CN100451424C - 在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在靠近管(1)进入容器的位置密封地固定该管的装置(30)。该管(1)的一端(10，11)与柔性材料制成的部件(7，8)配合形成球形接头(7，8，10，11)，并相对于该容器被牢固地安装所述装置(30)具有：套管元件(14)，所述管(1)通过该套管元件，并且该套管元件设计成与所述容器一体地被安装；和至少一个O形圈(3，4)，该O形圈(3，4)靠着所述管并且容纳在面对管(1)的所述套管元件(14)部分中的凹槽中。

Description

在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置
技术领域
本发明涉及一种在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置。
背景技术
从EP-A-0128818和US-A-4689130可知使用光化学反应器的工业过程。
从US-A-3998477还可知用于将管固定到容器的管道上的装置，该装置容许密封地固定石英管，同时允许该管的微移。
当在该容器中发生强烈紊流时，或者如果使用的管非常长时，该管可能破裂(例如使用石英管)或弯曲(例如使用钢管)。施加在该管上的应力常常导致保证密封的唇形密封件的永久变形和位于反应器外的该管顶部的O形圈的永久变形。
EP-A-0321341以申请人的名义公开了用于密封地固定通过容器壁的基本圆形截面的管的装置，其中所述容器外的该管的端部与柔性材料制成的部件结合形成球形接头，并且其中至少一个唇形密封件保证通过容器壁的所述管的密封。该装置允许密封地固定通过容器壁的管并且能够经受由紊流液体介质和容器的内压在管截面上产生的应变导致的应力。
然而，上述的管固定装置存在一些缺陷。使用的密封件的耐化学性差。因此，在腐蚀性化学介质中使用这些密封件时，需要经常维护，甚至会发生与泄漏有关的危险状况，因此导致代价高昂的停产。
因此需要能够降低维护频率的将管适配于容器的装置。
发明内容
为了该目的，本发明公开了在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置，该管的一端与柔性材料制成的部件配合形成球形接头，并相对于该容器被牢固地安装，所述装置具有：套管元件，所述管通过该套管元件，并且该套管元件设计成与所述容器一体地被安装；和至少一个O形圈，该O形圈靠着所述管并且容纳在面对所述管的所述套管元件部分中的凹槽中。
在优选实施方案中，本发明具有一个或多个下述特征：
-所述装置具有两个O形圈，每个所述O形圈靠着所述管并且容纳在面对所述管的所述套管元件部分中的凹槽中；
-所述套管元件能够部分地插入到容器进入管道的管颈；
-至少一个O形圈由全氟化弹性体材料制造；
-所述套管元件还具有靠着所述管的O形保险圈；
-所述管的所述端具有与柔性材料制成的部件接触的凸起形状；和
-所述管具有紫外线发射器。
本发明还涉及具有本发明的装置的容器。
附图说明
当阅读下面的本发明实施方案的具体描述时，将明显看出本发明的其它各种特征和优点，所述实施方案依照唯一的附图1仅仅作为举例而给出，附图1表示根据本发明实施方案的在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置的纵剖面。
具体实施方式
本发明公开了在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置。该管的一端与柔性材料制成的部件配合形成球形接头，该柔性材料设计用于相对于容器牢固地安装。该装置具有：套管元件，所述管通过该套管元件，并且该套管元件设计成与所述容器一体地被安装；和至少一个O形圈，该O形圈靠着所述管并且容纳在面对所述管的所述套管元件部分中的凹槽中。该O形圈耐用、易于制造并且能够由诸如全氟化弹性体材料这样的非常耐化学性的材料制造。因而本发明的装置比现有技术的装置需要的维护更少。而且本发明的装置通过减少泄漏危险而提高了安全性。
