專利名稱：用于如滑閥閘板、閘門或此類關閉機構的密封機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種密封機構，它用于一個可從關閉位置到開啟位置或反向移動的關閉機構，例如滑閥板、閘門或其類似物，該密封機構主要由一個在關閉機構的關閉位置時密封面可進入密封位置的密封環組成。
原則上已有這種形式的密封機構，例如可從德國專利DE3401955AL中得知。已知的密封機構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置于一個槽中并必要時可更換的密封環構成。軟管體由彈性的、對流體密封的材料例如氟—彈性體組成，而密封環則應為由特別耐磨的材料例如硅樹脂組成。已知的密封機構特別是用于核反應堆的容器回轉蓋板的密封，但是它不適用于高溫和腐蝕性復合物介質的關閉機構的密封，按德國專利DE4114902AL中已知的含環狀、可膨脹的橡膠彈性密封元件同樣也是這種情況。
本發明目的是提供一種一開始所述形式的密封機構，其制造費用較低，并且當關閉機構在高壓、高溫工作介質作用時，使用較小的力就能達到一個足夠高的密封力。
該目的可由權利要求1的特征部分來實現。相應地最好為高耐磨密封材料形成的密封環埋在一個多層有彎曲彈性的膜片上的回轉形凹槽中并且在對膜片加載的壓力介質作用下可使其密封面進入密封位置。本發明的核心首先是所提及的膜片的多層構造。該膜片的多層結構使其本身變形力減少到最小并且能得到一個對膜片加載的壓力介質到密封環的相應提高的壓力轉換效率。
對應于權利要求8膜片至少由2個特別是4個或更多的耐高溫的帶狀金屬材料組成，在膜片的卸載狀態時其在整個長和寬度方向緊密地疊在一起。因此膜片在卸載狀態時沒有內應力。這也能顯著提高所述壓力轉換的效率。此外，該膜片也能耐高溫和高壓。這種結構設計的密封機構亦適用于受到高溫的關閉機構。此外，按本發明的密封機構允許將密封力降低到一個最小值，這樣在操作該關閉機構時或將其從關閉位置移動到開啟位置或反向移動時能得到該關閉機構的相應的高的靈活性。
按本發明的密封機構適用于所有形式的滑閥和閘門。它既可以裝在關閉裝置的移動部分例如關閉機構也可以裝在固定部分即殼體或其類似物上。與此相應膜片沿內、外邊緣與關閉機構對于流體密封地相連或者與包含關閉機構的殼體對于流體密封地相連，特別是在膜片和關閉機構或殼體之間焊接圍成一個壓力介質腔，它通過一壓力介質管和一個壓力介質存儲器相連。
密封環密封面的大小是在壓力介質腔中最大可設置的壓力和要求的密封壓力之比，以及密封環材料的耐磨性的函數，對膜片進行加載的壓力介質可為氣體或是液體。
本發明進一步結構細節在權利要求3及3以下權利要求中描述。
以下將參照附圖對本發明密封機構的實施例進行較為詳盡的說明，附圖中
圖1為按本發明密封機構第一種實施例的徑向斷面的一部分。
圖2為按本發明密封機構第2種實施例的徑向斷面的一部分，它附屬于一個能從關閉位置以開啟位置運動并反向也移動的關閉機構，即滑閥閘板。
圖1為密封機構徑向斷面的一部分，亦即通過一個管道或其類似物的回轉軸4的截面，其中裝有一個未畫出的帶有殼體11和在殼體11中橫交于回轉軸4的可移動的閘板3形式或類似形狀的關閉機構的關閉裝置。閘板3在圖1中用點劃線示出，并用雙向箭頭17表示其來回運動。
包含閘板3的密封機構由一個繞回轉軸4徑向延伸并為高耐磨性密封材料組成的密封環2組成。該密封環2朝關閉閘板3的一側做成一個平面以形成一個回轉密封面6。將該密封環2埋在一個多層(5層)有彎曲彈性的膜片1的回轉形凹槽18之中，并且在對膜片1加載的壓力油作用下其密封平面6可進入密封位置，即對著關閉閘板3的方向運動。最好是將該種密封機構配置在關閉閘板3的兩側，這樣不僅能保證在管道較小壓力側的密封，而且能保證在其較大壓力側的密封。
