在用于将探杆送入压力容壳中的 孔中密封该探杆的装置 本发明涉及一种在孔中密封探杆，将该探杆送入压力容壳，特别是鼓风炉中的装置。
为了能够测量鼓风炉中的气体浓度，已经知道如何将带有测量探头的探杆通过侧面的孔送入鼓风炉中。因为一般在炉子内部都有过压，因此必需将这个孔与探杆密封，以防止气体流出而有损健康。
为了这个目的提供了多种密封装置，这些装置可以将探杆送入鼓风炉和从鼓风炉中抽出，同时还可以防止气体从鼓风炉中逸出。
放置在密封的壳体中，并与要送入鼓风炉中的探杆紧密接触，使对壳体形成密封的塑料制成的可变形的密封是密封装置最简单的形式。然而，探杆的横截面是有比较明显的变化的。探杆横截面积的这些变化，一方面是由积垢或磨损引起的，结果使横截面增大或减小；而另一方面，工作温度的波动和相应的热膨胀或收缩又会使探杆产生变化。然而，这些变化地效果是，该塑料制的密封不再保持与探杆的紧接触，结果使密封性能较快丧失。
DE-A-2950672公开了一种密封装置，它具有弹性的管状密封，该管状密封可以压下，与密封装置连接，并保持在探杆上。当将探杆送入鼓风炉时，该弹性密封受到压力作用，结果与探杆周转配合得更紧密，从而增加了配合的紧密性。由于管状密封是持续地保持在探杆上的，当将探杆送入鼓风炉和从鼓风炉中抽出时，摩擦造成的材料应力是相当大的，这就导致管状密封迅速磨损和破坏，和相应地密封功能丧失。
由于必须要保证密封的弹性，因此甚至摩擦表面被增强或进行涂层也不能防止磨损。换言之，不能象对塑料密封通常所作的那样，随意增加壁厚，或用耐磨损材料对摩擦表面涂层，因为，这一般不能得到高弹性。
为了避免连接弹性密封的这个缺点，专利说明书DE-A-4415219和DE-A-4415221公布了一种密封装置，它包括一个弹性的可膨胀的密封，当探杆已经送入鼓风炉时，可将该密封加压，使它紧密地与探杆配合，但是在将探杆插入鼓风炉和从鼓风炉中抽出探杆的过程中，该密封是收缩的，不再与该探杆接触。然而，为了保证在探杆送入鼓风炉或从鼓风炉中抽出过程中的紧密性，设置了几个环形密封，例如挠性密封或衬垫，该环形密封持续地保持与探杆接触。当在这种密封装置中消除了弹性材料迅速磨损这个缺点时，又产生了新的问题。因为在探杆运动时，该可膨胀的弹性密封不再与探杆接触，因此，在这种情况下，它不再能够补偿由探杆横截面变化引起的径向游隙。
因此，本发明的任务是旨在提供一种密封装置，该密封装置可以补偿探杆横截面变化造成的径向游隙，而不会由于过快的磨损而危害该装置的紧密性。
根据本发明，这个问题是通过一个用于在一个孔中密封探杆的装置解决的。该孔是供将探杆引导进入压力容壳，特别是鼓风炉中用的。该装置包括一个第一壳体，壳体的末端壁面在通向鼓风炉一侧和通向外界一侧，该末端壁面沿轴向方向设有探杆孔，该装置还包括一个放在外壳体中的密封件，其中，该密封件包括至少一个密封和至少一个沿轴向运动的环形活塞，该密封和环形活塞放置成与该密封装置的轴线同在一轴线上，该密封在活塞的作动方向上放置在活塞和第一壳体的一个末端壁面之间。活塞的动作可以压缩该密封，使该密封沿轴向方向压在该第一壳体的一个末端壁面上，这样，可使密封在径向方向伸长，并在探杆周围形成密封。
通过使用例如，塑料密封的密封垫作为密封件，可以大大降低磨损对密封装置的不利影响。实际上，对塑料密封不会遇到过要保持其弹性的问题。因此，制造这种密封的材料厚度可以增加，并且摩擦表面可以涂一层耐磨损材料，而不会对密封性有不利影响。
应当注意，这里，术语“密封”是作为通用术语使用的。专家们清楚，本发明所采用的密封可以由几个轴向彼此挨着的密封环组成。在这种情况下，当活塞动作时，单独的密封环彼此压紧，第一个密封环由一个末端壁面支承，而第二个密封环直接靠在活塞上，并将活塞的压力传递给放在中间的密封环。
由于密封可被活塞压缩，因此本发明的装置的特点是该密封可以适应探杆横截面的变化。另外，为了使探杆在该装置中运动，活塞的动作可以中断。结果，密封在探杆周围的紧密配合松开，因此，探杆可以较小的摩擦阻力运动。
另外，根据容壳中内部压力的不同，可通过使活塞的动作较猛烈一些或较软弱一些，而使整个装置的紧密程度与容壳中的状态条件相适应。换言之，例如当容壳中的压力增大时，可以通过活塞的较猛烈的动作，而得到密封装置所需要的较大的紧密性。
