一種強化金屬波紋管狀的密封裝置的製作方法

2023-10-28 04:11:48 2

本發明涉及在用於容納和/或輸送承壓液體的壓力設備中使用的密封裝置。更具體地，涉及一種加強金屬波紋管狀的密封裝置，其用作密封部件以便確保兩個可移動部件或可對於彼此移動的部件之間的完善密封。

背景技術：

當將波紋管插入兩個同軸管的端部之間時，所述波紋管使所述同軸管實現接續；當波紋管用於閥門時，例如具有閥瓣的閥門，所述閥門中閥瓣部件的運動是沿所述波紋管的縱向軸線進行的簡單平移運動，所述波紋管還使所述閥門實現真正的密封。

波紋管狀的密封裝置還可以同時將壓力轉換成力，反之亦然，波紋管用作活塞以確保在具有閥瓣的閥門內閥瓣的操作。

美國專利2.893.431(BOWDITCH)在各種上述應用中示出了這種類型的波紋管，尤其是，波紋管被強化以承受非常高的幾百巴數量級的內部壓力。波紋管包括一個骨架，該骨架可以從外部加強所述波紋管使其能夠承受施加在其內部的壓力；該骨架由環或環形式的加強件構成，所述加強件定位在波紋管的每兩個摺疊之間的凹部開口外部。

此類加強波紋管已經存在了很長時間；文獻FR 451.327(BADGER)對它們有詳盡的描述。該文獻顯示了通過多種類型的環形加強件固定的波紋管，該波紋管中包括：內加強件，其布置在波紋管的凹部內，以支撐施加在波紋管的外部的壓力；外加強件，布置在波紋管外部，以支撐施加在波紋管內部的壓力。所述加強件在波紋管的內部或外部周向突出的相鄰凸緣，可以在波紋管的內部或外部彼此卡接。根據具體情況，防止當波紋管最大程度地收縮時會損害波紋管的收縮程度。

文獻EP 0.083.889(RUDOLPH FLEXIBLE HOSES)提出了關於布置在波紋管內部的內部環形加強件的改進設計使其能夠組裝，並且該文獻還示出了為了加強剛度而同時裝有內部和外部加強件的波紋管。這些加強件包括環，所述環包括容納在兩個摺疊之間的褶狀圓柱形膜的凹部中的珠狀部分，以及從所述膜突出的踵狀部分。

這些內增強件和/或外增強件由於壓力而存在一定的不穩定性。波紋管的損壞模式之一是由於加強件的屈曲導致的機械不穩定性。這種屈曲造成的不穩定性可局部存在于波形側面的水平上，也就是說在兩個凹部之間的摺疊的一部分；可以局部存在於一個波或一組波的水平上，也可以是全局的，並且在全局情況下，其可以是該結構的總體屈曲。

這種屈曲導致的不穩定性可表現為加固件截面旋轉，以及波紋扭曲或者波紋管結構橫向位移。

本發明的目的是消除波紋管的這種不穩定性，至少顯著地降低波紋管的不穩定性，以便能夠應付非常高的壓力，以及施加在波紋管的外表面和內表面上的壓力，同時保持針對上述各種應用的足夠的變形能力。

技術實現要素：

一種波紋管狀的密封裝置，由在兩個褶之間具有凹部的褶狀圓柱形的膜形成，褶間留有空隙凹部，其中外凹部和內凹部分別包含形成骨架的加強件，所述加強件包括多個環狀組件，所述環狀組件包括珠狀部分和踵狀部分，其中每個所述珠狀部分都容納在所述膜的兩個褶之間的凹部中，同時所述踵狀部分相對於所述膜突出。所述踵狀部分的寬度的大小使相鄰的外加強件和內加強件之間保持有用於容納所述膜的空間的殼體，並且在所述殼體的任意一點上所述空間的寬度皆大於所述膜的厚度。因此，在所述波紋管最大程度被壓縮或收縮時，該膜不會在其殼體中破裂。

