專利名稱：流體儲蓄器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體儲蓄器，該流體儲蓄器包括被壁包圍的儲存器，壁的一部分可以彈性變形，正如在第一條權(quán)利要求的前序中所敘述的那樣。
從EP-A-197.911可了解到一種氣錘鉆(pneumatic hammer drill)，此氣錘鉆包括一種形狀為液壓缸的液壓儲蓄器，此液壓缸的部分高度上環(huán)繞一個同軸的活塞。液壓缸由彈性玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂制成，由此保證了液壓缸具有所要求的彈性特征和儲蓄能力。
從GB-A-2.134.984可了解到一種壓力容器，例如一種氣液儲蓄器，該儲蓄器包括殼體；和儲存器，其中容納設(shè)置在殼體內(nèi)的壓力介質(zhì)。雙層壁殼體保證了壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度。安裝在殼體內(nèi)的儲存器用人造橡膠制成，并用以容納氣體。在儲存器與殼體之間的空間是設(shè)置以容納液體的。增加儲存器內(nèi)氣體的壓力，使儲存器向外膨脹，并使受壓的液體壓出殼體。殼體由襯里構(gòu)成，襯里用纖維增強(qiáng)。
但是，GB-A-2.134.984所介紹的液氣儲蓄器，其壓力儲存器的容量取決于殼體的容積。
其它已知的儲蓄器均類似于例如中央加熱用的膨脹容器，這種儲蓄器包括一種用隔膜分為兩部分的容器。隔膜的一側(cè)容納處于壓力下的氣體。隔膜另一側(cè)的空間，構(gòu)成所述封閉儲存器，隔膜構(gòu)成彈性變形壁部。這些儲蓄器的結(jié)構(gòu)比較昂貴。此外，容器可能生銹，而薄膜可能失去彈性，或者隨著時間的過去而出現(xiàn)泄漏，從而導(dǎo)致這些儲蓄器的預(yù)期生命周期有限。
本發(fā)明的目的在于提供一種流體儲蓄器(fluid accumulator)，該流體儲蓄器可以比較容易地制造，并具有長的使用壽命。
此目的是通過根據(jù)具有第一權(quán)利要求的技術(shù)特征的本發(fā)明實現(xiàn)的。
本發(fā)明的流體儲蓄器包括儲存器，該儲存器被壁包圍以容納流體，至少壁的一部分可以彈性變形。為了允許壓力增強(qiáng)，儲存器是封閉的或者是可以封閉的。此壁包括第一壁部，由第一可彈性變形的復(fù)合材料制成，即優(yōu)選為柔性的，并設(shè)置成在壓力下可以延伸。纖維增強(qiáng)材料以第一密度施加。流體儲蓄器還包括第二壁部，由具有纖維增強(qiáng)材料的第二復(fù)合材料制成，該纖維增強(qiáng)材料以第二密度施加，其所具有的可彈性變形性和可膨脹性，與第一壁部的可彈性變形性相同或者不同。第一和第二壁部(2A，2B)的纖維增強(qiáng)材料的密度不同。
在第一和第二壁部中纖維增強(qiáng)材料的密度，調(diào)節(jié)到所討論的壁部所希望的可膨脹性，可膨脹性較高的壁部，纖維增強(qiáng)材料的密度較低，可膨脹性較低的壁部，纖維增強(qiáng)材料的密度較高。
可彈性變形的壁部膨脹或者變化的結(jié)果是，此儲蓄器可以容納可變量的流體，通常是氣體或液體。這樣的儲蓄器可以是壓力缸的一部分，或者與壓力缸連接，例如與液壓懸架的壓力缸連接，以收集被活塞壓出液壓缸的液體，或者當(dāng)活塞返回其起始位置時，迫使此液體返回液壓缸。
第一可膨脹壁部優(yōu)選只是壁或者缸殼的一部分。
儲蓄器的第一可膨脹壁部，例如可以是具有封閉端的缸的一部分，活塞可以在缸內(nèi)在其最小插入位置與最大插入位置之間，朝向或者遠(yuǎn)離端壁而運動。在這種情況下，第一壁部推薦在封閉端和活塞的最小插入位置之間整個距離延伸。
所述流體儲蓄器適用于具有內(nèi)置儲蓄器或者補(bǔ)償器的液壓或氣壓懸架、吸振器、緩沖運動的液壓缸等。
