用于制造编织的双面压紧填料密封件的方法与装置及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及编织的双面压紧填料密封件、用于制造与使用此密封件的方法、以及适于制造此密封件的装置。编织的双面压紧填料密封件由两种或多种不同的材料通过这样的方式组成：在横截面中，压紧填料密封件相对于基本上垂直于纵轴并且基本上垂直于压紧填料密封件的侧面的第一轴具有非对称构造。因此，当在横截面平面中观察时，压紧填料密封件可以沿着密封件的第一侧面基本上仅暴露第一材料，并且沿着密封件的第二侧面基本上仅暴露第二材料。
【专利说明】用于制造编织的双面压紧填料密封件的方法与装置及其使用方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年9月26日提交并且标题为“用于制造编织的双面压紧填料密封件的方法与装置及其使用方法”的美国临时申请N0.61/539，173的优先权。上述申请的内容通过引用的方式包含于此。
【背景技术】
[0003]在一些机械领域，必须在装置的零件之间实现密封。例如，密封技术的一种通常的应用涉及在一端具有流体15的旋转轴。在如图1A和图1B中描述的此情形中可能期望的是防止流体15从轴10的周围泄露。
[0004]因此，密封箱20可以围绕轴10。密封箱20可以包括这里称作压紧填料密封件30的填料材料，其包围在旋转轴周围并且在旋转轴10与密封箱20之间提供界面与密封表面。压紧填料密封件30可以由一系列轴向对接填料环组成。通常地使用套环40并且其与填料环30 —起安装。套环40与轴并且与形成在密封箱20中的流体传送通道42联通。套环可以包括用于将诸如水或润滑油的流体从通道42传送到旋转轴10的孔。
[0005]压紧填料密封件30可以是当在横截面中观察时通常地正方形或圆形的编织材料的形式，但是压紧填料密封件30可以设置成多种横截面形状。压紧填料密封件30可以切割到适当的尺寸并且包围在轴10的周围以形成环。可以沿着轴10的长度设置多个环以便在轴10的周围提供密封。填料压盖50用于固定密封箱20内的压紧填料密封件30。
[0006]通常地，为了形成压紧填料密封件30，一种或多种材料以诸如正方形模式或角落加强模式的编织模式编织在一起。通过沿着χ-y平面中的一系列材料路径移动两个或多根纱线来实现编织模式，这构建了在z平面中尺寸增加的编织结构。图2A-图2D描述了在传统压紧填料密封件中使用的通常的编织模式。
[0007]例如，图2A描述了通过沿着材料路径60的两轨道组(在上面指出的χ-y平面中描述)编织通常具有相同的材料类型的两根纱线形成的称作正方形编织的编织物。结果是图2B中示出的编织结构70，其中两根纱线在正方形的各角落处交替。
[0008]图2C描述了 3轨道交叉编织的正方形结构，其中沿着三轨道组的材料路径80编织三根纱线。结果是图2D中示出的编织结构90，其中三根纱线在正方形的各侧面上交替。图2E描述了图2D的编织结构90的三维透视图。
[0009]类似地，图2F描述了 4轨道交叉编织正方形结构，其中沿着四轨道组的材料路径100编织四根纱线。结果是图2G中示出的编织结构110，其中四种材料在正方形的各侧面上交替。
[0010]图2H描述了图2F的4轨道交叉编织正方形结构的特殊情形。在图2H中，提供了四轨道组的材料路径120。然而，两种不同类型的材料用于四轨道材料路径中的纱线。即，在两个“内部”材料路径上重复相同的材料，并且在“外部”材料路径上重复不同的材料。因此，如图21中所示，第一材料沿着压紧填料密封件的侧面出现，而第二材料出现于压紧填料密封件的角落中。例如，如果期望压紧填料密封件的角落比侧面接收更多的磨损，那么此结果可能是有用的。因此，可以利用更坚固的材料来加强角落部分，同时可以使用不那么昂贵的材料来填充侧面。
[0011]可以使用多种类型的材料来形成压紧填料密封件，并且密封箱/轴/流体系统的特性可以影响对填料密封件以及由此在压紧填料密封件中使用的材料的要求。
[0012]然而，密封箱/轴/流体系统的特性贯穿整个系统可能不是定性或定量地均匀地分布。例如，由于轴的旋转面向轴的填料密封件的侧面可以暴露到大量磨损，同时相对侧(其面向密封箱)可能受到显著减小的应力。此外，在最靠近密封流体的密封箱的角落中的密封件的侧面可能需要具有对挤压的更大耐性，因为在此位置处密封件必须实现密封使得密封箱的底部与轴之间具有间隙。由于不需要横跨此间隙密封，因此在密封件的中间环上不存在挤压的担心。
[0013]上述的传统的编织模式中的每个都遭受在解决上面的问题中的缺点。更具体地说，编织结构的不同材料趋于围绕整个编织结构均匀地分布。例如，如在图2C的四轨道结构中示出的，4轨道交叉编织正方形结构的每个侧面都暴露全部材料。因此，很难布置4轨道交叉编织结构以使仅一些材料暴露到一些情形。例如，对于4轨道交叉编织结构来说不能在面向轴10的侧面上为了持久性出现一种选择的材料，并且在面向密封箱20的侧面上出现另一种不昂贵的材料。而是，全部四种材料面向各个方向出现。
【发明内容】
[0014]本申请解决了关上面指出的贯穿设备/密封系统的应力的不均匀分布的现有压紧填料密封件的弊端。
[0015]如下面更加详细地描述的，提供了双面压紧填料密封件。压紧填料密封件是具有表面区域的单个编织结构。近似连续的第一半部表面区域由第一材料组成，并且近似连续的第二半部表面区域由与第一材料不同的第二材料组成。即，压紧填料密封件是非对称的并且在任一侧上暴露不同的材料。
[0016]因此，可以在不同情形中使用单个压紧填料密封件，并且可以根据第一材料与第二材料的组成展现不同的优点。例如，可以使用相对更昂贵与更坚固的第一材料，同时还可以结合使用相对不那么昂贵并且较弱的第二材料。在使用中，压紧填料密封件可以定向为使得较强的第一材料面向将使压紧填料密封件受到诸如旋转轴的高度磨损的压紧的表面。较弱的第二材料可以相对面向，这在许多应用中意味着第二材料将面向密封箱的内部上的静态表面。因此，第二材料不受到如第一材料那么多的磨损。通过此构造，较强的第一材料可以起到杠杆的作用以延长密封件的寿命，同时较弱的第二材料的存在使制造压紧填料密封件的成本保持相对低。
