本發(fā)明涉及通常意義上的密封螺母，尤其涉及包括一個密封環(huán)的螺母。
背景技術(shù)：
：由于航空領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)工件需要一種相對液體和蒸汽的密封裝配，因而在航空工業(yè)中，使用密封螺母并通過在密封螺母中插入具有外螺紋的螺栓或類似的部件來裝配這些工件。當(dāng)需要裝配的工件主要受到剪切應(yīng)力、牽引應(yīng)力或這兩者的組合時，使用具有平滑的圓柱形或圓錐形桿部的螺栓，該桿部的長度允許桿部完全穿過待裝配工件的厚度范圍。桿的長度允許裝配后工件的厚度在最小厚度（“gripmin”，“最小螺握值”）和最大厚度（“gripmax”，“最大螺握值”）之間變化，差值通常為1.6毫米（英制為1/16英寸）。厚度的范圍在英語術(shù)語中被稱為“gripcapacity”（螺握能力）。當(dāng)螺栓穿過的工件具有螺栓可以裝配的最小厚度時，所使用的螺栓的桿的圓柱形或圓錐形部分超出此長度范圍并因此伸出。相反，當(dāng)螺栓穿過的工件具有螺栓可以裝配的最大厚度時，圓柱形或圓錐形部分則不伸出。此外，抗剪螺栓通常包括桿，其具有的外徑大于螺紋的最大外徑。為了裝配工件，因此有必要與抗剪螺栓或抗拉螺栓一起使用如圖1所示的螺母10。螺母10包括形成于抵靠表面14的空間12，此空間12旨在與一個待夾固的工件的表面s接觸。這個抵靠表面14和螺母的第一螺紋之間產(chǎn)生的空間，通常稱為臺階孔，并可具有不同的形狀和尺寸。在上面給出的示例中，臺階孔可以接收的螺栓的桿至多為1.6毫米，螺栓的桿可從具有最小厚度的工件中伸出。在某些情況下，這些螺母也要必須為密封螺母，圖2示出了這種螺母?？勺冃蔚拿芊猸h(huán)16一般由特氟?。╰eflon）制成并被置于臺階孔12中的孔18中。為了不與螺栓干涉，密封環(huán)16的內(nèi)徑大于內(nèi)螺紋的直徑和光滑桿的直徑。該密封環(huán)干涉安裝于孔18中，以確保密封環(huán)在運輸過程中被保持在螺母中。密封環(huán)為通常從螺母的抵靠表面突出的圓錐形。因此，當(dāng)螺母被壓緊在工件上時，密封環(huán)向臺階孔內(nèi)部且靠著螺栓的桿和/或螺紋軸向壓縮并徑向變形，從而形成一個密封的接合。在圖3所示的包括螺栓20和密封螺母10的某些工件裝配中，申請人已經(jīng)注意到密封環(huán)16不完全變形到臺階孔12中而部分變形22到螺母的抵靠表面14和待夾固工件的表面s之間的空間中。當(dāng)螺栓被安裝的工件具有最小厚度，且桿從工件中伸出的長度部分全部位于臺階孔中時，可能會出現(xiàn)這種情況。由于這種變形大大降低了螺栓/螺母組合的機(jī)械強(qiáng)度，因而必須完全避免。事實上，螺母的抵靠表面和被夾固工件的表面之間是否存在潤滑材料影響二者表面之間的摩擦系數(shù)。當(dāng)摩擦系數(shù)降低時，螺栓中的張力增加超過螺栓可承受的閾值，這可能導(dǎo)致螺栓斷裂。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明涉及一種密封螺母，無論采用何種構(gòu)造裝配，其防止密封環(huán)變形到螺母和工件之間的空間中，而不降低裝配或裝配的部件的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)性能力或結(jié)構(gòu)一體性。更具體地，該密封螺母包括一個螺母和一個可變形的密封環(huán)。螺母包括一個沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸的環(huán)形主體、一個包括一個臺階孔的底座、和一個在底座中的圓柱孔。圓柱孔包括環(huán)形的底壁，底壁的寬度在第一內(nèi)半徑和第二內(nèi)半徑之間展開。密封環(huán)包括環(huán)形主體和適于抵靠于底壁的端面，此端面的寬度在一個內(nèi)半徑和一個外半徑之間展開。該密封螺母使得圓柱孔底壁的寬度和密封環(huán)的端面的長度之間的比值介于20%和45%之間。無論采用何種構(gòu)造裝配，密封環(huán)的這樣的構(gòu)造使得密封環(huán)始終被導(dǎo)向在臺階孔內(nèi)部，而不會超出臺階孔或在圓柱孔外變形。