CN1080012A - 结构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种可由纸板、合成塑料板或金属板形成的 结构。

当组装该结构时，该结构包括一系列以镶嵌方式 配置的平行四边形。该结构的应用包括：用作用的热 传递设备中的膜片，或用作过滤器；在压损中用或在 吸音中用作吸收能量的结构；用作改善反应容器内的 热传输或扰动的混合促进器；或在得到适当支承时用 作建筑板坯。

该结构的优点取决于其具体的应用。例如当用 作建筑板坯时，它具有很高的强度/重量比。

Description

本发明涉及一种结构件及其制造方法。在其中一个实施例中，结构件具有较轻的重量，但却能承受相当大的压缩、拉伸、弯曲或扭曲载荷。

已知的这种结构件一般包括有夹在外盖板之间的蜂窝结构。

本发明的目的之一是提供其重量/强度比特性得到改善的结构件。

本发明的进一步目的是提供一种其结构特性和其它特性在某一方面、某些方面或所有方面都有改善的构件;这些得到改善的特性包括：重量/强度比;表面积;绝缘性，吸收性，扰动性，热传递。

本发明的第一个内容是，提供一种包括有一波纹板的结构件，其中波纹板波面之一上的各脊部是共平面的，并呈以轴向平行间隔关系延伸的锯齿形，而中间最低部（这些最低部形成波纹板另一波面上的脊部）具有相同的锯齿形，两块相同的平行四边形面板将任何两个横向毗邻的直线脊段联结起来。

本发明人认识到，该结构件自身可以在无数种情况下用作一种结构。这是因为该结构不仅有优越的强度/重量比特性，而且还有很高的表面积/体积比。

本发明的第二个内容是，提供一种包括多个呈阵列分布的单元的结构，这些单元包括第一、第二、第三和第四小群平面区，每区呈平行四边形形状，这些小群以下列方式成群布置：在横向上，第一群区包括第一和第二小群的交错件;第二群区包括第三和第四小群的交错件;以及在横向上，第三群区包括第二和第三小群的交错件;第四群区包括第一和第四小群构件，每一小群的每一构件都沿交错边缘与两个不同小群的构件有一公共的界面。

最好是，每一小群的构件是包含有两个沿一公共顶点联结起来的等边三角形的平行四边形。它们被称为正平行四边形。而这些三角形比较便利的是取一致的尺寸，即完全相同的尺寸。不过，这些平行四边形可以包含不等（isoceles）甚至不规则的三角形，因此不必是正平行四边形。平行四边形的夹角可在1°到179°之间变化。平行四边形各边的长度也可以有各种变化。

未组装的结构包括有：一个划有或压有薄弱线的平板或膜片。这称为预制件。在一较佳的实施例中，薄弱线的压制或刻划可以机械方式这样来进行：使一刀具在膜片的表面上划过或滚过，以形成一个包括有相邻等边三角形的平行四边形的镶嵌陈列。然而，并不需要沿所有三角形的每个顶点形成这些减弱线。预制件基本上是平面件。

另一种办法是，这种减弱线的形成可以通过在膜片上冲压图样的方式、通过采用光刻胶法的刻蚀法、或通过普通技术人员所熟知的任何其它合适的方法来实现。例如，在某些情况下，如果在板表面和膜片表面打些小孔没有关系，就可以采用切缝或冲孔的方法来预制减弱线。这样一种结构可用作能量吸收器，支承结构，吸收结构或扰动激发器，或用于上述几种应用兼有的情况中。其中的一些应用将在下面叙述。

不过，预制有由小孔或缝构成的减弱线的结构显然不能用作分隔两种流体的膜板或装置，因为这些孔或缝会使流体产生混合。用作两流体之间界面的结构的内容将在下面叙述。

当然，这些小孔可在该结构中的该平行四边形或每一平行四边形的顶点内侧的区域内形成。这些孔可以是圆形的，三角形的，方形的，六角形的或者甚至是一些小平行四边形和在预制步骤中可以制成的其它孔。最后得到的结构比较轻，“其自身”即可转做成车轮或轮箍。

