流体激活的轴密封件的制作方法

专利名称：流体激活的轴密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封件，尤其是涉及结合有凝胶材料的流体激活的轴密封件。
背景技术：
许多工业应用需要轴从一结构的一个区域穿过壁抵达结构的另一区域。轴通常穿过壁中的开口，并且相对于壁的位置而移动。例如，轴可绕着穿过表面的轴的轴线而平移、转动或者以平移和转动的一些结 合方式运动(例如，扭曲、弯曲或伸展)。轴与壁开口之间通常存在空间间隙，以有助于这种运动。一些涉及移动轴的应用要求结构的间隔开的区域之间流体隔离，以使得结构的一个区域中的泄漏或污染物不会经轴和壁开口之间的间隙而移到或流到结构的相邻区域。例如，沿着舰船船体的长度延伸的推进轴穿过若干舱壁，这些舱壁将舰船的不同隔室间隔开。防止一个隔室中的水泄漏沿着轴前进穿过舱壁而进入到下一个隔室中，这对于防止船体充满水以及防止淹没舰船是很关键的。轴密封件例如在轴相对于舰船结构中的轴开口转动期间典型地用于限制流体流从一个隔室流到下一个隔室。设计用于在轴操作期间随着轴转动而转动的一种传统轴密封件的实例是由Wartsila-Lips Inc.0f Poulsbo, Washington所销售的ND型轴密封件。ND型密封件包括定位于橡胶模制件-轴相接面处的O形圈，以使得模制件和O形圈随着轴回转而回转。由舱壁的两个侧面上的不相等压力值所产生的O形圈两侧间的压差使得橡胶模制件变形并且压靠壳体，该壳体定位在开口周围。在模制件压靠壳体时，阻止了模具的转动。静止不动的模制件产生了对壳体的密封并且迫使O形圈与轴接触。O形圈也停止回转，并且产生相对于轴的流体密封。ND形轴密封件的一个缺点在于:在密封部件变干时，密封部件与轴之间的接触导致了密封部件由于在密封环和橡胶模制件上的相关的由摩擦导致的磨损而引起的过早失效。当前的造船规范通常要求:在密封件接合轴之前，密封部件的相对表面之间的压差为大约l/3psig(磅/平方英寸，或大约234.1 kg/m2),或者水为约8-9英寸(大约203_229mm)。水的存在有助于产生轴与密封部件(例如，模制件和O形圈)之间的不透水界面。在存在仅仅0.6-0.9英寸(大约15.2-22.9mm)水的情况下，ND型密封件已被激活(例如，接触轴)。密封部件在密封部件较干时接触轴，导致了早期磨损。另外，当在存在较小量水的情况下激活密封部件时，在相对的密封部件之间形成不足以产生液密密封的压差。当未形成液密密封时，与轴和密封部件相关联的泄漏率可能超过造船规范。例如，造船规范通常要求自激活的舱壁轴密封，其具有最大泄漏率0.5美国品脱/小时(大约0.065ml/s)。自激活的轴密封件在相对于轴安装之后以及泄漏期间通常并不需要人工操作(例如，密封件的调整)。对于DDG型驱逐舰，造船规范所允许的最大泄漏率是I美国品脱/分钟(大约0.1314ml/s)。密封件在存在较低压差的情况下的激活(例如，上述讨论的由相对低水位所导致的早期激活)导致了密封部件的加速磨损。密封件的加速磨损导致了密封件的过早失效，且并不符合造船规范。由此，存在对于自激活的轴密封件的需求，该自激活轴密封件在存在较小量流体的情况下不会过早激活。再者，存在对于设计用来抑制早期磨损的轴密封件的需求。还存在对于其设计可依比例决定以有效密封各种直径的轴密封件的需求。例如，存在对于针对较小直径轴设计和较大直径轴设计的轴密封件的需求，两者都可基于驱逐舰或商用舰船以及各种工业应用中找到。

发明内容
在此所描述的构思通过将密封件与在暴露于流体中时膨胀的凝胶材料相关联而解决了与当前轴密封件设计相关联的这些或其他问题。在一个实施例中，采用了这些材料的密封件设计通常在没有流体的情况下与移动轴不接触。在密封件与轴之间的隔开通过减弱在没有流体的情况下密封件的摩擦效应而延长了密封件的寿命。当凝胶材料膨胀时，使密封件变形并且推动密封件与轴接触。下面描述与这些密封件相关联的各种特征和优点。本发明在一个方面涉及一种系统。该系统包括支撑部件，该支撑部件限定了外表面，该外表面包括联接到舱壁结构的相接面。系统还包括载体部件，该载体部件具有内表面，以可滑动地接合支撑部件的外表面。系统包括相对于载体部件布置的密封件。密封件包括唇部分和响应于流体的凝胶材料。凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向轴或者与轴接触，而在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。本发明在另一方面涉及一种用于在轴从第一隔室通到第二隔室的情况下将第一隔室中的流体与第二隔室隔离开的系统。该系统包括相对于轴布置的密封件。密封件包括唇部分和响应于流体的凝胶材料，该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向轴或者与轴接触。凝胶材料在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。在又一方面，本发明涉及一种支撑部件，支撑部件在轴从第一隔室通到第二隔室并且流体被密封件隔离的情况下通过舱壁将第一隔室中的流体与第二隔室间隔开，该密封件包括唇部分和响应于流体的凝胶材料。该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向轴或者与轴接触，而在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。支撑部件包括环形结构，该环形结构限定了在支撑部件安装到舱壁时联接到舱壁的相接表面。环形结构包括相对于相接表面布置的外表面。外表面用于与载体部件的相应内表面可滑动地接合，该载体部件使密封件相对于支撑部件定位。
本发明在另一方面涉及一种载体部件，该载体部件定位包括唇部分和响应于流体的凝胶材料的密封件。该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向穿过舱壁的轴或者与轴接触，而在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。载体部件包括环形主体，该环形主体限定了沿着主体的外圆周的通道，以响应于轴的运动而可滑动地接合支撑部件的安装至舱壁的相应外表面。环形主体限定了沿着主体的内表面的延伸部，以联接和定位密封件。在另一方面，本发明涉及一种密封由舱壁结构间隔开的相邻隔室的方法。该方法包括将限定了外表面的支撑部件的相接面紧固到舱壁结构的相应相接面。本方法还包括将载体部件的内表面定位成可滑动地接合支撑部件的外表面。方法包括相对于载体部件联接密封件。密封件包括唇部分和响应于流体的凝胶材料，该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向轴或与轴接触，而在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。本发明在另一个方面涉及一种系统。该系统包括用于将支撑装置联接到舱壁结构的相应相接面的相接面。支撑装置限定了外表面。系统包括密封装置，该密封装置包括响应于流体的凝胶材料，该凝胶材料响应于暴露于流体中或不存在水而可逆地改变体积，以用于调节密封装置的一部分与穿过舱壁结构的轴之间的流动路径的尺寸。系统还包括载体装置，该载体装置用于相对于支撑装置定位密封装置。载体装置限定了用于可滑动地接合支撑装置的外表面的内表面。本发明在另一个方面涉及一种用于将第一隔室中的流体与第二隔室隔离开的系统，其中，轴从第一隔室通到第二隔室，其中流体通过密封件而被隔离开，该密封件包括唇部分和响应于流体的凝胶材料。凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向轴或者与轴接触，而在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。系统包括舱壁结构，该舱壁结构限定了第一隔室中的第一表面、第二隔室中的第二表面以及从第一隔室通到第二隔室的开口。第一表面限定了第一环形区域，而第二表面限定了第二环形区域。第一环形区域和第二环形区域邻近开口，并且与载体部件的相应内表面可滑动地接合，该载体部件相对于舱壁结构定位密封件。在其他实例和实施例中，上面各方面中的任一方面可包括以下特征中的一个或多个。在一些实施例中，系统或部件包括保持部件，以将密封件相对于载体部件定位和联接。保持部件可包括将保持部件联接到凝胶材料的板部分。凝胶材料的膨胀推动板部分，从而将密封件的唇部分相应地推动成朝向轴或者与轴接触。板部分还可响应于凝胶材料的膨胀而增加唇部分移动的距离。在一些实施例中，一组O形圈布置在支撑部件的外表面与载体部件的外表面之间。该组O形圈减小了从第一隔室到第二隔室的流动路径，该第一隔室到第二隔室通过舱壁或舱壁结构而间隔开。在一些实施例中，舱壁结构包括壳体部分，并且支撑部件的相接面联接到壳体部分。一些实施例的特征在于对准环，该对准环相对于载体部件定位，以相对于轴定位密封件。对准环可相对于载体部件的相对于轴的延伸部而定位。对准环可包括低摩擦材料或低磨损材料(或者两者)。对准环还可包括低腐蚀材料。例如，对准环可由低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料形成或者涂覆有低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料。在一些实施例中，密封件的唇部分包括低摩擦材料或低磨损材料(或者两者)。密封件的唇部分还可包括低腐蚀材料。在一些实施例中，密封件的唇部分由低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料形成或者涂覆有低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料。低磨损材料可减小对准环、密封件的唇部分、轴或者这三者的组合的磨损。低摩擦材料可减小对准环与轴之间的摩擦或者减小密封件的唇部分与轴之间的摩擦。在一些实施例中，轴是复合材料轴。轴还可由金属或金属合金制成。支承件组可布置在载体部件的一部分内，并且相对于轴定位。支承件组中的每一个支承件可响应于轴的接触和/或转动而转动。该支承件组可相对于轴而将密封件对中。对应于支承件组的一衬套组可用于将支承件组紧固到载体部件。在一些实施例中，每个支承件包括布置在其表面上的涂层。一些实施例的特征在于转动轴。载体部件的延伸部可包括凹入区域。支承件组可布置在凹入区域内，以可转动地接合轴。在一些实施例中，该衬套组(对应于支承件组)将支承件组紧固到载体部件。衬套中的每一个可限定衬套表面，该衬套表面与载体部件的延伸部的外表面基本上共面。在一些实施例中，密封件包括可透过流体的硬的开孔式泡沫或者可透过流体的软的开孔式泡沫。凝胶材料可嵌入在硬或软的开孔式泡沫中。凝胶材料的膨胀和收缩是可逆效应。例如，可逆效应包括响应于落到凝胶材料的相变温度以下的凝胶温度而膨胀的凝胶材料。可逆效应还包括响应于超过凝胶材料的相变温度的凝胶温度而收缩的凝胶材料。与轴接触可以指唇部分、对准环、支承件组或它们的组合与轴的标称接触或者与轴的接合。在轴与唇部分之间形成空隙涉及唇部分与轴脱离接触。增加轴与唇部分之间空隙的尺寸涉及唇部分运动远离轴。在一些实施例中，支撑部件的外表面限定了两个基本上平行的表面。基本上平行的表面可基本上反向朝向(例如，一个表面可朝向第一隔室，而另一个表面可朝向通过舱壁结构隔开的第二隔室)。舱壁结构的第一表面和第二表面还可以是基本上平行且反向朝向的表面。本发明在另一个方面涉及一种系统。该系统包括柔性主体,该主体沿着柔性主体的外直径限定了相接表面。系统还包括密封结构，该密封结构沿着主体的内直径布置。密封结构包括唇部分和凝胶材料，该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以将唇部分推动成朝向轴或者与轴接触。该凝胶材料在没有流体的情况下收缩以形成或增加轴与唇部分之间空隙的尺寸。在一些实施例中，系统包括环形结构，该环形结构可移除地紧固到柔性主体(例如，紧固到柔性主体的外直径)，以将相接表面联接到载体部件或支撑部件。在一些实施例中，柔性主体的特征在于沿着柔性主体的内直径布置的延伸部。环可结合到延伸部。环可由低摩擦材料、低磨损材料或低腐蚀材料(或者这些材料的组合)制成或涂覆有低摩擦材料、低磨损材料或低腐蚀材料。在一些实施例中，密封结构是备用密封件。密封结构可与柔性主体一体地形成，或者密封结构可与柔性主体分别地形成，再联接在一起(例如，通过粘结)。在一个方面，本发明的特征在于一种包括壳体和相对于壳体布置的密封件的系统。密封件包括凝胶材料，该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀以用于减小流过壳体与轴之间空隙或间隙的流体流。密封件包括唇部分，并且凝胶材料的膨胀将唇部分推动成与轴接触。
