本發(fā)明涉及一種法蘭密封件以及一種包括這樣的法蘭密封件的密封布置系統(tǒng)。該法蘭密封件包括由韌性材料制成的支撐體以及由橡膠彈性材料制成的密封元件，所述支撐體與所述密封元件相互連接為一件式的，其中，密封元件具有能由在要密封的空間中的要密封的介質(zhì)加載的密封邊緣。所述密封布置系統(tǒng)包括一個(gè)這樣的法蘭密封件以及兩個(gè)法蘭，其中，該法蘭密封件沿軸向方向密封地布置在所述法蘭之間。

背景技術(shù)：

一種這樣的法蘭密封件和一種這樣的密封布置系統(tǒng)分別由din32676已知。該密封布置系統(tǒng)包括兩個(gè)彼此同軸地并且彼此軸向相鄰地布置的法蘭，所述法蘭通過沿軸向方向夾緊的法蘭密封件密封地相互連接。所述法蘭和所述法蘭密封件共同形成一個(gè)管狀的導(dǎo)向裝置，該導(dǎo)向裝置能被要密封的介質(zhì)穿流。所述法蘭在其彼此相對(duì)的側(cè)上分別具有一個(gè)凹槽，其中，法蘭密封件的密封元件的加厚部密封地布置在所述凹槽中。法蘭密封件在徑向內(nèi)側(cè)具有密封邊緣，該密封邊緣的內(nèi)徑等于管狀的導(dǎo)向裝置的直徑。

由ep2334959b1已知一種用于密封衛(wèi)生管道的法蘭密封件。該法蘭密封件包括環(huán)狀的支撐體，該支撐體具有內(nèi)周和外周以及兩個(gè)端面，所述兩個(gè)端面至少部分被密封元件的彈性材料覆蓋。僅在端面兩側(cè)布置的軸向的端部止擋部未被覆蓋，所述端部止擋部分別形成支撐體的一個(gè)組成部分。支撐體具有最小比法蘭的內(nèi)徑大的內(nèi)徑，其中，在密封布置系統(tǒng)的橫截面中觀察，支撐體在內(nèi)周側(cè)被密封元件的橡膠彈性材料基本上u形地包圍。在法蘭密封件已裝配的狀態(tài)下，該法蘭密封件具有與法蘭的內(nèi)徑相應(yīng)的內(nèi)徑。

在上述現(xiàn)有技術(shù)中，熱膨脹和/或溶脹將會(huì)導(dǎo)致制成密封元件的橡膠彈性材料徑向向內(nèi)膨脹/溶脹、無論如何沿徑向方向也如此程度地膨脹/溶脹，使得密封元件以其密封邊緣徑向向內(nèi)伸到由法蘭限定的空腔中。因此，用于要密封的介質(zhì)通過法蘭的流動(dòng)橫截面不期望地變窄并且可能產(chǎn)生要密封的介質(zhì)的不期望的渦流。此外缺點(diǎn)是，密封邊緣可能例如在清潔法蘭時(shí)被剪斷，因此可能產(chǎn)生機(jī)械顆粒的釋放并且密封邊緣由于這樣的損壞而不再可靠地進(jìn)行密封。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于這樣的任務(wù)，即，提出一種法蘭密封件和一種具有該密封件的密封布置系統(tǒng)，其中，法蘭密封件的內(nèi)徑、尤其是密封邊緣的直徑在所有運(yùn)行條件下——如果存在——僅極其略微地小于要密封的法蘭的內(nèi)徑。

按照本發(fā)明，該任務(wù)通過按照權(quán)利要求1的法蘭密封件和按照權(quán)利要求12的密封布置系統(tǒng)來解決。關(guān)于法蘭密封件的有利的構(gòu)造方案參考直接或間接引用權(quán)利要求1的權(quán)利要求。

為了解決該任務(wù)而規(guī)定，密封元件在密封邊緣的區(qū)域中在由制造形成的狀態(tài)下具有空腔，這些空腔在按照規(guī)定使用法蘭密封件期間可改變?nèi)莘e。在按照規(guī)定使用期間，法蘭密封件通常經(jīng)受不同的溫度并且與不同的要密封的介質(zhì)接觸。在按照規(guī)定使用法蘭密封件期間，以不同的溫度和/或不同的要密封的介質(zhì)加載可能導(dǎo)致密封元件的熱膨脹和/或制成密封元件的材料的溶脹。

