一种复合材料构件的密封连接结构的制作方法

1.本实用新型涉及连接结构技术领域，具体涉及一种复合材料构件的密封连接结构。


背景技术：

2.碳纤维等复合材料构件不同于金属构件，当在其上设置安装座等附属件、且存在密封性要求时，不能够直接进行焊接，而如果采用预埋工艺，对于附属件的结构形式和安装位置又存在较多的限制，且不利于检修、更换，而如果采用胶接工艺，又存在连接可靠性低的问题，尤其是在相对复杂的应用环境下，使用寿命难以保证。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种复合材料构件的密封连接结构，连接的可靠性高，密封性好，安装基本不受附属件的安装位置和安装形式的影响，且方便检修。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种复合材料构件的密封连接结构，用于安装附属件，所述复合材料构件设有连接孔，所述附属件包括第一盖板部和穿插部，沿远离所述第一盖板部的方向，所述穿插部包括大颈段和小颈段，二者之间形成台阶面，所述小颈段设有外螺纹；还包括密封圈和螺纹压紧部件，所述螺纹压紧部件包括螺纹部，所述螺纹部设有内螺纹，安装状态下，所述穿插部穿插于所述连接孔，并通过所述第一盖板部与所述复合材料构件沿轴向相抵，所述大颈段位于所述连接孔内，所述大颈段垂直于轴向的截面与所述连接孔相匹配，所述密封圈至少外套安装于所述小颈段、并与所述台阶面相抵，以密封所述大颈段的外壁与所述连接孔的孔壁之间的间隙，所述螺纹压紧部件通过所述螺纹部与所述小颈段螺纹连接，并能够沿轴向压紧所述密封圈，所述螺纹压紧部件还与所述复合材料构件沿轴向相抵。
5.采用这种结构，通过密封圈的设置，可以保证附属件安装后不会在连接孔处引发密封性的问题，同时，通过螺纹压紧部件与小颈部之间的螺纹配合、螺纹压紧部件以及第一盖板部与复合材料构件的轴向抵接，实际上形成了一种机械连接结构，这种连接结构相比于一般的胶接工艺，其可靠性更高，更能够应对复杂的应用环境，可较好地保证长期使用下的使用寿命。
6.更为重要的是，上述的密封连接结构设置简单，可以方便地根据需要设置附属件的安装位置，且基本不受附属件结构形式的限定，可以适应各种不同形式的附属件的安装；而且，在安装完成后，如果有检修需求或者零件更换需求，直接拧下螺纹压紧部件，即可以对密封圈等部件的状态进行查看，检修以及零件更换均较为方便。
7.可选地，所述螺纹压紧部件还包括压接部，所述压接部和所述螺纹部为分体式结构，所述压接部设有套接孔，所述压接部通过所述套接孔外套于所述小颈段，所述螺纹部通过所述压接部压紧所述密封圈。
8.可选地，所述套接孔为非圆孔，所述小颈段的垂直于轴向的截面与所述套接孔相
匹配。
9.可选地，所述套接孔的数量为若干个。
10.可选地，所述压接部包括插入段和第二盖板部，安装状态下，所述插入段插入所述连接孔内，所述插入段的垂直于轴向的截面与所述连接孔相匹配，所述压接部通过所述插入段压紧所述密封圈，所述第二盖板部与所述复合材料构件沿轴向相抵。
11.可选地，所述插入段靠近所述大颈段的一端设有第二倒角，安装状态下，所述第二倒角与所述连接孔的孔壁之间形成第二卡槽，所述密封圈还位于所述第二卡槽内。
12.可选地，所述连接孔和所述大颈段的垂直于轴向的截面为非圆图形。
13.可选地，所述非圆图形包括若干条边，相邻两所述边之间通过弧线段过渡连接。
14.可选地，所述台阶面的至少外缘部设有第一倒角，安装状态下，所述第一倒角与所述连接孔的孔壁形成第一卡槽，所述密封圈位于所述第一卡槽内。
15.可选地，还包括胶层，所述胶层位于所述第一盖板部和所述复合材料构件之间和/或所述大颈段的外壁和所述连接孔的孔壁之间。
16.可选地，所述附属件为轴向贯通件，所述轴向贯通件设有沿轴向贯通的贯通孔。
17.可选地，所述复合材料构件为轨道车辆的转向架的梁件中集成有空簧腔室部分的梁壁，所述附属件为气嘴。
附图说明
18.图1为本实用新型所提供复合材料构件的密封连接结构的一种具体实施方式的结构示意图；
