CN108692045B - 用于工业闸阀的密封组件和包括该密封组件的阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于工业闸阀的密封组件和包括该密封组件的阀。一种用于低压力和高压力的工业闸式密封阀。特别地，本发明涉及密封组件，并且涉及包括这种改进的密封组件的闸阀。密封组件通过仅使用热塑性材料密封元件确保在低压力和高压力下的优良密封性能，完全消除了令已知类型的密封系统苦恼的缺点，特别是与由弹性体材料制造的密封元件的可靠性有关的缺点。

Description

用于工业闸阀的密封组件和包括该密封组件的阀

技术领域

本发明涉及工业闸阀的制造领域。尤其是，本发明涉及一种用于闸阀的密封组件。本发明还涉及一种工业阀，该工业阀包括至少一个根据本发明的第一密封组件。

背景技术

一般而言，闸阀包括至少一个主体和至少一个闸门遮板(gate shutter)，该闸门遮板也被称为板(slab)。阀主体界定空腔，该空腔用于入口区段和出口区段之间的流体的通路。遮板通常优选地通过机械致动器在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置中，遮板阻止流体到达所述出口区段，对于打开位置，入口区段和出口区段是连通的。闸阀还包括介于阀主体和遮板之间的密封组件，以在遮板处于上述打开位置时实现流体密封。

已知的密封组件包括底座，密封元件容纳在底座中。根据第一已知的实施方案，用于闸阀的密封组件包括由热塑性材料制成的环形密封元件，该密封元件过盈地(byinterference)插入在底座中所获得的壳体中。这种热塑性材料元件的用途是实现密封，从而允许同时打开和关闭阀本身所需的底座和遮板之间的相对移动。该密封元件的使用使得能够部分地减轻施加在底座与遮板之间的压力，以避免可能导致阀卡住的金属与金属间的密封。

实践已经表明，当密封仅被交托给热塑性元件时，遮板的表面必须没有缺陷和/或表面粗糙度。更具体地说，遮板的金属表面必须精确地加工，特别是必须研磨，以便尽可能减小表面本身的公差。这方面是关于最终制造成本的关键因素。

为了避免需要具有窄的公差，已经开发了密封组件，除了由热塑性材料制成的密封元件外，该密封组件还设想由弹性体材料制成的密封元件，当遮板呈现关闭位置时由弹性体材料制成的该密封元件布置在底座的朝向遮板的另外的壳体中。典型地，由弹性体材料制成的这种元件是OR形的或者可选地具有关于径向截面所评估的多边形截面。在已经超过55巴的高压力下，密封主要通过由弹性体材料制成的密封元件来保证，因为考虑到关于遮板所设想的更宽的表面公差以及考虑到磨损和由于例如阀的打开和关闭动作引起的底座和遮板之间的未对齐而导致的变形，由热塑性材料制成的元件的密封不是最佳的。

然而，将由热塑性材料制成的密封元件与由弹性体材料制成的密封元件组合的解决方案在可靠性和耐久性方面显示出较多的局限性。特别地，弹性体材料在最大压力下打开操作期间经历严重的变形。这种变形使弹性体材料处于可能导致其破裂的高应力状态。在存在腐蚀性环境的情况下，这个问题更加突出。

另一个缺点是存在密封件挤出的风险，即，在阀的打开阶段期间，在高工作压力下，弹性元件变形和/或从其壳体部分地弹射出来，随之引起因撕裂而造成破裂的风险。当这种情况发生时，密封的紧密性受到损害。

在制造旨在容纳弹性环的壳体方面，还存在另一个缺点。这样的壳体具有与弹性环的几何形状相匹配的几何形状，并因此制造起来特别复杂，尤其是如果环具有多边形截面。具有两个组合元件(一个弹性体以及另一个热塑性塑料)的密封组件的另一关键性是在装配操作方面，该装配操作特别复杂，尤其是关于由弹性体材料制成的元件的位置。

发明内容

根据上面所说明的注意事项，本发明的主要任务是提供一种用于闸阀的密封组件，其可以解决上述缺点。在该任务的范围内，本发明的目的是提供一种用于工业闸阀的密封组件，该密封组件可以在低压力和高压力下获得优良的密封。本发明的另一个目的是提供一种密封组件，该密封组件与传统解决方案所要求的底座和/或遮板的加工操作相比，允许更简单的底座和/或遮板的加工操作。本发明的又一个目的是提供一种密封组件，该密封组件与传统解决方案所要求的装配操作相比，允许更简单的装配操作。本发明的非最后一个目的是提供一种密封组件，该密封组件是可靠的且易于以有竞争力的成本来制造。

因此，本发明涉及一种用于工业闸阀的密封组件，其中所述阀包括至少一个阀主体和在打开位置和关闭位置之间可移动的遮板。根据本发明的密封组件包括可插入在阀主体中的至少一个底座，该底座围绕中心轴线展开(develop)，界定用于加压流体通过的轴向空腔。该底座界定第一前表面，当底座安装在该阀主体中时，该第一前表面面向遮板。底座还在其前表面上界定主壳体(main housing)。根据本发明的密封组件包括由热塑性材料制成的至少一个第一密封元件，其用于底座和遮板之间的流体密封，所述第一密封元件过盈地容纳在所述主壳体的第一部分中。

