TWI735960B - 環狀密封組件 - Google Patents

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TWI735960B
TWI735960B TW108135297A TW108135297A TWI735960B TW I735960 B TWI735960 B TW I735960B TW 108135297 A TW108135297 A TW 108135297A TW 108135297 A TW108135297 A TW 108135297A TW I735960 B TWI735960 B TW I735960B
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shaft
radial
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尼爾 荷爾
昌迪尼 高薩曼
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美商英普羅密封有限責任公司
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Abstract

本發明提供一軸封組件之一示例性實施例，其大致上包含一第一定子、一第二定子，及一節流閥構件。在一示例性實施例中，第二定子可形成有一主體及一出入板，前述出入板係設置於相對於第一定子之一部分之徑向內部。第一定子及第二定子可在由第二定子上之一凸面及在第一定子上之一凹面所組成之一半球形界面彼此嚙合。第二定子可包含一可設置一節流閥構件之內通道，其中，節流閥構件之一徑向內部表面可設置一軸。

Description

環狀密封組件
本發明係關於一軸封組件及其複數個實施例。在特定實施例中，軸封組件可用作介於一產品容器及其內之一軸之間之一產品密封件。
本發明係提供一種環狀密封組件，其特徵係其包含：一第一定子，且前述第一定子之一徑向內部部分上形成有一凹面；一設置於前述第一定子內之第二定子，且前述第二定子之一徑向外部部分上形成有一凸面，其徑向內部表面上則形成有一內通道；及一設置於前述第二定子之前述內通道內之節流閥構件。
其中，前述第一定子之凹面及前述第二定子之凸面於該第一定子及第二定子之間形成一半球形界面。
其中，前述節流閥構件形成有一介於一第一壁及一第二壁之間之中間部分，且前述中間部分之一圓周係小於前述第一壁之一圓周及前述第二壁之一圓周。
本發明亦提供一種環狀密封組件，其特徵係其包含：一第一定子，且前述第一定子之一徑向內部部分上形成有一凹面；一設置於前 述第一定子內之第二定子，且前述第二定子之一徑向外部部分上形成有一凸面；一可選擇性地與前述第二定子嚙合之出入板；及一節流閥構件。
其中，前述第一定子之凹面及前述第二定子之凸面於該第一定子及第二定子之間形成一半球形界面。
其中，前述出入板及前述第二定子協作以於前述出入板及前述第二定子之一徑向內部表面上形成一內通道。
其中，前述節流閥構件係設置於前述內通道內。
其中，前述節流閥構件形成有一介於一第一壁及一第二壁之間之中間部分，且前述第一壁及前述第二壁沿徑向延伸超越前述中間部分。
本發明亦提供一種環狀密封組件，其特徵係其包含：一第一定子，且前述第一定子之一徑向內部部分上形成有一凹面；一第二定子，且前述第二定子之一徑向外部部分上形成有一凸面，其徑向內部表面上則形成有一內通道；及一節流閥構件。
其中，前述第一定子係配置以與一外殼為可選擇性地嚙合，前述外殼係有一軸延伸自前述外殼且可相對於前述外殼旋轉，且前述第一定子係配置以設置於前述軸之周緣。
其中，前述第二定子係設置於前述第一定子內及前述軸之前述周緣。
其中，前述第一定子之凹面及前述第二定子之凸面於該第一定子及第二定子之間形成一半球形界面。
其中，前述節流閥構件係設置於前述第二定子之前述內通 道內且相鄰於前述軸之前述周緣。
其中，前述節流閥構件形成有一介於一第一壁及一第二壁之間之中間部分，前述第一壁及前述第二壁沿徑向延伸超越前述中間部分，且前述節流閥構件可至少在一徑向維度相對於前述第一定子及前述第二定子移動。
圖1至12
1‧‧‧軸
2‧‧‧固定定子
2a‧‧‧固定定子(分模線)
3‧‧‧曲徑軸封
3a‧‧‧圓角表面
4‧‧‧浮動定子
5‧‧‧流體回流通路
6‧‧‧軸封間隙
7‧‧‧第一O型環
8‧‧‧抗旋轉插銷
9‧‧‧通口
10‧‧‧抗旋轉溝槽(浮動定子)
11‧‧‧球形界面
12‧‧‧抗旋轉插銷
13‧‧‧第二O型環
14‧‧‧曲徑軸封圖案溝槽
15‧‧‧第一O型環通道
16‧‧‧用於抗旋轉裝置之腔(固定定子)
17‧‧‧曲徑軸封軸向表面
18‧‧‧浮動定子軸向表面
19‧‧‧第二O型環通道
20‧‧‧浮動定子/固定定子間第一間隙
21‧‧‧浮動定子/固定定子間第二間隙
22‧‧‧節流閥溝槽
23‧‧‧曲徑圖案環狀溝槽
24‧‧‧套管
25‧‧‧軸封組件
26‧‧‧節流閥(對準滑座)
27‧‧‧浮動定子環狀溝槽
28‧‧‧曲徑軸封通路
29‧‧‧浮動定子通路
30‧‧‧外殼
31‧‧‧偏差角度
32‧‧‧軸承及軸承腔
33‧‧‧裝架螺栓
34‧‧‧容器壁
40‧‧‧壓力平衡軸封組件
42‧‧‧曲徑軸封內部表面
44‧‧‧浮動定子內部表面
46‧‧‧壓力平衡環狀通道
47a‧‧‧第一徑向界面
47b‧‧‧第二徑向界面
48‧‧‧固定定子環狀溝槽
48a‧‧‧環狀溝槽徑向內部表面
圖13至15A
10‧‧‧軸
18‧‧‧軸承隔離器
19‧‧‧外殼
20‧‧‧轉子
30、31a‧‧‧定子
31‧‧‧固定定子
40、40a‧‧‧通路
50、51‧‧‧球形表面
52‧‧‧間隙
60、61‧‧‧摩擦性質密封件
61a‧‧‧凸緣單位
80‧‧‧中心點
99‧‧‧管道
100‧‧‧流體
101‧‧‧插銷
102‧‧‧環狀內切槽
圖16至21B
10‧‧‧軸封組件
12‧‧‧軸
14‧‧‧扣件
20‧‧‧固定定子
20a‧‧‧固定定子密封溝槽
21‧‧‧主體
22‧‧‧面板
22a‧‧‧面板插銷內切槽
22b‧‧‧面板密封溝槽
24‧‧‧入口
26‧‧‧環狀內切槽
28‧‧‧密封件
30‧‧‧浮動定子
30a‧‧‧浮動定子密封溝槽
32‧‧‧徑向外部表面
33‧‧‧第一插銷內切槽
34‧‧‧插銷
35‧‧‧第二插銷內切槽
35a‧‧‧第二插銷內切槽放大部分
37‧‧‧浮動定子環狀溝槽
38‧‧‧凹面
40‧‧‧密封構件
42‧‧‧內切槽
44‧‧‧徑向內孔
44a‧‧‧徑向內孔入口
44b‧‧‧徑向內孔出口
46‧‧‧徑向內部表面
48‧‧‧凸面
100‧‧‧密封組件
102‧‧‧O型環
104‧‧‧扣件
105‧‧‧接受器
106‧‧‧開口
108‧‧‧插銷
110‧‧‧第一定子
110a‧‧‧上部
110b‧‧‧下部
111‧‧‧環狀內切槽
112‧‧‧凹面
112a‧‧‧架
113‧‧‧槽孔
114‧‧‧內部構件
114a‧‧‧入口
116‧‧‧外部構件
116a‧‧‧第一定子插銷內切槽
120‧‧‧第二定子
121‧‧‧第二定子環狀內切槽
122‧‧‧主體
122a‧‧‧凸面
122b‧‧‧凸面架
123‧‧‧第二定子插銷內切槽
124‧‧‧第二定子入口
125‧‧‧內通道
126‧‧‧主體架
127‧‧‧軸向內切槽
128‧‧‧出入板
128a‧‧‧肩部
128b‧‧‧軸向內孔
129‧‧‧環狀空間
130‧‧‧節流閥構件
131‧‧‧節流閥構件環狀內切槽
132‧‧‧第一壁
132a‧‧‧第一壁軸向凸起物
133‧‧‧中間部分
133a‧‧‧徑向通道
134‧‧‧第二壁
134a‧‧‧軸向凸起物
136‧‧‧節流閥構件通道
後附之圖式係包含於並構成本說明書、示例性實施例及詳細說明之一部分，以解釋裝置及方法之原理。應當理解，該些圖式僅描繪其典型實施例，而不會因此被理解為其範圍之限制；裝置及方法將藉由使用後附圖式以額外之說明及細節來描述及解釋。
【圖1】為軸封組件之外部透視圖。
【圖2】為軸封組件之外部端視圖，其中，軸元件為對準。
【圖3】為如圖2所示且安裝至一外殼之軸封組件之一第一實施例之剖視圖。
【圖3A】說明於角向及徑向軸對準時之第一表面密封件-軸整合。
【圖3B】說明於角向及徑向軸對準時之第二表面密封件-軸整合。
【圖4】為軸偏差之外部端視圖。
【圖5】為如圖3所示之第一實施例於軸角向及徑向皆偏差之剖視圖。
【圖5A】說明於角向及徑向軸偏差時，關節式連接容許之第一密封件-軸整合。
【圖5B】說明於角向及徑向軸偏差時，關節式連接容許之第二密封件-軸整合。
【圖6】為如圖2所示之軸封組件之一第二實施例之剖視圖。
【圖7】為如圖2所示之一第三實施例之剖視圖。
【圖8】為安裝至一容器壁之一第四實施例之透視圖。
【圖9】為於軸對準時，安裝至一外殼之壓力平衡軸封組件之一第一實施例之橫截面視圖。
【圖9A】為於軸對準時，壓力平衡軸封組件之第一實施例之相鄰於通口部分之細節視圖。
【圖9B】為於軸對準時，壓力平衡軸封組件之第一實施例之相鄰於流體回流通路部分之細節視圖。
【圖10】為於軸偏差時，壓力平衡軸封組件之第一實施例之橫截面 視圖。
【圖10A】為於軸偏差時，壓力平衡軸封組件之第一實施例之相鄰於通口部分之細節視圖。
【圖10B】為於軸偏差時，壓力平衡軸封組件之第一實施例之相鄰於流體回流通路部分之細節視圖。
【圖11】為於軸對準時，壓力平衡軸封組件之一第二實施例之橫截面視圖。
【圖12】為於軸對準時，壓力平衡軸封組件之一第三實施例之橫截面視圖。
【圖13】為一配置有一轉子之軸承隔離器(或軸封組件)之另一實施 例之橫截面視圖。
【圖14】為一配置有一轉子之軸承隔離器(或軸封組件)之又一實施例之一部分之橫截面視圖。
【圖14A】為於軸偏差及/或徑向位移時，如圖14所示之軸承隔離器之實施例之部分之橫截面視圖。
【圖15】為於軸偏差及/或徑向位移時，如圖13所示之軸承隔離器之實施例之部分橫截面視圖。
【圖15A】為如圖15所示之軸承隔離器實施例之一部分之細節視圖。
【圖16A】為多孔軸封組件之一示例性實施例之外部面視圖，其中，特定隱藏面係以虛線表示。
【圖16B】為如圖16A所示之一多孔軸封組件之實施例之沿著線A-A之橫截面視圖。
【圖17A】為可以一多孔軸封組件之多種實施例使用之一密封構件之一實施例之外部面視圖。
【圖17B】為如圖17A所示之一密封構件之實施例之沿著線K-K之橫截面視圖。
【圖18】為一軸封組件之另一示例性實施例之一平面前視圖。
【圖18A】為圖18之一軸封組件之示例性實施例之沿著線A-A之橫截面視圖。
