用於密封細長物體的進/出通道的密封結構的製作方法

2023-04-23 11:15:06

專利名稱：用於密封細長物體的進/出通道的密封結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種密封結構，該密封結構適於在進/出埠提供一種密封通道，該進/出端門口用來經由加工腔室傳遞細長的物體。這種發生在給定的密封環境中的加工例子包括通過模壓、不同連續部分的製造、電纜外套/護套的塗敷擠壓等等的管子製造，特別是塑料管子的製造。
背景技術：
在這些種類的生產線中，所製造或加工的細長產品大體作為基本連續的物體沿其縱向被傳遞通過一個或更多加工腔室。經常地，在加工腔室內盛行的情況是需要該腔室與其外界環境隔離，或儘可能地與其他空間隔離，其中該產品將要經歷下一個加工序驟。
例如，在擠壓成型的塑料管子製造中，擠壓腔室通常在真空中操作。利用施加在管子型坯內部和外部之間的壓差，使流出擠壓機的預製熱管子型坯膨脹，從而使該管子的最終外部尺寸在該腔室中確定了大小。在此，該管子型坯穿過圓柱形套管，由此，該型坯藉助於上述施加在該管子上的壓差而相對於校準套管的內孔膨脹。從而對該管子的形狀和外徑的校準通過冷卻該管子材料來加以穩定。通常，冷卻發生在多個連續的工序中。然而，冷卻在所謂的管子尺寸確定或校準的同一工序中至少部分地執行，其中該管子的最終外部尺寸在該管子尺寸確定或校準工序中確定。
該加工腔室與其環境或其它工序的隔離藉助於環形盤密封元件來實現，該環形盤密封元件適用於一個或者多個產品進/出門開口並且具有尺寸與產品匹配的通道，所述產品通過沿著產品表面形成滑動接觸而被加以處理。使用不同類型的支承固定件來將門密封(gate seal)安裝到加工腔室的其它結構上。此處，支承固定件自身也要被密封，以便例如通過使加工腔室相對於環境壓力保持在足夠的局部真空度下，將一個或多個加工腔室保持在合適的運行工況下。
在塑料管子擠壓機中通常為長腔室的校準和冷卻裝置中，平的門密封的支承固定裝置包括一套環形平凸緣。為了為製造不同直徑的管子提供門密封，所述凸緣必須具有一套不同的尺寸。
作為主要的部件，密封組件包括安裝凸緣，其外徑尺寸基本與加工腔室的橫截面尺寸一致，並且在凸緣的外周設置有合適的裝置，用於將該凸緣安裝到加工腔室的端部或者中間壁結構上。通常利用螺紋接頭來將所述凸緣安裝到加工腔室結構上，該螺紋接頭具有等間隔圍繞安裝凸緣周邊設置的固定螺栓。在安裝凸緣的中心設置有圓形開口，該開口的直徑顯著大於所要製造的管子的外徑。
將具有更小內徑中心開口以用於使平端部門密封的密封凸緣組件適配到所述安裝凸緣的開口中。該密封組件還包括支承凸緣，該支承凸緣具有直徑稍微大於要製造的管子外徑的中心開口。該支承凸緣安裝用來支承平端部密封遠離加工腔室的內部側，即遠離要被保持在更低壓力的一側。在該支承凸緣上固定有基本相同外徑的密封安裝環，從而平端部門密封在該凸緣和該安裝環之間被夾緊。安裝環和支承凸緣一起相對安裝凸緣緊固，從而將它們之間的密封固定到位。通常利用多個圍繞安裝凸緣內周邊等間距布置的螺栓來固定所述門密封。安裝凸緣和支承凸緣都必須通過使自己的環密封到其安裝基座上來密封。
帶有平端部密封的密封組件必須針對要製造的管子的每一外徑尺寸單獨確定尺寸。由於結構限制，只有有限的標準化標稱管子尺寸範圍可以被一個密封組件組所覆蓋，該密封組件組與具有固定直徑開口的給定安裝凸緣配合。尺寸大於或者小於被該密封組件組覆蓋的尺寸的管子需要安裝凸緣具有與成套平端部門密封配合的個別更大或者更小直徑的開口。
這些常規密封結構的明顯的缺陷首先在於他們厚重的結構。這種粗重的設計必須使環形盤凸緣和環具有足夠的剛度以確保沒有翹曲的嚴格運行工況，從而保持密封結構所需的整體性。在管子尺寸改變過程中對厚重凸緣的處理是拙劣的。而且，凸緣和密封、尤其是位於加工腔室內部的門開口的防漏安裝也是困難的。在為成套的凸緣布置中間存儲裝置時還遇到另外的問題。由於凸緣的平盤狀結構，密封在垂直於穿過密封的管子的平面中對準。因此，在密封區實現掃過(sweeping)作用的平端部門密封受到嚴重的彎曲應力作用。

發明內容
更具體地，通過如權利要求1所述的根據本發明的密封結構的優點來解決現有技術密封結構中的問題。


圖1示出了一示例實施例中現有技術的密封結構的剖視圖；圖2示出了一加工腔室的端部，該端部上適配有圖1所示的密封結構；圖3是剖視圖，示出了一適用於圖1所示示例實施例的根據本發明的密封結構；圖4示出了圖3中密封結構的變型；圖5示出了一加工腔室的端部，該端部上適配有根據本發明的密封結構。