当预制件制成后，即板的表面都已沿其预定的线条减弱后，就采用例如气动或电动液压加压器以预定的速率将板的边缘挤压在一起。为了形成波纹结构，可利用压力机施加侧向压力。波纹的高度取决于板边缘被压在一起的程度。波纹的最大高度为3/2L或约为0.58L。其中L是等边三角形的边长。当然，对于非等边三角形来说是不同的。

在压力机和板的滑动表面之间可施加润滑剂以保证材料不发生撕裂。当预制件在纵向和横向上挤压成最佳角度60°（当采用正平行四边形时）后，其投影面积的减少率为0.58。

在另一个变更的实施例中，板上可示出该结构的形状并且该板可以预定的速度被拉过一个适当形状的模具或几套模具，以确保在形成该结构的过程中在板的余料（remainder）上施加所示意的形状。这种工艺类似于将报纸折叠到适当的卷筒上的方法。但就其本身来说，情况较复杂，需要有更多的控制。

本发明更进一步的内容是，提供用于制造镶嵌状平行四边形结构的模具，该模具具有若干壁，这些壁的尺寸设计和布置要使穿过模孔的板采纳镶嵌状平行四边形结构的形状和构形。

最好使模具的壁倾斜一角度并且在侧面上有一使板逐渐变成预定形状的导向部分。

预成形可在板面积的某些部分或全部上进行。不过，这不是必要的，因为当板向模具运动时，所示出的形状实际上将不受模具侧壁的影响。很显然，在侧面的引导部分上可能需要些高度限制器，以防止板在进入模具前发生缩凹。

预成形加工可利用一个带有适当成形的凸起部的轧辊来进行。平板材料在一个轧辊下面（或在一对轧辊之间）通过之后就更容易沿上述减弱线弯曲。边缘上向模具引导的导向部分将导致板开始成形，这样就形成镶嵌状平行四边形结构的形状。当板通过相对固定的模具时，结构的外观就会象以波状方式形成的所假定的形状。

板上下的轧辊可有助于将板拉过模具。同样地，这些轧辊或独立的压力机都可用来在板上压出减弱线。

当然，在制作过程中可采用适当的润滑剂和/或冷却剂。这可减少摩擦，因而可减少撕裂的危险。

可提供测量控制装置对其制作速度或产量、立起结构的高度，单元尺寸等进行监控。

同样，用于生产镶嵌状平行四边形结构的设备是可变化的，以适应板厚度从毫米到米数量级的变化。

还可设置用于在板进入模具之前切孔或切除部分材料的装置。

有关生产方法的进一步细节将在下面叙述。

另一种方法是，在某些实施例中或对于某些应用，采用一适当的支座和/或通过将形成结构的材料喷到该支座上的方式铸造出该结构可能是最理想的。例如，这种方法可以这样实现：通过将塑料喷到一金属支座上的方式;通过使材料沉积到一适当支座上的蒸汽渡敷法;通过将混凝土喷到一支座上的方式：或者通过例如在熔模铸造法中将材料铸到一适当成形的支座上的方式。显然，生产的具体方法将取决于形成结构的材料和其用途。

该结构可由一平板这样形成，使得一小群的每一平面区发生位移以形成由该小群的平行四边形元素界定的交替的波峰和波谷，其中界定上下区的点连接起来以形成锯齿形线。在平面图中，界定波峰和波谷区的锯齿形线可以是，并且最好是等长度的;毗邻的锯齿形线之间的间隔是由平行四边形一边的特征长度限定的。

