TW470832B - Improved ring seal - Google Patents

Description

470832 A7 B7 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 發明背景 本發明有關常稱爲墊片之封件，其用於在相對平行表面 之間產生一種液密性或氣密性密封接合。 特別是’本發明有關金屬封件，其可提供塑性變形以在 大致平面狀的平行表面之間達成極低的洩漏率。 常用的密封環係爲圓形且具有c形的徑向剖面，這些“c 形封件’’中，如美國專利5,354,072號所描述，C形構造所具 有的開放側邊可朝向環形中心，C形的開放側邊亦可背離環 形中心。當以C形封件介於中間方式將兩個平行表面予以合 併時，C形封件受到壓縮且c形剖面的開放側邊將在壓縮時 閉合。封件的延展性可產生塑性變形而不損害相配合的表 面。爲了增加封件的彈性恢復力，部份C形封件在封件中心 内以同心狀設有一圓形彈性螺旋彈簧，其亦可將抗壓縮性 及彈性改變成特定密封總成所需要的數値。但不幸地，具 内螺旋彈簧之C形封件將有較複雜的製造方式，導致可接受 的封件構造通常不可重覆使用。 、部份C形封件在與待密封的相對平行表面相㈣之表面上 設有-圓形脊(此技藝中亦稱爲三角(deita))，這些圓形脊可 減V封件與平行相對表面之間的初始接觸面積，故需要較 少負載即可使封件塑性變形以容納平行表面中之小扭曲^ 但不幸地，在封件受壓，㈣，具有這㈣轉的㈣封件常 在C形封件的圓形脊與外表面之間構成—室，此封件维炊可 防編、或具有公差範圍内很低的戍漏，但如果在封件 的此圓柱形室與内部通道之間具有㈣，則會產生 Μ氏張尺度適财關家梯準(CNS )域格（ ----------裝 ------ΐτ------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -4 i7Q832 發明説明（2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 性戌漏（wnualleak)而讓氣體或液體在其間緩慢流動。雖缺 採订防漏封件，封件可能測試錯誤而誤以爲存在线漏，所 以此狀況稱爲“假性洩漏”。 另一種可用的封件時常稱爲“V形封件”，V形封件亦爲圓 形但具有V形剖面而非c形圳而 *山 ^ w 剖面，其中V形的低點係往内戍 往外朝向封件中心，此構造雖然通常可提供足夠的變开/， 但因爲V料件的料成了應力升高部而將壓縮負載予以集 中並礅封件在反覆壓縮與解除壓縮時容易失效，所以V形封 件通常未提供特別良好的彈性恢復力或可重覆性。y 此技藝之其他封件係包括“2形封件，，及簡單的“〇形環，，， 這些封件亦具有明顯的缺點。 因此需要提供-種改良的環形封件，以在軸向相對平行 表面之間提供具高度彈性（稱爲反彈⑽。_))之密封接人， 特別需要讓環形封件在已經從預定壓縮力釋放之後以恢 復原始尺寸。 亦需要提供一種改良的環形封件，其可經歷相當大量的 壓縮與解除壓縮週期，且之後仍能提供實質的防渴密封。 並且需要提供一種不易出現假性洩漏之改良的環形封 件。 此外，需求提供一種具有廣泛應用因而具有多種尺寸及 維度構造之環形封件。 發明概論 本發明提供一種改良的環形封件以克服上述缺點，此種 環形封件與先前的環形封件相類似地具有_環狀體元件， -5- --------裝I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫木f) ί II *

