CN110219985A - 一种密封圈及具有该密封圈的密封机构、真空冷冻干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种密封圈及具有该密封圈的密封机构、真空冷冻干燥机，该密封圈用于建立两构件配合面间的密封，并可嵌装于所述两构件中一者的配合面上开设有密封槽中，所述密封圈具有可负压形变回缩的中空腔室，并配置成：常态下处于第一形态，所述密封圈的外边缘伸出于所述密封槽，以建立所述两构件配合面间的密封；负压形变后处于第二形态，所述密封圈的外边缘可回缩并置于所述密封槽内。与现有技术相比，本发明通过改进优化可有效解决污染内置物料的问题，从而提高使用设备的性能稳定性，为产品良率提供可靠保障。

Description

一种密封圈及具有该密封圈的密封机构、真空冷冻干燥机

技术领域

本发明涉及密封技术领域，具体涉及一种密封圈及具有该密封圈的密封机构、真空冷冻干燥机。

背景技术

真空冷冻干燥机在药品、食品、保健品和化妆品等制品的干燥过程中得以广泛应用，其内室的工作密封性是物料保持在升华干燥状态的关键性指标。此外，目前大多数药用生产型冻干机均为具备蒸汽灭菌功能的冻干机，当处于正常生产阶段时，内室较外界是一个负压的环境；相反地，处于蒸汽灭菌阶段时，内室较外界是一个正压的环境，不同阶段均需要容纳物料的内室具有可靠的密封状态。

众所周知，冻干机的小门通过升降导向相对于内室上下平移，以完成进出料操作。其中，内室开口处设置的法兰端面开设有密封槽，门板内壁面与置于法兰密封槽中的密封圈配合建立内室密封，一方面需要满足正负压双向密封要求，同时需要克服门板上下位移过程中可能对密封圈产生磨擦损坏的问题。现有技术提出了一种密封结构，其嵌装于密封槽内的密封门条具有充气膨胀式的中空腔体，且常态下密封门条的外边缘完全置于密封槽中，可确保位移过程中的门板与密封槽间不会产生磨擦；同时，工作状态下通过向中空腔体内注入压力气体，使得密封门条能够沿密封槽向外膨胀至压抵小门门板，并形成一定的密封压力，从而获得工作状态下的密封。

然而，受其自身结构原理的限制，其密封形式存在可靠性不足的缺陷。首先，充压过程中密封圈截面变形量比较大，且密封圈长度较长，会出现部分吹后膨出量过多，卡在密封槽外无法收回的情形，从而无法建立良好密封效果；同时，上述情形出现时，小门升降时会摩擦密封槽而导致损坏缺陷。其次，更大的潜在风险在于密封圈被划破或密封圈截面对接接头老化开裂等情况发生时，必然会在向密封圈内充气时产生泄露，以待干燥物料为药品为例，在内室处于负压状态时就会有充入的气体污染药品的风险，导致生产事故的发生。

有鉴于此，亟待针对现有真空冷冻干燥机的小门门板密封技术进行结构优化，在建立可靠密封效果的基础上，规避污染内置物料的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种密封圈及具有该密封圈的密封机构、真空冷冻干燥机，通过改进优化可有效解决污染内置物料的问题，从而提高使用设备的性能稳定性，为产品良率提供可靠保障。

本发明提供的一种密封圈，用于建立两构件配合面间的密封，并可嵌装于所述两构件中一者的配合面上开设有密封槽中，所述密封圈具有可负压形变回缩的中空腔室，并配置成：常态下处于第一形态，所述密封圈的外边缘伸出于所述密封槽，以建立所述两构件配合面间的密封；负压形变后处于第二形态，所述密封圈的外边缘可回缩并置于所述密封槽内。

优选地，所述密封圈的两侧均形成有密封唇部，在所述密封圈的横截面内，两个所述密封唇部分别位于密封圈外边缘的两侧。

优选地，所述密封唇部的截面轮廓为外凸孤状。

优选地，还包括连通所述中空腔室的吸气管，所述吸气管置于所述密封槽旁侧开设有容纳通道内。

优选地，所述吸气管与所述密封圈的本体一体成形。

本发明提供的一种密封机构，包括：如前所述的密封圈，和可建立所述中空腔室负压的真空源，以便所述密封圈自所述第一形态形变至第二形态。

优选地，所述真空源具体为真空泵。

优选地，所述真空源为电动真空源，或者所述真空源至所述中空腔室间通路设置有控制阀。

本发明提供的一种真空冷冻干燥机，包括内室及可相对于所述内室上下位移的小门门板，且所述小门门板和所述内室间形成密封配合面，还包括如前所述的密封机构。

优选地，所述密封槽开设在所述内室开口处设置的法兰端面上，且所述真空源的通路接口开设于所述内室外侧的所述法兰上。

与现有技术相比，本发明另辟蹊径提出了一种密封方案，通过结构优化可有效控制不同工况下对于密封效果的影响，确保获得良好的密封需求，同时规避了内置物料污染的可能性。本方案具有以下有益效果：

