專利名稱：管道、密封元件和管連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道，該管道在至少一個(gè)端部上具有作為連接系統(tǒng)一部分的支座；以及本發(fā)明涉及一種具有環(huán)形基本形狀的密封元件。開(kāi)頭所述類型的管道和密封元件能夠例如在化學(xué)的工藝技術(shù)和/或在制藥工業(yè)中用于輸送氣態(tài)的或液態(tài)的介質(zhì)。
背景技術(shù)：
由實(shí)踐已知在至少一個(gè)端部上具有密封凸緣的管道，從而多個(gè)管道能夠通過(guò)配設(shè)的連接元件接合。為了保證連接部位的密封性，可以將由彈性材料制成的密封元件置入到管道的密封凸緣之間。但已知的管道具有如下缺點(diǎn)，即，密封元件可能從分離部位中滑出，從而產(chǎn)生泄漏。由此增加裝配耗費(fèi)。此外，在運(yùn)行包括管道的設(shè)備時(shí)液態(tài)或氣態(tài)的有毒介質(zhì)可能排出并且可能構(gòu)成對(duì)于設(shè)備用戶的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)造一種管道、一種密封元件和一種管連接裝置，其能簡(jiǎn)單而可靠地裝配并且能實(shí)現(xiàn)安全的運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)一種按照權(quán)利要求1所述的管道、一種按照權(quán)利要求7所述的密封元件和一種按照權(quán)利要求12所述的管連接裝置來(lái)解決。按照本發(fā)明提出，兩個(gè)管道利用一個(gè)球/支座連接結(jié)構(gòu)以流體密封的方式相互連接。在此，支座具有向內(nèi)傾斜的密封面，從而球能夠被容納在其中。按照本發(fā)明現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，如果支座的密封面沿周向方向劃分成一個(gè)內(nèi)密封面和一個(gè)外密封面，則能夠提高密封的可靠性。在內(nèi)密封面和外密封面之間的邊界線上構(gòu)成有一個(gè)臺(tái)階，該臺(tái)階能夠形鎖合地與密封元件配合作用并且因此阻止該密封元件滑出。此外，在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，臺(tái)階可以弓I起支座的機(jī)械的加強(qiáng)或者穩(wěn)定。按照本發(fā)明的密封元件具有環(huán)形的基本形狀。由此，密封元件能夠沿著支座的周向置入，而不阻礙通流。橫截面具有第一貼靠面，該第一貼靠面在外部貼靠在管道或者支座上并且使密封元件對(duì)中以及阻止在裝配期間的滑動(dòng)。密封元件的第二貼靠面設(shè)置用于貼靠在支座的至少一個(gè)密封面上，從而能夠產(chǎn)生兩個(gè)管道的密封的連接。因?yàn)槊芊庠蓮椥圆牧现瞥桑栽撁芊庠軌蚱ヅ溆谥ё膬刹糠质降拿芊饷娴男螤?，從而能?shí)現(xiàn)在設(shè)置在密封面中的臺(tái)階和密封元件之間的形鎖合。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，支座的內(nèi)密封面可以具有約70毫米至約90毫米的曲率半徑。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，內(nèi)密封面的曲率半徑可以為80毫米。通過(guò)密封面的這樣的彎曲，創(chuàng)造密封面的與第二管道的球互補(bǔ)的輪廓，從而當(dāng)這些管道輕微相互傾斜地安裝時(shí)，這些管道也能夠密封地相互連接。按照這種方式便利于裝配并且提高可靠性。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，外密封面可以具有比內(nèi)密封面小的曲率半徑。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，內(nèi)密封面的曲率半徑可以約為77毫米。通過(guò)該幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生鐮刀形的、阻止密封件滑出的空隙。在所提出的管道的一些實(shí)施形式中，在容納支座或者說(shuō)形成支座外輪廓的縱向區(qū)段中可以構(gòu)成有外貼靠面，卡箍能貼靠到該外貼靠面上。借助于這樣的在外部貼靠的卡箍能夠通過(guò)擰緊或張緊產(chǎn)生兩個(gè)管道的力鎖合的連接和/或施加軸向預(yù)應(yīng)力到兩個(gè)管道的連接部位上。軸向預(yù)應(yīng)力能夠一方面按壓球到支座中并且在此壓縮密封元件，從而得到管端部的流體密封的連接。