[0017]有利地，可以通过在单个通道中在单个机器上编织第一材料与第二材料来制造压紧填料密封件。因此，生产成本保持低于例如通过在不同机器上分别地制造填料的不同部分并且然后将此部分通过粘结剂固定在一起生产的压紧填料密封件。此外，交叉编织压紧填料材料的结构比如果分开编织材料并且通过粘结剂固定更坚固。
[0018]压紧填料密封件由至少第一材料以及不同于第一材料的第二材料组成。将第一材料与第二材料编织以形成压紧填料密封件。第一材料与第二材料相对于彼此布置使得，在横截面中，压紧填料密封件相对于基本上垂直于纵轴并且基本上垂直于压紧填料密封件的侧面的第一轴具有非对称构造。
[0019]示例性实施方式还提供了用于制造编织的双面压紧填料密封件的方法。至少第一材料与第二材料可以提供到沿着至少四个材料路径的多个载体。材料路径可以包括基本上是三角形形状的第一材料路径、基本上是正方形形状的第二材料路径与第三材料路径、以及基本上是三角形形状的第四材料路径。第一材料与第二材料可以沿着四个材料路径相互锁定以形成压紧填料密封件。相互锁定可以以此种方式完成，使得第一材料与第二材料相对于彼此布置使得，在横截面中，压紧填料密封件相对于垂直于纵轴的第一轴具有非对称构造。
[0020]示例性实施方式还提供了用于制造双面压紧填料密封件的装置。此装置还可以包括用于移动第一材料与第二材料的第一行移锤轮、用于移动第一材料与第二材料的第二行移锤轮、以及用于移动第一材料与第二材料的第三行移锤轮。还可以设置一个或多个载体以将第一材料或第二材料从第一移锤轮传送到相同行中的第二移锤轮，或者从第一移锤轮到相邻行中的第二移锤轮。第一行、第二行、与第三行移锤轮可以相互连接以沿着一个或多个材料轨道形成至少四个材料路径。材料路径可以包括基本上是三角形形状的第一材料路径、基本上是正方形形状的第二材料路径与第三材料路径、以及基本上是三角形形状的第四材料路径。
[0021]在一些实施方式中，可以通过将压紧填料密封件布置在密封箱中来使用编织的双面压紧填料密封。密封件可以设置在轴的周围。多种类型的压紧填料密封件可以与单个密封箱结合使用，或者在相同或不同的构造中相同类型的压紧填料密封件可以重复地使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1A描述了示例性传统密封箱以及用于抵靠旋转轴固定的压紧填料密封件。
[0023]图1B是图1A的密封箱与旋转轴的横截面视图。
[0024]图2A描述了用于传统2轨道正方形编织的编织模式的实例。
[0025]图2B描述了根据图2A中描述的模式编织的正方形编织的一侧的实例。
[0026]图2C描述了用于传统3轨道正方形交叉编织的编织模式的实例。
[0027]图2D以二维透视图示出，描述了根据图2C中描述的模式编织的正方形编织的一侧的实例。
[0028]图2E以三维透视图示出，描述了根据图2C中描述的模式编织的正方形编织的一侧的实例。
[0029]图2F描述了用于传统4轨道正方形交叉编织的编织模式的实例。
[0030]图2G描述了根据图2F中描述的模式编织的交叉编织的一侧的实例。
[0031]图2H描述了用于传统4轨道正方形角落加强交叉编织的编织模式的实例。
[0032]图21以三维透视图示出，描述了根据图2H中描述的模式编织的正方形角落加强交叉编织的两个侧面的实例。
[0033]图3描述了根据本发明的示例性实施方式的编织的双面压紧填料的侧视图。
[0034]图4A描述了布置在密封箱内部的本发明的压紧填料密封件的第一示例性构造。
[0035]图4B描述了布置在密封箱内部的本发明的压紧填料密封件的第二示例性构造。[0036]图4C描述了布置在密封箱内部的本发明的压紧填料密封件的第三示例性构造。
[0037]图4D描述了布置在密封箱内部的本发明的压紧填料密封件的第四示例性构造。
[0038]图5A描述了适于用于本发明的示例性实施方式以制造根据本发明的教导的编织的双面压紧填料的示例性编织路径布局。
[0039]图5B描述了从图5A的编织路径布局的示例性第一材料。
[0040]图5C描述了从图5A的编织路径布局的示例性第二材料。
[0041 ] 图描述了从图5A的编织路径布局的示例性第三材料。
[0042]图5E描述了从图5A的编织路径布局的示例性第四材料。
[0043]图5F描述了图5A的编织路径布局的替代实施方式。
[0044]图6描述了使用图5A-图5E的编织布局并且用于制造本发明的双面压紧填料的示例性装置。
【具体实施方式】
[0045]现有的压紧填料密封件不适于处理应力的不均匀分布以及通常与机械设备相关的其它因素。传统的编织技术允许但是通常地仅以对称编织模式混合不同的材料类型。因此，传统编织技术通常地不允许并且不适于制造第一材料基本上完全地布置在一个侧面上(例如，密封件的表面积的基本上约连续50% )并且第二材料基本上完全地在不同侧面上(例如，与第一侧面相对的密封件的表面积的基本上连续50% )的编织的压紧填料密封件。如在这里的当前上下文中使用的，术语“基本上”用于推断材料以连续方式布置在编织物的侧面的多于约一半(50%)上方，优选地在编织物的侧面的绝大部分上方，并且最优选地在编织物的整个侧面上方。
[0046]—种可能的解决方案是单独地编织两种不同的压紧填料密封件，并且然后将两种不同的压紧填料密封件固定在一起(例如，通过粘结剂)。然而，出于多种原因此解决方案是有问题的。例如，此解决方案要求形成两个编织的结构。因此，编织材料所要求的时间以及在编织机器上的磨损，会比如果编织物由单个材料组成加倍。此外，由于不同的填料密封件仅通过粘结剂固定在一起，因此形成的填料材料不如其中组成材料编织在一起的填料那么坚固。