密封组件还包括由热塑性材料制成的第二密封元件，第二密封元件容纳在主壳体的第二部分内。这样的第二部分由闭合的底表面轴向地限定并且包括在所述主壳体的最外表面和第一密封元件之间。根据本发明，第二密封元件以一定的径向间隙容纳在所述主壳体的所述第二部分中，以当底座安装在阀主体中时以及当底座被加压流体在内部穿过时，相对于底座沿平行于所述中心轴线的方向浮动。根据本发明的密封元件还包括抗挤出装置(anti-extrusion means)，抗挤出装置构造成在打开所述阀的步骤期间防止所述第二元件从所述主壳体的第二部分抽出。

本发明允许仅通过使用热塑性材料元件而获得抵靠遮板的密封。因此避免使用弹性体材料元件，并克服了关于弹性体材料元件所发现的问题。通过根据本发明的密封组件，在低压力和高压力下都可以实现最佳密封，从而减少磨损和疲劳恶化的问题。事实上，第二密封元件通过利用径向间隙潜入在两个密封元件之间的流体压力而被推靠在底座的表面上，第二密封元件以该径向间隙插入相同的第二部分中。结果是，随着压力增加，流体作用在第二密封元件上的推力有利地增加，并因此对遮板的密封效果也增加。在打开阀的步骤期间，压力减小，并因此将第二密封元件推挤到遮板上的力也减小，从而限制了磨损和机械疲劳的现象。同时，由于第二密封元件在主壳体的第二部分中浮动的事实，第二密封元件相对于底座的相对移动的可能性确保了对因流体压力引起的遮板的弹性变形的可能补偿。

根据本发明的密封组件确保低压力下弹性体插入件的劣化和等效性能方面的稳健性和可靠性。同时，与具有弹性体密封件的解决方案相比，热塑性密封元件的存在进一步确保较低的摩擦以及因而较低的阀打开力值。

根据另一方面，主壳体的第一部分和第二部分分别由第一壁和第二壁轴向地限定。第一底表面距底座的前表面的距离大于第二底表面与前表面本身之间的距离。有利地，第一壳体部分比第二壳体部分轴向地更深。以这种方式，例如，两个密封元件可以同时安装在主壳体中。当第一元件过盈地固定在主壳体的第一部分中时，第一元件最外表面径向地限定用于第二密封元件的主壳体的第二部分。

根据另一方面，主壳体径向地限定在最内表面和最外表面之间并界定中间表面，中间表面在底壁之间轴向展开。第一元件的一部分过盈地插入在最内表面和中间表面之间。优选地，主壳体的最内表面和/或所述中间表面界定固定齿，固定齿在第一密封元件的最内表面上和/或最外表面上干预。有利地，固定齿施加阻挡力，该阻挡力被添加到由具有过盈的联接所提供的力。

根据第一优选实施方案，第二密封元件包括在径向方向上评估的最外表面和最内表面。这样的最外表面包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分通过在所述中心轴线的方向上倾斜的中间部分连接。在这样的实施方案中，主壳体的最外表面包括靠在第二元件的最外表面的第一部分/与第二元件的最外表面的第一部分接触的第一部分和朝向中心轴线至少部分地凹入的第二部分；这样的第二部分包括面向第二元件的最外表面的中间部分的邻接区域。在没有压力的情况下，中间部分与邻接区域隔开并且界定第一间隙，第一间隙适合于在加压流体存在时，允许第二密封元件的轴向移动。

有利地，邻接区域为第二密封元件在壳体中的轴向移动建立了限位止动位置。因此，这样的邻接区域防止第二元件从主壳体的第二部分释放。因此，抗挤出装置有利地由分配给第二密封元件的最外表面和分配给主壳体的最外表面的结构界定。

优选地，第二密封元件的最内表面也包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分通过中间部分来连接，该中间部分相对于中心轴线在相对于第二元件本身的最外表面的中间部分相反的指向上倾斜。此外，第一密封元件的最外侧位置表面包括邻近且面向第二元件的最内表面的第一部分的至少一个第一部分，和靠近底座的所述前表面的另一部分，该另一部分朝向主壳体的最外表面径向地出现；这样的另一部分包括用于第二元件的最内表面的中间部分的邻接区域。在不存在压力的情况下，第二元件的最内表面的中间部分与所述另一部分的邻接区域隔开，从而界定第二空间，该第二空间在加压流体存在时，允许第二密封元件的轴向移动。有利地，界定在第一密封元件的最外表面处的该邻接区域也用作用于第二密封元件的抗挤出装置。事实上，这样的邻接区域实际上为第二密封元件的移动确定了限位止动部。

根据另一方面，从第二元件的前表面轴向地展开到第二元件的后表面并朝第二元件的最外表面径向地展开的凹槽被界定在第二元件的最内表面处。有利地，凹槽允许加压流体在两个密封元件之间更容易地穿透到第二底壁，使得流体将其推力作用施加在第二密封元件上。这种凹槽的存在转化为第二密封元件的更快速的和流畅的移动。

本申请还提供了以下方面：

1)一种用于工业闸阀的密封组件，其中所述阀包括至少一个阀主体和在打开位置和关闭位置之间可移动的一个遮板，所述密封组件的特征在于，所述密封组件包括：

-可插入所述阀主体中的至少一个底座，所述底座围绕中心轴线展开并且界定用于加压流体通过的轴向空腔，所述底座包括前表面，当所述底座安装在所述阀主体中时，所述前表面面向所述遮板，并且其中所述底座在所述前表面处界定主壳体，

