具有熱熔斷器功能的封閉件的製作方法

2023-05-01 01:01:51

專利名稱：具有熱熔斷器功能的封閉件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有熱熔斷器功能的封閉件，特別是，本發明涉及到流體動力學的把水流能量變為機械能量的機器，其工作空間藉助一種具有熱熔斷器功能的封閉件密封，與周圍環境隔絕。
背景技術：
具有熱熔斷器功能的封閉件已被人們所知。這種封閉件有助於空腔密封，例如針對環境，哪些介質將滿足流體力學的工作空間並被封閉。在通常情況下，該密封件安裝於一個盒內，其直接形成一個空腔或至少是間接地圍成一個空腔。封閉件與空腔內的熱傳導相結合，例如包括液態的工作介質。
熱熔斷器功能的意義在於，密封件的溫度取決於空腔內的溫度，在預先規定的溫度極限值以下或在預先規定的溫度極限值以上會自行開啟。例如應用於流體動力水流使能量變為機械能量的機器的情況下，特別是流體動力的聯接，這種功能用來保證工作介質從流體動力的聯接機構中自動流出。因此可避免流體動力的聯接機構發生過熱。
已知的具有熱熔斷器功能的封閉件被設計成熔斷器式螺栓狀。代表現有技術發展狀態的這種熔斷器式螺栓如圖1所示。這種熔斷器式螺栓有一個殼體，在該殼體中打了一個通孔。在整個通孔的橫截面範圍內插入很粗的熔焊焊料把通孔密封起來，保證液密。將這樣準備好的熔斷器式螺栓旋入一個需要封閉的空腔圍壁上開口內，例如旋入一個流體動力流動能量機械的殼體內，並用一個密封圈，例如將螺栓頭的下部圍壁處密封起來。
為了能夠抗得住空腔內的高壓，確保達到可靠的封閉功能，必須保證熔焊焊料在通孔整個橫截面的範圍內達到相當的粗度。為此需要相對較大的熔焊焊料體積。例如，在液力聯軸節的外殼圍壁上採用這樣的熔斷器式螺栓時，如果要把直徑9毫米的通孔用熔斷器式螺栓可靠地封閉起來，則熔焊焊料的體積為700立方毫米(mm3)。
已知的具有熱熔斷器功能的封閉件是有缺點的。其中一個顯著的缺點在於，當需要封閉的空腔內的溫度達到其預先規定的極限值時，起動時間太長。這樣，待熔化了相對量大的熔焊焊料和通道得以開通時，已經持續了相當長的時間，並會形成明顯的過熱。在一般情況下，通道尚未開通的這段時間內，被密封的工作空間內的溫度繼續上升，這將導致顯著的超溫。
另外，當環境溫度，或更確切地說，當封閉空腔殼體的溫度明顯低於空腔溫度時，起動滯後將進一步延長。在這種情況下，整個螺栓體內的熔焊焊料受外部低溫的影響，更不利於熔化。
如果在液力聯軸節中採用這樣的一種熔斷器式螺栓，有可能出現例如大約50K的超溫，這就是說，工作介質的溫度要比熔焊焊料的額定溫度高約50K。這一超溫取決於工作介質的加熱速度。

發明內容
本發明的目的在於提供一種具有熱熔斷器功能的封閉件，其具有起動時間短，開啟功能可靠的特點，適合用於封閉流體動力流動能量機械的工作空間，特別是液力聯軸節的工作空間。
為達到上述目的，本發明提供一種具有熱熔斷器功能的封閉件，其包含有一個封閉件本體，被插入到一個需要密封的開口內，例如，封閉件本體可以插入到流體動力流動能量機械的，特別是液力聯軸節的外殼壁中，以便密封聯軸節殼體內的工作空間，與外部環境隔絕。
