CN1131953C - 法兰接头和垫圈组件与密封垫圈和密封法兰接头的方法 - Google Patents

Abstract

一种密封垫圈，插入法兰接头的环形连续槽中，用于连接轴向准直的管端部，这种法兰接头具有位于管端部的轴向相对法兰(16、18)，从而在组装接头时在该法兰之间形成一个槽(30)，该槽由法兰的轴向相对密封表面(22、24)和径向端表面(16a，18a)构成，该槽包括槽的第一部分(32)和槽的第二部分(34)，前者通向管子的内部流道，而后者从槽的第一部分径向向外延伸，垫圈具有垫圈第一部分和垫圈第二部分，前者密封槽的第一部分，而后者从垫圈第一部分伸入到槽的第二部分；在组装接头期间，垫圈第二部分被轴向压缩，而与径向端表面啮合，从而产生垫圈的径向压缩；垫圈第二部分的体积小于槽的第二部分的体积，从而在组装接头时在槽的第二部分中形成膨胀空间(44)。

Description

法兰接头和垫圈组件与密封垫圈 和 密封法兰接头的方法

优先权要求

本申请要求题为“改进的具有垫圈热膨胀区域的卫生装置”的以下临时申请的权益：于1998年2月18日提出的序号为No.60/0383993的未转让临时申请，其特快邮递编号为No.EM178206756US，该申请的内容已作为参考包含在本文中。

技术领域

本发明涉及管子工艺或管连接和管接头工艺，具体涉及密封面和相关垫圈之间关系获得改进的法兰式管接头。

背景技术

法兰式管接头具有柔性材料例如弹性材料、塑料等作的垫圈，该垫圈被夹压在相对法兰的用于密封端表面之间。这些管接头经常用于卫生处理系统中，在这些系统中很不希望滞留流体。这些系统通常作成使管子配置成约2°角的小角度倾斜，应用自流排放。因此，由于是小角度倾斜，所以必须限制由于流体集中在滞留发生区域而造成的流体停留可能性。例如，已知这样设计垫圈和有关的法兰，使得在完成接头以后，垫圈的径向内表面基本上与被连接管的内表面齐平或在其内表面之间形成光滑的接续。例如在美国专利No.3775832、4735445和德国专利(German Patentschrifts)CH674764A5和947 043中例示了这种一般形式的接头。

先有技术已提出了各种方法或设计来确保不发生垫圈的过压或欠压。尽管如此，还是发现存在这两种状况，造成各种工艺问题，这些问题很有影响，而且常常还未认识到。当垫圈过压时，垫圈材料被挤压到管子或管道系统的流路内。在初次装配管接头期间或进行高温处理例如蒸气消毒处理期间，当垫圈的热膨胀造成过分的挤压以后，会发生这种情况。过分挤压造成若干主要问题，包括流动受阻、细胞剪变、系统污染和流体滞流。流动受阻源于例如垫圈的内周缘过分地伸入到流通中，因而形成节流效应。要求特定清洁过程的卫生系统得由FDA(美国食品药物管理局)确认，该过程包括需要产生进行清洁处理所需涡流状态的最小流速。处于限流状态的垫圈可能造成系统不能满足要求的流体速度，因而不能满足行政法规。第二个问题即细胞剪变是由于易损的微生物撞击在挤压出的垫圈上造成的，这造成作为生物过程目标制品的细胞的破坏。第三个问题即系统污染是由于长时间受到过程条件特别是蒸气的作用，挤压的垫圈变脆、裂成碎片而造成的，这些碎片污染了系统。在使系统排放而回收制品时发生第四个问题即流体滞流。在要求高度洁净和/或易于冲洗和易于切换过程流体的系统中，这是一个很大的问题。

在欠压时将产生两个主要问题，即捕获流体和渗漏。欠压源于不正确的组装或由于加热周期的结果。当垫圈在如上所述温度下挤压，并冷却到正常温度或环境处理温度时，在常规卫生装置中的垫圈不会回到其原来的位置。在发生这种情况时，只有较小的压缩力作用在仍留在装置内的垫圈材料上，这可能导致装置松开。在某些情况下，只需一次加热周期便可以造成孔的边界面的密封性降低，这使得过程流体容易进入密封区并被捕获。弧立的流体如不折卸开便不能清除，并造成同一批或随后几批的污染。在某些情况下，过程流体逸到大气，形成渗漏。