-第一密封元件，其由热塑性材料制成以实现所述底座和所述遮板之间的流体密封，所述第一密封元件过盈地容纳在所述主壳体的第一部分中，

-第二密封元件，其由热塑性材料制成，所述第二密封元件容纳在所述主壳体的第二部分内，所述第二部分由闭合的底表面轴向地限定并径向地限定在所述主壳体的最外表面和所述第一密封元件之间，其中所述第二元件以径向间隙容纳在所述第二壳体部分中，以当所述底座安装在所述阀主体中时以及当所述底座被所述加压流体在内部穿过时，相对于所述底座沿平行于所述中心轴线的方向浮动；

-抗挤出装置，其在所述阀的打开步骤期间防止所述第二元件从所述第二壳体部分抽出。

2)根据1)所述的密封组件，其中，所述第一底座部分和所述第二底座部分分别由第一壁和第二壁轴向地限定，并且其中所述第一底表面距所述前表面的距离大于所述第二底表面和所述前表面之间的距离。

3)根据1)或2)所述的密封组件，其中，所述主壳体径向地限定在最内表面和最外表面之间，并且其中所述主壳体界定中间表面，所述中间表面在所述底壁之间轴向地展开，其中所述第一元件的一部分过盈地插入在所述最内表面和所述中间表面之间。

4)根据3)所述的密封组件，其中，所述最内表面和/或所述中间表面界定固定齿，所述固定齿在所述第一密封元件的最内表面上和/或最外表面上干预。

5)根据1)至4)中任一项所述的密封组件，其中，所述第二元件包括在径向方向上评估的最外表面和最内表面，其中所述最外表面包括第一部分和第二部分，所述最外表面的所述第一部分和所述第二部分通过在所述中心轴线的方向上倾斜的中间部分连接；并且其中：

-所述主壳体的所述最外表面包括第一部分和第二部分，所述主壳体的所述最外表面的所述第一部分邻近所述第二元件的所述最外表面的所述第一部分，所述主壳体的所述最外表面的所述第二部分朝向所述中心轴线至少部分地凹入，所述第二部分包括邻接区域，所述邻接区域面向所述第二元件的所述最外表面的所述中间部分，并且

其中，在不存在压力的情况下，所述中间部分与所述邻接区域隔开，界定第一空间，所述第一空间在加压流体存在的情况下，允许所述第二密封元件的轴向移动。

6)根据5)所述的密封组件，其中，所述邻接区域和所述中间部分相对于所述中心轴线以相同的角度倾斜。

7)根据5)或6)所述的密封组件，其中，所述第二密封元件的所述最内表面包括由中间部分连接的第一部分和第二部分，所述中间部分相对于所述中心轴线在关于所述第二元件的所述最外表面的所述中间部分的倾斜相反的指向上倾斜，并且

其中所述第一密封元件的所述最外表面包括至少一个第一部分以及邻近所述前表面的另一部分，所述至少一个第一部分邻近所述第二元件的所述最内表面的所述第一部分且面对所述第二元件的所述最内表面的所述第一部分，所述另一部分朝向所述第一壳体的所述最外表面径向地出现，所述另一部分界定用于所述第二元件的所述最内表面的所述中间部分的邻接区域，并且

其中在不存在压力的情况下，所述第二元件的所述最内表面的所述中间部分与所述另一部分的所述邻接区域隔开，界定第二间隙，所述第二间隙在加压流体存在的情况下，允许所述第二密封元件的轴向移动。

8)根据7)所述的密封组件，其中，所述第一间隙的面积大体上对应于所述第二间隙的面积，其中所述面积在包含所述中心轴线的第一径向平面上来评估。

9)根据前述1)至5)中任一项所述的密封组件，其中，所述第二密封元件的所述最内表面和所述第一元件的所述最外表面具有用于它们的整个轴向延伸的大体上圆柱形的形状。

10)根据1)至9)中任一项所述的密封组件，其中，从所述第二元件的前表面轴向展开到所述第二元件的后表面并且朝向所述第二元件的所述最外表面径向展开的凹槽界定在所述第二元件的所述最内表面处。

11)根据1)至10)中任一项所述的密封组件，其中，所述主壳体的所述第一部分的横截面面积比所述第二密封元件的横截面面积大1％至5％，并且所述横截面在大体上正交于所述中心轴线的径向平面上来评估。

12)根据1)至11)中任一项所述的密封组件，其中，所述主壳体的所述第一部分的横截面面积比所述第二元件的横截面面积大1％至3％，并且其中所述横截面在大体上正交于所述中心轴线的径向平面上来评估。

13)根据1)至12)中任一项所述的密封组件，其中，所述第一密封元件和/或所述第二密封元件由从包含PEEK、PA、PTFE、POM、PCTFE的组中选择的材料制成。

14)根据1)至13)中任一项所述的密封组件，其中，所述第二密封元件在所述最外表面处界定环形壳体，并且其中由弹性体材料或热塑性材料制成的另外的环容纳在所述环形壳体中。

15)根据14)所述的密封组件，其中，所述密封环选自包含O形环类型的环、由热塑性材料制成的唇形密封件类型的环和由热塑性材料制成的双唇形密封件类型的环的组。

16)根据前述1)至15)中任一项所述的密封组件，其中，当所述底座插入所述阀主体中时，所述底座界定用于所述遮板的另外的壳体，所述密封组件包括刮板环，所述刮板环过盈地插入所述壳体中。

