CN104482201A - 支撑环设计“***和闭合” - Google Patents

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P·布罗伊尔
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Abstract

本发明涉及支撑环设计“***和闭合”。具体地，用于高压气体部件的支撑环组件包括第一环和第二环。第一环在第一位置处以第一***角裂开，而第二环在第二位置以第二***角裂开。第一环与第二环相邻同心设置，其中第一位置相对于第二位置偏置。支撑环组件在高压密封用途中在密封连接中可与O形环相邻设置。

Description

支撑环设计“***和闭合”
技术领域
本发明至少在一方面涉及用于较高压力应用的密封部件。
背景技术
高压气体部件，例如阀、调节器、和容器均用于重要的密封用途。这些部件用于具有接口的组件中，其中O形环由支撑环支撑。支撑环与O形环一起用于静态和动态的密封用途。当O形环受到高压或当挤压间隙过大时，它们防止O形环的挤出。在许多用途中，支撑环用于O形环的两侧上。
普通支撑环由硬支撑材料制成，其需要切开/***以便组装。不幸的是，这些O形环的***狭缝在这些组件的寿命期间趋于使O形环材料裂开。
替代的支撑环由质密但更柔软的材料制成，其允许伸展以便组装。虽然这些替代的支撑环合理地很好工作，但是它们趋于随着时间在太高压力的挤出力作用下损毁。以往的经验表明它们在使用寿命期间都会失效。
因此，需要用于较高压力用途的改进的支撑环。
发明内容
本发明通过在至少一个实施例中提供用于高压气体部件的支撑环组件来解决现有技术中的至少一个问题。该支撑环组件包括第一环和第二环。第一环在第一位置处以第一***角裂开，而第二环在第二位置以第二***角裂开。第一环与第二环同心邻接布置，其中第一位置相对于第二位置偏置。支撑环组件在高压用途中在密封连接中与O形环可相邻设置。有利地，支撑环设计克服现有技术的耐久性问题，例如环挤出和O形环裂开破坏。
在另一个实施例中，提供一种用于高压气体部件的密封组件。该密封组件包括第一密封部分和支撑环组件。该支撑环组件包括具有四边形截面的第一环以及具有四边形截面的第二环。第一环在第一位置处具有第一***角的第一重复密封裂口，而第二环在第二位置处具有第二***角的第二重复密封裂口。第二环围绕着第一密封部分同心布置，并且设置在第一环上，其中第一位置相对于第二位置偏置，从而支撑环组件在气体密封连接中与O形环相邻。
在又一个实施例中，提供一种用于高压气体部件的密封组件。该密封组件包括第一密封部分和支撑环组件。所述支撑环组件包括在第一位置限定有第一裂口的第一环、在第二位置处限定有第二裂口的第二环以及在第三位置限定有第三裂口的第三环。第一环、第二环和第三环围绕着第一密封部分同心设置。第一环与第二环相邻，其中第一位置相对于第二位置偏置。第二环与第三环相邻，其中第三位置相对于第二位置偏移。支撑环组件在气体密封连接中与O形环相邻。
本发明进一步提供以下方案：
1.一种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括：
第一密封部分；和
支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环和在第二位置限定出第二裂口的第二环，所述第一环和所述第二环围绕所述第一密封部分同心设置，所述第一环与所述第二环相邻设置，其中所述第一位置相对于所述第二位置偏置，从而所述支撑环组件在气体密封连接中与O形环相邻。
2.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环附接在一起。
3.如方案2所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环通过焊接附接在一起。
4.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具有四边形横截面。
5.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具有长方形或正方形的横截面。
6.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环限定出第一***角，并且所述第二环限定出第二***角。
7.如方案6所述的密封组件，其特征在于，所述第一***角和所述第二***角每个分别为30到90度。
8.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包括金属或聚合物。
9.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包括聚苯硫醚；丁腈橡胶；六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的三元共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和全氟的三元聚合物；聚酰胺，聚四氟乙烯，及其组合物。
10.如方案1所述的密封组件，还包括至少一个额外环。
11.如方案1所述的密封组件，还包括第二密封部分，其与所述第一密封部分相配合以形成所述气体密封连接。
12.一种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括：
第一密封部分；和
