專利名稱：具有增強(qiáng)的表面性質(zhì)的管配裝墊圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有干膜潤滑劑的墊圈，并且更特別涉及一種用于任何使用彈性體墊圈的系統(tǒng)中的彈性體墊圈，該系統(tǒng)例如管聯(lián)接件。本發(fā)明的益處可以有利地應(yīng)用于任何系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中干膜潤滑劑可以用于幫助墊圈座放和就位。
背景技術(shù)：
許多類型的系統(tǒng)使用墊圈來防止?jié)B漏。例如，已知管聯(lián)接件計劃用于在各種管構(gòu)形的連接處經(jīng)濟(jì)和有效地提供安全和防漏的連接。自然地，依據(jù)被連接的管的類型、它們的路徑安排和它們的尺寸，以及計劃的使用它們的用途來選擇特定的聯(lián)接組件。
典型的這種管聯(lián)接件是(i)如美國專利4,601,495中典型示出的溝槽管聯(lián)接件，(ii)如美國專利3,999,785中典型示出的用于支管以便固定于主管上的T聯(lián)接件，(iii)如美國專利4,165,892中典型示出的凸輪啟動的聯(lián)接件，以及(iv)如美國專利4,561,678中典型示出的無螺栓鎖定銷固定的聯(lián)接件，在這些管聯(lián)接件中本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了特別有利的應(yīng)用，所有這些專利都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，并且它們的公開內(nèi)容都結(jié)合于本文以作參考。
盡管在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上有所不同，但是所有這種聯(lián)接件以及本發(fā)明適用的其他聯(lián)接結(jié)構(gòu)的一個共同特點是包括一可變形的墊圈，其一般由彈性體的化合物構(gòu)造成，該化合物例如為天然或合成的橡膠。墊圈包含在一合適構(gòu)形的凹槽中，并且用于密封與聯(lián)接件相符合的管，以便在聯(lián)接件處于裝配好的狀態(tài)時防止?jié)B漏。
一般地，當(dāng)包括墊圈的聯(lián)接件的各種構(gòu)件被運送到安裝地點時，墊圈就暴露于環(huán)境中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在運送過程中，灰塵或者例如從聯(lián)接段碎裂下的顏料的其他污染物可能粘在墊圈上。在該地點，在將聯(lián)接件安裝到管上的過程中，安裝者必須隨后對墊圈進(jìn)行除去、清洗和潤滑。
除了必須在安裝地點清洗墊圈是低效率的以外，聚合的水基潤滑劑或硅樹脂基潤滑劑趨向于移走、玷污，并且一般留下難看的和不安全的殘渣，這些潤滑劑目前以“濕的狀態(tài)”在安裝地點施加于墊圈表面上。在很多情況下，安裝者在墊圈上可能放置不均勻或不一致的潤滑劑量，或者甚至放置錯誤的潤滑劑。這可以最終導(dǎo)致由于不合適的墊圈密封產(chǎn)生的滲漏，以及損壞墊圈并大大縮短其使用壽命。由于滑的殘渣會傳送到工具、表面和本體部件上，所以也可以損害安全性。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種管聯(lián)接墊圈，其具有以干膜的形式結(jié)合于其上的干膜潤滑劑。
本發(fā)明的另一個目的是通過表面處理的封裝和滲透特性使墊圈受氧化的影響減至最小。
本發(fā)明的再一個目的是當(dāng)制造彈性體的墊圈時通過在其表面上施加一潤滑膜來對其預(yù)先潤滑，并且這是在管的裝配地點，在運送和安裝到管聯(lián)接件內(nèi)的過程中處于干的條件下進(jìn)行的。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種預(yù)備安裝入管聯(lián)接件的彈性體的墊圈或密封件，其具有處于干的狀態(tài)的預(yù)先潤滑的表面。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有預(yù)先潤滑的干表面的彈性體的墊圈或密封件，該墊圈或密封件被涂色或染色，以便指示和驗證潤滑劑的存在和覆蓋或者其使用等級。