该附图1表示根据本发明实施方案的在靠近管进入容器的位置密封地固定该管的装置的纵剖面。
该图特别地显示了在靠近管进入容器的位置带有大致圆形截面的管1。
管1可以包括材料的任意组合，如果合适也可以仅由一种材料制造，并且可以是任何尺寸。该管例如可以包括玻璃，石英，石墨，全氟化弹性体材料或诸如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯这样的聚合物衍生物，或从诸如钢、电镀钢、不锈钢、镍、铜或蒙乃尔合金这样的金属或合金获得的材料。该管也可以是实体或中空的。
如果合适该管围绕点C被安装，该点C相对于容器固定。如图中所示的优选实施方案那样，固定的点C优选地在容器的外部。该点C也位于管1的纵轴线1A上。这样，装置30例如可以具有旋转机构，其包括图示实施方案中的元件7，8，10，11的组合或者根据另一种形式仅仅是元件8，11的组合。该机构允许管1基本在该管的一端10，11围绕点C旋转。
在所示实施方案中位于该图底部的容器例如可以具有进入管道2。管道2例如允许朝向容器内部的进入被校准。在管道2下方，管1的一部分贯穿容器，而该管的端部10，11优选地在管道2之外。
该容器例如可以用作化学反应器或蒸馏塔。它也可以在压力下或真空下包含流体。旋转连接7，8，10，11允许该管的微移，这可从现有技术获知。为了吸收振动它允许该管的微小旋转，所述振动例如由容器中的流体导致的紊流而产生。
装置30具有套管元件14。该套管元件可以基本上沿管1的纵轴线1A布置在点C和管道2之间。如果合适，该套管元件通过中间部件与容器一体化。它能够以不同的方式连接到容器，随后将描述一个连接的例子。套管元件14具有用于管1的通道的孔(为了该目的它可以是中空圆柱或垫圈的形式)，该孔例如为圆形。而且，该套管元件可以具有可以被连接的若干部分(例如卡爪)。该套管元件例如可以有利地为同心夹紧爪式卡盘的形式，即卡爪同步地关于待固定的部件移动同时保持同心的夹紧卡盘。该套管元件例如还可以有利地为组合卡盘的形式，即卡爪能够同步或单独地被固定的卡盘。它也可以为圆柱形的两个半部，这两个半部分可以结合在一起以用于调整到管1的外径的开口直径。实际上该套管元件具有若干部分使它容易拆除，并且如果合适，使它容易将O形圈放置到该套管元件上。为了更容易将管1适配到套管元件14内，开口直径应当稍大于该管的外径。
在一个实施方案中，该装置具有O形圈3，4。O形圈3，4靠着管1放置并且容纳在面对管1的套管元件14部分中的凹槽中。
该O形圈在套管元件14和管1之间垂直地密封该装置。
优选地，作为举例，在这里从剖面上看，该O形圈的主要部分(例如95％)容纳在该凹槽中。因而该O形圈是“流线型的”。该密封的仅仅一小部分突出该凹槽之外。因此该凹槽提供的保护至少部分地防止了由于容器中存在流体而导致对O形圈的损坏(例如变形和破裂)。然而，实际上O形圈容纳在凹槽中并不必然防止该O形圈膨胀。由于密封件的膨胀增加了对管的密封压力，因此这可以有助于增强密封。与此相比，使用诸如唇形密封件这样的不特别对称的密封件防止了该密封件的主要部分容纳在凹槽中。不是特别对称和不具有或称不上流线型的密封件因此被暴露，并且尤其容易收到容纳于容器中的流体的影响。这样的密封件受到无限制的膨胀(因为没有凹槽)。该膨胀因此危险地导致了对密封的破坏。而且，O形圈更容易制造并且可以由诸如全氟化弹性体材料这样的耐用材料制成，所述耐用材料具有高耐化学性和低损耗。因此，本发明的装置比现有技术的装置需要的维护更少。与现有技术的装置相比，还提高了尤其关于泄漏危险方面的安全性。而且，生产O形圈需要的材料更少。