在一个优选实施例中，密封件包括二个活塞和二个密封，它们与该装置的轴线同轴配置。二个活塞沿轴向方向放置在二个密封之间，因此工作时，二个活塞向相反方向动作，每一个密封均被活塞压在第一壳体的一个末端壁面上。
使用几个密封可以减少单个密封上的应力。另外，当活塞动作比较柔和时，也可以得到装置的适当的密封效果。
为了使探杆容易送入和抽出，并减少对密封的磨损，在至少一个密封内安装一个弹性件是有利的。该弹性件与该密封所包围的密封装置轴线同心，并且当活塞不受驱动时，至少可以部分地使该密封的轴向变形沿相反方向进行。
当作用在密封上的活塞压力减小时，弹性件力图恢复其原来形状。假如活塞不再动作，则在活塞压缩密封的过程中，弹性件所存贮的势能释放出来，可使该密封在轴向方向延伸。这会使密封在径向收缩，结果使该密封在探杆周围的紧密配合松弛。
在一个优选实施例中，密封装置包括第二壳体，第一壳体可在用肋条限定在第二壳体内部的腔中径向运动，因此，第一壳体与密封件一起可以在探杆上自动对中。
第一壳体在第二壳体的腔中可以作径向移动使得第一壳体可以适应探杆在密封装置中的倾斜或轴向移动了的位置。假如探杆以一定角度装入密封装置，或在密封装置中产生轴向移动时，第一壳体也能自由地在探杆上对中。
为了保证整个装置的紧密性，最好使用环形的挠性密封顶着该腔的肋条来密封住第一壳体，该环形挠性密封附着在第一壳体的末端壁面上。
将两个活塞配置成在它们之间形成一个环形的压力腔的实施方式是特别有利的。如果每一个活塞都用环形的内侧密封，沿着径向方向向内对与轴线同轴安装的导向套筒进行密封，并用环形的外侧密封沿径向方向向外对第一壳体的内表面进行密，则环形压力腔在轴向被密封住，当将压力介质通入该压力腔时，二个活塞可以同时动作。
这可以节约压力介质通往两个活塞的输送管路，以及昂贵的加压控制装置。
在另一个实施例中，在压力腔中放置了弹性密封，它可从外面将压力腔密封。
在这个实施例中，可以省去环形密封，而使用该环形密封沿半径方向向内压在导向套筒上和沿半径方向向外压在第一壳体的内表面上，可使每一个活塞密封。
为了保证密封的一定的持续的预张紧，从而保证一定的紧密性，在压力腔的活塞之间可以随意地放置一个弹性装置，该装置可以推动活塞动作。这个弹性装置可以包括，例如，螺旋形弹簧。即使压力腔不处在压力作用下，这个弹簧也可以一定的力将活塞压紧在密封上。应当注意，该弹簧的弹簧力应该比密封中的弹性装置的弹簧力小，因为，不然的话，密封不可能反向变形(甚至局部反向变形)。
在另一个实施例变形中，在活塞之间放置着可以推动活塞动作的、沿径向运动的楔形件。然后，例如，可将压力介质通入第一和第二壳体之间的腔中，而使这些楔形零件沿径向向内运动。
弹性装置，例如，将力直接沿径向向内作用在楔形件上的预张紧的螺旋弹簧或由弹性塑料制成的预拉伸的圆环，也可以有选择地放置在楔形件的周围。
沿径向向内压在导向套筒上和沿径向向外压在楔形件上的弹性装置，可以作为楔形件的回复零件，放置在导向套筒和楔形件之间。
对于所有实施例方案，将第一壳体借以与探杆接触的支承表面涂上一层可以降低支承表面在探杆上的摩擦阻力的材料都是有利的。
结果，当然可使这些零件的磨损减小，从而可以显著延长密封装置的寿命。
下面将参照附图来说明根据本发明的装置的各种实施例。
图1表示通过密封探杆的装置的每实施例的轴剖视图；
图2为根据图1的装置的中心部分的放大剖视图；
图3～7为通过不同的密封装置的中心部分的剖视图；
图8为沿着与通过图1的密封装置的轴线成直角的A-A′线所取的横剖视图。
图1表示穿过密封装置的一个实施例剖视图。它包括一个外壳体2，外壳体2的内部分成几个腔4～8，这些腔在轴线方向由肋10隔开，各个单独密封件即放置在这些腔中。壳体2和肋10的中心在轴向方向设有一个供一探杆12通过的孔，该孔的径向尺寸是这样的，即：使得探杆12在该孔中有较大的径向游隙。