在一些实施例中，密封件减小了与壳体和轴之间的空隙相关联的流动区域。在一些实施例中，密封件通过凝胶材料的膨胀被推动成与轴接触，并且基本上消除了流动区域(例如，通过封闭空隙)。在一些实施例中，凝胶材料适于在存在流体的情况下收缩，以用于形成或增加密封件与轴之间空隙中的至少一种。在一个实施例中，在流体从隔室移除之后，凝胶材料变干并且收缩以允许密封件变形回到密封件在暴露于流体中之前所拥有的原始形状。在一些实施例中，凝胶材料的膨胀是可逆过程或效果。在一些实施例中，轴穿过舱壁(例如，穿过船舶的船体的螺旋桨轴)。在一些实施例中，凝胶材料通过将凝胶颗粒嵌入开孔式泡沫中而形成。在一些实施例中，开孔式泡沫是硬的开孔式泡沫或者软的开孔式泡沫。在一些实施例中，开孔式泡沫成形为配合在密封件的凹穴内。在一些实施例中，密封件包括唇型密封件。密封件或唇型密封件可包括弹性体材料、天然橡胶材料或者合成橡胶材料。在一些实施例中，密封件包括低磨损材料以减小密封件与轴之间的磨损，或者包括低摩擦材料以减小密封件与轴之间的摩擦。低磨损材料可以是Teflon 材料，例如模制、粘结、涂覆或者以其他方式紧固或施加到密封件上。低磨损材料减小轴与密封件之间的磨损，该磨损可在轴与密封件之间长期接触期间发生。在一些实施例中，系统包括对准环，该对准环适于相对于壳体、轴或者这两者对准密封件。在一些实施例中，对准环包括相对于轴的接触面以及包括低磨损材料。在一些实施例中，低磨损材料包括Teflon⑩材料。在一些实施例中，低磨损材料相对于密封件通过粘结、坐放、配合、联接或它们的任何组合中的至少一种而被紧固。在一些实施例中，密封件例如通过凹槽、凹穴、干涉配合(例如，径向干涉配合)或者摩擦配合而俘获低磨损密封件。对准环可由低磨损材料或低摩擦材料制成，例如Teflon⑩材料。对准环可还涂覆有低磨损材料或低摩擦材料。在一些实施例中，系统包括包含第二凝胶材料的第二密封件，该第二凝胶材料在暴露于流体中时膨胀，减小通过壳体与轴之间空隙的流体流动。在一些实施例中，密封件减小沿着第一方向流过壳体与轴之间空隙的流体流动，而第二密封件减小了沿着第二方向壳体与轴之间的第二流动。在一些实施例中，第二方向基本上反向于第一方向。在一些实施例中，密封件是备用密封件。密封件可在轴相对于壳体的运动(例如转动、平移或者它们的任意组合)期间减小壳体与轴之间的流体流动。在一些实施例中，在密封件暴露于流体中时，在密封件两侧保持压差。压差可例如通过与凝胶材料相互作用并且使得凝胶材料膨胀而改善密封件的性能。在另一方面，本发明的特征在于一种用于减小轴与壳体之间流体流动的方法。该方法包括相对于轴将壳体安装在开口中。该方法还包括相对于壳体定位密封件。该密封件包括凝胶材料，该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀，减小流过壳体与轴之间空隙的流体流动。在一些实施例中，该方法包括安装至少一个对准环，所述至少一个对准环适于将密封件相对于壳体、轴或这两者对准。在一些实施例中，该方法包括将对准环联接到密封件，以用于将壳体相对于密封件对准。在一些实施例中，该方法包括安装包括第二凝胶材料的第二密封件，该第二凝胶材料在暴露于流体中时膨胀，减小流过壳体与轴之间空隙的流体的第二流动。在一些实施例中，该方法包括安装适于将密封件相对于壳体、轴或这两者对准的第二对准环。在一些实施例中，该方法包括相对于密封件紧固低磨损材料，该紧固包括粘结、坐放、配合、联接或者它们的任意组合中的至少一种。在一些实施例中，紧固包括密封件例如通过凹槽、凹穴、干涉配合(例如，径向干涉配合)或者摩擦配合而俘获低磨损材料。在另一个方面，本发明的特征在于一种系统，该系统包括相对于轴布置的壳体，以及用于响应于暴露于流体的减小壳体与轴之间空隙的装置。用于减小间隙的装置包括响应于流体的凝胶材料。在另一方面,本发明的特征在于一种包括壳体和相对于壳体布置的密封件的系统。密封件包括凝胶材料，该凝胶材料在暴露于流体中时膨胀，用于减小流过壳体与结构之间间隙的流体流动。在一些实施例中，密封件的一部分在没有流体的情况下并不与结构接触，例如，以减小与系统的部件(例如，密封件)上摩擦相关联的磨损。在一些实施例中，密封件的一部分在密封件暴露于流体中时接触结构。在一些实施例中，密封件包括唇部分，凝胶材料的膨胀将唇部分推动成与结构接触。在本发明的其他实施例中，上述这些方面中的任一方面可包括上面特征中的一个或多个。本发明的一个实施例可提供上述所有特征和优点。参照下面的描述和附图将更加全面地理解这些或其他的特征，附图是示例性的，因而不必按照比例绘制。然而，在其他实施例中，本发明并不必须实现所有这些目的，并且本发明的权利要求并不局限于能够实现这些目的的结构或者方法。根据本发明的一种流体激活的轴舱壁密封系统的特征在于环形载体，该环形载体相对于舱壁固定并且围绕延伸穿过舱壁和环形载体的轴固定。环形载体可包括向内环部分，该向内环部分围绕轴且与轴间隔开。环形载体支撑一对唇型密封件，向内环部分的每一侧上有一个唇型密封件。每个唇型密封件在与轴间隔开的唇部分和邻接向内环部分的一部分之间限定出面向外的凹穴。泡沫主体布置在每个唇型密封件的凹穴中。每个泡沫主体包括凝胶材料，该凝胶材料构造为在存在流体的情况下膨胀，从而推动唇型密封件的唇部分接触轴，以相对于轴密封环形载体。环形保持器装配到环形载体的每一侧，用于将泡沫主体保持在每个唇型密封件的凹穴中。环形保持器优选地包括多个贯穿的流体孔口，以激活凝胶材料。向内环部分和环形保持器典型地从每个唇型密封件的唇部分向内间隔开。在一个实施例中，唇型密封件的唇部分包括向下悬垂的远侧端部，其在凝胶材料膨胀时密封轴。每个唇部分的向下悬垂的远侧端部与唇部分的剩余部分相比薄且不硬。本发明的特征还在于，流体激活轴舱壁密封系统包括环形载体，该环形载体相对于舱壁固定并且围绕延伸穿过舱壁和环形壳体的轴固定。环形载体支撑一对唇型密封件，每个唇型密封件在与轴间隔开的唇部分和邻接环形载体的一部分之间限定出面向外的凹穴。每个唇部分包括向下悬垂的远侧端部。每个唇部分的凹穴中的材料被构造为在存在流体的情况下膨胀，从而将向下悬垂的远侧端部唇部分推动成与轴接触，以相对于轴密封环形载体。环形保持器被装配到环形载体的每一侧，用于将材料保持在每个唇型密封件的凹穴内。优选地，材料是位于泡沫主体中的凝胶材料。


根据所附附图和优选实施例的下列描述，本领域的技术人员将知晓其他的目的、特征以及优点，附图中:
图1是体现本发明的系统的一部分的横截面图，系统减小轴与壳体之间的流体流动；图2是体现本发明的系统的分解透视图，系统减小轴与壳体之间的流体流动；图3是根据本发明的一个示例性实施例的唇型密封件的横截面透视图，唇型密封件包括设计用来接纳凝胶材料的凹穴；图4是根据本发明的一个示意性实施例的系统的横截面图；图5是用于图4的系统中的背靠背唇型密封件的横截面透视图；图6是用于体现本发明的系统的泄漏率数据的示图；图7是根据本发明的一个示例性实施例的密封件的横截面透视图；图8A是根据本发明的示例性实施例的系统一部分的横截面图；图8B是图8A系统的一部分的局部横截面透视图；图SC是根据本发明的一个示例性实施例的包括可替代载体部件的系统的一部分的横截面图；图9A是根据本发明的一个示例性实施例的支撑部件的一部分的透视图；图9B是组装好的支撑结构的俯视平面图；图9C是根据本发明的一个示例性实施例的舱壁结构的俯视平面图；图9D是图9C的舱壁结构的横截面图；图1OA是示出了本发明的一个实施例的一种密封系统的横截面图，密封系统包括保持部件和板部分，密封系统图示为处于未激活状态或者在没有流体的情况下；图1OB是图1OA的密封系统图示为处于激活状态或在存在流体的情况下的横截面图；图1lA是根据本发明的一个示例性实施例的支承件的透视图；图1lB是包括载体部件的系统的局部横截面透视图，在载体部件中安装有多个如图1lA所示的支承件；图1lC是图示了本发明的一个实施例的包括支承件的密封系统的局部横截面透视图，支承件安装在载体部件中；图12A是图不了本发明的一个实施例的系统的横截面图；图12B是图12A的系统的一部分的正视图；图12C是体现本发明一些方面的碎屑防护件的横截面图；图12D是包括夹紧结构的系统的正面图；图13是根据本发明的另一个流体激活的轴舱壁密封系统的示意性主视图；图14是沿着图13的线14-14剖切的横截面图；以及图15是图14中所示的密封系统的一部分的示意性横截面详图。
具体实施例方式除了下面所公开的一个或多个优选实施例之外，本发明能够有其他实施例，并且能够以多种方式实施或实现。因此，应知晓的是，本发明并不限于将其应用到下面描述所提到的或者附图所图示的结构细节和部件布置。如果在此仅仅描述了一个实施例，则本发明的权利要求并不限于实施例。此外，本发明的权利要求并不解读为限制性的，除非存在证明某一例外、限制或放弃的明确且令人信服的证据。图1是体现本发明的系统100的横截面图，系统减小轴与壳体之间的流体流动。系统100被设计为与轴102 —起安装和使用，轴限定了纵向轴线A。系统100包括壳体104，壳体结合到延伸部106，延伸部限定出一个或多个贯通孔108。系统100可相对于轴102被紧固或固定地安装，例如通过将一个或多个螺栓穿过贯通孔108到达支撑表面或舱壁(未示出)上的相应孔(未示出)而被紧固或固定地安装。在一些实施例中，螺栓直接旋拧到相应孔中。在一些实施例中，相应孔代替贯通孔，并且系统100通过将螺栓紧固地旋拧到在支撑表面或舱壁的相对侧(例如在结构的不同区域中)上的一个或多个螺母而被紧固。系统100的特征在于布置在壳体104内的两块连接板IlOa和110b。连接板IlOa和IlOb限定出两个表面112a和112b。连接板IlOa的表面112a面向壳体104的内表面114b。连接板IlOb的表面112b面向壳体104的内表面114a。系统100包括对准环116。对准环116设计为相应地配合在连接板IlOa的表面112a与连接板IlOb的表面112b之间。连接板I IOa和IlOb和对准环116的组合被设计为相对松弛地配合在壳体104的表面114a和114b之间。连接板IlOa和IlOb限定了环形槽117。对准环116限定了用于包容一个或多个O形圈118的相应环形槽(未示出)。在一些实施例中，对准环116的环形槽与连接板IlOa和IlOb的环形槽117协作，来形成用于坐放O形圈118的基本上连续的环形槽。在一些实施例中，对准环116由低磨损材料或低摩擦材料制造而成或者涂覆有低磨损
