WO2007014542A1 - High pressure sealing arrangement having a buffer zone - Google Patents

High pressure sealing arrangement having a buffer zone Download PDF

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WO2007014542A1
WO2007014542A1 PCT/DE2006/001233 DE2006001233W WO2007014542A1 WO 2007014542 A1 WO2007014542 A1 WO 2007014542A1 DE 2006001233 W DE2006001233 W DE 2006001233W WO 2007014542 A1 WO2007014542 A1 WO 2007014542A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
seal
volume
buffer zone
pressure
high pressure
Prior art date
Application number
PCT/DE2006/001233
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Keck
Mark Sitko
Original Assignee
Busak + Shamban Deutschland Gmbh
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Filing date
Publication date
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Publication of WO2007014542A1 publication Critical patent/WO2007014542A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/002—Sealings comprising at least two sealings in succession
    • F16J15/006—Sealings comprising at least two sealings in succession with division of the pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L21/00—Joints with sleeve or socket
    • F16L21/02—Joints with sleeve or socket with elastic sealing rings between pipe and sleeve or between pipe and socket, e.g. with rolling or other prefabricated profiled rings
    • F16L21/035—Joints with sleeve or socket with elastic sealing rings between pipe and sleeve or between pipe and socket, e.g. with rolling or other prefabricated profiled rings placed around the spigot end before connection

Definitions

  • the present invention relates to seal assemblies and more particularly to a seal assembly for use under high pressurization such as in automobile air conditioners with carbon dioxide as a refrigerant.
  • high pressurization such as in automobile air conditioners with carbon dioxide as a refrigerant.
  • Automobile air conditioners are an application for the increased use of carbon dioxide.
  • carbon dioxide When using carbon dioxide as a refrigerant in evaporative compression systems such as automotive air conditioning systems, the carbon dioxide must be compressed to a relatively high pressure, for example to 17 MPa.
  • elastomeric gaskets such as gaskets, are used under these conditions, carbon dioxide slowly permeates into the gasket under the high pressure. If the pressure is subsequently reduced, for example due to a leak or during maintenance, the carbon dioxide in the seal can not escape quickly enough and expands inside the seal, damaging or destroying the seal. This phenomenon is known as explosive decompression.
  • a method that has been developed in different forms, addresses the problem of explosive decompression by the vulnerable seal is acted upon with a different component and a compressive force is exerted on the seal.
  • An explosive decompression is directly involved in the explosion of the potential to explosive decompression with another component and exert a compressive force on the seal.
  • Taylor et al. No. 2004/0017047 describes a seal assembly with an accumulator ring to protect the seal against explosive decompression.
  • Figures 2, 2A and 3 a seal 20 and an O-ring 24 are placed in an installation space.
  • the O-ring 24 is hollow on the inside and has openings 26 through which fluid can enter the O-ring 24.
  • fluid flows from the interior of the O-ring 24 through the openings 26.
  • the O-ring 24 exerts a force on the seal 20 and prevents explosive decompression of the seal 20.
  • Figures 6E and 6F in Taylor show a metallic end cap and E-shaped ring and Figure 6G a sectional view of the E-shaped ring.
  • Shroeder et al. (U.S. Patent No. 6,502,826 B 1) describes a hydraulic piston seal.
  • the seal assembly 10 includes a fixed seal ring 40, an elastomeric activation ring 42, and a solid structured cover 44.
  • the structured cover 44 is used to reduce the tendency for air and other gases dissolved in the high pressure fluid to enter the system
  • To reduce the skin of the elastomeric activation ring 42 by covering the activation ring 42 and exerting a force on the activation ring 42 to close pores and cracks in its skin.
  • Other embodiments are shown in Shroeder Figures 5-11.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages of the prior art in high pressure seal assemblies, especially those in terms of explosive decompression.
  • the present invention relates to a seal assembly having two spaced-apart seals and an intermediate buffer zone as a low cost [0008] seal assembly for a wide range of applications, including high pressure carbon dioxide evaporation-compression systems.
  • the invention includes in one of its embodiments, a seal assembly for high pressure applications comprising a first component, a second component, a first seal and a second seal.
  • the second component is assembled with the first component and thereby forms a first volume.
  • the first seal is in sealing contact with the first and second components and has a free surface between the first and second Component on.
  • the second seal is in contact with the first and second components and is disposed between the first volume and the first seal.
  • the second seal is spaced from the first seal.
  • the buffer zone is at least partially formed by the first and second components.
  • the second seal provides a conditional seal between the first and second members, wherein at high fluid pressure in the first volume, the second seal permits slow pressure build-up in the buffer zone, and with a pressure drop in the first volume, the second seal greatly retards pressure drop in the buffer zone.
  • the first seal is an elastomeric seal
  • the second seal is a polymeric seal
  • the first volume contains carbon dioxide under pressure of about 17 MPa for a time sufficiently long for carbon dioxide to accumulate at a similarly high pressure in the buffer zone After the pressure in the first volume drops, the second seal sufficiently retards the pressure drop in the buffer zone to prevent explosive decompression of the first seal.
  • the invention in one embodiment relates to a method of sealing in a high pressure application between a first component and a second component.
  • the method includes using a first seal in sealing contact between the first member and the second member, the first seal having a free surface between the first and second members.
  • a first volume contains a high pressure fluid and is sealingly separated by the first seal from a second volume of lower pressure.
  • a buffer zone is located between the first and second volumes and is partially defined by the first component and the second component. The buffer zone is filled with the high pressure fluid after the first volume has been filled with the high pressure fluid.
  • the method further includes contacting the free surface of the first seal with the high pressure fluid in the buffer zone, reducing the pressure in the first volume at a first pressure reduction rate and depressurizing the second volume at a second pressure reduction rate, the second pressure reduction rate being less than the first pressure pressure reduction rate.
  • the first seal is an elastomeric seal
  • the filling of the buffer zone with the high pressure fluid involves, at least in part, the permeation of the elastomeric seal by the high pressure fluid.
  • the process of pressure reduction in the second volume is sufficiently slow to allow the high pressure fluid that has permeated into the elastomeric seal to escape from the elastomeric seal without damaging it.
  • An advantage of the present invention is that it is a low cost and easy to manufacture seal assembly that can be used in high pressure applications and prevents damage to the seals used by explosive decompression.
  • Figure 1 is a partial sectional view of a tube, housing and seal assembly according to the present invention with the tube prior to insertion into the housing;
  • Figure 2 is a partial sectional view of a tube, a housing and a seal assembly according to Figure 1, but with the tube mounted in the housing;
  • Figure 3 is an illustration of a first alternative embodiment
  • Figure 4 is an illustration of a second alternative embodiment
  • Figure 5 is an illustration of a third alternative embodiment
  • Figure 6 is a representation of a vieten alternative embodiment.
  • Corresponding reference characters indicate corresponding parts in the various views. Although the exemplary illustrations shown herein illustrate various embodiments of the invention, these embodiments are not intended to be exhaustive or to be construed as limiting the scope of the invention to the illustrated embodiments.
  • a seal assembly 20 according to the present invention show Figure 1 and 2.
  • the seal assembly 20 is used as a seal between the two components 22, 24.
  • the component 22 is a housing with a bore and the component is a tube.
  • Figure 1 shows the housing 22 and the tube 24 in the position prior to assembly.
  • Figure 2 shows the tube 24 mounted in the housing 22 and the Sealing arrangement 20.
  • the tube 24 is connected to the housing via a screw 26.
  • the screw 26 is often referred to as "peanut".
  • the housing 22, tube 24, and fitting 26 are fabricated from conventional materials using conventional prior art manufacturing techniques.
  • the housing 22 and the tube 24 form substantially cylindrical volumes and Figures 1 and 2 represent a partial view of a longitudinal section through these components with the central axis 23 of these cylindrical volumes in the illustration below.
  • the seal assembly 20 is mounted on the tube 24 and includes a backup ring 28, a first seal 30 and a second seal 32.
  • the first seal 30 is an elastomeric O-ring and the second seal 32 is a polymeric one Sealing ring 32.
  • Each of these sealing rings 30, 32 is mounted on an outer circumference 34 of the tube 24.
  • the elastomeric O-ring 30 is disposed in a limited installation space 36 of the tube 24 on both sides and the polymeric seal 32 in a one-sided limited installation space 38th near the pipe end 40 of the pipe 24.
  • both sides installation space such as installation space 36
  • a side wall at least about 1 A of the sealing cross-section height
  • one-sided limited installation space such as installation space 38, a side wall 44 and a lower step 46 have.
  • Elastomeric seals that are elastically extensible can be relatively easily mounted in both sides limited installation spaces. Polymeric seals are much less elastically stretchable than elastomeric seals and easier to install in shared housings (not shown) or in one-sided limited installation spaces that do not require as much expansion as both sides limited installation space.
  • This seal separates a pressurized volume 48 from a lower pressure second volume 50.
  • This second lower pressure volume 50 is environmentally formed in the illustrated embodiment.
  • a buffer zone 52 formed between the first seal 30 and the second seal 32 which is disposed between the inner volume 48 and the environment 50. As can be seen in Figure 2, the buffer zone 52 is defined by the seals 30, 32 at their opposite ends and by the space between the housing 22 and tube 24th
  • the illustrated arrangement can be used in high pressure applications such as automobile air conditioners with carbon dioxide as the refrigerant.
  • the pressure in such carbon dioxide systems is in the range of 17 MPa and thus much higher than in air conditioning systems with traditional refrigerants such as R22 or Rl 34a.
  • Polymeric seals such as sealing ring 32, typically require a finer counter-sealing surface than elastomeric seals, such as O-ring 30, to achieve an equivalent sealing effect.
