具有高循環(huán)壽命的蠟馬達(dá)的制作方法
【專利說明】具有高循環(huán)壽命的蠟馬達(dá)
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有2013年4月29日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)為61/816，892的權(quán)益，茲以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于提供響應(yīng)于加熱的機(jī)械驅(qū)動(dòng)的蠟馬達(dá)，尤其涉及具有延長壽命的蠟馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0004]蠟馬達(dá)提供了用于包括家用電器在內(nèi)的各種應(yīng)用的簡(jiǎn)單和可靠的線性驅(qū)動(dòng)器。蠟馬達(dá)通常提供容納蠟的金屬外殼和活塞，從而蠟的膨脹驅(qū)動(dòng)活塞向外。當(dāng)外殼被加熱，例如被電阻(例如正溫度系數(shù)熱敏電阻)加熱時(shí)，蠟會(huì)發(fā)生膨脹。通常，回程彈簧存在于與蠟馬達(dá)相關(guān)的機(jī)械裝置中，當(dāng)蠟冷卻時(shí)使活塞返回外殼中。這種蠟馬達(dá)在例如四分之一英寸的短行程距離上產(chǎn)生大的力，可以用于許多加熱和冷卻循環(huán)。
[0005]在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利號(hào)5，572，869中描述了蠟馬達(dá)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，茲以引用方式并入本文中。
[0006]蠟馬達(dá)活塞可以是經(jīng)過密封件穿出外殼的光滑圓柱形桿，該密封件將蠟保持在外殼中。常見的密封件包括彈性體O型環(huán)，該O型環(huán)在其外表面處被一個(gè)或多個(gè)墊圈支撐，例如聚四氟乙烯墊圈緊接著黃銅墊圈。外墊圈可以通過外殼在外墊圈周圍的卷邊保持在位置上。
[0007]O型環(huán)可以配合在外殼中的沉頭孔中，并且允許其以液壓密封方式浮動(dòng)，從而有效防止熱膨脹蠟的溢出。
[0008]由O型環(huán)形成的密封件用來可靠地防止在初始操作期間蠟馬達(dá)的滲漏。隨著使用時(shí)間延長，O型環(huán)開始在其與活塞軸的交界處磨損，最終導(dǎo)致蠟馬達(dá)的滲漏和失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明人已確信在蠟馬達(dá)大量使用后產(chǎn)生的密封件滲漏強(qiáng)烈地取決于用于生產(chǎn)密封件的O型環(huán)的模塑工藝。特別地，被模塑成使移溢料飛邊移離O型環(huán)的正常情況下接觸活塞的內(nèi)徑的O型環(huán)提供普遍更長的壽命，該O型環(huán)。盡管事實(shí)上這些特別模塑的O型環(huán)和標(biāo)準(zhǔn)的O型環(huán)都可接受地密封了成千上萬的初始循環(huán)，并且任何飛邊確實(shí)增加了磨損區(qū)域的材料?？赡馨殡S著設(shè)計(jì)而來的飛邊的轉(zhuǎn)移通過提供更加均勻的內(nèi)徑，從而減少了接觸區(qū)的峰值壓力。
[0010]然后特別地，本發(fā)明提供了具有外殼的熱響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，該外殼具有沿著軸線延伸并且在外殼第一端開啟的孔?；钊梢匝刂S線滑動(dòng)，并且具有能穿過外殼開口隨著活塞移動(dòng)延伸的軸，并且熱膨脹材料被放置于與活塞接觸的孔中。密封組件附接至外殼的第一端以覆蓋開口和圍繞軸的一部分，從而允許該軸穿過密封件滑動(dòng)同時(shí)防止熱膨脹材料的泄漏。重要的是，該密封組件包括圍繞軸的一部分并且在接觸區(qū)域接觸該軸的這一部分的彈性體密封件，該彈性體密封件具有從接觸區(qū)中心轉(zhuǎn)移的模具溢料飛邊區(qū)。
[0011]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，通過調(diào)節(jié)在模具溢料飛邊區(qū)域可能的結(jié)構(gòu)弱區(qū)和將這些弱區(qū)從接觸區(qū)的中心轉(zhuǎn)移并且軸受制于O型環(huán)最高接觸壓力來增加蠟馬達(dá)或者類似裝置的使用壽命?，F(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)模塑工藝產(chǎn)生了在O型環(huán)和軸之間接觸的中心處的飛邊，該飛邊由O型環(huán)模具的型芯段和型腔段相遇處的接縫引起。該飛邊通?？梢酝ㄟ^拋光或二次操作或處理而去除。盡管發(fā)明者不愿意被特殊的理論所局限，但相信這種飛邊去除的結(jié)果是一塊區(qū)域，該區(qū)域具有位于O型環(huán)密封區(qū)域中央的負(fù)和/或正的表面缺陷。
[0012]處于松弛狀態(tài)的彈性體密封件的接觸區(qū)可具有大體上恒定的橫截面。
