专利名称：滑阀,特别是管桥式滑阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的滑阀，特别是管桥式滑阀。
这种滑阀已广为人知且已由本申请人制造和销售多年(见本申请人的第300,Ⅱ/82号文件，题为“用于炼制工艺的装置和设备、石油化学、化学程序Ⅲ”；DE-U-80 08 316或同样源自本申请人的专利EP-B-0 450646)。管桥式滑阀通常是指平阀、椭圆阀和圆阀以及单板式阀或双板式阀(采用楔-楔原理)，其带有直杆和在开启位为直的管状通道。本案涉及对一边为阀板或管桥与另一边即壳体之间的密封机构作进一步改进。该密封机构在所谓的管桥式滑阀中尤为重要。当阀门在开启位置，需要将其径流空间或流体通道与壳体内部的其余部分隔离开，从而亦与外界环境隔离开时，就要用到这类阀。当流动中的液体或气体沾染了升华物质的情况下尤其如此，因为这些物质将另外沉积在未密封的壳体部件中，会导致完全堵塞并因此使滑阀不能动作。这种滑阀尤其适用于输送含灰尘的气体，也可用于输送严重污染的液体介质，例如用于煤气工厂、燃烧车间、化工厂、管线等等。
专利DE-C-868 543公开了一种双板式阀，其管桥由柔性波纹管构成，其端面设置有滑动密封圈。管桥容纳于阀板壳体的管状零件中，该零件同时起到支承和导引管桥的作用。当阀处于开启位置时，在波纹管的弹力以及楔形结构的扩张作用下，滑环紧压住壳体上的密封座。这种已知结构具有以下缺点为了形成足够的紧密封，就必须使弹性波纹管的预应力相当高。后果是当管桥移动时，其密封圈在滑过时将以相当大的力紧压阀壳的对置密封座。其结果是在相接的密封面之间产生相当大的摩擦，因此需要很大的作动力来转换阀门。为避免这些缺点，在文件DE-U-80 08 316中提出将管桥的密封圈从阀板作动杆的延长部分悬浮下来，并为其装设了复位装置，该装置具有与密封圈相连的滚子，靠安装于壳体中的作动器凸起运转，并在阀通道区域内为滚子设有导入槽。这种组合式膨胀与松开装置的意图是既能在阀门开启位置紧紧压住密封圈，又能在阀门作动时确保管桥沿壳体的两个密封座自由移动。此外还提出在阀板的截门上装设滚子，在关闭位置时滚子进入作动器凸起的导入槽中，使得截门能够以最小可能摩擦来移动，在压差大的情况下尤其如此，而不会损害密封面。具体来说，管桥由两个密封圈加一个补偿器构成，该补偿器将密封圈相互连接起来。设定密封圈的大小使它们的直径与壳体上的密封座相匹配。补偿器由波纹构造的弹性金属环构成，其安装方式使得当补偿器压缩或膨胀时，能自动地清除掉积尘。在阀的开启位置，密封圈被一个楔形装置分开，该装置在阀壳中固定就位，且包含壳体的侧向设置部件，在阀的开启位置，每个部件与设在密封圈上的两个平楔相配合。管桥还包含有复位机构，在每个密封圈两侧设置有四个滚子，相对于其中轴成对地对称安装。滚子靠阀壳中安装的四个作动器凸起运转，并在阀的径流通道区域为滚子设有导入槽。作动器凸起与导入槽深度之间的间距被设定，使得当阀完全开启或关闭时，截门和管桥的密封圈均以气密封方式紧压住壳体上的密封座，即分别紧压住内楔或壳体楔。而当没有处于这两个极端位置时，它们被导引离开壳体密封座一段距离。从对已知结构所作说明中可以明显看出，这种结构相当复杂。必须对许多独立元件根据它们的顺序运动进行相互调整。因此，在制造已知的双板式带管桥滑阀时，要求达到最高精度。此外，已知结构包含许多易遭受摩擦性磨损的部件，以及在预定的运行周期后需要单独进行清洁的部件。如上所述，最大的缺点是要施加机械力，对管桥密封圈相对于阀壳上密封座的运动加以控制。
根据EP-B-0 450 646由本申请人所公开的一种双板式滑阀结构对这种装置进行了相当大的简化。然而，该结构的特征仍然是含有两个靠补偿器彼此相连的密封圈的管桥。
本发明的目的是在所谓的单板滑阀中形成最优密封关系，特别是在单板管桥式滑阀中。
根据本发明，实现这一目的是靠权利要求1中所述的特征部分的特征，从属权利要求中给出了优选可替换方案和结构的进一步改进。