[0047]因此，理想并且有利的是能制造出具有非对称特性的编织的压紧填料密封件，其中在不要求诉求粘结剂的情况下利用在单个编织机器上的单个通道将组成材料编织在一起。在图3中示出了利用在这里更加详细地说明的技术生产的此编织的压紧填料密封件的实例。
[0048]如图3中所示，示例性实施方式提供了编织的双面压紧填料密封件130。该编织可以采用多种形式，例如，该压紧填料密封件130可以以交叉编织模式编织。
[0049]纵轴“L”沿着压紧填料密封件130的长度延伸通过压紧填料密封件130的中心。第一轴“A/’基本上垂直于纵轴L并且基本上垂直于压紧填料密封件130的侧面。本申请的压紧填料密封件130可以包括至少第一材料140与第二材料150，其可以以此种方式编织在一起:当在横截面中观察时压紧填料密封件130相对于第一轴A1具有非对称构造。即，第一材料140基本上完全地沿着压紧填料密封件130的一个外部侧面布置，而第二材料150基本上完全地沿着压紧填料密封件130的相对的外部侧面布置。在另一个方面，人们可以限定垂直于第一轴的第二轴A2使得，在横截面中，压紧填料密封件130相对于第二轴A2具有对称构造。
[0050]换句话说，压紧填料密封件130可以具有多个侧面，并且当在垂直于侧面的平面中观察时压紧填料密封件130呈现非对称构造。
[0051]当在横截面中观察时，第一材料140与第二材料150中的一个或多个可以以基本上三角形的形状形成在压紧填料密封件130中。此外，第一材料140与第二材料150中的一个或多个可以以基本上正方形的形状形成在压紧填料密封件130中。
[0052]图3描述了横截面基本上是矩形的压紧填料密封件130，压紧填料密封件130的边的长度的比率基本上是4:3。在压紧填料密封件130上的矩形横截面尤其在小横截面填料中可以是有利的，其中在安装过程中矩形压紧填料密封件130可以不那么可能地扭曲，或者其中将需要由压紧填料密封件130组成的较少的环来填充一个密封箱20 (由此使安装加速)。
[0053]然而，本领域中的普通技术人员将会理解的是通过改变材料、材料厚度或密度、和/或使用的编织模式可以实现用于压紧填料密封件130的不同形状。
[0054]应该指出的是图3仅在横截面中沿着单个点展现了密封件。然而，普通技术人员将会容易地认识到随着沿着纵轴L移动通过材料，两种材料在不同内部位置处交替。结合图4A此交替构造最佳地可见。
[0055]根据编织物的期望特性以及编织物暴露到其中的环境可以方便且容易地选择第一材料140与第二材料150。例如，本领域中的普通技术人员将根据任何数量的不同的期望特性容易地选择第一材料与第二材料。用于第一材料140的一些示例性考虑包括但不限于:第一材料140可以选择为具有比第二材料140更高的润滑性；第一材料140可以选择为具有比第二材料150更高的密封性；第一材料140可以选择为具有与第二材料150不同的构造(诸如连续纤维构造对短纤维构造)；第一材料140可以选择为具有比第二材料150更高的抗挤压性；并且第一材料140可以选择为具有比第二材料150更高的热传导性。第一材料140可以包括，例如碳、PTFE、对位芳族聚酰胺合成纤维、聚苯并咪唑纤维(PBI)、或者95% +碳测定、或者适于其旨在目的的任何其它材料。
[0056]类似地，第二材料150可以选择为具有比第一材料140更低的成本、比第一材料140更高的延展性、比第一材料140更高的模量、或者比第一材料140包括更少量的PTFE。第二材料150可以包括例如丙烯酸、人造丝、碳、石墨或玻璃纤维。
[0057]如图3中示出的，一个或多个经线142可以沿着纵向方向延伸通过压紧填料密封件100以便加强压紧填料密封件100。经线可以包括例如高等级的碳、金属丝、或者对位芳纶合成纤维、和/或与用于形成压紧填料密封件100的编织部分的相同的材料。还可以使用能够通过普通技术人员中的一员根据这里的教导容易地确定的其它材料。
[0058]可以根据压紧填料密封件130的不同的应用选择与布置第一材料140与第二材料150。有利地，在可以通过单个装置在单个过程中编织的单个单元的压紧填料密封件130中第一材料140与第二材料150的特性都可以被利用。
[0059]在一个实例中，第一材料140可以抵靠密封箱20的内壁布置。第二材料150可以抵靠旋转轴10布置。因此，可能理想的是，为第二材料150选择比第一材料140更贵的坚固的材料。由于在此构造中第一材料140可能比第二材料150经历更少的磨损，因此可能期望的是为第一材料140使用不那么昂贵的材料以便减少压紧填料密封件130的整体成本。
[0060]例如，此种材料的结合可以在与图4A中描述的那个类似的构造中使用。如图4A中所示，第一材料140可以选择为具有比第二材料150更低的成本。第一材料140可以，另外或替代地，是比第二材料150更具延展性的，以便抵靠非旋转或静止密封箱20提供更好的静态密封。第一材料140还可以选择为具有用于压紧控制的相对高的模量，或者可以选择为具有最小的聚四氟乙烯(PTFE)含量以由此减小在压紧填料密封件130的整体构造中的PTFE含量。
[0061]压紧填料密封件130的第二材料150可以设置在压紧填料密封件130的面向轴10的侧面上。在此情形中第二材料150可以选择为具有比第一材料140更高的润滑性和/或更高的热传导性。
[0062]在图4B中描述的另一个实例中，可以选择不同的材料，并且压紧填料密封件可以根据压紧填料密封件在其上使用的套环40的侧面以不同的构造布置。压紧填料密封件130可以包括选择为具有例如比第二材料150更高的润滑性、更高的热传导性、或者更高的密封性的第一材料140。第二材料150，继而，可以选择为具有比第一材料140更高的强度或更大的耐磨性。在最靠近流体15的套环40的侧面上，第一材料140可以面向轴10以便抵靠所述流体15更好地密封。在最靠近填料压盖50的套环40的侧面上，第二材料150可以面向轴以便减小在材料上的总体磨损。在利用其中压紧填料密封件130抵靠浆体密封的图4B中描述的构造的另一个实例中，第一材料140可以是用于抗磨损的相对坚固的材料，而第二材料150展现相对高的密封性、相对高的润滑性、以及相对高的耐热性以减小泄漏。
