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CN106662281B - 一种强化金属波纹管状的密封装置 - Google Patents

一种强化金属波纹管状的密封装置 Download PDF

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CN106662281B CN201480080568.7A CN201480080568A CN106662281B CN 106662281 B CN106662281 B CN 106662281B CN 201480080568 A CN201480080568 A CN 201480080568A CN 106662281 B CN106662281 B CN 106662281B
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Abstract

本发明涉及一种波纹管状的密封装置(1)，由在两个褶之间具有凹部的褶状圆柱形的膜(2)形成，其中外凹部和内凹部分别包含形成骨架的加强件，所述加强件(3，4)包括多个环状组件，所述环状组件包括珠状部分(5，8)和踵状部分(6，9)，其中每个所述珠状部分都容纳在所述膜(2)的两个褶之间的凹部中，同时所述踵状部分相对于所述膜突出，所述踵状部分(6，9)的宽度的大小使相邻的外加强件(3)和内加强件(4)之间保持有用于容纳所述膜(2)的空间的壳体(11)，并且在所述壳体(11)的任意一点上所述空间的宽度(e)皆大于所述膜(2)的厚度(m)。

Description

一种强化金属波纹管状的密封装置
技术领域
本发明涉及在用于容纳和/或输送承压液体的压力设备中使用的密封装置。更具体地，涉及一种加强金属波纹管状的密封装置，其用作密封部件以便确保两个可移动部件或可对于彼此移动的部件之间的完善密封。
背景技术
当将波纹管插入两个同轴管的端部之间时，所述波纹管使所述同轴管实现接续；当波纹管用于阀门时，例如具有阀瓣的阀门，所述阀门中阀瓣部件的运动是沿所述波纹管的纵向轴线进行的简单平移运动，所述波纹管还使所述阀门实现真正的密封。
波纹管状的密封装置还可以同时将压力转换成力，反之亦然，波纹管用作活塞以确保在具有阀瓣的阀门内阀瓣的操作。
美国专利2.893.431(BOWDITCH)在各种上述应用中示出了这种类型的波纹管，尤其是，波纹管被强化以承受非常高的几百巴数量级的内部压力。波纹管包括一个骨架，该骨架可以从外部加强所述波纹管使其能够承受施加在其内部的压力；该骨架由环或环形式的加强件构成，所述加强件定位在波纹管的每两个折叠之间的凹部开口外部。
此类加强波纹管已经存在了很长时间；文献FR 451.327(BADGER)对它们有详尽的描述。该文献显示了通过多种类型的环形加强件固定的波纹管，该波纹管中包括：内加强件，其布置在波纹管的凹部内，以支撑施加在波纹管的外部的压力；外加强件，布置在波纹管外部，以支撑施加在波纹管内部的压力。所述加强件在波纹管的内部或外部周向突出的相邻凸缘，可以在波纹管的内部或外部彼此卡接。根据具体情况，防止当波纹管最大程度地收缩时会损害波纹管的收缩程度。
文献EP 0.083.889(RUDOLPH FLEXIBLE HOSES)提出了关于布置在波纹管内部的内部环形加强件的改进设计使其能够组装，并且该文献还示出了为了加强刚度而同时装有内部和外部加强件的波纹管。这些加强件包括环，所述环包括容纳在两个折叠之间的褶状圆柱形膜的凹部中的珠状部分，以及从所述膜突出的踵状部分。
这些内增强件和/或外增强件由于压力而存在一定的不稳定性。波纹管的损坏模式之一是由于加强件的屈曲导致的机械不稳定性。这种屈曲造成的不稳定性可局部存在于波形侧面的水平上，也就是说在两个凹部之间的折叠的一部分；可以局部存在于一个波或一组波的水平上，也可以是全局的，并且在全局情况下，其可以是该结构的总体屈曲。
这种屈曲导致的不稳定性可表现为加固件截面旋转，以及波纹扭曲或者波纹管结构横向位移。
本发明的目的是消除波纹管的这种不稳定性，至少显著地降低波纹管的不稳定性，以便能够应付非常高的压力，以及施加在波纹管的外表面和内表面上的压力，同时保持针对上述各种应用的足够的变形能力。
发明内容
一种波纹管状的密封装置，由在两个褶之间具有凹部的褶状圆柱形的膜形成，褶间留有空隙凹部，其中外凹部和内凹部分别包含形成骨架的加强件，所述加强件包括多个环状组件，所述环状组件包括珠状部分和踵状部分，其中每个所述珠状部分都容纳在所述膜的两个褶之间的凹部中，同时所述踵状部分相对于所述膜突出。所述踵状部分的宽度的大小使相邻的外加强件和内加强件之间保持有用于容纳所述膜的空间的壳体，并且在所述壳体的任意一点上所述空间的宽度皆大于所述膜的厚度。因此，在所述波纹管最大程度被压缩或收缩时，该膜不会在其壳体中破裂。
根据本发明，所述内加强件具有踵状部分，所述踵状部分的宽度使当充分压缩所述波纹管时，相邻的所述踵状部分得以彼此接触，从而避免波纹管承压时的屈曲现象以及不稳定性。
根据本发明，所述外加强件具有踵状部分，所述踵状部分布置为在相邻的两个踵状部分的边缘处形成滑道，所述滑道使在波纹管的整个冲程上实现所述外加强件相对于彼此的轴向永久引导，同时避免屈曲现象，以及避免在拉伸过程中由于波纹管的内部压力造成的波纹管的不稳定性。
根据本发明，所述外加强件的踵状部分的宽度被选择用于对应于所述内加强件的所述踵状部分的宽度，从而更确定地控制波纹管在拉伸和压缩过程中的屈曲现象和不稳定性。
根据本发明，所述波纹管包括与一组所述内加强件的内周表面配合的套筒，特别是用作所述内加强件的引导件的所述内加强件的套环的内表面，从而避免横向不稳定的可能性。