為了避免上面提及的缺點(diǎn)，在密封邊緣的區(qū)域中設(shè)有空腔，這些空腔在按照規(guī)定使用法蘭密封件期間可改變?nèi)莘e。通常在制造橡膠件時(shí)非常謹(jǐn)慎地注意到這些橡膠件絕對(duì)不具有通常不利的空腔。

然而，按照本發(fā)明確定的是，與法蘭密封件有關(guān)的可改變?nèi)莘e的空腔導(dǎo)致法蘭密封件的有利的使用性能，因?yàn)橥ㄟ^這些空腔平衡密封元件的橡膠彈性材料的熱膨脹和/或該材料的溶脹。所述平衡通過如下方式實(shí)現(xiàn)，即，膨脹的/溶脹的材料在所述空腔中被接納并且因此密封元件的內(nèi)徑、尤其是密封邊緣的內(nèi)徑總是盡可能保持恒定并且實(shí)際上不會(huì)伸入到法蘭的內(nèi)徑中。

法蘭和法蘭密封件在“衛(wèi)生運(yùn)行(hygienschenbetrieb)”中、即在食品或藥學(xué)領(lǐng)域中被特別頻繁地被清潔，其中，在大約130℃至160℃的溫度下對(duì)應(yīng)用所述法蘭密封件的配件進(jìn)行清潔。通常使用化學(xué)侵蝕性的清潔劑作為清潔劑，該化學(xué)侵蝕性的清潔劑會(huì)導(dǎo)致密封元件的橡膠彈性材料的不期望的并且技術(shù)上不排除的溶脹。

溫度相關(guān)的膨脹和/或例如由于化學(xué)侵蝕性的清潔劑造成的溶脹通過空腔來平衡，通過這種方式能夠通過刷具或所謂的管道清洗機(jī)(molche)無問題地機(jī)械式地清洗密封布置系統(tǒng)，而不損壞密封元件、例如不在法蘭的軸向鄰接的界定邊緣上剪斷密封邊緣。

在本發(fā)明的意義中，如下區(qū)域被理解為“在密封邊緣的區(qū)域中”，即，該區(qū)域在上述條件下可以有利地影響法蘭密封件的使用性能。在密封邊緣的區(qū)域中的橡膠彈性材料在上述條件下退回到所述空腔中。

按照一種有利的構(gòu)造方案規(guī)定，所述空腔自封閉地構(gòu)成。在此有利的是，這些空腔向外氣密地封閉，并且因此例如不被要密封的介質(zhì)污染而由此不利地影響空腔的使用性能。因此，法蘭密封件在整個(gè)使用壽命期間具有一如既往的良好的使用性能。

如上所實(shí)施的那樣，所述空腔構(gòu)成為體積平衡空腔，用于接納密封元件在按規(guī)定使用法蘭密封件期間由于橡膠彈性材料的熱膨脹和/或溶脹而造成的橡膠彈性材料。

附加于上述在密封邊緣的區(qū)域中的空腔，可以在密封元件中布置另外的空腔。這些另外的空腔用于使制成密封元件的橡膠彈性材料能夠在整個(gè)法蘭密封件中盡可能均勻地?cái)U(kuò)張，并且因此在橡膠彈性材料中不出現(xiàn)任何不期望的內(nèi)應(yīng)力。

為此可以有利地規(guī)定，所述空腔和所述另外的空腔基本上均勻分布地布置在密封元件中。

沿要密封的介質(zhì)在要密封的空間中的流動(dòng)方向觀察，密封邊緣可以構(gòu)成為凹形的。如果所述空腔由于溫度引起的膨脹和/或橡膠彈性材料的溶脹而已經(jīng)被填滿，則制造相關(guān)地才首先還是凹形地構(gòu)成的密封邊緣仍然能夠沿凸的方向如此久(程度)地膨脹，直至密封邊緣與法蘭的內(nèi)徑齊平。

