CN102261469B - 一种用于密封孔的堵塞 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种堵孔零件，具体为一种用于密封孔的堵塞，它包括钉芯杆，钉芯杆的套管，设于钉芯杆的拉断槽，其特征在于钉芯杆头部轴向截面呈阶梯状，其中与杆部相邻的台阶为球面或锥面，钉芯杆与台阶接合处设置止退环槽。套管内孔与钉芯杆配合，装配在靠近钉芯杆球面或锥面的台阶处。本发明的堵塞结构简单、合理，安装时钉芯杆不易从套管中拉脱，相比现有结构的堵塞，其堵孔所需的堵紧力较小，同时，密封的可靠性也有所提高。

Description

一种用于密封孔的堵塞
技术领域
本发明涉及一种堵孔零件，具体为一种用于密封孔的堵塞。
背景技术
如附图1所示，公知的堵塞结构(例如商标为AVSEAL和KOENIGHK的堵塞)包括头部呈锥形的钉芯01和圆柱套管02。使用该结构的堵塞时，钉芯01的锥形头部被拉入套管孔，使套管02径向膨胀充满该孔，从而密封堵孔。
上述类型的的堵塞结构其缺点在于，堵孔时套管的形变较小，因此，要达到较好的密封效果，就必须要求套管外径与被堵孔的孔径尺寸很接近。这带来两个问题，一是，该结构的堵塞其适合封堵的孔的尺寸范围较小；二是，对钉芯锥形头部的表面质量要求高，不可有毛刺、压痕等缺陷，否则钉芯头部与套管之间易产生渗漏问题。
附图2所示是另一种公知的堵塞，即为泰克斯特兰紧固系统有限公司用于盲安装的密封塞，它包括钉芯01和圆柱形套管02，该钉芯01具有一个相对于杆的其余部分径向扩大的头部，使钉芯头部与杆身形成台阶，该台阶上具有环形突起。使用时，将堵塞置于适当的孔内，通过钉芯头部的台阶向套管02施加一轴向压力，在轴向力的作用下套管被压弯，套管圆柱面的中部首先与孔壁接触，随着压力的增大，套管径向膨胀与孔壁贴合。
上述用于盲安装的密封塞进行堵孔时，套管受到钉芯端面台阶处施加的轴向力而径向膨胀，由于套管的膨胀变形只来源于这一个轴向力，这种单一方向的受力将带来以下几个问题：
第一，被堵孔孔径偏大时，钉芯头部容易从套管中拉脱(见附图3)。受到钉芯肩部施加的轴向力，套管径向膨胀，套管材料沿着孔壁向上流动。由于被堵孔孔径偏大，此时套管与钉芯台肩部分的轴向材料厚度变小，在钉芯肩部剪切力的作用下，套管容易被切断，使钉芯从套管中拉脱。
第二，某些情况下，不能满足较高要求的密封。堵孔时，套管受轴向力挤压开始径向膨胀变形，其圆柱面的中间部分首先鼓起与孔内壁接触，随着拉力的增大，套管外侧面才逐渐与孔壁贴合。当被堵孔偏大时，套管只有径向膨胀的中部与孔壁接触，两端存在缝隙，实际使用中形成的密封带较窄，容易造成泄漏；当被堵孔较小时，由于堵孔时，套管中部稍微膨胀就与孔壁贴合，要完全贴合就需要较大的力，因此在拉力不够的情况下，套管不能达到与孔壁完全贴合(见附图4)。
第三，堵孔的所需的堵紧力较大。由于堵孔时，套管的径向膨胀是靠钉芯肩部的端面施压，套管在轴向力的作用下弯曲变形，随着压力的增大，套管材料沿着孔壁向上流动，阻力很大，因此，需要的堵紧力较大，相应地要求安装工具能提供更大的拉力，才能实现对孔的封堵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型结构的堵塞，以解决上述不足之处。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于密封孔的堵塞，包括钉芯杆，钉芯杆的套管，设于钉芯杆的拉断槽，其特征在于钉芯杆头部轴向截面呈阶梯状，其中与杆部相邻的台阶为球面或锥面，钉芯杆与台阶接合处设置止退环槽。套管内孔与钉芯杆配合，装配在靠近钉芯杆球面或锥面的台阶处。
所述钉芯杆头部外端面为球形凹面。
所述钉芯杆外周设置防滑槽。
所述钉芯杆材料硬度大于套管材料硬度。
相比现有技术方案，本发明创造的优点是：
1、钉芯杆不易从套管中拉脱。
本发明的钉芯杆头部轴向截面有多个台阶，且头部体积较大，当拉动钉芯杆挤压套管时，钉芯杆头部将填充较大的空间，其最大直径的台阶可以阻止套管材料向端部流动，使更多的材料填充在孔壁与钉芯之间，此时，该结构的钉芯杆不易从套管中拉脱。