[0063]在图4C和图4D中示出了其它实例。在图4C中，第一材料140在密封箱20的端部面向轴，在角落间隙中提供了更高强度材料以防止挤出。第二材料150可以选择为具有改进的密封特性，由此在其中挤出不是显著因素的各位置中提供坚固的密封表面。图4D描述了类似的抗挤出构造，其中在旋转轴的任一端上的压紧填料密封件130从其它压紧填料密封件130旋转90度。通过此种方式，可以准确地利用第一材料140的抗挤压特性，其中这些特性是最有用的，同时还利用这些特定压紧填料密封件130的第二材料150的一些密封特性。
[0064]本领域中的普通技术人员将会认识到上面的特性、材料与构造仅仅是示例性的，并且可以根据特定的应用选择其它类型的材料、特性、与构造。
[0065]如下面将参照图5A-图5E更加详细地示出的，用于编织压紧填料密封件130的编织模式不限于两种材料。实际上，压紧填料密封件130还可以由第三材料和第四材料制成，并且它们可以与第一材料和第二材料不同以及彼此不同。可替换地，可以使用一种、两种、或三种不同的材料。
[0066]图5A描述了整体编织路径布局以及形成在其中的可以被用于编织压紧填料密封件130的第一材料140与第二材料150的材料路径。本领域中的普通技术人员将会容易地意识到在图5A中描述的材料路径可以通过用于与诸如图6中示出的装置的编织装置一起使用的材料轨道限定。如下面更加详细地描述的，一个或多个载体可以利用该轨道沿着材料路径运送第一材料140和第二材料150以使第一材料140与第二材料150编织在一起。
[0067]当利用图5A的材料路径编织时，压紧填料密封件可以包括相对于彼此布置的第一材料140与第二材料150使得，在横截面中，压紧填料密封件130相对于基本上垂直于纵轴L并且基本上垂直于压紧填料密封件的侧面的第一轴A1具有非对称构造。
[0068]材料路径可以包括基本上是三角形形状的第一材料路径160、基本上是正方形形状的第二材料路径170与第三材料路径180、以及基本上是三角形形状的第四材料路径190。第一材料140与第二材料150可以沿着材料路径编织或相互锁定以形成压紧填料密封件130。
[0069]图5A描述了如它们将呈现在编织装置上的全部四种材料路径。图5B-图5E将第一材料路径、第二材料路径、第三材料路径、与第四材料路径各自地隔离，以进一步有助于
清楚与理解。
[0070]材料路径160、170、180、190可以实现或体现在将第一材料140与第二材料150编织在一起的编织装置200中。编织装置可以在使载体220围绕材料路径移动的多个移锤轮210的帮助下移动第一材料140与第二材料150。
[0071]移锤轮210中的每个都可以包括用于接收载体220的一个或多个狭槽230。狭槽230的尺寸可以设计并且构造为接收载体220的相应的配合部分，以使载体220可以固定在狭槽中。狭槽230的尺寸也设计并且定位为使得，如果在第二狭槽靠近第一狭槽(例如，如在图5A中指示的点232处的示例中)的同时载体存在于第一狭槽中，那么可以促使载体从第一狭槽移动到第二狭槽。即，如果移锤轮210的狭槽230在适当时间对准那么载体220便可以在相邻的移锤轮210之间转送。
[0072]移锤轮220可以是尺寸设计并且构造为在载体之间不造成碰撞的情况下沿着材料路径移动载体220的一个或多个尺寸的一系列移锤轮。更具体地说，当移锤轮210旋转时，载体220沿着材料路径移动到新的位置。如果相邻移锤轮的狭槽230在适当的时间对准那么载体220从一个移锤轮210移动到相邻的移锤轮210。S卩，移锤轮210与狭槽230构造为使得载体220仅在特定点从一个移锤轮传送到另一个，这迫使特定的载体220仅沿着与指定用于由载体220承载的材料的材料路径相应的特定的路径。因此，可以使载体220沿着对于通过所讨论的特定的载体220承载的材料特定的路径移动。
[0073]通过选择具有适当尺寸的移锤轮210，可以实现材料路径160、170、180、190同时避免了载体220之间的碰撞。例如，移锤轮210可以布置成三行202、204、206。第一行202的移锤轮210可以具有与第三行206的移锤轮210的尺寸相同的尺寸。第二行204的移锤轮可以具有与第一行202与第三行206的移锤轮不同的尺寸。
[0074]例如，如图5A中所示，第一行202移锤轮的移锤轮210与第三行移锤轮206的移锤轮210可以基本上是相同的尺寸并且可以进一步大于第二行移锤轮204的移锤轮210。例如可以通过移锤轮210的直径或周长来限定尺寸。更具体地说，第一行与第三行202、206的移锤轮210的移锤轮210尺寸与第二行204中的移锤轮210的移锤轮210尺寸的比率可以是 6:4、6:5、或 4:3。
[0075]除了通过移锤轮210的直径或周长限定移锤轮210的尺寸以外，还可以通过存在于移锤轮中的狭槽230的数量来限定此尺寸。例如，如果第一移锤轮210具有“6”的尺寸而第二移锤轮210具有“4”的尺寸，这可以表示第一移锤轮210具有用于接收载体220的六个狭槽而第二移锤轮210具有用于接收载体220的四个狭槽。再次，在此情形中移锤轮210的尺寸的比率可以是6:4、6:5、或4:3。
[0076]狭槽230可以均匀地分布在移锤轮210的周界周围。例如，如果移锤轮210具有六个狭槽230，狭槽230可以沿着移锤轮210的周边以60度增量彼此隔开。