第一壁部所使用的纖維增強(qiáng)材料與第二壁部所使用的纖維增強(qiáng)材料可以相同，或者不相同。纖維增強(qiáng)材料本身可以具有較大或者較小的可逆彈性。第一壁部的膨脹可以在拉伸或者不拉伸纖維增強(qiáng)材料的情況下發(fā)生。纖維增強(qiáng)材料的彈性，可以通過以一個或者幾個事先決定的方向施加纖維而獲得。在實踐中，這是通過將增強(qiáng)纖維相對于儲存器縱向軸線以小于90°的角度定向而獲得的。
第一和第二壁部的可膨脹性可以進(jìn)一步這樣控制使在第一壁部中的纖維相對于縱向軸線以第一角度定向；使第二壁部中的纖維相對于縱向軸線以與前者不同的第二角度定向。
所使用纖維增強(qiáng)材料的種類，對本發(fā)明而言不是關(guān)鍵，通?？梢杂杀绢I(lǐng)域的技術(shù)人員考慮所希望的應(yīng)用進(jìn)行選擇。合適的纖維增強(qiáng)材料，其中包括金屬纖維、礦物纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、棉纖維、亞麻等；合成纖維，例如由聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺，或者所述材料的兩種或者幾種的混合物制成的纖維。不過，由于其高的致斷延伸比，優(yōu)選用聚酯纖維。所用纖維增強(qiáng)材料的形式，將通常由本領(lǐng)域的技術(shù)人員，考慮所希望應(yīng)用中所希望的彈性和壓力阻抗進(jìn)行調(diào)節(jié)。為此可以使用席子或薄紗織物，或者非織制材料，搓成的或者編織的纖維，以便保證其致斷延伸比得到改進(jìn)。
第一和第二壁部所使用的纖維增強(qiáng)材料，可以相同或者不相同，不過優(yōu)選不相同。例如，具有高可膨脹性的第一壁部使用玻璃纖維，而具有較低可膨脹性的第二壁部，則優(yōu)選其纖維具有更大的剛性和強(qiáng)度，例如使用碳纖維或者聚酯纖維。
流體儲蓄器所使用塑料的種類，對本發(fā)明而言不是關(guān)鍵，通常可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所希望的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)節(jié)。合適的塑料其中包括熱塑性塑料或者兩種或更多種熱塑性塑料的混合物；熱固樹脂，或者兩種或者更多種熱固樹脂的混合物；人造橡膠，或者兩種或更多種人造橡膠的混合物；或者兩種或更多種熱塑性塑料、熱固樹脂、或者人造橡膠的混合物。不過，推薦使用人造橡膠和熱塑性塑料，這是因為它們的柔性及其可膨脹性的最優(yōu)可逆特性。
合適的熱塑性塑料的例子有非結(jié)晶體、結(jié)晶體和半結(jié)晶體材料。合適的熱塑性塑料為下列材料組中一種或者更多種材料，此材料組包括聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯基-丙烯共聚物、聚丁二烯橡膠；或者這些物質(zhì)中兩種物質(zhì)或更多種物質(zhì)的混合物。合適的熱固樹脂為亞乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂；或者這些材料中兩種或更多種材料的混合物。合適的人造橡膠的例子為聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯基-丙烯共聚物、聚丁二烯橡膠，或者這些材料兩種或更多種的混合物。這些材料根據(jù)所希望的應(yīng)用可以是非結(jié)晶體、結(jié)晶體和半結(jié)晶體材料。
推薦使用亞乙烯基樹脂或者聚氨酯人造橡膠。
