[发明专利]密封组件

说明书

技术领域

本发明主要涉及密封组件，尤其涉及用于将工具或其它装置与具有大容差和轧钢的典型表面光洁度的表面密封的密封组件。

背景技术

配置弹性体密封件(典型地为O型圈密封件)以密封组装好的第一和第二紧密配合且被凸起间隙间隔开的固体组件之间的间隙的已有方法，是在第一组件中的设置的具有可控深度(限定了槽的底部表面)和宽度(限定了槽的侧壁表面)的大致矩形的密封槽内提供弹性的、顺应性的(compliant)和基本不可压缩的密封元件(弹性体的机械性能特征)，第一组件靠近第二组件中设置的密封表面，第一组件此处称为密封载体，第二组件此处称为工件。不受约束的密封元件深度被选择超过在密封载体和工件密封表面之间的间隙与槽的深度之和，以便在密封元件和槽的底部以及组装好的组件的工件密封表面之间产生干涉配合(interference)。该干涉配合趋向于通过沿垂直于密封表面的压缩使顺应性弹性体变形，并且由于其不可压缩的整块性质，顺应性弹性体会沿横向延伸。为了容纳该延伸，密封槽宽度一般稍稍超过密封元件的变形宽度以在体积上容纳这种变形。这一般需要加强压力激励以及避免侧壁和密封元件之间的空腔内的压力截留。

如现有技术中已知的这种构造，密封元件被迫与工件表面和槽底接触，其中，密封功能的启动依赖于几何形状、表面粗糙度、弹性体顺应性和干涉量设计参数的设置，以保证初始接触压力分布足以形成密封元件和工件表面之间以及密封元件和密封槽底部之间的顺应接触。然而，这种类型的密封的有效性在一些应用中是受限制的，尤其在工件表面粗糙度高和不能被轻易控制的场合，以及凸起间隙容差大的场合。在这种情况下，难于或不可能在可获得的弹性材料相对于材料性质的允许变形极限内以及在密封负载限制内，配置可行的设计参数以提供获得可靠密封所需的干涉量。

另外，安装弹性体密封件的现有方法是在密封载体上拉伸密封元件，使其进入具有固定几何形状的槽。当密封元件厚度大于密封长度时该安装方法会变的非常难。

本发明将解决上述问题。

发明内容

广义上来说，本发明提供了流体密封组件，其包括密封载体，该密封载体由相对刚性材料制成并且限定了密封面，密封面被容纳弹性密封元件的密封件容纳槽断开(interrupted)。密封件容纳槽具有槽限定壁，每个壁具有远端(即，远离密封面)和位于密封表面处的近端。槽限定壁用作密封接触表面。槽限定壁会聚(converge)以便使密封件容纳槽向所述远端变窄。密封件容纳槽的深度和宽度适于接受密封元件，以便密封元件与密封接触表面接触时密封元件凸出密封面之外。

上述流体密封组件提供了对现有密封组件的替代物。要理解的是，使密封元件挤入会聚的密封件容纳槽有助于在增加的密封间隙范围上提供有效的密封。当不受与工件接触的限制时，密封元件将从密封载体中向外移动到中间位置(即，没有外力或外部压力促使密封元件进入密封槽)。这简化了更换坏密封件。

虽然使用上述的流体密封组件可以获得有益效果，但是在一些结构中当密封元件没有通过与工件接触被限制和已经移动到中间位置时，密封元件将从密封载体中掉出。在这样的场合，优选的是密封件容纳槽通过提供与密封件容纳槽的近端关联的密封保持装置在密封面处变窄。在优选的实施例中，通过构造至少一个槽限定壁的近端部以在密封接触表面中的至少一个的近端上形成向内凸起的密封保持面来提供密封保持装置(“向内凸起”的意思，在本文中，是密封保持面向相对的槽限定壁倾斜)。要理解的是密封保持装置可以以不同于上述的保持面的形式提供。

为了保证密封元件只被密封件容纳槽的会聚壁支撑，优选的是密封元件能够延伸进入和接触密封件容纳槽的最大深度小于密封件容纳槽的总深度，从而限定出密封件容纳槽的净空间隙(clearance interval)，其位于与密封元件接触的区域的远端。相对的槽的壁的净空间隙之间的空间限定了槽的底部，并和密封件一起包围了一个在两个密封接触间隙远端的内部压力腔。

为了加强压力激励和防止压力滞留，希望提供一种装置以允许来自密封件的高压侧的流体压力与内部压力腔连通，即，旁通位于密封件容纳槽的将是高压的一侧上的密封件容纳槽的侧壁的密封接触区域。提供这种与内部压力腔流体连通的可能装置的例子包括：提供从密封表面延伸穿过密封载体到内部压力腔的接口；横向于高压侧上的密封件容纳槽的壁的接触间隙设置的凹口；和在密封面内、横向于与高压侧上的密封件容纳槽的壁的接触间隙紧密配合的其部分表面设置的类似凹口。因此流体可以从密封面的高压侧流到与内部压力腔连通从而在差别压力增加的动作下为密封件加压，和在差别压力降低时关联地解压该区域，从而分别提供压力激励和避免压力滞留。