CN103857953B - 用于受内压力的孔的封闭元件 - Google Patents

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Abstract

一种封闭元件用于封闭受内压力的孔、优选地在发动机缸体或阀体或者容器中的孔。该封闭元件具有可插入孔中的套筒状的基体，其外周缘在安装状态中密封地贴靠在孔(3)的内表面(2)处。设置有基体以及与其通过弯折的过渡区域(8)相连接的撑开体(4)。首先将封闭元件插入孔(3)中并且接着通过应用压力到撑开体(4)上来压入其中。在将封闭元件压入孔(3)中时通过变形将撑开体(4)压入基体(1)中，以便在径向上将基体(1)压向孔(3)的内表面(2)。由此该封闭元件可承受还更高的内压力并且可简单地来制造。

Description

用于受内压力的孔的封闭元件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于受内压力的孔的封闭元件。
背景技术
这样的封闭元件(其还被称为膨胀器(Expander))例如可被用于密封地封闭在发动机缸体或阀体中的或者还有化学容器的孔。在发动机缸体或阀体的内部中存在直至1000bar的高压，因此对用于密封地封闭在这样的发动机缸体或阀体中的孔的封闭元件的制造质量和材料特性提出较高的要求。
一种用于密封地封闭受内压力的孔的封闭元件由文件WO 2009/000317 A1已知。该封闭元件具有设置用于插入待封闭的孔中的柱状的基体，其带有向外伸出的支撑法兰(Stuetzflansch)。在柱状的基体的内部中布置有撑开体(Spreizkoerper)，其一方面形成用于孔的端盖(Abschlussdeckel)而另一方面将插入孔中的基体在径向上压向孔的内表面。在还未安装的状态中撑开体经由预定断裂部位(Sollbruchstelle)与基体相连接。为了密封地封闭孔，首先利用在其处经由预定断裂部位固定的撑开体将柱状的基体在孔中定位并且接着通过应用压力在预定断裂部位剪断的情况下将撑开体压入基体中，使得撑开体施加径向压力到基体的内壁上并且由此撑开基体且密封地将其压向待封闭的孔的壁。
发明内容
由此出发，本发明目的在于将这种类型的封闭元件改进成使得其可承受还更高的内压力并且能够简单地来制造且插入待封闭的孔中。
该目的根据本发明利用一种带有权利要求1的特征的封闭元件以及利用一种根据权利要求14的用于密封受内压力的孔的方法来实现。
该封闭元件和该方法的优选的实施形式可由从属权利要求得出。
根据本发明的封闭元件特征在于，撑开体不仅在封闭元件插入孔中之前而且在安装状态中一体地模制在基体处。撑开体与基体的连接在此构造成使得在封闭元件插入待封闭的孔中时撑开体可在撑开体与基体之间的连接区域塑性变形的情况下被压入基体中，而在撑开体与基体之间的连接不松开。根据所使用的材料的弹性，根据本发明的封闭元件还又可被从孔中拉出并且再次使用。
撑开体适宜地构造成罐形并且包括底部(其在封闭元件的插入的状态中形成用于孔的端盖)以及模制在底部处的柱状的壁部。基体构造成套筒形，带有柱状的壁部，在其处适宜地模制有径向向外伸出的支撑法兰，封闭元件经由支撑法兰可支撑在围绕待封闭的孔的壁部处。
为了以根据本发明的封闭元件封闭受内压力的孔，首先将封闭元件插入孔中并且接着通过应用压力(其可手动地或者借助于击打或冲压工具来施加)到撑开体上来压入孔中。在此，在尤其过渡区域(在其处撑开体模制在基体处)和/或撑开体的部分区域的塑性变形下将撑开体压入基体中。在该位置中撑开体在径向上将基体压向孔的内表面，由此将封闭元件密封地保持在孔中
在将封闭元件压入基体中时使在基体与撑开元件之间的一件式的连接塑性变形、然而不松开，使得撑开元件不仅在封闭元件插入待封闭的孔中之前而且在插入之后一体地模制和保持在基体处。
附图说明
接下来根据附图来详细阐述本发明的实施例以及另外的优点。其中：
图1a)显示了在还未安装的状态中根据本发明的封闭元件的第一实施例的剖面，
　 b)显示了过渡区域的放大的截段，在其中撑开体模制在基础元件处，
　 c)显示了封闭元件的两个不同的透视性的图示；
图2a)显示了在装配时根据图1的封闭元件的纵剖面，