根據本發明，所述內加強件具有踵狀部分，所述踵狀部分的寬度使當充分壓縮所述波紋管時，相鄰的所述踵狀部分得以彼此接觸，從而避免波紋管承壓時的屈曲現象以及不穩定性。

根據本發明，所述外加強件具有踵狀部分，所述踵狀部分布置為在相鄰的兩個踵狀部分的邊緣處形成滑道，所述滑道使在波紋管的整個衝程上實現所述外加強件相對於彼此的軸向永久引導，同時避免屈曲現象，以及避免在拉伸過程中由于波紋管的內部壓力造成的波紋管的不穩定性。

根據本發明，所述外加強件的踵狀部分的寬度被選擇用於對應於所述內加強件的所述踵狀部分的寬度，從而更確定地控制波紋管在拉伸和壓縮過程中的屈曲現象和不穩定性。

根據本發明，所述波紋管包括與一組所述內加強件的內周表面配合的套筒，特別是用作所述內加強件的引導件的所述內加強件的套環的內表面，從而避免橫向不穩定的可能性。

根據本發明，所述波紋管包括所述外加強件和套筒的組合，其中所述外加強件的所述踵狀部分的邊緣形成滑道，並且所述套筒與內加強件的內周表面配合。從而避免任何橫向不穩定的可能性並且杜絕波紋管在壓縮和拉伸過程中的屈曲現象以及不穩定性。

根據本發明，在將所述波紋管應用於具有閥瓣的閥門的情況下，突出於不同的加強件的包括外踵狀部分和內踵狀部分的踵狀部分的寬度之和使波紋管的完全收縮得以超過該閥瓣的衝程2mm至4mm，從而限制該閥瓣打開時相鄰的加強件之間的空間(例如0.75mm)，進而促進所述加強件的相互支撐效果，最終降低屈曲的風險。

附圖說明

通過以下參照附圖對具體實施例的描述，本發明的其它優點和特徵將變得更清楚，附圖通過示例性和非限制性示例給出，其中：

圖1示出了根據本發明的波紋管狀的密封裝置的半截面的一部分；

圖2示出了根據本發明另一實施例的波紋管的一部分；

圖3示出了根據本發明的波紋管的另一部分，其具有外加強件相對於彼此的引導；

圖4示出了根據圖3的波紋管，其包括用作內加強件的引導件的套筒；

圖5示出了具有閥瓣的閥門的橫截面，其中所述閥門與由兩個相鄰的波紋管構成的波紋管狀的密封裝置結合。

具體實施方式

圖1示出了波紋管1的一部分，其配備有位於構成波紋管本體的膜2的內加強件和外加強件，如文獻EP 0.083.889(FLEXIBLE HOSES RUDOLPH)所述。該膜2通常由「層壓」管形成，該「層壓」管由多個彼此配合的薄壁管構成，特別是如在前述文獻FR451.327(BADGER)所示。

在波紋管成形之後，波紋管的膜2摺疊成摺疊部分，摺疊部分限定外凹部和內凹部，其徑向深度為其軸向寬度的兩倍，並且在這些外凹部和內凹部中，分別有外加強件3和內加強件4。

外加強件3呈現為如同圖1至4所示的環的截面，類似於突起。所述外加強件3可以作為一個單塊，也可以作為通過液壓製作膜2的工具的一部分；當摺疊部分被成型時，該外加強件3不可以被移動。加強件的每一個環都含有位于波紋管1的外凹部中的珠狀部分5以及位於所述波紋管1外圍的凸緣的踵狀部分6。

在圖1所示的具體實施例中，外加強件3的踵狀部分6具有能夠限制波紋管1的收縮的寬度，形成止動系統，並且踵狀部分6的最大寬度給予自身大的慣性，這具有限制加強件屈曲的風險和避免毀壞波紋管的優點。

