支撑环设计“分裂和闭合”的制作方法
【专利摘要】本发明涉及支撑环设计“分裂和闭合”。具体地，用于高压气体部件的支撑环组件包括第一环和第二环。第一环在第一位置处以第一分裂角裂开，而第二环在第二位置以第二分裂角裂开。第一环与第二环相邻同心设置，其中第一位置相对于第二位置偏置。支撑环组件在高压密封用途中在密封连接中可与O形环相邻设置。
【专利说明】支撑环设计"分裂和闭合"
【技术领域】
[0001] 本发明至少在一方面设及用于较高压力应用的密封部件。
【背景技术】
[0002] 高压气体部件，例如阀、调节器、和容器均用于重要的密封用途。该些部件用于具 有接口的组件中，其中0形环由支撑环支撑。支撑环与0形环一起用于静态和动态的密封 用途。当0形环受到高压或当挤压间隙过大时，它们防止0形环的挤出。在许多用途中，支 撑环用于0形环的两侧上。
[0003] 普通支撑环由硬支撑材料制成，其需要切开/分裂W便组装。不幸的是，该些0形 环的分裂狭缝在该些组件的寿命期间趋于使0形环材料裂开。
[0004] 替代的支撑环由质密但更柔软的材料制成，其允许伸展W便组装。虽然该些替代 的支撑环合理地很好工作，但是它们趋于随着时间在太高压力的挤出力作用下损毁。W往 的经验表明它们在使用寿命期间都会失效。
[0005] 因此，需要用于较高压力用途的改进的支撑环。
【发明内容】
[0006] 本发明通过在至少一个实施例中提供用于高压气体部件的支撑环组件来解决现 有技术中的至少一个问题。该支撑环组件包括第一环和第二环。第一环在第一位置处W第 一分裂角裂开，而第二环在第二位置W第二分裂角裂开。第一环与第二环同屯、邻接布置，其 中第一位置相对于第二位置偏置。支撑环组件在高压用途中在密封连接中与0形环可相邻 设置。有利地，支撑环设计克服现有技术的耐久性问题，例如环挤出和0形环裂开破坏。
[0007] 在另一个实施例中，提供一种用于高压气体部件的密封组件。该密封组件包括第 一密封部分和支撑环组件。该支撑环组件包括具有四边形截面的第一环W及具有四边形截 面的第二环。第一环在第一位置处具有第一分裂角的第一重复密封裂口，而第二环在第二 位置处具有第二分裂角的第二重复密封裂口。第二环围绕着第一密封部分同屯、布置，并且 设置在第一环上，其中第一位置相对于第二位置偏置，从而支撑环组件在气体密封连接中 与0形环相邻。
[000引在又一个实施例中，提供一种用于高压气体部件的密封组件。该密封组件包括第 一密封部分和支撑环组件。所述支撑环组件包括在第一位置限定有第一裂口的第一环、在 第二位置处限定有第二裂口的第二环W及在第=位置限定有第=裂口的第=环。第一环、 第二环和第=环围绕着第一密封部分同屯、设置。第一环与第二环相邻，其中第一位置相对 于第二位置偏置。第二环与第=环相邻，其中第=位置相对于第二位置偏移。支撑环组件 在气体密封连接中与0形环相邻。
[0009] 本发明进一步提供W下方案：
[0010] 1. 一种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括：
[0011] 第一密封部分；和
[0012] 支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环和在第二位置限定出第 二裂口的第二环，所述第一环和所述第二环围绕所述第一密封部分同屯、设置，所述第一环 与所述第二环相邻设置，其中所述第一位置相对于所述第二位置偏置，从而所述支撑环组 件在气体密封连接中与0形环相邻。
[0013] 2.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环附接在一起。
[0014] 3.如方案2所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环通过焊接附 接在一起。
[0015] 4.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具 有四边形横截面。
[0016] 5.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具 有长方形或正方形的横截面。
[0017] 6.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环限定出第一分裂角，并且所 述第二环限定出第二分裂角。
