專利名稱：用于高壓和高純度氣體通道的密封法蘭接頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種用于流體通道的密封法蘭4妾頭，具體地涉 及一種用于高壓和/或高純度氣體通道的密封法蘭接頭。
背景技術：
特殊氣體的廣泛應用、以及一些現(xiàn)代工業(yè)對純度不斷增加的要 求，產(chǎn)生了對最高質量及整體性的日益復雜的輸送系統(tǒng)的需求。
例如，在半導體/芯片制造工業(yè)中，由于氣體中的任何雜質均可 能對裝置的電特性產(chǎn)生不利影響并且可能極大地降低制造產(chǎn)量，所 以要求高質量的氣體通道。最經(jīng)常的是，這些氣體還是非常具有活 寸生的、腐蝕性的、和/或有毒的。
因此，容納、處理和輸送超純氣體尤其需要適合的裝置以及高 質量的裝備。在這些系統(tǒng)中，接頭和密封件的質量尤其重要，以避
免氣體泄漏或空氣進入系統(tǒng)中。由于密封件要^義受大于200巴的壓 力，因此獲得良好的密封就更重要并且更困難。
由于對純度的這些嚴才各要求以及由于高的工作壓力，用于超高 純度系統(tǒng)的密封系統(tǒng)經(jīng)常是特制的。就此而論，公知的是在輸送管 與集氣筒的閥出口之間的4妄頭處^f吏用金屬O形圈或平坦的金屬墊 片。但是，如果金屬O形圏承受高壓力，則金屬O形圈將在與它 們4妻觸的密封表面中留下壓痕，乂人而4吏得金屬O形圈不適合以可拆 卸的連4妄方式^f吏用。
不幸的是，在高純度應用中對可拆卸連接有很大需求，因為它 允許設備的更換以及損壞或有缺陷的零件的更換。

發(fā)明內容
因此，需要適合于高純度、高壓力的氣體通道、并且適于可拆 卸連接的密封技術。
為了滿足這些要求，本發(fā)明提出了一種如權利要求1中所要求 保護的改進的密封法蘭接頭。
根據(jù)本發(fā)明的用于流體通道的密封法蘭接頭，包括具有第一流 體通道和圓柱形的前腔的第 一法蘭。前腔在軸向上由底表面限定并 且在徑向上由周向表面限定。第 一流體通道沿軸向穿過第 一法蘭， 以通向前腔的底表面。具有徑向外表面和徑向內表面的聚合物密封 圈被裝入圓柱形的前腔中，以使其徑向外表面與前腔的周向表面接 合。法蘭接頭還包括第二法蘭，第一法蘭和第二法蘭可拆卸地固定 于4皮此。第二流體通道沿第一流體通道的軸向延伸部分穿過第二法 蘭。第二法蘭設置有具有錐形頭的軸向突出的圓柱形前內接頭，第 二流體通道軸向地通向錐形頭的端表面。應該理解，錐形頭與聚合 物密封圈的徑向內表面接合，以通過聚合物密封圈的徑向外表面將 該聚合物密封圈壓在前腔的周向表面上。
因此，本發(fā)明提出了一種接頭設計，其中，壓在聚合物密封圏 的內側上的內接頭對聚合物密封圈產(chǎn)生極大的徑向壓縮作用。這是 由于當兩個法蘭^f皮裝配并固定在一起時內4妄頭與聚合物密封圈的 構造所致。內接頭通過其錐形頭將軸向壓力轉換成對聚合物密封圏
的徑向壓縮。因此，密封圈被徑向壓縮并且事實上被限定在內接頭 與前腔的表面之間，這提供了適于高工作壓力的高質量密封，如在 高純度氣體應用中通常就是這樣。
除了改進的密封功能之外，本發(fā)明的接頭還證明了在許多方面 具有優(yōu)點。首先，聚合物密封圈將不會破壞與之接觸的表面，因此， 與金屬平墊片或O形圈相比，該聚合物密封圈更適于接頭的重復連 接及分離。其次，法蘭接頭的使用容許接頭的軸向裝配。兩個法蘭 可以通過例如螺釘固定在一起，從而在裝配過程中沒有扭力。這還 避免了密封區(qū)域中的可能產(chǎn)生不希望的金屬顆粒的摩擦問題。
