專利名稱：密封系統(tǒng)和密封方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抑制高壓流體從工件內(nèi)側(cè)泄漏的密封系統(tǒng)和密封方法。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)提出了對各種耐壓部件的預(yù)應(yīng)力處理的需求?！邦A(yù)應(yīng)力處理(autofrettage) ”是加工，其密封工件并且在密封狀態(tài)下施加高內(nèi)側(cè)壓力，以便留下工件的結(jié)構(gòu)內(nèi)的殘余應(yīng)力，從而提高強(qiáng)度。在預(yù)應(yīng)力處理時，必須使用密封系統(tǒng)。W02008/058494公開了密封系統(tǒng)的一個例子，該密封系統(tǒng)通過將錐形密封端壓在工件的開口邊緣上來密封工件。然而，在以上W02008/058494的相關(guān)技術(shù)中，工件的開口邊緣成為密封位置，因此內(nèi)側(cè)壓力所施加的范圍最終變得更大。因此，具有不充分的強(qiáng)度的部件因內(nèi)側(cè)壓力而導(dǎo)致 斷裂，加工精度最終偏離所需的尺寸精度，并且容易發(fā)生其它這樣的問題。當(dāng)將密封位置設(shè)置在工件內(nèi)側(cè)處時，密封材料被壓配合在工件的開口孔中從而密封孔，通過緊壓使插入到工件的開口孔中的密封材料在工件內(nèi)側(cè)膨脹從而使孔被密封嚴(yán)密，或可以考慮其它手段。當(dāng)使用這些手段時，密封材料最終塑性變形，因此不能反復(fù)使用密封材料。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上觀點(diǎn)，本發(fā)明提供了能夠重復(fù)使用插入工件內(nèi)側(cè)的密封材料的密封系統(tǒng)和密封方法。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，在權(quán)利要求I中所描述的本發(fā)明的方面中，提供了一種密封系統(tǒng)，該密封系統(tǒng)設(shè)置有泵送裝置(11)，該泵送裝置用于將流體泵送到工件(I)的內(nèi)偵h密封材料(12)，該密封材料被插入到該工件(I)的開口孔(Ia)中，并且抑制流體從該開口孔(Ia)泄漏；以及防脫裝置(13，14)，所述防脫裝置用于防止該密封材料(12)從該開口孔(Ia)脫離，其中該密封材料(12)具有管狀部分(12a)，該管狀部分在前端側(cè)處敞開，該前端側(cè)被插入到開口孔(Ia)中，并且該管狀部分(12a)形成為用以當(dāng)該工件(I)內(nèi)側(cè)處的內(nèi)側(cè)壓力因泵送流體而升高時，沿膨脹方向彈性地變形。根據(jù)這一點(diǎn)，如果該工件(I)的內(nèi)側(cè)壓力升高，則該密封材料(12)的管狀部分(12a)沿膨脹方向變形，因此插入到該工件(I)內(nèi)側(cè)的密封材料(12)能夠抑制流體泄漏。此外，該密封材料(12)的變形是彈性變形，因此該密封材料(12)能夠被重復(fù)地使用。在權(quán)利要求2中所描述的本發(fā)明的該方面中，提供了本發(fā)明的該方面，其特征在于，該管狀部分(12a)的內(nèi)側(cè)壁表面設(shè)置有圓形部，該圓形部用于避免應(yīng)力集中。由于這一點(diǎn)，該密封材料(12)相對于內(nèi)側(cè)壓力的持久性能夠增加。在權(quán)利要求3中所描述的本發(fā)明的該方面中，提供了本發(fā)明的該方面，其特征在于，該管狀部分(12a)設(shè)置有薄部分(12b)，該薄部分用于促進(jìn)因工件(I)內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)壓力而導(dǎo)致的膨脹。
