CN103975167B - 密封件，带有该密封件的螺栓连接及其各自的应用 - Google Patents
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Abstract
一种紧固件的密封包括紧固件(1)和用于该紧固件的垫片(2)，其中紧固件(1)和垫片(2)同轴并沿轴向相邻布置，垫片(2)在外周侧有橡胶弹性密封材料制成的密封唇(3)，在按规定使用密封件时，密封唇(3)密封接触紧固件(1)的底面(4)。紧固件(1)在沿轴向朝向垫片(2)的一侧具有凸缘(5)，凸缘(5)底面(6)沿轴向朝向垫片(2)，垫片(2)具有沿轴向朝向凸缘(5)的顶面，在按规定使用密封件时，凸缘(5)的底面(6)和垫片(2)的顶面(7)以密封贴靠的方式接触，凸缘(5)的底面(6)和垫片(2)的顶面(7)构造成大致相匹配，密封唇(3)与凸缘(5)底面(6)的外周边界(8)以密封贴靠的方式接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种紧固件的密封件，包括紧固件和用于该紧固件的垫片。该紧固件和垫片同轴且沿轴向相邻布置。垫片在外周侧具有由橡胶弹性密封材料制成的密封唇。在按规定使用密封件时，密封唇密封接触紧固件的底面。
背景技术
这类密封件已普遍为人们所熟悉。紧固件例如构造成螺栓，而垫片构造成所谓的尤塞特环(Usit-Ring)。尤塞特环是指具有构造成梯形的密封唇的金属平环
(Flachring)，用于螺栓连接和法兰连接的密封。尤塞特环还是可自动密封的垫片。
已知尤塞特环有两种不同的结构。其中一种结构的密封唇设在内部，与此相对，另一种结构的密封唇设在外部。
在拧紧紧固件的时候，橡胶弹性的密封唇将一直弹性变形，直至金属的啮合力传递到平环上。
现在已知有很多种用于尤塞特环的平环和密封唇的材料组合。因此平环例如可由标准钢制成，而根据使用温度不同，密封唇可由NBR或者FKM材料制成。例如，NBR材料可在要密封低于100摄氏度的空气和矿物油时得以应用。与之相对，FKM材料总在更高的温度下用于密封空气和矿物油或者人工合成的油品。
前述的密封件并不适用于食品工业或制药工业中与产品接触的区域，也不适于在食品领域或制药领域的设备上运用，因为前述的密封件有很多很难达到由此也难清洁的缝隙和凸起。这些区域中的杂质可能导致污染，这在食品领域或制药领域是不能被接受/允许的。
发明内容
本发明的目的在于，改进本文开头提到紧固件的密封件，以使该密封件也能在食品领域或制药领域得到应用，并且满足这些领域内所有的卫生规定。尤其是通过使密封件容易清洁且清洁效果很好来消除密封件的污染。
根据本发明，该目的通过以下紧固件的密封件来实现，该紧固件的密封件包括紧固件和用于所述紧固件的垫片，其中所述紧固件和垫片同轴且彼此轴向相邻布置，其中所述垫片在外周侧包括橡胶弹性密封材料制成的密封唇，其中所述密封唇在按规定使用所述密封件时密封接触所述紧固件的底面，其特征在于，所述紧固件在沿轴向朝向所述垫片的一侧包含圆形的凸缘，所述凸缘的底面与所述垫片轴向相对，所述垫片包含沿轴向朝向所述凸缘的顶面，所述凸缘的底面和所述垫片的顶面在按规定使用所述密封件时以密封贴靠的方式接触，所述凸缘的底面与所述垫片的顶面构造成大致相匹配，并且所述密封唇与所述凸缘底面的外周边界以密封贴靠的方式接触，其中所述垫片包括金属平环，所述金属平环的外周被所述密封唇包围。直接或间接引用权利要求1的那些权利要求涉及有利的实施方式。
该目的通过以下方式来实现：紧固件在沿轴向朝向垫片的一侧具有凸缘，该凸缘具有沿轴向朝向垫片的底面，其中垫片具有沿轴向朝向凸缘的顶面，在按规定使用密封件的过程中，紧固件的底面和垫片的顶面以密封贴靠的方式接触，凸缘的底面和垫片的顶面构造成大致相匹配，并且密封唇以密封贴靠的方式接触凸缘底面的外周边界。
通过这样的构造适于通过CIP(原地清洁)方法清洁密封件周围的污染物。因此，为了对密封件进行彻底的、卫生上无懈可击的清洁，就不需要将相互固定好的零件拆卸下来。简单地通过这个彻底的、卫生上无懈可击的清洁方法就可有效地预防密封件的污染。根据本发明的密封件不包含窄的、不可清洁的缝隙或凸起，而在这类缝隙或凸起的后面可能积聚污染物，因此根据本发明的密封件满足所有的食品领域和制药领域中的卫生规定。卫生上无懈可击的密封件主要归因于，紧固件和垫片在其轴向相对的面上构造成大致相匹配。将由此避免现有技术的缺点，例如六角螺栓的头部由带圆环形密封唇的圆环形尤塞特环支撑，该尤塞特环的外径比螺栓头部显著较小，因此产生密封区域，该密封区域是实际上不能被清洁或不能充分清洁。