发明内容

本发明提供上述类型的管接头结构，该结构被设计于消除或大大减小对垫圈的挤压，从而减小限流作用、减少污染、减小流体滞留和组装期间提高准直程度。

具体是，按照本发明的各个方面，上述一般类型的管接头组件包括一对轴线对准的处于邻接关系的圆筒管端部。每个管的相同直径的圆筒内表面与相对管端部的圆筒内表面准直。连接法兰在各个管端部的外面径向延伸，其轴向相对表面形成环形的连续包封槽，该槽包括由轴向相对的密封表面确定的第一轴向窄部分。该第一轴向窄部分通向圆筒内表面。槽的第二轴向较宽部分位于第一部分的径向外侧，具有位于第一轴向窄部分上面的并与该部分准直的径向外表面。柔性材料垫圈位于包封槽中。最好的垫圈结构具有窄部分或肋片，其尺寸和体积作成可以完全充满包封槽的第一轴向窄部分并以相当的密封压力啮合轴向相对的密封表面。

垫圈的整体形成的第二部分或冠部分其尺寸和体积被定为可伸入到包封槽的第二部分。第二部分具有内侧径向尺寸和足够大的质量，前者与管端部形成干涉配合，以便于组装，后者在组装接头期间可使管端部保持在理想的对准状态。这些结构特征有利于改进组装流体系统中部件的准直性，便于组装。

垫圈的第二部分也具有充分大的径向尺寸，以便径向越过包封槽的第二部分，并在组装接头时与该包封槽的径向外表面形成压力接合。该包封槽的轴向延伸部分是相当大的，足以提供温度增加时垫圈可以膨胀进入的膨胀空间。提供膨胀空间可以避免垫圈的径向向内挤压而超过管端部的圆筒内表面。

按照本发明的附加的有限方面，最好利用连接法兰的相对表面上所带的表面部分限定刚性装置，以防止法兰彼此相向运动超过预定的最小限度。

如上所述，本发明起因于发现用于这种垫圈的材料受到挤压，这些挤压或者是在起初组装管接时造成的，或者是由于温度的增加而造成的。由于在垫圈的窄的内密封部分的径向外侧的位置形成膨胀空间，因而显著减小了垫圈向管端部流道中的膨胀。垫圈的窄的内密封部分受到径向压力，因为垫圈第二部分的尺寸被定为可以径向伸过包封槽的第二部分，并与包封槽第二部分的径向外表面形成压力啮合。这种压力啮合还构成在主要密封区径向外侧的辅助密封区。

另外，在垫圈第二部分和包封槽径向外表面之间的啮合形成一种径向压缩力或环箍力，使得垫圈可以膨胀进入膨胀空间，同时使垫圈的窄的内密封部分不能从其靠近流道的要求位置发生不希望的径向漂移。

从上述叙述可以看出，本发明的主要目的是提供一种管接头和垫圈组件，其中，可以显著减少垫圈受挤压而进入流道，同时可以保持被连接管子的内壁表面的平滑接续，从而减小流体滞留、流动受阻和系统污染。

