密封系统现场寿命测量的制作方法

专利名称：密封系统现场寿命测量的制作方法
密封系,场寿命测量
相关申请的交叉参考
il^序号为12/145,203的美国专利申请的部分延续，该美国专利申请的名 称为"密封组件现场寿命测量"，2008年6月24日提交，扭匕并入作为参考。
鉢领域
本发明涉及密封系统'
背景狄
;0^斤周知在^JD中，有时密封件和密封系统经受密封絲的损失。有时在 不同应用中，密封性能的损失仅导致需要替换密封件，在其它应用中，密封性 能的损失产生的影响范围从简单的维护带来的^^烦到昂贵的再密封和清員 作，甚至到潜在的危I^W。如果密封件或密封系统可以在飾^t前给出指 示密封件或密封系统已经损失一些但并非4^P的性能，并JL^t期需要替换密 封件或密封系统则是有益的。祸会指示密封性能改变的即将产生的损失的密封 件功能和特性可以给多种密封件和密封系统组合与应用带来好处，包括O形环
密封件、表面密封件、汽封、旋转、动态W态密封件;^其它，包括举性体和 聚^a分、■、金属、氟聚合物、或氟碳化物、树脂和由其它要素构建的密封件.
在j^支术中所需的一种密封系^A提供以成^r效的方式来测量在应用中
使用的密封件的密封性能的退^il改变。

发明内容
本发明提^-"种密封系统，^!^""种以成林效的方式来测量在应用中 4吏用的密封的密封性能的ii^il改变。
本发明的一种形AA用于在两组件之间进行密封的密封系统。该密封系统
包括置于两组件之间的聚*密封件、测量器件^MM古单元。测量器件至少部分置于该聚合物密封件内，并净站i置用于测量该聚合物密封件的指示该聚* 密封件的密封性能的方面，并配置用于产生对应该聚#密封件的被测方面的
信号。评估单元配置用于"^古对应聚合物密封件的被测方面的该信号并用于确 定该聚^密封件的密封性能。
本发明的另一种形iUJ^于密封两组件间的密封系统。该密封系统包括具
有聚杨密封性能标^1M^于其上的数据^^介；与该数据^^Ht行可
辦通信的处理器；JLit信器件用于获得来自聚杨密封件的密封信号，该通 信m将得到的密封信号传至该处理器，该数据^^介包^i兑明多个阈值密 封信号的文躲息，该处理器将该得到的密封信号和多个阈值密封信号t诚， 并由jtL4于该得到的密封信号是否在该多个阔值密封信号的范围内来计糸输出信号。
本发明的另"^iU^—种两组件间的密封方法.该方法包括以下步骤提 供至少部分置于两组件之间的聚*密封件；测*^聚*密封件指示其密封 性能的方面；产生对应该聚#密封件的被测方面的信号；^H古对应该聚"^ 密封件的该净皮测方面的信号；并确定该聚^密封件的密封性能。
本发明的一*点是密封组件能测量其本身的密封性能方面。
本发明的另一优点是^^供密封组件，当在安装*下，其本身可以净皮测 量或感知以确定密封性能的潜在退^^变化，
i^T一优点就是^^供具有^A^件或连续材料组分的密封件或密封组 件，允许在应用中利用密封件时测量密封性能的退^iL变化。
ii^j点是^^供确定何时密封件已^^y^ii^:的it径。


通过参考以下结合附图的发明实施例描述，本发明的上#其它特41^优 点;SJi到它们的方式将^p显而易见，并可以更好M解本发明，其中 图l是才Mt本发明实施例的密封组件的示意图； 图2是才緣本发明另一实施例的密封组件的截面图； 图3是才 本发明的密封系统的示意图4是才緣本发明的另一实施例的具有密封器件置于其内的硬件单元的截 面图。图5是图4中具有密封辦的硬件单元的部分截面图6是才 本发明另一实施例的具有密封11^置于其内的硬件单元的#舰
图7是图6中具有密封器件的硬件单元的部分截面图； 图8是##本发明的密封元件的另一实施例的截面图；以及 图9是4^l本发明的密封元件的另一实施例的截面图。 在多个图中相应的参考符号指示相应部分。此处列出的例证阐逸良明的实 施例，JL这些例证并不作为以任何方式限制发明范围。
M实施方式
参照附图尤其是图l，显示了密封组件20,其总体^it^^密封件22和 当在应用中配置密封件22时将^^吏用的嵌入传感器24。这种应用包括但不必限 于静态密封、旋转密封、活塞型密封和他密封。应该鄉密封组件20是较大 封装系统的^分，较大封装系统可包括多个密封组件，每个密封组件可以但 不必须几乎与密封组件20相同。
只要密封件22或密封系M^E于其密封的环嫂内，的传感器24就可 以测量处于加压或不加压状态下的密封件22或密封系统的特;t^面。传感器24 可以选自已知传感器组群的一种，用于测量温度、压力、流体、加逸变、P且抗、 振动、应力、应变、电流、絲(包括x省线、微波、电磁频镨)、超声传感器、 或^^Sm象。这些传感器24如刚刚描ii^确认的，允"ifft号以特定形式和 密封环浙h^通信，以能够确定已U的密封性能的改变或损失的指示。