  • elastomeric seals such as O-ring 30, to achieve an equivalent sealing effect.
  • carbon dioxide will slowly accumulate in the buffer zone 52 and build up a pressure that is typically somewhat less than the pressure in the volume 48.
  • polymer seal 32 is a partial seal between housing 22 and tube 24.
  • a disadvantageous feature of elastomeric seals is the permeation of some fluids against which polymeric seals are substantially inert and non-permeable.
  • the O-ring 30 has a free surface 31 disposed between the housing 22 and the tube 24 and which is in direct contact with the fluid in the buffer zone 52. Therefore, when carbon dioxide is present under high pressure in the volume 52, it will permeate into the elastomeric seal 30 over time.
  • the free surface 31 extends the full height between tube 24 and housing 22, in alternative embodiments, the surface of the elastomeric seal 30 may be partially covered to reduce the free surface 31 in direct contact with the buffer zone 52nd stands and in the fluid can penetrate.
  • the pressure of the carbon dioxide in the internal volume 48 may suddenly drop for various reasons.
  • the usual causes of such a sudden pressure drop are leaks in the system or the emptying of the volume 48 in the course of maintenance or repair work.
  • the polymeric seal 32 retards the drop in the fluid pressure that is present in the buffer zone 52. Since the carbon dioxide in the buffer zone 52 can only gradually escape via the polymeric seal 32, the pressure drop in the buffer zone is greatly retarded, so that previously permeated carbon dioxide in the interior of the elastomeric seal 30 can slowly escape from the elastomeric seal 30 into the buffer zone 52 without damage the elastomeric seal 30. This is due to the low pressure drop rate in the buffer zone 52 as opposed to the sudden pressure drop in the volume 48.
  • the elastomeric O-ring 30 is a fluoroelastomer seal. Fluoroelastomeric seals have relatively low gas permeability among the elastomeric seals, but do not have the substantially inert properties associated with the use of polymeric seals.
  • the illustrated polymeric seal 32 is made of a fluoropolymer plastic.
  • the embodiment as shown in Figure 1 and 2 may vary within the scope of the invention, some alternative embodiments are shown in Figure 3-6. Each of the alternate embodiments shown in Figure 3-6 are shown in conjunction with a housing 22 having a bore, a tube 24, and a fitting 26.
  • the housing 22, tube 24 and the screw 26 in these alternative embodiments are substantially the same as the housing 22, the tube 24 and the screw 26, which are shown in Figure 1 and 2, the description of these parts will not be repeated here.
  • the embodiments described below are not limited to the illustrated embodiment of the housing 22, pipe 24 and screw 26 and can be performed with alternative versions of these parts.
  • a first alternative embodiment 120 is shown in Figure 3.
  • the seal assembly 120 is identical to the seal assembly 20, except that the polymeric seal ring 32 has been replaced by a spring biased polymeric seal ring 70.
  • Seal 70 includes an annular polymeric outer shell 72 (shown in section in Figure 3), which has an annular recess 76 and two legs 78 on both sides of the Well 76 are arranged.
  • An annular spring member 74 is mounted in the recess 76 and pushes the legs 78 outwardly into contact with the housing 22 and tube 24.
  • the recess between the legs 78 is aligned with the space to be sealed, typically to the internal volume, for example, volume 48 in Figure 3.
  • the seal 70 is positioned so that the recess 76 is aligned with the buffer zone 52. In this way it is achieved that at a pressure drop in volume 48, the recess 76 is then aligned to the then higher pressure in the buffer zone.
  • the higher pressure in the buffer zone 52 in conjunction with the spring member 76 on the legs 78 and pushes the legs 78 in additional sealing contact with the housing 22 and the tube 24, so that an increased sealing effect is caused which assists in maintaining the pressure in the buffer zone 52 when the pressure in the volume 48 drops.
  • the polymeric outer shell 72 may be made from a fluoropolymer plastic.
  • a second alternative embodiment 220 is shown in Figure 4. Similar to the seal assembly 120, the seal assembly 220 includes a spring-activated polymer seal 70. The seal assembly 220 differs from the seal assembly 120 in that the O-ring 30 and the backup ring 28 have been replaced by a composite seal 80.
  • the seal 80 consists of an annular elastomeric sealing portion 82 which is connected to a relatively strong annular support member 84 of L-shaped cross-section.
  • the sealing region 82 is made of an elastomeric material, such as fluorocarbon elastomer.
  • the fixed support member 84 has a similar one Elastomeric sealing lips 86 extend outwardly from the elastomeric portion 82 to ensure sealing contact with the housing 22 and tube 24.
  • the elastomeric region 82 has a free surface 88 to the buffer zone 52 which extends between the housing 22 and the tube 24 and which is in direct contact with the fluid in the buffer zone 52.
  • the elastomeric region 82 is exposed to the potential danger of explosive decompression due to the contact of the surface 88 with the high pressure fluid and the possible permeation of high pressure fluid into the elastomeric region 82.
  • the buffer zone 52 and seal 70 prevents explosive decompression damage as discussed above ,
  • a third alternative embodiment 320 is shown in Figure 5.
  • this embodiment utilizes a second spring biased seal 90 between the buffer zone 52 and the unpressurized external volume 50.
  • the seal 90 includes an annular polymeric outer shell 92 as a sectional view in FIG Figure 5 shown.
  • the polymeric outer shell 92 has a circumferential recess 96 with a substantially V-shaped cross section and two legs 98, which are arranged on both sides of the recess 96.
  • An annular spring member is mounted in the recess 96 and presses the legs 98 outwardly in sealing contact with the housing 22 and the tube 24.
  • the seal 90 is arranged so that the recess 96 is aligned with the buffer zone 52, wherein in the buffer zone 52 high pressure fluid in communication with the spring member 94 causes the legs 98 are pressed outwardly in sealing contact with the housing 22 and the tube 24.
  • the polymeric outer shell 92 may be made of a fluoropolymer plastic.
  • Seal assembly 420 includes a spring biased polymeric seal 70 corresponding to seal assemblies 120, 220 and 320 between high pressure region 48 and buffer zone 52, but uses an annular elastomeric preloaded polymeric seal 100 to seal between buffer zone 52 and external volume 50.
  • Seal 100 includes a polymeric seal annular outer shell 102 and an elastomeric biasing member 108.
  • the polymeric outer shell 102 has a recess 104 and two legs 106 which are disposed on both sides of the recess 104.
  • the elastomeric biasing member 108 has a biasing Area 110 which is disposed in the recess 104 to thereby press the legs 106 outwardly in sealing contact with the housing 22 and the tube 24.
  • the illustrated elastomeric biasing member 108 is made of a fluoroelastomer and further includes two sealing lips 112 that project outwardly to make sealing contact with the housing 22 and the tube 24.
  • the elastomeric biasing member 108 further defines a free surface to the buffer zone 52 which extends between the housing 22 and tube 24 and which is in direct contact with the fluid in the buffer zone 52.
  • elastomeric biasing member 108 may be permeated by high pressure fluid in buffer zone 52, placement of buffer zone 52 and seal 70 results in a reduced risk of damaging elastomeric biasing member 108 by explosive decompression.
  • the polymeric outer sheath 102 may be made of a fluoropolymer plastic.

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Abstract

The invention relates to a sealing arrangement for high pressure applications having a first seal (30, 80, 90, 100) and a second seal (32, 70). The first seal (30, 80, 90, 100) can be sealingly joined to a first and a second component, for example a housing (22) and a tube (24), and has a free surface (31, 88, 96, 114). The second seal (32, 70) can be joined to the first and second components (22, 24) and is arranged spaced apart from the first seal (30, 80, 90, 100) and between a first volume (48) and the first seal (30, 80, 90, 100). A buffer zone (52), defined at least partially by the first and second components (22, 24), is arranged between the first and second seals, and fluid in the buffer zone (52) is in direct contact with the free surface (31, 88, 96, 114) of the first seal (30, 80, 90, 100). The second seal (32) forms a partial seal between the first and second components (22, 24) wherein, when the first volume (48) contains a highly pressurized fluid, the second seal (32, 70) yields such that highly pressurized fluid accumulates in the buffer zone (52) over an extended period of time and, when the pressure in the first volume (48) drops, the second seal (32, 70) slows the drop in pressure in the buffer zone (52). In certain embodiments, the first seal is an elastomeric seal (30, 80, 108) while the second seal is a polymer seal (32, 70) and, when the first volume (48) contains carbon dioxide at a pressure of approximately 17 MPa for a sufficient period of time, so that carbon dioxide accumulates to a similarly high pressure in the buffer zone (52) and the pressure in the first volume (48) is subsequently reduced, the second seal (32, 70) slows the pressure drop in the buffer zone (52) to a sufficient extent that explosive decompression of the first seal (30, 80, 108) is prevented.

