内高压密封推头

摘要

本发明公开了一种内高压密封推头，包括：外推头；内推头；其中，外推头相当于传统的管套式推头，内推头相当于传统的锥形推头，两者整合为一个类似于液压缸的结构，内推头端部具有的锥形头与外推头内壁配合可以对管坯管口形成可靠的密封，并基于这种约束避免管坯管口胀形。

权利要求

1.一种内高压密封推头，其特征在于，包括：外推头，该外推头的主体为一端封闭的套管，该套管的封闭端为外推头座端，并在封闭端开有用于导入液体的第一流道；套管内腔中部壁面开有一沟槽，该沟槽具有套管轴向的给定宽度；

内推头，位于套管内而构成轴向导引于套管的柱塞，该内推头开有第二流道和第三流道，其中，第二流道自内推头的第一端连通至内推头侧面的第一孔，该第一端与封闭端同端；第三流道自内推头的第二端连通至内推头侧面的第二孔，该第二端具有锥形头，并与套管壁面间形成管坯管口定位间隙；第一孔与第二孔位于内推头同侧；

其中，第一端处于封闭端时，至少第一孔偏置在沟槽的套管封闭侧，内推头工作行程中，第一孔与第二孔通过沟槽逐渐连通，内推头在工作行程的末端止点时，第一孔与第二孔均在套管轴向介于沟槽内；

外推头的座端构造为：在外推头的封闭端轴向连接一安装柄；

所述沟槽为以套管轴线为轴线的环形槽。

2.根据权利要求1所述的内高压密封推头，其特征在于，锥形头构造为：锥形头底部设有止口台，该止口台提供的环面与管坯管口端面接合。

3.根据权利要求2所述的内高压密封推头，其特征在于，锥形头母线与轴线的夹角为5°

10°。

~

4.根据权利要求2或3所述的内高压密封推头，其特征在于，锥形头的高度为管坯管口内径的0.215 0.247倍。

~

5.根据权利要求2或3所述的内高压密封推头，其特征在于，套管用于管坯管口导入；

在套管与管坯管口配合的管段设有密封圈。

6.根据权利要求1 3任一所述的内高压密封推头，其特征在于，内推头上设有左密封圈~和右密封圈；

第一孔和第二孔介于左密封圈和右密封圈之间；

在内推头的工作行程内，沟槽介于左密封圈与右密封圈之间。

7.根据权利要求6所述的内高压密封推头，其特征在于，左密封圈和右密封圈均为Y型密封圈。

8.根据权利要求1 3任一所述的内高压密封推头，其特征在于，第一流道包括轴向部~分，并且轴向部分构成安装柄的中心孔道；

第一流道还包括连通至轴向部分的径向部分，从而在安装柄的侧面形成注液孔。

说明书

内高压密封推头

技术领域

[0001] 本发明涉及一种内高压推头，是内高压成型设备所使用的推头。

背景技术

[0002] 内高压成形也叫液压成形或液力成形，是一种利用液体作为成形介质，通过控制内压力和材料流动来达到成形中空零件目的的材料成形工艺。

[0003] 内高压成型主要用于管件（圆管、方管、异型管等，管件在成型工艺中称为管坯）的成型，相应的内高压成型设备包括模具、推压装置和液力装置，通常模具包括上模具和下模具，在分型面处接合后形成模具型腔。加工时，管坯放入下模具的型腔部分，然后下放上模具，而将管坯约束在型腔内。然后位于管坯两端的各一个推头顶住管坯相应端，提供管坯轴向力，该轴向力用于补料。

[0004] 其中的一个或者两个推头具有液压输入管，用于向管坯内加注用于使管坯产生胀形的液体，为了获得设计的壁厚，才会有上段所说的补料。内高压成型所需要的液体压强比较大，这要求推头与管坯端部接合所产生的密封能力比较高。

[0005] 于此可知，液力足以使管坯产生变形，也就是说具有非常大的压强，因而，推头不仅用于提供管坯轴向力，提供具有一定压强的液体外，还应当保证与管坯管口的密封，该密封的级别应大于等于液体压强所容许的密封级别。如果密封级别不够，会造成成型介质失压，导致管坯成型不充分、起皱等缺陷，或者说成品质量不合格。

[0006] 常用推头可见于中国专利文献CN104438540A，其所谓的冲头即为推头，冲头上设有进液装置，冲头用于与管坯端部接合的结构是具有圆锥面的圆台，圆锥面部分地探入管坯管口，基于推压实现接合密封。圆锥面属于楔形结构，能够产生轴向推力和径向的张力，从而产生管坯管口的胀形，胀开偏大时会导致管坯管口卡死在模具型腔端部，难以进一步的推压。此外，胀形超差需要对管坯管口做进一步的修整，而增加或许处理的负担。