>^^发明中得到的传感^号，先^目关密封件22或密封系统的失败数 据的历^命和历史时间交叉tb^，以产生显示密封性能的变化的查M。因 此，一^aAM目应传感器24接收信号，例如可被孩说理器或辦者辦的查錄 辦可^捐以确定密封件22性食谈密封系统性能的密封退^^变化的可能性。 从而可以^JD密封信号处理器组件的，器，包括与多个聚*密封件22或密
封組件20相关的性育yt^^/或阈值。历史性育yt据和阈值可以安排在可扩展标
记语言(XML)文件或其他方式，以将密封传感器24的信号和预定^命指 示相匹配。相关阈值的实例是才朽己限度的应力/应变阈值，使得如果实际应力/ 应变数据低于特定限度(阈值)，就知道密封件20 (例如聚^密封件22本身)相关阈
值的又一实例是密封件20 (例如聚*密封件22)对流体的膨M吸^此阈 值提供^^吸收的限度，使得如果流体吸收高于特定7K平(阔值)，就知道密封 件20 (例如聚，密封件22本身)不再提供密封功肯诚将要失去提供密封功能 的能力。
多种方式的信号感器输出或制造传感器输出IW可以包括用于通信的电、 光、或其它信号，将密封环嫂有线、管^Tili或无线通信到显示器或其它控制单 元，以提醒辦^^换密封件22或密封系统。^^I用于从聚杨密封传输信号 的通信M。通信^#可以;|*^指示(RFID) 这#^ 、图1，具有传
感能力的单独的传感器24可以被插入密封材料22内，允许在应用中连续或半 连续测量密封件22寿命中的密封性能的损失或变化。
如图2所示的本发明的另1式显示了密封组件100的截面，密封组件100 包括密封件102 (可称作密封环)和支M 104 (可称作支持环)。图2中的密
持件104可以例如沿着密封组件100的内径或夕卜径定位)。密封件102可以包含 或是^^捧性体；支耕可以包括iUi^^、塑料或金属件。密封件102是 密封组件100的密封部分，并且可以是当密封组件100置于两元件之间时接收 压缩力的压缩元件。支持件104为密封件102提供结构支撑并有助于密封件102
应该明白密封组件100是可以包括多个密封组件的较大密封系统的-"^分；每 个这些组件可以与密封组件100完全相同，或可替换地， 一个或多个这些密封 组件能够与密封组件20 J4^目同而一个或多个这些密封组件与密封组件100基 林同。
密封件102进一步^i舌^A的连续材^H且分106, ^P^对密封件102本身 的密封能力的妙或损失给出指示。换句^i兑，密封件102包括^A的材^h^且 分106，其允许测量密封件102的密封性能的退化。为在本应用中^^，錢材 ^M且分拿M^A材料106以轴向、；^t状的、缝的、和/或纬度的横过、跨 越、或穿过密封件102的方式^A。材料106可以散布于^密封件102的密 封材料，使得材料106是密封件102的固有密封材Wf形成密封件102的至少 部分组分。这样才緣本发明的该实施例，可以在整个密封件102中完成传感。按照构建方法，材料106可以在成形或模塑时^A密封件102，或在成形或 模塑后联合或置于密封件102上。除了^A传感器24的实施例(以上讨被的) 以外可以利用这种il^材^a分106， ^L^这种情况下，传感器24可以测量嵌 入的连续材^^且分106的特定特征。
这样，连续材料106M密封件102。连续^A材^BL分106可以具有内在 或外在的传感能力，允许连续或半连续监视密封性肯試密封能力损失、或密封 件102和/或密封系统的某些形式的退4誠改变。关于内在传感能力，材料106 可以例如用于检测或测量密封件102内的流体(考虑密封材料102可以吸收流 船，J一定范围),并从而在流体不应已经被密封材料102吸收的位置处检测流体， 关于外在传感能力，材料106可用于检测密封件102的密封性肯^Jf的东西； 例如106可能用于检测应力/应变，以将该数据与密封件100 (或密封件102本 身)是否已^il将^目关联。
多种类型的测量可以在^Ai^续材料106上完成，^5Ub&密封件100性 能(例如密封件102本身)或密封系统性能的变化。例^ft为^A材料106的 导电填充物的使用和变化允许预测和测量密封性能。在此例中，测量用于测试 密封件或密封系统的嵌入材料电阻在时间上的变化，加载，成历史查4H^^体 系，并与记录的比较关系对比，比^^摔测量的密封寿命和性能测量。然后， 在实际密封#^和4錢中，可以测量现场密封件102的电P且，该值插入以前为 密封件100 (或密封件102本身)或密封系^Jt立的历史查找表，然后可以以直 接腿准确的方式完成密封性食诚变^^剩余密封寿命的确定或计算。
本发明的材料106可以是或包4射午多纤维、填絲、和其它衬或物质， ^*有和关注的特定密封性能的变4^退化相关的可测量变化。形成材料106 的导电材料不需要是金属。材料可包括具有不同棒性的形状，其与变化密封性 食L1量相一致地变化。只要材料变^^相关密封性能标准^J4^角定性的，这 种材朴阵性变4沐密封性^f示斜目比就不需要^性的.
