CN1682064A - 高度密封的连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接装置(1)，它具有一个连接件(7)，该连接件在其端侧上密封地支承在一个元件(3)的一个密封面(15)上。所述连接件(7)相对于所述密封面(15)的对齐只由所述连接件(7)和所述密封面(15)之间(中间设有或未设有一密封元件)的面接触确定。由一与密封部位相邻的可摆动地支承的夹紧杆(21)来施加必要的轴向力，一个夹紧装置(32)作用在所述夹紧杆的较长的杆臂上。这种连接装置在制造和组装上特别简单，并已经证明是特别易于安装并且是可靠的和低泄漏的。

Description

高度密封的连接装置
技术领域
本发明涉及一种用于使一流体管路与另一元件相连接的连接装置。
背景技术
流体引导装置通常包括多个连接装置，利用所述连接装置使管路例如管子、软管等相互连接，或将管路连接到设备上，如连接到压缩机、冷凝器、冷却器、蒸发器或其它组件上。这种连接装置在给定条件下必须是密封的。从而，当高的并且特别是在不同的压力值之间交变的流体压力作用在连接装置上时，这(种密封)对连接装置提出了特别高的要求。对于封闭的流体系统要求尽可能低的泄漏率。这里低分子量的流体如CO2提出了特别高的要求。此外通常还必须考虑其它的边界条件，其中包括交变温度的耐抗性、耐振性、耐腐蚀性、长时间的稳定性、易于安装、易于维护等。
由US-PS 5513882已知一种连接装置，该连接装置中包括一个碟形的接纳件和一个配设给该接纳件的具有径向凸缘的管端。在所述碟形接纳件的底部上在一个环形槽内设置有一个相对于一流体通道对中的O形环。所述对应件的环形凸缘支承在所述O形环和所述底部周围的环形区域上。为了固定所述连接，横向于所述连接件穿过所述碟形件的相应孔插入一个U形固定架。所述O形环起密封作用。
此外，由DE 10058087 A1已知一种连接装置，该连接装置同样包括一个带有一径向凸缘连接件和一个带有一设置在底部侧的O形环的碟形接纳件。为了使所述O形环产生确定的变形，以及为了获得所述连接装置的部件的机械上牢固的连接，所述连接装置配设有一个楔形夹紧装置。所述楔形夹紧装置包括一个将所述径向凸缘牢固地夹紧在所述碟形件的支承面上的夹紧楔。
发明内容
由此出发本发明的目的是，提供一种连接装置，该连接装置特别适用于这样的流体引导系统，其中流体至少暂时地处于高压下。
利用根据权利要求1的连接装置来实现所述目的。
所述连接装置用于使一个流体管路与另一个设有至少一个密封面的元件相连接。所述另一个元件可以是一个流体引导系统的一部分、一个装置或其它的元件，如一接合件等。待连接的管路端部具有一个径向突起，一个夹紧杆可作用在所述突起上，以将所述管路端部轴向夹紧在所述元件上。在所述管路端部的轴向密封面和所述元件的密封面之间设置有一个密封元件，该密封元件(的设计)考虑到了流体的特性和其压力。
所述夹紧杆具有一个用于支承在一个支座上的支承段、一个配设给所述径向突起的压力面和一个固定段，一个—例如一螺纹件形式的—夹紧装置可作用在所述固定段上。所述压力面设置在所述支承段和所述固定段之间。在所述压力面和所述支座或所述支承段之间形成的杆臂最好比在所述支座和所述固定段或所述夹紧装置之间形成杆臂短得多。由此可利用唯一一个夹紧装置例如唯一一个螺纹件通过所形成的杠杆传动关系产生一个非常高的轴向夹紧力并将其施加在管路端部上。在流体系统中存在的压力通过由所述密封面包围的圆形面作为轴向力作用，并倾向于移动所述管路端部使其离开所述元件。如果所述连接装置在到达几百bar的破裂压力之前应是密封的，则在例如为一平方厘米的较小的横截面上可形成几千N的很高的轴向力。由于所述杠杆传动关系所述轴向力可可靠地由尺寸较小的夹紧装置(例如机械螺栓M5或M6)承受。
所述压力面最好只在中部作用在所述径向凸缘上。特别是这(种作用区域)可以是线形或条形的平行于一个由支座限定的铰链轴线定向的面区域。所述线的或面的接触区域沿径向在横向于所述夹紧杆的径向突起上延伸并位于一条通过所述径向突起的中点的直线上。由此由夹紧杆施加的压力均匀地作用在所述轴向密封面上并传递到在所述元件上形成的密封面上，从而所述密封元件沿其整个周向受到一均匀的轴向压力。由此避免了由于不均匀的力分布造成的局部不密封性。