具體實施例方式
參見圖1，其中示出了一現有技術的平端部門密封的實施例，該埠密封適配於塑料管子的模壓加工線的校準套管腔室B的出口端。通常，該校準套管腔室B保持比腔室A更低的壓力，擠壓出的管子1在外徑校準和管子冷卻的工序後，向腔室A傳遞。腔室A可以是後加工腔室或管子製造過程的出口空間。
該校準腔室的出口端設置有一環形凸緣3，該凸緣3通過焊接到該腔室的圓柱形壁2上來固定，由此該凸緣形成該校準腔室的常規結構的一部分。平均分布於該凸緣的外周邊固定有沿軸向突出的柱螺栓4，該柱螺栓4用於將門密封結構緊固到該腔室的端部。該密封組件包括一作為環形凸緣實現的安裝凸緣5。以如前所述的等距間隔圍繞該凸緣的中心開口設置有沿軸向突出的柱螺栓6，用於安裝環形端密封組件。該環形端密封組件包括具有基本相等外徑的兩部分，即安裝環7和環形凸緣8。在該安裝環和該環形凸緣之間採用了一平面密封9，以掃過的方式提供了相對於擠壓出的管子1的外表面的密封。被容納在校準腔室B的內部空間中的環形凸緣8被設計用作支承凸緣，該支承凸緣具有稍大於所製造管子1外徑的中心開口。凸緣8給予密封9所需的支承，來抵抗腔室A和B之間的壓差所施加的負荷。在形成腔室B的一部分的環形凸緣3和該安裝凸緣5之間設置了一環形密封墊片10，並且一環形密封墊片11以同樣方式設置在安裝凸緣5和支承凸緣8之間。從腔室A所見的該組件的布局在圖2中示出，其中圖1和圖2中相同附圖標記代表相同的部件。
圖3示出了與圖1相同的組件布局，在此利用根據本發明的一腔室密封結構來加以實施。假定腔室B是一真腔室，例如校準腔室，所製造的管子1從該腔室離開並進入腔室A。而腔室A可以是一後加工腔室或是一從該工序接納最終管子的空間。
在根據本發明的腔室密封結構的示例實施例中，用作導向環/墊環的環形部件12通過焊接與形成校準腔室的一完整框架部分的環形凸緣3連接。
基本上，該腔室密封結構的實際密封元件13與在現有技術結構中使用的彈性平端部門密封類似，然而缺少通常需要用於密封安裝銷的孔。該密封具有一中心開口，該開口的直徑稍小於所製造的管子的外徑，由此該密封沿穿過所述密封開口的管子1外表面形成掃過接觸。為了使密封保持在其正確的操作位置，圖3的密封結構實施例包括兩個金屬板元件14和15。在該圖示結構中，該金屬板元件以如下方式工作每個金屬板元件包括一杯形旋轉片，該旋轉片具有與離開校準腔室B的管子的縱軸相符合的旋轉軸線。中心開口設置在旋轉金屬板元件的中心處，用於使管子1通過其中。該金屬板元件的杯形狀適於從該校準腔室B的端部朝著與管子1通過行程相同的方向突起。在固定裝置的幫助下，該金屬板元件14和15保持相互擠壓，從而使密封元件13被保持夾緊在金屬板元件14和15的開口邊緣之間。在該圖示的實施例中，該金屬板元件14用作支承凸緣，設置有一稍大於所通過的管子1的外徑的開口。因此，該金屬板元件14對抗負荷支承實際密封元件，其中該負荷是由於腔室B的壓力相對於腔室A的較低造成的。因此，在腔室密封結構中，只要始終保證對實際密封元件13的充分支承，在用作安裝凸緣的金屬板元件15中制出的通道開口可以特別大。
在將金屬板14和15適配到該腔室密封結構時的一個基本特徵是所述元件的傾斜壁，該傾斜壁從所述元件的外固定周邊沿管子1的下遊行進方向漸縮地傾斜，從而使金屬板元件為杯形形狀。該限定金屬板元件圓錐形狀的角度α相對於與所加工管子的縱軸垂直的平面，優選地在15-20度範圍內。在圖3的實施例中，該金屬板元件被緊密靠近其外緣擴口型鍛(flaringlyswaged)，從而形成一輔助該元件相對於環形部件12對準和安裝的邊緣。優選地，該金屬板元件在其外周邊被型鍛成一約15°的擴展角β。如此形成的元件邊緣也實質上有助於金屬板元件14和15形狀的尺寸穩定性。
該金屬板元件14和15通過相對於環形部件12堆疊該元件以便關於環形部件正確地對準下面板元件的邊緣，而被正確地安裝在標準腔室B的端部位置。該金屬板元件相對於環形部件12通過一適合的鎖定裝置16被擠壓，例如，該裝置可以是鉸接夾。在該環形凸緣3和堆疊密封組件中的接下來的下層金屬板元件14之間，必須採用諸如圖3中的密封環1 7的密封。當該金屬板元件相對於環形部件12在鎖定裝置16的壓縮力作用下被固定時，該密封17應選擇成能提供適當的可壓縮性。