这种材料106的测量可包^#朴阵性的变化，例如电或光的阻抗或电导率、 压电型材料的电荷变化、极化的变^il旋转(这可能因应力錄^Li)、磁性 能的变化，这些在材料是金属颗粒悬浮时可肯汰生'也可以包括振动或信号响 应的测量质量的变化。这种情况的例子^自夕NP测量响应密封件100 (或密封 件102本身)或密封系统的变化的密封件100 (或密封件102本身)或密封系统
9的超声询问，JU匕变4沐可能的密封性能测量变^Nl关。利用其它传感系统的 密封件100 (或密封件102本身)的其它询问是可能的。多种其它方法和系统可用于^r测和量子化密封件102或密封系统的变化， 包括但不限于流出(即迁移到密封元件表面的树脂或其它组分)或脱^b质、 旧物质或残片、安装或粘附到密封件102或密封系统的物质、或甚至是泄漏或 受4^I损或分离^A材料106 iiA密封系统环嫂，从而所有这种信息通过已知 统计方法和密封性能测衫目关。这些系统中关心的"分析物"可以与这些物质或 孩妍i^过其上、i^A^出于密封件100 (或密封件102本身)或密封系统的;緣 有关。能够测量物质、m物、药物、激素、病毒、胁、核酸和其它蛋白质的 踪迹量的方法和系^t研究者有很大的价值，絲可以是密封f錄变化的指示 器，无"^显示出渗H入、流过、或从密封件100 (或密封件102本身)或密封系统 到外围。结合^，例如^^4^^^、核酸杂交冲脉、和蛋白质-酉e^基系统，是用于在一些应用中确定密封性能的进一步不同类型的测量基础。许多生物化学 和生物学结合系统中的高度特异'^Mf究旨断学中？ 1发许多有价值的4微方 法和系统，这些s^也可以在密封系统中利用。典型地，关注的分析物的存在 可以通过由连接到一或多个结合材料的可，Ji^"标各"存在或;^^在来指示。本 发明的一种形式，包括衧葚或净碟m或组分，其作为前述讨论中的材料106。 在本发明的另一形式中，标签或净碟糾或组分106现场胁到密封件100(或 密封件102本身)或密封系统。特别关注的是通it^匕学、化学和电化学方法狄的标各。"itlUj5t"是当材^H及收电^i^而导iiX5t的iif呈。荧it^磷ibue^ut的类型。"化学^ut"过程必须是通过能量化学转换形^ut类物质。"电化学 ;， 电化学地形^ut类物质，可以利用化学iu^爐工艺，其中样品在我们的实 例中为密封元件或密封系统的表面，包含关注的分析物，其与被化学iut^逸所才朽己的反应物混合。^:^^^ji反应，被才朽己的反应物的"^^合到 分析物。^JS后，》'^^的^i^和^j^的碎片衬， 一个或两个碎片中的标签^l可以通过化学iut工艺来确定。在一个或两个碎片中被确定的化学^jt水平指示受密封p艮制或与密封相关的关注的分析物的量，指示期望或刚过去或餘的密封性能。
电化学M(ECL)化验技术是化学iUt工艺技术的进步。它们提^t感 和准确的对关注分析物的存在和泉变的测量。在这种技术中，密封元件或密封 系乡斌密封环^^JJ^伏安工作电极以^t^Ut。在合适的化学环嫂中，这种 电化学iUt^特定时间以特定方式由工作电^Ui^口的电压激发。标签产生的 规测量并指示分析物的存絲量。
参照图3，图3显示才娘本发明的密封系统200,其用于在两硬件元件间密 封(两硬件元件未在图3中显示，但在图4-7中显示)。密封系统200包括密封 辦202 ^H古单元204。密封糾202包括两密封组件210，每个密封组件210 包^^^密封元件206 (其置于两元件之间)和测量糾208。当密封器件202 显示具有两密封组件210时，应该明白密封糾202可以贿一个密封组件210 或两个以上密封组件210。 jMi^卜，当彩'J密封元件206^^^密封元件时，应 该明白聚*密封元件206可以包括与聚"^-"^形成密封元件206的附加材 料，例如a玻璃。测量器件208 (例如传感器24和/或材料106)至少部分置 于聚^ 密封元件206内，配置用于测量聚^密封元件206的指示其密封性 能的一方面，并配置用于产i^应于聚合物密封元件206的纟皮测方面的信号。 测量器件208可以是远禾I4^供动力或自身提供动力。来自测量器件208的信号 可以是例如电、磁、或无线电信号或使用其它形式的波。每个密封组件210还 可以包括支持元件(未在图3中显示)。这样，密封器件202可包括多个聚^ 密封元件206和/或多个密封组件210，每个密封组件210包括两硬件元件间的 聚*密封元件206。可选的，密封M 202可包括仅一聚^密封元件206 或仅一密封组件210，密封组件210包括两硬件元件间的聚杨密封元件206, 图3显示的密封象降202包括两密封組件210,每个密封组件210包^r^合物密 封元件206和至少部分置于相应密封元件206内的测量器件208。