19.图2为附属件、密封件和螺纹压紧部件的结构示意图；
20.图3为本实用新型所提供复合材料构件的密封连接结构的另一种具体实施方式的结构示意图；
21.图4为图3中插入段、大颈部、连接孔的孔壁与密封圈的连接处的局部放大图。
22.图1-图4中的附图标记说明如下：
23.1复合材料构件、11连接孔；
24.2附属件、21第一盖板部、22穿插部、221大颈段、222小颈段、223台阶面、223a第一倒角、23贯通孔；
25.3密封圈；
26.4螺纹压紧部件、41螺纹部、42压接部、421套接孔、422插入段、422a第二倒角、423第二盖板部；
27.5胶层。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
29.本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。
30.本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类
似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。
31.请参考图1-图4，图1为本实用新型所提供复合材料构件的密封连接结构的一种具体实施方式的结构示意图，图2为附属件、密封件和螺纹压紧部件的结构示意图，图3为本实用新型所提供复合材料构件的密封连接结构的另一种具体实施方式的结构示意图，图4为图3中插入段、大颈部、连接孔的孔壁与密封圈的连接处的局部放大图。
32.如图1、图2所示，本实用新型提供一种复合材料构件的密封连接结构，用于安装附属件2，其中，复合材料构件1设有连接孔11，附属件2包括第一盖板部21和穿插部22，沿远离第一盖板部21的方向，穿插部22包括大颈段221和小颈段222，二者之间形成台阶面223，小颈段222设有外螺纹；还包括密封圈3和螺纹压紧部件4，螺纹压紧部件4包括螺纹部41，螺纹部41设有与外螺纹相匹配的内螺纹。
33.在安装状态下，穿插部22穿插于连接孔11，并通过第一盖板部21与复合材料构件1沿轴向相抵，大颈段221位于连接孔11内，大颈段221垂直于轴向的截面与连接孔11相匹配，这里的相匹配是指形状和尺寸的基本一致，使得大颈段221可以插入连接孔11内，同时，大颈段221的外壁与连接孔11的孔壁之间存在相对较小的间隙或者基本无间隙；密封圈3至少外套安装于小颈段222、并与台阶面223相抵，以密封大颈段221的外壁与连接孔11的孔壁之间的间隙，螺纹压紧部件4通过螺纹部41与小颈段222螺纹连接，并能够沿轴向压紧密封圈3，且螺纹压紧部件4还与复合材料构件1沿轴向相抵。
34.采用这种结构，通过密封圈3的设置，可以保证附属件2安装后不会在连接孔11处引发密封性的问题，同时，通过螺纹压紧部件4与小颈部222之间的螺纹配合、螺纹压紧部件4以及第一盖板部21与复合材料构件1的轴向抵接，实际上形成了一种机械连接结构，这种连接结构相比于一般的胶接工艺，其可靠性更高，更能够应对复杂的应用环境，可较好地保证长期使用下的使用寿命。
35.更为重要的是，上述的密封连接结构设置简单，可以方便地根据需要设置附属件2的安装位置，且基本不受附属件2结构形式的限定，可以适应各种不同形式的附属件2的安装；而且，在安装完成后，如果有检修需求或者零件更换需求，直接拧下螺纹压紧部件4，即可以对密封圈3等部件的状态进行查看，检修以及零件更换均较为方便。
36.螺纹压紧部件4可以仅包括螺纹部41，此时，该螺纹部41的径向最大尺寸可以大于连接孔11，使得螺纹部41在拧接于小颈段222后可以与复合材料构件1沿轴向相抵紧。
37.具体而言，螺纹部41可以为螺母件，其外形构造可以参照现有螺母结构设计，在此不做详细说明；或者，螺纹部41可以为筒状件，其内孔可以仅在轴向上的局部区域设置内螺纹，这并不会影响该螺纹部41和小颈段222的连接。
38.进一步地，螺纹压紧部件4还可以包括压接部42，压接部42与螺纹部41可以为分体式结构，压接部42可以设有套接孔421，压接部42可以通过套接孔421外套于小颈段222，螺纹部41可以通过压接部42压紧密封圈。