該具有熱熔斷器功能的封閉件有一個熔斷器元件，插在封閉件本體中。熔斷器元件在預先規定的極限溫度以下使設在封閉件本體內的通道保持封閉。超過預先規定的極限溫度時，熔斷器元件熔化，從而將封閉件本體內的通道打通。此時沒有必要、且一般也不規定熔斷器元件立即完全關閉通道。根據本發明的一種技術方案，將一通孔或通道設在本發明具有熱熔斷器功能的封閉件的封閉件本體中，在通孔或通道內插入一個螺栓。熔斷器元件使螺栓和封閉件本體相連，保持形狀不變，也就是在熔斷器元件溫度低於熔化溫度時保持形狀精確不變。這樣，在低於熔化溫度的溫度下，螺栓使封閉件本體中的通道保持密封狀態。熔斷器元件最好採用熔焊焊料，最好置於螺栓的外周邊與封閉件本體中通孔的內周邊之間，形狀呈環形。
根據本發明的另一種技術方案，有一個帶有通孔的套筒被插入到封閉件本體中。在套筒的通孔中也插入一個螺栓，將通孔封閉起來。不論是套筒還是螺栓都可以採用中空的圓柱形或圓筒形橫截面。
在本發明的第二種技術方案中，熔斷器元件同樣也是這樣安排的，即在達到熔化溫度之前，套筒和螺栓互相相連，保持形狀不變，在預先規定的極限溫度下螺栓穩定地保持在套筒內，使套筒中的通道處於密封狀態。
進一步，本發明還包含有一個基體，用於接收在超過預先規定的極限溫度時熔斷器元件熔化後從通孔落入套筒中的螺栓。因此，螺栓插入套筒中的方式最好能保證螺栓從套筒中分離時沿著預選規定的退出方向退出。基體有一個開口，沿著螺栓的退出方向與套筒相鄰布置。基體有一個或多個通孔，通向開口，因此，當螺栓從套筒中分離出來時，仍能保證通過封閉件有一道導流的連接通道。
熔斷器元件最好是一種熔焊焊料，特別是一種低共熔的熔焊焊料，置於螺栓的外周邊與套筒上通孔的內周邊之間。因此，螺栓通過熔焊焊料被熔焊在套筒的通孔內。
螺栓和/或套筒最好採用高熱導率材料製成，例如用銅或黃銅製成。


圖1為現有技術的一個封閉件的示意圖；圖2中，圖2a和圖2b分別為本發明提供的具有熱熔斷器功能的封閉件的安裝位置和完成脫開後位置的示意圖；圖3為本發明提供的具有熱熔斷器功能的封閉件採用第一種技術方案的製造方法示意圖；圖4中，圖4c為配有本發明提供的具有熱熔斷器功能的封閉件的液力聯軸節，圖4a和圖4b示出了安裝在液力聯軸節中使用的一種代表現有技術發展狀態的封閉件，他們體現了使用本發明的液力聯軸節和現有技術發展狀態的比較示意圖；圖5為本發明提供的具有熱熔斷器功能的封閉件採用第一種技術方案的結構示意圖；
零部件標號說明1 封閉件本體2 熔斷器元件2.1熔焊焊料柱3 套筒3.1通孔3.2內周邊3.3筒底3.4撐件4 螺栓4.1外周邊4.2盲孔4.3敞開邊4.4栓頭4.5底部範圍5 出口方向6 基體6.1開口6.2通孔6.3外螺紋7 密封件8 工具9 壓力彈簧10 空腔20 工作空間具體實施方式
以下根據圖2～圖4，說明本發明的一種最佳實施方式。
圖1所示為代表現有技術發展狀態的一個封閉件。可以看出，封閉件有一個封閉件本體1，其中設有通道1.1，該通道用一個熔斷器元件2封閉。熔斷器元件是一種熔焊焊料，在通道1.1的整個斷面範圍內被置於通道1.1中，並顯示很大的厚度。
另外在圖4a和圖4b中還示出了安裝在液力聯軸節中使用的一種代表現有技術發展狀態的封閉件。液力聯軸節中的這樣一種封閉件有一定的起動滯後，導致工作介質超溫約50K，超溫與工作介質的加熱速度有關。這意味著，液力聯軸節工作介質的溫度大約比熔焊焊料的額定溫度高約50K。
圖2所示為根據本發明的封閉件，圖2a所示是脫開前的安裝位置示意圖，圖2b所示是完成脫開後的狀態示意圖。