最好是，阵列中的平行四边形都具有相同的尺寸的，并且都具有相同的特征长度“L”。即它们是全等的。

当然，单元尺寸可以不同。也就是说，尺寸不同的平行四边形可包括尺寸较小或较大的等边的或任何其它形状的三角形。尺寸不同的等边或任何其它形状的三角形以及因此导致结构具有的不同单元尺寸的用途，将参照这种配置的具体应用在下面加以说明。

最好是，阵列中的第一和第二群平行四边形大体上是相互平行的以便以阵列的形式形成波纹板，该阵列的纵向和模向横截面形成锯齿形轮廓。

该结构可绕基本上平行于界定第一小群的轴线折叠或卷绕，以形成一个大体上是圆柱形或部分圆柱形的结构。这种结构可形成用于车轮的轮胎或胎面。如果轮胎是用橡胶制成的，则该轮胎不需要充气，使用者永不会受轮胎刺破漏气之苦。

该结构的这种具体实施例的用途包括环绕在管子、管道或软管之类的圆筒形物体上作保护性的包裹物（Protective    windings），例如用作软管，电缆，光导纤维或金属线之类的敏感的纵向物体的抗压保护物;或作为绝缘体材料的支承体。术语“绝缘材料”的意思不仅包括电绝缘体，而且包括热绝缘体以及还包括高压绝缘体。当结构的一面被使用时，该结构可以这样安排，以使其成为支承轮胎或轮辋的支承体，因而取代了辐条，从而产生一种强度非常高的车轮。

在另外一种可选择的实施例中，该结构可绕两条不平行的轴线变形以便形成所谓复杂的复合曲面（Curves）。这些复合曲面可设想为在至少由三个独立变量表示的三维空间中确定的表面。复合曲面的形状包括象马鞍形或双马鞍形这样一类的众所周知曲面。该结构可以形成这些复杂形状的复合曲面，以使结构能被置于汽车防冲挡或格栅上或绕着它们置放或者甚至可置于汽车的车身内以吸收冲击能量。由此可见，该结构可进一步用作能量吸收器。该结构可放置来承受进一步的压缩，或者“平直地”（flat）放置以便盖住要保护的物体。当然可以使用一个以上的结构并且将这些结构放置在不同的方位上。

正如将会理解的那样，该结构具有许多用途。其中一些用途将在下面本发明的更进一步的内容中加以说明。

如上所述，该结构因此可采取不同的形式并可包括不同的单元尺寸。因而，形成具有互锁锯齿形波峰和波谷的平面基体的原材料可变换成许多不同的形状和构形。为了此说明书描述方便，这种经变换的结构，以及甚至其平面形式的原结构，此后都将称为镶嵌状平行四边形结构。

本发明的第三个内容是，提供一种用于工作容器的镶嵌状平行四边形结构以促进容器内物质的混合。

最好是，这种容器是在液体或气体的混合效果很重要的化工工业中使用的那种容器，以确保发生完全的化学反应。在这种容器中，重要的是要有较大的表面积。这种容器一般包括其上配置有催化剂的混合表面;或促进气体或液体混合的装置。重要的是要发生活性混合（active    mixing），而这可在靠近或在发生流体流动的表面的位置激起扰动来达到。例如，在某些反应容器内，这种扰动是通过将表面弄粗糙或通过提供诸如翅状物，通道或扭曲区之类的扰劝促进器的方式获得的。

该结构因其互锁形状而促进了流体的流动，同时确保出现高度的扰动。这种扰动增加了靠近或在边界区内的流体部分的变化速度，因而确保流体能高速流过由该结构产生的通道。由于增加了扰动，导致流体发生较好的混合。

作为这种混合的必然结果，热传递速度得到改善，并且该结构可在致冷器，散热器或流体流过其内以获得或失去能量的任何其它流体包容结构中得到大量的应用。

本发明更进一步的内容是，提供一种用作分隔第一和第二流体的膜片的蜂窝状平行四边形结构，第一流体的温度比第二流体的温度高。

不言而喻，术语流体应包括淤状物，液体悬浮液中的固体、水成混合物（aqueous    mixture）或者甚至包括可作为流体用泵吸送或悬浮在液体悬浮液中的粒状固体或粉末。