材料或低摩擦材料，例如Teflon 材料。连接板IlOa和IlOb和对准环116的组合厚度稍微小于壳体104的距离119a(SP沿着X轴在表面114a和114b之间的距离)。在壳体104与对准环116和连接板IlOa和IlOb的组合体之间存在微小间隙119b。O形圈118提供了连接板IlOa和IlOb和对准环116的组合体与壳体104之间的密封，以防止流体进入壳体104的内部区域114c。另外，O形圈118使得连接板IlOa和IlOb和对准环116相对于轴102弯曲或移动，以例如适应轴102沿着Y轴的平移而不会使壳体104 (例如，延伸部106、贯通孔108或壳体104所紧固到的表面)受过大应力。在一些实施例中，轴102相对于壳体104移动(例如舰船上的螺旋桨轴)。轴102可通过平移或转动或者平移和转动的一些组合(例如，扭曲)而相对于壳体104移动。在一些实施例中，轴102相对于壳体104是静止不动的。静止不动的轴的一些实例包括导管、管子、电缆以及穿过表面的其他结构。系统100的特征还在于相对于轴102布置的两个密封件120a和120b。密封件120a和120b定位为与连接板IlOa和IlOb和对准环116成邻接关系。在一些实施例中，密封件120a和120b联接到对准环116，例如通过将密封件120a和120b结合到对准环116而进行联接。在一些实施例中，密封件120a和120b以及对准环116是由相同材料形成的一体结构。环122布置在轴102与对准环116的底面124之间。在一些实施例中，环122由Teflon 材料或者其他低磨损材料或低摩擦材料制成或者涂覆有Teflon 材料或者其他低磨损材料或低摩擦材料。在组装和运行期间，环122可用于调准系统100的各部件。例如，环122可相对于壳体104和轴102而调准对准环116和连接板IlOa和110b。在一些实施例中，环122并不包括在系统100中。在一些实施例中，环122联接到轴102，以使得环122随着轴102移动而移动(例如转动或平移)。在一些实施例中，环122与轴102之间的空隙足够小以减小流过该空隙的空气流或流体流。在一些实施例中，环122或者其他低磨损或者低摩擦材料相对于密封件120a和120b而被紧固，例如通过结合、坐放、配合、联接或这些方式的一些组合而被紧固。在一些实施例中，密封件120a和120b可由低磨损材料或低摩擦材料形成或涂覆有低磨损材料或低摩擦材料。环122或其他低磨损材料可被密封件120a和120b捕获，例如通过凹槽(未示出)、凹穴(未示出)或者其他类型的配合(例如径向干渉配合或者摩擦配合)而被捕获。在本实施例中，环122具有大约0.1mm(沿着Y轴)的厚度，约等于每个密封件120a和120b的唇部126a和126b相对于轴102之间的径向间隙130。一些实施例的特征在于:唇部126a和126b与轴102之间的径向间隙130大于环122的厚度。在一些实施例中，密封件120a和120b的唇部126a和126b的面向轴的表面与密封件120a和120b的面向连接板的表面之间的间隙132是大约25_。在一些实施例中，间隙132是约12.7_。可替代的几何形状和尺寸是期望的并且落入本发明的范围内。密封件120a和120b均分别限定了凹穴128a和128b。凹穴128a和128b填充有凝胶材料(在此也被称为凝胶)。在一些实施例中，凝胶材料是水凝胶，丙烯酰胺凝胶(例如“聪明”凝胶)或者其他在存在流体的情况下膨胀的凝胶。在一些实施例中，密封件120a和120b包括易弯的或可弯曲的材料，例如弹性体材料、天然橡胶材料或合成橡胶材料。在一些实施例中，密封件包括具有大约Shore (邵氏)A60硬度的材料。通常而言，凝胶材料在暴露于流体时膨胀并且起作用以抵靠凹穴128a和128b的内表面。因为密封件120a和120b是易弯的，随着凝胶材料膨胀，密封件120a和120b的唇部126a和126b被推压成与轴102接触，以形成密封配置。由此，唇部126a和126b减小或者消除了与唇部126a和126b与轴102之间的间隙130相关的流动区域。在一些实施例中，密封件120a和120b包括低磨损材料或低摩擦材料，例如Teflon⑩材料，以减小密封件120a和120b与轴102之间的磨损或摩擦。例如，低磨损材料可紧固或施加(例如模制、结合或表面涂覆)到唇部126a 和 126b。测试已经表明:在一个实施例中，凝胶材料可对唇部126a和126b产生大约37psi(大约26，010kg/m2)的压力，从而迫使唇部126a和126b与轴102接触。在本实施例中，系统100限定了通常不彼此流体连通的第一隔室I和第二隔室II。隔室I通过例如联接到壳体104的表面(例如舰船的舱壁)而与隔室II间隔开。当在第一隔室I中发生流体泄漏时，发生系统100的示意性操作。在第一隔室I与第二隔室II之间产生压差。流体趋于从第一隔室I经由密封件120a和120b与轴102之间的间隙130而迁移到第二隔室II。在一些实施例中，流体接触布置在凹穴128b中的凝胶材料(例如通过溅洒或淹没)，使得凝胶材料膨胀以及起作用以抵靠凹穴128b的内表面，以推压唇部126b与轴102接触。在一些实施例中，在凝胶材料暴露于流体中之后几秒内，凝胶材料膨胀并且推压唇部126b与轴102接触。系统100可与各种自然存在或合成的流体一起使用，例如淡水、盐水、酸、碱流体、血液或其他生物流体、以及油。通常，所存在的流体的种类影响用于系统100中的凝胶材料的选择。凝胶材料可部分地基于流体的特性而作出反应(例如膨胀和收缩)。通常，密封件120b并不被激活(即，唇部126b并不朝向轴102移动)直到流体存在时为止，这是因为凝胶材料在没有流体的情况下并不膨胀。当唇部126b与轴102接触吋，唇部126b与轴102之间的间隙130或空隙减小，这减小了迁移流体所经过的流动区域。第ー隔室I与第二隔室II之间的压差随着唇部126b靠近或者接触轴102而增加。在ー些实施例中，唇部126b减小流过间隙130的流的能力随着第一隔室I与第二隔室II之间的压差增加而增加。O形圈118通过对对准环116和连接板IlOa和IlOb的组合体关于壳体104的内表面114a和114b进行密封而阻止流体从第一隔室I穿过壳体104迁移到第二隔室II。在一些实施例中，当唇部126b接合轴102时所产生的压差也对布置在朝向第二隔室II的密封件120a的凹穴128a中的凝胶材料起作用。压差使得凹穴128a中的凝胶材料膨胀，并且迫使唇部126a也接合轴102。在一些实施例中，密封件120a的唇部126a形成了备用密封，以便如果面向第一隔室I的密封件120b (例如唇部126b)失效(例如由于磨损失效)，则阻止流体进入到第二隔室II。在一些实施例中，ー些流体从第一隔室I迁移到第二隔室II，接触或湿润布置在凹穴128a中的凝胶材料。当凹穴128a中的凝胶材料暴露于流体中时，密封件120a的唇部126a朝向轴102移动和/或与轴102接触。由此，通过密封件120a的作用而阻止第二隔室II中的流体迁移返回到第一隔室I。在密封件120a和120b通过暴露于流体中而已经被激活之后，唇部126a和126b保持与轴102接触，直到流体被移除并且密封件120a和120b变干(例如通过施加热而变干)。在一些实施例中，密封件120a和120b通过暴露于空气中而变干。当凝胶材料变干时，凝胶材料在没有流体的情况下收缩。随着凝胶材料收缩，密封件120a和120b变形回到密封件120a和120b在暴露于流体之前(例如泄漏之前)所呈现的原始形状。系统100可用于多次泄漏而无需更换，这是因为凝胶材料的膨胀是可逆效应(例如，通过收缩凝胶材料)。通常，凝胶是ー种胶体材料，其中分散颗粒与分散介质结合以形成半固体材料。凝胶有时根据与凝胶相关的分散介质而进行分类。例如，用于凝胶的分散介质是水，以及用于丙烯酰胺凝胶的分散介质是丙酮。在本发明的一些实施例中使用的凝胶材料通常是通过将聚合体成分(例如凝胶颗粒)浸入到溶液(例如水或丙酮)中而产生的。在一些实施例中，凝胶颗粒是悬浮在分散介质中的。在一些实施例中，凝胶响应于其所暴露于的环境而改变体积(例如膨胀或收缩)。凝胶材料的体积变化与凝胶材料的通常称为透过压カ的特性成正比。透过压カ依赖于各种因素，例如，温度、分散介质的离子化、溶液(例如丙酮)的浓度，或者作用在凝胶材料上的外力(例如压力)。通常，凝胶设法处于具有最低热动カ能量(例如，最低透过压力)的状态。在不存在外力(例如，ON/m2的透过压力)的情况下，凝胶向其自身塌陷。例如，ー些丙烯酰胺凝胶(也称为“聪明的凝胶”)在暴露于足以在聪明的凝胶中发生相变的适当外部条件时体积可减小大约千分之一。通常，环境变化通过使得凝胶经历可逆的体积变化而影响凝胶材料。在存在凝胶的情况下，这些环境变化包括温度、流体PH值、流体的离子强度、光和电磁场方面的变化。这些环境变化通常导致凝胶材料的体积响应于环境改变而膨胀或收缩。凝胶材料经历体积变化所在的环境值范围可被认为是凝胶的环境体积相变区域，并且依据凝胶材料的类型而变化。举例来说，特定的凝胶可随着该凝胶或者与凝胶接触的流体的温度增加而收缩。同样地，凝胶可随着凝胶或者与凝胶接触的流体的温度降低而膨胀。在一些实施例中，基于凝胶经历“间断的”体积变化的能力而选择用于系统100中的凝胶材料。间断的体积变化包括凝胶材料从膨胀到收缩(或塌陷)状态并且再复原的可逆转变。在一些实施例中，体积变化是响应于环境条件的较小变化的相当大的体积变化。在一些实施例中，小于大约0.TC的温度变化导致间断的体积变化。这些凝胶材料被认为是“相变凝胶”。环境条件可被认为是“相变温度”，这是因为凝胶在相变温度下或附近经历了体积变化。在一些实施例中，随着温度跌至相变温度以下，凝胶材料膨胀并且推压唇部126a和126b与轴102接触。在一些实施例中，不存在流体或者随着温度升高到相变温度以上，导致凝胶材料收缩并且允许唇部126a和126b变形而远离轴102。在一些实施例中，凝胶材料(例如，凝胶颗粒的球或包)被嵌入到泡沫材料中。在一些实施例中，泡沫材料是开孔型泡沫材料。在一些实施例中，开孔型泡沫材料是软开孔型泡沫材料。合适的开孔型泡沫材料的实例包括例如由Rynel, Inc.0f Boothbay, Maine所销售的氨基甲酸酯泡沫体或低密度的聚氨酯泡沫体。在一些实施例中，当使用泡沫材料时使用较少的凝胶材料，这是因为泡沫材料占据了凹穴128a和128b内的空间。泡沫材料被用作对于凝胶材料的保持媒介(例如，个体凝胶颗粒或者聚合体成分)，并且可防止凝胶材料迁移。在一些实施例中，泡沫材料内的凝胶材料在暴露于流体时膨胀。凝胶的膨胀导致泡沫膨胀。膨胀泡沫起作用以抵靠密封件120a和120b的凹穴128a和128b，以使密封件120a和120b变形，并且推压唇部126a和126b与轴102接触。在一些实施例中，凝胶材料被布置在液体可透过套筒或管(未示出)内。套筒可放置在密封件120a和120b的凹穴128a和128b内。在一些实施例中，套筒由网孔材料制成，所述网孔材料允许水透过到套筒内或透过出，但是防止凝胶材料透过到套筒外。接纳凝胶材料的套筒可被制造并且用于具有各种几何形状的密封件中，这是因为套筒和凝胶材料可呈现密封件的形状或者密封件凹穴的形状。