所述夹紧杆在所述管路端部上施加轴向力，此时所述元件的密封面用作对齐管路端部的基准面。由此所述管路端部相对于所述元件的精确对齐只由所述密封面和所述轴向密封面确定，而不是由其它面接触确定的。这种措施提供了在所述密封元件上实现均匀的面压合的基础，这特别可实现小的泄漏率和高的耐压强度。此外所述管路端部还可设有支承元件，当所述管路端部侧向受到弯曲力加载时，所述支承元件支承所述管路端部。但在不受力的状态下所述对齐只通过密封面和轴向密封面进行。在采用柔性的密封元件时，在所述元件和所述径向突起上还可附加地设置一防止所述密封元件被过分强烈地压缩的支承面。但在所述两种情况下，所述管路端部在密封部位附近在所述元件上的对齐都是通过这里存在的面确定的，而不是通过由所述夹紧杆形成固定装置确定的。
所述管路端部可设有一个其上形成有所述径向突起的连接件。所述径向突起可以是一设计成沿周向连续或不连续的环形或盘形凸缘。所述连接件可与流体管路相钎焊或焊接，或者用其它方式与流体管路相连接。
所述径向突起也可以一体地形成在所述流体管路上，从而所述连接件和所述流体管路设计成一体的。
所述轴向密封面最好是一平面。但必要时轴向密封面也可设计成锥形座面。
所述密封元件可以是一O形环，优选是一金属O形环。所述O形环例如通过一个圆形的自封闭/环形的用处于压力下的气体(氮气)填充的弹簧钢管形成。但所述密封件最好是沿轴向的前部较平坦的一盘形密封件。所述密封件例如可由一涂覆有一种密封材料的金属盘形成。所述密封材料可是一薄的弹性体层。它也可由一薄的可变形的金属层形成，所述层的可变形性大于所述金属盘的可变形性。由此可在高的机械强度和抵抗能力的同时实现低的泄漏率。
所述夹紧杆可以以不会丢失的方式安装在一待连接的管路上。所述夹紧杆具有一带一封闭的边缘的开口，所述管路端部穿过所述开口延伸。但这里也可设想一不连续的边缘，从而可在需要时才将所述夹紧杆安装在所述管路端部上。
由说明书、附图以及从属权利要求可得出本发明的有利的实施形式的其它细节。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例。其中：
图1示出连接装置的示意性纵向剖视图，
图2示出根据图1的连接装置的局部视图，
图3示出一连接装置的一变化的实施形式的示意性纵向剖视图，
图4示出连接装置的另一变化的实施形式的示意性纵向剖视图，
图5示出一用于根据图4的连接装置的密封元件的剖视图；
图6示出一用于根据图3的连接装置的夹紧杆的一变化的实施形式的俯视图，和
图7示出一属于根据图6的夹紧杆的夹紧件的俯视图。
具体实施方式
图1中示出一连接装置1，该连接装置可用于将一流体管路2连接到另一个元件3上，所述元件可以是一流体技术装置、一管路等。所述连接装置1包括所述流体管路2的一管路端部4和所述元件3的一连接区5。一被向外密封的流体通道6穿过所述管路端部和连接区。所述管路端部4设有一个具有一带有一圆柱形外表面和一圆柱形内表面的中空圆柱形区段8的连接件7。一个盘形的凸缘在背离所述元件的端部处连接在所述区段8上，所述凸缘形成一径向突起9。所述连接件7在其另一个轴向端部处具有一由一中部孔11穿过的底部12，在所述底部上形成一个轴向密封面14。所述轴向密封面14是一个相对于流体通道6对中的环形面，该环形面在该实施例设计成平的。所述轴向密封面配设有一同样是环形的平的密封面15，该密封面与流体通道6同轴地设置在所述元件3上。所述密封面15在一个由所述流体通道6穿过的有底孔16的底部上形成，所述有底孔的圆柱形内壁具有一大于所述连接件7的外径的直径。由此所述连接件有间隙地坐插在所述有底孔16中。
在所述轴向密封面14和所述密封面15之间设置一专门在图2中示出的密封元件17。所述密封元件17在该实施例中是由一个金属O形环形成的。所述在松弛状态为环面(thorus)形的金属O形环是一个封闭的并由此是无端/环形的小弹簧钢管，其内腔18填充有处于压力下的氮气。
在所述连接件7上直接与所述轴向密封面14相邻地形成一个突起部19，该突起部的轴向端面贴靠在所述有底孔16的底部上，并由此限制密封元件17的变形并为所述连接件7提供一牢固的支承。
此外，所述连接装置1还包括一个夹紧杆21(图1)，该夹紧杆用于将所述连接件7轴向夹紧在所述有底孔16的底部上。为此所述夹紧杆21具有一个用于使所述夹紧杆21支承在所述元件3上的支承段22。在该实施例中，所述支承段22设计成一从后面作用在一个在所述元件3上形成的支座23上的钩形件。所述支座例如可由一带有一环形的朝向远离有底孔16的方向的支承面25的凹陷部24形成。一个与所述支承面25的曲率相匹配的隆起部26贴合在所述支承面25上。所述支承面25和隆起部26的拱曲确定了一个可视为铰链轴线的摆动轴线27。
