CN1682050A - 用于密封细长物体的进/出通道的密封结构 - Google Patents

Abstract

一种用于密封细长物体(1)的进/出门通道的密封结构，所述细长物体(1)从加工腔室(A，B)出去或者进入这样的腔室。所述密封结构包括：金属板结构，该金属板结构基本限定出所述通道并且可去除地安装在所述处理腔室的框架结构(3)上；以及包围所述通道的扫过密封元件(13)。所述金属板结构包括至少两个金属板元件(14，15，15x)，所述金属板元件具有远离所述加工腔室的框架结构(3)渐缩的形状以在物体(1)的标称行进方向上倾斜，并且相对于彼此保持相互压缩以将密封元件(13，13x)夹持在其之间。

Description

用于密封细长物体的进/出通道的密封结构

技术领域

本发明涉及一种密封结构，该密封结构适于在进/出端口提供一种密封通道，该进/出端门口用来经由加工腔室传递细长的物体。这种发生在给定的密封环境中的加工例子包括通过模压、不同连续部分的制造、电缆外套/护套的涂敷挤压等等的管子制造，特别是塑料管子的制造。

背景技术

在这些种类的生产线中，所制造或加工的细长产品大体作为基本连续的物体沿其纵向被传递通过一个或更多加工腔室。经常地，在加工腔室内盛行的情况是需要该腔室与其外界环境隔离，或尽可能地与其他空间隔离，其中该产品将要经历下一个加工序骤。

例如，在挤压成型的塑料管子制造中，挤压腔室通常在真空中操作。利用施加在管子型坯内部和外部之间的压差，使流出挤压机的预制热管子型坯膨胀，从而使该管子的最终外部尺寸在该腔室中确定了大小。在此，该管子型坯穿过圆柱形套管，由此，该型坯借助于上述施加在该管子上的压差而相对于校准套管的内孔膨胀。从而对该管子的形状和外径的校准通过冷却该管子材料来加以稳定。通常，冷却发生在多个连续的工序中。然而，冷却在所谓的管子尺寸确定或校准的同一工序中至少部分地执行，其中该管子的最终外部尺寸在该管子尺寸确定或校准工序中确定。

该加工腔室与其环境或其它工序的隔离借助于环形盘密封元件来实现，该环形盘密封元件适用于一个或者多个产品进/出门开口并且具有尺寸与产品匹配的通道，所述产品通过沿着产品表面形成滑动接触而被加以处理。使用不同类型的支承固定件来将门密封(gate seal)安装到加工腔室的其它结构上。此处，支承固定件自身也要被密封，以便例如通过使加工腔室相对于环境压力保持在足够的局部真空度下，将一个或多个加工腔室保持在合适的运行工况下。

在塑料管子挤压机中通常为长腔室的校准和冷却装置中，平的门密封的支承固定装置包括一套环形平凸缘。为了为制造不同直径的管子提供门密封，所述凸缘必须具有一套不同的尺寸。

作为主要的部件，密封组件包括安装凸缘，其外径尺寸基本与加工腔室的横截面尺寸一致，并且在凸缘的外周设置有合适的装置，用于将该凸缘安装到加工腔室的端部或者中间壁结构上。通常利用螺纹接头来将所述凸缘安装到加工腔室结构上，该螺纹接头具有等间隔围绕安装凸缘周边设置的固定螺栓。在安装凸缘的中心设置有圆形开口，该开口的直径显著大于所要制造的管子的外径。

将具有更小内径中心开口以用于使平端部门密封的密封凸缘组件适配到所述安装凸缘的开口中。该密封组件还包括支承凸缘，该支承凸缘具有直径稍微大于要制造的管子外径的中心开口。该支承凸缘安装用来支承平端部密封远离加工腔室的内部侧，即远离要被保持在更低压力的一侧。在该支承凸缘上固定有基本相同外径的密封安装环，从而平端部门密封在该凸缘和该安装环之间被夹紧。安装环和支承凸缘一起相对安装凸缘紧固，从而将它们之间的密封固定到位。通常利用多个围绕安装凸缘内周边等间距布置的螺栓来固定所述门密封。安装凸缘和支承凸缘都必须通过使自己的环密封到其安装基座上来密封。

带有平端部密封的密封组件必须针对要制造的管子的每一外径尺寸单独确定尺寸。由于结构限制，只有有限的标准化标称管子尺寸范围可以被一个密封组件组所覆盖，该密封组件组与具有固定直径开口的给定安装凸缘配合。尺寸大于或者小于被该密封组件组覆盖的尺寸的管子需要安装凸缘具有与成套平端部门密封配合的个别更大或者更小直径的开口。

