快速流体输送联接件的复合材料密封件及该类型的联接件的制作方法

本发明涉及一种可用在快速流体输送联接件中的具有加强部的环形密封件，以及包含这种密封件的该快速联接件。本发明尤其适用于包括通过内燃机移动的旅游车辆、多用途车辆、重型车辆、建筑(例如，土木工程)车辆或者甚至是农业类型的车辆的汽车领域和使用类似的内燃机的固定设施领域(例如，发电机组、压缩机、泵)中的快速联接件。对于这两类应用场合，根据本发明的设备尤其可配备净化回路、冷却回路或者有利地配备空气供应回路。

背景技术：

通常在用于机动车的流体输送回路中，已知的是，为了将柔性的软管紧密地连接到刚性的锁定凸形端部件，使用包括聚合物的连接器或套管体的全局静态联接件，并且该凸形的端部件被穿过套管的一个端部插入，套管的另一端部被软管夹紧。在本说明书中并且以已知的方式，“全局静态联接件”指代静态的或基本为静态的联接件，即，与动态旋转轴联接件不同，该全局静态联接件的套管和端部件永久性地不可相对旋转运动，实际上相对于彼此是固定不动的。

如图1所示，其示出了这种已知的全局静态型的快速联接件1'的一个代表性示例，典型地，套管10'具有环形的凹部13'，该环形的凹部由径向的肩部16'和套管10'的圆筒形内部面14'形成，该环形的凹部接纳静态的环形密封件30'。该静态的密封件30'通常为唇形密封件类型的并且由注射模制的弹性体制成，该静态的密封件被夹紧安装在套管10'的内部面14'、肩部16'与具有周缘突出部21的凸形的端部件20之间，一旦该凸形的端部件沿箭头a的方向被径向地和轴向地插入到套管10'内部并且与密封件30'接触，则该密封件30'进一步地被轴向地插入肩部16'与被紧固到套管10'的内部面的间隔件17'之间。

该弹性体密封件30'的一个主要的缺陷在于其单一材料的结构，该单一材料的结构是自然老化的成因，该自然老化使得密封件30'随时间损失其很大一部分特性并且导致了密封件30'抵靠端部件20和套管10'的夹紧效果逐渐减小，结果是可能出现不期望的渗漏或泄漏。

这种已知的弹性体密封件30'的另一个缺陷是，在对端部件20进行轴向安装期间，该弹性体密封件需要被操作人员径向压缩，这样导致了高安装力。

还具有复合材料类型的用于静态使用或动态使用的环形的密封件，该环形的密封件由橡胶密封体和刚性的加强部(例如，金属)构成，例如如在文件ep-a1-0,317,903和us-a-4,579,352中所描述的，各自具有这种密封件，这种密封件具有被l形的加强部加强的u形的轴向截面并且该轴向截面的内翼部通过弹簧被预施压。

特别地，在ep-a1-0,317,903中描述的密封件具有：

-内密封翼部，该内密封翼部在其内部面上设有用于对内部端部件提供密封的圆周状的边缘，该内密封翼部在其外部面上设有基本被安装在该内密封边缘的对面的径向压缩弹簧，

-径向芯部，该径向芯部包含加强部，以及

-外密封翼部，该外密封翼部在其外部面上设有凸台，并且该外密封翼部也包含加强部。

这种复合材料密封件的一个主要的缺陷在于该复合材料密封件在其内翼部上所具有的该密封边缘，虽然该密封边缘适合于密封件的动态应用(即，当被压在旋转联接件的轴上时)，但由于下述事实该密封边缘在用于静态应用这方面不是令人满意的：在长期应用中，该密封边缘可引起密封缺损和在流体输送期间不期望的渗漏。

技术实现要素：

本发明的一个目标是提出一种复合材料环形密封件，该复合材料环形密封件具有柔性的主体(尤其是弹性体的)和刚性的加强部，该复合材料环形密封件可用在解决了所有前述缺陷的快速流体输送联接件中，联接件包括凹形的管状套管和凸形的管状端部件，该凸形的管状端部件被径向地安装在套管内部以在套管的内部凹部与端部件的圆筒形外表面之间产生全局静态密封，密封件包括：

-径向内部轴向翼部，该径向内部轴向翼部具有径向内部面，该径向内部面具有径向上最内部的柔性的(例如，弹性体的)圆周部分，该圆周部分被设计为被紧密地靠置于端部件的所述外表面上，