[0077]优选地移锤轮210的第一行与第三行202、206的移锤轮210每个都具有用于接收载体220的6个狭槽，而第二行204的移锤轮210每个都具有接收载体220的4或5个有效狭槽。在一些实施方式中，装置200的每个移锤轮210都具有相同数量的狭槽230。例如，每个移锤轮210都可以设有六个狭槽230。然而，尽管每个移锤轮都设有六个狭槽230，但是在编织过程中第二行204的移锤轮210可以仅利用四个或五个狭槽230。S卩，移锤轮210的尺寸可以设计并且构造为使得仅通过在第二行204的移锤轮210上的六个狭槽的四个或五个承载载体220。在编织过程中第二行204的移锤轮210的狭槽230的一个或两个可以不接收载体。因此，在第二行204的移锤轮210上的仅四个或五个可以是“有效的”其中它们在编织过程中接收载体220。移锤轮210的相对尺寸，以及移锤轮210的旋转速度，确保在编织过程中一个或两个“无效”狭槽绝不与相邻的移锤轮适当地对准以使载体220可以被传送到无效狭槽中。
[0078]除了将移锤轮210分成行202、204、206以外，移锤轮210还可以分成列。例如，第一、第二与第三行移锤轮中的每个都各自地包括第一移锤轮、第二移锤轮、第三移锤轮、以及第四移锤轮。因此，装置可以具有第一列212移锤轮210、第二列214、第三列216、以及第四列218。每列都可以包括第一相对大的移锤轮、第二相对小的移锤轮、以及与第一相对大移锤轮的具有相同尺寸的第三移锤轮。该列的第二移锤轮可以布置在该列的第一移锤轮与第三移锤轮之间。
[0079]图5A中为移锤轮210中的每个都设置了示例性旋转方向。在图5A中引用的实例中，移锤轮210的每个都沿着与其邻接的移锤轮210相反的方向旋转。换句话说，每行202、204,206的第一移锤轮与第三移锤轮都可以沿着相同的方向旋转，并且每行202、204、206中的第二移锤轮与第四移锤轮都可以沿着与第一移锤轮与第三移锤轮相反的方向旋转。本领域中的普通技术人员容易认识的是还可以利用其它旋转装置。
[0080]应该指出的是图5A-图6以特别的构造描述了移锤轮210与载体220。此构造是其中移锤轮210与载体220定位在编织周期的特定点处的描述。因此，在编织周期的不同点处，移锤轮210与载体230可以处于与图5A-图6中描述的构造不同的构造。
[0081]在编织过程中，第一材料路径160(参见图5B)与第二材料路径170(参见图5C)可以承载第一材料140，并且第三材料路径180 (参见图5D)与第四材料路径190 (参见图5E)可以承载第二材料150。通过此种方式，完成的压紧填料密封件100将暴露第一材料140的第一外部侧面以及第二材料150的第二外部侧面。
[0082]换句话说(参照图5A)，当装置200分成移锤轮的四个列212、214、216、218时，移锤轮210的第一列212可以仅移动承载在第一材料路径160与第二材料路径170上的第一材料140。移锤轮210的第二列214可以移动第一材料140与第二材料150:第一材料140在第一材料路径160和第二材料路径170上，并且第二材料150在第三材料路径180上。第三列216移锤轮210可以移动第一材料140与第二材料150:第一材料140在第二材料路径170上，并且第二材料150在第三材料路径180和第四材料路径190上。第四列218移锤轮210可以仅移动可以承载于第三材料路径180与第四材料路径190上的第二材料150。
[0083]通过将材料布置在不同的构造中，可以实现用于压紧填料密封130的其它结构。例如，通过利用第一材料路径160与第四材料路径190中的第一材料以及第二材料路径170与第三材料路径180中的第二材料150，可以看出可以制造在角落中具有第一材料140并且在内部位置具有第二材料150的压紧填料密封100。这对于利用高强度第一材料140与不昂贵的第二材料150提供例如角落加强压紧填料密封100可能是有用的。
[0084]图5F中示出了替代的编织路径布局。除了中间行204的轨道形成替代图5A的圆形路径的椭圆形或卵形路径以外，图5F的编织路径的布局与图5A中描述的布局类似。这可以，例如，通过用于在中间行204中限定材料路径的椭圆形凹槽209(参见图6)来实现。
[0085]在图6中更加详细地示出了装置200。如图6中所示，移锤轮210可以安装在板208上。板208设有允许载体220从一个移锤轮210沿着预定材料路径移动到相邻移锤轮210的多个材料轨道或凹槽209。
[0086]如图6中所示，移锤轮210与凹槽209可以是圆形的。在其它实施方式中，凹槽209可以具有不同的形状。例如，第一行202与第三行206的凹槽209可以是圆形的，第二行204的凹槽209可以是卵形或椭圆形的。在中间行204中的移锤轮210上的狭槽230可以比顶部行202与底部行206中的移锤轮210的狭槽230更深以容纳凹槽209的卵形部分上的载体210的向内路径。每行202、204、206的移锤轮210都可以具有相同的尺寸，或者可以具有不同的尺寸。
[0087]移锤轮210的第一行、第二行、与第三行可以相互连接以沿着一个或多个材料轨道形成至少四个材料路径。如上面参照图4A描述的，材料路径可以包括基本上是三角形形状的第一材料路径、基本上是正方形形状的第二材料路径与第三材料路径、以及基本上是三角形形状的第四材料路径。为了形成用于材料路径的材料轨道，装置200可以包括用于保持移锤轮的板并且材料轨道可以例如通过在板中切割凹槽或通孔而形成在板中。
[0088]在一些实施方式中，替代三行，装置200可以考虑具有四列移锤轮。第一列移锤轮可以仅移动第一材料，第二列与第三列可以移动第一与第二材料，并且第四列可以仅移动第二材料。