本发明这一内容的例子包括例如在汽车内或在用于内燃机的任何排气系统内的应用。这包括在燃气轮机，烧油或烧煤的发电机，驱动系统，农业机械、摩托车，或任何其它由内燃机驱动的设备中的应用。

电厂中或化工加工业或食品加工工业中的热交换器都要求迅速有效的混合。而镶嵌状平行四边形结构促进了这一点。

在金属加工工业中，常常要求金属还原，因此使例如电解设备具有较大的有效表面积是有利的。该结构作适当修改后可以用在此实施例中。

经过适当修改的该结构可用来促进要求简单的机械混合结构的几乎所有类型的混合。它可用在流出物处理工业内，例如用在污水或废水处理中，在净水工业中用作过滤器和扰动诱导结构两者的支承物或者用在要求有细菌过滤器的装置内。重要的是要从结构表面除去滤出物，而这可通过引入扰动来实现。

本发明的第五个内容是，这种镶嵌状平行四边形结构可被用作能量吸收器。

如果该结构是经过适当的防蚀涂覆或防蚀处理的软钢之类较厚的材料制成的，那么它在车辆中用作非线性终端压力结构（no    linear    terminal    pressure    structure）是特别重要的，所谓非线性终端压力结构这个术语的含义包括减振器或吸震器和防撞压损区（Crumple）。该结构提供了极好的受控挤压材料，该材料可用在汽车防冲挡，车体护板，驾驶盘或仪表板中。例如，适当形成的结构可置入在复合曲面形状的车辆表面或内面的周围或其上。由于每个平行四边形实际上包括两个能使该结构绕一个以上的轴线折叠或扭转的等边三角形，所以它能够在抵抗各种冲击力时其内会产生很大作用力的车辆区域内使用该结构，以便可通过改变材料内的单元尺寸和/或改变材料类型和/或改变材料厚度的方式改变该结构的压损强度。

吸震结构的其它应用实例可在包装工业中见到，可用在例如用于野营或运动场的防震垫之类的垫子中;可用在其内的压力必须被吸收的任何形式的材料，例如鞋底，运动设备，网球拍，板球球棒的手柄，雪橇中;可用在跑道拦阻装置中，可用在汽车道上，用在汽车保险杆，用在座垫上，用在防震头盔和防护服上，以及包裹在用于保护绝缘电缆或用于流体传送的外壳和管道上。

本发明的第六个内容是，镶嵌状平行四边形结构结合在吸声装置内。

该结构有益于其中有许多振动和/或需要吸收噪音的环境。该结构在吸收各种能量，包括吸收声能方面是特别有效的。吸声作用是通过使入射到每个单元上的声波或其上产生的振动波分散到材料本身内的方式实现的。该材料可松散地保持在两平板之间的“夹层”内。由于该材料形状并不反射或传递能量，可知这种材料在减少声音或振动的穿透量方面特别有效。

将该结构用作吸声介质的例子包括用在车身护板，车辆排气装置，马达或发动外壳中。当修改成面板时，它还可用作门填料、墙填料、建筑材料、石膏纤维板，扬声器壳，录音室隔音板、砖和预制构件、天花板和隔墙或几乎任何其它类型的建筑材料，包括铺地瓷砖和护墙板。

