專利名稱:密封環(huán)的制作方法
本發(fā)明涉及到一個(gè)彈性成形環(huán)狀密封圈，其中嵌入一個(gè)內(nèi)環(huán)，用來(lái)互相連接兩個(gè)管端，每個(gè)管子都有一個(gè)空腔環(huán)，一個(gè)法蘭或類似的零件，當(dāng)通過(guò)螺栓連接可互相壓緊，每個(gè)空腔環(huán)還有一個(gè)密封腔，環(huán)繞管端接口的密封圈以其軸向端部進(jìn)行充填。在兩個(gè)空腔環(huán)或類似的零件夾緊時(shí)將按照相應(yīng)密封腔的內(nèi)部形狀變形。
一個(gè)上述這種結(jié)構(gòu)形式已取得DE-B-32 06 570(專利號(hào))。這里，在兩個(gè)管子的每個(gè)管端都松動(dòng)地套上一個(gè)法蘭，至少一個(gè)夾緊元件和一個(gè)空腔環(huán)，它們可以通過(guò)螺栓連接互相拉緊。法蘭和空腔環(huán)構(gòu)成了一個(gè)夾緊空腔，夾緊元件臥入此夾緊空腔。夾緊元件借助一個(gè)徑向的內(nèi)夾緊邊緣，支承在管子上。鑒于一個(gè)徑向外夾緊邊緣將會(huì)與夾緊空腔夾緊表面接觸，而且從夾緊空腔軸向向外漲，作用在夾緊元件上的軸向壓力使得夾緊元件的外徑變大而內(nèi)徑縮小。此一對(duì)空腔環(huán)是有一個(gè)朝管端接口方向開(kāi)口的密封空腔，用以容納密封圈，而夾緊空腔安排在上述法蘭間用以容納夾緊元件并朝管端接口方向開(kāi)口。這一對(duì)空腔環(huán)是用螺栓連接互相夾緊的。
此管件連接器特別適用于高壓情況下，且經(jīng)實(shí)踐證明是可靠的。但是需要指出，在高負(fù)荷下，彈性成型環(huán)在其支承在兩管端表面的兩個(gè)外環(huán)狀棱邊區(qū)域被向外擠出。在這種情況下，密封材料填入空腔環(huán)和管園柱表面之間的公差間隙中。此外，要指出安裝這種管接頭可能導(dǎo)致需要連接的兩管互相對(duì)準(zhǔn)的困難。另外，這種密封圈對(duì)于某種管表面是不適用的。
本發(fā)明的基本任務(wù)是改善開(kāi)頭所述密封圈的密封性能和安裝。
這個(gè)任務(wù)按照本發(fā)明是通過(guò)把支承在兩管端表面的彈性成形環(huán)的環(huán)狀棱邊設(shè)置一個(gè)園弧半徑來(lái)解決的。
密封材料應(yīng)避免擠出和壓傷。上述半徑大于管直徑的正負(fù)公差的總和再加上空腔環(huán)的內(nèi)徑與管徑的最大公差之間的安裝間隙時(shí)，這一密封圈具有優(yōu)點(diǎn)。
在進(jìn)行低壓管件連接時(shí)，只要把一對(duì)法蘭相互用張緊螺栓拉上并且對(duì)著在中間放置的密封壓緊兩個(gè)空腔環(huán)就可以了。在這種稍加改變的空腔環(huán)結(jié)構(gòu)形式下可以安排夾緊腔，此時(shí)兩法蘭可以設(shè)計(jì)成平面形的蓋子形式。此夾緊空腔是朝著連接管端接口相反的一側(cè)開(kāi)口，問(wèn)題在于環(huán)繞管接口處，當(dāng)有脈動(dòng)時(shí)，在空腔環(huán)密封的徑向外部一對(duì)空腔環(huán)之間公差間隙處的密封材料有輕微的壓傷。這些空腔環(huán)沒(méi)有特別擰緊，因此在壓力脈動(dòng)時(shí)，至少部分產(chǎn)生即使是管端的微小移動(dòng)。
當(dāng)此彈性成型環(huán)其外園柱表面的中間制成一個(gè)向外的環(huán)形槽時(shí)，克服了此缺點(diǎn)后，就具有了優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)內(nèi)環(huán)具有一個(gè)作為一對(duì)管間檔塊填充用的內(nèi)環(huán)形凸緣時(shí)，密封圈的安裝和管件的連結(jié)就簡(jiǎn)單而容易了。
此內(nèi)環(huán)的園柱形凸緣用來(lái)做這一對(duì)管件的檔塊，因而此內(nèi)環(huán)也保證了管件連接的精確位置。
