CN104948736B - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于圆柱形或圆锥形孔的密封装置，其由纵长的密封主体(1)构成，密封主体(1)由弹性地可变形的材料组成，下面的组件被提供用于密封主体(1)的变形：——延伸通过密封主体(1)中间的自由通行区域的张紧螺栓(6)，——在张紧螺栓(6)的内端固定的张紧衬套(2)，——布置在张紧螺栓(6)的外端的支承件(3)，张紧螺栓(6)通过支承件接合，以及——驱动元件，其作用于外端，通过张紧螺栓(6)的支承件(3)突出，当张力施加于张紧螺栓(6)时，驱动元件使密封主体(1)和同时其外圆周长扩大。本发明基于其的目的是开发这样的密封装置，以便引起轴向作用力精确偏转到径向力分布，为了达到长的使用寿命，与低的磨损，而同时它要确保密封装置也可以用作用于夹紧待封闭组件的可靠的夹紧元件。这个目的实现因为密封主体(1)在其长度上是凹面形式。密封主体(1)的变形在这种情况下以这样的方式发生，首先，滚卷运动开始，和然后两个连续的密封区域出现。与支承件(3)位于同侧的截头圆锥形区域(18)的顶角等于或大于布置在与张紧衬套(2)同侧的截头圆锥形区域(17)的顶角。这个原理即使当密封和夹紧元件绕其垂直轴旋转180°时也起作用。这只关于当组件是圆锥形的(13)或圆柱形的(14)的情况。

Description

密封装置

本发明涉及一种用于圆柱形或圆锥形孔的密封装置，其由纵长的密封主体构成，该密封主体由弹性地可变形的材料组成，以下组件被提供用于密封主体的变形：

——延伸通过密封主体中间的自由通行区域的张紧螺栓，

——在张紧螺栓的内端固定的张紧衬套，

——布置在张紧螺栓的外端的支承件，张紧螺栓通过该支承件接合，以及

——驱动元件，其作用于外端，通过张紧螺栓的支承件突出，和其，当张力施加于张紧螺栓时，使密封主体收缩并同时扩大其外圆周长。

提及到的密封装置的类型很长时间作为瓶塞是已知的，密封主体，其布置在张紧衬套与支承件之间，具有在其外圆周长上的圆筒形结构。在这种情况下，偏心轮，其设置有手柄杆，用于施加张力于张紧螺栓。然而，这种类型的瓶塞，不适合于工业用途，其中，具有精确的和可靠的密封是很重要的。

也可以用于工业用途相应的密封装置已经从CN000101986120B中是已知的。密封主体在这种情况下是略微的锥形形式，并插入具有用于内部接合的相应孔的组件孔。密封主体然后通过杠杆机构在轴向方向上进行压缩，它的直径扩大和相对于孔的圆周边缘闭合的密封达到结果。这种密封装置可以用来仅仅限制用于工业用途的范围，因为，例如在发动机的测试中，由于高比例的自动化过程，增加了利用用于质量控制的测试方法，比如，例如，泄漏测试，冷态测试或氦气测试，其需要供给线或组件孔的封闭或填充。在这种情况下，密封装置通常采用其由具有在60至75的范围内的肖氏硬度的相对较软的弹性体材料制成使用的密封主体。相对较软的密封主体，其通过轴向压力径向地膨胀，例如，为了把孔封闭，并仅具有短的使用寿命，因为压缩和膨胀在很短的时间内在整个密封材料中产生破裂，密封装置相对迅速地变得无用。这种老化过程的后果是，例如，在发动机的制造中，逐渐地增加泄漏率，其结果是，其在测试的机器中发生故障并且因此相当大的生产损失可能会发生。

因此，本发明所基于的目的是开发最初提及的密封装置的类型，其以引起轴向作用力向径向力分布的精确偏转的方式实现，为了达到长的使用寿命，与低的磨损，而同时它要确保密封装置也可以用作用于夹紧所封闭的组件的可靠的夹紧元件。

根据本发明，这个目的实现在于密封主体在它的长度上的凹面形式。

由于凹面的形式，轴向作用力精确地偏转到径向力分布，两个凸缘或压力区在密封主体和组件孔之间出现。

此外，因为根据本发明的设计，密封主体的生产可能使用具有相对高硬度的材料。密封主体优选由具有高于75的肖氏硬度的弹性体构成。

为了达到凹面成形的密封主体的最佳径向膨胀，密封主体的最窄点大约位于其中间区域。

在特别有利的设计中，与最窄点相邻的两个密封主体的区域本质上是截头圆锥形的形式。

彼此相邻的两个截头圆锥形区域的顶角可以是相同的。然而，在特别有效的设计中，与支承件位于同侧的截头圆锥形区域的顶角比布置在与张紧衬套同侧的截头圆锥形区域的顶角要大。然而，该原理即使当密封和夹紧元件绕其垂直轴旋转180°时也起作用。这只关于当组件是圆锥形的或圆柱形的情况。

