CN111819381B - 用于阀门的密封系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气体和/或液体的阀门的内部密封的密封系统。这种密封系统例如被需要用于手动的、电磁的、自动的阀门或者用来控制气体流的气体供应系统的压力调节阀门。密封系统由壳体(1)的平面的密封面(3)和一体的聚合物的密封体(4)构成，该密封体带有可变形的密封面(5)和用于避免密封面(5)的不允许的变形的支撑面(6)。

Description

用于阀门的密封系统
技术领域
本发明涉及一种用于气体和/或液体的阀门的内部密封的密封系统。
背景技术
替代的气态的能量载体比如天然气或氢气例如在汽车中通常以压缩的形式在高达700巴的额定压力情况下蓄存在压力缸中，并且在达到大约10巴的较小的工作压力情况下提供给负载。在装箱和取出时通过具有合适的密封系统的手动的、电磁的、自动的阀门和压力调节阀对气流进行控制。这种密封系统特别是由DE 24 39 271、DE 10 2010 026 548或DE 20 2010 009 871已知：DE 24 39 271公开了一种电磁的截止阀，其带有多组件式的密封部件，其中，预控阀座和主阀座利用弹性体阀座密封件密封并且抵靠到成型的对置面上。在这里，密封系统的构造代价是不利的。DE 20 2010 009 871披露了一种电磁的截止阀，其带有一体的密封部件，其中，预控阀座和主阀座直接抵靠到成型的对置面上密封。这里的缺点是锥/球-密封系统的误差敏感性。DE 20 2010 009 871公开了一种止回阀，其在壳体中带有不同硬度层的简单的密封部件和多组件式的阀座密封件。在这里，密封系统的构造代价是不利的。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于不同的阀构造（手动的、电磁的或自动的阀门、压力调节阀）的密封系统，其构造方式简单并且在不同的工作条件（压力、温度）下密封可靠性高。
该目的通过一种密封体来实现，其带有可变形的密封面和用于避免密封面的不允许的变形的支撑面。
附图说明
本发明的特征可由对优选实施方式的如下说明并借助附图得到。
图1示出密封系统的第一种可行的实施方式。
图2示出密封系统的第二种可行的实施方式。
图3示出密封系统的第三种可行的实施方式。
实施方式
图1示出在封闭状态下的密封系统的第一种可行的实施方式，其带有壳体1的一个区段和一体的密封部件4的一个区段。壳体1包括流体的流入和/或流出的孔2且包括平面的密封面3。一体的密封部件4包括：成型的密封面5，用于抵靠到壳体1的平面的密封面3上密封；平面的支撑面6，用于在因压差（p1-p2>0）致使单侧负荷较大时支撑密封部件4抵靠到壳体1的平面的密封面3上。密封面5优选具有圆形的横截面，该横截面的直径<1 mm，特别优选为0.1 mm。圆形横截面突出于支撑面10的距离优选为<0.5 mm，特别优选为0.05 mm。作为替代方案，可以采用具有相仿尺寸的三角形的、梯形的、矩形的、椭圆形的、双曲线的或其组合的横截面，作为密封面5。由于密封部件4的密封面5与壳体1的平面的密封面3之间的接触面积小，在由闭锁弹簧或压差所致的顶压力较小的情况下，就已经实现了高的表面压力，进而实现高的密封性。（未示出的）闭锁弹簧的力把密封部件4的密封面5压靠到壳体1的平面的密封面3上，并且在接触面上产生了保持恒定的顶压力。由密封部件4周围的可能的压差（p1-p2>0）所致的力把密封部件4的密封面5压靠到壳体1的平面的密封面3上，并且在接触面上产生了与差压成比例的顶压力。所导致的顶压力引起密封部件4的密封面5的弹性的和塑性的变形。密封面5的塑性变形在高的差压情况下出现，并且会因有针对性的过载而增强，这种变形引起对由制造引起的表面误差的补偿。密封面5的弹性变形，由于接触面积小，在差压小的情况下就已经出现，和/或通过闭锁弹簧而出现，这种变形引起了出色的密封性。密封部件4的密封面5的不允许的变形通过大面积的支撑面6得到防止，因为在通过密封面5的造型和超出距离确定出弹性变形的情况下，密封部件4的支撑面6贴靠在壳体1的平面的密封面3上，进而使得密封部件4的密封面5无法进一步变形。密封面5的大小、形状和径向位置，可以根据压力要求和密封性要求来确定。为了保证在高的差压情况下（p1-p2>0）经过长久的静止状态快速地提起密封部件4，支撑面6可以有选择地设计有特殊的造型，或者设计有相比于密封面5更大的波纹度或粗糙度。由于密封面5和支撑面6的不同的表面品质，被施加压力的面即使在高的差压情况下（p1-p2>0）也不会明显变大。有选择地，也可以在平面的密封面3上设计不同的表面品质。有选择地，可以给整个面或者仅仅给该面的一部分设计有不同的表面品质。有选择地，密封部件4的支撑面6和/或壳体1的密封面3可以非平面地设计，以便在不同的差压情况下（p1-p2>0）影响变形特性。有选择地，密封部件4可以多组件式地设计有密封件7连同密封面5和与其固定地连接的支撑件8。多组件式的密封部件的一体的密封部件4或密封件7由硬度小于平面的密封面3的材料构成。聚合物材料对于密封部件4是特别有利的，金属材料对于平面的密封面3是特别有利的。密封面特别是平面的密封面3的简单的造型，对于成本低廉的制造和密封系统的误差不敏感性是关键的。
图2示出在封闭状态下密封系统的第二种实施方式，其带有壳体1的一个区段和一体的密封部件4的一个区段。壳体1包括用于流体的流入和/或流出的孔2，且包括平面的密封面3。一体的密封部件4包括：直接成型的密封面5，用于抵靠到壳体1的密封面3上密封；支撑面6，用于在单侧负荷较大时支撑密封部件4抵靠到壳体1的平面的密封面3上；和在密封面5后面的径向的凹槽9，用于有针对性地提高密封面5的弹性。通过径向的凹槽9，产生了简单的弹性的薄膜铰链。通过在构造上设计成薄膜铰链，将在较大的差压范围（p1-p2>0）上实现密封面5的弹性变形。
图3示出在封闭状态下密封系统的第三种实施方式，其带有壳体1的一个区段和一体的密封部件4的一个区段。壳体1包括用于流体的流入和/或流出的孔2，且包括平面的密封面3。一体的密封部件4包括：在突出的薄膜铰链10上的直接成型的密封面5，用于抵靠到壳体1的密封面3上密封；和支撑面6，用于在单侧负荷较大时支撑密封部件4抵靠到壳体1的平面的密封面3上。通过在构造上设计有突出的薄膜铰链10，将在较大的差压范围（p1-p2>0）上有针对性地影响密封面5的弹性，并且将在较大的差压范围（p1-p2>0）上实现密封面5的弹性变形。
密封系统可以用作电磁的截止阀的主要密封面和预控密封面、手动的截止阀的密封面、自动阀的密封面或者压力调节器的密封面。在把密封系统应用于预控阀门的预控阀座上时，将在磁性系统的打开机构（衔铁）上设计平面的密封面3。
其它实施方式通过所述的各实施方式的组合而产生。