此外，本發(fā)明設計允許在裝配期間引起(或迫使)聚合物密封 圈的變形并且使得聚合物密封圏進入前腔中的適當位置。這主要通 過內接頭的施加徑向力的錐形頭來實現(xiàn)，從而降低裝配力(沿軸向 方向)。
此外，在內接頭(至少通過其錐形頭)抵靠密封圈的徑向內表 面的同時，其也將密封圈與流體通道隔離開，乂人而保護密封圈不與 流體直接接觸。密封圈的這種保護性構造的效果將尤其通過絕緣塞 子檢驗期間的改進特性觀察到。
質量密封功能的各種類型裝置之間的連接。其可用于各種商務領
域，諸如航天、機械工程、靜態(tài)液壓、化學工業(yè)、工藝技術、半 導體/芯片制造、醫(yī)學工程。還應該注意，本發(fā)明接頭可不必包括兩 個不同的法蘭，而是例如一個法蘭能夠結合于裝置的指定部分中 (因此可比擬匹配法蘭)。
有利地，前腔的周向表面具有與聚合物密封圈的徑向外表面接 合的中央凸起。周向表面的該凸起形狀在密封圏的中央處產(chǎn)生更大
的壓縮(更高的壓力)，從而加強密封功能。此外，在分離接頭期 間，該凸起允許將聚合物密封圏保持在前腔中。
當裝配該兩個法蘭時，第一法蘭和內4妄頭在圓柱形的前月空中限 定了密封圏室。優(yōu)選地，密封圈在壓縮狀態(tài)下具有與密封圏室基本 相同的才黃截面形狀。因此，在非壓縮狀態(tài)下，密封圈的4黃截面可以
為密封圈室4黃截面的1.03至1.10倍大，優(yōu)選地為密封圏室才黃截面 6勺1.03至1.07倍大。
有利地，第 一法蘭包括圍繞圓柱形前腔的第 一軸向鄰接表面， 而第二法蘭包括圍繞內接頭的第二軸向鄰接表面。當裝配法蘭時， 第 一和第二鄰接表面沿軸向彼此擠壓。鄰接表面的接觸限制法蘭朝 向彼此的軸向位移，從而避免擠壓聚合物密封圈。還保護密封區(qū)域 (密封圈、內接頭、密封圏室)免受軸向阻塞。
在一個實施例中，第 一法蘭還包括第 一軸向鄰4妄表面中的環(huán)狀 凹槽，該環(huán)狀凹槽圍繞圓柱形前腔并由內徑向表面和外徑向表面徑 向限定。第二密封圈布置在環(huán)狀凹槽中，該第二密封圏與外徑向表 面4妻合并且與內^圣向表面^:向間隔，A人而; 寸環(huán);)犬凹沖曹中的內環(huán)通道 的外側進行徑向密封。為了允許檢查可能的泄漏， 一個連接通道將 該內環(huán)通道連4妄至第 一法蘭中的4企漏端口 。
該第二密封圈(例如彈性體O形圏)在鄰接表面之間的接頭處 封閉內環(huán)通道，這防止空氣進入并允許控制第一密封圏的密封質 量。它還避免了濕氣和其他雜質到達第 一聚合物密封圈的附近。
為了便于法蘭接頭的裝配，第 一法蘭可以包括形成第 一軸向鄰 接表面的軸向突出的定位頭。第二法蘭則可以包括形成第二軸向鄰 4妄表面的定位腔，該定4立腔^C沒計成用于容納并徑向地定位該軸向
突出的定4立頭。該{殳計不<又有助于定4立這兩個法蘭，而且該定^f立頭 /腔構造還允許在接頭處岸義載徑向力。
定位腔的另一個優(yōu)點在于，當?shù)谝环ㄌm沒有被裝配至第二法蘭 時該定位腔保護內4妄頭。因此，內4妄頭可以具有小于或等于定位腔 深度的高度。如果愿意，腔可以被可移除的蓋覆蓋，從而內接頭也 可以;故可移除的蓋覆蓋。
在某些實施例中，內4妄頭的高度可以是這樣的，即，當?shù)谝缓?第二鄰接表面已經(jīng)沿軸向彼此擠壓時，使得小間隙將內接頭的錐形 頭的端表面與前腔的底表面分離。在這種情形下，優(yōu)選地，聚合物 密封圈被設計成使得該聚合物密封圏在壓縮狀態(tài)下徑向地伸入此 小間隙以將該間隙填滿。這避免了流體通道周邊處出現(xiàn)可能積聚顆 粒、冷凝物或氣體/流體的4壬何"死角"。
