氣口的至少其中之一以流體相連接，使得該非旋轉式密封構件經配置及組配以當在壓力作用下之流體存在於該控制室內時相對於該外殼而延伸，以使得在一旋轉式密封構件旋轉的同時，該非旋轉式密封構件接合該旋轉式密封構件並與其形成一機械式面密封件。
12. 如申請專利範圍第11項之流體接合系統，更包含一第二流體閥門，該第二流體閥門可操作以具有選擇性地將該介質溝槽與一加壓過的可壓縮介質來源、該加壓過的不可壓縮介質來源、該控制室、該真空儲槽和該排氣口的至少其中之一以流體方式相連接。
13. 如申請專利範圍第11項之流體接合系統，更包含一開口彈簧，該開口彈簧被配置用以提供一開啟作用力來相對於該外殼而在一退回方向中推動該非旋轉式密封構件。
14. 如申請專利範圍第11項之流體接合系統，更包含一被配置於該旋轉式機器元件上的旋轉式密封構件，使得當該非旋轉式密封構件相對於該外殼而充分地延伸出去時，該旋轉式密封構件接合該非旋轉式密封構件。
15. 如申請專利範圍第14項之流體接合系統，更包含一被配置於該非旋轉式密封構件之一末端處的非旋轉式密封 環，以及一與該非旋轉式密封環保持面對面之關係而配置於該旋轉式密封構件上的旋轉式密封環，使得該旋轉式密封環與該非旋轉式密封環之接合提供一沿著該介質溝槽的機械式面密封件。
16. 一種用於操作旋轉接頭的方法，該旋轉接頭係經調適以沿著一延伸於一旋轉式機器元件與一非旋轉式機器元件之間的介質溝槽提供一機械式面密封件，該方法包括藉由將流體壓力施加至一控制室以具選擇性地接合該機械式面密封件，其中該控制室與該介質溝槽以流體方式相隔離，且被界定於一非旋轉式密封構件與該非旋轉式機器元件之間；其中該非旋轉式密封構件以可滑動方式配置於該外殼中之一內孔之內並具有該介質溝槽之一部分，該介質溝槽經由該內孔而流體開放至一介質溝槽開口；且其中所施加的流體壓力推動該非旋轉式密封構件相對於該外殼延伸，以使得在一旋轉式密封構件旋轉的同時，該非旋轉式密封構件接合該旋轉式密封構件並與其形成該機械式面密封件。
17. 如申請專利範圍第16項之方法，更包含在該非旋轉式密封構件上提供一第一淨液壓作用力，其係由於在該控制室內之流體壓力以一在結構上界定於該非旋轉式密封構件上的第一平衡比例而作用。
18. 如申請專利範圍第17項之方法，更包含在該非旋轉式密封構件上提供一第二淨液壓作用力，其係由於在該介 質溝槽內之流體壓力以一在結構上界定於該非旋轉式密封構件上的第二平衡比例而作用。
19. 如申請專利範圍第16項之方法，更包含在流體從該介質溝槽中被清空的期間，將該機械式面密封件維持在一接合位置處。