　 b)显示了在装配状态中封闭元件的纵剖面；
图3a)显示了在还未安装的状态中根据本发明的封闭元件的第二实施例的剖面，
　 b)显示了过渡区域的放大的截段，在其中撑开体模制在基础元件处，
　 c)显示了封闭元件的两个不同的透视性的图示；以及
图4a)显示了在装配时根据图3的封闭元件的纵剖面，
　 b)显示了在装配状态中封闭元件的纵剖面。
具体实施方式
在图1中示出的根据本发明的封闭元件的第一实施例包括带有基体壁部1a的套筒形的基体1。在基体1的上端处在其壁部处一体地模制有径向向外伸出的支撑法兰5。如由图1b的详细视图可见，支撑法兰5可轻易地向下弯曲，使得在壁部1a的在径向上在外的周缘面与支撑法兰5的下侧或平行于此延伸的上侧之间的角度α略微小于90°、即例如α=85°。
如由图1b可见，基体1的壁部1a的厚度从支撑法兰5出发朝向下阶梯状地增加。基体1的壁部1a的厚度的该增加也可连续地(例如锥状地)实现。通过壁部1a的厚度的增加，基体1的内径Ri从在上部区域中的较大的值Ri 2减小到在下部区域中的较小的值R i 1。基体的外径Ra在此在整个高度H上保持大致恒定。
基体1的壁部1a的下端径向向内弯折并且在弯折的区域中形成过渡区域8。在该过渡区域8中在基体1的壁部1a处一体地模制有壁部7。过渡区域8在此构造成使得所模制的壁部7相对于壁部1a弯折180°并且大致平行于壁部1a伸延地向上延伸。柱状构造的壁部7是撑开体4的组成部分，撑开体4除了壁部7之外包括在其处一体地模制的底部6。撑开体4因此构造成大致罐形，这带有在上部区域中的底部6和在其处向下联接的柱状壁部7。壁部7通过过渡部9划分成两个部段，即上部的外侧的部段7a和下部的内侧的部段7b。壁部7的厚度在外侧的部段7a中和在内侧的部段7b中近似等大。内侧的部段7b的内径ri 1在此小于外侧的部段7a的内径ri 2并且相应地下部的内侧的部段7b的外径ra 1小于外侧的部段7a的外径ra 2。撑开体4的下部的内侧的部段7b的外径ra 1在此略小于基体1的壁部1a的内径Ri 1。撑开体4的下部的内侧的部段7b由此接合到基体中。撑开体4的上部的外侧的部段7a的外径ra 2构造成略大于基体1的壁部1a的最大内径Ri 1。
为了将在图1中示出的封闭元件插入待封闭的孔3中，如在图2a中所示，首先将封闭元件(松动地)置入孔中，其中，支撑法兰5支撑在围绕孔的壁部10处。基体1的外周缘(外径Ra)在此紧挨地且优选地无隙地贴靠在孔3的内表面2处。基体1的外径Ra有利地选择成使得其略小于孔3的直径D。在孔3的直径例如D=22mm的情况下基体1的外径Ra例如是21.9mm。
为了将封闭元件压力密封地压在孔3中，通过将撑开体4压入基体1中将封闭元件带到在图2b中所示的位置中。通过在孔3的内部的方向I上将力作用到撑开体4的底部6上，过渡区域8(在其中撑开体4的壁部7的下部的内侧的区域7b模制在基体1的径向向内弯折的壁部1a处)首先变形。
在变形的装配状态(其在图2b中示出)中，撑开体4完全压入基体1中，使得底部6的表面与法兰5的上侧齐平地结束。在此通过塑性变形使壁部7的下部的内侧的部段7b弯曲并且在孔3的内部的方向I上被向下压。通过将撑开体4压入基体1中，撑开体4的上部的外侧的部段7a在压入状态中(图2b)贴靠到基体1的壁部1a的下部的部段的内表面(即内径Ri 1)处，其形成基体1的最小内径Ri。因为撑开元件4的上部的部段7a的外径ra 2大于基体1的内径Ri 1，撑开元件4在该位置中将基体1的壁部1a在径向上向外压向孔3的内表面2，由此将封闭元件固定地和密封地保持在孔3中。
在撑开体4压入基体1中时，撑开体的上部的外侧的部段7a的形状保持稳定，而使撑开体的下部的内侧的部段7b以及过渡区域8(在其处撑开体4的壁部7固定在基体1的壁部1a处)塑性变形。然而由此不使撑开体4在基体1处的一件式的连接分离，如这在文件WO2009/000317 A1的封闭元件中是这样的情况。
图3的实施例的封闭元件与根据图1的封闭元件区别主要仅在于过渡区域8的构造，在其中撑开体4模制在基体1处。此外使用相同的附图标记。
