TWI836646B

TWI836646B - 密封件及其製造與使用方法

Info

Publication number: TWI836646B
Application number: TW111137543A
Authority: TW
Inventors: 馬克阿米塔吉; 庫比史塔克
Original assignee: 美商聖高拜塑膠製品公司
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2022-10-03
Publication date: 2024-03-21
Also published as: CN118056084A; US20230109363A1; TW202320429A; WO2023060042A1

Abstract

本揭露係涉及一種密封件，該密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧經設置鄰近該第一唇和該第二唇中之一者在該環形凹部內；其中該第一唇上的徑向偏置力與該第二唇上的徑向偏置力解耦。

Description

密封件及其製造與使用方法

本揭露涉及密封件，並且更具體地涉及環形密封件，或適於設置在壓力條件下之密封件。

密封件用於將流體(液體、氣體、漿液等)彼此隔離之環境中。通常，這些密封件可包括在高壓條件或振動下反复壓縮和膨脹的彈簧。通常，這些彈簧可能隨時間的推移斷裂，從而導致整體密封件在使用中變得不起作用。本行業對能夠承受高壓和高振動條件，同時隨時間的推移保持工作效能的改進之密封件有持續需求。

本文的實施例可以包括一種密封件，該密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；以及軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧鄰近第一唇和第二唇中之一者設置在環形凹部內；其中，第一唇上的徑向偏置力與第二唇上的徑向偏置力解耦。

本文的實施例可包括一種密封組件，該密封組件包括：軸；殼體；以及密封件，該密封件徑向設置在軸與殼體之間，密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧鄰近第一唇和第二唇中之一者設置在環形凹部內；其中，第一唇上的徑向偏置力與第二唇上的徑向偏置力解耦。

本文的實施例可以包括一種密封件，該密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧鄰近第一唇和第二唇中之一者設置在環形凹部內；以及***件，該***件鄰近第一唇和第二唇中之另一者設置在環形凹部內。

100、200:密封件

102:護套

104:主體

106:環形凹部

108:彈簧/第一彈簧

108':彈簧/第二彈簧

112:唇/第一唇

114:唇/第二唇

116:跟部

121、123:凸緣

122:***件

115:徑向凸起

125:***件凸緣

145:空隙

2000:密封組件

202:第一構件

204:第二構件

212:第一唇

214:第二唇

實施例係藉由實例描繪且不應受限於附圖。

圖1A包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。

圖1B包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。

圖1C包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。

圖1D包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。

圖2包括根據一實施例的密封組件之橫截面透視圖。

熟習技術者理解圖式中的元件是為簡化和清楚明確而描繪且不一定按比例繪製。例如，圖式中的某些元件的尺寸可能相對於其他元件被放大，以幫助改善對本發明的實施例的理解。

以下說明結合圖式，用以輔助理解本文所揭示的教示。以下討論將著重於教示的特定實施方式和實施例。其焦點係用於輔助描述實施例，並且不應將其解釋為對本申請中揭示之教示的範圍或適用性的限制。然而，其他實施例可基於本申請揭示之教示使用之。

用語「包含/包括」(comprises/comprising/includes/including)、「具有」(has/having)或任何彼等之其他變體，係意欲涵蓋非排除性含括(non-exclusive inclusion)。例如，包含一系列特徵之方法、物件或設備不一定僅限於該些特徵，而是可包括未明確列出或此方法、物件或設備固有的其他特徵。進一步地，除非有相反的明確提及，否則「或」(or)係指包含性的或(inclusive-or)而非互斥性的或(exclusive-or)。例如，條件A或B滿足下列任一者：A為真(或存在)且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)且B為真(或存在)、以及A和B均為真(或存在)。

又，「一」(a/an)的使用係經利用來描述本文中所述之元件和組件。這僅係為方便起見且為給出本發明範圍的一般含義。除非係明確意指其他意涵，否則此描述應該被理解為包括一者、至少一者，或單數也包括複數，或反之亦然。例如，當本文中所述者係單一項目時，可使用多於一個項目來替代單一項目。類似地，若本文中所述者係多於一個項目時，單一項目可取代多於一個項目。

除非另外定義，否則本文使用的所有技術和科學術語的含意與本發明所屬領域的通常知識者理解的含義相同。該等材料、方法及實施例僅是說明性的而非限制性的。在本文未描述的範圍內，關於特定材料和加工動作的許多細節是常用的，並且可以在密封領域內的教科書和其他來源中找到。