这些常规密封结构的明显的缺陷首先在于他们厚重的结构。这种粗重的设计必须使环形盘凸缘和环具有足够的刚度以确保没有翘曲的严格运行工况，从而保持密封结构所需的整体性。在管子尺寸改变过程中对厚重凸缘的处理是拙劣的。而且，凸缘和密封、尤其是位于加工腔室内部的门开口的防漏安装也是困难的。在为成套的凸缘布置中间存储装置时还遇到另外的问题。由于凸缘的平盘状结构，密封在垂直于穿过密封的管子的平面中对准。因此，在密封区实现扫过(sweeping)作用的平端部门密封受到严重的弯曲应力作用。

发明内容

更具体地，通过如权利要求1所述的根据本发明的密封结构的优点来解决现有技术密封结构中的问题。

附图说明

图1示出了一示例实施例中现有技术的密封结构的剖视图；

图2示出了一加工腔室的端部，该端部上适配有图1所示的密封结构；

图3是剖视图，示出了一适用于图1所示示例实施例的根据本发明的密封结构；

图4示出了图3中密封结构的变型；

图5示出了一加工腔室的端部，该端部上适配有根据本发明的密封结构。

具体实施方式

参见图1，其中示出了一现有技术的平端部门密封的实施例，该端口密封适配于塑料管子的模压加工线的校准套管腔室B的出口端。通常，该校准套管腔室B保持比腔室A更低的压力，挤压出的管子1在外径校准和管子冷却的工序后，向腔室A传递。腔室A可以是后加工腔室或管子制造过程的出口空间。

该校准腔室的出口端设置有一环形凸缘3，该凸缘3通过焊接到该腔室的圆柱形壁2上来固定，由此该凸缘形成该校准腔室的常规结构的一部分。平均分布于该凸缘的外周边固定有沿轴向突出的柱螺栓4，该柱螺栓4用于将门密封结构紧固到该腔室的端部。该密封组件包括一作为环形凸缘实现的安装凸缘5。以如前所述的等距间隔围绕该凸缘的中心开口设置有沿轴向突出的柱螺栓6，用于安装环形端密封组件。该环形端密封组件包括具有基本相等外径的两部分，即安装环7和环形凸缘8。在该安装环和该环形凸缘之间采用了一平面密封9，以扫过的方式提供了相对于挤压出的管子1的外表面的密封。被容纳在校准腔室B的内部空间中的环形凸缘8被设计用作支承凸缘，该支承凸缘具有稍大于所制造管子1外径的中心开口。凸缘8给予密封9所需的支承，来抵抗腔室A和B之间的压差所施加的负荷。在形成腔室B的一部分的环形凸缘3和该安装凸缘5之间设置了一环形密封垫片10，并且一环形密封垫片11以同样方式设置在安装凸缘5和支承凸缘8之间。从腔室A所见的该组件的布局在图2中示出，其中图1和图2中相同附图标记代表相同的部件。

图3示出了与图1相同的组件布局，在此利用根据本发明的一腔室密封结构来加以实施。假定腔室B是一真腔室，例如校准腔室，所制造的管子1从该腔室离开并进入腔室A。而腔室A可以是一后加工腔室或是一从该工序接纳最终管子的空间。

在根据本发明的腔室密封结构的示例实施例中，用作导向环/垫环的环形部件12通过焊接与形成校准腔室的一完整框架部分的环形凸缘3连接。

基本上，该腔室密封结构的实际密封元件13与在现有技术结构中使用的弹性平端部门密封类似，然而缺少通常需要用于密封安装销的孔。该密封具有一中心开口，该开口的直径稍小于所制造的管子的外径，由此该密封沿穿过所述密封开口的管子1外表面形成扫过接触。为了使密封保持在其正确的操作位置，图3的密封结构实施例包括两个金属板元件14和15。在该图示结构中，该金属板元件以如下方式工作：每个金属板元件包括一杯形旋转片，该旋转片具有与离开校准腔室B的管子的纵轴相符合的旋转轴线。中心开口设置在旋转金属板元件的中心处，用于使管子1通过其中。该金属板元件的杯形状适于从该校准腔室B的端部朝着与管子1通过行程相同的方向突起。在固定装置的帮助下，该金属板元件14和15保持相互挤压，从而使密封元件13被保持夹紧在金属板元件14和15的开口边缘之间。在该图示的实施例中，该金属板元件14用作支承凸缘，设置有一稍大于所通过的管子1的外径的开口。因此，该金属板元件14对抗负荷支承实际密封元件，其中该负荷是由于腔室B的压力相对于腔室A的较低造成的。因此，在腔室密封结构中，只要始终保证对实际密封元件13的充分支承，在用作安装凸缘的金属板元件15中制出的通道开口可以特别大。