在一些实施例中，相比于可用其他方式嵌入泡沫材料中的凝胶材料，在套筒中可包含较大量的凝胶材料。图2是系统200的分解透视图，系统减小轴102与壳体之间的流体流动。系统200包括两个壳体部分202a和202b，这两个壳体部分协作以形成沿圆周围绕轴102布置的单个壳体(统称为202)。轴102限定了纵向轴线A。壳体部分202a和202b中的每ー个限定了多个贯通孔108，所述多个贯通孔用于将壳体部分202a和202b紧固到轴102所穿过的表面或舱壁(未示出)。壳体部分202a和202b中的每ー个均是ー个半环形结构，均外接轴102的大约一半。用于这些壳体部分的其他构造对于将壳体202围绕轴102布置是可能的(例如四分之一圆或三分之一圆)。系统200包括两个对准环206a和206b，这两个对准环协作以形成布置在壳体202内并且沿圆周围绕轴102布置的单个对准环。对准环206a和206b相对于彼此通过接头208a和208b被紧固。接头208a的特征在于两块连接板210a和210b。连接板的相同套件用于接头208b (在透视图中隐藏)。多个连接器212 (例如，螺栓、螺钉、铆钉、或者紧固件)穿过第一连接板210a，对准环206a和206b的任一个或或两者的一部分以及第二连接板210b被轴向紧固以形成这些部件之间的紧配合。在一些实施例中，对准环206a和206b紧配合到一起以形成对准环(例如，通过摩擦配合)。对准环206a和206b和连接板210a中的每ー个限定了环形槽117(例如图1的环形槽117)，用于调整0形圈118。同样地，对准环206a和206b和连接板210b中的每ー个限定了环形槽117 (在透视图中隐藏)，用于沿着对准环206a和206b和连接板210b的轴线A而在相对面上调整O形圈118(在透视图中隐藏)。O形圈118在环形槽117内围绕轴102沿圆周连续。在一些实施例中，O形圈118沿圆周不连续(例如它们是分开式O形圏)，以便能够围绕轴102定位而无需使O形圈118在轴102的长度上滑动(例如，滑动到轴中部位置处)。系统200还包括沿圆周围绕轴102布置的环122和密封件120a和密封件120b。为了清楚说明的目的，密封件120a未示出。环122和密封件120b围绕轴102沿圆周连续。在一些实施例中，对准环122和密封件120b都沿圆周不连续，以便能够类似于分开式0形圈在轴中部围绕轴102布置。图3是体现本发明的唇型密封件300的横截面透视图，唇型密封件包括凹穴308，凹穴被设计为接纳凝胶材料。密封件300图示为半圆，用于沿着纵向轴线A (例如图1和2中的轴102的纵向轴线A)围绕轴(未示出)布置。在一些实施例中，密封件300由弹性体材料或橡胶材料形成。在一些实施例中，密封件300是一体结构，并且形成用于围绕轴布置的基本上连续的环。在一些实施例中，密封件300可由ー个或多个协作以形成基本上连续环的部件形成。密封件300包括第一表面304和第二表面306,第一表面布置成邻近轴,第二表面起作用以抵靠外部部件(例如，图1的对准环116、连接板110、壳体104、或者这些部件的组合)。密封件300限定了设计用于包容或接纳凝胶材料(未示出)的凹穴308，凝胶材料在存在流体的情况下膨胀。当存在流体时，凝胶材料膨胀并且起作用以抵靠凹穴308的内部。在一些实施例中，密封件300由刚性足以防止第一表面304在没有流体的情况下接合轴的材料形成。材料足以易弯，以允许凝胶材料在存在流体时膨胀而使密封件300变形，以使得第一表面304接合轴。例如，密封件可由弾性体材料或橡胶材料(例如天然橡胶或合成橡胶)形成。因为第二表面306起作用以抵靠相对固定的外部部件(例如，图2的壳体202或对准环206a和206b)，第一表面304基本上沿径向朝向轴膨胀，该轴与轴线A对准。在一个实施例中，测试已经表明:在没有流体的情况下，距离310a是大约12.7mm,并且距离310b是大约14.6mm,从而提供了从密封件相对于轴的大约Imm的间隙或空隙。当存在流体吋，凹穴308中凝胶材料使密封件300变形。距离310a保持大体相同(即，大约12.7mm)。距离310b膨胀到大约16.5mm，足以克服密封件300与轴之间间隙的大约Imm空隙。在本实施例中，当外部部件(例如，图2的壳体202或对准环206a和206b)与第二表面306接触时，距离310b的膨胀超过大约16.5mm。较大的膨胀提供了密封件300与轴之间较强(例如加強)且更加坚固耐用的密封界面。图4是体现本发明的系统400的横截面图。系统400包括壳体402,该壳体相对于对准环404布置。壳体402结合到延伸部406，该延伸部具有ー个或多个贯通孔408，用于将系统400紧固到轴410沿着纵向轴线A所穿过的壁或表面(例如，舱壁)。壳体402限定了内表面412。内表面412可通过起作用以抵靠相对于对准环404布置的一个或多个0形圈414而产生相对于对准环404的密封。对准环404内的环形槽416容纳0形圈414。系统400包括密封件418，该密封件相对于对准环404的一部分422中的腔420布置，该对准环构造为布置成邻近轴410。密封件418限定了凹穴424和开ロ 426，以允许流体与布置在凹穴424中的凝胶材料(未示出)相互作用。在一些实施例中，密封件418指的是“背靠背”密封件，这是因为当凝胶材料在存在流体的情况下膨胀时，凝胶材料起作用以抵靠凹穴424相对表面428，从而迫使密封件418的底部部分430 (例如，两个反向定位的轴向唇部432a和432b)沿径向朝向轴410。系统400还包括布置在轴410与系统400之间的两个环434。通常，每个环434类似于上述讨论的关于图1的环122。在一些实施例中，密封件418相对于对准环404 (例如，腔420)例如通过摩擦配合而定位或紧固。在一些实施例中，密封件418例如通过将密封件418结合到封套420或者通过由与对准环404相同的材料形成密封件418而联接到对准环404。随着流体从第一隔室I穿过对准环404与轴410之间的空隙436或径向间距而朝向第二隔室II迁移，流体进入到密封件418的开ロ 426。进入开ロ 426中的流体与布置在凹穴424内部的凝胶材料相互作用、接触或将凝胶材料润湿。凝胶材料膨胀并且迫使唇部432a和432b与轴410接触，从而相对于轴410形成液密密封。凹穴内凝胶材料的膨胀迫使密封件418与轴410接合。系统400抑制与摩擦力相关的密封件418的早期磨损，这是因为在没有流体的情况下，密封件418并不接触轴410或者最小程度地接触轴410。通常，凝胶材料可包括一个或多个关于在此所描述的实施例的特征。图5是用于图4系统中的背靠背唇型密封件500的横截面透视图(例如，图4的密封件418)。在一些实施例中，密封件500由弾性体材料或橡胶材料形成。在一些实施例中，密封件500是一体结构并且形成了基本上连续环，用于围绕限定了纵向轴线A的轴(未示出)布置。在一些实施例中，密封件500可由一个或多个协作以形成基本上连续环的部件形成。密封件500包括第一部分504和第二表面506，第一部分用于布置成邻近轴，第二表面用于起作用以抵靠外部部件(例如，图4的对准环404、壳体402或者这两个部件)。第一部分504包括两个反向朝向的唇部508a和508b，其中开ロ 426布置在唇部508a和508b之间。开ロ 426允许沿着第一部分504流动的流体接触或者润湿布置在密封件500的凹穴424内的凝胶材料(未示出)。凝胶材料在存在流体的情况下膨胀并且起作用以抵靠凹穴424的内部。随着凝胶材料膨胀，唇部508a和508b中的ー个或两者变形并且朝向轴移动，以建立与轴的接触，从而形成流体密封界面。唇部508a和508b与轴之间的接触减小了轴与密封件500之间的流体流动。随着压差在结构的各隔室之间(例如，图4的隔室I和隔室II)増加，凝胶材料连续提供膨胀カ以相对于轴增强或加强密封件500。在一些实施例中，密封件50由刚性足以防止第一部分504或者唇部508a和508b在没有流体的情况下接合轴的材料形成。密封件500由足以易弯的材料形成，以允许通过凝胶材料在存在流体的情况下膨胀而使唇部508a和508b变形，从而使唇部508a和508b朝向轴移动。因为第二表面506起作用以抵靠相对固定的外部部件，膨胀基本上朝向轴。尽管图3和5的密封件300和500分别图示为半圆，但是具有其他几何形状的密封件(例如，直线几何形状、其他曲线几何形状或它们的组合)也落入本发明的范围内。图6是用于体现本发明的系统的泄漏率数据的示图。数据是根据对样机系统性能的观察而获得的。样机系统被设计为可在DDG型驱逐舰的螺旋桨轴上使用的系统的比例为大约1/8的模型。该系统结合有图1的部件。例如，样机轴的直径是大约63.5mm。DDG型驱逐舰螺旋桨的全尺寸轴的直径是大约508_。对于全尺寸轴而言，符合造船规章的最大毎分钟转数(RPM)是大约168RPM。考虑到轴直径方面的差异，比例为1/8的样机是在大约1344RPM下测试的。测试装置包括处于环境压カ下的第一隔室和处于加压环境(例如，在存在水的情况下)下的第二隔室。第一隔室与第二隔室之间的压降使得水设法朝向压カ较低的第一隔室迁移。在实验期间测量进入第一隔室的水的泄漏率。图表600包括用样机系统得到的泄漏率的第一曲线602。第一曲线602对应于竖直轴604的泄漏率值(美国品脱/小吋)与水平轴606的时间(分钟)之间的关系。图表600还包括第二曲线608，该第二曲线绘制出竖直轴610的泄漏率(美国品脱/小吋)与水平轴606的时间(分钟)之间的关系。曲线608表示设计用于DDG型驱逐舰的全尺寸系统的一系统的预测性能，图示了基于第一曲线图602的期望数据。由第二曲线608所表示的数据是由第一曲线602所表示数据的线性外推(通过乘以系数8来补偿样机的1/8比例)。与曲线图602相关联的数据反映了硬度为大约邵氏硬度A60的密封件(例如，密封件120a和120b)。也成功地测试了其他硬度的密封件。具有范围从大约邵氏硬度A20到大约邵氏硬度A60的硬度的密封件也已经被使用。在一些实施例中，为特定密封件选定的硬度值取决干与密封相关的使用參数，例如，密封有效的时间量。在测试期间，布置在密封件内(例如，布置在密封件的凹穴内)的凝胶材料在有水的情况下暴露于流体仅仅几秒钟内就对流体的存在性作出响应。第一曲线602图示了从第一隔室I到第二隔室II的泄漏率，在大约10分钟之后減少到大约1.5美国品脱/小时(大约0.197ml/s)。进ー步地，在大约ー个小时之后，泄漏率小于0.1美国品脱/小时(大约0.0131ml/s)。第二曲线608图示了泄漏率期望在大约10分钟之后为大约9美国品脱/小时(大约1.183ml/s)以及在一个小时之后小于大约0.5美国品脱/小时(大约0.065ml/s)。另外，在示例性压差为大约7.5psid (磅/平方英寸的压差)(大约5273kg/m2)以及15.0psid(大约10550kg/m2)的情况下所观察的泄漏率比第一曲线602或第二曲线608的泄漏率要低，这是因为压差的増加增强了密封件的密封性能。在一些实施例中，当比例为1/8的轴以720RPM和1440RPM (对于全尺寸轴而言，相当于大约90RPM和180RPM)自转时，可获得极限(marginally)较高的泄漏率。图7是体现本发明的密封件700的横截面透视图。密封件700包括唇部分702以及上部部分704。凹穴706由唇部分702和上部部分704限定。在一些实施例中，凝胶材料(未示出)布置在凹穴706内。