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CN1253253A - 具有密封装置的管形件和制造这种管形件的方法 - Google Patents

具有密封装置的管形件和制造这种管形件的方法 Download PDF

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CN1253253A CN99123441.3A CN99123441A CN1253253A CN 1253253 A CN1253253 A CN 1253253A CN 99123441 A CN99123441 A CN 99123441A CN 1253253 A CN1253253 A CN 1253253A
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Abstract

管形件(11),端部装有密封圈(10)。密封圈有夹靠在管形件外表面的基体(13),及用于密封其管形件所插入的外管(21)的内表面的密封唇(14)。基体(13)安置在管形件(11)壁上形成的槽(17)内。密封圈(10)还有邻接管形件(11)端部的另一个唇(15),另一个唇(15)被端部(18)弯曲并夹靠在基体(13)上,为密封圈(10)提供可靠的固定。密封圈(10)由管形件(11)端部(18)与另一个唇(15)共同弯曲的方法而固定。

Description

具有密封装置的管形件 和制造这种管形件的方法
本发明涉及用于导流管系统特别是通风管系统管形件，以及制造这种管形件的方法。
在连接导流管件，特别是连接通风管系统的管件时，十分重要的是管形件之间的接头必须充分密封。美国专利US-A-3955834公开了插入的管连接器与相互连接的两个管之间的接头的密封装置的各种模式。这个1976年的美国专利的图3～9和图13～15示出了L形横截面的外部柔性密封圈是如何安装到管形件端部的。这种密封圈以其基本连接在管形件外表面，然后，管形件自由端向外向后弯卷，并折回到管形件壁。这种密封圈有一个从基体径向伸出的用于对这种管形件所插入的外管内表面进行密封的密封唇(见图8)。
在管形件端部安装这种密封圈的基本方法实际上仍在使用，如1997年由ABB通风产品AB，产品分部出版的产品目录“环形通道系统产品”(“Veloduct，Cirkulart Kanasystem”瑞典文)所述的那样。在这个目录的第2页上，叙述了如何用上述弯卷和夹紧操作固定L横截面的密封圈。简略示于下面附图中图1的这种现有技术有几个缺点，下文将要涉及。
这种L形密封圈的基体安装在径向向外突出的环形圆台阶上。这种台阶导致种种缺点，这与密封环的安装、结构及其制造有关。在把密封圈安装到管体上时，很难把其基体推进到这种升高的台阶上。通常，这是一种手工操作，安装这种密封圈的人员常常必须在进行弯卷操作之前把密封圈调准到这种升高的台阶上。由于这种升高的台阶，在管形件端部弯卷时，这个密封圈在管形件上有向内滑移的倾向。这种滑移运动可能危及弯曲和夹紧操作，因而妨碍密封圈的安全固定。密封圈基体上的凸起通常不足以阻碍这种滑移，特别是在密封圈材料较软时。
实际上，已经发现，对于大直径如大于约300mm的管形件，这种现有的L形横截面密封圈有一种特别缺点。对于这类大直径管形件，其密封唇径向尺寸大于其基体轴向尺寸。这样的密封圈有“倾斜“约90°的倾向，意味这种密封圈连接管形件壁，而密封圈基体从管壁径向向外。这种错位必须在安装时手工校正。
密封圈基体自由端凸起很难制造由橡胶构成的这种密封圈。由于这种凸起，必须使用专用工具，这又涉及专门的缺点。这种凸起很难正确地从模型中脱开。特别是当这种密封圈注射成型时，其凸起是不利的。
因此，需要一种具有改进密封装置的管形件以及制造这类管形件的新方法。
本发明的一个目的是消除上述缺点，提供一种具有改进密封装置的管形件。
本发明的进一步目的是提供一种制造这类改进管形件的方法。