此外，機(jī)械的緊固能夠用于將所述兩個(gè)管端部固定地相互連接并且確保包括管道的裝置的機(jī)械穩(wěn)定性。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，內(nèi)密封面和/或外密封面相對(duì)于管道縱軸線的平均傾角可以為約68°至約78°。在此，彎曲的密封面的平均傾角被理解為密封面的表面上的切線的平均傾角。所給出的角度范圍允許以小的軸向預(yù)應(yīng)力的密封連接。此外，即使所述兩個(gè)相互鄰接的管道傾斜一些度數(shù)，也保持得到密封效果。在一些實(shí)施形式中，至少內(nèi)密封面和/或外密封面可以被火焰拋光?；鹧鎾伖鈱?duì)于本說(shuō)明書的目的被理解為表面或接近表面的層被加熱直至熔點(diǎn)，從而通過(guò)軟化玻璃表面能夠?qū)⒅敝聊菚r(shí)粗糙的表面結(jié)構(gòu)熔化得光滑并且能夠使存在的棱圓整。對(duì)此在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，管道或支座可以含有玻璃或玻璃陶瓷或由其組成。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中用于密封的密封元件可以含有橡膠或由其組成。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，橡膠可以含有乙烯-丙烯-二烯-橡膠或氟橡膠。在此，氟橡膠可以選自如下的聚合物，這些聚合物作為共同的特征具有偏(二)氟乙烯作為其單體之一。在本發(fā)明的其他實(shí)施形式中，密封元件可以含有聚四氟乙烯或由其組成。由此能夠提高化學(xué)穩(wěn)定性和使用溫度。使用溫度可以為高于400K或高于450K或高于500K。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，在第二貼靠面的上側(cè)上構(gòu)成有突出的部分面。該部分面能實(shí)現(xiàn)密封元件的更大的機(jī)械穩(wěn)定性以及更可靠的密封。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，在第二貼靠面的下側(cè)上可以構(gòu)成有突出的部分面。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，不僅在密封元件的第二貼靠面的上側(cè)上而且在其下側(cè)上可以構(gòu)成有突出的部分面。由此能夠提高在第二貼靠面兩側(cè)的密封效果并且能夠進(jìn)一步阻止密封元件在密封面上的滑動(dòng)，從而即使在小的軸向預(yù)應(yīng)力時(shí)也能夠可靠地產(chǎn)生連接。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，密封元件的第一貼靠面和第二貼靠面形成約68°至約78°的角度。因此，密封元件能夠與管道的支座互補(bǔ)地成型，從而用于裝配的密封元件能夠無(wú)應(yīng)力地置入到管道的支座中。按照這種方式，避免密封元件在裝配期間從支座中凸出來(lái)并且簡(jiǎn)化管連接裝置的裝配。


以下應(yīng)借助附圖而不限制一般的發(fā)明構(gòu)思地更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。圖中:圖1示出一個(gè)按照本發(fā)明的管道的橫剖視圖，圖2示出支座的放大圖，圖3示出設(shè)置在第一和第二密封面之間的臺(tái)階的放大圖，圖4示出一個(gè)已知的管連接裝置，圖5示出一個(gè)按照本發(fā)明的管連接裝置，圖6示出一個(gè)按照本發(fā)明的密封元件的橫剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出一個(gè)管道的端部的橫剖視圖。在圖1中所示的橫剖視圖可以涉及直線的或彎曲的管道的端部或者可以涉及T型件、Y型件、四分支叉管、六分支叉管或者其他本身已知的用于構(gòu)建管道網(wǎng)的構(gòu)件的單個(gè)接頭。管道10具有一個(gè)縱向區(qū)段13，該縱向區(qū)段具有基本上恒定的壁厚和平行的外輪廓。縱向區(qū)段13或者用于直線輸送在管道10的內(nèi)部中流動(dòng)的流體或者用于將管道的圖1中所示的端部的接頭轉(zhuǎn)接到上面描述的管道元件之一上。第一縱向區(qū)段13利用一個(gè)第二縱向區(qū)段16過(guò)渡到支座100中。第二縱向區(qū)段16的內(nèi)壁和/外壁可以相對(duì)于第一縱向區(qū)段13向外傾斜少量度數(shù)。由此產(chǎn)生管橫截面的擴(kuò)張。