为了实现根据本发明的密封装置在待密封的空心圆柱体中的良好适配，张紧衬套的直径可以调整为比待封闭的圆柱形孔的横截面略小的尺寸。因此，从一开始，密封装置在待密封的孔中的最适合适配实现，和在滚卷过程中密封主体的有利的变形机构由此辅助。

相邻于张紧衬套的密封主体的区域被设计为使它具有比张紧衬套略小的直径。同样也适用于与支承件相邻的密封主体的区域且其同样具有比待封闭的孔略小的直径。这个措施可以确保非常良好的边缘保护，其结果是，在这些高度敏感区域的磨损大大减少并且因此装置的使用寿命增加。

为了避免不必要的磨损的边缘，密封主体的两个截头圆锥形区域可以具有在它们的端部的面向彼此远离的圆柱形平区，其结果是，其边缘保护作用更进一步提高。

此外，密封主体可以具有在其两端处缩小直径的环形圆柱形部分，其接合张紧衬套的和支承件的相应的接收区域。密封主体的特别良好的配合由此实现，并且力的最优的轴向引进在密封主体中获得。

而且，在密封主体的膨胀状态中，气隙可以在每种情况下在截头圆锥形区域的外端面和张紧衬套和支承件的外支承端之间被提供。

施加张力于张紧螺栓的驱动机构可以具有不同的设计特征。在优选的示例性实施例中，驱动元件形成为偏心轮，其可枢转地连接到张紧螺栓的外端和其装备有用于枢转偏心轮的杠杆。

根据本发明的密封装置也可以一样地用来对设置有用于内部接合的孔的组件的迅速的和可靠的夹紧和释放。

为了允许容易和快速引入到相应的孔中来封闭或夹紧，导向元件可以附接到张紧衬套。

由于根据本发明的密封装置用于多元化使用的能力，夹紧和密封操作可以与随后泄漏测试或填充操作相结合，以致于在本领域中的工作循环可以更集中地进行优化。

本发明在附图中被示例说明和通过附图在下面详细地描述，其中：

图1在透视图中显示了还可以用于夹紧的根据本发明的密封装置的示例性实施例，

图2在缩小的比例中显示了通过根据图1的密封装置的截面。

图3在放大图中显示了来自图2的区域III，

图4显示了与图2一样的截面，其中密封装置插入到管状工件中，

图5显示了与图4一样的截面，其中轴向力已经施加于密封主体，

图6显示了与图4和5一样的截面，其中轴向力增加和密封主体更进一步地变形，

图7显示了当更高的轴向力被应用时的与图6一样的截面，

图8显示了与图7一样的截面，其中最大轴向力应用到密封主体，

图9显示了用于封闭或接合具有圆锥形接收孔的工件的根据本发明的密封装置的进一步示例性实施例，

图10显示了通过具有圆柱形接收孔的工件所关联的密封装置的与图9一样的截面，

图11显示了示例性实施例，通过其夹紧，封闭或填充是可能的，

图12显示了作为管连接器的示例性实施例，以及

图13显示了密封装置的各个变形步骤的详细的说明。

附图标记说明

1密封主体、2张紧衬套、3支承件、4压力板、5偏心轮、6张紧螺栓、7杠杆、8工件、9滚卷区、10后密封凸缘、11前密封凸缘、12气压或液压缸、13具有圆锥孔的工件、14具有圆柱孔的工件、15导向元件、16箭头、17截头圆锥形区域、18截头圆锥形区域、19销轴、20箭头、21环状间隙、22圆柱形平区、23环形圆柱形部分、24气隙、25连接配件、26圆形滑动元件、27张紧螺栓、28导向元件、29具有左旋螺纹的张紧螺栓、30具有右旋螺纹的张紧螺栓、31柱体螺母。

根据附图的图1，根据本发明的密封装置——其提供了用于圆柱形或圆锥形孔的闭合——是由在其长度上具有凹面几何机构的纵长密封主体1构成的。这是由于两个截头圆锥形区域17和18，其中较小的直径指向密封主体1的中间。具有密封主体1的最小的材料的横截面的点因此在他们的交汇点处出现。