密封元件可以由epdm材料制成。在此，有利的是，這樣的材料是特別成本低廉的并且可簡(jiǎn)單地加工?？梢允褂美鏵km、vmq、nbr或acm作為材料。如果不使用按照本發(fā)明的空腔，則這樣的epdm材料在實(shí)踐上對(duì)于法蘭密封件來說是不合適的。這樣的材料以其延展尺寸的大變化和/或以局部顯著的溶脹對(duì)不同的溫度和/或不同的要密封的介質(zhì)做出反應(yīng)。僅僅通過所述材料能退回到所述空腔中，所述材料就具有足夠的壽命和足夠良好的使用性能用于對(duì)法蘭進(jìn)行密封。

支撐體可以在端側(cè)在兩側(cè)具有軸向的端部止擋部用于限制作用到法蘭密封件上的夾緊力，其中，除了端部止擋部之外，支撐體基本上被密封元件的橡膠彈性材料包圍。法蘭密封件在其裝配期間沿軸向方向如此程度地被夾緊，直至軸向的端部止擋部直接貼靠地與法蘭接觸。在此有利的是，通過限制夾緊力使得密封元件的橡膠彈性材料不遭受任何不期望的高的機(jī)械負(fù)荷。因此，端部止擋部具有夾緊力限制功能。

支撐體和密封元件優(yōu)選材料鎖合和/或形狀鎖合地相互連接。這可以通過化學(xué)結(jié)合或足夠良好的抓緊(verkrallung)來實(shí)現(xiàn)。特別地，就良好的形狀鎖合連接而言適宜的是，密封元件的橡膠彈性材料幾乎完全包圍支撐體，如上所述。

支撐體沿其周向方向觀察可以構(gòu)成為波浪狀的或者珍珠項(xiàng)鏈狀的。這樣構(gòu)造的支撐體具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，該支撐體總體上在法蘭密封件中僅需要相對(duì)小的容積并且因此仍然提供足夠的容積用于平衡密封元件的橡膠彈性材料的溶脹和/或熱膨脹。

如果使用珍珠項(xiàng)鏈形式的支撐體，則這些珍珠狀物在橫截面中觀察構(gòu)成為圓形的或梯形的。在珍珠狀物的橫截面為圓形的情況下優(yōu)點(diǎn)是，在擠壓力變得越來越大時(shí)，被壓扁的珍珠狀物的支承面越來越大。此外，珍珠狀物的球形具有非常高的穩(wěn)定性并且能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)入的力均勻地沿各個(gè)方向?qū)С觥?/p>

當(dāng)珍珠狀物在橫截面中觀察為梯形的情況下優(yōu)點(diǎn)是，導(dǎo)入的力僅在側(cè)面被導(dǎo)出。通過梯形形狀得到較大的接觸區(qū)域，從而能夠接納較高的力。此外，梯形形狀相對(duì)于球形形狀能更簡(jiǎn)單并且因此成本更低廉地制造。

法蘭密封件優(yōu)選在外周側(cè)由被橡膠彈性材料包套的支撐體限定。通過僅在法蘭密封件的徑向外部的區(qū)域中布置支撐體，密封元件能特別良好地與使用情況的相應(yīng)的給定條件適配。因此得到彈性材料與支撐體的較好的共同作用。彈性體能在徑向內(nèi)側(cè)不受干擾地進(jìn)行密封，支撐體能在徑向外側(cè)良好地起作用并且保護(hù)彈性體防止過大的力。此外優(yōu)點(diǎn)是，熱負(fù)荷在徑向外側(cè)更小并且因此得到更好的支撐作用。

所述密封布置系統(tǒng)包括一個(gè)如上所述的法蘭密封件和兩個(gè)法蘭，其中，所述法蘭密封件沿軸向方向密封地布置在所述法蘭之間，并且所述法蘭直接貼靠地接觸端部止擋部。

附圖說明

在圖1至13中以示意圖示出并且以下更詳細(xì)地說明按照本發(fā)明的法蘭密封件和按照本發(fā)明的包括按照本發(fā)明的法蘭密封件的密封布置系統(tǒng)。

