一个用来堵塞热交换器管（４６）的楔块和环形堵塞组件（４０）提供了一个防泄漏密封。该堵塞组件（４０）被设计成具有减少摩擦力的作用，以便使锥形的长楔块（４４）能以相当小的力移动通过压缩环（４２）。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可膨胀的堵塞组件，更具体而言，本专利技术涉及特别适用于在例如热交换器的堵塞管中使用的可膨胀的堵塞组件。
技术介绍
壳与管型热交换器通常包括一束管子，该管子以间隔开的平行关系安装在管板的相对两端。管子束由一个壳体围绕着，一种介质通过该壳体而在其入口与出口之间流动。在壳体的相对两端设置有顶盖，使另一种介质得以通过管束的内部流动。在多通路热交换器中，热交换器的一个顶盖可以设有流动反向装置，使得流体在流出热交换器之前在选定的管内流动并进行多次往复。已经知道，上述类型的热交换器在使用中会失效并需要修理。通常要拆下位于管相对两端的顶盖，然后或者移去、或者更换、或者堵住损坏的管。因为这种热交换器通常是连续板材加工的整体部件，所以在最少的停机时间内将它们快速修复是重要的。用于封闭损坏的管的多种类型的堵塞是公知的。例如美国专利2,856,963；4,393,564；4,425,943；和4,436,117都涉及到使用在上述壳与管型热交换器中的可膨胀的堵塞组件。一个一般的堵塞组件包括一个径向可变形的衬套，该衬套被设置在热交换器的管中并与它的管板对齐，以及一个可滑动地安装在该衬套内的长楔块，当该楔块相对于衬套沿轴向被移动时可使衬套向外膨胀。一个断开元件被安装在长楔块的小端并且连接于一拉杆，该拉杆和与衬套接合的压缩管一起作用而将楔块拉入衬套并使该衬套向外膨胀以提供一种柔性联接(fluid type joint)。当已经施加了预定量的向外的压力之后，断开装置断开，使得可以从已堵塞的管中移去拉杆和压缩管。当上述堵塞组件和相关的安装装置的功能已经达到令人完全满意的预期目的时，却发现对于一种特定尺寸的热交换器管难以实现有效的密封，因为所述的尺寸常常不同于内径的实际尺寸。热交换器管的内径由于制造公差的变化及管垢和锈蚀的形成而变化。堵塞组件必须能够适应这些工况而仍然能实现稳固的密封。因此，一个能够成功地对宽范围管内径公差和工况提供有效密封的堵塞组件是特别需要的。专利技术目的考虑到前面所述，本专利技术的主要目的是提供一种在热交换器的管端使用的改进的可膨胀堵塞组件。本专利技术的另一目的是提供一种新颖的装置，使紧靠管子内壁的堵塞环的外密封表面获得更大的压紧，以获得更有效的密封。本专利技术的又一目的是通过一种能在宽范围的管径公差和表面工况下提供有效密封压力的单一尺寸的堵塞组件。本专利技术的再一目的是通过一种装置，以便在同一公称内径的管内从一个堵塞组件到另一个堵塞组件获得更稳定的密封效果。本专利技术的还一个目的是提供一种堵塞组件，该堵塞组件尽可能减少润滑剂的需要量，并且在某些应用中可完全消除对润滑剂的需求。专利技术概述更具体地，本专利技术提供了一种堵塞组件，该堵塞组件在与管子内表面相关的宽范围的公差和工况下提供所期望的密封能力。堵塞组件包括一个具有纵向轴线和侧壁的可压缩的环。侧壁具有内、外表面。内表面具有一组轴向间隔开的环形槽脊和槽。具有一小端和一大端的锥形长楔块被安装在可压缩的环内并可沿其纵向轴线滑动。连接到楔块小端的一个断开装置将轴向拉力传递到楔块。该断开装置被设计成在预定力的施加下断开。当可压缩环位于管内时，一个拉力施加在楔块上而反作用的轴向压力则作用到环上，楔块的小端相对于环被拉动。楔块使可压缩环的侧壁沿径向向外膨胀以密封压靠在管的内表面上。在可压缩环内表面上形成的槽脊和槽减少了楔块与可压缩环之间的摩擦，因此允许楔块在较小的拉力下进一步向前通过该环。上述装置能在具有宽范围内径公差的管内形成有效的密封，特别是当环的外表面上也有密封边缘时。公开了一个替换的实施例，其中在楔块上设置槽和槽脊并提供了平滑的环内表面。附图简述本专利技术前述的和其他的目的、特性和优点结合附图在下面的描述中显而易见，其中附图说明图1是先有技术的堵塞组件的截面图；图2是示意出堵塞组件的移动楔块所需力的函数曲线图；图3是示意出对于两个不同的管内径，需要高拉力的堵塞组件的曲线图；图4是示意出相对于与上述同样的两个不同的管内径，需要低拉力的堵塞组件的曲线图；图5是根据本专利技术的堵塞组件的截面图；图6是当楔块已经移动通过环且断开装置已经断开之后，图5的堵塞组件的截面图；图7是图6的局部截面细节图。