擴(kuò)張度可以在管道的內(nèi)側(cè)上為約1°至約5°。在管道10的外側(cè)11上，縱向區(qū)段16可以經(jīng)歷更強(qiáng)烈的、為約3°至約10°的擴(kuò)張度，從而第二縱向區(qū)段16的壁厚比第一縱向區(qū)段13的壁厚大。按照這種方式能夠增加支座100的機(jī)械穩(wěn)定性。在第二縱向區(qū)段16上可以連接一個(gè)第三縱向區(qū)段14。第三縱向區(qū)段14可以具有相對(duì)于第二縱向區(qū)段16進(jìn)一步增加的外徑，從而在第二縱向區(qū)段16和第三縱向區(qū)段14之間構(gòu)成一個(gè)外貼靠面15。機(jī)械式的緊固元件能夠作用到外貼靠面15上，從而軸向預(yù)應(yīng)力能夠施加到管連接裝置上。外貼靠面15可以相對(duì)于管道的縱軸線12形成小于90°的傾斜角，從而通過(guò)外貼靠面15引入的預(yù)應(yīng)力施加一個(gè)軸向的和一個(gè)徑向的朝向縱軸線12的分量到管道10上。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，外貼靠面15可以是彎曲的。在第三縱向區(qū)段14的端部上，一個(gè)支座100構(gòu)成為連接系統(tǒng)的一部分。支座100用于容納一個(gè)帶有互補(bǔ)外形的球，該球一體成型在一個(gè)未示出的第二管道上。支座100具有一個(gè)內(nèi)密封面110及一個(gè)外密封面120。兩個(gè)密封面向內(nèi)傾斜，亦即朝向管道10的縱軸線12。傾角為約68°至約78°。如在圖2的放大圖中可看出，內(nèi)密封面110和外密封面120在所示的實(shí)施形式中不是構(gòu)造成平坦的。而是內(nèi)密封面110具有約80毫米的彎曲。外密封面120具有約77毫米的、較小的彎曲。在內(nèi)密封面110和外密封面120之間構(gòu)成有一個(gè)臺(tái)階130。臺(tái)階130引起支座100的增加的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，臺(tái)階130阻止置入到支座100中的密封元件滑動(dòng)，從而便利于兩個(gè)管道10的管連接裝置的裝配。臺(tái)階130的構(gòu)成在圖3中再次放大地示出。圖3示出管道10的第三縱向區(qū)段14在內(nèi)密封面110和外密封面120的區(qū)域中的局部。在圖3中可看出，內(nèi)密封面110和外密封面120如上面所描述地朝向管道10的縱軸線12傾斜。臺(tái)階130與此相對(duì)地構(gòu)造成幾乎平坦的、亦即與縱軸線12成直角。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，臺(tái)階130可以設(shè)置為與支座100的端側(cè)101向內(nèi)位錯(cuò)約2毫米至約6毫米。在臺(tái)階130到內(nèi)密封面110的過(guò)渡部上構(gòu)成一個(gè)環(huán)繞的棱131。棱131在軸向預(yù)緊力的作用下在彈性的密封元件中產(chǎn)生一個(gè)局部的應(yīng)力峰值，從而該密封元件形鎖合地保持在密封面110和120上。此外，通過(guò)應(yīng)力峰值在棱131上達(dá)到也對(duì)于氣態(tài)流體的可靠的密封。圖6示出一個(gè)密封元件，該密封元件能與圖1至3中所示的管道相結(jié)合地使用。按照?qǐng)D6的密封元件具有環(huán)形的基本形狀。因此，密封元件能夠置入到支座110中，而通過(guò)密封元件20的存在不阻礙管道10的自由橫截面。
密封元件的橫截面具有一個(gè)第一貼靠面21和一個(gè)第二貼靠面22。第二貼靠面22具有一個(gè)下側(cè)221以及一個(gè)上側(cè)222。下側(cè)221設(shè)置用于與管道的支座100的內(nèi)密封面110和外密封面120接觸。第二貼靠面22的上側(cè)222與此相應(yīng)地與一個(gè)球160接觸，該球一體