本发明的一个特别的目的是提供一种把密封装置可靠地固定在管形件上的改进技术。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种管形件，用于导流管系统特别是通风管系统，包括安装在这个管形件上的外圆环形柔性密封圈，这种密封圈有一个基体，通过管形件自由端压靠在这种管形件外表面，这个自由端径向向外弯卷，并向管形件壁折回，密封圈还具有一个密封唇从上述基体径向伸出并用于密封其管形件插入其中的外管的内表面，其特征在于，密封圈的基体设在由管形件壁构成的并且其轴向宽度与上述基体轴向宽度匹配的一个槽内；密封圈具有靠近管形件端部并且与密封唇轴向保持间距的另一个唇或伸出块；上述另一个唇在管形件端部弯卷之前是从上述基体径向向外伸出的，上述另一个唇经由上述弯卷被上述端部向下弯曲并夹靠在上述基体上。
为实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种制造用于导流管道系统特别是通风管道系统的管形件的方法，其中，一个外圆形柔性密封圈加到管形件的外表面，上述密封圈有一个基体和一个大体从基体径向伸出的密封唇；上述密封圈通过管形件自由端径向向外弯卷并向管形件折回而固定到这个管形件上，因此，密封圈的基体被夹靠在管形件的上述弯曲端和上述外表面之间，其特征在于，在管形件的壁上设一个圆环形槽，首先弯曲管形件的上述端部构成一个径向伸出的边缘；密封圈安装在与密封圈基体相匹配的上述槽内，密封圈有一个从上述基体径向伸出的并且在其位置大体上与径向边缘平行的另一个唇；边缘进一步向着管形件的壁回弯，使另一个唇与这个边缘共同向下回弯，而夹靠在密封圈基体上。
由于本发明的密封圈是配置在一个槽上，与安装在一个升高台阶上的现有密封圈相比，在固定操作之前更容易定位这种密封圈，如果由于某些原因在弯卷操作之前本发明这种密封圈定位不准确，特别是置于槽的外部，则很容易校正，只要稍微转动这种错位的密封圈，密封圈基体可自动找到一种方式进入槽内。
密封圈基体安置在其规定台肩之间的槽中，意味这种密封在紧固操作中可以安全定位。
由于密封圈在槽中定位，以及存在另一个密封唇，这种改进的密封圈没有如现有密封圈那种倾斜倾向。这种另一个密封唇的设计以及它与密封圈的连接进一步发扬了它的这种优点。
由于这种另一个密封唇向下弯曲，并通过管形件端部使它坚实地夹靠在密封圈基体上，实现了密封圈的极可靠固定。
这种新的密封圈基体没有凸起，因此，这种圈比上述现有密封圈更易于制造。
在一个最佳实施例中，管形件弯曲端部和槽的底部构成一个由另一个密封唇和密封圈基体部分填充的圆环形空间。这些特征使密封圈基体的夹紧很强有力，几乎不可能用手力从弯曲部分取下密封圈。
上述空间的径向宽度最好从管形件端部轴向向内降低，这种特点进一步强化了密封圈的可靠固定。
这种密封圈最好有大体呈U形的横截面，其边缘分别形成密封唇和另一个唇。密封圈的这种设计增强上述密封装置的刚度，这同样有助于密封圈在槽中的固定。
在另一个最佳实施例中，密封圈至少有一个处于这个密封唇和另一个唇之间的用于对这种管形件所插入的外管内表面提供附加密封的中间密封唇。
与前面讨论的现有方法相比，本发明的方法具有相应的优点。通过便宜的定位和可以自动固定操作的弯折式设备，使制造具有改进密封装置的管形件的方式可以进入实用。
下面参照说明某些最佳实施例的附图进一步说明本发明以及它的许多优点，附图中：
图1是具有现有技术密封圈的管形件的壁的局部横截面。
图2～5以相应于图1的横截面示出本发明第一实施例的密封圈在一种管形件上的安装。
图6放大示出设有本发明改进的密封装置并插入外管的一种管形件的局部横截面。
图7～8示出具有本发明第一实施例的密封圈的管形件。
图9单独示出第一实施例的密封圈的透视图。
图10放大示出图9密封圈的横截面。
图11单独示出本发明第二实施例的密封圈的透视图。
图12放大示出图11密封圈的横截面。
图13～16按照相应于图2～5的横截面示出本发明第三实施例的密封圈的安装。
图1示出管形件的壁部1，和一个具有径向密封唇2及基体3的L形密封圈。壁部1有一个升高的台阶4，基体3置于这个台阶4上。基体3在其自由端有一个凸起5，管壁1的端部6围绕这个凸起5按已知的方式自身弯曲。这种密封装置2，3有如上所述的缺点。
图2～5示出总的标为10的密封圈是如何安装到具有环形径向突缘12的管形件11上的。这种第一实施例的密封圈10有一个基体13和三个从基体13径向外伸的唇14～16。内唇是一个对管形件所插入的外管内表面进行密封的密封唇14(图6)。外凸起或唇15低于密封唇14，参与密封圈10的固定(将在下文说明)。中间密封唇16用于对外管内表面进行补充密封(图6)。