优选实施例详述现在参照附图，图1表示用来堵塞热交换器管12的先有技术的堵塞组件10。堵塞组件10有一压缩环14和一安装在该压缩环14内的锥形的长楔块16。环14为圆柱形且其形状适于装配在需要被密封的圆柱形热交换器管12内。环14具有平滑的内、外表面18和20，外表面20用来接触热交换器管12的内表面22而内表面18用来接触锥形的长楔块16。锥形的长楔块16为带有小端24和大端26的截锥形。小端24和大端26之间有恒定的锥度。压缩环14有一个与长楔块16的锥度相配合的内锥度。堵塞组件具有一连接于锥形长楔块16的小端24的断开装置28。断开装置28的相对端被连接到一个美国专利号4,425,943中所描述类型的牵引机构(未示出)上；该专利公开的内容在此引入作为参考。该牵引机构支承在环14的一端并以液压或机械方式动作，从而牵引锥形的长楔块16穿过压缩环14并且使压缩环沿径向向外膨胀直到它有效地密封压靠在管子12的内表面22上。断开装置28被设计成以一定的方式工作，即当一个预定的密封压力通过楔块16施加在压缩环14之后，该装置能提供自动松开。当牵拉锥形楔块16通过压缩环14的力增加了断开装置28的卸荷部分(relieved portion)30中的拉伸应力而使其断裂时，所述断开装置实现这种松开。为了充分理解本专利技术和其超越先有技术堵塞组件的进步之处，必须理解各种作用在堵塞组件上的且与之相关的力。第一个力是施加于楔块上的拉力。此拉力沿着热交换器管的纵向轴线被施加在管子的端部外面。一个相等但方向相反的反作用力作用在压缩环上，使得该环相对于热交换器管保持静止并且使得楔块可在压缩环内移动。另一个在堵塞组件内起作用的力是压缩环内表面和楔块之间的摩擦力。在楔块上给定的拉力将使楔块在压缩环内前进一定的距离直到摩擦力克服拉力并阻止楔块的进一步移动。于是，为了使楔块进一步移动通过压缩环就需要更大的拉力。参照图2，此图示意出在压缩环内移动楔块所需的力以及直到形成无分密封且断开装置断开之前压缩环的各种状态。曲线的第一部分是从原点“O”到点“A”。在“OA”区域内，力被施加在楔块上以使楔块在压缩环内移动并克服楔块和环之间的摩擦力。应当指出，在曲线的“OA”部分在楔块和环相对移动的过程中，该环膨胀。应当指出，该膨胀是弹性的，因此不同于塑性变形，因为如果力被移去且楔块被反向移动，该压缩环将回复到它的原始形状。在点“A”，所述环在它的内表面开始塑性变形。如图2所示，由于环的塑性变形，与区段“OA”相比，在点“A”之后施加更大的力时，对于相同的增力，楔块移动的距离更大。应当指出，在该区段中，如果力和楔块被移去，由于塑性变形该压缩环不会回复到它的原始形状。在点“B”，沿着环的外表面开始塑性变形。这时整个环处于塑性变形，与曲线的区段“AB”和“OA”相比，对于相同的增力楔块移动的距离更大。当力增大到超过“B”时，整个压缩环基本上沿径向向外塑性变形。但是，直到点“C”之前，压缩环的外表面并未与热交换器管的内表面充分接触，因而并未被阻止进一步的径向膨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用来堵塞具有内表面的管（４６）的堵塞组件（４０），它包括： 一个具有内表面（４８）和外表面（５０）的环（４２），所述外表面（５０）与管（４６）的内表面接触；以及 一个长的楔块（４４），该楔块可安装在所述环（４２）内，当所述楔块（４４）沿轴向移动至少局部通过所述环（４２）时，该楔块使所述环（４２）沿径向向外膨胀以密封压靠在管（４６）的内表面上，所述楔块（４４）具有一外表面，所述环的内表面（４８）和所述楔块（４４）的外表面以面对面的关系被设置并可彼此相对滑动； 至少在其上形成有一个槽（５２）的所述环的内表面（４８）以及所述楔块（４４）的平滑的外表面，当所述楔块（４４）移动通过所述环（４２）时，位于所述环的内表面（４８）的所述至少一个槽（５２）与所述楔块（４４）的外表面配合以减少所述环的内表面（４８）和所述楔块（４４）之间的摩擦。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EE坎宁安，
申请(专利权)人：EST集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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