17)根据16)所述的密封组件，其中，所述刮板环由选自包含PEEK、PA、PTFE、POM、PCTFE的组的材料制成。

18)根据16)或17)所述的密封组件，其中，所述另外的壳体被界定在包括在所述中心轴线和所述主壳体之间的径向位置中。

19)根据16)或17)所述的密封组件，其中，所述主壳体被界定在包括在所述中心轴线和所述另外的壳体之间的径向位置中，所述刮板环容纳在所述另外的壳体中。

20)一种闸阀，其特征在于，所述闸阀包括根据前述中任一项所述的密封组件)。

附图说明

根据通过非限制性示例提供的和在附图中图示的以下详细描述，本发明的另外的特征和优点将更加明显，在附图中：

-图1是根据本发明的包括两个密封系统的闸阀的截面图；

-图2是图1中所示的细节II的放大图；

-图3和图4是根据本发明的密封组件的第一可能的实施方案的不同的透视图；

-图5是图3中的密封组件的第一分解图；

-图6是图3中的密封组件的第二分解图；

-图7和图8是图3中所示的细节V的放大图；

-图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15示出了根据本发明的密封组件的另外的可能的实施方案。

附图中相同的数字和字母指代相同的元件或部件。

具体实施方式

图1示出了闸式阀1，其包括根据本发明的密封组件。阀1旨在安装在流体管道上并且包括主体20，主体20界定容纳遮板10的壳体。根据就其本身而言已知的原理，遮板10可相应地在打开位置和关闭位置之间移动，以允许流动Q在由主体20界定的入口区段20A和出口区段20B之间通过或不通过。

根据本发明，图1中所示的阀1包括第一密封组件101和第二密封组件102，第一密封组件101和第二密封组件102可操作地实现遮板10的相对侧L1、L2上的流体密封。为此，第一密封组件101和第二密封组件102相对于由阀1的主体20界定的流动方向200分别可操作地安装在遮板10的上游和下游。

在仅作为示例示出的图1的实施方案中，遮板10表现为界定开口10A的板。当遮板10处于打开位置时，其开口10A使阀1的入口区段20A与阀1的出口区段20B连通，从而允许流动Q(图1中所示的状态)。该阀包括第一中空部分1A和第二中空部分1B，第一中空部分1A和第二中空部分1B相对于流体在其中移动的中心空腔而相互相对。允许遮板10在两个操作位置(打开和关闭)之间移动的装置容纳在第一部分1A中。在打开位置(图1中的状态)中，遮板10部分地出现在第二中空部分1B中。两个密封组件101、102在打开位置以及在关闭位置均在遮板10的相应侧L1、L2上干预。

在下面的描述中，参考了第一密封组件101(也仅表示为密封组件101)，但是对于第二密封组件102，技术方案和注意事项也被认为是有效的。

根据本发明的密封组件101包括安装在阀主体20中的底座30。底座30作为围绕中心轴线A的旋转实体展开并且界定用于加压流体(液体或气体)通过的轴向空腔6。当底座30插入阀主体20中并且阀1打开时，中心轴线A视为穿过底座30的流体流动方向。流动(图3中的箭头Q)的方向通过阀插入其中的设备的状态而明确地确立。

该底座30界定前表面30A，当底座30安装在该阀主体20中时，该前表面30A面向遮板10。前表面30A主要在交叉平面104上展开，交叉平面104大体上正交于上面所界定的中心轴线A。

底座30在所述前表面30A处界定容纳的主壳体35。当底座30安装在阀主体20中时，主壳体35面向遮板10。主壳体35包括第一壳体部分35A，该第一壳体部分35A由第一闭合底壁51轴向地(即，在平行于中心轴线A的方向上)限定。主壳体35还包括与所述第一壳体部分35A连通的第二底座部分35B，所述第二底座部分35B由第二底壁52轴向地界定。第一底壁51和第二底壁52在优选地与中心轴线A正交的相应的平面510、520上展开。

在所有情况下，根据本发明，第一底壁51与底座30的前表面30A之间的距离L1大于第二壁52与第二前表面30A之间的距离L2(参见图4)。两个距离L1、L2根据平行于中心轴线A的方向来评估。换句话说，相对于前表面30A，第一壳体部分35A比第二壳体部分35B轴向地更深。

主壳体35被径向地限定(即，根据与中心轴线A正交的方向)在最内表面61和最外表面62之间。为了本发明的目的，表述“最内”和“最外”是指表面61、62相对于中心轴线A的位置。因此，最内表面61将是主壳体35的更靠近中心轴线A表面，而最外表面62将是距同一中心轴线A更远的表面。

第一壳体部分35A完全地限定在所述主壳体35的所述最内表面61与在两个底壁51、52之间轴向展开的中间表面63之间。优选地，径向地限定第一壳体部分35A的两个表面61、63是圆柱形的并且与中心轴线A是同轴的。

根据本发明的密封组件101包括由热塑性材料制成的至少一个第一密封元件3，该第一密封元件构造成环并且过盈地插入所述第一壳体部分35A中。为此，根据优选实施方案，径向地限定第一壳体部分35A的两个表面61、63界定多个固定齿77(在图6中示出)，该多个固定齿77作用在第一密封元件3的最外表面上。在所有情况下，根据本发明，第一元件3被插入到第一壳体位置35中，使得第一元件3的第一前部部分3A过盈地插入到在最内表面61和中间表面63之间界定的环形间隙中。如果存在固定齿77的话，固定齿77可以使连接完美，增加通过过盈联接的作用。

