專利名稱：閥和密封圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥和一種密封圈，尤其涉及一種提供可保證閥的緊密性的結(jié)構(gòu)的方案。
背景技術(shù)：
已知一種閥，在該閥中，流動通道設(shè)有關(guān)閉裝置，該關(guān)閉裝置可借助于從關(guān)閉裝置 伸出的軸運(yùn)動。當(dāng)該關(guān)閉裝置在閉合位置中閉合閥的第一開口與第二開口之間的流動通路時(shí)，該關(guān)閉裝置被壓靠在閥體處的密封圈上。上面提到的已知閥存在的問題是在每種情況下的緊密性，不管在關(guān)閉裝置哪一偵牝壓力都對關(guān)閉裝置起作用。在壓力下，關(guān)閉裝置、關(guān)閉裝置的軸或者甚至軸的支承點(diǎn)可以彎曲到使得關(guān)閉裝置相對于閥體運(yùn)動的程度，由此，閥開始泄露。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方案，通過這種方案，可以進(jìn)一步改善閥的緊密性。這個(gè)目的通過如獨(dú)立權(quán)利要求I所述的閥以及如獨(dú)立權(quán)利要求9所述的密封圈來實(shí)現(xiàn)。通過采用在密封圈的第一密封部與第二密封部之間設(shè)有波紋部的閥來提供更緊密的閥。該波紋部允許第一密封部相對于第二密封部沿軸向運(yùn)動。由于這種軸向運(yùn)動，第一密封部可由于壓力而運(yùn)動，并且不管閥的流通方向或者大壓差，都可以更有效地保持閥的緊密性。


在下文中將參考附圖通過舉例的方式來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的閥的第一實(shí)施例；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的密封圈的第一實(shí)施例；圖3示出了在從關(guān)閉裝置的側(cè)部施加壓力時(shí)密封圈的工作情況。圖4示出了在從密封圈的側(cè)部施加壓力時(shí)密封圈的工作情況，以及圖5示出了密封圈的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的閥I的第一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，通過舉例，設(shè)想閥體包括至少兩個(gè)部分，其中的較大部分被稱為殼體2，較小部分被稱為法蘭圈3。實(shí)際上，法蘭圈3可以例如通過螺栓附接到殼體2，由此布置在法蘭圈3與殼體2之間的密封圈8在這些接觸表面之間所提供的間隙中固定就位。閥I的第二開口 4與第二開口 5之間的流動通道設(shè)有關(guān)閉裝置6，該關(guān)閉裝置具有伸出軸7，通過該伸出軸，關(guān)閉裝置可在流動通道中運(yùn)動以分別封閉和打開第一開口 4與第二開口 5之間的流動連接。實(shí)際上，圖I中的軸7可以連接到致動器，該致動器在使用過程中使軸7轉(zhuǎn)動，以使得關(guān)閉裝置6在流動通道中轉(zhuǎn)向期望的位置。在圖I中的情況下，流動連接是打開的。在關(guān)閉裝置6的閉合位置中，密封圈8布置成擠壓在閥體與關(guān)閉裝置6之間，以閉合第一開口 4與第二開口 5之間的流動連接。圖I的實(shí)例示出了關(guān)閉裝置6包括活板(即圓盤)，在封閉位置中，該活板的面向密封圈8的一側(cè)是平的。然而，不必在所有的實(shí)施例中都如此，而是關(guān)閉裝置的形狀也可以是不同的。其可以涉及球閥，在球閥的情況下，關(guān)閉裝置是球形的。另外，關(guān)閉裝置的與密封圈8接觸的表面可以是捕圓形的(如圖3和圖4所不)。如果關(guān)閉裝置的形狀是捕圓形的，當(dāng)與圓形密封圈接觸時(shí)，可將密封圈的形狀改變成橢圓形。如圖I所示的閥的閥體部分(在這種情況下是殼體2和法蘭圈3)，和關(guān)閉裝置6優(yōu) 選由適用于本目的的金屬(諸如鋼)制成。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的密封圈的第一實(shí)施例。例如，圖2的密封圈8適合用于圖I的閥中。在圖2中僅僅示出了密封圈8的一部分，以便通過端部的橫截面示出密封圈的形狀。