阅读说明：本技术 用以防止爆发性减压的损害的密封构型 (Sealing configuration to prevent damage from explosive decompression ) 是由 埃里克·凯斯勒 迈克尔·斯普劳尔勒 于 2019-08-07 设计创作，主要内容包括：一种用于空调系统的密封组件,该密封组件包括环形内密封构件和联接至该内密封构件的环形外密封构件。外密封构件具有形成在其第一表面中的第一凹口。第一凹口在外密封构件被压缩时的大致闭合构型与外密封构件解压缩时的大致打开构型之间转变。(A seal assembly for an air conditioning system includes an annular inner seal member and an annular outer seal member coupled to the inner seal member. The outer seal member has a first recess formed in a first surface thereof. The first recess transitions between a substantially closed configuration when the outer seal member is compressed and a substantially open configuration when the outer seal member is decompressed.)

用以防止爆发性减压的损害的密封构型

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月9日提交的申请号为No.62/716,588的美国临时申请的权益。上述申请的全部公开内容在此通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于车辆空调系统的配件，并且更具体地涉及允许高压气体在空调系统减压期间从中逸出的密封件。

背景技术

在空调系统——比如采用比如R744(CO₂)制冷剂的空调系统——中使用的汽车制冷部件必须按照比如美国和欧盟的政府机构的要求经受必要的测试。由于通过切换空调系统打开和关闭(即压力上升和压力下降)可能在空调系统中发生减压，因而需要进行测试。例如，与R744制冷剂直接或间接接触的汽车制冷部件必须根据德国汽车工业协会(Verbandder Automobilindustrie；下文中称为“VDA”)德国标准化学会(Deutsches Institut fürNormung；下文中称“DIN”)规范VDA DIN SPEC,74102:2015-08进行测试。根据VDA DIN SPEC74102:2015-08，如果具有连接技术的弹性体与R744制冷剂直接或间接接触，则应进行减压测试。在测试时，在高环境温度下模拟空调系统的实际驾驶工况和怠速工况尤为关键。弹性体因高度压缩的R744制冷剂在压力迅速释放时试图通过弹性体逸出而具有失效的倾向。

在某些空调系统中，在配件之间采用金属密封配件或垫圈以保持配件之间的密封。然而，通常多余的弹性体密封件也与金属密封配件一起被采用。因此，由于弹性体密封件，金属密封配件需要经受减压试验，原因在于弹性体密封件将因R744制冷剂的快速加压以及之后R744制冷剂的快速减压而易于损坏。

为了防止经受高压的弹性体密封件的减压损坏，通常采用具有垫圈密封件的连接器，该垫圈密封件具有涂覆有丁腈橡胶(NBR)的弹簧金属芯。然而，具有弹性体密封件的已知密封件通常不允许气体像可能需要或期望的那样快速逸出，这导致对密封件的损坏。

因此，需要一种弹性体密封件，该弹性体密封件使在空调系统减压期间对弹性体密封件造成的损坏达到最小同时保持所需的密封功能。

发明内容

根据本公开，令人惊奇地发现了一种弹性体密封件，该弹性体密封件使在空调系统减压期间对弹性体密封件造成的损坏达到最小同时保持所需的密封功能。

根据本公开的实施方式，一种用于空调系统的密封组件包括环形内密封构件和联接至该内密封构件的环形外密封构件。外密封构件具有形成在其第一表面中的第一凹口。第一凹口在外密封构件被压缩时的大致闭合构型与外密封构件解压缩时的大致打开构型之间转变。

根据本公开的另一实施方式，公开了一种用于空调系统的密封组件。该密封组件包括环形内密封构件和联接至该内密封构件的环形外密封构件。外密封构件具有形成在其第一表面中的多个第一凹口和形成在其第二表面中的多个第二凹口。所述多个第一凹口和多个第二凹口中的每一者在外密封构件被压缩时的闭合构型与外密封构件解压缩时的打开构型之间转变。

根据本公开的又一实施方式，公开了一种块配件组件。该块配件组件包括块配件，该块配件构造为凹形块配件和凸形块配件中的一者。块配件接纳输送制冷剂的管。密封组件接合块配件并且包括环形弹性体密封构件，该环形弹性体密封构件具有形成于其中的多个凹口。弹性体密封件具有由吸附过程而被嵌入其中的来自所述制冷剂的气体。弹性体密封件通过多个凹口来释放气体。

