CN101542181A - 用于盲孔安装的密封塞 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封塞，用于盲孔安装在合适的孔(50)中，从而塞住和密封该孔，所述密封塞包括：轴套(2)；螺杆(4)，其具有台肩(8)和头部(6)，所述头部的至少一部分相对于所述杆的其余部分径向胀大，所述螺杆的材料比所述轴套的材料更硬，所述螺杆带有内螺纹，其中，当所述密封塞被插入合适的孔中，使得所述轴套完全处于所述孔中，并且逐渐增大的力被相对于所述轴套施加到所述杆上时，轴向压缩通过所述台肩被施加到抵靠其的所述轴套的材料，从而使得所述轴套变形并径向向外胀大，以与所述孔的壁(52)配合。

Description

用于盲孔安装的密封塞
本发明涉及一种密封塞，用于盲孔安装在合适的孔中，从而塞住和密封该孔来抵抗高压流体。盲孔安装意指通过穿过孔的仅仅一端的入口安装塞。
已知种类的密封塞(例如可以商标AVSEAL I1(RTM)得到的那些)包括：杆，其穿过中空轴套，该杆设置有径向胀大的头部和断颈。头部抵靠轴套和杆，其从工件的可操作一侧向外延伸，经过拉拽，将头部牵引到轴套中，使得其径向膨胀从而密封其插入的孔隙，直至杆在断颈处断裂。
这种类型的塞的缺点在于，杆的在安装过程中断裂的部分，即断颈之外远离径向胀大的头部的部分被废弃，由此在材料成本和处理手段的要求方面存在缺点。因为杆的长度必须足够允许安装工具获得足够的杠杆作用，所以随着塞的直径的增大，废物量也增大。
另一个缺点是随着塞直径增大，断颈强度也增大。这回过来要求用于安装(布置)塞的工具的拉拽钳和壳体变得更加笨重，由此限制工具在某些应用的可用性。震动载荷、噪音和杆在轴套内的反弹也需要特别的注意。
这种类型的塞的其他缺点在于当其在制造过程中经受抗腐蚀处理时，钢杆在塞的安装时的后续断裂暴露了不抗腐蚀的区域。
本发明的一个目的是提供一种密封塞，其克服了上述问题。
因此，在第一方面中，本发明提供了一种密封塞，用于盲孔安装在合适的孔中，从而塞住和密封所述孔，所述密封塞包括：
轴套；
螺杆，其具有台肩和头部，所述头部的至少一部分相对于所述杆的其余部分径向胀大，
所述螺杆的材料比所述轴套的材料更硬，
所述螺杆带有内螺纹，
其中，当所述密封塞被插入合适的孔中，使得所述轴套完全处于所述孔中，并且逐渐增大的力被相对于所述轴套施加到所述杆上时，轴向压缩通过所述台肩被施加到抵靠其的所述轴套的材料，从而使得所述轴套变形并径向向外胀大，以与所述孔的壁配合。
本发明的一个优点在于，没有材料被丢弃，因此相对于目前已知的密封塞而言节省了成本。
本发明的另一个优点在于，由于在安装过程中不发生使得不经抗耐腐蚀涂层的表面暴露的断裂，所以螺杆是整体耐腐蚀的。
密封塞优选包括至少一个设置在螺杆中的环形槽，其中，在将塞安装到孔的过程中，轴套材料可以进入所述环形槽中。轴套材料进入槽中的优点在于，实现了轴套和螺杆之间的强制锁闭，并且减小了在塞的安装之后螺杆和轴套之间的可能的泄漏，由此提高了塞的效果。
优选地，设置至少两个环形槽。这在螺杆的制造过程中是有利的，因为其上仅仅滚丝一个槽的空白螺杆可能在加工设备中扭曲，滚丝至少两个槽将防止这样的扭曲。
环形槽有利地具有非对称的轮廓。非对称槽轮廓有利于在塞的安装过程中轴套材料流到槽中，并且提高了在塞被安装好时轴套和螺杆之间的锁闭。
径向胀大的头部可以具有锥状下侧台肩。这提供了如下优点：在塞的安装过程中有利于轴套材料流入到第一环形槽(即最靠近头部的槽)中。
优选地，径向胀大的头部通过冷镦来制造，并且具有拧入凹入，所述拧入凹入用于在随后的螺杆制造中抵抗滚丝扭矩。
在第二和第三方面中，本发明提供了将塞安装到孔中的方法，其如权利要求6和7所限定的。
如果安装工具被设定来将逐渐增大的力相对于轴套施加到螺杆，所述力达到预定水平，则可以获得螺杆材料的硬度的灵活性，而不会影响塞的效果。
