用于受內壓力的孔的封閉元件的制作方法
【專利摘要】一種封閉元件用于封閉受內壓力的孔、優選地在發動機缸體或閥體或者容器中的孔。該封閉元件具有可插入孔中的套筒狀的基體，其外周緣在安裝狀態中密封地貼靠在孔(3)的內表面(2)處。設置有基體以及與其通過彎折的過渡區域(8)相連接的撐開體(4)。首先將封閉元件插入孔(3)中并且接著通過應用壓力到撐開體(4)上來壓入其中。在將封閉元件壓入孔(3)中時通過變形將撐開體(4)壓入基體(1)中，以便在徑向上將基體(1)壓向孔(3)的內表面(2)。由此該封閉元件可承受還更高的內壓力并且可簡單地來制造。
【專利說明】用于受內壓力的孔的封閉元件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于受內壓力的孔的封閉元件。
【背景技術】
[0002]這樣的封閉元件(其還被稱為膨脹器(Expander))例如可被用于密封地封閉在發動機缸體或閥體中的或者還有化學容器的孔。在發動機缸體或閥體的內部中存在直至IOOObar的高壓，因此對用于密封地封閉在這樣的發動機缸體或閥體中的孔的封閉元件的制造質量和材料特性提出較高的要求。
[0003]一種用于密封地封閉受內壓力的孔的封閉元件由文件WO 2009/000317 Al已知。該封閉元件具有設置用于插入待封閉的孔中的柱狀的基體，其帶有向外伸出的支撐法蘭(Stuetzflansch)。在柱狀的基體的內部中布置有撐開體(Spreizkoerper),其一方面形成用于孔的端蓋(Abschlussdeckel)而另一方面將插入孔中的基體在徑向上壓向孔的內表面。在還未安裝的狀態中撐開體經由預定斷裂部位(Sollbruchstelle)與基體相連接。為了密封地封閉孔，首先利用在其處經由預定斷裂部位固定的撐開體將柱狀的基體在孔中定位并且接著通過應用壓力在預定斷裂部位剪斷的情況下將撐開體壓入基體中，使得撐開體施加徑向壓力到基體的內壁上并且由此撐開基體且密封地將其壓向待封閉的孔的壁。
【發明內容】
[0004]由此出發，本發明目的在于將這種類型的封閉元件改進成使得其可承受還更高的內壓力并且能夠簡單地來制造且插入待封閉的孔中。
[0005]該目的根據本發明利用一種帶有權利要求1的特征的封閉元件以及利用一種根據權利要求14的用于密封受內壓力的孔的方法來實現。
[0006]該封閉元件和該方法的優選的實施形式可由從屬權利要求得出。
[0007]根據本發明的封閉元件特征在于，撐開體不僅在封閉元件插入孔中之前而且在安裝狀態中一體地模制在基體處。撐開體與基體的連接在此構造成使得在封閉元件插入待封閉的孔中時撐開體可在撐開體與基體之間的連接區域塑性變形的情況下被壓入基體中，而在撐開體與基體之間的連接不松開。根據所使用的材料的彈性，根據本發明的封閉元件還又可被從孔中拉出并且再次使用。
[0008]撐開體適宜地構造成罐形并且包括底部(其在封閉元件的插入的狀態中形成用于孔的端蓋)以及模制在底部處的柱狀的壁部。基體構造成套筒形，帶有柱狀的壁部，在其處適宜地模制有徑向向外伸出的支撐法蘭，封閉元件經由支撐法蘭可支撐在圍繞待封閉的孔的壁部處。
[0009]為了以根據本發明的封閉元件封閉受內壓力的孔，首先將封閉元件插入孔中并且接著通過應用壓力(其可手動地或者借助于擊打或沖壓工具來施加)到撐開體上來壓入孔中。在此，在尤其過渡區域(在其處撐開體模制在基體處)和/或撐開體的部分區域的塑性變形下將撐開體壓入基體中。在該位置中撐開體在徑向上將基體壓向孔的內表面，由此將封閉元件密封地保持在孔中
在將封閉元件壓入基體中時使在基體與撐開元件之間的一件式的連接塑性變形、然而不松開，使得撐開元件不僅在封閉元件插入待封閉的孔中之前而且在插入之后一體地模制和保持在基體處。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]接下來根據附圖來詳細闡述本發明的實施例以及另外的優點。其中:
圖1a)顯示了在還未安裝的狀態中根據本發明的封閉元件的第一實施例的剖面，
b)顯示了過渡區域的放大的截段，在其中撐開體模制在基礎元件處，
c)顯示了封閉元件的兩個不同的透視性的圖示；
