专利名称：密封环的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及密封环，更具体地涉及由合成材料制成的可膨胀的密封环。
相关技术描述密封环被用于机械装置中，用于在轴或者杆和孔道之间产生密封，例如被用于压缩机、自动传动和动力转向装置中。密封环通常具有开口的环形形状，并且被安装在位于圆筒状的壳体中的轴或者杆的圆周槽上。密封环的功能通常是控制流体从环的一侧到另一侧的渗漏，而允许轴或者杆在圆筒状的壳体内旋转或者脉动。
密封环已经被制造成带有接合处，其允许环随着安装了所述密封环的轴或者杆的膨胀或者收缩而膨胀或者收缩，例如在轴的热膨胀或者收缩期间所发生的。这类可膨胀的密封环的接合处被制造成具有各种几何构型，因此当在壳体中运动时，环末端之间的打开间隙被最小化。现有的密封环接合处方案包括平接合、斜口接合和阶式接合。国际专利出版物WO 96/21116公开了具有分开切口的塑料密封环，该分开切口具有阶梯状搭接构型，其中互相搭接的环末端沿着滑动面彼此接触。这类搭接密封环末端使密封环在给定的温度范围内具有相对恒定的间隙，在不同程度上与轴、壳体和密封环的热膨胀系数无关。
当现有的可膨胀的密封环膨胀时，搭接末端倾向于向外弯曲，这引起环的末端压在缸筒上。这导致环上具有不均匀的磨损，使得必须更经常地更换密封环。这增加了停机时间以及维护和材料成本。因此，需要这样一种可膨胀的密封环，其具有搭接的末端，该搭接的末端在膨胀和收缩时保持圆形的形状。此外需要这样一种可膨胀的密封环，其在膨胀或者收缩时不向外弯曲，特别地其中所述环用合成聚合物材料例如塑料制成。
发明内容
本发明涉及合成材料的环形密封环。所述环具有断口，其中第一和第二互补端限定所述断口的相对侧。所述环的向内的环形部分具有从第一环末端伸出的第一内舌体和在第一环末端处的向内的部分中形成的第一内槽。向内的环形部分具有从第二环末端伸出的第二内舌体和在第二环末端处的在向内的部分中形成的第二内槽。第一内舌体被定位成装配到第二内槽中，并且第二内舌体被定位成装配到所述第一内槽中。所述环的向外的环形部分具有邻接第一内舌体并且从第一环末端伸出的第一外舌体，和在第一环末端处的向外的环形部分中形成的并且邻接第一内槽的第一外槽。向外的环形部分还具有邻接所述第二内舌体并且从第二环末端伸出的第二外舌体，和在第二环末端处的向外的环形部分中形成并且邻接第二内槽的第二外槽。第一外舌体被定位成装配到第二外槽中，并且第二外舌体被定位成装配到第一外槽中。在所述环的环向中，第一和第二内舌体各自比第一和第二外舌体两者长。
图1是从密封环的前方和高于密封环的点观察的本发明密封环的透视图；图2是从示于图1中的密封环的前方和低于密封环的点观察的密封环的透视图；图3A-3C各自是从示于图1和2中的密封环的底部观察的密封环锁定部分的详细透视图。
发明详述本发明的密封环举例说明于图1中。密封环10被显示成装配在圆柱体C上。密封环10优选由合成材料例如聚合物树脂组成。密封环10具有由向外的环形部分14围绕的向内的环形部分12。密封环10具有由第一末端18和第二末端20限定的断口16。按照本发明优选实施方案，环末端18和20一般是限定所述断口16的相对侧的互补末端。
在示于图1-3中的本发明实施方案中，向内的环形部分12具有从第一环末端18伸出的第一内舌体22和在所述第一环末端处的在所述向内的部分中形成的第一内槽24。向内的环形部分还具有从第二环末端20伸出的第二内舌体26和在所述第二环末端处的在向内的部分中形成的第二内槽28。第一内舌体22被定位成装配到所述第二内槽28中，并且第二内舌体26被定位成装配到所述第一内槽24中。
在示于图1-3中的本发明实施方案中，密封环10的向外的环形部分14具有邻接所述第一内舌体22并且从所述第一环末端18伸出的第一外舌体30，在第一环末端18处的在向外的环形部分14中形成的并且邻接第一内槽24的第一外槽32。第二外舌体34邻接第二内舌体26并且从所述第二环末端20伸出。第二外槽36在第二环末端20处的向外的环形部分14中形成并且邻接第二内槽28。第一外舌体30被定位成装配到第二外槽36中，并且第二外舌体34被定位成装配到所述第一外槽32中。