密封器件202的密封组件210中的每个可以包括传感器24 (作为上面彬'J 的测量器件208),传感器24至少部分^V每个聚合物密封元件206，如同上面 讨论的密封组件20。换句^^兌，测量^208可以包括至少部^A聚^密 封元件206的传感器24。传感器24包括压力传感器、温度传感器、泄露传感器、 摩麟感器、应变传感器、^^M^度传感器、磨损传感器、形变传感器、振 动传感器、和/或噪声传感器。传感器24测量聚，密封元件206的持久^H^
ii成暂时条件.
可il^附加的，密封l^f牛202的每个密封组件210可包4舌^"有连续^^^且 分(作为上面提到的测量器件208)的聚^密封元件206，就像上面讨论的密 封组件100的材料106，用于传感相应密封元件206的密卦性能的退化。换句话 说，测量器件208可包括置于聚杨密封元件206内的材料106并至少部， ^^，密封元件206。这样，^，j密封元件206^^合物密封元件206，并不 一定意味着非聚*材料不也包括在形成或至少部分形成密封元件206的聚合 物中。另一方面，密封元件206可以整个A^合物。材料106基于;^p压力、 温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系^i且件、系统-錄、该 系统^緣的密^^i^N或时间tt其材^性。材料106有^Mt为传感器本 身。材料106可包括高传导聚杨；在这种情况下，聚杨密封元件206可整 个由一或多个聚杨制作(例如，聚絲密封元件206可以是作为密封组件100 的材料106的高传导聚合物),根梧当密封元件206包4##料106时的一个例子，
性能；其实，密封元件206的密封材料"i06具;内建或;有传感器能力作为其
固有材珊性的~^分。例如，翻米管填^#料可作为密封元件206的密封 材料106 (其可以是密封元件206的部分或整个材料)，其中密封元件206的电 导^Ei行固有地改变。无ife^料106是部^i^h密封元件206的密封材 料，密封元件206辦为传感器本身。
被测方面的信号，并用于确定聚合物密封元件206的密封性能。来自测量器件 208的信号可以沿着传iH^径212传i!U'J^H古单元204。如果密封器件202包括 一个以上测量IW 208，那么实质上可以使用同样的传iH^径202或附加的相应 传送路径212。传送i^4圣212可以是有线或无线的。
密封系统200可以进一步包^1^己置用于#^号通信离开聚*密封元件 206的通信教ff 214，配置用于^Ut信ll^214接收信号的评估单元204。通信 器件214可以是有线或无线连接，用于传送信号离开聚，密封元件206。通信 器件214可以是电*导线的集合，用于从测量器件208到评估单元204传送 信号(如图4-7所示)。通信器件214可以;l 降送器(如图泰5所示)。通信器件 214可以;| 识别 ，其;^能量到测量,208。如上所指出的，密封系统200的密封恭降202可包括第二密封组件210 (如 图3所示)，第二密封组件210包括第二聚，密封元件206和第二测量IW 208，第二聚^密封元件206置于两硬件元件之间。第二测量器件208至少部 分置于第二聚^密封元件206内，其^CS&置用于测量第二聚#密封元件206 的指示其密封l"生能的方面，且净妇&置用于产生对应第二聚絲密封元件206的 被测方面的第二信号。第二信号沿传送路径212传送。评估单元204配置用于 ^H古对应第二聚^密封元件206的被测方面的第二信号，且用于确定第二聚 ^密封元件206的密封性能。第二测量IW 208包括(a)至少部^A^二 聚*密封元件206的传感器24 (就^^封组件20的传感器24 )，和/或(b) 置于第二聚^密封元件206内JLE少部，成第二聚^密封元件206的材 料106(就像密封组件100的材料106)，材料106基于胁压力、温度、剪切、 应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系统组件、系统流体、该系统流体的密 #^及^^/或时间 其材辨性，当图3的密封糾202实际4ii^具有两个 密封组件210 (即具有第一密封元件206和第一测量l^降208的第一密封组件 210,和具有第二密封元件206和第二测量教降208的第二密封组件210)时， 应该明白第一密封组件210(即位于图3中密封IW202左上角的密封元件206 和测量器件208)和第二密封组件210 (即位于图3中密封B^ 202右下角的密 封元件206和测量器件208)可以^似于密封组件20 (具有^A聚^密封 元件206的传感器24 )，或第一密封组件210能够类似密封组件20 (具有M 聚*密封元件206的传感器24) JL^二密封组件210能够类似密封组件100 (具有至少部分形成密封元件206的传感材料106 )，反之亦然。
