专利名称：用于制造多层密封件的方法及所获得的多层密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造多层密封件的方法。尤其是，本发明涉及一种用于制造具有不同形状的多层密封件的方法，该多层密封件尤其适用于避免流体泄漏(即使是最少量泄漏)的场合，或者也适用于有害、危险或者具有高经济价值流体的场合。
本发明制造的具有筒形密封件的例子，是该密封件可作为阀的多层波纹管密封件(例如旋塞阀)，或者在电力传输中作为伸缩接头或柔性接头的波纹管。
在通过上述方法制造的具有平面形构造的密封件中，为了保护测量器具(诸如压力表)免于受到腐蚀性流体的损坏，将各部分之间的密封薄膜用在流体分隔线上。
可优选的是，上述密封件由金属制成，但是在特殊应用中也可以采用不同的材料。
US-A-2,691,773中公开了用于旋塞阀的波纹管密封件。
在旋塞阀中使用波纹管密封件的特定情况下，为了提高密封件的性能同时降低阀内所容纳流体泄漏的危险，以前已经采用了多层波纹管密封件，从而在阀内流动的流体和外部环境之间设置了多重阻碍。
此外，为了控制泄漏，还出现了在多层波纹管密封件的层之间设置间隙的技术方案。
EP945,658公开了一种多层波纹管密封件，在该密封件中，由多层波纹管密封件的层之间构成的间隙的体积受到密封而且与一指示压力变化的压力检测器相连，而该压力检测器可指示出内或者外层的泄漏。因此，与大气压力相比，间隙内的压力预先增加或者降低。
通常，这样的间隙具有与密封件的金属层相同或者更大数量级的厚度。如在JP59-232627中所公开的，这样的间隙可通过用低熔点填充材料层替换上述层然后使整个部件处于高温，以便熔化并去除填充材料，从而留下空的空间来获得。
但是，上述类型的多层波纹管密封件具有许多缺点。
例如，在不同层之间间隙的存在意味着一种非均态作用分布和对振动(由于系统本身产生或者由外部引起)的放大，从而增加了破裂的危险和工作寿命的降低。
此外，在现有的密封件中，由于密封件受到较大的间隙体积引起的惯性的影响，所以压力检测器相对于间隙内的压力变化的响应时间通常不是令人满意的。这样，及时诊断裂缝或者孔的形成就很困难了。
由于制造间隙导致的高加工成本并不是该密封件的最后一个缺点。这是因为，具有间隙的密封件和与其相连的泄漏检测器并不普及。在没有设置检测器的密封件中，由于在加工过程中对层完整性进行安全检查是不可能的，所以必须根据实验室的测试所获得的工作寿命和统计模式来更换密封件。这样，一方面，由于更换了可能仍然完整和可正常使用的密封件而增加了成本，另一方面，在根据实验室获得的工作寿命终止之前，某些密封件中可能出现早期损坏的危险却增加了。
现有密封件以及制造该密封件采用的方法的另一个缺点在于，难于根据现有技术的启示制造出由满足不同需要的不同材料所制造层的密封件。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种制造多层密封件的方法，其中，该密封件能够构成一种固定阻挡物来有效和准确的响应处理过流体的泄漏，而且在操作过程中使用者能容易且有效地直接监控其效率。
本发明的另一个目的是提供一种制造多层密封件的方法，其中，该密封件紧凑，耐用，而且具有优异的抗振和抗疲劳性能。
本发明的还一个目的是提供一种简单、便宜的制造多层密封件的方法。
如附属权利要求书所述，上述及其它目的可通过本发明制造一多层密封件的方法以及通过该方法获得的多层密封件来实现。
本发明的方法包括在将被用作多层密封件的层的表面上形成通道。
在为了制造一多层密封件的叠置层而已经形成了上述表面之后，本发明的方法还包括使所述层之间构成的体积内的压力为一预设值，然后将该体积连接到一显示压力变化的系统上。
尤其是，通过本发明的方法，对于体积内的压力值低于环境压力(即层之间产生真空)时更加有利，这样，增加了层之间的粘附力，从而提高了密封件的结构性能，尤其是压力分布，并且增加了工作寿命。
但是，在真空情况的生产线操作中，为了指示密封件内裂纹或者孔的形成以及密封件的完整性受到破坏，层之间的体积内的压力优选在环境压力之上。
而且，将一个追踪流体注入到由密封层之间构成的体积中可以实现增压，这样，可以获得另一个指示密封件的完整性受到破坏的装置。
总体而言，本发明的方法并不在于在密封层之间设置间隙；相反，本发明的实质在于，在不同层之间获得粘附力，从而使密封件提高结构性能。
在层之间获得的粘附力能使这些层成为一单一、紧凑的结构。这样，密封件的振动将低于不同层之间存在间隙时，从而使密封件可以获得更长的工作寿命。