特別在管件直徑較大時(shí)，內(nèi)環(huán)由幾個(gè)扇形圓弧段組制成是合適的。當(dāng)內(nèi)環(huán)是徑向向外輕度擴(kuò)展的楔形斷面并在與其斷面相吻合的彈性環(huán)形槽中松配合時(shí)，裝配變得簡(jiǎn)單容易。把內(nèi)環(huán)分為幾個(gè)單獨(dú)的扇形園弧段制造是經(jīng)濟(jì)的。為了避免在裝入時(shí)單個(gè)扇形圓弧段內(nèi)環(huán)由彈性環(huán)中脫落出來(lái)，為容納內(nèi)環(huán)而設(shè)的彈性環(huán)上的環(huán)形槽，具有一個(gè)輕微后傾的斷面。這樣扇形園弧段內(nèi)環(huán)能壓入槽內(nèi)，而僅依靠彈性體的彈性就能固定住。
此外內(nèi)環(huán)的園環(huán)形凸緣，還用于一對(duì)互相連接管件之間的過(guò)渡輔助從而減少流量損失。
由扇形園弧段組成的內(nèi)環(huán)在下述情況下是有優(yōu)點(diǎn)的，即特殊設(shè)計(jì)的管件需要互相連接時(shí)，比如管子有隆起或在圓周上有輕微拱形，或設(shè)計(jì)成有卷邊時(shí)，這也適用于帶有內(nèi)部覆蓋層的管子。管子的內(nèi)層向外套在管端上一直到外表面的一個(gè)帶狀區(qū)。這時(shí)假如是內(nèi)環(huán)，則其內(nèi)徑與互相連接的管子外徑幾乎接近，只能很困難地套上或完全不能套上。
如果存在管體損壞的危險(xiǎn)，內(nèi)環(huán)可優(yōu)先采用聚四氟乙烯材料。內(nèi)環(huán)的環(huán)形凸緣是兩管件之間的緩沖墊，當(dāng)采用搪瓷管材時(shí)在端部可能制成搪瓷涂層。此保護(hù)措施是重要的，因?yàn)楦鶕?jù)在管連接中采用的夾緊元件拱起的情況，當(dāng)拉緊管件時(shí)可能產(chǎn)生軸向力，使一對(duì)管件相互擠壓。
當(dāng)采用合適的設(shè)計(jì)形狀時(shí)，內(nèi)環(huán)與環(huán)形凸緣兩側(cè)的環(huán)形唇一起向彈性環(huán)壓緊。此環(huán)形唇合適的厚度約為0.5毫米，用此一對(duì)薄唇將彈性體的內(nèi)表面遮蓋上，使得彈性體與管中流體介質(zhì)不接觸。
對(duì)所有結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)環(huán)總是松動(dòng)地放在彈性環(huán)的環(huán)形槽中，這樣介質(zhì)的工作壓力加強(qiáng)了彈性環(huán)的密封作用。
常常需要把不同標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)管，把老標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)管和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)過(guò)時(shí)的導(dǎo)管連接起來(lái)。不同標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)管外徑常常是有差異的。如果支承在一個(gè)管端的密封環(huán)區(qū)內(nèi)徑與支承在另一個(gè)管端的密封環(huán)區(qū)的內(nèi)徑不同，這種不同直徑的管端，按照發(fā)明可以很容易和可靠地與開(kāi)始所說(shuō)結(jié)構(gòu)形式的管子互相連接起來(lái)。為了得到盡可能無(wú)渦流的連接，內(nèi)環(huán)具有一錐形的，均衡兩連接管不同內(nèi)徑的內(nèi)部輪廓是有利的。
使用這種結(jié)構(gòu)形式之一的密封環(huán)，雖然在彈性成形環(huán)以及內(nèi)環(huán)的內(nèi)部輪廓形成階梯形時(shí)，也可以使管子連接，如根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)第1系列的管材和根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)第2系列的管材間的連接，至今仍需要的焊接或螺接的減徑管件可以廢除了。
