CN107076347A - 封闭元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于紧密地封闭孔（2）的封闭元件（1），所述封闭元件（1）的封闭本体（3）在尺寸过大的情况下能够被压入孔（2）内。为了避免对孔的损坏，封闭本体（3）被设计为中空本体。以此方式，在封闭本体被压入孔（2）内时封闭本体能够稍微变形，并且因此能够减小开孔的壁（4）上的径向压力。同时，封闭元件的重量得以减小。封闭元件优选地是具有均匀壁厚度的中空球体。

Description

封闭元件

技术领域

本发明涉及一种用于紧密地封闭孔的封闭元件，其封闭本体设有限定的外径使得其能够被压入孔内。

背景技术

这种封闭元件被用在发动机壳体中和在相对低的压力下工作的液压和气动系统中。例如，在机动车结构中，其被紧密地插入发动机壳体的孔内。能够廉价地生产这种类型的封闭元件并且另外其也容易装配和移除。

这种类型的封闭元件在EP PS 0 364 699 B1中公开。在此，封闭元件呈能够被压入凹入孔内的塞内的实心球体的形式。实心球体在此用作塞的膨胀元件。然而，其也能够被直接压入待封闭的孔内。在这两种情况下，球体的直径相比于孔尺寸过大，使得保证了封闭的完美紧密性。如果实心球体被直接压入待封闭的孔内，则在压入时在圆形压迫表面上生成高的径向压力，这可以引起对孔的损坏。

发明内容

构成本发明的基础的目的是避免这种缺点并且设计在开篇处具体指出的类型的封闭元件，其不会引起对孔的任何损坏，并且即使在更大的孔公差的情况下也仍然保证封闭的完美且持久的紧密性。

根据本发明，该目的通过将封闭元件的封闭本体制成中空本体的形式来实现。

因此，当封闭本体被压入孔内时，封闭元件能够容易地退让，使得其在钻孔的壁上施加减小的径向压力，该压力一方面足以使封闭完全紧密，而且同时保证孔的完整性。减小的径向压力也使得能够在带有更薄的壁厚度的孔中使用封闭元件。此外，中空封闭本体提供了更低重量的优点，能够廉价地生产其并且能够将其容易地装配在孔中。

根据在待封闭的孔的内部中所需的压力输出，能够选择中空封闭本体的壁厚度，使得施加于孔的载荷最小。

根据本发明，封闭本体的腔能够由优选地定位在中心的至少一个分隔壁细分。以此方式，中空本体可独立于其设计设有所需的总强度，而这不会对中空本体在密封表面的区域中的塑性变形性产生任何负面影响。

本发明同样规定，使得在第一变型中，封闭本体呈球体形式，具体地呈带有优选地均匀壁厚度的球形中空球的形式。从制造的观点来看以及也当将封闭本体装配于孔内时这是有利的，原因在于由于球形球形状，不需要用于中空球体的限定的装配位置。

然而，根据使用的条件，根据本发明的封闭元件可以以不同于球体形式的设计成形。具体地，其可以以筒的形式制成和/或以其它方式适应于待封闭的孔的横截面几何形状。

根据本发明的封闭元件的上述性质能够通过制造有多个层的封闭本体来增强，其外层优选地比内层更软。这也为其提供了更宽的密封表面。

在另一个变型中，在配置过程（setting process）中，孔中的封闭本体经受感应硬化。以此方式，其能够被牢固地固定在所采用的插入位置中，并且通过增加强度来增加压力输出。

