襯套組件和組裝該襯套組件的方法
2023-07-29 08:47:06 2
襯套組件和組裝該襯套組件的方法
【專利摘要】襯套組件（100）包括墊圈（110），該墊圈（110）包括限定為從其中穿過的開口（130）。圓柱體（120）包括尺寸設計為插入到墊圈的開口內的第一端（230）和相對的第二端（240）。圓柱體（120）由智能材料製造，該智能材料配置為當圓柱體的至少一部分被定位在墊圈的開口（130）內時選擇性地擴張。
【專利說明】襯套組件和組裝該襯套組件的方法
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及襯套，並且更具體地涉及包括襯套組件和分離的法蘭的襯套系統。
【背景技術】
[0002]至少某些已知的襯套，比如一些已知的形狀記憶襯套，通過在開口內擴張該襯套而被安裝。例如，為了安裝這種形狀記憶襯套，熱量和/或其他能量被施加以將襯套從拉緊的馬氏體(martensitic)狀態轉換為成形的奧氏體(austenitic)狀態。在轉換過程中,襯套徑向地向外擴張以填充開口並且由此變成以過盈配合的方式連接在開口內。通常，該擴張通過施加與初始施加的能量相反的能量而可逆轉。例如，如果熱量被用於將該襯套固定在開口中，那麼當使用液態氮或一些其他冷卻源將襯套顯著冷卻時，襯套通常可以被從開口移除。
[0003]然而，在至少一些應用中要求更複雜的襯套，其包括額外的特徵和/或特性，比如法蘭。基於襯套的用途，至少一些已知的具有法蘭的襯套使用冷縮配合技術和/或使用由例如心軸施加的強力而被安裝。然而，可以意識到的是，這種安裝方法可能破壞襯套和/或其中安裝襯套的結構，因此導致有缺陷的安裝。這樣，形狀記憶襯套的使用可能被限制。而且，形狀記憶技術通常不用於安裝具有法蘭的襯套，因為這種襯套的不同部分通常以不同的速率擴張。
[0004]因此，具有考慮到上述問題中的至少某一些以及可能的其他問題的方法和設備是有利的。
【發明內容】
[0005]一方面，襯套組件被提供。襯套組件包括墊圈，該墊圈包括被限定為由其中穿過的開口。圓柱體包括尺寸設計為插入到墊圈開口內的第一端以及相對的第二端。該圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置成當該圓柱體的至少一部分被定位在墊圈開口內時選擇性地擴張。
[0006]另一方面，用於與墊圈一起使用的襯套被提供，該墊圈包括被限定為由其中穿過的開口。該墊圈包括圓柱體，該圓柱體包括尺寸設計為插入到墊圈開口內的第一端以及相對的第二端。該圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置成當該圓柱體的至少一部分被定位在墊圈開口內時選擇性地擴張。
[0007]仍在另一方面，用於組裝襯套組件的方法被提供。該方法包括將圓柱體的第一端定位在由墊圈限定的開口內。圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置成選擇性擴張。當圓柱體的第一端被定位在墊圈開口內時，圓柱體被擴張。
[0008]仍在另一方面，提供了一種襯套組件，其包括:包含被限定為由其中穿過的開口的墊圈；和圓柱體，其包含尺寸設計為插入到墊圈開口內的第一端以及相對的第二端，該圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置成當該圓柱體的至少一部分被定位在墊圈開口內時選擇性地擴張；其中該圓柱體被配置成以過盈配合的方式固定在墊圈開口內；其中墊圈進一步包含形成為具有第一配置的內表面，並且圓柱體的第一端進一步包含外表面，該外表面被形成為具有與第一配置基本互補的第二配置；其中墊圈進一步包含在墊圈開口周圍環形間隔的多個槽口，並且圓柱體的第一端進一步包含多個凸起，其尺寸和取向被設計為匹配在多個槽口內；其中該墊圈進一步包含在墊圈開口周圍環形延伸的凹陷的內輪緣，並且圓柱體的第一端包含唇緣，其尺寸和取向被設計為匹配在凹陷的內輪緣內，使得當圓柱體的至少一部分完全插入到墊圈開口內時，圓柱體的上表面與墊圈的上表面基本齊平；其中圓柱體由智能材料製造，所述智能材料包含形狀記憶合金和形狀記憶聚合物中的至少一種；並且進一步包含設置在墊圈和圓柱體之間的密封件。
