专利名称：螺纹替换系统和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种替换物体中损坏螺纹的系统和装置，本发明尤其涉及一种替换损坏螺纹的系统和装置，其将用永久安装的插入件替换该螺纹，该插入件同样在该插入件和该将要修复的物体之间提供密封。
背景技术：
当在物体中加工的内螺纹损坏时，它们有时通过丝锥将损坏的螺纹攻丝来修复以便恢复螺纹形状。然而，如果螺纹损坏到一定程度，使得用丝锥攻丝将不能恢复其功能，该螺纹必须替换。这通过用大于该螺纹大直径的钻头钻削原来的螺纹并以更大直径的螺纹重新对该孔攻丝来实现。此方法在提供有用的螺纹孔的同时，将需要不同于原来尺寸的紧固件。在必须周期拆卸和重新组装的组件中，此方法需要不同头尺寸的工具。即非常不方便并对于重新组装该装置的人是困难的。
为了以与原来组件相同的螺纹替换该损坏的螺纹，需要钻削损坏的螺纹并用螺纹插入件替换该原来的螺纹，该插入件可旋入该更大的钻削和攻丝的孔中，并且具有与原来螺纹相同的内螺纹。可以获得这种螺纹插入件，然而该螺纹插入件的外螺纹通常是传统的螺旋设计。传统的螺纹插入件当拆下机器螺钉以便拆卸时趋于变得松动，或者在某些情况下该螺纹插入件在试图拆下连接螺钉时从该物体脱出，因此使得拆卸过程复杂。另外，如果该连接螺钉必须提供与物体的密封接合时，传统的螺纹插入件将通常不能在其外螺纹和物体壁之间提供密封。
以下的现有技术反映了申请人了解的本领域的状况，并包括在这里以便履行申请人确实的义务来公开相关的现有技术。但是可以保证这些现有技术没有教导或澄清以下更详细描述并特别要求的本发明的相关关系。
专利号 公布日期 发明人5,499,8921996年3月19日Reed
发明内容
本发明的目的在于提供将避免所述缺陷的螺纹插入件。
本发明通过以下所述克服现有技术的缺陷，首先，提供一紧固在物体孔中的螺纹插入件，在该插入件的外表面使用螺纹设计并在钻削孔中形成相配的螺纹。该螺纹插入件具有向上倾斜的螺纹表面，该表面向上朝向将该插入件固定锁定在该物体替代孔中的头部倾斜。这些螺纹的作用是提供径向向内的夹紧力，当该插入件紧固时，由于该螺纹的夹紧反作用相对于该插入件的另一部分压靠容纳该插入件的物体。其次，该螺纹插入件具有最好适于容纳一所希望的标准紧固件的内螺纹。第三，该螺纹紧固件最好包括一驱动头部，该头部可包括任何类型的抗扭矩构形。例如，该驱动头部可具有多个小面，该小面尺寸构造成由一扳手的小面驱动。另外，形成与平头改锥或其他类似结构互补的细槽。因此，该驱动头部接收扭矩并使得螺纹修复插入件围绕其中心纵向轴线转动。在该驱动头部之下，该插入件最好包括一颈部。
该螺纹插入件设有一布置在该颈部和该螺纹插入件上的最上边的螺纹的上表面之间的凹入部。当该插入件完全旋入钻削孔的螺纹中，该插入件将变形物体上螺纹的金属，迫使其进入该凹入部，在该插入件和该物体壁之间形成紧密的密封。
工业实用性本发明的工业实用性应该通过讨论本发明的以下目的阐述。
因此，本发明的主要目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件在紧固时在该插入件和物体壁之间形成紧密封。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件允许使用与原来未损坏螺纹相同的螺纹，以便避免需要不同尺寸紧固件组装和拆卸一个或多个物体的繁琐程序。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件避免在需要拆卸时变得松动的趋势。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件通过以下方式避免在需要拆卸时变得松动的趋势，即在该插入件的外表面设置外螺纹，该螺纹具有向上倾斜的螺纹表面，该表面向上朝向将该插入件固定锁定在该物体替代孔中的头部倾斜。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件设有一布置在该颈部和该螺纹插入件上的最上边的螺纹的上表面之间的凹入部，其中当该插入件紧固时，构成相配螺纹的物体的金属流动进入该凹入部，因此在该插入件和该物体壁之间形成密封。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件包括布置其中的外螺纹和内螺纹。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件包括一由通常可得到的扭矩施加工具驱动的驱动头部。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，由此该外螺纹防止该螺纹插入件与该螺纹孔脱离接合。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件设计成进入互补形成的孔内一定距离。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，其中该外螺纹略微相互间隔开并在根部和冠部之间保持最小的厚度，以便提供耐用的螺纹。
