一种密封托板自锁螺母

技术领域

本发明属于机械紧固件领域，特别是气密托板自锁螺母。

背景技术

在现代生产制造中，特别是航空航天等对机械装配具有很高气密要求的领域，对气密性能、抗老化性能的要求越来越高，现有机械行业中普遍应用的气密双耳托板自锁螺母GB933-1988，在航空领域应用过程中具有如下问题：

1.密封材料长期暴露在外，在空气中或复杂使用环境下，时常出现老化脱落的情况，造成安装部位起不到密封的作用。

2.制造工艺性不好，密封材料在制造过程中，螺纹与孔底易出现密封材料堆积，清理效率低。在安装过程中，由于螺纹与孔底堆积的密封材料未清理干净，在螺纹旋合过程中，多余密封材料逐步向孔底堆积，当堆积超过密封材料所能承受的强度极限后，易出现孔底开裂的情况，造成安装部位起不到密封的作用。

3.密封耐压能力差，现有技术中GB933-1988气密双耳托板自锁螺母，金属托板自锁螺母顶端开口，顶端仅依靠密封材料密封，不但密封耐压能力差而且密封材料长期暴露在外非常容易老化脱落。

针对上述问题，在专利CN103016500A中顶部密封采取设置外部密封罩来保护密封材料，在专利CN204591953U中托板自锁螺母采取了顶部完全封闭其内部自锁螺纹孔为盲孔的设计；在上述两个专利中密封托板自锁螺母的底部密封都采取了设置密封垫安装沉孔，然后沉孔中安装圆环形密封垫的气密措施来避免密封材料暴露在外。但在实际应用中，尤其是对密封耐压能力要求高的使用环境中，由于底部密封垫密封面积有限，密封托板自锁螺母的密封耐压能力低，抗老化能力差的问题，以致于气密性和抗老化性并不能满足航空航天等复杂使用环境的要求。

发明内容

为了克服现有技术中密封托板自锁螺母在使用过程中，底部密封垫存在密封耐压能力低，抗老化能力差的问题。

本发明提出一种密封托板自锁螺母，包括金属制成的托板自锁螺母和底部密封垫。

所述托板螺母两侧有用于装配固定的耳状法兰，对称分布的耳状法兰各有一个用于装配的螺栓过孔。

优选地，所述托板自锁螺母的顶部封闭，内部自锁螺纹孔为盲孔，不但可以避免密封材料暴露在外，同时还具有更好的密封耐压能力。

所述托板螺母可以采用铸造胚体，然后机械加工底部端面、螺栓过孔和内部自锁螺纹。对于批量很小的托板螺母也可以从金属材原料采用全部机械加工的方法制造。

所述托板螺母底部与自锁螺纹孔同轴心地设置一个密封垫沉孔，在该密封垫沉孔中装配相应尺寸的底部密封垫。

现有技术中所述底部密封垫为一环状结构，中间具有一直径大于上述自锁螺纹孔底径尺寸的圆形孔，外沿形状为圆形，用于密封托板自锁螺母底部端面的安装连接面，密封垫厚度需大于托板自锁螺母底部沉孔的深度，其高出部分的尺寸要满足密封垫密封性能所要求的压缩比例。

优选地，通过扩大密封垫的密封面积来提高密封的耐压能力，鉴于所述托板自锁螺母的底面形状，可以采用椭圆或类椭圆外形的密封垫。此处的类椭圆形，是指外形类似椭圆形状、椭圆的变形或拉长的圆形，用以区别标准的圆形与椭圆形。

鉴于托板自锁螺母底部端面紧固螺栓的分布特点，装配锁紧后其底部压力分布与距离螺栓中心的距离成正比，优选地，所述底部密封垫的外延形状为椭圆形，且其长轴通过两侧固定螺栓的中心，这样底部密封垫左右两侧的密封材料更宽，同时距离紧固螺栓距离近压力也大；另一方面在密封垫椭圆轮廓短径方向距离两侧固定螺栓的距离较远，两侧紧固螺栓传递过来的压力也较小，而密封垫短径方向两边的密封材料也更窄，这样的椭圆形密封垫在长径和短径方向的密封材料受到的压强就更接近一致，就能够保证更高更稳定的密封耐压能力。