[001引 7.如方案6所述的密封组件，其特征在于，所述第一分裂角和所述第二分裂角每 个分别为30到90度。
[0019] 8.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包 括金属或聚合物。
[0020] 9.如方案1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包 括聚苯硫離；了膳橡胶；六氣丙締和偏二氣己締的共聚物；四氣己締、偏二氣己締和六氣丙 締的=元共聚物；四氣己締、偏二氣己締和全氣的=元聚合物；聚酷胺，聚四氣己締，及其 组合物。
[0021] 10.如方案1所述的密封组件，还包括至少一个额外环。
[0022] 11.如方案1所述的密封组件，还包括第二密封部分，其与所述第一密封部分相配 合W形成所述气体密封连接。
[0023] 12. -种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括：
[0024] 第一密封部分；和
[0025] 支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环、在第二位置限定出第 二裂口的第二环和在第=位置限定出第=裂口的第=环，所述第一环、所述第二环和所述 第=环围绕所述第一密封部分同屯、设置，所述第一环与所述第二环相邻，其中所述第一位 置相对于所述第二位置偏置，所述第二环与所述第=环相邻，所述支撑环组件在气体密封 连接中与0形环相邻。
[0026] 13.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第=环附接于所 述第=环的相对侧。
[0027] 14.如方案13所述的密封组件，其特征在于，所述第一环、所述第二环和所述第= 环通过焊接附接在一起。
[002引 15.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别 具有四边形横截面。
[0029] 16.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环限定出第一分裂角，所述 第二环限定出第二分裂角，并且所述第=环限定出第=分裂角，所述第一分裂角、所述第二 分裂角和所述第=分裂角为30至90度。
[0030] 17.如方案12所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别 包括金属或聚合物。
[0031] 18.如方案12所述密封组件，其特征在于，第一环和第二环分别包括聚苯硫離；了 膳橡胶；六氣丙締和偏二氣己締的共聚物；四氣己締、偏二氣己締和六氣丙締的=元共聚 物；四氣己締、偏二氣己締和全氣的=元聚合物；聚酷胺，聚四氣己締，及其组合物。
[0032] 19.如方案12所述的密封组件，还包括至少一个额外环。
[0033] 20.如方案12所述的密封组件，还包括第二密封部分，其与所述第一密封部分相 配合W形成所述气体密封连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 从详细说明和附图中将更加全面的理解本发明的示例性实施例，其中：
[0035] 图1A为具有支撑密封件和0型环的密封组件的侧视图；
[0036] 图1B为与剖面显示出的配合密封组件对准的图1A密封组件的侧视图；
[0037] 图1C为用在图1A和图1B中的支撑环的侧视图；
[003引图2A为用在图1A-C中所示的支撑环中的环的透视图；
[0039] 图2B为侧视图，显示出在支撑密封件中的两个环的对准；
[0040] 图2C为用在图1A-C中所示的支撑环中所用的环的剖视图；
[0041] 图3为示意性流程图，显示出支撑密封件在第一密封组件上的组装；
[0042] 图4为示意图，显示出支撑密封部件焊接在一起；并且
[0043] 图5为用于将支撑密封部件焊接在一起的超声焊接系统的示意图。
【具体实施方式】
[0044] 现在将对本发明当前优选的组成、实施例和方法进行详细描述，该构成了当前对 于发明人已知的实施本发明的最佳模式。附图不必是按比例绘制的。然而，要理解的是，所 披露的实施例只是本发明的示例，其可W按照各种可选的形式实施。因此，该里所披露的具 体细节不应被解释为限制性的，而是只是作为对本发明各个方面的代表性基础和/或作为 教导本领域技术人员W不同方式使用本发明的代表性基础。