膜片1沿內外邊緣對流體密封地與殼體11相連，即可焊接相連(環形焊縫7)，使在膜片1和殼體11之間同樣圍誠一個回轉形的壓力介質腔14，15，它通過一壓力介質管8和一壓力介質存儲器9相連。
膜片1在環狀焊縫7區域通過附加的、各自為回轉形的條狀材料19，20(膜片內邊緣)或21、22(膜片外邊緣)而得到增強，以便能夠平衡在此區域內提高的彎矩。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2的密封平面大致平行地延伸。相應地對著膜片的殼體11中的環形面設計為將膜片1連帶密封環2齊平地埋在它里面，其中膜片卸載時在該膜片和所提及的環形面23之間的回轉形凹槽18的底部區域和膜片支腿的彎曲區域形成一個回轉形壓力介質腔，它們用符號15或14表示。
由圖1也能得知，膜片1的回轉形凹槽18在密封環2的運動方向被導進殼體11所屬的環形面23的相應回轉形凹槽24中，圖1中用雙箭頭25示出了密封環2的運動方向，軸向導向發生在內、外回轉形接觸邊16區域，該接觸邊16在膜片1和殼體11的凹槽24內、外側界面之間。當要求應在較高壓力下將密封環2壓向關閉機構3，特別是在關閉機構較高壓力一側時，接觸邊會被抬起，在壓力介質腔14和15之間產生液流聯系，而在較低壓力一側時關閉機構本來就會由工作介質壓力壓向置于低壓一側的密封環2所屬的密封面6。由此密封環2在一個很高的工作介質壓力下緊緊地壓進殼體凹槽24中，從而使膜片1在其整個長和寬上完全貼緊殼體—環狀面23，壓力介質腔體積減小到近乎為0。另外有利的是，盡管在密封環2上作用了較高的力，但膜片1卻不再產生進一步的變形，環形焊縫也不再承受負載，因此所述密封機構的使用壽命就長了。
圖1中壓力傳遞膜片1處于卸載狀態，這種狀態之下密封環2的密封面6和關閉閘板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中產生同樣大小、不同正負號的應力，同時在不提高壓力介質腔15中壓力的情況下可保證一個密封環2的最小的密封力，即僅由膜片1的彈性施加密封力。此外在壓力介質存儲器9中只需要很小的壓力介質體積變化，就能使膜片或埋在膜片中的密封環2到達各個終端位置。將壓力介質容器9設計為可膨脹的儲介質容器或儲介質柜，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。壓力介質壓力最好純機械產生，即例如可通過一重力10產生，也可用一彈簧來代替重力，也可以將壓力容器19置于液壓或氣動壓力之下。首先提及的重力10的優點為由于壓力介質容器9的膨脹而保持一個基本恒定的即與工作溫度無關的油壓。壓力介質最好是液體介質。
在關閉機構壓力側設置所述的密封機構能可靠避免發生泄漏。密封環2的壓緊與工作介質壓力有關，所述的密封機構可根據外部條件調整。
為了避免產生使膜片1兩邊緣部分的帶狀材料19、20或21、22增強這種結構，建議按圖2中在多層膜片1的凹槽18兩側各自連接一個近似S形截面的回轉形波浪形結構26(徑向向內)和27(徑向向外)，使得膜片1的內、外邊緣各自平行于密封環2的運動方向25延伸。從而使膜片的邊緣應力降到最小，但卻不損害其柔性。當然朝向膜片1的體殼11上的環形面也應以相應的方法制成。在徑向截面中它具有一個與該膜片一致的輪廓。由此又能得到按圖1所述實施例中的效果和優點。
組成膜片1的單獨的帶狀材料由耐高溫的且在高的溫度時仍具有足夠彈性變形能力的金屬制成。在膜片的各種狀態下帶狀材料在其整個長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換效率。
作用于壓力介質存儲器9的上述負荷10，與關閉機構3的驅動裝置和空行程相連，使得在操作時產生壓力介質存儲器9局部或完全的卸載，從而能保證關閉機構3在從閉合位置到開啟位置或反向運動所要求的靈活性。
按圖2的實施例中仍需提及的是，通過膜片1內外邊緣S形波動的輪廓使得環形焊縫7的最大應力區移置到和該環狀焊縫相連的膜片1的第一個拱形區域內。
圖2中還畫出了一個膜片1和關閉結構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，也即關閉結構3的運動位置，必須保持這個最小間距，這樣可以避免膜片1和關閉機構3的直接接觸。
仍需指出的是，對著密封環2兩側的壓力介質腔14本來是沒有壓力介質的，只是在壓力介質流經回轉形接觸邊16時才會有壓力介質進入所述壓力介質腔。其間多余的壓力介質又從回轉形壓力介質腔14泄漏進回轉形壓力介質腔15，該介質腔15和壓力介質管8相連。
所有申請材料中公開的特征只要它們單個或者其結合相對于現有技術有新穎性，都被要求作本發明權利要求。
權利要求
1.密封機構，它用于一個可從關閉位置移進開啟位置或者反向移動的關閉機構(3)，如滑閥閘板、閘板或類似物，并由一個在關閉機構(3)的關閉位置中的且其密封面(6)可進入密封位置的密封環(2)組成，其特征在于密封環(2)埋入一個多層有彎曲彈性的膜片(1)的一個回轉形凹槽8中并且在對膜片(1)加載的壓力介質作用下其密封面(6)可進入密封位置。
2.按權利要求1所述的密封機構，其特征在于膜片(1)沿其內、外邊緣與關閉機構(3)對流體密封地相連或與包含關閉機構(3)的殼體(1)對于流體密封地相連，特別是用焊接相連，從而在膜片(1)和關閉機構(3)或殼體(11)之間圍成一個壓力介質腔(14，15)，它通過一壓力介質管(8)和一個壓力介質存儲器(9)相連。
3.按權利要求1或2所述的密封機構，其特征在于凹槽(8)兩側各連有帶近似S形橫截面的回轉形波浪形結構(26，27)，使得膜片(1)的內、外邊緣各自在平行于密封環(2)的運動方向(25)延伸。
4.按權利要求3所述的密封機構，其特征在于在膜片(1)的卸載狀態時，即在關閉機構的運動位置，它們與所屬的關閉機構(3)或殼體(11)保持一定間距地延伸，并至少在密封環(2)區域中形成一個回轉形的壓力介質腔5。
5.按權利要求3或4所述的密封機構，其特征在于關閉機構或殼體(11)對著膜片(1)的環形面(23)在徑向截面中具有一相應于此膜片(1)的構形。
6.按權利要求5所述的密封機構，其特征在于膜片(1)的回轉形凹槽(18)在密封環(2)的運動方向被導進關閉機構(3)或殼體(11)所屬的、相應回轉形的凹槽(24)中。
7.按權利要求1到6之任一項所述的密封機構，其特征在于膜片(1)至少由兩個，特別是四個或更多耐高溫的帶狀材料組成，使在隔板卸載狀態時在其整個長和寬方向相互緊密地疊在一起。
8.按權利要求1到7之任一項所述的密封機構，其特征在于壓力介質儲存器設計為特別為波紋管狀的可膨脹的儲存介質容器或介質柜，并且在關閉機構(3)的關閉位置可通過一個特別恒定的負載(10)壓緊。
9.按權利要求8所述的密封機構，其特征在于負載(10)與關閉機構(3)的傳動機構相連，操作關閉機構時，壓力介質存儲器(9)卸載。
10.按權利要求8所述的密封機構，其特征在于對膜片(1)加載的壓力介質可為氣體或液體。
全文摘要
一種密封機構，它用于一個可從關閉位置移進開啟位置并反向亦可移動的關閉機構(3)，如滑閥閘、閘板或類似物，并由一個在關閉機構(3)的關閉位置且其密封面(6)可移進密封位置的密封環2組成。密封環(2)置于一個多層有彎曲彈性的膜片(1)的一回轉形狀凹槽(8)中并在對膜片(1)加載的壓力介質作用下其密封面(6)可移進密封位置。
文檔編號F16K3/18GK1127546SQ95190334
公開日1996年7月24日 申請日期1995年4月20日 優先權日1994年4月22日
發明者福爾克·布倫德爾, 厄維·克里格, 諾伯特·馬克斯, 迪特里希·佐塞爾 申請人:切姆曼和杰生股份有限公司