密封系统200还可包括数据^ ^f^^介216和另""it信器件218。 ^H古单元 204可以;Ut理器(即计算机的中^t理单元)。沿传ili^ 212传送的倌号可 以i人为;il^^信号。处理器204具有输入信号(沿传it^4圣212传送的那些信 号)和输出信号(M理器204发出沿传送路径220传送的那些信号)。数据存 ^f^^介216可以;^例:ioi十^^WM、可被计#^#的插入包括处理器204的 计#^1的>^盘、或""^的计#^可读#^^介。数据^^介216可^ft^ 接到处理器204，使得数据可,狄理器204处理。数据^^介216包括与多个 聚姊密封元^V或密封组件相关的性肯y^^V或多个阈值。处理器204配置
用于将来自测量器件208的输入信号与性肯yy^v或多个阈值》嫩，以产生沿传iHi^圣220传送的输出信号.性肯ygt据可以;LiE^M^耕送数据到^H古单 元204的密封器件202的历史数据，和/或其它J^目同或足够相似的密封H^ 202的历史数据，性食felt^V或多个阈值可以;^^可扩展标己语言文件。
通信m 218配置用于将处理器204的输出信号通信到，者222。到， 者222的输出信号与相应聚^密封元件206的寿賴Mt据相应。这些输出 信号可以通过有线或无线沿传送路径220传i^ij，者222。通信器件218可以 是传送器或实际上是计^4几的""^分，计#^包括将数据从计#4^身通舰 讯电缆传送出来的处理器204。输出信号可以4X馈信号的形式。到^t者222 的^Jt信号包才^亭止信号、减少4^1信号、减速信号、标定信号、密封剩M *号、密封泄露信号、密封;WT号、密封系^S^限度信号、维护需將 号和/或密##，号。
数据#^^介216可具有^^其上的聚絲密*1"性^#准.例如，数据 ^#^介216包括说明多个阈值密封信号的文斧fT息。多个阈值密封信号可置 于可扩展称己语言文件中。另一通信恭降224配置用于获取来自密封象降202 的聚杨密封元件206的密封信号。通信器件224将得到的密封信号从密封器 件202传到处理器204,通信糾224可以;U 1于获得来自聚^密封元件206 的密封信号的4tM识别读取器，该，识别读取^^得到的密封信号传到处理 器204;可选的，通信糾224可以是包絲itit讯电^r^bt信的处理器204 的计^^几的石^^部分。处理器204将得到的来自密封IW 202的密封信号和 多个阈值密封信号t匕较，从而基于得到的密封信号是否在多个阈值密封信号的 范围内计M出信号。如上所指出的，处理器204形成至少一个输出信号，输 出信号;i停止信号、减少^^1信号、 _信号、标定信号、密封剩絲*号、 密封泄露信号、密封摩，号、密封系^^I^1信号、维护需JH言号和/或密 #^，号的形式。
密封系统200也可进一步包括R指示器226。基于处理器204对来自数据 处理媒介216的数据进#^》诚，处理器204可以^LR指示器226。该R 指示器226可以"^SI^ft者222,例如密封IW 202已^t^将要U并因而需 要替换，
密封系统200配置M于^^N或向因特网228通信数据。jH^t据包4t^合 物密封性能标准、得到的密封信号、多个阈值密封信号、和/或来自^H古单元204的输出信号。图3显示三个不同的传il1^^230。例如，It据可以通过传ill^f圣 230向和/或从与因特网228相关的数据^#^介216传送。数据可以通过传送 路径230向和/或从与因特网228相关的密封器件202传送。数据可以通过传送 路径230向和/或从与因特网228相关的评估单元204传送。
#参照图4>5，图4-5显示包括密封象降302的密封系统300的截面图， 密封器件302置于两组件304和306之间。图5是图4的"-^分的细节。密封 系统300与密封系统200相似并从而作为本发明的另一实施例。然而，相对于 图3，图4~5主要聚焦于更详细显示密封糾(恭降302 )。密封系统300在两 硬件元件304和306间提供密封。更M的说，密封系统300的密封糾302 在元件304和306间提供密封。硬件元件304、 306 ;l^—结构元件304和第二 结构元件306;元件304和306^L^X密封IW302的硬件单元的两部分。第 一结构元件304可以是例^^转圓柱或轴向位移杆。