39.如此设置，可以在功能和动作形式上对螺纹压紧部件4进行拆分，螺纹部41可以主要承担螺纹连接的功能，在安装时，螺纹部41相对小颈段222进行转动，并进行轴向位移，以提供压紧力，而压接部42则承担直接与密封圈3相接触、并压紧密封圈3的功能，在安装时，压接部42可以只进行轴向位移，这样，在通过压接部42对密封圈3进行压紧时，可以较大程度地避免密封圈3受力转动或者碾偏，有利于保证密封圈3的安装位置和使用状态，进而可
以提高密封性能，并且，这对于保证密封圈3的使用寿命也具有积极的意义。
40.更进一步地，套接孔421可以为非圆孔，小颈段222的垂直于轴向的截面可以与套接孔421相匹配(形状和尺寸的基本一致)，即小颈段222也可以为非圆柱体。采用这种结构，当压接部42外套于小颈段222后，通过套接孔421的孔壁和小颈段222外壁的配合，可以限制压接部42相对小颈段222的转动，从而可以保证压接部42只能够相对小颈段222进行轴向位移、密封圈3在使用过程中仅承受轴向压力，如前所述，这种安装形式下，密封圈3的安装位置、使用状态、受力性能等均可以得到保证，使用寿命较长。
41.需要说明的是，将上述的套接孔421和小颈段222垂直于轴向的截面设置为非圆形的方案仅是本实用新型实施例的一种示例性的说明，这并不能够作为对本实用新型所提供复合材料构件的密封连接结构的实施范围的限定，实际上，套接孔421也可以为圆形孔，相应地，小颈段222也可以为圆柱体，这并不影响压紧功能的实现；至于非圆形具体为何种图形，本实用新型实施例并不做限定，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够满足使用要求即可，或者，也可以参照附图方案进行设计，如图2所示，附图中的非圆形为带圆角的方形，前述的外螺纹可以设置在圆角区域。
42.在具体实践中，附属件2可以为一个，也可以为多个，即便是对于一个附属件2，其也可以具有多个的穿插部22，此时，可以分别配置多个压接部42和多个螺纹部41进行安装，或者，也可以在一个压接部42配置若干个套接孔421，以满足安装的要求。
43.可以理解的是，当一个压接部42配置有多个的套接孔421，且各套接孔421均穿插有一个穿插部22时，通过各穿插部22与相应套接孔421的配合，已经可以起到很好的限制压接部42转动的作用，此时，对于套接孔421的形状可以无过多要求。
44.请继续参考图1，并结合图2，台阶面223的至少外缘部可以设有第一倒角223a，安装状态下，第一倒角223a与连接孔11的孔壁可以形成第一卡槽，密封圈3可以位于第一卡槽内。
45.这样，可以方便地对密封圈3的安装位置进行定位，而且，设置在台阶面223的第一倒角223a本身对于密封圈3具有一定的导向作用，其可以引导密封圈3朝向大颈部221和连接孔11之间的间隙进行移动，尤其是在螺纹压紧部件4进行压紧时，这对于保证密封圈3的密封效果具有积极的意义。
46.压接部42可以为板件，这种结构可以参见图1，此时，压板部42不能够伸入连接孔11内，大颈段221的轴向尺寸需要与连接孔11相接近，以保证压接部42能够压到密封圈3。
47.除此之外，压接部42也可以设有插入段422，安装状态下，插入段422可以插入连接孔11内，插入段422的垂直于轴向的截面可以与连接孔11相匹配(形状和尺寸的基本一致)，压接部42可以通过插入段422压紧密封圈3。
48.在这种情况下，如图3、图4所示，插入段422靠近大颈段221的一端可以设有第二倒角422a，安装状态下，第二倒角422a与连接孔11的孔壁之间可以形成第二卡槽，密封圈3还可以位于第二卡槽内。也就是说，密封圈3可以同时位于第一卡槽和第二卡槽内，如果将单独的第一卡槽、第二卡槽称之为“半v型”的卡槽，则第一卡槽和第二卡槽可以组合形成“全v型”的卡槽，这种“全v型”的卡槽可以更好地对密封圈3进行导向，以将密封圈3压向连接孔11的孔壁，从而对大颈段221的外壁和连接孔11的孔壁之间的间隙进行密封处理。