[0009]仍在另一方面，提供了與墊圈一起使用的襯套，該墊圈包括被限定為由其中穿過的開口，該襯套包括圓柱體，該圓柱體包括尺寸被設計為插入到墊圈開口內的第一端以及相對的第二端，該圓柱體由智能材料製造，所述智能材料被配置成當該圓柱體的至少一部分被定位在墊圈開口內時選擇性地擴張；其中圓柱體被配置為以過盈配合的方式固定在墊圈開口內；其中圓柱體的第一端進一步包含外表面，該外表面被形成為具有與墊圈的內表面基本互補的配置；其中第一端進一步包含多個凸起，該凸起的尺寸和取向被設計為匹配在墊圈的多個槽口內；其中第一端包含唇緣，該唇緣的尺寸和取向被設計為匹配在墊圈的凹陷的內輪緣內，使得當圓柱體的至少一部分完全插入到墊圈開口內時，圓柱體的上表面與墊圈的上表面基本齊平；並且，其中圓柱體由智能材料製造，該智能材料包含形狀記憶合金和形狀記憶聚合物中的至少一種。
[0010]仍在另一方面，用於組裝襯套組件的方法被提供，該方法包含:將圓柱體的第一端定位到由墊圈限定的開口內，圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置成選擇性擴張；並且當圓柱體的第一端被定位在墊圈開口內時，擴張圓柱體；其中擴張圓柱體進一步包含擴張圓柱體，使得圓柱體以過盈配合的方式固定在墊圈開口內；其中定位圓柱體的第一端進一步包含使第一端對準在墊圈開口內，該墊圈包括形成為具有第一配置的內表面，第一端包括外表面，該外表面被形成為具有與第一配置基本互補的第二配置；其中定位圓柱體的第一端進一步包含使第一端對準在墊圈開口內，墊圈包括在墊圈開口周圍環形間隔的多個槽口，第一端包括多個凸起，該凸起的尺寸和取向被設計為配合在多個槽口內；並且，其中定位圓柱體的第一端進一步包含將第一端的唇緣定位在墊圈開口周圍環形延伸的墊圈的凹陷的內輪緣內，使得當圓柱體的第一端完全插入到墊圈開口內時，圓柱體的上表面與墊圈的上表面基本齊平；並且進一步包含在圓柱體和墊圈之間定位密封件。
[0011]本文所描述的特徵、功能和優勢可以在本公開的各種實施例中獨立實現，或者可以在其他實施例中結合，其進一步的細節可以參考以下說明書和附圖得到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是示例性襯套組件的側視圖；
[0013]圖2是圖1中示出的襯套組件的底部透視圖；
[0014]圖3是示例性法蘭組件的側視圖，該法蘭組件可以與圖1中示出的襯套組件一起使用；
[0015]圖4是圖3中示出的法蘭組件的頂部透視圖；[0016]圖5是示例性襯套組件的側視圖,該襯套組件可以與圖1中示出的襯套組件一起使用；
[0017]圖6是圖5中示出的襯套組件的底部透視圖；以及
[0018]圖7是示例性方法的流程圖，其可以被實施以組裝圖1中示出的襯套組件。
[0019]儘管各種實施例的具體特徵可能在一些附圖中示出而沒有在其他附圖中示出，但這僅僅是為了方便。任何附圖的任何特徵均可以結合任何其他附圖中的任何特徵被參考和/或要求保護。
【具體實施方式】
[0020]本文所描述的主題總體涉及襯套，並且更特別涉及包括襯套組件和分離的法蘭組件的襯套系統。在一個實施例中，法蘭組件是墊圈，該墊圈包括限定為從其中穿過的開口，並且襯套組件是圓柱體，該圓柱體具有尺寸被設計為匹配在墊圈開口內的第一端。圓柱體由配置成擴張的智能材料製造。如此，襯套組件和/或法蘭組件可預見為可擴張的，因此使得形狀記憶技術能夠被用於襯套安裝應用中。