Description

HOCHDRUCICDICHTUNGSANORDNUNG MIT PUFFERZONE HIGH-PRESSURE SEALING ASSEMBLY WITH BUFFER ZONE
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dichtungsanordnungen und insbesondere auf eine Dichtungsanordnung für die Verwendung unter hoher Druckbeaufschlagung wie beispielsweise in Automobil Klimaanlagen mit Kohlendioxid als Kältemittel. [0002] Die wachsende Besorgnis über die schädigende Wirkung verschiedener Kältemittel auf die globale Erwärmung führt zu einer vermehrten Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel. Automobil Klimaanlagen sind ein Anwendung für den vermehrten Einsatz von Kohlendioxid. Bei Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel in Verdampungs- Verdichtungs- Systemen wie Automobil Klimaanlagen muß das Kohlendioxid auf relativ hohen Druck verdichtet werden , beispielsweise auf 17 MPa. Wenn elastomere Dichtungen, beispielsweise Gurnmidichtungen , unter diesen Bedingungen verwendet werden, permeiert unter dem hohen Druck Kohlendioxid langsam in die Dichtung hinein. Wenn der Druck nachfolgend reduziert wird, beispielsweise aufgrund eines Lecks oder bei Wartungsarbeiten, kann das in der Dichtung befindliche Kohlendioxid nicht schnell genug austreten und dehnt sich innerhalb der [0003] Dichtung aus, wobei die Dichtung beschädigt oder zerstört wird. Dieses Phänomen ist als explosive Dekompression bekannt.The present invention relates to seal assemblies and more particularly to a seal assembly for use under high pressurization such as in automobile air conditioners with carbon dioxide as a refrigerant. The growing concern about the harmful effects of various refrigerants on global warming leads to increased use of carbon dioxide as a refrigerant. Automobile air conditioners are an application for the increased use of carbon dioxide. When using carbon dioxide as a refrigerant in evaporative compression systems such as automotive air conditioning systems, the carbon dioxide must be compressed to a relatively high pressure, for example to 17 MPa. When elastomeric gaskets, such as gaskets, are used under these conditions, carbon dioxide slowly permeates into the gasket under the high pressure. If the pressure is subsequently reduced, for example due to a leak or during maintenance, the carbon dioxide in the seal can not escape quickly enough and expands inside the seal, damaging or destroying the seal. This phenomenon is known as explosive decompression.
[0004] Eine Methode, die in unterschiedlichen Formen entwickelt wurde, begegnet der Problematik der explosiven Dekompression indem die gefährdete Dichtung mit einer anderen Komponente beaufschlagt wird und eine Verpressungskraft auf die Dichtung ausgeübt wird. (One method that has been developed in different forms to address the problem of explosive decompression is to directly engage the seal potentially subject to explosive decompression with another component and exert a compressive force on the seal.)A method that has been developed in different forms, addresses the problem of explosive decompression by the vulnerable seal is acted upon with a different component and a compressive force is exerted on the seal. An explosive decompression is directly involved in the explosion of the potential to explosive decompression with another component and exert a compressive force on the seal.
[0005] Taylor et al. (U.S. Pub. No. 2004/0017047) beschreibt eine Dichtungsanordnung mit einem Accumulatorring zum Schutz der Dichtung gegen explosive Dekompression. In der in Taylor, Figures 2, 2A und 3, gezeigten Anordnung sind eine Dichtung 20 und ein O-Ring 24 in einem Einbauraum platziert. Unter Druckbeaufschlagung wird die Dichtung 20 von dem Hochdrackfluid permeiert. Der O-Ring 24 ist innen hohl ausgebildet und weist Öffnungen 26 auf, durch die Fluid in den O-Ring 24 gelangen kann. Wenn der Druck abfällt, strömt Fluid aus dem Inneren des O-Rings 24 durch die Öffnungen 26 . Dadurch übt der O-Ring 24 eine Kraft auf die Dichtung 20 aus und verhindert explosive Dekompression der Dichtung 20. Weitere Ausfuhrungsformen sind beschrieben. Beispielsweise zeigen die Figures 6E and 6F in Taylor eine metallische Endkappe und E-förmigen Ring und Figure 6G eine Schnittdarstellung des E- förmigen Rings.Taylor et al. No. 2004/0017047) describes a seal assembly with an accumulator ring to protect the seal against explosive decompression. In the in Taylor, Figures 2, 2A and 3, a seal 20 and an O-ring 24 are placed in an installation space. When pressurized, the seal 20 is permeated by the high-pressure fluid. The O-ring 24 is hollow on the inside and has openings 26 through which fluid can enter the O-ring 24. As the pressure drops, fluid flows from the interior of the O-ring 24 through the openings 26. As a result, the O-ring 24 exerts a force on the seal 20 and prevents explosive decompression of the seal 20. Further embodiments are described. For example, Figures 6E and 6F in Taylor show a metallic end cap and E-shaped ring and Figure 6G a sectional view of the E-shaped ring.
[0006] Shroeder et al. (U.S. Patent No. 6,502,826 B 1) beschreibt eine hydraulische Kolbendichtung. Wie in Figure 2 in Shroeder zu sehen, umfasst die Dichtungsanordnung 10 einen festen Dichtring 40, einen elastomeren Aktivierungsring 42 und eine feste strukturierte Abdeckung 44. Die strukturierte Abdeckung 44 wird verwendet um die Tendenz des Eindringens von Luft und anderer im Hochdruckfluid gelöster Gase in die Haut des elastomeren Aktivierungsrings 42 zu reduzieren indem der Aktivierungsring 42 abgedeckt wird und indem auf den Aktivierungsring 42 eine Kraft ausgeübt wird, um Poren und Risse in dessen Haut zu schließen. Weitere Ausführungsformen sind dargestellt in Shroeder Figures 5-11.Shroeder et al. (U.S. Patent No. 6,502,826 B 1) describes a hydraulic piston seal. As seen in Figure 2 in Shroeder, the seal assembly 10 includes a fixed seal ring 40, an elastomeric activation ring 42, and a solid structured cover 44. The structured cover 44 is used to reduce the tendency for air and other gases dissolved in the high pressure fluid to enter the system To reduce the skin of the elastomeric activation ring 42 by covering the activation ring 42 and exerting a force on the activation ring 42 to close pores and cracks in its skin. Other embodiments are shown in Shroeder Figures 5-11.
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik bei Hochdruckdichtungsanordnungen, insbesondere die hinsichtlich explosiver Dekompression, zu vermeiden.The invention has for its object to avoid the disadvantages of the prior art in high pressure seal assemblies, especially those in terms of explosive decompression.
GEGENSTAND DER ERFINDUNGSCOPE OF THE INVENTION
[0007] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung mit zwei voneinander beabstandeten Dichtungen und einer dazwischenliegenden Pufferzone als kostengünstige [0008] Dichtungsanordnung für einen weitreichenden Anwendungsbereich einschließlich Hochdruck Kohlendioxid Verdampfungs-Verdichtungs-Systeme.The present invention relates to a seal assembly having two spaced-apart seals and an intermediate buffer zone as a low cost [0008] seal assembly for a wide range of applications, including high pressure carbon dioxide evaporation-compression systems.
[0009] Die Erfindung umfasst in einer ihrer Ausfuhrungsformen eine Dichtungsanordnung für Hochdruckanwendungen umfassen eine erstes Bauteil, ein zweites Bauteil, eine erste Dichtung und eine zweite Dichtung. Das zweite Bauteil ist zusammenfügbar mit dem ersten Bauteil und bildet dadurch ein erstes Volumen. Die erste Dichtung steht im dichtenden Kontakt mit dem ersten und zweiten Bauteil und weist eine freie Oberfläche zwischen dem ersten und zweiten Bauteil auf. Die zweite Dichtung stellt im Kontakt mit dem ersten und zweiten Bauteil und ist zwischen dem ersten Volumen und der ersten Dichtung angeordnet. Die zweite Dichtung ist von der ersten Dichtung beabstandet angeordnet. Zwischen der ersten und der zweiten Dichtung befindet sich eine Pufferzone und Fluid in der Pufferzone wirkt direkt auf die freie Oberfläche der ersten Dichtung. Die Pufferzone ist zumindest teilweise durch das erste und zweite Bauteil gebildet. Die zweite Dichtung stellt eine bedingte Abdichtung zwischen erstem und zweitem Bauteil dar, wobei bei hohem Fluiddruck im ersten Volumen die zweite Dichtung einen langsamen Druckaufbau in der Pufferzone zulässt und bei einem Druckabfall im ersten Volumen die zweite Dichtung einen Druckabfall in der Pufferzone stark verzögert. [0010] to. bestimmten Ausfuhrungsformen ist die erste Dichtung eine elastomere Dichtung, die zweite Dichtung eine polymere Dichtung und wenn das erste Volumen Kohlendioxid unter Druck von etwa 17 MPa enthält über einen Zeitraum, der ausreichend lang ist, daß sich in der Pufferzone Kohlendioxid bei ähnlich hohem Druck anreichert und nachfolgend der Druck im ersten Volumen abfällt, verzögert die zweite Dichtung den Druckabfall in der Pufferzone hinreichend, um explosive Dekompression der ersten Dichtung zu verhindern. [0011] Die Erfindung betrifft in einer Ausführungsform eine Methode zur Abdichtung in einer Hochdruckanwendung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil. Die Methode umfasst die Verwendung einer ersten Dichtung in dichtendem Kontakt zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil wobei die erste Dichtung eine freie Fläche zwischen erstem und zweitem Bauteil aufweist. Ein erstes Volumen enthält ein Hochdruckfiuid und wird durch die erste Dichtung von einem zweiten Volumen mit niedrigerem Druck abdichtend getrennt. Eine Pufferzone befindet sich zwischen erstem und zweitem Volumen und wird teilweise definiert durch das erste Bauteil und das zweite Bauteil. Die Pufferzone wird gefüllt mit dem Hochdruckfiuid nachdem das erste Volumen mit dem Hochdruckfiuid gefüllt wurde. Die Methode umfasst weiterhin daß die freie Oberfläche der ersten Dichtung mit dem Hochdruckfiuid in der Pufferzone in Kontakt steht, der Druckabbau im ersten Volumen mit einer ersten Druckabbaurate und der Druckabbau im zweiten Volumen mit einer zweiten Druckabbaurate, wobei die zweite Druckabbaurate kleiner ist als die erste Druckabbaurate. [0012] hi bestimmten Ausführungsformen dieser Methode ist die erste Dichtung eine elastomere Dichtung und der Füllvorgang der Pufferzone mit dem Hochdruckfiuid beinhaltet zumindest teilweise die Permeation der elastomeren Dichtung durch das Hochdruckfiuid. Der Vorgang des Druckabbaus im zweiten Volumen ist hinreichend langsam, um dem Hochdruckfluid, das in die elastomere Dichtung permeiert ist, das Austreten aus der elastomeren Dichtung ohne deren Beschädigung zu erlauben.The invention includes in one of its embodiments, a seal assembly for high pressure applications comprising a first component, a second component, a first seal and a second seal. The second component is assembled with the first component and thereby forms a first volume. The first seal is in sealing contact with the first and second components and has a free surface between the first and second Component on. The second seal is in contact with the first and second components and is disposed between the first volume and the first seal. The second seal is spaced from the first seal. There is a buffer zone between the first and second seals, and fluid in the buffer zone acts directly on the free surface of the first seal. The buffer zone is at least partially formed by the first and second components. The second seal provides a conditional seal between the first and second members, wherein at high fluid pressure in the first volume, the second seal permits slow pressure build-up in the buffer zone, and with a pressure drop in the first volume, the second seal greatly retards pressure drop in the buffer zone. To. In certain embodiments, the first seal is an elastomeric seal, the second seal is a polymeric seal, and if the first volume contains carbon dioxide under pressure of about 17 MPa for a time sufficiently long for carbon dioxide to accumulate at a similarly high pressure in the buffer zone After the pressure in the first volume drops, the second seal sufficiently retards the pressure drop in the buffer zone to prevent explosive decompression of the first seal. The invention in one embodiment relates to a method of sealing in a high pressure application between a first component and a second component. The method includes using a first seal in sealing contact between the first member and the second member, the first seal having a free surface between the first and second members. A first volume contains a high pressure fluid and is sealingly separated by the first seal from a second volume of lower pressure. A buffer zone is located between the first and second volumes and is partially defined by the first component and the second component. The buffer zone is filled with the high pressure fluid after the first volume has been filled with the high pressure fluid. The method further includes contacting the free surface of the first seal with the high pressure fluid in the buffer zone, reducing the pressure in the first volume at a first pressure reduction rate and depressurizing the second volume at a second pressure reduction rate, the second pressure reduction rate being less than the first pressure pressure reduction rate. In certain embodiments of this method, the first seal is an elastomeric seal, and the filling of the buffer zone with the high pressure fluid involves, at least in part, the permeation of the elastomeric seal by the high pressure fluid. Of the The process of pressure reduction in the second volume is sufficiently slow to allow the high pressure fluid that has permeated into the elastomeric seal to escape from the elastomeric seal without damaging it.