首先參考圖1A，根據本文描述的一些實施例的密封件100通常可以包括護套102、彈簧108和***件122。護套102可包括主體104，該主體具有限定環形凹部106的跟部116、唇112(亦稱作第一唇112)和唇114(亦稱作第二唇114)。在許多實施例中，彈簧108可設置於環形凹部106內。此外，在許多實施例中，***件122可設置於環形凹部106內。

在諸如在高壓應用中表現出的加載條件時，彈簧108可以在密封件100的軸向方向或徑向方向中之至少一者上變形，以便接觸或甚至推壓護套102之唇112、114。此外，***件122可在軸向方向或徑向方向中之至少一者上變形，以便接觸或甚至推壓護套102之另一唇112、114。因此，唇112、114可以在組件內分別對相鄰的第一構件和第二構件提供向外的力。同時，在第一構件與第二構件之間壓縮的唇112和唇114可以在橫向於密封件100之軸向高度的方向上使彈簧108和***件122偏置，從而通常產生四個偏置力方向、兩個向內軸向力和兩個相反的向外軸向力。由彈簧108在任一唇112、114上提供的力可與由***件在另一唇112、114上提供的力不同。因此，任一唇112、114上的力可與另一唇112、114上的力解耦。換言之，每個唇112、114可以在組件內獨立於另一唇而偏置。此外，由於***件122與密封件100的其他部件之間的空隙，彈簧108可能被隔離並且不會比其初始安裝條件更多地壓縮和受力，從而減少疲勞失效。需注意，在特定應用中，所描述之偏置力可間接地加載在彈簧上。此外，彈簧108可在比常規彈簧更寬的溫度和壓力範圍內工作。

密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中之至少一者)可由密封領域中之任何合適的材料形成。在特定實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中之至少一者)可至少部分地包括聚合物。聚合物可選自包括以下之群組：聚酮、聚芳醯胺、聚苯硫醚、聚醚碸、聚苯碸、聚醯胺醯亞胺、超高分子量聚乙烯、氟聚合物、聚苯并咪唑、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)、聚碸、聚醯胺(PA)、聚苯醚、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯、聚酯、液晶聚合物(LCP)或其任意組合。聚合物可以為熱塑性聚合物或熱固性聚合物。在一實施例中，護套102可包含或甚至基本上由氟聚合物組成。例示性氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基(PFA)、四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)或其任意組合。其他氟聚合物、聚合物和共混物可包含在護套102之組成物中。在另一特定實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中之至少一者)可至少部分地包含或甚至基本上由聚乙烯(PE)諸如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)組成。在另一特定實施例中，密封件100(包括護套102或增力器108中的至少一者)可包含熱塑性彈性體烴嵌段共聚物、聚醚酯嵌段共聚物、熱塑性聚醯胺彈性體、熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚烯烴彈性體、熱塑性硫化橡膠、烯烴基共聚物、烯烴基三元共聚物、聚烯烴塑性體或其組合。在一實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中的至少一者)可包含苯乙烯基嵌段共聚物(諸如苯乙烯丁二烯、苯乙烯異戊二烯、其共混物或混合物)、其混合物等。例示性苯乙烯類熱塑性彈性體包括三嵌段苯乙烯類嵌段共聚物(SBC)，諸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEEBS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)、苯乙烯-異戊二烯-丁二烯-苯乙烯(SIBS)或其組合。商業實例包括某些等級的Kraton^TM樹脂和Hybrar^TM樹脂。在一實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中的至少一者)可包含彈性體，該彈性體包括丁腈橡膠(NBR)、羧基化丁腈橡膠(XNBR)、乙烯丙烯酸酯橡膠(AEM、Vamac®)、乙丙橡膠(EPR、EPDM)、丁基橡膠(IIR)、氯丁橡膠 (CR)、氟橡膠(FKM、FPM)、氟矽橡膠(FVMQ)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、全氟橡膠(FFKM)、聚丙烯酸酯橡膠(ACM)、聚氨酯橡膠(AU、EU)、矽橡膠(Q、MQ、VMQ、PVMQ)、四氟乙烯丙烯橡膠(AFLAS®)(FEPM)。