为了执行密封功能，密封主体1在其纵向方向上收缩，以便由于滚卷使其直径变宽和密封地靠在待封闭的圆柱形或圆锥形壁。

对密封主体1的变形，后者具有中间通道区域，通过其张紧螺栓6延伸。布置在末端处被引入到孔中来封闭的是张紧衬套2，其被牢固地安置在张紧螺栓6上和靠着密封主体1的相应端。在张紧螺栓6的另一端布置支承件3，通过其张紧螺栓6接合。在通过支承件3接合的张紧螺栓6的那端处，驱动元件被提供，其对张紧螺栓6起作用和其，在那儿张力施加于张紧螺栓6，使密封主体1收缩和因此引起滚卷行为和与这有关联的密封操作。

在图1至8中所示的示例性实施例中，提供的驱动元件是支撑靠着支承件3或在图2中所示的压力板4的偏心轮。偏心轮5通过销轴19枢转地连接到张紧螺栓6的外端。为了枢转偏心轮5，后者装备有通过手驱动的刚性杠杆7。

当杠杆7在图1中的箭头20的方向上向下枢转时，张紧螺栓6逐渐地拉出支承件3，以致于密封主体1变形。在这种情况下，圆周力分布出现，如在图1中的通过箭头16所示。

在图2所示的横截面中，偏心轮5在其不使用位置被显示，其中密封主体1仍然完全未变形。如果杠杆7然后根据图2的箭头20的方向上向下压，则张紧螺栓6逐渐地移动到在附图中的左边，并且然后逐步地占据在图4至8中所示的位置。

在图4至8中，根据本发明的密封装置滑到管状的工件8，其等待通过密封装置进行封闭。管状工件在这种情况下接合在支承件3中形成的环状间隙21，以致于在密封装置和工件8的将被封闭的孔之间的固定安装因此获得。

从图4到8中可以看出，张紧衬套适配在待封闭孔的横截面中，特别是以张紧衬套具有略微尺寸不足地接合待封闭的孔这样的方式。

特别是从图3中可以看出，密封主体1的两个截头圆锥形区域17和18在它们的面向彼此远离的端部具有圆柱形平区22，其相对于于张紧衬套2的外圆周长略微的尺寸不足。这种措施用于边缘保护。

如可以同样地从图2和3中推测，密封主体具有在其两端的缩小直径的环形圆柱形部分23，其接合适合张紧衬套2和支承件3的相应的接收区域的形式。

在密封主体1的膨胀状态中，如图2和3中所示，气隙24在每种情况下在截头圆锥形区域17和18的外端面和张紧衬套2和支承件3的外支承端之间被提供。

尽管在附图中没有强调，但是与支承件3位于同侧的截头圆锥形区域18的顶角可以设计为比布置在与张紧衬套2同侧的截头圆锥形区域17的要大。这个变体特别适合圆锥形工件孔的封闭。

此外，从图4至8中可以推测，通过翻转偏心轮，张紧螺栓6的轴向运动产生，其结果是，弹料密封主体1被收缩。

图5到8说明了在各种步骤中的密封主体1的逐渐变形。从这些图中可以推测，密封主体1的收缩在其最薄点处形成滚卷区9，其中第一表面被推到在第二表面下。在这种情况下，第二表面滚卷到第一表面上。

当变形过程进一步进行时，圆缘出现在每种情况下在滚卷区9的前面和后面，以致于两个密封凸缘在待密封工件8内形成，特别是靠近支承件3的后密封凸缘10和靠近张紧衬套2的前密封凸缘11。

随着两个棱角表面一个滚卷进入另外一个，轴向力以非常精确的方式转换为径向作用力。在这种情况下，可以看出，特别是在图1中，径向力分布到截头圆锥形区域17和18的两个棱角表面。弹性密封主体1因此不仅被压缩，而且通过滚卷和相互推挤下形成密封形式。

由于密封主体1的收缩，而同时截头圆锥形区域滚卷和被推一个到另外一个上，轴向应用的力被最佳分布到两个径向延伸的密封凸缘10和11。通过变形机构，采用具有实质上比迄今通常的更高肖氏硬度的弹性体是可能的。此外，与这些更硬的弹性体的更高的压力是可能的。

根据本发明的密封装置，除了它作为密封元件的任务之外，也可以用于设置有用于内部接合的孔的组件的迅速和可靠的夹紧和释放。

考虑到最佳的减少生产，根据本发明的密封装置可以具有非常广泛的用途，特别地，例如，组件的夹紧，同时实施泄露测试或填充操作的可能性。

适合这个目的的是，例如，在图9和10中所示的根据本发明装置的实施例，其中气压或液压缸12被提供作为张紧螺栓6的驱动机构。根据本发明装置的这个实施例可以用于具有圆锥形孔的工件13和具有圆柱形孔的工件14。