[0013] Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist dass sie eine kostengünstige und einfach herzustellende Dichtungsanordnung darstellt die in Hochdruckanwendungen einsetzbar ist und Beschädigung der verwendeten Dichtungen durch explosive Dekompression verhindert.An advantage of the present invention is that it is a low cost and easy to manufacture seal assembly that can be used in high pressure applications and prevents damage to the seals used by explosive decompression.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0014] Die vorgenannten und weitere Merkmale dieser Erfindung werden veranschaulicht durch die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den Zeiclinungsdarstellungen:The foregoing and other features of this invention are illustrated by the following description of the embodiments in conjunction with the drawings:
Figure 1 ist eine teilweise Schnittdarstellung eines Rohrs, eines Gehäuses und einer Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Rohr vor Einführen in das Gehäuse ; Figure 2 ist eine teilweise Schnittdarstellung eines Rohrs, eines Gehäuses und einer Dichtungsanordnung gemäß Figure 1, jedoch mit dem Rohr im Gehäuse montiert;Figure 1 is a partial sectional view of a tube, housing and seal assembly according to the present invention with the tube prior to insertion into the housing; Figure 2 is a partial sectional view of a tube, a housing and a seal assembly according to Figure 1, but with the tube mounted in the housing;
Figure 3 ist eine Darstellung einer ersten alternativen Ausfuhrungsform;Figure 3 is an illustration of a first alternative embodiment;
Figure 4 ist eine Darstellung einer zweiten alternativen Ausfuhrungsform;Figure 4 is an illustration of a second alternative embodiment;
Figure 5 is ist eine Darstellung einer dritten alternativen Ausfuhrungsform; undFigure 5 is an illustration of a third alternative embodiment; and
Figure 6 ist eine Darstellung einer vieten alternativen Ausfuhrungsform. [0015] Korrespondierende Bezugszeichen kennzeichnen in den verschiedenen Darstellungen korrespondierende Teile. Obgleich die hier gezeigten beispielhaften Darstellungen verschiedene Ausfuhrungsformen der Erfindung veranschaulichen, sind diese Ausfuhrungsformen nicht erschöpfend zu verstehen oder als einschränkend für den Geltungsbereich der Erfindung auf die dargestellten Ausfuhrungsformen, zu verstehen.Figure 6 is a representation of a vieten alternative embodiment. Corresponding reference characters indicate corresponding parts in the various views. Although the exemplary illustrations shown herein illustrate various embodiments of the invention, these embodiments are not intended to be exhaustive or to be construed as limiting the scope of the invention to the illustrated embodiments.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
[0016] Eine Dichtungsanordnung 20 entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen Figure 1 und 2. Die Dichtungsanordnung 20 wird als Dichtung zwischen den beiden Bauteilen 22, 24 verwendet. In der dargestellten Ausfuhrungsform ist das Bauteil 22 ein Gehäuse mit einer Bohrung und das Bauteil ist ein Rohr. Figure 1 zeigt das Gehäuse 22 und das Rohr 24 in der Position vor der Montage. Figure 2 zeigt das Rohr 24 montiert in das Gehäuse 22 und die Dichtungsanordnung 20. Das Rohr 24 ist mit dem Gehäuse verbunden über eine Verschraubung 26. Die Verschraubung 26 wird oftmals als "peanut" bezeichnet. Das Gehäuse 22, Rohr 24 und Verschraubung 26 werden aus konventionellen Materialien hergestellt unter Verwendung konventioneller Fertigungsverfahren gemäß dem üblichen Stand der Technik. [0017] Das Gehäuse 22 und das Rohr 24 bilden im wesentlichen zylindrische Volumina und Figures 1 and 2 stellen eine Teilansicht eines Längsschnitts durch diese Bauteile dar mit der Mittelachse 23 dieser zylindrischen Volumina in der Darstellung unten. Nach Montage von Gehäuse 22, Rohr 24, und Dichtungen 30, 32, verbleiben diese statisch zueinander. Die vorliegende Erfindung kann ebenso für alternative Anordnungen verwendet werden und welche nicht notwendigerweise während der Abdichtung statisch zueinander verbleiben. [0018] Die Dichtungsanordnung 20 ist montiert auf dem Rohr 24 und umfasst einen Stützring 28, eine erste Dichtung 30 und eine zweite Dichtung 32. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Dichtung 30 ein elastomerer O-Ring und die zweite Dichtung 32 ist ein polymerer Dichtring 32. Jeder dieser Dichtringe 30, 32 ist montiert auf einen Außenumfang 34 des Rohrs 24. In diesem Beispiel ist der elastomere O-ring 30 in einem beidseitig begrenzten Einbauraum 36 des Rohrs 24 angeordnet und die polymere Dichtung 32 in einem einseitig begrenzten Einbauraum 38 nahe des Rohrendes 40 des Rohrs 24.A seal assembly 20 according to the present invention show Figure 1 and 2. The seal assembly 20 is used as a seal between the two components 22, 24. In the illustrated embodiment, the component 22 is a housing with a bore and the component is a tube. Figure 1 shows the housing 22 and the tube 24 in the position prior to assembly. Figure 2 shows the tube 24 mounted in the housing 22 and the Sealing arrangement 20. The tube 24 is connected to the housing via a screw 26. The screw 26 is often referred to as "peanut". The housing 22, tube 24, and fitting 26 are fabricated from conventional materials using conventional prior art manufacturing techniques. The housing 22 and the tube 24 form substantially cylindrical volumes and Figures 1 and 2 represent a partial view of a longitudinal section through these components with the central axis 23 of these cylindrical volumes in the illustration below. After mounting housing 22, tube 24, and seals 30, 32, they remain static to each other. The present invention may also be used for alternative arrangements and which do not necessarily remain static to each other during sealing. The seal assembly 20 is mounted on the tube 24 and includes a backup ring 28, a first seal 30 and a second seal 32. In the illustrated embodiment, the first seal 30 is an elastomeric O-ring and the second seal 32 is a polymeric one Sealing ring 32. Each of these sealing rings 30, 32 is mounted on an outer circumference 34 of the tube 24. In this example, the elastomeric O-ring 30 is disposed in a limited installation space 36 of the tube 24 on both sides and the polymeric seal 32 in a one-sided limited installation space 38th near the pipe end 40 of the pipe 24.