在圖2的實(shí)例中，密封圈包括大體圓柱形的第一密封部9和從第一密封部9伸出的突出部10。在這個(gè)實(shí)例中，突出部10從第一密封部9沿徑向R(圖3和圖4中的箭頭R)向外伸出。突出部作為整體指的是從密封部沿某個(gè)方向向外伸出的部件，即在圖2的實(shí)例中徑向向外伸出的部件，并且該部件的一部分被成形為波紋部并且該部件的位于密封部遠(yuǎn)側(cè)的一端設(shè)有第二密封部11。突出部10包括與第一密封部9沿徑向隔開一段距離的密封部11。措詞“沿徑向隔開一段距離”是指第一密封部9和第二密封部11位于離密封圈的中心軸線的不同距離處。然而，設(shè)想延伸經(jīng)過第一密封部9和第二密封部11的線不必平行于密封圈的半徑。換句話說，突出部10特別地沿徑向方向R伸出不是必需的，而是其有可能沿與密封圈的徑向方向R成一角度的方向伸出，由此第一密封部9和第二密封部11仍然布置成彼此沿徑向隔開一段距離。在圖2至圖4中的實(shí)例中，第二密封部11包括兩個(gè)相對的密封表面12，在使用中所述兩個(gè)相對的密封表面密封靠著閥I的主體。然而，不需要在所有的實(shí)施例中都有兩個(gè)密封表面，并且密封部11的結(jié)構(gòu)也可以對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已知的其它方式變化。波紋部14形成于密封圈8中的第二密封部11和第一密封部9之間，以允許第一密封部9相對于突出部10的第二密封部11沿軸向A (圖3和圖4)運(yùn)動。在圖2中的實(shí)例中，該波紋部14具體地設(shè)置在突出部10處。例如，波紋部是指如圖2所示的前后卷繞結(jié)構(gòu)，與沒有施加波紋部的情況相比，在例如不使材料超過其屈服點(diǎn)的情況下或者沒有由于材料疲勞導(dǎo)致密封圈材料中出現(xiàn)裂紋的情況下，該前后卷繞結(jié)構(gòu)允許第一密封部9的軸向運(yùn)動較大。由于波紋部14的彈性，盡管突出部10的第二密封部11保持就位，而第一密封部9可以沿軸向持續(xù)運(yùn)動。密封圈8不一定是圓形的，而是也可以是例如橢圓形的。另外，可能的是，當(dāng)關(guān)閉裝置被壓靠在密封圈上以閉合流動路徑時(shí)，密封圈8是圓形的但改變其形狀(例如橢圓形)。圖8的密封圈還允許徑向運(yùn)動，即密封對中。在圖2的實(shí)例中，第一密封部9包括位于內(nèi)表面上的凹部19，該凹部用于提供關(guān)閉裝置6轉(zhuǎn)動運(yùn)動的空間。密封圈8可以根據(jù)應(yīng)用所需的材料制成，該材料例如是金屬、橡膠或塑料。如果涉及必須經(jīng)受住非常高壓力(甚至120巴或更高)的閥的密封圈，密封圈優(yōu)選由金屬(諸如鋼)制成。圖3示出了當(dāng)壓力施加到關(guān)閉裝置的側(cè)部時(shí)密封圈8的工作情況，而圖4示出了當(dāng)壓力從密封圈的側(cè)部施加時(shí)密封圈8的工作情況。在圖3和圖4中，根據(jù)圖2的密封圈安裝在圖I中的閥I上。在圖3和圖4的實(shí)施例中，密封圈8的包括密封表面12的第二密封部布置間隙13內(nèi)，該間隙設(shè)置在形成閥體的殼體2與法蘭圈3之間的界面處。然而，這樣的間隙在所有的實(shí)施例中不都是必須的，密封圈也可以通過其它方案緊密地附接到閥體。在圖3中的情況下，閥的流動通道內(nèi)的流體壓力從關(guān)閉裝置的側(cè)部(即沿由箭頭P 示出的方向)起作用。因此，當(dāng)關(guān)閉裝置6處于如圖3所示的關(guān)閉位置時(shí)，關(guān)閉裝置由于壓力被更緊密地壓靠在密封圈8的第一密封部9上。在這個(gè)實(shí)例中，密封圈的內(nèi)表面包括密封表面15，關(guān)閉裝置16壓靠在該密封表面上。在密封圈8的突出部10的密封部11處的相對密封表面12 (對它們的部分來說)密封抵靠溝槽13的側(cè)壁。因此防止流體通過密封表面12和15泄漏。在圖4的情況下，壓力從相反方向(與圖3相比)(即從如箭頭P所示的密封圈8的方向)對關(guān)閉裝置6起作用。流體壓力因此趨于使關(guān)閉裝置6運(yùn)動離開密封圈8。