此外，在所述夹紧杆21上还形成有一个开口28，所述管路端部4穿过所述开口延伸。一最好设计成略微凸起的或拱曲的压力面29与所述开口28相邻接。由此对于图1的视图所述压力面29只是在图面的上方和下方在线形或条形的区域内贴合在所述平的径向突起9上。由此所述接触区域位于一个垂直于图面并平行于摆动轴线27定向的直线上。铰链轴线或摆动轴线27与压力面29和径向突起9之间的面接触的径向位置之间的横向于所述管路端部测量的距离a形成一个短的杆臂。摆动轴线27和机械螺栓(33)之间的距离形成一个长的杆臂b。
所述夹紧杆21在与所述支承段22相对的端部上具有一个固定段31，所述固定段配设有一个例如一机械螺栓33形式的夹紧装置32。所述机械螺栓旋入所述元件3的一个螺纹孔34中，并穿过夹紧杆21的所述固定段31。所述摆动轴线27和所述机械螺栓33之间水平的或者说横向于所述管路端部4测量的距离b形成一个较长的杆臂以夹紧所述连接装置1。
在所述夹紧杆21的相应的凹陷部或槽中可设置一个夹紧件35，在一个相应的孔处所述夹紧件由所述机械螺栓33穿过。所述孔最好是纵向的，或者相对于所述机械螺栓33至少具有一较小的尺寸裕度。所述夹紧件大约延伸到所述管路端部4处，以使一支承面朝向所述管路端部。从所述管路端部4向所述固定段31的方向看，所述开口28具有一明显的尺寸裕度(bermaβ)，从而这里开口壁部不向所述管路端部4提供支承。所述支承由夹紧件35完成。但是，最好这样设计和设置所述夹紧件35，即当所述连接装置1被夹紧时，使所述管路端部4在不受力的状态下不接触壁部地被引导穿过所述开口28。这样做的目的是，只由所述突起部19在有底孔16底部上的贴合来确定所述管路端部4的对齐。
上述连接装置1的工作原理如下：
为了形成连接，要从设有相应的连接件7和夹紧杆21的流体管路2开始。现在将所述连接件7和其密封元件17一起导入所述有底孔16，并将所述夹紧杆21钩在所述支座23的后面。这在所述夹紧件35首先还处于拆下状态时可顺利地通过夹紧杆21的侧向移动来实现。然后将机械螺栓33和所述夹紧件35一起装入所述夹紧杆21的固定段31中并将其旋紧。此时机械螺栓33的轴向力被放大b/a倍而作为轴向夹紧力作用在连接件7上并将所述连接件压入有底孔16。此时夹紧杆的对齐和其它调整都不重要。在所述连接件7端侧上的面压力沿周向基本上是恒定的。所述密封元件17的变形由于所述突起部19贴靠在所述有底孔16的底部上而受到限制。通过所述金属密封件实现了特别小的泄漏率。
图3示出连接装置1的一个变化的实施形式。前面结合图1和2的说明相应地适用。与其不同的是，根据图3的连接装置1具有以下特征：
所述支座23由一蘑菇形的突起36形成，所述突起设置在所述元件3上，并平行于所述机械螺栓33远离所述元件伸出。所述夹紧杆21的支承段22以一叉状的端部作用在所述突起36的蘑菇状头部的下面上。该实施形式的优点在于简单。但是这里杠杆传动比b/a通常略有些不利之处，即只能实现较小的力放大作用。根据图1的连接装置1本身具有这样的优点，即所述摆动和铰链轴线27可非常紧密地设置在所述流体通道7附近。由此可使距离a非常小，而使比例b/a非常大。
图4中示出的连接件7和密封元件17的实施形式可用于前面和后面说明的所有实施形式中。密封元件17设计成具有两个基本上平坦的相互背离的密封面38、39的密封盘37。在图5中专门示出所述密封盘37。所述密封盘具有一个由硬质的可变形性较小的材料制成的金属基体41。所述金属基体设有一个由一种弹性体或一种可变形的—如软铝、铅、锡等—金属制成的薄的密封层42。所述密封盘37设置在连接件7的设计成平的端侧和有底孔16的底部之间。由此所述轴向密封面14通过所述密封盘37间接地支承在所述密封面15上。在采用这种密封方式时，所述密封盘37确定管路端部4在所述元件3上的对齐。所述夹紧杆21只施加轴向压力，其中没有其它侧向的或任何其它形式的力由所述连接装置作用在所述连接件7上。
在图6和7中专门示出一个带有所属的夹紧件35的夹紧杆21。图6中示出的夹紧杆21例如可用于根据图3的连接装置1中。所述夹紧杆具有一个越过固定段31缝形地延伸的开口28。所述开口终止于压力面29的区域内。为了支承在所述突起36上，支承段22同样设计成叉形的。所述缝形的开口28在其纵向棱边上具有一台阶状的用于接纳所述夹紧件的边缘43a、43b。所述夹紧件设有一用于所述机械螺栓33的开口44并在其窄端设有一个凹陷部45，以与所述开口28的端侧边缘一起限定一个圆形的用于穿过所述管路端部4的开口。所述夹紧杆允许将带有连接件7的流体管路2固定在所述元件3上，而不用事先将夹紧杆21安装相关的流体管路2上。