• m I I 訂 線 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 470832 A7 五、發明説明（3 ) 此％狀“件具有可供氣體或流體通過之 此環形封件亦包括—^ μ 稍门對準孔。 仫向内表面、徑向外表面以及第一及 弟一抽向端表面，其子g令-人 平行表面。丨〜^合其間具❹封接合之相對 朝二::月:=封件進—步包括從環形封件的徑向外表面 w件中心往内突起之複數個孔，孔的構造可產生 2長度万向呈徑向延伸且在環形封件轴向端表面 =之=個側壁。複數個孔可具有任意數量的構造 乂佳仗％形封件的徑向外表面朝向環形封件中心徑 一孔以i量減少成本且減少製造時的任何困難 2此方式製成的孔將具有—„剖面。但是， 方形構造’而構成了在環形封件軸向端表面之間 王轴向延伸且在環形封件内與外徑向表面之間呈徑向延伸 …平面狀側壁。另—較佳實施例中，平 環形封件的抽線構成-角度，故在環形封件徑向外表面上 形成平行四邊形的開口。 經濟部令央標準局負工消費合作衽印製 爲了簡單起見’主要將孔描述爲具有圓形剖面，但孔亦 可具有其他形狀而不脱離本發明的精神與範圍。可依據密 封總成所需要的機械性質來改變孔的數量及直徑，链如， 孔數的增多及孔徑的增大均會造成環形封件内側壁的厚度 相對應地減小，而改變封件的機械特徵，包括增加封件的 變形能力。但是，此種孔數的増多或孔徑的增大可能會減 少封件在壓縮及解除壓縮之後的彈性恢復力（反彈）。一項較 佳實施例中’孔爲圓柱形且具有佔環形封件厚度的25%至 -6· 本紙張尺度朗家標準（CNS M4規格（21GX 297公^7" 470832 經濟部4-央標準局員工消費合作社印裝 A7 五、發明説明（4 ) ---- 75%之間的直徑。小於25%的直徑將顯著降低環形封件彈性 變形的能力’同時’孔徑若增大超過環形封件厚度的Μ則 會削弱封件的結構完整性並使封件容易在壓縮時失效。本 發明的-項較佳實施例中，孔的直徑約佔環形封 50% 〇 -項較佳實施例中’環形封件包括_15Q個孔，故在轴 向端表面之間形成對應的10到丨5〇個徑向延伸的側壁。—項 更佳實施例中，本發明的環形封件包括2〇到3〇個孔，故形 成對應的20到30個徑尚及軸向延伸的側壁。 / 本發明的環形封件亦包括從軸向端表面呈軸向突起之圓 形脊，這些圓形脊（熟悉此技藝者亦稱爲“三角，，)將轴向端表 面分成内軸向端表面與外軸向端表面，各別的内轴向端表 面係同心狀位於外軸向端表面内因而更靠近環形封件的中 心。重要的是’内軸向端表面係料外相向端表面呈轴向 偏移。特別是，内軸向端表面相對於外轴向端表面呈凹入 狀，使传内軸向端表面上所量測到的環形封件厚度將比外 軸向端表面上所量測到的環形封件厚度更薄。由於提供偏 移的軸向端表面，故在壓縮期間阻止内抽向端表面接合相 對平行表㈣能力而使得封件不容易形成假性戌漏。 因此’本發明之一目的係提供具有很高可重覆能力的高 品質、便宜且可靠的環形料，以纟Μ面狀表面之間据 供密封。 本發明的另一目的係提供一種環形封件，其可具有顯著 延展性以提供實質防漏的密封。 r----I,裝—-----訂------.線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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本心明另-目的係提供—種環形封件，其可提供大致彈 〖生的)·灰復力，{吏得封件可在經歷大量壓縮與解除壓縮 後仍能提供實質防漏的密封。 /本發明另一目的係提供—種環形封件，其在壓縮時不會 形成同心室而產生呈現假性洩漏特徵的密封。 ,並且’本發明（—目的係提供—種環形封件，其 造且可具有多種尺寸及維度的構造。 .熟悉此技藝者可由下列詳細描述及圖式暸解本發 述及其他特徵及優點。 圖1爲本發明之環形封件的正視圖； 圖 圖2爲沿著u丨的線2_2所取之本發明的環形封件之剖视 圖3爲本發明的環形封件之剖視圖；