圖2a)顯示了在裝配時根據圖1的封閉元件的縱剖面， b)顯示了在裝配狀態中封閉元件的縱剖面；
圖3a)顯示了在還未安裝的狀態中根據本發明的封閉元件的第二實施例的剖面，
b)顯示了過渡區域的放大的截段，在其中撐開體模制在基礎元件處，
c)顯示了封閉元件的兩個不同的透視性的圖示；以及 圖4a)顯示了在裝配時根據圖3的封閉元件的縱剖面， b)顯示了在裝配狀態中封閉元件的縱剖面。
【具體實施方式】
[0011]在圖1中示出的根據本發明的封閉元件的第一實施例包括帶有基體壁部Ia的套筒形的基體I。在基體I的上端處在其壁部處一體地模制有徑向向外伸出的支撐法蘭5。如由圖1b的詳細視圖可見，支撐法蘭5可輕易地向下彎曲，使得在壁部Ia的在徑向上在外的周緣面與支撐法蘭5的下側或平行于此延伸的上側之間的角度α略微小于90°、即例如α =85°。
[0012]如由圖1b可見，基體I的壁部Ia的厚度從支撐法蘭5出發朝向下階梯狀地增加。基體I的壁部Ia的厚度的該增加也可連續地(例如錐狀地)實現。通過壁部Ia的厚度的增加，基體I的內徑Ri從在上部區域中的較大的值Ri2減小到在下部區域中的較小的值RΛ基體的外徑Ra在此在整個高度H上保持大致恒定。
[0013]基體I的壁部Ia的下端徑向向內彎折并且在彎折的區域中形成過渡區域8。在該過渡區域8中在基體I的壁部Ia處一體地模制有壁部7。過渡區域8在此構造成使得所模制的壁部7相對于壁部Ia彎折180°并且大致平行于壁部Ia伸延地向上延伸。柱狀構造的壁部7是撐開體4的組成部分，撐開體4除了壁部7之外包括在其處一體地模制的底部
6。撐開體4因此構造成大致罐形，這帶有在上部區域中的底部6和在其處向下聯接的柱狀壁部7。壁部7通過過渡部9劃分成兩個部段，即上部的外側的部段7a和下部的內側的部段7b。壁部7的厚度在外側的部段7a中和在內側的部段7b中近似等大。內側的部段7b的內徑r/在此小于外側的部段7a的內徑ri2并且相應地下部的內側的部段7b的外徑&1小于外側的部段7a的外徑ra2。撐開體4的下部的內側的部段7b的外徑d在此略小于基體I的壁部Ia的內徑R/。撐開體4的下部的內側的部段7b由此接合到基體中。撐開體4的上部的外側的部段7a的外徑ra2構造成略大于基體I的壁部Ia的最大內徑R/。[0014]為了將在圖1中不出的封閉兀件插入待封閉的孔3中，如在圖2a中所不，首先將封閉元件(松動地)置入孔中，其中，支撐法蘭5支撐在圍繞孔的壁部10處。基體I的外周緣(外徑Ra)在此緊挨地且優選地無隙地貼靠在孔3的內表面2處。基體I的外徑Ra有利地選擇成使得其略小于孔3的直徑D。在孔3的直徑例如D=22mm的情況下基體I的外徑Ra例如是21.9mm。
[0015]為了將封閉元件壓力密封地壓在孔3中，通過將撐開體4壓入基體I中將封閉元件帶到在圖2b中所示的位置中。通過在孔3的內部的方向I上將力作用到撐開體4的底部6上，過渡區域8 (在其中撐開體4的壁部7的下部的內側的區域7b模制在基體I的徑向向內彎折的壁部Ia處)首先變形。
[0016]在變形的裝配狀態(其在圖2b中示出)中，撐開體4完全壓入基體I中，使得底部6的表面與法蘭5的上側齊平地結束。在此通過塑性變形使壁部7的下部的內側的部段7b彎曲并且在孔3的內部的方向I上被向下壓。通過將撐開體4壓入基體I中，撐開體4的上部的外側的部段7a在壓入狀態中(圖2b)貼靠到基體I的壁部Ia的下部的部段的內表面(即內徑Ri1)處，其形成基體I的最小內徑民。因為撐開元件4的上部的部段7a的外徑^2大于基體I的內徑Ri1,撐開元件4在該位置中將基體I的壁部Ia在徑向上向外壓向孔3的內表面2，由此將封閉元件固定地和密封地保持在孔3中。
[0017]在撐開體4壓入基體I中時，撐開體的上部的外側的部段7a的形狀保持穩定，而使撐開體的下部的內側的部段7b以及過渡區域8 (在其處撐開體4的壁部7固定在基體I的壁部Ia處)塑性變形。然而由此不使撐開體4在基體I處的一件式的連接分離，如這在文件WO 2009/000317 Al的封閉元件中是這樣的情況。
[0018]圖3的實施例的封閉元件與根據圖1的封閉元件區別主要僅在于過渡區域8的構造，在其中撐開體4模制在基體I處。此外使用相同的附圖標記。