更精確地，第一聚合物密封圏優(yōu)選地由熱塑性聚合物制成，該 熱塑性聚合物具有低的透氣性并且在負載下(即，在高壓下)顯示 出低蠕變。當然被選定的聚合物不應具有硬顆粒(例如，玻璃等)， 以避免石皮壞密封表面。符合這些標準的優(yōu)選聚合物是聚三氟氯乙烯
(PCTFE)，其可用于-60。C至100。C范圍內的工作溫度?？捎米鞯?一密封圏的其4也材津牛是聚酰亞胺或PFA。
為了避免裝配和配合錯誤，本發(fā)明的法蘭接頭可以包括銷分度 系統(tǒng)，如現(xiàn)有4支術中已知的。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，用于如上所限定的密封法蘭接頭的密 佳于圏具有徑向內表面和徑向外表面。徑向外表面包4舌中凹的圓^主形 表面；而徑向內表面包括中央截頭圓錐表面。
在^尤選實施例中，徑向內表面還包4舌第一圓4主形表面，該第 一圓柱形表面朝向中央截頭圓錐表面的直徑最大的端部；以及第二 圓柱形表面，該第二圓柱形表面朝向中央截頭圓錐表面的直徑最小 的端部。優(yōu)選地，在非壓縮狀態(tài)下，第一圓柱形表面區(qū)域中的密封 圈的寬度大約為所述第二圓柱形表面區(qū)域中的密封圏的寬度的1.4 至2.2倍。
密封圈可以具有平坦的環(huán)形上表面和環(huán)形下表面。倒角可以將 平坦的環(huán)形上表面和下表面連4妄至中凹的圓^主形表面。


現(xiàn)在將參考附圖通過示例描述本發(fā)明，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的法蘭接頭的優(yōu)選實施例的、從第一法蘭外 側看到的主一見圖2是沿圖4中的線C-C的剖面圖3是沿圖1中的線B-B的剖面圖4是沿圖1中的線A-A的剖面圖5和圖6是圖4中的區(qū)域D的詳細視圖，分別示出了處于非 壓縮狀態(tài)和壓縮狀態(tài)的聚合物密封圏。
具體實施例方式
將示出的，該密封法蘭接頭涉及一對法蘭以密封方式的裝配。這種 法蘭接頭設計可在流體(尤其是氣體)通道以及任何流體/氣體密封
裝置、處理或分配系統(tǒng)中用作各種密封連接，例如用在集氣筒閥端 口與輸送管道之間。這種類型的法蘭接頭尤其適用于使用超純、高 腐蝕性和高壓氣體的應用。
現(xiàn)在參考圖3,示出了具有第一氣體通道12和集氣筒前腔14 的第 一法蘭10。該第 一法蘭10可以例如i殳置在llT送管道15的末端。 參考標號16通常表示第二法蘭，如下^l奪要進一步i兌明的，兩個法 蘭10和16以可拆卸的方式固定于^C此。這種第二法蘭結構可以例 如^殳置在集氣筒閥的分配端口處。如所示，第二法蘭16 ^皮結合在 閥端口中并且沒有^皮構造成不同的法蘭，乂人而該第二法蘭也可以^皮 #見為匹配法蘭。
第一法蘭10的前"空14在軸向上由底表面18限定并且在徑向 上由周向表面20限定。第一氣體通道12軸向穿過第一法蘭10以 通向前腔14的底表面18。
第二法蘭16具有沿第一氣體通道12的軸向延伸部分穿過第二 法蘭16的第二氣體通道22。第二法蘭16還包括具有錐形頭26的 軸向突出的圓柱形前內4妄頭24。第二氣體通道22軸向地通向該錐 形頭26的尖端處的端表面28 (圖5 )。
應該注意，具有徑向外表面32和徑向內表面34的聚合物密封 圈30被裝入圓柱形的前腔14中，以使其徑向外表面32與前腔14 的周向表面20 4妻合。此外，第二法蘭16的^^,形頭26與聚合物密 封圈30的徑向內表面34接合，以通過其徑向外表面32將該聚合 物密封圏壓在前腔14的周向表面20上。