项具 圖4爲習知技藝的—種環形封件在愿縮時之放大剖視 圖5爲本發明的環形封件在壓縮時之放大剖视圖； 圖6爲沿著圖2的線6-6所取之剖視圖； 圖7爲本發明的環形封件包括圓柱形孔之侧視圖； 圖8馬本發明的環形封件之部份側視圖，圖中顯示— 有正方形剖面的孔之實施例； 〜％少珂旰炙邵份侧視 有類似平行四邊形的孔之實施例；及 圖10爲本發明的環形封件之剖示側視圖，圖中顯于在 有-軸向”的兩個相對平行表面之間進行密封的操作。 -8- 470832 A7 B7 五、發明説明（6 ) 1明的 本發明雖可具有各種形式的實施例，如圖所示，在下文 中描述本發明之目前較佳實施例，並瞭解本揭示僅用於示 範本發明而無意將本發明限制於圖#的特《實施例。 如圖所示，本發明的環形封件i包括一環狀體元件3，此 環狀體元件3具有-軸向對準的中心孔4以讓氣體或流體通 過。由於環形封件丨具有環狀構造，環形封件〗包括—徑向 内表面5 徑向外表面6 '—第一軸向端表面Η及一第二 軸向端表面17。各表面可採行任意數量的構造，其可大致 爲平坦及平面狀或大致爲彎曲狀。譬如圖3所示，徑向内表 面5包括平坦區7及彎曲區9。同樣地，如圖所示，外徑向 表面6包括一平面狀表面及一傾斜的抵靠部，這些表面可爲 其他形式而不脱離本發明的範圍。 經濟部中央標準局員工消費合作·杜印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本發明的環形封件1進一步包括從環形封件的徑向外表面 6朝向環形封件的中心孔4往内突起之複數個孔乃。孔乃的 構造可產生亦從環形封件的徑向外表面6呈徑向延伸且在環 形封件的軸向端表面丨丨與17之間呈軸向延伸之複數個側壁 27。孔”雖然常代表一種具有圓形剖面的開放突部，本文 的孔係廣汎包括具有無數種形狀剖面之孔。譬如圖8所示 了/、有正方形或長方形剖面；或者如圖9所示，孔25 的剖面中可具有與環形封件1的軸線呈傾斜狀之平面狀側壁 27而構成平行四邊形剖面。在一種環形封件i中具有形成非 轴向對準的側壁27之孔25 ’此環形封件1咸信特別適合環形 封件1對於特定負載需要大量變形的狀況。並且，一般而言

470832 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 五、發明説明（ ，孔雖然從徑向外表面帛向環形封件中心 孔可沿著f曲路徑朝向環形封件中心而突：*向突起，但 傾斜而不脱離本發明的精神與範圍。 、或可呈軸向 同時’如圖2、3、7所示，一項較佳實施例中 _有圓形剖面的圓柱形孔而構成孔25 :由“ 孔越最爲便宜且^製造。本發明的環形封件丨== 意數量的孔25,但是，較佳，環形封件】包括足夠的^而 能在壓縮負載下有效增大環形封件的塑性變形，_孔 會多到因爲側壁27厚度減小而破壞環形封件1的結構完整性 故容易在壓縮與解除壓模的重覆週期中產生失效之程度。 一項較佳實施例中，環形封件1包括10至150個經向^的 孔25。更佳，環形封件i包括2〇至3〇個孔25。如圖6所示， —較佳的環形封件1包括24個孔。 如上述，側壁27可具有多種形狀而不脱離本發明的精神 與範園。譬如，當孔25爲圓柱形而具有從接近徑向外表面6 的外終端朝向環形封件中心4之固定直徑時，側壁27將具有 大致凹开^的剖面且具有從徑向外表面6往環形封件中心孔4 遞減的厚度。同時，參照圖8及9，其中側壁27大致呈平面 狀且沿徑向長度具有固定厚度，孔25具有朝向環形封件1中 心遞減的剖面。並且，側壁27未必需要在孔25的全長延伸 。譬如圖2、3、7所示，側壁27可包括一缺口 29，缺口 29可 讓環形封件丨插入一搭環中（未圖示）。搭環爲大致平面狀的 板片，其中具有可接收環形封件1的側壁缺口 29之一或多個 孔。如同熟悉此技藝者所暸解，並且參照圖1 〇 ’藉由在壓 請 閱 讀 背 意 項 再 填 % 本 頁 裝 訂 線 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 470832 A7 __ B7 五、發明説明（ ) 縮環形封件1之前將一個包括一或多個環形封件的搭環放在 相對平行的平面狀表面31之間，將更容易使一或多個環形 封件1呈適當對準且位於兩個相對的平面狀表面3〖之間。 