根据本发明，所述波纹管包括所述外加强件和套筒的组合，其中所述外加强件的所述踵状部分的边缘形成滑道，并且所述套筒与内加强件的内周表面配合。从而避免任何横向不稳定的可能性并且杜绝波纹管在压缩和拉伸过程中的屈曲现象以及不稳定性。
根据本发明，在将所述波纹管应用于具有阀瓣的阀门的情况下，突出于不同的加强件的包括外踵状部分和内踵状部分的踵状部分的宽度之和使波纹管的完全收缩得以超过该阀瓣的冲程2mm至4mm，从而限制该阀瓣打开时相邻的加强件之间的空间(例如0.75mm)，进而促进所述加强件的相互支撑效果，最终降低屈曲的风险。
附图说明
通过以下参照附图对具体实施例的描述，本发明的其它优点和特征将变得更清楚，附图通过示例性和非限制性示例给出，其中：
图1示出了根据本发明的波纹管状的密封装置的半截面的一部分；
图2示出了根据本发明另一实施例的波纹管的一部分；
图3示出了根据本发明的波纹管的另一部分，其具有外加强件相对于彼此的引导；
图4示出了根据图3的波纹管，其包括用作内加强件的引导件的套筒；
图5示出了具有阀瓣的阀门的横截面，其中所述阀门与由两个相邻的波纹管构成的波纹管状的密封装置结合。
具体实施方式
图1示出了波纹管1的一部分，其配备有位于构成波纹管本体的膜2的内加强件和外加强件，如文献EP 0.083.889(FLEXIBLE HOSES RUDOLPH)所述。该膜2通常由“层压”管形成，该“层压”管由多个彼此配合的薄壁管构成，特别是如在前述文献FR451.327(BADGER)所示。
在波纹管成形之后，波纹管的膜2折叠成折叠部分，折叠部分限定外凹部和内凹部，其径向深度为其轴向宽度的两倍，并且在这些外凹部和内凹部中，分别有外加强件3和内加强件4。
外加强件3呈现为如同图1至4所示的环的截面，类似于突起。所述外加强件3可以作为一个单块，也可以作为通过液压制作膜2的工具的一部分；当折叠部分被成型时，该外加强件3不可以被移动。加强件的每一个环都含有位于波纹管1的外凹部中的珠状部分5以及位于所述波纹管1外围的凸缘的踵状部分6。
在图1所示的具体实施例中，外加强件3的踵状部分6具有能够限制波纹管1的收缩的宽度，形成止动系统，并且踵状部分6的最大宽度给予自身大的惯性，这具有限制加强件屈曲的风险和避免毁坏波纹管的优点。
在上述文献FR451.327(BADGER)和EP0.083.889(FLEXIBLE HOSES RUDOLPH)中特别详述到，内加强件4被成型为插入到膜2的每个内凹部中的环状组件，该环状组件的截面如图1所示，类似于突起。每个内加强件4包括在膜2的内凹部中延伸的珠状部分8和在波纹管1内部突出的踵状部分9。
每个环状组件由套环10构成，套环10沿踵状部分9的内表面延伸并且插入波纹管1。该套环10在原位焊接到构成环状组件的各段。因此，内加强件4由形成环状组件的多个所述段以及组成并加固所述段的套环10构成。
踵状部分9的宽度及其与环10的关联给予内加强件4非常大的惯性，以有利于抵抗内加强件4的屈曲并保持波纹管的完整性。
在图1所示的具体实施例中，内加强件4的踵状部分9的宽度略小于外加强件3的踵状部分6的宽度。因此，波纹管1的最大收缩受到踵状部分6的限制。
膜2容纳在一特定空间中，该特定空间的轮廓由外加强件3和内加强件4界定。图2更详细地示出了构成特定空间的壳体11的轮廓，膜2在该壳体11中。该壳体11具有宽度e，该宽度e显著大于膜2的厚度m，例如0.6mm，其量级在0.4mm和0.8mm之间。
在如图2所示的具体实施例中，外加强件3的踵状部分6的宽度小于内加强件4的踵状部分9的宽度。内加强件4规制膜2的壳体11的大小；它们限制波纹管1在收缩时的冲程，以减少压缩中不稳定和屈曲的风险。
图3和图4示出了波纹管1，其在运动期间被轴向引导，以避免径向或横向位移的现象。该引导通过布置在外加强件3上的滑道13实现，该滑道13通过用于内加强件4的套筒14实现。
外加强件3在其踵状部分6的边缘上包括形成滑道13的阴阳装置：在一侧，踵状部分6具有轴孔15，同时在另一侧具有肩部16，所述肩部16接合在所述轴孔15中。
外加强件3和内加强件4的这种组合给予波纹管组件1在拉伸和压缩时的稳定性。
图4示出了用作内加强件4的引导件的套筒14。该套筒14呈管状，其外径显著小于内加强件4的套环10的内径，以允许套环10在所述套筒14的表面上滑动。
与内加强件4相关联的套筒14可以以滑动件的形式与外加强件3的布置组合，以便另外防止任何可能的侧向不稳定性模式。
图5示出了阀门17，其包括主体18，液体在压力下循环通过主体18。阀瓣19与座20配合，并且该阀瓣19通过密封装置与其控制装置隔离，该密封装置包括至少一个上文已经详细描述的类型的金属波纹管1，如图1～4所示。
如图5详示的具体实施例中，密封装置包括串联布置的一对波纹管，以便获得一个合适的冲程，该冲程足以协调阀瓣19的可操作性以及抵抗波纹管1的内部和外部的压力的良好阻力。波纹管1、21靠近阀瓣19，以密封的方式连接到阀门的主体18，并且第二波纹管1、22与用作阀瓣操作杆的杆23的端部一体地密封，同时作为导向构件。
两个波纹管21和22首尾相连地相互延伸地组装。
在阀瓣19类型的阀门17的情况下，波纹管1的延伸能力必然大于阀瓣19在关闭位置和打开位置之间的最大冲程；除了所述阀瓣19的冲程C之外，该附加的伸长能力为3mm的量级，例如在2mm和4mm之间。
如图5所示的具体实施例，每个膜2包括限定八个内凹部的八个褶，用于容纳八个内加强件4，并且包括用于容纳七个外加强件3的七个外凹部。波纹管1的伸长能力对应于外加强件3的踵状部份6之间的间距或内加强件4的踵状部分9的偏差的情况。每个间隙相对较小，因此加强件相互固定，从而极大地减小了在波纹管1上施加的压力的影响下的屈曲和变形的风险，无论是波纹管内部还是外部的压力。

Claims (7)

1.一种波纹管(1)状的密封装置，由在两个褶之间具有凹部的褶状圆柱形的膜(2)形成，其中外凹部和内凹部分别包含形成骨架的加强件，所述加强件(3，4)包括多个环状组件，所述环状组件包括珠状部分(5，8)和踵状部分(6，9)，其中每个所述珠状部分都容纳在所述膜(2)的两个褶之间的凹部中，同时所述踵状部分相对于所述膜突出，
其特征在于，在所述波纹管(1)被充分压缩时，所述踵状部分(6，9)的宽度的大小使相邻的外加强件(3)和内加强件(4)之间保持有用于容纳所述膜(2)的空间的壳体(11)，并且在所述壳体(11)的任意一点上所述空间的宽度(e)皆大于所述膜(2)的厚度(m)；
所述外加强件(3)具有所述踵状部分(6)，所述踵状部分(6)布置为在相邻的所述踵状部分(6)的边缘处形成滑道(13)，所述滑道使在所述波纹管(1)的整个冲程上相对于彼此得以轴向永久引导所述外加强件(3)。
2.如权利要求1所述的波纹管(1)状的密封装置，其特征在于，所述内加强件(4)具有的所述踵状部分(9)的宽度使当所述波纹管(1)充分压缩时，相邻的所述踵状部分(9)得以彼此接触。
3.如权利要求1所述的波纹管(1)状的密封装置，其特征在于，所述外加强件(3)在所述踵状部分(6)的边缘上包括形成所述滑道(13)的阴阳装置：在一侧，所述踵状部分(6)具有轴孔(15)，同时在另一侧，所述踵状部分(6)具有肩部(16)，所述肩部(16)接合在所述轴孔(15)中。
4.如权利要求1所述的波纹管(1)状的密封装置，其特征在于，所述外加强件(3)的呈所述滑道(13)状的所述踵状部分(6)的宽度，对应于所述内加强件(4)的所述踵状部分(9)的宽度。
5.如权利要求1所述的波纹管(1)状的密封装置，其特征在于，所述波纹管(1)包括与一组所述内加强件(4)的内周表面配合的套筒(14)。
6.如权利要求5所述的波纹管(1)状的密封装置，其特征在于，所述套筒(14)用作所述内加强件(4)的引导件与所述内加强件(4)的套环(10)的内表面配合。
7.如权利要求1所述的波纹管(1)状的密封装置，其特征在于，在将所述波纹管(1)应用于具有阀瓣(19)的阀门(17)的情况下，突出于所述加强件(3，4)的所述踵状部分(6，9)的宽度之和，使所述波纹管的完全收缩得以超过所述阀瓣(19)的冲程2mm至4mm，从而限制所述阀瓣(19)打开时相邻的所述加强件(3，4)之间的空间，进而促进所述加强件(3，4)的相互支撑效果，最终降低屈曲的风险。
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