密封件700包括两个连接器部分708a和708b (总称708)，这两个连接器部分沿着Y轴从唇部分702朝向上部部分704延伸。上部部分704限定了构造为用于与连接器部分708a和708b相配合的相应表面710a和710b (总称710)。在ー些实施例中，密封件700由弾性体材料或者橡胶材料(例如，天然橡胶或合成橡胶)制成。在一些实施例中，连接器部分708a和708b例如在重力作用下或者由于唇部分702上的凝胶材料的重量作用下，防止唇部分702 (例如沿着Y轴)运动离开上部部分704。在存在流体的情况下，凹穴708内的凝胶材料膨胀并且推动唇部分702远离上部部分704。连接器部分708a和708b起作用以抵靠上部部分704的相应表面710a和710b，从而抑制唇部分702的运动。凝胶材料提供了足够的膨胀カ来克服阻力，并且将连接器部分708a和708b从相应表面710a和710b移出(dislodge)。在连接器部分708a和708已经被移出之后，凝胶材料可使唇部分702移动远离上部部分704。在本发明可替代的实施例中，可采用连接器部分708和相应表面710的可替代的几何形状、质量和构造。图8A是根据本发明的一个示例性实施例的系统800的一部分的横截面图。系统800包括支撑部件804和载体部件808。系统800还包括密封系统812。密封系统812包括第一唇型密封件814a和第二唇型密封件814b以及第ー凝胶材料820a和第二凝胶材料820b (总称820)，第一唇型密封件包括第一唇部分816a，第二唇型密封件包括第二唇部分816b。凝胶材料820a和820b可嵌入到硬的开孔式泡沫和软的开孔式泡沫中。如所图示的，凝胶材料820被嵌入到开孔式泡沫中。开孔式泡沫是流体可透过的材料，该材料部分地吸收流体并且允许流体与凝胶材料820a-820b相互作用，从而导致凝胶材料820a_820b膨胀。密封系统812类似于密封件120a-120b响应于暴露于流体而作出反应。第一保持部件824a将第一唇型密封件814a和第一凝胶材料820a联接到载体部件808。第二保持部件824b将第二唇型密封件814b和第二凝胶材料820b联接到载体部件808。第一保持部件824a和第二保持部件824b将唇型密封件814a_814b(总称814)和凝胶材料820联接到载体部件808。唇型密封件814和凝胶材料820可通过干涉配合(例如，径向干渉配合)、机械配合(例如，使用机械紧固件，诸如螺钉或螺栓以将保持部件824a-824b(总称824)紧固到载体部件808)、粘贴配合(例如，通过粘结)或者这些配合方法的组合而被联接到载体部件。可使用用于将唇型密封件814和凝胶材料820联接到载体部件808的其他方法。载体部件808限定了外表面828和内表面832。内表面832限定了通道836或开放空间。载体部件808还限定了两个凹槽840a-840b。0形圈844a_844b (总称844)布置在凹槽840a-840b内，以产生载体部件808的内表面832与由支撑部件804所限定的外表面848之间的密封。0形圈844a-844b减小从隔室I到隔室II (反之亦然)的用于流体流过(例如在支撑部件804的外表面848与载体部件808的内表面832之间和/或经由通道836)的可能路径的尺寸。在一些实施例中，支撑部件804、载体部件808、密封系统812 (例如，唇型密封件814)、保持部件824、0形圈844、或者这些部件的组合由具有低水或流体吸收性的材料制成。低吸收性材料可例如用来降低或者防止系统800的部件胀大，而不是可吸收流体且膨胀的凝胶材料820。在一些实施例中，胀大可导致系统800的部件约束抵靠轴852，这可导致系统800的摩擦和/或失效。低水吸收性材料的一个实例是例如由加利福尼亚州的 Professional Plastics of Fullerton 所销售的 Garolite G-10/FR4 材料。也可使用其他酚醛塑料。系统800还包括轴852。在正常操作期间，轴852定位成与由载体部件808的延伸部860所限定的表面856成间隔开的关系。在一些实施例中，对准环(例如图1的对准环116)定位在轴852与表面856之间(例如，以与轴852成间隔开的关系粘结或附接到表面856)。对准环可由低摩擦材料或低磨损材料制成。在一些实施例中，对准环包括Teflon⑩材料。轴852还与唇型密封件814 (例如，以及唇部分816a-816b (总称816))成间隔开的关系。轴852与表面856以及唇型密封件814之间的间隔开关系限定出空隙864。在正常操作期间，空隙864允许轴852转动而不会与唇型密封件814或表面856接触，这减小了轴852与唇型密封件814和/或表面856之间的摩擦。空隙864是隔室I到隔室II之间的可能流体路径。轴852可沿着平行于X轴的方向移动，或者沿着平行于Y轴的方向移动，或者沿着这两个方向的一些组合移动。轴852可响应于轴852沿着Y轴的运动而与表面856接触。当轴852接触载体部件808的表面856时，载体部件还可在平行于Y轴的方向上移动。载体部件808的内表面832响应于轴852的相应运动而可滑动地接合支撑部件804的外表面848。結果，载体部件808可响应于轴852的运动而移动，而与唇型密封件814(或者唇部分816)是否接合轴852或者接触轴无关。通道836与支撑部件804之间沿着Y轴的距离与系统800的轴852可经受住的运动量有关，而不会损坏或影响系统800各部件(例如，支撑部件804、载体部件808或密封系统812)的操作。布置在内表面832的槽840a-840b中的0形圈844a_844b提供了支撑部件808与载体部件808之间的液密密封，与此同时还促进了载体部件808响应于轴852沿着Y轴的运动而相对于支撑部件804的可滑动运动(例如沿着Y轴)。当密封系统812中的凝胶材料820a暴露于流体中时，凝胶材料820a膨胀，从而推动唇型密封件814a的唇部分816a朝向轴852或者与轴852接触。当唇部分816a被推动朝向轴852或者与轴852接触时，使空隙864的尺寸(例如沿着Y轴测量的尺寸，或者作为轴852与系统800之间的区域测量的尺寸)减小。在本实施例中，流体通过穿过唇型密封件814a和/或唇部分816a与保持部件824a之间的空隙866与凝胶材料820a相互作用。在一些实施例中，当凝胶材料820a暴露于流体中时，唇部分816a并不接触轴852，但是空隙864的尺寸通过唇部分816a朝向轴852的运动而减小。在一些实施例中，唇部分816a被推动成与轴852标称接触。标称接触包括唇部分816a直接接触轴但是唇部分816a并不将很大的压カ施加到轴852上。标称接触并不涉及轴852与唇部分816a之间的很大摩擦。在一些实施例中，标称接触指的是由轴852作用在唇部分816a上的作用力的法向分量并不很大的情形。在一些实施例中，标称接触产生了文丘里效应，以限制或控制流过空隙864的流体流动。在一些实施例中，唇部分816a被推动成与轴852接合。与轴852的接合包含轴852与唇部分816a在它们之间施加压カ的情况下的直接接触。另外，当唇部分816a与轴852接合时，在唇部分816a与轴852之间产生摩擦(例如，与标称接触期间相比，唇部分816a与轴852之间摩擦力的法向分量太)。一些实施方式的特征在于碎屑(例如，污垢或灰尘)防护件(未示出)围绕系统800布置，以减小否则将进入到系统800与轴852之间的碎屑量。碎屑防护件的一个实例是橡胶防尘套，橡胶防尘套安装到支撑部件804、载体部件808或者舱壁结构B。碎屑防护件降低或消除碎屑从隔室I和/或隔室II进入空隙864。在一些实施例中，碎屑防护件包括密封结构，该密封结构用作用于密封结构812的备用密封。例如，下面參照图12A-12C进行更详细的描述。凝胶材料820a的膨胀是可逆效应。例如，当凝胶材料820a暴露于流体中时，凝胶材料820a膨胀。凝胶材料820a在没有流体的情况下收缩(例如，随着凝胶材料820a或者开孔式泡沫材料变干)。凝胶材料820a的收缩使得或者导致唇部分816a返回到原始形状和/或增加空隙864的尺寸。当唇部分816a与轴进行标称接触时，凝胶材料820a的收缩可通过使得唇部分816a移出与轴852的标称接触(从而，形成空隙864)而形成空隙864。当唇部分816a与轴852接合时，凝胶材料820a的收缩可导致唇部分816a与轴852标称接触，或者可导致唇部分816a移出与轴852的接触(从而，形成空隙864)。在一些实施例中，与凝胶材料820a相关联的可逆效应涉及凝胶材料820a的温度依赖性。例如，凝胶材料820a的膨胀和/或收缩可取决于所选择的特定种类凝胶材料的相变温度。凝胶材料820a可响应于凝胶材料820a的温度降到所选择的特定种类凝胶材料的相变温度以下而膨胀(凝胶材料820a然后响应于凝胶材料820a的温度超过相变温度而收縮)。此外，在其他实施例中，凝胶材料820a可响应于凝胶材料820a超过所选择的特定种类凝胶材料的相变温度而收缩(凝胶材料820a然后响应于凝胶材料820a的温度降到相变温度以下而收缩)。可逆效应可与不同于温度或除了温度之外的刺激相关联。这种刺激的实例单独地或组合地包括下列中的任ー种:流体的pH值(使用例如累积计量(total scale)、独立计量(free scale)或海水计量单元进行测量)、流体的盐度、流体的浓度或纯度、流体的化学成分、密度或者流体粘度(例如运动粘度或动カ粘度)。在一些实施例中，凝胶材料820对于外界刺激的响应可被选择成规定凝胶材料820将如何基于系统800所暴露的工作条件而膨胀或收缩。例如，凝胶材料820的响应(例如体积膨胀或收缩的速度和/或量)可影响密封系统812的能力，以防止或者降低从隔室I到隔室II的流体流动，反之亦然。在一些实施例中，支撑部件804是环形主体，该环形主体可安装或紧固到舱壁结构B。在一些实施例中，支撑部件804形成了舱壁结构的一部分(例如，图9C中所示的)。例如，舱壁结构B的外表面848可被成形(例如，机加工或抛光)为具有较为平滑的部分，该较为平滑的部分有助于与载体部件808的内表面832滑动接合。与支撑部件804安装或紧固到舱壁结构的实施例相比，这些实施例通常包括具有较大外直径R的载体部件808。在一些实施例中，隔室II中的流体暴露于第一凝胶材料820a中或者与第一凝胶材料820a相互作用，使得第一凝胶材料820a膨胀并且将唇部分816a推动成朝向轴852或者与轴852接触。在这些实施例中，隔室II中的流体未必使得第二凝胶材料820b膨胀(例如，除非第二凝胶材料820b也暴露于流体中)。例如，隔室II中的流体通过第一唇部分816a膨胀成朝向轴852或者与轴852接触而与第二凝胶材料820b隔离开。在其他实施例中，隔室II中的流体可暴露于第二凝胶材料820b (例如，通过溅洒)中，从而使得第二凝胶材料820b膨胀，以将第二唇部分816b推动成朝向轴852或者与轴852接触。因此，凝胶材料820a的膨胀减小了从隔室II到隔室I (例如，经由空隙864)的流动路径的尺寸或者消除了流动路径。当流体也存在隔室I中并且第二凝胶材料820b暴露于流体中时，第二凝胶材料820b膨胀，从而将唇部分816a推动成朝向轴852或者与轴852接触。結果，当流体既存在于隔室I又存在于隔室II中时，唇部分816a-816b和凝胶材料820a-820b减小或消除了从隔室I到隔室II的流动路径以及从隔室II到隔室I的流动路径。