-径向外部轴向翼部，该径向外部轴向翼部具有柔性的(例如，弹性体的)径向外部面，该径向外部面被设计为被牢固地压靠在所述凹部上，以及

-芯部，该芯部将所述内部翼部连接到所述外部翼部。

为此，根据本发明的密封件使得所述最内部的圆周部分是凸状的、沿轴向截面具有圆形的形状。

应当注意的是，申请人在其工作期间证实了与由现有技术的与旋转轴接触的前述边缘限定的最内部部分相比，这种凸状的和圆形的最内部部分显著地改善了全局静态联接件(即，套管与端部件之间永久性地不进行相对旋转)中对所输送的流体的密封性和密封件的抗渗漏性。因此，根据本发明的这种全局静态密封件适合于在例如为扣合联接件的具有套管和端部件的联接件内优化该密封和使该渗漏最小化，该套管和端部件相对于彼此是固定不动的，或者至少通过例如是交替的平移运动或通过套管与端部件之间的交替的小幅度(例如，几度)旋转运动而是可动的。

还应当注意的是，该凸状的和圆形的最内部部分沿圆周方向是连续的。

有利地，所述最内部圆周部分沿轴向截面可具有圆弧的形状，该圆弧的形状赋予该最内部圆周部分以截顶圆环面的圆周形状(即，闭合的圆环面被其横截面截顶，该圆环面不完全是圆形的)。

更为有利地，对于处于靠置在端部件上的状态下的所述内部翼部的介于35mm到100mm之间的内径(即，对于端部件的介于35mm到100mm之间的外径)，该部分可具有介于0.5mm到3.0mm之间的半径。

根据本发明的另一个特征，所述内部翼部可设有返回装置，该返回装置对该内部翼部径向向内地预施压。

有利地，该返回装置可包括被安装在所述内部翼部的径向外部面上的环形的金属径向压缩弹簧同时被以相对于所述最内部圆周部分而言轴向地偏移的方式定心。

应当注意的是，根据本发明的复合材料密封件通过下述方式解决了前述的单一材料的静态密封件的缺陷：所述方式不再使得密封件的内部翼部的在端部件上的夹紧力取决于弹性体的老化，因为该返回装置提供了该夹紧力，并且用于机动车的流体回路的常规运行状况不具有使这种金属弹簧类型(不论由普通钢或不锈钢制成)的返回装置改变的性质。

根据本发明的另一个特征，所述外部翼部可包括自由端部，该自由端部由圆周状的柔性(例如，弹性体)密封唇形部形成，该柔性密封唇形部适合于被所述加压流体压靠所述凹部，并且该柔性密封唇形部轴向地延伸同时远离所述芯部并且径向向内地延伸(即，倾斜地)。

有利地，对于处于被夹紧抵靠端部件的状态下的所述内部翼部的介于35mm到100mm之间的内径(即，对于端部件的介于35mm到100mm之间的外径)，所述密封唇形部可具有沿轴向方向凸出的介于0.8mm到3.0mm之间的长度。

应当注意的是，该密封唇形部可沿圆周方向倾斜地、连续地或不连续地延伸，并且结果是由于流体的压力而改善了与套管的凹部的随时间的密封性，该流体的压力使得该唇形部保持被压靠该凹部。

还应当注意的是，密封件的外部翼部在套管的凹部中的密封通过组件的压合来提供，并且通过加强部和所述密封唇形部来随时间进行维持。

应当进一步注意的是，在将端部件轴向地插入套管内部期间，操作人员仅感觉到设有返回装置的密封件的内部翼部的夹紧，并且因此安装力比使用单一材料的弹性体密封件更小。

根据本发明的另一个特征，所述外部翼部的所述外部面可包括至少一个圆周状的柔性(例如，弹性体的)凸台或凸边，该至少一个圆周状的柔性凸台或凸边适合于被压靠凹部并且沿轴向截面具有圆弧的形状，该圆弧的形状赋予该至少一个圆周状的柔性凸台或凸边以截顶圆环面的圆周形状，并且优选地，数个所述凸台被轴向的部段分隔开。

应当注意的是，所述弹性体凸台或每个弹性体凸台沿圆周方向可以是连续的或不连续的，并且赋予密封件以增加到第一外部紧密性的第二径向外部紧密性，该第一外部紧密性通过所述唇形部经由流体的压靠所述凹部的壁的压力获得。