此發(fā)明的密封圈的安裝在一定使用條件下能夠簡(jiǎn)化，這時(shí)內(nèi)環(huán)及其環(huán)形凸緣分成兩半。把環(huán)形凸緣放入一個(gè)向內(nèi)開(kāi)口的內(nèi)環(huán)環(huán)形槽中是有利的。還沒(méi)有裝上環(huán)形凸緣的密封圈可以很容易地在管子上移動(dòng)，而環(huán)形凸緣只能在兩連接管的接口部位彈性地壓入所說(shuō)的內(nèi)環(huán)形槽中。
用本方法連接名義直徑較大的管件時(shí)，彈性成型圈和/或內(nèi)環(huán)和/或內(nèi)向環(huán)的環(huán)形凸緣用不限長(zhǎng)度的線材來(lái)制造是合適的。這種密封圈也適用于容器和設(shè)備結(jié)構(gòu)中的法蘭連接，這時(shí)空腔環(huán)和法蘭可設(shè)計(jì)在一個(gè)零件中。
當(dāng)支承在兩管表面的彈性成形環(huán)環(huán)狀內(nèi)棱邊斷面做成≤90的角度特別對(duì)于高壓密封是有利的。
不管彈性成形環(huán)用以容納內(nèi)環(huán)的內(nèi)環(huán)形槽的截面形式如何，上述彈性成形環(huán)內(nèi)環(huán)形棱邊的結(jié)構(gòu)對(duì)于密封具有重大意義。只要前面定義的β角最大是90，但經(jīng)常是稍小一點(diǎn)，特別在高壓下在這個(gè)范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生自密封現(xiàn)象。
下圖所示為此發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式的幾例圖1 現(xiàn)有管件連接的安裝，縱剖面圖;
圖2 變型結(jié)構(gòu)形式縱剖面圖，裝配圖;
圖3 密封圈，放大比例半剖面;
圖4 密封圈，相同放大比例的兩個(gè)剖面;
圖5 密封圈內(nèi)環(huán)的變型結(jié)構(gòu)形狀的頂視圖和一個(gè)斷面;
圖6 根據(jù)圖5的變型內(nèi)環(huán)一個(gè)斷面;
圖7 根據(jù)圖1的示意圖，一個(gè)變形結(jié)構(gòu)形式。
為了實(shí)現(xiàn)管的連接，根據(jù)圖1首先分別將一個(gè)法蘭(3)，一個(gè)夾緊元件(4)，一個(gè)空腔環(huán)(5)，然后是兩管端(1、2)共用一個(gè)密封圈套在需相互連接的管端(1、2)的兩個(gè)端頭上。每個(gè)空腔環(huán)(5)具有一園環(huán)形夾緊空腔(7)，在此空腔中，可推入夾緊元件(4)以便將法蘭(3)推出。此夾緊元件由凸形墊片構(gòu)成，具有一個(gè)徑向內(nèi)夾緊邊緣(4a)以支撐在(1)和(2)管件上，由于其徑向的外夾緊邊緣(4b)與夾緊空腔(7)的環(huán)形夾緊平面(7a)相接觸。在卸載狀態(tài)下此夾緊元件(4)彈出，超過(guò)所在的空腔環(huán)(5)的端面。此夾緊元件(4)的形成是這樣的，即夾緊元件在軸向?qū)λ诘膴A緊空腔(7)底面的壓力，導(dǎo)致夾緊元件的外徑增大，同時(shí)內(nèi)徑縮小。朝著連接接口8方向;在夾緊空腔(5)處各設(shè)置了開(kāi)口的密封腔(9)，把它設(shè)計(jì)成向相鄰的法蘭(3)方向逐漸縮小的錐形。此錐形結(jié)構(gòu)對(duì)于密封圈的加載是必要的。
連接接口(8)是由所述的密封圈沿園周密封的，此密封圈由一個(gè)彈性成形環(huán)(6)組成，它有一個(gè)向內(nèi)開(kāi)槽的環(huán)形槽(6a)，在此槽中松動(dòng)地嵌入一個(gè)內(nèi)環(huán)(10)。彈性成形環(huán)的外輪廓大致符合于空腔環(huán)中的兩個(gè)密封腔(9)。但是它們之間有些過(guò)盈，因此一對(duì)空腔環(huán)(5)的反向壓力對(duì)密封圈沿軸向和徑向向內(nèi)的方向加載。
夾緊靠穿過(guò)法蘭(3)和空腔環(huán)(5)的四個(gè)均布在法蘭上的螺栓(11)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖2表示了局部固定的機(jī)器側(cè)面法蘭(3′)與管連接的密封圈(6)、(10)的應(yīng)用情況。局部固定的管連接可以由某個(gè)殼體的部分構(gòu)成，它具有一對(duì)密封腔中的一個(gè)以容納密封圈(6、10)所在的軸向末端。在機(jī)器一側(cè)的法蘭(3′)中有密封腔，同時(shí)還有管支架(1)。管子一側(cè)的法蘭(3)設(shè)計(jì)成套管形式，它具有內(nèi)螺紋(20)擰在機(jī)器一側(cè)的法蘭(3′)的外螺紋(21)上。