如乂人圖中可以理解的，通過4奪法蘭IO和16沿軸向(沿4由33) 壓制在一起來完成它們的裝配。優(yōu)選地，借助于4吏法蘭保持4皮此接 觸的螺釘35將法蘭緊固在一起。在該實施例中，四個螺釘35從第
一法蘭的外露面插入(圖1 ),并且螺釘?shù)穆菁y部與第二法蘭16中 的相應螺紋孔4妻合(圖4)。
當裝配法蘭10和16時，內接頭24安置在前腔14中。內接頭 24通過其錐形頭26將軸向壓力轉換成對密封圏30的徑向壓力。從 而，密封圈30 一皮徑向壓縮并限定在內4妄頭24與前腔14的周向表 面20之間，這提供了適于高壓工作流體或氣體的高質量密封。
如圖5和圖6中更清楚地示出的，優(yōu)選i也，前腔14的周向表 面20具有中央凸起36,該中央凸起與聚合物密封圈30的徑向外表 面32接合。周向表面20的該凸起形狀在密封圏30的中央處產(chǎn)生 更高的壓縮(更高的壓力)，從而增強了接頭密封。凸起36還允許 在法蘭10與16彼此分離的時候將密封圏30保留在前腔14中。
在該實施例中，有利地，第一法蘭10包括圍繞圓柱形前腔14 的第一軸向鄰接表面38,并且第二法蘭16包括圍繞內接頭24的第 二軸向鄰4妄表面40。這些鄰4妄表面38和40祐 沒計成當法蘭10和 16被裝配時鄰接，并且承載緊固法蘭所產(chǎn)生的軸向壓力。實際上， 這些鄰接表面38和40防止裝配期間密封圈30的過度壓縮，且更 常用的是，纟是供對密封功能的保護以防止軸向阻塞。作為對密封功 能和接頭的進一步保護，螺釘35承載扭力并防止任何施加于接頭 的4丑力。
如在圖中可觀察到，第一法蘭IO和內接頭24在圓柱形的前腔 14中限定了密封圏室42 (僅在圖6中示出)。在裝配狀態(tài)下(即， 鄰接表面彼此接觸)，這也意味著聚合物密封圈30的壓縮狀態(tài)，優(yōu) 選地，聚合物密封圈具有與密封圈室42 (圖6)基本相同的橫截面 (如圖6中所示)，從而該密封圏室被密封圈30完全填充。
就此而i侖，還可注意到，在裝配時(當?shù)谝缓偷诙徑颖砻嬉?br> 經(jīng)沿軸向^皮此4齊壓時)，保留有用于將內4妄頭的錐形頭24的端表面 28與前腔14的底表面18分離的小間隙g。在該實施例中，密封圈 30徑向地穿入小間隙g以將其填滿。由于密封圈室42以及位于內 接頭端28與底表面18之間的小間隙g均被密封圏30填滿，所以 在該區(qū)域中不存在能夠積聚氣體/流體、冷凝物或顆粒的死角(dead volume )。
在圖6中能更好地觀察到完全地填滿室42和間隙g的聚合物 密封圈30的具體結構。相反，在裝配沒有完成(鄰接表面不接觸) 的圖5中，可以看到密封圈30沒有填充用于將內接頭端28與底表 面18分離的間隙g。
該實施例在兩個法蘭10和16之間的接口處圍繞氣體/流體通道 12和22提供特別有效的密封功能。如圖6中清楚示出的，密封圈 30被限制在內接頭24與前腔14的壁(18， 20)之間的密封圏室 42中。鄰接表面38與40之間的緊密接觸封閉密封圏室42，從而 避免密封圈在此連4妄處(通過此連4妄)的任何蠕變。密封圏室42 中的唯一開口是非常狹窄的間隙g。因此，密封圏30只有非常小的
一部分直接暴露在管道中的氣體壓力之下。由于該構造，具體地， 密封圏室42被鄰接表面38和40封閉的構造，密封圏30決不可能 -故氣體通道12和22中流動的高壓氣體移開。
就上述結構而言，應該注意，優(yōu)選地，密封圏30被設計成使 其在裝配后的狀態(tài)下填充室42和間隙g， ^f旦是不會在氣體通道12、 22中突出。如圖6所示，間隙g中的密封圏30與第一法蘭10中的 通道12的表面齊平。