附图说明

对于本领域技术人员而言，本发明的以上优点以及其他优点将通过在根据所附附图考虑时的以下对优选实施方式的详细描述而变得明显，在附图中：

图1是根据本公开的实施方式的块配件组件的分解俯视立体图；

图2是根据图1的块配件组件的密封组件的左侧视图；

图3是图2的密封组件的通过线3-3截取的局部横截面图，其中，形成在密封组件中的凹口呈打开构型；

图4是图2的密封组件的通过线3-3截取的局部横截面图，其中，形成在密封组件中的凹口呈闭合构型；

图5是根据本公开的另一实施方式的密封组件的左侧视图；

图6是根据本公开的另一实施方式的密封组件的左侧视图；以及

图7是根据本公开的另一实施方式的密封组件的左侧视图。

具体实施方式

以下详细描述和所附附图描述并示出了本发明的各种实施方式。说明书和附图用于使本领域技术人员能够制造并使用本发明，而不意在以任何方式限制本发明的范围。关于所公开的方法，所呈现的步骤的顺序本质上是示例性的并且因此不是必需的或关键的。

如本文中使用的“一”和“一个”表示存在“至少一个”该物体；在可能的情况下，可以存在多个这样的物体。如本文中所使用的，如本领域技术人员基于本公开将对术语进行理解的那样，“大致”意味着“在相当大的程度上”、“大部分地”或“近似地”。为了便于进行描述，本文中可以使用与空间相关的术语比如“前”、“后”、“内”、“外”、“底部”、“顶部”、“水平”、“竖向”、“上”、“下”、“侧部”等，以描述如附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。除了附图中所描绘的取向之外，与空间相关的术语可以意在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。

尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当被这些术语限定。这些术语可以仅用于区别一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。除非上下文明确说明，否则术语比如“第一”、“第二”以及其他数字术语在本文中使用时并不意味着顺序或次序。因此，下面所论述的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施方式的教示。

图1示出了根据本发明的实施方式的块配件组件1。块配件组件1构造成用于车辆的制冷系统，比如车辆的R744制冷系统。然而，可以理解，本公开的块配件组件1可以根据需要构造成用于其他系统，比如石油和天然气钻井系统、除车辆制冷系统之外的制冷系统、或其他流体系统。组件1构造成在其中接纳第一管100的端部和第二管200的端部，以使管100、200大致轴向对准。组件1包括凸形块配件2和凹形块配件4。凸形块配件2和凹形块配件4各自的第一孔6、8分别在其中接纳管100、200中的一个管的端部，以使管100、200大致轴向对准。密封组件10被接纳在凸形块配件2与凹形块配件4之间，以基本上环绕并密封凸形块配件2的第一孔6和凹形块配件4的第一孔8。凹形凹部(未示出)形成在凹形块配件4中以接纳形成在凸形块配件2上的凸形突出部3，以便于相应的第一孔6、8的对准。因此，制冷剂以基本上无泄漏的方式通过管100、200输送。分别在凸形块配件2和凹形块配件4中形成的第二孔7、9在其中接纳紧固件5，以便于将凸形块配件2和凹形块配件4紧固在一起。可以理解，图1中所示的块配件2、4的特征和形状可以根据所采用的块配件的应用或类型而变化。例如，凸形块配件2和/或凹形块配件4可以包括用于接纳对准销的一个或更多个孔。在另一示例中，凸形块配件2和凹形块配件4中的每一者可以具有与所示出的梨形形状或倒卵形形状不同的替代的横截面形状，比如花生形、圆形、长圆形、长方形、多边形或所需的任何其他形状。

如所示出的，块配件2、4被示出为与部件或系统分离开的块配件。然而，根据替代实施方式，块配件2、4可以各自构造为比如与系统一体化或者与系统结构件一体化的部件块的部件。例如，该部件可以是制冷系统部件、比如冷凝器块或压缩机歧管。在其他示例中，该部件可以是系统的壳体或其他类似结构件。根据替代实施方式，凸形块配件2是构造成用于联接至凹形块部件的块配件，该凹形块部件构造为系统或系统结构件的凹形块部件。类似地，凸形块部件是系统或系统结构件的构造成用于联接至构造为块配件的凹形块配件4的凸形块部件。