當與環形部件12一起使用時，這種具有金屬板元件14和15的密封結構以自動對中的方式運作，其中該金屬板元件配備有上述型鍛邊緣。因此，該腔室密封的安裝能夠不需要任何特殊安裝引導或關於密封固定螺栓或類似的元件的精確對準來完成。
某一應用應該需要密封13以便提供增強的密封性能，例如，當腔室A和腔室B之間不具有壓差地運行，從而腔室B相對於腔室A具有較低的壓力時，根據本發明的密封元件結構可以是簡單的多層。這種布置在圖4中示出。在其中示出的密封組件中，在外金屬板元件15上安裝有一類似的金屬板元件15x，利用該金屬板元件15x在相鄰元件之間設置有與密封元件13相同的密封元件13x。顯然，在腔室密封結構中，使密封元件的數量翻倍的可能需要必須考慮到鎖定裝置16的柱螺栓長度的選擇。一增強多層結構的結構密封效果的另一可行的技術是使金屬板元件14、15、15x之間的空間成為真空，並同時施加相同的真空到實際多層密封元件13和13x之間的空間，例如通過在設計用於插入實際密封元件之間的金屬板元件上制出凹槽，從而所述凹槽在實際密封元件的夾緊區域之外、徑向向外地從金屬板中心開口的邊緣延伸出。作為真空的替代物，在一定情況下優選地例如在相鄰密封元件之間的低頭處可選用諸如水的潤滑劑。顯然，這些布置也需要金屬板元件連接到周邊的空間以便具有一堅固完整的密封結構。
如果該腔室密封組件被預裝配到已經準備好使用的裝配組件中，其中該裝配組件通過如附圖5所示的適當的夾緊元件18、18x固定，則不管是作為常規的還是多層的組件，密封結構的安裝被簡化。這些夾緊元件的形狀可設計成諸如有必要通過圍繞金屬板元件14、15、15x的周邊正確地放置夾子來在金屬板元件之間實現足夠的夾緊力，從而也在操作中將密封元件13、13x保持在金屬板元件之間。一可行替換是提供或增大金屬板元件14、15、15x之間的相互壓縮，以使金屬板元件之間的空間成為真空。顯然，這也使由金屬板元件形成的緊固結構和安裝到加工腔室結構上的密封安裝成為必需。
對腔室密封結構的組件的進一步增加通過給金屬板元件15、15x提供引導件19來實現，該引導件適於出密封元件13、13x關於各金屬板元件15、15x的中心的對準。該引導件可以以例如突片形式實現，該突片從金屬板元件的外側到其內側、在適合的的切削工具的輔助下衝孔。
可以以適合的方式對金屬板元件15、15x的中心開口的直接鄰近部分進行處理，例如通過對面對密封元件的表面20進行粗糙化、形成圖案或者塗敷，以便將密封元件13、13x固定到合適的位置。可分別對面對密封元件的金屬板元件14、15、15x的表面進行處理，以便改進金屬板元件和密封元件13、13x之間的界面的防漏性能。
一示例實施例為上述快速鎖定固定裝置16的腔室密封結構的固定裝置可利用任何適用的常規結構加以實施。
在附圖中，密封結構在首先用於密封來自加工腔室的管子的出口點的應用中示出。密封可分別被安裝在要被加工的管子等產品的入口側，所述管子等產品進入相似的腔室或者穿過分隔兩個腔室的中間壁，優選地在需要為從低壓腔室至高壓腔室的產品提供通道時應用本發明。所考察的腔室不需要還是一個密閉空間，而可以例如包括產品處理池(process bath)。而且，處理腔室的出/入橫截面可以可選地不同於上述的圓形形狀，例如可以是矩形、六角形、八角形或者利用平蓋板封閉的池形狀等等。
更優選地，所述密封結構可以在不同類型的靜態饋通點中使用，這些饋通點需要容易拆卸的安裝布置，並且所述密封結構甚至可用於為進行旋轉運動的圓形物體建立密封條件。
在本腔室密封結構中需要的環形部件12可直接製成在所述腔室結構的壁上，或者可選地，所述環形部件可利用其他與上述焊接不同的常規技術安裝到腔室結構上。
根據本發明實施的腔室密封結構的空間剛性使得夾緊密封13、13x的結構，即金屬板元件14、14x和15、15x由比現有技術腔室密封組件中所必須的材料薄得多的材料製成。
在實施本發明時也可以考慮除了金屬板以外的其他材料。例如，可以同樣使用通過注模製成的聚合物結構、以及纖維強化複合聚合物結構來實施根據本發明的腔室密封結構。
金屬板元件的一致形狀便於簡化元件的製造，所述元件來自針對所有要生產的管子直徑的同一坯料尺寸。而且這些金屬板元件在彼此之上的存儲與現有技術環形凸緣的拙劣存儲相比不複雜，現有技術由於環形部件的尺寸不同、其突伸的螺栓妨礙了環形部件的堆放存儲而引發問題。
從板14、14x和15、15x形成為旋轉片的杯形元件可以根據需要形成形狀。這裡最簡單的形狀是也可具有彎曲部分的圓錐杯形。