按照本发明，在所述环的环向中，第一和第二内舌体各自比所述第一和第二外舌体两者长。在示于图1-3中的本发明实施方案中，在环10的环向中，第一和第二内舌体22和26各自比所述第一和第二外舌体30和34长。在此，舌体长度是舌体的较细部分在环向中从舌体的较细部分开始之处延伸的长度。如图3A中说明的，第一内舌体22的长度是长度“A”和第二内舌体26的长度是长度“C”。相似地，第一外舌体30的长度是示于图3A中的长度“B”，和第二外舌体34的长度是示于图3A中的长度“D”。
按照本发明的优选实施方案，第一内舌体和第二内槽是互补的，并且第二内舌体和所述第一内槽是互补的。在示于图1-3中的本发明实施方案中，第一内舌体22和第二内槽28是互补的，并且第二内舌体26和所述第一内槽24是互补的。进一步优选的是，第一外舌体和第二外槽是互补的，并且第二外舌体和第一外槽是互补的。在示于图1-3中的本发明实施方案中，第一外舌体30和第二外槽36是互补的，并且第二外舌体34和第一外槽32是互补的。按照本发明优选实施方案，第一内舌体形成所述第一内槽的表面，和第二内舌体形成所述第二内槽的表面。在示于图1-3中的本发明实施方案中，第一内舌体22形成所述第一内槽24的表面，和第二内舌体26形成所述第二内槽28的表面。以类似方式，第一外舌体30形成所述第一外槽32的表面，和第二外舌体34形成所述第二外槽36的表面。
按照本发明实施方案，在所述环的环向中，第一和第二内舌体各自比所述第一和第二外舌体两者长至少20％。在所述环的环向中，第一和第二内舌体可以比所述第一和第二外舌体两者长50％以上。在示于图1-3中的本发明实施方案中，在所述环的环向中，第一和第二内舌体的长度是所述第一和第二外舌体的大约三倍。
优选，第一和第二内舌体具有基本上相同的尺寸，和第一和第二外舌体具有基本上相同的尺寸。在示于图1-3中的本发明实施方案中，第一和第二内舌体22和26具有基本上相同的长度、宽度和高度，和第一和第二外舌体30和34具有基本上相同的长度、宽度和高度。同样，第二内槽28优选具有与互补的第一内舌体22相比大仅仅一个分数部分的长度、宽度和高度，和第一内槽24优选具有与互补的第二内舌体26相比大仅仅一个分数部分的长度、宽度和高度。相似地，第二外槽36优选具有与互补的第一外舌体30相比大仅仅一个分数部分的长度、宽度和高度，和第一外槽32优选具有与互补的第二外舌体34相比大仅仅一个分数部分的长度、宽度和高度。在此，槽的长度是槽的开口空间在环向中从开口槽开始之处延伸的长度。如图3A中说明的，第一内槽24的长度是长度“A”和第二内槽28的长度是长度“C”。相似地，第一外槽32的长度是示于图3A中的长度“B”，和第二外槽36的长度是示于图3A中的长度“D”。
按照本发明优选实施方案，第一和第二内舌体、第一和第二内槽、第一和第二外舌体和第一和第二外槽各自具有基本上矩形的横截面。更优选，第一和第二内舌体、第一和第二内槽、第一和第二外舌体和第一和第二外槽各自具有方形横截面，如图1-3中所示。进一步优选的是，合成材料的环形环具有与所述合成材料的环形环的向外的表面基本上同中心的向内的表面。在示于图1和2中的本发明实施方案中，内环形部分12的内表面与外环形部分14的外表面是同中心的。进一步优选的是密封环具有基本上矩形的横截面，并且更进一步优选的是密封环具有方形横截面。
按照本发明优选实施方案，密封环由高性能聚合物组成。进一步优选的是所述密封环由合成聚合物组成，该合成聚合物是耐高温的、具有高熔点、具有高的压缩强度并且不是脆性的。进一步优选的是所述密封环由具有低热膨胀系数和低摩擦系数的材料组成。优选的聚合物包括一种或多种选自以下的聚合物聚酰亚胺、聚醚醚酮(“PEEK”)、聚酰胺酰亚胺(“PAI”)、聚醚酮酮(“PEKK”)、聚醚酮(“PEK”)、热塑性聚酰亚胺(“ TPI”)、含氟聚合物例如聚四氟乙烯(“PTFE”)或者全氟烷氧基(“PFA”)、聚醚酰亚胺(“PEI”)、聚苯硫醚(“PPS”)、聚砜、聚醚砜(“PES”)和液晶聚合物(“LCP”)。更优选，所述密封环由聚酰亚胺组成，例如由E.I.Du Pont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware出售的Vespel热塑性材料。优选，本发明密封环通过注塑生产，但是可选择地可以通过其它已知的方法生产。