在這個(gè)實(shí)例中，在密封圈8的突出部10處形成的波紋部14因此允許密封圈8的第一密封部9沿軸向A朝向關(guān)閉裝置6運(yùn)動，即在圖4中向上運(yùn)動。通過波紋部14的前后卷繞部分可以促成這種軸向運(yùn)動，這顯著改善了密封圈8的彈性性能。密封圈8的第一密封部9的軸向運(yùn)動由也對關(guān)閉裝置6起作用的流動通道內(nèi)的相同流體壓力P引起。在圖4的實(shí)例中，這種流體壓力可通過密封圈8的突出部10與溝槽13的壁之間的未密封表面或間隙16起作用，由此該壓力在圖4中向上擠壓不透流體的密封圈8的突出部10和/或波紋部14，從而使波紋部14彎曲。因此，第一密封部9沿軸向方向A朝向關(guān)閉裝置6運(yùn)動，結(jié)果，當(dāng)關(guān)閉裝置6由于壓力P能夠在圖4中向上運(yùn)動時(shí)仍保持關(guān)閉裝置6與第一密封部9之間的緊密接觸。為了實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動，閥體2、3和溝槽13成形為使得能提供運(yùn)動所需的空間。圖3示出了這樣的位于間隙13處的第一空間SI和位于第一密封部9上方、在閥體處的第二空間S2。為了通過考慮材料的性能控制波紋部14的彈性運(yùn)動并因此來控制第一密封部的軸向運(yùn)動的長度(以避免直接的材料破壞或由疲勞引起的破壞)，在圖4中的實(shí)施例中，位于關(guān)閉裝置6側(cè)部的溝槽13的壁布置在離波紋部14 一預(yù)定距離處。因此，在預(yù)定的軸向運(yùn)動之后，波紋部14與溝槽13的壁接觸，并且在產(chǎn)生任何材料破壞之前，使得彈性運(yùn)動以可控方式非常及時(shí)地停止。在圖3和圖4的實(shí)施例中，位于關(guān)閉裝置6側(cè)部的溝槽13的側(cè)壁還設(shè)有多個(gè)臺階部17，這些臺階部在圖3中最清楚地看到。代替這些臺階部的是，在圖中示出的橫截面中，側(cè)壁的表面在那個(gè)位置可具有傾斜的形狀。必須的是，波紋部的彈性運(yùn)動在特定的、預(yù)定位移之后能以可控的方式結(jié)束。當(dāng)關(guān)閉裝置6完全或部分地處于允許流體流動通過流動通道的打開位置時(shí)，為了控制密封圈8 (特別是密封圈的第一密封部)的不可控的振動，在一個(gè)實(shí)施例中，密封圈8被預(yù)加應(yīng)力。在圖3和圖4的實(shí)例中，這通過在溝槽13的側(cè)壁提供隆起部18來實(shí)現(xiàn)，該隆起部在圖4中可最清楚地看到。由于該隆起部，在流動過程中，在安裝就緒的密封圈8的波紋部14處產(chǎn)生期望的預(yù)應(yīng)力，從而防止或充分減小了密封圈在流動過程中的振動。 為了防止第二密封部9由于壓力而運(yùn)動離開關(guān)閉裝置6，與圖3和圖4中的實(shí)施例相比，閥體(例如殼體2)可設(shè)有支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件與密封圈8接觸并且防止密封圈運(yùn)動離開關(guān)閉裝置。圖5不出了密封圈8’的第二實(shí)施例。圖5的實(shí)施例在很大程度上對應(yīng)于結(jié)合圖I至圖4描述的實(shí)施例，因此圖5中的實(shí)施例在下文中主要通過公開這些實(shí)施例之間的區(qū)別進(jìn)行描述。同樣，在圖5中的實(shí)施例中，密封圈8’包括第一密封部9和從第一密封部伸出的 突出部10’，并且用于該突出部的溝槽13’設(shè)置在閥體中。然而，由殼體2’和法蘭圈3’構(gòu)成的主體以與前述實(shí)施例中不同的方式成形。因此，溝槽13’不是直的，而是插入溝槽中的密封圈8’的突出部10’在這個(gè)實(shí)例中被成形為延伸經(jīng)過溝槽13’中的兩個(gè)角部。在這個(gè)實(shí)例中，與突出部10’的第一密封部9沿徑向隔開一段距離的密封部11包括石墨密封件22。與前面的實(shí)施例類似地，波紋部14設(shè)置在密封圈8’的第二密封部11與第一密封部9之間，以允許第一密封部9相對于突出部10’的密封部11沿軸向方向A運(yùn)動。為了使第一密封部沿軸向A運(yùn)動，溝槽13設(shè)有用于波紋部的軸向彈性運(yùn)動的空間SI，而且主體也被成形為使得在第一密封部9上方提供空間S2 (在圖5中)，以允許第一密封部9在其中沿軸向向上運(yùn)動。