在图1所示的装置中，除了一个安装在中心腔6中的中心密封件14之外，在腔4和8中还包括二个密封件16、18。这些密封件可以为DE-A-4415219和DE-A-4415221中所述的形式。这些密封件包括圆环20、22，它们的内部横截面与探杆12的横截面相适应。每一个这种圆环20或22在腔4或8中是这样安装的，即该圆环可以在与密封装置的中心轴线24成直角的方向上运动。圆环20、22在壳体2的相应的腔4、8中可以运动使该圆环20、22能够适应探杆12在密封装置中的倾斜或沿轴向偏移了的位置。因此，假如探杆以一定角度通过密封装置，或者产生轴向移动，则带有密封件的圆环可以自由地在探杆12上对中。
圆环20、22形成对与探杆12接触的衬垫或密封的保持夹。例如，圆环20的内侧设置有一个由二个密封环26组成的密封，圆环20通过该密封与探杆12接触。圆环22具有一个可膨胀的密封30，它放置在圆环22的一个空腔32中。在还未膨胀的位置时，这个可膨胀的密封30缩回至空腔32中，这使得探杆12运动时不会对可膨胀密封30造成损坏或磨损。在膨胀位置时，该可膨胀密封30可以补偿比密封件16的二个密封环26大得多的径向游隙。圆环22最好是通过二个密封28靠在探杆12上，该二个密封28放置在空腔32的二侧。为了使压力作用在可膨胀的密封30上，将压力通往腔8是有利的。这点，例如，可通过将压力介质经过一个供给孔34送入该腔中而实现。腔8通过圆环22上的孔36与空腔30连接，结果，压力介质可进入可膨胀的密封30中。最后，应当注意，可膨胀密封30可以由液体或气体在压力作用下而膨胀。
当在探杆12送入的方向看时，在腔8的后面，在壳体2的肋10上设有一个润滑剂输入孔38。结果，润滑剂进入环形空腔40中。该环形空腔40沿着轴向，在通往外界一侧由圆环22限制，而在通往鼓风炉一侧则被中心密封件14限制，并且沿径向在内侧由探杆12封闭，在外侧则被肋10封闭。润滑剂可起二个作用：润滑密封，结果是在探杆运动过程中密封的磨损减小；还可以在探杆上涂上一层抗腐蚀的薄膜。
在沿着送入方向的密封件16的前面，设有一个密封气体的输入孔42。高压的密封空气可以通过这个孔42吹入空腔44中。如果空腔44中的压力比鼓风炉中的压力高，则在密封件16泄漏的情况下，可以防止对健康有害的气体，例如，一氧化碳，从鼓风炉中逸出。
图2放大表示中心密封件14。它包括一个内壳体46，其一个末端壁面在鼓风炉一侧，而另一末端壁面在通向外界一侧。末端壁面上设有探杆12通过的孔。这个内壳体是这样安装在外壳体2的中心腔6中的，即它可以在与密封装置的中心轴线24成直角的方向运动。如果探杆以一定角度通过密封装置或者有轴向位移时，内壳体46可以在壳体2的腔6中移动使得内壳体46可以自由地在探杆12上对中，如同在圆环20、22的情况中一样。
内壳体46在二个末端壁面处沿轴向方向压在外壳体2的肋10上，由环形密封48密封。该环形密封48则放在前端侧面上切出的一个槽中，而该槽的轴线是与轴线24在同一轴线上的。在通往鼓风炉一侧和通往外界一侧，在壳体46内放置着由两个密封圆环组成的密封50，密封50的轴线是与轴线24同在一轴线上的。这些密封50最好压在内壳体46相应的末端壁面上。密封件50的尺寸是这样的；如果将探杆12推入密封装置时，则密封50与探杆12接触。为了进一步增加探杆12送入时的紧密性，在壳体46中设有二个环形活塞52。这些环形活塞52在径向方向的外侧由内壳体46的内壁面导向，而其内侧则由一个导向套筒54导向。导向空筒54的轴线与轴4同在一轴线上，其内部径向尺寸是这样决定的，即：使得探杆在套筒54中有一定的径向游隙。每一个环形活塞由两个环形密封56，例如，O型圈或方形圈，在径向方向压在内壳体46上和导向套筒54上进行密封，结果在活塞之间，沿轴向方向形成一个密封的压力腔58。
为了同时使活塞52运动，压力腔58被加以压力。这点最好是将压力介质通过供给孔60送入由环形密封48密封的腔6中来实现。腔6通过壳体46上的孔62与压力腔58连接；结果使压力介质可进入压力腔58中。应当注意，可以由压力液体或压力气体将压力加到压力腔58中。
环形活塞52是在轴向运动的，因此当它动作时，一个活塞被推压在放在通鼓风炉一侧的末端壁面上的密封上，而另一个活塞则被推压在放在通往外界一侧的末端壁面上的密封上。所产生的轴向压力迫使密封50压在内壳体46的相应末端壁面上，并使密封50轴向压缩，由此使其沿径向伸长。这使得密封更紧密地与探杆12配合，结果，整个装置的紧密性增加了。