通常，当闲置时，密封件可具有大致为u形的轴向截面，所述芯部径向地延伸并且被所述加强部加强，该加强部在所述外部翼部中延伸同时沿轴向截面形成了“l形”，所述加强部由金属或刚性的塑料(例如，诸如塑料弹性体的热塑性材料)制成并且成角度地以及连续地对密封件的弹性体主体进行加强。该弹性体密封件主体例如可由橡胶或热塑性弹性体制成并且于是尤其包括所述凸状的和圆形的最内部部分以及外部翼部的所述外部面。

根据本发明的另一个特征，所述最内部的圆周部分通过倾斜的斜坡部朝向所述芯部轴向地延伸，该斜坡部径向向内地延伸到连接部分，该连接部分形成了铰接部，该铰接部可将所述内部翼部连接到所述芯部并且设有圆周状的保护唇形部，该保护唇形部在所述斜坡部的端部处径向向内地延伸。

有利地，对于处于被夹紧抵靠端部件的状态下的内部翼部的介于35mm到100mm之间的内径(即，对于端部件的介于35mm到100mm之间的外径)，所述铰接部可具有介于0.5mm到1.0mm之间的厚度。

应当注意的是，所述铰接部与已知的u形密封件的铰接部相比可以可选地具有减小的高度，这样使得能够更明显地消减凹部与端部件之间的定心缺陷。

根据本发明的快速流体输送联接件可被用于将刚性的凸形管状端部件联接到柔性的凹形软管，联接件包括：

-凹形的管状套管，优选地，该凹形的管状套管通过注射塑料材料或塑料基质复合材料被模制成，

-端部件，该端部件被径向地和轴向地安装在套管内部，并且该端部件具有圆筒形的外表面，以及

-具有加强部的环形密封件，该环形密封件被容纳在套管的内部凹部中并且适合于被夹紧抵靠端部件的所述外表面，以在套管与端部件之间产生全局静态密封，

以及如上文所限定的这种密封件。

如之前所说明的，根据本发明的这种联接件的套管和端部件在流体输送期间永久性地不可相对旋转地运动，仅能够在所述输送期间的运行过程中相对平移地运动或伴随着几度的交替的旋转运动。

根据本发明的另一个特征，套管的所述凹部可由下述部件限定：

-套管的第一内部圆筒面，该第一内部圆筒面具有第一直径，

-套管的第二内部圆筒面，该第二内部圆筒面具有小于所述第一直径的第二直径，

-环形的肩部，该环形的肩部将所述第一面径向地连接到所述第二面，以及

-用于密封件的环形的止动部，该环形的止动部从所述第一面径向地延伸，并且密封件被与该环形的止动部轴向地抵靠并置，

密封件被安装为支承抵靠套管的所述第一面同时被楔入到所述肩部中和所述止动部中，并且同时该密封件具有与所述肩部的高度大致相等的径向密封件高度。

有利地，止动部可包括间隔件，该间隔件包括轴向紧固部分和径向止动部分，该轴向紧固部分被安装在所述第一面下方，该径向止动部分使所述轴向部分朝向所述肩部延伸，并且该径向止动部分具有与密封件的所述径向高度大致相等的径向止动高度。

附图说明

本发明的其它特征、优点与细节将从阅读以下本发明的一个示例实施例的描述显现，本示例实施例提供作为说明并且是非限定性的，该描述参照附图完成，在附图中：

图1为根据现有技术的快速联接件的局部示意性半截面轴向视图，该快速联接件包括已知的弹性体密封件；

图2为根据本发明的一个示例的快速联接件的局部示意性半截面轴向视图，该快速联接件包括具有加强部的弹性体复合材料密封件；

图3为在图2中可见的复合材料密封件的放大轴向半截面视图；

图4为图2和图3的密封件的外部翼部的自由端部的细节视图；以及

图5为图2和图3的密封件的内部翼部的细节视图。

具体实施方式

在本说明书中，表述“在前方”或“前方”指代沿着凸形端部件和套管的对称轴线x的相对位置，该表述是指朝向凸形端部件的插入方向这一侧，“在后方”或“后方”指代沿着轴线x朝向与该方向相对的这一侧(即，在软管这一侧)的相对位置。

