专利名称：用于非常缺乏平坦度的支承面的可变形合成密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于非常缺乏平坦度的支承面的可变形合成密封件。
背景技术：
为了在支承面与密封件之间传递足够的接触压力，这个压力必须尽可能均勻。要求最小压力确保密封件的密封性。然而，如果密封件过于刚硬以至于不能适用，那么支承面缺乏平坦度也可以危及密封性，从而逐渐失去压力的均勻性。另外，尤其是如果支承面由易碎材料制成，那么刚性密封件与缺少平坦度的支承面相接触会产生过度的局部压力。例如， 就搪瓷凸缘来说，针对它的德国标准DIN观007-2(例如)允许直径介于1000毫米与2000 毫米之间的凸缘缺乏多达8毫米的平坦度。因此，日常密封件过于刚硬以至于产生过度压力，或正好相反在不平坦表面上缺乏密封性，或者过于柔软以至于不能够施加足够的接触压力。由弹性体制成的密封件在某些情况下可以令人满意，但在高温下或在某些将要密封的流体存在的情况下会遭到破坏。因此，它们的用途并不普遍。某些(尤其是中空的或可充气的)密封件在任何情况下均过于柔软以至于不能在支承面上传递足够的张力。另一种已知类型的无漏损密封件是含有确保支承面上的封套或支承面的接触的波纹状弹簧的聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene ;PTFE)封套。在DE-U-89 14536中给出了实例。PTFE抵挡大多数流体，从而解决了由弹性体制成的密封件在与制成的流体化学相容性方面的不足。缺点在于波纹状弹簧不能够在变形的支承面上施加均勻压力。本领域技术人员知道如何通过在弹簧与封套之间插入由芳族聚酰胺纤维制成的 (例如)取决于局部缺乏平坦度的幅度而大约较厚的垫片来改进此种密封件。随后获得相对均勻的接触压力，但这种方法并不可靠且需要很长时间才能实现。在任何情况下，显著缺乏平坦度均难以获得令人满意的结果。在DE-A-36 01346中或DE-A-195 39761中公开了这种概念。同时，必须引用文件US-A-5 558 347，其中密封件的弹性部件由焊接在一起的填充有高压气体的两个波纹状弹簧组成。这种较复杂的设计有助于减小接触压力的不均勻性，而不会完全将其消除。此外，本文表明这种类型的密封性首先打算用于直径小于213毫米的搪瓷凸缘。文件US-A-4 9961 891公开了由蜂窝式PTFE材料制成从而具有较高压缩性的平坦密封件。然而，该结构为多孔的，它不能被允许具有某些有害流体且密封件难以清洁。文件EP-0100 228公开了由高粘度块构成的密封件，当材料为热塑性时，为了调整成更适于密封件的极面，在必要时高粘度块在物理转化之前可以为粉末或颗粒的形式； 但没有为并非设计用于在压力下工作的密封件设想张力传递。概念似乎最接近于本发明的文件FR-A-2 190 317关于用于诸如人耳周边的高度不规则表面的隔声密封件。通过不透气袋的媒介物来进行密封件与这些表面的接触，不透气袋为自身闭合的焊道形式且填充有通过抵靠彼此滑动而在其中循环的滚珠。袋可失去其形状且紧靠与其接触的表面的形状。然而，这种密封件也不适合施加有均勻压力，因为其在支承面之间传递张力的能力仍然过于有限。
发明内容
本发明阐述了一种改进的密封件，其既满足了可足够变形以适合于平坦度显著缺乏的必要性，还满足了施加足够接触压力的刚性。概括地说，本发明关于一种密封件，其包含可变形封套和含于所述封套中的核心，所述核心由柔软袋中的颗粒状流体构成；密封件的特征在于所述袋为透气的且部分地填充有所述颗粒状流体。这种“颗粒状流体”为二相的，其由能够穿过所述袋的壁的大气构成，或更通常地由气体构成；并且能够抵靠彼此滑动。最后，所述袋可在所述封套中移动。由颗粒状流体来局部填充袋表明除了所堆叠的颗粒之间的空隙之外，袋内还存在大量空气。然而，由于袋为多孔的，因此如果密封件的压缩足够大以充分减小其内体积， 那么这些大量空气中的一部分可以消失。只要大量空气仍然存在于袋中，构成流体的颗粒在袋中就享有较高移动性因此，颗粒易于滑动直到适合于平坦度的显著缺乏。当这些大量空气已经消失时，压力传递通过滚珠的接触而发生，滚珠由于其刚性和其组件的稳定性而承受较高接触压力，但仍然存在滑动能力，这使得直到最后也能调整密封件的一点到另一点的过度压差。袋在封套中的移动性有助于滚珠的良好分布和它们在密封件的支承面之间的流动。袋的某个程度的弹性可能为容许的甚至为优选的，以使得袋能够响应张力而延伸且能够进一步有助于颗粒的滑动。然而，较高弹性为不宜的，因为密封件将变得过于柔软。 另外，可以建议哪一个是为什么基本上不可延伸的袋。如果袋为弹性的从而为可延伸的，那么可以用沿袋的单向延伸的由基本上不可延伸的材料制成的细线或其它部件对其加固，以使延伸仅能够沿另一方向。同样可以将诸如圆盘的刚性元件配置在袋的附近，以用作对袋的局部加固，或用以限制袋的移动和变形以使其局部完全刚性。如果封套由PTFE制成，而袋易于在PTFE上滑动，那么密封件的操作得到了改进。 在一个较为尤其有利的实施例中，封套由重组PTFE制成，重组PTFE由自身卷起以封闭袋的条带形成。
现将参阅图1、图2和图3来描述本发明，这些图分别代表图1为处于自由状态的密封件的横断面；图2为处于压缩状态的密封件的横断面；以及图3为密封件的俯视图。