因此，根据本发明，至少有一个壳体边密封面受到弹性预应力作用，该密封面是设置在壳体中的密封圈的一部分。如权利要求6中所述，根据本发明的密封装置优选为金属密封装置。因此，成形于密封圈上的密封面是经过适当加工的，尤其是经磨削或抛光过的铠装部分的表面，该部分位于密封圈面向滑板或管桥一侧。
优选的是至少有一个密封圈的弹性预应力是通过壳体与密封圈之间所设置的弹簧圈来产生的，特别是类似于盘形弹簧或波纹圈。如权利要求3所述，弹簧圈优选地被构造成，使得它以液密方式一边与壳体相接，另一边与密封圈上和密封面相反的一侧相接。在这种结构中，借助弹簧圈亦即借助与之相联的密封圈的弹性预应力，可在径流通道与壳体内部因而亦与外界环境之间形成紧密密封。于是提供弹性预应力的装置具有双重功能，即一面使密封圈受到应力作用，而另一方面形成液密密封。
在另一实施例中，至少有一个密封圈的弹性预应力是通过沿圆周均匀分布的压元件来产生的，在径流通道与滑板或管桥之间的区域中需要有单独的液密密封，如权利要求10和11所述。然而，该实施例提供的优点是除用机械装置提供预应力外，还可以选用气动和/或液压装置。
最后还要指出，根据权利要求12至14的实施例，其特征在于密封圈由软的柔性材料构成。为避免损伤这些密封圈，在其每一个的前面(沿径向从内向外看)设置有硬金属的刮环，当滑板和/或管桥动作时，刮环会刮除掉这些元件上的结块材料或类似积淀，使得柔性密封圈不会被这些积淀损伤。
为了在径流通道和壳体内部或外界环境之间形成液密密封，在壳体边的密封圈和刮环均安置在柔性平衬垫上，该衬垫优选地由纸或纺织材料制成。也可以使用石墨材料。
因此本发明的基本内容是用于单板滑阀装置的密封结构，特别是单板管桥式滑阀，其中在每种情况下密封面是金属的。至少有一个密封面，特另是在壳体边的密封面受到弹性预应力作用，目的是确保所需的密封作用。
如权利要求7所述的实施例对于修理工作特别有利，因为它能在轴向和径向对公差进行补偿。这种公差补偿以及在轴向和径向同步密封的功能，是由按权利要求7所提供的环形楔来保证的，对应于权利要求8来说该环形楔最好由石墨材料制成。
下面将参照附图对根据本发明所构成的滑阀的实施例进行更详细说明，图中
图1图示了单板管桥式滑阀，其中以剖面展示了管桥，并示出了金属壳体密封的四种变型；图2至5以大比例图示出壳体密封的四种变型，在图1中仅作了示意性图示；图6以剖面展示金属壳体密封的部分第二实施例，这种壳体密封尤其适用于修理工作；图7以放大的剖面图展示了受弹性预应力作用的金属壳体密封第三实施例；图8和9示出单板管桥式滑阀的局部视图，以及沿图8中Ⅹ-Ⅹ线的剖面图，以展现根据本发明的壳体密封的应用领域。
为了更好地理解现在所要描述的壳体密封，首先参照图8和9，其中图示了单板管桥式滑阀的基本结构。所示单板管桥式滑阀10包含阀壳11，其带有两个管架12与13以及两个壳体密封座或密封面14与15，滑板16可在其间前后滑动，(滑动方向)垂直于壳体11中由管架12与13所限制的径流通道17。滑板16由在此未详细说明的驱动机构18来驱动，该机构借助作动杆19与滑板相连。直接邻接于滑板16处设置有所谓的管桥20。在这种具体情况下，管桥20是由滑板16中大小恰当的孔构成的。当滑阀处于开启位置时，管桥20还与壳体边的密封面14与15相配合。在图9中滑阀处于关闭位置，流体通道17被滑板16挡住。当在图9中向右拉滑板16时，管桥20移动到通道17区域内，将通道打开以便流体流动。
阀壳11是朝外侧密封的，因此在阀壳中亦即在其内部21，可调节气体压力使之最好大于流体通道17中的压力。于是作动杆19在进入阀壳11的入口处，也必须以液密方式加以密封。
为了在壳体11中产生所需气体压力，壳体安装有供气接头22，通过它可吹入或抽出所谓的冲洗气体，以便清洁壳体内部。
应当指出，在该接合处，用于图9所示壳体的密封装置将参照图7再作详细讨论。因此，图9只示出了根据本发明的壳体密封的一个优选实施例。然而，其它所有实施例也等同地适用于根据图8和9的单板管桥式滑阀结构。因此图8和9也同样用于表示下述其它壳体密封的用途和位置。