支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环、在第二位置限定出第二裂口的第二环和在第三位置限定出第三裂口的第三环，所述第一环、所述第二环和所述第三环围绕所述第一密封部分同心设置，所述第一环与所述第二环相邻，其中所述第一位置相对于所述第二位置偏置，所述第二环与所述第三环相邻，所述支撑环组件在气体密封连接中与O形环相邻。
13.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第三环附接于所述第三环的相对侧。
14.如方案13所述的密封组件，其特征在于，所述第一环、所述第二环和所述第三环通过焊接附接在一起。
15.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具有四边形横截面。
16.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环限定出第一***角，所述第二环限定出第二***角，并且所述第三环限定出第三***角，所述第一***角、所述第二***角和所述第三***角为30至90度。
17.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包括金属或聚合物。
18.如方案12所述密封组件，其特征在于，第一环和第二环分别包括聚苯硫醚；丁腈橡胶；六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的三元共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和全氟的三元聚合物；聚酰胺，聚四氟乙烯，及其组合物。
19.如方案12所述的密封组件，还包括至少一个额外环。
20.如方案12所述的密封组件，还包括第二密封部分，其与所述第一密封部分相配合以形成所述气体密封连接。
附图说明
从详细说明和附图中将更加全面的理解本发明的示例性实施例，其中：
图1A为具有支撑密封件和O型环的密封组件的侧视图；
图1B为与剖面显示出的配合密封组件对准的图1A密封组件的侧视图；
图1C为用在图1A和图1B中的支撑环的侧视图；
图2A为用在图1A-C中所示的支撑环中的环的透视图；
图2B为侧视图，显示出在支撑密封件中的两个环的对准；
图2C为用在图1A-C中所示的支撑环中所用的环的剖视图；
图3为示意性流程图，显示出支撑密封件在第一密封组件上的组装；
图4为示意图，显示出支撑密封部件焊接在一起；并且
图5为用于将支撑密封部件焊接在一起的超声焊接***的示意图。
具体实施方式
现在将对本发明当前优选的组成、实施例和方法进行详细描述，这构成了当前对于发明人已知的实施本发明的最佳模式。附图不必是按比例绘制的。然而，要理解的是，所披露的实施例只是本发明的示例，其可以按照各种可选的形式实施。因此，这里所披露的具体细节不应被解释为限制性的，而是只是作为对本发明各个方面的代表性基础和/或作为教导本领域技术人员以不同方式使用本发明的代表性基础。
除了实施例或以其它方式明示的地方以外，在该说明书中表示材料量或反应和/或使用状况的所有数字量在描述本发明最广义的范围中要理解为通过词语“大约”修正。在所陈述的数字限制内的实施通常是优选的。同样，除非有明确相反的陈述：百分比、份数以及比率值都是以重量计；术语“聚合物”包括“低聚物”，“共聚物”，“三元共聚物”等；对于与本发明相关的给定目的而言合适或优选的一组或一类材料的描述，意味着该组或该类的成员的任意两种或更多种的混合是同等适合并优选的；以化学术语对组分的描述指的是在说明书中具体描述的任意组合中的组分，并且不一定排除一旦混合后的混合物的组分之间的化学交互；首字母缩写词或其它缩写的最初定义适用于该同一缩写的在此所有随后的使用，并且对在初始定义的缩写的常规语法变化加以必要的变更；并且除非有明确相反的陈述，特性的测量由以前或以后针对同一特性所采用的相同技术来确定。
还要理解的是，本发明不限于下面所述的具体实施例和方法，因为具体组分和/或条件当然可以变化。此外，这里使用的术语仅用于描述本发明特定实施例的目的，并且不意于以任何方式为限制性的。
还必须指出的是，如在该说明书及所附权利要求中的使用的一样，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数情况，除非文中另有清楚说明。例如，对于以单数形式的部件的参考意于包括多个部件。
在涉及公开的整个本申请中，这些公开的公开内容以其整体通过参考在此并入到本申请中，以便更全面描述本发明所属技术的状态。
这里在一个实施例中所使用的术语“气体密封连接”指的是，在气体或流体应用中在两个密封表面之间的配合，通常具有介于这两个密封表面之间的O形环。
参照图1A和1B，提供了用于高压气体部件密封装置的密封组件的示意图。密封组件10包括作为气体密封连接的一部分的第一密封部分12。支撑环14包括第一环16和第二环18。第一环16具有在第一位置处的第一裂口20，而第二环18具有在第二位置处的第二裂口22。第一环16和第二环18围绕着第一密封部分12同心布置。而且，第一环16与第二环18相邻设置，其中第一位置相对于第二位置偏置(即，没有在一条直线上)。支撑环14在由第一部分12和与第一密封部分相配合的第二密封部分26形成的气体密封连接中与O型环24相邻设置。图1A和图1B示出示例，其中支撑环14和O型环24布置在沟槽27中。虽然图1A示出的活塞包括支撑环，但是应该理解的是，实际上，具有气体密封连接的任意高压力组件均可使用支撑环14。