封閉件本體1有一個基體6，該基體設有一個開口6.1。開口6.1取圓柱形鑽孔的形式，它是作為盲孔或作為不通孔被置入的。在該盲孔開放的端部插入一個套筒3。在盲孔對面的一端是把開口6.1與外部環境接通的導流通孔。
套筒3有一個圓柱形的通孔3.1，該通孔與開口6.1同軸對準。另外，套筒3還有一個撐件3.4，利用該撐件3.4套筒3在正面一個直徑大於開口6.1的凹穴中插入開口6.1。在圖5中可以清楚地看出，在基體6與撐件3.4之間插入了一個被設計成O形密封圈的密封件7。在撐件的另一邊，基體6向內側卷邊，因而產生一個收縮的邊緣(見箭頭)，將套筒緊固在基體6中。
在套筒3中插入了一個螺栓4，也就是說螺栓4的外周邊4.1與套筒3的內周邊3.2對置。在外周邊4.1與內周邊3.2之間插入一個用熔焊焊料製成的熔斷器元件2，在達到熔化溫度之前，套筒3與螺栓4相互連接，(安裝位置)。
在安裝位置中，封閉件是液密的。套筒3藉助於密封件7與基體6密封和熱絕緣，而螺栓4的液密也是通過熔斷器元件2與套筒3熔焊在一起。超過預先規定溫度極限值時，熔斷器元件熔化，斷開螺栓4與套筒3之間的嚙合連接。這樣，例如由於被封閉的空腔內部的超壓，螺栓4可能脫開套筒3，並完全移動到基體6中的空腔6.1內(完成脫開後的狀態)。在這種狀態下，在基體6的頭部範圍內有一個穿越封閉件，經過通孔6.2的導流連接，如圖所示，該頭部範圍被設計成封閉螺栓，通過基體6中的開口6.1和套筒3中的圓柱形通孔3.1進入原先被封閉的空腔的內部空間。
這樣，螺栓4就被添加了一個栓頭4.4，它凸出於螺栓4的外周邊4.1，位於套筒3的端面，為螺栓4預設了一個出口方向5。
如圖5中所示，在一較佳的結構形式中，在栓頭4.4與面對基體6中的開口6.1的那一部分之間插入了一個壓力彈簧9。當在螺栓4與套筒3之間的熔斷器元件2熔化時，該壓力彈簧把螺栓4從套筒3內的通孔3.1中完全頂出來，推入空腔6.1中。顯而易見，也可以使用另外一種壓力元件代替壓力彈簧，此外還可以附加或代之以一個拉力元件，固定在例如基體6中和螺栓4上，讓拉力沿著出口方向5作用到螺栓上。根據圖5中所示的結構形式，螺栓4是實心圓柱體，容納壓力彈簧9的空腔6.1經過一個鑽孔與外界環境相通，因此，在脫開狀態下，介質可以從原先封閉的腔室中流出(在圖5中是自右向左流)。
在圖5中表示，螺栓在中線以上處於脫開狀態，和在中線以下則處於安裝位置。與此相應的，壓力彈簧9在中線以上基本上處於鬆弛狀態，而在中線以下則完全處於縮緊狀態。基體6被設計成閉鎖螺栓，如圖所示，它配有外螺紋6.3，以便旋入外殼圍壁。與此相應的，基體也可以在其頭部範圍有一道外六角邊緣或內六角邊緣，以便使用螺栓緊固工具。
如圖2和圖3中所示，螺栓4有一個盲孔4.2，讓它幾乎完全穿過且僅僅不穿過已密封的底部範圍。空心螺栓4的圍壁較薄，可以很快加熱，因此能把在底部範圍內的熱量迅速傳導到熔焊焊料。為此，螺栓4最好用熱傳導率高的銅製成。這一要求同樣適用於套筒3，即最好用銅製成薄壁套筒，以便於把外側的，例如需要封閉的空腔10周邊範圍內的熱量近乎毫不延遲地傳送到熔焊焊料。因為套筒3藉助於密封件7發熱對基體6起絕熱作用，所以只有很少的熱量能從套筒3傳導到基體6，這就是說，套筒不會被基體所冷卻。因此，脫開時間非常之短。
無論是套筒還是螺栓都可以用鍍鋅銅製造。圖3中所示是製造根據本發明的封閉件的中間狀態。根據相應的製造封閉件的最佳工藝方法，要把套筒3首先製成一端封閉和另一端敞開的空心體，就是說製成氣缸體，設一個盲孔，保留筒底3.3。