成型在一個(gè)第二管道10上。為了管連接裝置的機(jī)械穩(wěn)定和/或?yàn)榱斯苓B接裝置的更好的密封，可以在第二貼靠面22的上側(cè)222上構(gòu)成有一個(gè)突出的部分面25。突出的部分面25可以具有約I毫米至約5毫米的寬度。部分面25可以相對(duì)于第二貼靠面22的上側(cè)222突出約0.5至約1.5毫米。部分面25的內(nèi)棱可以設(shè)置為與第二貼靠面22的內(nèi)棱遠(yuǎn)離約3毫米至約10毫米。突出的部分面25在密封元件20的整個(gè)橫截面中環(huán)繞地設(shè)置。以可相比擬的方式可以在第二貼靠面22的下側(cè)221上構(gòu)成有一個(gè)突出的部分面26。突出的部分面26可以在一些實(shí)施形式中直接地鄰接于第二貼靠面22的內(nèi)棱223。部分面26可以具有約I毫米至約5毫米的寬度并且在一些實(shí)施形式中超過(guò)第二貼靠面的下側(cè)221的水平伸出0.2至I毫米。第一貼靠面21設(shè)置用于貼靠在第三縱向區(qū)段14的外側(cè)上，從而阻止密封元件20在支座100中滑動(dòng)。按照這種方式能夠簡(jiǎn)單地使密封元件20對(duì)中并且能夠迅速地裝配管連接裝置。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，第一貼靠面21和第二貼靠面22形成約68至約78。的角度。該角度能夠匹配于支座100的平均的傾斜角，從而能實(shí)現(xiàn)密封元件在管道10上的無(wú)應(yīng)力的裝配。因?yàn)槊芊庠耆蓮椥圆牧现瞥?，所以由第一貼靠面21和第二貼靠面22形成的角度能夠是可變的，從而密封元件20對(duì)于已經(jīng)存在的凸緣連接也能通用地使用。在一些實(shí)施形式中，密封元件可以一體地制造，例如通過(guò)模壓。圖4示出一個(gè)已知的管連接裝置。按照?qǐng)D4的管連接裝置將兩個(gè)管道10相互連接。各管道10朝向其端部具有較大外徑的縱向區(qū)段14，從而在管道10和縱向區(qū)段14之間構(gòu)成有一個(gè)外貼靠面15?？v向區(qū)段14的端側(cè)形成一個(gè)凸緣150，該凸緣與管道10的縱軸線12大致成直角地延伸?？v向區(qū)段14的形成凸緣150的端側(cè)可以是平的或有成型輪廓的。在兩個(gè)管道10之間插入一個(gè)密封元件，該密封元件通過(guò)加載以軸向預(yù)緊力而被壓縮并且按照這種方式流體密封地密封管連接裝置。在此，按照?qǐng)D6的密封元件20也能夠通用地用在已知的管連接裝置上。在此，第一貼靠面21貼靠在縱向區(qū)段14的外側(cè)上。由于密封元件20的第一貼靠面21和第二貼靠面22的彈性連接，該彈性連接匹配于凸緣150的角度，從而密封元件20在加載以軸向預(yù)緊力時(shí)以本身已知的方式用于密封管連接裝置。為了產(chǎn)生軸向的預(yù)緊力設(shè)有一個(gè)第一卡箍301和一個(gè)第二卡箍302，這些卡箍分別作用在管道10的一個(gè)貼靠面15上。為了避免可能導(dǎo)致管道10斷裂的應(yīng)力峰值，可以使用可選的、彈性的元件303和304，該元件促成在貼靠面和卡箍之間的接觸。彈性的元件303和304可以具有例如軟管或圓線的形狀并且可以由彈性的塑料材料制成，如例如EPDM、PTFE, FPM或其他本身已知的材料?？ü?01和302用于傳遞軸向預(yù)緊力到管道10上。為了產(chǎn)生該軸向預(yù)緊力，提供螺栓322，這些螺栓沿著卡箍301的周向分布并且借助貫通孔與卡箍301和302連接。為了產(chǎn)生預(yù)緊力，每個(gè)螺栓322配設(shè)有一個(gè)螺母323，從而在卡箍301和302之間的距離可變化。在本發(fā)明的一些實(shí)施形式中，按具體情況可以設(shè)有彈簧元件321，這些彈簧元件限定和限制軸向預(yù)緊力。圖5示出一個(gè)按照本發(fā)明提出的管連接裝置。在該圖的下部分中示出一個(gè)已經(jīng)借助圖1至3更詳細(xì)地闡述的管道10。管道10在端部上通到一個(gè)支座100中，該支座朝向管道10的內(nèi)腔傾斜。第二管道17在其端部上通入球160中，該球具有與內(nèi)密封面110相同的半徑、亦即約80毫米。為了裝配管連接裝置可以將如圖6中所示的密封元件20套裝到管道10上，從而第一貼靠面21貼靠在第三縱向區(qū)段14的外側(cè)上并且第二貼靠面22貼靠在支座100的密封面110和120上。然后將球160導(dǎo)入到支座100中，從而球160的密封面貼靠在第二貼靠面22的上側(cè)222上。通過(guò)兩個(gè)卡箍301和302施加的軸向預(yù)緊力用于徹底地機(jī)械固定管連接裝置和用于密封?？ü客ㄟ^(guò)彈性的元件303和304與管道10和17嵌接，如已經(jīng)借助圖4所描述的。螺紋連接件322和323又用于產(chǎn)生軸向預(yù)緊力，這些螺紋連接件通過(guò)可選的彈簧元件321作用在卡箍301和302上。通過(guò)球160的凸出的形狀和支座100的凹入的形狀能夠補(bǔ)償輕微的未對(duì)準(zhǔn)，從而管連接裝置即使在傾斜的裝配時(shí)還保持密封并且通過(guò)軸向預(yù)緊力不損壞管道10和17。由此便利于裝配過(guò)程，從而能夠快速和可靠地進(jìn)行裝配。不言而喻地，在上述的說(shuō)明中公開(kāi)的解決原理也允許改型，而不偏離一般的發(fā)明構(gòu)思。因此，上述的說(shuō)明不能被視為是限制性的、而應(yīng)被視為是闡述性的。應(yīng)這樣理解所附的權(quán)利要求書，即，某一個(gè)提到的特征存在于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施形式中。這不排除其他特征的存在。如果權(quán)利要求書和說(shuō)明書定義“第一”、“第二”、“第三”和“第四”特征，則這用于表明同類特征的區(qū)分，而不確定順序。