總之，所提出的構造的特性在于，當法蘭10和16被裝配后， 具有錐形頭26的內4妄頭24允許對密封圏30施加徑向壓縮作用。
這允許引起密封圏沿徑向的變形，該變形使得密封圏30進入密封 圈室42中的適當位置，同時由于密封圈30的變形(solicitation) 主要是徑向的，所以降低了軸向上的裝配力。在最終的裝配構造中 (如圖6所示)，密封圏30被限制在密封圈室42中并且基本上其 整個周邊(除了在間隙g處)被壓縮在密封圏室中，這確保了高密 封質量。
在該實施例中，第一法蘭10包4舌第一軸向鄰4妄表面38中的環(huán) 狀凹槽44。該環(huán)狀凹槽44圍繞圓柱形的前腔14并且由內徑向表面 46和外徑向表面48徑向地限定。優(yōu)選地由彈性材料制成的第二密 封圈50布置在環(huán)狀凹槽44中。第二密封圏50與外徑向表面48接 合并且與內徑向表面46徑向間隔，乂人而^]"所述環(huán)狀凹槽44中的內 環(huán)通道52的外側進行徑向密封。連接通道54將環(huán)通道52連接至 第一法蘭10中的4企漏端口 56。 ^r漏端口可由塞子58封閉。
第二密封圏50在鄰接表面之間的接合頭處封閉內環(huán)通道52， 這阻止空氣進入，并且允許通過連4妄通道54和端口 56來控制第一 密封圈30的密封質量。這還避免濕氣(和雜質)到達第一密封圏 30的附近。
另外，為了確保相對于大氣和濕氣的密封，優(yōu)選地，塞子58 為旋擰在端口 56中的相應螺紋上的螺釘(例如M4螺釘)。參考標 號59表示布置在螺4丁58的頭下面的密封圏，例如PTFE密封圈。
本實施例的詔:計有助于兩個法蘭10和16的裝配。在圖3中， 可以看出第一法蘭10包4舌形成第一4由向々N妄表面38的軸向突出的 定位頭。而第二法蘭16包括形成第二軸向鄰接表面40的定位腔， 乂人而定位腔^皮i殳計成用于容納并徑向定位該軸向突出的定位頭。這 種構造確保主密封功能的不同元件的恰當定位。此外，頭與腔各自的軸向延伸的匹配表面57和57'都將承載徑向阻塞，且進而保護密 封功能。
優(yōu)選地，內接頭24具有的高度小于或等于定位腔的深度。因 此，當?shù)谝环ㄌmIO沒有連接至第二法蘭時，周圍的腔保護內接頭。 此外，可通過蓋(未示出)保護腔內部。
與現(xiàn)有技術中一樣，該接頭可以包括銷分度系統(tǒng)。這在圖2中 示出，其中，參考標號60表示第一分度銷，參考標號60'表示第二 分度銷，盡管一個銷足以實現(xiàn)標記功能。銷6(M皮固定(螺紋連4姿) 至第一法蘭10并4妄合于第二法蘭16中的相應孔61中。分度銷(沿 軸向延伸)不〗又用作標記目的，而且還承載4妄頭上的旋轉力。
在該實施例中，在未壓縮狀態(tài)下，聚合物密封圏30具有與密 封圏室42的形狀相適應的具體形狀。通常，使用之前(壓縮之前) 密封圏30的4黃截面(如圖5和圖6中所示)可以比壓縮狀態(tài)的才黃 截面大3-10%。
^口圖5所示，徑向外表面32包4舌中凹的圓4主形表面62。徑向 內表面34包括:中央截頭圓錐表面64、朝向中央截頭圓錐表面64 的直徑最大的端部的第一圓^i形表面66、以及朝向中央截頭圓4,表 面的直徑最小的端部的第二圓柱形表面68。在非壓縮狀態(tài)下，第一 圓柱形表面66區(qū)域內的密封圏30的寬度是第二圓柱形表面68區(qū) 域內的密封圈30的寬度的約1.4至2.2倍。關于第一圓柱形表面66 的設計更重要的是，在壓縮狀態(tài)，優(yōu)選地該第一圓柱形表面不應突 出到氣體通道中，^口前所述。