在一實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中之至少一者)可以用潤滑材料處理、浸漬、填充或塗覆。例示性潤滑材料包括二硫化鉬、二硫化鎢、石墨、石墨烯、膨脹石墨、氮化硼、滑石、氟化鈣或其任意組合。另外，潤滑材料可包括氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氟化鈣、氮化硼、雲母、矽灰石、碳化矽、氮化矽、二氧化鋯、碳黑、顏料或其任何組合。

在一實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中之至少一者)可至少部分地包含金屬。根據某些實施例，該金屬可包括鐵、銅、鈦、錫、鋁、其合金，或可為另一種類型的金屬。在一實施例中，密封件100(包括護套102、彈簧108或***件122中之至少一者)可包含金屬(諸如鋁、鋅、銅、鎂、錫、鉑、鈦、鎢、鐵、青銅、鋼、彈簧鋼、不銹鋼)、金屬合金(包含所列金屬)、陽極氧化金屬(包括所列金屬)或其任意組合。

密封件100可具有介於0.254mm與25,000mm之間的內徑。密封件100可具有介於0.5mm與40,000mm之間的外徑。密封件100可具有介於0.24mm與40,000mm之間的高度。

如上所述，密封件100可包括護套102。護套102可包括限定環形凹部106的複數個唇112、114。在特定情況下，唇112和唇114可從主體104之跟部116延伸。在特定實施例中，唇112和唇114可從跟部116在相對於彼此大致相同的方向上延伸。在一實施例中，第一唇112可徑向地位於第二唇114之外部。在另一特定實施例中，唇112和唇114可相對於彼此平行地延伸。在可選實施例中，唇112和唇114中之一者或兩者可包括切削唇(未示出)，該切削唇適於提供用於密封研磨或粘性材料或環境成分(諸如污垢、碎屑和環境流體)的刮削界面。在特定實施例中，跟部116可包括凸緣(未示出)，該凸緣可固定到硬件(例如，閥殼或軸)以防止密封件100在組件內相對於硬件轉動。

在一實施例中，唇112和唇114中之至少一者可以為從跟部116延伸的大致平面狀。在一實施例中，唇112和唇114中之至少一者可包括從相應的唇112或唇114在遠離環形凹部106的方向上向外延伸的徑向凸起115。徑向凸起可圍繞密封件100之整個圓周延伸。與上文描述之切削唇類似，徑向凸起可防止材料進出，同時表現出較低之摩擦阻力。在另一實施例中，唇112或唇114中之一者可包括切削唇並且另一唇112或114可包括徑向凸起。

如圖所示，在安裝彈簧108之後，護套102之唇112和唇114可向外彎曲。在安裝彈簧108之後，唇112和唇114中之至少一者可如在橫截面中所見呈弓形，由彈簧108或***件122提供的徑向偏置力向外偏置。在安裝彈簧108之後，唇112和唇114中之至少一者可如在橫截面中所見呈直線形或平面狀，由彈簧108或***件122提供的徑向偏置力向外偏置。

在一實施例中，第一唇112或第二唇114中之至少一者可以包括徑向定向的凸緣121、123。在一些實施例中，徑向定向的凸緣121、123可如在橫截面中所見呈弓形。在一些實施例中，徑向定向的凸緣121、123可如在橫截面中所見呈直線形或平面狀。徑向定向的凸緣121、123可包括位於環形凹部106內在凸緣121、123內側上的徑向邊緣。

在一實施例中，跟部116可具有如在密封件100之軸向方向上所測量的與唇112和唇114在徑向方向上的厚度大致相同的厚度。在另一實施例中，跟部116可具有延伸厚度。即，跟部116可具有如從環形凹部106到護套102之後表面118所測量的長度，該長度為彈簧108之直徑的至少20%，諸如彈簧之直徑的至少30%，彈簧之直徑的至少40%，彈簧之直徑的至少50%，彈簧之直徑的至少60%，彈簧之直徑的至少70%，彈簧之直徑的至少80%，彈簧之直徑的至少90%，或甚至彈簧之直徑的至少100%。在另一實施例中，跟部116可具有不大於彈簧之直徑的1000%的長度。

在一實施例中，密封件100之後表面118通常可以呈直線形或平面狀。即，後表面118可大體上沿具有最小表面起伏和偏差的平面。在更特定實施例中，護套102之後表面118可以呈平面狀。如下文所更詳細描述，呈平面狀或大致平面狀的後表面118可促進相鄰密封件之間的改進接觸，從而提供更好的密封特性。