因而，如果唇部分816b没有消除从隔室I到隔室II的流动路径(例如，如果唇部分816b并不与轴852标称接触或接合接触)，则第一唇部分816a和第一凝胶材料820a用作备用密封件，以减小或者消除从隔室I到隔室II的流动路径的尺寸。同样，如果唇部分816a没有消除从隔室II到隔室I的流动路劲，则第二唇部分816b和第二凝胶材料820b用作备用密封件，以减小或消除从隔室II到隔室I的流动路径的尺寸。在一些实施例中，载体部件808被构造成或成形为促使图5的密封件500相对于轴852定位，类似于图4中的构造。例如，载体部件808的靠近轴852的区域868可被制造为类似于图4的对准环404的部分422。图8B是图8A的系统800的局部横截面透视图。图8B中所示的支撑部件804包括相接区域872，所述相接区域限定了对应于舱壁结构(未示出)的孔(未示出)的多个贯通孔876。系统800可通过将紧固件(例如半圆头方颈螺栓或方头螺钉)穿过贯通孔876以及舱壁结构中的相应孔而安装到舱壁结构。当系统800被安装到舱壁结构B时，相接区域872可直接接触图8A的舱壁结构B或者舱壁结构的表面892。在一些实施例中，贯通孔876用来将系统800安装到已经紧固到舱壁结构的壳体(未示出)。例如，在包含类似于图1的壳体104的壳体的系统中，支撑部件804可安装到壳体结构自身的一部分，而不是直接安装到舱壁结构。这种构造导致了系统800促使用现有壳体结构来翻新系统800。如所示出的，支撑部件804是半圆形的环状结构。支撑部件804包括联接凸缘880，该联接凸缘与第二半圆形的支撑部件(未示出)的相应凸缘(未示出)相配合，以环绕轴(未示出)并将密封系统812围绕轴定位。因此，为了将系统800安装到舱壁结构，所示的支撑部件804被紧固到图8A的舱壁结构B并且经由联接凸缘880而紧固到第二支撑部件。联接凸缘880包括多个贯通孔884，这些贯通孔对应于第二支撑部件的相应联接凸缘中的贯通孔(未示出)。也可使用用于支撑部件804的可替代构造(例如，图9A-9C中所示的构造)。通常而言，支撑部件804、载体部件808、唇型密封件814、凝胶材料820、保持部件824或者0形圈844中的任ー个在形状方面可以是半圆形的或半环形的。半圆形或半环形形状使得支撑部件804、载体部件808、唇型密封件814、凝胶材料820、保持部件824、或者0形圈844中的任一个将以两件式件被安装或安放到轴852上(例如，布置在轴852的圆周或周边的周围)，该两件式件联接在一起(机械地(例如，摩擦、螺栓、螺钉、桩、磁铁、或铆钉)或粘附地(例如，化学粘附或粘结剂))。例如，载体部件808的两个半圆形或半环形的半部(未示出)可定位成与轴852外接。半圆形或半环形的半部然后可紧固在一起，以形成布置在轴852的圆周或周边周围的单个或一体载体部件808结构。在一些实施例中，支撑部件804在被紧固到第二支撑部件之前被紧固到舱壁结构。在其他实施例中，在组装好的支撑部件被安装或紧固到舱壁结构之前，支撑部件804首先紧固到第二支撑部件。支撑部件804被成形为使得联接凸缘880相对于相接区域872定位。联接凸缘880的位置允许支撑部件804配合在由舱壁结构所限定的开ロ(未示出)内。图SB中的保持部件824a包括多个缝隙888，所述多个缝隙使得流体穿过其中并且与凝胶材料820a相互作用。可操作或控制缝隙888的尺寸和定位以控制与凝胶材料820a相互作用的流体量。例如，增加缝隙888的数量或尺寸可减小使凝胶材料820a膨胀且将唇部分816a推动成朝向轴或者与轴接触(例如，更多的缝隙888使得更多的流体与凝胶材料820a相互作用)所需的流体量。反之，减小缝隙888的数量和尺寸可増加使凝胶材料820a膨胀且将唇部分816a推动成朝向轴或者与轴接触所需的流体量。图8B中所示的系统800的优点在于:支撑部件804与用于将载体部件808或密封系统812相对于轴定位的其他机构相比重量较轻。支撑部件804可由诸如青铜铝的材料制成。支撑部件804的大致平面的环形形状是支撑部件804与用于将载体部件808或密封系统812相对于轴定位的其他部件相比重量较轻的ー个原因。例如，图1和3的壳体要求更多的材料，因为壳体环绕对准环(例如，壳体的内表面接合对准环的外表面)。相对照地，在图8A-8B的实施例中，载体部件808的内表面832接合支撑部件804的外表面848，从而使得支撑部件804用较少的材料制造而成(例如鋳造)。作为附加的优点，在支撑部件804并不超过规定重量的情况下，可在没有装配エ协助的情况下安装系统800。除了重量相对较轻，相比于具有其他形状的支撑部件，支撑部件804在金属方面相对易于机加工或铸造。另外，载体部件808还可由重量较轻的材料制成，例如Garolite G-10/FR4材料。这种材料足够轻且硬。附加的优点是明显的。例如，载体部件808的宽度Wc与图8A中所示的支撑部件的宽度Ws无关。结果，载体部件808可沿着X轴加宽，以有助于包含支承件，如下面參照图1IB-1IC所讨论的那样，与支撑部件804的宽度Ws无关。图8C是包括可替代的载体部件808'的系统800'的一部分的横截面图。载体部件808，包括第一部段890和第二部段892，第二部段可拆地安装或紧固到第一部段890。第二部段892可机械地(例如，使用螺栓、螺钉或干渉配合)、粘附地(例如通过粘结)或者机械与粘附相组合地安装到第一部段。第二部段892限定了用于包容0形圈896的凹槽894。当第二部段892安装到第一部段890吋，0形圈896有助于形成它们之间的液密密封，从而减小或消除了从第一隔室I到第二隔室II的流动路径，例如在第一部段890与第二部段892之间(以及经由通道836)。在一些实施例中，是第一部段890而不是第二部段892可限定有凹槽(未示出)，该凹槽用来坐放0形圈896以有助于形成液密密封。对于图8C的载体部件808'的优点包括允许系统800'安装在较小的空间中(例如，支撑部件804与轴852之间沿着Y轴的间隙C小于通道836与支撑部件808'的外直径表面898之间的距离hi)。这种构造在保持系统800'的尺寸很小的同时允许轴沿着Y轴的较大运动(例如，通道836与支撑部件804之间的距离d)。图9A是根据本发明的一个示例性实施例的支撑部件900的一部分的透视图。支撑部件900限定了半圆形的形状，并且限定了外直径表面904和内直径表面908。支撑部件900还限定了包括相接部分916的环形表面912。支撑部件900还包括第二环形表面918，其基本上平行于环形表面912并且与其反向朝向。环形表面912和第二环形表面918可布置为交错布置(例如，不平行)。相接部分916限定了多个延伸穿过支撑部件900 (例如从环形表面912延伸到第二环形表面918)的贯通孔920。多个贯通孔920有助于将支撑部件900安装到舱壁结构(例如，将相接部分916放置为与舱壁结构的相应表面(未示出)直接接触)。支撑部件900包括第一联接区域924a和第二联接区域924b。联接区域924a_924b联接到第二半圆形支撑部件(未示出)的相应联接区域(未示出)。联接区域924a-924b是图8B的支撑部件804的联接凸缘880的ー种替代。图9B是组装好的支撑结构940的俯视平面图。支撑结构940包括图9A的支撑部件900和対称的支撑部件900'。支撑部件900的第一联接区域924a被紧固到支撑部件900'的相应联接区域924a'。类似地，支撑部件900的第二联接区域924b被紧固到支撑部件900'的相应联接区域924b'。支撑结构940是环形或类似环形的结构，其限定了轴(例如，转动轴)可穿过的开ロ 944。支撑结构940限定了用于联接到舱壁结构(未示出)的相应表面的相接表面948。相接表面948沿着支撑结构940的外直径D布置。支撑结构940还包括沿着支撑结构940的内直径d布置的表面952。表面952有助于与载体部件(例如，图8A的载体部件808)的相应内表面(例如，图8A的表面832)可滑动地接合。在一些实施例中，支撑结构940由舱壁结构自身的一部分形成，而不是可安装到舱壁结构。根据本发明的一个示例性实施例，这些实施例的ー个实例在图9C中示出，图9C是舱壁结构960的平面图。图9D是图9C的舱壁结构960的横截面图。在图9C-9D的实施例中，载体部件(例如，图8C的载体部件808)在不需要可安装到舱壁结构960的单独支撑结构(例如，图9B的支撑结构940)的情况下接合舱壁结构960。舱壁结构960限定了隔室I中的第一表面964和隔室II中的第二表面968。舱壁结构限定了从隔室I的第一表面964通到隔室II的第二表面968的开ロ 944'。第一表面964限定了邻近开ロ 944'的第一环形区域972，而第二表面968限定了邻近开ロ 944'的第二环形区域976。环形区域972、976限定了用于与载体部件的相应内表面可滑动接合的表面(例如，在结构和操作方面类似于图8A的载体部件808中的通道832或者图8C的载体部件808'中的通道)。以这种方式，环形区域972、976类似于图9A的环形区域912、918或者图9B的支撑结构940的表面952，这有助于与载体部件可滑动地接合。图1OA是密封系统1000的横截面图，该密封系统包括显示为处于未激活状态或者不存在流体的情况下的保持部件1004和板部分1008，其图示了本发明的一个实施例。密封系统1000包括唇型密封件1012和凝胶材料1016。当凝胶材料1016变干或者不存在流体时，系统1000处于“未激活”状态。凝胶材料1016可布置在流体可透过的硬或开孔式泡沫(未示出)中。在未激活状态中，凝胶和泡沫材料处于原始形状。类似地，唇型密封件1012的唇部分1020处于原始的未变形形状。图1OA也示出了轴部分1024。空隙G将唇型密封件1012的唇部分1020与轴部分1024分隔开。板部分1008包括枢轴1028，板部分1008绕着该枢轴转动。板部分1008将凝胶材料1016联接到唇型密封件1012。开ロ 1032由保持部件1004和板部分1008限定。开ロ1032通过使得流体进入到系统1000以接触凝胶材料1016而促使流体与凝胶材料1016之间的相互作用。暴露于流体导致凝胶材料1016膨胀。图1OB是图1OA的密封系统1000的横截面图，该密封系统显示为处于激活状态或存在流体的情况下。随着凝胶材料1016膨胀，凝胶材料1016起作用以抵靠板部分1008，并且推动板部分1008绕着枢轴1028移动。随着板部分1008绕着枢轴1028转动，板部分1008起作用以抵靠唇型密封件1012的唇部分1020，并且将唇部分1020推动朝向轴部分1024或者与轴部分接触。在一些实施例中，唇部分1020的运动消除了图1OA的空隙G。唇部分1020还可响应于凝胶材料1016的膨胀而减小空隙G的尺寸(例如，轴部分1024与唇部分1020之间沿着X轴的距离)。板部分1008放大了凝胶材料1016的膨胀效果。例如，在不包括板部分1008的密封系统中，固定量的凝胶材料1016的膨胀针对凝胶材料1016的膨胀量按比例地移动唇部分1020。在图10A-10B的密封系统1000中，唇部分1020响应于凝胶材料1016的相同膨胀量而移动更大的距离。例如，凝胶材料1016抵靠板部分1008的膨胀推动板部分1008，该板部分相对于唇部分1020用作杠杆，从而增加唇部分1020响应于凝胶材料1016的膨胀而移动的距离。图10A-10B的系统1000的ー个优点在于:密封系统1000可移动成更远离轴部分1024 (例如，相对于没有板部分1008的系统，限定了较大的空隙G)，与此同时在凝胶材料暴露于流体中时仍充分地减小部分尺寸或消除空隙G。空隙G的较大尺寸减弱了唇型密封件1012的唇部分1020上的磨损，这是由于在轴部分1024接触唇部分1020之前需要轴部分1024沿着X轴进行较大的运动。轴部分1024与唇部分1020之间偶然接触的减小减弱了唇部分上的磨损。