一旦研究了以下的附圖和以下的詳細(xì)描述，這些以及其他目的將變得明顯。
對用于帶溝槽的管的管聯(lián)接件的墊圈來說，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了特定的應(yīng)用。固體的干潤滑膜提供了連續(xù)和均勻的潤滑，使得聯(lián)接件易于滑動，防止了墊圈收縮，并且便于聯(lián)接件準(zhǔn)備就緒的轉(zhuǎn)動。
參考

圖1，表示了一種形式的分段的管聯(lián)接件，其計劃用于帶溝槽的管，并且其包括具有粘接在墊圈表面上的干潤滑膜的本發(fā)明的墊圈。這種類型的聯(lián)接件是前述的美國專利No.4,601,495的主題。
圖1的分段聯(lián)接件表示成拆卸開的狀態(tài)，各個聯(lián)接段表示為10和12。聯(lián)接段彼此相同，并且基本上是半圓形的，每個聯(lián)接元件半體包括有一弧形體部分14，該弧形體部分以徑向朝外延伸的螺栓墊16終結(jié)于其端部，該螺栓墊與該體部分14整體成形。
每個徑向朝外延伸的螺栓墊16包括用于接納緊固元件的孔18，在圖中該緊固元件表示為撐帽式螺栓20。當(dāng)在裝配條件下時，通過撐帽式螺栓20和以螺紋方式接納該螺栓的常用螺母或鎖緊螺母22，以圍繞管端部的關(guān)系把各個聯(lián)接段10和12彼此固定。
在所示的實施例中，在每個聯(lián)接段半體10和12的內(nèi)部以及其軸向長度的中間有一凹槽26，其中容納一墊圈28，該墊圈具有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合于其上的干潤滑膜29，當(dāng)聯(lián)接件在裝配條件下時，該墊圈28用于密封該管24并防止?jié)B漏。
緊鄰于每個聯(lián)接段中的凹槽26放置有軸向的內(nèi)鍵30，該內(nèi)鍵與聯(lián)接段整體成形，并且每個軸向內(nèi)鍵30與軸向外鍵32間隔開，該軸向外鍵類似地與各個聯(lián)接段整體成形。雖然在本實施例中示出了兩個鍵30和32，但是本發(fā)明也可用于類似的計劃用于低壓應(yīng)用場合的帶溝槽的管聯(lián)接件，對于每個管，該管聯(lián)接件可以包括僅單個的鍵。
如后面所討論的那樣確定各個鍵30和32的尺寸，它們將接納在對應(yīng)的軸向間隔開的環(huán)形溝槽34中，在各個管中臨近于其端部形成該環(huán)形溝槽。
為了安裝分段聯(lián)接件，使管24的端部彼此接近，而墊圈28與管端部密封。各個聯(lián)接段定位在墊圈28上，而墊圈包含在凹槽26中，并且鍵30和32插入到各個管端部中的環(huán)形溝槽34內(nèi)。然后螺栓20插過聯(lián)接段的對齊的孔18，并且通過把螺母22向下緊固在螺栓20上將聯(lián)接段朝向彼此拉近。這將各個聯(lián)接段朝向該管拉近，并將墊圈28壓縮，以與各個管端部緊密密封地接觸。
盡管各個聯(lián)接段可以由任何已知的技術(shù)形成，例如由壓制或沖鍛的鋼材或任何其他合適的高強(qiáng)度金屬形成，但是各個聯(lián)接段也可以通過緊公差的鑄造技術(shù)由延性鐵或類似的高強(qiáng)度金屬形成。
盡管圖中所示的分段聯(lián)接件僅包括兩個聯(lián)接段，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明同樣適用于包括三個或更多個聯(lián)接段的分段聯(lián)接件，以用于與大直徑的管連接。多個聯(lián)接段的使用便于手工操縱各段和將聯(lián)接件裝配到管上。另外，由多個聯(lián)接段形成這樣大尺寸的分段聯(lián)接件便于使各個聯(lián)接段形成的公差比大的分段聯(lián)接件僅包括兩個聯(lián)接段的情況下可能形成的公差更緊密。