参照图2A，2B和2C，第一环16和第二环18是大体圆形的，其限定出中心开口28，第一密封部分12定位通过该中心开口28。在改进中，第一环14和第二环16具有四边形截面30，通常为长方形或正方形。第一环16具有顶面32和底面34，而第二环18具有顶面36和底面38。在变型中，第一裂口20相对于顶面32和底面34呈第一***角A1，而第二裂口22相对于顶面36和底面38呈第二***角A2。在进一步的改进中，第一***角A1和第二***角A2各自独立地从30度到90度。在进一步的改进中，第一***角A1和第二***角A2各自独立地均为90度。应当理解的是，实际上，第一环16和第二环18可以由现有技术中用于支撑环的任何材料制成。用于形成第一环16和第二环18的合适材料的示例包括金属和聚合树脂。可用的聚合物包括但是不限于聚苯硫醚(PPS)；丁腈橡胶(例如，NBR)；六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的三元共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚的三元共聚物；聚酰胺；聚四氟乙烯(例如，）；及其组合。
在当前实施例的变型中，支撑环包括一个或多个额外的总体结构与第一环16和第二环18相同的环。在这些变形中，额外的环限定了在形成密封时相对于其它环偏置的裂口。图1A-C示出具有三个环的示例，其中具有裂口46的第三环44定位成相邻于第二环18，从而裂口46与裂口22偏置(即，不在一条直线上)。如上所述，第三环44限定出裂口46，其***角通常为30度至90度。在进一步的改进中，第三***角为90度。还应该理解的是，在该示例中，第一环18和第三环44是附接到(即，焊接到)第二环18的相对侧面。在又一改进中，支撑密封包括又一个或多个额外的环(例如，总共4到8个环)。
参照附图3到4，提供了示意性流程图，显示出支撑环在第一密封部分12上的组装。在步骤a)中，每个支撑环14布置在第一密封部分12上(通常是独立的)。在图3和4的示例中，采用了第一环16，第二环18和第三环44。应该理解的是，如上所述可以采用具有相同设计的额外环。如图4所示，第一环16，第二环18和第三环44在所有都如箭头W1-6所示定位之后焊接在一起。本发明不受限于用于将环附接在一起的焊接类型。例如，为此可以采用超声波焊接或激光焊接。特别是，可采用点焊。在一种变型中，环在将一小组环定位之后进行焊接。在步骤b)中，O型环24与组装好的支撑环14相邻设置。
参照图5，提供可以用于将支撑环14的环焊接在一起的超声波焊接设备的示意图。超声波焊接设备50包括平台52，其保持所要焊接的工件54。超声焊极56通过沿方向d1施加的力接触工件54。转换器60使超声焊极56沿d2方向振动，由此将工件焊接在一起。电源62用于给转换器60供能。
虽然已经显示并描述了本发明的实施例，但是不意于这些实施例显示并描述本发明所有可能的形式。相反，在本说明书中使用的词语用于描述而不是限制，并且要理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括：
第一密封部分；和
支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环和在第二位置限定出第二裂口的第二环，所述第一环和所述第二环围绕所述第一密封部分同心设置，所述第一环与所述第二环相邻设置，其中所述第一位置相对于所述第二位置偏置，从而所述支撑环组件在气体密封连接中与O形环相邻。
2.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环附接在一起。
3.如权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环通过焊接附接在一起。
4.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具有四边形横截面。
5.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具有长方形或正方形的横截面。
6.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环限定出第一***角，并且所述第二环限定出第二***角。
7.如权利要求6所述的密封组件，其特征在于，所述第一***角和所述第二***角每个分别为30到90度。
8.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包括金属或聚合物。
9.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包括聚苯硫醚；丁腈橡胶；六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的三元共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和全氟的三元聚合物；聚酰胺，聚四氟乙烯，及其组合物。
10.一种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括：
第一密封部分；和
支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环、在第二位置限定出第二裂口的第二环和在第三位置限定出第三裂口的第三环，所述第一环、所述第二环和所述第三环围绕所述第一密封部分同心设置，所述第一环与所述第二环相邻，其中所述第一位置相对于所述第二位置偏置，所述第二环与所述第三环相邻，所述支撑环组件在气体密封连接中与O形环相邻。
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