在将金属板14和15适配到该腔室密封结构时的一个基本特征是所述元件的倾斜壁，该倾斜壁从所述元件的外固定周边沿管子1的下游行进方向渐缩地倾斜，从而使金属板元件为杯形形状。该限定金属板元件圆锥形状的角度α相对于与所加工管子的纵轴垂直的平面，优选地在15-20度范围内。在图3的实施例中，该金属板元件被紧密靠近其外缘扩口型锻(flaringlyswaged)，从而形成一辅助该元件相对于环形部件12对准和安装的边缘。优选地，该金属板元件在其外周边被型锻成一约15°的扩展角β。如此形成的元件边缘也实质上有助于金属板元件14和15形状的尺寸稳定性。

该金属板元件14和15通过相对于环形部件12堆叠该元件以便关于环形部件正确地对准下面板元件的边缘，而被正确地安装在标准腔室B的端部位置。该金属板元件相对于环形部件12通过一适合的锁定装置16被挤压，例如，该装置可以是铰接夹。在该环形凸缘3和堆叠密封组件中的接下来的下层金属板元件14之间，必须采用诸如图3中的密封环1 7的密封。当该金属板元件相对于环形部件12在锁定装置16的压缩力作用下被固定时，该密封17应选择成能提供适当的可压缩性。

当与环形部件12一起使用时，这种具有金属板元件14和15的密封结构以自动对中的方式运作，其中该金属板元件配备有上述型锻边缘。因此，该腔室密封的安装能够不需要任何特殊安装引导或关于密封固定螺栓或类似的元件的精确对准来完成。

某一应用应该需要密封13以便提供增强的密封性能，例如，当腔室A和腔室B之间不具有压差地运行，从而腔室B相对于腔室A具有较低的压力时，根据本发明的密封元件结构可以是简单的多层。这种布置在图4中示出。在其中示出的密封组件中，在外金属板元件15上安装有一类似的金属板元件15x，利用该金属板元件15x在相邻元件之间设置有与密封元件13相同的密封元件13x。显然，在腔室密封结构中，使密封元件的数量翻倍的可能需要必须考虑到锁定装置16的柱螺栓长度的选择。一增强多层结构的结构密封效果的另一可行的技术是使金属板元件14、15、15x之间的空间成为真空，并同时施加相同的真空到实际多层密封元件13和13x之间的空间，例如通过在设计用于***实际密封元件之间的金属板元件上制出凹槽，从而所述凹槽在实际密封元件的夹紧区域之外、径向向外地从金属板中心开口的边缘延伸出。作为真空的替代物，在一定情况下优选地例如在相邻密封元件之间的低头处可选用诸如水的润滑剂。显然，这些布置也需要金属板元件连接到周边的空间以便具有一坚固完整的密封结构。

如果该腔室密封组件被预装配到已经准备好使用的装配组件中，其中该装配组件通过如附图5所示的适当的夹紧元件18、18x固定，则不管是作为常规的还是多层的组件，密封结构的安装被简化。这些夹紧元件的形状可设计成诸如有必要通过围绕金属板元件14、15、15x的周边正确地放置夹子来在金属板元件之间实现足够的夹紧力，从而也在操作中将密封元件13、13x保持在金属板元件之间。一可行替换是提供或增大金属板元件14、15、15x之间的相互压缩，以使金属板元件之间的空间成为真空。显然，这也使由金属板元件形成的紧固结构和安装到加工腔室结构上的密封安装成为必需。

对腔室密封结构的组件的进一步增加通过给金属板元件15、15x提供引导件19来实现，该引导件适于出密封元件13、13x关于各金属板元件15、15x的中心的对准。该引导件可以以例如突片形式实现，该突片从金属板元件的外侧到其内侧、在适合的的切削工具的辅助下冲孔。

可以以适合的方式对金属板元件15、15x的中心开口的直接邻近部分进行处理，例如通过对面对密封元件的表面20进行粗糙化、形成图案或者涂敷，以便将密封元件13、13x固定到合适的位置。可分别对面对密封元件的金属板元件14、15、15x的表面进行处理，以便改进金属板元件和密封元件13、13x之间的界面的防漏性能。

