CN107002912B - 具有弹性体的压力密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力密封件(1)，其用于建立管线穿过的通孔的密封封闭，所述压力密封件具有弹性体(2)、压板(3a)和穿过弹性体(2)的张紧螺栓(4)，其中，压板(3a)可借助于张紧螺栓(4)被压在弹性体(2)上；张紧螺栓(4)的螺纹部绕着旋转轴线(21)旋入螺母(20)中，所述螺母的邻近所述弹性体(2)的部段(20a)以形状配合且不可相对转动的方式布置在所述压板(3a)中的凹部中，所述螺母的远离所述弹性体(2)的部段(20b)包括凸缘，所述凸缘关于与所述旋转轴线(21)垂直的方向向外突出超过所述凹部，以便在压板(3a)被压到弹性体(2)上时靠触在压板(3a)上并形成相反的支承。

Description

具有弹性体的压力密封件
技术领域
本发明涉及一种具有弹性体的压力密封件，所述压力密封件用于密封地接触穿过的管线。
背景技术
除了弹性体之外，该类型的压力密封件还包括压板和张紧螺栓。通过张紧所述张紧螺栓，压板能够被按压在弹性体上，使得弹性体在管线的方向上被压缩。由此，弹性体相对于管线垂直地扩展，并且密封地接触穿过的管线以及例如壁开口的下端面(Laibung)。
发明内容
本发明要解决的问题是，提供一种有利的压力密封件和用于制造该压力密封件的有利方法。
根据本发明，所述问题通过一种压力密封件来解决，所述压力密封件用于建立被管线穿过的通孔的密封封闭，所述压力密封件具有用于与所述管线密封地接触的弹性体、压板以及穿过所述弹性体的张紧螺栓，其中所述压板可被所述张紧螺栓按压在所述弹性体上，使得弹性体密封地接触所述管线，其中，所述张紧螺栓的螺纹部绕着旋转轴线旋入螺母中，所述螺母的邻近所述弹性体的部段通过形状配合被保持在位于压板中的凹部中，并且从而抵抗绕所述旋转轴线的旋转运动被固定，所述螺母的远离所述弹性体的部段包括凸缘，所述凸缘在与所述旋转轴线垂直的方向上向外突出超过所述凹部，以用于在将所述张紧螺栓张紧时，将力传递到所述压板上，并且将所述压板按压在所述弹性体上，
所述问题还通过包括以下步骤的方法来解决：
-提供具有所述凹部的所述压板；
-将所述螺母嵌入所述凹部；
-将所述弹性体和所述压板布置成相互接触；以及
-在这些步骤之后，嵌入所述张紧螺栓，使得所述张紧螺栓穿过弹性体，并且将所述张紧螺栓旋入所述螺母。
在从属权利要求和下文的说明中给出优选实施例，其中，在装置和方法或用途方面之间没有差别；本公开至少隐含地涉及所有权利要求类别。
考虑到相应的压力密封件的制造，张紧螺栓已经旋入或正在旋入的具有凸缘部的螺母例如可以是有利的。发明人发现，当与旋转运动结合时，更容易嵌入张紧螺栓、即推动张紧螺栓通过弹性体中的通孔。然后，张紧螺栓不仅沿着旋转轴线被推动通过弹性体，而且同时绕着旋转轴线转动。这例如能够防止螺纹卡在限定通孔的壁处，这能够防止弹性体在该处的损坏，并且使推动更容易。尤其在批量生产中，例如可提高生产率。
本发明人的一种替代方法是提供一种具有集成的形状配合构件的张紧螺栓、例如马车螺栓(在张紧螺栓的端部处设置多边形构件和向外突出的凸缘)。有利的是，“形状配合”和“相反的支承”两个功能都将集成在单个部件中，这将降低存储和物流的工作量。然而，这种张紧螺栓在嵌入弹性体期间仅在形状配合元件没有被卡住的情况下才能转动。相比之下，利用本发明，张紧螺栓能够在被推入时在整个距离上转动。利用旋转运动，张紧螺栓还可旋入螺母中。这主要将说明优势，而不限制本发明的范围；然而，相应的制造是优选的。
所述形状配合保持螺母的近端的部段和进而的整个螺母，“抵抗旋转运动被固定”即锁定螺母的绕旋转轴线的旋转运动。“旋转轴线”限定参考系，并且是螺纹部在旋入时所绕着旋转的轴线，即，例如是圆柱体的旋转对称轴线，(螺纹部分的)螺纹的凹槽设置在该圆柱体的侧表面中。
凸缘关于作为中心的旋转轴线“向外”突出超过凹部，即，从旋转轴线垂直地向外。“凹部”是压板中的通孔的一部分，在所述部分中形成与螺母的形状配合。例如，在螺母不延伸到压板的邻近弹性体的面的情况下，通孔的与螺母相邻并且邻近弹性体的部分不是凹部的一部分；另一方面，在相当大的螺母的情况下，整个通孔可以是凹部。