[0045] 除了实施例或W其它方式明示的地方W外，在该说明书中表示材料量或反应和/ 或使用状况的所有数字量在描述本发明最广义的范围中要理解为通过词语"大约"修正。在 所陈述的数字限制内的实施通常是优选的。同样，除非有明确相反的陈述；百分比、份数W 及比率值都是W重量计；术语"聚合物"包括"低聚物"，"共聚物"，元共聚物"等；对于 与本发明相关的给定目的而言合适或优选的一组或一类材料的描述，意味着该组或该类的 成员的任意两种或更多种的混合是同等适合并优选的；W化学术语对组分的描述指的是在 说明书中具体描述的任意组合中的组分，并且不一定排除一旦混合后的混合物的组分之间 的化学交互；首字母缩写词或其它缩写的最初定义适用于该同一缩写的在此所有随后的使 用，并且对在初始定义的缩写的常规语法变化加W必要的变更；并且除非有明确相反的陈 述，特性的测量由W前或W后针对同一特性所采用的相同技术来确定。
[0046] 还要理解的是，本发明不限于下面所述的具体实施例和方法，因为具体组分和/ 或条件当然可w变化。此外，该里使用的术语仅用于描述本发明特定实施例的目的，并且不 意于W任何方式为限制性的。
[0047] 还必须指出的是，如在该说明书及所附权利要求中的使用的一样，单数形式的 "一"、"一个"和"该"包括复数情况，除非文中另有清楚说明。例如，对于W单数形式的部件 的参考意于包括多个部件。
[0048] 在设及公开的整个本申请中，该些公开的公开内容W其整体通过参考在此并入到 本申请中，W便更全面描述本发明所属技术的状态。
[0049] 该里在一个实施例中所使用的术语"气体密封连接"指的是，在气体或流体应用中 在两个密封表面之间的配合，通常具有介于该两个密封表面之间的0形环。
[0化0] 参照图1A和1B，提供了用于高压气体部件密封装置的密封组件的示意图。密封 组件10包括作为气体密封连接的一部分的第一密封部分12。支撑环14包括第一环16和 第二环18。第一环16具有在第一位置处的第一裂口 20,而第二环18具有在第二位置处的 第二裂口 22。第一环16和第二环18围绕着第一密封部分12同屯、布置。而且，第一环16 与第二环18相邻设置，其中第一位置相对于第二位置偏置（即，没有在一条直线上）。支 撑环14在由第一部分12和与第一密封部分相配合的第二密封部分26形成的气体密封连 接中与0型环24相邻设置。图1A和图1B示出示例，其中支撑环14和0型环24布置在沟 槽27中。虽然图1A示出的活塞包括支撑环，但是应该理解的是，实际上，具有气体密封连 接的任意高压力组件均可使用支撑环14。
[0化1] 参照图2A，2B和2C，第一环16和第二环18是大体圆形的，其限定出中屯、开口 28， 第一密封部分12定位通过该中屯、开口 28。在改进中，第一环14和第二环16具有四边形 截面30,通常为长方形或正方形。第一环16具有顶面32和底面34,而第二环18具有顶面 36和底面38。在变型中，第一裂口 20相对于顶面32和底面34呈第一分裂角Ai，而第二裂 口 22相对于顶面36和底面38呈第二分裂角A2。在进一步的改进中，第一分裂角Ai和第 二分裂角A,各自独立地从30度到90度。在进一步的改进中，第一分裂角A 1和第二分裂角 A2各自独立地均为90度。应当理解的是，实际上，第一环16和第二环18可W由现有技术 中用于支撑环的任何材料制成。用于形成第一环16和第二环18的合适材料的示例包括金 属和聚合树脂。可用的聚合物包括但是不限于聚苯硫離（PPS) ;了膳橡胶（例如，NBR);六 氣丙締和偏二氣己締的共聚物(VITON?);四氣己締、偏二氣己締和六氣丙締的S元共聚 物(VITON?);四氣己締、偏二氣己締和全氣甲基己締基離的S元共聚物(VITON?);聚 酷胺(NYLON?);聚四氣己締（例如，teflon?);及其组合。
[0化2] 在当前实施例的变型中，支撑环包括一个或多个额外的总体结构与第一环16和 第二环18相同的环。在该些变形中，额外的环限定了在形成密封时相对于其它环偏置的裂 口。图1A-C示出具有S个环的示例，其中具有裂口 46的第S环44定位成相邻于第二环 18,从而裂口 46与裂口 22偏置（即，不在一条直线上）。如上所述，第S环44限定出裂口 46,其分裂角通常为30度至90度。在进一步的改进中，第=分裂角为90度。还应该理解 的是，在该示例中，第一环18和第S环44是附接到（即，焊接到）第二环18的相对侧面。 在又一改进中，支撑密封包括又一个或多个额外的环（例如，总共4到8个环）。
