CN102695901B - 阀和密封圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀（1），该阀包括：关闭装置（6），该关闭装置布置在流动通道内并且可在流动通道内运动；和密封圈（8），该密封圈至少包括第一密封部（9）和第二密封部（11），其中的第一密封部被布置成紧靠关闭装置（6）放置而第二密封部紧靠主体（2、3）放置。在所有情况下，紧密的阀的第一密封部和第二密封部（9、11）布置成彼此沿径向隔开一段距离，以允许所述第一密封部（9）由于流体压力而相对于所述第二密封部（11）沿轴向方向（A）运动，所述密封圈（8）设有位于所述第一密封部（9）与所述第二密封部（11）之间的波纹部（14），并且该主体（2、3）设有用于允许所述轴向运动（A）的空间。

Description

阀和密封圈
技术领域
本发明涉及一种阀和一种密封圈，尤其涉及一种提供可保证阀的紧密性的结构的方案。
背景技术
已知一种阀，在该阀中，流动通道设有关闭装置，该关闭装置可借助于从关闭装置伸出的轴运动。当该关闭装置在闭合位置中闭合阀的第一开口与第二开口之间的流动通路时，该关闭装置被压靠在阀体处的密封圈上。
上面提到的已知阀存在的问题是在每种情况下的紧密性，不管在关闭装置哪一侧，压力都对关闭装置起作用。在压力下，关闭装置、关闭装置的轴或者甚至轴的支承点可以弯曲到使得关闭装置相对于阀体运动的程度，由此，阀开始泄露。
发明内容
本发明的目的是提供一种方案，通过这种方案，可以进一步改善阀的紧密性。这个目的通过如独立权利要求1所述的阀以及如独立权利要求9所述的密封圈来实现。
通过采用在密封圈的第一密封部与第二密封部之间设有波纹部的阀来提供更紧密的阀。该波纹部允许第一密封部相对于第二密封部沿轴向运动。由于这种轴向运动，第一密封部可由于压力而运动，并且不管阀的流通方向或者大压差，都可以更有效地保持阀的紧密性。
附图说明
在下文中将参考附图通过举例的方式来更详细地描述本发明，附图中：
图1示出了根据本发明的阀的第一实施例；
图2示出了根据本发明的密封圈的第一实施例；
图3示出了在从关闭装置的侧部施加压力时密封圈的工作情况。
图4示出了在从密封圈的侧部施加压力时密封圈的工作情况，以及
图5示出了密封圈的第二实施例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的阀1的第一实施例。在这个实施例中，通过举例，设想阀体包括至少两个部分，其中的较大部分被称为壳体2，较小部分被称为法兰圈3。实际上，法兰圈3可以例如通过螺栓附接到壳体2，由此布置在法兰圈3与壳体2之间的密封圈8在这些接触表面之间所提供的间隙中固定就位。
阀1的第二开口4与第二开口5之间的流动通道设有关闭装置6，该关闭装置具有伸出轴7，通过该伸出轴，关闭装置可在流动通道中运动以分别封闭和打开第一开口4与第二开口5之间的流动连接。实际上，图1中的轴7可以连接到致动器，该致动器在使用过程中使轴7转动，以使得关闭装置6在流动通道中转向期望的位置。在图1中的情况下，流动连接是打开的。在关闭装置6的闭合位置中，密封圈8布置成挤压在阀体与关闭装置6之间，以闭合第一开口4与第二开口5之间的流动连接。
图1的实例示出了关闭装置6包括活板（即圆盘），在封闭位置中，该活板的面向密封圈8的一侧是平的。然而，不必在所有的实施例中都如此，而是关闭装置的形状也可以是不同的。其可以涉及球阀，在球阀的情况下，关闭装置是球形的。另外，关闭装置的与密封圈8接触的表面可以是椭圆形的（如图3和图4所示）。如果关闭装置的形状是椭圆形的，当与圆形密封圈接触时，可将密封圈的形状改变成椭圆形。
如图1所示的阀的阀体部分（在这种情况下是壳体2和法兰圈3），和关闭装置6优选由适用于本目的的金属（诸如钢）制成。
图2示出了根据本发明的密封圈的第一实施例。例如，图2的密封圈8适合用于图1的阀中。在图2中仅仅示出了密封圈8的一部分，以便通过端部的横截面示出密封圈的形状。