根据本发明的密封组件101还包括第二密封元件4，该第二密封元件4在所述第一元件3和所述主壳体35的所述最外表面62之间容纳在所述第二壳体部分35B中。特别是，根据本发明，密封元件4以一定的径向间隙R容纳在第二壳体35B中，以便相对于底座30在底座自身中浮动。密封元件4因此通过第一环3的最外表面32(稳定地插入第一壳体部分35A中)以及通过主壳体35的最外表面62径向地限定。

特别是，单词“浮动(floating)”是指当底座30安装在阀主体20中并同时被加压流体在内部穿过时，赋予第二密封元件4沿平行于中心轴线A的方向移动的可能性。表述“径向间隙”是指在与中心轴线A正交的平面上评估的第二元件4的截面的面积小于第二壳体部分35B的在同一平面上评估的面积(包括在主壳体35的最外表面62和第一密封元件3的最外表面32之间的面积)的情况。

在这方面，根据可能的但非排他的实施方案，第二壳体部分35B的横截面面积比第二元件4的横截面面积大1％至5％。优选地，但非排他地，所述第二壳体部分35B的横截面面积比第二密封元件4的横截面面积大1％至3％。

根据本发明的密封元件101还包括抗挤出装置，以防止在打开阀1的步骤期间第二元件4从第二壳体部分35B挤出。在该步骤中，通过遮板10的下游阀区域和上游阀区域之间的压力差的作用，第二元件4的“浮动”状态可以决定其从第二壳体部分35B的脱离。抗挤出装置具有为第二密封元件4的轴向移动建立限位止动位置的功能。

第二密封元件4是由最远离中心轴线A的最外表面42和更靠近中心轴线A的最内表面41界定的环形。第二元件4还界定了前表面4A和面向第二底壁52的后表面4B，前表面4A旨在与遮板10接触以实现密封。根据图中所示的优选实施方案，最外表面42包括旨在保持在第二壳体部分35B内的第一部分421和旨在至少部分地从同一第二壳体部分35B出来的第二部分422。第二部分422具有相对于中心轴线A评估的径向尺寸，其小于第一部分421的径向尺寸。两个部分421、422通过朝向中心轴线A逐渐减小的中间部分423而被连接。优选地，两个部分421、422是圆柱形的并围绕中心轴线A同轴地展开。

再次根据所述优选实施方案，主壳体35的最外表面62包括优选为圆柱形的第一表面部分621，该第一表面部分621背靠第二密封元件4的最外表面42的第一部分421/与第二密封元件4的最外表面42的第一部分421接触。主壳体35的最外表面62还包括至少部分地朝向中心轴线A凹入的第二表面部分622。优选地，靠近底座30的前表面30A界定的这样的第二部分622包括邻接区域623，邻接区域623面对第二元件4的最外表面42的中间部分423并与第二元件4的最外表面42的中间部分423隔开。特别地，词语“隔开(distanced)”表示在不存在加压流体的情况下所评估的状态，使得在存在加压流体时允许密封元件4朝向遮板10的轴向(浮动)移动的间隙(由G1表示)界定在邻接区域623和中间部分423之间。更确切地说，在这样的轴向移动之后，第二元件4的前表面4A与遮板10接触。当第二密封元件4的中间部分423抵接在由第二部分622界定的邻接区域623上时，该移动停止。

以这种方式，在阀的打开期间(即，在遮板10从关闭位置转变到打开位置时)，第二部分622的邻接区域623防止第二元件4从第二壳体部分35B中脱离，这是因为遮板10的上游和下游之间存在压力差。因此，在所描述的实施方案中，抗挤出装置因此由第二元件4的最外表面42的结构和主壳体35的最外表面62的结构来界定。

优选地，邻接区域623是锥形的/倾斜的，以便平行于第二环4的最外表面42的中间部分423。换句话说，邻接区域623和中间部分423具有相同的锥状，即相同的倾斜角度α，倾斜角度α根据平行于中心轴线A的方向(参见图7)评估。优选地，这种角度α包含在1°和90°之间的范围内，优选地在10°和90°之间的范围内。如果角度α等于90°，则部分423、623将被界定在大体上正交于中心轴线A的平面上。

优选地，第二元件4具有最内表面41，最内表面41包括第一部分411和第二部分412。优选地，这样的部分411、412是圆柱形的并且与中心轴线A是同轴的。第二部分412具有比第一部分411的径向尺寸(直径)大的径向尺寸。这两个部分通过朝向中心轴线A倾斜/逐渐减小的中间部分413来连接。第一部分411和第二部分412大体上与最外表面42的第一圆柱形部分421和第二部分422相对。同时，最内表面41的中间部分413与最外表面42的中间部分423是相对的。优选地，最内表面41的中间部分413具有相对于中心轴线A的倾斜度，该倾斜度与最外表面42的中间部分423的倾斜度相反。在这些图中，上述中间部分413的倾斜度由角度β表示。这种角度β包含在0°和90°之间的值的范围内。当中间部分的倾斜度为零(β＝0)时，则第二元件4的最内表面41是圆柱形的，如下面所讨论的图9和图10中的实施方案所示出的。优选地，角度β呈现与角度α相等但相反的值。