[0021]本文所使用的「智能材料」涉及具有一種或更多種屬性的材料，其通過使用外部激勵而可選擇性地改變，所述外部激勵包括但不限於:應力、溫度、溼度、pH、電場和/或磁場。如本文所使用的，「形狀記憶材料」涉及形狀通過使用外部激勵可選擇性改變的材料，所述外部激勵包括但不限於:應力、溫度、溼度、pH、電場和/或磁場。
[0022]如本文所使用的，以單數形式表述並且跟在詞語「一個」或「一」之後的元件或步驟應當被理解為不排除多個元件或步驟，除非這種排除被明確表述。而且，參考本發明的「一個實施例」和/或「示例性實施例」不意圖解釋為排除同樣併入了所表述的特徵的已有的額外的實施例。
[0023]圖1和圖2均說明了包括法蘭組件或墊圈110的示例性襯套組件100，以及連接到墊圈110的襯套組件或體120。圖3和圖4說明了墊圈110。圖5和圖6說明了體120。在示例性實施例中，墊圈110是基本平面的盤，其包括限定為從其中穿過的開口 130。在示例性實施例中，開口 130的尺寸被設計為接收其中的體120的至少一部分。更具體的，在示例性實施例中，墊圈110具有限定開口 130的內表面140。在示例性實施例中，內表面140具有促使將墊圈110固定到體120的分層的或第一配置。更具體的，在示例性實施例中，內表面140包括上部部分150，其形成為具有上部內直徑170，而下部部分160形成為具有下部內直徑180，該下部內直徑180小於上部內直徑170。因此，在示例性實施例中，下部部分160是在開口 130周圍環形延伸的凹陷的內輪緣。
[0024]在示例性實施例中，上部部分150形成為具有上部部分高度190，而下部部分160形成為具有下部部分高度200。而且，在示例性實施例中，上部部分150是基本圓柱形的並且由連續的光滑壁限定，而下部部分160形成為具有連續壁，該壁包括在開口 130周圍環形間隔的多個槽口 210。可替換地，內表面140可以具有使襯套組件100能夠發揮本文所述功能的任何其他配置。
[0025]在示例性實施例中，體120是基本圓柱形的並且包括限定為從其中穿過的孔220。在示例性實施例中，體120具有第一端230和第二端240，該第一端的尺寸被設計為匹配在開口 130內，所述第二端240與第一端230相對。而且，在示例性實施例中，第一端230具有外表面250，該外表面250具有使墊圈110能夠固定連接到體120的分層的或第二配置。更具體地，在示例性實施例中，第一端230包括與上部部分150基本互補的唇緣260，以及從體120徑向向外延伸的多個凸起270，並且所述凸起270與下部部分160或更具體地與槽口210基本互補。也就是，當體120完全插入到開口 130內時，外表面250的至少一部分基本抵靠內表面140配合。在示例性實施例中，唇緣260具有唇緣外直徑280，其略小於上部內直徑170。而且，唇緣260形成為具有唇緣高度290，該唇緣高度290與上部部分150的高度大致相同。在示例性實施例中，體120形成為具有體外直徑300，其略小於下部內直徑180。而且，在示例性實施例中，凸起270的尺寸、形狀和/或取向被設計為與槽口 210配合。更具體的，在示例性實施例中，凸起270形成為具有凸起高度310，其與下部部分高度200大致相同。可替換的，外表面250可以具有使襯套組件100能夠發揮本文所述功能的任何其他配置，包括但不限於:正方形或矩形形狀的凸起、錐形形狀的凸起、楔形形狀的凸起、圓形凸起和/或不規則形狀的凸起。
[0026]在示例性實施例中，體120由智能材料製造，該智能材料使體120或者更具體地使第一端230能夠選擇性擴張。智能材料可以包括但不限於形狀記憶合金和/或形狀記憶聚合物。在示例性實施例中，墊圈110由與用於製造體120的智能材料兼容的材料製造，比如但不限於裝填碳的聚合物材料。例如，在示例性實施例中，用於製造墊圈110和/或體120的材料是充分抗腐蝕的和/或抗靜電電荷積累的。可替換的，體120和/或墊圈110可以由使襯套組件100能夠發揮本文所述功能的任何材料或材料的組合製造。