在制造具有改进密封装置的管形件11时，在管形件11壁上形成一个环形槽17(图3)。管形件11的自由端部弯卷形成一个径向伸出边缘18，边缘18限定一个台肩19，台肩19与一个与其对置并保持间隔的台肩20共同构成一个槽17。
在下一个步骤中，密封圈10从一个初始位置(图2)沿管形件11的外部(箭头A)轴向位移，并定位在槽17中。管形件11的壁的倾斜段11a促进密封圈10的这种轴向位移，密封圈基体13可靠地固定在槽17中。壁部11a向着槽17倾斜。槽17的轴向宽度与密封圈基体13的轴向宽度匹配。
槽17的对置的台肩19，20在轴向分别与密封圈基体13和密封唇14之间的过渡段，以及基体13与另一个唇15之间的过渡段邻接。这种密封圈基体13没有图1所示现有密封圈那样的凸起，但具有一个与槽17的平底相贴的平表面。在这个位置(图4)，另一个唇15靠近边缘18，并大体上与边缘18平行。
在最后一步骤中，边缘18进一步向管形件11壁回弯，因此，另一个唇15与边缘18一起向下弯曲，并夹靠在密封圈基体13(图5)上。另一个唇15的径向高度应这样计算，使其自由端在其夹持位置与弯曲边缘18的自由端在径向大体齐平。另一个唇15在其夹持位置不得与中间唇16相互干扰。而且，弯曲边缘在其夹持位置最好超过槽17轴向宽度的一半。这样的结构使密封圈10非常可靠地安装在管形件11的端部。
图6的横截面说明了密封唇14是如何密封对着外管21内面的，其中管形件11插入外管21时，外管21的自由端由突缘12顶住。外管21是一个具有螺旋卷边接缝22的所谓的螺旋绕制卷边接缝管。这样的管子通常用于通风管道系统。
由于这种螺旋卷边接缝22，在外管21的内铡有一个小的螺旋槽23。中间密封唇16密封外管21的内侧，特别适用于密封这种螺旋槽23，如果这种槽不密封，在某些情况可引起泄漏。当然，主密封作用由较大的密封唇14提供。
由图6，也包括图5，可清楚地看到，弯曲边缘18和槽17的底部构成了一个由夹靠在密封圈基体13的另一个唇15填充的圆环形空间。另一个唇15的这种坚实夹持确保密封圈10的可靠固定。由图5和图6可见，边缘18和槽17底部之间的空间的径向宽度最好从管形件11端部向内轴向降低。换句话说，这个空间呈截头圆锥形形状，其最小径向宽度大约在槽17的中部，最大径向宽度接近于管形件11的端部。
图7～8示出本发明第一实施例的具有密封装置10的管形件11。
图9单独示出密封圈10，从图10的横截面图可以看到这个密封圈10的细节。
图11是相应于图9的一个视图，示出一个总的标为30的密封圈。按照本发明的这个第二实施例，密封圈30有两个从其基体13径向伸出的并都用于密封外管21(参见图6)内壁的中间唇16a和16b(图12)。这两个中间唇16a，16b相互平行，主要用于密封外管21内壁上的螺旋槽23。密封圈30的密封唇14和另一个唇15的设计与第一实施例的密封圈10的相应唇相同。然而，为了给平行的两个中间唇16a和16b提供一个空间，这种改进的密封圈30的基体13的轴向尺寸稍大于第一实施例密封圈基体13的尺寸。
在基本上与图2～5相应的图13～16中，示出了另一个改进的密封圈40，以及它在管形件11上的固定。第三实施例的这种密封圈40是一个没有中间唇的所谓的双唇密封圈。由于没有中间唇，如图16所示，边缘18可以弯折延伸稍微超过槽17一半的宽度。这加强了夹靠效果。
在实际试验中，这里所述的所有密封圈10，20，30都显示优良结果。本发明消除了用现有技术固定密封圈，如图1所示的L形密封圈时所遇到的缺点。在这些试验中，已经注意到某些特点。例如，发现密封圈基体13和另一个唇15之间的过渡段设计很有意义。这个过渡段构成一个拐角区，使另一个唇15在靠近这个过渡段时达到一定的径向刚度。这样的设计确保在图2～5和图13～16所示的固定操作期间密封圈10，30，40分别可靠地保持在槽17内。同时发现，密封圈基体13和密封唇14之间的过渡段最好构成一个拐角区，使密封唇14在靠近过渡段处有一定的径向刚性。
在另一个唇15厚度大于密封唇14时，其试验已经产生良好结果。就合适的刚度和密封效应来说，也已观察到，密封唇14和另一个唇15的厚度从密封圈基体13起分别沿径向降低。由于密封唇14和另一个唇15在靠近基体13处分别较厚，这提高了密封圈10，30，40的刚度。而且，两个唇14，15最好从密封圈基体13径向发散，这特别使密封圈10，30，40更易生产。