下面参照图1至5对壳体密封的第一优选实施例加以说明。在图1中又示出了前面已参照图8和9讨论过的单板管桥式滑阀部分。现不再参照图1单独叙述这些部件。
因此，图1包含壳体密封的四种实施例，它们受到与管桥20相关的弹性预应力作用；如图8中明显可见，它们与滑板16具有对应关系。
所有四种变型的相同之处在于密封面14或15为密封圈23的一部分，该圈设置在壳体11中，并且可在弹性力作用下紧压住滑板16的、或如图1所示管桥20的密封面。在每种情况中，在密封圈23上形成的密封面14或15是经过适当加工的、特别是经过磨削或抛光的铠装部分25的表面，该部分位于密封圈23的面向滑板16或管桥20一侧。
在图1中由附图标记24来指示密封圈23的弹性预应力。弹性力24轴向作用，即沿着平行于流体经过流体通道17的方向。在图8中由箭头26来指示流体经过流体通道17的径流方向。
现参照图2至5对金属壳体密封的上述四种变型详加说明。应当说明在这种连接中，只要作用在滑板或管桥两侧的壳体密封之一是受到弹性预应力作用就足够了。优选的是该应力施加给作用在滑板耐压侧的壳体密封上。与之相反的壳体密封被成形或设置为固定就位。下面将只讨论在应力作用下的壳体密封。
于是，图2所示壳体密封包含一个圆环密封圈，它安装在环形槽27中，因而是轴向可动的。它靠在环形槽27的径向内边界上。使密封圈23紧靠在滑板或管桥上的轴向应力是由弹簧圈29产生的，该弹簧作用在密封圈23和壳体11之间，定位在座槽30中，该座槽位于容纳密封圈23的环形槽27底部。弹簧圈29类似于盘形弹簧。然而其形状使得它能够和密封圈23上与密封面14相反一侧、以及和座槽30的底面均形成液密式接触。这些支承表面最好都被适当加工过。
在密封圈朝着径向内边界28一侧具有倒角31，它能确保密封圈23自动对中。
除了在此所图示的盘形弹簧圈外，可用波纹金属环或类似的环形弹簧。只须保证密封圈23受弹簧元件的作用，沿轴向弹性地紧靠住滑板或管桥。
按图3的实施例展示了变型Ⅱ，与按图2的变型Ⅰ之间的本质区别在于在密封圈23的壳体边内角设有一个单独的环形密封32，它与壳槽27的径向内边界28相配合。此外，接纳密封圈23的壳槽27是在管架12与壳体11之间的焊缝区域中加工出来的。在图3中附图标记33表示该焊缝。
在图3所示实施例中所使用的弹簧圈与图2中是一致的。弹簧圈29一边靠着环形密封32、另一边靠着壳槽27的底面，这此支承面在此同样可经过特殊加工，以提高接触的液密性。然而，实践已经证明这种额外的加工一般是没有必要的。
图4所示的变型Ⅲ与图2中的变型Ⅰ的区另只在于倒角31位于径向外侧。其结果是使弹簧圈29可伸到靠近壳槽27的径向内边界28处。因此在对应于图4的实施例中，是在紧邻壳槽27的径向内边界28处对密封圈施加轴向应力的，而在对应于图2的实施例中，基本上是在密封圈23的中央施加轴向预应力的。
图5所示实施例为第四变型，其中密封圈23可滑动地靠着壳槽27的径向外边界34。于是，弹簧圈29也伸到靠近壳槽27径向外边界34处，使得其作用力相应地移到密封圈23的径向较外部分。
如上所述，壳体中的密封座可在弹性预应力作用下设在滑板或管桥的两侧。然而，通常只要两个壳体密封座之一受弹性力就够了。
通过恰当选择薄片金属制柔性圈即弹簧圈29，可调节弹性力的大小。
借助上述壳体密封，可在所有可能的运行条件下建立永久的、柔性金属性密封。
弹簧圈29还具有以下优点它能对所有制造公差以及热变形和机械变形处理进行补偿，这类公差或变形不会削弱密封作用。
图6示出了穿过滑板16并穿过与该滑板16相联的壳体密封部分的局部剖面图，它们被设置成使得位于耐压侧的壳体密封沿轴向受到弹性预应力作用，紧靠在滑板16或成形于其边缘的密封面上。滑板16相反一侧上的壳体密封被固定设置在阀壳11中，且包含一个密封圈35，该圈面对滑板16一侧装有铠装层36。该铠装层36朝向滑板的表面被磨削或抛光，从而形成相应的壳体密封面14。