如參考圖2所見的那樣，當(dāng)以截面表示時，墊圈28的內(nèi)表面限定了基本上為U形的通道，該通道具有并入向內(nèi)傾斜的內(nèi)唇部28b的平的上表面28a。墊圈28的外表面包括平的上表面28c，該上表面28c并入向下和向外延伸的側(cè)壁28d，并且隨后并入向下和向內(nèi)延伸的外唇部28e。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的潤滑組合物即使在與飲用水接觸時也是安全的，但優(yōu)選的是僅將潤滑膜29施加在墊圈的外表面，即上表面28C、側(cè)壁28d和外唇部28e?？梢庾R到這提供了環(huán)境安全的額外措施，以確保干潤滑膜不會與通過聯(lián)接的管傳送的液體接觸。
本發(fā)明的墊圈潤滑劑包括形成膜的聚合物中的潤滑劑，該聚合物至少充分地把潤滑劑保持和保留在彈性體的墊圈的表面上，以便使該潤滑劑在安裝階段中基本上處于原位置。這種類型的潤滑劑系統(tǒng)使得其壽命比一般可通過使用常規(guī)的潤滑劑系統(tǒng)得到的壽命更長。
可以根據(jù)本發(fā)明使用的彈性體的墊圈一般由各種合成橡膠制成。典型的彈性體的墊圈可以由三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠、表氯醇、氯丁橡膠、硅樹脂和鹵化丁基橡膠制成。
用于本發(fā)明的潤滑劑是石墨的水懸浮液、分散在形成膜的聚合物中的肥皂或者天然或合成的蠟，而蠟是優(yōu)選的。
合適的蠟包括天然蠟和合成蠟，該天然蠟例如為蜂蠟、鯨蠟、巴西棕櫚蠟、小燭樹臘、褐煤蠟、地蠟(不定形蠟)、石臘和礦脂蠟等，該合成蠟例如為乙烯的長鏈聚合物、例如聚乙二醇(“聚乙二醇”)(polyoxyethylene glycol(“Carbowax”))的環(huán)氧乙烷與二元醇的長鏈聚合物、氯化萘(“鹵蠟”)、例如聚氧化乙烯山立梨醇的蠟性多元醇醚酯、合成烴蠟(Fischer-Tropsch蠟)、例如月桂酮、棕櫚酮和硬脂酮的直鏈蠟狀酮、和例如苯氧基苯基十五烷基酮的環(huán)狀酮、脂肪酸的酰胺衍生物、苯鄰二甲酰亞胺蠟、聚氧乙烯脂肪酸酯(例如“聚乙二醇4000(單)硬脂酸酯”)等。由于石蠟是現(xiàn)成可得的，所以它們是特別優(yōu)選的。
例如蠟的潤滑劑分散在數(shù)量能有效地形成膜的水溶性聚合物中，該聚合物包括聚丙二醇的醚。用于本發(fā)明的實際情況中的優(yōu)選聚丙二醇醚是三丙二醇的單烷基醚，而三丙二醇單甲基醚的使用是特別優(yōu)選的。
在與聚丙二醇醚相比較時，雖然聚四氟乙烯(PTFE)并不形成為與本發(fā)明的彈性體的墊圈緊密地和持久地結(jié)合，但是它也可以有利地將潤滑劑傳送和保持在墊圈的表面上，雖然只是一段較短的時間。由于主要目的是使在安裝階段和安裝之后的涂覆位移處的潤滑能提高性能，所以不需要潤滑劑膜的緊密結(jié)合。
通過各種常規(guī)的施加方法中的任何一種，在墊圈制成后將本發(fā)明的潤滑膜施加到該墊圈上，該方法包括噴灑、成霧、浸漬、起泡、涂抹等。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了得到厚度約為1mil的均勻和一致的膜涂層，優(yōu)選通過高容量低壓(HVLP)噴灑裝備來施加潤滑劑。通過把墊圈放置在一定位帶上并隨后應(yīng)用多個噴嘴來保證均勻的施加，該噴嘴發(fā)射出能夠施加1mil的膜涂層的在空中傳播的薄霧。此后，為了保證包含有聚合物的膜的蠟?zāi)苓m當(dāng)?shù)馗稍铮芽諝鈱?dǎo)向墊圈，該墊圈在其表面上具有濕的膜。
此后，將墊圈從帶上除下，并且墊圈可以進(jìn)一步由熱空氣干燥以完成干燥過程。通過將墊圈在環(huán)境溫度中保持大約14天，可以完成聚合物的固化和將其以干的結(jié)合膜的形式結(jié)合在彈性體的墊圈上。如果需要，可以通過使局部干燥的膜在大約150°F的溫度下經(jīng)過約20到約35分鐘來加速固化和結(jié)合，這足以完成聚合物的固化。