首先，本方案提供的密封圈具有可负压形变回缩的中空腔室，并配置成：常态下该密封圈的外边缘伸出于密封槽，以建立两构件配合面间的密封，此状态下，该伸出的外边缘可设计控制在满足密封的状态下尺寸最小，因此不会出现卡滞于密封槽外的现象，具有较好的密封稳定性。

其次，负压形变后该密封圈的外边缘可回缩并置于密封槽内，也即负压抽气切换状态，即便出现密封圈意外损坏，由于是负压向外抽气，因此不会影响到密封腔室内物料。

以应用于真空冷冻干燥机的小门门板与法兰为例，当需要内室内处于密封状态时，本方案利用密封圈自身弹性形变与门板密封压抵，从而实现密封的目的；当小门垂直上升或下降时，该密封圈的中空腔室可在负压建立的过程中形变，直至其外边缘完全回缩至密封槽内，也就是说，此时密封圈不会裸露于法兰面外，门板在位移的过程中不会与密封圈外缘产生磨擦，从而在获得良好密封的基础上可确保该密封圈的正常使用寿命。与现有技术相比，除获得前述优异的良好密封性能外，可完全规避气体意外泄露而污染内置物料的问题出现，从而可提高使用设备的性能稳定性，为产品良率提供了可靠保障。

在本发明的优选方案中，用于建立密封圈的中空腔室密封的真空源可以采用电动真空源，从而通过指令控制的方式进行真空源启停的自动控制；或者也可以在真空源至中空腔室间通路设置有控制阀，利用控制阀的切断或导通实现该密封圈工作状态的切换。具有较好的可操作性。

附图说明

图1为具体实施方式所述密封圈的使用状态示意图；

图2为图1中所示密封圈处于常态下的装配关系示意图；

图3为图1中所示密封圈处于负压形变后的装配关系示意图。

图中：

内室1、法兰2、密封槽21、容纳通道22、导向部3、门板4、密封圈5、中空腔室51、密封唇部52、吸气管53。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以真空冷冻干燥机的小门与内室间的密封关系作为描述主体，详细说明本实施方式提供的密封技术方案。应当理解，真空冷冻干燥机的自身功能特点，对于本申请所描述的密封圈及密封机构并不构成实质意义上的限制。

请参见图1，该图为本实施方式所述密封圈的使用状态示意图。该图仅示出真空冷冻干燥机的小门与内室间的局部配合关系，以便清楚示出必要的配合关系。

在内室1物料进出口固定设置有连接法兰2，该法兰2的两侧固定设置有小门的门板导向部3，其门板4的两侧分别插装于导向部3的导向槽内，以便根据需要上下位移进行进出料操作。这里，需要在法兰2与门板6配合面间形成的间隙处建立可靠密封。法兰2的端面开设有密封槽21，其中嵌装有密封圈5。具体地，请一并参见图2和图3，其中，图2为该密封圈处于常态下的装配关系示意图，图3为该密封圈处于负压形变后的装配关系示意图。

该密封圈5具有可负压形变回缩的中空腔室51，并配置成：常态下处于第一形态，密封圈5的外边缘伸出于密封槽21，以建立法兰2与门板4两构件配合面间的密封，如图2所示，密封圈5的外边缘弹性形变与门板4密封压抵，完全密封法兰2与门板2间的间隙，此状态下，该伸出的外边缘可设计控制在满足密封的状态下尺寸最小，因此不会出现密封圈5卡滞于密封槽21外的现象。而负压形变后处于第二形态，密封圈5的外边缘可回缩并置于密封槽21内，如图3所示，中空腔室51负压真空后，密封圈5的外边缘可回缩至与门板4间不接触，也即负压抽气切换状态，即便出现密封圈1的意外损坏，由于是负压向外抽气，因此不会影响到密封腔室内物料。

实际工作状态下，真空冷冻干燥机的内室1处于蒸汽灭菌阶段时，内室1较外界是一个正压的环境，当处于正常生产阶段时，内室1较外界是一个负压的环境；而当需要小门上升或下降进出物料时，则不需要密封。下面简述其不同工况下的密封关系原理。

首先，在蒸汽灭菌和正常生产阶段时，密封圈1如图2所示依据自身弹性填充法兰2与门板4之间的间隙，形成内室正负下环境下的密封。而当需要进出物料时，则门板4需要相对于内室1上下位移，该密封圈5的中空腔室51可在负压建立的过程中形变，直至其外边缘完全回缩至密封槽21内。也就是说，中空腔室51内负压真空的建立，可使得此状态下的密封圈5不会裸露于法兰2面外，门板4在位移的过程中不会与密封圈5外缘产生磨擦，从而在获得良好密封的基础上可确保该密封圈的正常使用寿命。如此设置，除获得前述优异的良好密封性能外，本方案另辟蹊径采用常态密封负压分离的方案，可完全规避气体意外泄露而污染内置物料的问题出现，从而可提高使用设备的性能稳定性，为产品良率提供了可靠保障。