[0089]在操作过程中，包括第一材料140或第二材料150的线轴可以安装到载体220上的接收元件222。第一材料140或第二材料150可以从线轴供给到载体220的适当的接收部分中。因此，当载体围绕材料路径160，170、180、190中的一个移动时载体220可以承载安装在接收元件222上的材料的卷轴。通过此种方式，当载体220沿着材料路径彼此经过时可以沿着x-y平面将材料编织在一起。此外，通道224可以穿过板208设置。通道224可以允许经线142沿着垂直于编织方向(即，在图6的Z-平面中)的方向穿过板208。在编织过程中，当载体220围绕经线142移动时经线142可以保持静止。
[0090]利用图5A和图6中描述的装置200与材料路径160、170、180、190，可以实现编织的双面压紧填料130。
[0091]鉴于上述，将会看出本发明有效地实现了上面阐述的目的，在这些中使得从前面的描述中显而易见。由于在不偏离本发明的范围的情况下可以对上面的构造作出一些改变，因此意图是包含在上面描述中或者在附图中示出的全部物质都解释为描述性的而不是限定性意义上的。
[0092]除非另外指出，以单数使用的术语理解为包括多数，并且反之亦然。除非另外指出，术语“或”应该理解为是涵盖性的而不是排他的。
[0093]还应该理解的是，下面的权利要求覆盖这里描述的本发明的一般与具体特征，以及本发明的范围的全部陈述，其在语言上，可以说落入其间。
【权利要求】
1.一种编织的双面压紧填料密封件，其中纵轴沿着所述压紧填料密封件的长度延伸通过所述压紧填料密封件的中心，所述压紧填料密封件包括至少第一材料以及与所述第一材料不同的第二材料，其中所述第一材料与所述第二材料编织以形成所述压紧填料密封件并且其中所述第一材料与所述第二材料相对于彼此布置以使得在横截面中，所述压紧填料密封件相对于基本上垂直于所述纵轴并且基本上垂直于所述压紧填料密封件的侧面的第一轴具有非对称构造。
2.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中利用交叉编织模式编织所述第一材料与所述第二材料。
3.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述压紧填料密封件具有多个侧面，并且当在垂直于所述侧面的平面中观察时所述压紧填料密封件呈现非对称构造。
4.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第一材料与所述第二材料进一步相对于彼此布置以使得在横截面中，压紧填料密封件相对于垂直于所述第一轴的第二轴具有对称构造。
5.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第一材料基本上完全地沿着所述压紧填料密封件的一侧布置。
6.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，还包括彼此相对的第一外部侧面与第二外部侧面，其中所述第一外部侧面基本上由所述第一材料组成并且所述第二外部侧面基本上由所述第二材料组成。
7.根据权利要求6所述的压紧填料密封件，其中当与所述第二材料编织时所述第一材料形成所述压紧填料密封件的基本上一半以形成所述双面压紧填料密封件。
8.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第一材料包括碳、聚四氟乙烯(PTFE)、对位芳纶合成纤维、聚苯并咪唑纤维(PBI)、或者95% +的碳。
9.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第二材料包括腈纶、人造丝、碳、石墨或玻璃纤维。
10.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第一材料与所述第二材料具有不同的特性。
11.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第一材料具有比所述第二材料更高的润滑性、比所述第二材料更高的密封性、与所述第二材料不同的构造、比所述第二材料更高的抗挤压性、或者比所述第二材料更高的热传导性。
12.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中所述第二材料具有比所述第一材料更低的成本，比所述第一材料更高的延展性，比所述第一材料更高的模量，或者比所述第一材料更少的PTFE含量。
13.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，还包括在所述纵向方向延伸通过所述填料材料的一个或多个经线以便加强所述压紧填料密封件。
14.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，还包括与所述第一材料和所述第二材料不同的第三材料。
15.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，还包括与所述第一材料、所述第二材料、以及所述第三材料不同的第四材料。
16.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中:当在横截面中观察时所述第一材料与所述第二材料中的一个或多个以基本上三角形的形状形成在所述压紧填料密封件内；并且 当在横截面中观察时所述第一材料与所述第二材料中的一个或多个以基本上正方形的形状形成在所述压紧填料密封件内。
17.根据权利要求1所述的压紧填料密封件，其中当在横截面中观察时所述压紧填料密封件基本上是矩形的，其中所述压紧填料密封件的一侧与所述压紧填料密封件的另一侧的比率基本上是4:3。
18.—种基本上围绕轴填充密封箱以形成密封系统的方法，所述方法包括: 提供根据权利要求1的压紧填料密封件；以及 将所述压紧填料密封件置于所述密封箱中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述压紧填料密封件置于所述密封箱中以使所述第一材料面向所述轴并且所述第二材料抵靠所述密封箱的径向内壁向外地面向。
