[發明專利]密封環和具有至少一個此密封環的壓力測量換能器

在審

• 申請號: 201380059866.3
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN104797867A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 亞歷山大·古根伯格
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司
• 主分類號: F16J15/12
• 分類號: F16J15/12;G01L9/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 趙曉祎;戚傳江

技術領域

本發明涉及密封環和具有至少一個此密封環的壓力測量換能器。

背景技術

制造工業有時在具有如下介質的情況下工作，已有的彈性體僅能在一定條件下耐受該介質。因此在可以期望到這種介質的情況下，在接觸介質的密封件的情況中通常不使用另外的通常彈性體。反而是應用金屬密封件或惰性合成材料，尤其為含氟聚合物如PTFE、FEP或PFA。然后，要相對于彼此密封的部件的設計必須與密封材料的特殊性質相適應。因此，例如，為了產生需要的壓縮壓力，金屬密封件通常需要大的夾緊力，為了能夠克服通常在金屬密封配件與密封件本身間的熱膨脹差值、結構中的熱應力、螺紋接頭的松動和在給定的情況下與前述效果相關的滯后現象以及密封材料的流動和制造公差，必須對含氟聚合物密封件彈性地預加應力。

由這一情況造成的工業過程測量技術的問題在于，測量裝置應使用盡可能小數量的關于結構的變體來適合于大多數不同的工藝介質。由于通常來說彈性密封件足夠了，所以為全部裝置提供這種復雜的結構使他們能夠充分地對熱塑密封件彈性地預加應力是不合理的。

發明內容

尚未公開的專利申請DE?10?2012?004?406公開了具有Z形橫截面的金屬密封環，其中在密封環的端面上的密封表面涂布有聚合物，尤其為PTFE。該Z形橫截面產生密封環的軸向彈性，利用該軸向彈性可以對密封表面軸向地預加應力。然而，所述金屬密封環導致軸向夾緊力的溫度依賴性波動。另外，金屬密封環的制造是昂貴的。

因此，本發明的目的為提供新的密封環和具有此密封環的壓力測量換能器，其具有耐化學性材料和減輕有機材料的大的熱膨脹效果。

通過如在獨立權利要求1中限定的密封環和如在獨立權利要求11中限定的壓力測量換能器實現所述目的。

本發明的在軸向地夾緊狀態下用于密封的密封環包括：具有第一線性熱膨脹系數α₁的第一材料的環狀密封元件；環狀導向裝置，其對由密封元件可消耗的體積的赤道環狀表面限定至少一個徑向屏障，其中赤道環狀表面具有有效區域熱膨脹系數β，其達到大于第一線性熱膨脹系數的兩倍，尤其不小于二點五倍，使得環狀密封元件的有效軸向熱膨脹系數小于第一線性熱膨脹系數，尤其達到不大于第一線性熱膨脹系數的一半，優選不大于30ppm/K，以及尤其優選不大于20ppm/K。

在發明進一步的改進中，導向裝置包括內部徑向導向環，其中內部徑向導向環對于密封元件具有內部徑向邊界面，其中內部導向環包括具有第二線性熱膨脹系數α₂的第二材料，其中導向裝置還包括外部徑向導向環，其中外部導向環對于密封元件具有外部徑向邊界面，其中外部導向環包括具有第三線性熱膨脹系數α₃的第三材料，其中第二熱膨脹系數α₂小于第三熱膨脹系數α₃。

在發明進一步的改進中，第三熱膨脹系數α₃小于第一熱膨脹系數α₁，其中對外部邊界面的有效外徑R_a和內部邊界面的有效內徑R_i進行選擇，使得在期望的使用溫度范圍內盡可能滿足以下關系：

[(R_a·F₃)²-(R_i·F₂)²]·F₃＝[R_a²-R_i²]·F₁³???(I)

在這種情況下，F_i等于(1+α₁·ΔT)，其中ΔT為與基準溫度T₀例如T₀＝300K的偏差。考慮到熱膨脹項α₁·ΔT顯著小于1這一事實，因此對于半徑比適用以下等式：