參照圖4，習知技藝的C形封件通常在其軸向端表面上包 括一圓形脊。當C形封件受到壓縮而形成密封接合時，因爲 圓形脊上的壓縮以及C形封件閉合側上的硬性增大而使c形 封件的開放端點傾向於閉合。發生此現象時，軸向端表面 與徑向内表面5的交點通常亦將接合相對的平面狀表面3 i。 C形封件雖然可構成完美的防漏密封，但不幸地會生成—室 3 3，此室3 3可從封件中心接收氣體或流體且隨後可能將這 些物質回漏到封件中心。圖4放大顯示室33及其位置的剖視 圖。貪際上，圓形脊23通常僅具有千分之幾叶的高度且在 封件受壓縮時將經歷明顯的塑性變形，因此肉眼很少看到 室33，但是，一環形封件室33可儲存氣體或流體並將其傳 运至封件中心，因爲這將可能會錯誤地顯示實際未發生的 封件洩漏，所以可能很困擾。一項較佳實施例中，本發明 的環形封件1可有利地消除此種“假性洩漏”情形。 如圖3、5、1 〇所示，本發明的環形封件丨包括從軸向端表 面11及17呈軸向突起之一圓形脊23。圓形脊23將第—軸向 端表面11分成一第一内軸向端表面13及一第一外軸向端表 面15。同樣地，從第二軸向端表面丨7突起之圓形脊23係將 該軸向端表面分成一第二内軸向端表面19及一第二外軸向 端表面21。本發明之一目的係將内軸向端表面13及19相對 於外軸向端表面1 5及2 1往内凹陷以產生偏移。如圖5所示， -11 - 本紙張尺度適用中國國ϋ準(CNS) A4規格(210X297公釐) ~ 470832 A7 B7 五、發明説明（9 ) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 在内軸向端表面13及19上所量測到的環形封件丨厚度係比外 軸向端表面15及21上所量測到的環形封件丨厚度更薄，此種 偏移可在内軸向端表面13及19與相對平行平面狀表面31之 間維持一空間39，此間隙可將一增大的負載傳遞至圓形脊 23上而在密封期間增大圓形脊的變形，因此更可能獲得防 漏的密封。並且，此間隙亦可保障在内軸向端表面13及19 與相對平面狀表面31之間並未生成室33，此室33將產生“假 性洩漏”。 在外軸向端表面15及21及内軸向端表面13及19之間的偏 移可具有確實不f發生㈣线漏所需要的任意距離。可依 據環形封件的材料、圓形脊23高度、相對平行平面狀表面 31傳遞至密封總成上的壓縮力 '孔25的數量及直徑、孔^ 的深度、側壁27的厚度、側壁27的長度等因素來改變此距 離。—項較佳實施例中，至少具有Q GG!忖的偏移。 本發明的環形封件丨可具有多種不同構造而不脱離本發明 的精神與範園，參照圖2、3、6，下表提供—種特別適合具 有極低洩漏率之目前較佳的環形封件丨的尺寸。 尺寸/角詹 0·228 ±0·002 --------i--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,11 線

A B C D E F 0.268-0.271 0.282±0.002 0.028±0.002 0.017 0.028 ±0.002 1 _ _12- 本紙張尺度1格(210x2“i厂 ·1 - - - I — 470832 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ _ B7 五、發明説明（1〇) G 15° Η 0.051 I 0.010±0.002 J 0.005 Κ 0.015 L 0.010 土 0.002 Μ 45° Ν 0.057 0 45。 Ρ 0.002-0.0025 Q 90° R 0.060-0.062 S 0.055 T 0.017 可藉由適合密封應用的任何材料.來製造環形封件1，但較 佳係藉由一種金屬（譬如鋁、銅、銀、鎳、鋼）或合金（譬如 赫史特合金）來製造環形封件1。