根据本发明的封闭本体主要被设计成使得其能够直接被压入待封闭的孔内。然而，其也能够被用作带有凹入孔内的封闭塞的封闭件的膨胀元件。

附图说明

在下文中，将参照附图借助于多个示例性实施例更加详细地描述本发明。这些附图示出以下内容：

图1是装配于待封闭的孔中之前封闭元件的截面；

图2是装配之后根据现有技术的封闭元件的截面；

图3示意性地图示根据图2的封闭元件，以及用于在固化过程中硬化封闭本体的装置；

图4是根据本发明的封闭元件的变型的截面，并且

图5是根据本发明的封闭元件的另一变型的截面，以及

图6是封闭元件的另一实施例的截面。

具体实施方式

图1中示出的封闭元件1'用于紧密地封闭带有封闭本体3'的孔2'，该封闭本体3'的直径相对于待封闭的孔的直径而言大小过大。通过将封闭本体3'压入孔2'内，孔2'被牢固地封闭。

这种封闭元件1被插入带有孔2和壁4的壳体内，该壳体例如是机动车辆的发动机壳体、液压单元、阀块等。

如能够从图2中看出的，在常规的实心球体3'的情况中，由于过大，在壁4'、5'上以及也在球体被插入的孔的区域中施加高度的径向压力，由此引起孔的变形或损坏。

根据本发明的封闭元件1的特征在于，其也尺寸过大的封闭本体3以中空本体的形式被制成，使得当其被压入孔2内时，其能够容易地弹性地和/或塑性地变形。因此，抵靠开孔的壁4的径向压力被减小一定程度，使得其保证在不损坏孔的情况下实现孔的完美且持久的紧密封闭。中空本体的塑性变形也导致扩大的密封表面。

非常有利地，选择以中空球体的形式制成的封闭本体3的成形、壁厚度和/或材料的成分，使得当其被压入孔2内时发生弹性变形，并且因此在压入状态中产生径向向外地作用在孔2上的持久压缩力。相比于孔2的内径，封闭本体3的外径是尺寸过大的，使得当其被压入孔内时发生限定的弹性变形。

例如，在10 mm的孔直径的情况下，取决于中空球体的弹性变形被设计为多大，球体的直径能够是10.1至10.5 mm。优选地，该过大尺寸在孔直径的1％至5％的比率下变化。该过大尺寸分散至球体的两侧上的每一半，即如果过大尺寸为0.3 mm，则球体和孔之间的每一侧上产生0.15 mm的差异。

由于所产生的减小的径向压力，额外地可能使用封闭元件来封闭带有更薄的壁厚度的孔。另一优点也由中空封闭本体的减小的自重产生，该特征例如在机动车或航天器结构中是有利的。

该封闭本体3以球形中空球的形式制成并且具有均匀的壁厚度。以此方式，简化了中空本体的制造。然而，取决于孔2的设计，例如当待封闭的孔不具有精确地圆形横截面时，中空球体也能够稍微偏离精确的球形形式。

封闭本体3通常由金属材料（具体地钢）制成，通过将两个半球体焊接在一起，通过铸造中空球体，借助于3D打印机、旋转应用等来生产。

如图3中图示，能够在配置过程期间借助于适当的加热器件8来感应硬化或淬火和回火以在孔2中处理封闭本体3。以此方式，在装配的安装位置中，封闭本体3在壳体的整个寿命期间优选地保持精确地、因此紧密地固定于壁4，原因在于硬化或淬火和回火的另一结果是，在装配状态中，应力点仅经受低程度的应力。

在中空本体的更大的总强度的背景内，其内部6能够被至少一个优选地定位在中心的分离腹板7、17、27等细分，如在图4到图6中能够看出的。有利地，该分离腹板7、17、27以销的形式制成，并且所形成的内部6以套筒的形式制成。有利地，分离腹板与孔轴线同心地布置。以此方式，中空本体的刚性能够沿压入压力的方向增加，而且这对中空本体横向于密封表面的可变形性没有任何负面影响。然而，如果壁厚度本身对于中空本体的刚性而言是足够的，则分离腹板7就是不必要的。

图5中示出封闭本体13的对应变型，其中提供桶形设计，其中该封闭本体13在其上侧和其下侧上是平坦的，并且外部半径R大于孔2的直径的一半，使得在配置之后，产生环形密封表面15以便改善所需的孔2的密封，如图所示。该平坦设计使得能够实现更容易的压入过程。