图1lA是根据本发明的一个示例性实施例的支承件1100的透视图。支承件1100限定了外直径表面1104和圆形表面1108。衬套1112穿过支承件1100并且沿着轴线A从圆形表面1108向外延伸。支承件1100是大致圆形地対称的并且绕着延伸穿过圆形表面1108中心的轴线A可转动。支承件1100可响应于与轴(未示出)的接触而绕着轴线A转动。在一些实施例中，支承件1100绕着衬套1112转动，衬套响应于轴与支承件1100的外直径表面1104接触而保持静止。衬套1112将ー些量的作用力或负载从支承件1100传递到其他支承件(未示出)，以减少支承件1100响应于支承件1100转动或者与轴接触而产生的摩擦。支承件1100还关于平面P对称，该平面P垂直于轴线A。衬套1112限定了衬套表面1116。当支承件1100安装在密封系统中时，衬套表面1116优选地与载体部件(未示出)的表面(未示出)共面。下面參照图11B-11C进行说明。在一些实施例中，外涂层(未示出)布置在支承件1100的外直径表面1104上。外涂层可由低磨损材料、低摩擦材料或低腐蚀材料制成，或者包括低磨损材料、低摩擦材料或低腐蚀材料。在一些实施例中，外涂层由低摩擦、低磨损和低腐蚀材料制成或者包括低摩擦、低磨损和低腐蚀材料。在一些实施例中，外涂层材料基于其对于摩擦、磨损、腐蚀或它们的组合的抵抗力而进行选择。图1lB是包括载体部件1124的系统1120的局部横截面透视图，该载体部件具有安装于其中的图1lA的多个支承件1100。载体部件1124包括限定了多个凹部1132的内直径部分1128。内直径部分1128还限定了朝向轴的表面1136。朝向轴的表面1136类似于图8A的载体部件808的表面856。内直径部分1128中的凹部1132包容多个支承件1100。多个支承件1100中的每ー个包括轴线A，每个支承件1100可响应于与轴(未示出)的接触而绕着轴线A转动。载体部件1124中的凹部1132的尺寸设定成使得多个支承件1100转动。在实施例中，凹部1132的形状是矩形的，但是其他几何形状也是可能的。当多个支承件1100被安装时，支承件1100朝向系统1120的中心C延伸超出载体部件1124的朝向轴的表面1136。結果，响应于轴朝向载体部件1124的运动，轴在接触载体部件1124之前首先接触支承件1100中的ー个或多个。与轴接触的支承件转动、将负载传递或分配到系统1120中的其他支承件，和/或吸收源于轴冲击的振动，从而降低了载体部件1124和唇型密封件1140上的摩擦。支承件1100可使系统1120相对于轴对中和/或定位(例如，经由与轴接触)。例如，支承件1100可将唇型密封件1140对准或定位成围绕轴的圆周有大致均一的距离。在一些实施例中，支承件1100在安装系统1120时与轴接触，并且在轴操作或转动期间保持与轴接触。图1lB的系统1120的优点在于:支承件1100降低了系统1120和轴之间的摩擦。尤其是，由使用多个支承件1100所观测到的摩擦系数小于由使用外接部件所观测到的摩擦系数(例如，图1的外接部件122)。例如，外接部件由聚四氟こ烯(“PTFE”)材料构成，该材料形成了装填有青铜的中空环，该外接部件具有介于大约0.12-0.16kg/cm2的动态摩擦系数。体现图1lB的系统1120的元件的样机系统具有大约0.0015kg/cm2的动态摩擦系数。系统1120的动态摩擦系数可通过使支承件1100涂覆有低摩擦材料而甚至进ー步减小。在一些实施例中，减小的摩擦是由操作期间支承件1100与轴之间仅存的周期性接触所导致的(例如，在支承件与轴间隔开的情况下，除非轴朝向载体部件1124移动)。在支承件1100传递由轴所强加的负载的实施例中，各个支承件上减小的摩擦是由于所传递负载被分配给其他支承件而引起的。在支承件与轴基本上恒定接触的实施例中，减小的摩擦是因为相比于外接轴的外周且因此围绕轴与轴恒定接触的部件(未示出)，通过支承件产生轴与系统1120之间仅有的接触点。但是，这种外接部件(例如，图1的对准环122)由于其他原因可以是有益的(例如成本、制造或安装的容易性、重量、或者其他因素)。此外，由外接部件所导致的摩擦可以其他的方式(例如通过选择具有低磨损、低摩擦、低腐蚀或者这些特性的一些组合的材料)而被降低。结果，根据特定的密封应用，可使用构造为包容多个支承件1100的外接部件或载体部件1124。载体部件1124包括第一载体部段1124a和第二载体部段1124b。第一载体部段1124a包括贯通孔1144a、1148a，而第二载体部段1124b包括贯通孔1144b、1148b。第一载体部段包括连接部分1144b'和连接部分1148b'。第二载体部段包括连接部分1144a'和连接部分1148a,。连接部分1144a, U 144b; U148a/和1148V可带有螺纹。为了将载体部件1124围绕穿过系统1120中心C的轴安装，紧固件穿过贯通孔1144a、1144b、1148a和1148b，并且连接到连接部分1144a' U 144b; U 148a;和1148b'，以将第一载体部段1124a紧固到第二载体部段1124b。如图1lB中所示的，载体部件1124并不显示为限定了通道的内表面(例如，类似于图8A中限定了通道836的内表面832);然而，应意识到的是，图1lB的载体部件1124可包括内表面和通道，用干与支撑部件或舱壁结构的相应表面可滑动接合。图1lC是图示了本发明的一个实施例的密封系统1150的局部横截面透视图，该密封系统包括安装在载体部件1124中的支承件1100。载体部件1124限定了环形主体1154。环形主体1154可限定出沿着外部圆周1158的通道(未示出)。通道形成在环形主体1154中(类似于图8A中图示的通道836)。可替代地，环形主体1154可用在壳体(例如，图1的壳体104)内。在这些实施例中，环形主体1154并不需要限定出通道。环形主体1154限定了沿着环形主体1154的内表面1166的延伸部1162。环形主体1154的延伸部1162包括凹入区域1132。凹入区域1132包容支承件1100并且有助干支承件1100的转动。延伸部1162还限定了外表面1170，该外表面是环形主体1154的一部分。系统1150包括唇型密封件1174，该唇型密封件包括竖直部件1176或者唇部分1178。在唇型密封件1174安装在系统1150中时，唇型密封件1174的竖直部件1176沿着延伸部1162的外表面1170定位。支承件1100通过衬套1112紧固到载体部件1124。更具体地，支承件1100紧固在环形主体1154的延伸部1162的凹入区域1132中。衬套112包括第一衬套部段1180a和第二衬套部段1180b。在一些实施例中，第一衬套部段1180a的凸形部分1182a可螺纹地接合第二衬套部段1180b的凹形部分1182b，以将第一衬套部段1180a紧固到第二衬套部段1180b。衬套1112将支承件1100相对于环形主体1154的凹入区域1132定位。第二衬套部段1180b限定了外部圆周1184，支承件1100响应于与轴(未示出)的接触而绕着该外部圆周转动。第二衬套部段1180b限定了衬套表面1186(例如，类似于图1lA的衬套表面1116)。当支承件1100安装在载体部件1124中时，衬套表面1186沿着延伸部1162的外表面1170定位并且与该外表面大致共面，从而使得唇型密封件1174的竖直部件1176被定位成抵靠延伸部1162。延伸部1162还限定了相对于外表面1170平行并且反向朝向的第二外表面1188。第一衬套部段1180a限定了衬套表面1190，该衬套表面与延伸部1162的平行且反向朝向的外表面1188大致共面，以使得唇型密封件1194的竖直部件1192被定位成抵靠延伸部1162。外表面1170、1188可限定延伸部1162的外表面。系统1150还包括用于相对于载体部件1124联接和定位唇型密封件1174的保持部件1196。系统1150还包括凝胶材料1198。当凝胶材料1198暴露于流体中时，凝胶材料1198膨胀，从而将唇部分1178推动成朝向轴或者与轴接触。凝胶材料1198在没有流体的情况下收縮，以形成或增加轴与唇部分1178之间空隙(未示出)的尺寸。图12A是图不本发明的一个实施例的系统1200的横截面图。系统1200包括载体部件1202，该载体部件包括第一部段1202a和第二部段1202b。系统1200包括具有第一唇部分1206a和第一凝胶材料1208a的第一密封件1204a。系统1200包括具有第二唇部分1206b和第二凝胶材料1208b的第二密封件1204b (其与第一密封件1204a统称为1204)。系统1200围绕轴1210布置，该轴可相对于系统1200运动(例如，经由平移、转动或其组合)。系统1200包括第一碎屑防护件1212a和第二碎屑防护件1212b (统称为1212)。第一碎屑防护件1212a布置在隔室I中，而第二碎屑防护件1212b布置在第二隔室II中(例如，隔室通过舱壁或其他结构在船舶或舰船上分隔开)。如从图12A中将意识到的，第一碎屑防护件1212a和第二碎屑防护件1212b基本相同。第一碎屑防护件1212a限定了柔性主体1214a，在第一碎屑防护件1212a被安装(例如紧固到载体部件1202)时，该柔性主体围绕轴1210布置。在一些实施例中，柔性主体1214a由弾性体材料(例如，氟弾性体材料)制成。柔性主体1214a也由布料材料或由诸如金属骨架(boning)或肋所加固的布料材料制成。碎屑防护件1212a的ー个功能是防止或减小第一隔室I中的材料或污染物(未示出)(诸如为灰尘、污垢或碎屑)与第一密封件1204a或第二密封件1204b相接触的量，或者防止或减小它们进入到第二隔室II。第一碎屑防护件1212a包括外直径部分1216a和内直径部分1218a。外直径部分1216a限定了与由载体部件1202的第一部段1202a所限定的相应表面1222相接(interface)的表面1220a。第一碎屑防护件1212a通过结构1224被紧固到载体部件1202的第一部段1202a。结构1224可以是可相对于外直径部分1216a定位的环形环。在ー些实施例中，结构1224和碎屑防护件1212a通过ー个或多个紧固部件1226而被紧固到载体部件1202的第一部段1202a，所述紧固部件穿过结构1224和外直径部分1216a而进入到载体部件1202的相应孔1228中。紧固部件1226例如可以是螺钉、螺栓或铆钉。在ー些实施例中，结构1224使用其他方法(例如磁力吸附)而联接到第一部段1202a。ー些实施例并不采用结构1224，而通过将胶粘剂布置在相接表面1220a与第一部段1202的表面1222之间而将外直径部分1216a联接到第一部段1202。也可以使用这些方法的组合来定位碎屑防护件1212a和/或将碎屑防护件1212a紧固到载体部件1202。载体部件1202包括通道1229，该通道相接于舱壁(未示出)或支撑部件(未示出)的相应表面(未示出)，类似于图8A的系统800的操作或者參照图9C-9D所描述的舱壁结构960的操作。碎屑防护件1212a包括相对内直径部分1218a定位的密封部分1230。密封部分1230包括凹穴1232、唇部分1234和开ロ 1236。凝胶材料1238布置在凹穴1232内。