此外，當沿軸向方向33觀察時，密封圈30具有平坦的環(huán)形上 表面70和環(huán)形下表面72。倒角74、 74'將平坦的環(huán)形上表面70和 環(huán)形下表面72連4姿至中凹的圓4主形表面64。
密封圈30表面和密封圏室42的所有這些"i殳計特4正有助于形狀 的改進配合，這導致了聚合物密封圏30對室42的完全、緊密的填 充，由于壓縮(體積減小)密封圈室42的壁使得聚合物密封圏在 其周邊處(除了在間隙g處)保持在恒壓狀態(tài)下。
總之，在該密封法蘭接頭中，實際上，通過被限制在密封圈室 42中，密封圏30基本在其整個周邊范圍內(除了在間隙g處)被 壓縮。在法蘭10、 16的裝配期間，最初密封圏30被內接頭24的 錐形頭26徑向地推動和壓縮。當裝配時，密封圈3(M皮包圍在密封 圈室42中(密封圏室的4黃截面小于未壓縮的密封圏30的片黃截面)， /人而密封圈室的壁在密封圈的幾乎整個周邊上施加壓力。這在密封 圏上產(chǎn)生周邊壓力，同時提供高密封質量。此外，內接頭24與凸 起36之間的密封圈30的增加的徑向壓力進一步加強了密封質量。 通過內接頭錐形頭26所產(chǎn)生的徑向壓力降低了沿軸向方向所需的 裝配力。
換言之，本i殳計可以降低裝配力，并且4是供了一種幾何形狀， 該幾何形狀將密封圈30放入適當位置并迫使密封圏被限定在密封 圈室42中且與密封圈室相適應，其中，它在周邊處^皮壓縮，除了 在間隙g處(間隙g的設計已在上面描述過)。因此，密封圈30的 幾乎整個周邊表面參與了密封。該設計完全不同于傳統(tǒng)密封設計， 在傳統(tǒng)密封中，例如O形圈在兩個相對的周邊部處(通常沿軸向裝 配方向)^皮壓縮。
仍然應該注意，在本實施例中，尤其在高壓狀態(tài)下，優(yōu)選地， 聚合物材料應該具有低透氣性和低蠕變。通常，這些材料不是彈性 體，而是具有較低彈性的更為剛性的聚合物，因此，密封圏通常在 裝配期間將經(jīng)歷塑性變形。例如，這些用于聚合物密封圈30的適當材料是聚三氟氯乙烯 (PCTFE)。這種材料具有低透氣性并且在負載下具有低蠕變。該 材料還使得閥可以在-60。C至100。C之間工作。
但是，對于密封要求不嚴格的應用來說，例如在較低壓力下且 尤其在4吏用液體的情況下，可以4吏用彈性圈。
就第二密封功能而言，O形圏50可以由例如NBR (腈基丁二 烯橡膠)或Viton⑧(由DuPont制的氟橡膠)的彈性聚合物制成。
如所述，該接頭設計可適于在各種氣體/流體裝置之間纟是供可拆 卸的密封連接。具體的應用是在高純度集氣筒領域內，其傳統(tǒng)上包 括具有用于連接至氣體管線的特定聯(lián)接器的閥，等。這種閥的結合 在閥體主體內的聯(lián)接器極易碎且常被機械塞子破壞。由于高純度應
用，這需要更換集氣筒上的整個閥，并且因而意味著集氣筒的繁重 的維修和清潔程序。
該法蘭接頭提供一種在聯(lián)接處發(fā)生損壞的情形下避免這些維 修和清潔問題的密封解決辦法。例如，集氣筒閥的閥開口可以被設 計成第二法蘭16。則4于套件的一個端部可以具有第一法蘭l(H殳計， 同時其相對端被設計成具有特定的聯(lián)接結構。該襯套件通過第一法 蘭端部被安裝至具有第二法蘭設計的閥開口上，從而集氣筒閥具有 所希望的特定聯(lián)4妻。在該特定聯(lián)接被損壞的情況下，只要用新襯套 件更換該襯套件就足夠了，由于本發(fā)明的接頭設計，可以輕易并有 效地完成該更換。不再需要更換整個集氣筒閥，因此也避免了繁重 的維l務和清洗程序。
應該考慮到，本發(fā)明法蘭設計的強度允許重復連接和分離至少 50次，而不危害密封質量(當然，重復連接之前可以更換密封圈)。
權利要求