當(dāng)流體壓力沿箭頭P的方向施加到關(guān)閉裝置6時(shí)，流體可從突出部10’與溝槽的側(cè)壁之間的間隙16 (或未密封表面)泄漏到空間20 (即在圖5中的突出部10’與法蘭圈3’之間的空間)中。這種流體壓力引起波紋部14的彈性運(yùn)動，由于這種彈性運(yùn)動，第一密封部9沿軸向A朝向關(guān)閉裝置6運(yùn)動。同樣，在圖5中的實(shí)施例中，波紋部14可以被預(yù)加應(yīng)力，由于圖5中的法蘭圈3’的最上表面21與突出部10’接觸而產(chǎn)生這種預(yù)應(yīng)力。因此，當(dāng)關(guān)閉裝置6處于允許通過閥流動的位置時(shí)，波紋部14的預(yù)應(yīng)力防止密封圈8’振動。在上文中通過舉例方式還描述了密封圈和關(guān)閉裝置可以由合適的金屬材料(諸如鋼)制成。在這種情況下，密封表面自身(即在密封圈的第一密封部處的密封表面和在第二密封部處的密封表面)可以通過金屬-金屬接觸提供密封?？商娲兀梢栽诿芊獗砻娌课惶幪峁┖线m的密封材料(諸如橡膠、塑料或石墨)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上面的描述和相關(guān)附圖僅用來說明本發(fā)明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明可以用其它方式進(jìn)行變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種閥(I),包括 設(shè)置在閥主體(2、3 ;2’、3’)處的第一開ロ(4)、第二開ロ(5)、以及流動通道，所述流動通道連接所述第一開口和所述第二開ロ以允許在所述第一開ロ(4)與所述第二開ロ(5)之間的流動， 關(guān)閉裝置(6)，所述關(guān)閉裝置布置在所述流動通道中，并且借助于軸(7)在所述流動通道中能運(yùn)動，以分別關(guān)閉和打開在所述第一開ロ(4)與所述第二開ロ(5)之間的流動連接，和 密封圈(8、8’)，所述密封圈至少包括第一密封部(9)和第二密封部(11)，其中的所述第一密封部布置成緊靠所述關(guān)閉裝置(6)放置而所述第二密封部緊靠所述主體(2、3 ;2’、3’)放置，從而密封所述主體(2、3 ;2’、3’ )與所述關(guān)閉裝置(6)之間的間隙，其特征在干，所述第一密封部和第二密封部(9、11)布置成彼此沿徑向隔開一段距離， 以允許所述第一密封部(9)由于流體壓カ而相對于所述第二密封部(11)沿軸向(A)運(yùn)動，所述密封圈(8、8’)設(shè)有位于所述第一密封部(9)與所述第二密封部(11)之間的波紋部(14)，以及 至少所述主體(2、3; 2’、3’ )設(shè)有用于允許所述軸向(A)運(yùn)動的空間(SI、S2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，其特征在干， 用于所述第二密封部(11)的溝槽(13 )布置在所述閥(I)的所述主體(2、3 ; 2’、3’)中， 所述波紋部(14)被至少部分地插入所述溝槽(13)中， 所述第一密封部(9)在內(nèi)表面上包括密封表面(15)，所述關(guān)閉裝置(6)設(shè)置成抵靠所述密封表面以關(guān)閉所述流動連接， 所述波紋部(14)和所述溝槽(13)相對于彼此設(shè)定尺寸，以使得它們在所述溝槽中提供用于允許所述波紋部在所述溝槽(13)中軸向(A)運(yùn)動的空間(SI)，而且 未密封表面或間隙(16)布置在所述密封圈與在與所述關(guān)閉裝置(6)相対的密封圈側(cè)部上的所述溝槽(13)的壁之間，流體壓カ通過所述未密封表面或間隙能作用在所述密封圈上以將所述第一密封部(9)沿軸向(A)壓向所述關(guān)閉裝置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其特征在于，所述溝槽(13)的壁和所述密封圈被布置成彼此壓靠以在所述密封圈處提供軸向(A)預(yù)應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的閥，其特征