设置在耐压侧的壳体密封包含受弹性预应力作用的密封圈23，其带有铠装层25和壳体密封面15，该表面被加工成与密封圈35的壳体密封面14具有同样光洁度，该密封圈35与壳体固定相连。密封圈23在背对滑板16或管桥20一侧具有环形圆周楔面37，受弹性预应力作用的环形楔38可靠压在该楔面37上。于是环形楔38一侧靠着密封圈23的楔面37，而另一侧与圆周壁相接，在这种情况下壳体中环形槽40的径向外边界39调节密封圈23；其结果是壳体被同步密封。于是环形楔起到既密封壳体又补偿尺寸公差的作用。借助作用于L形截面的耐压环41上的压缩弹簧42，向环形楔38施加作用力。可以理解沿圆周均匀隔开地装有若干压缩弹簧42，使得施加于耐压环41的压力同样也沿其圆周均匀分布。
密封圈43同样也具有L形基本截面。密封圈23和耐压环41在壳槽40中的位置使得它们的截面彼此相对转动180度。
该实施例尤其适用于对受弹性预应力作用的壳体密封进行改装或用于修理工作，因为上述环形楔38能够对径向和轴向公差进行补偿。
对应于图6的受弹性预应力作用的壳体密封主要用于当由于磨损和撕裂而需要更换设置在壳槽40中的软密封装置时。
还应当指出，环形楔38优选的是用石墨或用能够阻热、能流畅滑动、且可适度弹性变形的密封材料制成。除石墨外，陶瓷材料也可用于环形楔38。
优选地，相互面对的环形楔38的楔面和密封圈23倾斜不同的角度，使得弹性力以相对于管路通道形成紧密封的方式压住环形楔38。
压缩弹簧42的大小使得它们能够使滑板16紧紧地靠住壳体11，而克服由流体作用在其上的压力。
在按图7的实施例中，设置在耐压侧的密封圈23的弹性力是由至少三个独立的压单元43产生的，每个单元包含有压元件，特别是耐压螺栓44，它与密封圈远离滑板16或管桥20一侧相接触、并且受到由弹簧所产生的预应力作用。该弹性力是由设置在独立的压单元中的盘形弹簧45所施加的。密封圈23的预应力也可由液压或气动装置来产生。
在朝向壳体11中的流体通道17一侧，在密封圈23和壳体11或流体通道之间设置有金属补偿片式的环形补偿器46，它沿圆周一侧焊接在密封圈23上，而其另一侧焊在流体通道上或约束流体通道17的管架13上。补偿片是弯曲的，从而沿其整个圆周朝流体通道17鼓凸。具有这种结构的环形补偿器46在流体通道17与壳体11或壳体内部21之间形成密封。同时环形补偿器46使密封圈23轴向可动。
因此环形补偿器可基本上不受流体通道17中流体压力的影响而起作用，在当前情况下，环形补偿器在面向流体通道17一侧被薄片金属环48与流体通道17隔离开，该环48在管架13与滑板16或管桥20之间架起一个环形间隙47。金属环48与滑板16或管桥20的相邻表面以刮环的方式相接。因此，借助金属环48可阻止流体压力完全作用于环形补偿器46；另外，流体压力将抵抗盘形弹簧45的弹性力。
在申请文件中所公开的所有特征均作为本发明的基本权利要求，无论是单独或相互组合，这些特征对于现有技术水平来说都是新的。
附图标记列表10单板管桥式滑阀11阀壳12管架13管架14壳体边密封面15壳体边密封面16滑板17流体通道18驱动机构19作动杆20管桥21壳体内部22供气接头23受弹性预应力作用的密封圈24弹性预应力的方向25铠装部分26箭头27环形槽28侧边界29弹簧圈30座槽31倒角32环形密封33焊缝34侧边界35密封圈36铠装层37楔面38环形楔39侧边界40环形槽41耐压环42压缩弹簧43独立的压单元44耐压螺栓45盘形弹簧46环形补偿器47环形间隙48金属环
权利要求
1．单板滑阀，特别是单板管桥式滑阀，为了关闭或开启壳体(11)中的流体通道(17)，其滑板(16)以及可能的合适管桥(20)可借助作动机构在壳体(11)中移动，其中滑板(16)或管桥(20)在其边缘具有密封面，其对应于壳体中所设置的密封面，特别是环形密封面(14,15)，其特征在于至少壳体边的密封面(14,15)之一为设置于壳体(11)中的密封圈(23)的一部分，其在弹性预应力作用下与滑板(16)和/或管桥(20)的相邻密封面相接。