优选地，该装置在套管元件14上，即在面对管1的表面上具有两个O形圈3，4。每个O形圈3，4容纳在面对管1的套管元件14中的凹槽中。O形圈3，4的一部分突出(稍微)其被容纳的凹槽之外并且挤压管1。与每个O形圈3，4或每个相关的凹槽相关的中平面大致平行而且大致垂直于静止的该管的纵轴线1A。这些中平面之间的距离例如可以被选择成尽可能的小，从而不会阻止管的移动。实际上，该距离典型地为大约为一厘米。
这两个O形圈在套管元件14和管1之间垂直地密封该装置。足以令人惊奇的是，使用两个O形圈被证明能够比仅使用一个O形圈产生可靠的多的密封。具体地说，在O形圈的两次置换操作之间，根据本发明使用两个O形圈的装置的工作时间(或者使用寿命)比仅使用一个O形圈的所获得的使用寿命长的多。实际上，使用两个O形圈的使用寿命比使用单个O形圈所获得的使用寿命的两倍还要长的多。因此所获得的密封效果是非线性的。由此，本发明的装置与现有技术的装置相比，需要的维护(例如，替换一个或多个损坏的O形圈)更少。
而且，由于O形圈3，4容纳在凹槽中，因此它们部分地为流线型，因此受到保护。所以它们更少地暴露于传统地用于将管适配到现有技术容器的唇形密封件所受到的损坏。结果，增强了O形圈的耐受性并因此提高了使用寿命。
在一个实施方案中，如图所示(准确地说是在图的底部)，进入管道2在管道2的顶部具有管颈2A。套管元件14沿该管的纵轴线1A基本位于旋转机构7，8，10，11和管颈2A之间。具体地说，管道2和管颈2A允许管1连接到容器。
而且，它能够部分地将套管元件14插入到管颈2A中。在套管元件14和管颈2A之间的密封也可以通过O形圈5B获得。如果合适，该O形圈可以被容纳在大致圆形的凹槽中，并且面对管颈2A。
将套管元件14部分地插入管颈2A还提高了套管元件的配合和该管沿轴线1A的位置和保持。
在一个实施方案中O形圈3，4(如果需要，还有O形圈5A，5B，5C)中的至少一个由全氟化弹性体材料制造，即氢原子被氟原子代替的弹性体。
该类型的材料特别地产生有效的密封。现在，由于它们复杂的形状，唇形密封件不可获得或不能从全氟化弹性体材料产生。与此相比，O形圈本身尤其适合使用该类型的材料，并且相比较而言，需要的材料也更少。
在一个实施方案中，O形圈3，4由聚四氟乙烯(PTFE)制造，聚四氟乙烯具有对化学物质的优良耐受性、良好的耐热性和低摩擦系数。
也能够使用其它全氟化材料，例如kalrez。
如果需要，该O形圈能够使用全氟化弹性体制造，并且结合氟化弹性体的弹性特性和PTFE的耐化学和耐热性，在高达超过300℃的温度下能够连续使用。
也可以预见，可以使用诸如氟橡胶这样的氟化弹性体制造的O形圈。
在另一个实施方案中，由各种上述材料制造的O形圈的组合(例如3，4，5，5A，5B，5C，7和8)可以用于获得所有O形圈的最合理的性价比。
在一个实施方案中，套管元件14还具有一个第三0形圈5，所述O形圈容纳在套管元件的凹槽中并且挤压管1。该O形圈5是O形保险圈，在O形圈3，4失效的情况下至少可以暂时地阻滞泄漏。在O形圈5和O形圈3，4之间，该套管元件在面对管1的套管元件14的表面中还具有孔14A。第三O形圈5因此关于形成孔14A的平面位于两个O形圈3，4的相对侧上。该孔14A通向能够被螺钉14C阻塞的通道。为了防止例如由于两个O形圈3，4失效造成的任何泄漏，该通道可以连接到泄漏探测器(例如压力报警器)。
螺钉14C可以是现有技术已知的连接管。