權利要求
1.一種用於密封細長物體(1)的進/出門通道的密封結構，所述細長物體(1)從加工腔室(A，B)出去或者進入這樣的腔室，所述密封結構包括金屬板結構，該金屬板結構基本限定出所述通道並且可去除地安裝在所述處理腔室的框架結構(3)上；以及掃過密封元件(13)，利用所述金屬板結構保持在合適的位置上並且包圍所述通道，從而相對於穿過所述通道行進的所述物體的外表面提供密封，其特徵在於，所述金屬板結構包括至少兩個金屬板元件(14，15，15x)，所述金屬板元件具有遠離所述加工腔室的框架結構漸縮的形狀以在物體(1)的標稱行進方向上傾斜，並且相對於彼此保持相互壓縮以將密封元件(13，13x)夾持在其之間。
2.如權利要求1所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件相對於與所加工的物體(1)的縱軸垂直的平面的傾角(α)為15°至20°。
3.如權利要求1所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件具有擴口型鍛外邊緣部分或者在其外周邊附近的相似的一體的部件。
4.如權利要求3所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件的擴口型鍛外邊緣部分相對於所加工物體(1)的縱軸具有擴展角(β)，該擴展角大約為15°。
5.如前述權利要求中任一項所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(14，15，15x)是形狀基本相同的旋轉片。
6.如權利要求5所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(14，15，15x)形成一圓錐堆疊結構。
7.如權利要求5所述的密封結構，其特徵在於，所述密封結構包括具有彎曲部分的元件。
8.如前述權利要求中任一項所述的密封結構，其特徵在於，金屬板結構(14，15，15x)相對於彼此的所述相互壓縮是利用將金屬板元件安裝到加工腔室的框架結構(3)上的裝置(16)實現的。
9.如前述權利要求中任一項所述的密封結構，其特徵在於，金屬板結構(14，15，15x)相對於彼此的所述相互壓縮是利用獨立的夾緊元件(18，18x)實現的。
10.如前述權利要求中任一項所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(15，15x)具有朝向所述密封元件(13，13x)指向的引導突起(19)。
11.如前述權利要求中任一項所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(15，15x)在其表面(20)上經過摩擦改進處理，該表面(20)在所述金屬板元件和所述密封元件(13，13x)之間形成密封界面。
12.如前述權利要求中任一項所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(14，15，15x)在其表面上經過防漏改進處理，該表面在所述金屬板元件和所述密封元件(13，13x)之間形成密封界面。
13.如權利要求1所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(14，15，15x)之間的空間為真空。
14.如權利要求13所述的密封結構，其特徵在於，所述金屬板元件(14，15，15x)之間的空間設置有延伸到所述密封元件(13，13x)之間的空間的溝槽。
全文摘要
一種用於密封細長物體(1)的進/出門通道的密封結構，所述細長物體(1)從加工腔室(A，B)出去或者進入這樣的腔室。所述密封結構包括金屬板結構，該金屬板結構基本限定出所述通道並且可去除地安裝在所述處理腔室的框架結構(3)上；以及包圍所述通道的掃過密封元件(13)。所述金屬板結構包括至少兩個金屬板元件(14，15，15x)，所述金屬板元件具有遠離所述加工腔室的框架結構(3)漸縮的形狀以在物體(1)的標稱行進方向上傾斜，並且相對於彼此保持相互壓縮以將密封元件(13，13x)夾持在其之間。
文檔編號F16J15/32GK1682050SQ03821873
公開日2005年10月12日 申請日期2003年7月9日 優先權日2002年7月26日
發明者賴喬·萊蒂南 申請人:Jrt管道機械有限公司