2．如权利要求1所述滑阀，其特征在于至少一个密封圈(23)的弹性预应力是由设在壳体(11)与密封圈(23)之间的弹簧圈(29)产生的，该弹簧圈特别是类似于平的环形金属薄片、盘形弹簧或波纹薄片金属环。
3．如权利要求2所述滑阀，其特征在于弹簧圈(29)其一侧以液密方式与壳体(11)相接，而其另一侧与密封圈(23)的远离密封面一侧相接。
4．如权利要求1至3之一所述滑阀，其特征在于受弹性预应力作用的密封圈(23)被安装成能够在成形于壳体中的环形槽(27；40)中轴向移动，并且可滑动地与环形槽(27；40)的径向内边界(28)或径向外边界(34；39)相接。
5．如权利要求4所述滑阀，其特征在于在一边即受弹性预应力作用的密封圈(23)与另一边即环形槽(27；40)的径向内或外边界之间，有单独的密封机构(32；38)在工作。
6．如权利要求1至5之一所述滑阀，其特征在于成形于密封圈(23或35)上的密封面(15或14)是铠装部分(25或36)上经过适当加工特别是磨削或抛光的表面，该铠装部分位于密封圈上朝着滑板(16)或管桥(20)一侧。
7．如权利要求1至6之一所述滑阀，其特征在于受弹性预应力作用的密封圈(23)在其远离滑板(16)或管桥(20)一侧具有环形的圆周楔面(37)，受弹性预应力作用的环形楔(38)可靠压在其上，使得环形楔(38)一侧与密封圈(23)的楔面(37)相接，而另一侧则靠在圆周环壁上，尤其是靠在壳体(11)中用来容纳密封圈(23)的环形槽(40)的径向内边界或外边界(39)上，其结果是使壳体(11)相对于流体通道(17)、或使流体通道(17)相对于外界环境实现同步密封。
8．如权利要求7所述滑阀，其特征在于环形楔(38)由石墨材料制成，或由具有相似热阻、能流畅滑动、且可适度弹性变形的密封材料制成。
9．如权利要求1、4至6之一所述滑阀，其特征在于至少一个密封圈(23)的弹性预应力是由至少三个沿圆周均匀分布的独立的压单元(43)所产生，每个单元含有压元件，特别是耐压螺栓(44)，它在气动、液压或机械力(弹簧元件45)作用下，向密封圈(23)的远离滑板(16)或管桥(20)一侧施加作用力。
10．如权利要求9所述滑阀，其特征在于在朝向壳体(11)中流体通道(17)一侧，在受弹性预应力作用的密封圈(23)和壳体(11)或流体通道(17)的壳体边边界之间，设置有环形补偿器(46)，特别是采用金属补偿片，其一侧沿圆周焊接在密封圈(23)上，而另一侧焊在流体通道(17)的壳体边边界上。
11．如权利要求10所述滑阀，其特征在于在流体通道(17)的壳体边边界(管架13)与滑板(16)或管桥(20)之间所形成的环形间隙(47)是由薄片金属环(48)架起的，该金属环(48)以刮环的方式与滑板(16)或管桥(20)的相邻表面相接。
12．如权利要求1所述滑阀，其特征在于当沿径向从内向外看时，在壳体边所设置的每个密封圈(23,41)的前面装设有刮环，并且密封圈(23,41)由软的柔性材料制成。
13．如权利要求12所述滑阀，其特征在于密封圈(23,41)和刮环均通过软的柔性平衬垫支承在壳体边。
14．如权利要求13所述滑阀，其特征在于平的衬垫包括纸和/或纺织材料。
全文摘要
单板滑阀,特别是单板管桥式滑阀(10),为了关闭或开启壳体(11)中的流体通道(17),其滑板(16)以及可能的合适管桥(20)可借助作动机构(18,19)在壳体(11)中滑动,其中滑板(16)或管桥(20)在其边缘具有密封面,其对应于壳体边设置的密封面,特别是环形密封面(14,15)。至少壳体边的密封面(14,15)之一构成设置于壳体(11)中的密封圈(23)的一部分,其在弹性预应力作用下与滑板(16)和/或管桥(20)的相对密封面相接。
文档编号F16K3/20GK1234102SQ97199112
公开日1999年11月3日 申请日期1997年2月28日 优先权日1996年10月23日
发明者诺伯特·马克思, 冈特·内格勒 申请人:切姆曼和杰生股份有限公司