【圖18B】為圖18之一軸封組件之示例性實施例之沿著線B-B之橫截面視圖。
【圖18C】為圖18之一軸封組件之示例性實施例之沿著線C-C之橫截面視圖。
【圖19】為如圖18至18C所示之軸封組件之透視圖。
【圖19A】為如圖18至19所示之軸封組件之橫截面透視圖。
【圖19B】為如圖18至19A所示之軸封組件之分解側視圖。
【圖19C】為如圖18至19B所示之軸封組件之強調其內側部分之分解透視圖。
【圖19D】為如圖18至19C所示之軸封組件之強調其外側部分之另一分解透視圖。
【圖20A】為一軸封組件之另一實施例之平面前視圖。
【圖20B】為如圖20A所示之一軸封組件之示例性實施例之透視圖。
【圖21A】為一軸封組件之另一示例性實施例之強調其外側部分之分解透視圖。
【圖21B】為如圖21A所示之一軸封組件之示例性實施例之沿嚙合於軸封組件之一軸之縱軸之橫截面視圖。
在揭露及描述本發明之方法及裝置前，須知該等方法及裝置並不限於特定方法、特定構件或特定實施方式。此外亦應瞭解，本說明書所使用之術語僅用於描述特定實施例/特定態樣，並不具有限制性。
在本說明書及後附之申請專利範圍中，除非上下文另有明確說明，否則單數型之「一」與「該」亦包含對複數事物之指涉。本說明 書中之數值範圍可表示為從「約」一特定數值開始，及/或至「約」另一特定數值為止。當本說明書出現此等數值範圍時，另一實施例包含從前述一特定數值開始，及/或至前述另一特定數值為止。同樣地，當數值係藉由使用前述之「約」來以約略值表示時，前述特定數值構成另一實施例。此外亦應瞭解，各該範圍之任一端點，無論係相對於另一端點而言，或在不考慮另一端點之情況下，均有意義。
「可選」或「可選地」意指後述事件或狀況可存在或不存在，且此一敘述包括所述事件或狀況存在之情形以及所述事件或狀況不存在之情形。
「態樣」一詞在指涉方法、裝置及/或其構件時，並非意指被稱為「態樣」之限制條件、功能或構件等為必要，而係指其為特定示例性發明內容之一部分，且對其方法、裝置及/或構件之範圍不具有限制性，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
在本說明書之說明及申請專利範圍中，「包含」一詞意指「包括但不限於」，且目的並不在於排除例如其他構件、整數或步驟。「示例性」意指「......之一例」，而並無指明較佳或理想實施例之用意。「例如」一詞並無限制性意涵，僅用於舉例說明。
本發明所揭露者為可用以執行本發明之方法與裝置之構件。本說明書揭露該等構件及其他構件，且應瞭解，當本說明書揭露上述構件之組合、子集合、交互作用或群組等時，即使本說明書並未明確揭露上述各項之各種個別或集體組合或排列方式，其中任一種均涵蓋於本發明之所有方法及裝置。以上說明適用於本發明之所有態樣，包括但不限於本 發明之方法之步驟。故應瞭解，若有多種可供執行之額外步驟，各該額外步驟可在本發明之方法之任一特定實施例或實施例之組合中執行。
藉由參考下述較佳態樣之詳細說明以及其中包含之範例，以及參考圖式及其前述與下述之說明，可較輕易瞭解本發明之方法及裝置。在指涉構型之一般特徵及/或構造之對應構件、態樣、特徵、功能、方法及/或材料等術語時，可交替使用對應之術語。
應瞭解，本發明之應用並不限於以下說明所闡述或圖式所顯示的構造細節及構件配置方式。本發明可具有其他實施例，且可以多種方式實施或執行。此外亦應瞭解，本說明書中用以指涉裝置或元件方位(例如「前」、「後」、「向上」、「向下」、「頂部」、「底部」等)之用詞及術語僅係用於簡化相關說明，其本身並未明示或暗示其所指稱之裝置或元件必須具有某特定方位。此外，「第一」、「第二」及「第三」等詞在本說明書及後附之申請專利範圍中係用於描述，而非用於明示或暗示相對之重要性或意義。另外，除非申請專利範圍中另有陳述，任何於本說明書中所列舉或強調之尺寸僅係出於例示之目的，而並無任何限制本發明範圍之意圖。
一直以來，對於提供一完善的密封件以解決一軸由內孔角向偏差所造成之軸偏轉之問題，已存在許多嘗試及構想。此問題在軸對內孔之偏差最大之空氣屏障密封件上尤為顯著。欲解決此問題，需要介於密封構件及固定構件間之緊密的運作間隙，以及用以適應操作條件之寬鬆的運作間隙二者，前述操作條件特別係軸相對於定子或固定構件偏差之情形。
先前技術中，使用空氣壓力以密封液體及固體物質二者之方式並未臻於完善，因為需要固有的緊密間隙以於密封件內創造比產品於密封件另一側之壓力更大的所需空氣壓力。更確切而言，為了確保適當的密封，密封件越緊密，維持密封件抵抗物質向外壓力所需之空氣體積則越小。
軸偏差亦為接觸式密封件的一個問題，因為該接觸會因該偏差而造成較大的磨損。產品的磨蝕性也會影響密封件磨損的情況與使用壽命。
圖1至5提供軸封組件25之一第一示例性實施例之多種視圖，前述軸封組件25可將多種潤滑液密封在軸承殼30中，及/或避免汙染物進入外殼30，前述外殼30可配置為一軸承殼。圖6及7提供使用密封流體之軸封組件25之替代性示例性實施例。在此，密封流體係定義為至少包含液體及蒸氣二者。空氣、氮氣、水及水蒸氣，以及任何其他可與所提出之軸封組件一同作用以提供本說明書所揭露之任何及所有實施例之加壓流體阻障層之流體，皆視為在本發明之範圍內。氣體或流體之選擇可至少基於與欲密封之產品的製程合適性。
圖1係與一軸1配置及嚙合之一軸封組件25之第一示例性實施例之一外部透視圖，前述軸1係***軸封組件25之固定定子2。圖2係軸1於軸封組件25中對準之軸封組件之一外部端視圖。
圖3係一示於圖2之軸封組件25之第一實施例之剖視圖，其說明軸封組件25可配置為一用於保持潤滑液在外殼30之軸承腔32內及/或避免汙染物進入外殼30之曲徑軸封。圖3所示之軸1可於不同時間 進行相對於固定定子2或其一部分之徑向、角向或軸向移動。軸封組件25之固定定子2可透過任何合適方法及/或結構，包含但不限於凸緣安裝(flange-mounted)或壓接，而嚙合於一外殼30。軸封組件25亦可與一旋轉外殼及固定軸一同應用。(未圖示)應軸1及/或軸封組件25之特定應用之需要，軸1可在相對於軸封組件25之軸向上自由移動。
一具有一內部表面之曲徑軸封3可相鄰於軸1設置。一定義之間隙6可存在於前述曲徑軸封3之內部表面及前述軸1之間。一圓角表面3a可配置使之位於曲徑軸封3之內部表面之相反側。曲徑軸封3之圓角表面3a及浮動定子4之內部可配置以形成一球形界面11。O型環通道15及O型環7可配置以與曲徑軸封3之圓角表面3a協作，以於維持一球形界面11之同時，密封(或封閉)流體穿過、介於及沿著嚙合之曲徑軸封3及浮動定子4之移棲，使前述球形界面11可容許曲徑軸封3及浮動定子4之間有限之相對旋轉移動(關節式連接)。
O型環通道15，如圖所示，可被機械性製入浮動定子4且可與曲徑軸封3一同設置於之球形界面11。O型環通道15可配置以使之相對於曲徑軸封3為環狀且連續。O型環通道15及O型環7亦可設置於相鄰於球形界面11之曲徑軸封3中。在特定實施例中，O型環7可以係由與欲密封之產品及理想之密封流體皆可相容之材料所建構而成。O型環通道15及O型環7僅為可用以密封多種製劑於軸封組件25中之一可能之結構組合。任何其他適合軸封組件25之特定實施例之結構及/或方法皆可被使用而不受限制。
策略性設置之抗旋轉插銷12可***抗旋轉溝槽10並限制 曲徑軸封3及浮動定子4間之相對旋轉移動。複數個抗旋轉溝槽10及插銷12可圍繞於軸1之半徑而設置。若軸封組件25及一密封流體被合併使用，策略性之抗旋轉插銷12可被移除以使相應之抗旋轉溝槽10作為一通過通口9及潤滑液回流通道5之流體通路，其一示例性實施例示於圖7。另外，抗旋轉插銷12及抗旋轉溝槽10之直徑關係可選擇以分別容許更多或更少之軸1之角偏差。例如，一較小直徑之抗旋轉插銷12及一較大直徑之抗旋轉溝槽10之使用，將使曲徑軸封3相對於浮動定子4有較大的相對移動以因應軸1之角偏差。一曲徑軸封3係一可在軸封組件25內相鄰於軸1使用之密封結構之可能實施例。然而，其他結構及/或方法皆可被使用以達到相似之功能而不受限制。
一環狀通道可於固定定子2內形成且可被定義為間隙20及21，其介於軸封組件25之前述浮動定子4之外部及固定定子2之內部之間。固定定子2之環狀通道於圖2中標示為A-A’。固定定子2之環狀通道可形成有內部表面，前述內部表面係配置為使其實質上垂直於前述軸1。浮動定子4之外部表面可與固定定子2之第一及第二內部垂直表面協作性嚙合，其中，前述浮動定子4可實質上被包圍於固定定子2之環狀通道之中。一內部界面可由固定定子2之第一(軸封組件25之內側)垂直環狀通道表面與浮動定子4之第一(內側)垂直表面嚙合而形成。一外部界面可由固定定子2之第二(軸封組件25之外側)垂直環狀內通道表面與浮動定子4之第二(外側)垂直表面嚙合而形成。O型環通道19及O型環13可配置於其中並可與相對垂直於軸1之浮動定子4之表面協同作用。前述O型環13可於容許浮動定子4及固定定子2間有限之相對旋轉移動之 同時，發揮密封(或封閉)流體介於及沿著嚙合之浮動定子4之移棲之作用。浮動定子4及固定定子2係一軸封組件25之協作性嚙合部分之一可能實施例，其可配置以使前述部分間在至少一維度進行相對移動，並且可在軸封組件25內與曲徑軸封3組合使用。然而，其他結構及/或方法皆可被使用以達到相似之功能而不受限制。
O型環通道19可配置以使其相對於軸1為環狀且連續。在一未於本說明書揭示之實施例中，O型環通道19及O型環13可不設置於固定定子2之本體內而設置於浮動定子4之本體內。可以理解，在許多應用中，將該等O型環通道19及相對應之O型環13設置為相似之圓心近側關係可能為最理想。在特定實施例中，O型環13可以係由與欲密封之產品及理想之密封流體皆相容之材料所建構而成。O型環通道19及O型環13僅為可用以密封多種製劑於軸封組件25中之一可能之結構組合。任何其他適合軸封組件25之特定實施例之結構及/或方法皆可被使用而不受限制。
策略性設置之抗旋轉插銷8可***抗旋轉溝槽16並限制浮動定子4及固定定子2內側間之相對徑向及旋轉移動。複數個抗旋轉溝槽16及插銷8可圍繞於軸1之半徑而設置。抗旋轉插銷8及抗旋轉溝槽16之直徑關係亦可被選擇以容許更多或更少之軸之角偏差。例如，一較小直徑之抗旋轉插銷8及一較大直徑之固定定子抗旋轉溝槽，可使曲徑軸封3有較大的相對移動以因應軸1之角偏差。
曲徑軸封圖案溝槽14可藉由通過一個或多個通口9通氣而達到壓力平衡。若有需要，通口9可與一加壓密封流體一同提供，從而使 密封流體過度加壓曲徑區域14及軸封間隙6以增加軸封組件25之功效。一介於曲徑軸封3及浮動定子4之間之球形界面11可配置以容許軸1及固定定子2間之角偏差。O型環通道19圍繞軸1而為環形，且如圖所示，可被機械性製入固定定子2並可設置於固定定子2及浮動定子4間之界面。O型環通道19亦可設置於浮動定子4內且可與O型環13嚙合，其可配置以提供與固定定子2間之密封接觸。