在图2的实例中，密封圈包括大体圆柱形的第一密封部9和从第一密封部9伸出的突出部10。在这个实例中，突出部10从第一密封部9沿径向R（图3和图4中的箭头R）向外伸出。突出部作为整体指的是从密封部沿某个方向向外伸出的部件，即在图2的实例中径向向外伸出的部件，并且该部件的一部分被成形为波纹部并且该部件的位于密封部远侧的一端设有第二密封部11。
突出部10包括与第一密封部9沿径向隔开一段距离的密封部11。措词“沿径向隔开一段距离”是指第一密封部9和第二密封部11位于离密封圈的中心轴线的不同距离处。然而，设想延伸经过第一密封部9和第二密封部11的线不必平行于密封圈的半径。换句话说，突出部10特别地沿径向方向R伸出不是必需的，而是其有可能沿与密封圈的径向方向R成一角度的方向伸出，由此第一密封部9和第二密封部11仍然布置成彼此沿径向隔开一段距离。
在图2至图4中的实例中，第二密封部11包括两个相对的密封表面12，在使用中所述两个相对的密封表面密封靠着阀1的主体。然而，不需要在所有的实施例中都有两个密封表面，并且密封部11的结构也可以对本领域技术人员来说已知的其它方式变化。
波纹部14形成于密封圈8中的第二密封部11和第一密封部9之间，以允许第一密封部9相对于突出部10的第二密封部11沿轴向A（图3和图4）运动。在图2中的实例中，该波纹部14具体地设置在突出部10处。例如，波纹部是指如图2所示的前后卷绕结构，与没有施加波纹部的情况相比，在例如不使材料超过其屈服点的情况下或者没有由于材料疲劳导致密封圈材料中出现裂纹的情况下，该前后卷绕结构允许第一密封部9的轴向运动较大。由于波纹部14的弹性，尽管突出部10的第二密封部11保持就位，而第一密封部9可以沿轴向持续运动。
密封圈8不一定是圆形的，而是也可以是例如椭圆形的。另外，可能的是，当关闭装置被压靠在密封圈上以闭合流动路径时，密封圈8是圆形的但改变其形状（例如椭圆形）。图8的密封圈还允许径向运动，即密封对中。
在图2的实例中，第一密封部9包括位于内表面上的凹部19，该凹部用于提供关闭装置6转动运动的空间。密封圈8可以根据应用所需的材料制成，该材料例如是金属、橡胶或塑料。如果涉及必须经受住非常高压力（甚至120巴或更高）的阀的密封圈，密封圈优选由金属（诸如钢）制成。
图3示出了当压力施加到关闭装置的侧部时密封圈8的工作情况，而图4示出了当压力从密封圈的侧部施加时密封圈8的工作情况。在图3和图4中，根据图2的密封圈安装在图1中的阀1上。
在图3和图4的实施例中，密封圈8的包括密封表面12的第二密封部布置间隙13内，该间隙设置在形成阀体的壳体2与法兰圈3之间的界面处。然而，这样的间隙在所有的实施例中不都是必须的，密封圈也可以通过其它方案紧密地附接到阀体。
在图3中的情况下，阀的流动通道内的流体压力从关闭装置的侧部（即沿由箭头P示出的方向）起作用。因此，当关闭装置6处于如图3所示的关闭位置时，关闭装置由于压力被更紧密地压靠在密封圈8的第一密封部9上。在这个实例中，密封圈的内表面包括密封表面15，关闭装置16压靠在该密封表面上。在密封圈8的突出部10的密封部11处的相对密封表面12（对它们的部分来说）密封抵靠沟槽13的侧壁。因此防止流体通过密封表面12和15泄漏。
在图4的情况下，压力从相反方向（与图3相比）（即从如箭头P所示的密封圈8的方向）对关闭装置6起作用。流体压力因此趋于使关闭装置6运动离开密封圈8。在这个实例中，在密封圈8的突出部10处形成的波纹部14因此允许密封圈8的第一密封部9沿轴向A朝向关闭装置6运动，即在图4中向上运动。通过波纹部14的前后卷绕部分可以促成这种轴向运动，这显著改善了密封圈8的弹性性能。
密封圈8的第一密封部9的轴向运动由也对关闭装置6起作用的流动通道内的相同流体压力P引起。在图4的实例中，这种流体压力可通过密封圈8的突出部10与沟槽13的壁之间的未密封表面或间隙16起作用，由此该压力在图4中向上挤压不透流体的密封圈8的突出部10和/或波纹部14，从而使波纹部14弯曲。因此，第一密封部9沿轴向方向A朝向关闭装置6运动，结果，当关闭装置6由于压力P能够在图4中向上运动时仍保持关闭装置6与第一密封部9之间的紧密接触。为了实现轴向运动，阀体2、3和沟槽13成形为使得能提供运动所需的空间。图3示出了这样的位于间隙13处的第一空间S1和位于第一密封部9上方、在阀体处的第二空间S2。