优选地，向外突出超过凹部的凸缘在压板自身上、即在压板的与弹性体相反的一侧处具有接触区域，以用于在张紧螺栓的张紧期间传递力。一般地，垫片例如可设在凸缘与压板之间，使得凸缘不与压板直接接触，但是仍然传递力。相应的相反的支承防止例如一旦凸缘接触压板，螺母就沿着旋转轴线朝向弹性体滑动，即防止螺母在张紧期间滑动或者在张紧螺栓已经旋入时滑动。
此外，鉴于凸缘与压板之间的接触面积的尺寸可在一定的范围内选择，使得例如可选择相当大的接触面积，因此，根据本发明的特征的组合例如可以是有利的。对于将力均匀地传递至压板上并且进而至弹性体上，这例如可以是有利的。对于材料应力和密封功能，更均匀的变形是有利的。
替代地，在不具有凸缘的螺母布置在压板中的通孔中的情况下，通孔随着临近凹部而逐渐变细(这形成形状配合)，螺母将以螺母的端面接触压板(这将允许使用简单的螺母)。然而，一方面，形成的接触面积将由螺母的尺寸预先限定；另一方面，与根据本发明的解决方案相比，接触面积还将更靠近旋转轴线，这将导致更集中且更不均匀的力传递。
螺母所嵌入的压板接触弹性体的端面(在端面处关于与旋转轴线平行的方向)，另一压板优选地设在相反的端面处。然后，在张紧期间，弹性体在两个压板之间关于与旋转轴线平行的方向被压缩，使得弹性体垂直于旋转轴线密封地接触管线以及例如地板元件的壁的下端面，即例如套管的通孔的下端面。
布置在弹性体的端面处的“压板”例如也可是多件式的，即，包括多个压板部分。这例如能够应用在用于之后安装在管线上的压力密封件的情况下。在这样的压力密封件的弹性体中，穿过弹性体的分离缝将用于管线的通孔与弹性体的外密封表面相连接，使得弹性体的外密封表面可被打开并布置在管线上或管线可布置在弹性体中；分离缝例如可平行于旋转轴线延伸且垂直地通过弹性体。优选地，压板以与弹性体中的分离缝相匹配的方式分开，使得压力密封件可整体地打开，即，安装有压板的弹性体在此可打开。
弹性体中的为管线设置的通孔例如可设有一个套筒或彼此嵌装的多个套筒，使得通孔可通过取出套筒而调整成适于具有较大直径的管线。优选地，多个套筒通过材料桥互相连接或者连接至其余的弹性体，其中，材料桥可分开，以用于移除相应的套筒。
套筒例如可总体上设在相同的弹性体处，并且可通过平行于旋转轴线并且绕旋转轴线周向地延伸的切口相互分离(优选地与设置在端面处的材料桥分开)。另一方面，弹性体也可以是多件式的，其中，第一弹性体部分包括多个套筒，第二弹性体部也包括多个套筒；第一和第二弹性体部分组装成使得第一弹性体部分的套筒布置在第二弹性体部分的两个套筒之间的中间空间中，反之亦然。
比如，第一弹性体部分在包含管线的中心轴线的截平面中设置成梳子状，其中，梳子的齿与套筒相对应，另一弹性体部分(或者其他弹性体部分)的套筒设在这些齿之间的中间空间中。设在中间空间中的套筒也可以梳子状的方式连接，使得在这方面，弹性体由用梳状物的齿推入彼此的两个梳状物组装而成。由于中间空间设在弹性体部分的套筒之间，所以套筒或层不必通过产生工作量的切割过程来制造；也可以通过成型工艺、例如通过注塑成型、压制或转移压制工艺来制造具有足够大的中间空间的相应的弹性体部分。
再次关于压板：凹部的外周被压板的环绕表面垂直于旋转轴线限定；该环绕表面通过形状配合保持螺母的邻近弹性体的部段。在一优选实施例中，该环绕表面直接接入压板的远离弹性体的端面，凸缘接触该远端的端面。换言之，在压板的与弹性体相反的(远离弹性体的)端面中不设置用于凸缘的凹陷部；通常，例如可通过铣削设置这种凹陷部。然而，优选“直接”过渡，使得若有的话具有凸曲率的部分设在环绕表面与(远端的)端面之间，环绕表面与远端的端面优选地在绕旋转轴线周向地延伸的边缘中相互交界。从而，优选地不设置倒角，由于凸缘与压板之间的大的接触面积，这例如可以是有利的。
在一优选实施例中，远端的端面在其表面区域中是平坦的，使得压板具有相对简单的设计，这例如可简化组装期间的操作。此外优选地，不仅远端的端面是平坦的，而且压板整体在其表面区域中是平坦的板。“在其表面区域中”指的是可除了包围该区域的外边缘之外，所述边缘例如在薄金属片的情况下可弯曲以用于机械加强。优选地，面方向垂直于旋转轴线。