本发明的再一目的在于改进了管接头组件的部件的准直。

本发明的再一目的是提供一种可以形成辅助密封的管子和管接头组件。

对于技术人员，阅读和研究以下的详细说明后可以明显看出本发明的另外一些优点和有利之处。

附图说明

本发明研究某些部件和部件配置的实际形式，这些部件或配置的优选实施例和方法详细说明于本说明书中和例示于作为本发明一部分的附图中，这些附图是：

图1是按本发明构造的管子或管接头结构的优选形式的横向横截面图；

图2是图1所示组装接头的垫圈凹槽的放大图，更详细示出垫圈和垫圈凹槽之间的关系；

图3是垫圈的放大横截面图；

图4是复盖在垫圈凹槽上处于未压缩状态的垫圈的横截面图，此图可以更清楚地看出其间的相对关系；

图5是本发明另一优选实施例的横截面图；

图6例示出管接头组件中附加的出口，用于检测或监测该孔边界面密封的完整性和可能的渗漏；

图7A-7E例示出本发明垫圈的可替代的图示结构和形状。

具体实施方式

现在参考附图，这些图仅用于例示本发明的优选实施例，没有限制本发明之意，图1示出一对轴向准直的圆筒形管或管端部10、12，该管端部由法兰式管接头组件14以密封形式结合在一起。管端部10、12分别具有均匀的开口内直径D1、D2，它们具有相同的内直径，彼此准直地靠近配置。在各个管端部10、12上分别形成环形连续的径向延伸的法兰16、18。该法兰使得两个管端部可以由常规的夹具环15夹紧，达到组装状态，该夹具在附图中仅示意示出。虽然法兰16、18可以形成为单独的部件并用适当方法连接于管端部，但是在本实施例中，它们被表示为整体成形在各自的管端部10、12上。

各个法兰16、18包括密封端表面，该表面最好位于垂直于中心轴线20的平面内。法兰16、18的各个端表面22、24相互配合而形成环形连续的密封安装凹槽或槽口30。在本实施例中，密封件安装凹槽配置成当法兰16、18被夹紧，形成图1所示的状态时，凹槽30具有第一径向内部分32(见图2)，该部分相当窄并通向中心通道的内部。槽30还包括第二径向较宽部分34，该部分位于第一部分32的径向外侧并且也是环形连续的。利用法兰16、18径向外边缘上的各自的刚性延伸部分16a、18a可以控制包封槽30的宽度，从而限制法兰轴向的相向运动。

在槽30内，配置用适当柔性材料作的垫圈38，该垫圈在压缩时可以在法兰之间形成有效的密封。可以采用很多不同的垫圈材料，包括乙丙橡胶、氟烃橡胶、硅橡胶、腈橡胶、氯丁橡胶、聚乙烯和四氟乙烯。在本实施例中，垫圈38具有如图3所示的优选横截面。如下面将说明，垫圈38的形状可以具有不同的结构和外观而仍能达到本发明的优点和好处。垫圈的径向内部分40形成肋片，该肋片具有大体恒定的轴向厚度，在未压缩状态时，该厚度稍大于槽的径向内部分的轴向厚度(见图4的叠置图)。在组装后，该径向内部分被压缩在表面22、24之间，形成第一密封或主要密封，该径向内部分充满槽的内部窄部分形成的空隙。另外，在图4例示的实施例中，垫圈的内径向直径在未压缩的状态下销大于流道的直径。当管接头组装完后，垫圈的内径发生变化，而与流道的直径平齐，从而形成孔边界面的密封，这种密封即使在系统的高温处理条件下也能减小流体的滞留和制止流体的截拦。然而在另外的实施例中，取决于有关的管接头的结构未压缩肋片40的直径可以小于、大于或等于流道的直径，以便在组装后形成一个平齐的或大体平齐的孔边界面的密封。在某些实施例中，还需要使垫圈肋片40在装配后稍许挤压进入流道中，如图2以特别放大的方式示出的那样。在这些情况下，特别是在卫生学的应用方面，很需要使伸入流道的肋片部分为拱形，以减少对流体的截拦。本发明可以采用这种构形，因为本发明具有在系统的高温处理条件下可以减小格外挤压的特征，这将在下面说明。

垫圈的径向外部分42相对于肋片42具有加大的轴向尺寸和径向尺寸，该部分在图3的实施例中形成蘑茹状的帽或冠部42，该帽整个地从垫圈内部分40伸出。再参考图4，帽的轴向尺寸(在其最宽部分)在未压缩状态时大于组装后槽的轴向尺寸。这样，垫圈被压缩而与槽的放大部分的径向表面形成密封接触(见图1和2)。由于这种尺寸关系造成的压缩还使得垫圈材料径向向外移动，使得它啮合槽的径向外壁的刚性延伸部分16a、18a。这种啮合形成辅助密封，这种密封可以显著增加组件的额定压力。另外，该辅助密封在卫生接头的外侧形成一层大气阻隔层。例如辅助密封使得卫生管接头可以防喷溅。