此外，根據(jù)本發(fā)明的螺母可以包括以下特征中的一個或多個：-密封螺母包括在圓柱孔底壁和螺母的臺階孔的壁之間的斜面，-斜面相對于旋轉(zhuǎn)軸線具有呈45°和60°之間的角度，-底壁和端面具有互補(bǔ)的形狀，-底壁和端面各包括基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線部分，-圓柱孔的壁包括在底座內(nèi)徑向延伸的槽，且密封環(huán)的外壁包括形狀與槽的形狀互補(bǔ)的突出部分，-該密封環(huán)的外半徑大于圓柱孔的內(nèi)半徑，-該密封環(huán)的外半徑和圓柱孔的內(nèi)半徑之間的比值介于1.010和1.016之間，-密封環(huán)的體積與螺母的可用容積之比介于70%和85%之間。若一個螺栓置于所述螺母中且當(dāng)該螺栓占用最大體積時，螺母的抵靠表面和第一螺紋之間的螺母內(nèi)最小的中空體積為該可用容積，其中第一螺紋在內(nèi)螺紋毗鄰底座的一端。附圖說明結(jié)合以下說明，并參照示例性示出本發(fā)明具體實施方式的附圖，將能夠更好地理解本發(fā)明。圖1（上文已說明）示出了現(xiàn)有技術(shù)中具有臺階孔的螺母的剖面圖。圖2（上文已說明）示出了現(xiàn)有技術(shù)中密封螺母的剖面圖。圖3（上文已說明）示出了包括螺栓和現(xiàn)有技術(shù)中的密封螺母的裝配的部分剖面圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一種具體實施方式的密封螺母的側(cè)視圖。圖5示出了圖4中的密封螺母的分解剖視圖。圖6示出了根據(jù)另一種具體實施方式的密封螺母的剖面圖。圖7示出了包括螺栓和根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式的密封螺母的裝配的部分剖面圖。圖8示出了根據(jù)再一種具體實施方式的密封螺母的剖面圖。具體實施方式圖4和圖5所示的密封螺母100包括一個螺母101和一個密封環(huán)130。螺母101沿該螺母的旋轉(zhuǎn)軸a的方向延伸，并包括與扳手開口對應(yīng)的螺母頭102和底座104。此處與扳手開口對應(yīng)的螺母頭102是六邊形，底座的擴(kuò)大的外徑比六邊形的最大尺寸更寬，且具有圓錐臺形的上部表面106，上部表面106包括六個面，這六個面凹陷于圓錐臺形的表面，其這六個面的形狀如本申請人在法國專利申請fr2937386中的描述。各凹陷的面與扳手開口對應(yīng)的六邊形螺母頭的平坦表面對齊。更具體地，圖5示出的底座104包括一個抵靠表面108和一個臺階孔110，抵靠表面108與圓錐臺形的表面相對，臺階孔110具有圓柱形壁112和端壁114，端壁114將圓柱形壁112和內(nèi)螺紋116的第一螺紋相連接。在該實施例中，端壁114是圓錐臺形的表面。內(nèi)螺紋116沿螺母的內(nèi)表面，并在端壁114的端部和與抵靠表面108相對的螺母的上端118之間延伸。底座104還包括臺階孔110中的圓柱孔120，圓柱孔120的開口位于抵靠表面108，并具有大于臺階孔110的半徑的第一內(nèi)半徑r1。圓柱孔120包括圓柱形壁122和平的底壁124。在該實施例中，底壁基本上垂直于軸線a。這里的“基本上”是指垂直角度可以在幾度的范圍內(nèi)變化。在圓柱孔120的底壁124到臺階孔110的圓柱形壁112之間由一個斜面126相連接。底壁124是在圓柱形壁122的第一內(nèi)半徑r1和第二內(nèi)半徑r1之間延伸的環(huán)形表面a1，第二內(nèi)半徑r1由軸線a和斜面126與底壁124相交的位置之間的距離限定。環(huán)形表面a1的面積為：a1=(r12-r12)·π在二維中，底壁124的寬度l1由兩個半徑之差（r1-r1）確定。圓柱孔120用于接收密封環(huán)130。在圓柱孔的開口的周圍加工出一個斜面128，以便引導(dǎo)密封環(huán)插入圓柱孔中。密封環(huán)130為一個具有旋轉(zhuǎn)軸線a的圓形環(huán)，并具有上端面132，該上端面能夠抵靠于圓柱孔120的底壁124。優(yōu)選地，該上端面包括至少一個表面，所述表面的形狀與螺母的底壁124的形狀互補(bǔ)。在圖3所示的實施例中，上端面132基本是平的，且基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸線a。密封環(huán)130具有一個孔134，其直徑（即圖3中所示的內(nèi)半徑r2的兩倍）大于螺栓桿的直徑，以免在將螺母擰在螺栓上時，密封環(huán)與螺栓的螺紋及桿體產(chǎn)生干涉。