如上所述的本发明密封环的优点是，两个密封环末端彼此以这样一种方式锁住，使得当密封环的两个末端被锁住和搭接而获得密封功能时，密封环能够保持优选的理想的环形形状。使用本发明的密封环，能够保持理想的环形形状，而与径向负荷无关。
权利要求
1.一种密封环，其包含合成材料的环形环，该环形环具有由向外的环形部分围绕的向内的环形部分，所述环中具有断口，并且第一和第二互补的末端限定所述断口的相对侧，所述向内的环形部分具有从所述第一环末端伸出的第一内舌体和在所述第一环末端处的在所述向内的部分中形成的第一内槽，并且所述向内的环形部分具有从所述第二环末端伸出的第二内舌体和在所述第二环末端处的向内的部分中形成的第二内槽，所述第一内舌体被定位成装配到所述第二内槽中，并且所述第二内舌体被定位成装配到所述第一内槽中；所述向外的环形部分具有邻接所述第一内舌体并且从所述第一环末端伸出的第一外舌体，在所述第一环末端处的在所述向外的环形部分中形成并且邻接所述第一内槽的第一外槽，邻接所述第二内舌体并且从所述第二环末端伸出的第二外舌体，和在所述第二环末端处的在向外的环形部分中形成并且邻接所述第二内槽的第二外槽，所述第一外舌体被定位成装配到所述第二外槽，所述第二外舌体被定位成装配到所述第一外槽；其中，在所述环的环向中，所述第一和第二内舌体各自比所述第一和第二外舌体两者长。
2.权利要求1的密封环，其中所述第一内舌体和所述第二内槽是互补的，并且其中所述第二内舌体和所述第一内槽是互补的。
3.权利要求2的密封环，其中所述第一外舌体和所述第二外槽是互补的，和其中所述第二外舌体和所述第一外槽是互补的。
4.权利要求3的密封环，其中在所述环的环向中，所述第一和第二内舌体各自比所述第一和第二外舌体两者长至少20％。
5.权利要求3的密封环，其中所述第一和第二内舌体具有基本上相同的尺寸，并且其中所述第一和第二外舌体具有基本上相同的尺寸。
6.权利要求5的密封环，其中在所述环的环向中，所述第一和第二内舌体各自比所述第一和第二外舌体两者长至少50％。
7.权利要求2的密封环，其中所述第一内舌体形成所述第一内槽的表面，并且其中所述第二内舌体形成所述第二内槽的表面。
8.权利要求2的密封环，其中所述第一和第二内舌体、所述第一和第二内槽、所述第一和第二外舌体和所述第一和第二外槽各自具有基本上矩形的横截面。
9.权利要求8的密封环，其中所述第一和第二内舌体、所述第一和第二内槽、所述第一和第二外舌体和所述第一和第二外槽各自具有方形横截面。
10.权利要求8的密封环，其中所述合成材料环形环具有与所述合成材料环形环的向外的表面基本上同中心的向内的表面。
11.权利要求10的密封环，其中密封环具有基本上矩形的横截面。
12.权利要求11的密封环，其中密封环具有方形横截面。
13.权利要求1的密封环，其中所述环由聚合物材料组成。
14.权利要求13的密封环，其中聚合物材料是一种或多种选自以下的聚合物聚酰亚胺、PEEK、PAI、PEKK、PEK、TPI、含氟聚合物、PEI、PPS、聚砜、PES和LCP聚合物。
15.权利要求14的密封环，其中含氟聚合物选自PTFE和PFA。
16.权利要求13的密封环，其中所述环主要地由聚酰亚胺聚合物组成。
全文摘要
提供了合成材料环形密封环。所述环具有断口，其中第一和第二互补末端限定所述断口的相对侧。所述环的向内的环形部分具有从环末端伸出的第一和第二内舌体，并且其具有在环末端的向内的部分中形成的第一和第二内槽。第一内舌体被定位成装配到第二内槽中，并且第二内舌体被定位成装配到所述第一内槽中。所述环的向外的环形部分具有邻接所述第二和第一内舌体并且从环末端伸出的第一和第二外舌体，并且其具有在环末端处的在环中形成的并且邻接所述第二和第一内槽的第一和第二外槽。第一外舌体被定位成装配到第二外槽中，并且第二外舌体被定位成装配到第一外槽中。在所述环的环向中，第一和第二内舌体各自比第一和第二外舌体两者长。
文档编号F16J15/32GK1692047SQ03821090
公开日2005年11月2日 申请日期2003年9月3日 优先权日2002年9月5日
发明者K·彼得斯 申请人:纳幕尔杜邦公司