这种啮合还具有造成环箍应力(即增加的环箍强度)的附加优点，这种环箍应力可以制止垫圈的肋片响应流体系统的压力径向向外移动。利用轴向压缩的并在垫圈的外部径向边缘和槽壁(此处由刚性延伸部分形成)之间形成间隙的先有技术装置在某些应用中潜在地易于使垫圈响应流体管道中的压力而径向移动。因此在这些先有设计中的整个垫圈易于径向移动，从而导致有效的孔边界面的密封度降低，并伴随着发生流体滞留等问题。在本发明中，在刚性延伸部分16a，18a和垫圈42的第二部分42之间的径向啮合使得可以在形成次级密封或阻挡层的同时防止这种不希望的移动。

帽42的圆拱形锥体的外侧径向区域及内部分40使垫圈形成独特的蘑菇形状。当垫圈从管孔径向向外延伸时，垫圈轴向尺寸的平滑的逐渐减少形成了膨胀空间44、46。槽30的第二轴向较宽部分34的尺寸被定为可以容纳垫圈响应温度升高而引起的预计的膨胀，而且预定不会在环境温下由垫圈完全充满。因此，即使垫圈啮合刚性延伸部分，形成上述辅助密封，也可以在槽壁和垫圈的厚度减小或锥形区域形成空间44、46。

由优选结构提供的加大质量的帽42即使在存在膨胀空间和径向压缩时也具有提高准直性的优点。即，因为垫圈的尺寸被定为可以与槽的第一和第二部分的界面形成干涉配合，所以在配置相对的法兰，开始组装管接头组件时，可先使垫圈就位于第一法兰上，并且在完成管接头组装后，相对的法兰便保持暂时的准直。垫圈加大的质量还提供了类似“配合”的可靠准直参考物，当两个法兰围绕垫圈结合在一起时，这种配合是有触感的，该加大的质量还有助于在组装过程期间保持法兰和管的准直。这样便可以使使用人在完成管接头组件的装配后不必调节管端部的准直。因为管的起始组装都是很精确的，并在组装管接头的始终均保持准直，这也同样提供了管的准直性。

图5示出包含本发明特征的另一优选实施例的垫圈。从图中可以特别明显地看到，垫圈无需对径向轴线形成对称形状。图中，垫圈的右手表面具有如图1-4所示实施例中所述的垫圈的大体蘑菇形表面。然而垫圈的径向外部分预定不啮合刚性延伸部分而形成辅助密封，因为在刚性延伸部分之间插入环形金属环50。金属环50和刚性延伸部分的表面之间的啮合限制了可以加于垫圈上的轴上压力。这仍然提供了本发明的其它特征例如(i)形成孔边界面的有效密封和(ii)在组装管接头时形成用于高温条件的膨胀空间。垫圈的相对表面或左手表面是常规构形，因而不具有本发明的所有特征。尽管如此，此实施例的确例示出垫圈可以采用许多不同的构形而不超越本发明总的范围和意义。因此，组装38和50呈适配装置的形式，它允许将两个不同构形的法兰结合在一起，而同时保持孔边界面的有效密封和形成膨胀区域。

如图5所示，垫圈38的薄层材料38a包封金属环50。例如在模压垫圈时可以形成这种薄层。不需要包封整个金属环。

图6是本发明的另一改型，它具有对管接头组件进行检测或监测的能力。具体是，当用垫圈的帽或第二部分形成辅助密封时，法兰可以改型而包括毛细管52a、52b，该毛细管与膨胀空间44、46连通。适当的传感器(未示出)与毛细孔连通而提供孔面密封的完整性指示。这样便使系统操作者在孔边界面密封失灵而辅助密封仍包含系统压力时有能力通过膨胀空间44、46准确检测孔边界面密封的完整性。另外，监测装置可以装在垫圈的两侧，或者如果采用改型的垫圈(例如如图5所示)可以放在恰当的一侧。

