专利名称：用于如滑阀闸板、闸门或此类关闭机构的密封机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封机构，它用于一个可从关闭位置到开启位置或反向移动的关闭机构，例如滑阀板、闸门或其类似物，该密封机构主要由一个在关闭机构的关闭位置时密封面可进入密封位置的密封环组成。
原则上已有这种形式的密封机构，例如可从德国专利DE3401955AL中得知。已知的密封机构涉及一可充气的软管密封，它由一有弹性的高密度的材料制成的软管体和一个置于一个槽中并必要时可更换的密封环构成。软管体由弹性的、对流体密封的材料例如氟—弹性体组成，而密封环则应为由特别耐磨的材料例如硅树脂组成。已知的密封机构特别是用于核反应堆的容器回转盖板的密封，但是它不适用于高温和腐蚀性复合物介质的关闭机构的密封，按德国专利DE4114902AL中已知的含环状、可膨胀的橡胶弹性密封元件同样也是这种情况。
本发明目的是提供一种一开始所述形式的密封机构，其制造费用较低，并且当关闭机构在高压、高温工作介质作用时，使用较小的力就能达到一个足够高的密封力。
该目的可由权利要求1的特征部分来实现。相应地最好为高耐磨密封材料形成的密封环埋在一个多层有弯曲弹性的膜片上的回转形凹槽中并且在对膜片加载的压力介质作用下可使其密封面进入密封位置。本发明的核心首先是所提及的膜片的多层构造。该膜片的多层结构使其本身变形力减少到最小并且能得到一个对膜片加载的压力介质到密封环的相应提高的压力转换效率。
对应于权利要求8膜片至少由2个特别是4个或更多的耐高温的带状金属材料组成，在膜片的卸载状态时其在整个长和宽度方向紧密地叠在一起。因此膜片在卸载状态时没有内应力。这也能显著提高所述压力转换的效率。此外，该膜片也能耐高温和高压。这种结构设计的密封机构亦适用于受到高温的关闭机构。此外，按本发明的密封机构允许将密封力降低到一个最小值，这样在操作该关闭机构时或将其从关闭位置移动到开启位置或反向移动时能得到该关闭机构的相应的高的灵活性。
按本发明的密封机构适用于所有形式的滑阀和闸门。它既可以装在关闭装置的移动部分例如关闭机构也可以装在固定部分即壳体或其类似物上。与此相应膜片沿内、外边缘与关闭机构对于流体密封地相连或者与包含关闭机构的壳体对于流体密封地相连，特别是在膜片和关闭机构或壳体之间焊接围成一个压力介质腔，它通过一压力介质管和一个压力介质存储器相连。
密封环密封面的大小是在压力介质腔中最大可设置的压力和要求的密封压力之比，以及密封环材料的耐磨性的函数，对膜片进行加载的压力介质可为气体或是液体。
本发明进一步结构细节在权利要求3及3以下权利要求中描述。
以下将参照附图对本发明密封机构的实施例进行较为详尽的说明，附图中
图1为按本发明密封机构第一种实施例的径向断面的一部分。
图2为按本发明密封机构第2种实施例的径向断面的一部分，它附属于一个能从关闭位置以开启位置运动并反向也移动的关闭机构，即滑阀闸板。
图1为密封机构径向断面的一部分，亦即通过一个管道或其类似物的回转轴4的截面，其中装有一个未画出的带有壳体11和在壳体11中横交于回转轴4的可移动的闸板3形式或类似形状的关闭机构的关闭装置。闸板3在图1中用点划线示出，并用双向箭头17表示其来回运动。
包含闸板3的密封机构由一个绕回转轴4径向延伸并为高耐磨性密封材料组成的密封环2组成。该密封环2朝关闭闸板3的一侧做成一个平面以形成一个回转密封面6。将该密封环2埋在一个多层(5层)有弯曲弹性的膜片1的回转形凹槽18之中，并且在对膜片1加载的压力油作用下其密封平面6可进入密封位置，即对着关闭闸板3的方向运动。最好是将该种密封机构配置在关闭闸板3的两侧，这样不仅能保证在管道较小压力侧的密封，而且能保证在其较大压力侧的密封。