在图2中示出的根据本发明的快速联接件1基本包括基于塑料或塑料基质复合材料的管状的套管10，该套管夹紧柔性的软管(未示出)并且通过被安装为穿过套管10的锁定构件(未示出，例如为销类型的)轴向地锁定刚性的凸形端部件20，并且该套管与端部件20的周缘突出部21配合(锁定构件可以以已知的方式包括至少两个弹性的锁定翼，这两个弹性的锁定翼被夹头结合在一起并且被横向地可逆地按入穿过形成在套管10的前部的两个孔，以在端部件20完全插入以后通过抵靠突出部21扣接在锁定位置来阻止该套管)。

更具体地，有利地，在该示例中，被由诸如pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或聚酰胺(例如，pa6、pa6.6、pa4.6)的一种或数种热塑性聚合物注射模制成的套管10具有前部部分11和后部部分12，该前部部分被锁定构件横贯，该后部部分包括接纳根据本发明的密封件30的内部环形凹部13。

在该示例中，套管10的后部部分12基本具有第一内部圆筒面14和第二内部圆筒面15，密封件30抵靠该第一内部圆筒面被安装，该第一内部圆筒面具有直径d1，该第二内部圆筒面具有小于d1的直径d2并且通过环形的径向肩部16被连接到第一面14。肩部16限定出与环形的间隔件17相连的凹部13，该间隔件形成了用于密封件30的轴向止动部并且被紧固到第一面14。如在图2中可见的，间隔件17具有轴向部分18，该轴向部分经由轴向部分18的与第一面14的环形肋状部14a配合的径向环形狭槽被紧固到第一面14，并且该轴向部分成直角地延伸为径向部分19，该径向部分将密封件30轴向地楔住抵靠肩部16。图3示出了密封件30具有径向密封件高度h，该径向密封件高度大致等于间隔件17的径向高度和肩部16的径向高度。

如图3所示，根据本发明的复合材料密封件30具有u形几何形状的轴向半截面，该轴向半截面包括：

-径向内部轴向环形翼部31，该径向内部轴向环形翼部优选地由弹性体材料制成，其弹性体径向内部面31a适合于被返回装置32夹紧抵靠端部件20的径向外部圆筒形表面22，该返回装置对翼部31径向向内地预施压(该装置32例如由环形的金属径向压缩弹簧构成，该金属径向压缩弹簧被安装在内部翼部31的径向外部面31b的中空部31ba中)，

-径向的环形芯部33，该环形芯部从形成内部翼部31的铰接部34的连接部分成直角地延伸，同时该环形芯部优选地具有基底部，该基底部为弹性体材料的并且被环形的加强部35的径向环形部分35a加强，该加强部由沿轴向半截面具有l形状的刚性塑料或金属制成，以及

-径向外部轴向环形翼部36，其优选地具有这同一种弹性体材料的基底部，该径向外部轴向环形翼部的弹性体的径向外部面36a用于被夹紧抵靠套管10的第一面14，并且该径向外部轴向环形翼部也被加强部35的轴向环形部分35b加强，该轴向环形部分使径向部分35a成直角延伸，因此，芯部33和翼部36形成了弹性体的/刚性的塑料复合材料或金属复合材料。

如图5所示，内部翼部31的内部面31a在该内部翼部的径向向外地弯曲的自由端部31c附近具有径向上最内部弹性体圆周部分31aa，根据本发明，该径向上最内部弹性体圆周部分沿轴向截面具有圆形的凸状形状，该自由端部将返回装置32楔入中空部31ba中。在该示例中，部分31aa沿轴向截面具有圆弧的形状，该圆弧的形状赋予该部分以全局为截顶圆环面的形状，该截顶圆环面的形状对于端部件20的外表面22的大约为45mm的外径d0具有例如等于1.0mm的半径r1(沿轴向截面被截顶的这种部分圆环面是由于下述事实：圆形部分31aa被局限于内部翼部31的内部面31a并且因此该圆形部分自身不像圆一样是闭合的)。

如上文所说明的，相比于在ep-a1-0,317,903中的圆周边缘中限定的最内部部分，根据本发明的与端部件20接触的圆形部分31aa显著地改善了全局静态联接件1中的对输送流体(例如，空气)的密封性和密封件30的抗渗漏性。

如图5所示，圆形部分31aa以下述方式延伸：

-朝向闭合的径向端部31c，延伸为产生凹入区域31d的拐点，该凹入区域在其起点处与轴向方向成例如为45°±7°的角度α，并且该凹入区域终止于短轴向部分31e，该短轴向部分形成了用于端部31c的基底部，以及