本发明的另一目的在于提供一种螺纹插入件，该插入件简单并低成本制造，但结构上耐用。
从第一优点看来，本发明的特征在于提供一种在螺纹插入件和物体之间设置密封的方法，该螺纹插入件插入其中，并且该方法包括以下步骤钻削一孔；切去该孔的顶部以便与该螺纹插入件的形状相配；在该孔中攻出相配的螺纹；将螺纹插入件旋入孔直到密封为止；并且进一步在孔中旋入插入件以便造成金属流动。
从第二优点看来，本发明的特征在于提供一种螺纹插入件，使得在该螺纹插入件本身和该螺纹插入件旋入其中的物体之间形成密封。该螺纹插入件具有从驱动头部沿中心轴线延伸到远端的螺纹轴，至少一所述轴螺纹包括一限定所述螺纹轴大直径的冠部，一限定该螺纹轴小直径的根部和一从所述根部的底边延伸到该冠部的上边的上表面，其中所述上表面具有从垂直于所述螺纹轴中心轴线的参考平面以大于零的角度朝该冠部延伸的部分；以及位于该螺纹轴的最上边螺纹和该头部的下部分之间的凹入部。
从第三优点看来，本发明的特征在于在最上边螺纹和位于该螺纹插入件的驱动头部之下的颈部之间设置螺纹插入件的凹入部，其中该最上边螺纹和所述颈部相互间隔并且共同中心轴线延伸通过其中，该颈部由直径d1的外柱形表面形成。该凹入部由多个表面限定，其中以锐角与直径d1的颈部相交并以锐角与直径d2的内柱形表面相交的离隙表面，其中d1大于d2并且该柱形表面平行于该螺纹插入件的所述共同轴线并相互同心；该内柱形表面；和相对于该最上边螺纹的共同中心轴线成一角度的上表面。
当以下详细说明与附图相结合时这些和其他的目的将显而易见。
选择12幅
本发明。这些附图和以下说明对于本领域技术人员足以如权利要求所述实施本发明。
图1是旋入物体中并设有螺纹通孔的本发明螺纹插入件的截面图；图2是详述该凹入部的放大部段；图3是该螺纹插入件的细节的放大部段；图4是具有损坏螺纹的物体的截面图；图5表示使用该螺纹插入件的方法的第一步骤；图6表示在物体中制备孔以便使用该螺纹插入件的第二步骤；图7表示在物体中制备孔以便使用该螺纹插入件的第三步骤；图8表示安装该螺纹插入件的第一步骤；图9表示安装该螺纹插入件的第二步骤；图10表示安装该螺纹插入件的最后步骤；图11表示图1的变型；图12同样表示图1的变型。
具体实施例方式
参考附图，其中相同的参考标号在不同附图中表示相同的部件，参考标号10针对本发明优选实施例。
参考图1，表示出螺纹插入件10在其完全安装在物体12中以便替换该物体孔内损坏螺纹32(图4)的优选实施例。物体12可以是需要用于组装第二部件的螺纹孔或将其他装置连接在该物体上的任何装置。孔18(图5)用钻头34钻制在物体12中并在孔18壁上制成相配的螺纹19(图7)。
螺纹插入件10可转动进入该物体的螺纹孔中直到螺纹插入件10的顶表面21与物体12的上表面平齐。如果顶表面21伸出物体12之上，可以置之如此或磨平。如图2所示，凹入部11由成形为具有直径d1的外柱形表面的颈部13以及在尖部17并以角度delta(Δ)与颈部13相交的离隙表面15限定。尖部17是通过物体材料卷边造成变形的可活动表面。实际上，尖部17重新成形孔18的顶部螺纹26以便转变成锁定环26。离隙表面15与具有直径d2的内柱形表面19相交。表面15和表面19之间的角度为β，优选为锐角并最好是80°。注意d1大于d2。颈部13和内柱形表面19是平行和同心的。最上边螺纹表面68以优选为90°的角度epsilon(ε)与内柱形表面29相交。由锐角Δ、离隙表面15、内柱形表面29和螺纹表面68形成的凹入部11迫使形成孔18的顶部螺纹26的金属流动。此金属流动在该螺纹插入件的螺纹顶部形成锁定环形密封件26。密封件26形成物体12和螺纹插入件10之间的永久性液密连接部。
内螺纹16最好是传统设计并在螺纹插入件10的主体中心形成以便替换原来损坏的螺纹。内螺纹16最好围绕插入件10的长轴线对中。此工艺的步骤结合图3～7在下面详细描述。