圖3A說明於軸1角向及徑向對準時之密封件-軸整合。此視圖強調曲徑軸封3之軸向表面17及浮動定子4之軸向表面18之對準。特別聚焦於軸向表面17及18在介於浮動定子4與曲徑軸封3之間的球形界面11之對準。圖3B於與圖3A所示之表面相反側之表面上說明於軸1角向及徑向對準時之軸-密封件整合。此視圖強調如圖3A所示之軸封組件25之相反側部分之曲徑軸封3之軸向表面17及浮動定子4之軸向表面18之對準。本發明所屬技術領域中具通常知識者將理解，因為軸1及軸封組件25之示例性實施例為一圓形形狀且具圓形特性，故前述表面展示為360度環繞軸1。同樣地，特別聚焦於軸向表面17及18在介於曲徑軸封3與浮動定子4之間的球形界面11之對準。圖3A及3B亦說明浮動定子4及固定定子2間之第一定義間隙20，以及於浮動定子4及固定定子2間且位於第一定義間隙20相反側之第二定義間隙21。
在圖2、3、3A及3B中，軸1並未進行相對於外殼30之徑向、角向及軸向移動。因此，在示例性實施例中，可能實質上相等之定義間隙20及21之寬度，可表示浮動定子4上幾乎沒有移動或偏差。
圖4係一軸封組件25之外部端視圖，其中，前述軸封組件 25內存在一偏差之旋轉軸1。圖5係如圖3所示之軸封組件25之第一實施例之剖視圖，其中，軸1於角向及徑向皆偏差。如圖5所示之軸1亦為可相對於軸封組件25之固定定子2(及/或外殼30)進行徑向、角向或軸向移動之型態。
如圖5所示，即使軸偏差31之角度改變，曲徑軸封3與軸1之定義之徑向間隙6仍可被維持。即使軸偏差31之角度改變，軸1仍可於軸向上自由移動。軸封組件25之配置可容許曲徑軸封3基於前述軸1徑向移動之導引而與浮動定子4一同移動。
曲徑軸封3及浮動定子4可藉由一或多個壓縮O型環7或任何其他合適的結構及/或方法而固定在一起。浮動定子4內曲徑軸封3之旋轉可藉由抗旋轉構件避免，其中，前述抗旋轉構件可包含但不限於螺絲、抗旋轉插銷8，或相似之裝置以抑制旋轉。如圖3、3A、3B、5、6及7所示之插銷係一用於防止曲徑軸封3及浮動定子4旋轉之結構，然而，任何其他合適的結構及/或方法皆可被使用以達成相似之結果而不受限制。
潤滑液、密封流體或其他介質可透過一系列之一或多個可選的排水口或潤滑液回流通道5而匯集及排洩。曲徑軸封3可藉由通過一或多個通口9通氣而達到壓力平衡。若有需要，通口9可與一加壓的空氣或其他氣體或流體介質一同被提供以過度加壓曲徑軸封3，以增加密封件之功效。軸封組件25的協作性嚙合之機械性部分間的緊容差以及加壓的密封流體之結合，可抑制產品及汙染物接觸軸封組件25之內部。曲徑軸封3及浮動定子4之間之球形界面11可配置以容許軸1及固定定子2間之角偏差。O型環通道19及O型環13可配置於其中，且可與相對側之浮 動定子4之表面協同作用，其等可配置以使其等實質上為相對垂直於軸1之旋轉軸。於此方式，O型環13可於容許浮動定子4及固定定子2間之相對徑向移動之同時，與浮動定子4協同作用以密封(或封閉)流體介於及沿著浮動定子4之移棲。
圖5A說明於軸1角向及徑向偏差時，軸封組件25所容許之密封件-軸整合。此視圖強調軸封組件25之第一部分中曲徑軸封3之軸向表面17之偏移或關節式連接，前述偏移或關節式連接可以係相對於浮動定子4之軸向表面18。特別聚焦於軸向表面17及18在介於曲徑軸封3與浮動定子4之間的球形界面11之偏移。
圖5B說明於軸之角向及徑向偏差時，一第二表面之密封件-軸整合，前述第二表面係位於如圖5A所示之第一表面之相反側。此視圖強調：於軸1偏差時，曲徑軸封3之軸向表面17及浮動定子4之軸向表面18可能未對準，但其等彼此相對移動(關節式連接)。軸到密封件的間隙6可因應軸1偏差而維持，且不會危及整體密封件之整合，因為浮動定子4對固定定子2及浮動定子4對曲徑軸封3之密封件整合可於軸1偏差時維持。本發明所屬技術領域中具通常知識者將理解，因為軸1及軸封組件25可為圓形形狀且具圓形特性，故前述表面展示為360度環繞軸1。圖5A及5B亦說明在軸1及外殼30間相對移動(除旋轉移動之外)時，介於浮動定子4及固定定子2之間之第一間隙或縫隙20，以及介於浮動定子4及固定定子2之間且位於前述第一間隙或縫隙20之相反側之第二間隙或縫隙21。
在圖4、5、5A及5B中，軸1在其旋轉時進行徑向、角向 或軸向移動，且所示之縫隙或間隙20及21之寬度，相比於繪製於圖3、3A及3B之縫隙或間隙20及21，為因應前述移動而有所改變。間隙20及21尺寸之改變說明浮動定子4可因應軸1之移動或角偏差而移動。軸封組件25可在維持軸封間隙6之同時，容許軸向表面17及18間之關節式連接、球形界面11之維持，以及在第一間隙20與第二間隙21之徑向移動。
圖6係一如圖2所示之軸封組件25之第二實施例之剖視圖，其中，前述軸封組件25藉由替代性曲徑軸封圖案溝槽14被過度加壓。在此實施例中，曲徑軸封圖案溝槽14可由一減低摩擦力之物質例如聚四氟乙烯(PTFE)組成，其中，前述減低摩擦力之物質可配置以使之形成一緊鄰於軸1之間隙。PTFE有時亦被稱作Teflon®，其係由杜邦公司製造及上市。PTFE係一具高化學抗性、低溫及高溫耐性、耐候性、低摩擦力、電及熱絕緣性、及高潤滑性之塑膠。碳及任何其他物質皆可替代PTFE以為曲徑軸封圖案溝槽14提供必要之密封品質及潤滑品質而不受限制。
加壓密封流體可被提供以過度加壓如圖6所示之節流閥26。加壓密封流體可透過一或多個入口被引入至節流閥26之環狀溝槽23。節流閥26亦可被本發明所屬技術領域中具通常知識者稱作「一對準滑座」。節流閥26可使曲徑軸封3對軸1之偏差所造成之軸1之移動做出反應。加壓密封流體可通過軸1與具有節流閥26之曲徑軸封3之間所形成之緊密間隙。節流閥26及軸1之緊鄰亦可對密封流體流過軸1製造阻力，且可造成壓力於環狀溝槽23內累積。浮動環狀溝槽27與環狀溝槽23 之協作及連接亦可提供一使過量密封流體排出軸封組件25之出口，以平衡壓力或於操作時維持軸封組件25上之連續流體清洗。此軸封組件25之態樣所提供的優勢係其於「定位洗淨」之產品密封去汙染程序為理想或必需時之應用。其例子包含食品級應用。
圖7說明移除抗旋轉插銷12以改善入口可視化之軸封組件25，典型地包含但不限於一系列位於軸封組件25圓周附近之埠、入口或通路。圖7亦說明曲徑軸封3之形狀與圖案可依軸封組件25之實施例而變化。節流閥26之形狀除了可為圓形類型之26外，亦可如圖所示地變化為示於節流閥溝槽22之方形剖面。亦須注意，當與軸1之直接接觸為非必要時，軸封組件25可與一隔離套管24組合使用，前述隔離套管24可透過各種方式連接於軸1。
圖8顯示軸封組件25之另一實施例，其中，前述軸封組件25貼合上一容器壁34。軸封組件25可藉由固定構件(例如，包含但不限於裝架螺栓33)貼合上容器壁34以於軸1遭受角偏差時確保改善之密封。通過軸封組件25外部之裝架螺栓33及槽(未標號)為一將軸封組件25安裝至外殼30之結構及方法。然而，任何合適的結構及/或方法皆可被使用而不受限制。
在特定應用中，特別係在軸封組件25之處理側(一般為軸封組件25左側之區域，如圖3至3B及5至7所示)處於加壓之狀況下，理想為軸封組件25配置為使軸封組件25於軸向所受之壓力平衡。一壓力平衡軸封組件40示於圖9至12，前述壓力平衡軸封組件40平衡產品施加於曲徑軸封內部表面42及浮動定子內部表面44之壓力(軸向)。
在圖9至10B所示之壓力平衡軸封組件之第一實施例中，軸封構件(即曲徑軸封3與浮動定子4之組合)包含一壓力平衡環狀通道46。除了壓力平衡環狀通道46之外，壓力平衡軸封組件40大致上可以如圖1至8所示及如前所詳述之軸封組件25相同之方式操作。意即，浮動定子4可設置於固定定子環狀溝槽48內。浮動定子/固定定子間之第一間隙20可至少為造成軸1相對於外殼30徑向擾動之原因，其於此所繪製之實施例中可以係介於浮動定子徑向外部表面45及環狀溝槽徑向內部表面48a之間(如圖9A及9B所示)。浮動定子4與曲徑軸封3間之球形界面11可至少為造成軸1相對於外殼30角向擾動之原因。
壓力平衡環狀通道46可於相鄰於第一徑向界面47a之浮動定子4內形成，前述第一徑向界面47a係介於浮動定子4及固定定子2之間，其第一實施例如圖9至10所示。如於此所繪製之多種實施例所示，浮動定子4及固定定子2之間之第一徑向界面47a可相鄰於固定定子2之一部分，前述固定定子2之一部分係被製造為具有用於抗旋轉裝置之腔16。意即，浮動定子4之軸向表面為設置於固定定子2內，且距離壓力平衡軸封組件40之處理側之最遠處。相較於第一徑向界面47a，一浮動定子4及固定定子2之間之第二徑向界面47b可設置於距離壓力平衡軸封組件40之處理側較近之處，其中，前述第二徑向界面47b可實質上平行於第一徑向界面47a。
在許多應用中，壓力平衡環狀通道46之最佳徑向尺寸可實質上相似於浮動定子內部表面44之徑向尺寸，使浮動定子4受產品作用之區域與浮動定子4受密封流體作用之區域可有相對相等之表面積。在如 此的配置中，若產品及密封流體被加壓至近乎相同值，則軸向力大致上可平衡。因此，壓力平衡環狀通道46之最佳徑向尺寸可依整體系統之設計特徵而定，且壓力平衡環狀通道46之徑向尺寸可依一特定應用而為任何合適之量，不論係大於或小於浮動定子內部表面44之徑向尺寸。壓力平衡環狀通道46之軸向尺寸亦可依整體系統之設計特徵而定，包含但不限於所使用之特定密封流體、產品壓力，及密封流體之壓力。在某些應用中，壓力平衡環狀通道46之最佳軸向尺寸為0.005英吋，但在其他實施例中此最佳軸向尺寸可能為更大或更小。
壓力平衡環狀通道46可使密封流體(由密封流體可能進入壓力平衡環狀通道46之處)被引入至浮動定子/固定定子間之第一間隙20以於軸向上作用於浮動定子4。典型地，壓力平衡軸封組件40之處理側(大致上為壓力平衡軸封組件40之左側區域，如圖9至12所示)受到過程流體作用於曲徑軸封內部表面42及浮動定子內部表面44之力。前述力大多係因與軸1連結之旋轉裝置所生之壓力所致。例如，若軸1連結至一生成每平方英寸七十磅(70psi)之頭壓之流體泵，壓力平衡軸封組件40之處理側可被加壓至接近70psi。此加壓流體可作用於曲徑軸封內部表面42及浮動定子內部表面44，並促使曲徑軸封3及浮動定子4於軸向上遠離壓力平衡軸封組件40之處理側(即大致上係於如圖9至12中所描繪之圖式之右側)。相較之下，位於壓力平衡環狀通道46內之密封流體可促使曲徑軸封3及浮動定子4於軸向上朝向壓力平衡軸封組件40之處理側，且依密封流體系統之設計而可實質上消除產品施加於壓力平衡軸封組件40之軸向力。