[0019] Beidseitig begrenzte Einbauräume, wie beispielsweise Einbauraum 36, haben eine Seitenwand (mindestens ungefähr 1A der Dichtungsquerschnittshöhe) 42 an beiden Seiten während einseitig begrenzte Einbauräume, wie beispielsweise Einbauraum 38, eine Seitenwand 44 und eine weniger hohe Stufe 46 aufweisen. Elastomere Dichtungen, die elastisch dehnbar sind, können relativ einfach in beidseitig begrenzte Einbauräume montiert werden. Polymere Dichtungen sind wesentlich geringer elastisch dehnbar als elastomere Dichtungen und einfacher in geteilte Einbauräume (nicht dargestellt) oder in einseitig begrenzte Einbauräume montierbar, die nicht eine so große Aufdehnung erfordern wie beidseitig begrenzte Einbauräume. [0020] Wenn das Rohr 24 in das Gehäuse 22 eingeschoben und fixiert wurde wie in Figure 2 dargestellt, haben beide Dichtungen 30, 32 jeweils Kontakt zu Gehäuse 22 und Rohr 24 und bilden dadurch eine Dichtung zwischen Gehäuse 22 und Rohr 24. Diese Dichtung trennt ein unter Druck stehendes Volumen 48 von einem unter niedrigerem Druck stehenden zweiten Volumen 50. Diese zweite unter niedrigerem Druck stehende Volumen 50 wird in der dargestellten Ausführungsform von der Umwelt gebildet. Weiterhin wird eine Pufferzone 52 gebildet zwischen der ersten Dichtung 30 und der zweiten Dichtung 32 welche zwischen dem inneren Volumen 48 und der Umwelt 50 angeordnet ist. Wie in Figure 2 erkennbar, wird die Pufferzone 52 definiert durch die Dichtungen 30, 32 an ihren entgegengesetzten Enden und durch den Raum zwischen Gehäuse 22 und Rohr 24.Bounded on both sides installation space, such as installation space 36, have a side wall (at least about 1 A of the sealing cross-section height) 42 on both sides while one-sided limited installation space, such as installation space 38, a side wall 44 and a lower step 46 have. Elastomeric seals that are elastically extensible can be relatively easily mounted in both sides limited installation spaces. Polymeric seals are much less elastically stretchable than elastomeric seals and easier to install in shared housings (not shown) or in one-sided limited installation spaces that do not require as much expansion as both sides limited installation space. When the tube 24 has been inserted into the housing 22 and fixed as shown in Figure 2, both seals 30, 32 each have contact with the housing 22 and tube 24 and thereby form a seal between the housing 22 and tube 24. This seal separates a pressurized volume 48 from a lower pressure second volume 50. This second lower pressure volume 50 is environmentally formed in the illustrated embodiment. Furthermore, a buffer zone 52 formed between the first seal 30 and the second seal 32 which is disposed between the inner volume 48 and the environment 50. As can be seen in Figure 2, the buffer zone 52 is defined by the seals 30, 32 at their opposite ends and by the space between the housing 22 and tube 24th
[0021] Die dargestellte Anordnung kann in Hochdruckanwendungen wie beispielsweise Automobil Klimaanlagen mit Kohlendioxid als Kältmittel verwendet werden. Der Druck in solchen Kohlendioxidsystemen liegt im Bereich von 17 MPa und damit wesentlich höher als bei Klimaanlagen mit traditionellen Kältemitteln wie R22 or Rl 34a.The illustrated arrangement can be used in high pressure applications such as automobile air conditioners with carbon dioxide as the refrigerant. The pressure in such carbon dioxide systems is in the range of 17 MPa and thus much higher than in air conditioning systems with traditional refrigerants such as R22 or Rl 34a.
[0022] Polymere Dichtungen wie der Dichtring 32, erfordern typischerweise eine feinere Gegendichtfläche als elastomere Dichtungen wie der O-Ring 30, um eine gleichwertige Dichtwirkung zu erlangen. Wenn das interne Volumen 48 mit Kohlendioxid unter Druck gefüllt ist, wird sich aufgrund einer geringen Leckagerate über die polymere Dichtung 32 langsam Kohlendioxid in der Pufferzone 52 anreichern und sich ein Druck aufbauen der typischerweise etwas geringer ist als der Druck im Volumen 48. Anders ausgedrückt stellt die Polymerdichtung 32 eine teilweise Abdichtung zwischen Gehäuse 22 und Rohr 24 dar. [0023] Eine nachteilige Eigenschaft von elastomeren Dichtungen ist die Permeation einiger Fluide, gegen die polymere Dichtungen im wesentlichen inert und permeationslos sind. Der O- Ring 30 hat eine freie Oberfläche 31 die zwischen Gehäuse 22 und Rohr 24 angeordnet ist und welche in direktem Konrtakt zum Fluid in der Pufferzone 52 steht. Deshalb wird, wenn Kohlendioxid unter hohem Druck im Volumen 52 vorhanden ist, dieses mit der Zeit in die elastomere Dichtung 30 hinein permeieren. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die freie Oberfläche 31 über die volle Höhe zwischen Rohr 24 und Gehäuse 22, wobei in alternativen Ausführungsformen die Oberfläche der elastomeren Dichtung 30 teilweise abgedeckt sein kann um die freie Oberfläche 31 zu verkleinern, die im direkten Kontakt zur Pufferzone 52 steht und in die damit Fluid eindringen kann.Polymeric seals, such as sealing ring 32, typically require a finer counter-sealing surface than elastomeric seals, such as O-ring 30, to achieve an equivalent sealing effect. When the internal volume 48 is filled with carbon dioxide under pressure, due to a low leakage rate via the polymeric seal 32, carbon dioxide will slowly accumulate in the buffer zone 52 and build up a pressure that is typically somewhat less than the pressure in the volume 48. In other words polymer seal 32 is a partial seal between housing 22 and tube 24. A disadvantageous feature of elastomeric seals is the permeation of some fluids against which polymeric seals are substantially inert and non-permeable. The O-ring 30 has a free surface 31 disposed between the housing 22 and the tube 24 and which is in direct contact with the fluid in the buffer zone 52. Therefore, when carbon dioxide is present under high pressure in the volume 52, it will permeate into the elastomeric seal 30 over time. In the illustrated embodiment, the free surface 31 extends the full height between tube 24 and housing 22, in alternative embodiments, the surface of the elastomeric seal 30 may be partially covered to reduce the free surface 31 in direct contact with the buffer zone 52nd stands and in the fluid can penetrate.
[0024] Der Druck des Kohlendioxid im internen Volumen 48 kann aus unterschiedlichen Gründen plötzlich abfallen. Die üblichen Ursachen für derartigen plötzlichen Druckabfall sind Lecks im System oder die Entleerung des Volumens 48 im Zuge von Wartungs- oder Reparaturarbeiten. Wenn die elastomere Dichtung permeiertes Kohlendioxid enthält und der Druck auf die Dichtung plötzlich abfällt, dehnt sich in der Folge das in der Dichtung enthaltene Kohlendioxid aus. Diese Ausdehnung des Kohlendioxids im Inneren der elastomeren Dichtung kann die Dichtung beschädigen oder zerstören, wobei ein solches Verhalten unter dem Begriff „explosive Dekompression" bekannt ist.The pressure of the carbon dioxide in the internal volume 48 may suddenly drop for various reasons. The usual causes of such a sudden pressure drop are leaks in the system or the emptying of the volume 48 in the course of maintenance or repair work. If the elastomeric seal contains permeated carbon dioxide and the pressure on the seal suddenly drops, then the carbon dioxide contained in the seal expands. This expansion of carbon dioxide inside the elastomeric gasket can damage or destroy the seal, such behavior being known as "explosive decompression".
[0025] Wenn der Druck im internen Volumen 48 plötzlich abfällt, verzögert die polymere Dichtung 32 den Abfall des Fluiddrucks, der in der Pufferzone 52 ansteht. Da das Kohlendioxid in der Pufferzone 52 nur allmählich über die polymere Dichtung 32 entweichen kann wird der Druckabfall in der Pufferzone stark verzögert, so daß vorher in das Innere der elastomeren Dichtung 30 permeiertes Kohlendioxid langsam aus der elastomeren Dichtung 30 in die Pufferzone 52 austreten kann ohne die elastomere Dichtung 30 zu schädigen. Dies ist der geringen Druckabfallrate in der Pufferzone 52 im Gegensatz zum plötzlichen Druckabfall im Volumen 48 zu verdanken.When the pressure in the internal volume 48 suddenly drops, the polymeric seal 32 retards the drop in the fluid pressure that is present in the buffer zone 52. Since the carbon dioxide in the buffer zone 52 can only gradually escape via the polymeric seal 32, the pressure drop in the buffer zone is greatly retarded, so that previously permeated carbon dioxide in the interior of the elastomeric seal 30 can slowly escape from the elastomeric seal 30 into the buffer zone 52 without damage the elastomeric seal 30. This is due to the low pressure drop rate in the buffer zone 52 as opposed to the sudden pressure drop in the volume 48.
[0026] In der dargestellten Ausführungsform ist der elastomere O-Ring 30 eine Fluorelastomer-Dichtung. Fluorelastomer-Dichrungen haben unter den Elastomerdichtungen eine relativ geringe Gaspermeabilität, weisen jedoch nicht die im wesentlichen inerten Eigenschaften auf, die beim Gebrauch polymerer Dichtungen gegeben sind. Die dargestellte polymere Dichtung 32 ist aus einem Fluorpolymerkunststoff hergestellt. [0027] Die Ausführungsform wie in Figure 1 und 2 dargestellt kann kann innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung variiert, einige alternative Ausführungsformen sind in Figure 3- 6 dargestellt. Jede der in Figure 3-6 dargestellten alternativen Ausführungsformen sind in Verbindung mit einem eine Bohrung aufweisenden Gehäuse 22, einem Rohr 24 und einer verschraubung 26 gezeigt. Das Gehäuse 22, Rohr 24 und die Verschraubung 26 in diesen alternativen Ausführungsformen sind im wesentlichen dieselben wie das Gehäuse 22, das Rohr 24 und die Verschraubung 26, welche in Figure 1 und 2 dargestellt sind, die Beschreibung dieser Teile wird hier nicht wiederholt. Wie bei der Ausfuhrungsform gemäß Figure 1 und 2 sind die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen nicht eingeschränkt auf die dargestellte Ausführung von Gehäuse 22, Rohr 24 und Verschraubung 26 und können mit alternativen Ausführungen dieser Teile ausgeführt werden.In the illustrated embodiment, the elastomeric O-ring 30 is a fluoroelastomer seal. Fluoroelastomeric seals have relatively low gas permeability among the elastomeric seals, but do not have the substantially inert properties associated with the use of polymeric seals. The illustrated polymeric seal 32 is made of a fluoropolymer plastic. The embodiment as shown in Figure 1 and 2 may vary within the scope of the invention, some alternative embodiments are shown in Figure 3-6. Each of the alternate embodiments shown in Figure 3-6 are shown in conjunction with a housing 22 having a bore, a tube 24, and a fitting 26. The housing 22, tube 24 and the screw 26 in these alternative embodiments are substantially the same as the housing 22, the tube 24 and the screw 26, which are shown in Figure 1 and 2, the description of these parts will not be repeated here. As in the embodiment according to Figure 1 and 2, the embodiments described below are not limited to the illustrated embodiment of the housing 22, pipe 24 and screw 26 and can be performed with alternative versions of these parts.