或者，如果安装工具被设定来施加增大的力直至设定的工具行程，则螺杆将相应地被位移预定的量，这在安装好的塞的位置很重要的情况下(例如，如果螺杆需要低于工件的表面或与之平齐)是有利的。同一塞设计适用于这些布置技术的任何一种。
在还有一方面中，本发明提供一种制造密封塞的方法，其如权利要求8所限定的。
下面将通过实例并参考附图描述本发明的具体实施例，其中：
图1是根据本发明实施例的处于剖视的轴套中的螺杆的正视图。
图1A是图1的螺杆的局部剖视图。
图2是安装在工件的剖视孔隙中的、带有剖视轴套的图1的塞的正视图。
图3是图1的塞的剖视图。
图4是图1的塞和安装工具的剖视图。
图5和图6是图1的塞的安装的连续的阶段的剖视图。
图7是根据本发明的另一种螺杆的俯视图。
图8是带有剖视的轴套的图7的螺杆的正视图。
参考图1，塞包括铝轴套2和螺杆4。螺杆4具有环形槽10和径向胀大的头部6，头部6的台肩8抵靠轴套2。如图3所示，头部6的台肩8具有凹入22，其由从头部6的径向最外点延伸到平壁26的锥壁24限定。
如图3-6所示，螺杆4具有中空芯12，并且具有内螺纹18。芯12部分地延伸到头部6中，并且在圆锥形部分14终止。内螺纹18从螺杆4的开口端16延伸贯穿芯12。
轴套由相对较软的材料(诸如铝)制造，并且螺杆4由相对较硬的材料(诸如as-headed或经热处理的钢)制成，并且具有耐腐蚀的镀层。
环形槽10被滚丝到空白螺杆上。在图7和8的实施例中，拧入凹入60被设置在更厚的头部6中，以使得螺杆4可以被保持抵抗旋转，以对抗滚丝扭矩。
轴套2以干涉配合被推进到螺杆4中，并且可能随后通过施加到邻近杆头部6的轴套端部的锥形卷边被卷到螺杆4上。
如图4-6所示，以标号40示意性示出的工具被用于将塞安装在孔隙50中。工具包括具有导引点48的带螺纹的攻入螺钉42，其被用弹簧装载的轴套44和包围轴套44的端头46所包围。
安装过程包括将塞装配到工具上，将塞插入孔隙50中，起动工具以布置塞，然后将工具从塞取走。此过程将在下面进行详细描述。
如图4-6所示，工具40的带螺纹的攻入螺钉42被拧入螺杆4的螺纹18中。工具40的轴套44被布置为通过轻微弹力抵靠在螺杆4的表面28上，并且端头46抵靠轴套2的表面。
为了安装塞，如图2所示，将塞插入到待塞住的孔隙50中，直到端头46抵靠工件外表面54的位置。
当工具40被起动时，攻入螺钉42和轴套44沿如图5所示的X方向(即，沿轴向离开孔隙50的方向)被拉拽。拉力经由芯12上内螺纹18传递到螺杆4上，导致螺杆4也被沿X方向拉拽。因此，拉力经由螺杆4的头部6的台肩8被进一步传递到轴套2。
当工具40的攻入螺钉42和轴套44被拉拽时，端头46保持静止，由此防止轴套2的邻近端沿X方向移动。因此，轴套2的材料被径向向外施力，以与塞入孔隙50的壁52配合，并且径向向内地强行挤入螺杆4的环形槽10中。图2、5和6示出了填充了轴套2的材料的环形槽10。环形槽10的轮廓的曲线部分11有利于材料流入槽中。头部6的台肩8上的锥壁24也有利于材料流入到第一环形槽(即最靠近头部6的槽)中。
轴套2的材料还被强迫地流到孔隙50的壁52和螺杆4的头部6之间。这被图示在图5中的区域32处。
工具40被操作来将攻入螺钉42拉拽到设定的工具行程长度(即，螺杆4和/或轴套材料的设定位移)，或者拉拽到预定载荷。
一旦塞被安装，通过从螺纹18上拧下来取出攻入螺钉42。
如果需要的话可以设置帽，以封盖安装好的塞中的芯12的开口。
可以使用非对称环形槽轮廓，来代替上述的环形槽。例如，槽可以具有非对称的三角形或部分椭圆形轮廓。
螺杆也可以由不锈钢压制而成或切削制成。
可以使用的塞的尺寸范围取决于待塞住的孔的尺寸。如果螺杆和/或轴套轴套材料的位移量是重要的话，例如如果需要至少与工件表面平齐，则可以使用短塞。塞的长度只需要提供工具攻入螺钉到螺杆芯的足够螺纹配合。
螺杆的内螺纹可以是细牙螺纹或者是非标准直径的，以防止塞在使用时被用作固定点。