由于這一點(diǎn)，能夠改進(jìn)該密封材料(12)的密封能力。在權(quán)利要求4中所描述的本發(fā)明的該方面中，提供了本發(fā)明的該方面，其特征在于，該管狀部分(12a)設(shè)置有錐形部分(12c)，該錐形部分用于促進(jìn)插入到開口孔(Ia)中。由于這一點(diǎn)，即使該密封材料(12)和該開口孔(Ia)之間的間隙很小，避免該密封材料(12)變硬以插入到該開口孔(Ia)中也是可能的。在權(quán)利要求5中所描述的本發(fā)明的方面中，提供了本發(fā)明的該方面，其特征在于，該密封材料(12)的外圓周設(shè)置有粗糙化部分(12d)，該粗糙化部分用于使流體的流動阻力增加。由于這一點(diǎn)，在該密封材料(12)彈性地變形之前，防止流體流入與該開口孔(Ia)的間隙中是可能的，因此促進(jìn)該工件(I)的內(nèi)側(cè)壓力上升從而能夠?qū)崿F(xiàn)該密封材料(12)的可靠的彈性變形是可能的。 在權(quán)利要求6中所描述的本發(fā)明的該方面中，提供了一種密封方法，其使用權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所描述的本發(fā)明的該方面，其特征在于，包括將所述密封材料(12)插入到所述開口孔(Ia)中的步驟；在通過所述防脫裝置(13，14)防止所述密封材料(12)從所述開口孔(Ia)脫離的同時，泵送裝置(11)的步驟；以及通過所述流體的泵送來升高所述工件(I)內(nèi)側(cè)處的內(nèi)側(cè)壓力并且使所述管狀部分(12a)沿所述管狀部分(12a)的膨脹方向彈性地變形的步驟。在上文中，給定了如下情況的解釋將本發(fā)明視為密封系統(tǒng)和密封方法的發(fā)明，但是，本發(fā)明也可被視為預(yù)應(yīng)力處理系統(tǒng)和預(yù)應(yīng)力處理方法的發(fā)明。此外，本發(fā)明也能夠被視為用于制造共軌的系統(tǒng)和制造共軌的方法的發(fā)明。


圖I是示出第一實(shí)施例中的預(yù)應(yīng)力處理系統(tǒng)的橫截面圖。圖2A和圖2B是解釋第一實(shí)施例中的預(yù)應(yīng)力處理的過程的截面圖。圖3是第二實(shí)施例中的密封銷的橫截面圖。 圖4是第三實(shí)施例中的密封銷的橫截面圖。圖5是第四實(shí)施例中的密封銷的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例
下面將解釋第一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，將解釋用在柴油發(fā)動機(jī)中的共軌的部件的預(yù)應(yīng)力處理的例子。工件I具有直通孔Ia (開口孔)和水平孔lb，該水平孔與直通孔Ia垂直地相交。在本例子中，通孔Ia和水平孔Ib的截面形狀是圓形。預(yù)應(yīng)力處理系統(tǒng)是用于工件I的預(yù)應(yīng)力處理的系統(tǒng)，并且設(shè)置有高壓泵11、密封銷12、密封銷支座13、液壓缸14、和蓋子15。高壓泵11是泵送裝置，用于將預(yù)應(yīng)力處理流體(工作油)泵送至工件I的內(nèi)側(cè)，并且該高壓泵具有排放噴嘴11a，該排放噴嘴可以插入到工件I的通孔Ia的一端(圖I中的左端)中。
排放噴嘴Ila形成為帶有錐形部分或臺階部分。排放噴嘴Ila的錐形部分或臺階部分被設(shè)計(jì)成緊靠著形成在工件I的通孔Ia處的錐形部分或臺階部分。高壓泵11所泵送的預(yù)應(yīng)力處理流體的壓力被設(shè)計(jì)成通過壓力計(jì)Ilb測量。密封銷12是密封材料，該密封材料抑制預(yù)應(yīng)力處理流體從工件I的通孔Ia的另一端(圖I中的右端)泄漏，并且被插入到通孔Ia的另一端中。在該例子中，密封銷12由金屬形成。密封銷12的外徑優(yōu)選地與工件I的通孔Ia的內(nèi)部直徑相同，但是工件I的通孔Ia的加工上的變化(誤差)是不可避免的，因此密封銷12的外徑 被設(shè)計(jì)成正好比工件I的通孔Ia的內(nèi)部直徑僅稍微小點(diǎn)。密封銷12具有管狀部分12a，該管狀部分朝插入的前端側(cè)(圖I的左端側(cè))開口。管狀部分12a形成為用以當(dāng)工件I內(nèi)側(cè)壓力因泵送預(yù)應(yīng)力處理液體而升高時，在直徑方向上沿向外膨脹的方向(即，沿緊密接觸通孔Ia的內(nèi)壁的方向)彈性地變形。密封銷支座13和液壓缸14是防脫裝置，用于防止密封銷12從工件I的通孔Ia脫離。