紧固件可以构造成螺栓或螺母。若使用螺母，考虑到能尽可能简单和有效地清洁密封件，螺母须构造成盖形螺母。
紧固件和凸缘优选以相互融合的方式制作成整体。由此还可避免很难清洁的缝隙，在缝隙中可能沉积被密封的介质或污染物。DINEN1665中公开了带凸缘的紧固件。该文献涉及六角螺栓，其中六边形的螺栓头在沿轴向面对螺纹的一侧与圆形的凸缘相互融合制成整体。由于可将标准紧固件用于本发明的密封件，该密封件可被简单且费用低廉地生产，并且能够顺利地适应各种应用场合的不同给定条件，例如可以通过依据DINEN1665的不同尺寸的六角螺栓来实现。
根据一种有益的构造，可以规定密封唇在它的沿轴向面对凸缘底面的一侧包含构造成大致漏斗形的表面。该表面可沿径向向外扩展至少两级。该表面的多级轮廓在第一级产生初始密封力，即螺栓连接的预紧力，在第二级产生密封唇的橡胶弹性的密封材料在凸缘底面处的无缝紧贴。
垫片的上表面与紧固件的凸缘底面构造成相匹配的。
上表面可以构造成自动对中。
这种情况具有以下优势：带密封唇的垫片齐平地紧贴在凸缘的底面上，而与它们的公差范围无关。密封件的装配通过垫片的自动对中而被极大地简化。装配错误的风险被降低到最低。
除此之外，本发明还涉及螺栓连接，包括带紧固件和垫片的密封件，正如前面说描述的那样，其中紧固件力锁合和/或形状锁合(kraftschluessig)地安装于机器元件的孔中，密封唇在轴向弹性预紧力作用下密封设置于紧固件的凸缘底面与机器元件之间。通过密封唇及其在螺栓连接中的布置，使螺栓连接总的来说没有无法清洁的盲区，因为紧固件和/或垫片没有或不限定角/凸起/缝隙，而在角/凸起/缝隙处可能附着有污染物，然后这些污染物又导致污染发生。螺栓连接很容易清洁，它具有平整的表面并且因此满足对于卫生清洁的CIP要求，尤其是食品工业或制药工业中的要求。
除此之外，本发明涉及密封件和螺纹连接在食品工业或制药工业的产品运输领域中和/或食品领域或制药领域的生产设备中的应用，正如前面分别描述的那样。这种应用尤其一定要求，能够尽可能简单地、卫生上无懈可击地清洁密封件和/或螺栓连接，以确保可靠地防止污染形成和因此损害与螺栓连接接触和/或在生产设备中处理/制造的食品或药物。
接下来通过结合图1至图3进一步展现根据本发明的螺栓连接的实施例，该螺栓连接带有根据本发明的密封件。这些附图分别以图示的方式展示了实施例。
附图说明
图1示出尚未安装的带有密封件的螺栓连接。
图2示出图1所示的螺栓连接在装配时的截面。
图3示出图1所示的在按要求使用时处于安装状态的螺栓连接。
具体实施方式
在图1至3中显示了包括密封件的螺栓连接的实施例。
在本实施例中，紧固件1构造成带有凸缘5的螺栓，例如，按照DINEN1665的标准制造。此外，密封件包括用于紧固件1的垫片2，垫片2在轴向上位于紧固件1的凸缘5和机器元件11之间。垫片2包括中心布置的金属平环12，金属平环12的外周侧被密封唇3包围，密封唇3由橡胶弹性的密封材料制成，例如NBR或者FKM。
紧固件1在沿轴向面朝垫片2的一侧包含具有底面6的凸缘5。这样，紧固件1和凸缘5以相互交融的方式用同种材料制成整体。在按规定使用密封件时，凸缘5的底面6和垫片2的顶面7以彼此密闭紧贴的方式相接触，如图3中所示。
关键是，凸缘5的底面6和垫片2的顶面7构造成大致相匹配，因为这样可以避免例如在螺栓头和机器元件11之间的无法清洗的盲区。由于螺栓连接和密封件简单且可以有效地被清洁，可以有效预防在该区域内的污染，所以密封和螺栓连接能够应用于食品工业或者制药工业的产品运送领域和/或食品领域或者制药领域的生产设备。所有常见的卫生规定都能够满足。这些卫生规定例如是EHEDG的规定(EuropeanHygienicEngineering&DesignGroup，欧洲卫生工程和设计集团)和/或美国FDA(FoodandDrugAdministration，食品与药品管理局)的规定。
图1中显示的是根据本发明的、在尚未安装状态的螺栓连接。紧固件1还没有最终与机器元件11的孔10螺纹连接，因此垫片2还没有沿轴向在弹性预紧力作用下密封布置在紧固件1的凸缘5的底面6和机器元件11之间。
密封唇3在其沿轴向朝向凸缘5底面6的一侧具有两级的、沿径向向外呈漏斗形延伸的表面9，这样在密封件安装时，垫片2可以在凸缘5的底面6上自动对中。