所述连接装置1具有一个连接件7，所述连接件在其端侧上密封地贴合在一元件3的一密封面15上。所述连接件7相对于所述密封面15的对齐只由连接件7和密封面15之间(中间设有或未设有一密封元件17)的面接触确定。由一与密封部位相邻的可摆动地支承的夹紧杆21来施加必要的轴向力，一个夹紧装置32作用在所述夹紧杆的较长的杆臂上。这种连接装置在制造和组装上特别简单，并已经证明是特别易于安装并且是可靠的和低泄漏的。

Claims (18)

1.用于使一个流体管路(2)与另一个元件(3)相连接的连接装置(1)，具有：一个密封面(15)；一个管路端部(4)，所述管路端部属于所述流体管路(2)，并且在所述管路端部上形成一个径向突起(9)和一个轴向密封面(14)；一个设置在所述轴向密封面(14)和所述密封面(15)之间的密封元件(17)；一个夹紧杆(21)，所述夹紧杆具有一用于支承在一个设置在所述元件(3)上的支座(23)上的支承段(22)、一个配设给所述径向突起(9)的压力面(29)和一个固定段(31)，利用所述固定段所述径向突起可通过一个夹紧装置(32)夹紧在所述元件(3)上。
2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述管路端部(4)设有一个连接件(7)，所述径向突起(9)在所述连接件上形成。
3.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述连接件(7)与所述流体管路(2)钎焊在一起。
4.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述径向突起(9)一体地形成在所述流体管路(2)上。
5.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述径向突起(9)由一个盘形凸缘形成。
6.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述轴向密封面(14)是一个平面。
7.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述轴向密封面(14)与一支承突起部(19)相邻。
8.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述密封元件(17)是一个金属O形环。
9.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述密封元件(17)是一个用一种密封材料涂覆的金属盘(37)。
10.如权利要求9所述的连接装置，其特征在于，所述密封材料是一种弹性体。
11.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述密封材料是一种金属，所述金属的可变形性大于所述金属盘的可变形性。
12.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述夹紧杆(21)具有一开口(28)，所述流体管路(2)穿过所述开口延伸。
13.如权利要求12所述的连接装置，其特征在于，所述开口(28)具有一封闭的边缘。
14.如权利要求12所述的连接装置，其特征在于，所述开口(28)具有一不连续的边缘。
15.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述夹紧杆(21)的所述支承段(22)和所述支座(23)形成一个铰链。
16.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述压力面(29)是一个拱曲的面。
17.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述压力面(29)与所述径向突起(9)在中部相接触。
18.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述夹紧装置(32)由一个螺栓(33)形成。
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