權(quán)利要求
1.管道(10)，該管道在至少一個(gè)端部上具有作為連接系統(tǒng)一部分的支座(100)，其特征在于，所述支座(100)具有內(nèi)密封面(110)和外密封面(120)，這些密封面向內(nèi)傾斜，其中，內(nèi)密封面(110)和外密封面(120)通過(guò)臺(tái)階(130)相互分開(kāi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的管道，其特征在于，所述內(nèi)密封面(110)具有約70毫米至約90毫米、特別是約80毫米的曲率半徑。
3.按照權(quán)利要求1或2的所述的管道，其特征在于，所述外密封面(120)具有比內(nèi)密封面(110)小的、特別是約77毫米的曲率半徑。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的管道，其特征在于，所述管道(10)的外側(cè)(11)具有外貼靠面(15)，卡箍(301、302)能貼靠到該貼靠面上。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的管道，其特征在于，至少所述內(nèi)密封面(110)和/或所述外密封面(120)被火焰拋光。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的管道，其特征在于，所述內(nèi)密封面(110)和/或所述外密封面(120)相對(duì)于管道(10)的縱軸線(12)的平均傾角為約68°至約78。。
7.具有環(huán)形基本形狀的密封元件(20)，其特征在于，橫截面具有第一貼靠面(21)以及帶有上側(cè)(222)和下側(cè)(221)的第二貼靠面(22)，其中，第一貼靠面(21)設(shè)置用于貼靠在管道(10)的外側(cè)(14)上，而第二貼靠面(22)設(shè)置用于貼靠在朝向管內(nèi)部?jī)A斜的密封面(110、120)上。
8.按照權(quán)利要求7所述的密封元件，其特征在于，該密封元件含有聚四氟乙烯或由聚四氟乙烯組成。
9.按照權(quán)利要求7至8之一所述的密封元件，其特征在于，在所述第二貼靠面(22)的上側(cè)(222 )上構(gòu)成有突出的部分面(25 )。
10.按照權(quán)利要求7至9之一所述的密封元件，其特征在于，在所述第二貼靠面(22)的下側(cè)(221)上構(gòu)成有突出的部分面(26)。
11.按照權(quán)利要求7至10之一所述的密封元件，其特征在于，所述第一貼靠面(21)和所述第二貼靠面(22)形成約68°至約78°的角度。
12.具有按照權(quán)利要求7至11之一所述的密封元件(20)的、用于連接兩個(gè)管道(10)的管連接裝置(30)。
13.按照權(quán)利要求12所述的管連接裝置，其特征在于，構(gòu)成有按照權(quán)利要求1至6之一所述的管道(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管道(10)，該管道在至少一個(gè)端部上具有作為連接系統(tǒng)一部分的支座(100)，其中，所述支座(100)具有內(nèi)密封面和外密封面，這些密封面向內(nèi)傾斜并且內(nèi)密封面和外密封面通過(guò)臺(tái)階相互分開(kāi)。此外，本發(fā)明涉及一種具有環(huán)形基本形狀的密封元件(20)，在該密封元件中，橫截面具有第一貼靠面以及帶有上側(cè)和下側(cè)的第二貼靠面，其中，第一貼靠面設(shè)置用于貼靠在管道(10)的外側(cè)(14)上，而第二貼靠面設(shè)置用于貼靠在朝向管內(nèi)部?jī)A斜的密封面上。最后，本發(fā)明涉及一種用于連接兩個(gè)管道(10)的、具有這樣的密封元件(20)的管連接裝置(30)。
文檔編號(hào)F16L23/032GK103201550SQ201180053699
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
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