图2和图3分别示出槽30和垫圈38的优选的标称的尺寸关系。具体是，法兰的密封表面具有如图所示的管的尺寸，该管的标称外径为1.00英寸，内径为0.87英寸。然而在管子尺寸能及的范围内这种一般关系是有效的。在考察这些尺寸和将凹槽尺寸与垫圈尺寸相比较时，应当看到，密封件的较窄的内部分其轴向尺寸被压缩20-30％，而其较宽的外部分则被压缩15-20％。当然，这会在肋片40和槽的径向内表面之间造成比较高的密封压力。然而还应当看到，垫圈38的较宽部分被轴向压缩，直到它运动到使垫圈的径向外表面与槽的径向外表面形成压力接合并形成辅助密封。

本领域技术人员还应当明白，膨胀空间44、46不限制于图示的上述的构形。可以应用任何适当尺寸的垫圈和允许垫圈进行膨胀所需要的槽。另外，还应当预料到，垫圈在其第二部分内可以包括作同样用途的空隙区域。例如可以在垫圈第二部分的间隔开的环形位置形成凹口、或者通过在垫圈第二部分上的开口也可以达到同样目的。

本领域技术人员还会预料到，垫圈38的材料将影响到垫圈的某些功能方面，例如，当垫圈采用弹性材料(例如由举出的两个例子的)硅橡胶和氟烃橡胶制作时，在装配组件14时，加大的帽42将被压缩而发生径向压缩并在延伸部分16a和18a形成辅助密封。当垫圈38用较硬的材料例如聚四氟乙烯(PTFE)制作时，加大的帽42将不会显著地径向伸长而啮合延伸部分16a和18a。因此，在例如PTFE的情况下，虽然仍可以在开始装配期间采用干涉配合和加大的质量来保持准直，但帽42的蘑菇形外观只是一种装饰。材料例如PTFE具有的环箍强度足以以预定的压力保持孔边界面的密封而不需径向压力的附加支承。

还应当注意到，在例如图2所示的说明的实施例中，构成槽加大部分34的端表面22、24在啮合肋片40之前便啮合帽42的轴向外部分。这样在装配管接头时便造成帽42的首先压缩，这种压缩可以支承和有助于控制肋片的径向延伸。

现在参考图7A-7E，其中以例示方式示出不同形状和构形的垫圈38，具体示出横截面形状(在图7A-7E中仅示出各个垫圈38的横截面的一半)。例如，在图7A中，在垫圈轴向尺寸上的径向锥体是锥体的，因而形成平侧面38a(从截面上观看)。图7A-7E中例示的形状可以包括如前所述的上包封槽30相对的干涉配合特征和加大的质量特征。另外，当图7A-7E的垫圈采用弹性体制作并相对于槽30具有恰当的尺寸时，这些垫圈将被压缩并径向伸长，从而在延伸部分16a、18a形成径向压缩。提供了这些不同实施例在于强调说明，垫圈帽42的形外形结构在外观上很大程度是装饰性的，而且可以利用任何数目的外形结构达到本发明垫圈38的各种要求的功能。

按照本发明的另一方面，从上面说明可以看到，垫圈38的内环肋片在组装组件14的不同步骤具有三个径向尺寸。例如，当垫圈放松搁着，没有装在法兰上时，肋片40的内径例如是尺寸X，X大于管10、12的内径。在其它实施例中，尺寸X可以小于或等于管的内径。当垫圈被压到沉孔104上时，肋片内径因干涉配合而变成X+Y，该沉孔形成形成槽30的内径向部分32和外径向部分34之间的界面。第三，装配完组件14后，由于压缩肋片40引起的肋40的径向延伸将使肋片42的内径改变到基本上等于管10、12的内径，从而形成平齐的孔边界面密封。另外，在某些应用中，肋片40的压缩被设计成形成稍许压出的凸形，(见图1)，进入管的内径区域，从而避免形成难于在原位清洗的凹部。在本文的所有附图中，有些相对尺寸例如在肋片和帽上的相对挤压尺寸或例示挤压进入流道的量为清楚和例示目的已被过大地放大。