-朝向铰接部34，延伸为倾斜的斜坡部31ab，该斜坡部径向向内地延伸同时与轴向方向x形成了例如为20°±10°的角度β，并且该斜坡部终止于圆周状的保护唇形部31f(见图3)，该保护唇形部在斜坡部31ab的端部处和在芯部33的延伸部中径向向内地倾斜延伸。

在示出的示例中已进行了具体说明，对于端部件20的大约为45mm的外径d0，铰接部34具有例如大约为0.75mm的厚度，内部翼部31a从圆形部分31aa经由该内部翼部的倾斜的斜坡部31ab和该内部翼部的轴向外部面31b变得较薄，直至该内部翼部到达铰接部34处的最小厚度为止。

此外并且尤其如图5所示，圆周状的返回装置32被以相对于圆形部分31aa而言朝向芯部33轴向地偏移一距离l1的方式定心(即，部分31aa的径向对称轴线x1与返回装置32的对称轴线x2不重合，该轴线x2比轴线x1更靠近芯部33)。

芯部33包括与铰接部34毗连的具有最大轴向厚度的径向内部部分33a，该径向内部部分经由使内部部分33a变窄的肩部延伸为与外部翼部36毗连的径向外部部分33b。优选地由金属制成(例如由dc01型钢制成，已具体说明了可使用或不使用其它的金属、合金)的加强部35在这两个部分33a和33b上径向地和连续地延伸。

如图3所示，外部翼部36在其外部面36a上包括第一圆周状弹性体凸台37a和第二圆周状弹性体凸台37b，该第一圆周状弹性体凸台和第二圆周状弹性体凸台轴向地间隔开并且适合于在凹部13内被压靠套管10的第一内部面14，并且该第一圆周状弹性体凸台和第二圆周状弹性体凸台沿轴向截面各自具有圆弧的形状，该圆弧的形状赋予其截顶圆环面的圆周形状。轴向最靠近外部翼部36的自由端部38的第二凸台37b延伸为弹性体的圆周状端部密封唇形部38，该圆周状端部密封唇形部用于在凹部13内被加压流体压靠内部面14和肩部16，并且该圆周状端部密封唇形部轴向地延伸远离芯部33并且径向向内地倾斜延伸。

如图4所示，唇形部38具有：

-直至唇形部38的端部边缘38a的略微异形的形状(即，在端部边缘38a后方厚度连续地减小)，因此使得唇形部38的径向外边缘38b(其使第二凸台37b延伸)与径向内边缘38c之间形成的角度γ为12°，并且边缘38a具有大约为0.3mm的厚度；以及

-对于端部件20的大约为45mm的外径d0沿轴向方向x凸出的为1.6mm的长度l2，已具体说明了当闲置时，唇形部38与径向方向y形成大约为65°的角度δ。

如上文所说明的，唇形部38经由流体对其施加的压力在凹部13内抵靠套管10的第一面14和肩部16来改善密封件30的外部翼部36对套管10的密封性，这样由于流体的压力从而改善了与凹部13的随时间的密封性。因此，外部翼部36与凹部13之间的密封性由密封件30在装配处的压合来提供，并且由加强部35和密封唇形部38来随时间进行维持。

凸台37a和37b与凹部13一起赋予密封件以除通过唇形部38获得的第一紧密性之外的第二紧密性，已具体说明了由于唇形部38，克服了凸台37a和37b的任何随时间的、由于其组分弹性体的老化造成的剩余(remanent)变形的密封缺陷。

在图3的示例中，环形的加强部35沿着芯部33的内部部分33a和外部部分33b径向地延伸，并且沿着外部翼部36轴向地延伸，已具体说明了加强部35：

-被嵌在芯部33的内部部分33a中，即，加强部35的径向内部环形边缘35aa被密封件30的弹性体材料在芯部33的内侧(朝向翼部31和36)以及在芯部33的外侧(与翼部31和36反向)轴向地包围，以及

-在芯部33的外部部分33b中和在外部翼部36的大部分上在该外部翼部的内部面36b中连续地限定出该芯部的内部面(即，加强部35不是嵌在该外部翼部中的，而是仅覆盖在该外部翼部的具有密封件30的弹性材料的外部面上)，已具体说明了加强部35的径向外部环形边缘35ba(在图4中示出)被嵌在弹性体材料中同时还在该加强部的内部面的减小的区域上被该弹性体材料包围。