第二结构元件306位于第 一结构元件304附近，并且能够限定多个密##308,密封!1#302的相应的聚 杨密封元件322、 332、 338位于密##308内。在图冬5中，第一结构元件 304是圆柱，第二结构元件306是靠i^L件304的环(圆环形结构)，元件304 和306中间有间隙305。图4是沿垂直面的橫载图，此垂直面切过硬件单元的顶 端死点且向下穿it^死点，硬件单元由元件304和306与密封糾302《赋。 为清t^见，图4和5差本上不显示与截面相关的背景；换句话说，如杲显示 背景，那么部分元件306和密封糾302将J^J^L角中隐去。密封辦302 包括第一密封组件310、第二密封组件312、和第三密封组件314;每个密封组 件310、 312和314对应上述的密封组件210。与密封M302相关联，密封系 统300还包括两*号传送器316、无離收器318 (其可对应图3的通信器件 224)、固定电极线320、和固定电极321。
第一密封组件310包括可由聚合材料制作的第一聚^密封元件322(从而 对应上述的聚^b密封元件206 )、緩沖密封件324、和密封传感器328 (可对应 上述密封组件20的传感器24和测量H^ 208 )。第一密封组件310也设有信号 传送器316，以将涉及密封元件322的感知|^据>^传感器328无线传送到无线接 收器318;无,收器318接收的数据可I^提供到^H古单元，例:^H古单元 204 (^示在图4"5中)'
第二密封组件312包括可以由聚合材 ^成的U形杯聚^密封元件332(这样对应于上述聚#密封;^ 206)和密封传感器336 (可对应上述密封组 件20的传感器24和测量糾208 )。固定电极321可连接到第二结构元件306， 并具有固定电城320,固定电城320从固定电极321引向或朝向^H古单itX例 如^在图4-5中显示的评估单元204)，固定电极321和固定电极线320用于将 和密封元件332相关的感知数据从传感器336传it5)Jiff古单元204。虽然电极 321表示固定电极，应该明白第二密封组件312可^^包括可变位置电极，即使 传感器336斜目应密封槽308中移动(即旋转)，可变位置电极也^#接触传感 器336;这种可变位置电极可以侮威环减部分环，置于第二结构元件306内或附
第三密封组件314包括密封元件338和密封件内传感器340(可对应上述密 封组件20的传感器24和测量糾208 )。密封元件338可以由聚合材辨械(并 从而对应上述聚賴密封元件206)并包括刮刀。信号传送器316也提供于第三 密封组件314中，以将涉及密封元件338的感知数据从传感器340无线传ilU'J 无,收器318;无线接收器318接收的数据可lt^提供到"^古单元，例d^H古 单元204 (U示在图4-5中)。
棘参照图&7，图6^7是包括置于两组件404和406之间的密封糾402 的密封系统400的截面图。图7展示了图6的""^5分的细节。密封系统400与 密封系统200相似并从而作为本发明的另一实施例。然而，相对于图3，图6"7 主要聚焦于显示密封H^ (^fr 402)更细节的内容。密封系统400在两硬件元 件404和406间提供密封。更M的说，密封系统400的密封^ft 402 ^L件 404和406间提供密封。硬件元件404和406 ;l^—结构元件404和第二结构元 件406;元件404和406姿l^t^密封l1^ 402的硬件单元的两部分。图7是沿 垂直面的截图，此垂直面切过密封器件402和硬件单元的顶端死点且向下穿过 底端死点，硬件单元由元件404和406组成；如同图4和5，图7忽略密封M 402的背景细节。密封糾402是单独密封组件402。与密封器件402相关联， 密封系统400还包括滑动环408和到滑动环408的引线410;尽管图7没有显示 引线410实际>^触滑动环408，应该明白引线410电《^触滑动环408。密封组件 402包括密封元件412(可由聚合材辨'j成并从而对应上述聚合物密封元件206) 和支持元件414 (也可称作支持环414 )。密封组件402 ;l:轴向密封件。密封元 件412包^t尤像前述密封组件100的材料106 —样的密封材料；图6和7的这
16种密封材料是密封元件412的材料且因而也用参考数字412识别。从而密封元 件412的材料既是密封材料，也是电显示性能随时间变化的材料；换句"^兑， 密封元件412的材料同时辆密封功能和传感功能。由于密封元件412的密封 材料，密封元件412从而形絲续传感器。滑动环408用于从密封元件412获 M知数据(即材料412的导率和/或HE^)。感知数据(t^^f动环408通过引 线410传i^，Jiff古单元，例如^f古单元204 (未在图6^7中示出)。