尽管已通过其特定的实施例示出和说明本发明，但这仅仅是为了例示而无限制性，在所述权利要求书确定的本发明的精神和范围内，技术人员可以明显地看出本文所图示和说明的特定实施例的其它变化和改型。

Claims (36)

1.一种用于连接和密封管子或管子端的法兰接头和垫圈组件，该管子限定了贯穿它的轴向流道，包括：

第一环形法兰和第二环形法兰，各个上述法兰位于管端部的相应一个端部上；上述法兰具有轴向相对的端表面和相邻的径向端壁，在组装接头时该端壁限定一个环形槽；

上述环形槽具有通向管子流道的第一部分和从上述槽的第一部分径向向外延伸的第二部分，上述槽的第二部分以上述径向端壁作径向边界；

用于密封已组装接头的垫圈，以防止流体从管子的流道中流出，上述垫圈具有垫圈第一部分和垫圈第二部分，前者密封上述槽的第一部分，而后者从所述垫圈第一部分延伸并进入到上述槽的第二部分；

其特征在于，在组装接头时，上述垫圈第二部分被轴向压缩而与上述径向端壁啮合，由此产生上述垫圈的径向压缩；上述垫圈第二部分的体积小于上述槽的第二部分的体积，因而在组装接头时在上述槽的第二部分中提供膨胀空间。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述径向压缩将反抗流道中流体的径向压力，从而防止上述垫圈的径向移动。

3.如权利要求2所述的组件，其特征在于，上述径向压缩有效地增加了上述垫圈的环箍强度；

4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，啮合上述径向端壁的上述垫圈第二部分形成辅助密封，该辅助密封与上述垫圈第一部分形成的密封径向准直并与其隔开。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第二部分具有与上述垫圈第一部分径向准直的外边缘表面。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第二部分是关于一径向轴线轴向对称的，该径向轴线对上述垫圈第一和第二部分是共用的。

7.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第一部分包括肋片，在组装接头时该肋片被轴向压缩，上述肋片在已组装的接头中被压缩时径向移动，从而形成大体齐平的与管的内表面邻接的孔线密封。

8.如权利要求1所述的组件，其特征在于，在上述垫圈第二部分和上述径向端壁之间的上述啮合构成阻挡层，从而防止组件外边的物质进入上述槽。

9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第二部分的径向远离部分包括冠部，在组装接头时，该冠部啮合上述径向端壁；上述膨胀空间靠近上述垫圈径向远端部分，并关于该远端部分是轴对称的；在上述垫圈受到高温作用时，上述膨胀空间允许垫圈材料膨胀。

10.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第二部分与上述垫圈第一部分是一体的，并且在轴向上宽于上述垫圈第一部分，具有在上述垫圈第一和第二部分界面处形成的肩部；上述肩部具有内直径，该内径在上述槽的第一部分和上述槽的第二部分之间的界面处产生干涉配合，上述槽的第二部分具有轴向尺寸，该尺寸大于上述槽的第一部分的轴向尺寸。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，上述干涉配合使得上述垫圈可以定中，并在组装接头期间可以保持在上述法兰中的一个法兰上。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，未压缩时上述垫圈第二部分的轴向尺寸大于上述槽第二部分的上述轴向尺寸，并具有加大的质量，从而可以在组装接头期间保持法兰的理想准直。

13.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第二部分在轴向上宽于上述垫圈第一部分，其横截面从上述垫圈第一部分径向向外成锥形。

14.如权利要求13所述的组件，其特征在于，上述膨胀空间形成在上述轴向相对的端表、上述径向端壁和上述垫圈锥形部分之间。

15.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈具有蘑菇状的横截面。

16.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第一部分包括具有内环形表面的肋片，上述肋片环形表面具有：垫圈装在其中一个上述法兰上之前的第一直径；在垫圈装在其中一个上述法兰上之后和垫圈被压缩之前的大于上述第一直径的第二直径；组装接头之后垫圈受到压缩时的第三直径。