在图2中显示了图1所示的密封件的剖视图。
如之前描述的，密封唇3包含自动对中的表面9。在装配密封件时，紧固件1安装进机器元件11的孔10中，其中在凸缘5的底面6与机器元件11之间布置有垫片2。在将紧固件1装配到机器元件11的孔10时，凸缘5的底面6与机器元件11的表面之间的轴向距离会一直减小，直到密封唇3既能以松散贴靠的方式接触凸缘5的底面6又能接触机器元件11的表面。只要接下来将紧固件1进一步旋入孔10中，垫片2就通过两级且构造成漏斗状的密封唇3自动与凸缘5的底面6对中。这个自动对中的效应在图2中通过箭头13展现。
在图3中展示了常规使用时的螺栓连接和密封件。从图1中描述的状态经过图2中描述的状态，图3中的紧固件1完全旋入机器元件11的孔10中，其中垫片2的平环12起到限制密封唇3的受力的作用。凸缘5的底面6接触平环12的端面，其中平环12的另一端面同样布置成与机器元件11的表面接触。
从外周侧包围平环12的密封唇3在轴向预紧力作用下布置在凸缘5的底面6和机器元件11的表面之间并密封螺栓连接，凸缘5的外径由密封唇3复制决定。
垫片2顶面7的表面9由它的朝向紧固1凸缘5的底面6的多级轮廓构造而成。
通过垫片2和紧固件1在其彼此接触的区域内构造成相匹配，得到大致平整的螺栓连接表面，而没有突变的方向改变、缝隙和突起。这样大致平整且易清洗的表面是密封件和螺栓连接在长时间使用时不受污染的前提。这样的螺栓连接和密封件因此可以在食品领域或者制药领域得到应用并满足所有常见的卫生规定。
Claims (10)
1.紧固件(1)的密封件，包括紧固件(1)和用于所述紧固件的垫片(2)，其中所述紧固件(1)和垫片(2)同轴且彼此轴向相邻布置，其中所述垫片(2)在外周侧包括橡胶弹性密封材料制成的密封唇(3)，其中所述密封唇(3)在按规定使用所述密封件时密封接触所述紧固件(1)的底面(4)，其特征在于，所述紧固件(1)在沿轴向朝向所述垫片(2)的一侧包含圆形的凸缘(5)，所述凸缘(5)的底面(6)与所述垫片(2)轴向相对，所述垫片(2)包含沿轴向朝向所述凸缘(5)的顶面(7)，所述凸缘(5)的底面(6)和所述垫片(2)的顶面(7)在按规定使用所述密封件时以密封贴靠的方式接触，所述凸缘(5)的底面(6)与所述垫片(2)的顶面(7)构造成大致相匹配，并且所述密封唇(3)与所述凸缘(5)底面(6)的外周边界(8)以密封贴靠的方式接触，其中所述垫片包括金属平环，所述金属平环的外周被所述密封唇包围。
2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述紧固件(1)构造成螺栓或螺母。
3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述螺母构造成盖形螺母。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述紧固件(1)和凸缘(5)以相互交融的方式制成整体。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述密封唇(3)在其沿轴向朝向所述凸缘(5)底面(6)的顶面(7)上包含构造成大致漏斗形的表面(9)。
6.根据权利要求5所述的密封件，其特征在于，所述表面(9)沿径向向外扩展至少二级。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述顶面(7)的表面(9)构造成自动对中。
8.一种螺栓连接，该螺栓连接包含根据权利要求1至7中任一项所述的带有紧固件(1)和垫片(2)的密封件，其特征在于，所述紧固件(1)力锁合和/或形状锁合地布置于机器元件(11)的孔(10)内，其中所述密封唇(3)在轴向弹性预紧作用下密封布置于所述紧固件(1)的凸缘(5)底面(6)与所述机器元件(11)之间。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的密封件在食品工业或者制药工业的产品运输领域和/或在食品领域或者制药领域的生产设备中的应用。
10.根据权利要求8所述的螺栓连接在食品工业或者制药工业的产品运输领域和/或在食品领域或者制药领域的生产设备中的应用。
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