圖1至圖13分別以示意圖示出：

圖1按照本發(fā)明的法蘭密封件的一個(gè)實(shí)施例；

圖2包括圖1中的法蘭密封件的密封布置系統(tǒng)；

圖3圖2中的在其它位置剖切的密封布置系統(tǒng)；

圖4空腔的兩個(gè)不同的實(shí)施例，其中，在圖4.1.1和4.2.1中示出在由制造形成的狀態(tài)下的空腔，并且在圖4.1.2和4.2.2中示出在室溫且在未被侵蝕性介質(zhì)加載的情況下安裝的狀態(tài)下的空腔，并且在圖4.1.3和4.2.3中示出在最大負(fù)荷的情況下、也就是說在以高的溫度和侵蝕性的要密封的介質(zhì)加載的情況下的空腔；

圖5圖1中的法蘭密封件的透視圖；

圖6圖5中的支撐體的透視圖；

圖7支撐體的第二實(shí)施例，與圖5中的支撐體類似；

圖8構(gòu)成為珍珠項(xiàng)鏈狀的支撐體；

圖9具有梯形的珍珠狀物的支撐體的另一實(shí)施例；

圖10按照本發(fā)明的法蘭密封件作為法蘭密封件的一個(gè)實(shí)施例；

圖11在室溫情況下的圖3中的實(shí)施例；

圖12在80℃情況下的圖3中的實(shí)施例；

圖13在160℃情況下的圖3中的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出法蘭密封件的一個(gè)實(shí)施例，該法蘭密封件包括由韌性材料制成的支撐體1。密封元件2由橡膠彈性材料制成并且與支撐體1連接為一件式的。密封元件2在徑向內(nèi)側(cè)具有密封邊緣5，該密封邊緣能在要密封的空間4中被要密封的介質(zhì)3加載。

對(duì)本發(fā)明重要的是，密封元件2在密封邊緣5的區(qū)域中在由制造形成的狀態(tài)下(如在此示出的那樣)具有空腔6，這些空腔在按照規(guī)定使用法蘭密封件期間可改變?nèi)莘e。就此而言現(xiàn)已經(jīng)在圖4中指出，在該圖中示出這些可改變?nèi)莘e的空腔6。

在這里示出的實(shí)施例中，除了缺口19、20之外，所述空腔6自封閉地構(gòu)成，所述缺口也可以稱為敞開的空腔并且沿軸向方向18在端側(cè)布置在密封元件2的兩側(cè)。在此示出的空腔6構(gòu)成為體積平衡空腔并且設(shè)置用于接納密封元件2的在按照規(guī)定使用法蘭密封件期間由于橡膠彈性材料的熱膨脹和/或溶脹而造成的橡膠彈性材料。除了上述空腔6之外還設(shè)有另外的空腔7，所述另外的空腔基本上均勻分布地布置在密封元件2中。因此避免在密封元件2的彈性體材料內(nèi)的應(yīng)力峰值。

沿要密封的介質(zhì)3在要密封的空間4中的流動(dòng)方向8觀察，密封邊緣5構(gòu)成為凹形的。

支撐體1在端側(cè)在兩側(cè)具有軸向的端部止擋部9、10用于限制作用到法蘭密封件上的夾緊力11，其中，除了端部止擋部9、10之外，支撐體1被密封元件的橡膠彈性材料完全包圍。在此示出的支撐體1和密封元件2材料鎖合并且形狀鎖合地相互連接，并且支撐體1沿其周向方向12觀察構(gòu)成為波浪狀13。

密封元件2在徑向外側(cè)在支撐體1的區(qū)域中在端面兩側(cè)具有凸起部26、27，在所述凸起部中分別布置有優(yōu)選沿周向方向延伸的缺口22、23。在沿軸向擠壓法蘭密封件時(shí)，密封元件2的被排擠的彈性材料偏移到所述缺口22、23中。因此，所述空腔6和/或所述另外的空腔7的功能得到支持。