具体实施例方式根据图1，两个支承面1和2为相对且平行的，且密封件3插于它们之间。密封件 3包含由C形部分的重组PTFE制成的封套4，封套4由分别静置于支承面1和支承面2上的两个唇状物5和6以及接合唇状物5和唇状物6的弯曲连接部件7组成。封套4含有由袋9组成的核心8，在填充有颗粒状流体10的自由状态下，袋9近似为圆形部分；然而，只要不压缩袋9，大量空气11仍然存在于袋9中。袋9为可变形的、透气的且为几乎不可延伸或不可延伸的。为了固持颗粒10，袋9 完全闭合且微孔小于颗粒10。袋9可能由梭织材料或编织材料制成。当通过使表面1和表面2会合来向密封件3施加压缩时，获得图2的状态。封套4变形了，并且核心8在唇状物 5和唇状物6之间受到压缩。大量空气11通过袋9的微孔消失、排出，并且通过唇状物5和唇状物6与袋9的唯一媒介物，颗粒10的填充从一个支承面1延伸到另一支承面2。由于这些元件为可变形的，因此图2的状态考虑了组件的所有部分，而不管唇状物1和唇状物2 之间从一个位置到下一放置的不同间距。颗粒的滑动减轻或消除了局部压力变化。目前， 袋9的材料为拉紧的，从而使得由颗粒10传递的内压力能够扩大。本发明的密封件可以为如图3中所表示的常规形状的圆形密封件，但不排除其它形状。本密封件的应用实例关于由顶上装有盖子的容器组成的搪瓷化学反应器。将密封件3配置在盖子与容器之间以建立密封性。温度条件介于-60°C与+250°C的限制之间。反应器中的内压力可能介于0巴绝压(真空)与7巴绝压之间。封套由Garlock Company生产的重组PTFE材料和Gylon style 3 504make组成，并且袋9由聚丙烯腈织物制成。颗粒为较小钢制滚珠。可以向二相气-固流体添加润滑剂。现将描述某些改进可能性。已经发现，袋9的过大弹性为不宜的。通过用不可延伸的细线或纤维13来加固袋9可以减少自然弹性。有可能仅沿一个方向添加细线或纤维 13，例如图3中所表示的部分的圆周方向。随后，避免核心8的过度平坦化和传递压力的减小，但沿密封件3的切线方向保持着较大弹性，以有助于滚珠根据支承面1和支承面2的间距不均等而从袋9的一个部分移动到另一部分。可以通过合适的障碍物来避免核心8的过度变形或袋9的部分的过度平坦化，障碍物诸如，环绕密封件3的圆柱盘14。另一圆柱盘(未图示)可以配置在袋9的另一侧面上。其它圆盘15和圆盘16甚至是平板可以插于袋9与唇状物5和唇状物6之间。它们必须局部铺展单位压力以帮助密封件3适合于支承面1和支承面2的显著变形。通过其弹性性质，圆盘15和圆盘16中的每一个可以帮助补偿相应唇状物5或唇状物6的可能蠕变；其它弹性元件可以插于封套4与核心8之间，具有相同效果。然而，由于重组PTFE具有非蜂窝式结构，因此其还具有改进的抗蠕变力。圆盘15和圆盘16也可以由较硬材料制成以更规则地铺展颗粒的推力。
权利要求
1.一种密封件(3)，其包含可变形封套(4)和含于所述封套中的核心(8)，所述核心由柔软袋和含于所述袋(9)中的颗粒状流体(10)形成，所述颗粒状流体为气体和刚性滚珠的混合物，所述密封件的特征在于，所述袋为透气的且仅部分地填充有所述滚珠，且所述袋可在所述封套中移动。
2.根据前述权利要求所述的密封件，其特征在于，在将通过插于所述袋与所述封套之间的中间圆盘(15和16)密封的支承面上铺展所述颗粒的推力。
3.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述袋(9)由梭织材料或编织材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的密封件，其特征在于，所述袋(9)具有有限的弹性且使得所述颗粒通过沿着所述袋的周长或长度滑动能够重调布置。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的密封件，其特征在于，润滑剂有助于所述颗粒 (10)之间的所述滑动。
6.根据权利要求4所述的密封件，其特征在于，包含沿所述袋(9)的单向基本上不可延伸的材料的细线(13)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的密封件，其特征在于，包含刚性元件(14)，其配置在所述袋(9)的附近以限制其移动。
8.根据权利要求7所述的密封件，其特征在于，所述元件为环绕所述袋的圆盘。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的密封件，其特征在于，所述封套由聚四氟乙烯制成。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的密封件，其特征在于，所述封套为自身卷起的重组聚四氟乙烯的条带。
全文摘要
本发明关于一种密封件，其包含外封套(4)，其可能由聚四氟乙烯制成；内核(8)，其由局部填充有颗粒状流体(10)的透气袋(9)制成。当支承面(1、2)将被密封在彼此附近时，所述袋(9)受到挤压，上部大量空气(11)排出到外部，所述颗粒(10)在所述封套(4)的唇状物(5、6)与所述支承面(1和2)之间传递相当的接触压力。所述颗粒在所述挤压移动期间可能已经移动了，以便通过自身在所述袋中重新分布来使压力平均，即使在所述支承面(1、2)之间显著缺乏平坦度也为如此。
文档编号F16L23/16GK102232156SQ200980148325
公开日2011年11月2日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月10日
发明者珍·佛朗索瓦·茱莉亚, 米歇尔·拉佛库伊斯, 罗伦·高美, 苏菲·帕斯 申请人:加洛克法国公司, 原子能与替代能源署