[0007] 有鉴于此，在一些实现中，如中国专利文献CN106734493A，其要求管坯全部位于模腔内，模腔两端形成为导孔，部分推头构造为导引于导孔的导柱，在此结构中不存在楔形结构，不会产生径向的张力，然而，管坯通常管壁较薄，管口端部受力较大时可能会导致管口起皱甚至是翻边，管口缺陷在后续工序中的处理难度较大。

[0008] 在一些实现中，推头端部采用套体结构，管坯端部可以套入套体结构内，易于形成密封，但套体底部与管坯的端头间仍然是平面接合，无法解决管坯端部成型缺陷的问题。

发明内容

[0009] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够有效避免在成型时管坯端部出现起皱缺陷或胀形缺陷的内高压密封推头。

[0010] 依据本发明的实施例，提供一种内高压密封推头，包括：

[0011] 外推头，该外推头的主体为一端封闭的套管，该套管的封闭端为外推头座端，并在封闭端开有用于导入液体的第一流道；套管内腔中部壁面开有一沟槽，该沟槽具有套管轴向的给定宽度；

[0012] 内推头，位于套管内而构成轴向导引于套管的柱塞，该内推头开有第二流道和第三流道，其中，第二流道自内推头的第一端连通至内推头侧面的第一孔，该第一端与封闭端同端；第三流道自内推头的第二端连通至内推头侧面的第二孔，该第二端具有锥形头，并与套管壁面间形成管坯管口定位间隙；第一孔与第二孔位于内推头同侧；

[0013] 其中，第一端处于封闭端时，至少第一孔偏置在沟槽的套管封闭侧，内推头工作行程中，第一孔与第二孔通过沟槽逐渐连通，内推头在工作行程的末端止点时，第一孔与第二孔均在套管轴向介于沟槽内。

[0014] 上述内高压密封推头，可选地，锥形头构造为：锥形头底部设有止口台，该止口台提供的环面与管坯管口端面接合。

[0015] 可选地，锥形头母线与轴线的夹角为5°10°。~

[0016] 可选地，锥形头的高度为管坯管口内径的0.215 0.247倍。~

[0017] 可选地，套管用于管坯管口导入；

[0018] 在套管与管坯管口配合的管段设有密封圈。

[0019] 可选地，内推头上设有左密封圈和右密封圈；

[0020] 第一孔和第二孔介于左密封圈和右密封圈之间；

[0021] 在内推头的工作行程内，沟槽介于左密封圈与右密封圈之间。

[0022] 可选地，左密封圈和右密封圈均为Y型密封圈。

[0023] 可选地，外推头的座端构造为：在外推头的封闭端轴向连接一安装柄。

[0024] 可选地，第一流道包括轴向部分，并且轴向部分构成安装柄的中心孔道；

[0025] 第二流道还包括连通至轴向部分的径向部分，从而在安装柄的侧面形成注液孔。

[0026] 可选地，所述沟槽为以套管轴线为轴线的环形槽。

[0027] 依据本发明的实施例，所提供的内高压密封推头具有一个外推头和一个内推头，与现有的推头相比，相当于现有套管式推头与锥形推头的总成，并且内推头与外推头并非简单的结合。具体地，外推头与内推头整体上构造出一个柱塞缸，内推头构成柱塞，内推头开有第一流道和第二流道，两个流道并不直接连通；外推头构成缸体，缸体内具有一个用于第一流道和第二流道连通的沟槽，连通是在内推头到达给定位置时完全完成，换言之，内推头需要先运行给定距离才能完成第一流道和第二流道的连通，该给定距离用于管坯管口先期被外推头内壁约束的条件下，再基于锥形头的推挤可靠地把管坯管口约束在内推头与外推头之间。受内推头与外推头的约束，管坯管口的不会产生胀形，而且由于基于内外推头综合钳夹，所形成的密封面比较复杂，密封面面积比较大，大大提高了密封能力。

附图说明

[0028] 图1为本发明一实施例中内高压密封推头主剖结构示意图。

[0029] 图2为一实施例中推头与管坯初始接合后注液前状态示意图。

[0030] 图3为一实施例中推头与管坯完全接合后状态示意图。

[0031] 图4为图3的A部放大图。

[0032] 图5为外推头结构示意图。

[0033] 图中：1.螺孔，2.安装柄，3.注液孔，4.第一流道，5.外推头主体，6.密封圈，7.第二流道，8.第三流道，9.沟槽，10.内推头主体，11.密封圈，12.止口台，13.密封圈，14.腔，15.锥形头，16.管坯。