密封銷支座13被布置用以堵住通孔la。液壓缸14將密封銷支座13推擠到工件I一側(cè)。通過液壓缸14推動密封銷支座13，工件I推靠著排放噴嘴11a。蓋子15抑制預(yù)應(yīng)力處理流體從工件I的水平孔Ib泄漏。特別地，蓋子15刻有外螺紋并且形成為帶有錐形部分或臺階部分。蓋子15的外螺紋與水平孔Ib的內(nèi)螺紋緊固。因此，蓋子15的錐形部分或臺階部分壓在水平孔Ib的錐形部分或臺階部分上進(jìn)行密封。蓋子15的前端也可以通過將球狀物壓在水平孔Ib的錐形部分上而被密封。接著，將解釋使用以上預(yù)應(yīng)力處理系統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力處理方法(密封方法)。首先，用蓋子15封閉工件I的水平孔lb。由于這一點(diǎn)，工件I的水平孔Ib利用錐形部分或臺階部分被密封。接著，將密封銷12設(shè)置(插入)到工件I的通孔Ia中，然后將工件I設(shè)置在高壓泵11和密封銷支座13之間。將高壓泵11的排放噴嘴IIa插入到工件I的通孔Ia的一端，密封銷支座13封閉工件I的通孔Ia的另一端，并且液壓缸14向下壓密封銷支座13。接著，用高壓泵11將預(yù)應(yīng)力處理流體泵送到工件I的內(nèi)側(cè)。此時，如圖2A中所示，密封銷12的外圓周和工件I的通孔Ia的內(nèi)圓周之間存在的微小間隙泄漏預(yù)應(yīng)力處理流體，但是由于供給預(yù)應(yīng)力處理流體比從間隙的泄漏更快，所以能夠使工件I的內(nèi)側(cè)壓力上升。預(yù)應(yīng)力處理流體的供給速率能夠根據(jù)密封銷12和通孔Ia之間的間隙的尺寸、預(yù)應(yīng)力處理流體的粘度等計(jì)算。如圖2B中所示，由于工件I的內(nèi)側(cè)壓力上升，所以在密封銷12的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間出現(xiàn)壓力差。由于該壓力差，密封銷12的管狀部分12a沿膨脹方向彈性地變形，因而該管狀部分緊密地接觸工件I的通孔Ia的內(nèi)圓周。由于這一點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力處理流體的流動受阻，并且獲得了充分的密封。當(dāng)工件I的內(nèi)側(cè)壓力上升到預(yù)應(yīng)力處理所需的預(yù)定壓力(例如，500兆帕或更高的超高壓)時，逆向操作高壓泵11以使內(nèi)側(cè)壓力降低。在內(nèi)側(cè)壓力降低之后，密封銷12恢復(fù)其原形。以這種方式，能夠通過預(yù)應(yīng)力處理來加工工件I。根據(jù)本實(shí)施例，如果工件I的內(nèi)側(cè)壓力升高，則密封銷12的管狀部分12a沿膨脹方向變形，因此插入工件I內(nèi)側(cè)的密封銷12能夠用來抑制預(yù)應(yīng)力處理流體的泄漏。此外，密封銷12的變形是彈性變形，因此密封銷12能夠被重復(fù)地使用。能夠自由地將密封銷12設(shè)置在工件內(nèi)側(cè)的密封位置中，只要該密封銷能夠插入到工件I內(nèi)側(cè)即可。出于這個原因，具有弱強(qiáng)度段的部件或要求高精度的部件能夠容易地通過預(yù)應(yīng)力處理進(jìn)行加工，因?yàn)槊芊馕恢媚軌蚝线m地設(shè)置在工件的內(nèi)側(cè)。第二實(shí)施例
在該第二實(shí)施例中，密封銷12的管狀部分12a被制成易于變形并且耐久的形狀。特別地，如圖3中所示，密封銷12的管狀部分12a的內(nèi)壁表面被弄圓以避免應(yīng)力集中。此外，密封銷12的管狀部分12a形成為帶有能夠容易地膨脹的薄部分12b。第三實(shí)施例
在該第三實(shí)施例中，密封銷12成形為用于容易地插入到通孔Ia中，即使與通孔Ia的 間隙非常小。特別地，如圖4中所示，密封銷12的管狀部分12a的最前端形成有錐形部分12c，以促進(jìn)插入到通孔Ia中。第四實(shí)施例