第一和第二壁部可以用相同的材料制成，不過推薦用不同的塑料制造，以便能更好地控制各個壁部的可膨脹性。
通過調(diào)節(jié)在第一和第二壁部內(nèi)纖維增強(qiáng)材料和塑料的類型，以達(dá)到所希望的可膨脹性，第一和第二壁部可膨脹性的優(yōu)化控制可以保證。
本發(fā)明還涉及制造上述流體儲蓄器的方法。
根據(jù)這種方法，缸殼包括由一種壁包圍的儲存器，缸殼設(shè)置了第一可膨脹壁部，用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料不同的塑料材料制成，纖維增強(qiáng)材料，或者纖維增強(qiáng)材料和塑料兩者用在活塞上，在活塞上，第一可膨脹壁部轉(zhuǎn)化成第二可膨脹壁部，在此第二可膨脹壁部具有較小或者幾乎沒有任何可膨脹性，而缸殼由端壁封閉。
端壁其中之一可以制造成活塞，可以滑動地安裝在缸殼內(nèi)，缸殼的可膨脹部設(shè)置在固定的端壁與活塞的最大插入位置之間。
流體儲蓄器的壁可以用幾種方式制造。最合適的方式將由本領(lǐng)域的技術(shù)人員考慮所希望的應(yīng)用選擇。
例如可以用“纖維纏繞(filament winding)”法制造。固定端壁或者兩個端壁也可以用“纖維纏繞”法與缸殼制造成一體。纖維纏繞是這樣一種技術(shù)，根據(jù)這種技術(shù)，將纖維或者纖維繩在塑料中浸濕，并纏繞在一種具有所希望形狀的旋轉(zhuǎn)芯軸或者圓筒上，此后，塑料固化。
在另一個實施例中，缸殼用“編織(braiding)”法制成，根據(jù)這種技術(shù)，將一種織成的套在塑料中浸濕，通常是真空狀態(tài)下在模具中固化?！熬幙棥狈ㄔ诿绹鴮＠霭嫣?60.143和No.4.326.905中有說明。
在又一個實施例中，缸殼用“纖維纏繞”法與“拉擠(pultrusion)”法相結(jié)合制造，即通過所謂“拉纏(pulwinding)”或者通過“編織”與“拉擠”相結(jié)合?！袄瓟D”是一種普通的現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)這種技術(shù)，將金屬絲或者席用可固化樹脂浸濕，將其經(jīng)過模具拉出，此后，使樹脂固化。“拉纏”是拉擠的一種變型，在這種方法中，將一層或者更多層增強(qiáng)纖維纏繞上，這種增強(qiáng)纖維層在纏繞之前或在纏繞后均用塑料浸濕。然后，將其經(jīng)過擠壓機(jī)拉出，此后，塑料固化。在這些采用“拉擠”的實施例中，缸殼的固定端必須單獨制造，推薦也用復(fù)合材料制成，可以用可彈性變形塑料制造。
本發(fā)明通過附圖及其說明進(jìn)一步闡明，其中，
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的流體儲蓄器的橫截面示意圖；圖2示出了類似于圖1所示橫截面的示意圖，不過這是涉及儲蓄器的另一個實施例，即作為懸架。
圖1所示的流體儲蓄器包括儲存器1，該儲存器用于容納流體，例如容納氣體或者液體。儲存器被側(cè)壁2縱向環(huán)繞，側(cè)壁的相反兩端為第一和第二端壁3和4。儲存器可以是任何所希望的形狀，例如可以是圓柱形或者梁形，或者根據(jù)所希望的用途具有任何其它形狀。
側(cè)壁2和端壁3和4用復(fù)合材料制成，即用一種纖維增強(qiáng)塑料制成。
側(cè)壁2包括第一可膨脹壁2A。第一壁部推薦用一種可彈性變形的、能可逆膨脹的塑料材料制成。側(cè)壁2還包括第二壁部2B，此第二壁部的可膨脹性較小。第二壁部可以用相同的材料制成，不過將通常用較低的可彈性變形性和可膨脹性的材料制成。
