專利名稱：用于如滑閥閘板、閘門或此類關(guān)閉機(jī)構(gòu)的密封機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封機(jī)構(gòu)，它用于一個(gè)可從關(guān)閉位置到開啟位置或反向移動(dòng)的關(guān)閉機(jī)構(gòu)，例如滑閥板、閘門或其類似物，該密封機(jī)構(gòu)主要由一個(gè)在關(guān)閉機(jī)構(gòu)的關(guān)閉位置時(shí)密封面可進(jìn)入密封位置的密封環(huán)組成。
原則上已有這種形式的密封機(jī)構(gòu)，例如可從德國(guó)專利DE3401955AL中得知。已知的密封機(jī)構(gòu)涉及一可充氣的軟管密封，它由一有彈性的高密度的材料制成的軟管體和一個(gè)置于一個(gè)槽中并必要時(shí)可更換的密封環(huán)構(gòu)成。軟管體由彈性的、對(duì)流體密封的材料例如氟—彈性體組成，而密封環(huán)則應(yīng)為由特別耐磨的材料例如硅樹脂組成。已知的密封機(jī)構(gòu)特別是用于核反應(yīng)堆的容器回轉(zhuǎn)蓋板的密封，但是它不適用于高溫和腐蝕性復(fù)合物介質(zhì)的關(guān)閉機(jī)構(gòu)的密封，按德國(guó)專利DE4114902AL中已知的含環(huán)狀、可膨脹的橡膠彈性密封元件同樣也是這種情況。
本發(fā)明目的是提供一種一開始所述形式的密封機(jī)構(gòu)，其制造費(fèi)用較低，并且當(dāng)關(guān)閉機(jī)構(gòu)在高壓、高溫工作介質(zhì)作用時(shí)，使用較小的力就能達(dá)到一個(gè)足夠高的密封力。
該目的可由權(quán)利要求1的特征部分來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地最好為高耐磨密封材料形成的密封環(huán)埋在一個(gè)多層有彎曲彈性的膜片上的回轉(zhuǎn)形凹槽中并且在對(duì)膜片加載的壓力介質(zhì)作用下可使其密封面進(jìn)入密封位置。本發(fā)明的核心首先是所提及的膜片的多層構(gòu)造。該膜片的多層結(jié)構(gòu)使其本身變形力減少到最小并且能得到一個(gè)對(duì)膜片加載的壓力介質(zhì)到密封環(huán)的相應(yīng)提高的壓力轉(zhuǎn)換效率。
對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求8膜片至少由2個(gè)特別是4個(gè)或更多的耐高溫的帶狀金屬材料組成，在膜片的卸載狀態(tài)時(shí)其在整個(gè)長(zhǎng)和寬度方向緊密地疊在一起。因此膜片在卸載狀態(tài)時(shí)沒有內(nèi)應(yīng)力。這也能顯著提高所述壓力轉(zhuǎn)換的效率。此外，該膜片也能耐高溫和高壓。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的密封機(jī)構(gòu)亦適用于受到高溫的關(guān)閉機(jī)構(gòu)。此外，按本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)允許將密封力降低到一個(gè)最小值，這樣在操作該關(guān)閉機(jī)構(gòu)時(shí)或?qū)⑵鋸年P(guān)閉位置移動(dòng)到開啟位置或反向移動(dòng)時(shí)能得到該關(guān)閉機(jī)構(gòu)的相應(yīng)的高的靈活性。
按本發(fā)明的密封機(jī)構(gòu)適用于所有形式的滑閥和閘門。它既可以裝在關(guān)閉裝置的移動(dòng)部分例如關(guān)閉機(jī)構(gòu)也可以裝在固定部分即殼體或其類似物上。與此相應(yīng)膜片沿內(nèi)、外邊緣與關(guān)閉機(jī)構(gòu)對(duì)于流體密封地相連或者與包含關(guān)閉機(jī)構(gòu)的殼體對(duì)于流體密封地相連，特別是在膜片和關(guān)閉機(jī)構(gòu)或殼體之間焊接圍成一個(gè)壓力介質(zhì)腔，它通過一壓力介質(zhì)管和一個(gè)壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器相連。
密封環(huán)密封面的大小是在壓力介質(zhì)腔中最大可設(shè)置的壓力和要求的密封壓力之比，以及密封環(huán)材料的耐磨性的函數(shù)，對(duì)膜片進(jìn)行加載的壓力介質(zhì)可為氣體或是液體。
本發(fā)明進(jìn)一步結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)在權(quán)利要求3及3以下權(quán)利要求中描述。
以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明密封機(jī)構(gòu)的實(shí)施例進(jìn)行較為詳盡的說明，附圖中

圖1為按本發(fā)明密封機(jī)構(gòu)第一種實(shí)施例的徑向斷面的一部分。