具体实施方式

[0034] 参照说明书附图5，图中所示为一种外推头结构，类似于现有的管套式的外推头，相对于传统的管套式外推头，其外推头主体5的长度更长，以用于容纳内推头。

[0035] 对于内推头则可参见附图1中所示的内推头主体10，其整体上与传统的锥形推头比较类似。

[0036] 外推头与内推头都是回转体，相应地，外推头的内面为内柱面，而内推头的主体部分是圆柱体结构，其头端即图中所示的锥形头15整体上是一个圆台结构，端头部分具有倒圆。

[0037] 可以理解的是，对于具有确定轴线的管件、轴类件，其基于轴线方向而具有端部，围绕轴线的方向通常称为周向，轴线方向则被称为轴向，垂直于轴线的方向则被称为径向。

[0038] 关于外推头，参见说明书附图1 3和5，可见其主体部分，即图中所示的外推头主体~5，是一个一端封闭的套管，该结构与液压缸的缸体比较类似，液压缸开放的一端用于导入活塞杆，另一端则是缸体的座端或者说油缸座。相应地，套管的封闭端为外推头的座端。

[0039] 与液压缸不同的是，用于导入流体的第一流道4并不是开在缸体缸套上，而是开在外推头的座端。在本领域为了避免运动干涉，注液孔3通常开在推头的侧面，因此，对于第一流道4，其包含两部分，即轴向部分和径向部分，其中轴向部分是一个盲孔，具有给定深度，其深度主要考虑为注液孔3配管时不会产生位置和运动上的干涉。径向部分则是把轴向部分连通到推头的侧面，以通过注液孔3进行配管。

[0040] 在图1中，由外推头主体5所确定的套管内腔中部壁面开有一沟槽9，图中的沟槽9是一个环形槽，环形槽的轴线与外推头主体5的轴线共线。对于这类沟槽9，其主要参数是宽度和深度，其中的深度表现在基于径向的尺寸规格，而宽度则是基于轴向的尺寸规格。

[0041] 如果不考虑内推头在套管内转动，环形槽可以保留一部分，例如90度的扇环槽。

[0042] 另外，在一些实现中，沟槽9可能具有一定的螺旋升角，或者其他弯曲布置的状态，其宽度则按照惯常的方法，由一对槽壁垂直连线来确定。

[0043] 沟槽9作为连通槽，以在给定的条件下，实现图1中第二流道7和第三流道8间的连通。第二流道7和第三流道8成型在内推头上。

[0044] 关于内推头，如前所述，其构成轴向导引于前述套管的柱塞，相应地，内推头与套管间形成移动副。

[0045] 在图1中可见，内推头的上侧并排设有两个液孔，内推头开有第二流道7和第三流道8，其中，第二流道7自内推头的左端连通至内推头上侧的位于左边的液孔，该液孔记为第一孔，另一液孔记为第二孔。其成孔方式也是采用例如钻孔的方式成孔，相应从内推头的左端和上侧起钻进行成孔。

[0046] 第三流道8自内推头的图1中的右端连通至前述的第二孔。显然，从图2中可见，第二流道7与第三流道8并不能直接连通，其需要在内推头在给定的位置时才能够实现完全的连通，这与阀芯比较类似，即通过位置的变化实现阀门的启闭，整体而言，图1所示推头又借助了两位两通阀的原理。并且所对应的两位两通阀是液控两位两通阀，只不过液控口不需要单独设置，而是直接采用第一流道4或者说压力油口。

[0047] 其中，在图1和4所示的结构中可以清楚地看出，内推头的第二端具有锥形头15，整体而言，内推头与传统的锥形推头比较相似，其利用锥面的楔形原理对管坯16的管口进行密封。区别在于，在本发明的实施例中，还存在一个外推头，可以通过外推头的反作用，避免管坯16的管口部分被胀开。

[0048] 相应地，如图4所示，图中可见，锥形头15与套管壁面间形成管坯管口定位间隙，管坯16的管口最终被夹紧在管坯管口定位间隙内，可以形成良好的密封。

[0049] 另外，第一孔与第二孔位于内推头同侧，在图1中，第一孔与第二孔在内推头的上母线侧。

[0050] 关于第一孔和第二孔在内推头上的位置，基于两位两通的原理，其在图2所示的初始位置时，第一孔与第二孔间是截止的（理想状态，并且微量的泄漏也不影响内推头的工进）。

[0051] 图2中，内推头处于左止点位置，此时，受内推头与套管内壁的接合而实现截止，如前所述，这种截止并不要求做到完全的截止，产生微量的泄露也不影响内推头的工进。