在生產(chǎn)過程中，例如用“纖維纏繞”過程中，在要求較低可膨脹性的部分，采用具有較低彈性和變化性的塑料和/或較高的纖維施加密度。柔性和彈性還可以通過使非可膨脹部2B具有比第一可膨脹部2A更大的厚度來控制。可以通過在第一和第二壁部使用不同的纖維增強(qiáng)材料來控制彈性。還可以在“纖維纏繞”過程中，以相對于儲存器2的軸線小于90°的角度交叉施加纖維，并在第一部和第二部使用不同的纏繞方法。
在本發(fā)明的另一個實施例中，儲存器的整個壁是彈性的。
端壁3和4可以用非彈性變形塑料制造，例如用設(shè)置了纖維增強(qiáng)材料的環(huán)氧樹脂或者聚酯在模具中制造。塑料和纖維增強(qiáng)材料兩者可以與制造儲存器壁2所用的材料相同，也可以與之不同。端壁可以用幾種方法設(shè)置在壁2上，例如借助于一種環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)，或者端壁就是其一部分。這通常取決于所使用的技術(shù)。
不過，在一個方案中，端壁3和4之一或者兩個端壁，也可以用可彈性變形材料例如聚氨酯人造橡膠制造。
端壁3也可以設(shè)置一種連接器5以與供給管6連接。
在一個替換實施例中，缸殼2是具有端壁3和4的一件，或者不具有端壁，用“編織”法取代“纖維纏繞”法制造。在又一個替換實施例中，缸殼2用纖維纏繞與拉擠相結(jié)合制造，即，用所謂拉纏或者用編織與拉擠相結(jié)合制造。在這些方案中，端壁3和4通常單獨制造。
圖2示出了上述流體儲蓄器，此流體儲蓄器用作一種具有內(nèi)置儲蓄器的液壓懸架。在這種液壓懸架中，端壁3被活塞7取代，此活塞可以朝向?qū)γ娴亩吮?運動，或者遠(yuǎn)離該端壁運動。活塞桿8固定在活塞7上。在這個實施例中，非可膨脹壁部2B制成更長，并在整個活塞7的行程上延伸?？膳蛎洷诓?A設(shè)置在端壁4與活塞7最大插入位置之間。
如果希望活塞7與活塞桿8制成一件，用復(fù)合材料在模具中制成，不過，它也可以用纖維纏繞法或者編織法制造。
缸殼2上的活塞桿8從其中穿過向外延伸的端部，是開式的或者部分封閉的，例如采用具有開口10的壁9，此開口構(gòu)成活塞桿8的引導(dǎo)部。優(yōu)選壁9也用復(fù)合材料制成，并粘結(jié)在缸殼2上，或者用“纖維纏繞”法和“編織”法與缸殼2制成整體。
當(dāng)活塞桿被推入，壓力作用在儲存器1內(nèi)的流體上，導(dǎo)致缸殼的壁部2A膨脹。當(dāng)活塞桿7被拉出，流體的壓力降低，可膨脹壁部2A整個地或者部分地恢復(fù)到其初始形狀，這取決于壓力下降的大小。
本發(fā)明的儲蓄器適用于使用各種流體，例如水、油或者各種其它液體，或者適于氣體。在最后的情況下，第一壁部2A的可膨脹性服從較低的要求。
此懸架可以用于車輛，作為一種吸振器或者阻尼器以吸收機(jī)器中的沖擊，或者用于起重機(jī)的調(diào)節(jié)運動。
本發(fā)明決不局限于附圖所示并如上所述的實施例，這種流體儲蓄器及其制造方法可以用幾種方案實現(xiàn)，而這并不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.流體儲蓄器，該流體儲蓄器包括壁(2)，此壁包圍容納流體的儲存器(1)，壁的一部分是可以彈性變形的，其特征在于，壁(2)包括第一壁部(2A)，用第一可彈性變形復(fù)合材料制成，該復(fù)合材料具有以第一密度施加的纖維增強(qiáng)材料；和第二壁部(2B)，用第二復(fù)合材料制成，該復(fù)合材料具有以第二密度施加的纖維增強(qiáng)材料，其可彈性變形性與第一壁部的可彈性變形性相同或者不相同，在第一和第二壁部(2A，2B)的纖維增強(qiáng)材料的密度彼此不同。
2.如權(quán)利要求1所述流體儲蓄器，其特征在于，壁(2)整個用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成，此復(fù)合材料包括塑料材料，第一壁部(2A)的塑料材料是一種彈性塑料材料，設(shè)置以延長壓力下的可逆性。
3.如權(quán)利要求1或2所述流體儲蓄器，其特征在于，第一壁部的復(fù)合材料包括第一塑料，而第二壁部包括第二塑料，此第二塑料具有不同的可彈性變形性。
4.如權(quán)利要求1至3其中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，在第一壁部和第二壁部(2A，2B)中的纖維增強(qiáng)材料中的纖維，相對于儲存器(1)縱向軸線指向不同的方向。
5.如權(quán)利要求4述流體儲蓄器，其特征在于，該角度小于90°。
6.如權(quán)利要求1至5中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，施加在第一壁部(2A)中的纖維增強(qiáng)材料是玻璃纖維。
7.如權(quán)利要求1至6中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，施加在第二壁部(2B)中的纖維增強(qiáng)材料是碳纖維或聚酯纖維，推薦用芳族聚酸胺纖維。
8.如權(quán)利要求1至7中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，第一和/或第二復(fù)合材料包括亞乙烯基樹脂。
9.如權(quán)利要求1至8中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，儲存器(1)包括第一和第二端壁(3，4)，彼此面對設(shè)置，其中，在彼此面對設(shè)置的兩壁之間設(shè)置了活塞(7)，活塞設(shè)置成可以朝向和遠(yuǎn)離端壁(4)運動，第一壁部(2A)設(shè)置在第二端壁與處在第二端壁(4)的方向具有最大位移的位置的活塞(7)之間。
10.如權(quán)利要求9所述流體儲蓄器，其特征在于，第一或第二端壁(3，4)制成活塞(7)，可膨脹壁部(2A)設(shè)置在第二固定端壁(4)與處于最大插入位置的活塞(7)之間。
11.如權(quán)利要求10所述流體儲蓄器，其特征在于，活塞(7)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成。
12.如權(quán)利要求1至11其中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，壁(2)用纖維纏繞法、編織法、纖維纏繞法與拉擠法結(jié)合、拉纏法、編織法與拉擠法結(jié)合的方法制造。
13.如權(quán)利要求1至12其中之一所述流體儲蓄器，其特征在于，第一和第二壁部(2A，2B)用不同的技術(shù)制造。
14.在具有內(nèi)置儲蓄器或補(bǔ)償器的液壓或氣壓懸架或者吸振器或液壓缸中，使用如權(quán)利要求1至13其中之一所述流體儲蓄器，以抑制運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體儲蓄器，該流體儲蓄器包括壁(2)，該壁圍繞容納流體的儲存器(1)。壁的一部分是可以彈性變形的。流體儲蓄器的壁(2)包括第一壁部(2A)，用第一可彈性變形的復(fù)合材料制成，此復(fù)合材料具有以第一密度施加的纖維增強(qiáng)材料；和第二壁部(2B)，用第二復(fù)合材料制成，此材料具有以第二密度施加的纖維增強(qiáng)材料，其彈性變形能力與第一壁部的彈性變形能力相同或者不相同，第一和第二壁部(2A，2B)中的纖維增強(qiáng)材料密度不同。
文檔編號F15B1/04GK1650108SQ03809624
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者揚(yáng)·維爾哈格 申請人:格勒普史蒂文斯國際股份公司