Si^参考图8，图8显示聚^/密封元件500的截面图，其是才 本发明聚 合物密封元件的另一实施例。聚合物密封元件500对应上述聚合物密封元件
的聚合絲物504。捧lt体504给密封元件500提供能量，且聚合賴物504 在密封元件500的应用中为密封元件500提，和化学抵抗。当密封元件500 位于两硬件元件(U示)内时，密封元件500可以^0^缩力(:i嗜头506显 示)轴向压缩。如同上述关于密封组件100的连续材^^且分106的描述。弹性 体502或聚合絲物504中的^""个、或举性体502或聚杨504中的两个， 可作为连续传感器材料106。
餘参考图9，图9显示聚賴密封元件600的截面图，其是才歸本发明聚 合物密封元件的另一实施例。聚合物密封元件600对应上述聚#密封元件 206。密封元件600显示具有X型的压缩元件。密封元件600可具有如前所述的 密封组件100的连续材^^且分106，从而作为连续传感器材料106。
本发明进一步提#-种两组件间的密封方法(图4>7所示)，该方法包:括以 下步骤提供至少部分置于两组件之间的聚合物密封206;测量聚合物密封件 206指示其密封性能的方面；产:^t应聚德密封件206的被测方面的信号；评 估对应该聚絲密封件206的被测方面的信号；且确定该聚絲密封件206的 密封性能。测量步骤至少部分由置于聚r^密封件206内的传感器(24， 208， 328, 336, 340)实施，该传感器包括压力传感器、温度传感器、泄露传感器、 摩靴感器、应变传感器、i^M^f度传感器、磨损传感器、变形传感器、振 动传感器和/或噪声传感器。测量步骤至少部分由一材料(106， 412， 500， 600) 实施，该材料置于聚杨密封件206内并至少部，成聚絲密封件206，材料 (106， 412 , 500， 600)基于;^>压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、 磨损、M于系统组件、系统流体、该系统流体的密^J^及4^V或时间改变其材糊生。
尽管本发明已经描勤目关的至少一个实施例，本发明可进一步在jtb^的 樹申和范围内进^f务改。为jtb^申絲图包括利用^4^舌原理的发明的^^T变 化、使用或改写。jHi^卜，本申请意图包:feil样的改变，即AUW皮露的在4^域 已知或惯用手段的范围内，到属于jtb^明且落入附加^U'漆求范围的内容。
权利要求
1、一种用于在两组件之间进行密封的密封系统，该密封系统包括置于两组件之间的聚合物密封件；至少部分置于所述聚合物密封件内的测量器件，其被配置用于测量所述聚合物密封件的指示所述聚合物密封件的密封性能的方面，并被配置用于产生对应所述聚合物密封件的被测的所述方面的信号；和评估单元，其被配置用于评估对应所述聚合物密封件的所述被测方面的所述信号，并且用于确定所述聚合物密封件的密封性能。
2、 ftwM，J要求l所述的密封系统，其中所述测量,包括至少部分^A^斤 述聚杨密封件的传感器。
3、 H5U'J要求2所述的密封系统，其中所述传感器包括压力传感器、温度 传感器、泄露传感器、摩*感器、应变传感器、流^^^^JL传感器、磨损传 感器、变形传感器、振动传感器和噪声传感器的至少其中之一。
4、 H5U，J要求2所述的密封系统，其中所述传感器测量所述聚#密封件 的持久^N^暂时条降的至少其中之一。
5、 d^U'漆求l所述的密封系统，其中所述测量糾包括置于所述聚錄 密封件内并至少部，成所述聚*密封件的材料，所ii^^F基于;^压力、 温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系^i且件、系统;緣、所 述系统-緣的密*1^及#时间的至少其中之一狄其材辦性。
6、 N5U)要求5所述的密封系统，其中所^#料包括高导电聚合物。
7、 ftwM'j要求l所述的密封系统，其中所述测量H^是i^I^供动力和自 身提供动力之一。
8、 NW要求1所述的密封系统，其中所述信号是电和磁之一。
9、 H5U，j要求l所述的密封系统，进一步包^ii信糾，其配置用于通信 所述信号离开所述聚合物密封件，所述^M古单元配置用于接收来自所iiii信器 件的所述信号。
10、 N5^要求9所述的密封系统，其中所iiit信IW;I^J于传ili;斤述信 号离开所述聚*密封件的有线和无线连接其中之一。
11、 H5U'漆求9所述的密封系统，其中所iiit信^bl^识别糾，其胁能量到所述测量跳