不同于在根据图1的封闭元件中，在该实施例中的过渡区域8在横截面中构造成三角形，如尤其在图3b中可见。基体1的壁部1a的下端钝角地并且径向上指向内弯折以形成过渡区域8。然而在该实施例中壁部1a的下端不弯折180°(如在图1的实施例中)，而是仅弯折小于180°的钝角。在图3中所示的实施例中壁部1a的下端径向向内弯折的该角度为大约115°。处于90°与180°之间的其它弯折角度这里也可能。
在壁部1a的弯折的端部处一体地，撑开体4的下部的内侧的部段7b联接到弯折的过渡区域8处。撑开体4的下部的内侧的该部段7b(不同于在图1的实施例中)在图3中所示的实施例中弯曲地来构造，带有下部的边腿7b'和上部的边腿7b''。这两个边腿7b'和7b''包围大约115°的钝角β。那么撑开体4的外侧的部段7a联接在上部的边腿7b''的上端处。如在图1的实施例中那样，整个封闭元件一件式地构造有其撑开体4和基体1。过渡区域8(在其处撑开体4模制在基体处)以及撑开体4的下部的内侧的部段7b构造成可塑性变形。
如在图1中的实施例中那样，在图3中的实施例中撑开体4的上部的外侧的部段7a的外径ra 2也(略微)大于基体1的内径Ri 1。
图3的封闭元件如图1的封闭元件那样被压入孔3中。压入过程在图4中以两个步骤来示出。在第一步骤中是首先将封闭元件(松动地)插入孔3中，其中，支撑法兰5支撑在围绕孔3的壁部10处。在第二步骤中(图4b)然而通过应用压力将撑开体4压入基体1中，直到底部6的上侧与支撑法兰5的上侧齐平地结束。在撑开体4压入基体1中时，过渡区域8以及撑开体4的有角度地构造的下部的部段7b(带有边腿7b'和7b'')变形。同时，撑开体4的上部的外侧的部段7a贴靠到基体1的壁部1a的内表面处。由于与基体的壁部1a的较小的内径Ri 1相比的撑开体的上部的外侧的部段7a的较大的外径ra 2，压入的撑开体4施加径向向外作用的按压力到基体1的壁部1a上并且由此将基体1密封地压向孔的内表面2。
在撑开体4压入基体1中时，尤其在撑开体4的下部的内侧的部段7b的下部的边腿7b'与上部的边腿7b''之间的有角度的连接区域变形到在图4b中示出的最终位置中。在该最终位置中内侧的部段7b的这两个边腿7b'和7b''彼此弯折180°，如在图4b中所示。上部的外侧的部段7a(其大致平行于孔3的纵轴线A延伸)那么与上部的边腿7b''之间大约包围直角。通过撑开体4的内侧的部段7b的这两个边腿7b'和7b''的弯折，还加强撑开体4施加到基体1上的径向按压力。
在本发明的两个实施例中封闭元件的组成部分可一件式地由金属以深冲方法或者作为注塑件优选地由塑料来制造。根据本发明的封闭元件适宜地由金属、例如不锈钢或者铝来制造并且设有覆层。在由塑料生产封闭元件时可利用玻璃纤维来强化。根据封闭元件的材料的弹性，变形也可弹性地和塑性地或者纯弹性地实现。根据本发明的封闭元件可被用于封闭带有在15mm至60mm的范围中的直径和在5与100bar之间的公称工作压力的受压力的孔。
利用上述实施例充分阐述了本发明。例如可能使基体1的柱状的壁部1a在外侧在任意部位处设有凹部、裂口或者窗，以改善在孔中的锚固。对此，此外可使基体的外表面设有提高摩擦的覆层或设有突起部，如齿、滚花等。
封闭元件的横截面形状也可不同于这里示出的圆形。由此例如还可考虑正方形的或矩形的横截面形状。
原则上，例如通过可使底部6由较稳定的或者不那么高品质的材料构成，封闭元件还可多件式地来构造。
此外，封闭元件原则上也可设有一个或者多个筛式的开口，从而提供空气或者液体透过性，然而来制止例如固体颗粒。

Claims (20)

1.一种封闭元件，其用于封闭受内压力的孔，所述封闭元件带有能够插入所述孔(3)中的套筒状的基体(1)，其外周缘在安装状态中密封地贴靠在所述孔(3)的内表面(2)处，其中，
设置有所述基体(1)以及与它在它的壁部(1a)的下端处通过弯折的过渡区域(8)相连接的撑开体(4)，
其特征在于，所述撑开体(4)具有壁部(7)，其在未安装的状态中通过上部的外侧的柱状构造的部段(7a)和下部的内侧的部段(7b)来划分，
其中，由于与所述基体的壁部(1a)的较小的内径(Ri 1)相比所述撑开体的上部的外侧的柱状构造的部段(7a)的较大的外径(ra 2)，所述撑开体(4)在压入的状态中以其上部的外侧的柱状构造的部段(7a)施加径向向外作用的挤压力到所述基体(1)的壁部(1a)上并且如此将所述基体(1)密封地压靠所述孔的内表面(2)。