套筒3基本上是垂直的，讓敞開的一端朝上，封閉的一端(筒底3.3)朝下。將熔焊焊料置於空腔內，也就是說置於套筒的盲孔內，在筒底3.3上形成一個熔焊焊料柱體2.1。緊接著，把螺栓4插入空腔中，也就是說插入到盲孔中，保證它封閉的端面浸入到熔焊焊料柱體2.1中。螺栓4的浸入部分排出的熔焊焊料的體積被排出並轉入螺栓4與套筒3之間的中間空間，也就是說，轉入螺栓的外周邊4.1與套筒的內周邊3.2之間。在該處，熔焊焊料被焊固，將螺栓4和套筒3嚙合連接起來，同時使它們相互密封。作為補充或可替代的方案，也可以在正面，例如在螺栓4的栓頭4.4與對面的套筒3的端面之間進行密封。
緊接著，將套筒3的筒底3.3分離，例如用機加工的方法分離。這樣，在套筒內形成了通孔3.1，在未脫開狀態下，該通孔用螺栓4封閉。
如圖3中所示，套筒4可以有一個撐件3.4，在螺栓4與套筒3之間生成嚙合連接時，套筒4利用撐件3.4固定在一個工具8中。如上所述，撐件3.4同時還用來將套筒3與基體6密封起來。
根據本發明設計的封閉件只需要少量的熔焊焊料，在圖示的實施例中，約需要105mm3的熔焊焊料。
圖4C中示出了一種液力聯軸節，在其殼體內使用了上文所述的封閉件。聯軸節有一個工作空間20，相當於需要密封的空腔10。工作空間直接或間接受聯軸節外殼包圍，其中，外殼承受聯軸節工作介質的壓力。由於如圖所示被設計成封閉螺栓的封閉件的裝入，封閉件使工作介質的負荷在正面進入封閉件殼體上的通孔，工作介質的溫度被傳送到封閉件。工作介質超過預先規定極限溫度時，封閉件中的熔焊焊料熔化，封閉件插入其中的開口幾乎在其整個橫截面的範圍內(除了基體的圍壁以外)敞開，工作介質從而從聯軸節中流出。
根據本發明封閉件的一種較簡單的實施型式，可以省去圖2至圖4中所示的套筒3，讓螺栓4直接在一個通孔中裝入封閉件本體1。在這種情況下，熔斷器元件2將螺栓4直接與封閉件本體1相連接，亦即熔斷器元件2以形成一個環圈的形狀被置於螺栓4的外周邊與封閉件本體1通孔的內周邊之間。在這一實施型式中，作為螺栓的材料最好採用這樣一種材料，它一方面能藉助熔斷器元件把熔焊焊料可靠地熔焊在封閉件本體1中，另一方面同時又能把大熱量的熱流從它始發的端面傳送給熔焊焊料。根據一種特殊的實施型式，螺栓4可採用一種在封閉件的脫開溫度下已經軟化的材料。但是，對於可靠地脫開功能起決定性作用的一點在於，特別是置於周邊的熔焊焊料能在預先規定的溫度下通過熔化脫開螺栓與封閉件本體之間的機械連接。
為了與圖2中所示實施型式相比，完成脫開後形成的介質能獲得一個更大的流體斷面，在設計時最好讓套筒3中的通孔有一個較大的斷面。套筒2中的通孔最好有7.5mm或更大的直徑，特別是有7.8mm的直徑，這樣可在最大的裝入尺寸與最小的流體開口之間形成一個較好的折中方案。為了能讓熔斷器元件2，特別是熔焊焊料儘可能的更深入地進入內部空間，例如進入液力聯軸節，整個封閉件要有等於或大於29mm的長度。
權利要求
1.一種具有熱熔斷器功能的封閉件，其包括1.1一個封閉件本體(1)，用以封閉需要封閉的空腔(10)；1.2一個插在封閉件本體(1)中的熔斷器元件(2)，以及設在封閉件本體(1)中至少可間接封閉的通道(1.1)；特徵在於1.3封閉件本體(1)包括一個插在封閉件本體(1)的通道(1.1)中和用來封閉通道(1.1)的螺栓(4)，其中，1.4熔斷器元件(2)在通道(1.1)中將螺栓(4)與封閉件本體(1)的內表面相連接。