密封圈10，30，40的横截面最好大体上呈U形，其边缘分别形成密封唇14和后续唇15，其腹部构成基体13。具有主唇14和15的密封圈10，30，40的这种U形设计增强了密封圈30的刚度，因而促使密封圈30可靠地固定在槽17中。U形密封圈10，30，40的基体没有凸起，而是平面，使这种密封圈比图1所示的密封圈更容易制造。
就唇14～16的径向高度来说，已发现：相对于密封圈基体13，另一个唇15低于密封唇14是有利的。然而，在某些应用中，唇14和15可以有大体相同的径向高度。而且，相对于密封圈基体13，中间唇16或中间唇16a，16b最好低于密封唇14。为了密封外管21的螺旋槽23，中间密封唇16，16a，16b的厚度最好小于密封唇14的厚度。另外，中间唇16，16a，16b的厚度也可大体上与密封唇14相同，在某些情况下也可稍厚(未示出)。中间唇16，16a，16b相对于密封圈基体13的径向高度最好与另一个唇15的径向高度大体相同。
密封唇14稍微偏离基体13，但唇14也可与基体13正交，或者相对于基体稍微向内偏斜(未示出)。作为一种替换方案(未示出)，另一个唇15也可与基体正交。
密封圈10，30，40由柔性聚合物材料如环氧树脂胶料橡胶构成。管形件11及外管21是例如板金属制的。
最后，应该强调，本发明决不限于上述实施例，在附录权利要求限定的本发明范围内，是可以改型的。特别应说明的是，密封圈的唇的数量不是决定性的，虽然通风管道系统是本发明的主要领域，但本发明管形件可在各种应用中使用。例如，这种管形件可以是通风管道系统使用的连接器，弯管，三通管件或其他任何接头。

Claims (24)

1.一种管形件，用于导流管系统特别是通风管系统，包括安装在这个管形件(11)上的外圆环形柔性密封圈(10，30，40)，这种密封圈有一个基体(13)，通过管形件自由端(18)压靠在这种管形件外表面，这个自由端径向向外弯卷，并向管形件壁折回，密封圈还具有一个密封唇(14)从上述基体(13)径向伸出并用于密封其管形件(11)插入其中的外管(21)的内表面，其特征在于，密封圈(10，30，40)的基体(13)设在由管形件(11)壁构成的并且其轴向宽度与上述基体(13)轴向宽度匹配的一个槽(17)内；密封圈(10，30，40)具有靠近管形件(11)端部并且与密封唇(14)轴向保持间距的另一个唇(15)或伸出块；上述另一个唇(15)在管形件(11)端部(18)弯卷之前是从上述基体(13)径向向外伸出的，上述另一个唇(15)经由上述弯卷被上述端部(18)向下弯曲并夹靠在上述基体(13)上。
2.按照权利要求1所述的管形件，其特征在于，上述弯曲的端部(18)和槽(17)底部构成了由上述另一个唇(15)及密封圈基体(13)部分填充的一个圆环形空间。
3.按照权利要求2所述的管形件，其特征在于，上述空间的径向宽度从管形件(11)端部起轴向向内减小。
4.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，上述槽(17)由分别轴向邻接密封圈基体(13)与另一个唇(15)之间过渡段和基体(13)与密封唇(14)之间过渡段的轴向相隔的台肩(19，20)构成。
5.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，在夹靠位置的管形件(11)的弯曲端部(18)延伸约超出槽(17)轴向宽度的一半。
6.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，在上述夹靠操作之前，另一个唇(15)相对密封圈基体(13)的径向高度低于密封唇(14)的径向高度。
7.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，密封圈基体(13)和另一个唇(15)之间的过渡段构成一个使另一个唇(15)在靠近上述过渡段处有一定径向刚度的拐角区。
8.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，密封圈基体(13)和密封唇(14)之间的过渡段构成一个使密封唇(14)在靠近上述过渡段处有一定径向刚度的拐角区。