圖2為按本發(fā)明密封機(jī)構(gòu)第2種實(shí)施例的徑向斷面的一部分，它附屬于一個(gè)能從關(guān)閉位置以開啟位置運(yùn)動(dòng)并反向也移動(dòng)的關(guān)閉機(jī)構(gòu)，即滑閥閘板。
圖1為密封機(jī)構(gòu)徑向斷面的一部分，亦即通過一個(gè)管道或其類似物的回轉(zhuǎn)軸4的截面，其中裝有一個(gè)未畫出的帶有殼體11和在殼體11中橫交于回轉(zhuǎn)軸4的可移動(dòng)的閘板3形式或類似形狀的關(guān)閉機(jī)構(gòu)的關(guān)閉裝置。閘板3在圖1中用點(diǎn)劃線示出，并用雙向箭頭17表示其來回運(yùn)動(dòng)。
包含閘板3的密封機(jī)構(gòu)由一個(gè)繞回轉(zhuǎn)軸4徑向延伸并為高耐磨性密封材料組成的密封環(huán)2組成。該密封環(huán)2朝關(guān)閉閘板3的一側(cè)做成一個(gè)平面以形成一個(gè)回轉(zhuǎn)密封面6。將該密封環(huán)2埋在一個(gè)多層(5層)有彎曲彈性的膜片1的回轉(zhuǎn)形凹槽18之中，并且在對(duì)膜片1加載的壓力油作用下其密封平面6可進(jìn)入密封位置，即對(duì)著關(guān)閉閘板3的方向運(yùn)動(dòng)。最好是將該種密封機(jī)構(gòu)配置在關(guān)閉閘板3的兩側(cè)，這樣不僅能保證在管道較小壓力側(cè)的密封，而且能保證在其較大壓力側(cè)的密封。
膜片1沿內(nèi)外邊緣對(duì)流體密封地與殼體11相連，即可焊接相連(環(huán)形焊縫7)，使在膜片1和殼體11之間同樣圍誠一個(gè)回轉(zhuǎn)形的壓力介質(zhì)腔14，15，它通過一壓力介質(zhì)管8和一壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器9相連。
膜片1在環(huán)狀焊縫7區(qū)域通過附加的、各自為回轉(zhuǎn)形的條狀材料19，20(膜片內(nèi)邊緣)或21、22(膜片外邊緣)而得到增強(qiáng)，以便能夠平衡在此區(qū)域內(nèi)提高的彎矩。膜片1橫截面大致成U形，其兩支支腿向外彎曲，使它可與密封環(huán)2的密封平面大致平行地延伸。相應(yīng)地對(duì)著膜片的殼體11中的環(huán)形面設(shè)計(jì)為將膜片1連帶密封環(huán)2齊平地埋在它里面，其中膜片卸載時(shí)在該膜片和所提及的環(huán)形面23之間的回轉(zhuǎn)形凹槽18的底部區(qū)域和膜片支腿的彎曲區(qū)域形成一個(gè)回轉(zhuǎn)形壓力介質(zhì)腔，它們用符號(hào)15或14表示。
由圖1也能得知，膜片1的回轉(zhuǎn)形凹槽18在密封環(huán)2的運(yùn)動(dòng)方向被導(dǎo)進(jìn)殼體11所屬的環(huán)形面23的相應(yīng)回轉(zhuǎn)形凹槽24中，圖1中用雙箭頭25示出了密封環(huán)2的運(yùn)動(dòng)方向，軸向?qū)虬l(fā)生在內(nèi)、外回轉(zhuǎn)形接觸邊16區(qū)域，該接觸邊16在膜片1和殼體11的凹槽24內(nèi)、外側(cè)界面之間。當(dāng)要求應(yīng)在較高壓力下將密封環(huán)2壓向關(guān)閉機(jī)構(gòu)3，特別是在關(guān)閉機(jī)構(gòu)較高壓力一側(cè)時(shí)，接觸邊會(huì)被抬起，在壓力介質(zhì)腔14和15之間產(chǎn)生液流聯(lián)系，而在較低壓力一側(cè)時(shí)關(guān)閉機(jī)構(gòu)本來就會(huì)由工作介質(zhì)壓力壓向置于低壓一側(cè)的密封環(huán)2所屬的密封面6。由此密封環(huán)2在一個(gè)很高的工作介質(zhì)壓力下緊緊地壓進(jìn)殼體凹槽24中，從而使膜片1在其整個(gè)長(zhǎng)和寬上完全貼緊殼體—環(huán)狀面23，壓力介質(zhì)腔體積減小到近乎為0。另外有利的是，盡管在密封環(huán)2上作用了較高的力，但膜片1卻不再產(chǎn)生進(jìn)一步的變形，環(huán)形焊縫也不再承受負(fù)載，因此所述密封機(jī)構(gòu)的使用壽命就長(zhǎng)了。
圖1中壓力傳遞膜片1處于卸載狀態(tài)，這種狀態(tài)之下密封環(huán)2的密封面6和關(guān)閉閘板3所屬平面之間的距離13和膜片1到殼體凹槽24最深處的最大距離12大致相等。用這種方式可以在膜片1中產(chǎn)生同樣大小、不同正負(fù)號(hào)的應(yīng)力，同時(shí)在不提高壓力介質(zhì)腔15中壓力的情況下可保證一個(gè)密封環(huán)2的最小的密封力，即僅由膜片1的彈性施加密封力。此外在壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器9中只需要很小的壓力介質(zhì)體積變化，就能使膜片或埋在膜片中的密封環(huán)2到達(dá)各個(gè)終端位置。將壓力介質(zhì)容器9設(shè)計(jì)為可膨脹的儲(chǔ)介質(zhì)容器或儲(chǔ)介質(zhì)柜，即最好為波紋(管)狀的，可以平衡由于工作溫度的變化而帶來的體積差異。壓力介質(zhì)壓力最好純機(jī)械產(chǎn)生，即例如可通過一重力10產(chǎn)生，也可用一彈簧來代替重力，也可以將壓力容器19置于液壓或氣動(dòng)壓力之下。首先提及的重力10的優(yōu)點(diǎn)為由于壓力介質(zhì)容器9的膨脹而保持一個(gè)基本恒定的即與工作溫度無關(guān)的油壓。壓力介質(zhì)最好是液體介質(zhì)。