一項較佳實施例中係利用 不銹鋼來製造環形封件1，但是亦可由包括彈性體等其他材 料來製造環形封件1而不脱離本發明的精神與範圍。 熟悉此技藝者可由上文描述瞭解本發明及其使用方式， 並瞭解其最佳的實施模式。 -13· 本紙張尺度適闲中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公廣） --------—-----裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 2 3 4 AS B8 C8 ----—_ 以 _ 申清專利範圍 〜種環形封件，其適於在軸向受到壓縮以在第一及第二 軸向相對大致平行表面之間產生密封接合，該環形封件 係爲一種硬撓性材料所製成且包含： —%狀體元件，其具有一軸向對準的孔以供氣體或流 體通過； —徑向内表面； —徑向外表面； 第一及第二軸向端表面，其預定可接合該等軸向相對 的大致平行表面；及 複數個孔，其從該徑向外表面朝向該徑向内表面往内 突起。 如申請專利範圍第；1項之環形封件，纟中該等複數個孔大 致王圓柱形且具有在該第一軸向端表面與該第二軸向端 表面之間量測時佔該環形封件厚度25%至75%之直徑。 如中請專利範圍第2項之環形封件，其中該等複數個孔具 有在孩第一軸向端表面與該第二軸向端表面之間量測時 約佔該環形封件厚度50%之直彳f。 如申請專利範圍第i項之環形封件，纟中該環形封件包括 10至150個孔。 如申請專利範園第2項之環形封件，纟中該環形封件包括 20至30個孔。 :種環形封件，其料絲向受到壓縮及解祕縮以在 第:及第二軸向相對大致平行表面之間產生密封接合， 孩環形封件係由-種硬撓性材料所製成且 II!------ I · I I I--I I « I ---II---¾. Γ靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 6 -14- 470832 8888 ABCD 、申請專利範圍 —環狀體元件，其具有 體通過； ~徑向内表面； —徑向外表面； 轴 向對準的孔以供氣體或流 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第一及第二軸向端表面，其預定可接合該等軸向相對 的大致平行表面； 一圓周槽，其從該徑向外表面朝向該徑向内表面在該 等第一及第二軸向表面之間往内突起並在該等徑向外表 面圓周上延伸；及 複數個側壁，其配置於該圓周槽内，該等側壁係在該 軸等向表面之間的—第—方向中以及從該徑向外表面朝 向孩徑向内表面的一第二方向中延伸。 7·如申請專利範圍第6項之環形封件，其中該環形封件包括 至1 50個側壁。 •如申叫專利範圍第6項之環形封件，其中該環形封件包括 2 0至3 0個側壁。 …種％形封件，其適於在軸向受到壓縮及解除壓縮以在 第一及第二軸向相對大致平行表面之間產生密封接合， 該環形封件係由一種硬撓性材料所製成且包含： -環狀體元件，其具有—轴向對準的孔以供氣體 體通過； 一徑向内表面； 一徑向外表面； 第-及第二軸向端表面，其預定可接合該等轴向相對 9. •15- ‘紙張尺度朋令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 ---；-----------!裝--------訂---------緣 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

   、申凊專利範圍 的大致平行表面； 將該；-：=表㊁從Γ軸向端表面呈軸向突起，而 外軸向端表：分成-第一内轴向端表面及4- 將表=二軸向端表面呈軸向突起，而 外軸向端表面；“-第二内轴向端表面及4二 面係相對於内軸向端表面呈偏移狀’ 距向“…距係小於該等外轴向端表面之間 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