9.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，另一个唇(15)的厚度大于密封唇(14)的厚度。
10.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，另一个唇(15)的厚度沿着离开密封圈基体(13)的径向方向减小。
11.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，密封唇(14)的厚度离开密封圈基体(13)的径向方向减小。
12.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，密封唇(14)和另一个唇(15)在上述夹靠之前沿着离开密封圈基体(13)的径向而发散。
13.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，置于上述槽(17)中的密封圈基体(13)的表面是平面，槽(17)有相应的平的底面。
14.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，在上述夹靠之前，密封圈(10)的横截面大体呈U形，它的边缘分别形成密封唇(14)和另一个唇(15)。
15.按照上述任何一项权利要求所述的管形件，其特征在于，密封圈(10，30，40)至少有一个置于上述密封唇(14)和上述另一个唇(15)之间并是从密封圈基体(13)径向伸出的中间密封唇(16，16a，16b)，上述中间密封唇(16，16a，16b)适于密封对着外管(21)的内表面。
16.按照权利要求15所述的管形件，其特征在于，中间密封唇(16，16a，16b)相对于密封圈基体(13)的径向高度低于上述密封唇(14)的高度。
17.按照权利要求15或16所述的管形件，其特征在于，中间密封唇(16，16a，16b)的厚度小于上述密封唇(14)的厚度。
18.按照权利要求15～17中任何一项所述的管形件，其特征在于，密封圈有两个相互平行并且相对于密封圈基体(13)有相同径向高度的中间密封唇(16a，16b)。
19.按照权利要求15～18中任何一项所述的管形件，其特征在于，中间唇(16，16a，16b)相对于密封圈基体(13)的径向高度在上述夹靠之前与另一个唇(15)的径向高度相同。
20.一种制造用于导流管道系统特别是通风管道系统的管形件的方法，其中，一个外圆环形柔性密封圈加到管形件(11)的外表面，上述密封圈有一个基体(13)和一个大体从基体(13)径向伸出的密封唇(14)；上述密封圈通过管形件自由端(18)径向向外弯卷并向管形件折回而固定到这个管形件上，因此，密封圈(10，30，40)的基体(13)被夹靠在管形件(11)的上述弯曲端(18)和上述外表面之间，其特征在于，在管形件(11)的壁上设一个圆环形槽(17)，首先弯曲管形件(11)的上述端部(18)构成一个径向伸出的边缘(18)；密封圈(10，30，40)安装在与密封圈基体(13)相匹配的上述槽(17)内，密封圈(10，30，40)有一个从上述基体(13)径向伸出的并且在其位置大体上与径向边缘(18)平行的另一个唇(15)；边缘(18)进一步向着管形件(11)的壁回弯，使另一个唇(15)与这个边缘(18)共同向下回弯，而夹靠在密封圈基体(13)上。
21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于所述的密封圈(10，30，40)从在管形件(11)上的初始位置向在槽(17)中的位置轴向位移。
22.按照权利要求20或21所述的方法，其特征在于，通过弯曲夹靠的边缘(18)和槽(17)的底部构成一个圆环形空间，另一个唇(15)和密封圈基体(13)填充这个空间。
23.按照权利要求22所述的方法，其特征在于，上述空间的径向宽度从管形件(11)端部起轴向向内减小。
24.按照权利要求22～23中任何一项所述的方法，其特征在于，上述边缘(18)弯曲到这样的程度：在其夹靠位置，它约伸出超过槽(17)轴向宽度的一半。
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