12、 如^U'j要求1所述的密封系统，进一步包括第二聚^密封件和第二 测量器件，所錄二聚絲密封件置于两组件之间，所述第二测量器件至少部 分置于所述第二聚合物密封件内，配置成用于测量所述第二聚合物密封件的指 示第二聚^密封件的密封性能的方面，并配置成用于产生对应所述第二聚合 物密封件的被测的所述方面的第二信号，所述评估单it^L^置用于"^ff古对应所 述第二聚絲密封件的所述被测方面的所錄二信号且用于确定所錄二聚合物密封件的密封性能，所i^二测量器件包樹a)至少部分^A^斤^二聚M 密封件的传感器和(b)置于所述第二聚^密封件内且至少部^成所述第二聚 杨密封件的材料中的其中之一，所i^"料基于^口压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于系i^a件、系统流体、所述系统-緣的密#^及#时间的至少其中之一 其材辦性。
13、 4喊利要求1所述的密封系统，进一步包括数据^^h^t信糾， 所述^H古单元^理器，所述信号是输入信号，所述处理器具有所i^T入信号 和输出信号，所述数据^f^介有舰接至所狄理器，所述数据^f^介包 拾性食yt据和多个阅值的至少之一，所述多个阈值涉及多个聚合物密封件和密封组件的至少其中之一，所M理器,iLS&置用于将至少一个所^r入信号与至 少一个所述性能数l^所述多个阈值t嫩，以产生所微出信号，所itii信器件净站i置用于将所,出信号通信到,者。
14、 :H5^J要求13所述的密封系统，其中所蹄出信号;IA馈信号的形式。
15、 J^U'j要求14所述的密封系统，其中到所述辦者的所i^A馈信号包 樹亭止信号、减少4捐信号、^il信号、标定信号、密封剩絲*号、密封 泄露信号、密封摩雜号、密封系乡A^P艮度信号、维护需賴号和密##换 信号中的至少一个。
16、 i^u'漆求i3所述的密封系统，其中所述性負ygt据^史的，所微出信号对应所述聚^密封件的寿，测数据。
17、 一种用于密封两组件间的密封系统，包括 具有聚絲密封性^f示^lMH^f其上的数据^^介；与所述数据^^Hi行有^Ut信的处理器；和通信器件，用于获得来自聚^;密封件的密封信号，所iiii信M将得到的所述密封信号传至所i^h理器，所述数据^^介包^^兌明多个阈值密封信 号的文件信息，所ii^理M所述得到的密封信号和所述多个阈值密封信号比较，并从而基于所述得到的密封信号是否在所述多个阈值密封信号的范围内来 计 出信号。
18、 ^5U'澳求17所述的密封系统，其中所狄理器形成至少一个输出信 号作为停止信号、减少4^]信号、减速信号、标定信号、密封剩M命信号、 密封泄露信号、密封摩剩言号、密封系M^限度信号、维护需要信号和密封 替M号中的至少一个。
19、 HM'J要求17所述的密封系统，进一步包括f^指示器，所舰理器 、^L所i^^"指示器。
20、 H5U'J^求17所述的密封系统，其中密封系统净站己置用于通信数据到 因特网或M联网通信数据，所述数据包括所述聚杨密封性能标准、所舰 取密封信号、所述多个阈值密封信号和所ii^r出信号的至少之一。 ，
21、 一种两组件间的密封方法，所i^法包:括以下步骤 4€供至少部分置于两组件之间的聚*密封件； 测量所述聚錄密封件指示其密封性能的方面； 产生对应所述聚^密封件的被测所述方面的信号； "^古对应所述聚#密封件的所述被测方面的信号；且 确:^斤述聚^密封件的密封性能。
22、 dM5U'漆求21所述的密封方法，其中所述测量步骤至少部分由置于所 述聚^密封件内的传感器实施，所述传感器包括压力传感器、温度传感器、 泄露传感器、摩辦感器、应变传感器、iif^M^度传感器、磨损传感器、变 形传感器、振动传感器和噪声传感器的至少其中之一'
23、 H5U'J要求21所述的密封方法，其中所述测量步骤至少部分由一材料 实施，所ii^料置于所述聚杨密封件内并至少部，成所述聚杨密封件， 所述材料基于^口压力、温度、剪切、应变、腐蚀、材料损失、磨损、暴露于 系统组件、系统流体、所述系统流体的密*}^及#时间的至少其中之一改变其 材樹性。
全文摘要
一种用于在两组件之间进行密封的密封系统，该密封系统包括置于两组件之间的聚合物密封件、测量器件和评估单元。测量器件至少部分置于该聚合物密封件内，并且被配置用于测量该聚合物密封件的指示该聚合物密封件的密封性能的方面，并被配置用于产生对应该聚合物密封件的被测方面的信号。评估单元被配置用于评估对应聚合物密封件的被测方面的信号且用于确定所述聚合物密封件的密封性能。
文档编号F16J15/00GK101629631SQ200910166940
公开日2010年1月20日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年6月24日
发明者L·卡斯尔曼 申请人:特瑞堡密封系统美国有限公司