衛生的法蘭式管接頭的墊圈熱膨脹區域的製作方法
2023-05-28 20:12:51
專利名稱：衛生的法蘭式管接頭的墊圈熱膨脹區域的製作方法
優先權要求本申請要求題為「改進的具有墊圈熱膨脹區域的衛生裝置」的以下臨時申請的權益於1998年2月18日提出的序號為No.60/0383993的未轉讓臨時申請，其特快郵遞編號為No.EM178206756US，該申請的內容已作為參考包含在本文中。
背景技術：
本發明涉及管子工藝或管連接和管接頭工藝，具體涉及密封面和相關墊圈之間關係獲得改進的法蘭式管接頭。
法蘭式管接頭具有柔性材料例如彈性材料、塑料等作的墊圈，該墊圈被夾壓在相對法蘭的用於密封端表面之間。這些管接頭經常用於衛生處理系統中，在這些系統中很不希望滯留流體。這些系統通常作成使管子配置成約2°角的小角度傾斜，應用自流排放。因此，由於是小角度傾斜，所以必須限制由於流體集中在滯留發生區域而造成的流體停留可能性。例如，已知這樣設計墊圈和有關的法蘭，使得在完成接頭以後，墊圈的徑向內表面基本上與被連接管的內表面齊平或在其內表面之間形成光滑的接續。例如在美國專利No.3 775 832、4 735 445和德國專利(German Patentschrifts)CH674764A5和947 043中例示了這種一般形式的接頭。
先有技術已提出了各種方法或設計來確保不發生墊圈的過壓或欠壓。儘管如此，還是發現存在這兩種狀況，造成各種工藝問題，這些問題很有影響，而且常常還未認識到。當墊圈過壓時，墊圈材料被擠壓到管子或管道系統的流路內。在初次裝配管接頭期間或進行高溫處理例如蒸氣消毒處理期間，當墊圈的熱膨脹造成過分的擠壓以後，會發生這種情況。過分擠壓造成若干主要問題，包括流動受阻、細胞剪變、系統汙染和流體滯流。流動受阻源於例如墊圈的內周緣過分地伸入到流通中，因而形成節流效應。要求特定清潔過程的衛生系統得由FDA(美國食品藥物管理局)確認，該過程包括需要產生進行清潔處理所需渦流狀態的最小流速。處於限流狀態的墊圈可能造成系統不能滿足要求的流體速度，因而不能滿足行政法規。第二個問題即細胞剪變是由於易損的微生物撞擊在擠壓出的墊圈上造成的，這造成作為生物過程目標製品的細胞的破壞。第三個問題即系統汙染是由於長時間受到過程條件特別是蒸氣的作用，擠壓的墊圈變脆、裂成碎片而造成的，這些碎片汙染了系統。在使系統排放而回收製品時發生第四個問題即流體滯流。在要求高度潔淨和/或易於衝洗和易於切換過程流體的系統中，這是一個很大的問題。
在欠壓時將產生兩個主要問題，即捕獲流體和滲漏。欠壓源於不正確的組裝或由於加熱周期的結果。當墊圈在如上所述溫度下擠壓，並冷卻到正常溫度或環境處理溫度時，在常規衛生裝置中的墊圈不會回到其原來的位置。在發生這種情況時，只有較小的壓縮力作用在仍留在裝置內的墊圈材料上，這可能導致裝置鬆開。在某些情況下，只需一次加熱周期便可以造成孔的邊界面的密封性降低，這使得過程流體容易進入密封區並被捕獲。弧立的流體如不折卸開便不能清除，並造成同一批或隨後幾批的汙染。在某些情況下，過程流體逸到大氣，形成滲漏。
發明概要本發明提供上述類型的管接頭結構，該結構被設計於消除或大大減小對墊圈的擠壓，從而減小限流作用、減少汙染、減小流體滯留和組裝期間提高準直程度。
具體是，按照本發明的各個方面，上述一般類型的管接頭組件包括一對軸線對準的處於鄰接關係的圓筒管端部。每個管的相同直徑的圓筒內表面與相對管端部的圓筒內表面準直。連接法蘭在各個管端部的外面徑向延伸，其軸向相對表面形成環形的連續包封槽，該槽包括由軸向相對的密封表面確定的第一軸向窄部分。該第一軸向窄部分通向圓筒內表面。槽的第二軸向較寬部分位於第一部分的徑向外側，具有位於第一軸向窄部分上面的並與該部分準直的徑向外表面。柔性材料墊圈位於包封槽中。最好的墊圈結構具有窄部分或肋片，其尺寸和體積作成可以完全充滿包封槽的第一軸向窄部分並以相當的密封壓力嚙合軸向相對的密封表面。