2.一種具有熱熔斷器功能的封閉件，其包括2.1一個封閉件本體(1)，用以封閉需要封閉的空腔(10)；2.2一個插在封閉件本體(1)中的熔斷器元件(2)，以及設在封閉件本體(1)中至少可間接封閉的通道(1.1)；特徵在於2.3封閉件本體(1)包括一個帶有通孔(3.1)的套筒(3)和2.4一個插入通孔中(3.1)中並將通孔(3.1)封閉起來的螺栓(4)；同時，2.5熔斷器元件(2)將套筒(3)和螺栓(4)互相連接起來。
3.根據權利要求2所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於3.1螺栓(4)插在套筒(3)中，保證螺栓(4)從套筒(3)中分離出來時，螺栓(4)出現在預先設定的出口方向5上；3.2封閉件本體(1)包括一個基體(6)，套筒(3)連接在該基體(6)上；3.3基體(6)有一個開口(6.1)，它與套筒(3)沿著螺栓(4)的出口方向5相鄰布置，保證螺栓(4)從套筒(3)中分離出來時，該開口能接納該螺栓(4)；3.4基體(6)有一個通孔(6.2)，它與開口(6.1)接通，以讓流體通過，同時，當螺栓4分離時，該開口與套筒(3)的通孔(3.1)接通，讓流體流過。
4.根據權利要求3所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，套筒(3)是這樣插入到基體(6)的開口(6.1)中的，即基體(6)的開口(6.1)和套筒(3)中的通孔(3.1)能相互對準。
5.根據權利要求2、或3、或4所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，所述的熔斷器元件(2)是一種熔焊焊料，特別是一種低共熔的熔焊焊料，這種熔焊焊料被置於螺栓(4)的外周邊(4.1)與套筒(3)中通孔(3.1)的內周邊(3.2)之間。
6.根據權利要求2、或3、或4、或5所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，在達到熔點之前，所述的熔斷器元件(2)為套筒(3)與螺栓(4)提供嚙合和/或力傳遞連接。
7.根據權利要求3、或4、或5、或6所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，所述的套筒(3)相對於基體(6)藉助一個密封件(7)，特別是利用一個O形密封圈保持密封和/或隔熱。
8.根據權利要求5、或6、或7所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，所述的螺栓(4)有一個盲孔(4.2)，該盲孔(4.2)與套筒(3)中的通孔(3.1)中心線對準，其敞開邊(4.3)與通孔(3.1)相連，讓流體流過，同時，熔焊焊料徑向布置在盲孔4.2的外圍。
9.根據權利要求2到8所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，套筒(3)和螺栓(4)都是用銅製成的，基體(6)則是用黃銅製成的。
10.根據權利要求3到9所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，基體(6)被設計成帶有外螺紋的螺栓。