Claims (12)

1.一种用于气体和/或液体的阀门的内部密封的密封系统，包括密封部件（4），该密封部件被设计用于调节流体经由在壳体（1）中或者在磁性系统的打开机构的区域中开设的孔（2）流入和/或流出，其中，所述密封部件（4）具有第一密封面（5），该第一密封面被设计用于在所述密封部件（4）的封闭状态下面向包围所述孔（2）的第二密封面（3），并且密封抵靠到所述第二密封面（3）上，其特征在于，所述密封部件（4）一体地设计，并且包括支撑面（6），其中，所述支撑面（6）由所述密封部件（4）的面向所述第二密封面（3）的一侧形成，其中，所述第一密封面（5）布置在所述支撑面（6）上并且从所述支撑面（6）伸出，其中，所述支撑面（6）被设计用于限制在所述第一密封面（5）顶压到包围所述孔（2）的所述第二密封面（3）上时出现的变形，其中，当顶压力较小时，所述密封部件（4）的第一密封面（5）贴靠在所述孔（2）的第二密封面（3）上，并且所述密封部件（4）的支撑面（6）与所述孔（2）的第二密封面（3）间隔开，而当贴靠在所述密封部件（4）上的差压大时，无论所述密封部件（4）的第一密封面（5）还是支撑面（6）都贴靠在所述孔（2）的第二密封面（3）上。
2.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述第二密封面（3）和/或所述密封部件（4）的支撑面（6）是平面的面。
3.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于包围所述孔（2）的所述第二密封面（3）和/或所述密封部件（4）的支撑面（6）具有不同于平面的面的形状。
4.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的支撑面（6）具有相比于所述密封部件（4）的第一密封面（5）更大的波纹度或粗糙度。
5.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）由硬度小于所述孔（2）的所述第二密封面（3）的材料制成。
6.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）由聚合物材料制成。
7.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的所述第一密封面（5）具有圆形的横截面。
8.如权利要求7所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的所述第一密封面（5）的直径小于1 mm。
9.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的所述第一密封面（5）具有三角形的、梯形的、矩形的、椭圆形的、双曲线的横截面或由这些形状组合成的横截面。
10.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的所述第一密封面（5）突出于所述支撑面（10）的距离小于0.5 mm。
11.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的所述第一密封面（5）可塑性地变形，且被设计用于在对所述第一密封面（5）施加载荷时发生塑性变形，用于补偿因制造引起的表面误差。
12.如权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封部件（4）的所述第一密封面（5）可弹性地变形，且被设计用于在对所述第一密封面（5）施加载荷时发生弹性变形，其中，所述变形因所述密封部件（4）的支撑面（6）贴靠在所述孔（2）的所述第二密封面（3）上而受到限制。
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