当凝胶材料1238暴露于流体(未示出)中时，例如流过开ロ 1236的流体，凝胶材料膨胀并且将唇部分1234推动成朝向轴1210或者与轴接触。在一些实施例中，唇部分1234由低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料形成，或者涂覆有低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料。在一些实施例中，密封部分1230是备用的密封件(例如，相对于第一密封件1204a或者第二密封件1204b而用作第二密封件)。碎屑防护件1212a包括沿着内直径部分1218a的延伸部1240a。系统1200包括环1242a，该环联接到碎屑防护件1212a的延伸部1240a并且外接轴1210。延伸部1240a使环1242a相对于轴1210和/或密封件1204对准和/或定位。在一些实施例中，在环1242a与轴1210之间存在较小的间隙。环1242a还可接触轴1210而在环由重量较轻的材料(例如TEFLON货材料)制成时不会导致例如过度磨损。系统1200包括布置在载体部件1202 (例如，第二部段1202b)的内表面1246与轴1210之间的对准环1244。对准环1244可由低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料制成，例如TEFLON 材料。在一些实施例中，系统1200包括一支承件组(未示出)而不是对准环1244。例如，图11A-11B的多个支承件1100可与系统1200 —起使用(例如在參照图11B-11C上述描述的载体部件1202的适当修改吋)。在一些实施例中，系统1200不包括第一密封件1204a和第二密封件1204b。在这些实施例中，第一碎屑防护件1212a和第二碎屑防护件1212b防止或减小从第一隔室I流到第二隔室II的流体量，反之亦然。例如，在密封结构(例如，密封部分1230a)两侧所保持的压差较小的情况下，可使用这种实施例。图12B是图12A的系统1200的一部分的正视图。图12B图示了第一半圆形结构1250a和第二半圆形结构1250b(统称1250)。在一些实施例中，结构1250是图12A的紧固结构1224。结构1250包括多个贯通孔1252，所述多个贯通孔用于将系统1200紧固到载体部件(未示出)或支撑部件(未示出)，例如经由螺栓、螺钉、铆钉、桩、或者穿过贯通孔1252并且进入载体部件或支撑部件中的相应孔(未示出)中的其他机械紧固件进行紧固。第一结构1250a和第二结构1250b是半圆形的，以有助于围绕轴(未示出)安装，该轴穿过由碎屑防护件1212和环1242a所限定的开ロ 1254。图12C是体现本发明的ー些方面的碎屑防护件1260的横截面图。碎屑防护件1260包括外直径部分1262，该外直径部分限定了通孔1264，以用来有助于安装碎屑防护件1212以及将相接表面1266联接到载体部件(未示出)或支撑部件(未示出)的相应表面(未示出)。碎屑防护件1260联接到密封结构1268，该密封结构相对于碎屑防护件1260的内直径部分1270定位。密封结构1268包括唇部分1272和凝胶材料1274，该凝胶材料布置在密封结构1268的凹穴1276内。密封结构1268和/或唇部分1272可由弾性体材料制成。如所图示的，密封结构1268由与碎屑防护件1260的主体1278不同的材料制成。在一些实施例中(例如，图12A中图示的实施例)，碎屑防护件1212a和密封部分1230可一体形成(例如，由相同的材料，诸如弾性体材料)。当凝胶材料1274暴露于流体中时，凝胶材料1274膨胀，从而将唇部分1272推动成朝向轴(未示出)或者与轴接触。在没有流体的情况下(例如，在变干时)，凝胶材料1274收缩，从而允许唇部分1272返回到原始或未变形的位置。唇部分1272在凝胶材料1274膨胀时可接合轴或者标称地接触轴。碎屑防护件1260还包括相对于内直径部分1270布置的延伸部1280。延伸部1280被成形为配合在环1284的相应形状凹穴1282内。延伸部1280将环1284相对于轴对准和
/或定位。图12D是包括夹紧结构1288的系统1286的正视图。系统1286包括外接轴1210的环1290和碎屑防护件1212'。碎屑防护件1212'可以是图12A的碎屑防护件1212，或者是图12C的碎屑防护件1260。环可以是图12A的环1242a，或者是图12C的环1284。环1290可由低磨损材料、低摩擦材料和/或低腐蚀材料制成(例如，TEFLON.材料)。夹紧结构1288可与碎屑防护件1212'或环1290 —体地形成。夹紧结构1288包括第一夹紧部分1292a和第二夹紧部分1292b(统称为1292)，在两者之间具有空间1294。这些夹紧部分1292通过可调节连接器系统1296联接在一起。如所图示的，连接器系统1296包括螺栓1296a，该螺栓穿过第一夹紧部分1292a和第二夹紧部分1292b。螺母1296b被紧固到螺栓1296a。系统1286可被使用来进行意外损害控制(例如，在未示出的其他密封部件突变失效的情况下，用来控制或限制进ー步的流体泄漏)。在这种情况下，如果轴正移动，则使轴1210停止，并且拧紧螺母1296b和/或螺栓1296a，从而减小螺母与螺栓之间的距离d，这相应地减小了这些夹紧部分1292之间的距离g。螺母1296b和/或螺栓1296a被拧紧，直到系统1286接触轴1210 (例如，直到环1290的内直径1298或碎屑防护件1212'与轴1210接触)。对于商用船舶来说，在与军用船舶相比较时，调整轴运动的必要性降低。因而，在一个实施例中，图13-15的流体激活的轴舱壁密封系统2000包括环形载体2001，该环形载体固定(例如通过螺栓)到舱壁并且围绕轴固定，该轴延伸穿过舱壁和环形壳体。可使用垫圈2003。环形载体2001包括向内环2002，该向内环围绕轴并与轴间隔开。载体2001在环2002的相对侧上支撑ー对唇型密封件2004a和2004b。每个唇型密封件限定了面向外的凹穴，所述凹穴位于与转动轴间隔开的唇部分2006a、2006b和邻接向内环2002的部分2008a、2008b之间。泡沫主体2010a、2010b布置在每个凹穴2008a、2008b中。环形保持器2012a、2012b被配合(例如，螺栓)到载体2001的支撑在它们各自的唇型密封件凹穴中的泡沫主体的每个侧面。每个泡沫主体包括凝胶材料，该凝胶材料构造为在存在流体(例如，水)的情况下膨胀，将唇部部分2006a、2006b推动成与转动轴接触，以相对于转动轴密封密封结构2001。在图13中以2014标识的间隔开的流体孔ロ布置成穿过每个环形保持器，以在ー个船舱进水时致动凝胶材料。优选地，向内环2002和环形保持器2012a、2012b从每个唇型密封件的唇部分2006a、2006b向内间隔开。同样，在所示的实例中，每个唇型密封件2004a、2004b包括终止于向下悬垂的远侧端部2016a、2016b的唇部分2006a、2006b，其设计为当凝胶材料在存在流体的情况下膨胀时密封轴。再者，优选的是，与唇部分2006a、2006b的剰余部分相比，向下悬垂的远侧端部2016a、2016b薄且不硬，所以，唇部分在凝胶材料膨胀且远侧端部2016a、2016b接触转动轴以相对于载体2001所附接到的舱壁密封轴时用作ー种铰链。如果水不存在，则唇型密封件2004a和2004b不接触轴。尽管本发明的特定特征在一些附图中示出而在另一些附图中未示出，但这仅仅是为了方便，根据本发明，每个特征可以与其他特征中的任ー个或全部进行组合。在此所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”和“有”将被广义和广泛地解释，而不限于任何实体的相互关联。此外，申请文件中所公开的任何实施例并不看作是唯一可能的实施例。此外，在专利申请的起诉期间提出的任何修改并不是放弃在提交申请时提出的任何权利要求:本领域技术人员无法合理地预先撰写出在字面上包含所有可能等同方案的权利要求书，许多等同方案在修改时是不可预料的，并且超出了将要放弃(即使有的话)的内容的合理解释，支持修改的合乎逻辑的论述可能只是承受了与许多等同方案相关的离题，和/或存在申请人对描述已经修改的任何权利要求的某些非实质性替代所不能预料的许多其他原因。对于本领域技术人员来说，其他的实施例将产生并且落入下述权利要求的范围内。
权利要求
1.一种流体激活的轴舱壁密封系统，包括: 环形载体，所述环形载体相对于舱壁并且围绕轴固定，所述轴延伸穿过舱壁和环形载体； 所述环形载体包括围绕轴且与轴间隔开的向内环部分； 所述环形载体支撑一对唇型密封件，在向内环部分的每一侧上有一个唇型密封件，每个唇型密封件在与轴间隔开的唇部分和邻接所述向内环部分的一部分之间限定出面向外的凹穴； 泡沫主体，所述泡沫主体在每个唇型密封件的凹穴中； 每个泡沫主体包括凝胶材料，所述凝胶材料构造为在存在流体的情况下膨胀，从而将唇型密封件的唇部分推动成与轴接触，以相对于轴密封环形载体；以及 环形保持器，环形载体的每一侧装配一个环形保持器，每个环形保持器将所述泡沫主体保持在每个唇型密封件的凹穴中。
2.按权利要求1所述的系统，其中，所述环形保持器包括多个贯通的流体孔口，以激活所述凝胶材料。
3.按权利要求1所述的系统，其中，所述向内环部分和所述环形保持器从每个唇型密封件的唇部分向内间隔开。
4.按权利要求1所述的系统，其中，每个唇型密封件的唇部分包括向下悬垂的远侧端部，所述远侧端部在凝胶材料膨胀时密封抵靠所述轴。
5.按权利要求4所述的系统，其中，每个唇部分的向下悬垂的远侧端部与唇部分的剩余部分相比薄且不硬。
6.一种流体激活的轴舱壁密封系统，包括: 环形载体，所述环形载体相对于舱壁并且围绕轴固定，所述轴延伸穿过舱壁和环形壳体； 所述环形载体支撑一对唇型密封件，每个唇型密封件在与轴间隔开的唇部分和邻接环形载体的一部分之间限定出面向外的凹穴，每个唇部分包括向下悬垂的远侧端部； 在每个唇型密封件的凹穴中的材料被构造为在存在流体的情况下膨胀，从而将有向下悬垂的远侧端部的唇部分推动成与轴接触，以相对于轴密封环形载体；以及 环形保持器，环形载体的每一侧装配一个环形保持器；每个环形保持器将所述材料保持在每个唇型密封件的凹穴中。
7.按权利要求6所述的系统，其中，所述材料是在泡沫主体中的凝胶材料。
8.按权利要求6所述的系统，其中，环形保持器包括多个贯通的流体孔口，以激活所述材料。
9.按权利要求6所述的系统，其中，环形载体和环形保持器从每个唇型密封件的唇部分向内间隔开。
10.按权利要求6所述的系统，其中，每个唇部分的向下悬垂的远侧端部与唇部分的剩余部分相比薄且不硬。
全文摘要
本发明涉及一种流体激活的轴舱壁密封系统，轴舱壁密封系统包括环形载体，环形载体相对于舱壁并且围绕轴固定，所述轴延伸穿过舱壁和环形载体。环形载体支撑一对唇型密封件，每个唇型密封件限定出面向外的凹穴、与轴间隔开的唇部分和邻接载体的一部分。泡沫主体布置在每个唇型密封件的凹穴中。每个泡沫主体包括凝胶材料，凝胶材料构造为在存在流体的情况下膨胀，从而将唇型密封件的唇部分推动成与轴接触，以相对于轴密封环形载体。环形保持器被装配在环形载体的每一侧，用于将泡沫主体保持在每个唇型密封件的凹穴中。
文档编号F16J15/56GK103097784SQ201180043539
公开日2013年5月8日 申请日期2011年7月21日 优先权日2010年7月28日
发明者M·范斯库尔, C·C·勒德洛, S·A·克莱珀, A·M·卡特勒 申请人:米德技术公司