在該第四實(shí)施例中，密封銷12的形狀被設(shè)置成使得在密封銷12彈性地變形之前，預(yù)應(yīng)力處理流體不會輕易地流入與通孔Ia的間隙中。特別地，如圖5中所示，密封銷12的外圓周形成為帶有粗糙化的部分12d，該粗糙化的部分具有大的表面粗糙度。根據(jù)此點(diǎn)，粗糙化的部分12d使預(yù)應(yīng)力處理流體的流動阻力在間隙處增加，因此可以促進(jìn)工件I的內(nèi)側(cè)壓力上升并且能夠可靠地實(shí)現(xiàn)密封銷12的彈性變形。其它實(shí)施例
注意，以上實(shí)施例可以適當(dāng)?shù)亟M合。此外，在以上實(shí)施例中，已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的在共軌的部件上進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理時進(jìn)行密封的應(yīng)用的例子給出了解釋，但是本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明能夠廣泛地應(yīng)用于各種工件的密封。
權(quán)利要求
1.一種密封系統(tǒng)，其設(shè)置有 泵送裝置，所述泵送裝置用于將流體泵送到工件的內(nèi)側(cè)； 密封材料，所述密封材料被插入到所述工件的開口孔中，并且抑制所述流體從所述開口孔泄漏；以及 防脫裝置，所述防脫裝置用于防止所述密封材料從所述開口孔脫離；其中 所述密封材料具有管狀部分，所述管狀部分在前端側(cè)處開口，所述前端側(cè)被插入到所述開口孔中，并且 所述管狀部分形成為當(dāng)所述工件內(nèi)側(cè)處的內(nèi)側(cè)壓力由于所述流體的泵送而升高時，沿膨脹方向彈性地變形。
2.如權(quán)利要求I中所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述管狀部分的內(nèi)側(cè)壁表面設(shè)置有用于避免應(yīng)力集中的圓形形狀。
3.如權(quán)利要求I中所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述管狀部分設(shè)置有薄部分，所述薄部分用于有助于由于在所述工件內(nèi)側(cè)處的內(nèi)側(cè)壓力而導(dǎo)致的膨脹。
4.如權(quán)利要求I中所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述管狀部分設(shè)置有錐形部分，所述錐形部分用于有助于插入到所述開口孔中。
5.如權(quán)利要求I中所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述密封材料的外圓周設(shè)置有粗糙化的部分，所述粗糙化的部分用于使所述流體的流動阻力增加。
6.—種使用如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)的密封方法,其特征在于,所述方法包括 將所述密封材料插入到所述開口孔中的步驟； 在通過所述防脫裝置防止所述密封材料從所述開口孔脫離的同時，通過所述泵送裝置將流體泵送到所述工件的內(nèi)側(cè)的步驟；以及 通過泵送所述流體來升高所述工件內(nèi)側(cè)處內(nèi)側(cè)壓力并且使所述管狀部分沿所述管狀部分的膨脹方向彈性地變形的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及密封系統(tǒng)和密封方法。一種密封系統(tǒng)，其設(shè)置有泵送裝置，用于將流體泵送到工件的內(nèi)側(cè)；密封材料，該密封材料被插入到該工件的開口孔中，并且抑制流體從該開口孔泄漏；以及防脫裝置，用于防止該密封材料從該開口孔脫離，其中該密封材料具有管狀部分，該管狀部分在前端側(cè)處開口，該前端側(cè)被插入到該開口孔中，并且該管狀部分形成為用以當(dāng)該工件內(nèi)側(cè)處的內(nèi)側(cè)壓力因泵送流體而升高時沿膨脹方向彈性地變形；以及一種使用該密封裝置的密封方法。
文檔編號B21D26/045GK102814381SQ201210187978
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者新沼賢一, 大橋二三朗, 井上智紀(jì) 申請人:株式會社電裝