圖11及12分別示出壓力平衡軸封組件40之第二及第三實施例。壓力平衡軸封組件40之第二及第三實施例大致上對應於如圖7及8所示且如前所詳述之軸封組件25之第二及第三實施例。然而，如同圖9至10B所示之壓力平衡軸封組件40之第一實施例，第二及第三實施例包含一壓力平衡環狀通道46。
於此所繪製及描述之壓力平衡軸封組件40之多種實施例，可形成有一固定定子2及一浮動定子4，前述固定定子2及浮動定子4可由二個不同之部分組成。由於於此所繪製之實施例中，大多數的浮動定子4可設置於固定定子2內，因此前述實施例可促成壓力平衡軸封組件40之裝配。依第一實施例(如圖9至10B所示)裝配一壓力平衡軸封組件40時，固定定子2之第一部分(即相鄰於壓力平衡軸封組件40之處理側之部分)可貼合於一外殼30。接著，浮動定子4與曲徑軸封3可於軸1及固定定子2之第一部分之間以單數組裝件設置(其中，構成球形界面11之構件已預先裝配)。固定定子2內浮動定子4及曲徑軸封3之設置可於固定定子2及浮動定子4之間形成第二徑向界面47b。最後，固定定子2之第二部分(即距離壓力平衡軸封組件40之處理側最遠之部分)可相鄰並貼合於固定定子2之第一部分而設置。固定定子2之第二部分隨後之設置可於固定定子2及浮動定子4之間形成第一徑向界面47a。
或者，浮動定子4及曲徑軸封3可於固定定子環狀溝槽48內分開設置。例如，在固定定子2之第一部分貼合於外殼30後，浮動定子4之第一部分可於固定定子環狀溝槽48內設置。浮動定子4之第一部分於固定定子環狀溝槽48內之設置可於固定定子2及浮動定子4之間形 成第二徑向界面47b。接著，曲徑軸封3可相鄰於軸1而設置，該設置可於浮動定子4及曲徑軸封3之間形成球形界面11之一部分。接著，浮動定子4之第二部分可相鄰於浮動定子4之第一部分而設置，並藉由複數個抗旋轉插銷8與其貼合，從而可完成浮動定子4與曲徑軸封3之間的球形界面11。最後，固定定子2之第二部分可藉由複數個螺栓、鉚釘，或其他扣件貼合於固定定子2之第一部分而不受限制，且此設置可於浮動定子4與固定定子2間形成第一徑向界面47a。在軸封組件25或壓力平衡軸封組件40之任何實施例中，任何本發明所屬技術領域中具通常知識者所習知的合適之固定構件，皆可用以將浮動定子4之第一及第二部分貼合於彼此，或將固定定子2之第一及第二部分貼合於彼此，而不受限制。
圖13示出一軸承隔離器18(或軸封組件)相鄰於一軸10而安裝之另一實施例。軸10可延伸通過軸承隔離器18及/或外殼19。一氣體或流體源100可包含但不限於水、氣體、蒸氣及/或潤滑液，亦可透過管道99連接軸承隔離器18。轉子20可透過一摩擦性質密封件60貼合於軸10，前述摩擦性質密封件60可配置為一個或多個O型環。轉子20可配置以因密封件60之摩擦性嚙合而跟隨軸10之旋轉移動。通路40及40a可配置如圖所示，但不會於此詳細說明，因為該等說明已為本發明所屬技術領域中具通常知識者所理解。
一對對應之球形表面50及51可用以在使用過程前、中及後，於轉子20及定子30間創造一自對準徑向間隙52。前述間隙52即使當軸10於使用過程中偏差，仍可維持一固定值。軸10及外殼19的中心線間多種量及方向之偏差於圖15至17說明。定子30及固定定子31間之 一環狀內切槽102可使軸承隔離器18適應一預定之徑向軸位移量。
於此所示之實施例中，球形表面50及51可有一分別與轉子20及定子30之軸向表面相同之中心點。然而，球形表面50及51可徑向分開設置，及/或如所示地，垂直分開放置。前述球形表面50及51可因應及/或連結於及/或連同軸承隔離器18之其餘構件之徑向設置而徑向移動。典型地，若軸10相對於外殼19偏差，轉子20可能因此相對於外殼19亦偏差，則球形表面50、51及/或定子30將於定子31之環狀內切槽內徑向移動以補償此偏差。
圖15及15A說明在軸承隔離器18之一實施例中，轉子20可藉由球形表面50及51間之交互作用而於軸10相對於外殼19偏差時相對於定子30及31移動。如此之相對移動幫助確保轉子20及定子30之中心點與外殼19上之一固定點間之距離在使用過程中為固定或相對固定。
於圖14及14A所示之軸承隔離器18之實施例中，球形表面50及51可不設置於轉子20及定子30上，而分別設置於一固定定子31及一定子31a上。又參照圖14及14A，該等設計可使轉子20及定子31a相對於固定定子31、凸緣單位61a及/或外殼19移動。如圖14A顯示得最清楚明白，轉子20、定子31a及固定定子31可相對於凸緣單位61a徑向移動(並因而相對於外殼19徑向移動)。在此軸承隔離器18之實施例中，球形表面50及51間之相對旋轉量可能為極少。
圖14及14A所示之軸承隔離器18之實施例可提供相對於凸緣單位61a之固定定子31、定子31a及/或轉子20之受控的徑向移動，其中，凸緣單位61a可與一外殼19嚙合。固定定子31相對於凸緣單位 61a之旋轉移動可藉由抗旋轉插銷101避免。固定定子31可藉由使用一摩擦性質密封件61摩擦性地固定於凸緣單位61a，前述摩擦性質密封件61可由任何具足夠彈性及摩擦特性以將固定定子31相對於凸緣單位61a固定在一固定徑向位置之物質組成，但其在軸10偏差時依然能對徑向力做出反應。直至徑向力被完全適應或達到軸承隔離器18之最大徑向位移為止，固定定子31、定子31a及/或轉子20徑向位置之改變及因此造成之位置(及因此造成之固定定子31及定子31a間之界面位置)可發生。
現在參照圖15及15A，於操作中，轉子20可於軸10相對於外殼19偏差時被徑向移動。定子31a及固定定子31間之球形表面50及51之徑向移動可能係因此壓力所致。圖15示出當軸10偏差時中心點80可能因而產生之徑向移動。在正常操作下，軸10典型地水平於圖15所示之方向，前述方向係以線A表示。當軸10以線B表示之方式偏差時，中心點80可沿線A”移動至一點。當軸10以線B’表示之方式偏差時，中心點80可沿線A’移動至一點。然而，在其他軸10偏差之狀況，轉子20、定子30及/或固定定子31之徑向位置可為固定，且球形表面50及51可因應軸10之偏差而做出補償。由前述之說明可顯而易見，軸承隔離器18可提供一環繞於軸10之恆定密封件，因為不論軸10之偏差為常態或設計性質，球形表面50及51間之距離皆可維持恆定。
球形表面50及51之物理尺寸，可在線性值及與中心點80之距離上有所變化，前述變化係依軸承隔離器18之特定應用而定。該等變化將被用以適應不同尺寸之軸及密封件，以及不同之偏差量，並因此不以任何方式限制本說明書所揭露之軸承隔離器18之範圍。另外，不論係 旋轉性嚙合、固定性嚙合，或其間具有多種自由度之動作之嚙合，任何適用於將多種構件彼此嚙合之結構及/或方法皆可用於軸承隔離器18而不受限制，其中包含但不限於螺絲、螺栓、插銷、化學接著劑、過盈配合，及/或前述之組合。
軸封組件10之另一實施例如圖16A及16B所示。此實施例相似於如前所述且如圖1至12所示之軸封組件25之實施例。軸封組件10可包含一固定定子20、浮動定子30，及一密封構件40，如圖所示。在所繪製之實施例中，密封構件40可相鄰於一軸12而設置，前述軸12係可相對於軸封組件10及/或外殼旋轉。因此，一旋轉界面可存在於密封構件40之一徑向內部表面46及軸12之一外部部分之間，前述密封構件40係相鄰於軸12而設置。在其他未於此繪製之軸封組件10之實施例中，密封構件40可與軸12嚙合，使其與之旋轉(例如，軸封組件10可配置以一轉子)。在如此之實施例中，一旋轉界面可存在於浮動定子30之一凹面38及密封構件40之一凸面48之間。因此，於此揭露之軸封組件10之範圍擴大至那些於其內之密封構件40會與一軸12旋轉或不旋轉之軸封組件10。
圖16A及16B所示之軸封組件10之實施例可包含一固定定子20，前述固定定子20可藉由任何合適之方法及/或結構而固定安裝於一外殼(未顯示於圖16A及16B)。固定定子20可包含一主體21及一面板22，前述主體21及面板22可彼此藉由一或多個扣件14嚙合。可以理解，由一主體21及面板22所形成之一固定定子20可促進軸封組件10在特定應用中裝配之容易度。在如此之應用中，主體21可貼合於外殼，而 密封構件40及浮動定子30可適當地設置，接著面板22可被固定於主體21。然而，本發明之範圍並不受任何特定軸封組件10之安裝及/或裝配方法限制。
固定定子20可形成為具有一環狀內切槽26，其中，一部分之浮動定子30及/或密封構件40可設置於前述環狀內切槽26中。浮動定子30之徑向外部表面32(及其軸向外部表面)及環狀內切槽26之內部表面之間之一預定之間隙可被選擇以容許固定定子20及浮動定子30間之一預定之相對徑向及/或軸向移動量。至少一插銷34(可為徑向，如圖16A及16B之實施例所示)可在一第二插銷內切槽35與浮動定子30嚙合，且插銷34之一部分可延伸至形成於密封構件40內之一內切槽42。另外，其他插銷(未圖示，但可為軸向)亦可在一第一插銷內切槽33內與浮動定子嚙合，且前述插銷之一部分可延伸至一面板插銷內切槽22a。在圖16A及16B所示之示例性實施例中，插銷35可緩和浮動定子30及密封構件40間之相對旋轉。軸向插銷(未圖示)可緩和浮動定子30及固定定子20間之相對旋轉。浮動定子30及固定定子20間之軸向界面可以密封件28密封，前述密封件28可設置於固定定子密封溝槽20a及/或面板密封溝槽22b內。密封件28可配置為O型環，但在其他軸封組件10之實施例中可以不同形式配置而不受限制。
浮動定子30亦可在其徑向內部部分形成有一凹面38。前述凹面38可與一相應之形成於密封構件40之徑向外部部分之凸面48形成一半球形界面。因此，圖16A及16B所示之軸封組件10可以與前述圖1至12所示之軸封組件25之方式相同及/或相似之方式，適應相對於軸封 組件10及/或設備外殼之軸12之偏差、軸12之徑向移動，及軸12之軸向移動。
軸封組件10之示例性實施例亦可包含多種流體管道以將一密封流體應用於軸封組件10。固定定子20可形成有一或多個入口24，以引入一密封流體至軸封組件10。入口24可與形成於固定定子20內之環狀內切槽26相流通，其中，前述環狀內切槽26可與一或多個形成於浮動定子30內之徑向通路(未圖示)相流通並且由其徑向外部表面32延伸至其凹面38。或者，除了一或多個徑向通路之外，形成於浮動定子30內之第二插銷內切槽35可配置以使一特定量之密封流體以一徑向朝內之方向通過第二插銷內切槽35之長度。第二插銷內切槽35之徑向內部終端可形成有一第二插銷內切槽放大部分35a。或者，浮動定子30可於其凹面38上形成有一浮動定子環狀溝槽37。該等徑向通路、第二插銷內切槽35、第二插銷內切槽放大部分35a，及/或浮動定子環狀溝槽37可作為一管道，使密封流體由固定定子20之環狀內切槽26流至密封構件40之凸面48。因此，軸封組件10之範圍並不受本說明書所揭露之流體管道之特定組合限制，而係擴及所有可供應一密封流體至密封構件40之流體管道配置。