为了通过考虑材料的性能控制波纹部14的弹性运动并因此来控制第一密封部的轴向运动的长度（以避免直接的材料破坏或由疲劳引起的破坏），在图4中的实施例中，位于关闭装置6侧部的沟槽13的壁布置在离波纹部14一预定距离处。因此，在预定的轴向运动之后，波纹部14与沟槽13的壁接触，并且在产生任何材料破坏之前，使得弹性运动以可控方式非常及时地停止。
在图3和图4的实施例中，位于关闭装置6侧部的沟槽13的侧壁还设有多个台阶部17，这些台阶部在图3中最清楚地看到。代替这些台阶部的是，在图中示出的横截面中，侧壁的表面在那个位置可具有倾斜的形状。必须的是，波纹部的弹性运动在特定的、预定位移之后能以可控的方式结束。
当关闭装置6完全或部分地处于允许流体流动通过流动通道的打开位置时，为了控制密封圈8（特别是密封圈的第一密封部）的不可控的振动，在一个实施例中，密封圈8被预加应力。在图3和图4的实例中，这通过在沟槽13的侧壁提供隆起部18来实现，该隆起部在图4中可最清楚地看到。由于该隆起部，在流动过程中，在安装就绪的密封圈8的波纹部14处产生期望的预应力，从而防止或充分减小了密封圈在流动过程中的振动。
为了防止第二密封部9由于压力而运动离开关闭装置6，与图3和图4中的实施例相比，阀体（例如壳体2）可设有支撑构件，该支撑构件与密封圈8接触并且防止密封圈运动离开关闭装置。
图5示出了密封圈8'的第二实施例。图5的实施例在很大程度上对应于结合图1至图4描述的实施例，因此图5中的实施例在下文中主要通过公开这些实施例之间的区别进行描述。
同样，在图5中的实施例中，密封圈8'包括第一密封部9和从第一密封部伸出的突出部10'，并且用于该突出部的沟槽13'设置在阀体中。然而，由壳体2'和法兰圈3'构成的主体以与前述实施例中不同的方式成形。因此，沟槽13'不是直的，而是插入沟槽中的密封圈8'的突出部10'在这个实例中被成形为延伸经过沟槽13'中的两个角部。在这个实例中，与突出部10'的第一密封部9沿径向隔开一段距离的密封部11包括石墨密封件22。
与前面的实施例类似地，波纹部14设置在密封圈8'的第二密封部11与第一密封部9之间，以允许第一密封部9相对于突出部10'的密封部11沿轴向方向A运动。为了使第一密封部沿轴向A运动，沟槽13设有用于波纹部的轴向弹性运动的空间S1，而且主体也被成形为使得在第一密封部9上方提供空间S2（在图5中），以允许第一密封部9在其中沿轴向向上运动。
当流体压力沿箭头P的方向施加到关闭装置6时，流体可从突出部10'与沟槽的侧壁之间的间隙16（或未密封表面）泄漏到空间20（即在图5中的突出部10'与法兰圈3'之间的空间）中。这种流体压力引起波纹部14的弹性运动，由于这种弹性运动，第一密封部9沿轴向A朝向关闭装置6运动。
同样，在图5中的实施例中，波纹部14可以被预加应力，由于图5中的法兰圈3'的最上表面21与突出部10'接触而产生这种预应力。因此，当关闭装置6处于允许通过阀流动的位置时，波纹部14的预应力防止密封圈8'振动。
在上文中通过举例方式还描述了密封圈和关闭装置可以由合适的金属材料（诸如钢）制成。在这种情况下，密封表面自身（即在密封圈的第一密封部处的密封表面和在第二密封部处的密封表面）可以通过金属-金属接触提供密封。可替代地，可以在密封表面部位处提供合适的密封材料（诸如橡胶、塑料或石墨）。
应当理解的是，上面的描述和相关附图仅用来说明本发明。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的范围的情况下，本发明可以用其它方式进行变化和修改。

Claims (7)

1.一种阀(1)，包括：