17.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述径向端壁由上述法兰的刚性径向向外延伸部分构成，在组装接头时，该端壁互相啮合，从而限制加在上述垫圈上的压缩力。

18.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述法兰包括毛细孔，该孔的第一端部与上述膨胀空间流体相通，而其第二端部可通到接头的外边，从而允许检测空间中存在物质的特征例如压力特征。

19.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈第一部分在组装接头时轴向压缩的范围在20％-30％，而上述垫圈第二部分的轴向压缩范围在15％-20％。

20.如权利要求1所述的组件，其特征在于，上述垫圈由弹性材料构成。

21.一种插入法兰接头上环形连续槽的密封垫圈，用于连接轴向准直的管端部，这种法兰接头具有位于管端部上的轴向相对的法兰，在组装接头时可在该法兰之间形成一个槽，该槽由法兰的轴向相对的密封表面和径向端表面形成，该槽包括槽的第一部分和槽的第二部分前者通到上述管子的内部流道，而后者从上述槽的第一部分径向向外延伸，该垫圈包括：

垫圈第一部分，密封上述槽的第一部分和垫圈第二部分，后者从上述垫圈第一部分延伸并进入上述槽的第二部分；

其特征在于，在组装接头时上述垫圈第二部分被轴向压缩，并与上述径向端表面啮合，从而造成上述垫圈的径向压缩；上述垫圈第二部分的体积小于上述槽的第二部分的体积，从而可以在组装接头时在上述槽的第二部分内形成一膨胀空间。

22.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，上述垫圈的上述径向压缩形成辅助密封，该辅助密封与上述垫圈第一部分密封径向准直并与之径向间隔开。

23.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，上述径向压缩反抗流道中流体的径向压力，从而可制止上述垫圈的径向移动。

24.如权利要求21所述的组件，其特征在于，上述径向压缩有效地增加了上述垫圈的环箍强度。

25.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，上述垫圈第二部分的横截面从上述垫圈第一部分沿径向向外的方向在轴向上成锥形。

26.如权利要求25所述的垫圈，其特征在于，上述膨胀空间形成在相对的法兰表面和上述垫圈的锥形的横截面之间。

27.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，上述垫圈由弹性材料构成。

28.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，上述垫圈具有对称的横截面形状。

29.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，垫圈的上述径向压缩提供了一个对大气的阻挡层。

30.如权利要求21所述的垫圈，其特征在于，槽的第一部分在轴向上比槽的第二部分窄，从而在其径向界面处形成肩部，上述垫圈的尺寸被定为可与上述肩部形成干涉配合，从而在组装接头时可使垫圈保持就位。

31.如权利要求30所述的垫圈，其特征在于，未压缩时上述垫圈第二部分的轴向尺寸大于上述槽的第二部分的轴向尺寸，并具有足够大的质量，从而使法兰在组装接头期间保持理想的准直。

32.一种用于密封法兰接头的方法，采用两个法兰来连接轴向准直的管端部，在组装接头时在该法兰之间形成一个槽，该槽由轴向相对的密封表面和径向端表面限定，该方法包括以下步骤：

a.将垫圈定位在法兰的轴向相对密封表面之间的槽内；

b.在组装接头时轴向压缩垫圈，使径向啮合径向端表面的一部分垫圈位移；

c.充分地轴向压缩垫圈，使得产生垫圈的径向压缩；

d.限制垫圈压缩，以保持垫圈的膨胀区域。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，上述径向压缩增加了垫圈的环箍强度，从而可以反抗管中流体压力产生的径向力。

34.如权利要求32所述的方法，其特征在于，上述径向压缩形成辅助密封，该辅助密封与上述管端部的界面处的主要密封径向准直并隔开。

35.如权利要求32所述的方法，包括在垫圈和法兰之间应用干涉配合的步骤，从而可使垫圈在组装接头期间保持在理想的居中位置。

36.如权利要求35所述的方法，包括为垫圈提供足够质量的步骤，以便在组装接头期间可以应用垫圈保持法兰的理想准直。

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