ЭЛЕМЕНТ, ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО ЗАПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ДЛЯ УСТАНОВКИ В ОТВЕРСТИЕ В ДЕТАЛИ Российский патент 2016 года по МПК F16L55/13 F16J13/00 

Изобретение относится к элементу, предпочтительно запорному элементу, для установки в отверстие в детали согласно преамбуле к пункту 1.

Известны такие запорные или крепежные элементы для установки в отверстие, например, в двигателе, с основным корпусом в форме рукава, который может быть вставлен в отверстие, и снабжен расширяющим корпусом, который может распирать отверстие. Запорные элементы такого типа вставляются для запечатывания, в частности, в изделия массового производства, в отверстия разных диаметров, испытывающие различные внутренние давления. В зависимости от размера отверстия и силы действующего внутреннего давления производятся существенно различные воплощения, как раскрыто, например, в US 6,708,978 В2. Описанные в нем запорные элементы выполнены в форме цельных запорных дисков. Поэтому технически их легче производить, чем запорные элементы, состоящие из нескольких частей, как описано, например, в публикации WO 2009/000317 А1.

С учетом этих известных элементов, задача данного изобретения заключается в том, чтобы создать элемент, который может легко выполнить, по меньшей мере, одну дополнительную функцию измерения, передачи данных, анализа и/или подобную.

Согласно изобретению, эта задача решается за счет обеспечения элемента, по меньшей мере, одним электрическим элементом, который расположен в нем и/или на нем, а соответствующий электрический элемент передает и/или принимает электрические сигналы.

Благодаря этому элементу, согласно изобретению, в дополнение к действующей функции запечатывания и/или закрепления, могут быть выполнены одно или более измерений показателей среды в детали и/или показателей детали, без ухудшения установки или надежного долгосрочного запечатывания элемента.

В одном предпочтительном воплощении электрический элемент интегрирован в расширяющий корпус элемента, выполненный с возможностью спрессовывания с основным корпусом, имеющим форму рукава, который может быть вставлен в отверстие.

Очень полезно, когда электрический элемент имеет расположение, поддержанное сообразной формой, в расширяющем или основном корпусе или в отверстии.

В зависимости от применения, электрический элемент является датчиком, приводом, преобразователем, чипом, измеряющим конвертером и т.п., он снабжен, по крайней мере, одной линией связи и/или передачи и получения радиосигналов. В идеале, электрический элемент находится в форме автономного элемента.

По сравнению с наиболее широко используемыми сегодня способами установки датчиков, которые завинчиваются или забиваются, преимущество запорного элемента, согласно изобретению, заключается в том, что элемент гарантирует длительность запечатывания места, за счет чего повышается надежность и защита от механических, климатических или химических воздействий. Комбинация запорного элемента с датчиком также более выгодна в отношении размера, веса и стоимости.

Иллюстративные воплощения изобретения и следующие его преимущества описаны более подробно ниже с помощью чертежей, на которых показаны:

на фиг. 1 - сечение цельного элемента согласно изобретению в отверстии в неустановленном состоянии;

на фиг. 2 - сечение элемента согласно фиг. 1 в установленном состоянии;

на фиг. 3 - сечение, подобное варианту с цельным элементом, в неустановленном состоянии;

на фиг. 4 - сечение элемента согласно фиг. 3 в установленном состоянии;

на фиг. 5 - сечение следующего варианта элемента согласно изобретению с электрическим элементом, расположенным в основном корпусе, в предустановленном состоянии;

на фиг. 6 - сечение элемента согласно фиг. 5 в установленном состоянии;

на фиг. 7 - сечение следующего варианта элемента в установленном состоянии, причем электрический элемент размещен ниже элемента;

на фиг. 8 - сечение варианта элемента согласно изобретению в предустановленном состоянии;

на фиг. 9 - сечение элемента согласно фиг. 8 в установленном состоянии;

на фиг. 10 - сечение элемента, подобного показанному на фиг. 8, в неустановленном состоянии;

на фиг. 11 - сечение элемента согласно фиг. 10 в установленном состоянии.

На фиг. 1 и 2 показан элемент 10, являющийся запорным элементом, для вставки в отверстие 12 в детали 11, предпочтительно для вставки в отверстие в двигателе, клапанном блоке, гидравлическом устройстве или контейнере.