图2至图4示出了块配件组件1的密封组件10。密封组件10包括环形内密封构件12和联接至内密封构件12的环形外密封构件14。内密封构件12由金属材料形成。然而，如果需要，内密封构件12可以由其他材料形成。外密封构件14由弹性体材料形成。例如，弹性体材料可以是三元乙丙橡胶(EDPM)、FKM含氟聚合物、由科慕公司(Chemours Company)制造的

含氟弹性体、比如氢化丁腈橡胶(HNBR)的丁腈橡胶、或者所需的任何其他类似类型的弹性体。然而，应当理解，密封外密封构件14可以由具有所需特性——比如可变形性和耐化学性——的其他材料形成。例如，外密封构件14可以由例如尼龙或塑料形成。在所示实施方式中，外密封构件14由包覆模具(over mold)联接至内密封构件12，其中，外密封构件14的一部分覆盖内密封构件12的外部部分。例如，如所示出的，外密封构件14围绕外圆周边缘表面24、第一表面26的外径向部分以及与内密封构件12的第一表面26相反的第二表面28的外径向部分形成。结果是，内密封构件12嵌入外密封构件14以形成组装的密封组件10。

在所示实施方式中，第一表面26和第二表面28的与内密封构件12的边缘表面24相邻的部分朝向边缘表面24向外渐缩，以使内密封构件12的厚度朝向边缘表面24逐渐减小。然而，可以理解，内密封构件12的第一表面26和第二表面26可以是连续的平面，其中，内密封构件12不朝向边缘表面24向外渐缩。

外密封构件14包括形成在其第一表面18和相反的第二表面20中的多个凹口16。凹口16构造为具有弧形长方形横截面形状的多个槽。形成在第一表面18中的凹口16在本文中将被称为第一凹口16a，并且形成在第二表面18中的凹口16在本文中将被称为第二凹口16b。如所示出的，凹口16形成在外密封构件14的与外密封构件14的外端部30相邻的部分中。然而，凹口16可以沿着外密封构件14的整个厚度t从外密封构件14的内端部32至外端部30形成。

第一凹口16a中的每一者以第一深度d₁延伸至第一表面18中，并且第二凹口16b中的每一者以第二深度d₂延伸到第二表面20中。如所示出的，第一凹口16a中的每一者的第一深度d₁沿着外密封构件14的厚度t变化，并且第二凹口16b中的每一者的第二深度d₂沿着外密封构件14的厚度t变化。然而，在替代实施方式中，可以理解的是，第一凹口16a中的每一者的第一深度d₁和第二凹口16b中的每一者的第二深度d₂可以大致相等。在又一实施方式中，第一凹口16a中的至少两者但不是全部第一凹口16a的第一深度d₁可以大致相等，并且第二凹口16b的至少两者但不是全部第二凹口16b的第二深度d₂可以大致相等。外密封构件14的材料的边界34将第一凹口16a与第二凹口16b间隔开。边界34形成在外密封构件14的宽度w的大致居中的部分处，其中，边界34沿着外密封构件14的厚度t以相等的垂直距离与外密封构件的第一表面18和第二表面20间隔开。然而，可以理解，在其他实施方式中，边界34可以形成在外密封构件14的宽度w的偏离中央的部分处，其中，边界34沿着外密封构件14的厚度t以不等的垂直距离与外密封构件的第一表面18和第二表面20间隔开。

如所示出的，外密封构件14的第一表面18和第二表面20各自具有变化的非平坦轮廓，其中，表面18、20中的每个表面的轮廓是曲线形的。根据另一实施方式，外密封构件14的第一表面18和第二表面20可以具有基本上平坦的轮廓。第一凹口16a和第二凹口16b中的每一者的深度可以取决于第一表面18和第二表面20的轮廓。