如圖1A所示，彈簧108可以至少部分地設置在護套102之環形凹部106內。彈簧108可以為位於護套102之環形凹部106中的軸向定向的彈簧。在一實施例中，彈簧108可以沿、鄰近或直接鄰近第一唇112設置。在一實施例中，彈簧108可以沿、鄰近或直接鄰近第二唇114設置。

在一實施例中，如圖1A所示，彈簧108可以為軸向定向在護套102之凹部106內的彈簧。在一實施例中，彈簧108可具有小於環形凹部106之深度的150%，諸如小於環形凹部106之深度的100%，或甚至小於環形凹部106之深度的75%的直徑。在一實施例中，彈簧108之直徑可不小於環形凹部106之深度的10%。

彈簧108可如在橫截面中所見呈弓形。在一些實施例中，彈簧108可如在橫截面中所見呈直線形或平面狀。如圖1A所示，彈簧108可以接觸護套102之唇112、114中之至少一者。在一實施例中，彈簧108可在軸向方向上基本上接觸唇112、114中之至少一者的全部。在一實施例中，彈簧108可接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者。如圖1A所示，彈簧 108可基本上接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者的全部。彈簧108可接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者的內軸向邊緣。

如在本文描述的至少一實施例中所設想，彈簧108可包括形成為具有複數個線圈的螺旋彈簧的一段材料。在一實施例中，彈簧108可包括至少2個線圈，諸如至少3個線圈、至少4個線圈、至少5個線圈、至少10個線圈、至少100個線圈、至少200個線圈、至少300個線圈、至少400個線圈、至少500個線圈、或甚至至少1000個線圈。形成彈簧108的一段材料可具有多邊形或橢圓形橫截面。例如，在一實施例中，彈簧108可以由圓形線材形成。在另一實施例中，彈簧108可由纏繞成複數個線圈的材料帶形成。彈簧108之線圈可以彼此相鄰或甚至彼此部分重疊。在特定情況下，線圈可彼此平行。在另一情況下，線圈可相對於彼此傾斜。即，線圈可相對於彼此成角度地偏移和成角度。

在鬆弛狀態下，彈簧108可具有大致圓形的橫截面。即，彈簧108可以為螺旋彈簧，如上所描述。在其他實施例中，彈簧108可限定大致多邊形的橫截面輪廓。在更具體的實施例中，彈簧108可具有大致T形的橫截面輪廓。在另一實施例中，彈簧108可具有橢圓形橫截面。例如，在未示出的實施例中，彈簧108可具有卵形或圓形橫截面輪廓。在又一實施例中，彈簧108之橫截面可以呈部分橢圓形和部分多邊形。即，彈簧108之橫截面可具有直線形部分和弓形部分。形成彈簧108之線圈的線材之橫截面可呈矩形、正方形、圓形、橢圓形或梯形。形成彈簧108之線圈的線材可以介於0.025mm與25.4mm之間的間距扭轉。形成彈簧108之線圈的線材可具有介於0.025mm與25.4mm之間的線材直徑。形成彈簧108之線圈的線材可具有介於0.05mm與40,000mm之間的彈簧直徑。

在一實施例中，彈簧108可以圍繞密封件100之整個圓周延伸。在更具體的實施例中，彈簧108可具有圍繞密封件100之整個圓周的均勻形狀和材料特性。在另一更具體的實施例中，彈簧108可具有圍繞密封件100之圓周的變化的形狀或材料選擇。在另一實施例中，彈簧108可僅圍繞密封件100之一部分圓周延伸。在更具體的實施例中，彈簧108可包括至少部分地彼此間隔開的複數個彈簧108。在此類實施例中，相鄰的彈簧108之間可存在圓周空間。

彈簧108可至少部分地包含或甚至基本上由金屬(諸如鋼或甚至更具體地彈簧鋼)組成。可以對金屬進行塗覆或表面處理，以防止環境暴露所造成的腐蝕或其他不良影響。在另一實施例中，彈簧108可至少部分地包含或甚至基本上由例如Eligloy、Inconel、Hastelloy或其組合組成。