为了更容易地夹紧相应的工件13或14，张紧衬套2可以附接到它导向元件15，其向其前端略微成圆锥形地形成，以致于它可以容易地滑入孔中来相应地夹持和封闭。

在自动化生产技术中使用的进一步示例是可能的。根据本发明的装置可以在部件被运输或填充或密封的任何时候采用，而没有任何损害，可靠，高效。

图11说明了根据本发明的装置的变体，其允许在单个工作循环中的夹紧，封闭和填充的组合，所有这些功能可以同时实施。介质可以在这种情况下是液体或气体和以超压或负压的形式存在。

介质的流动通过连接配件25进入环形滑动元件26，然后通过设计成空心轴的张紧螺栓27，并通过钻通的导向元件28。

由于高径向力变速器，其通过根据本发明的装置是可能的，在制造过程中的组件的运输，没有任何损坏，可以成为可能。夹紧力可以通过张紧衬套2设置，以致于敏感和强大的夹紧是可能的。

根据本发明的装置的使用的进一步领域是两个管端部的无过渡连接，如图12所示。为了连接两个管端部，两个凹面成形的密封主体1被提供，其中钻通的张紧螺栓29和30在每种情况下被分配，两个张紧螺栓中的一个设置有左旋螺纹和另一个设置有右旋螺纹。两个张紧螺栓29和30然后一起通过柱体螺母31固定。

密封主体1的各个变形步骤在图13中更详细地被说明。在这种情况下，特别地，可以详细的看出，由于密封主体1的变形，两个凸缘或压力区如何在密封主体1和组件的孔之间成形。

Claims (15)

1.一种用于圆柱形或圆锥形孔的密封装置，其由纵长的密封主体(1)构成，密封主体(1)由弹性地可变形的材料组成，下面的组件被提供用于密封主体(1)的变形：

——延伸通过密封主体(1)中间的自由通行区域的张紧螺栓(6)，

——在张紧螺栓(6)的内端固定的张紧衬套(2)，

——布置在张紧螺栓(6)的外端的支承件(3)张紧螺栓(6)通过该支承件接合，以及

——驱动元件，其作用于外端，通过张紧螺栓(6)的支承件(3)突出，当张力施加于张紧螺栓(6)时，驱动元件使密封主体(1)变形并同时扩大其外圆周长，

其中密封主体(1)在其长度上具有凹面形式。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中密封主体(1)由具有超过75的肖氏硬度的弹性材料构成。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其中凹面的密封主体(1)具有大约在其中间区域的最窄点。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其中与最窄点相邻的两个密封主体(1)的区域是本质上截头圆锥形区域(17，18)。

5.根据权利要求4所述的密封装置，其中一个截头圆锥形区域(18)的顶角等于或大于布置在另一侧的截头圆锥形区域(17)的顶角。

6.根据权利要求1所述的密封装置，其中张紧衬套(2)的直径在尺寸上略微小于待封闭的圆柱形或圆锥形孔的横截面。

7.根据权利要求6所述的密封装置，其中与张紧衬套(2)相邻的密封主体(1)的区域具有比张紧衬套(2)略微小的直径。

8.根据权利要求1所述的密封装置，其中与支承件(3)相邻的密封主体(1)的区域具有比待封闭的孔略微小的直径。

9.根据权利要求4所述的密封装置，其中密封主体(1)的两个截头圆锥形区域(17，18)具有在它们面向彼此远离的端部的圆柱形平区(22)。

10.根据权利要求1所述的密封装置，其中密封主体(1)具有在其两端的缩小直径的环形圆柱形部分(23)，其接合张紧衬套(2)和支承件(3)的相应的接收区域。

11.根据权利要求4所述的密封装置，其中在密封主体(1)的膨胀状态中，气隙(24)在每种情况下在截头圆锥形区域(17，18)的外端面与张紧衬套(2)和支承件(3)的外支承端之间被提供。

12.根据权利要求1所述的密封装置，其中施加张力于张紧螺栓(6)的驱动元件被设计为偏心轮(5)，其枢转地连接到张紧螺栓(6)的外端和其装备有用于枢转偏心轮(5)的杠杆(7)。

13.根据权利要求1所述的密封装置，其中它也可以用于设置有用于内部接合的孔的组件(13，14)的迅速的和可靠的夹紧和释放。

14.根据权利要求13所述的密封装置，其中张紧衬套(2)附接有导向元件(15)，其允许容易和快速地引入到相应的孔中。

15.根据前述权利要求中任意一个所述的密封装置，其中夹紧和密封操作可以与泄露测试或填充操作结合。