本发明的第七个内容是，提供了一种夹在第一和第二平面结构之间用作一种建筑材料的镶嵌状平行四边形结构。

该结构这方面的内容使得能够采用较少的材料构造出极坚固的部件，或采用同样数量的具有优良的强度/重量比特性的材料构造出更坚固的部件。

该结构用作一种建筑部件的一些应用包括作为砖和预制构件上的复盖件或插入件，层压家具和面板;用作地板材料，用作屋面瓦，用在航空器机身，机翼和飞机结构中。

经过适当修改，这种镶嵌状平行四边形结构也可用在轧制工字钢（R.S.J）中，用在车辆底板，用在飞机或车辆的轮子中，用在例如纸板、纸，聚苯乙烯或金属加强包装件中;用在建筑物中和用在其它材料的复盖层中，以提供保护和/或增加强度。它可用在天花板支柱，构筑物和分隔材料中，用在活动房屋中，用在运输集装箱中或用在工业车辆的车身护板上。

经过适当修改的镶嵌状平行四边形结构还可用在船上，用在传动装置（gears）中，用在行李和包装箱中，用在铺路块料中，用在其内可以包含有防水或防潮层的建筑基础中，用在临时道路或停车场上，用在浮桥（pontoon）上，或用作其层压叠层在其内可叠置在一起的浮力材料中。这种镶嵌状平行四边形结构可用作升降机、人行道、舷梯、运动场设备的阶梯中，或用在实际上任何要求较高的强度/重量比的其它情况中。

本发明另一方面的内容是，镶嵌状平行四边形结构具有较大的表面积与体积之比率。

该实施例有各种各样的用途。例如，大的表面积与体积之比率可用在要求化学物与催化剂有尽可能长的接触时间以促进反应或增加反应速度的化学加工工业中。这种镶嵌状平行四边形结构还可用在铅-酸电池中，用在汽车的催化转换器中，甚至用在人工肺中，以提供用于使氧气扩散到患者血液中的血红蛋白内的较大表面。

该结构在医疗领域还可有许多其它的应用。

本发明的又一方面的内容是，提供了一种用作过滤器的镶嵌状平行四边形结构。

由于表面积与体积之比很大，所以当镶嵌状平行四边形结构是用适当的材料制成时或者是在基体上涂以一种适当的吸收材料时，该镶嵌状平行四边形结构便可用作一种吸收器。这样一种过滤器的应用包括医疗拭子和吸收垫;当将其绕成一适当的圆柱体时，该结构还可用作止血塞。

同样，当该结构浸渍有必要的物质或当其支承一适当的过滤器时，它可用在肾渗析机（kidney    dialysis    machines）中。

当然，这种过滤器可在非医疗领域中找到其它应用，例如用在净水器中，用在发动机的滤油器中或用在用于气化器进气岐管的空气过滤器中。

该结构在下列情况中也是有益的：要求以相对小的体积传递大量的热;或者该结构经适当修改以便在要求高度绝缘的场合包容或封装一个绝缘体。该制品在此方面的应用的特点取决于其具体的应用情况。例如，该结构可用在热交感器，冰箱、冷冻器、空调装置，海水淡化设备，家用或工业用暖气片，热水器，水锅元件，锅炉，蒸汽发生器，散热装置，这些场合都严格要求以高的传导率散热或用在太阳能板中。同样，大的表面积可用来支承绝缘材料，热水清洗槽，外套、保温套、绝缘衣、安置填料（bed    filling    down）、环形物（duvets）、睡袋布或用在车体或壳腔中。

最好是在上述所有应用中，任何两轴向毗邻直线脊段之间的夹角为60度。不过，这是可以改变的，特别是在要求流体沿由该结构一部分形成的通道流动的地方。显然，可采用不同的角度。

立起的镶嵌状平行四边形结构可按扇形安排。也就是说，毗邻结构一边缘的通道与在不同的边缘上的那些通道相比彼此可靠得更近些。这样一种结构允许流体以不同的速度流过毗邻的通道，因而可用在要求绕一个弯曲体存在温差梯度的传热情况中。

形成该结构的板可以是纸、布纹纸（card）、金属、塑料、或其它材料，并可通过折叠、模压方式或用各个板料构造的方式，通过在基片上进行汽相淀积，或通过压锻法制成。

该板可用一平板在其一面上叠置而成或夹在这样两块平板之间。当形成镶嵌状平行四边形结构时可在该结构周围放置适当的边沿衬条。甚至可以将该镶嵌状平行四边形结构放在一个箱内作为一个松配合的装置，并在箱上放置一适当尺寸的罩或盖以将它盖住。

这种结构布置的优点是在横向或垂直方向上施加的任何作用力的作用下，该结构都能沿侧向移动。

因此，该结构本身的性质将使其采纳能在受力方向上吸收和传递该作用力的构形。

该附加的板或若干板可用与波纹结构的材料类似的材料制成或用与波纹结构材料不同的材料形成。波纹结构的各不同层可置于相邻层的顶部。

本发明的其它方面可从下面的详细说明中了解到。

本发明还涉及用于对材料成形的方法和设备，尤其涉及用于对例如纸、布纹纸、金属箔或薄钢板之类的单轴可折叠的板材成形的方法和设备。

这些材料目前是以各种各样方法为各种各样缘故而成形的。适当成形的材料可以蜂窝构形作为加强件用在夹层结构中或用于上述任何应用中。

与独立式，即非夹层应用中的末加工过的板相比，经成形的金属板还可用作刚性化材料。

在这种构形中，该结构可以用在感应式照明设备中。其表面上可淀积一层银或反射性金属物质，从而用作照明设备中的反射镜。在该结构上可形成一些孔并将日光灯管置于其中，以产生一种美观有效的灯罩。

一种包含一波纹镶嵌状平行四边形结构的构件，其中其一面上的脊部是共平面的并呈以轴向平行隔开的关系延伸的锯齿形，（形成该板另一侧上的脊部的）中间最低部具有相同的锯齿形，两个相同的平行四边形形状的面板将任何两横向毗邻的直线脊段联结起来。下面将介绍这种构件及其制造方法。

当这样一种镶嵌状平行四边形结构绕其边缘受到适当约束或其变平受到抵抗时，它便在理论上构成了夹层复合增强件的一种非常抗压缩，即使不是最能抗压缩的形式。这种材料的初始样品已经通过人工折叠的方式制得。这可以工业预成形，折叠和受控压缩的方式大规模地实现。也可以通过以与快速折叠印刷机印出的报纸很相似的方式将形状示意在板上来实现。

薄钢板是以通常都涉及压纹辊或变形辊之间的变形问题的各种各样的方法或通过冲压加以刚性化的。这些方法涉及使由板体压出来的金属变薄的步骤。虽然这些方法事实上的确使板得到加强和刚化，但由于减薄以及在许多情况下由于冶金的缺陷，它们不会获得可能的最大刚度或抗压性。

本发明提供了多种方法和设备，利用这些方法和设备可制造出上述结构。

本发明包括一种用于对一种单轴可折叠的板材进行成形的方法，该方法包括：预制出构成其指向背离材料表面的初始折痕的折叠线的平面图样，以及在波纹高度方向上对材料进行约束的同时减少板的侧向尺寸，以便允许产生基于横跨表面上的折叠线图样的受控变形。

这种图样可以是二维阵列的顶点，每一顶点是由三条同朝一面汇聚的折叠线形成的，而中间的最低点则是由面朝与顶点的折叠线相反方向的三条同朝一面汇聚的折叠线形成的。该图样可以是交替地面朝相反方向的锯齿形线。所谓相反，意思是交错的锯齿形线组可以形成一个第一平面，而形成一个第二平面的“相反的”交错的锯齿形线组则指向相反的方向。类似于相反方向的人字形。

该图样可通过将一直线凸纹（linear    projiction）压向本身抵压在弹性支承物上的材料的方式预制出。该直线凸纹可以是一个从一对辊轧中的一个轧辊的表面上凸起的金属丝或边棱，而另一轧辊则构成弹性支承物。每个轧辊可有若干金属丝或棱边。它可利用压花、冲压、刻蚀、激光切割，雕刻或刻线的方式实现。

板的侧向尺寸可通过侧向压缩的方式减小，这可以象滚动轧制厂轧辊那样实现侧向压缩。该材料可多次通过同一套的轧边辊，或通过多套轧边辊。

在减小板的侧向尺寸过程中，该材料在波纹高度方向上约束在高度限定辊，或类似的受控液压设备之间，这些设备可以具有一固定的分隔间距，不过，该分隔间距可取决于板侧向尺寸的减小量。

该受控变形可通过使该材料波纹高方向上受约束的程度与板侧向尺寸的减少量相关联的方式确定。

该材料可约束在一个对应于板可能的最大侧向尺寸减少量的最大高度上，而该可能的最大侧向尺寸减少量是与在按上述方法形成的折叠线平面图样上进行的纯折叠相一致的。

沿锯齿形线方向测量的板的侧向尺寸可减少到约0.58倍。

本发明还包括用于对一单轴可折叠板进行成形的设备，该设备包括适用来在材料上预制出折叠线平面图样的折叠线图样预制装置，该折叠线平面图样构成其指向背离材料表面的初始折痕，该设备还包括一起带有材料波纹高度约束装置的板侧向尺寸减小装置，该材料波纹高度约束装置适用来在减小板的侧向尺寸时允许制有图样的材料产生受控的变形。

所述图样预制装置可包括相对布置的轧辊，板料可在该些轧辊之间由抵压着板料相对面的轧辊表面压出直线凸痕。该些轧辊可以选弹性材料的。

所述板侧向尺寸减小装置可以包括能够渐进调整的轧边辊，它带有可使板材多次通过轧边辊的装置。不过，可以有多种设置有逐步减小分隔间距的轧边辊的布置方式。

材料波纹高度约束装置可包括与轧边辊相联结的高度限定辊-波纹高度约束装置的基本功能是要在变形高度上对增加的材料加以整平。可提供控制装置使波纹高度约束装置与板侧向尺寸减小装置的操作相关联。

形成波纹板的设备包括有一个模具，波纹标示装置这样设备在毗邻该模具的位置以使经过波纹标示装置的板在通过模具上的模孔之前在其范围内形成波纹。

该板最好是利用适当的拉拔手段例如拉力或推力使它通过模具。无论那一种情况，该力都可由轧辊施加。

最好是：该模具和波纹标示装置被安排来形成这样一种结构，该结构在其一面上具有脊部，该脊部都是共平面的并呈以轴向平行间隔关系沿伸的锯齿形，（在板的相反侧上形成脊部的）中间底部具有相同的锯齿形，两块相同的平行四边形平板将任何两个横向毗邻的直线脊部段分联结起来。

在一个变更的实施例中，该模具和波纹标示装置可这样来安排，以便标示出一种结构的形状，该结构包括多个呈阵列布置的单元，该些单元包括第一、第二、第三和第四小群平面区，每个区呈一平行四边形的形状，该些小群按群安排使得在横向方向上，第一群区包括第一和第二小群的交错件;及第二群区包括第三和第四小群的交错件;并且在横向方向上，第三群区包括第二和第三小群的交错件，第四群区包括第一和第四小群的构件，每群的每一构件都沿交错的边缘与两个不同的小群的构件有一公共的界面。

该结构通过该模具的拉拔后，可迫使合成塑料平板，纸板、布纹板或甚至金属板，比如薄钢板通过该模具越过波纹标示装置以便通过一系列相位（phases）从一原始的平板通过该模具变成一种最后的镶嵌状平行四边形结构。

当然，在材料通过该模具之前可在材料上标示出减弱线。同样地，通过使模具的侧边产生强烈振动的方式迫使材料的侧边靠近就可获得某种压缩。该模具和波纹标示装置可包含若干个独立的阶段，因此在工业生产线中可延伸一段距离。