然而，特别优选地，远端的端面整体地(即直到外边缘)平坦，进一步优选地，与旋转轴线垂直。此外，优选地，压板整体地(直到外边缘)是平坦的板，并且不设置弯曲的边缘。
压板的优选材料是金属，例如电镀锌钢、低合金不锈钢或高合金不锈钢。与合成材料相比，金属在刚度方面是有利的，这在优选的均匀设计方面是令人感兴趣的。
优选地，压板例如通过冲压工艺、尤其是激光切割的切割工艺、或铣削而由金属板加工而成。通常，可提供在旋转轴线的方向上具有小于3mm的厚度的薄片，例如通过向上弯曲边缘使所述薄片更硬；然而，厚度优选为最小3mm，其中最小4mm是进一步优选的，最小5mm是特别优选的。可行的上限(独立于下限)例如可以是不大于2cm、1.5cm或1cm；考虑到材料消耗和其可制造性，上限例如可以是有利的。
在一优选实施例中，侧向地限定凹部的环绕表面仅与旋转轴线平行地延伸并且不具有台阶，即例如不在一部分中成锥形地延伸。优选地，沿旋转轴线的方向观察，环绕表面具有多边形轮廓，所述多边形轮廓的边缘更优选地具有相同的长度，多边形轮廓例如是正方形、六边形或八边形轮廓。螺母的邻近弹性体的部段优选地具有与所述多边形轮廓互补的轮廓。
优选地，压板中的整个通孔由仅与旋转轴线平行地延伸并且不具有台阶的环绕表面限定。螺母的邻近弹性体的部段可延伸通过整个压板，即完全穿过所述压板。另一方面，在螺母不完全穿过压板的情况下，即在不是整个通孔都是凹部的情况下，仅与旋转轴线平行地延伸并且不具有台阶的通孔环绕表面也是优选的。
“不具有台阶”意思是轴向尺度不具有直径的突变，或者更一般地说，不具有垂直于旋转轴线的距离的突变。有利地，相应的通孔例如与铣削具有所述距离/直径的突变的通孔相比，可更容易地加工到压板中。有利地，如本发明建议的那样设置具有凸缘的螺母，能够实现通孔的这种简单的设计，因为凸缘优选地接触端面。
在一优选实施例中，凸缘关于绕旋转轴线的周向在整个外周上延伸，即在垂直于旋转轴线的所有方向上从旋转轴线向外突出超过凹部。考虑到使凸缘与压板之间的接触面积最大化或者考虑到接触压力的相当均匀的传递，这例如可以是有利的。
如上所述，根据本发明的特征使得能够或多或少地独立于螺母的在螺母的形状配合部分中的尺寸而选择螺母与压板之间的接触面积。优选地，(凸缘与压板之间的)接触面积是螺母的端面的面积、即邻近弹性体的(与凸缘相反的)端面的面积的至少1.1倍、更优选地至少1.2倍、特别优选地至少1.3倍。可行的上限例如可以是不多于3、2.5或2倍。在该方面，螺母的“近端的端面”是将靠触在垂直于旋转轴线延伸的区域上的部分。
在一优选实施例中，张紧螺栓包括位于与旋入螺母的端部相反的端部处的螺栓头，螺栓头具有螺栓头驱动、优选为内部螺栓头驱动、例如具有内部六边形或梅花轮廓。例如在制造和/或将压板压在弹性体上时在嵌入螺母期间，张紧螺栓可经由螺栓头驱动而转动。通常，例如，螺纹栓可旋入具有凸缘的螺母中，并且张紧螺母可布置在螺纹栓的与具有凸缘的螺母相反地布置的端部上。然而，优选地，设置具有螺栓头的张紧螺栓。
关于具有凸缘的螺母，通常优选的是，张紧螺栓的螺纹部分所旋入的孔是完全贯穿螺母地延伸的通孔。此外优选的是，整个通孔设有内螺纹，使得螺母不限制张紧螺栓的旋入以及进而的压力密封件的张紧。
除了螺栓头和位于(旋入螺母中的)相反端部处的螺纹部之外，优选的张紧螺栓还包括其间的没有螺纹的、即非螺纹的部分，该部分在张紧状态下与弹性体密封地接触。不具有螺纹的部分例如可在张紧螺栓的沿着旋转轴线测量的长度的最小10％、20％或30％以及(独立地)不多于80％、70％、60％或50％上延伸(这些值以它们相应的顺序越来越优选)。
如上所述，本发明还涉及一种制造方法。其中，当螺母已经布置在凹部中并且弹性体和压板已经彼此接触时，张紧螺栓被嵌入。优选地，设置接收装置以用于组装，螺母布置在所述接收装置中，使得所述螺母的近端的部段通过形状配合被保持，并朝向上方；优选地，螺母分别置入接收装置中。然后，压板被布置在接收装置上，使得螺母通过形状配合保持在凹部中。然后，弹性体布置在压板上，其中，螺母已经通过形状配合保持在所述压板中，之后、优选地在将另一压板布置在弹性体上之后旋入张紧螺栓。简言之，在根据本发明的压力密封件的组装期间，各部件可有利地“堆叠”在彼此上，即可逐步地布置在彼此上，其中，压力密封件(或者压力密封件的已经组装的部分)不需要在此间重定向。“布置在上”指的是沿着重力方向的“放置在上”。