墊圈的整體形成的第二部分或冠部分其尺寸和體積被定為可伸入到包封槽的第二部分。第二部分具有內側徑向尺寸和足夠大的質量，前者與管端部形成幹涉配合，以便於組裝，後者在組裝接頭期間可使管端部保持在理想的對準狀態。這些結構特徵有利於改進組裝流體系統中部件的準直性，便於組裝。
墊圈的第二部分也具有充分大的徑向尺寸，以便徑向越過包封槽的第二部分，並在組裝接頭時與該包封槽的徑向外表面形成壓力接合。該包封槽的軸向延伸部分是相當大的，足以提供溫度增加時墊圈可以膨脹進入的膨脹空間。提供膨脹空間可以避免墊圈的徑向向內擠壓而超過管端部的圓筒內表面。
按照本發明的附加的有限方面，最好利用連接法蘭的相對表面上所帶的表面部分限定剛性裝置，以防止法蘭彼此相向運動超過預定的最小限度。
如上所述，本發明起因於發現用於這種墊圈的材料受到擠壓，這些擠壓或者是在起初組裝管接時造成的，或者是由於溫度的增加而造成的。由於在墊圈的窄的內密封部分的徑向外側的位置形成膨脹空間，因而顯著減小了墊圈向管端部流道中的膨脹。墊圈的窄的內密封部分受到徑向壓力，因為墊圈第二部分的尺寸被定為可以徑向伸過包封槽的第二部分，並與包封槽第二部分的徑向外表面形成壓力嚙合。這種壓力嚙合還構成在主要密封區徑向外側的輔助密封區。
另外，在墊圈第二部分和包封槽徑向外表面之間的嚙合形成一種徑向壓縮力或環箍力，使得墊圈可以膨脹進入膨脹空間，同時使墊圈的窄的內密封部分不能從其靠近流道的要求位置發生不希望的徑向漂移。
從上述敘述可以看出，本發明的主要目的是提供一種管接頭和墊圈組件，其中，可以顯著減少墊圈受擠壓而進入流道，同時可以保持被連接管子的內壁表面的平滑接續，從而減小流體滯留、流動受阻和系統汙染。
本發明的再一目的在於改進了管接頭組件的部件的準直。
本發明的再一目的是提供一種可以形成輔助密封的管子和管接頭組件。
對於技術人員，閱讀和研究以下的詳細說明後可以明顯看出本發明的另外一些優點和有利之處。
附圖的簡要說明本發明研究某些部件和部件配置的實際形式，這些部件或配置的優選實施例和方法詳細說明於本說明書中和例示於作為本發明一部分的附圖中，這些附圖是
圖1是按本發明構造的管子或管接頭結構的優選形式的橫向橫截面圖；圖2是圖1所示組裝接頭的墊圈凹槽的放大圖，更詳細示出墊圈和墊圈凹槽之間的關係；圖3是墊圈的放大橫截面圖；圖4是復蓋在墊圈凹槽上處於未壓縮狀態的墊圈的橫截面圖，此圖可以更清楚地看出其間的相對關係；圖5是本發明另一優選實施例的橫截面圖；圖6例示出管接頭組件中附加的出口，用於檢測或監測該孔邊界面密封的完整性和可能的滲漏；圖7A-7E例示出本發明墊圈的可替代的圖示結構和形狀。
優選實施例的詳細說明現在參考附圖，這些圖僅用於例示本發明的優選實施例，沒有限制本發明之意，圖1示出一對軸向準直的圓筒形管或管端部10、12，該管端部由法蘭式管接頭組件14以密封形式結合在一起。管端部10、12分別具有均勻的開口內直徑D1、D2，它們具有相同的內直徑，彼此準直地靠近配置。在各個管端部10、12上分別形成環形連續的徑向延伸的法蘭16、18。該法蘭使得兩個管端部可以由常規的夾具環15夾緊，達到組裝狀態，該夾具在附圖中僅示意示出。雖然法蘭16、18可以形成為單獨的部件並用適當方法連接於管端部，但是在本實施例中，它們被表示為整體成形在各自的管端部10、12上。
各個法蘭16、18包括密封端表面，該表面最好位於垂直於中心軸線20的平面內。法蘭16、18的各個端表面22、24相互配合而形成環形連續的密封安裝凹槽或槽口30。在本實施例中，密封件安裝凹槽配置成當法蘭16、18被夾緊，形成圖1所示的狀態時，凹槽30具有第一徑向內部分32(見圖2)，該部分相當窄並通向中心通道的內部。槽30還包括第二徑向較寬部分34，該部分位於第一部分32的徑向外側並且也是環形連續的。利用法蘭16、18徑向外邊緣上的各自的剛性延伸部分16a、18a可以控制包封槽30的寬度，從而限制法蘭軸向的相向運動。