如所示出的，凹口16形成在外密封构件14的与内密封构件12交叠的部分中并且形成在外密封构件14的不与内密封构件12交叠的部分中。然而，在其他实施方式中，凹口16可以完全地形成在外密封构件14的不与内密封构件12交叠的部分中或者形成在整个外密封构件14中。

形成在外密封构件14的第一表面18中的第一凹口16a与形成在外密封构件14的第二表面20中的第二凹口16b对准，以使外密封构件14形成有凹口16处的厚度达到最小。然而，如果需要，形成在外密封构件14的第一表面18中的第一凹口16a可以与形成在外密封构件14的第二表面20中的第二凹口16b不对准。

凹口16形成为成多个同心地形成的环形排。在所示实施方式中，形成了四排凹口16。然而，可以理解，外密封构件14可以包括多于或少于四排的凹口16。凹口16的排在外密封构件14的表面18、20中的每个表面上形成为呈交错的图案。例如，凹口16可以在每个表面18、20上形成为成多个环形对准的排，其中，所述排中的一排的凹口16从所述排中的相邻排偏置，并且所述排中的交替排的凹口16对准。然而，可以理解，如果需要，凹口16的排中的所有排都可以不彼此对准，凹口16的排中的所有排都可以彼此对准，或者凹口16可以形成为呈大致随机的图案。虽然所示的凹口16以环形方式连续地延伸，但是可以理解，凹口16可以以一个或更多个间歇弧形段的方式延伸。

如图3中所示，外密封构件14被示出为呈“如模制出的”构型或“自由状态”构型，这意味着外密封构件14不处于压缩状态或压缩构型。在自由状态构型中，外密封构件14膨胀，其中，限定凹口16的相对的侧壁22彼此分离、从彼此向外偏置或彼此间隔开，以限定凹口16呈打开构型。在空调系统的压缩期间，外密封构件14收缩、压缩或挤压以使凹口16中的每个凹口16的侧壁22相对于外密封构件14的径向方向向内朝向彼此偏置，如图4中所示的那样。当外密封构件14压缩时，凹口16的侧壁22可以彼此接合。外密封构件14的压缩导致凹口16的侧壁22朝向闭合构型转变，在闭合构型中，限定凹口16中的每个凹口16的侧壁22基本上彼此接合或者彼此紧密接近至几乎彼此接合，从而使气体或流体通过凹口16的通道显著地达到最小。在压缩期间，密封组件10因凹口16呈闭合构型而保持密封完整性，在闭合构型中，保持所需的外密封宽度。

如图3中所示，在减压期间，凹口16的侧壁22返回至与自由状态位置中基本相同的位置，其中，侧壁22在打开构型中相对于外密封构件14的径向方向彼此间隔开。结果是，外密封构件14在凹口16处的宽度w小于外密封构件14的外部密封厚度。

气体——比如来自流动通过空调系统的R744制冷剂的CO₂气体——例如在压缩期间通过吸附而被嵌入外密封构件14内。虽然R744制冷剂被用作产生CO₂气体的流体的示例，但是应当理解，其他流体也可以产生可以被嵌入外密封构件14中而需要释放的气体。吸附是一种化学和物理过程，其中，一种物质通过吸收以及在单个过程中的吸收而附加至另一种物质。然而，在减压期间，气体必须迅速地从外密封构件14逸出。凹口16控制气体必须行进的距离并使该距离达到最小。由于凹口16，气体比在不具有凹口的密封构件中行进更短的距离以从外密封构件14释放。凹口16为气体提供了较快的逸出路径。可以理解，根据压缩的性质，凹口16的侧壁22的整体或仅一部分可以转变至闭合构型。图3至图4示意性地示出了气体(由“o”表示)从外密封构件14被释放所采取的最小化路径(由箭头表示)。