49.上述的第一卡槽、第二卡槽是通过在相应部件设置倒角所形成，实际上，除了这种
方式外，也可以是在相应部件的端面设置环形缺口，此时，所形成的卡槽的截面形状可以为矩形、梯形等。
50.对于设有插入段422的压接部42，其还可以包括第二盖板部423，在安装状态下，第二盖板部423可以与复合材料构件1沿轴向相抵。这样，可以限制压接部42进入连接孔11的部分的长度，从而可以对密封圈3的压缩量进行调控，以避免密封圈3的过压缩而导致密封圈3压坏，进而可保证密封圈3的使用寿命。
51.密封圈3的安装位置也不限于上述的位置，在实际应用中，密封圈3还可以设置于其他位置，如第二盖板部423与复合材料构件1之间、插入段422的端面与台阶面223之间等，而对于设置在其他位置的密封圈3，同样可以设置相应的安装槽来对密封圈3进行固定，这里，本实用新型实施例不再对该安装槽的形状进行限定。
52.进一步地，连接孔11和大颈段221的垂直于轴向的截面可以为非圆图形。这样，附属件2在通过大颈段221插入连接孔11时，通过大颈段221的外轮廓和连接孔11的孔壁相配合，可以实现附属件2的防转设计，这可以避免第一盖板部21和复合材料构件1之间的相对转磨。对应地，前述插入段422的垂直于轴向的截面也可以为非圆图形，以实现相类似的技术目的。
53.具体而言，该非圆图形可以包括若干条边，相邻两边之间可以通过弧线段进行过渡连接。如此设置，大颈段221和连接孔11的接触位置可以不存在明显的棱角，在安装过程中，即便附属件2与复合材料构件1产生相对转动的趋势，也不易对连接孔11的孔壁造成破坏，可以对复合材料构件1形成更好的保护。
54.进一步地，还可以包括胶层5，胶层5可以位于第一盖板部21和复合材料构件1之间和/或大颈段221的外壁和连接孔11的孔壁之间，用于对附属件2和复合材料构件1进行胶接固定。
55.在实际应用中，上述的胶接固定可以作为预连接方式，即可以将附属件2先通过胶层5与复合材料构件1进行连接，这样，在拧螺纹压紧部件4时，附属件2不易发生随转，可以避免附属件2和复合材料构件1之间的相对转磨，同时，因为不需要对附属件2进行操作，螺纹压紧部件4的安装也可以相对容易。
56.此外，胶层5本身也可以起到一定的密封作用，配合前述的密封圈3，可以更好地保证密封性能。需要注意的是，对应于设有胶层5的方案，在对附属件2进行拆卸、更换时，可以先将残留的胶层5清除干净，以避免影响更换后的气密性。
57.为便于理解本实用新型所提供密封连接结构在实际中的应用，以下本实用新型实施例可以结合一实际使用场景进行说明。
58.在轨道列车领域，基于当下车辆轻量化的产品需求，碳纤维等复合材料制备的转向架的应用逐渐增多，对于这种形式的转向架，其空簧气室普遍是集成在转向架的横梁内部，但现实的情况又要求横梁上安装一些安装座、气嘴等形式的附属件2，如背景技术所述，焊接、预埋工艺、胶接工艺等均存在技术缺陷或者无法实施，而如果直接在横梁的梁壁打螺纹孔，又会影响空簧气室的气密性。
59.如此，本实用新型实施例所提供密封连接结构应运而生，其可以较好地解决背景技术中的技术问题，连接的可靠性高，能够适应轨道车辆转向架所需要面临的复杂的受力条件和环境条件，可保证使用寿命，同时，又能够满足空簧气室的密封性要求，而且，还可以
方便检修。
60.具体到轨道列车领域，上述的附属件2可以为轴向贯通件，轴向贯通件可以设有沿轴向贯通的贯通孔23。更为具体地，该复合材料构件1可以为轨道车辆的转向架的梁件中集成有空簧腔室部分的梁壁，附属件2可以为气嘴，用于连通空簧气室和设置在梁件的空簧。
61.需要指出的是，上述的关于本实用新型所提供密封连接结构在轨道列车领域的应用的说明仅是本实用新型实施例的一种示例性描述，其并不能够作为对本实用新型所提供复合材料构件的密封连接结构的实施范围的限定，换而言之，本实用新型所提供密封连接结构并不局限于上述的应用领域，也可以应用于其他相类似的应用场景中。
62.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。