1. 一種用于流體通道的密封法蘭接頭，包括:第一法蘭(10)，具有第一流體通道(12)和圓柱形的前腔(14)，所述前腔(14)在軸向上被底表面(18)限定且在徑向上被周向表面(20)限定，所述第一流體通道(12)軸向地穿過所述第一法蘭(10)以通向所述前腔(14)的所述底表面(18)；聚合物密封圈(30)，具有徑向外表面(32)和徑向內表面(34)，所述密封圈(30)被安裝于所述圓柱形的前腔(14)中，以使其徑向外表面(32)與所述前腔的所述周向表面(20)接合；以及第二法蘭(16)，具有沿所述第一流體通道(12)的軸向延伸部分穿過所述第二法蘭(16)的第二流體通道(22)，并且具有軸向突出的圓柱形的前內接頭(24)，所述前內接頭具有錐形頭(26)，所述第二流體通道(22)軸向地通向所述錐形頭(26)的端表面(28)，其中，所述第一和第二法蘭(10、16)可拆卸地固定于彼此；其中，所述錐形頭(26)與所述聚合物密封圈(30)的所述徑向內表面(34)接合，以通過所述聚合物密封圈的徑向外表面(32)將所述聚合物密封圈壓在所述前腔(14)的所述周向表面(20)上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的密封法蘭接頭，其中，所述前腔(14) 的所述周向表面(20)具有與所述聚合物密封圏(30)的所述 徑向外表面(32)接合的中央凸起(36)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的密封法蘭接頭，其中，所述第一法 蘭(10)和所述內4妄頭(24)在所述圓柱形的前腔(24)中限 定密封圈室(42);并且其中，所述密封圏(30)在壓縮狀態(tài) 下具有與所述密封圈室(42)基本相同的^f黃截面形狀。
4. 根據(jù)權利要求3所述的密封法蘭接頭，其中，在非壓縮狀態(tài)下， 所述密封圏(30)的橫截面是所述密封圈室(42)的橫截面的 1.03至1.10倍大，^L選地是1.03至1.07倍大。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的密封法蘭接頭，其中所述第一法蘭(10)包括圍繞所述圓柱形的前腔(14) 的第一軸向鄰接表面(38);所述第二法蘭(16)包括圍繞所述內接頭(24)的第二 ^由向^M妄表面(40);所述第一和第二鄰接表面(38、 40)沿軸向彼此沖齊壓。
6. 根據(jù)權利要求5所述的密封法蘭接頭，其中，當所述第一和第 二鄰接表面(38、 40)已經(jīng)沿軸向彼此擠壓時，一'J、間隙(g) 將所述內接頭(24)的所述錐形頭(26)的所述端表面(28) 與所述前腔(14)的所述底表面(18)分離。
7. 根據(jù)權利要求6所述的密封法蘭接頭，其中，在壓縮狀態(tài)下， 所述密封圈(30)徑向i也伸入所述小間隙(g)中，以填滿所 述小間隙。
8. 根據(jù)權利要求4至7中任一項所述的密封法蘭接頭，其中，所 述第一法蘭(10)還包4舌 位于所述第一軸向鄰接表面(38)中的環(huán)狀凹槽(44)， 所述環(huán)狀凹槽(44)圍繞所述圓柱形的前腔(14)并且^皮內徑 向表面(46)和外徑向表面(48)徑向i也限定；位于所述環(huán)狀凹槽(44)中的第二密封圏(50),所述第 二密封圈(50)與所述外徑向表面(48)接合并且與所述內徑 向表面(46)徑向隔開，從而對所述環(huán)狀凹槽(44)中的內環(huán) 通道(52)的外側進行徑向密封；以及連接通道(54),將所述內環(huán)通道(52)連接至所述第一 法蘭(10)中的沖企漏端口 (56)。