在根据图6的封闭本体23的类似的示例性实施例中，封闭本体23形成有类似于图5的外部形状，并且因此，参考关于封闭本体13的上述说明。

封闭本体也能够被制成许多层，借助于这些层可能使各个层的材料适应于其局部加应力（stressing）。在用于中空本体的外层的材料比用于内层的材料更软的情况下，这是特别有利的。以此方式，也能够扩大封闭元件的有效密封表面。在此，能够在球体的整个表面上提供这种内层，或者仅在与孔的接触点处作为环来提供这样的内层。

在上述示例性实施例中，中空封闭元件被直接装配在待封闭的孔中。然而，如果中空封闭元件被用作带有含有凹入孔内的封闭塞的封闭件的膨胀本体，则会产生相同的优点，如例如在EP PS 0 364 699 B1中所展示的。

根据本发明的封闭本体的特征还在于，在待封闭的开孔的壁上的温和的作用。取决于材料的选择和要求标准，中空球体的壁厚度能够近似在1至5 mm之间。

根据本发明的封闭本体额外地提供以下优点：其也能够用于孔直径的相对大的公差的情况下，因为其能够补偿这些公差，具体地借助于其弹性和因此的塑性变形性。由于其成形、其壁厚度和其材料的成分的相互作用，还可能根据具体情况将这些参数彼此组合，使得总是针对相应的使用条件最佳地设计封闭件。

中空本体的内部能够填充有气态或泡沫材料，或者也能够填充有可活化的液体。

通过这些不同的变型充分地描述了本发明。然而，毋庸置疑，也能够描述根据本发明的封闭元件的其它设计。

Claims (14)

1.一种用于紧密地封闭孔（2）的封闭元件，所述封闭元件的封闭本体（3、13、23）设有限定的外径，使得其能够被压入所述孔（2）内，其特征在于，

所述封闭本体（3、13、23）以中空本体的形式制成。

2.根据权利要求1所述的封闭元件，其特征在于，

选择以中空球体的形式制成的所述封闭本体（3、13、23）的成形、壁厚度和/或材料的成分，使得当其被压入所述孔（2）内时发生弹性变形，使得在压入状态中产生径向向外地作用在所述孔（2）上的持久压缩力。

3.根据权利要求1或2所述的封闭元件，其特征在于，相比于所述孔（2）的内径，所述封闭本体（3、13、23）的外径尺寸过大，使得当其被压入所述孔（2）内时发生限定的弹性变形。

4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭元件（3）呈球形形式。

5.根据权利要求4所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭本体（3）以带有优选地均匀壁厚度的球形中空球的形式制成。

6.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭本体（13）以桶的形式制成。

7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭本体（3、13、23）的腔（6）由至少一个优选地定位在中心的分离腹板（7、17、27）细分。

8.根据权利要求7所述的封闭元件，其特征在于，类似与孔轴线同心的销那样布置所述分离腹板（7、17、27），并且所述内部（6）因此呈套筒状形式。

9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭本体（3）是多层的，外层优选地比内层更软。

10.根据前述权利要求1至9中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭本体（3）由诸如钢的金属材料制成。

11.根据前述权利要求1至10中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，通过将两个半球体焊接在一起、通过铸造、借助于3D打印机、旋转应用等来生产所述封闭本体（3）。

12.根据前述权利要求1至11中的任一项所述的封闭元件，其特征在于，所述封闭本体（3）能够作为封闭件的膨胀元件被压入，所述封闭件带有凹入所述孔（2）内的封闭塞。

13.用于生产根据权利要求1所述的封闭元件的方法，其特征在于，在配置过程期间，通过感应硬化和/或淬火和回火在所述孔（2）中处理所述封闭本体（3）。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述封闭本体（3）填充有泡沫。