Элемент 10 выполнен цельным и состоит из основного корпуса 15, имеющего форму рукава, который может быть вставлен в отверстие 12, внешняя окружность которого в установленном состоянии плотно прилегает к внутренней поверхности отверстия 12, и расширяющего корпуса 16, который может распирать основной корпус 15 в отверстии 12. Основной корпус 15 с опорным фланцем 17, размещенным на детали 11, связан с расширяющим корпусом 16 изогнутой переходной областью 18 на краю, выступающем в отверстие.

Согласно изобретению, расширяющий корпус 16 снабжен расположенным в нем электрическим элементом 20, который передает и/или получает электрические сигналы с наружной части детали 11 с помощью двух электрических контактов 21, 22, которые могут быть связаны с контролирующим или подобным устройством (не показано). Электрический элемент 20 имеет корпус 20', который выполнен, предпочтительно, в форме, сообразной со шляпкообразной формой внутренней части расширяющего корпуса 16.

Как схематически показано на фиг. 2, в установленном состоянии электрический элемент 20 расположен так, что граничит с полостью 12', образованной в отверстии 12, и таким образом контактирует со средой, находящейся в отверстии, с целью измерения или с подобной целью. Он расположен в расширяющем корпусе 16 и также в пределах основного корпуса 15.

Само собой разумеется, этот схематически показанный электрический элемент 20 может быть выполнен также в форме пластины или в какой-либо другой форме, и его электрические контакты 21, 22 могут быть представлены в различных количествах или размещены иначе, чем показанные.

В зависимости от применения, в качестве электрического элемента 20 могут использоваться датчик, привод, преобразователь, чип, измеряющий конвертер и т.п. Например, давление и/или температура среды в блоке двигателя, выступающего в качестве детали 11, могут определяться постоянно или контролироваться для корректирования.

Электрический элемент 20 в расширяющем корпусе 16 имеет такой внешний диаметр, который приблизительно соответствует внутреннему диаметру расширяющего корпуса 16 в установленном состоянии. В неустановленном состоянии в стене 16' расширяющего корпуса 16 сформирована переходная часть 16", которая делит стену 16' на внешнее и внутреннее отделения. Внешний диаметр внешнего отделения является большим, чем внешний диаметр внутреннего отделения, и, что важно, является также немного большим, чем градуированный внутренний диаметр основного корпуса 15, имеющего форму рукава, в котором имеет место уменьшение диаметра, происходящее по направлению к отверстию 12. Таким образом, становится возможным создание расширяющим корпусом 16 действующего радиально наружу постоянного контактного усилия на основной корпус 15, являющийся задвинутым в установленном состоянии.

Кроме того, при задвигании происходит пластическая деформация в кольцевой переходной области 18 между расширяющим и основным корпусом, вследствие чего эта выпуклоподобная переходная область 18 перемещается в отверстие.

На фиг. 3 и фиг. 4 показан элемент 30 который, подобно элементу 10, показанному на фиг. 1 и фиг. 2, также выполнен цельным, и отличается только формой его расширяющего корпуса 36 в области деформирования, который и описан.

Согласно изобретению электрический элемент 20 интегрирован в этот расширяющий корпус таким же образом, как и в элемент 10.

Два рукавоподобных плеча 36', 36", которые в неустановленном состоянии образуют угол, как показано на фиг. 3, предусмотрены на расширяющем корпусе 36 под электрическим элементом 20. При задвигании в шляпкообразный расширяющий корпус 36 верхнее плечо 36' покато изогнуто под электрическим элементом 20, а нижнее плечо 36" покато изогнуто в переходной области 38. Следовательно, в установленном состоянии они находятся один над другим под углом приблизительно 180° и служат в качестве нижнего упора электрического элемента 20. Поэтому он снова непосредственно контактирует со средой, расположенной в полости 12', параметры которой, например давление, температура и т.п., могут быть измерены.

Эти описанные выше элементы 10, 30 подробно описаны в заявке РСТ/ЕР2011/004225, и поэтому ссылка указана в этой заявке.

Элемент 50, показанный на фиг. 5 и фиг. 6, включает основной корпус 55, размещенный в градуированном отверстии 12, и отдельный расширяющий корпус 56, имеющий форму рукава, который может быть задвинут в указанный основной корпус 55. Упомянутый расширяющий корпус 56 является задвинутым так, что основной корпус 55 прижат в радиальном направлении к внутренней стене отверстия 12 и задвинут с его выступающими кольцевыми внешними ребрами 55' или подобными элементами в материал стены отверстия с пластической деформацией для надежной фиксации и запечатывания.