11.根據權利要求1到10所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，熔斷器元件(2)是一種熔焊焊料，焊料的體積小於350mm3，特別是小於150mm3。
12.根據權利要求2到11所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，其特徵在於，螺栓(4)在其一端有一個徑向向外投射的拴頭(4.4)，該拴頭(4.4)與套筒(3)的端面範圍相對布置，同時，在套筒(3)的端面範圍與拴頭(4.4)之間安裝了一個處於縮緊狀態的壓力彈簧(9)。
13.一種具有熱熔斷器功能的封閉件的製造方法，其包含下述步驟13.1套筒(3)被製造成異端封閉和另一端敞開的空心體；13.2這樣對準套筒(3)，即敞開端基本上朝上，封閉端基本上朝下；13.3在套筒的空腔內放入熔焊焊料，在空腔的底部形成熔焊焊料柱(2.1)；13.4螺栓(4)被導入空腔，讓它浸入到熔焊焊料柱(2.1)中，並把熔焊焊料向上排擠到螺栓(4)與套筒(3)之間的中間空間內；13.5熔焊焊料被熔焊；13.6去除套筒(3)的筒底(3.3)，產生通孔(3.1)將螺栓(4)插入其中。
14.根據權利要求13所述的具有熱熔斷器功能的封閉件的製造方法，其特徵在於，在熔焊之後，通過機加工方法去除套筒(3)的筒底(3.3)。
15.根據權利要求13或14所述的具有熱熔斷器功能的封閉件的製造方法，其特徵在於，套筒(3)有一個圓柱形的橫截面，在其外側有一個撐件(3.4)，製造封閉件時，在去除筒底(3.3)之前，利用撐件(3.4)把套筒(4)固定在一個工具8中，接下來在去除筒底(3.3)之後，再根據專利權要求2用撐件(3.4)把它放入基體(6)中。
16.一種流體動力流動能量機械的，特別是液力聯軸節，液力制動器或液力變換器，其包含16.1一個工作空間(20)，其內充滿工作介質，在流動能量機械工作時，工作介質被加熱；其特徵在於，16.2工作空間(20)用一個根據專利權要求1到12之一的具有熱熔斷器功能的封閉件封閉，與周圍環境隔絕。
17.根據權利要求16所述的流體動力流動能量機械，特別是在液力聯軸節，液力制動器或液力變換器中，採用根據權利要求1到12所述的具有熱熔斷器功能的封閉件，以相對於周圍環境密封流體動力流動能量機械的工作空間(20)。
全文摘要
一種具有熱熔斷器功能的封閉件，包括一封閉件本體，封閉需要封閉的空腔；一插在封閉件本體中的熔斷器元件，和設在封閉件本體中至少可間接封閉的通道；本發明還包含有一個螺栓，其插在封閉件本體的通孔中並將通孔封閉；熔斷器元件將螺栓和封閉件本體相互連接；本發明的封閉件本也可包括一個帶通孔的套筒和一個螺栓，其中螺栓插在套筒的通孔內，並將通孔封閉起來，熔斷器元件將套筒和螺栓相互連接起來。本發明提供的具有熱熔斷器功能的封閉件，起動時間短，開啟功能可靠，適合用於封閉流體動力流動能量機械的工作空間，特別是液力聯軸節的工作空間。
文檔編號B65D53/00GK1636837SQ200410079669
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月22日 優先權日2003年12月23日
發明者奧利夫·努合 申請人:沃易斯渦輪股份有限公司