固定定子20及/或介於固定定子20及浮動定子30間之密封件28可配置以使被引至入口24之大部分密封流體(藉由任何流體管道配置，如前所述)以一徑向朝內之方向通過浮動定子30。浮動定子30之凹面38及密封構件40之凸面48間之半球形界面可以密封件28密封，且前述密封件28可設置於浮動定子密封溝槽30a及/或密封構件密封溝槽(未圖示)內。密封件28可配置為O型環，但任何合適之結構及/或方法 皆可被使用而不受限制。浮動定子30、密封構件40，及/或其間之密封件28可配置以使離開浮動定子30之大部分密封流體藉由複數個徑向內孔44，以由密封構件40之凸面48朝其徑向內部表面46之方向通過密封構件40(即大致上以一徑向朝內之方向，以使離開軸封組件10之密封流體相鄰於軸12)。
固定定子20、浮動定子30，及/或密封構件40可配置以使形成於其中之流體管道容許大部分之密封流體在一組假定的操作參數(例如：密封流體黏度、壓力，及/或體積流量、軸10每分鐘轉數等)下，以一預定之速率由密封構件40及軸12間之區域離開軸封組件10。軸封組件10之示例性實施例可於密封構件40內形成有三十二(32)個徑向內孔44，且前述徑向內孔44係於密封構件之圓周附近相應成對並平均以一定間隔設置，此設置最清楚如圖17A及17B所示。各徑向內孔44可形成有一相鄰於凸面48之徑向內孔入口44a及一相鄰於徑向內部表面46之徑向內孔出口44b。然而，在其他未於此展示之密封構件40之實施例中，密封構件40可配置以不同配置之徑向內孔44、不同數量之徑向內孔44，及/或不同相對位置之徑向內孔44而不受限制。
可以理解，圖17A及17B所繪製之一密封構件40之實施例中，徑向內孔44之配置比其他配置更有效率，因為在一組假定的操作參數下，與先前技術相比，密封流體所需之體積流量可為更低。另外，平滑且大致上為圓柱形配置之徑向內部表面46可在軸12及密封構件40間之界面創造一加壓流體阻障層(例如，一「剝離」密封件)。此可促成一幾乎沒有摩擦的軸封組件10，其於操作時於軸12及密封構件40間沒有及 /或有極小之接觸。然而，在其他實施例中，在不脫離本發明所揭露及所請之軸封組件10之精神與範圍下，可使用不同數量、間距及/或配置之固定定子20、浮動定子30及/或密封構件40內之流體管道。
有鑑於本發明，本發明所屬技術領域中具通常知識者可輕易得知，本說明書所揭露之流體管道配置可改動以創造一介於任何存在二個元件相對於彼此旋轉之界面間之加壓流體阻障層，其中，前述界面例如美國專利第7090403號所揭露之關節式連接之密封件。美國專利第7090403號藉由引用以其整體併入本發明，並揭露一軸封組件在一轉子及一浮動定子間有一球形旋轉界面之實施例(例如示於圖13、15及15A者)及一軸封組件在一定子之二部分間有一大致上為非旋轉之球形界面之實施例(例如示於圖14及14A者)。因此，本說明書所揭露之軸封組件10之範圍並不受軸封組件10配置以容納之旋轉界面之位置及/或形式限制。
例如，在一未於此繪製之實施例中，一相似於圖13、15及15A所示之實施例之定子30，可配置以一或多個大致上為狹窄的直徑徑向內孔(大致相似於圖17A及17B中之實施例所示者)。該等徑向內孔可如此配置以由一外源(可與通路40相流通)提供流體至定子部分31、31a上之球形表面間之界面(其可配置為一定子31上之凹面及一定子31a上之凸面)。或者，定子31可配置以徑向內孔，前述徑向內孔係用以由一外源(可與通路40相流通)提供流體至定子31a與轉子20間之界面，前述界面可為一於其內具有一曲徑軸封圖案及/或一或多個密封件(可配置為O型環)之旋轉界面。
軸封組件的更多實施例
現參照圖18至21B，此示出一具有中心內孔且大致上為環形的密封組件100的多種示例性實施例之其他特徵及構件。一般而言，除非在後附之申請專利範圍中另有指明，該等密封組件100之示例性實施例除了可提供一或多個如圖18至21B所示之密封組件100特有的優點以外，尚可提供全部或部分本說明書所揭露之軸封組件10及軸承隔離器18的多種優點而不受限制。圖18至21B所示之密封組件100可與一設備外殼(未圖示)嚙合，且一軸12可延伸自設備外殼並相對於其旋轉。密封組件100可透過一或多個機械性扣件14與設備外殼嚙合，但任何合適之方法及/或裝置(例如：焊接、化學接著劑、過盈配合等)皆可用以將密封組件100與一設備外殼適當地嚙合而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
密封組件100可包含一第一定子110、一第二定子120，及一節流閥構件130。特別參照圖18A至18C，其提供沿圖18所示之多種線橫截之密封組件100之橫截面視圖，可以理解，密封組件100可配置以使其內側(或產品側)大致上在圖18A及18C的右側，且大致上在圖18B的左側；又其外側大致上在圖18A及18C的左側，且大致上在圖18B的右側而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。圖19及19A所示之密封組件100之軸向表面大致為內側，而圖19B的右側大致為內側且其左側大致為外側，其不具有限制性，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。圖19C及19D所示之密封組件100之分解透視圖係由密封組件100之相反二側顯示，其中，圖19C大致由內側顯示，圖19D則大致由外 側顯示，其不具有限制性，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
第一定子110可形成有一可提供一密封流體之入口114a。相鄰於第二定子120之入口114a之終端可於第一定子110之凹面112內形成為一架112a或相鄰於一架112a而設置，其更詳細說明如下所述。另外，第一定子110可形成有一位於其內側面上之環狀內切槽111，且一O型環102可被設置進前述環狀內切槽111。可以理解，O型環102可適當地將第一定子110之內側密封至設備外殼，以緩和或避免物質進入相鄰於設備外殼之產品，以及產品排出於密封組件100及設備外殼間之界面。然而，任何合適之結構及/或方法皆可用以達成密封組件100及設備外殼間所欲之密封(例如，其他機械性密封裝置、化學性密封件，及其組合等)而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
可以理解，對於許多應用，以如前針對其他軸封組件10及/或軸承隔離器18所描述之方式加壓密封流體可能為有利。一密封流體可包含一液體、一蒸氣、一氣體及/或其組合而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。最佳的密封流體及其壓力會隨一密封組件100之應用至另一應用而變化，且可至少依密封流體與其他系統構成要素之相容性而定，前述其他系統構成要素包含但不限於一相鄰於一與密封組件100嚙合之設備外殼之產品。可以理解，對於特定應用，空氣、氮氣、水，及/或水蒸氣皆可為合適之密封流體。因此，密封流體之相態、化學組成、特性及配置等皆不以任何方式限制本發明之範圍，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
第一定子110可形成有一或多個插銷內切槽116a，且一插 銷108可***插銷內切槽116a。一插銷108之徑向朝內之終端可延伸進一第二定子插銷內切槽123，且可用以限制第一定子110及第二定子120間之角偏差角度，更詳細說明如下。
第一定子110可於其一部分之上配置有一凹面112。第一定子110可在凹面112上配置以一個或多個環狀內切槽111，且一O型環102可設置於各環狀內切槽111內，以適當地緩和或避免物質透過第一定子110及第二定子120間之區域排出及/或進入，前述第一定子110及第二定子120間之區域係在第一定子110之凹面112及第二定子120之凸面122a之界面(其中第二定子將於以下更詳細說明)。
一第二定子120可形成有一主體122及一出入板128，前述主體122及前述出入板128可藉由一或多個扣件104選擇性地互相嚙合；其中，前述扣件104可通過部分之前述出入板128，前述通過係透過一或多個形成於其中之軸向內孔128b。然而，任何合適之方法及/或裝置(例如：焊接、化學接著劑等)皆可用以將主體122與出入板128適當地嚙合而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。主體122可形成有一或多個第二定子入口124，前述第二定子入口124可與形成於第一定子110內之入口114a相流通。一般而言，第二定子入口124可作為一使密封流體由第一定子110移動至第二定子120之徑向朝內表面之通路(並隨後通過節流閥構件130，其將於以下更詳細說明)。主體122可在其外部上形成有一凸面122a，其中，前述凸面122a可對應於第一定子110徑向朝內部分上之凹面112以在第一定子110及第二定子120間創造一半球形界面。對於特定應用，可以理解，將第二定子120配置以複數個第二定子 入口124為有利，其中，前述第二定子入口124係圍繞第二定子120之周緣而設置(至少如圖19C所示)，但本發明之範圍並不受此限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
如圖18A至18C所示，凸面122a可只侷限在主體122，使出入板128沒有表面構成凸面122a之任何部分。然而，在其他實施例中，一部分之凸面122a可延伸至出入板128而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。凸面122a可形成有一凸面架122b，前述凸面架122b可相鄰於形成於第一定子110之凹面112內之架112a而設置。凸面架122b可配置以使其在軸向維度大致上為線性。凸面架122b與架112a於第一定子110內聯合可在第一定子110及第二定子120間之界面內提供一特定體積密封流體。因此，架112a及/或凸面架122b之最佳配置(例如：尺寸、形狀等)可隨密封組件100之一應用至另一應用而變化，其不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