在圖2中示出安裝在密封布置系統(tǒng)中的圖1中的法蘭密封件。法蘭密封件沿軸向方向18密封地布置在所述兩個(gè)法蘭16、17之間，其中，所述兩個(gè)法蘭16、17與支撐體1的端部止擋部9、10貼靠地接觸。剖面沿著圖5中的線a-a延伸。

而在圖3中示出圖2中的在其它位置上剖切的密封布置系統(tǒng)。沿著圖5中的線b-b剖切。在此可看出的是，支撐體1在該位置被密封元件的橡膠彈性材料完全包圍。

在圖2和3中設(shè)有用于法蘭16、17的夾緊部21，該夾緊部將所述法蘭沿軸向方向保持在一起。法蘭16、17包括凹槽24、25，凸起部26、27在按照規(guī)定使用密封布置系統(tǒng)期間被接納在所述凹槽中。

在圖4中示出密封元件2在密封邊緣5的區(qū)域中的不同負(fù)荷狀態(tài)。圖4.1.1和4.2.1示出在由制造形成的狀態(tài)下的空腔6。在圖4.1.1中示出一個(gè)相對(duì)大的空腔，而在圖4.2.1中示出5個(gè)較小(fünfkleinere)的空腔。在圖4.1.2和4.2.2中示出法蘭密封件的密封元件2的在已安裝狀態(tài)下的橡膠彈性材料。被排擠的材料的一部分已經(jīng)偏移到此時(shí)較小的空腔6中。

在圖4.1.3和4.2.3中示出密封元件2在密封邊緣5的區(qū)域中的材料的最大受載狀態(tài)。材料的大部分偏移到所述空腔6、7中，從而空腔6、7此時(shí)幾乎完全被溫度相關(guān)地被排擠的或介質(zhì)相關(guān)地溶脹的材料填滿。

重要的是，密封元件2的橡膠彈性材料在溫度加載和/或溶脹的情況下轉(zhuǎn)移到空腔6、7中，從而密封元件尤其在密封邊緣5的區(qū)域中在所有負(fù)荷狀態(tài)下基本上保持同一形狀。不會(huì)發(fā)生的是，材料不期望地從所述兩個(gè)法蘭16、17之間的密封間隙被擠出到由所述法蘭16、17限定的管狀橫截面中。

在圖5中以透視圖示出圖1中的法蘭密封件，其中，為了更加清晰而暴露出支撐體1的一部分。

在圖6中單獨(dú)示出圖5中的支撐體1。支撐體1沿周向方向12觀察構(gòu)成為波浪狀13。

在圖7中示出與圖5中的法蘭密封件類似的法蘭密封件。唯一的區(qū)別在于支撐體1不同地構(gòu)成。支撐體1沿沿周向方向12觀察構(gòu)成為珍珠項(xiàng)鏈狀14，其中，珍珠項(xiàng)鏈狀的支撐體1、14的珍珠狀物15在橫截面中觀察構(gòu)成為圓形的。珍珠狀物15具有被壓平的端部止擋部9、10。

在圖9中示出另一種支撐體，其中，圖9中的支撐體具有梯形地構(gòu)成的珍珠狀物15。該形狀能夠?qū)崿F(xiàn)接納非常高的夾緊力11。

在圖10中示出與圖5中的法蘭密封件類似的法蘭密封件，其中，在圖10中示出的法蘭密封件構(gòu)成為平面密封件。相對(duì)于圖1中的法蘭密封件，該平面密封件不具有凸起部并且所使用的法蘭相應(yīng)地不具有凹槽，如這些凸起部和凹槽在圖2和3中示出那樣。

在圖11至13中示出圖2和3中的在不同運(yùn)行狀態(tài)下的密封布置系統(tǒng)。

在圖11中可見在室溫情況下的密封布置系統(tǒng)，在圖12中可見在80℃情況下的密封布置系統(tǒng)并且在圖13中可見在160℃情況下的密封布置系統(tǒng)。可良好地看出的是，不同的溫度加載和/或以侵蝕性的介質(zhì)3加載密封元件2的橡膠彈性材料對(duì)密封元件2的密封邊緣5的形狀幾乎沒有任何影響，因?yàn)槊芊庠呐蛎浀暮?或溶脹的橡膠彈性材料退回到空腔6、7中。