如果在維修期間，使用的是直徑較大的螺栓（稱為特大號螺栓），而不是具有標(biāo)稱直徑的螺栓，則密封環(huán)可以與螺栓桿接觸，但密封環(huán)的作用并不是為了鎖定螺栓和/或限制螺母的固定性。密封環(huán)的下端面136與上端面132相對，下端面136為圓錐臺形，孔134的壁在旋轉(zhuǎn)軸向a的長度長于外壁138，外壁138用于進(jìn)入圓柱孔的圓柱形壁122，并與之接觸。密封環(huán)130的外半徑r2大于圓柱孔的第一內(nèi)半徑r1，以使得需用力才能將密封環(huán)插入圓柱孔，密封環(huán)與圓柱孔的過盈配合便于其在圓柱孔中的固定，尤其是在密封環(huán)的運輸、存儲和螺母的安裝期間。優(yōu)選地，密封環(huán)的外半徑r2和圓柱孔的半徑r1之間的過盈比例在1.010和1.016之間。螺母的標(biāo)稱直徑（即螺母的螺紋根部測量的直徑）越大，此過盈比例越小。密封環(huán)的抵靠表面132也是一個圓環(huán)形表面，其在外半徑r2和內(nèi)半徑r2之間展開，并且面積為a2=(r22-r22)·π在二維中，密封環(huán)的抵靠3表面132的長度l2由兩個半徑之差（r2-r2）確定。為了防止密封環(huán)產(chǎn)生任何不適當(dāng)?shù)淖冃?，抵靠寬度l1和l2之間的比值必須大于等于20%，且小于等于45%，即：20%<l1/l2<45%這個不等式關(guān)系確定了在一個基本垂直于軸線a的平面上，密封環(huán)130的上端面132和圓柱孔120的底壁124之間的接觸的寬度所占的比例。如果密封環(huán)和螺母之間的接觸寬度比小于20%，則在安裝過程中有風(fēng)險，即：密封環(huán)可能變形到臺階孔110中，進(jìn)而變形到內(nèi)螺紋116的螺紋中，在密封環(huán)插入到螺母的過程中，其變形無法得到控制。如果密封環(huán)的材料進(jìn)入螺紋中，那么螺栓的螺紋和螺母的螺紋之間的摩擦系數(shù)會降低，并且螺栓中的張力可能大大增加，超出其可承受的限度，這可能導(dǎo)致螺栓斷裂。如果密封環(huán)和螺母之間的接觸寬度比大于45%，則存在這樣的風(fēng)險：當(dāng)在螺栓上安裝螺母100時，密封環(huán)130可變形到螺母的抵靠表面108和工件表面之間的空間中。此時產(chǎn)生的風(fēng)險還有由于接觸表面之間的摩擦系數(shù)降低而在螺栓中引起無法控制的張力。下面的表1給出了按直徑分類的一系列由申請人測量的不同直徑的螺母的抵靠的寬度l1和l2之間的比值的示例。表1φ螺母的標(biāo)稱直徑l1(mm)l2(mm)比值50.221.0621%60.241.0922%70.311.1028%80.350.9636%100.371.1133%120.61.4841%140.631.6638%160.411.9621%如前所述，斜面126連接圓柱孔120的底壁124到臺階孔110的圓柱形壁112。這里，斜面126允許將材料導(dǎo)向至臺階孔110。這種結(jié)構(gòu)增加了臺階孔中可用的空間，而不需從底座移除過多材料，以保證底座受壓時底座的完整性。斜面126可具有相對于旋轉(zhuǎn)軸線a測得的不同角度α，其取決于螺母的標(biāo)稱直徑。表2表示各螺母直徑的斜面126的優(yōu)選角度。表2φ螺母的標(biāo)稱直徑角度α（°）5606457458451045124514451660在某些構(gòu)造中，臺階孔110可以是完全錐形的，即如圖6所示，臺階孔的端壁114和斜面126組合成具有單一角度的單個壁。在圖6的示例中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線a的角α為60°。本專利申請人測試了多種裝配，并在二維中用有限元方法模擬了這些裝配，每個裝配中包括一個具有公差允許的最大桿直徑的螺栓、一個具有最小厚度的工件、一個具有公差允許的最小體積臺階孔的螺母和一個密封環(huán)，其中密封環(huán)的各邊都具有公差允許的最大值。在圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的第一個裝配中，螺母是現(xiàn)有技術(shù)中的一個螺母，其具有78%至96%之間的接觸寬度比。在如圖7所示的第二個裝配中，螺母具有20%至45%之間的接觸寬度比。在上述兩個裝配中，螺栓20完全一樣，且工件的厚度是相同。