在關(guān)閉機(jī)構(gòu)壓力側(cè)設(shè)置所述的密封機(jī)構(gòu)能可靠避免發(fā)生泄漏。密封環(huán)2的壓緊與工作介質(zhì)壓力有關(guān)，所述的密封機(jī)構(gòu)可根據(jù)外部條件調(diào)整。
為了避免產(chǎn)生使膜片1兩邊緣部分的帶狀材料19、20或21、22增強(qiáng)這種結(jié)構(gòu)，建議按圖2中在多層膜片1的凹槽18兩側(cè)各自連接一個(gè)近似S形截面的回轉(zhuǎn)形波浪形結(jié)構(gòu)26(徑向向內(nèi))和27(徑向向外)，使得膜片1的內(nèi)、外邊緣各自平行于密封環(huán)2的運(yùn)動(dòng)方向25延伸。從而使膜片的邊緣應(yīng)力降到最小，但卻不損害其柔性。當(dāng)然朝向膜片1的體殼11上的環(huán)形面也應(yīng)以相應(yīng)的方法制成。在徑向截面中它具有一個(gè)與該膜片一致的輪廓。由此又能得到按圖1所述實(shí)施例中的效果和優(yōu)點(diǎn)。
組成膜片1的單獨(dú)的帶狀材料由耐高溫的且在高的溫度時(shí)仍具有足夠彈性變形能力的金屬制成。在膜片的各種狀態(tài)下帶狀材料在其整個(gè)長(zhǎng)和寬方向上緊密地疊在一起，因而能附加提高一開始所述的壓力轉(zhuǎn)換效率。
作用于壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器9的上述負(fù)荷10，與關(guān)閉機(jī)構(gòu)3的驅(qū)動(dòng)裝置和空行程相連，使得在操作時(shí)產(chǎn)生壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器9局部或完全的卸載，從而能保證關(guān)閉機(jī)構(gòu)3在從閉合位置到開啟位置或反向運(yùn)動(dòng)所要求的靈活性。
按圖2的實(shí)施例中仍需提及的是，通過膜片1內(nèi)外邊緣S形波動(dòng)的輪廓使得環(huán)形焊縫7的最大應(yīng)力區(qū)移置到和該環(huán)狀焊縫相連的膜片1的第一個(gè)拱形區(qū)域內(nèi)。
圖2中還畫出了一個(gè)膜片1和關(guān)閉結(jié)構(gòu)3之間的最小距離5，由于考慮到密封面6的最大磨損在卸荷狀態(tài)，也即關(guān)閉結(jié)構(gòu)3的運(yùn)動(dòng)位置，必須保持這個(gè)最小間距，這樣可以避免膜片1和關(guān)閉機(jī)構(gòu)3的直接接觸。
仍需指出的是，對(duì)著密封環(huán)2兩側(cè)的壓力介質(zhì)腔14本來是沒有壓力介質(zhì)的，只是在壓力介質(zhì)流經(jīng)回轉(zhuǎn)形接觸邊16時(shí)才會(huì)有壓力介質(zhì)進(jìn)入所述壓力介質(zhì)腔。其間多余的壓力介質(zhì)又從回轉(zhuǎn)形壓力介質(zhì)腔14泄漏進(jìn)回轉(zhuǎn)形壓力介質(zhì)腔15，該介質(zhì)腔15和壓力介質(zhì)管8相連。
所有申請(qǐng)材料中公開的特征只要它們單個(gè)或者其結(jié)合相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有新穎性，都被要求作本發(fā)明權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.密封機(jī)構(gòu)，它用于一個(gè)可從關(guān)閉位置移進(jìn)開啟位置或者反向移動(dòng)的關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)，如滑閥閘板、閘板或類似物，并由一個(gè)在關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)的關(guān)閉位置中的且其密封面(6)可進(jìn)入密封位置的密封環(huán)(2)組成，其特征在于密封環(huán)(2)埋入一個(gè)多層有彎曲彈性的膜片(1)的一個(gè)回轉(zhuǎn)形凹槽8中并且在對(duì)膜片(1)加載的壓力介質(zhì)作用下其密封面(6)可進(jìn)入密封位置。