盡管根據(jù)本發(fā)明的墊圈可以運送到安裝地點而無需另外的保護(hù)，但有利的是將它們封裝在一保護(hù)性環(huán)境中，例如干凈的熱縮塑料包裝件，該包裝件是1998年9月29日提交的專利申請系列No.09/162,954的主題，其公開內(nèi)容結(jié)合于本文中以作參考，并且該專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
還已經(jīng)確定，F(xiàn)DA驗證的染料和顏料能夠安全地和有效地加入潤滑劑中，以便給墊圈加上色標(biāo)，從而墊圈中應(yīng)用的彈性體的性質(zhì)可容易地識別。例如，黃的染料可用于識別由丁腈橡膠制成的墊圈，而藍(lán)的染料可用于識別由EPDM制成的墊圈。另一種方案是，潤滑劑中的著色劑還可以用于指示墊圈的使用等級，即，例如綠色可以表示具有高溫應(yīng)用場合的墊圈，而紅色可以指示設(shè)計用于低溫的墊圈。
一旦被干燥，根據(jù)本發(fā)明的具有沉積于其上的干潤滑膜的彈性體墊圈在水中就是穩(wěn)定的。已經(jīng)確定，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)先潤滑的墊圈符合NSF標(biāo)準(zhǔn)14，其對于飲用水通過以這樣的墊圈聯(lián)接的管的流通是完全安全的。另外，像使用常規(guī)的墊圈潤滑劑的情況一樣，一旦該潤滑劑施加到墊圈上，它就不會移走或漏出。從而向工人提供了顯著的保證和高水平的可信度，即墊圈在適當(dāng)?shù)剡\行，并且提供了不變的和連續(xù)的潤滑。實例在保持由丁腈橡膠制成的彈性體墊圈的定位帶上，從以一恒定壓力保留的多個噴嘴排放出在空中傳播的潤滑劑的濕的薄霧，該潤滑劑可確定為由賓夕法尼亞州的Souderton的Coatings for Industry公司制成的EXP W122 U，其足以在每個墊圈的表面上施加均勻的一(1)mil的濕涂層。首先在環(huán)境溫度下用空氣噴射使該墊圈干燥。此后，使墊圈在環(huán)境溫度下干燥14天，以便完成潤滑膜在墊圈的表面上的固化。
權(quán)利要求
1.一種彈性體的墊圈，其具有一粘接在其表面上的干潤滑膜，所述膜包括一潤滑劑和形成膜的聚合物的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊圈，其特征在于，該潤滑劑選自石墨、肥皂和天然或合成的蠟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的墊圈，其特征在于，該蠟選自石蠟、乙烯型聚合物類蠟、氯化萘和微晶蠟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊圈，其特征在于，該形成膜的聚合物是聚丙二醇醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的墊圈，其特征在于，該形成膜的聚合物是單烷基聚丙二醇醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的墊圈，其特征在于，該形成膜的聚合物是三丙二醇單甲基醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊圈，其特征在于，該形成膜的聚合物是聚四氟乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊圈，其特征在于，該膜具有的厚度為大約1mil。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊圈，其特征在于，該彈性體選自EPDM、丁腈橡膠、表氯醇、氯丁橡膠、硅樹脂橡膠和鹵化丁基橡膠。