由于螺母的凸缘优选地接触压板中的、通孔(具有凹部)外的远端的端面，所以通孔可有利地通过仅与旋转轴线平行地延伸且不具有台阶的通孔环绕表面被简化。优选地，通过激光切割工艺来切割通孔或凹部，这例如与铣削相比在生产量和成本方面是有利的，即在批量生产中是特别有利的。
本发明还涉及一种相应的压力密封件的应用，所述压力密封件用于密封穿过地板元件的壁、优选为建筑物墙壁或建筑物地板的电、气、水、热、电信、信号或数据管线。例如当嵌入到空心钻中，压力密封件可直接接触地板元件的壁，或者也可嵌入铸造的套管中。
附图说明
下面通过示例性实施例进一步详细描述本发明，说明书涉及所有权利要求类别，独立权利要求的范围内的特征也以可能的不同组合与本发明相关。
具体示出：
图1以剖视侧视图中示出根据本发明的压力密封件；
图2示出根据图1的压力密封件的详细视图；
图3以俯视图示出图1的压力密封件。
具体实施方式
图1以剖视侧视图示出根据本发明的压力密封件1。弹性体2是可见的，其由两个压板3包围。两个压板3经由张紧螺栓4功能性地相互连接，从而通过将张紧螺栓4张紧而使压板朝着彼此移动，弹性体2在压板之间被压缩，并且由此密封地接触通孔的下端面和通过的管线(未示出)。
在该示例中，弹性体2由两个弹性体部分2a、2b组装而成，弹性体部分分别包括绕着用于管线的通孔5周向地延伸的多个壳6a、6b。同样地，每个弹性体部分2a、2b都可通过成型过程、例如通过压入模具中或者通过注射成型来制造，因为相应的弹性体部分2a、2b的壳6a、6b之间的中间空间是足够大的。在组装的弹性体2中，弹性体部分2b的壳6b布置在形成于另一弹性体部分2a的壳6a之间的中间空间中，反之亦然。
可取出壳体6a、6b，以将通孔5调整成适于具有不同外径的管线。为此，设在相应的壳6a、6b的轴向端部处的相应的材料桥7a、7b被打开。材料桥7a、7b在端面处具有周向槽8a、8b，所述周向槽还降低了材料厚度，并且使打开操作简化。
图2以详细视图示出了以根据本发明的方式相对于压板3a被支承的张紧螺栓4。张紧螺栓4利用其螺纹部旋入螺母20中。该螺母20的部段20a邻近弹性体2，所述螺母20通过形状配合而被保持在位于压板3a中的凹部中。螺母20的远离弹性体2的部段20b包括凸缘。所述部段20b向外、即关于与旋转轴线21垂直的方向突出超过凹部，张紧螺栓4绕该旋转轴线21旋入螺母20中。
利用接触区域22，凸缘与压板3a的远离弹性体2的端面23接触。当张紧螺栓4进一步旋入螺母20以张紧弹性体时，一方面，螺母被抵抗旋转地保持在压板3a的凹部中；另一方面，远离弹性体2的具有凸缘的部段20b形成相反的支承，使得压板3a被压在弹性体2上。弹性体2在旋转轴线4的方向上被压缩，并且相对于旋转轴线4垂直地扩展，从而接触管线和下端面。
图3以俯视图示出根据本发明的压力密封件1，即，观察压板3b。在压板3b处，各个张紧螺栓4均利用具有外六角形轮廓的螺栓头29而具有支承部，垫片相应地设在螺栓头与压板之间。如上所述，通孔5由多个壳6a、6b围绕以用于直径调整，其中，在俯视图中周向槽8b是可见的。此外，在该俯视图中示出了通气孔30，当组装两个弹性体部分2a、2b时，包含在壳6a、6b之间的空气可通过所述通气孔30逸出。

Claims (13)

1.一种压力密封件(1)，其用于建立被管线穿过的通孔的密封封闭，所述压力密封件具有：
用于与所述管线密封地接触的弹性体(2)，
压板(3a)，以及
穿过所述弹性体(2)的张紧螺栓(4)，
其中，所述压板(3a)能够被所述张紧螺栓(4)按压在所述弹性体(2)上，使得所述弹性体(2)密封地接触所述管线，