在又一實施例中，彈簧108可包含鈷、鉻、鎳、鐵、鉬、錳、鈹銅或其組合。在特定實施例中，彈簧108可包含至少10重量%的鈷，諸如至少20重量%的鈷、至少25重量%的鈷、至少30重量%的鈷、至少35重量%的鈷、或甚至至少40重量%的鈷。彈簧108可具有小於1200Mpa，諸如小於1100Mpa，小於1000Mpa，或甚至小於900Mpa的降伏強度。在特定情況下，可以對彈簧108進行熱處理或表面處理，以增強其屬性。

彈簧108可提供針對護套102之偏置力。具體而言，彈簧108可接觸第一唇112或第二唇114中之至少一者並提供針對其的向外徑向偏置力。在特定實施例中，彈簧108針對唇112、114的偏置力可以為至少0.001N/mm²，諸如至少0.01N/mm²。在另一實施例中，偏置力可小於1000N/mm²，諸如小於500N/mm²、小於400N/mm²、小於300N/mm²、小於200N/mm²、小於100N/mm²、小於50N/mm²、小於25N/mm²、或甚至小於10N/mm²。在許多實施例中，針對第一唇112的徑向偏置力可與針對第二唇114的徑向偏置力不同，如下文所進一步詳細描述。

在諸如在高壓應用中表現出的軸向加載條件下，彈簧108可從卸載位置變形到加載位置。在一實施例中，彈簧108可具有如在鬆弛狀態下所測量的卸載內徑D_U和如在工作狀態下所測量的最小加載內徑D_L，這些內徑彼此不同。在特定實施例中，D_U/D_L可為至少1.01，諸如至少1.05、至少1.1、至少1.15、至少1.2、或甚至至少1.25。在另一特定實施例中，D_U/D_L可為不大於10.0，諸如不大於5.0、不大於4.0、不大於3.0、不大於2.0、不大於1.75、不大於1.5或甚至不大於1.3。由於D_U/D_L限定彈簧偏轉比率，D_U/D_L可利用***件122之調節、形狀或材料選擇或甚至彈簧108之形狀、設計或材料選擇進行調節。

如圖1A所示，護套102可包括鄰近環形凹部106設置的***件122。***件122可沿著、鄰近或直接鄰近環形凹部106的徑向唇112、114中之至少一者設置。在一實施例中，***件122可沿著、鄰近或直接鄰近第一唇112設置。在一實施例中，***件122可沿著第二唇114設置。具體而言，***件122可形成環形凹部106之表面。

在特定情況下，***件122可至少部分地包括或甚至基本上由UHMWPE或氟聚合物(諸如PTFE)或材料(諸如PEEK)組成。***件122可至少部分地包括或甚至基本上由金屬(諸如剛)組成。

在一實施例中，***件122可以圍繞密封件100之整個圓周延伸。在更具體的實施例中，***件122可具有圍繞密封件100之整個圓周的均勻形狀和材料特性。在另一更具體的實施例中，***件122可具有圍繞密封件100之圓周的變化的形狀或材料選擇。在另一實施例中，***件122可僅圍繞密封件100之一部分圓周延伸。在更具體的實施例中，***件122可包括至少部分地彼此間隔開的複數個***件122。在此類實施例中，相鄰的***件122之間可存在圓周空間。

在一實施例中，***件122可具有大致多邊形的橫截面。例如，***件122可具有大致三角形的橫截面、大體四邊形的橫截面、大致五邊形的橫截面或包括大致筆直的側壁段的任何橫截面。在另一實施例中，***件122可具有大致橢圓形的橫截面。在又一實施例中，***件122可具有部分多邊形和部分橢圓形的橫截面輪廓。即，***件122可具有帶有弓形部分和筆直部分的橫截面。在特定情況下，***件122之橫截面輪廓可圍繞***件122之圓周呈均勻狀。在另一特定情況下，***件122之橫截面輪廓可能圍繞***件122之圓周呈不恆定狀。例如，***件122可具有在第一圓周位置處的第一橫截面輪廓和在第二圓周位置處的第二橫截面輪廓，其中第一橫截面輪廓和第二橫截面輪廓彼此不同。這在預期特定壓力或不均勻壓力的應用中可以是有利的。