优选地，沿与中心轴线A正交的径向方向测量的最内表面41的两个部分411、412之间的距离H2大体上对应于第二元件4的最外表面42的两个部分421、422之间的距离H1。总体上，第二元件4包括后部段和前部段，后部段包含在两个相互相对的部分411和421之间，前部段包含在两个相互相对的部分412和422之间。因此，后部段通过包括在两个中间部分413和423之间的中间段朝向前部段逐渐减小。

第一密封元件3的最外表面32包括第一大体圆柱形部分321，其中第一伸展部与所述中间圆柱形表面63接触，并且其中第二伸展部与第二密封元件4的最内表面41相邻并且面向第二密封元件4的最内表面41。第一元件3的最外表面32还包括邻近前表面30A的第二部分322，该第二部分322朝向主壳体35的最外表面62径向地出现，从而界定用于第二元件4的最内表面41的中间部分413的邻接区域323。

在不存在加压流体的情况下，当两个密封元件3、4插入主壳体35中时，这样的中间部分413面对上述的邻接区域323并与上述的邻接区域323隔开。大体上，在加压流体的存在的情况下也允许密封元件朝向遮板10的轴向(浮动)移动的由G2指示的第二间隙被界定在这两个段413-323之间。优选地，在包含中心轴线A的径向参考平面上评估的间隙G1的面积大体上等于在同一径向参考平面上评估的间隙G2的面积。

优选地，邻接区域323是锥形的/倾斜的，以便平行于第二环4的最内表面41的中间部分413。换言之，邻接区域323和中间部分413具有相同的倾斜角度β。

特别参考图5和图6中的分解图，从元件自身的前表面4A到后表面4B轴向展开的凹槽8优选地界定在第二元件4的最内表面41处。代替地，这样的凹槽8在第二元件4的最外表面42的方向上径向地展开。凹槽8围绕中心轴线A以优选地等角度间隔来界定。具体而言，凹槽8的用途是促进两个密封元件3、4之间直至第二壁52的加压流体的穿透，第二壁52界定第二底座部分35B，第二元件4容纳在该第二底座部分35B中。以此方式，确保了第二元件4的后表面4B上的推力。

图7和图8更好地示出了根据本发明的，特别但不排他地在图3-图6中所示的实施方案中的密封组件的操作原理。在图7的状态下，底座30通过弹性装置9(图2中所示)朝向遮板10被推动，弹性装置9作用在底座本身和阀主体20之间。特别地，第一密封元件3被推靠在遮板10上。在较低的压力下，通过第一元件3所采取的动作可能足以实现流体的密封。随着压力增加，流体克服由第一元件3构成的屏障并且潜入到轴向凹槽8中或在所有情况下潜入到两个元件3、4之间的界面(图8中的状态)中，以到达第一壳体35的第二壁52。当这样的壁关闭时，流体将推力SP施加在第二元件4的后表面4B上，之后，第二元件4在轴向指向上移动(浮动)。在这样的移动之后，第二元件4的前表面4A被推压在遮板10上，从而在高压力下也实现了密封。因此，有利地，随着流体压力增加，第一元件3上的推力SP相应地增加，并且因此由系统提供的密封也增强。值得注意的是，在沿凹槽8的通道中，流体压力径向地将第二元件4压靠在主壳体35的最外表面62上，由此防止流体从顶部排出。因此，不同于传统的解决方案，同样在高压力下，底座30和遮板10之间的密封仅通过热塑性材料的元件3、4实现。

图9、图10、图11和图12是与关于上述图3、图5和图6中所示实施方案有关的可能的可选实施方案的视图。参考图9，在第一变型中，第二环4的最内表面41和第一环3的最外表面32在它们的整个长度上具有大体上圆柱形的形状。此外，第二环4的最内表面41未设想轴向凹槽。在所有情况下，第二元件4的浮动移动通过径向间隙R(在图9中被有意强调)来保证，通过该径向间隙R，元件本身插入到第二位置35B中。根据上述原理，这种径向间隙在所有情况下允许加压流体穿透到主壳体35的第二壁52，以在第二元件4上实现轴向推力。

图10中所示的实施方案与图9中所示的实施方案的不同，仅因为第二元件4代替地包括多个凹槽8，该多个凹槽8从前表面4A到后表面4B展开，以实现上面关于图3至图6中所示出的实施方案所描述的功能。关于图9中的实施方案，凹槽8允许第二元件4的更流畅且均匀的轴向移动。

根据另一方面，优选地，第二元件4在其最外表面42处并且更确切地说在其第一大体上环形位置421处界定环形壳体(circular housing)44。在这种环形壳体44中容纳有另外的密封环7，优选地但非排它地，密封环7由弹性体材料制成。这样的环7实质上界定了第二元件4的最外表面42和主壳体35的最外表面62之间的补充密封。实际上，环7防止加压流体围绕第二元件4在其前表面4A与遮板10接触的区域上行进。

如图3、图5、图9和图10中的实施方案所示，优选地，环形壳体44由在第二元件4内部、在后表面4B和前表面4A之间的中间位置并且甚至更优选在后表面4B和上面界定的最外表面42的第二部分422之间展开的凹槽来界定。

可选地，环形壳体44可以由在第二密封元件4的后表面4B处获得的肩部界定。换言之，环形壳体44朝向第二底壁52打开。密封环7包括在所述第二壁52与第二密封元件4的表面47之间，第二密封元件4的表面47相对于第二元件4本身的后表面4B凹入。该后一种解决方案在图13至图15中可见。特别地，在这些图中的每一个图中，该技术方案示出为与为评论图3、图5、图9和图10所描述的关于第二元件4的最内表面41和第一元件3的最外表面32所设想的实施方案中的一个实施方案结合。