通过使用细牙螺纹尤其是具有较大齿根半径的螺纹牙型，可以减小塞安装过程中工具攻入螺钉中应力。
将塞置于较低的受控力可以控制孔内塞径向胀大压力。这在其中业已知道现有技术的塞的安装压力导致工件破裂的应用中是有利的。
安装工具可以包括弹簧装载轴套44，以帮助引导攻入螺钉并且防止在将螺杆4回拉时轴套2的材料径向向内流入轴套44和螺杆4之间。
可选的另一个实施例(没有示出)可以不包括中空芯和内螺纹，而是可以具有外拉拽装置，诸如阳螺纹杆、环形槽杆或其它布置工具可以配合到其上并随后取出的凸起特征。

Claims (12)

1.一种密封塞，用于盲孔安装在合适的孔中，从而塞住和密封该孔，所述密封塞包括：
轴套；
螺杆，其具有台肩和头部，所述头部的至少一部分相对于所述杆的其余部分径向胀大，
所述螺杆的材料比所述轴套的材料更硬，
所述螺杆带有内螺纹，
其中，当所述密封塞被插入合适的孔中，使得所述轴套完全处于所述孔中，并且逐渐增大的力被相对于所述轴套施加到所述杆上时，轴向压缩通过所述台肩被施加到抵靠其的所述轴套的材料，从而使得所述轴套变形并径向向外胀大，以与所述孔的壁配合。
2.如权利要求1所述的密封塞，其中，所述螺杆具有至少一个环形槽，其中，施加到所述台肩的轴向压缩还使得所述轴套径向向内变形，以进入所述至少一个环形槽。
3.如权利要求2所述的密封塞，其中，所述至少一个环形槽具有不对称轮廓。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的密封塞，其中，所述径向胀大的头部具有锥状下侧台肩。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的密封塞，其中，所述径向胀大的头部具有拧入凹入。
6.一种如权利要求1-5中任何一项所述的密封塞的安装方法，所述方法包括如下步骤：将所述密封塞插入孔中；以及逐渐增大的力相对于所述轴套施加到所述螺杆，直至所述力达到预定水平。
7.一种将如权利要求1-6中任何一项所述的密封塞安装到合适的孔中的方法，所述方法包括如下步骤：将所述密封塞插入所述孔中；以及逐渐增大的力相对于所述轴套施加到所述螺杆，直至所述螺杆位移了预定的值。
8.一种制造密封塞的方法，所述方法包括如下步骤：
将环形槽滚丝到螺杆上；
在所述螺杆中形成内螺纹；
向所述螺杆提供耐腐蚀镀层；以及
将轴套卷到所述螺杆上，所述轴套的材料的硬度低于所述螺杆的材料的硬度。
9.一种密封塞，用于盲孔安装在合适的孔中，从而塞住和密封该孔，所述密封塞包括：
轴套；
螺杆，其具有台肩和头部，所述头部的至少一部分相对于所述杆的其余部分径向胀大，
所述螺杆的材料比所述轴套的材料更硬，
所述螺杆带有内螺纹，
其中，当带螺纹的工具攻入螺钉被拧入所述螺杆的所述内螺纹并且所述密封塞被插入合适的孔中，使得所述轴套完全处于所述孔中，并且逐渐增大的力被相对于所述轴套施加到所述杆上时，轴向压缩通过所述台肩被施加到抵靠其的所述轴套的材料，从而使得所述轴套变形并径向向外胀大，以与所述孔的壁配合。
10.一种密封塞，用于盲孔安装在合适的孔中，从而塞住和密封该孔，所述密封塞包括：
轴套；
螺杆，其具有台肩和头部，所述头部的至少一部分相对于所述杆的其余部分径向胀大，
所述螺杆的材料比所述轴套的材料更硬，
所述螺杆带有外螺纹，
其中，当所述密封塞被插入合适的孔中，使得所述轴套完全处于所述孔中，并且逐渐增大的力被相对于所述轴套施加到所述杆上时，轴向压缩通过所述台肩被施加到抵靠其的所述轴套的材料，从而使得所述轴套变形并径向向外胀大，以与所述孔的壁配合。
11.如权利要求10所述的密封塞，其中，所述螺杆具有至少一个环形槽，其中，施加到所述台肩的轴向压缩还使得所述轴套径向向内变形，以进入所述至少一个环形槽。
12.一种参照附图并基本如在本文中所描述的密封塞。
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