20.根据权利要求19所述的方法，其中根据所述密封系统的以下特性中的一个来选择所述第一材料:所密封的流体的类型、在使用中的所述轴的预期速度、结合所述轴或密封箱所密封的磨料的类型、或者在使用中时在所述填料材料上的预期压力。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一材料展示以下特性中的至少一个匕所述第二材料更高的 润滑性、比所述第二材料更高的密封性、比所述第二材料更高的抗挤压性、或者比所述第二材料更高的热传导性。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二材料展示以下特性中的至少一个匕所述第一材料更低的成本、比所述第一材料更高的延展性、比所述第一材料更高的模量、或者比所述第一材料更少的聚四氟乙烯(PTFE)含量。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述密封箱还包括套环并且所述压紧填料密封件是设置在所述套环与待密封的流体之间的第一压紧填料密封件，并且还包括: 在来自所述第一压紧填料密封件的所述套环的相对侧面上提供根据权利要求1的第二压紧填料密封件， 其中所述第一压紧填料密封件展现以下特性中的至少一个:比所述第二压紧填料密封件更高的润滑性、比所述第二压紧填料密封件更高的热传导性、或者比所述第二压紧填料密封件更高的密封性；或者 所述第二压紧填料密封件展现以下特性中的至少一个:比所述第一压紧填料密封件更高的强度、或者比所述第一压紧填料密封件更大的耐磨性。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述密封箱还包括套环并且所述压紧填料密封件是设置在所述套环与待密封的流体之间的第一压紧填料密封件，并且还包括: 在来自所述第一压紧填料密封件的所述套环的相对侧面上提供根据权利要求1的第二压紧填料密封件， 其中所述第一压紧填料密封件具有与所述第二压紧填料密封件基本上相同的构造并且设置在与所述第二压紧填料密封件构造不同的所述密封箱中。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述压紧填料密封件是第一压紧填料密封件，还包括: 提供根据权利要求1的第二压紧填料密封件，其中:所述第一压紧填料密封件设置在所述密封箱的至少一个纵向端部上，并且所述第一压紧填料密封件展现以下特性中的至少一个:比所述第二压紧填料密封件更高的强度、比所述第二压紧填料密封件更大的密封表面速度能力、或者比所述第二压紧填料密封件更大的密封性。
26.根据权利要求18所述的方法，其中所述压紧填料密封件围绕所述轴以多层设置，并且在所述密封箱中最靠近纵向外部位置的层以与所述密封箱中的纵向内部位置中的层不同的构造设置。
27.一种制造编织双面压紧填料密封件的方法，其中纵轴沿着所述压紧填料密封件的长度延伸通过所述填料材料的中心，所述方法包括: 提供第一材料以及与所述第一材料不同的第二材料， 编织所述第一材料与所述第二材料以便以此种方式形成所述压紧填料密封件:所述第一材料与所述第二材料彼此相对布置从而使得在横截面中，所述压紧填料密封件相对于基本上垂直于所述纵轴并且基本上垂直于所述压紧填料密封件的侧面的第一轴具有非对称构造。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一材料与所述第二材料进一步彼此交叉编织从而使得在横截面中，所述压紧填料密封件相对于垂直于所述第一轴的第二轴具有对称构造。
29.根据权利要求 27所述的方法，其中编织所述第一材料与所述第二材料从而使得所述第一材料基本上完全地沿着所述压紧填料密封件的一侧布置。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述压紧填料密封件包括彼此相对的第一外部侧面与第二外部侧面，并且其中所述第一材料编织到所述第二材料从而使得所述第一外部侧面基本上由所述第一材料组成并且所述第二外部侧面基本上由所述第二材料组成。
31.根据权利要求30所述的方法，其中当与所述第二材料编织时所述第一材料形成所述压紧填料密封件的基本上一半。
32.一种用于制造编织的双面压紧填料密封件的方法，所述方法包括: 向沿着至少四个材料路径的多个载体提供至少第一材料与第二材料，所述材料路径包括: 基本上是三角形形状的第一材料路径， 基本上是正方形形状的第二材料路径与第三材料路径，以及 基本上是三角形形状的第四材料路径； 沿着所述至少四个材料路径使所述第一材料与所述第二材料相互锁定以便以这样的方式形成所述压紧填料密封件以使得所述第一材料与所述第二材料相对于彼此布置，从而使得在横截面中，所述压紧填料密封件相对于与所述纵轴垂直的第一轴具有非对称构造。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述第一材料路径与所述第二材料路径包括所述第一材料，并且所述第三材料路径与所述第四材料路径包括所述第二材料以使所述压紧填料密封件暴露所述第一材料的第一外部侧面以及所述第二材料的第二外部侧面。
34.根据权利要求32所述的方法，其中所述第一材料路径与所述第四材料路径包括所述第一材料，并且所述第二材料路径与所述第三材料路径包括所述第二材料以使所述压紧填料密封件暴露所述第一材料的角落以及所述第二材料的内部部分。
35.一种根据权利要求27所述的方法制造的编织的双面压紧填料密封件。