优选地，密封环7是由弹性体材料精确地制成的O形环。可选地，可以将由热塑性材料制成的U形环密封件或唇形密封(单一的或双重的)型密封件插入环形壳体44中。

图12示出了根据本发明的密封组件的一个实施方案，其不同于图3至图6中的那些密封组件的唯一之处在于，所述第二元件未设想置于第二元件4的最外表面42和主壳体35的最外表面62之间的任何密封环。因此，环7的使用应当被认为是优选的，但不是排他性的技术解决方案。

优选地，根据另一方面，底座30界定面向遮板10的另外的壳体36。该另外的壳体36是环形状的并且主要在轴向指向上展开，由最外圆柱形表面72和最内圆柱形表面71限定。所述另外的壳体36在轴向指向上由闭合的底部段73限定。也是环形状的刮板元件(scraperelement)80容纳在所述另外的壳体36中。刮板元件80(或刮板环80)的功能是保持第一元件3和/或第二元件4免受流体中存在的任何杂质的影响，并防止在高压力下底座30和遮板10之间的可能的接触。同时，刮板环80有助于由两个密封元件3、4实现的密封作用。为了执行这些功能并保持操作位置稳定，刮板环80过盈地容纳在所述另外的壳体36中。为此目的，另外的壳体36的圆柱形表面71、72还可以包括构造成在两个圆柱形表面71、72上施加阻挡的齿形部77A(参见图6)，该两个圆柱形表面71、72在径向指向上限定刮板环80。

根据另一方面，所述另外的壳体36被界定在相对于主壳体35的最内径向位置中。换言之，所述另外的壳体36被界定在中心轴线A与主壳体35之间的径向位置中。该布置在图3至图6中所示的实施方案中可见。可选地，所述另外的壳体36可以被界定在最外径向位置中，即，使得主壳体35被界定在包括在中心轴线A和所述另外的壳体36之间的径向位置中。

所述另外的壳体36的存在以及更一般的说，刮板环80的使用应当仅被认为是优选的，但在所有情况下都是可选的解决方案。

根据另一方面，第一元件3和/或第二元件4可以由PTFE(具有各种复合材料)、PA、PEEK、POM、PCTFE和类似的热塑性聚合物制成，以便实现底座30与遮板10之间的流体压力密封。特别地，密封元件3和密封元件4优选地由PEEK制成。

上面所示的刮板环80也可以由上述热塑性材料中的一种制成，优选由PEEK制成。

Claims (20)

1.一种用于工业闸阀（1）的密封组件，其中所述阀（1）包括至少一个阀主体（20）和在打开位置和关闭位置之间可移动的一个遮板（10），所述密封组件的特征在于，所述密封组件包括：

- 可插入所述阀主体（20）中的至少一个底座（30），所述底座（30）围绕中心轴线（A）展开并且界定用于加压流体通过的轴向空腔（6），所述底座（30）包括前表面（30A），当所述底座（30）安装在所述阀主体（20）中时，所述前表面（30A）面向所述遮板（10），并且其中所述底座（30）在所述前表面（30A）处界定主壳体（35），

- 第一密封元件（3），其由热塑性材料制成以实现所述底座（30）和所述遮板（10）之间的流体密封，所述第一密封元件（3）过盈地容纳在所述主壳体（35）的第一壳体部分（35A）中，

- 第二密封元件（4），其由热塑性材料制成，所述第二密封元件（4）容纳在所述主壳体（35）的第二壳体部分（35B）内，所述第二壳体部分（35B）由闭合的底表面轴向地限定并径向地限定在所述主壳体（35）的最外表面（62）和所述第一密封元件（3）之间，其中所述第二密封元件（4）以径向间隙容纳在所述第二壳体部分（35B）中，以当所述底座（30）安装在所述阀主体（20）中时以及当所述底座（30）被所述加压流体在内部穿过时，相对于所述底座（30）沿平行于所述中心轴线（A）的方向浮动；

- 抗挤出装置，其在所述阀（1）的打开步骤期间防止所述第二密封元件（4）从所述第二壳体部分（35B）抽出。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述第一壳体部分（35A）和所述第二壳体部分（35B）分别由第一底壁（51）和第二底壁（52）轴向地限定，并且其中所述第一底壁（51）距所述前表面（30A）的距离（L1）大于所述第二底壁（52）和所述前表面（30A）之间的距离（L2）。

3.根据权利要求2所述的密封组件，其中，所述主壳体（35）径向地限定在最内表面（61）和最外表面（62）之间，并且其中所述主壳体（35）界定中间表面（63），所述中间表面（63）在所述第一底壁（51）和所述第二底壁（52）之间轴向地展开，其中所述第一密封元件（3）的一部分过盈地插入在所述最内表面（61）和所述中间表面（63）之间。

4.根据权利要求3所述的密封组件，其中，所述最内表面（61）和/或所述中间表面（63）界定固定齿（77），所述固定齿（77）在所述第一密封元件（3）的最内表面（31）上和/或最外表面（32）上干预。