9. 根據(jù)權利要求5至8中任一項所述的密封法蘭接頭，其中所述第一法蘭(10 )包括形成所述第一軸向鄰接表面(38 ) 的軸向突出的定4立頭；并且所述第二法蘭(16 )包括形成所述第二軸向鄰4妄表面(40 ) 的定位腔，所述定位腔祐 沒計成容納并徑向定位所述軸向突出 的定4立頭。
10. 根據(jù)權利要求9所述的密封法蘭接頭，其中，所述內接頭(24) 具有的高度小于或等于所述定位腔的深度。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的密封法蘭接頭，其中，所述 第一法蘭(10)和所述第二法蘭(16)借助于螺釘(35)軸向 i也沖齊壓在一起。
12. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的密封法蘭接頭，還包括銷分 度系統(tǒng)(60、 60')。
13. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的密封法蘭接頭，其中，所述 流體通道是高壓和/或高純度氣體通道。
14. 一種用于前述權利要求中任一項所述的密封法蘭接頭的密封 圈，所述密去于圈具有徑向內表面(34)和徑向外表面(32)， 其中，所述徑向外表面(32)包括中凹的圓柱形表面(64);并且所述徑向內表面(34)包括中央截頭圓錐表面(64)。
15. 才艮據(jù)權利要求14所述的密封圏，其中，所述徑向內表面(34) 還包括第一圓柱形表面(66)，朝向所述中央截頭圓錐表面(64) 的直徑最大的端部；第二圓柱形表面(68)，朝向所述中央截頭圓錐表面(64) 的直徑最小的端部；并且其中，在非壓縮狀態(tài)下，所述第一圓柱形表面(66)的 區(qū)域中的所述密封圈的寬度是所述第二圓柱形表面(68 )的區(qū) 域中的所述密封圏的寬度的大約1.4至2.2倍。
16. 根據(jù)權利要求14或15所述的密封圏，包括平坦的環(huán)形上表面(70)和環(huán)形下表面(72)。
17. 根據(jù)權利要求16所述的密封圏，包括將所述平坦的環(huán)形上表 面和環(huán)形下表面(70、 72)連接至所述中凹的圓柱形表面(64) 的倒角(74、 74')。
全文摘要
一種用于高壓和/或高純度流體通道的密封法蘭接頭，包括第一法蘭(10)，具有第一流體通道(12)和圓柱形的前腔(14)。前腔(14)在軸向上被底表面(18)限定且在徑向上被周向表面(20)限定。第一流體通道(12)軸向穿過第一法蘭(10)以通向底表面(18)。聚合物密封圈(30)具有徑向外表面(32)和徑向內表面(34)，并且被裝入圓柱形前腔(14)中，以使其徑向外表面(32)與前腔的周向表面(20)接合。第二法蘭(16)可拆卸地固定在第一法蘭(10)上，且具有沿第一流體通道(12)的軸向延伸部分的第二流體通道(22)。第二法蘭(16)具有設有錐形頭(26)的軸向突出的圓柱形前內接頭(24)，第二流體通道(22)軸向地通向錐形頭(26)的端表面(28)。錐形頭(26)與密封圈(30)的徑向內表面(34)接合，以通過密封圈的徑向外表面(32)將該密封圈壓在前腔(14)的周向表面(20)上。
文檔編號F16L23/032GK101379336SQ200780004976
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權日2006年2月10日
發(fā)明者保羅·克雷默, 保羅·穆佐 申請人:盧森堡專利公司