凸面122a及/或凸面架122b之一部分可形成有一第二定子插銷內切槽123，前述第二定子插銷內切槽123可承接插銷108之一末端，其簡單說明如前所述並至少如圖21B所示。第二定子插銷內切槽123及插銷108可配置以使其間之交互作用在操作時限制第一定子110及第二定子120間之角偏差量。插銷108及第二定子插銷內切槽123間之交互作用亦可確保第一定子110及第二定子120間之適當的軸對準及/或相對旋轉量。在密封組件100之一實施例中，兩個插銷108可被使用，其中，一與一第二定子插銷內切槽123組合之第一插銷108設置在十二點鐘方向位置，而一與另一第二定子插銷內切槽123組合之第二插銷108設置在六點 鐘方向位置，前述設置至少如圖21B所示。然而，任何插銷108及組合之第二定子插銷內切槽123之數量及/或配置皆可用於密封組件100而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。例如，在其他實施例中，插銷108可配置以使其係設置於不同旋轉軸。
主體122及出入板128可配置以使出入板128在密封組件100與一設備外殼嚙合時為可取得。更進一步地，第二定子120可配置以使出入板128可被選擇性地由主體122移除，從而使得使用者可在不將整個密封組件100由一設備外殼移除之情況下，取得節流閥構件130及/或密封組件100之其他內部構件。可以理解，相較於先前技術，該種配置可使一使用者更輕鬆地更換及/或檢查節流閥構件130及/或密封組件100之其他內部構件(例如，不須將密封組件100移除及/或將其與設備外殼分離)。
主體122可形成有一主體架126，其中，主體架126之一徑向內部表面可於軸向維度大致上呈線性，且主體架126可軸向延伸向軸封組件之外側。出入板128之一徑向外部部分可於主體架126與主體122嚙合，從而使得主體122之外側軸向限度相等於或幾乎相等於出入板128之外側軸向限度。然而，在其他實施例中，主體122之外側軸向限度可大於出入板128之外側軸向限度；並且，又在其他實施例中，出入板128之外側軸向限度可大於主體122之外側軸向限度。因此，本發明之範圍係擴及所有此等多樣配置及其他而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。出入板128可形成有一肩部128a，前述肩部128a可軸向向內延伸向主體122，且如前所述，前述肩部128a可有一或多個於其內形成之軸 向內孔128b。
主體122及出入板128可協作以於第二定子120之一徑向內部表面上形成一內通道125。主體122內側上之一軸向壁可向內通道125提供一第一軸向限度，而出入板128之內部軸向表面可向內通道125提供一第二軸向限度。內通道125可配置以使其徑向尺寸於軸向變化，至少如圖18A所示，其中，相鄰於中間部分133及節流閥構件130之第二壁134之內通道125之徑向尺寸，大於相鄰於節流閥構件130之第一壁132之內通道125之徑向尺寸。然而，內通道125之徑向尺寸之其他配置亦可用於密封組件100而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
節流閥構件130之第一壁132或第二壁134，其二者之一可形成有一節流閥構件環狀內切槽131，且一O型環可設置進前述節流閥構件環狀內切槽131內，至少如圖18A至19D之示例性實施例所示。替代性地或附加地，主體122之軸向壁或出入板128之內部軸向表面，其二者之一可包含一第二定子環狀內切槽121，且一O型環102可設置進前述第二定子環狀內切槽121內，至少如圖21A及21B之示例性實施例所示。可以理解，設置於在主體122內形成之一第二定子環狀內切槽121內之一O型環102及/或設置於在第二壁134內形成之一節流閥構件環狀內切槽131內之一O型環102可適當地密封主體122及節流閥構件130間之一界面。更可以理解，設置於在出入板128內形成之一第二定子環狀內切槽121內之一O型環102及/或設置於在第一壁132內形成之一節流閥構件環狀內切槽131內之一O型環102可適當地密封出入板128及節流閥構件130間之一界面，以緩和或防止物質進入及/或密封流體排出前述界面。然 而，任何合適之結構及/或方法皆可用以達成主體122及節流閥構件130間及/或出入板128及節流閥130間之所欲的密封(例如：其他機械性密封裝置、化學性密封件，及其組合等)而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
至少如圖18A至18C、19A及21B所示，內通道125可有多種輪廓及/或其上之表面。例如，形成於主體122內之內通道125之一部分可配置以平滑及/或圓角的由軸向至徑向表面之過渡。相反地，另一形成於出入板128內之內通道125之部分可配置以直角的由軸向至徑向表面之過渡。內通道125之最佳配置(例如：實際體積、相對體積、形狀、軸向尺寸、徑向尺寸等)可隨密封組件100之一應用至另一應用而變化，並因此對於本發明之範圍不以任何方式限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
一節流閥構件130可於第二定子120內之內通道125之一部分內設置。一般而言，節流閥構件130可配置以一內側軸向表面及一外側軸向表面，前述內側軸向表面可相鄰於第二定子120之主體122之一部分而與之嚙合及/或設置，前述外側軸向表面可相鄰於出入板128之一部分而與之嚙合及/或設置。節流閥構件130之一徑向內部表面可相鄰於一軸12而設置。節流閥構件130可配置以相鄰於出入板128之一第一壁132及相鄰於第二定子120之主體122之一第二壁134，且一中間部分133可設置於第一壁132及第二壁134之間。第一壁132及第二壁134二者皆可徑向向外延伸，使一節流閥構件通道136存在於第一壁132及第二壁134之間。
第一壁132可形成有一或多個延伸自前述第一壁132之第一壁軸向凸起物132a，至少如圖18B所示，其對應至一或多個形成於出入板128內之軸向內切槽127。附加地或替代性地，第二壁134可形成有一或多個延伸自前述第二壁134之軸向凸起物134a，其對應至一或多個形成於第二定子120之主體122內之軸向內切槽127。軸向凸起物132a、134a可與節流閥構件130之一部分一體成形，或者其等可分別形成後與節流閥構件130之一部分嚙合(其中，軸向凸起物132a、134a可為一種插銷或定位銷)而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。軸向凸起物132a、134a之一部分可延伸進形成於第二定子120之主體122內之一軸向內切槽127及/或形成於出入板128內之一軸向內切槽127，以避免及/或緩和節流閥構件130及第二定子120間之相對旋轉移動及/或限制其間之相對徑向移動量，其不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。替代性地或附加地，節流閥構件130及第二定子120間之相對徑向移動量可受限於第一壁132、第二壁134、主體122之徑向內部表面、及/或出入板128之徑向內部表面之配置。特別係，該等構件之徑向尺寸可調整以使節流閥構件130之一特定量之徑向移動可在第一壁132或第二壁134二者之一之終端於內通道125內接觸第二定子120之一部分之前發生。如圖18A所示，第一壁132之終端及第二定子及/或蓋128之一徑向向內表面配置，以定義一環狀空間129，且於前述環狀空間129內節流閥構件130可在徑向維度相對於第二定子120移動(並因此相對於密封組件100之其他構件)。然而，本發明之範圍並不因此受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
節流閥構件通道136可配置以使其與內通道125之所有或一部分相交，其中，節流閥構件通道136及內通道125可協作以在密封組件100內形成一環狀腔。可以理解，於特定應用中，節流閥構件130可配置以使內通道125內之密封流體可優先被導引向形成於節流閥構件內之徑向通道133a，及/或被導引向節流閥構件130及主體122及/或節流閥構件130及出入板128間之一或多個徑向界面，但本發明之範圍並不因此受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
節流閥構件130之中間部分133可於其內形成有一或多個徑向通道133a，前述徑向通道133a可由第二定子120之內通道125經節流閥構件130提供密封流體至一相對於節流閥構件130為徑向內部之區域(例如：軸12)。可以理解，節流閥構件130內之徑向通道133a可配置為成對排列並以環狀圍繞節流閥構件130。然而，徑向通道133a之最佳數量及配置(例如：尺寸、位置等)可隨密封組件100之一應用至另一應用而變化，也因此本發明之範圍並不受任何方式限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。附加地或替代性地，第一壁132及/或第二壁134可配置以軸向通道，以將密封流體由第二定子120之內通道125，經由節流閥構件130之軸向通道，導引至節流閥構件130及主體122間之一界面及/或節流閥構件130及出入板128間之一界面。可以理解，如此之配置可使特定應用中，節流閥構件130及/或密封組件100之壓力軸向平衡，其不具有限制性，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
關於第二定子120之內通道125，如前所述，節流閥構件130及其構件(例如：第一壁132及其配置、徑向通道133a及其配置、中 間部分133及其配置、第二壁134及其配置、節流閥構件通道136、形成於第一壁132或第二壁134之軸向通道等)之最佳配置(例如：實際體積、相對體積、形狀、軸向尺寸、徑向尺寸等)可隨密封組件100之一應用至另一應用而變化，也因此本發明之範圍並不受任何方式限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