***件122可具有如由***件122在相對於***件122的徑向方向上的寬度與***件122在相對於密封件100的軸向方向上的高度H1之比或寬度/高度定義的長寬比。在一實施例中，***件122之寬度/高度可不大於1.0，諸如不大於0.9、不大於0.8、不大於0.7、不大於0.6、不大於0.5、不大於0.4、不大於0.3、不大於0.25、不大於0.2、或甚至不大於0.15。在另一實施例中，***件122之寬度/高度可不小於0.001，諸如不小於0.01、或甚至不小於0.1。

***件122可如在橫截面中所見呈弓形。在一些實施例中，***件122可如在橫截面中所見呈直線形或平面狀。如圖1A所示，***件122可以接觸護套102之唇112、114中之至少一者。在一實施例中，***件122可在軸向方向上基本上接觸唇112、114中之至少一者的全部。在一實施例中，***件122可接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者。如圖1A 所示，***件122可基本上接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者的全部。***件122可包括***件凸緣125，該***件凸緣接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者。***件122可接觸護套102之唇112、114的環形凸緣121、123中之至少一者的內軸向邊緣。***件凸緣125可具有***件之高度的至少5%，諸如至少7%，諸如至少10%，諸如至少15%，或諸如至少20%的高度。

根據特定實施例，當處於鬆弛狀態時，***件122可與彈簧108及/或護套102間隔開。因此，在一實施例中，環形凹部106可包括位於***件122與彈簧108之間的空隙145。空隙145之容積可以為環形凹部106之容積的至少5%，諸如至少10%，諸如至少15%，諸如至少20%，或諸如至少25%。在另一實施例中，空隙145之容積可小於環形凹部106之容積的50%，諸如小於45%、小於40%、小於30%、小於25%、小於20%、小於15%、小於10%、或甚至小於5%。

***件122可提供針對護套102之偏置力。具體而言，***件122可接觸第一唇112或第二唇114中之至少一者並提供針對其的向外徑向偏置力。在特定實施例中，***件122針對唇112、114的偏置力可以為至少0.001N/mm²，諸如至少0.01N/mm²。在另一實施例中，偏置力可小於1000N/mm²，諸如小於500N/mm²、小於400N/mm²、小於300N/mm²、小於200N/mm²、小於100N/mm²、小於50N/mm²、小於25N/mm²、或甚至小於10N/mm²。

在又一實施例中，***件122可在護套102之環形凹部106內相對於彈簧108隔開地佈置。舉例而言，***件122之高度可小於彈簧108之內表面之直徑的100%，諸如小於直徑的99%、小於直徑的98%、小於直徑的97%、小於直徑的96%、小於直徑的95%、或甚至小於直徑的90%。在另一實施例中， ***件122之高度可不小於內表面之直徑的10%，諸如不小於直徑的25%、或甚至不小於直徑的50%。

根據特定實施例，當處於鬆弛狀態時，***件122可漂浮在護套102內。即，***件122可相對於彈簧108和/或護套102之表面間隔開。在非常特定的實施例中，一個或多個元件可將***件122連接到彈簧108。

圖1B包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。圖1B的部件可與上文在圖1A中描述的那些相同。參閱圖1B，***件122可如***件122包括彈簧108'，其係軸向定向。為了描述之目的，在關於圖1B之實施例的描述中，以下將彈簧108稱作第一彈簧，且將彈簧108'稱作第二彈簧。第二彈簧108'可在如上所描述的形狀、大小、材料或物理特性上類似於第一彈簧108。第二彈簧108'可在如上所描述的形狀、大小、材料或物理特性上與第一彈簧108不同。即，第一彈簧108、第二彈簧108'可以彼此不同。然而，第一彈簧108或第二彈簧108'可包括上文相對於第一彈簧108描述的任何特徵。例如，第一彈簧108或第二彈簧108'可至少部分地包括或甚至基本上由例如Elgiloy、Inconel、Hastelloy、鋼或其組合組成。