在上述文獻FR451.327(BADGER)和EP0.083.889(FLEXIBLE HOSES RUDOLPH)中特別詳述到，內加強件4被成型為插入到膜2的每個內凹部中的環狀組件，該環狀組件的截面如圖1所示，類似於突起。每個內加強件4包括在膜2的內凹部中延伸的珠狀部分8和在波紋管1內部突出的踵狀部分9。

每個環狀組件由套環10構成，套環10沿踵狀部分9的內表面延伸並且插入波紋管1。該套環10在原位焊接到構成環狀組件的各段。因此，內加強件4由形成環狀組件的多個所述段以及組成並加固所述段的套環10構成。

踵狀部分9的寬度及其與環10的關聯給予內加強件4非常大的慣性，以有利於抵抗內加強件4的屈曲並保持波紋管的完整性。

在圖1所示的具體實施例中，內加強件4的踵狀部分9的寬度略小於外加強件3的踵狀部分6的寬度。因此，波紋管1的最大收縮受到踵狀部分6的限制。

膜2容納在一特定空間中，該特定空間的輪廓由外加強件3和內加強件4界定。圖2更詳細地示出了構成特定空間的殼體11的輪廓，膜2在該殼體11中。該殼體11具有寬度e，該寬度e顯著大於膜2的厚度m，例如0.6mm，其量級在0.4mm和0.8mm之間。

在如圖2所示的具體實施例中，外加強件3的踵狀部分6的寬度小於內加強件4的踵狀部分9的寬度。內加強件4規制膜2的殼體11的大小；它們限制波紋管1在收縮時的衝程，以減少壓縮中不穩定和屈曲的風險。

圖3和圖4示出了波紋管1，其在運動期間被軸向引導，以避免徑向或橫向位移的現象。該引導通過布置在外加強件3上的滑道13實現，該滑道13通過用於內加強件4的套筒14實現。

外加強件3在其踵狀部分6的邊緣上包括形成滑道13的陰陽裝置：在一側，踵狀部分6具有軸孔15，同時在另一側具有肩部16，所述肩部16接合在所述軸孔15中。

外加強件3和內加強件4的這種組合給予波紋管組件1在拉伸和壓縮時的穩定性。

圖4示出了用作內加強件4的引導件的套筒14。該套筒14呈管狀，其外徑顯著小於內加強件4的套環10的內徑，以允許套環10在所述套筒14的表面上滑動。

與內加強件4相關聯的套筒14可以以滑動件的形式與外加強件3的布置組合，以便另外防止任何可能的側向不穩定性模式。

圖5示出了閥門17，其包括主體18，液體在壓力下循環通過主體18。閥瓣19與座20配合，並且該閥瓣19通過密封裝置與其控制裝置隔離，該密封裝置包括至少一個上文已經詳細描述的類型的金屬波紋管1，如圖1～4所示。

如圖5詳示的具體實施例中，密封裝置包括串聯布置的一對波紋管，以便獲得一個合適的衝程，該衝程足以協調閥瓣19的可操作性以及抵抗波紋管1的內部和外部的壓力的良好阻力。波紋管1、21靠近閥瓣19，以密封的方式連接到閥門的主體18，並且第二波紋管1、22與用作閥瓣操作杆的杆23的端部一體地密封，同時作為導向構件。

兩個波紋管21和22首尾相連地相互延伸地組裝。

在閥瓣19類型的閥門17的情況下，波紋管1的延伸能力必然大於閥瓣19在關閉位置和打開位置之間的最大衝程；除了所述閥瓣19的衝程C之外，該附加的伸長能力為3mm的量級，例如在2mm和4mm之間。

如圖5所示的具體實施例，每個膜2包括限定八個內凹部的八個褶，用於容納八個內加強件4，並且包括用於容納七個外加強件3的七個外凹部。波紋管1的伸長能力對應於外加強件3的踵狀部份6之間的間距或內加強件4的踵狀部分9的偏差的情況。每個間隙相對較小，因此加強件相互固定，從而極大地減小了在波紋管1上施加的壓力的影響下的屈曲和變形的風險，無論是波紋管內部還是外部的壓力。