一般而言，密封組件100可配置以使一軸12及密封組件100及/或設備外殼間之相對徑向移動可透過第二定子120之內通道125內之節流閥構件130及第二定子120間之相對徑向移動而調節，前述軸12係設置於密封組件100之中心內孔內，前述設備外殼係與密封組件100嚙合。更進一步地，密封組件100可配置以使一軸12及密封組件100及/或設備外殼間之相對軸向移動可透過節流閥構件130之徑向內部表面及一軸12之一徑向外部表面間之界面而調節，前述軸12係設置於密封組件100之中心內孔內，前述設備外殼係與密封組件100嚙合。可以理解，對於許多應用，一密封流體可如前所述地透過一或多個形成於節流閥構件130內之徑向通道133a而提供至此界面。節流閥構件130及軸12間界面之最佳間隙可隨密封組件100之一應用至另一應用而變化，也因此本發明之範圍並不受任何方式限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。然而，對於至少某些應用，可以理解該等間隙可為0.001英吋至0.5英吋之間，且該等間隙可影響密封流體之流體特性(例如，在其餘為同等條件及配置下，較大的間隙可造成一相對更高之密封流體之體積流量)。
一般而言，在密封組件100之多種示例性實施例中，節流閥構件130可由任何合適之材料構成，包含但不限於聚合物(例如：聚二 醚酮、石墨合金、充油尼龍、碳等)及/或任何其他潤滑材料，其不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
現特別參照圖20A及20B，另一根據本發明之密封組件100之示例性實施例顯示於此。一般而言，該示例性實施例可配置以相同、相似或相關聯之元件，如前所述且如圖18至19D所示，並提供與其相同、相似或相關聯之益處。然而，圖20A及20B所示之密封組件100可配置以使第一定子110沿一水平方向平面分為兩部分，前述水平方向平面係通過一軸12之縱軸，且密封組件100係圍繞設置於前述軸12。第一定子110之二部分可稱為一上部110a及一下部110b。密封組件100可於一應用中裝配，且在該應用中軸12之縱軸係垂直方向或於水平及垂直方向間某角度之方向；詞彙「上」及「下」及一水平方向平面之敘述並不限制密封組件100之範圍，而僅係提供上部110a及下部110b之相對位置關係，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
上部110b及下部110b可透過一或多個扣件104、對應之接受器105、及對應之開口106選擇性地彼此嚙合。並且，對準插銷及/或定位銷可用以確保上部110a及下部110b間之適當對準。在示例性實施例中，扣件104可配置為機械性扣件(例如：螺栓、螺絲等)，其中，各扣件104通過一形成於上部110a內之第一開口106，且其之一終端與一形成於下部110b內之接受器105嚙合，其中，前述接受器105可為螺紋以使其對應於形成於扣件104上之螺紋。然而，任何適用於將上部110a選擇性地與下部110b嚙合之結構及/或方法(例如：其他類型之機械性扣件、夾具、接著劑等)皆可被使用而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中 另有指明。
在特定應用中，使用一包含一上部110a及一下部110b之第一定子110可能為有益。該等配置可圍繞第一定子110外部提供額外的軸向空間，以使入口114a之尺寸可相較於一具有一內部構件114及外部構件116之相似尺寸之密封組件100增加。該等配置可容許一或多個O型環102相對簡單地替換為繩材(cold stock)及/或不須將與密封組件100嚙合之設備拆解。在其他應用中，一配置以一上部110a及一下部110b之第一定子110，因扣件104數量減少，而可使其相較於一具有一內部構件114及一外部構件116之密封組件100更容易地安裝。最後，一包含一上部110a及下部110b之第一定子110可提供製造益處，因其相較於一具有一內部構件114及外部構件116之相似尺寸之密封組件100，需要較少元件以配置一凹面112。上部110a及/或下部110b二者之一可配置以一或多個槽孔113，以協助一使用者分離上部110a及下部110b及/或將密封組件100由一組合之軸12及/或其他設備卸除。
除了沿一通過一軸12之縱軸之水平方向平面而被分為兩部分之第一定子110之外(其中，密封組件100圍繞前述軸12而設置)，第二定子120、節流閥構件130，及/或出入板128可如此分為兩部分。可以理解，該等配置，藉由容許密封組件100在不須將太多或任何結合於軸12之設備分解下即能圍繞一軸12安裝，從而可減少密封組件100安裝之勞力及/或時間。在該等配置中，任何分離構件之兩部分(例如：第一定子110、第二定子120、節流閥構件130、出入板128等)皆可透過任何合適之結構及/或方法選擇性地彼此嚙合，如前關於第一定子110上部110a及 下部110b之敘述，其不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
現特別參照圖21A及21B，另一根據本發明之一密封組件100之示例性實施例顯示於此。一般而言，該示例性實施例可配置以相同、相似、或相關聯之元件，如前所述且如圖18至19D所示，並提供與其相同、相似、或相關聯之益處。然而，圖21A及21B所示之密封組件100可配置以使第一定子110可包含一內部構件114及一外部構件116，且前述內部構件114及外部構件116可彼此嚙合。
第一定子110之內部構件114可形成有一可提供以一密封流體之入口114a。另外，內部構件114可於其一內側表面上形成有一環狀內切槽111，且一O型環102可設置進前述環狀內切槽111。可以理解，O型環102可適當地將第一定子110之內側密封至設備外殼，以緩和或避免物質進入一相鄰於一設備外殼之產品，以及一產品於密封組件100及設備外殼間之界面排出。然而，任何合適之結構及/或方法皆可被用以達成密封組件100及設備外殼間所欲之密封(例如：其他機械性密封裝置、化學性密封件，及其組合等)而不受限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
外部構件116可形成有一或多個插銷內切槽116a，且一插銷108可***前述插銷內切槽116a。插銷108之一徑向向內終端可延伸進一第二定子插銷內切槽123且可限制第一定子110及第二定子120間角偏差之角度，更詳細說明如下。
內部構件114及外部構件116可協作以於其一部分上提供 一凹面112，其中，凹面112之一第一部分可配置於內部構件114上，而凹面112之一第二部分可配置於外部構件116上。一架112a可設置於凹面112之第一及第二部分之間，其中，前述架112a在軸向維度可大致為線性，至少如圖18B及18C所示。最後，內部構件114及外部構件116皆可在凹面112上配置以一環狀內切槽111，且一O型環102可設置於各環狀內切槽111內以適當地緩和或避免物質通過第一定子110及第二定子120間之區域而排出及/或進入，前述第一定子110及第二定子120間之區域係在第一定子110之凹面112及第二定子120之凸面122a間之界面(其中，第二定子之更詳細說明如下)。
圖18至21B所示之密封組件100相較於先前技術可具有數個優點。一優點為，物理性移動以適應徑向軸12移動之密封組件100之元件，其質量小於先前技術之該些元件之質量；其原因為只有節流閥構件130需要進行此物理性移動，從而可容許較快之反應並造成相對較好的密封及一相對較長之密封組件100之壽命。另一優點為，出入板128相對於主體122之相對軸向位置可被調整，前述調整係藉由於出入板128之外直徑配置螺紋，且前述螺紋(可形成於主體架126之一徑向內部表面上)係對應於第二定子120之內直徑上之螺紋，其可容許使用者調整相鄰於節流閥構件130之一或多個O型環102之壓迫量。此進而可容許使用者調整將節流閥構件130在徑向維度相對於第二定子120移動所需之力。設置於出入板128之軸向內孔128b內之扣件104可提供一抓握點以相對於第二定子120旋轉出入板128及/或提供一鎖緊機構(例如，一種固定螺絲)以確保出入板128相對於第二定子120之位置(否則前述位置可能因外部力 量、震盪等而改變)。
固定定子20、浮動定子30及/或密封構件40之多種特徵之特定配置、數量，及/或物理尺寸(例如：環狀內切槽26之徑向尺寸、凹面38及/或凸面48之表面積，徑向內孔44之直徑、長度及角度等)可依軸封組件10之特定應用而變化。另外，第一定子110及/或其構件(例如：內部構件114、外部構件116等)、第二定子120及/或其構件(例如：主體122、凸面架122b、內通道125、出入板128等)，及/或節流閥構件130及/或其構件(例如：第一壁132、中間部分133、第二壁134、節流閥構件通道136等)之多種特徵之最佳配置、數量，及/或物理尺寸可依密封組件100之特定應用而變化。該些變化可應用以適應不同尺寸之軸12及/或密封組件100以及一軸12及密封組件100間不同量及/或形式之相對移動。
用以構成裝置及/或本說明書所揭露之構件之材料會依其特定應用而變化，但可以理解，聚合物、合成材料、金屬、金屬合金(例如：青銅、黃銅、不鏽鋼，或其他金屬及/或金屬合金及/或其組合)，及/或其組合在某些應用中可為特別有用。因此，上述元件可以係由任何本發明所屬技術領域中具通常知識者所習知或較晚開發之材料構成，且前述材料係在不脫離本發明之精神與範圍下適用於本發明之特定應用中，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
除前述之多種裝置與方法之理想態樣外，其其他特徵對本發明所屬技術領域中具通常知識者亦是可預見的，故所有於此說明之實施例及/或態樣中之多種變形及改造，皆可在不脫離本發明之精神與範圍下達 成。因此，此所繪製及描述之裝置及方法之實施例，僅為示例性目的，而本發明之範圍擴及所有用於提供本發明之多種優點及/或特徵之製程、裝置及/或結構(其中，前述優點可包含但不限於適應軸相對於一外殼及/或軸封組件之偏差，不論該偏差係角向、徑向及/或軸向；以及配置一軸封組件以於一旋轉元件及一非旋轉元件間創造一加壓流體阻障層)，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