В соответствии с изобретением, этот элемент 50 характеризуется тем, что в отличие от иллюстративных воплощений, показанных на фиг. 1-4, электрический элемент 20, расположенный в основном корпусе 55, предпочтительно также имеет форму рукава, чтобы электрический элемент 20, закрепленный в основном корпусе, мог действительно быть в контакте со средой, находящейся в отверстии. Нижнее отверстие 57 основного корпуса 55 предпочтительно имеет форму воронки, чтобы электрический элемент 20 имел доступ к среде по всей его нижней стороне. Как можно увидеть на фиг. 6, расширяющий корпус 56 задвигается в основной корпус 55 до упора его нижней лицевой стороны о верхнюю сторону электрического элемента 20, посредством чего он закрепляется наглухо.

Особенностью данного воплощения является и то, что электрический элемент 20 выполняет функцию запечатывания для этого запорного элемента 50, поскольку и расширяющий корпус, и основной корпус выполнены в форме рукава. Преимущество также заключается в том, что электрические контакты 21, 22 электрического элемента 20 свободно доступны снаружи. В принципе, расширяющий корпус 56 может быть также закрытым сверху.

Элемент 70, показанный на фиг. 7, является выполненным таким же образом, что и описанный выше элемент 50, и поэтому не все детали будут описаны далее снова. Различие, согласно изобретению, заключается в том, что электрический элемент 20 установлен непосредственно в отверстии под элементом 70. С этой целью отверстие 12 снабжено простирающимся до выступа отверстием 13, в котором размещен электрический элемент 20 с возможностью точной установки. Для его закрепления используется элемент 70, закрепленный в простирающемся отверстии 13, с основным корпусом 75 и задвинутым в него расширяющим корпусом 76, которые выполнены в форме рукава, и электрические контакты 21, 22 простираются через него для внешней связи.

На фиг. 8 и фиг. 9 показано следующее иллюстративное воплощение элемента 80, который включает основной корпус 85 и расширяющий корпус 86, соединенный со стяжным болтом 88 через предопределенную точку разрыва 87. Расширяющий корпус 86 и размещенный над ним основной корпус 85 могут быть расположены в отверстии 12 вместе. С помощью усилия, прикладываемого к стяжному болту 88 и через него к расширяющему корпусу 86 вдали от детали 11, со сдвигом предопределенной точки разрыва 87, расширяющий корпус может быть задвинут в основной корпус 85 так, чтобы расширяющий корпус 86 плотно прижимал основной корпус 85 к стене отверстия, подлежащего запечатыванию, производя радиальное давление на внутреннюю стену основного корпуса 85.

В рамках изобретения электрический элемент 90, также показанный схематически, расположен в отверстии 86' расширяющего корпуса 86. Это отверстие 86' в расширяющем корпусе 86, предназначенное для приема электрического элемента, имеет такую длину, что оно простирается через предопределенную точку разрыва 87, поэтому после сдвига в расширяющем корпусе 86 образуется непрерывное отверстие, посредством которого электрический элемент 90, плотно вставленный в расширяющий корпус 86, граничит с полостью, образованной в отверстии 12, своей внутренней частью и имеет на внешней стороне электрические контакты 91, 92, выходящие наружу.

На фиг. 10 и фиг. 11 показано следующее иллюстративное воплощение элемента 100, который, подобно элементу, показанному на фиг. 8, включает предопределенную точку разрыва 97 на цельном запорном диске 96, являющемся основной частью стяжного болта 98, который может быть нагружен для обеспечения растяжения. Запорный диск 96 может быть расширен с помощью осевой силы через стяжной болт 98, и таким образом может быть прижат радиально к внутренней стене отверстия 12 детали 11 для запечатывания.

Согласно изобретению электрический элемент 95 расположен в отверстии 96' запорного диска 96, при этом электрический элемент 95 показан схематически. Это отверстие 96' для приема электрического элемента имеет такую длину, что оно проходит через предопределенную точку разрыва 97 и, таким образом, после сдвига в запорном диске 96 образуется непрерывное отверстие, в результате чего электрический элемент 95, плотно вставленный в запорный диск, граничит с полостью, образованной в отверстии 12, внутренней частью, и имеет электрические контакты на внешней части.

Этот запорный элемент 100 описан выше в качестве объекта заявки на изобретение РСТ/ЕР2011/000663 со ссылкой на него в этой заявке.

Изобретение достаточно демонстрируется иллюстративными воплощениями, описанными выше. Однако, оно может быть также показано в других вариантах. Таким образом, в запорный элемент могут быть интегрированы два или даже больше электрических элементов, например, один электрический элемент интегрируется в основной или расширяющий корпус, а второй помещается под основным корпусом, причем второй электрический элемент может быть выполнен в форме кольца. Другой элемент, расположенный над последним, может иметь цилиндрическую или подобную форму так, чтобы также имелась связь с внутренней частью двигателя, и т.д., чтобы, например, с помощью одного измерить температуру среды, а с помощью другого - давление среды в полости.