在槽30內，配置用適當柔性材料作的墊圈38，該墊圈在壓縮時可以在法蘭之間形成有效的密封。可以採用很多不同的墊圈材料，包括乙丙橡膠、氟烴橡膠、矽橡膠、腈橡膠、氯丁橡膠、聚乙烯和四氟乙烯。在本實施例中，墊圈38具有如圖3所示的優選橫截面。如下面將說明，墊圈38的形狀可以具有不同的結構和外觀而仍能達到本發明的優點和好處。墊圈的徑向內部分40形成肋片，該肋片具有大體恆定的軸向厚度，在未壓縮狀態時，該厚度稍大於槽的徑向內部分的軸向厚度(見圖4的疊置圖)。在組裝後，該徑向內部分被壓縮在表面22、24之間，形成第一密封或主要密封，該徑向內部分充滿槽的內部窄部分形成的空隙。另外，在圖4例示的實施例中，墊圈的內徑向直徑在未壓縮的狀態下銷大於流道的直徑。當管接頭組裝完後，墊圈的內徑發生變化，而與流道的直徑平齊，從而形成孔邊界面的密封，這種密封即使在系統的高溫處理條件下也能減小流體的滯留和制止流體的截攔。然而在另外的實施例中，取決於有關的管接頭的結構未壓縮肋片40的直徑可以小於、大於或等於流道的直徑，以便在組裝後形成一個平齊的或大體平齊的孔邊界面的密封。在某些實施例中，還需要使墊圈肋片40在裝配後稍許擠壓進入流道中，如圖2以特別放大的方式示出的那樣。在這些情況下，特別是在衛生學的應用方面，很需要使伸入流道的肋片部分為拱形，以減少對流體的截攔。本發明可以採用這種構形，因為本發明具有在系統的高溫處理條件下可以減小格外擠壓的特徵，這將在下面說明。
墊圈的徑向外部分42相對於肋片42具有加大的軸向尺寸和徑向尺寸，該部分在圖3的實施例中形成蘑茹狀的帽或冠部42，該帽整個地從墊圈內部分40伸出。再參考圖4，帽的軸向尺寸(在其最寬部分)在未壓縮狀態時大於組裝後槽的軸向尺寸。這樣，墊圈被壓縮而與槽的放大部分的徑向表面形成密封接觸(見圖1和2)。由於這種尺寸關係造成的壓縮還使得墊圈材料徑向向外移動，使得它嚙合槽的徑向外壁的剛性延伸部分16a、18a。這種嚙合形成輔助密封，這種密封可以顯著增加組件的額定壓力。另外，該輔助密封在衛生接頭的外側形成一層大氣阻隔層。例如輔助密封使得衛生管接頭可以防噴濺。
這種嚙合還具有造成環箍應力(即增加的環箍強度)的附加優點，這種環箍應力可以制止墊圈的肋片響應流體系統的壓力徑向向外移動。利用軸向壓縮的並在墊圈的外部徑向邊緣和槽壁(此處由剛性延伸部分形成)之間形成間隙的先有技術裝置在某些應用中潛在地易於使墊圈響應流體管道中的壓力而徑向移動。因此在這些先有設計中的整個墊圈易於徑向移動，從而導致有效的孔邊界面的密封度降低，並伴隨著發生流體滯留等問題。在本發明中，在剛性延伸部分16a，18a和墊圈42的第二部分42之間的徑向嚙合使得可以在形成次級密封或阻擋層的同時防止這種不希望的移動。
帽42的圓拱形錐體的外側徑向區域及內部分40使墊圈形成獨特的蘑菇形狀。當墊圈從管孔徑向向外延伸時，墊圈軸向尺寸的平滑的逐漸減少形成了膨脹空間44、46。槽30的第二軸向較寬部分34的尺寸被定為可以容納墊圈響應溫度升高而引起的預計的膨脹，而且預定不會在環境溫下由墊圈完全充滿。因此，即使墊圈嚙合剛性延伸部分，形成上述輔助密封，也可以在槽壁和墊圈的厚度減小或錐形區域形成空間44、46。
由優選結構提供的加大質量的帽42即使在存在膨脹空間和徑向壓縮時也具有提高準直性的優點。即，因為墊圈的尺寸被定為可以與槽的第一和第二部分的界面形成幹涉配合，所以在配置相對的法蘭，開始組裝管接頭組件時，可先使墊圈就位於第一法蘭上，並且在完成管接頭組裝後，相對的法蘭便保持暫時的準直。墊圈加大的質量還提供了類似「配合」的可靠準直參考物，當兩個法蘭圍繞墊圈結合在一起時，這種配合是有觸感的，該加大的質量還有助於在組裝過程期間保持法蘭和管的準直。這樣便可以使使用人在完成管接頭組件的裝配後不必調節管端部的準直。因為管的起始組裝都是很精確的，並在組裝管接頭的始終均保持準直，這也同樣提供了管的準直性。
圖5示出包含本發明特徵的另一優選實施例的墊圈。從圖中可以特別明顯地看到，墊圈無需對徑向軸線形成對稱形狀。圖中，墊圈的右手表面具有如圖1-4所示實施例中所述的墊圈的大體蘑菇形表面。然而墊圈的徑向外部分預定不嚙合剛性延伸部分而形成輔助密封，因為在剛性延伸部分之間插入環形金屬環50。金屬環50和剛性延伸部分的表面之間的嚙合限制了可以加於墊圈上的軸上壓力。這仍然提供了本發明的其它特徵例如(i)形成孔邊界面的有效密封和(ii)在組裝管接頭時形成用於高溫條件的膨脹空間。墊圈的相對表面或左手表面是常規構形，因而不具有本發明的所有特徵。儘管如此，此實施例的確例示出墊圈可以採用許多不同的構形而不超越本發明總的範圍和意義。因此，組裝38和50呈適配裝置的形式，它允許將兩個不同構形的法蘭結合在一起，而同時保持孔邊界面的有效密封和形成膨脹區域。
如圖5所示，墊圈38的薄層材料38a包封金屬環50。例如在模壓墊圈時可以形成這種薄層。不需要包封整個金屬環。
圖6是本發明的另一改型，它具有對管接頭組件進行檢測或監測的能力。具體是，當用墊圈的帽或第二部分形成輔助密封時，法蘭可以改型而包括毛細管52a、52b，該毛細管與膨脹空間44、46連通。適當的傳感器(未示出)與毛細孔連通而提供孔面密封的完整性指示。這樣便使系統操作者在孔邊界面密封失靈而輔助密封仍包含系統壓力時有能力通過膨脹空間44、46準確檢測孔邊界面密封的完整性。另外，監測裝置可以裝在墊圈的兩側，或者如果採用改型的墊圈(例如如圖5所示)可以放在恰當的一側。
圖2和圖3分別示出槽30和墊圈38的優選的標稱的尺寸關係。具體是，法蘭的密封表面具有如圖所示的管的尺寸，該管的標稱外徑為1.00英寸，內徑為0.87英寸。然而在管子尺寸能及的範圍內這種一般關係是有效的。在考察這些尺寸和將凹槽尺寸與墊圈尺寸相比較時，應當看到，密封件的較窄的內部分其軸向尺寸被壓縮20-30％，而其較寬的外部分則被壓縮15-20％。當然，這會在肋片40和槽的徑向內表面之間造成比較高的密封壓力。然而還應當看到，墊圈38的較寬部分被軸向壓縮，直到它運動到使墊圈的徑向外表面與槽的徑向外表面形成壓力接合併形成輔助密封。
本領域技術人員還應當明白，膨脹空間44、46不限制於圖示的上述的構形。可以應用任何適當尺寸的墊圈和允許墊圈進行膨脹所需要的槽。另外，還應當預料到，墊圈在其第二部分內可以包括作同樣用途的空隙區域。例如可以在墊圈第二部分的間隔開的環形位置形成凹口、或者通過在墊圈第二部分上的開口也可以達到同樣目的。
本領域技術人員還會預料到，墊圈38的材料將影響到墊圈的某些功能方面，例如，當墊圈採用彈性材料(例如由舉出的兩個例子的)矽橡膠和氟烴橡膠製作時，在裝配組件14時，加大的帽42將被壓縮而發生徑向壓縮並在延伸部分16a和18a形成輔助密封。當墊圈38用較硬的材料例如聚四氟乙烯(PTFE)製作時，加大的帽42將不會顯著地徑向伸長而嚙合延伸部分16a和18a。因此，在例如PTFE的情況下，雖然仍可以在開始裝配期間採用幹涉配合和加大的質量來保持準直，但帽42的蘑菇形外觀只是一種裝飾。材料例如PTFE具有的環箍強度足以以預定的壓力保持孔邊界面的密封而不需徑向壓力的附加支承。
還應當注意到，在例如圖2所示的說明的實施例中，構成槽加大部分34的端表面22、24在嚙合肋片40之前便嚙合帽42的軸向外部分。這樣在裝配管接頭時便造成帽42的首先壓縮，這種壓縮可以支承和有助於控制肋片的徑向延伸。
現在參考圖7A-7E，其中以例示方式示出不同形狀和構形的墊圈38，具體示出橫截面形狀(在圖7A-7E中僅示出各個墊圈38的橫截面的一半)。例如，在圖7A中，在墊圈軸向尺寸上的徑向錐體是錐體的，因而形成平側面38a(從截面上觀看)。圖7A-7E中例示的形狀可以包括如前所述的上包封槽30相對的幹涉配合特徵和加大的質量特徵。另外，當圖7A-7E的墊圈採用彈性體製作並相對於槽30具有恰當的尺寸時，這些墊圈將被壓縮並徑向伸長，從而在延伸部分16a、18a形成徑向壓縮。提供了這些不同實施例在於強調說明，墊圈帽42的形外形結構在外觀上很大程度是裝飾性的，而且可以利用任何數目的外形結構達到本發明墊圈38的各種要求的功能。
按照本發明的另一方面，從上面說明可以看到，墊圈38的內環肋片在組裝組件14的不同步驟具有三個徑向尺寸。例如，當墊圈放鬆擱著，沒有裝在法蘭上時，肋片40的內徑例如是尺寸X，X大於管10、12的內徑。在其它實施例中，尺寸X可以小於或等於管的內徑。當墊圈被壓到沉孔104上時，肋片內徑因幹涉配合而變成X+Y，該沉孔形成形成槽30的內徑向部分32和外徑向部分34之間的界面。第三，裝配完組件14後，由於壓縮肋片40引起的肋40的徑向延伸將使肋片42的內徑改變到基本上等於管10、12的內徑，從而形成平齊的孔邊界面密封。另外，在某些應用中，肋片40的壓縮被設計成形成稍許壓出的凸形，(見圖1)，進入管的內徑區域，從而避免形成難於在原位清洗的凹部。在本文的所有附圖中，有些相對尺寸例如在肋片和帽上的相對擠壓尺寸或例示擠壓進入流道的量為清楚和例示目的已被過大地放大。
儘管已通過其特定的實施例示出和說明本發明，但這僅僅是為了例示而無限制性，在所述權利要求書確定的本發明的精神和範圍內，技術人員可以明顯地看出本文所圖示和說明的特定實施例的其它變化和改型。
權利要求
1.一種用於連接和密封管子或管子端的法蘭接頭和墊圈，該管子限定了貫穿它的軸向流道，包括第一環形法蘭和第二環形法蘭，各個上述法蘭位於管端部的相應一個端部上；上述法蘭具有軸向相對的端表面和相鄰的徑向端壁，在組裝接頭時該端壁限定一個環形槽；上述環形槽具有通向管子流道的第一部分和從上述槽的第一部分徑向向外延伸的第二部分，上述槽的第二部分以上述徑向端壁作徑向邊界；用於密封已組裝接頭的墊圈，以防止流體從管子的流道中流出，上述墊圈具有墊圈第一部分和墊圈第二部分，前者密封上述槽的第一部分，而後者從所述墊圈第一部分延伸並進入到上述槽的第二部分；在組裝接頭時，上述墊圈第二部分被軸向壓縮而與上述徑向端壁嚙合，由此產生上述墊圈的徑向壓縮；上述墊圈第二部分的體積小於上述槽的第二部分的體積，因而在組裝接頭時在上述槽的第二部分中提供膨脹空間。
2.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述徑向壓縮將反抗流道中流體的徑向壓力，從而防止上述墊圈的徑向移動。
3.如權利要求2所述的組裝，其特徵在於，上述徑向壓縮有效地增加了上述墊圈的環箍強度；
4.如權利要求3所述的組裝，其特徵在於，嚙合上述徑向端壁的上述墊圈第二部分形成輔助密封，該輔助密封與上述墊圈第一部分形成的密封徑向準直並與其隔開。
5.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第二部分具有與上述墊圈第一部分徑向準直的外邊緣表面。
6.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第二部分是關於一徑向軸線軸向對稱的，該徑向軸線對上述墊圈第一和第二部分是共用的。
7.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第一部分包括肋片，在組裝接頭時該肋片被軸向壓縮，上述肋片在已組裝的接頭中被壓縮時徑向移動，從而形成大體齊平的與管的內表面鄰接的孔線密封。
8.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，在上述墊圈第二部分和上述徑向端壁之間的上述嚙合構成阻擋層，從而防止組件外邊的物質進入上述槽。
9.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第二部分的徑向遠離部分包括冠部，在組裝接頭時，該冠部嚙合上述徑向端壁；上述膨脹空間靠近上述墊圈徑向遠端部分，並關於該遠端部分是軸對稱的；在上述墊圈受到高溫作用時，上述膨脹空間允許墊圈材料膨脹。
10.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第二部分與上述墊圈第一部分是一體的，並且在軸向上寬於上述墊圈第一部分，具有在上述墊圈第一和第二部分界面處形成的肩部；上述肩部具有內直徑，該內徑在上述槽的第一部分和上述槽的第二部分之間的界面處產生幹涉配合，上述槽的第二部分具有軸向尺寸，該尺寸大於上述槽的第一部分的軸向尺寸。
11.如權利要求10所述的組件，其特徵在於，上述幹涉配合使得上述墊圈可以定中，並在組裝接頭期間可以保持在上述法蘭中的一個法蘭上。
12.如權利要求11所述的組件，其特徵在於，未壓縮時上述墊圈第二部分的軸向尺寸大於上述槽第二部分的上述軸向尺寸，並具有加大的質量，從而可以在組裝接頭期間保持法蘭的理想準直。
13.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第二部分在軸向上寬於上述墊圈第一部分，其橫截面從上述墊圈第一部分徑向向外成錐形。
14.如權利要求13所述的組件，其特徵在於，上述膨脹空間形成在上述軸向相對的端表、上述徑向端壁和上述墊圈錐形部分之間。
15.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈具有蘑菇狀的橫截面。
16.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第一部分包括具有內環形表面的肋片，上述肋片環形表面具有墊圈裝在其中一個上述法蘭上之前的第一直徑；在墊圈裝在其中一個上述法蘭上之後和墊圈被壓縮之前的大於上述第一直徑的第二直徑；組裝接頭之後墊圈受到壓縮時的第三直徑。
17.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述徑向端壁由上述法蘭的剛性徑向向外延伸部分構成，在組裝接頭時，該端壁互相嚙合，從而限制加在上述墊圈上的壓縮力。
18.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述法蘭包括毛細孔，該孔的第一端部與上述膨脹空間流體相通，而其第二端部可通到接頭的外邊，從而允許檢測空間中存在物質的特徵例如壓力特徵。
19.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈第一部分在組裝接頭時軸向壓縮的範圍在20％-30％，而上述墊圈第二部分的軸向壓縮範圍在15％-20％。
20.一種插入法蘭接頭上環形連續槽的密封墊圈，用於連接軸向準直的管端部，這種法蘭接頭具有位於管端部上的軸向相對的法蘭，在組裝接頭時可在該法蘭之間形成一個槽，該槽由法蘭的軸向相對的密封表面和徑向端表面形成，該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內部流道，而後者從上述槽的第一部分徑向向外延伸，該墊圈包括墊圈第一部分，密封上述槽的第一部分和墊圈第二部分，後者從上述墊圈第一部分延伸並進入上述槽的第二部分；在組裝接頭時上述墊圈第二部分被軸向壓縮，並與上述徑向端表面嚙合，從而造成上述墊圈的徑向壓縮；上述墊圈第二部分的體積小於上述槽的第二部分的體積，從而可以在組裝接頭時在上述槽的第二部分內形成一膨脹空間。
21.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，上述墊圈的上述徑向壓縮形成輔助密封，該輔助密封與上述墊圈第一部分密封徑向準直並與之徑向間隔開。