圖1C包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。圖1C的部件可與上文在圖1A至圖1B中描述的那些相同。參閱圖1C，***件122可如***件122包括彈簧108'，其係軸向定向。為了描述之目的，在關於圖1C之實施例的描述中，以下將彈簧108稱作第一彈簧，且將彈簧108'稱作第二彈簧。第二彈簧108'可在如上所描述的形狀、大小、材料或物理特性上類似於第一彈簧108。第二彈簧108'可在如上所描述的形狀、大小、材料或物理特性上與第一彈簧108不同。即，第一彈簧108、第二彈簧108'可以彼此不同。然而，第一彈簧108或第二彈簧108'可包括上文相對於第一彈簧108描述的任何特徵。例如，第一彈簧108或第二彈簧108'可至少部分地包括或甚至基本上由例如Elgiloy、Inconel、Hastelloy、鋼或其組合組成。此外，唇112、114之長度可在軸向上不同，在徑向密封件或端面型密封件中示出一唇112相對於另一唇114的偏移。這可以最小化密封件100沿長度的徑向截面或自由高度。唇之間的間隙可改善組件內的運動。此外，這可以允許使用較小直徑的彈簧。

圖1D包括根據一實施例的密封件之橫截面透視圖。圖1D的部件可與上文在圖1C中描述的那些相同。參閱圖1D，彈簧108可以為同時抵靠兩個密封唇112、114設置的單個錐形或蝸形彈簧。錐形或蝸形彈簧108可包括接觸第一唇112的第一部分、接觸第二唇114的第二部分以及連接第一部分和第二部分的連接部分。錐形或蝸形彈簧108可以呈凹形或凸形。彈簧108可至少部分地包括或甚至基本上由例如Elgiloy、Inconel、Hastelloy、鋼或其組合組成。此外，唇112、114之長度可在軸向上不同，在徑向密封件或端面型密封件中示出一唇112相對於另一唇114的偏移。這可以最小化密封件100沿長度的徑向截面或自由高度。此外，唇之間的間隙可改善組件內的運動。此外，這可以允許使用較小直徑的彈簧。最後，這可以最小化整體部件並改進組件。

圖2包括根據一實施例的位於密封組件內的密封件之橫截面透視圖。如圖2所示，密封件200可以在密封組件2000內向下沿中心軸線3000徑向地放置在第一構件202與第二構件204之間。第一構件202可為軸。第二構件204可為殼體。第一構件202或第二構件204中之至少一者可相對於密封件200或第一構件202或第二構件204中之另一者中的至少一者而致動。致動可以為旋轉運動、徑向運動或軸向運動。圖2的密封件200之部件可與在圖1A至圖1B中描述的那些相同。在一實施例中，第一唇212或第二唇214中的至少一者可以係靜態的，而第一唇212或第二唇214中的另一者在密封組件內可以係動態的。這可能對密封件200造成非期望之壓力。此外，第一構件202可由具有與第二構件204不同的膨脹係數的材料製成，或者反過來。這可能對密封件200造成非期望之壓力。

密封件100可形成可用於雙向壓力應用的組件。密封件100可被定向並防止流體在向前的軸向方向上洩漏，或者密封件100可被定向並防止流體在向下沿著中心軸線300的向後軸向方向上洩漏。密封件100可被定向並防止流體在向內徑向方向上洩漏，或者密封件100可被定向並防止流體在垂直於中心軸線300的方向上的向外徑向方向上洩漏。就這一點而言，密封件100可被選擇為具有允許在那些特定取向上有效的密封的具體特性。密封件100可被部署為徑向密封件、軸向密封件或端面密封件。特別合適的應用包括低溫閥、活塞、海底雙向接頭和其他需要在其之間進行密封的可移動部件。

根據本文實施例描述的密封件可允許密封件之部件具有較長的壽命，這是由於適當放置的力減少了由於組件內的密封件或其他部件的振動或致動引起的單個部件(例如彈簧、護套)的重複壓縮和受壓。因此，可以提高部件和密封件本身的壽命。

許多不同態樣及實施例係可行的。一些該等態樣及實施例已於本文中描述。在閱讀本說明書之後，熟習本技術者將理解該等態樣及實施例僅係說明性，且並不限制本發明的範圍。實施例可根據如下列項之任何一或多者。

實施例1：一種密封件，該密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧鄰近第一唇和第二唇中之一者設置在環形凹部內；其中，第一唇上的徑向偏置力與第二唇上的徑向偏置力解耦。

實施例2：一種密封組件，該密封組件包括：第一構件；第二構件；以及密封件，該密封件徑向設置在第一構件與第二構件之間，密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧鄰近第一唇和第二唇中之一者設置在環形凹部內；其中，第一唇上的徑向偏置力與第二唇上的徑向偏置力解耦。