Кроме того, в установленном состоянии электрический элемент может не граничить непосредственно с полостью, сформированной в отверстии, но может, например, выступать в отверстие или внутрь детали с помощью зонда с датчиком или подобным.

Кроме того, в рамках изобретения есть следующее преимущество, которое заключается в том, что электрический элемент может быть заменен, если он поврежден или должен быть заменен другим. Таким образом, например, элемент 10, 30 согласно фиг. 2 или фиг. 4, может быть удален из отверстия с помощью удаляющего устройства, и новый элемент может быть снабжен новым электрическим элементом. С элементом 80 расширяющий корпус 86 может быть задвинут с электрическим элементом 90 в отверстие и затем, аналогично, после удаления основного корпуса 85 новый элемент с новым электрическим элементом может быть вставлен.

Вообще отверстие 12, соответствующий элемент и также электрический элемент сформированы с круглым поперечным сечением. Однако, теоретически могут быть предусмотрены прямоугольное или многоугольное поперечное сечение этих элементов.

Изобретение относится к запорным или крепежным элементам для установки в отверстии (12) в детали (11) такого типа, как отверстие в двигателе, клапанном блоке, гидравлическом устройстве или контейнере. Крепежный элемент снабжен, по крайней мере, одним электрическим элементом (20), расположенным в элементе (10) или на элементе (70), предназначенным для передачи и/или получения электрических сигналов. Элемент (10) снабжен основным корпусом (15), имеющим форму рукава, который может быть вставлен в отверстие (12), а внешняя окружность корпуса в установленном состоянии плотно прилегает ко внутренней поверхности отверстия (12), и расширяющим корпусом (16), который может распирать этот основной корпус (15) в отверстии (12). В установленном состоянии электрический элемент (20) предпочтительно размещен так, что он граничит с полостью (12') образованной в отверстии (12), и таким образом контактирует с расположенной в отверстии (12) средой с целью измерения. При использовании изобретения в дополнение к функции закрытия и/или закрепления указанный элемент обеспечит выполнение одного или более измерений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Элемент, в частности запорный или крепежный элемент, для установки в отверстие (12) в детали (11) такого типа, как отверстие в двигателе, клапанном блоке, гидравлическом устройстве или контейнере, который снабжен, по меньшей мере, одним электрическим элементом (20, 90), расположенным в или на элементе (10, 30, 50, 70, 80), для передачи и/или приема электрических сигналов, отличающийся тем, что элемент (10, 30, 50, 70, 80), так же как и, по меньшей мере, один электрический элемент (20, 90, 95), интегрирован по существу в отверстие (12) в установленном состоянии, при этом элемент (10, 30, 50, 70, 80, 100) снабжен основным корпусом (15, 35, 55, 75, 85), имеющим форму рукава, который может быть вставлен в отверстие (12), причем его внешняя окружность в установленном состоянии плотно прилегает ко внутренней поверхности отверстия (12), и расширяющим корпусом (16, 36, 56, 76, 86), который может распирать этот основной корпус (15, 35, 55, 75, 85) в отверстии (12), и, по меньшей мере, один электрический элемент (20, 90) расположен в или на основном корпусе (15, 35, 55, 75, 85) или расширяющем корпусе (16, 36, 56, 76, 86).

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что в установленном состоянии электрический элемент (20, 90) расположен так, что он граничит с полостью (12′), образованной в отверстии (12), и контактирует с находящейся в отверстии (12) средой с целью измерения ее параметров или подобного.

3. Элемент по пп. 1 или 2, отличающийся тем, что электрический элемент (20, 90), интегрированный в расширяющий корпус (16, 36, 76, 86) или в основной корпус (55), имеет корпус (20′), который выполнен в форме, сообразной с внутренней частью расширяющего или основного корпуса или отверстия.

4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что в зависимости от применения, в качестве электрического элемента (20, 90) может использоваться датчик, привод, преобразователь, чип, измеряющий конвертер и т.п., который снабжен, по меньшей мере, одним электрическим контактом (21, 22, 91, 92) и/или передает и принимает радиосигналы.

5. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что основной корпус (15, 35) выполнен за одно целое с расширяющим корпусом (16, 36), при этом основной корпус (15, 35) соединен с расширяющим корпусом (16, 36) изогнутой переходной областью (18, 38).