22.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，上述徑向壓縮反抗流道中流體的徑向壓力，從而可制止上述墊圈的徑向移動。
23.如權利要求20所述的組件，其特徵在於，上述徑向壓縮有效地增加了上述墊圈的環箍強度。
24.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，上述墊圈第二部分的橫截面從上述墊圈第一部分沿徑向向外的方向在軸向上成錐形。
25.如權利要求24所述的墊圈，其特徵在於，上述膨脹空間形成在相對的法蘭表面和上述墊圈的錐形的橫截面之間。
26.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，上述墊圈由彈性材料構成。
27.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，上述墊圈具有對稱的橫截面形狀。
28.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，墊圈的上述徑向壓縮提供了一個對大氣的阻擋層。
29.如權利要求20所述的墊圈，其特徵在於，槽的第一部分在軸向上比槽的第二部分窄，從而在其徑向界面處形成肩部，上述墊圈的尺寸被定為可與上述肩部形成幹涉配合，從而在組裝接頭時可使墊圈保持就位。
30.如權利要求29所述的墊圈，其特徵在於，未壓縮時上述墊圈第二部分的軸向尺寸大於上述槽的第二部分的軸向尺寸，並具有足夠大的質量，從而使法蘭在組裝接頭期間保持理想的準直。
31.一種用於密封法蘭接頭的方法，採用兩個法蘭來連接軸向準直的管端部，在組裝接頭時在該法蘭之間形成一個槽，該槽由軸向相對的密封表面和徑向端表面限定，該方法包括以下步驟a.將墊圈定位在法蘭的軸向相對密封表面之間的槽內；b.在組裝接頭時軸向壓縮墊圈，使徑向嚙合徑向端表面的一部分墊圈位移；c.充分地軸向壓縮墊圈，使得產生墊圈的徑向壓縮；d.限制墊圈壓縮，以保持墊圈的膨脹區域。
32.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，上述徑向壓縮增加了墊圈的環箍強度，從而可以反抗管中流體壓力產生的徑向力。
33.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，上述徑向壓縮形成輔助密封，該輔助密封與上述管端部的界面處的主要密封徑向準直並隔開。
34.如權利要求31所述的方法，包括在墊圈和法蘭之間應用幹涉配合的步驟，從而可使墊圈在組裝接頭期間保持在理想的居中位置。
35.如權利要求34所述的方法，包括為墊圈提供足夠質量的步驟，以便在組裝接頭期間可以應用墊圈保持法蘭的理想準直。
36.如權利要求1所述的組件，其特徵在於，上述墊圈由彈性材料構成。
全文摘要
一種密封墊圈,插入法蘭接頭的環形連續槽中,用於連接軸向準直的管端部,這種法蘭接頭具有位於管端部的軸向相對法蘭(16、18),從而在組裝接頭時在該法蘭之間形成一個槽(30),該槽由法蘭的軸向相對密封表面(22、24)和徑向端表面(16a,18a)構成,該槽包括槽的第一部分(32)和槽的第二部分(34),前者通向管子的內部流道,而後者從槽的第一部分徑向向外延伸,墊圈具有墊圈第一部分和墊圈第二部分,前者密封槽的第一部分,而後者從墊圈第一部分伸入到槽的第二部分;在組裝接頭期間,墊圈第二部分被軸向壓縮,而與徑向端表面嚙合,從而產生墊圈的徑向壓縮;墊圈第二部分的體積小於槽的第二部分的體積,從而在組裝接頭時在槽的第二部分中形成膨脹空間(44)。
文檔編號F16L23/024GK1252123SQ98804143
公開日2000年5月3日 申請日期1998年2月19日 優先權日1997年2月24日
發明者R·L·庫恩斯, A·S·沙希, D·A·斯利菲 申請人:斯瓦戈洛克公司