进一步地，为了防止自锁螺母底部密封垫在受到压缩时边沿应力集中导致老化开裂，密封垫沉孔设计为外口直径小内口直径大的缩口结构，这样在压缩时就可以提供密封垫足够的膨胀空间避免外溢，同时密封垫的外沿受到沉孔侧面的包裹也大大降低了应力集中引起的老化开裂，提高了密封的耐压和抗老化能力。

优选地，所述底部密封垫沉孔设计为外口直径小，底部直径大的倒锥沉孔。

优选地，所述底部密封垫沉孔设计为外口直径小，底部直径大，沉孔内腔轴心截面为T形的倒阶梯孔。

进一步地，所述密封垫相应地根据密封垫沉孔的结构特点，在内部留有足够膨胀空间的前提下密封垫的形状也设置有相应的配合特征，这样还可以起到防止密封垫脱落的作用。

进一步地，所述密封垫与密封垫沉孔侧壁间的预留膨胀空间以密封垫压缩状态自然膨胀量的90％-95％为宜。

优选地，最大限度地扩大所述底部密封垫的平面尺寸，密封垫的外形采取与托板自锁螺母底面同形状的类椭圆形，同时取消托板自锁螺母底部的密封垫沉孔，底部密封垫被托板螺母完全覆盖并压紧以实现密封功能，并且密封垫在螺丝过孔和中心位置的自锁螺纹孔都相应地开孔。通过增大密封材料的面积来提高密封托板螺母底部密封的耐压能力。同时由于密封面积的增加，在同等老化情况下比现有技术的密封效果更好，也就是说具有比现有技术更好的抗老化性能。

进一步地，所述密封垫底部可以设置一条或多条密封线，密封线的形状可以是圆形或任意封闭形状，密封线截面可以是半圆形、梯形、三角形或其它近似三角形的齿形，密封线可以提高密封的耐压能力。

进一步地，为了防止托板自锁螺母底部密封垫边沿接触外部环境而老化，在托板自锁螺母底面边缘设置一圈用于保护底部密封垫边缘的凸缘，同样地，所述托板自锁螺母底面自锁螺纹孔边沿也设置环状凸缘，凸缘的高度低于所述底部密封垫的厚度，其高度差应保证密封垫有合适的压缩量来保证密封效果，同时在密封垫获得足够压缩量时托板自锁螺母底部边沿的凸缘与密封垫下表面平齐，以保证底部密封垫完全被所述凸缘封闭保护，避免与外部环境直接接触。

综上所述，通过技术改进本发明具有如下有益的技术效果：

1.通过扩大底部密封垫的密封面积，获得了更高的密封耐压能力；

2.在同等老化程度下，更大的密封面积使得密封托板自锁螺母的密封比现有技术的密封效果更好，也就是说本发明具有比现有技术更好的抗老化性能。

附图说明

图1为本发明实施例1的剖面结构示意图。

图2为本发明实施例1的底视图。

图3为本发明实施例1的局部放大图I。

图4为本发明实施例2的剖面结构示意图。

图5为本发明实施例2的底视图。

图6为本发明实施例2的局部放大图E。

图7为本发明实施例3的剖面结构示意图。

图8为本发明实施例3的底视图。

图9为本发明实施例3的局部放大图S。

图10为本发明实施例4的剖面结构示意图。

图11为本发明实施例4的底视图。

图中：1.托板自锁螺母，2.密封垫，11.自锁螺纹孔，12.螺丝过孔，21.密封线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