在于，為了限制所述第一密封部(9)的軸向(A)運(yùn)動的長度，所述溝槽(13)的壁布置成與所述密封圈的部分(10、14)隔開預(yù)定距離，由此在所述第一密封部(9)的預(yù)定長度的軸向(A)運(yùn)動之后，所述溝槽的壁與所述密封圈的所述部分接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的閥，其特征在于，位于所述關(guān)閉裝置(6)側(cè)部上的所述溝槽(13)的壁設(shè)有臺階部(17)，所述臺階部限制所述波紋部(14)的軸向(A)運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任ー項(xiàng)所述的閥，其特征在于，所述密封圈(8、8’)由金屬制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任ー項(xiàng)所述的閥，其特征在干， 所述關(guān)閉裝置(6)布置成繞所述軸(7)轉(zhuǎn)動，使得在關(guān)閉位置中，所述關(guān)閉裝置(6)部分地伸入所述密封圈內(nèi)，并且抵靠位于所述第一密封部(9)的內(nèi)表面上的所述密封表面(15)，以及所述第一密封部(9)包括位于所述內(nèi)表面上的凹部(19)，所述凹部用于為所述關(guān)閉裝置(6)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動提供空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任ー項(xiàng)所述的閥，其特征在于，所述閥主體(2、3;2’、3’)由彼此附接的至少兩個(gè)部分(2、3 ;2’、3’)構(gòu)成，所述溝槽(13)設(shè)置在所述至少兩個(gè)部分之間的接觸表面上。
9.ー種密封圈(8、8’)，包括 第一密封部(9)，和 第二密封部(11)，其特征在干， 所述第一密封部(9 )和第二密封部(11)布置成彼此沿徑向隔開一段距離，而且 所述密封圈(8、8’ )設(shè)有波紋部(14)，所述波紋部位于所述第一密封部與第二密封部(9、11)之間，以允許所述第一密封部(9 )相對于所述第二密封部(11)沿軸向方向(A )運(yùn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封圈，其特征在于，所述密封圈(8、8’)由金屬制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的密封圈，其特征在于，所述第一密封部(9)在內(nèi)表面上包括密封表面(15)和凹部(19)，以便提供用于所述關(guān)閉裝置(6)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動的空間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的密封圈，其特征在于，至少所述第一密封部或第二密封部(9、11)設(shè)有單獨(dú)的密封材料(22)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥(1)，該閥包括關(guān)閉裝置(6)，該關(guān)閉裝置布置在流動通道內(nèi)并且可在流動通道內(nèi)運(yùn)動；和密封圈(8)，該密封圈至少包括第一密封部(9)和第二密封部(11)，其中的第一密封部被布置成緊靠關(guān)閉裝置(6)放置而第二密封部緊靠主體(2、3)放置。在所有情況下，緊密的閥的第一密封部和第二密封部(9、11)布置成彼此沿徑向隔開一段距離，以允許所述第一密封部(9)由于流體壓力而相對于所述第二密封部(11)沿軸向方向(A)運(yùn)動，所述密封圈(8)設(shè)有位于所述第一密封部(9)與所述第二密封部(11)之間的波紋部(14)，并且該主體(2、3)設(shè)有用于允許所述軸向運(yùn)動(A)的空間。
文檔編號F16J15/52GK102695901SQ201080058372
公開日2012年9月26日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者T·萊特南 申請人:美卓自動化有限公司