需要说明，用于压抵适配门板4的密封圈5，其外边缘可以为不同的结构形式，可以理解的是，只要能够依据自身弹性压抵门板4满足可靠密封的功能需要均可。例如，密封圈5的截面形状可以为矩形，圆形或者长圆形等。作为优选，密封圈5的两侧可以形成有密封唇部52，在密封圈的横截面内，如图所示，两个密封唇部52分别位于密封圈5外边缘的两侧，接近密封槽21的侧沿。如此设置，内室1处于蒸汽灭菌阶段时(内室正压环境)，密封圈5左侧凸起的密封唇部52形变填充与之靠近的法兰2和门板4的缝隙从而实现密封的目的；相反的，当处于正常生产阶段时(内室负压环境)，密封圈5右侧凸起的密封唇部52形变填充与之靠近的法兰2和门板4的缝隙从而实现密封的目的。显然，此种形式的密封圈5，在不同的使用工况下，主要参与密封的部位并不相同，切换不同部位参与密封作用，可避免密封圈5进入使用疲劳状态，有效提升其使用寿命，同时可降低密封不良检修频率，进而降低设备运行成本。

进一步如图所示，密封唇部52的截面轮廓可以为外凸孤状，在填充缝隙的过程中相对顺畅。

具体地，中空腔室51内负压真空的建立也可以采用不同的结构形式实现。本方案中，设置有连通该中空腔室51的吸气管53，如图1所示，吸气管53置于密封槽21旁侧法兰2本体上开设有容纳通道22内。这里，用于连通真空源(图中未示出)的吸气管53可以与密封圈21的本体一体成形，两者也可以为分体密封固接。

除前述密封圈外，本实施方式还提供一种密封机构，包括如前所述的密封圈5及可建立中空腔室51的负压的真空源(图中未示出)，可以便该密封圈自所述第一形态形变至第二形态。其中，真空源可以具体为真空泵，当然也可以采用其他类型的真空源，应当理解，本领域技术人员可以基于现有技术实现，故本文不再赘述。

此外，为了提高密封圈工作状态切换的可操作性，用于建立密封圈的中空腔室密封的真空源可以采用电动真空源，从而通过指令控制的方式进行真空源启停的自动控制；或者也可以在真空源至中空腔室间通路设置有控制阀，利用控制阀的切断或导通实现该密封圈工作状态的切换。

除密封圈及以其建立的密封机构外，本实施方式还提供一种真空冷冻干燥机，包括内室1及可相对于内室1上下位移的小门门板4，且门板4和内室1间形成密封配合面，及前述密封机构。特别说明是，用于物料干燥的真空冷冻干燥机，其他主要功能部件非本申请的核心发明点所在，且本领域普通技术人员可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

需要说明的是，本实施方式提供的上述实施例，密封圈及以其为基础建立的密封机构不局限应用于真空冷冻干燥机，应当理解，只要其密封设计构思与本方案一致为常态双向密封负压分离，均在本申请请求保护的范围内。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种密封圈，用于建立两构件配合面间的密封，并可嵌装于所述两构件中一者的配合面上开设有密封槽中，其特征在于，所述密封圈具有可负压形变回缩的中空腔室，并配置成：常态下处于第一形态，所述密封圈的外边缘伸出于所述密封槽，以建立所述两构件配合面间的密封；负压形变后处于第二形态，所述密封圈的外边缘可回缩并置于所述密封槽内。

2.如权利要求1所述的密封圈，其特征在于，所述密封圈的两侧均形成有密封唇部，在所述密封圈的横截面内，两个所述密封唇部分别位于密封圈外边缘的两侧。

3.如权利要求2所述的密封圈，其特征在于，所述密封唇部的截面轮廓为外凸孤状。

4.如权利要求1至3中任一项所述的密封圈，其特征在于，还包括连通所述中空腔室的吸气管，所述吸气管置于所述密封槽旁侧开设有容纳通道内。

5.如权利要求4所述的密封圈，其特征在于，所述吸气管与所述密封圈的本体一体成形。

6.一种密封机构，其特征在于，包括：

如权利要求1至5中任一项所述的密封圈；和

真空源，可建立所述中空腔室的负压，以便所述密封圈自所述第一形态形变至第二形态。

7.如权利要求6所述的密封机构，其特征在于，所述真空源具体为真空泵。

8.如权利要求7所述的密封机构，所述真空源为电动真空源，或者所述真空源至所述中空腔室间通路设置有控制阀。

9.一种真空冷冻干燥机，包括内室及可相对于所述内室上下位移的小门门板，且所述小门门板和所述内室间形成密封配合面，其特征在于，还包括如权利要求6至8中任一项所述的密封机构。

10.如权利要求9所述真空冷冻干燥机，其特征在于，所述密封槽开设在所述内室开口处设置的法兰端面上，且所述真空源的通路接口开设于所述内室外侧的所述法兰上。