從圖1，特別是圖3可以看出，在彈性成形環(huán)(6)處在一對(duì)管(1、2)的外表面上有一對(duì)向外支出的環(huán)狀棱邊(6b)具有園角半徑R1。在彈性成形環(huán)(6)的外表面上，還有一個(gè)位于中心的向外環(huán)形槽(r)。
根據(jù)圖1、2和4到7，內(nèi)環(huán)(10)有一個(gè)內(nèi)向的環(huán)形凸緣(10a)，其作用是擠在一對(duì)管端(1、2)中間的擋塊。根據(jù)圖4此內(nèi)環(huán)(10)有一個(gè)徑向外輕度擴(kuò)展的楔形斷面并松動(dòng)嵌入彈性成形環(huán)(6)與內(nèi)環(huán)橫截面相應(yīng)的園環(huán)槽(6a)中，此楔形斜度用α角表示。
從圖2中的A-A斷面可以看出，內(nèi)環(huán)(10)是由(10′)、(10″)(10′″)三段圓弧部分組成，每段各占圓周上的120度。
圖5表示了內(nèi)環(huán)(10)帶有環(huán)形凸緣(10a)處各向兩側(cè)設(shè)置的環(huán)形唇(10b)與彈性成形環(huán)(6)相配合。環(huán)形唇(10b)的厚度d約為0.5毫米。在圖6中所表示的結(jié)構(gòu)形式為此一對(duì)環(huán)形唇(10b)橫向展開(kāi)，且各過(guò)渡為一個(gè)彎曲的邊緣R2，此邊緣與彈性成形環(huán)6在兩側(cè)相配合。由此在彈性成形環(huán)(6)的具有相應(yīng)半徑的端面上得到附合支承，這樣可以采用肖氏硬度較小的成形環(huán)，因而使安裝方便，價(jià)格便宜。
圖7所示為具有不同外徑d1，d2的管端(1、2)連接時(shí)的結(jié)構(gòu)形式。這時(shí)在管端(1)密封圈(6、10)的受支承的環(huán)形范圍有一個(gè)比管(2)支承范圍較大的內(nèi)徑。內(nèi)環(huán)(10)有錐度，有與不同內(nèi)徑相連接的管端(1、2)內(nèi)輪廓補(bǔ)償(10c)。
特別由圖3可以看到，在兩個(gè)管端(1、2)的外表面上彈性成形環(huán)(6)的一對(duì)向內(nèi)的環(huán)狀邊緣(6c)的斷面做成的斜角≤90°由此得到特別在高壓情況下密封特性的改善。
權(quán)利要求
1.彈性成形環(huán)狀密封圈(6)含有一個(gè)嵌入的內(nèi)環(huán)(10)，用來(lái)互相連接兩個(gè)管端(1、2)，每個(gè)管子都有一個(gè)空腔環(huán)(5)，一個(gè)法蘭(3；3′)或類似的另件，通過(guò)螺栓連接(11，20，21)可以互相夾緊，每個(gè)空腔環(huán)還有一個(gè)密封腔(9)，環(huán)繞管端接口(8)的密封圈(6，10)以其軸的端部進(jìn)行充填，在兩個(gè)空腔環(huán)(5)或類似的另件夾緊時(shí)，將按照相應(yīng)密封腔(9)的內(nèi)部形狀變形，其特征在于支承在兩個(gè)管子(1，2)表面的彈性成形密封環(huán)(6)的兩個(gè)環(huán)狀棱邊(6b)設(shè)有一個(gè)園角半徑(R1)。
2.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的密封圈，其特征在于半徑(R1)大于管直徑的正負(fù)公差的總和，再加上其數(shù)值在空腔環(huán)(5)的內(nèi)徑與管徑的最大公差之間的安裝間隙。
3.一種按照權(quán)利要求
1或2所說(shuō)的密封圈，其特征在于彈性成型圈(6)的外表面的中間位置上有一個(gè)外向園槽(r)。
4.一種按照權(quán)利要求
1，2或3所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)上有一個(gè)向內(nèi)的園環(huán)形凸緣(10a)，其作用為兩管(1，2)之間的填充擋圈。