此外，所有的层都响应于作为一整体的压力，而与由于最外层和最内层可能发生的回弹所造成的反差无关。
可优选的是，层的粘附力允许使用非均态的材料和金属，而且仍然能够获得一紧密的结构。
用于不同层的材料将仅根据其性能而选取出来。因此，耐腐蚀的金属可能具有低的机械性能和非常小的厚度，但是仍能被用于最内层和最外层，而中间层可以由具有优良弹性和韧性的材料来制成，即使这样的材料可能耐腐蚀性差和比较便宜也没有关系。
在最终的密封件结构中，最初形成在密封件表面上的通道不仅构成不同层之间的间隙，而且构成了加压流体的导电系统或者多层密封件内的真空。
可优选的是，将一个压力检测器连接到通道网络上，从而表示出具有泄漏危险的密封件其完整性受到了破坏的情况。
该通道的深度根据容纳在密封件内的流体的密度或者粘性而不同，当然，其深度必须随着流体的密度和粘性的增加而增加。但是，总体而言，该深度比密封层厚度要小至少一个数量级。
因此，当通道较浅时，具有一预设值压力的体积(例如，从中抽取出空气以便产生真空的体积)是一最小体积。此特征相比现有技术中不同密封层之间设置间隙的技术方案而言具有更多的优点。首先，仅仅通过使用粗加工技术制造一组通道就能代替一实际腔室，而且需要抽取或者泵送流体达到压力为一预设值的体积很小，所以在制造密封件时节省了费用。其次，可以获得一个时间与泄漏之间的响应非常快的系统。
下面，结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1a至1c示出本发明三个实施例中的密封表面；图2示出了获得筒形层的步骤；图3是筒形密封件的横截面视图；图4是图3所示密封件的局部放大视图；图5是图3所示密封件的局部放大视图，其中密封件设有一在加压或者产生真空过程中使用的压力检测器；图6是与图5对应的视图并且示出了筒形密封件的一变型实施例；图7是图3所示密封件的局部放大视图，其中压力检测器与用于加压或者产生真空的装置断开；图8是用于旋塞阀的筒形密封件的横截面视图；图9示出本发明第四个实施例中的密封表面；图10是用于压力表的平面形密封件的示意图。
参考图1a至图1c，本发明用于制造多层波纹管密封件的方法包括一个步骤准备一组大体上为矩形，优选为平面型的金属板A，而且在该金属板上设有至少一个通道3。所述的通道3可以如图1a所示大体上平行于金属板A的两侧，或者如图1b所示构成蛇形，或者，还可以如图1c所示构成网格形。
通道3设置在至少金属板A的一个表面上，而且这些通道也可以根据板A的材料不同而通过不同的加工技术来获得，例如，可以采用机械变形，借助一工具的除去，借助一激光的除去，化学腐蚀，材料在金属板整个表面(除了所希望的通道之外)的沉积。
作为设置通道3的一种替换，可以将金属隔离物(例如薄管或者网格)设置在金属板A上。
可优选的是，为了便于加工，通道3的横截面可根据特定使用者的要求而变化例如，横截面可以是如图4所示的半圆形，或者矩形或者三角形。
图2示出了本发明第一实施例中方法的下一个步骤，金属板A在已经弯曲从而构成一中空筒形体1之后，通过沿边缘5，5’进行焊接而使两个主平行侧边连接在一起。
如图2所示，在图示的实施例中通道3位于所述筒形体1的内表面上。
在本发明方法的下一个步骤中，已经可优选地通过上述步骤获得的一对金属筒形体1，1’中至少一个在其表面上设置通道，将这两个金属筒形体一个设置在另一个之内，使得具有通道的表面位于两个筒形体之间(如图4所示)。
最后，内筒形体1的直径将略小于外筒形体1’的直径，而且通过使筒形体1，1’的表面之间设置最小的体积23(图中为了清楚起见而放大)确保了两个筒形体很好地粘附。
附带一体的是，在所述筒形体之间存在的间隙大体上包含了在金属板A上形成的通道3。
所述的通道3(将在下面进行详述)能被用作一导电系统，而该通道的整体体积优选非常小。
接着，这样获得的多层结构11将被送入到罐形成型模具中，以便获得如图3所示的一波纹管结构。
作为罐形成型模具的一种替换，尤其是对于大波纹管而言，可优选的是可采用一种滚轧成形工艺来获得多层结构11中的波纹管结构。
当筒形体1，1’已经变形后，分别在其边缘6，6’通过将一第一环形插入件7和一第二盘形插入件9焊接到筒形体上而实现密封。
这样，在筒形体1，1’的表面之间确定出的体积23就密封地与周围环境隔离开。
如图3所示，外和内筒形体1’，1的上边缘6分别沿线15被焊接在环7的下边缘13上以及沿线19被焊接在环7的内边缘17上。因此，内筒形体1将略长于外筒形体1’。
环7在其内表面上设有一环形槽21，以允许通道3与一泄漏检测系统相通。
这样，需要将所有的通道3都直接或者间接地通过其它的通道3连接于所述的环形槽21。例如，在图1a所示的通道模式情况下，所有的通道3都直接与槽21相通；另一方面，在图1c所示的通道系统情况下，即使一个通道直接端接于所述的槽21也是足够的。
可优选的是，以这样的方式就能够避免在两个筒形体的表面之间、可能发生在一个或者多个位置处的密封性接触，阻碍由于泄漏而进入到由层间构成的体积内的流体的自由流动。
参考图3，外和内筒形体1’，1的下边缘6’沿线25被焊接到盖子9上。
可以清楚地看到，如果将本发明的密封件用作一任何场合中容纳可流动流体的伸缩接头，则本领域普通技术人员都可以在本发明的范围内进行简单的变化，例如，可以设置一对环7以封闭两个密封件端部。
如果设置两个环7，则将每个环设置在每个密封件的端部，而且两个环7都可设有一环形槽21。在这种情况下，部分通道3可与一个环7的槽21相通，而其余的通道与另一个环7相通。
现在参考图5，环7在与槽21对应处还设置一径向孔27，该径向孔27使槽21与一毛细管29相通，该毛细管被连接到一个包含一可变形薄膜腔的压力检测器31上。
如果希望由筒形体1’，1构成的体积内的压力低于外部压力，检测器31还通过一适当的管33连接到一真空泵35上，其中，该真空泵35能使由内和外筒形体1，1’之间构成的体积23内产生希望的真空条件。
由于将真空泵35连接到检测器31的管33上，所以位于筒形体的表面之间的空气通过毛细管29被排出，直到该体积23内产生真空为止。
因此，筒形体的表面之间的粘附力更强了。
另一方面，如果希望由筒形体1，1’构成的体积内的压力高于环境压力，检测器31还可通过管33连接到一泵35上，其中，该泵35能将流体泵送到由内和外筒形体1，1’之间构成的体积23内，直到获得希望的压力。
可以理解到，即使在这种情况下，虽然使体积33被加压，但是还保持了在多层结构11的不同层之间的粘附力。用于分离上述层的压力作用与层间的机械干扰相比，与筒形体1，1’的最小直径差有关。
还可以理解到，由于通过本发明方法制造的多层结构对于泄漏非常敏感，所以需要使体积23内的压力值略超过周围环境的压力。
同样地，当层之间产生真空时，不太低的压力值(例如周围环境内的压力值的一半)就足以获得泄漏情况下一有效和及时的响应。
图6示出了图5所示多层密封件的一变型实施例。
将一个或者多个中等直径的筒形体1”设置在最内层的筒形体1和最外层的筒形体1’之间，其中，每一个筒形体1”在其至少一个表面上都设置通道。
值得注意的是，由于所述的筒形体1，1’，1”之间强的粘附力，所以不需要将中间筒形体1”固定到端环7上，这是因为这些中间筒形体通过彼此之间的相互的粘附力就能保持在恰当的位置上，并且将最内层和最外层的筒形体1，1’焊接到端环7上。
该特征在将不同材料用于波纹管密封件的不同层时尤其具有优势。事实上，最内层和最外层的筒形体1，1’可以由贵重、高耐腐蚀性金属制成，而中间筒形体1”可以由仅具有良好的弹性和韧性的不太贵重的材料来制成，不再需要解决不同性质的材料焊接在一起的问题。
图7示出在层间的体积内产生真空时的波纹管密封件。真空检测器31与真空泵35脱离开，并且薄膜32由于筒形体1，1’之间(即在多层波纹管密封件的层之间)产生的真空而向内弯曲。
管33借助适当的密封件36而气密地密封，此时真空泵35已经被拆除掉。
薄膜32从向内弯曲位置向向外弯曲位置的移动将成为多层波纹管密封件的完整性受到损坏的一个信号。
显然，如果将层间的体积增压，在正常操作的情况下，压力检测器31的薄膜32向外弯曲，波纹管密封件的完整性受到损坏将通过薄膜32由向外弯曲向向内弯曲位置来显示出来。
可优选的是，通道3的总体积(即大体上构成密封件层之间的空隙)非常小，因此，由上述方法制得的密封件对流体泄漏非常敏感，即使是对非常小量的泄漏也很敏感。
值得一提的是，众所周知，现有的密封件在整个间隙的体积范围内，相比受到惯性影响，与其可检测压力变化需要的时间响应相比，检测器31的响应非常快。
此外，尽管通道3不会降低密封件的机械阻力，但是这些通道还是构成了预破裂点的网络，这些破裂点使得对密封件完整性的检查更加容易。
图8示出了将根据本发明方法制造的波纹管密封件37应用到旋塞阀39上的一个例子。
阀39截断的流体是从输入管43流入并流过容纳波纹管密封件37的腔41，然后从输出管45中流出。控制杆47通过对盖子39进行致动而控制输入管43的开和关。
当流体流过腔41时，控制杆33的端部与所述的盖子9相连接并受到波纹管密封件37的保护，从而避免流体流入并接触旋塞阀的控制部件。
将波纹管密封件27连接到压力检测器31上，该压力检测器在发生流体渗入到密封件中时可发出密封件的密封性受到破坏的信号。
图9和图10为本发明与平面形密封件的制造有关的另一个实施例。
图9示出本发明方法的开始步骤，该步骤与通道成形有关。
本发明的方法包括准备一组(通常为一对)大体上为盘形，优选为平面形的金属板B，而且在该金属板上设置至少一个通道3。
就构成这些通道3的方式及其几何形状而言，适用于筒形密封件的在此都有效。
在本发明方法的下一个步骤中，按照本发明前述方法获得的至少两个金属板B(至少一个金属板在一个表面上设有通道3)被叠置构成一个多层结构，这样，就使得具有通道的表面位于两个金属板之间而且所述板能紧密地相互接触。
如果使用平面形密封件的情况需要这样，则密封件可被送入到壶形成型模具中或者进行类似加工，从而获得具有同心折皱的构型。
随后，将密封层101，101’在其圆周边缘处沿线115和119焊接到环107上。环107具有一环形槽121和一径向孔127，其中该环形槽可使通道3彼此相通，径向孔127可使层间构成的体积通过毛细管129与压力检测器131相通。
一旦将密封层101，101’焊接到环107上并且层间构成的体积被气密地密封时，该方法的最后一个步骤就是将压力检测器131与泵相连接并且使层间构成的体积内的压力达到一预设值。
图10示出了多层平面形密封件的一个应用，用作与压力表57有关的一个隔离物的薄膜49。
当流经流体分隔线的流体具有可损坏测量器具的化学-物理性质时，该隔离物用于沿着该流体分隔线保护测量器具(例如压力表)。
参考图10，压力表57测量管道51内流动的流体的压力。将一个设有多层薄膜49的腔室55连接到该压力表57和管道51之间。薄膜49将腔室55分成一部分55a和一部分55b，这样，当阀53开启时，流经管道51的流体流入到部分55a中，而部分55b中容纳着压力表57所需要的测量流体。
由多层薄膜49的层间构成的体积内的压力为一预设值而且该体积与一个压力检测器31相连。
而且，在这种情况下，由于多层薄膜49的层间构成的体积非常小，多层薄膜的完整性受到任何损坏都能被有效地表示出来，从而降低了泄漏的危险以及继而对压力表57的损坏。
权利要求
1.一种制造多层密封件的方法，该方法包括以下步骤准备多个大体上平面形地的板(A，B)；在至少一个所述板(A)的至少一个表面上获得至少一个通道(3)；将所述板(A，B)中至少一个第一板和第二板紧密地相互接触，从而使所述第一板中具有通道(3)的所述至少一个表面面向所述第二板；密封所述第一板和第二板的边缘(5，5’，6，6’，106)，从而使由所述第一板和第二板之间构成的体积(23)与外部环境密封地隔离开；使所述密封隔离开的体积(23)加到一预设压力值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的体积(23)与一压力检测器(31，131)相连。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个通道(3)彼此平行或者呈蛇形，网格形或者呈辐射状地分布，而且这些通道是在至少一个所述板(A)的至少一个表面上获得。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构成多层密封件的层(1，1’)的所述板(A)是大体上矩形的金属板。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在获得所述通道(3)之后，使所述板进行一成型步骤以获得相应的中空筒形体(1，1’)，而且所述板通过使获得的筒形体(1，1’)一个设置在另一个中而叠置起来。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的成型步骤是在沿邻近边缘(5，5’，6，6’)焊接后借助一弯曲工艺来获得。
7.根据权利要求5或者6所述的方法，其特征在于，在成型之后，使所述筒形体(1，1’)进行一变形步骤来获得一波纹管结构。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述边缘(5，5’，6，6’)通过与设置的一相应的第一和第二插入件(7，9)焊接而被密封。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，组成多层密封件的层(1，1’)的所述板为大体上盘形金属板(B)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的盘(101，101’)通过与设置的一相应的插入件(127)焊接而沿其圆周边缘(106)连接起来。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在获得所述通道(3)之后，使所述盘(101，101’)进行一变形步骤来获得一波纹管结构。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述变形步骤通过一罐形成型模具或者滚轧成形工艺来获得。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通道(3)是通过机械变形，激光技术，化学腐蚀，金属沉积或者向所述板的表面上设置间隔物来获得的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通道(3)的横截面形状为半圆形，矩形或者三角形。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述体积(23)借助于一压缩/抽吸装置(35)而使其内压力高于/低于外部压力。
16.一种多层密封件，该密封件包括至少一个第一和一个第二叠置层，所述的叠置层紧密地相互接触并且沿边缘(5，5’，6，6’，106)密封以便使层(1，1’，101，101’)之间构成一相应的体积(23)，该体积与周围环境密封地隔离开并且该体积内的压力被设定成一预设值，其特征在于，在所述层(1，1’，101，101’)面向所述体积(23)的至少一个表面上设有至少一个通道(3)。
17.根据权利要求16所述的密封件，其特征在于，所述密封件包括一个与所述体积(23)相连的压力检测器(31，131)。
18.根据权利要求16所述的密封件，其特征在于，多个通道(3)彼此平行或者呈蛇形，网格形或者呈辐射状地分布，而且这些通道设置在至少一个所述板(A)的至少一个表面上。
19.根据权利要求16所述的密封件，其特征在于，所述层是金属板的中空筒形体(1，1’)。
20.根据权利要求19所述的密封件，其特征在于，所述中空筒形体(1，1’)通过与设置的一相应的第一和第二插入件(7，9)焊接而沿其边缘(5，5’，6，6’)密封。
21.根据权利要求20所述的密封件，其特征在于，所述的第一插入件是一个金属环(7)，所述的内和外筒形体(1，1’)分别被焊接到所述金属环(7)的内壁和下边缘上。
22.根据权利要求20所述的密封件，其特征在于，所述的第二插入件是一个金属盖(9)，所述的内和外筒形体(1，1’)被焊接到所述金属盖(9)的侧边缘上。
23.根据权利要求16所述的密封件，其特征在于，所述的层为金属板的盘形件(101，101’)。
24.根据权利要求23所述的密封件，其特征在于，所述的盘(101，101’)通过与设置的一相应的环形插入件(7，9)焊接而沿其圆周边缘密封。
25.根据权利要求21或者24所述的密封件，其特征在于，所述环(7，107)在其内壁上设有一个环形槽(21，121)，该环形槽与所述至少一个通道(3)连通。
26.根据权利要求9所述的密封件，其特征在于，所述环形槽(7，107)通过所述环(7，107)内的径向孔(27，127)与外部相通。
27.根据权利要求26所述的密封件，其特征在于，所述外环(7，107)内的径向孔(27，127)通过一毛细管(29，129)与一压力检测器(31，131)相连。
28.根据前述权利要求16至27中任一项所述的密封件，所述体积(23)内的压力高于/低于外部压力。
29.根据前述权利要求16至28中任一项所述的密封件，其特征在于，在所述体积(23)内设置至少一个自由层(1”)。
30.一种用于流体的阀，其特征在于，该阀包括如权利要求16至22或者25至29中任一项所述的多层密封件。
全文摘要
本发明公开了一种制造多层密封件的方法及所获得的多层密封件。层间体积内的压力被设定成一预设值，而且层间的至少一个表面上设有通道(3)，该方法包括在至少一个所述层的表面上设置至少一个通道(3)，并由此制造密封件。
文档编号F16K41/10GK1668868SQ03816823
公开日2005年9月14日 申请日期2003年6月13日 优先权日2002年6月14日
发明者温琴佐·瓦里亚莱 申请人:温琴佐·瓦里亚莱