[0052] 在图2所示的状态下，第一孔和第二孔均位于沟槽9的左侧，基于前述的原理可知，如果沟槽9足够宽，第二孔可以在图2所示的状态下介于沟槽9内。从加工量方面来考虑，应尽可能减小加工量，因此，在优选的实施例中，在图2所示的初始状态时，第一孔和第二孔均位于图2所示的沟槽9的左侧。

[0053] 初始状态时，若第一流道4通入例如液压油或者其他类型的内胀形流体，流体填充满第一流道和第二流道，内推头左侧的有效液面取决于第一流道4的孔径。假定第一流道4的截面积为1平方厘米，对于内高压成型，其流体压力通常在几十兆帕，那么在1平方厘米上的面积上可以形成几千牛顿的力，可以推动内推头向右移动。

[0054] 内推头一旦脱开与外推头左封闭底部的接触，液压有效面积迅速增大为内推头的左端面面积，推力进一步增大。

[0055] 内推头继续向右移动，内推头的锥形头15探入管坯16管口，开始挤压管16的管口内壁，对于传统的锥形推头，管坯16的管口会产生胀形，但在本发明的实施例中，受外推头内壁面的约束，管坯16管口的胀形被抑制。内推头继续右移而挤压入管坯16的管口。由于管坯16的管口的胀形被抑制，锥形头15的锥度可以相对较小，可以更深的探入到管坯16内，从而可以大幅提高密封接合面的面积，提高密封级别。

[0056] 内推头工进过程中，以图2所示结构为例，第二孔首先与沟槽9连通，但第一孔仍然为套管内壁所遮蔽，第一孔与第二孔间仍然无法形成有效连通。随着内推头进一步工进，第一孔逐渐与沟槽9连通，连通面面积越来越大，直至最大，从而实现第一孔与第二孔充分连通，流体通过第一流道4、第二流道7和第三流道8而流入管坯内腔。

[0057] 随着锥形头15与管坯16的进一步接合，所受到的反作用力越来越大，直至与液压力平衡而使内推头停止移动，停止移动位即为右止点位。

[0058] 由于锥形头15锥度较小，摩擦角大于压力角，能够形成自锁，从而使第一孔和第二孔介于沟槽9内，实现稳定的连通。

[0059] 可以理解的是，流体初始进入管坯内腔时，由于腔内液体较少，内推头的在图2中的右端并不会受到液压力。

[0060] 在前述的结构中，为了保证内推头具有确定的右止点，在图4所示的结构中，内推头主体10是圆柱体，锥形头15为圆台结构，圆台的大底直径小于圆柱体的直径，当锥形头15的大底与圆柱体的一个底面共面，并且共轴线时，会形成如图1所示的止口台12，并且确定出的止口台12的台面是一个环形面。止口台12用于承接管坯16的端面，从而可以使左止点具有确定的位置。

[0061] 止口台12所确定环面与管坯6的端面环几何形状相同。

[0062] 相比于传统的锥形推头，在本发明的实施例中，锥形头15的母线与轴线的夹角为5°10°，小于传统的锥形推头的锥度，可以获得较大的密封接合面。涉及到密封接合面，止~
口台12处形成第二级密封。进而，外推头的内壁面与管坯16管口的外廓形成第三级密封，从而形成可靠的密封。

[0063] 对于圆台，其高度是指其两个底的距离，锥形头15的高度为管坯16管口内径的0.215 0.247倍，所考虑的因素是其高度与内推头的工作行程相适应，且在工作行程相对较~
小的条件下，适配前述的锥形头15的锥度，需要锥形头15具备给定的高度，实现对管坯16的可靠夹紧。

[0064] 进一步地，为了提高密封能力，在图4所示的结构中，套管用于管坯16管口导入，进而在套管与管坯16管口配合的管段设有密封圈13。

[0065] 在图1 3所示，内推头上设有左密封圈和右密封圈，此处的左右仅用于两个技术特~征的区分，后续的内容具有确定构造的说明。

[0066] 图1中，第一孔和第二孔介于左密封圈和右密封圈之间，如图1中所示的密封圈6和密封圈11。

[0067] 在内推头的工作行程内，沟槽9介于左密封圈与右密封圈之间。

[0068] 左密封圈和右密封圈均为Y型密封圈，此外，关于密封圈13，也采用Y型密封圈。Y型密封圈的截面呈Y形，是一种典型的唇形密封圈。广泛应用于往复动密封装置中，其使用寿命高于O型密封圈。Y型密封圈的适用工作压力不大于40MPa，工作温度为‑30～80℃。

[0069] 在图1所示的结构中，外推头的座端构造为：在外推头的封闭端轴向连接一安装柄2，用于推头在液压设备上的安装。关于此结构，可以采用传统的推头与液压设备的装配结构，在此不再赘述。