[0013]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，增加彈性體密封件和軸之間的接觸區(qū)域而不增加彈性體密封件的膨脹、接觸峰值壓力和磨損力，從而減少磨損率。
[0014]彈性體密封件可以配合在外殼中的沉頭孔內(nèi)，該沉頭孔具有大于彈性體密封件松弛直徑的直徑。
[0015]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，在浮動(dòng)密封件設(shè)計(jì)中提供增加的密封件壽命O
[0016]該沉頭孔可同軸地圍繞一個(gè)孔，該孔具有在安裝于沉頭孔時(shí)大體上在彈性體密封件的外緣直徑和內(nèi)緣直徑之間延伸到半途的直徑。
[0017]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，通過最小化的軸向彈性體密封件擠壓來增加設(shè)計(jì)中的密封件壽命。
[0018]該彈性體密封件進(jìn)一步包括從接觸區(qū)移除的澆口痕。
[0019]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，調(diào)節(jié)彈性體密封件中靠近將彈性體引入彈性體密封件模具處的可能的結(jié)構(gòu)弱區(qū)。
[0020]該彈性體密封件可包括從接觸區(qū)移除的模具飛邊區(qū)中的示位痕。
[0021]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是增加彈性體密封件的磨損壽命，即使在沒有可察覺的飛邊的區(qū)域也是如此。
[0022]該松弛狀態(tài)中的彈性體密封是一個(gè)環(huán)面，該環(huán)面具有處于沿著包括軸線的平面的圓環(huán)內(nèi)部的橫截面，并且其中溢料飛邊區(qū)以一個(gè)相對(duì)于軸線的角度徑對(duì)著越過圓環(huán)。
[0023]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，將模具溢料飛邊區(qū)移離接觸區(qū)，同時(shí)保持模具中的對(duì)稱性。
[0024]可替代地，松弛狀態(tài)中的該彈性體密封件是一個(gè)環(huán)面，該環(huán)面可具有包括軸線的平面中的矩形橫截面，并且其中模具溢料飛邊區(qū)位于矩形橫截面的拐角處。
[0025]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，使模具溢料飛邊區(qū)移離接觸區(qū)，并且提供具有均勻壓力的大接觸區(qū)。
[0026]可替代地，松弛狀態(tài)下的彈性體密封件包括截頭圓錐部分。
[0027]因此本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的特征是，提供錐形密封件，在那里軸向擠壓可用于控制徑向密封件擠壓。
[0028]參考以下具體描述、權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，附圖中類似標(biāo)號(hào)用于標(biāo)注類似的特征。
【附圖說明】
[0029]圖1是適用于本發(fā)明的蠟馬達(dá)的立體圖，該立體圖顯示了外殼具有在開口周圍卷邊的一端，蠟馬達(dá)活塞可以穿過該開口延伸；
[0030]圖2是沿著圖1線2-2所取的橫截面圖，該圖顯示了活塞接納在外殼內(nèi)部容納蠟的腔中，位于腔中的活塞后端由O型環(huán)緊隨著一個(gè)或多個(gè)墊圈而保持，尾端由外殼的卷邊保持；
[0031]圖3是活塞、O型環(huán)、墊圈的分解圖，其顯示了具有偏移模具溢料飛邊的O型環(huán)的橫截面細(xì)節(jié)；
[0032]圖4是用于制造圖3中O型環(huán)的示例模具的斷面圖；
[0033]圖5是圖3中O型環(huán)的分解橫截面圖，和在另外提供了更扁的O型環(huán)內(nèi)直徑的可替代實(shí)施例中的蠟馬達(dá)外殼和活塞軸的一部分的分解橫截面圖；
[0034]圖6是類似于圖3的圖，其顯示了模具溢料飛邊僅從內(nèi)徑區(qū)移除的可替代的設(shè)計(jì);
[0035]圖7是類似于圖2的斷續(xù)橫截面圖，其顯示了提供從內(nèi)徑區(qū)轉(zhuǎn)移的模具溢料飛邊的圓柱形密封件設(shè)計(jì)；
[0036]圖8是圖7中圓柱形密封件設(shè)計(jì)的立體圖；
[0037]圖9是類似于圖4的圖，其顯示了用于模塑圖7中的圓柱形密封件的型腔設(shè)計(jì)；
[0038]圖10是類似于圖7的圖，其顯示了模具溢料飛邊同樣從內(nèi)徑區(qū)轉(zhuǎn)移的截頭圓錐密封件設(shè)計(jì)；
[0039]圖11是類似于圖8的圖，其顯示了圖10中的截頭圓錐密封件；
[0040]圖12是類似于圖9的圖，其顯示了用于模塑圖10中截頭圓錐密封件的型腔設(shè)計(jì)；
[0041]圖13是類似于圖7的圖，其顯示了模具溢料飛邊從內(nèi)徑區(qū)轉(zhuǎn)移的帶凸緣的截頭圓錐密封件；
[0042]圖14是類似于