CN106716102A - 弹性体劣化指示器设备、系统和方法 - Google Patents

弹性体劣化指示器设备、系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明主题涉及用于指示具有一个或多个弹性体元件的构件中的劣化的设备、系统和方法。例如，劣化指示器可以包括指示器元件，指示器元件与一个或多个弹性体元件的至少一部分关联，其中，指示器元件构造为在达到一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件时显示可见的劣化或损坏。

Description

弹性体劣化指示器设备、系统和方法
优先权声明
本申请要求2014年9月29日提交的美国临时专利申请序列No.62/056,892的优先权，该专利的全部公开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本文所披露的主题总体涉及具有弹性体元件的构件。更具体地说，本文所公开的主题涉及用于弹性体元件的劣化(degradation)指示器。
背景技术
在许多包括弹性体元件的构件中，由于部件的安装位置和/或部件的装配布局而可能难以检查部件。具体地说，在弹性体材料的层布置在垫片或分隔物之间和/或位于构件的小的区域中的构造中，检查这种层通常存在更加实际的困难。此外，即使能够检查弹性体元件的一(些)部分，但在某些情况下仍难以知道所检查的部分的状况是否能代表整个构件的状况，这是由于预测弹性体的损坏将率先从哪里开始取决于部件的工作状况以及应变和应力等级分布。
结果，对于包括弹性体元件的构件，有利的是将其构造为使得可以容易地检查弹性体元件的状况，从而允许容易地识别构件经历的劣化或损坏量，这可以使构件的用户能够更精确地估算构件何时将需要维修和/或更换。
发明内容
根据本公开内容，提供用于指示具有一个或多个弹性体元件的构件中的劣化的设备、系统和方法。在一个方面，提供用于具有一个或多个弹性体元件的构件的劣化指示器。在一些实施例中，劣化指示器包括指示器元件，所述指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分关联(communication)，其中，所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件达到时显示可见的劣化或损坏。
在另一方面，提供用于制造用于具有一个或多个弹性体元件的构件的劣化指示器的方法。在一些实施例中，该方法包括：使指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分联接；以及将所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件达到时显示可见的劣化或损坏。
在又一方面，提供用于检查具有一个或多个弹性体元件的构件的方法。在一些实施例中，这种方法包括：目测检查与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分关联的指示器元件；以及当所述指示器元件显示出与所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件对应的可见的劣化或损坏时，维修或更换所述一个或多个弹性体元件。
尽管上文已阐述了本文所披露的主题的一些方面，并且通过当前披露的主题整体或部分地实现了这些方面，但在下文中，在结合作为最佳描述的附图时随着描述的进行其它方面也将变得明晰。
附图说明
图1是根据本发明公开的主题的实施例的所研制的具有弹性体劣化指示器的阻尼器的侧视透视图。
图2是根据本发明公开的主题的实施例的包括弹性体元件的构件的侧视图，其中，弹性体劣化指示器被特意地设计为在特定且预定的条件达到时显示劣化和损坏。
图3A至图3E是根据本发明公开的主题的实施例的具有不同的结构特征构造的弹性体劣化指示器的详细侧视图，其中结构特征构造为使得在弹性体元件的一部分上，在正常操作载荷下招致(incur)劣化或损坏的速率加快。
具体实施方式
本发明主题提供用于指示具有一个或多个弹性体元件的构件中的劣化的设备、系统和方法。具体地说，本发明主题提供这样的设备、系统和方法：指示器元件被特意地设计为，当对于指示器元件所联接的一个或多个弹性体元件，特定且预定的条件达到时，显示劣化和损坏。就此而言，可以将本文所披露的指示器元件的运行比作电熔丝的原理。本领域技术人员应理解的是，熔丝是用于防止主系统处于过电流状况的用作牺牲构件的器件。通过类比，指示器元件被设计为在特定条件达到时“断开”，以便保护其余系统的完整性并提醒操作者已开始发生损坏。
在图1和图2所示的具体实例中，例如，包括弹性体的构件(总体以100表示)包括一个或多个弹性体材料元件(总体以110表示)。在一些实施例中，例如，弹性体元件110包括多个弹性体材料层112。在图1和图2所示的具体构造中，例如，构件100是具有多个弹性体材料层112的阻尼器，多个弹性体材料层112布置为在壳体H与轴S之间同心地布置的一系列大致环形部分，并且在相邻的弹性体材料层112之间设置有一个或多个金属垫片或其它加固物113(例如，帮助控制面内刚度和面外刚度)。尽管在本文中使用图1和图2所示的具体布置来描述本主题的一个示例性应用，但本领域的技术人员应认识到的是，本文所讨论的原理可以应用于不同的包括弹性体的其它构件中的任何构件而不限于该具体构造。具体地说，尽管附图描绘了具有被划分为多个同心环形部分的弹性体元件110布置的构件100的各种实施例，但本领域的技术人员将认识到的是，在本文中所讨论的原理不限于环形/管状几何形状。而是，所描述的实施例和对劣化指示元件的使用可以适用在利用本文中所描述的在两个部件之间经历重复的相对运动的弹性体元件的任何应用中。
就此而言，无论弹性体元件110的具体构造如何，构件100包括含弹性体材料的指示器元件115，指示器元件115展示与一个或多个弹性体元件110的状况对应的劣化和/或损坏。例如，在一些实施例中，指示器元件115是弹性体元件110本身的一个区域，其在将发生弹性体材料的显著劣化或损坏之前用作警报指示器。在图1和图2所示的具体构造中，例如，在弹性体元件110的最外层上设置指示器元件115。在这种布置下，可以容易地目测检查弹性体元件110以判断在包括于其中的弹性体材料中(例如，在一个或多个弹性体材料层112中)是否已发生高度的劣化或任何损坏。在一些实施例中，最外层因可被观察到，所以可见度比其内层大得多，由此有助于检测可能发生的任何损坏。
无论指示器元件115相对于弹性体元件110以何种方式构造，指示器元件115被特意地设计成在与指示器元件115联接的一个或多个弹性体元件110相关的特定且预定的条件达到时显示劣化或损坏。具体地说，在构件的初始设计阶段期间限定指示器元件115的触发劣化和/或损坏的条件。在一些实施例中，例如，该触发条件与使用的累积小时数、应变等级、应力等级或任何体现构件100的运转状况的各种其它参数相关。例如，在一些实施例中，指示器元件115磨损和/或损坏的特定且预定的条件是一个或多个弹性体元件中的应力和/或应变的特定且预定的值，并且这些应力值或应变值与这样的选定值对应：推荐对达到该选定值的弹性体元件110进行更换。
这样，在一些实施例中，指示器元件115的主要作用是通过率先显示出非常易于检查的区域中的劣化迹象来用作指示器。例如，在一些实施例中，指示器元件115被定位在构件100的在视觉上基本没有被构件100的其它元件阻碍的区域中。相应地，在一些实施例中，例如如图1和图2所示，构件100包括至少一个检查口102，这提高了检查弹性体元件110的状况的能力。在该构造中，在不需要拆下、移除、卸下或以其它方式修改构件100的任何元件的情况下，弹性体元件110的至少一部分是可见的，允许对指示器元件115进行观察。
另外，在一些实施例中，将指示器元件115定位在构件100的不会影响构件性能的区域中。换言之，指示器元件115的劣化和/或损坏不会显著地降低构件100的正常可操作性。这样，指示器元件115用作可以用来帮助对弹性体元件110的检查的检测设备。因此，指示器元件115的使用使得在构件100的工作寿命期间能够提高弹性体元件110的弹性体材料的控制和检查的水平。该特征可在这样的构造中特别地合适：弹性体元件110包括被定位在垫片或分隔物113之间的层中和/或在封装(package)的各小区域中的一个或多个弹性体材料层112。在这种构造中，指示器元件115减小了在层叠的封装中堆叠有多于一层的弹性体构造中的损坏开始位置的不可预测性。
另外，在一些实施例中，指示器元件115被设计和使用为，不仅识别劣化和/或损坏已达到指示等级，而且指示器元件115还构造为与弹性体元件110的将率先诱发劣化或损坏的区域关联。具体地说，在一些实施例中，构件100被设计为使得指示器元件115被放置在预计率先发生损坏的特定位置。在一些实施例中，例如，指示器元件115被设计为包括一个或多个结构特征116(例如，经设计的裂缝、薄弱点或应力集中部)，所述一个或多个结构特征116构造为使在弹性体元件110的一部分上，在正常操作载荷下招致劣化或损坏的速率加快。结果，指示器元件115解决了关于不确定损坏可能在包括弹性体的构件上的何处率先开始发生的不确定性的问题。
具体地说，图3A示出了这样的构造：结构特征116是在与周围的结构元件(例如，垫片或分隔物113中的一者)大致邻接的位置从指示器元件突出的扶壁(buttress)。图3B示出了这样的构造：结构特征116为延伸跨过指示器元件115的一部分的大致矩形的熔丝块(fuse block)。图3C示出了这样的构造：结构特征116为从指示器元件115突出的大致卵形形状的按钮部(button)。图3D示出了这样的构造：结构特征116是在每一端渐缩成点的具有更大锥度的突起部。最后，图3E示出了这样的构造：结构特征116具有与图3D中所示的突起部类似的形状，但在该构造中结构特征116凹陷到指示器元件115内。在这些示例性布置中的任何布置中，结构特征116用作使弹性体材料磨损或损坏的速率加快的应力集中器，使得在弹性体元件110的其余部分劣化或损坏之前在指示器元件115处这种劣化或损坏是明显的。在一些实施例中，劣化的速率被设计为仅相对于弹性体元件110的其余部分略微地加快，使得指示器元件115不会比弹性体元件110期望的更换间隔提前太久指示劣化或损坏已发生。
在指示器元件115被定位在与弹性体元件110的预计将率先诱发劣化或损坏的区域关联的这种构造中，操作者可以更加有效地实施检查以识别损坏何时发生，这是由于操作者可以检查弹性体材料上显著劣化或损坏预计开始发生的准确位置。此外，就此而言，在一些实施例中，结构特征116被设计为使得其类似于这样的可视图标：图标本身可被清楚地识别为指示器元件115(例如，如图3A至图3E所示的，结构特征116可以构造为看起来像熔丝或计量器或表示指示器的含义的任何符号)。本领域的普通技术人员将理解如何设计和制造前述结构特征116。
在不背离本主题的要旨和基本特征的情况下，本主题可以以其它形式实施。因此，所描述的实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。尽管已根据某些优选实施例描述了本主题，但对本领域的普通技术人员显而易见的其它实施例也在本主题的范围内。

Claims (20)

1.一种用于具有一个或多个弹性体元件的构件的劣化指示器，所述劣化指示器包括指示器元件，所述指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分关联，其中，所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件达到时显示可见的劣化或损坏。
2.根据权利要求1所述的劣化指示器，其中，所述指示器元件包括所述一个或多个弹性体元件的一部分。
3.根据权利要求1所述的劣化指示器，其中，所述指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的构造为在所述一个或多个弹性体元件内率先经历劣化和/或损坏的部分关联。
4.根据权利要求3所述的劣化指示器，其中，所述一个或多个弹性体元件的构造为在所述一个或多个弹性体元件内率先经历劣化和/或损坏的所述部分包括一个或多个结构特征，所述一个或多个结构特征构造为使得在所述一个或多个弹性体元件的所述部分上，在正常操作载荷下招致劣化或损坏的速率加快。
5.根据权利要求3所述的劣化指示器，其中，所述一个或多个结构特征选自由经设计的裂缝、薄弱点或应力集中部组成的组群。
6.根据权利要求1所述的劣化指示器，其中，所述特定且预定的条件包括：所述一个或多个弹性体元件中的特定且预定的应力值和/或应变值。
7.根据权利要求6所述的劣化指示器，其中，所述特定且预定的应力值和/或应变值与这样的选定值对应：推荐对达到该选定值的所述一个或多个弹性体元件进行更换。
8.根据权利要求1所述的劣化指示器，其中，所述指示器元件被定位在所述构件的在视觉上基本没有被所述构件的其它元件阻碍的区域中。
9.根据权利要求1所述的劣化指示器，其中，所述指示器元件被定位在所述构件的使所述指示器元件的劣化和/损坏不会显著地降低所述构件的正常可操作性的区域中。
10.根据权利要求1所述的劣化指示器，其中，所述构件包括阻尼器。
11.一种用于制造用于具有一个或多个弹性体元件的构件的劣化指示器的方法，所述方法包括：
使指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分联接；以及
将所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件达到时显示可见的劣化或损坏。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，使指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分联接包括：使弹性体材料与所述一个或多个弹性体元件相关联。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件达到时显示可见的劣化或损坏包括：将所述一个或多个弹性体元件的与所述指示器元件联接的部分构造为在所述一个或多个弹性体元件内率先经历劣化和/或损坏。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述一个或多个弹性体元件的与所述指示器元件联接的部分构造为率先经历劣化和/或损坏包括：引入一个或多个结构特征，所述一个或多个结构特征构造为使得在所述一个或多个弹性体元件的所述部分上，在正常操作载荷下招致劣化或损坏的速率加快。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，引入一个或多个结构特征包括：引入从由经设计的裂缝、薄弱点或应力集中部组成的组群中选择的一个或多个特征。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件达到时显示可见的劣化或损坏包括：将所述指示器元件构造为在所述一个或多个弹性体元件中特定且预定的应力值和/或应变值达到时显示可见的劣化或损坏。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述特定且预定的应力和/或应变值与这样的选定值对应：推荐对达到该选定值的所述一个或多个弹性体元件进行更换。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，使指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分联接包括：将所述指示器元件定位在所述构件的在视觉上基本没有被所述构件的其它元件阻碍的区域中。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，使指示器元件与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分联接包括：将所述指示器元件定位在使所述构件的所述指示器元件的劣化和/损坏不会显著地降低所述构件的正常可操作性的区域中。
20.一种用于检查具有一个或多个弹性体元件的构件的方法，所述方法包括：
目测检查与所述一个或多个弹性体元件的至少一部分关联的指示器元件；以及
当所述指示器元件显示出与所述一个或多个弹性体元件的特定且预定的条件对应的可见的劣化或损坏时，维修或更换所述一个或多个弹性体元件。
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