·[0019]不同于在根據圖1的封閉元件中，在該實施例中的過渡區域8在橫截面中構造成三角形，如尤其在圖3b中可見。基體I的壁部Ia的下端鈍角地并且徑向上指向內彎折以形成過渡區域8。然而在該實施例中壁部Ia的下端不彎折180° (如在圖1的實施例中)，而是僅彎折小于180°的鈍角。在圖3中所示的實施例中壁部Ia的下端徑向向內彎折的該角度為大約115°。處于90°與180°之間的其它彎折角度這里也可能。
[0020]在壁部Ia的彎折的端部處一體地，撐開體4的下部的內側的部段7b聯接到彎折的過渡區域8處。撐開體4的下部的內側的該部段7b (不同于在圖1的實施例中)在圖3中所示的實施例中彎曲地來構造，帶有下部的邊腿7b’和上部的邊腿7b’’。這兩個邊腿7b’和7b’ ’包圍大約115°的鈍角β。那么撐開體4的外側的部段7a聯接在上部的邊腿7b’ ’的上端處。如在圖1的實施例中那樣，整個封閉元件一件式地構造有其撐開體4和基體I。過渡區域8 (在其處撐開體4模制在基體處)以及撐開體4的下部的內側的部段7b構造成可塑性變形。
[0021]如在圖1中的實施例中那樣，在圖3中的實施例中撐開體4的上部的外側的部段7a的外徑ra2也(略微)大于基體I的內徑R/。
[0022]圖3的封閉元件如圖1的封閉元件那樣被壓入孔3中。壓入過程在圖4中以兩個步驟來示出。在第一步驟中是首先將封閉元件(松動地)插入孔3中，其中，支撐法蘭5支撐在圍繞孔3的壁部10處。在第二步驟中(圖4b)然而通過應用壓力將撐開體4壓入基體I中，直到底部6的上側與支撐法蘭5的上側齊平地結束。在撐開體4壓入基體I中時，過渡區域8以及撐開體4的有角度地構造的下部的部段7b (帶有邊腿7b’和7b’ ’)變形。同時，撐開體4的上部的外側的部段7a貼靠到基體I的壁部Ia的內表面處。由于與基體的壁部Ia的較小的內徑Ri1相比的撐開體的上部的外側的部段7a的較大的外徑ra2，壓入的撐開體4施加徑向向外作用的按壓力到基體I的壁部Ia上并且由此將基體I密封地壓向孔的內表面2。
[0023]在撐開體4壓入基體I中時，尤其在撐開體4的下部的內側的部段7b的下部的邊腿7b’與上部的邊腿7b’’之間的有角度的連接區域變形到在圖4b中示出的最終位置中。在該最終位置中內側的部段7b的這兩個邊腿7b’和7b’’彼此彎折180°，如在圖4b中所示。上部的外側的部段7a(其大致平行于孔3的縱軸線A延伸)那么與上部的邊腿7b’ ’之間大約包圍直角。通過撐開體4的內側的部段7b的這兩個邊腿7b’和7b’’的彎折，還加強撐開體4施加到基體I上的徑向按壓力。
[0024]在本發明的兩個實施例中封閉元件的組成部分可一件式地由金屬以深沖方法或者作為注塑件優選地由塑料來制造。根據本發明的封閉元件適宜地由金屬、例如不銹鋼或者鋁來制造并且設有覆層。在由塑料生產封閉元件時可利用玻璃纖維來強化。根據封閉元件的材料的彈性，變形也可彈性地和塑性地或者純彈性地實現。根據本發明的封閉元件可被用于封閉帶有在15mm至60mm的范圍中的直徑和在5與IOObar之間的公稱工作壓力的受壓力的孔。
[0025]利用上述實施例充分闡述了本發明。例如可能使基體I的柱狀的壁部Ia在外側在任意部位處設有凹部、裂口或者窗，以改善在孔中的錨固。對此，此外可使基體的外表面設有提高摩擦的覆層或設有突起部，如齒、滾花等。
[0026]封閉元件的橫截面形狀也可不同于這里示出的圓形。由此例如還可考慮正方形的或矩形的橫截面形狀。
[0027]原則上，例如通過可使底部6由較穩定的或者不那么高品質的材料構成，封閉元件還可多件式地來構造。
[0028]此外，封閉元件原則上也可設有一個或者多個篩式的開口，從而提供空氣或者液體透過性，然而來制止例如固體顆粒。
【權利要求】
1.一種封閉元件，其用于封閉受內壓力的孔、優選地在發動機缸體或閥體或者容器中的孔，所述封閉元件帶有能夠插入所述孔中的套筒狀的基體(1)，其外周緣在安裝狀態中密封地貼靠在所述孔(3)的內表面(2)處，其特征在于， 設置有所述基體(1)以及與它通過彎折的過渡區域(8)相連接的撐開體(4)。
2.根據權利要求1所述的封閉元件，其特征在于，所述基體(1)和所述撐開體(4)一件式地來構造。