5.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)具有徑向向外輕度擴(kuò)展的楔形斷面，并在與其斷面相吻合的彈性環(huán)(6)的環(huán)形槽(6a)中松動(dòng)配合
6.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)是由多個(gè)扇形園弧段(10′，10，10，)拼成的。
7.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)是由金屬制成的。
8.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)利用在環(huán)形凸緣(10a)兩側(cè)布置的向兩側(cè)伸出的邊緣(10b)與彈性環(huán)(6)相配合。
9.一種按照權(quán)利要求
8所說(shuō)的密封圈，其特征在于環(huán)形唇式伸出邊緣(10b)的厚度約為0.5毫米。
10.一種按照權(quán)利要求
8或9所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)是由聚四氟乙烯制成的。
11.一種按照權(quán)利要求
8，9或10所說(shuō)的密封圈，其特征在于環(huán)形唇式伸出邊緣(10b)利用彎邊(R2)在兩側(cè)和彈性環(huán)(6)配合。
12.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于支承在管(1)上的環(huán)區(qū)內(nèi)徑(d1)與支承在管(2)上的環(huán)區(qū)內(nèi)徑不同。
13.一種按照權(quán)利要求
12所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)有一個(gè)用以補(bǔ)償互相連接的管(1，2)的不同內(nèi)徑的錐形內(nèi)表面(10C)。
14.一種按照權(quán)利要求
4至13所說(shuō)的密封圈，其特征在于內(nèi)環(huán)(10)與其環(huán)形凸緣(10a)是分開(kāi)組成的。
15.一種按照權(quán)利要求
14所說(shuō)的密封環(huán)，其特征是環(huán)形凸緣(10a)，是放置在內(nèi)環(huán)(10)的一個(gè)向內(nèi)開(kāi)口的環(huán)槽中。
16.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于彈性環(huán)(6)是用不限長(zhǎng)度的線材段制成的。
17.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于彈性環(huán)(10)是用不限長(zhǎng)度的線材段制成的。
18.一種按照權(quán)利要求
14至17所說(shuō)的密封圈，其特征在于環(huán)形凸緣(10a)是用不限長(zhǎng)度的線材段制成的。
19.一種按照前面權(quán)利要求
之一所說(shuō)的密封圈，其特征在于彈性成型環(huán)(6)支承在兩個(gè)園管(1，2)表面上的兩條環(huán)狀內(nèi)棱邊(6C)在截面上做成≤90°的(β)角。
專利摘要
本發(fā)明涉及到一個(gè)彈性成形環(huán)狀密封圈(6)，其中嵌入一個(gè)內(nèi)環(huán)(10)，用來(lái)互相連接兩個(gè)管端(1，2)，每個(gè)管子都有一個(gè)空腔環(huán)(5)，一個(gè)法蘭(3，3′)或類似的零件，通過(guò)螺栓連接(11，20，21)可互相夾緊，每個(gè)空腔環(huán)還有一個(gè)密封腔(9)，環(huán)繞管端接口(8)的密封圈(6，10)以其軸端部進(jìn)行充填，在兩個(gè)空腔環(huán)(5)或類似的零件夾緊時(shí)將按照相應(yīng)密封腔(9)的內(nèi)部形狀變形。
文檔編號(hào)F16L23/028GK85105283SQ85105283
公開(kāi)日1986年7月9日 申請(qǐng)日期1985年7月10日
發(fā)明者漢斯·保羅·梅爾, 尼科雷·威雷考斯基 申請(qǐng)人:漢斯·保羅·梅爾導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan