專利名稱：腔體和活塞的組合體以及采用該組合體的泵、發(fā)動機、減震器及換能器的制作方法
技術領域：
一種活塞-腔體組合體，它包括由一內(nèi)腔體壁界定的一細長腔體，并且該組合體還包括包含一容腔的、彈性地可變形的一活塞，該活塞設在所述腔體中，以可相對所述腔體至少在所述腔體的第一和第二縱向位置之間密封地運動，所述腔體的橫截面在所述腔體的第一和第二縱向位置處有不同的橫截面面積，且在腔體的第一和第二縱向位置之間的中間縱向位置處有至少基本連續(xù)的不同的橫截面面積，且在第一縱向位置處的橫截面面積大于在第二縱向位置處的橫截面面積，所述活塞包括一活塞體和由活塞體所支承、用于在所述內(nèi)腔體壁上進行密封的密封結(jié)構(gòu)。
充氣閥是Dunlop-Woods閥、Sclaverand閥以及Schrader閥。這些閥用來充脹封閉的腔體，例如車輛的輪胎。所提到的后兩個類型的閥設有彈簧力操作的閥芯銷，并可以通過壓下該銷來打開閥以充脹或收縮腔體。壓下該閥芯銷可以通過手動致動、通過流體的壓力或者通過閥致動器來實現(xiàn)。前兩種所述的類型的閥可僅由流體的壓力來打開，而最后所述的那種類型的閥則最好通過閥致動器來打開，因為否則會需要很大的壓力來壓下閥銷。
背景技術：
本發(fā)明涉及解決在沖程過程中獲得活塞、特別是包括一容腔的活塞與細長腔體的壁之間非常低摩擦力的問題的方案，且所述腔體沿著其縱向方向上具有不同的橫截面面積尺寸，特別是那些具有不同周向長度的腔體。
圖8-12(包括于此)所示的WO 00/70227的實施例的問題可能是活塞可能會卡住在有不同周向尺寸的橫截面的腔體的較小橫截面中?？ㄗ】赡苁怯捎诨钊牧系母吣Σ亮Ξa(chǎn)生的。這些力可能主要是由于活塞從具有較大橫截面面積的、腔體中的第一縱向位置運動到橫截面面積較小的第二縱向位置時活塞(的一部分)受到加壓而所產(chǎn)生的。

圖1-4(包括于此)示出了在關于非運動腔體中有或沒有內(nèi)部壓力下包括一容腔的未運動活塞的高摩擦力的例子。這引起了活塞和腔體壁之間的高接觸壓力。
另外一個問題可能是WO 00/70227的包括一容腔的活塞的實施例可能會滲漏它們的流體，因而可能改變它們的密封適合性。如在關于包括一容腔的活塞的前述問題的解決方案中，密封力是由內(nèi)部壓力產(chǎn)生的，滲漏可能仍然是一個重大的問題。
發(fā)明目的本發(fā)明的目標是提供一活塞和一腔體的組合體，當腔體具有不同的橫截面面積時且至少當這些橫截面的周長不同時，所述組合體的可動件可以密封地滑動。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明涉及一活塞和一腔體的組合體，其中活塞體設計成是自適應的，且在所述活塞從所述腔體的第二縱向位置穿過所述中間縱向位置達到第一縱向位置的相對運動過程中，所述密封結(jié)構(gòu)對所述腔體的所述不同橫截面面積的部分密封。
在本文的上下文中，橫截面較佳地是垂直于縱向軸線截取的(＝橫向)。
較佳地，第二橫截面面積是第一橫截面面積的95-15％，如95-70％。在某種情況下，第二橫截面面積大致為第一橫截面面積的50％。
為了實現(xiàn)這樣的組合體可以使用許多不同的技術。與本發(fā)明的后續(xù)方面相關聯(lián)地進一步地描述這些技術。
一種這樣的技術是其中活塞包括一彈性地可變形的容腔，且該容腔包含一可變形材料。
在這樣的情況下，可變形材料可以是一流體或者諸如水、蒸汽、和/或氣體之類的流體的混合物，或者是泡沫材料。
可變形材料可以是一流體或者諸如水、蒸汽、和/或氣體之類的流體的混合物，或者是泡沫材料。該材料或者其一部分是可壓縮的，如氣體或者水和氣體的混合物，或者它可以是至少基本不可壓縮的。容腔可以沒有(封閉系統(tǒng))或者者一用于充脹的閥。
這可以通過將活塞的如生產(chǎn)時的尺寸(無應力，未變形)選擇為大致與腔體橫截面的最小橫截面面積部分的周向長度相等、并在運動到有較大橫截面面積的一縱向位置時擴張它來實現(xiàn)。
以及，為了提供保持活塞在腔體的壁上的某一密封力的裝置通過保持活塞的內(nèi)部壓力處于某種水平，這可以在沖程中保持恒定。一壓力水平取決于橫截面周向長度中的差值和在具有最小周向長度的橫截面處獲得一適合的密封的可能性。如果差值較大，并且適當?shù)膲毫λ竭^高，以致無法在最小周向長度處獲得合適的密封力，則在沖程中可以設置壓力的改變。這要求對活塞的壓力進行操控。因為市場上所用的材料一般是不緊密的，特別是當可以使用相當高的壓力時，所以必須可能保持這種壓力，例如通過使用供充脹目的的閥。
當橫截面面積變化時，容腔的容積也會改變。因此，在穿越縱向方向的截面中，容腔可能會在第一縱向位置處有一第一形狀并在第二縱向位置處有一第二形狀，且第一形狀可能不同于第二形狀。在一種情況中，至少部分的可變形材料是可壓縮的，并且第一形狀的面積比第二形狀的面積大。在這種情況下，容腔的總?cè)莘e變化，因此流體應是可壓縮的?？商娲蛘呖蛇x的是，活塞可包括與可變形容腔連通的一封閉空間，所述封閉空間具有可變的容積。以這樣的方式，當可變形容腔的容積變化時，該封閉空間可以吸入或釋放流體。通過這樣的方式，容腔的容積的變化就是可自動調(diào)節(jié)的。
這也可使容腔中的壓力在沖程中保持恒定。
同樣，封閉空間可包括一彈簧偏壓的活塞。該彈簧可以在活塞改變其容腔時限定活塞中的壓力。
封閉空間的容積可是變化的。以這樣的方式，就可以改變?nèi)萸坏目倝毫蜃畲?最小壓力。
當封閉空間被上分成一第一和一第二封閉空間時，諸空間還包括用于限定第一封閉空間的容積以使第一封閉空間中的流體壓力與第二封閉空間中的壓力相關的裝置。所提及的后一空間可以是可充脹的，例如借助于一閥、較佳地是一諸如Schrader閥之類的充氣閥。
限定裝置可適于在沖程中將第一封閉空間中的壓力限定成至少基本恒定。
但是，該限定裝置可以限定任何的壓力水平例如，在容腔擴張到在第一縱向位置處的一大橫截面面積以致在現(xiàn)有壓力值下接觸區(qū)域可能變得太小時，可能會需要增加壓力，以保持合適的密封。該限定裝置可以是一對活塞，每一封閉空間設置一個。第二封閉空間可以充脹到某一壓力水平，以使盡管第二封閉空間的容腔可能也變大，但上升的壓力仍可連通至第一封閉空間。這可通過例如包含在第二封閉空間中的一活塞和在活塞桿中的、帶有不同橫截面面積的一腔體的組合體來實現(xiàn)。也可以設計出壓力的下降。
活塞的壓力操控也可以通過使封閉空間中的流體壓力與腔體中的流體壓力相關來實現(xiàn)。通過提供用于限定與腔體連通的封閉空間的容積的裝置。以這樣的方式，可變形容腔的壓力是可變化的，以獲得一適合的密封。例如，一種簡單的方式是使限定裝置適于在容腔從第二縱向位置運動到第一縱向位置時限定封閉空間中的壓力上升。在這方式下，可提供兩壓力之間的一簡單的活塞(以便不漏出任何在可變形容腔中的流體)。
實際上，該活塞的使用可限定壓力間的任何關系，因為活塞在其中平移的腔體可能以與組合件的主腔體相同的方式逐漸變細。
容腔可由在活塞內(nèi)的壓力源或者外部的壓力源來充脹，如一個在組合件外部的壓力源和/或腔體自身就是壓力源。所有的解決方法都要求一與活塞連通的閥。它較佳地可以是一充氣閥，最佳地是一Schrader閥。這種類型的閥設有一彈簧偏壓的閥芯銷，并與活塞中的壓力無關地關閉，并且各種流體都可流動穿過它。但它也可以是其它的類型的閥，例如一單向閥。
容腔可通過一封閉空間來充脹，其中彈簧偏壓的調(diào)節(jié)活塞如一單向閥那樣地工作。流體可從一壓力源流動穿過彈簧偏壓活塞的活塞桿的軸承中的縱向管道。
當封閉空間被分成一第一和第二封閉空間時，當?shù)诙忾]空間可能阻止穿過其充脹到第一封閉空間時，充脹也可以利用作為壓力源的腔體來實現(xiàn)。腔體可在其底部設有一吸入閥。為了容腔的充脹，可與一致動器一起使用一充氣閥、例如一Schrader閥。這可以是根據(jù)WO 96/10903或WO 97/43570的一致動銷，或者根據(jù)WO 99/26002的閥致動器。發(fā)的芯銷在關閉是向腔體移動。
當在腔體中的工作壓力高于活塞中的壓力時，活塞可自動地充脹。
當在腔體中的工作壓力低于活塞中的壓力時，需要通過例如暫時地關閉在腔體底部的排泄閥來獲得一較高的壓力。如果該閥是一可借助于根據(jù)WO99/26002的閥致動器來打開的一Schrader閥，則這可以通過設置通道形式的一旁通來連接腔體和閥致動器與閥芯銷之間的空間而實現(xiàn)。該旁通是打開(Schrader閥可保持關閉)和關閉(Schrader閥可打開)的，并且可通過例如一可動的活塞來完成。該活塞的運動可例如通過一踏板來手動地設置，由一操作者將所述踏板繞一軸從一未致動位置轉(zhuǎn)動到一致動位置或者反過來。這也可以通過如由在腔體和/或容腔中的壓力測量結(jié)果來起動一致動器之類的其它裝置來實現(xiàn)。
在容腔中獲得預定的壓力可以手動地實現(xiàn)(操作者從在容腔中測量壓力的壓力計獲知情況)。它也可以自動地實現(xiàn)，例如通過容腔中的一釋放閥。它也可以通過一彈簧力操作的蓋子來完成，所述蓋子在壓力超過某一預定壓力值時關閉閥致動器上方的通道。另一種方案是與腔體排泄閥的可關閉旁通的方案類似的一種方案，在容腔中可能需要進行壓力測量，它可以操縱一致動器，在一預定壓力值下打開和關閉容腔的一Schrader閥的根據(jù)WO 99/26002的閥致動器的旁通。
上述方案可應用于任何包含一容腔的活塞，包括那些在WO 00/65235和WO00/70277中的活塞。
為了減少包括一容腔的活塞在承受腔體的壓力時的縱向伸長，并允許在橫向上的擴張，容腔可包括包含加強結(jié)構(gòu)的一彈性地可變形的材料，所述加強結(jié)構(gòu)諸如一織物、纖維或者其它的加強結(jié)構(gòu)，較佳地是設置在容腔的皮層中。包括一容腔的活塞還可以包括不設置在皮層中的加強結(jié)構(gòu)，例如多根彈性的臂部，它們可以是可充脹或者不可充脹的，并連接至容腔的皮層。當是可充脹時，加強部分也用來限制由于腔體中的壓力而產(chǎn)生的活塞變形。
本發(fā)明的另一方面是涉及一活塞和一腔體的一種組合體，其中腔體形成一具有一縱向軸線的細長腔體，-活塞可在腔體中從一第二縱向位置向一第一縱向位置運動，-腔體具有在第一和第二縱向位置之間、沿著至少部分的內(nèi)腔體壁的一彈性地可變形的內(nèi)壁，-該腔體在活塞位于第一縱向位置時在該位置處具有其的一第一橫截面面積，并且在活塞位于第二縱向位置時在該位置處具有一第二橫截面面積，且第一橫截面面積大于第二橫截面面積，當活塞在第一和第二縱向位置之間運動時，在第一和第二縱向位置之間的腔體橫截面變化至少是基本連續(xù)的。
因此，作為活塞適應腔體的橫截面變化的組合體的可替代方式，這個方面涉及具有適應能力的一腔體。
當然，活塞可以用一至少基本不可壓縮的材料組成，或者一組合體可由可適應的腔體和一可適應的活塞(如根據(jù)前述方面的一活塞)構(gòu)成。
較佳地，活塞在沿著縱向軸線的截面中具有沿著向第二縱向位置的方向逐漸變細的形狀。
提供一可適應的腔體的一種較佳的方式是使該腔體包括-一封閉內(nèi)壁的外支承結(jié)構(gòu)，和-由外支承結(jié)構(gòu)與內(nèi)壁所界定的一空間來保持的一流體。
以這樣的方式，流體或者流體組合的選擇可幫助形成腔體的特性，如壁與活塞之間的密封以及所需要的力等。
很清楚的是，取決于從哪個位置來看該組合體，活塞和腔體之一可是靜止未運動而另一個則是運動的，或者兩者可以都是運動的。這對組合體的功能是沒有影響的。
活塞也可以在一內(nèi)壁和一外壁上滑動。內(nèi)壁可成一逐漸變細的形式，而外壁則是圓筒狀的。
當然，本組合體可以用于許多的目的，這樣因為，它主要是集中于提供使活塞的平移適合所需要/被承受的力的另一方式的一種新型的方式。事實上，橫截面的面積/形狀可以沿著腔體的長度變化，以適應用于特定目的和/或力的組合體。一個目的是提供一種供婦女或青少年使用的泵，盡管如此，這種泵應能提供某一壓力。在這種情況下，可通過確定人們可施加在活塞的哪個位置的力來要求一利用人類工程學原理加以改進的泵，并從而提供一帶有合適橫截面面積/形狀的腔體。
該組合體的另一用途是用于減震器，在減震器中，面積/形狀將確定某一震動(力)需要什么樣的平移。同樣，在引入腔體的流體量將根據(jù)在流體被引入之前活塞所處的真實位置來提供不同的活塞平移的情況下，可以設置一致動器。
實際上，活塞的屬性、第一和第二縱向位置的相對位置以及任何連接至腔體的閥的布置可提供具有不同壓力特性和不同力特性的泵、發(fā)動機、致動器、減震器等。
已作為使用在活塞泵中的例子來描述了一腔體和一活塞的組合體的諸較佳實施例。但這不應該將本發(fā)明的保護范圍限制于所述的應用，因為它可以主要是腔體的閥結(jié)構(gòu)，而同哪種零件或介質(zhì)可以啟動運動無關，這些可取決于應用的類型泵、致動器、減震器或發(fā)動機。在一活塞泵中，一介質(zhì)可被吸入到一腔體中，之后一閥結(jié)構(gòu)關閉該腔體。介質(zhì)可以被腔體和/或活塞的運動壓縮，然后一閥可以將該把壓縮的介質(zhì)從腔體中釋放出。在一致動器中，一介質(zhì)可以通過一閥結(jié)構(gòu)而被壓入一腔體，并且活塞和/或腔體可以運動，啟動一附接裝置的運動。在減震器中，腔體可以是完全封閉的，其中腔體和/或活塞的運動可以壓縮一可壓縮介質(zhì)。在腔體中設置一不可壓縮的介質(zhì)的情況下，例如活塞可以設有可給予一動態(tài)摩擦的若干小通道，以使該運動慢下來。
此外，本發(fā)明也可以用在推進應用中，其中可使用一介質(zhì)來運動例如在一發(fā)動機中繞一軸線轉(zhuǎn)動的一活塞和/或一腔體。根據(jù)本發(fā)明的原理可以應用在所有上述的應用場合中。本發(fā)明的原理也可以應用在上述的活塞泵之外的其它的氣動和/或液壓應用場合中。
上面所述的各種實施例僅是以示范的方式給出的，并且不應被認為對本發(fā)明的限制。那些熟悉本技術領域的人們將易于辨認出可以對本發(fā)明作出、沒有嚴格地按照這里所示和所述而示例性實施例和應用的各種修改，變化和元件的組合，并且它們沒有超出本發(fā)明的真實精神和保護范圍。
附圖簡述在下文中將參照附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行描述，在這些附圖中圖1A示出一未運動的活塞在被未加壓的汽缸中處于第一縱向位置時的縱向剖面，且示出該活塞處于其如生產(chǎn)出時尺寸，和在被加壓時的情況。
圖1B示出圖1A所示的被加壓活塞在汽缸壁上的接觸壓力。
圖2A示出了圖1所示活塞在一汽缸中處于第二縱向位置時的縱向剖面，且所述活塞沒有被加壓。
圖2B示出了圖2A所示活塞作用在汽缸壁上的接觸壓力。
圖2C示出圖1A所示活塞在一汽缸中處于第二縱向位置時的縱向剖面，且活塞被加壓至與圖1A中所示之一相同的壓力水平。
圖2D示出圖2C所示活塞作用在汽缸壁上的接觸壓力。
圖3A示出圖1所示的活塞在一汽缸中處于第一縱向位置時的縱向剖面，且示出該活塞處于其如生產(chǎn)出時的尺寸和活塞在腔體中承受一壓力時被加壓的情況。
圖3B示出圖3A所示活塞在汽缸壁上的接觸壓力。
圖4A示出根據(jù)本發(fā)明的一未運動活塞在汽缸中處于第二縱向位置時的縱向剖面，且示出該活塞處于其如生產(chǎn)出時尺寸和被加壓至某一水平時的情況。
圖4B示出圖4A所示活塞在汽缸壁上的接觸壓力。
圖4C示出根據(jù)本發(fā)明的一未運動活塞的縱向剖面，且處于在汽缸中第二縱向位置時所示為處于其如生產(chǎn)出時尺寸的情況，而在第一縱向位置時所示為被加壓至與圖4A所示相同的水平時的情況。
圖4D示出圖4C所示活塞作用在汽缸壁上的接觸壓力。
圖5A示出圖4A所示活塞在汽缸中處于第二縱向位置時的縱向剖面，且示出該活塞處于其如生產(chǎn)出時尺寸和在被加壓時的情況。
圖5B示出圖5A所示活塞作用在汽缸壁上的接觸壓力。
圖5C示出圖4A所示活塞在汽缸中處于第二縱向位置的縱向剖面，且示出該活塞處于其如生產(chǎn)出時尺寸的情況，和在承受來自腔體的壓力、被加壓時的情況。
圖5D示出圖5A所示活塞作用在汽缸壁上的接觸壓力。
圖6A示出帶有固定的、不同橫截面面積的一腔體和活塞的一第一實施例的縱向剖面，所述活塞的第一實施例包括在沖程過程中徑向-軸向地改變尺寸的一織物加強部分，且示出該活塞結(jié)構(gòu)處于一沖程的開始處和處于結(jié)束處，在后一位置，該活塞具有其如生產(chǎn)出時的尺寸。
圖6B示出處于沖程開始處的圖6A所示活塞的放大圖。
圖6C示出處于沖程結(jié)束處的圖6A所示活塞的放大圖。
圖7A示出帶有固定的、不同橫截面面積的一腔體和活塞的一第二實施例的縱向剖面，所述活塞的第二實施例包括在沖程過程中徑向-軸向地改變尺寸的一織物加強部分(“格構(gòu)效應”)，且示出該活塞結(jié)構(gòu)處于一沖程的開始處和處于結(jié)束處，在后一位置，該活塞具有其如生產(chǎn)出時的尺寸。
圖7B示出處于沖程開始處的圖7A所示活塞的放大圖。
圖7C示出處于沖程結(jié)束處的圖7A所示活塞的放大圖。
圖8A帶有固定的、不同橫截面面積的一腔體和活塞的一第三實施例的縱向剖面，所述活塞的第三實施例包括在沖程過程中徑向-軸向地改變尺寸的一織物加強部分(沒有“格構(gòu)效應”)，且示出該活塞結(jié)構(gòu)處于一沖程的開始處和處于結(jié)束處，在后一位置，該活塞具有其如生產(chǎn)出時的尺寸。
圖8B示出處于沖程開始處的圖8A所示活塞的放大圖。
圖8C示出處于沖程結(jié)束處的圖8A所示活塞的放大圖。
圖8D示出了圖8A所示活塞的俯視圖，該活塞設有在穿過中心軸線的諸平面中的諸皮層加強部分，左在第一縱向位置，右在第二縱向位置。
圖8E示出了圖8A所示活塞的俯視圖，該活塞設有在部分穿過中心軸線和部分在中心軸線外側(cè)的諸平面中的諸皮層加強部分，左在第一縱向位置，右在第二縱向位置。
圖9A帶有固定的、不同橫截面面積的一腔體和活塞的一第四實施例的縱向剖面，所述活塞的第四實施例包括一“章魚”式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過觸手來限制容腔壁的伸長，并是可充脹的，且示出該活塞結(jié)構(gòu)處于一沖程的開始處和處于結(jié)束處，在后一位置，該活塞具有其如生產(chǎn)出時的尺寸。
圖9B示出處于沖程開始處的圖9A所示活塞的放大圖。
圖9C示出處于沖程結(jié)束處的圖9A所示活塞的放大圖。
圖10A示出了圖6的實施例，其中可以通過例如設置在手柄中的一Schrader閥和/或例如設在活塞桿中的一單向閥進行充脹來改變活塞內(nèi)部的壓力，并且其中，一封閉的空間在沖程中平衡活塞容積的變化。
圖10B示出替代充氣閥的、能連接到一外部壓力源的套管。
圖10C示出單向閥的桿的導向方面的細節(jié)。
圖10D示出了在活塞桿中的單向閥的柔性活塞。
圖11A示出圖6的實施例，其中活塞內(nèi)部的壓力可在沖程中保持恒定，并且其中，一第二封閉空間可通過一設置在手柄中的Schrader閥來充脹，且該第二封閉空間通過一活塞結(jié)構(gòu)與第一封閉空間連通，活塞可由一Schrader閥+閥致動結(jié)構(gòu)來充脹，腔體的壓力與壓力源一樣，同時腔體的排泄閥可通過一可轉(zhuǎn)動的踏板來手動地控制。
圖11B示出一活塞結(jié)構(gòu)和其軸承，其中活塞結(jié)構(gòu)在第二和第一封閉控制之間連通。
圖11C示出了自適應活塞桿內(nèi)部沿其縱向方向的橫截面面積變化的一可替代的活塞結(jié)構(gòu)。
圖11D示出在沖程結(jié)束處的圖11A所示活塞的充脹結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖11E示出用于關閉和打開排泄閥的閥致動器的旁通結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖11F示出排泄閥的一自動關閉和打開結(jié)構(gòu)的放大圖，示出了用于在活塞(虛線表示)中獲得一預定壓力值的一類似系統(tǒng)。
圖11G示出了圖11A的活塞的一充脹結(jié)構(gòu)的放大圖，它包括一閥致動器和一彈簧力工作的蓋子的一組合體，它可以從腔體將活塞自動充氣到某一預定壓力。
圖12示出容腔中的壓力可取決于腔體中的壓力的一結(jié)構(gòu)。
圖13A示出帶有不同橫向截面面積的一柔性壁的一腔體和具有固定的幾何尺寸的一活塞的縱向截面圖，且示出該組合件的結(jié)構(gòu)處于泵沖程的開始處和結(jié)束處。
圖13B示出在一泵沖程的開始處的該組合體結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖13C示出在一泵沖程中該組合體結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖13D示出在一泵沖程的結(jié)束處的該組合體結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖14示出帶有不同橫向截面面積的一柔性壁的一腔體和具有可變幾何形狀的一活塞的縱向截面圖，且示出該組合件處于沖程開始處、沖程中以及沖程結(jié)束處。
具體實施例方式
圖1A示出處于一未被加壓腔體1的第一縱向位置處的一沒有被加壓的未運動活塞5的縱向剖面，且該活塞在那個位置處具有半徑不變的圓形橫截面?；钊?可具有一如生產(chǎn)出時尺寸，其大致為腔體1在該第一縱向位置處的直徑。示出了在加壓至某一壓力水平時的活塞5*。在活塞5*內(nèi)部的壓力產(chǎn)生一定的接觸長度。
圖1B示出圖1A所示的活塞5*的接觸壓力?；钊?*可以在該縱向位置處卡住。
圖2A示出了處于一未被加壓腔體1的第一縱向位置的一沒有被加壓的未運動活塞5和處于未被加壓腔體1的第二位置的活塞5′的縱向剖面，且該腔體在第一和第二縱向位置處都具有半徑不變的圓形橫截面?；钊?可具有一如生產(chǎn)出時的尺寸，其大致為腔體1在該第一縱向位置處的直徑?；钊?′示出沒有被加壓地設置在第二縱向位置的較小的橫截面中的活塞5。
圖2B示出了活塞5′在汽缸壁上第二縱向位置處的接觸壓力。活塞5′可以卡住在該縱向位置處。
圖2C示出處于一未被加壓腔體1的第一縱向位置的一沒有被加壓的未運動活塞5和處于未被加壓腔體1的第二位置的活塞5′的縱向剖面，且該腔體在第一和第二縱向位置處都具有半徑不變的圓形橫截面。活塞5可具有一如生產(chǎn)出時的尺寸，其大致為腔體1在該第一縱向位置處的直徑?；钊?′*示出被加壓至與圖1A中所示之一相同的壓力水平、且設置在第二縱向位置的較小的橫截面中的活塞5。
圖2D示出活塞5′*在汽缸壁上第二縱向位置處的接觸壓力?；钊?′*可能在該縱向位置處卡住摩擦力可能為72千克。
圖3A示出圖1所示的活塞5和被加壓至與圖1A所示的活塞5*的相同壓力水平時的變形的活塞5″*。該變形是在活塞可能沒有限制伸長的裝置時，由腔體1*中的壓力所導致的，所示限制伸長的裝置主要沿著子午線(腔體的縱向)的方向。
圖3B接觸壓力。活塞5″*可以在該縱向位置處卡住。
圖4A示出處于一未被加壓腔體10的第二縱向位置處的一活塞15的縱向剖面，且該活塞具有一圓形橫截面。該活塞15可具有一如生產(chǎn)出時的尺寸，其大致為腔體10在該第二縱向位置處的直徑?；钊?5′*示出被加壓至某一水平的變形的活塞15。變形是由于沿著環(huán)方向(沿著腔體的橫截面平面方向)的楊氏彈性模量被選擇得比在子午線方向(沿著腔體的縱向方向)的低。
圖4B示出在活塞15″*的壁上的接觸壓力。這產(chǎn)生一適當?shù)哪Σ亮?4.2千克)以及合適的密封。
圖4C示出位于未被加壓腔體10的第二縱向位置處(如生產(chǎn)出時的尺寸)的活塞15的縱向剖面，以及當處于第一縱向位置時被加壓的15″*(活塞15″*可具有與在活塞15′*位于腔體10的第二縱向位置時(圖4A)相同的壓力)的縱向剖面。這里也存在環(huán)方向和子午線方向上變形。
圖4D示出在活塞15″*的壁上的接觸壓力。這產(chǎn)生一適當?shù)哪Σ亮?0.7千克)以及一合適的密封。
因此，可以將包括一容腔的一活塞從一橫截面面積較小的區(qū)域密封地移動一橫截面面積較大的區(qū)域，并同時有相同的內(nèi)部壓力(在本試驗所選的橫截面直徑的限值范圍之內(nèi))。
圖5A示出活塞15(如生產(chǎn)出時的尺寸)和位于未被加壓腔體10的第二縱向位置處的活塞15′*的縱向剖面?；钊?5′*示出當活塞15被加壓時活塞15的變了形的結(jié)構(gòu)。活塞15、15′*已在下端處附接至一想像的活塞桿，以防止在施加腔體壓力過程中的活塞移動。
圖5B示出圖5A所示活塞15′*的接觸壓力。它足夠地低，以允許移動(摩擦力4.2千克)并適于密封。
圖5C示出活塞15(如生產(chǎn)時的尺寸)和在被加壓腔體10*的第二縱向位置處在腔體壓力的作用下被加壓和變形的活塞15″*的縱向剖面?；钊?5、15′*已在下端處附接至一想像的活塞桿，以防止在施加腔體壓力過程中的活塞移動。變形的活塞15″*大致如未變形的活塞15′兩倍那樣長。
圖5D示出圖5C所示活塞15″*的接觸壓力。它足夠地低，以允許移動(摩擦力3.2千克)并適于密封。
因此，當在包括一被加壓容腔的活塞上施加一腔體壓力時，可以(至少在最小橫截面處)密封地移動。由于所施加的腔體力而產(chǎn)生的伸長較大，可能需要限制這樣的情況。
圖6-8涉及對活塞皮層的伸長限制。這包括在活塞承受腔體中的壓力時沿著縱向方向的限制，并在活塞從第二向第一縱向位置時允許橫向的擴張。
容腔型活塞的壁沿著縱向方向的伸長可通過若干方法來加以限制。它可以通過使用例如織物和/或纖維的容腔壁的加強部分來實現(xiàn)。它也可以通過設置在容腔的腔體內(nèi)部的、且有其擴張限制的擴張體來實現(xiàn)，且該擴張體連接至容腔的壁。也可以使用其它的方法，例如對容腔兩壁之間的腔體進行壓力操控、對容腔上方的空間進行壓力操控等。
容腔壁的擴張性能可能取決于所用的伸長限制的類型。此外，可由一機械止動件引導在擴張時保持在活塞桿上移動的活塞。這樣的止動件的定位可取決于活塞一腔體組合體的使用。也可以是這樣的情況，即在活塞桿上導向容腔，并同時擴張和/或承受外部力。
可以使用各種類型的流態(tài)，可壓縮和不可壓縮介質(zhì)的組合、僅可壓縮的介質(zhì)或僅不可壓縮的介質(zhì)。
因此從容腔具有其如生產(chǎn)出時的尺寸的橫截面面積最小的區(qū)域到在橫截面面積最大的區(qū)域處擴張的容腔尺寸的變化可能是相當大的，所以可能需要在容腔中的腔體與例如在活塞桿中的一第一封閉空間的連通。為了保持在腔體中的壓力，第一封閉空間也可被加壓，且也是發(fā)生在容腔的腔體容積改變的過程中?？赡苤辽傩枰獙υ摰谝环忾]空間進行壓力操控。
圖6A示出了帶有一凹入壁185的腔體186和包括在開始處(＝腔體186中的第一縱向位置)的一容腔208和在沖程結(jié)束處(＝腔體186中的第二縱向位置)的相同容腔208′的一可充脹活塞的縱向剖面。腔體186有中心軸線184。容腔208′所示為處于其如生產(chǎn)時的尺寸，并在壁187的皮層188中設有一織物加強部分189。在沖程中，容腔的壁187擴張，直至可以是織物加強部分189和/或在容腔208外側(cè)的一機械止動件196的一止動結(jié)構(gòu)和/或另一止動結(jié)構(gòu)在沖程中停止該運動。并且因而停止容腔208的擴張。根據(jù)腔體186中的壓力，容腔壁仍可能會由于腔體186中的壓力而發(fā)生縱向伸長。而加強部分的主要功能正是限制該容腔208的壁187的縱向伸長。在沖程中，容腔208、208′內(nèi)部的壓力可保持恒定。該壓力取決于容腔208、208′的容積變化，既而取決于在沖程中腔體186橫截面的周向長度的變化。在沖程中該壓力也可以是變化的。在沖程中該壓力也可以依賴或不依賴腔體186中壓力地變化。
圖6B示出了處于沖程開始處的擴張的活塞208的一第一實施例。容腔壁187是由柔性材料(例如可是橡膠類型或類似的材料)制成且?guī)в幸豢椢锛訌姴糠?89的一皮層188構(gòu)成的，且該皮層允許容腔壁擴張?？椢锛訌姴糠值姆较蛳鄬τ谥行妮S線184(＝編織角)偏離54°44′。隨著拉動，活塞在沖程中的尺寸變化無需產(chǎn)生一相同的形狀。容腔壁的厚度可由于擴張而比位于沖程的結(jié)束處時(＝第二縱向位置)時如生產(chǎn)出時的容腔壁厚薄。在壁187的內(nèi)側(cè)可設置一防滲層190。它被緊密地擠壓在容腔208、208′的頂部中的蓋子191和底部中的蓋子192中。圖中沒有示出所述蓋子的細節(jié)，可以使用各種裝配方法，這些可能能使它們自適應容腔壁厚度的變化。兩蓋子191、192都能在活塞桿195上平移和/或轉(zhuǎn)動。這些運動可以通過各種方法來實現(xiàn)，例如不同類型的軸承(未示出)。在頂部中的蓋子191能向上和向下運動。在活塞桿195上、容腔208外側(cè)的止動件196限制容腔208的向上運動。在底部中的蓋子192僅能向下運動，這是因為止動件197阻止其向上運動(該實施例被認為是用在腔體186中有壓力的活塞腔體裝置中)。在其它類型的泵、如雙重工作泵(double working pump)、真空泵等中也可以使用其它的止動結(jié)構(gòu)，且僅取決于設計技術要求。也可以有用于使活塞能相對活塞桿相對運動和/或限制這樣的相對運動的其它結(jié)構(gòu)。密封力的調(diào)整可包括在容腔內(nèi)部的不可壓縮流體205與可壓縮流體206(也可以單獨使用兩者)的組合，同時容腔的腔體209可與一第二腔體210連通，且所述第二腔體210包括在活塞桿195內(nèi)部的一彈簧力操作的活塞126。流體可以穿過孔201自由地流動穿過活塞桿的壁207。第二腔體也可以與一第三腔體連通(參見圖12)，而容腔內(nèi)的壓力也可以取決于腔體186中的壓力。容腔可通過活塞桿195和/或通過與腔體186連通是可充脹的。在頂部中的所述蓋子中和在底部中的所述蓋子中的O形密封圈或類似密封件202、203分別使蓋子191、192對活塞桿密封。在活塞桿195的端部處、所示為一螺紋擰緊的組件的蓋子204旋緊所述活塞桿。在活塞桿上別的地方可以設置相當?shù)闹箘蛹@取決于所要求的容腔壁的運動。
圖6C示出了在一泵沖程結(jié)束處的圖6B所示活塞，其中所述活塞具有其如生產(chǎn)出時的尺寸。在頂部中的蓋子191從止動件196運動了一距離a′。彈簧力操作的閥活塞126運動了一距離b′。底部蓋子192所示為與止動件197相鄰，如果在腔體192中存在壓力，那么蓋子192就壓靠在止動件197上。可壓縮流體206′和不可壓縮流體205′。
圖7A示出了帶有一凹入壁185的腔體186和包括在開始處的一容腔217和在沖程結(jié)束處的相同容腔217′的一可充脹活塞的縱向剖面。容腔217′所示為處于其如生產(chǎn)時的尺寸，并在壁218的皮層218中根據(jù)“格構(gòu)效應(TrellisEffect)”設有一織物加強部分219。在沖程中，容腔的壁187擴張，直至可以是織物加強部分219和/或在容腔217內(nèi)側(cè)的一機械止動件214的一止動結(jié)構(gòu)和/或另一止動結(jié)構(gòu)在沖程中停止該運動。并且因而停止容腔217的壁218的擴張?？椢锛訌姴糠值闹饕δ苁窍拗圃撊萸?17的壁218的縱向伸長。在沖程中，容腔217、217′內(nèi)部的壓力可保持恒定。該壓力取決于容腔217、217′的容積變化，既而取決于在沖程中腔體186橫截面的周向長度的變化。在沖程中該壓力也可以依賴或不依賴腔體186中壓力而變化。
圖7B示出了處于沖程開始處的擴張的活塞217的一第二實施例。容腔壁218是由柔性材料(例如可是橡膠類型或類似的材料)制成且?guī)в幸豢椢锛訌姴糠?89的一皮層216構(gòu)成的，且該皮層允許容腔壁擴張，因而織物的方向相對于中心軸線184(＝編織角)可偏離54°44′。容腔壁的厚度可由于擴張會變薄，但無需比位于沖程的結(jié)束處時(＝第二縱向位置)時如生產(chǎn)出時的容腔壁厚薄。在壁218的內(nèi)側(cè)可設置一防滲層190。它被緊密地擠壓在容腔217、217′頂部中的蓋子191和底部中的蓋子192中。圖中沒有示出所示蓋子的細節(jié)，可以使用各種裝配方法，這些可能能使它們自身適應容腔壁厚度的變化。兩蓋子191、192都能在活塞桿195上平移和/或轉(zhuǎn)動。這些運動可以通過各種方法來實現(xiàn)，例如不同類型的軸承(未示出)。在頂部中的蓋子191能向上和向下運動直至止動件214限制其運動。在底部中的蓋子192僅可以向下運動，這是因為止動件197阻止其向上運動(該實施例可被認為是用在腔體186中有壓力的活塞腔體裝置中)。在其它類型的泵、如雙重工作泵、真空泵等中也可以使用其它的止動結(jié)構(gòu)，且僅取決于設計技術要求。也可以有用于使活塞能相對活塞桿相對運動和/或限制這樣的相對運動的其它結(jié)構(gòu)。密封力的調(diào)整可包括在容腔內(nèi)部的不可壓縮流體205與可壓縮流體206(也可以單獨使用兩者)的組合，同時容腔217、217′的腔體215可與一第二腔體210連通，且所述第二腔體210包括在活塞桿195內(nèi)部的一彈簧力操作的活塞126。流體可以穿過孔201自由地流動穿過活塞桿的壁207。第二腔體也可以與一第三腔體連通(參見圖12)，而容腔內(nèi)的壓力也可以取決于腔體186中的壓力。容腔可通過活塞桿195和/或通過與腔體186連通是可充脹的。在頂部中的所述蓋子中和在底部中的所述蓋子中的O形密封圈或類似密封件202、203分別使蓋子191、192對活塞桿密封。在活塞桿195的端部處、所示為一螺紋擰緊的組件的蓋子204旋緊所述活塞桿。在活塞桿上別的地方可以設置相當?shù)闹箘蛹?，這取決于所要求的容腔壁的運動。
圖7C示出了在一泵沖程結(jié)束處的圖7B所示活塞，其中所述活塞具有其如生產(chǎn)出時的尺寸。蓋子191從止動件216運動了一距離c′。彈簧力操作的閥活塞126運動了一距離d′。底部蓋子192所示為與止動件197相鄰，如果在腔體192中存在壓力，那么蓋子192就壓靠在止動件197上?？蓧嚎s流體206′和不可壓縮流體205′。
圖8A、B、C示出處于一沖程的開始處和結(jié)束處的、包括一容腔228的一可充脹活塞。如生產(chǎn)出時的尺寸是在腔體186中處于第二縱向位置處的活塞228′的尺寸。除了加強部分包括可彎曲的任何種類的加強措施之外，活塞的構(gòu)造可以與圖7A、B、C所示的活塞相同，且所述的加強措施主要呈加強“柱”的形式，且諸加強“柱”是不彼此相交的。該形式可以是一種平行于腔體186的中心軸線184的形式，或者是一種加強措施的一部分在穿過中心軸線的一平面內(nèi)的形式。
圖8D示出了活塞228和228′的俯視圖，它們分別帶有加強措施227和227′。
圖8E示出了活塞228和228′的俯視圖，它們分別帶有加強措施229和229′。
圖9A示出了帶有一凹入/凸出壁185的腔體186以及包括處于一沖程的開始處的一容腔238和處于沖程的結(jié)束處的相同容腔238′的一可充脹活塞的縱向剖面。容腔238′示出了其如生產(chǎn)時的尺寸。
圖9B示出了具有一加強的皮層的活塞238的縱向截面，且活塞的皮層是由至少彈性地可變形的多個支撐件254來加強的，這些支撐件254可轉(zhuǎn)動地固定至一公共件255，并連接至所述活塞258、258′的一皮層252。這些支撐件是受拉的，并且取決于材料的硬度，它們具有某一最大的伸長長度。該極限的伸長長度限制了所述活塞的皮層252的伸長。公共件255可以利用滑動裝置256在活塞桿195上滑動。至于其它，該結(jié)構(gòu)與活塞208、208′的結(jié)構(gòu)類似。
圖9C示出活塞258′的縱向剖面。密封253′。
圖10-12涉及在容腔的腔體中的壓力操控。包括一容腔的可充脹活塞的壓力操控是活塞-腔體結(jié)構(gòu)的一個重要部分。壓力操控必須需要保持容腔中的壓力，以保持密封處于一適當?shù)某潭取＿@意味著，在容腔的容積改變的每一沖程的過程中，并從長期的觀點看，容腔的泄漏可能會降低容腔中的壓力，這可能會影響到密封的能力。流體流可能是解決的方法。當容腔容積在一沖程中改變時，流入容腔或從其流出，和/或如這樣地至容腔(充脹)。
容腔容積的變化可與第一封閉空間的容積變化平衡，該第一封閉空間例如通過一設在活塞桿中的孔來與容腔連通。壓力也可是被平衡，且這可通過可以設置在第一封閉空間中的一彈簧力操作的活塞來實現(xiàn)。彈簧力可由一彈簧或一被加壓的封閉空間來產(chǎn)生，所述被加壓的封閉空間例如是與第一封閉空間通過一對活塞來連通的一第二封閉空間。通過各個活塞可以設置任何類型的力傳遞，例如，通過第二封閉空間與其中的一活塞的組合，以使在該對活塞移入第一封閉空間時(例如當流體從第一封閉空間流入容腔時)，在第一封閉空間中作用在活塞上的力保持相等，而在第二封閉空間中作用在活塞上的力減小。這意味著在第二封閉空間中良好地遵循p.V＝常量的規(guī)律。
也可以通過腔體和容腔腔體的連通來實現(xiàn)在沖程的整個或部分的過程中容腔的腔體中的壓力調(diào)整。這已在WO00/65235和WO00/70227中有了描述。
可以通過一在活塞和/或手柄中的閥來充脹容腔。該閥可以是一單向閥或一充氣閥(例如一Schrader閥)。容腔可以通過與腔體連通的一閥來充脹。如果使用一充氣閥、一Schrader閥是較佳的，這是因為其避免泄漏的安全性和其能控制各種流體的能力。為了能進行充脹，可能需要一閥致動器，例如在WO99/26002中所揭示的一致動器。該閥致動器的優(yōu)點在于用十分小的力就能進行充脹，因此對于手動充脹是十分實用的。有了與腔體連通的一閥，當容腔中的壓力低于腔體中的壓力時，它就能“自動”地充脹容腔。當這不是該情況時，可通過關閉靠近腔體中容腔的第二縱向位置的排泄閥來暫時地產(chǎn)生這樣的較高壓力。這樣的關閉和打開可以是手動完成的，例如由一踏板來完成，它打開與閥致動器(WO99/26002)與Schrader閥之間的一空間連通的一通道。當通道打開時，閥致動器可運動，但缺少壓下閥芯銷的力，因而Schrader閥可不打開，因此，腔體可能被封閉，就可建立其任何的高壓力，以使容腔能充脹。當通道關閉時，致動器如在WO99/26002中所揭示地那樣工作。操作者可以用一壓力計來檢測容腔中的壓力。該排泄閥的打開和關閉也可以自動地完成。這可以通過各種類型的裝置來實現(xiàn)，這些裝置按照測量到壓力低于一預定值所產(chǎn)生的任何類型的一信號來開始關閉排泄閥。
將容腔自動充脹到某一預定的值可以通過與腔體連通的一閥與在容腔中的例如一釋放閥的組合來實現(xiàn)。它在某一預定的壓力值處進行釋放，例如釋放到容腔上方的空間或者釋放到腔體。另一可選擇的方式是WO99/26002所述的閥致動器可以例如通過將其與一彈簧結(jié)合而在已達到一預定的壓力值之后首先打開。另一可選擇的方式是當壓力達到超過預定值的一值時，例如通過一彈簧操作的活塞來關閉通向閥致動器的開口。
圖10A示出了根據(jù)圖6A-C的、帶有包含一容腔208、208′的一活塞和具有一中心軸線184的一腔體186的一活塞-腔體系統(tǒng)。這里所述的充脹和壓力操控也可以用于包括一容腔的其它活塞。容腔208、208′可以通過設在手柄240中的閥241或者設在活塞桿195中的一閥242來充脹。如果不使用手柄，而是使用例如一轉(zhuǎn)動軸，它可以是空心的，并與例如一Schrader閥連通。閥241可以是一充氣閥，例如一Schrader閥，它包括一套管244和一閥芯242。在活塞桿195中的閥可以是一單向閥，并具有一柔性活塞126。單向閥242與容腔208、208′的腔體209之間的腔體在前面被描述為“第二”腔體210。壓力計250使對容腔內(nèi)部的壓力控制得以進行(沒有示出更多的細節(jié))。也可以使用該壓力計來控制腔體186中的壓力。也可以，容腔208、208′的腔體209設有一釋放閥(未圖示)，該釋放閥可以被調(diào)節(jié)到某一預定的壓力值。釋放的流體可以被引導到腔體209和/或空間251。
圖10B示出了充脹閥241的一可替代方式。取代手柄240中的充脹閥241，僅設有一套管244，而沒有一閥芯245，所述套管244能連接到一壓力源。
圖10C示出了單向閥126的桿247的軸承246的細節(jié)。軸承246包括縱向管道249，它們使流體能圍繞桿247通過。彈簧248能在第二腔體210中在流體上施加一壓力。止動件249。
圖10D示出了單向閥242的柔性活塞126的細節(jié)。該彈簧248保持作用在活塞126上的壓力。
圖11A示出了根據(jù)圖6A-C的、帶有包含一容腔208、208′的一活塞和具有一中心軸線184的一腔體186的一活塞-腔體系統(tǒng)。這里所述的充脹和壓力操控也可以用于包括一容腔的其它活塞。容腔208、208′可以通過與腔體186連通的一閥來充脹。該閥可以是根據(jù)圖10A、D的一單向閥242，或者它可以是一充氣閥，較佳地是一Schrader閥260。第一封閉空間210與容腔中的腔體209通過一孔201連通，同時，第一封閉空間210又通過一活塞結(jié)構(gòu)與一第二封閉空間243連通，該第二封閉腔體243可以通過可設置在手柄240中的例如一Schrader閥241之類的充氣閥來充脹。該閥包括一閥芯245。如果不使用手柄，而是使用例如一轉(zhuǎn)動軸，它可以是空心的，以及一Schrader閥與該通道連通(未示出)。Schrader閥260設有根據(jù)WO99/26002的一閥致動器261。腔體186的底部262可以設有一排泄閥263，例如一Schrader閥，它可以裝有根據(jù)WO99/26002的另一閥致動器261。為了手動地控制排泄閥263，底部262可裝有一踏板265，所述踏板265可以繞在底部262上一軸264轉(zhuǎn)動一角度α。該踏板265在其頂部由一軸266在一非圓形孔275中連接至一活塞桿267。底部262具有用于腔體186的一吸入閥269(未示出)。該(示意性地繪出的)彈簧276將踏板265保持在其初始位置277，在初始位置，排泄閥保持打開。踏板265的止動位置277上，排泄閥保持關閉。操作室(cab)269。出口通道268。
圖11B示出了通過一對活塞242、270在第一封閉空間210與第二封閉空間243之間連通的細節(jié)。該對活塞的活塞桿271由一軸承246導向。在軸承246中的縱向管道249使流體能從軸承246與活塞242和242之間的空隙輸送?？梢栽O置彈簧248?；钊腿萸?08、208′的活塞桿195。
圖11C示出了活塞型容腔208、208′的活塞桿272的一可替代的壁273，它與腔體186的中心軸線184有一角度β。示意性地畫出了活塞274，并且活塞274能自己適應活塞桿272內(nèi)部的橫截面面積的變化。
圖11D示出了其上設有一殼體280的活塞208′。該殼體包括一帶有一芯銷245的Schrader閥260。閥致動器261所示為壓下該芯銷245，同時流體可通過通道286、287、288及289進入閥260。當芯銷245未被壓下時，活塞環(huán)279可密封內(nèi)汽缸283的壁285。內(nèi)汽缸283可以通過密封件281和284被密封地封閉在殼體280與汽缸282之間。
圖11E示出了帶有一芯銷245的排泄閥263的結(jié)構(gòu)，且所示為其被閥致動器261壓下的情況。流體可穿過通道304、305、306以及307流到打開的閥。內(nèi)汽缸302通過密封件281和284被密封地封閉在殼體301與汽缸303之間。具有一中心軸線296的一通道297設置成穿過內(nèi)汽缸302、汽缸303的壁以及殼體301的壁。在殼體301的外側(cè)處通道297的開口308設有一加寬部分309，它使活塞292能密封在一關閉位置292′處?；钊?92可在另一通道295中運動，該通道295可有與通道297相同的中心軸線296。用于活塞292的活塞桿267的軸承295?；钊麠U267可連接至踏板(圖11A)或其它的致動器(在圖11E中示意地示出)。
圖11F示出如圖11D所示的活塞248′和充脹結(jié)構(gòu)368，不同的是使用結(jié)構(gòu)369來控制圖11E的排泄閥。充脹結(jié)構(gòu)368現(xiàn)還包括用來控制圖11E的閥的結(jié)構(gòu)370。這通過在達到預定壓力時關閉閥并在壓力低于預定值時打開閥來實現(xiàn)。在一轉(zhuǎn)換器361中處理一信號360，所述轉(zhuǎn)換器向一致動器363發(fā)出一信號362，致動器363通過致動裝置364致動活塞292。
當腔體的工作壓力低于活塞中的預定壓力值時，控制排泄閥263的關閉和打開的結(jié)構(gòu)369可由來自轉(zhuǎn)換器361的一信號365所啟動的另一致動器363通過裝置367來控制。在腔體中、給轉(zhuǎn)換器361和/或366的一信號的測量可自動的探測是否腔體的真實壓力低于活塞的工作壓力。這可能在活塞壓力低于預定壓力時是特別有用的。
圖11G示出了帶有連接至閥致動器261的殼體311的一彈簧310的一操作室312，312′。彈簧310可確定壓下閥芯銷245的壓力最大值。
圖12示出了一細長的活塞桿320，其中一對活塞321、322設置在活塞桿323的端部處，且該活塞桿可在一軸承324中運動。
圖13A、B、C示出了一泵與一加壓腔體和一活塞的組合，所述該加壓腔體帶有彈性地可變形且具有不同的橫向截面面積的壁，所述活塞帶有一固定的幾何形狀。在例如有固定幾何尺寸的汽缸的一殼體內(nèi)，設置一可充脹的腔體，該腔體是由一流體(一不可壓縮和/或一可壓縮的流體)而可充脹的。也可以省去所述殼體。可充脹壁包括例如一襯墊-纖維-覆蓋組合物或在添加一防滲皮層。相對于平行于運動的一軸線，活塞密封表面的角度比腔體壁的相應角度稍大。兩所述角度之間的該差值以及在活塞作用下壁的暫時變形發(fā)生得稍稍延遲(通過在腔體壁中設置例如一粘性不可壓縮的流體和/或正確地調(diào)節(jié)載荷調(diào)節(jié)裝置，所述載荷調(diào)節(jié)裝置與那些已示出的用于活塞的裝置相似)的情況提供了一密封唇口，在兩活塞和/或諸腔體位置之間的運動的過程中，該密封唇口到腔體中心軸線的距離是可以變化的。這在一沖程中提供了橫截面面積的變化，因而提供了一可設計的操作力。但活塞沿著運動方向的橫截面可以也是相同的，或相對腔體壁的角度成一負的角度，在這些情況下，活塞的“鼻狀部”可被弄圓。在最后所提及的情況中，要提供一改變的橫截面面積可能更為困難，也因而更難提供一可設計的力。腔體的壁可裝有所有已示出的載荷調(diào)節(jié)裝置，如圖12B上所示的一個，并且，如果需要，可裝有形狀調(diào)節(jié)裝置?；钊谇惑w中的速度可能對密封有影響。
圖13A示出了在腔體231中四個活塞位置處的活塞230。圍繞一可充脹壁設置有固定幾何尺寸的一殼體234。在所述壁234內(nèi)，設有一可壓縮流體232和一不可壓縮的流體233?？稍O有一用于壁充脹的閥結(jié)構(gòu)(未示出)?；钊谖幢患訅簜?cè)的形狀僅是一個例子，以示出密封唇口的原理。在所示的橫向截面中，在沖程結(jié)束處和在沖程開始處的密封唇口之間的距離大致為39％?？v向截面的形狀可能與所示的不同。
圖13B示出了在開始一沖程之后的活塞。從密封唇口235到中心軸線236之間的距離是z1?；钊芊獯骄?35與腔體的中心軸線236之間的角度為ξ。腔體壁與中心軸線236之間的角度為ν。角度ν所示為小于角度ξ。密封唇口235布置成角度ν變得與角度ξ一樣大。
沒有示出活塞的其它實施例。
圖13C示出了在一沖程中的活塞。從密封唇口235到中心軸線236之間的距離是z2，該距離小于z1。
圖13D示出了幾乎位于沖程結(jié)束處中的活塞。從密封唇口235到中心軸線236之間的距離是z3，該距離小于z2。
圖14示出了一腔體壁與具有可變幾何形狀的活塞的組合，它適于在泵的沖程中彼此適應，以連續(xù)地進行密封。它在腔體的第二縱向位置處具有其如生產(chǎn)時的尺寸。所示為在圖13A的腔體，這里它僅帶有一不可壓縮的介質(zhì)237，且活塞450位于一沖程的開始處，而活塞450′則所示為正好在一沖程的結(jié)束處之前。同樣，這里也可以使用可以改變尺寸的活塞的所有其它實施例。正確的選擇活塞的速度以及介質(zhì)237的粘度可能會對工作產(chǎn)生積極的影響。在圖14中所示的腔體縱向截面形狀也可以是不同的。
權利要求
1.一種活塞-腔體的組合體，它包括由一內(nèi)腔體壁(156，185，238)界定的一細長腔體(162，186，231)，并且該組合體還包括包含一容腔(208，208′，217，217′，228，228′，258，258′，450，450′)的、彈性地可變形的一活塞，該活塞設在所述腔體中，以可相對所述腔體至少在所述腔體的第一和第二縱向位置之間密封地運動，所述腔體的橫截面在所述腔體的第一和第二縱向位置處有不同的橫截面面積，且在腔體的第一和第二縱向位置之間的中間縱向位置處有至少基本連續(xù)的不同的橫截面面積，且在第一縱向位置處的橫截面面積大于在第二縱向位置處的橫截面面積，所述活塞包括一活塞體和由活塞體所支承、用于在所述內(nèi)腔體壁上進行密封的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述活塞體設計成是自適應的，且在所述活塞從所述腔體的第二縱向位置穿過所述中間縱向位置達到第一縱向位置的相對運動過程中，所述密封結(jié)構(gòu)對所述腔體的所述不同橫截面面積密封。
2.如權利要求1所述的組合體，其特征在于，所述腔體在其第二縱向位置處的橫截面面積是所述腔體在其第一縱向位置處的橫截面面積的95％至15％之間。
3.如權利要求1所述的組合體，其特征在于，所述腔體在其第二縱向位置處的橫截面面積是所述腔體在其第一縱向位置處的橫截面面積的95-70％。
4.如權利要求1所述的組合體，其特征在于，所述腔體在其第二縱向位置處的橫截面面積是所述腔體在其第一縱向位置處的橫截面面積的50％。
5.如權利要求1至4中任一項所述的組合體，其特征在于，活塞(208，208′，217，217′，228，228′，258，258′，450，450′)包括一可變形的材料(205，206)。
6.如權利要求5所述的組合體，其特征在于，可變形材料(205，206)是流體或者諸如水、蒸汽、和/或氣體之類的混合物，或者泡沫材料。
7.如權利要求5或6所述的組合體，其特征在于，在穿過縱向方向的截面中，容腔設置在腔體(162、186、231)的第一縱向位置時有一第一形狀，且該第一形狀不同于容腔設置在所述腔體的第二縱向位置時的一第二形狀。
8.如權利要求7所述的組合體，其特征在于，至少部分的可變形材料(206)的是可壓縮的，且其中，第一形狀的面積大于第二形狀的面積。
9.如權利要求7所述的組合體，其特征在于，可變形材料(206)至少是基本不可壓縮的。
10.如權利要求5或6所述的組合體，其特征在于，容腔是可充脹的，且可充脹至某一預定的壓力值。
11.如權利要求10所述的組合體，其特征在于，壓力在沖程中保持恒定。
12.如權利要求5至11中任一項所述的組合體，其特征在于，活塞(208，208′，217，217′，228，228′，258，258′，450，450′)包括與可變形容腔連通的一封閉空間(210，243)，所述封閉空間(210，243)具有一可變的容積。
13.如權利要求12所述的組合體，其特征在于，該容積是可調(diào)節(jié)的。
14.如權利要求12所述的組合體，其特征在于，第一封閉空間(210)包括一彈簧偏壓的壓力調(diào)節(jié)活塞(126)。
15.如權利要求12至14中任一項所述的組合體，其特征在于，還包括用于限定第一封閉空間(210)的容積以使第一封閉空間(210)中的流體壓力與第二封閉空間(243)中的壓力相關的裝置(126，195的壁，246，248，249，273，274)。
16.如權利要求15所述的組合體，其特征在于，限定裝置(126，194，195，246，248，249，273，274)適于在沖程中限定第一封閉空間(210)中的壓力。
17.如權利要求15所述的組合體，其特征在于，限定裝置(126，195的壁，246，248，249，273，274)適于在沖程中將第一封閉空間(210)中的壓力限定成至少基本恒定。
18.如權利要求14所述的組合體，其特征在于，彈簧偏壓的壓力調(diào)節(jié)活塞(126)是一單向閥(242)，一外部壓力源的流體可以穿過其流入第一封閉空間(210)。
19.如權利要求18所述的組合體，其特征在于，來自一外部壓力源的流體能從外部壓力源穿過一充氣閥進入第二封閉空間(243)，該充氣閥較佳地是帶有由彈簧偏壓的一芯銷(245)的閥，如一Schrader閥(241)。
20.如權利要求1所述的組合體，其特征在于，活塞(248)至少與一閥(260)連通。
21.如權利要求20所述的組合體，其特征在于，活塞包括一壓力源。
22.如權利要求20所述的組合體，其特征在于，該閥是一充氣閥，較佳地是帶有由彈簧偏壓的一芯銷(245)的閥，如一Schrader閥(260)。
23.如權利要求20所述的組合體，其特征在于，該閥是一單向閥。
24.如權利要求1所述的組合體，其特征在于，腔體(162，186，231)的底部(262)包括至少一個閥(263，269)。
25.如權利要求24所述的組合體，其特征在于，該排泄閥是充氣閥，較佳地是帶有由彈簧偏壓的一芯銷(245)的閥，如一Schrader閥(263)，所述芯銷在關閉該閥時朝向腔體(162，186，231)運動。
26.如權利要求22、20或25、23所述的組合體，其特征在于，閥(260，263)的芯銷(245)連接至一閥致動器(261)或一致動銷。
27.如權利要求26、24所述的組合體，其特征在于，用于與設有彈簧力操作的閥芯銷的閥一起工作的閥致動器，它包括-連接至一壓力介質(zhì)源的一殼體；-在該殼體內(nèi)-用于接納所要致動的閥的一連接部分，-被有一預定圓筒形壁直徑的圓筒形壁周向地圍住的一汽缸，它具有一第一汽缸端和比所述第一汽缸端離開連接部分遠的一第二汽缸端，且所述第二汽缸端連接至用于接納來自所述壓力源的壓力介質(zhì)的殼體，-可動的設置在汽缸中的一活塞，且所述活塞固定地連接至用于與接納在連接部分中的閥的彈簧力操作閥芯銷接合的一致動銷，以及-在所述第二汽缸端與所述連接部分之間的一引導通道，用來在活塞運動到其處于離開所述第一汽缸端一第一預定距離的一第一活塞位置時，將壓力介質(zhì)從所述第二汽缸端引導至連接部分，并在活塞運動到其處于離開第一汽缸端一第二預定距離的一第二活塞位置時，阻止所述第二汽缸端與連接部分之間對壓力介質(zhì)的所述引導，且所述第二距離大于所述第一距離，其中，-引導通道布置在所述汽缸中，并設有在具有所述預定汽缸壁直徑的汽缸壁部分處通向汽缸的一通道部分，以及-活塞包括帶有一密封唇口的一活塞環(huán)，所述密封唇口與所述汽缸壁部分密封地配合，且所述活塞環(huán)的密封唇口位于所述通道部分與在所述第二活塞位置中的所述第二汽缸端之間，從而阻止將壓力介質(zhì)從所述第二汽缸端引導到在所述第二活塞位置中的通道中，以及所述活塞環(huán)的密封唇口位于所述通道部分與在所述第一活塞位置中的所述第一汽缸端之間，從而打開通向在所述第一活塞位置中的所述第二汽缸端的通道。
28.如權利要求20所述的組合體，其特征在于，活塞包括用于獲得一預定壓力水平的裝置。
29.如權利要求20或28所述的組合體，其特征在于，閥是一釋放閥。
30.如權利要求28所述的組合體，其特征在于，在壓力高于某一預定壓力值時，一彈簧力操作的蓋子(312)關閉閥致動器(261)上方的通道(286)。
31.如權利要求28所述的組合體，其特征在于，-一通道是可打開或關閉的，該通道連接腔體(186)和在閥致動器(261)和芯銷(245)之間的空隙(305，306，307)，-一活塞(292)可在所述通道的一打開位置(294)和一關閉位置(295)之間運動，以及-活塞(292)的運動由一致動器(363)來控制，且該致動器是根據(jù)在活塞(208，208′，217，217′，228，228′，238，238′，450，450′)中的壓力測量結(jié)果來操縱的。
32.如權利要求25所述的組合體，其特征在于，一通道(297)是可打開或關閉的，該通道連接腔體(186)和在閥致動器(261)和芯銷(245)之間的空隙(305，306，307)。
33.如權利要求25或32所述的組合體，其特征在于，一活塞(292)可在所述通道的一打開位置(294)和一關閉位置(295)之間運動。
34.如權利要求33所述的組合體，其特征在于，活塞(292)由操作者控制的一踏板(265)來操作，所述踏板繞一軸(264)從一未致動位置(277)轉(zhuǎn)動到一致動位置(277′)或者反過來。
35.如權利要求33所述的組合體，其特征在于，活塞(292)由一致動器(366)來控制，且該致動器是根據(jù)在活塞(208，208′，217，217′，228，228′，238，238′，450，450′)中的壓力測量結(jié)果來操縱的。
36.如權利要求12至14中任一項所述的組合體，其特征在于，還包括用于在沖程中限定封閉空間(325)的容積以使在封閉空間(210)中的流體壓力與作用在活塞(208，208′)上的壓力相關的裝置(321，322，323，324)。
37.如權利要求6至17中任一項所述的組合體，其特征在于，泡沫材料或流體適于在活塞(148，149)從腔體(216)的第二縱向位置平移到其第一縱向位置或者反過來的過程中，在容腔內(nèi)提供一高于周圍大氣的最高壓力的壓力。
38.如權利要求5至17所述的組合體，其特征在于，容腔包括一包含加強結(jié)構(gòu)的彈性地可變形的材料。
39.如權利要求39所述的組合體，其特征在于，加強部分的卷繞有偏離54°44′的編織角。
40.如權利要求38或39所述的組合體，其特征在于，加強結(jié)構(gòu)包括織物加強部分。
41.如權利要求38或39所述的組合體，其特征在于，加強裝置包括纖維。
42.如權利要求42所述的組合體，其特征在于，纖維根據(jù)格構(gòu)效應來布置。
43.如權利要求38所述的組合體，其特征在于，加強結(jié)構(gòu)包括設置在容腔中的柔性材料，所述柔性材料包括可轉(zhuǎn)動地固定在一公共件上的多個至少基本彈性的支撐件，并且該公共件連接至容腔的皮層。
44.如權利要求43所述的組合體，其特征在于，所述支撐件和/或公共件是可充脹的。
45.一種活塞-腔體的組合體，它包括由一內(nèi)腔體壁界定的一細長腔體(231)，并包括設在腔體中、可在其中密封地運動的一活塞，-活塞(230)至少可在腔體(23 1)中從其的一第二縱向位置向一第一縱向位置運動，-腔體(231)包括在第一和第二縱向位置之間、沿著至少部分的腔體壁長度的一彈性地可變形的內(nèi)壁(238)，-該腔體(231)在活塞(230)位于第一縱向位置時在該位置處具有其的一第一橫截面面積，并且該第一橫截面面積大于在活塞(230)位于第二縱向位置時在該位置處的一第二橫截面面積，當活塞在第一和第二縱向位置之間運動時，在第一和第二縱向位置之間的腔體(231)的橫截面的變化至少是基本連續(xù)的。
46.如權利要求45所述的組合體，其特征在于，活塞(230)是用至少基本不可壓縮的材料制成的
47.如權利要求45或46所述的組合體，其特征在于，活塞(230)在沿著縱向軸線的截面中具有沿著從腔體(231)的第一縱向位置向其第二位置截面的方向逐漸變細的截面。
48.如權利要求47所述的組合體，其特征在于，壁(238)與汽缸(231)的中心軸線(236)之間的夾角(ξ)至少小于活塞(230)的逐漸變細部分的壁與腔體(231)的中心軸線(236)之間的夾角(ν)。
49.如權利要求45至48中任一項所述的組合體，其特征在于，腔體(231)包括-一封閉內(nèi)壁(238)的外支承結(jié)構(gòu)(234)，和-由外支承結(jié)構(gòu)(234)與內(nèi)壁(238)所界定的一空間來保持的一流體(232，233)。
50.如權利要求49所述的組合體，其特征在于，由外支承結(jié)構(gòu)(234)與內(nèi)壁(238)所界定的空間是可充脹的。
51.如權利要求45所述的組合體，其特征在于，活塞(450′)包括一彈性地可變形的容腔，所述容腔包括一可變形的材料并根據(jù)權利要求7至17來設計。
52.如權利要求38至47中任一項所述的組合體，其特征在于，泡沫材料或流體適于在活塞(148，149)從腔體(216)的第二縱向位置平移到其第一縱向位置或者反過來的過程中，在容腔內(nèi)提供一高于周圍大氣的最高壓力的壓力。
53.一種用于泵送流體的泵，該泵包括-根據(jù)前述權利要求任一項所述的一組合體，-用來從腔體外的一位置接合活塞的裝置，-連接至腔體并包括一閥裝置的一流體入口，以及-連接至腔體的一流體出口。
54.如權利要求53所述的泵，其特征在于，接合裝置具有活塞處于腔體的第一縱向位置的一外側(cè)位置和活塞處于腔體的第二縱向位置的一內(nèi)側(cè)位置。
55.如權利要求53所述的泵，其特征在于，接合裝置具有活塞處于腔體的第二縱向位置的一外側(cè)位置和活塞處于腔體的第一縱向位置的一內(nèi)側(cè)位置。
56.一種減震器，它包括-如權利要求1至53的任一項所述的一組合體，-用來從腔體外的一位置接合活塞的裝置，其中，接合裝置具有活塞處于腔體的第一縱向位置的一外側(cè)位置和活塞處于腔體的第二縱向位置的一內(nèi)側(cè)位置。
57.如權利要求56所述的減震器，其特征在于，還包括連接至腔體并包括一閥裝置的一流體入口。
58.如權利要求56或57所述的減震器，其特征在于，還包括連接至腔體并包括一閥裝置的一流體出口。
59.如權利要求56至58中任一項所述的減震器，其特征在于，腔體和活塞形成一包括一流體的、至少基本密封的腔體，該流體在活塞從腔體的第一縱向位置向第二縱向位置運動時被加壓。
60.如權利要求56至59中任一項所述的減震器，其特征在于，還包括用于將活塞偏壓向腔體的第一縱向位置的裝置。
61.一種致動器，它包括-根據(jù)權利要求1至53中任一項所述的一組合體，-用來從腔體外的一位置接合活塞的裝置，-用于將流體引入腔體以在腔體的第一和第二位置之間移動活塞的裝置。
62.如權利要求61所述的致動器，其特征在于，還包括接至腔體并包括一閥裝置的一流體入口。
63.如權利要求61或62所述的致動器，其特征在于，還包括接至腔體并包括一閥裝置的一流體出口。
64.如權利要求61至63中任一項所述的致動器，其特征在于，還包括用于將活塞偏壓向腔體的第一或第二縱向位置的裝置。
65.如權利要求61至64中任一項所述的致動器，其特征在于，引入裝置包括用于將被加壓的流體引入到腔體中的裝置。
66.如權利要求61至64中任一項所述的致動器，其特征在于，引入裝置適于將諸如汽油或柴油之類的可燃流體引入到腔體中，并且其中，致動器還包括用于燃燒該可燃流體的裝置。
67.如權利要求61至64中任一項所述的致動器，其特征在于，還包括一曲柄，該曲柄適于將活塞的平移轉(zhuǎn)換成其的轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種活塞—腔體的組合體，它包括由一內(nèi)腔體壁界定的一細長腔體，并且該組合體還包括包含一容腔的、彈性地可變形的一活塞，該活塞設置在所述腔體中，以可相對所述腔體至少在所述腔體的第一和第二縱向位置之間密封地運動，所述腔體的橫截面在所述腔體的第一和第二縱向位置處有不同的橫截面面積，且在腔體的第一和第二縱向位置之間的中間縱向位置處有至少基本連續(xù)的不同的橫截面面積，且在第一縱向位置處的橫截面面積大于在第二縱向位置處的橫截面面積，所述活塞包括一活塞體和由活塞體所支承、用于在所述內(nèi)腔體壁上進行密封的密封結(jié)構(gòu)。所述活塞體設計成是自適應的，且在所述活塞從所述腔體的第二縱向位置穿過所述中間縱向位置達到第一縱向位置的相對運動過程中，所述密封結(jié)構(gòu)對所述腔體的所述不同橫截面面積密封。
文檔編號F03C99/00GK1513088SQ02810737
公開日2004年7月14日 申請日期2002年3月27日 優(yōu)先權日2001年3月27日
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