现参考图3，其表示螺纹插入件10外部上的螺纹20放大的细节。该螺纹螺旋卷绕并包括限定大直径62的冠部64和限定小直径60的根部66。该螺纹具有从根部66的底边67延伸到冠部64的上边69的上表面68。螺纹20同样包括从根部66的上边74延伸到冠部64的下边76的下表面70。上表面68和下表面70两者向上朝向该螺纹插入件的顶部倾斜。冠部64和根部66离开中心轴线63的距离恒定。上表面68从根部66以上表面角度alpha(α)延伸，该角度从垂直于该中心轴线63的参考平面65分开。上表面角度α最好为20°，但可以是0°～90°之间的任何角度。下表面70从根部66以下表面角度beta(β)延伸到冠部64，使得冠部64的螺纹厚度小于相邻根部之间的螺纹厚度。因此该螺纹设有更大的厚度并因此邻近小直径60的强度更大并因此能够承受形成图1所示密封所需的载荷。
现参考图4～9，以下是使用本发明装置的方法的详细描述。图4中，物体12表示有原来螺纹孔30，其中螺纹在32处损坏。为使用与原来螺纹相同尺寸的螺纹孔替换此损坏的螺纹，如图5所述采用钻头34在物体12中钻制新的更大的孔18。在此说明中，该螺纹孔是通孔。该方法的下一步骤表示在图6中。这里，孔18的顶部由刀具42成形以便与图1首先表示的螺纹插入件10的头部形状相配。刀具42的直径50与孔18的直径配合并用来在孔18中对中刀具42。切削表面44形成孔的上直径36，该直径与螺纹插入件10的头部外直径相配。表面46形成孔内的止挡表面38；刀具的表面48形成孔的点40。图7表示丝锥58用来在孔18中形成相配的螺纹19。丝锥58在孔18中形成具有分别与插入件10的大直径62和小直径60相对应的大直径56和小直径54的相配的螺纹19。
现参考图8、9和10，其中表示螺纹替换设备的组装。如所述制备孔18以便在头部容纳开口中容纳螺纹插入件10的头部14，并且螺纹部分20旋在孔18的螺纹19上。在图8中，螺纹插入件10定位在孔18之上并与之对中。在图9中，螺纹插入件10已经部分旋入孔18中直到点17接触螺纹19的第一螺纹19’为止。当螺纹插入件10进一步旋入孔18时，点17变形螺纹19’，使得金属流入螺纹插入件10的凹入部11中。螺纹插入件10进一步旋入孔18中直到螺纹插入件10的止挡表面21大致与物体12的上表面22平齐为止。当螺纹插入件10完全旋入孔18时，密封件26通过如图1和2所示变形顶部螺纹19’在凹入部11中完全形成。螺纹插入件10现在永久地安装在物体中。
图11和12表示图1，2的变型，其中插入件夹角Δ大约为70°，而在图1，2中是80°。该物体包括具有优选为55°的夹角的可活动表面。当离隙表面15’、表面19’和最上边的螺纹68如图8B相配时。金属流动产生良好的密封。表面19’的直径d’最好大于该螺纹的根部66。
此外，本发明已经描述完毕，应该明白的是可进行许多的结构变型和改型而不超出以上阐明并由以下权利要求描述的本发明的范围和真实含义。
权利要求
1.一种用于在一螺纹插入件和一所述螺纹插入件插入其中的物体之间提供密封的方法，该方法包括以下步骤钻制一孔；切削该孔的顶部以便与该螺纹插入件的形状相配；在该孔中攻出相配的螺纹；将该螺纹插入件旋入该孔中直到座置为止；以及进一步在该孔中旋入该螺纹插入件以便产生金属流动。
2.一种在其本身和将其旋入的物体之间形成密封的螺纹插入件，其包括一从驱动头部沿中心轴线延伸到远端的螺纹轴，至少一所述轴螺纹包括一限定所述螺纹轴大直径的冠部，一限定该螺纹轴小直径的根部和一从所述根部的底边延伸到该冠部的上边的上表面，其中所述上表面具有从垂直于所述螺纹轴中心轴线的参考平面以大于零的角度朝所述冠部延伸的部分；以及位于该螺纹轴的最上边螺纹和该头部的下部分之间的凹入部。
3.一种布置在最上边螺纹和位于所述螺纹插入件的驱动头部之下的颈部之间的螺纹插入件的凹入部，其中所述最上边螺纹和所述颈部相互间隔并且共同中心轴线延伸通过其中，所述颈部由直径d1的外柱形表面形成，所述凹入部由多个表面限定，该表面包括以锐角与直径d1的颈部相交并以锐角与直径d2的柱形表面相交的离隙表面，其中d1大于d2并且该柱形表面平行于该螺纹插入件的所述共同轴线并相互同心；所述内柱形表面；以及相对于所述最上边螺纹的所述共同中心轴线成一角度的上表面。
全文摘要
本发明涉及一种采用与损坏螺纹相同的螺纹来替换物体(12)中损坏螺纹的系统和装置，即扩大原来的螺纹孔并在物体新的螺纹孔中插入螺纹插入件(10)，该插入件具有与原来螺纹孔相同的内螺纹。螺纹插入件使用将其固定保持就位的螺纹来紧固在扩大的孔中。当螺纹插入件旋入扩大的螺纹孔时，形成在螺纹插入件驱动头部之下的凹入部造成金属流入凹入部以便在螺纹插入件和物体之间产生密封。
文档编号F16B33/00GK1446293SQ01814077
公开日2003年10月1日 申请日期2001年6月12日 优先权日2000年6月12日
发明者加里J·里德 申请人:加里J·里德