[0化3] 参照附图3到4,提供了示意性流程图，显示出支撑环在第一密封部分12上的组 装。在步骤a)中，每个支撑环14布置在第一密封部分12上（通常是独立的）。在图3和 4的示例中，采用了第一环16,第二环18和第S环44。应该理解的是，如上所述可W采用具 有相同设计的额外环。如图4所示，第一环16,第二环18和第=环44在所有都如箭头Ww 所示定位之后焊接在一起。本发明不受限于用于将环附接在一起的焊接类型。例如，为此 可W采用超声波焊接或激光焊接。特别是，可采用点焊。在一种变型中，环在将一小组环定 位之后进行焊接。在步骤b)中，0型环24与组装好的支撑环14相邻设置。
[0化4] 参照图5,提供可W用于将支撑环14的环焊接在一起的超声波焊接设备的示意 图。超声波焊接设备50包括平台52,其保持所要焊接的工件54。超声焊极56通过沿方向 di施加的力接触工件54。转换器60使超声焊极56沿d 2方向振动，由此将工件焊接在一 起。电源62用于给转换器60供能。
[0化5] 虽然已经显示并描述了本发明的实施例，但是不意于该些实施例显示并描述本发 明所有可能的形式。相反，在本说明书中使用的词语用于描述而不是限制，并且要理解的 是，在不脱离本发明精神和范围的情况下可W作出各种变化。
【权利要求】
1. 一种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括： 第一密封部分；和 支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环和在第二位置限定出第二裂 口的第二环，所述第一环和所述第二环围绕所述第一密封部分同心设置，所述第一环与所 述第二环相邻设置，其中所述第一位置相对于所述第二位置偏置，从而所述支撑环组件在 气体密封连接中与0形环相邻。
2. 如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环附接在一起。
3. 如权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环通过焊接附 接在一起。
4. 如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具 有四边形横截面。
5. 如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别具 有长方形或正方形的横截面。
6. 如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环限定出第一分裂角，并且所 述第二环限定出第二分裂角。
7. 如权利要求6所述的密封组件，其特征在于，所述第一分裂角和所述第二分裂角每 个分别为30到90度。
8. 如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包 括金属或聚合物。
9. 如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述第一环和所述第二环每个分别包 括聚苯硫醚；丁腈橡胶；六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙 烯的三元共聚物；四氟乙烯、偏二氟乙烯和全氟的三元聚合物；聚酰胺，聚四氟乙烯，及其 组合物。
10. -种用于高压气体部件的密封组件，所述密封组件包括： 第一密封部分；和 支撑环组件，其包括在第一位置限定出第一裂口的第一环、在第二位置限定出第二裂 口的第二环和在第三位置限定出第三裂口的第三环，所述第一环、所述第二环和所述第三 环围绕所述第一密封部分同心设置，所述第一环与所述第二环相邻，其中所述第一位置相 对于所述第二位置偏置，所述第二环与所述第三环相邻，所述支撑环组件在气体密封连接 中与〇形环相邻。
【文档编号】F16J15/00GK104482201SQ201410534598
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】A·黑泽, P·布罗伊尔, J-U·斯普舒 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司