儘管此所述之裝置及方法係針對較佳態樣及特定例子描述，但並不表示其範圍受限於記載之特定實施例及/或態樣，因為於此所記載之實施例及/或態樣在各方面皆為示例性而非限制性。因此，於此所繪製及描述之裝置及方法皆不對本發明之範圍造成任何限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。
雖然數個圖式皆以精確尺度繪製，但任何於此提供之尺寸皆僅為示例性目的，而不對本發明之範圍造成任何限制，除非在後附之申請專利範圍中另有指明。亦須注意，裝置及方法並不受此所繪製及描述之特定實施例所限制，根據本發明之發明特徵範圍係由此所記載之申請專利範圍所定義。由所描述之實施例進行變形及改造，對於本發明所屬技術領域中具通常知識者，在不脫離本發明之精神與範圍下係可發生的。
任何裝置及方法之多種特徵、構件、功能、優點、態樣、配置、方法步驟等可被單獨或彼此組合使用，依該特徵、構件、功能、優點、態樣、配置、方法步驟等之相容性而定。因此，幾乎有無限種本發明的變化存在。一特徵、元件、功能、態樣、配置、方法步驟等之變形及/或替換並不對本發明之範圍造成任何限制，除非在後附之申請專利範圍中另 有指明。
可以理解，本發明擴及所有一或多個由說明及/或圖式所述、所揭示及/或本身所揭露之個別特徵之替代性組合。所有該等不同組合構成多種本發明及/或其構件之替代性態樣。於此所敘述之實施例解釋執行此所揭露之裝置、方法及/或構件之最佳模式，並將使其他本發明所屬技術領域中具通常知識者可使用。申請專利範圍應被闡釋為包含替代性實施例至先前技術所容許之程度。
除非在申請專利範圍另有指明，不應將記載於此之任何製程或方法闡釋為必須在特定順序下實施其步驟。因此，當一方法請求項並未實際記載一需遵從之步驟順序，或在申請專利範圍或說明書中皆未特別敘述其步驟係以一特定順序限制，則在各方面皆不應認定該順序為必要。此原則適用於任何可能之非述式詮釋基礎，包含但不限於：關於步驟或操作流程之排列邏輯；文義結構或標號所衍伸出的字義；於說明書中所述之實施例之編號或形式。
本專利申請要求主張2018年9月28日提交之美國臨時專利申請第62/738,797號之優先權。
12:軸
102:O型環
106:開口
108:插銷
110:第一定子
114a:入口
122:主體
125:內通道
128:出入板
130:節流閥構件
132:第一壁
134:第二壁

Claims (30)

  1. 一種環狀密封組件，其特徵係其包含：a.一第一定子，前述第一定子有形成於前述第一定子之一徑向內部部分上之凹面；b.一設置於前述第一定子內之第二定子，其中，前述第二定子於前述第二定子之一徑向外部部分上形成有一凸面，前述第一定子之前述凹面及前述第二定子之前述凸面於前述第一定子及前述第二定子之間形成一半球形界面，且前述第二定子於前述第二定子之一徑向內部表面上形成有一內通道；及，c.一設置於前述第二定子之前述內通道內之節流閥構件，其中，前述節流閥構件形成有一介於一第一壁及一第二壁之間之中間部分，且前述中間部分之一圓周係小於前述第一壁之一圓周及前述第二壁之一圓周。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述環狀密封組件進一步包含一出入板，前述出入板可選擇性地與前述第二定子之一軸向表面嚙合，前述出入板及前述第二定子協作以形成前述內通道之一部分。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之環狀密封組件，其中，前述第一定子進一步包含一自前述第一定子之一徑向外部表面延伸至前述凹面之入口。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之環狀密封組件，其中，前述第二定子進一步包含一自前述第二定子之一徑向外部表面延伸至前述內通道之第二 定子入口。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含一於前述中間部分內之徑向通道，前述徑向通道自前述中間部分之一徑向外部表面延伸至前述中間部分之一徑向內部表面。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含複數個於前述中間部分內之徑向通道，前述複數個徑向通道係圍繞前述中間部分之周緣平均分布。
  7. 如申請專利範圍第2項所記載之環狀密封組件，其中，前述凹面進一步包含一形成於前述凹面內之架。
  8. 如申請專利範圍第2項所記載之環狀密封組件，其中，前述凸面進一步包含一凸面架。
  9. 如申請專利範圍第2項所記載之環狀密封組件，其中，前述第二定子進一步包含：a.一主體，其中，前述內通道係形成於前述主體之一部分內；及，b.一自前述主體沿軸向向外延伸之主體架，其中，前述出入板係相鄰於前述主體架之一徑向內部表面而設置。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述第一定子進一步定義為由一上部及一下部構成。
  11. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述環狀密封組件進一步定義為由一上部及一下部構成。
  12. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含一形成於前述第二壁之一軸向外部表面內之節流閥構件環狀 內切槽，且一O型環係設置於前述節流閥構件環狀內切槽之內。
  13. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述凹面進一步包含一形成於前述凹面內之環狀內切槽，且一O型環係設置於前述環狀內切槽之內。
  14. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述第二定子可於前述半球形界面相對於前述第一定子移動，以使前述第二定子之一縱軸可相對於前述第一定子之一縱軸而為沿前述半球形界面之圓周偏差，其中前述第一定子之前述縱軸係定義為前述第一定子之中心軸，前述第二定子之前述縱軸係定義為前述第二定子之中心軸。
  15. 如申請專利範圍第1項所記載之環狀密封組件，其中，前述出入板進一步定義為可選擇性地以一螺紋連接方式與前述第二定子嚙合。
  16. 一種環狀密封組件，其特徵係其包含：a.一第一定子，前述第一定子有一形成於前述第一定子之一徑向內部部分上之凹面；b.一設置於前述第一定子內之第二定子，其中，前述第二定子於前述第二定子之一徑向外部部分上形成有一凸面，且前述第一定子之前述凹面及前述第二定子之前述凸面於前述第一定子及前述第二定子之間形成一半球形界面；c.一可選擇性地與前述第二定子嚙合之出入板，其中，前述出入板及前述第二定子協作以於前述出入板及前述第二定子之一徑向內部表面上形成一內通道；及，d.一設置於前述內通道內之節流閥構件，其中，前述節流閥構件形成 有一介於一第一壁及一第二壁之間之中間部分，且前述第一壁及前述第二壁沿徑向延伸超越前述中間部分。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載之環狀密封組件，其中，前述第一定子進一步包含一自前述第一定子之一徑向外部表面延伸至前述凹面之入口。
  18. 如申請專利範圍第17項所記載之環狀密封組件，其中，前述第二定子進一步包含一自前述第二定子之一徑向外部表面延伸至前述內通道之第二定子入口。
  19. 如申請專利範圍第18項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含一於前述中間部分內之徑向通道，前述徑向通道自前述中間部分之一徑向外部表面延伸至前述中間部分之一徑向內部表面。
  20. 如申請專利範圍第19項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含複數個於前述中間部分內之徑向通道，前述複數個徑向通道係圍繞前述中間部分之周緣平均分布。
  21. 如申請專利範圍第16項所記載之環狀密封組件，其中，前述凹面進一步包含一形成於前述凹面內之架。
  22. 如申請專利範圍第16項所記載之環狀密封組件，其中，前述凸面進一步包含一凸面架。
  23. 一種環狀密封組件，其特徵係其包含：a.一第一定子，前述第一定子有一形成於前述第一定子之一徑向內部部分上之凹面，其中，前述第一定子係配置以與一外殼為可選擇性地嚙合，前述外殼係有一軸延伸自前述外殼且可相對於前述外殼旋轉，且前述第一定子係配置以設置於前述軸之周緣； b.一設置於前述第一定子內及前述軸之前述周緣之第二定子，其中，前述第二定子於前述第二定子之一徑向外部部分上形成有一凸面，前述第一定子之前述凹面及前述第二定子之前述凸面於前述第一定子及前述第二定子之間形成一半球形界面，且前述第二定子於前述第二定子之一徑向內部表面上形成有一內通道；及，c.一設置於前述第二定子之前述內通道內且相鄰於前述軸之前述周緣之節流閥構件，其中，前述節流閥構件形成有一介於一第一壁及一第二壁之間之中間部分，前述第一壁及前述第二壁沿徑向延伸超越前述中間部分，且前述節流閥構件可至少在一徑向維度相對於前述第一定子及前述第二定子移動。
  24. 如申請專利範圍第23項所記載之環狀密封組件，其中，前述環狀密封組件進一步包含一出入板，前述出入板可選擇性地與前述第二定子之一軸向表面嚙合，前述出入板及前述第二定子協作以形成前述內通道之一部分。
  25. 如申請專利範圍第24項所記載之環狀密封組件，其中，前述第一定子進一步包含一自前述第一定子之一徑向外部表面延伸至前述凹面之入口。
  26. 如申請專利範圍第25項所記載之環狀密封組件，其中，前述第二定子進一步包含一自前述第二定子之一徑向外部表面延伸至前述內通道之第二定子入口。
  27. 如申請專利範圍第26項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含一於前述中間部分內之徑向通道，前述徑向通道自前述中間部分之一徑向外部表面延伸至前述中間部分之一徑向內部表面。
  28. 如申請專利範圍第27項所記載之環狀密封組件，其中，前述節流閥構件進一步包含複數個於前述中間部分內之徑向通道，前述複數個徑向通道係圍繞前述中間部分之周緣平均分布。
  29. 如申請專利範圍第24項所記載之環狀密封組件，其中，前述凹面進一步包含一形成於前述凹面內之架。
  30. 如申請專利範圍第24項所記載之環狀密封組件，其中，前述凸面進一步包含一凸面架。
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