如前所示，在圖3的裝配中，密封環(huán)16的材料沒有完全變形到臺階孔12中，而是有部分變形22進(jìn)入到螺母的抵靠表面14和待夾固工件的表面s之間的空間中。在圖7所示的裝配中包括圖5所示的螺母，密封環(huán)的材料沒有變形進(jìn)入到螺母和工件之間的空間中，而且臺階孔壁和螺桿之間也沒有空間，因此密封性更好，并且螺栓也沒有超過其極限抗拉強(qiáng)度（ultimatetensiblestrength）的風(fēng)險。優(yōu)選地，由密封環(huán)130的材料的體積構(gòu)成的密封環(huán)130的體積與螺母101的可用容積之間的比值介于70%至85%之間。若一個螺栓置于所述螺母中且當(dāng)該螺栓占用最大體積時，則此時在抵靠表面108和內(nèi)螺紋116的第一螺紋之間的螺母101內(nèi)的最小中空體積是上述可用容積。按照慣例，可用容積中螺栓的最大體積的計算方法為臺階孔110的一個高度乘以垂直于旋轉(zhuǎn)軸線a的螺栓的平滑桿的橫截面積，上述臺階孔110的這一高度為位于抵靠表面108和內(nèi)螺紋116的位于臺階孔一端的第一螺紋之間的高度。如果此比值低于70%，密封環(huán)的體積相比于臺階孔的體積太小，那么螺母就無法密封了；但此比值如果高于85%，那么在安裝過程中，密封環(huán)就有朝向螺紋變形或在底座下變形出臺階孔的風(fēng)險，進(jìn)而損壞螺母安裝時的完整性。螺母優(yōu)選由鈦合金制成，且密封環(huán)例如由ptfe制成（ptfe也以商標(biāo)名特氟隆（teflon）由杜邦（dupontdenemours）公司出售），以使螺母具有較輕的重量。當(dāng)然，如果重量不是主要的標(biāo)準(zhǔn)，螺母和密封環(huán)可以由其他材料制成。與扳手開口對應(yīng)的螺母頭包括一個已知的鎖定手段，例如在靠近上端118的螺母的外表面形成的內(nèi)螺紋的橢圓形變形或三點變形。如果螺母由鈦合金制成，優(yōu)選采用本申請人的法國專利fr2947597中描述的方法進(jìn)行鎖定。本發(fā)明并不僅限于上述實施例。因此，螺母可以包括圓錐臺形的底座，而沒有相對于圓錐臺形的上表面的中空部分。圓柱孔120的壁可以呈圓錐形，壁122和螺母101的旋轉(zhuǎn)軸線a之間的夾角β介于2°至5°之間，且其開孔由抵靠表面108朝向底壁124，以改善密封環(huán)130在圓柱孔中的固定，特別是在低溫條件下的固定（參見圖8）。密封環(huán)130本身也具有外壁138和旋轉(zhuǎn)軸線a之間為2°至5°的相同角度β。當(dāng)β角超過5°時，密封環(huán)無法插入錐形圓柱孔120；而當(dāng)β角小于2°時，太小的角度差無法改善密封環(huán)在圓柱形壁中的固定。密封環(huán)的外半徑r2和圓柱孔的半徑r1之間的過盈配合比例也介于1.010和1.016之間，這兩個半徑分別位于距離底壁124和上端面132具有相同的軸向距離之處。除可以用斜面126連接圓柱孔的端壁124和臺階孔的圓柱形壁112，還可以用如一個倒圓或多倒圓的表面將二者相連接。同樣，臺階孔的底壁可以是圓錐形的，或可以包括一個從圓柱孔的圓柱形壁開始的錐形部分和一個垂直于旋轉(zhuǎn)軸線a的部分。在這些情況下，與底壁接觸的密封環(huán)的端面將分別為錐形或包括與底壁的一部分互補(bǔ)的錐形部分，和垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的一部分?？梢栽诮欠较蛏蠈挾萳1和l2進(jìn)行測量，也可沿投射在基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向上對二者進(jìn)行測量。由于兩個表面相對于旋轉(zhuǎn)軸線具有相同的角度，兩個投射寬度的比將等于在角方向上測量的寬度的比。在另一個變形實施例中，圓柱孔可以包括一個槽，該槽在圓柱孔的壁122內(nèi)沿徑向延伸，且無論壁122是圓柱形或圓錐形，其中槽半徑大于圓柱孔半徑r1。密封環(huán)可以包括一個突出部，該突出部向壁138的外側(cè)徑向延伸且形狀和尺寸與槽的形狀和尺寸互補(bǔ)，即這允許該突出插入該槽。槽/突出的組合使得密封環(huán)在螺母中的固定得以改善。在這種情況下，測量長度l1和l2時，不考慮槽和突出的附加尺寸。槽和突出可為圓形或僅部分在圓柱孔和密封環(huán)的外圍延伸。當(dāng)前第1頁12