请参考图1-3，下面将对本发明实施例1进行说明。

如图1所示，本发明提出一种密封托板自锁螺母，包括金属制成的托板自锁螺母1和底部密封垫2。

所述托板螺母两侧有用于装配固定的耳状法兰，对称分布的耳状法兰各有一个用于装配的螺栓过孔。

所述托板自锁螺母的顶部封闭，内部自锁螺纹孔为盲孔，不但可以避免密封材料暴露在外，同时还具有更好的密封耐压能力。

所述托板自锁螺母1底部与自锁螺纹孔同轴心地设置一个密封垫沉孔，在该密封垫沉孔中装配相应尺寸的底部密封垫2。

如图2所示，所述底部密封垫2的外延形状为椭圆形，且其长轴通过两侧固定螺栓的中心，这样底部密封垫左右两侧的密封材料更宽，同时距离紧固螺栓距离近压力也大；另一方面在密封垫椭圆轮廓短径方向距离两侧固定螺栓的距离较远，两侧紧固螺栓传递过来的压力也较小，而密封垫短径方向两边的密封材料也更窄，这样的椭圆形密封垫在长径和短径方向的密封材料受到的压强就更接近一致，就能够保证更高更稳定的密封耐压能力。

如图1和图3所示，为了防止自锁螺母底部密封垫在受到压缩时边沿应力集中导致老化开裂，所述底部密封垫沉孔设计为外口直径小，底部直径大的倒锥沉孔，这样在压缩时就可以提供密封垫足够的膨胀空间避免外溢，同时密封垫的外沿受到沉孔侧面的包裹也大大降低了应力集中引起的老化开裂，提高了密封的耐压和抗老化能力。

请参考图4-6，下面将对本发明实施例2进行说明。

本实施例与实施例1的差别仅在于在密封垫沉孔内部形状有所不同，所以重复部分不再重复表述，仅针对新增特征详述如下。

在实施例2中如图4和图6所示，所述底部密封垫沉孔设计为外口直径小，底部直径大，沉孔内腔轴心截面为T形的倒阶梯孔。

如图6所示，所述密封垫2相应地根据密封垫沉孔的结构特点，在内部留有足够膨胀空间(图中未画出)的前提下密封垫的形状也设置有相应的配合特征，这样还可以起到防止密封垫脱落的作用。

进一步地，所述密封垫与密封垫沉孔侧壁间的预留膨胀空间以密封垫装配压紧状态下自然膨胀量的90％-95％为宜。

请参考图7-9，下面将对本发明实施例3进行说明。

如图7所示，本实施例公开一种密封托板自锁螺母，包括金属制成的托板自锁螺母1和底部密封垫2。

如图7图8所示，所述底部密封垫形状与托板自锁螺母底面形状相同，并且密封垫在螺丝过孔和中心位置的自锁螺纹孔都相应地开孔。通过增大密封材料的面积来提高密封托板螺母底部密封的耐压能力。同时由于密封面积的增加，在同等老化情况下比现有技术的密封效果更好，也就是说具有比现有技术更好的抗老化性能。

如图8和图9所示，所述密封垫2底部设置两条密封线201，密封线的轮廓是圆形，密封线截面是半圆形，密封线可以提高密封的耐压能力。

请参考图10和图11，下面将对本发明实施例4进行说明。

如图10所示，本实施例公开一种密封托板自锁螺母，包括金属制成的托板自锁螺母1和底部密封垫2。

如图10所示，为了防止托板自锁螺母1底部密封垫2边沿接触外部环境而老化，在托板自锁螺母底面边缘设置一圈用于保护底部密封垫边缘的凸缘13，同样地，所述托板自锁螺母底面自锁螺纹孔边沿也设置环状凸缘13，凸缘的高度低于所述底部密封垫的厚度，其高度差应保证密封垫有合适的压缩量来保证密封效果，同时在密封垫获得足够压缩量时托板自锁螺母底部边沿的凸缘与密封垫下表面平齐，以保证底部密封垫完全被所述凸缘封闭保护，避免与外部环境直接接触。

综上所述，本发明通过不同程度地扩大底部密封垫的密封面积及增加密封线，获得了更高的密封耐压能力；同时在同等老化程度下，更大的密封面积使得密封托板自锁螺母的密封比现有技术的密封效果更好，也就是说本发明具有比现有技术更好的抗老化性能。

以上所述，只是本发明的几个应用实例，不能以此限定本发明的范围，同时以上实施例中的各个结构要点的任意组合及单独使用都应在本发明的保护范围之内。凡依此发明专利申请范围及说明内容所做的简单的等效变化与修饰，皆属于本发明专利涵盖的范围。