为了将探杆12从密封装置中抽出，首先要减小腔6和压力腔58中的过压。结果，活塞52作用在密封50上的压力中止，密封50可以再次沿轴向方向伸长，结果使其部分径向收缩。为了保证密封50恢复其原来形状，每一个密封内面都设有一个弹性件64。该弹性件64与装置的轴线24同轴安装，并且其整个圆周被密封包围。当活塞不受驱动时，这个弹性件64，例如，橡胶芯子，使密封至少部分产生反向的轴向变形。这样，密封50与探杆12的接触紧密性变松，结果可使摩擦阻力和磨损大大降低。因此，密封50的寿命延长，不需要那样经常更换密封。
为了保证密封的一定的持续的预张紧，因而也是一定的紧密性，在二个活塞52之间的压力腔58中，可以有选择地放置一个弹性装置66，例如，螺旋弹簧，如图3所示。即使压力腔58没有压力，这个弹簧66也以一定的力将活塞压在密封上。应当注意，弹簧66的弹簧力应比密封50中的弹性件64的弹簧力小，否则的话，密封不可能产生反向变形甚至部分反向变形。
图4表示密封件14的又一个变型。在这个实施例中，不使用环形密封56来密封压力腔58。取而代之的是，整个压力腔58中嵌入一个弹性密封68，它用插件70夹紧在内壳体46中。如同在以上举例说明的实施例中一样，这个密封68也受到压力作用。当密封68沿径向向着轴线24的方向被支承在导向套筒54上时，它在轴向方向伸长，结果使二个活塞52再次同时动作。
图5表示密封件14的又一个可能的实施例。在这个变型方案中，二个活塞52只由弹性装置72推动运动。这个弹性件最好包括一个螺旋弹簧，并且按下述方式预先拉紧，即：使得所产生的弹簧力能通过活塞52足以在轴向压缩密封50。这样，密封件可以自动适应探杆横截面的变化。
图6表示又一个外部控制方案。二个活塞52由楔形件74推动，该楔形件安装在二个活塞52之间，通过其向着轴线方向所作的径向移动，迫使二个活塞52轴向分开。作动件74具有一个表面沿径向向外的部分76，其侧表面彼此互相平行。作动件74的这些侧表面由内壳体46中的导向孔78导向，并由挠性密封80对其进行密封。
楔件件74是由通过输入孔60进入腔6的压力推动的。在该腔中产生的过压作用在楔形件74的外侧面上，形成一个作用在该楔形件上的沿径向朝内作用的力。当腔6中的过压卸除时，楔形件74再次被弹性装置82沿径向向外推出。这个弹性装置82最好包括一个螺旋弹簧，它在径向方向的内侧支承在导向套筒54上，并且沿径向向外压在作动件74的内表面上。为了防止当腔6没有压力时作动件74被弹簧82沿径向从导向孔78推到外面，在导向孔78的外侧设有挡块84。
另一个可以自动适应横截面变化的变型方案是在图6的实施例基础上做出的。这个方案表示在图7中。在这种情况下，楔形件74不再由通入腔6中的压力推动动作，而是由弹性件86推动动作，该弹性件86环绕着楔形作动件74的外侧。这个弹性件86，例如，可以为螺旋弹簧圆环或由弹性塑料制成的圆环。该圆环预先张紧装在环形槽88中。该槽88是从作动件74的外侧面沿径向向内在作动件74的部分76上切削出来的，它的轴线与密封装置的轴线同在一轴线上。应当注意，在这个方案中，不需要挠性密封80，也不需要输入孔60。
图8表示沿图1的A-A′线所取的剖视图，A-A′线是在插入探杆12时通过密封装置的轴线成直角的。可以看出，探杆12和在壳体中的孔的横截面不是圆形，而是非圆形的。然而，这只是一个可能的实施例，当然，探杆在该装置的中心可以是横截面也可以是圆形的。
从密封装置的中心可以看见探杆12，它是装入内壳体46的孔90中的，在探杆12和内壳体46之间存在一定游隙。在图8的装置的外部区域也可看见腔6，它在内侧受到内壳体46、在外侧受到外壳体2的限制。
孔90的内表面的上部区域涂有一层滑动性质特别好的材料92。还涂在圆环20、22的内表面的上部部分区域上的这种材料92使圆环20、22或密封件14在探杆上的摩擦减小，因而可防止该区域的迅速磨损，这些区域在圆环20、22或密封件14在探杆12上对中过程中，是与探杆接触，并在探杆上往复滑动的。