其中，所述张紧螺栓(4)的螺纹部绕旋转轴线(21)旋入螺母(20)中，所述螺母(20)的邻近所述弹性体(2)的部段(20a)通过形状配合被保持在所述压板(3a)中的凹部中，并且抵抗绕所述旋转轴线(21)的旋转运动而固定，所述螺母(20)的远离所述弹性体(2)的部段(20b)包括凸缘，所述凸缘在与所述旋转轴线(21)垂直的方向上向外突出超过所述凹部，以用于在所述张紧螺栓(4)被张紧时，将力传递到所述压板(3a)上，并且将所述压板(3a)按压在所述弹性体(2)上，
其中，所述压板(3a)的远离所述弹性体(2)的端面(23)在所述端面的表面区域中、即至少在所述端面的不考虑边缘的表面区域中是平坦的，
其中，所述压板(3a)在所述压板的表面区域中、即至少在所述压板的不考虑边缘的表面区域中是平坦的板。
2.根据权利要求1所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述压板(3a)的垂直于所述旋转轴线(21)限定所述凹部的外周的环绕表面直接接入所述压板(3a)的远离所述弹性体(a)的端面(23)，所述凸缘接触远端的所述端面(23)。
3.根据权利要求1或2所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述压板(3a)由金属制成。
4.根据权利要求3所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述压板(3a)由金属板材加工而成。
5.根据权利要求1-2、4之一所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述压板(3a)的垂直于所述旋转轴线(21)限定所述凹部的外周的环绕表面与所述旋转轴线(21)平行地单独地延伸，并且没有台阶。
6.根据权利要求5所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述凹部是所述压板(3a)中的通孔的一部分，垂直于所述旋转轴线(21)限定所述通孔的外周的通孔环绕表面与所述旋转轴线(21)平行地单独地延伸，并且没有台阶。
7.根据权利要求1-2、4、6之一所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述凸缘关于绕所述旋转轴线(21)的周向设在整个外周上，并且在与所述旋转轴线(21)垂直的所有方向上向外突出超过所述凹部。
8.根据权利要求1-2、4、6之一所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述凸缘以接触区域(22)接触所述压板(3a)，所述接触区域(22)的面积至少是所述螺母(20)的邻近所述弹性体(2)的端面的面积的1.1倍。
9.根据权利要求1-2、4、6之一所述的压力密封件(1)，其特征在于，所述张紧螺栓(4)包括位于张紧螺栓的与所述螺母(20)相反的端部处的具有螺栓头驱动的螺栓头(29)。
10.一种制造根据权利要求1-9之一所述的压力密封件(1)的方法，所述方法包括下述步骤：
-提供具有所述凹部的所述压板(3a)；
-将所述螺母(20)嵌入所述凹部；
-将所述弹性体(2)和所述压板(3a)布置成相互接触；以及
-在上述步骤之后，嵌入所述张紧螺栓(4)，使得所述张紧螺栓(4)穿过所述弹性体(2)，并且将所述张紧螺栓(4)旋入所述螺母(20)中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述螺母(20)布置在接收装置中，使得所述凸缘朝向下方，所述压板(3a)布置在所述接收装置上，使得所述螺母(20)的近端的所述部段(20a)通过形状配合保持在所述凹部中，所述弹性体(2)然后布置在所述压板(3a)上。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述凹部通过激光切割被切割在所述压板(3a)中。
13.一种根据权利要求1-9之一的压力密封件(1)的应用，所述压力密封件用于将电、气、水、热、电信、信号或数据管线密封在壁或地板元件中的通孔中。
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