[0027]墊圈110和/或體120配置為相匹配，使得在組裝時，墊圈110和/或體120相對彼此不旋轉。例如，在可替換的實施例中，通過適當的力在墊圈Iio和第一端230之間形成過盈配合，使得墊圈110和/或體120不包括任何槽口 210和/或凸起270。此外或可替換的，墊圈110和/或體120可以具有但不限於:多邊形形狀、正方形形狀和/或橢圓形形狀。墊圈110和/或體120可以具有使襯套組件100能夠發揮本文所述功能的任意尺寸、形狀和/或配置。
[0028]在襯套組件100的組裝過程中，第二端240被插入到開口 130中，並且體120軸向移動和/或旋轉，直到第一端230接合開口 130。更具體的，凸起270以緊密容限被定位在槽口 210中，而唇緣260的下部表面320抵靠下部部分160的上部表面330定位。而且，當體120相對墊圈110定位而完全插入時，唇緣260的上部表面340與上部部分150的上部表面350基本齊平。
[0029]在示例性實施例中，體120或更具體地第一端230在開口 130中擴張，使得在墊圈110和第一端230之間形成過盈配合。更具體的，在示例性實施例中，熱量和/或其他能量被施加到體120以促使將第一端230從拉緊的馬氏體狀態轉換為成形的奧氏體狀態。在轉換過程中，第一端230擴張以填充開口 130，並且變為以過盈配合的方式固定在開口 130中。此外，該擴張通過施加與初始施加的能量相反的能量而可逆轉，比如通過液態氮的冷卻。額外的或可替換的，密封件(未示出)可以被定位在墊圈110和體120之間，使得墊圈和體的接口被充分流體密封。在這種實施例中，襯套組件100可以適合用於燃料應用和/或液壓應用中。
[0030]圖7是示例性方法400的流程圖，其可以被實施以組裝襯套組件100。在示例性實施例中，體120的第一端230被定位410在限定在墊圈110中的開口 130內。更具體的，在示例性實施例中，凸起270被基本定位在槽口 210內以促使外表面250和內表面140的對準。而且，在示例性實施例中，唇緣260抵靠下部部分160設置以將體120完全插入到開口130中。更具體的，在示例性實施例中，唇緣260的上部表面340與上部部分150的上部表面350基本齊平，以促使將體120完全插入到開口 130中。在至少一些實施例中，密封件被定位在墊圈110和體120之間，使得墊圈和體的接口充分流體密封。
[0031]如以上詳細描述的，在示例性實施例中，體120由可選擇性擴張的智能材料製造。在示例性實施例中，體120被擴張420以促使將第一端230固定在開口 130中。更具體的，在示例性實施例中，體120被擴張420以將第一端230以過盈配合的方式固定在開口 130內。
[0032]本文所述主題總體涉及襯套，並且更具體涉及包括襯套組件和分離的法蘭組件的襯套系統。此處描述的實施例使與形狀記憶襯套和法蘭襯套相關聯的益處能夠實現。例如，此處描述的實施例使能增加開口的容限，增加維修和/或替換的容易度和/或減少對用於安裝襯套組件的結構的損壞。
[0033]上文詳細描述了使用具有法蘭特徵的形狀記憶襯套的系統和方法的示例性實施例。該系統和方法並不限於此處所描述的具體實施例，而是系統的組件和/或方法的步驟可以獨立地並且與本文描述的其他組件和/或步驟相分離地使用。每個組件和每個方法步驟也可以與其他組件和/或方法步驟結合使用。儘管各個實施例的具體特徵可能在一些附圖中示出而沒有在其他附圖中示出，但這僅僅是為了方便。附圖的任何特徵均可以與任何其他附圖的任何特徵相結合地參考和/或要求保護。