6. Элемент по п. 5, отличающийся тем, что электрический элемент (20), выполненный в соответствующей форме, является вставленным в расширяющий корпус (16, 36), выполненный в шляпкообразной форме, а в установленном состоянии расширяющий корпус (16, 36) расположен с электрическим элементом (20) в отверстии (12) в пределах основного корпуса (15, 35).

7. Элемент по п. 6, отличающийся тем, что электрический элемент (20), расположенный в расширяющем корпусе (16, 36), выполнен в шляпкообразной форме, имеет такой внешний диаметр, который соответствует внутреннему диаметру расширяющего корпуса (16, 36) в установленном состоянии, а в неустановленном состоянии в стене расширяющего корпуса (16, 36) сформирована переходная часть (16″), которая делит стену (16′) на внешнее отделение и внутреннее отделение, причем внешний диаметр внешнего отделения является большим, чем внешний диаметр внутреннего отделения, и, кроме того, является большим, чем градуированный внутренний диаметр основного корпуса (15, 35), имеющего форму рукава.

8. Элемент по п. 5, отличающийся тем, что расширяющий корпус (36) имеет изогнутый внутрь основного корпуса соединительный участок с нижним и верхним плечами (36′, 36″), сформированными так, что в спрессованном состоянии расширяющего корпуса (36) эти два плеча (36′, 36″) находятся одно над другим под углом 180° в основном корпусе и служат в качестве нижнего упора электрического элемента (20).

9. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что основной корпус (85) и расширяющий корпус (86), соединенный со стяжным болтом (88) через предопределенную точку разрыва (87), могут быть размещены в отверстии (12) и что посредством приложения усилия к стяжному болту (88), когда предопределенная точка разрыва (87) сдвигается, расширяющий корпус (86) может быть задвинут в основной корпус (85) так, чтобы расширяющий корпус (86) был плотно прижат к стене отверстия, подлежащего запечатыванию, посредством оказания радиального давления на внутреннюю стену основного корпуса (85), при этом электрический элемент (90) расположен в отверстии (86′) в расширяющем корпусе (86).

10. Элемент по п. 9, отличающийся тем, что отверстие (86′) в расширяющем корпусе (86), предназначенное для приема электрического элемента (90), имеет такую длину, что оно простирается через предопределенную точку разрыва (87), поэтому после сдвига в расширяющем корпусе (86) образуется непрерывное отверстие (86′), посредством которого электрический элемент, плотно вставленный в расширяющий корпус, одной стороной граничит с полостью, образованной в отверстии (12), а на другой стороне имеет электрические контакты (91, 92), выходящие наружу.

11. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что соответствующий электрический элемент (20) расположен в основном корпусе (55), имеющем форму рукава, и отдельный расширяющий корпус (56), распирающий основной корпус, расположен так, что его внутренняя лицевая сторона прилегает к верхней стороне электрического элемента (20).

12. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что соответствующий электрический элемент (20) расположен непосредственно в отверстии (12) в детали (11), причем основной корпус (55) и распирающий его расширяющий корпус (56) расположены на верхней стороне электрического элемента (20).

13. Элемент по п. 12, отличающийся тем, что отверстие (13) простирается, а электрический элемент (20) может быть задвинут в него в пределах отверстия (13) и основной корпус (55) и расширяющий корпус (56) задвинуты в отверстие (13) так, что электрический элемент (20) является постоянно неподвижным в нем.

14. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что электрический элемент (20, 90) выполняет запечатывающую функцию запорного элемента (50, 70, 80), причем и расширяющий корпус (56, 76, 86), и основной корпус (55, 75, 85) выполнены в форме рукава.

15. Элемент, в частности запорный или крепежный элемент, для установки в отверстие (12) в детали (11) такого типа, как отверстие в двигателе, клапанном блоке, гидравлическом устройстве или контейнере, при этом элемент (100) включает запорный диск (96) и стяжной болт (98) с предопределенной точкой разрыва (97), причем запорный диск (96) может быть расширен с помощью осевой силы в стяжном болте (98) и таким образом может быть радиально прижат к внутренней стене отверстия (12) для запечатывания, а стяжной болт (98) освобождается от запорного диска (96) в предопределенной точке разрыва (97), отличающийся тем, что он обеспечен, по меньшей мере, одним электрическим элементом (95), расположенным в элементе (100), для передачи и/или приема электрических сигналов, причем этот электрический элемент (95) расположен в отверстии (96′) запорного диска (96).