[0028] Eine erste alternative Ausführungsform 120 ist dargestellt in Figure 3. Die Dichtungsanordnung 120 ist identisch mit der Dichtungsanordnung 20, außer daß der polymere Dichtring 32 durch einen federvorgespannten polymeren Dichtring 70 ersetzt wurde. Dichtung 70 umfasst eine ringförmige polymere Aussenhülle 72 (dargestellt in Schnittdarstellung in Figure 3), welche eine ringförmige Vertiefung 76 aufweist und zwei Schenkel 78 die beidseitig der Vertiefung 76 angeordnet sind. Ein ringförmiges Federelement 74 ist in der Vertiefung 76 angebracht und drückt die Schenkel 78 nach außen in den Kontakt mit Gehäuse 22 und Rohr 24. Wenn polymere Dichtungen gemäß Dichtung 70 eingesetzt werden, wird die Vertiefung zwischen den Schenkeln 78 zum abzudichtenden Raum hin ausgerichtet, typischerweise zum internen Volumen, beispielsweise Volumen 48 in Figure 3. In der Dichtungsanordnung 120, wird die Dichtung 70 im Gegensatz dazu so positioniert, daß die Vertiefung 76 zur Pufferzone 52 hin ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei einem Druckabfall in Volumen 48 die Vertiefung 76 zum dann höheren Druck in der Pufferzone ausgerichtet ist. Dadurch bewirkt bei einem Druckabfall in Volumen 48 der höhere Druck in der Pufferzone 52 in Verbindung mit dem Federelement 76 auf die Schenkel 78 und drückt die Schenkel 78 in zusätzlich dichtenden Kontakt mit dem Gehäuse 22 und dem Rohr 24, so dass eine erhöhte Dichtwirkung hervorgerufen wird, die das Aufrechterhalten des Drucks in der Pufferzone 52 unterstützt wenn der Druck im Volumen 48 abfällt. Indem die Vertiefung 76 nicht zum internen Volumen 48 ausgerichtet ist, ergibt sich bei Druckaufbau im Volumen 48 keine nach außen gerichtete verstärkende Anpressung der Schenkel 78 . Diese Einbaurichtung der Dichtung 70 führt gegenüber der umgekehrten Einbaurichtung zu einer erhöhten Leckage vom internen Volumen 48 in die Pufferzone 52. Wie bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Figure 1 und 2 erläutert ist eine Leckage in die Pufferzone 52 akzeptabel. Die primäre Funktion der Dichtung 70 ist das Halten eines hohen Fluiddrucks in der Pufferzone 52 über eine ausreichend lange Zeitdauer, um Beschädigung der Dichtung zwischen Pufferzone 52 und dem drucklosen externen Volumen 50 zu verhindern , wenn der Druck im internen Volumen 48 abfällt. Ahnlich wie beim polymeren Dichtring 32, kann die polymere Außenhülle 72 aus einem Fluorpolymer- Kunststoff hergestellt werden.A first alternative embodiment 120 is shown in Figure 3. The seal assembly 120 is identical to the seal assembly 20, except that the polymeric seal ring 32 has been replaced by a spring biased polymeric seal ring 70. Seal 70 includes an annular polymeric outer shell 72 (shown in section in Figure 3), which has an annular recess 76 and two legs 78 on both sides of the Well 76 are arranged. An annular spring member 74 is mounted in the recess 76 and pushes the legs 78 outwardly into contact with the housing 22 and tube 24. When polymeric seals are used according to the seal 70, the recess between the legs 78 is aligned with the space to be sealed, typically to the internal volume, for example, volume 48 in Figure 3. In the seal assembly 120, in contrast, the seal 70 is positioned so that the recess 76 is aligned with the buffer zone 52. In this way it is achieved that at a pressure drop in volume 48, the recess 76 is then aligned to the then higher pressure in the buffer zone. As a result, with a pressure drop in volume 48, the higher pressure in the buffer zone 52 in conjunction with the spring member 76 on the legs 78 and pushes the legs 78 in additional sealing contact with the housing 22 and the tube 24, so that an increased sealing effect is caused which assists in maintaining the pressure in the buffer zone 52 when the pressure in the volume 48 drops. The fact that the depression 76 is not aligned with the internal volume 48 does not result in an outward reinforcing pressing of the legs 78 when the pressure builds up in the volume 48. This installation direction of the seal 70 leads to increased leakage from the internal volume 48 into the buffer zone 52 in comparison with the reverse installation direction. As already explained in connection with the embodiment according to FIGS. 1 and 2, leakage into the buffer zone 52 is acceptable. The primary function of the seal 70 is to maintain a high fluid pressure in the buffer zone 52 for a time sufficient to prevent damage to the seal between the buffer zone 52 and the unpressurized external volume 50 as the pressure in the internal volume 48 falls. Similar to the polymeric seal ring 32, the polymeric outer shell 72 may be made from a fluoropolymer plastic.
[0029] Eine zweite alternative Ausfuhrungsform 220 ist in Figure 4 dargestellt. Ahnlich zur Dichtungsanordnung 120, umfasst die Dichtungsanordnung 220 eine federaktivierte Polymerdichtung 70. Die Dichtungsanordnung 220 unterscheidet sich von der Dichtungsanordnung 120 darin, dass der O-Ring 30 und der Stützring 28 durch eine Verbunddichtung 80 ersetzt wurden. Die Dichtung 80 besteht aus einem ringförmigen elastomeren Dichtbereich 82, der mit einem relativ festen ringförmigen Stützelement 84 mit L- förmigem Querschnitt verbunden ist. Der Dichtbereich 82 ist aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt, beispielsweise Fluorkarbon-Elastomer. Das feste Stützelement 84 hat eine ähnliche Funktion wie der Stützring 28 in der Dichtungsanordnung 20. Elastomere Dichtlippen 86 erstrecken sich von dem elastomeren Bereich 82 nach außen um den dichtenden Kontakt zum Gehäuse 22 und Rohr 24 sicherzustellen. Der elastomere Bereich 82 hat eine freie Oberfläche 88 zur Pufferzone 52, die sich zwischen Gehäuse 22 und Rohr 24 erstreckt und welche direkt mit dem Fluid in der Pufferzone 52 in Kontakt steht. Der elastomere Bereich 82 ist der potentiellen Gefahr der explosiven Dekompression ausgesetzt aufgrund des Kontakts der Oberfläche 88 mit dem Hochdruckfluid und der möglichen Permeation Hochdruckfluids in den elastomeren Bereich 82. Mit der Pufferzone 52 und der Dichtung 70 verhindert Schäden durch explosive Dekompression, wie oben bereits erläutert.A second alternative embodiment 220 is shown in Figure 4. Similar to the seal assembly 120, the seal assembly 220 includes a spring-activated polymer seal 70. The seal assembly 220 differs from the seal assembly 120 in that the O-ring 30 and the backup ring 28 have been replaced by a composite seal 80. The seal 80 consists of an annular elastomeric sealing portion 82 which is connected to a relatively strong annular support member 84 of L-shaped cross-section. The sealing region 82 is made of an elastomeric material, such as fluorocarbon elastomer. The fixed support member 84 has a similar one Elastomeric sealing lips 86 extend outwardly from the elastomeric portion 82 to ensure sealing contact with the housing 22 and tube 24. The elastomeric region 82 has a free surface 88 to the buffer zone 52 which extends between the housing 22 and the tube 24 and which is in direct contact with the fluid in the buffer zone 52. The elastomeric region 82 is exposed to the potential danger of explosive decompression due to the contact of the surface 88 with the high pressure fluid and the possible permeation of high pressure fluid into the elastomeric region 82. The buffer zone 52 and seal 70 prevents explosive decompression damage as discussed above ,
[0030] Eine dritte alternative Ausführungsform 320 ist in Figure 5 dargestellt. Zusätzlich zur federvorgespannten polymeren Dichtung 70, die zwischen dem Hochdruckraum 48 und der Pufferzone 52 angeordnet ist, verwendet diese Ausführungsform eine zweite federvorgespannte Dichtung 90 zwischen Pufferzone 52 und dem drucklosen externen Volumen 50. Die Dichtung 90 umfasst eine ringförmige polymere Aussenhülle 92, als Schnittdarstellung in Figure 5 gezeigt. Die polymere Aussenhülle 92 weist eine umlaufende Vertiefung 96 auf mit im wesentlichen V- förmigen Querschnitt und zwei Schenkel 98, die beidseitig der Vertiefung 96 angeordnet sind. Ein ringförmiges Federelement ist in die Vertiefung 96 eingebaut und drückt die Schenkel 98 nach außen in dichtenden Kontakt mit dem Gehäuse 22 und dem Rohr 24. Die Dichtung 90 ist so angeordnet, daß die Vertiefung 96 zur Pufferzone 52 hin ausgerichtet ist, wobei in der Pufferzone 52 enthaltenes Hochdruckfluid in Verbindung mit dem Federelement 94 bewirkt, daß die Schenkel 98 nach außen in dichtenden Kontakt mit dem Gehäuse 22 und em Rohr 24 gedrückt werden. Ähnlich zur polymeren Außenhülle 72, kann die polymere Außenhülle 92 aus einem Fluorpolymer-Kunststoff hergestellt werden.A third alternative embodiment 320 is shown in Figure 5. In addition to the spring biased polymeric seal 70 disposed between the high pressure space 48 and the buffer zone 52, this embodiment utilizes a second spring biased seal 90 between the buffer zone 52 and the unpressurized external volume 50. The seal 90 includes an annular polymeric outer shell 92 as a sectional view in FIG Figure 5 shown. The polymeric outer shell 92 has a circumferential recess 96 with a substantially V-shaped cross section and two legs 98, which are arranged on both sides of the recess 96. An annular spring member is mounted in the recess 96 and presses the legs 98 outwardly in sealing contact with the housing 22 and the tube 24. The seal 90 is arranged so that the recess 96 is aligned with the buffer zone 52, wherein in the buffer zone 52 high pressure fluid in communication with the spring member 94 causes the legs 98 are pressed outwardly in sealing contact with the housing 22 and the tube 24. Similar to the polymeric outer shell 72, the polymeric outer shell 92 may be made of a fluoropolymer plastic.