一示例实施例为上述快速锁定固定装置16的腔室密封结构的固定装置可利用任何适用的常规结构加以实施。

在附图中，密封结构在首先用于密封来自加工腔室的管子的出口点的应用中示出。密封可分别被安装在要被加工的管子等产品的入口侧，所述管子等产品进入相似的腔室或者穿过分隔两个腔室的中间壁，优选地在需要为从低压腔室至高压腔室的产品提供通道时应用本发明。所考察的腔室不需要还是一个密闭空间，而可以例如包括产品处理池(process bath)。而且，处理腔室的出/入横截面可以可选地不同于上述的圆形形状，例如可以是矩形、六角形、八角形或者利用平盖板封闭的池形状等等。

更优选地，所述密封结构可以在不同类型的静态馈通点中使用，这些馈通点需要容易拆卸的安装布置，并且所述密封结构甚至可用于为进行旋转运动的圆形物体建立密封条件。

在本腔室密封结构中需要的环形部件12可直接制成在所述腔室结构的壁上，或者可选地，所述环形部件可利用其他与上述焊接不同的常规技术安装到腔室结构上。

根据本发明实施的腔室密封结构的空间刚性使得夹紧密封13、13x的结构，即金属板元件14、14x和15、15x由比现有技术腔室密封组件中所必须的材料薄得多的材料制成。

在实施本发明时也可以考虑除了金属板以外的其他材料。例如，可以同样使用通过注模制成的聚合物结构、以及纤维强化复合聚合物结构来实施根据本发明的腔室密封结构。

金属板元件的一致形状便于简化元件的制造，所述元件来自针对所有要生产的管子直径的同一坯料尺寸。而且这些金属板元件在彼此之上的存储与现有技术环形凸缘的拙劣存储相比不复杂，现有技术由于环形部件的尺寸不同、其突伸的螺栓妨碍了环形部件的堆放存储而引发问题。

从板14、14x和15、15x形成为旋转片的杯形元件可以根据需要形成形状。这里最简单的形状是也可具有弯曲部分的圆锥杯形。

Claims (14)

1、一种用于密封细长物体(1)的进/出门通道的密封结构，所述细长物体(1)从加工腔室(A，B)出去或者进入这样的腔室，所述密封结构包括：金属板结构，该金属板结构基本限定出所述通道并且可去除地安装在所述处理腔室的框架结构(3)上；以及扫过密封元件(13)，利用所述金属板结构保持在合适的位置上并且包围所述通道，从而相对于穿过所述通道行进的所述物体的外表面提供密封，其特征在于，所述金属板结构包括至少两个金属板元件(14，15，15x)，所述金属板元件具有远离所述加工腔室的框架结构渐缩的形状以在物体(1)的标称行进方向上倾斜，并且相对于彼此保持相互压缩以将密封元件(13，13x)夹持在其之间。

2、如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件相对于与所加工的物体(1)的纵轴垂直的平面的倾角(α)为15°至20°。

3、如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件具有扩口型锻外边缘部分或者在其外周边附近的相似的一体的部件。

4、如权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件的扩口型锻外边缘部分相对于所加工物体(1)的纵轴具有扩展角(β)，该扩展角大约为15°。

5、如前述权利要求中任一项所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(14，15，15x)是形状基本相同的旋转片。

6、如权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(14，15，15x)形成一圆锥堆叠结构。

7、如权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构包括具有弯曲部分的元件。

8、如前述权利要求中任一项所述的密封结构，其特征在于，金属板结构(14，15，15x)相对于彼此的所述相互压缩是利用将金属板元件安装到加工腔室的框架结构(3)上的装置(16)实现的。

9、如前述权利要求中任一项所述的密封结构，其特征在于，金属板结构(14，15，15x)相对于彼此的所述相互压缩是利用独立的夹紧元件(18，18x)实现的。

10、如前述权利要求中任一项所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(15，15x)具有朝向所述密封元件(13，13x)指向的引导突起(19)。

11、如前述权利要求中任一项所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(15，15x)在其表面(20)上经过摩擦改进处理，该表面(20)在所述金属板元件和所述密封元件(13，13x)之间形成密封界面。

12、如前述权利要求中任一项所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(14，15，15x)在其表面上经过防漏改进处理，该表面在所述金属板元件和所述密封元件(13，13x)之间形成密封界面。

13、如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(14，15，15x)之间的空间为真空。

14、如权利要求13所述的密封结构，其特征在于，所述金属板元件(14，15，15x)之间的空间设置有延伸到所述密封元件(13，13x)之间的空间的沟槽。

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