[0034]本說明書使用示例以公開實施例，包括最佳模式，並且也使本領域的任何技術人員能夠實施該實施例，包括製造和使用任何裝置或系統並且執行所包含的任何方法。本公開的專利性範圍由權利要求限定，並且可以包括本領域的技術人員所想到的其他示例。如果其他示例具有的結構元件與權利要求的書面語言沒有區別，或者如果這些其他示例包括與權利要求的書面語言無實質區別的等價的結構元件，則這些其他示例意圖包括在權利要求的範圍內。
【權利要求】
1.一種襯套組件，包括: 墊圈，其包括限定為從其中穿過的開口 ；和 圓柱體，其包括尺寸被設計為插入到所述墊圈的開口內的第一端和相對的第二端，所述圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置為當所述圓柱體的至少一部分被定位在所述墊圈的開口內時選擇性地擴張。
2.根據權利要求1所述的襯套組件，其中所述圓柱體被配置為以過盈配合的方式固定在所述墊圈的開口內。
3.根據權利要求1或2所述的襯套組件，其中所述墊圈進一步包括形成為具有第一配置的內表面，並且所述圓柱體的第一端進一步包括形成為具有與所述第一配置基本互補的第二配置的外表面。
4.根據前述任一權利要求所述的襯套組件，其中所述墊圈進一步包括在所述墊圈的開口周圍環形間隔的多個槽口，並且所述圓柱體的所述第一端進一步包括多個凸起，該凸起的尺寸和取向被設計為配合在所述多個槽口內。
5.根據前述任一權利要求所述的襯套組件，其中所述墊圈進一步包括在所述墊圈的開口周圍環形延伸的凹陷的內輪緣，並且所述圓柱體的所述第一端包括唇緣，該唇緣的尺寸和取向被設計為配合在所述凹陷的內輪緣內，使得當所述圓柱體的至少所述部分完全插入到所述墊圈的開口內時，所述圓柱體的上表面與所述墊圈的上表面基本齊平。
6.根據前述任一權利要求所述的襯套組件，其中所述圓柱體由智能材料製造，該智能材料包含形狀記憶合金和形狀記憶聚合物中的至少一種。
7.根據前述任一權利要求所述的襯套組件，進一步包括設置在所述墊圈和所述圓柱體之間的密封件。
8.一種組裝襯套組件的方法，所述方法包括: 將圓柱體的第一端定位到由墊圈限定的開口內，所述圓柱體由智能材料製造，該智能材料被配置成選擇性地擴張；以及 當所述圓柱體的第一端被定位在所述墊圈的開口內時，擴張所述圓柱體。
9.根據權利要求8所述的方法，其中擴張所述圓柱體進一步包括擴張所述圓柱體，使得所述圓柱體以過盈配合的方式固定在所述墊圈的開口內。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中定位圓柱體的第一端進一步包括使所述第一端對準在所述墊圈的開口內，所述墊圈包括形成為具有第一配置的內表面，所述第一端包括外表面，該外表面形成為具有與所述第一配置基本互補的第二配置。
11.根據權利要求8-10中任一項所述的方法，其中定位圓柱體的第一端進一步包括使所述第一端對準在所述墊圈的開口內，所述墊圈包括在所述墊圈的開口周圍環形間隔的多個槽口，所述第一端包括多個凸起，該凸起的尺寸和取向被設計為配合在所述多個槽口內。
12.根據權利要求8-11中任一項所述的方法，其中定位圓柱體的第一端進一步包括將所述第一端的唇緣定位在所述墊圈的開口周圍環形延伸的所述墊圈的凹陷的內輪緣內，使得當所述圓柱體的所述第一端完全插入到所述墊圈的開口內時，所述圓柱體的上表面與所述墊圈的下表面基本齊平。
13.根據權利要求8-12中任一項所述的方法，進一步包括在所述圓柱體和所述墊圈之間定位密封件。
【文檔編號】F16C43/02GK103797254SQ201280044402
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年8月9日 優先權日:2011年9月12日
【發明者】R·E·埃亨, C·L·紐伯特, J·P·埃爾文, P·A·科羅納多, B·A·詹森 申請人:波音公司