5.根据权利要求4所述的密封组件，其中，所述第二密封元件（4）包括在径向方向上评估的最外表面（42）和最内表面（41），其中所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）包括第一部分（421）和第二部分（422），所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）的所述第一部分（421）和所述第二部分（422）通过在所述中心轴线（A）的方向上倾斜的中间部分（423）连接；并且其中：

- 所述主壳体（35）的所述最外表面（62）包括第一部分（621）和第二部分（622），所述主壳体（35）的所述最外表面（62）的所述第一部分（621）邻近所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）的所述第一部分（421），所述主壳体（35）的所述最外表面（62）的所述第二部分（622）朝向所述中心轴线（A）至少部分地凹入，所述主壳体（35）的所述最外表面（62）的所述第二部分（622）包括邻接区域（623），所述邻接区域（623）面向所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）的所述中间部分（423），并且

其中，在不存在压力的情况下，所述中间部分（423）与所述邻接区域（623）隔开，界定第一间隙（G1），所述第一间隙（G1）在加压流体存在的情况下，允许所述第二密封元件（4）的轴向移动。

6.根据权利要求5所述的密封组件，其中，所述邻接区域（623）和所述中间部分（423）相对于所述中心轴线（A）以相同的角度（α）倾斜。

7.根据权利要求5或6所述的密封组件，其中，所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）包括由所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）的中间部分（413）连接的第一部分（411）和第二部分（412），所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）的所述中间部分（413）相对于所述中心轴线（A）在关于所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）的所述中间部分（423）的倾斜相反的指向上倾斜，并且

其中所述第一密封元件（3）的所述最外表面（32）包括至少一个第一部分（321）以及邻近所述前表面（30A）的另一部分（322），所述至少一个第一部分（321）邻近所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）的所述第一部分（411）且面对所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）的所述第一部分（411），所述另一部分（322）朝向所述主壳体（35）的所述最外表面（62）径向地出现，所述另一部分（322）界定用于所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）的所述中间部分（413）的邻接区域（323），并且

其中在不存在压力的情况下，所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）的所述中间部分（413）与所述另一部分（322）的所述邻接区域（323）隔开，界定第二间隙（G2），所述第二间隙（G2）在加压流体存在的情况下，允许所述第二密封元件（4）的轴向移动。

8.根据权利要求7所述的密封组件，其中，所述第一间隙（G1）的面积对应于所述第二间隙（G2）的面积，其中所述第一间隙（G1）的所述面积或所述第二间隙（G2）的所述面积在包含所述中心轴线（A）的第一径向平面上来评估。

9.根据权利要求5所述的密封组件，其中，所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）和所述第一密封元件（3）的所述最外表面（32）具有用于它们的整个轴向延伸的圆柱形的形状。

10.根据权利要求5、6、8和9中任一项所述的密封组件，其中，从所述第二密封元件（4）的前表面（4A）轴向展开到所述第二密封元件（4）的后表面（4B）并且朝向所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）径向展开的凹槽（8）界定在所述第二密封元件（4）的所述最内表面（41）处。

11.根据权利要求1-6和8-9中任一项所述的密封组件，其中，所述主壳体（35）的所述第一壳体部分（35A）的横截面面积比所述第二密封元件（4）的横截面面积大1%至5%，并且所述主壳体（35）的所述第一壳体部分（35A）的横截面和所述第二密封元件（4）的横截面在正交于所述中心轴线（A）的径向平面上来评估。

12.根据权利要求1-6和8-9中任一项所述的密封组件，其中，所述主壳体（35）的所述第一壳体部分（35A）的横截面面积比所述第二密封元件（4）的横截面面积大1%至3%，并且其中所述主壳体（35）的所述第一壳体部分（35A）的横截面和所述第二密封元件（4）的横截面在正交于所述中心轴线（A）的径向平面上来评估。

13.根据权利要求1-6和8-9中任一项所述的密封组件，其中，所述第一密封元件（3）和/或所述第二密封元件（4）由从PEEK、PA、PTFE、POM或PCTFE中选择的材料制成。

14.根据权利要求5、6、8和9中任一项所述的密封组件，其中，所述第二密封元件（4）在所述第二密封元件（4）的所述最外表面（42）处界定环形壳体（44），并且其中由弹性体材料或热塑性材料制成的另外的密封环（7）容纳在所述环形壳体（44）中。

15.根据权利要求14所述的密封组件，其中，所述密封环（7）选自O形环类型的环、由热塑性材料制成的单一唇形密封件类型的环或由热塑性材料制成的双重唇形密封件类型的环。

16.根据权利要求1-6、8-9和15中任一项所述的密封组件，其中，当所述底座（30）插入所述阀主体（20）中时，所述底座（30）界定用于所述遮板（10）的另外的壳体（36），所述密封组件包括刮板环（80），所述刮板环（80）过盈地插入所述另外的壳体中。

17.根据权利要求16所述的密封组件，其中，所述刮板环（80）由选自PEEK、PA、PTFE、POM或PCTFE的材料制成。

18.根据权利要求17所述的密封组件，其中，所述另外的壳体（36）被界定在包括在所述中心轴线（A）和所述主壳体（35）之间的径向位置中。

19.根据权利要求17所述的密封组件，其中，所述主壳体（35）被界定在包括在所述中心轴线（A）和所述另外的壳体（36）之间的径向位置中，所述刮板环（80）容纳在所述另外的壳体（36）中。

20.一种闸阀，其特征在于，所述闸阀包括根据前述权利要求中任一项所述的密封组件。

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