[0031] Eine vierte alternative Ausführungsform 420 ist in Figure 6 dargestellt. Die Dichtungsanordnung 420 umfasst eine federvorgespannte polymere Dichtung 70 entsprechend den Dichtungsanordnungen 120, 220 and 320 zwischen Hochdruckbereich 48 und Pufferzone 52, verwendet jedoch eine ringförmige elastomervorgespannte polymere Dichtung 100 zur Abdichtung zwischen der Pufferzone 52 und dem externen Volumen 50. Die Dichtung 100 umfasst eine polymere ringförmige Aussenhülle 102 und ein elastomeres Vorspannelement 108. Die polymere Aussenhülle 102 hat eine Vertiefung 104 und zwei Schenkel 106 die beidseitig der Vertiefung 104 angeordnet sind. Das elastomere Vorspannelement 108 hat einen vorspannenden Bereich 110 der in der Vertiefung 104 angeordnet ist um dadurch die Schenkel 106 nach außen in dichtenden Kontakt mit dem Gehäuse 22 und dem Rohr 24 zu drücken. Das dargestellte elastomere Vorspannelement 108 ist aus einem Fluorelastomer hergestellt und weist weiterhin zwei Dichtlippen 112 auf, die nach außen ragen um dichtenden Kontakt zum Gehäuse 22 und zum Rohr 24 herzustellen. Das elastomere Vorspannelement 108 bildet weiterhin eine freie Oberfläche zur Pufferzone 52, welche sich zwischen Gehäuse 22 und Rohr 24 erstreckt und welche in direktem Kontakt mit dem Fluid in der Pufferzone 52 steht. Obgleich das elastomere Vorspannelement 108 von einem Hochdruckfluid in der Pufferzone 52 permeiert werden kann, führt die Anordnung der Pufferzone 52 und der Dichtung 70 zu einer verminderten Gefahr der Beschädigung des elastomeren Vorspannelements 108 durch explosive Dekompression. Ähnlich zu den Außenhüllen 72 und 92, kann die polymere Außenhülle 102 aus einem Fluorpolymer- Kunststoff hergestellt werden.A fourth alternative embodiment 420 is shown in Figure 6. Seal assembly 420 includes a spring biased polymeric seal 70 corresponding to seal assemblies 120, 220 and 320 between high pressure region 48 and buffer zone 52, but uses an annular elastomeric preloaded polymeric seal 100 to seal between buffer zone 52 and external volume 50. Seal 100 includes a polymeric seal annular outer shell 102 and an elastomeric biasing member 108. The polymeric outer shell 102 has a recess 104 and two legs 106 which are disposed on both sides of the recess 104. The elastomeric biasing member 108 has a biasing Area 110 which is disposed in the recess 104 to thereby press the legs 106 outwardly in sealing contact with the housing 22 and the tube 24. The illustrated elastomeric biasing member 108 is made of a fluoroelastomer and further includes two sealing lips 112 that project outwardly to make sealing contact with the housing 22 and the tube 24. The elastomeric biasing member 108 further defines a free surface to the buffer zone 52 which extends between the housing 22 and tube 24 and which is in direct contact with the fluid in the buffer zone 52. Although elastomeric biasing member 108 may be permeated by high pressure fluid in buffer zone 52, placement of buffer zone 52 and seal 70 results in a reduced risk of damaging elastomeric biasing member 108 by explosive decompression. Similar to the outer shells 72 and 92, the polymeric outer sheath 102 may be made of a fluoropolymer plastic.
[0032] Diese Erfindung ist durch die vorgenannten Ausführungsformen exemplarisch beschrieben, weitere Modifikationen und Variationen im Sinne und Umfang der Erfindung sind ebenfalls Gegenstand dieser Offenlegung. Diese Anmeldung ist deshalb anzuwenden auf jegliche Variation, Anwendung oder Übertragung dieser Erfindung, die dem allgemeinen Prinzip folgen. This invention is described by way of example by the aforementioned embodiments, further modifications and variations within the meaning and scope of the invention are also subject matter of this disclosure. This application is therefore to be applied to any variation, application or transmission of this invention that follows the general principle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Dichtungsanordnung für Hochdruckanwendungen, bestehend aus einem ersten Bauteil (22) und einem zweiten Bauteil (24), das mit dem ersten Bauteil (22) zusammenfügbar ist und dadurch ein erstes Volumen (48) bestimmt, mit einer ersten Dichtung (30, 80, 90, 100), die abdichtend zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (22, 24) einfügbar ist, wobei die erste Dichtung (30, 80, 90, 100) eine freie Oberfläche (31, 88, 96, 114) zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (22, 24) aufweist, und die Dichtungsanordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zweite Dichtung (32, 70), die zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (22, 24) vorgesehen ist, wobei die zweite Dichtung (32, 70) von der ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) beabstandet ist und zwischen dem ersten Volumen (48) und der ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) vorgesehen ist, mit einer Pufferzone (52) zwischen der ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) und der zweiten Dichtung (32, 70), wobei die Pufferzone (52) zumindest teilweise durch das erste Bauteil (22) und das zweite Bauteil (24) begrenzt ist, und ein Fluid in der Pufferzone (52) mit der freien Oberfläche (31, 88, 96, 114) der ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) in direktem Kontakt steht, und wobei die zweite Dichtung (32, 70) eine leckagebehaftete Abdichtung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (22, 24) darstellt, so dass unter Betriebsdruck im Volumen (48) das Fluid aus dem Volumen (48) in die Pufferzone (52) einströmt und bei Druckabfall im Volumen (48) das Fluid aus der Pufferzone (52) verzögert in das Volumen (48) zurückströmt.A high pressure seal assembly comprising a first member (22) and a second member (24) mateable with the first member (22) and thereby defining a first volume (48) with a first seal (30,80) , 90, 100) sealingly insertable between the first and second members (22, 24), the first seal (30, 80, 90, 100) having a free surface (31, 88, 96, 114) between the first and second members (22, 24) first and second component (22, 24), and the sealing arrangement is characterized in that a second seal (32, 70) provided between the first and second component (22, 24), wherein the second seal (32, 70) is spaced from the first seal (30, 80, 90, 100) and is provided between the first volume (48) and the first seal (30, 80, 90, 100), with a buffer zone (52) between the first Seal (30, 80, 90, 100) and the second seal (32, 70), wherein the buffer zone (52) at least partially by d the first component (22) and the second component (24) are limited, and a fluid in the buffer zone (52) with the free surface (31, 88, 96, 114) of the first seal (30, 80, 90, 100) is in direct contact, and wherein the second seal (32, 70) is a leak-tight seal between the first and second components (22, 24) such that at operating pressure in the volume (48), the fluid from the volume (48) into the Buffer zone (52) flows in and with a pressure drop in the volume (48), the fluid from the buffer zone (52) delayed flows back into the volume (48).
2. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Dichtung durch eine elastomere Dichtung (30, 80, 108) gebildet wird.2. The seal assembly according to claim 1, wherein the first seal is formed by an elastomeric seal (30, 80, 108).
3. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die erste Dichtung durch eine Dichtung (30, 80, 108) aus Fluorelastomer gebildet wird.3. The seal assembly according to claim 2, wherein the first seal is formed by a seal (30, 80, 108) of fluoroelastomer.
4. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1 , wobei die zweite Dichtung durch eine polymere Dichtung (32, 70) gebildet wird.4. The seal assembly according to claim 1, wherein the second seal is formed by a polymeric seal (32, 70).
5. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Dichtung aus einer polymeren Aussenhülle (72) und einem Federelement (74) im Eingriff mit der Aussenhülle besteht.5. The seal assembly according to claim 4, wherein the second seal consists of a polymeric outer shell (72) and a spring element (74) in engagement with the outer shell.
6. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 5, wobei die polymere Außenhülle (72) aus einem Fluorpolymer-Kunststoff besteht. 6. The seal assembly according to claim 5, wherein the polymeric outer shell (72) is made of a fluoropolymer plastic.
7. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Dichtung eine polymere Dichtung (70) darstellt, bestehend aus einer polymeren Außenhülle (72) mit erstem und zweitem Schenkel (78), die eine dawischenliegende Vertiefung (76) definieren , und einem Federelement (74), das in der Vertiefung (76) angeordnet ist und auf den ersten und zweiten Schenkel (78) drückt, wobei die polymere Dichtung mit der Vertiefung (76) zur Pufferzone (52) hin angeordnet ist.7. The seal assembly of claim 1, wherein the second seal is a polymeric seal (70) comprising a polymeric outer sheath (72) having first and second legs (78) defining a depression (76) therebetween and a spring member (70). 74) disposed in the recess (76) and pressing on the first and second legs (78), wherein the polymeric seal with the recess (76) to the buffer zone (52) is arranged out.
8. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 7, wobei die erste Dichtung durch eine elastomere Dichtung (30, 80, 108) gebildet wird.8. The seal assembly according to claim 7, wherein the first seal is formed by an elastomeric seal (30, 80, 108).
9. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 8, wobei die erste Dichtung durch eine Fluorelastomerdichtung (30, 80, 108) gebildet wird und wobei, wenn das erste Volumen (48) Kohlendioxid unter Druckbelastung bis ungefähr 17 MPa über eine längere Zeit enthält und nachfolgend druckentlastet wird, die zweite Dichtung (32, 70) den Druckabfall in der Pufferzone (52) in ausreichendem Maße verzögert, um explosive Dekompression der ersten Dichtung (30, 80, 108) zu vermeiden.The seal assembly of claim 8, wherein the first seal is formed by a fluoroelastomer gasket (30, 80, 108) and wherein when the first volume (48) contains carbon dioxide under pressure load to about 17 MPa over a longer time and subsequently depressurized in that the second seal (32, 70) delays the pressure drop in the buffer zone (52) sufficiently to avoid explosive decompression of the first seal (30, 80, 108).
10. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Dichtung (32, 70) eine teilweise Abdichtung darstellt und das erste und zweite Bauteil (22, 24) und die zweite Dichtung (32, 70) statisch zueinander verbleiben.The seal assembly according to claim 1, wherein the second seal (32, 70) is a partial seal and the first and second members (22, 24) and the second seal (32, 70) remain static to each other.
11. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Bauteil (24) durch ein Rohr dargestellt wird mit einem Ende (40), das in das erste Bauteil (22) fügbar ist, die erste Dichtung (30, 80, 90, 100) und zweite Dichtung (32, 70) jeweils ringförmige Dichtungen darstellen, die auf einen Außenumfang (34) des Rohrs montierbar sind, und die zweite Dichtung (32, 70) zwischen der ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) und dem Rohrende (40) angeordnet ist.11. The seal assembly according to claim 1, wherein the second component (24) is represented by a tube having an end (40) which is insertable into the first component (22), the first seal (30, 80, 90, 100). and second seals (32, 70) each represent annular seals mountable on an outer periphery (34) of the tube, and the second seal (32, 70) between the first seal (30, 80, 90, 100) and the tube end (40) is arranged.
12. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 11, wobei die erste Dichtung (30, 80, 108) eine elastomere Dichtung und die zweite Dichtung (32, 70) eine polymere Dichtung darstellt.The seal assembly of claim 11, wherein the first seal (30, 80, 108) is an elastomeric seal and the second seal (32, 70) is a polymeric seal.
13. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 12, wobei die erste Dichtung (30, 80, 90, 100) in einen beidseitig begrenzten Einbauraum (36) und die zweite Dichtung (32, 70) in einen einseitigbegrenzten Embauraum (38) eingebaut wird. 13. The seal assembly according to claim 12, wherein the first seal (30, 80, 90, 100) is installed in a limited installation space (36) on both sides and the second seal (32, 70) in a one-sided limited Embauraum (38).
14. Die Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die freie Oberfläche (31, 88, 114) sich vom ersten Bauteil (22) zum zweiten Bauteil (24) erstreckt, zur Pufferzone (52) hin gerichtet ist und zumindest teilweise permeabel gegenüber Fluid unter hohem Druck ist.The seal assembly of claim 1, wherein the free surface (31, 88, 114) extends from the first member (22) to the second member (24), facing the buffer zone (52), and at least partially permeable to high fluid Pressure is.
15. Eine Methode zur Abdichtung für Hochdruckanwendung zwischen einem ersten Bauteil (22) und einem zweiten Bauteil (24), umfassend die Verwendung einer ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) in dichtendem Kontakt mit dem erstem Bauteil (22) und dem zweiten Bauteil (24) wobei die erste Dichtung (30, 80, 90, 100) eine freie Oberfläche (31, 88, 96, 114) aufweist zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil und der Füllung eines ersten Volumens (48) mit einem Fluid unter hohem Druck, mit dem ersten Volumen (48), welches durch die erste Dichtung (30, 80, 90, 100) abdichtend getrennt ist von einem zweitem Volumen (50) mit niedrigerem Druck; gekennzeichnet durch:A high pressure sealing method between a first member (22) and a second member (24), comprising using a first seal (30, 80, 90, 100) in sealing contact with the first member (22) and second component (24) wherein the first seal (30, 80, 90, 100) has a free surface (31, 88, 96, 114) between the first component and the second component and the filling of a first volume (48) with a Fluid under high pressure, having the first volume (48) sealingly separated by the first seal (30, 80, 90, 100) from a second volume (50) of lower pressure; marked by:
Bildung einer Pufferzone (52) zwischen erstem Volumen (48) und zweitem Volumen (50), mit der Pufferzone (52) teilweise gebildet durch das erste Bauteil (22) und das zweite Bauteil (24);Forming a buffer zone (52) between the first volume (48) and the second volume (50), with the buffer zone (52) partially formed by the first component (22) and the second component (24);
Füllen der Pufferzone (52) mit dem Hochdruckfluid nach Füllung des ersten Volumens (48) mit dem Hochdruckfluid;Filling the buffer zone (52) with the high pressure fluid after filling the first volume (48) with the high pressure fluid;
Kontakt der freien Oberfläche (31, 88, 96, 114) der ersten Dichtung (30, 80, 90, 100) mit dem Hochdruckfluid in der Pufferzone (52);Contacting the free surface (31, 88, 96, 114) of the first seal (30, 80, 90, 100) with the high pressure fluid in the buffer zone (52);
Abbau des Drucks im ersten Volumen (48) mit einer ersten Druckabfallrate; undReducing the pressure in the first volume (48) at a first pressure drop rate; and
Abbau des Drucks in der Pufferzone (52) mit einer zweiten Druckabfallrate, wobei die zweite Druckabfallrate gegenüber der ersten Druckabfallrate geringer ist.Reducing the pressure in the buffer zone (52) at a second pressure drop rate, wherein the second pressure drop rate is lower than the first pressure drop rate.
16. Die Methode gemäß Anspruch 15, wobei der Vorgang der Bildung einer Pufferzone (52) zwischen erstem Volumen (48) und zweitem Volumen (50) die Positionierung einer zweiten Dichtung (32, 70) zwischen erster Dichtung (30, 80, 90, 100) und erstem Volumen (48) einschließt.The method of claim 15, wherein the act of forming a buffer zone (52) between the first volume (48) and the second volume (50) comprises positioning a second seal (32, 70) between the first seal (30, 80, 90). 100) and first volume (48).
17. Die Methode gemäß Anspruch 15, wobei die erste Dichtung (30, 80, 90, 100) durch eine elastomere Dichtung (30, 80, 108) gebildet wird und der Füllvorgang des Puffervolumens (52) mit dem Hochdruckfluid weiterhin zumindest teilweise die Permeation der elastomeren Dichtung (30, 80, 108) durch das Hochdruckfluid einschließt.The method of claim 15, wherein the first seal (30, 80, 90, 100) is formed by an elastomeric seal (30, 80, 108) and the filling of the buffer volume (52) with the high pressure fluid further at least partially permeation the elastomeric seal (30, 80, 108) by the high pressure fluid.
18. Die Methode gemäß Anspruch 17, wobei der Vorgang der Reduzierung des Drucks in der Pufferzone (52) mit einer zweiten Druckabfallrate einschließt, daß die zweite Druckabfallrate in der Pufferzone (52) hinreichend langsam ist , daß zuvor in die elastomere Dichtung (30, 80, 108) permeiertes Hochdruckfluid aus der elastomeren Dichtung (30, 80, 108) austreten kann, ohne die elastomere Dichtung (30, 80, 108) signifikant zu schädigen.18. The method of claim 17, wherein the process of reducing the pressure in the buffer zone (52) at a second pressure drop rate includes that the second Pressure drop rate in the buffer zone (52) is sufficiently slow that high pressure fluid previously permeated into the elastomeric seal (30, 80, 108) can escape from the elastomeric seal (30, 80, 108) without the elastomeric seal (30, 80, 108) ) significantly damage.
19. Die Methode gemäß Anspruch 18, wobei der Vorgang der Bildung einer Pufferzone (52) zwischen erstem Volumen (48) und zweitem Volumen (50) die Positionierung einer zweiten Dichtung (32, 70) zwischen erster Dichtung (30, 80, 90, 100) und erstem Volumen (48) einschließt.The method of claim 18, wherein the act of forming a buffer zone (52) between the first volume (48) and the second volume (50) comprises positioning a second seal (32, 70) between the first seal (30, 80, 90). 100) and first volume (48).
20. Die Methode gemäß Anspruch 19, wobei die zweite Dichtung durch eine polymere Dichtung (32, 70) gebildet wird. The method of claim 19, wherein the second seal is formed by a polymeric seal (32, 70).
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