2.按權(quán)利要求1所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于膜片(1)沿其內(nèi)、外邊緣與關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)對(duì)流體密封地相連或與包含關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)的殼體(1)對(duì)于流體密封地相連，特別是用焊接相連，從而在膜片(1)和關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)或殼體(11)之間圍成一個(gè)壓力介質(zhì)腔(14，15)，它通過一壓力介質(zhì)管(8)和一個(gè)壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器(9)相連。
3.按權(quán)利要求1或2所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于凹槽(8)兩側(cè)各連有帶近似S形橫截面的回轉(zhuǎn)形波浪形結(jié)構(gòu)(26，27)，使得膜片(1)的內(nèi)、外邊緣各自在平行于密封環(huán)(2)的運(yùn)動(dòng)方向(25)延伸。
4.按權(quán)利要求3所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于在膜片(1)的卸載狀態(tài)時(shí)，即在關(guān)閉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，它們與所屬的關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)或殼體(11)保持一定間距地延伸，并至少在密封環(huán)(2)區(qū)域中形成一個(gè)回轉(zhuǎn)形的壓力介質(zhì)腔5。
5.按權(quán)利要求3或4所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于關(guān)閉機(jī)構(gòu)或殼體(11)對(duì)著膜片(1)的環(huán)形面(23)在徑向截面中具有一相應(yīng)于此膜片(1)的構(gòu)形。
6.按權(quán)利要求5所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于膜片(1)的回轉(zhuǎn)形凹槽(18)在密封環(huán)(2)的運(yùn)動(dòng)方向被導(dǎo)進(jìn)關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)或殼體(11)所屬的、相應(yīng)回轉(zhuǎn)形的凹槽(24)中。
7.按權(quán)利要求1到6之任一項(xiàng)所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于膜片(1)至少由兩個(gè)，特別是四個(gè)或更多耐高溫的帶狀材料組成，使在隔板卸載狀態(tài)時(shí)在其整個(gè)長(zhǎng)和寬方向相互緊密地疊在一起。
8.按權(quán)利要求1到7之任一項(xiàng)所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于壓力介質(zhì)儲(chǔ)存器設(shè)計(jì)為特別為波紋管狀的可膨脹的儲(chǔ)存介質(zhì)容器或介質(zhì)柜，并且在關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)的關(guān)閉位置可通過一個(gè)特別恒定的負(fù)載(10)壓緊。
9.按權(quán)利要求8所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于負(fù)載(10)與關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，操作關(guān)閉機(jī)構(gòu)時(shí)，壓力介質(zhì)存儲(chǔ)器(9)卸載。
10.按權(quán)利要求8所述的密封機(jī)構(gòu)，其特征在于對(duì)膜片(1)加載的壓力介質(zhì)可為氣體或液體。
全文摘要
一種密封機(jī)構(gòu)，它用于一個(gè)可從關(guān)閉位置移進(jìn)開啟位置并反向亦可移動(dòng)的關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)，如滑閥閘、閘板或類似物，并由一個(gè)在關(guān)閉機(jī)構(gòu)(3)的關(guān)閉位置且其密封面(6)可移進(jìn)密封位置的密封環(huán)2組成。密封環(huán)(2)置于一個(gè)多層有彎曲彈性的膜片(1)的一回轉(zhuǎn)形狀凹槽(8)中并在對(duì)膜片(1)加載的壓力介質(zhì)作用下其密封面(6)可移進(jìn)密封位置。
文檔編號(hào)F16K3/18GK1127546SQ95190334
公開日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1995年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月22日
發(fā)明者福爾克·布倫德爾, 厄維·克里格, 諾伯特·馬克斯, 迪特里希·佐塞爾 申請(qǐng)人:切姆曼和杰生股份有限公司