實施例3：一種密封件，該密封件包括：環形護套，該環形護套包括主體，該主體包括限定環形凹部的第一唇和第二唇；軸向定向的彈簧，該軸向定向的彈簧鄰近第一唇和第二唇中之一者設置在環形凹部內；以及***件，該***件鄰近第一唇和第二唇中之另一者設置在環形凹部內。

實施例4：如實施例1至2中任一項之密封件或密封組件，其中密封件進一步包括***件，該***件鄰近第一唇和第二唇中之另一者設置在環形凹部內。

實施例5：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧提供針對第一唇或第二唇的介於0.1N/mm與1000N/mm之間的徑向偏置力。

實施例6：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中***件提供針對第一唇或第二唇的介於0.1N/mm與1000N/mm之間的徑向偏置力。

實施例7：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中針對第一唇的徑向偏置力與針對第二唇的徑向偏置力不同。

實施例8：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中第一唇或第二唇中之至少一者在密封組件內係靜態的。

實施例9：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中第一唇或第二唇中之至少一者在密封組件內係動態的。

實施例10：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中第一構件具有比第二構件高的膨脹係數。

實施例11：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中第一唇徑向地位於第二唇之外部。

實施例12：如實施例11之密封件或密封組件，其中***件直接鄰近第二唇設置。

實施例13：如實施例1之密封件或密封組件，其中***件直接鄰近第一唇設置。

實施例14：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中***件包含金屬。

實施例15：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧包含金屬。

實施例16：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中***件包含聚合物。

實施例17：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧包含聚合物。

實施例18：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中護套包含金屬。

實施例19：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中護套包含聚合物。

實施例20：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中第一唇或第二唇中之至少一者包括徑向定向的凸緣。

實施例21：如實施例20之密封件或密封組件，其中***件接觸第一唇或第二唇的徑向定向的凸緣之徑向邊緣。

實施例22：如實施例20之密封件或密封組件，其中彈簧接觸第一唇或第二唇的徑向定向的凸緣之內軸向邊緣。

實施例23：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中環形凹部包括位於彈簧與***件之間的空隙。

實施例24：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧以介於0.025mm與25.4mm之間的間距扭轉。

實施例25：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧具有介於0.025mm與25.4mm之間的線材直徑。

實施例26：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧具有介於0.05mm與40,000mm之間的彈簧直徑。

實施例27：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧具有矩形、正方形或梯形橫截面的線材。

實施例28：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧具有圓形橫截面的線材。

實施例29：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中密封件具有介於0.254mm與25,000mm之間的內徑。

實施例30：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中密封件具有介於0.5mm與40,000mm之間的外徑。

實施例31：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中密封件具有介於0.24mm與40,000mm之間的高U盾。

實施例32：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中***件包括第二彈簧。

實施例33：如前述實施例中任一項之密封件或密封組件，其中彈簧為錐形彈簧或蝸形彈簧。

請注意，並非上文一般說明或實例中所述的所有特徵均係需要，可能並不需要特定特徵的一部分，並且除了所述者之外的一或多種特徵可予提供。又進一步地，所列出的特徵之順序不一定是它們的執行順序。

為清楚起見，本文在單獨的實施例的上下文中描述的某些特徵，也可以在單個實施方案中組合提供。相反，為簡潔起見，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵亦可單獨提供或以任何次組合來提供。

益處、其他優點及問題之解決方案已針對特定實施例描述如上。然而，這些益處、優點、問題之解決方案以及可造成任何益處、優點、問題之解決方案發生或變得更加顯著之任何特徵不應被解釋為任何或所有申請專利範圍之關鍵、所需或必要特徵。

說明書及本文中所述之實施例的描繪係意欲提供各種實施例之結構的一般瞭解。說明書和描繪並非意欲用作使用本文中所述之結構或方法的裝置和系統之所有元件和特徵之詳盡和全面的描述。單獨的實施例亦可在單一實施例中組合提供，並且相反地，為了簡潔起見，在單一實施例的上下文中所述的各種特徵亦可單獨提供或以任何次組合來提供。進一步地，引用範圍中所述的值包括該範圍內的各個及每個值。只有在閱讀本說明書之後，許多其他實施例對於熟習本技術領域者才是清楚易見的。其他實施例可予使用並衍生自本揭示，使得結構性取代、邏輯性取代或另外的改變可在不脫離本揭示的範圍下進行。據此，本揭示應被視為說明性的而非限制性的。

100:密封件