2、堵孔的密封性能更好。
由于钉芯杆头部采用多个台阶的结构，且与杆部相邻的台阶近似球面或锥面，堵孔时加载在套管上的力既有轴向力，又有径向力，轴向力使套管压缩膨胀，径向力使套管向外扩张，套管从头端向尾端与孔壁逐渐贴合。随着拉力的增大，钉芯杆头部端面沉入套管，套管与孔壁完全贴合，避免套管只在中部与孔壁接触，从而提高了密封的可靠性。
3、堵孔所需的堵紧力较小。
使用本发明的堵塞进行堵孔时，由于加载在套管上既有轴向力，又有径向力，套管与被堵孔孔壁的贴合是从一端到另一端逐渐实现的，即套管材料反向流动较少，导致填充时，受到的来自尾端的阻力较小。
附图说明
图1是第一种公知的堵塞结构图；
图2是第二种公知的堵塞结构图；
图3是第二种公知堵塞封堵较大孔径堵孔的原理示意图；
图4是第二种公知堵塞封堵较小孔径堵孔的原理示意图；
图5是本发明一种实施方式的结构示意图；
图6是本发明的工作原理示意图；
图7是本发明钉芯杆端面受力示意图；
图8～10列举了本发明的另外三种实施方式。
具体实施方式
下面结合附图对本发明新型堵塞的具体实施方式做进一步说明：
图5所示为本发明堵塞的一种实施方式，该堵塞包括钉芯杆1，安装于钉芯杆1外的套管2，钉芯杆1上设有拉断槽10，钉芯杆1外周设置防滑槽15。上述钉芯杆1具有一个阶梯状的头部12，即所述头部12的轴向截面为阶梯形，头部外端面为球形凹面14。其中，与杆部相邻的台阶121为球面(见图5中放大部分)，钉芯杆1与球面台阶121接合处开设止退环槽13。套管2内壁与钉芯杆1配合安装，装配在靠近钉芯杆球面台阶121处。钉芯杆1采用钢制造，套管2由铝合金制成。
图6为本发明的工作原理示意图，使用该堵塞进行堵孔时，先将堵塞置于需要堵的孔3中，安装工具夹住堵塞钉芯杆1具有环形槽的尾端。工具向后拉钉芯杆1，并同时顶住套管2。由于钉芯杆1具有阶梯状的头部12，其中的球面台阶121紧贴套管2，因此加载在钉芯杆头部12并传递至套管2的力为一个斜方向的压力F，该力可分解为一个轴向力F1和一个径向力F2，轴向力F1使套管2压缩膨胀，径向力F2使套管2向外扩张，从而套管2由头部一端向尾端逐步与被堵孔3的内壁贴合。随着安装工具拉力的增大，钉芯杆头部12端面沉入套管2中，直至套管2的外侧与孔壁完全贴合，最后在钉芯杆1达到预定载荷时在拉断槽11处断裂，完成装配。
其中，套管2的外侧与孔壁的完全贴合，克服了套管只在中部与孔壁接触的缺点，能够有效地避免现有技术中堵塞头部压力端与孔壁存在的缝隙，密封的可靠性显著提高。同时，套管2的内壁与钉芯杆也能实现完全贴合，套管材料可以充满钉芯杆1的止退环槽13，从而限制了钉芯杆1在轴向的窜动，保证钉芯杆1与套管2的有效密封。
堵塞在被堵孔中装配完成后，被堵孔内流体的压力将作用于钉芯杆头部12的内凹面14上，产生向孔壁方向的压应力(参见附图7中的放大部分)。当孔内流体压力增大时，对孔壁的压应力随之增大，因此能满足堵塞对更高压力孔的密封的需要。可见，采用端面为内凹面的结构，可以进一步提高堵塞的密封性能。
上述仅为本发明的一种实施例，可以理解，本发明在结构上还可具有多种变换，并不限于上述实施例的具体结构。比如钉芯杆的阶梯状头部，其台阶数目及形状可以有多种不同的变化。附图8～10列举了几个有代表性的实施例，堵塞头部的台阶可以为2个、3个、4个或以上，台阶形状可以球面、锥面或其它曲面。总之，对于本领域普通技术人员而言显而易见的变换或改形均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于密封孔的堵塞，包括钉芯杆，钉芯杆的套管，设于钉芯杆的拉断槽，其特征在于钉芯杆头部轴向截面呈阶梯状，其中与杆部相邻的台阶为球面，钉芯杆与台阶接合处设置止退环槽；所述钉芯杆头部外端面为球形凹面；所述钉芯杆外周设置防滑槽；所述钉芯杆材料硬度大于套管材料硬度；钉芯杆头部的台阶为4个。
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