10.一種用于提供一帶有干潤滑膜的彈性體墊圈的表面的過程，其包括a)將一潤滑劑和形成膜的聚合物的水溶液施加在一彈性體的墊圈的該表面上；以及b)在環(huán)境溫度或高溫下使該墊圈干燥足夠的時間，以使該潤滑劑膜固化并結(jié)合在該墊圈表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其特征在于，通過在高壓下成霧或噴灑來施加該潤滑劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過程，其特征在于，該壓力是大約40psi。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其特征在于，該潤滑劑選自石墨、肥皂和天然或合成的蠟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的過程，其特征在于，該蠟選自石蠟、乙烯型聚合物類蠟、氯化萘和微晶蠟。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其特征在于，該形成膜的聚合物是聚丙二醇醚。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過程，其特征在于，該形成膜的聚合物是單烷基聚丙二醇醚。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過程，其特征在于，該形成膜的聚合物是三丙二醇單甲基醚。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其特征在于，該潤滑膜具有的厚度為大約1mil。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其特征在于，該彈性體選自EPDM、丁腈橡膠、表氯醇、氯丁橡膠、硅樹脂橡膠和鹵化丁基橡膠。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過程，其特征在于，在一大約150°F的溫度下進(jìn)行這種干燥約20到約35分鐘。
21.一種管聯(lián)接件，其具有一墊圈座和一彈性體的墊圈，該墊圈的構(gòu)形和尺寸確定為使其在所述墊圈座內(nèi)配合地接合，所述彈性體的墊圈具有一粘接在其上的干潤滑膜，該膜包括一潤滑劑和形成膜的聚合物的水溶液。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的管聯(lián)接件，其特征在于，該潤滑劑選自石墨、肥皂和天然或合成的蠟。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的管聯(lián)接件，其特征在于，該蠟選自石蠟、乙烯型聚合物類蠟、氯化萘和微晶蠟。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的管聯(lián)接件，其特征在于，形成該彈性體的墊圈的該彈性體選自EPDM、丁腈橡膠、表氯醇、氯丁橡膠、硅樹脂橡膠和鹵化丁基橡膠。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的管聯(lián)接件，其特征在于，該形成膜的聚合物是聚丙二醇醚。
26.一種密封裝置，用于在各不動的部件之間提供一流體壓緊連接，其包括一彈性體的墊圈，其具有一粘接在其表面上的干潤滑膜，所述膜包括一潤滑劑和形成膜的聚合物的水溶液。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的密封裝置，其特征在于，該潤滑劑選自石墨、肥皂和天然或合成的蠟。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的密封裝置，其特征在于，該蠟選自石蠟、乙烯型聚合物類蠟、氯化萘和微晶蠟。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的密封裝置，其特征在于，該形成膜的聚合物是聚丙二醇醚。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的密封裝置，其特征在于，該彈性體的墊圈在兩個管端部的連接處定位于一管聯(lián)接件內(nèi)。
全文摘要
一種用于管聯(lián)接件的彈性體的墊圈,其具有粘接在其上的潤滑劑和形成膜的聚合物的水溶液的干潤滑膜。
文檔編號F16L17/04GK1384906SQ00813163
公開日2002年12月11日 申請日期2000年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者C·W·舒爾茨, 小L·W·陶 申請人:美國維克托里克公司