管1围绕其旋转的端部10，11也可以具有与图示实施方案相似的凸起形状。该端部与至少一个密封件8，优选和两个密封件7，8接触，所述密封件由柔性材料制造，该端部10，11与所述柔性材料形成旋转机构7，8，10，11(在该情况下具体而言是球形接头)。能够用于制造密封件的所述柔性材料包括诸如天然或合成橡胶的标准材料，氟化和氯氟化的聚合物，乙烯丙稀共聚物等。该球形接头允许该管围绕大约在凸起形状10，11的中心的固定点C的微小旋转，以用于吸收振动并且允许管1保持在适当位置，以抵消该管的截面上的背景效应。
在一个实施方案中，如果需要，管1具有一个用于诸如自由基氯化反应器这样的光化学反应器的紫外线发射器(或UV灯)，并且在压力下操作。其直径因此典型地在30mm和300mm之间，其长度在1m和6m之间。该管能够由石英或玻璃制造，并且是中空的，以容纳UV灯，如果需要，可以用于容纳冷却装置。
在图示的实施方案中，部件6焊接(或机械结合)到板(或凸缘)6A和6B并且通过螺栓9连接到容器(通过管颈2A)的管道2。元件2A和6A夹紧套管元件14，从而将该套管元件连接到容器。球形区10和11赋予了该管末端凸起形状。该末端在球形区10和11之间具有圆柱形部分20。该管的凸起端可以以球形内切，该球形的半径R从大致位于管1的纵轴线1A上的点C延伸。该管还设有孔16，用于插入UV发射器，并且如果需要，用于插入冷却装置。焊接到板12A的部件12允许密封件7和8被调整并通过螺栓13挤压在一起，该螺栓将板(或凸缘)12A和6B连接在一起。管1中UV灯的电源通过孔15提供。为了清楚表示起见，在图中未示出插入孔15从而在管1破裂的情况下防止容器中的物质排空的系统。密封件7和8的表面7A和8A分别顺应管1端部的球形区10，11。如上所述，密封件7和8允许保持管1，同时抵制容器的内压在管的截面上导致的背景效应。这些密封件7和8允许该管围绕中心C的微小旋转。该旋转受到限制，具体是被O形圈3和4所限制。尽管该旋转受到限制(关于轴线1A的最大偏移角的量级一般大约在一个弧度的分数的水平)，然而它足以防止由容器中液体介质的紊流所导致的破裂。板6A具有通道17，该通道通向面对管1的孔，并且允许在O形圈5下游进行进一步的泄漏探测。
无论如何，本发明不应限于上述的变化形式，而应包括本领域熟练技术人员容易获得的各种其它变化形式。例如，本发明包括具有本发明装置的容器，并且作为延伸，还包括具有本发明的装置的任何类型的容器。

Claims (8)

1.在靠近管(1)进入容器的位置密封地固定该管的装置(30)，该管(1)的一端(10，11)与柔性材料制成的部件(7，8)配合形成球形接头(7，8，10，11)，并相对于该容器被牢固地安装，所述装置(30)具有：
套管元件(14)，所述管(1)通过该套管元件，并且该套管元件设计成与所述容器一体地被安装；以及
至少一个O形圈(3，4)，该O形圈(3，4)靠着所述管并且容纳在面对管(1)的所述套管元件(14)部分中的凹槽中。
2.根据权利要求1的装置(30)，其特征在于：所述装置(30)具有两个O形圈(3，4)，所述O形圈(3，4)的每一个靠着所述管并且容纳在面对所述管(1)的所述套管元件(14)部分中的凹槽中。
3.根据权利要求2的装置(30)，其特征在于：所述套管元件(14)能够部分地插入到容器进入管道(2)的管颈(2A)。
4.根据权利要求1的装置(30)，其特征在于：至少一个所述O形圈(3，4)由全氟化弹性体材料制造。
5.根据权利要求1的装置(30)，其特征在于：所述套管元件(14)还具有靠着所述管(1)的O形保险圈(5)。
6.根据权利要求1的装置(30)，其特征在于：所述管(1)的所述端(10，11)具有凸起形状，与柔性材料制成的部件(7，8)相接触。
7.根据权利要求1的装置(30)，其特征在于：管(1)具有紫外线发射器。
8.具有根据权利要求1的装置(30)的容器。
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