根据替代实施方式，形成在外密封构件14中的凹口16可以根据需要具有不同的形状和构型。在下文中将示出并描述替代性凹口的示例。

如图5中所示，示出了根据替代实施方式的密封组件10′。为方便起见，图5的密封组件10′的与图1至图4的密封组件10的特征相同或类似的特征由相同的附图标记表示但带有角分号(′)符号。密封组件10′与图1至图4的密封组件10'大致相同，除了凹口16′中的每个凹口16′是圆筒形的且具有圆形横截面形状并且形成相对于外密封构件14′的径向方向对准的七个环形排。可以理解，凹口16′可以根据需要具有其他横截面形状。例如，根据需要，凹口16′的横截面形状可以为椭圆形、长圆形、三角形、矩形、多边形、蛇形、长方形、Z字形或任何其他形状。另外，如上文中所提及的，凹口16′可以根据需要形成任意数量的对准或非对准的排。在图5中所示的实施方式中，形成在第一表面18′中的凹口16′可以与形成在第二表面20′中的凹口(未示出)对准或不对准。相对于形成在第二表面20′中的凹口16′的布置形成在第一表面18′中的凹口16′的布置将与关于图1至图4描述并示出的凹口16的布置相同或类似。

根据图5，在制冷系统的压缩状态期间，凹口16′中的每个凹口16′的侧壁22′的相对部分相对于外密封构件14′的径向方向根据闭合构型朝向彼此移动，并且在制冷系统的减压状态期间相对于外密封构件14′的径向方向根据打开构型远离彼此移动。由于凹口16′，气体能够以快速的方式从外密封构件14′释放。

如图6中所示，示出了根据另一替代实施方式的密封组件10″。为方便起见，图6的密封组件10″的与图1至图5的密封组件10、10′的特征相同或类似的特征由相同的附图标记表示但带有角秒号(″)符号。密封组件10″与图1至图5的密封组件10、10′大致相同，除了凹口16″中的每个凹口16″在外密封构件14″的第一表面18″和第二表面两者中连续环形地形成环。凹口16″彼此同心。在所示的实施方式中，示出了四排凹口16″。然而，如上文中所提及的，凹口16″可以根据需要形成为成任何数量的排。形成在第一表面18″中的凹口16″可以与形成在第二表面20″中的凹口(未示出)对准或不对准。相对于形成在第二表面20″中的凹口16″的布置形成在第一表面18″中的凹口16″的布置和深度将与关于图1至图5描述并示出的凹口16、16′的布置相同或类似。

根据图6，凹口16″中的每个凹口16″的侧壁22″在制冷系统的压缩状态期间相对于外密封构件14″的径向方向根据闭合构型朝向彼此移动，并且在制冷系统的减压状态期间相对于外密封构件14″的径向方向根据打开构型远离彼此移动。由于凹口16″，气体能够以快速的方式从外密封构件14″释放。

如图7中所示，示出了根据替代实施方式的密封组件10″′。为方便起见，图6的密封组件10″′的与图1至图6的密封组件10、10′、10″的特征相同或类似的特征由相同的附图标记表示但带有三撇符号(″′)符号。密封组件10″′与图1至图6的密封组件10、10′、10″大致相同，除了凹口16″′中的每个凹口16″′是环形对准的倾斜槽，其中，凹口16″′相对于在外密封构件14″′的外端部30″′与内端部32″′之间垂直延伸的线成角度。在所示的实施方式中，凹口16″′在外密封构件14″′的表面18″′、20″′中的每个表面中形成为成单个环形排。然而，如上文中所提及的，凹口16″′可以根据需要形成为成任何数量的排。形成在第一表面18″′中的凹口16″′可以与形成在第二表面20″′中的凹口(未示出)对准或不对准。例如，形成在第一表面18″′中的凹口16″′可以根据需要与形成在第二表面20″′中的凹口16″′以相等且相同的斜率、相等且相反的斜率、或者不相等且相反的斜率成角度。相对于形成在第二表面20″′中的凹口16″′的布置形成在第一表面18″′中的凹口16″′的布置和深度将与关于图1至图6描述并示出的凹口16、16′、16″的布置相同或类似。

根据图7，凹口16″′中的每个凹口16″′的侧壁22″′在制冷系统的压缩状态期间相对于外密封构件14″′的径向方向根据闭合构型朝向彼此移动，并且在制冷系统的减压状态期间相对于外密封构件14″′的径向方向根据打开构型远离彼此移动。由于凹口16″′，气体能够以快速的方式从外密封构件14″′释放。

尽管已经出于说明本发明的目的示出了特定的代表性实施方式和细节，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下可以进行各种改变，本公开的范围在所附权利要求中进一步描述。