36.一种用于制造包括第一材料与第二材料的双面压紧填料密封件的装置，所述装置包括: 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第一行移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第二行移锤轮； 用于 移动所述第一材料与所述第二材料的第三行移锤轮，其中所述第一行 移锤轮的所述移锤轮与所述第三行移锤轮的所述移锤轮基本上尺寸相同并且大于所述第二行移锤轮的所述移锤轮；以及 一个或多个载体，其用于将所述第一材料或所述第二材料从所述第一移锤轮传送到相同行中的第二移锤轮，或者从所述第一移锤轮传送到相邻行中的第二移锤轮。
37.根据权利要求36所述的装置，其中所述第一行移锤轮与所述第三行移锤轮中的所述移锤轮的尺寸与所述二行移锤轮中的所述移锤轮的尺寸的比率是以下之一:3:2、6:5、或4:3。
38.根据权利要求37所述的装置，其中所述第一行、第二行、以及第三行的所述移锤轮中的每个都包括用于接收所述载体的狭槽，并且其中: 所述第一行与第三行的所述移锤轮中的每个都具有接收载体的6个狭槽，并且 所述第二行的所述移锤轮中的每个都具有接收载体的4或5个有效狭槽。
39.根据权利要求38所述的装置，其中所述第一行、第二行、以及第三行的所述移锤轮中的每个都包括六个狭槽，并且所述第二行的所述移锤轮每个都具有不接收载体的I或2个狭槽。
40.一种用于制造包括第一材料与第二材料的双面压紧填料密封件的装置，所述装置包括: 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第一行移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第二行移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第三行移锤轮，其中通过所述第一行移锤轮限定的轨道与通过所述第三行移锤轮限定的轨道基本上是圆形的，并且 通过所述第二行移锤轮限定的轨道基本是椭圆形的；以及 一个或多个载体，其用于将所述第一材料或所述第二材料从第一移锤轮传送到相同行中的第二移锤轮，或者从所述第一移锤轮传送到相邻行中的第二移锤轮，其中 所述第一行、第二行以及第三行移锤轮尺寸设置为并且成形为防止在所述载体之间碰撞。
41.一种用于制造包括第一材料与第二材料的双面压紧填料密封件的装置，所述装置包括: 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第一行移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第二行移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第三行移锤轮；以及一个或多个载体，其用于将所述第一材料或所述第二材料从第一移锤轮传送到相同行中的第二移锤轮，或者从所述第一移锤轮传送到相邻行中的第二移锤轮，其中所述第一行、第二行、与第三行移锤轮相互连接以沿着一个或多个材料凹槽形成至少四个材料路径，所述材料路径包括: 基本上是三角形形状的第一材料路径， 基本上是正方形形状的第二材料路径与第三材料路径，以及 基本上是三角形形状的第四材料路径。
42.根据权利要求41所述的装置，还包括用于保持所述移锤轮的板，其中所述材料凹槽形成在所述板中。
43.根据权利要求41所述的装置，其中与所述第一行移锤轮的所述移锤轮以及所述第三行移锤轮的所述移锤轮相关联的所述材料轨道基本上尺寸相同并且大于与所述第二行移锤轮的所述移锤轮相关联的所述材料轨道。
44.根据权利要求43所述的装置，其中同所述第一与第三行移锤轮相应的所述材料凹槽的尺寸与同所述第二行移锤轮中的移锤轮相应的所述材料凹槽的尺寸的比率是以下之一:6:4、6:5、或 4:3。
45.根据权利要求41所述的装置，其中所述第一行、第二行、以及第三行的所述移锤轮中的每个都包括用于接收所述载体的狭槽，并且其中: 所述第一行与第三行移锤轮每个都具有接收载体的6个狭槽。
46.根据权利要求41所述的装置，其中所述第二行移锤轮中的每个都具有接收载体的4或5个有效狭槽。
47.根据权利要求41所述的装置，其中所述第一、第二与第三行移锤轮中的每个都各自地包括第一移锤轮、第二移锤轮、第三移锤轮、以及第四移锤轮。
48.根据权利要求47所述的装置，其中，每行中的所述第一移锤轮与所述第三移锤轮都沿着相同的方向旋转，并且每行中的所述第二移锤轮与所述第四移锤轮都沿着与所述第一移锤轮与所述第三移锤轮相反的方向旋转。
49.根据权利要求41所述的装置，其中与所述第一行与第三行移锤轮的所述移锤轮相关联的所述材料轨道基本上是圆形的，并且与所述第二行移锤轮的所述移锤轮相关联的所述材料轨道基本上是椭圆形的。
50.一种用于制造包括第一材料与第二材料的双面压紧填料密封件的装置，所述装置包括: 用于移动所述第一材料的第一列移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第二列移锤轮； 用于移动所述第一材料与所述第二材料的第三列移锤轮； 用于移动所述第二材料的第四列移锤轮；以及 一个或多个载体，其用于将所述第一材料或所述第二材料从第一移锤轮传送到在不同列中的第二移锤轮，其中 在所述第四列中不出现所述第一材料，并且 在所述第一列中不出现所述第二材料。
51.根据权利要求50所述的装置，其中 所述第一列、第二列、第三列与第四列移锤轮相互连接以沿着一个或多个材料轨道形成至少四个材料路径，所述材料路径包括:基本上是三角形形状的第一材料路径，基本上是正方形形状的第二材料路径与第三材料路径，以及基本上是三 角形形状的第四材料路径。
【文档编号】F16J15/22GK103998835SQ201280057062
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年9月26日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】H·V·阿奇贝特, P·V·斯塔比勒, P·M·小马奥尼 申请人:彻斯特顿公司