3.根據權利要求1或2所述的封閉元件，其特征在于，在所述基體(1)處附加地模制有徑向向外伸出的支撐法蘭(5)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的封閉元件，其特征在于，所述基體(1)的壁部(Ia)的厚度從所述支撐法蘭(5)出發在所述孔(3)的內部(I)的方向上連續地或者階梯狀地增加。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的封閉元件，其特征在于，所述撐開體(4)構造成罐形，帶有底部(6)和模制在其處的壁部(7)。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的封閉元件，其特征在于，所述撐開體(4)在安裝狀態中接合到所述基體(1)中。
7.根據權利要求5或6所述的封閉元件，其特征在于，所述撐開體(4)的壁部(7)—體地模制在套筒狀的所述基體(1)處，其中，所述過渡區域(8)可變形地來構造。
8.根據權利要求7所述的封閉元件，其特征在于，套筒狀的所述基體(1)的在安裝狀態中指向所述孔⑶的內部⑴的端部(Ia)鈍角地彎折并且所述撐開體⑷的壁部(7) —體地模制在彎折的所述端部(Ia)處。
9.根據權利要求6至8中任一項所述的封閉元件，其特征在于，在未安裝的狀態中在所述撐開體(4)的壁部(7)中成形有過渡部(9)，其將所述壁部(7)劃分成外側的部段(7a)和內側的部段(7b)，其中，外側的所述部段(7a)的外徑(ra2)大于內側的所述部段(7b)的外徑(r?)。
10.根據權利要求9所述的封閉元件，其特征在于，外側的所述部段(7a)的外徑(ra2)大于、尤其略微大于套筒狀的所述基體(1)的內徑(Ri1)。
11.根據權利要求9或10所述的封閉元件，其特征在于，在未安裝的狀態中僅所述撐開體(4)的內側的部段(7b)接合到所述基體(1)中。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的封閉元件，其特征在于，所述元件的任意部分設有凹部、裂口、窗等。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的封閉元件，其特征在于，所述基體(1)的外表面至少部分地設有提高摩擦的覆層并且/或者設有突起部如齒、滾花等。
14.一種用于利用根據權利要求1至13中任一項所述的封閉元件密封受內壓力的孔(3)的方法，其特征在于，首先將所述封閉元件插入所述孔(3)中并且接著通過應用壓力到撐開體(4)上來壓入其中，其中，在將所述封閉元件壓入所述孔(3)中時通過變形將所述撐開體(4)壓入所述基體(1)中，以便在徑向上將所述基體(1)壓向所述孔(3)的內表面⑵。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，在將所述封閉元件壓入所述孔(3)中時通過變形軸向上向所述孔(3)的內部(I)的方向和/或徑向上向所述孔(3)的縱軸線(A)的方向按壓所述撐開體(4)的內側的部段(7b)。
16.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，在將所述封閉元件壓入所述孔(3)中時在保持其形狀的情況下軸向上向所述孔(3)的內部(I)的方向按壓所述撐開體(4)的外側的部段(7a)，使得所述撐開體(4)的外側的部段(7a)施加在徑向上向外作用的擠壓力到所述基體⑴上。
17.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，在將所述撐開體(4)壓入所述基體(1)中時在所述基體(1)與所述撐開體(4)之間的一件式的連接被彈性地或塑性地變形、然而不被松開。·
【文檔編號】F16L55/115GK103857953SQ201180073023
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2011年8月23日 優先權日:2011年8月23日
【發明者】J.克勞爾, B.維斯特 申請人:Kvt-科尼格股份公司