膜片1沿内外边缘对流体密封地与壳体11相连，即可焊接相连(环形焊缝7)，使在膜片1和壳体11之间同样围诚一个回转形的压力介质腔14，15，它通过一压力介质管8和一压力介质存储器9相连。
膜片1在环状焊缝7区域通过附加的、各自为回转形的条状材料19，20(膜片内边缘)或21、22(膜片外边缘)而得到增强，以便能够平衡在此区域内提高的弯矩。膜片1横截面大致成U形，其两支支腿向外弯曲，使它可与密封环2的密封平面大致平行地延伸。相应地对着膜片的壳体11中的环形面设计为将膜片1连带密封环2齐平地埋在它里面，其中膜片卸载时在该膜片和所提及的环形面23之间的回转形凹槽18的底部区域和膜片支腿的弯曲区域形成一个回转形压力介质腔，它们用符号15或14表示。
由图1也能得知，膜片1的回转形凹槽18在密封环2的运动方向被导进壳体11所属的环形面23的相应回转形凹槽24中，图1中用双箭头25示出了密封环2的运动方向，轴向导向发生在内、外回转形接触边16区域，该接触边16在膜片1和壳体11的凹槽24内、外侧界面之间。当要求应在较高压力下将密封环2压向关闭机构3，特别是在关闭机构较高压力一侧时，接触边会被抬起，在压力介质腔14和15之间产生液流联系，而在较低压力一侧时关闭机构本来就会由工作介质压力压向置于低压一侧的密封环2所属的密封面6。由此密封环2在一个很高的工作介质压力下紧紧地压进壳体凹槽24中，从而使膜片1在其整个长和宽上完全贴紧壳体—环状面23，压力介质腔体积减小到近乎为0。另外有利的是，尽管在密封环2上作用了较高的力，但膜片1却不再产生进一步的变形，环形焊缝也不再承受负载，因此所述密封机构的使用寿命就长了。
图1中压力传递膜片1处于卸载状态，这种状态之下密封环2的密封面6和关闭闸板3所属平面之间的距离13和膜片1到壳体凹槽24最深处的最大距离12大致相等。用这种方式可以在膜片1中产生同样大小、不同正负号的应力，同时在不提高压力介质腔15中压力的情况下可保证一个密封环2的最小的密封力，即仅由膜片1的弹性施加密封力。此外在压力介质存储器9中只需要很小的压力介质体积变化，就能使膜片或埋在膜片中的密封环2到达各个终端位置。将压力介质容器9设计为可膨胀的储介质容器或储介质柜，即最好为波纹(管)状的，可以平衡由于工作温度的变化而带来的体积差异。压力介质压力最好纯机械产生，即例如可通过一重力10产生，也可用一弹簧来代替重力，也可以将压力容器19置于液压或气动压力之下。首先提及的重力10的优点为由于压力介质容器9的膨胀而保持一个基本恒定的即与工作温度无关的油压。压力介质最好是液体介质。
在关闭机构压力侧设置所述的密封机构能可靠避免发生泄漏。密封环2的压紧与工作介质压力有关，所述的密封机构可根据外部条件调整。
为了避免产生使膜片1两边缘部分的带状材料19、20或21、22增强这种结构，建议按图2中在多层膜片1的凹槽18两侧各自连接一个近似S形截面的回转形波浪形结构26(径向向内)和27(径向向外)，使得膜片1的内、外边缘各自平行于密封环2的运动方向25延伸。从而使膜片的边缘应力降到最小，但却不损害其柔性。当然朝向膜片1的体壳11上的环形面也应以相应的方法制成。在径向截面中它具有一个与该膜片一致的轮廓。由此又能得到按图1所述实施例中的效果和优点。
组成膜片1的单独的带状材料由耐高温的且在高的温度时仍具有足够弹性变形能力的金属制成。在膜片的各种状态下带状材料在其整个长和宽方向上紧密地叠在一起，因而能附加提高一开始所述的压力转换效率。
作用于压力介质存储器9的上述负荷10，与关闭机构3的驱动装置和空行程相连，使得在操作时产生压力介质存储器9局部或完全的卸载，从而能保证关闭机构3在从闭合位置到开启位置或反向运动所要求的灵活性。