2.根据权利要求1所述的封闭元件，其特征在于，所述孔是在发动机缸体或阀体或者容器中的孔。
3.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，所述基体(1)和所述撑开体(4)一件式地来构造。
4.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，在所述基体(1)处附加地模制有径向向外伸出的支撑法兰(5)。
5.根据权利要求4所述的封闭元件，其特征在于，所述基体(1)的壁部(1a)的厚度从所述支撑法兰(5)出发在所述孔(3)的内部(I)的方向上连续地或者阶梯状地增加。
6.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，所述撑开体(4)构造成罐形，带有底部(6)和模制在其处的壁部(7)。
7.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，所述撑开体(4)在安装状态中接合到所述基体(1)中。
8.根据权利要求6所述的封闭元件，其特征在于，所述撑开体(4)的壁部(7)一体地模制在套筒状的所述基体(1)处，其中，所述过渡区域(8)可变形地来构造。
9.根据权利要求8所述的封闭元件，其特征在于，套筒状的所述基体(1)的在安装状态中指向所述孔(3)的内部(I)的端部钝角地弯折并且所述撑开体(4)的壁部(7)一体地模制在弯折的所述端部处。
10.根据权利要求7所述的封闭元件，其特征在于，外侧的柱状构造的部段(7a)的外径(ra 2)大于内侧的部段(7b)的外径(ra 1)。
11.根据权利要求10所述的封闭元件，其特征在于，外侧的柱状构造的部段(7a)的外径(ra 2)大于套筒状的所述基体(1)的内径(Ri 1)。
12.根据权利要求11所述的封闭元件，其特征在于，外侧的柱状构造的部段(7a)的外径(ra 2)略微大于套筒状的所述基体(1)的内径(Ri 1)。
13.根据权利要求10所述的封闭元件，其特征在于，在未安装的状态中仅所述撑开体(4)的内侧的部段(7b)接合到所述基体(1)中。
14.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，所述元件的任意部分设有凹部、裂口或窗。
15.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，所述基体(1)的外表面至少部分地设有提高摩擦的覆层并且/或者设有突起部。
16.根据权利要求15所述的封闭元件，其特征在于，所述突起部是齿或滚花。
17.一种用于利用根据权利要求1至15中任一项所述的封闭元件密封受内压力的孔(3)的方法，其特征在于，首先将所述封闭元件插入所述孔(3)中并且接着通过应用压力到撑开体(4)上来压入其中，其中，在将所述封闭元件压入所述孔(3)中时通过变形将所述撑开体(4)压入所述基体(1)中，以便在径向上将所述基体(1)压向所述孔(3)的内表面(2)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在将所述封闭元件压入所述孔(3)中时通过变形轴向上向所述孔(3)的内部(I)的方向和/或径向上向所述孔(3)的纵轴线(A)的方向按压所述撑开体(4)的内侧的部段(7b)。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在将所述封闭元件压入所述孔(3)中时在保持其形状的情况下轴向上向所述孔(3)的内部(I)的方向按压所述撑开体(4)的外侧的部段(7a)，使得所述撑开体(4)的外侧的部段(7a)施加在径向上向外作用的挤压力到所述基体(1)上。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在将所述撑开体(4)压入所述基体(1)中时在所述基体(1)与所述撑开体(4)之间的一件式的连接被弹性地或塑性地变形、然而不被松开。
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