设置在阀的主体(2、3；2'、3')处的第一开口(4)、第二开口(5)、以及流动通道，所述流动通道连接所述第一开口和所述第二开口以允许在所述第一开口(4)与所述第二开口(5)之间的流动，
关闭装置(6)，所述关闭装置布置在所述流动通道中，并且借助于轴(7)在所述流动通道中能运动，以分别关闭和打开在所述第一开口(4)与所述第二开口(5)之间的流动连接，和
密封圈(8、8')，所述密封圈至少包括第一密封部(9)和第二密封部(11)，其中的所述第一密封部布置成紧靠所述关闭装置(6)放置而所述第二密封部紧靠所述主体(2、3；2'、3')放置，从而密封所述主体(2、3；2'、3')与所述关闭装置(6)之间的间隙，其中，
所述第一密封部(9)和第二密封部(11)布置成彼此沿径向隔开一段距离，
以允许所述第一密封部(9)由于流体压力而相对于所述第二密封部(11)朝向所述关闭装置(6)沿轴向(A)运动，所述密封圈(8、8')设有位于所述第一密封部(9)与所述第二密封部(11)之间的波纹部(14)，以及
至少所述主体(2、3；2'、3')设有用于允许所述轴向(A)运动的空间(S1、S2)，其特征在于，
所述阀(1)的主体(2、3；2'、3')设有用于所述第二密封部(11)的沟槽(13)，而且所述波纹部(14)被至少部分地插入所述沟槽(13)中；
所述沟槽(13)的侧壁和所述密封圈被布置成在沟槽(13)的侧壁中的隆起部(18)处彼此压靠以便在关闭装置(6)完全或部分地处于允许流动的打开位置时在所述密封圈的波纹部(14)处提供轴向(A)预应力。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，
所述第一密封部(9)在内表面上包括密封表面(15)，所述关闭装置(6)设置成抵靠所述密封表面以关闭所述流动连接，
所述波纹部(14)和所述沟槽(13)相对于彼此设定尺寸，以使得它们在所述沟槽中提供用于允许所述波纹部在所述沟槽(13)中轴向(A)运动的空间(S1)，而且
未密封表面或间隙(16)布置在所述密封圈与在密封圈的与所述关闭装置(6)相对的一侧上的所述沟槽(13)的壁之间，流体压力通过所述未密封表面或间隙能作用在所述密封圈上以将所述第一密封部(9)沿轴向(A)压向所述关闭装置(6)。
3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，为了限制所述第一密封部(9)的轴向(A)运动的长度，所述沟槽(13)的壁布置成与所述密封圈的部分(10、14)隔开预定距离，由此在所述第一密封部(9)的预定长度的轴向(A)运动之后，所述沟槽的壁与所述密封圈的所述部分接触。
4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，位于所述关闭装置(6)一侧上的所述沟槽(13)的壁设有台阶部(17)，所述台阶部限制所述波纹部(14)的轴向(A)运动。
5.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述密封圈(8、8')由金属制成。
6.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，
所述关闭装置(6)布置成绕所述轴(7)转动，使得在关闭位置中，所述关闭装置(6)部分地伸入所述密封圈内，并且抵靠位于所述第一密封部(9)的内表面上的密封表面(15)，以及
所述第一密封部(9)包括位于所述内表面上的凹部(19)，所述凹部用于为所述关闭装置(6)的转动运动提供空间。
7.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述阀主体(2、3；2'、3')由彼此附接的至少两个部分(2、3；2'、3')构成，所述沟槽(13)设置在所述至少两个部分之间的接触表面上。
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