按图2的实施例中仍需提及的是，通过膜片1内外边缘S形波动的轮廓使得环形焊缝7的最大应力区移置到和该环状焊缝相连的膜片1的第一个拱形区域内。
图2中还画出了一个膜片1和关闭结构3之间的最小距离5，由于考虑到密封面6的最大磨损在卸荷状态，也即关闭结构3的运动位置，必须保持这个最小间距，这样可以避免膜片1和关闭机构3的直接接触。
仍需指出的是，对着密封环2两侧的压力介质腔14本来是没有压力介质的，只是在压力介质流经回转形接触边16时才会有压力介质进入所述压力介质腔。其间多余的压力介质又从回转形压力介质腔14泄漏进回转形压力介质腔15，该介质腔15和压力介质管8相连。
所有申请材料中公开的特征只要它们单个或者其结合相对于现有技术有新颖性，都被要求作本发明权利要求。
权利要求
1.密封机构，它用于一个可从关闭位置移进开启位置或者反向移动的关闭机构(3)，如滑阀闸板、闸板或类似物，并由一个在关闭机构(3)的关闭位置中的且其密封面(6)可进入密封位置的密封环(2)组成，其特征在于密封环(2)埋入一个多层有弯曲弹性的膜片(1)的一个回转形凹槽8中并且在对膜片(1)加载的压力介质作用下其密封面(6)可进入密封位置。
2.按权利要求1所述的密封机构，其特征在于膜片(1)沿其内、外边缘与关闭机构(3)对流体密封地相连或与包含关闭机构(3)的壳体(1)对于流体密封地相连，特别是用焊接相连，从而在膜片(1)和关闭机构(3)或壳体(11)之间围成一个压力介质腔(14，15)，它通过一压力介质管(8)和一个压力介质存储器(9)相连。
3.按权利要求1或2所述的密封机构，其特征在于凹槽(8)两侧各连有带近似S形横截面的回转形波浪形结构(26，27)，使得膜片(1)的内、外边缘各自在平行于密封环(2)的运动方向(25)延伸。
4.按权利要求3所述的密封机构，其特征在于在膜片(1)的卸载状态时，即在关闭机构的运动位置，它们与所属的关闭机构(3)或壳体(11)保持一定间距地延伸，并至少在密封环(2)区域中形成一个回转形的压力介质腔5。
5.按权利要求3或4所述的密封机构，其特征在于关闭机构或壳体(11)对着膜片(1)的环形面(23)在径向截面中具有一相应于此膜片(1)的构形。
6.按权利要求5所述的密封机构，其特征在于膜片(1)的回转形凹槽(18)在密封环(2)的运动方向被导进关闭机构(3)或壳体(11)所属的、相应回转形的凹槽(24)中。
7.按权利要求1到6之任一项所述的密封机构，其特征在于膜片(1)至少由两个，特别是四个或更多耐高温的带状材料组成，使在隔板卸载状态时在其整个长和宽方向相互紧密地叠在一起。
8.按权利要求1到7之任一项所述的密封机构，其特征在于压力介质储存器设计为特别为波纹管状的可膨胀的储存介质容器或介质柜，并且在关闭机构(3)的关闭位置可通过一个特别恒定的负载(10)压紧。
9.按权利要求8所述的密封机构，其特征在于负载(10)与关闭机构(3)的传动机构相连，操作关闭机构时，压力介质存储器(9)卸载。
10.按权利要求8所述的密封机构，其特征在于对膜片(1)加载的压力介质可为气体或液体。
全文摘要
一种密封机构，它用于一个可从关闭位置移进开启位置并反向亦可移动的关闭机构(3)，如滑阀闸、闸板或类似物，并由一个在关闭机构(3)的关闭位置且其密封面(6)可移进密封位置的密封环2组成。密封环(2)置于一个多层有弯曲弹性的膜片(1)的一回转形状凹槽(8)中并在对膜片(1)加载的压力介质作用下其密封面(6)可移进密封位置。
文档编号F16K3/18GK1127546SQ95190334
公开日1996年7月24日 申请日期1995年4月20日 优先权日1994年4月22日
发明者福尔克·布伦德尔, 厄维·克里格, 诺伯特·马克斯, 迪特里希·佐塞尔 申请人:切姆曼和杰生股份有限公司