现仅以举例的方式并参照附图对镶嵌状平行四边形结构的一个实施例及其生产方法进行描述，其中：

图1是形成镶嵌状平行四边形结构一部分的波纹板的平面图;

图2是沿截图1中截面Ⅱ-Ⅱ截取的结构剖面图;

图3是图1所示结构的端视图，该结构夹在两平面盖板之间以形成该结构件;

图3A是该结构的局部等角图;

图4是适用于生产图1至3A所示结构、带有折叠线平面图样的板材的一个板面的视图;

图5是图类似于图4的视图，同一平板通过减小其侧向尺寸的方式加以成形;

图6是沿图5中截面Ⅲ-Ⅲ截取的截面图;

图7是用于对该板材进行成形的设备的一个实施例的透视图;

图8是该设备的另一实施例的平面图;

图9是用来预制图4所示平面图样的一对轧辊的视图;

图10是图9所示轧辊的表面展开图。

现参照图1、2、3和图3A对一个实施例进行描述。从图1和图2中可看出：形成镶嵌状平行四边形结构的波纹板100在其上表面具有脊部110，这些脊部均处在一公共平面内并呈规则的锯齿形。脊部110以轴向间隔关系延伸。呈相同的锯齿形的中间最低部120形成板相反面上的脊部。

图3A是封装在盒500内的经组装的镶嵌状平行四边形结构501的局部剖视等角图。该盒500包括有前、后壁502和505，顶层507和底层506，以及侧壁503和504。通过这种结构布置形成的板坯非常坚固且重量很轻。

两块相同的平行四边形板130将任何一对横向毗邻的直线脊段，例如标有A和B的脊段联结起来。

任何两轴向毗邻的直线脊段，例如标有C和D的脊段之间的夹角为60°。

板100夹在盖板140和150之间，它们是通过沿脊部110联接的方式用板100分层的。

应该理解到，该内部结构与盖板结合可形成多种多样的四面体形状，由此导致异常的强度。

这种波纹板100可以是纸板的，布纹纸板、金属板、塑料板或其它材料板，并且是通过折叠、模压或进行适当加工的方式形成的。

纸或布纹纸结构件可在包装工业中得到应用，金属结构件可在电机机体、航空和建筑工业中得到应用。一种特殊的应用是用作便于检修地板的面板。

本饰面（wood    veneer）的外板可用于布纹纸的波纹芯以形成用于家具工业的构件。其可能的应用范围是无限的。

以下对机械设备的实施例进行详细的说明。

现参照附图对根据本发明对材料进行成形的设备和方法的实施例进行描述，其中：

现参照图4到图11对生产上述结构的一种机器进行详细的说明。该些附图示出用于对单轴可折叠板材11进行成形的方法和设备。该方法包括：预制出构成指向背离材料11的表面的初始折痕的折叠线13的平面图样12，以及在高度上约束材料11的同时减小板的侧向尺寸LD以便允许在材料的区域上产生基于图样12的受控变形。

该图样包括一个顶点14的二维陈列，每一顶点14是由三条同朝一面汇聚的折叠线13a形成的，和中间最低点15同样是由三条面朝顶点14的折叠线13a的相反方向同朝一面汇聚的折叠线13b形成的。该图样包括平行的锯齿形线16，其板面上的锯齿形线交错地面朝相反方向。

在本发明的方法中，构成平行的锯齿线16的折叠线可以认为要比跨在线16之间的线13c重要，该线13C以虚线表示以便区别于表示锯齿线16的实线。（也许根据材料11的性质）该线13c完全不必要存在，或者至少不需要完全存在一显然可见，只要锯齿形线16作为初始的折叠线存在，则由于这种布置的几何形状，下面将描述的根据本发明对该材料作进一步处理的处理工序就将自动地使材料沿线13c发生折叠。

该图样12是通过使直线凸纹抵压在支承在弹性衬垫上的材料11上的方式预制出的，这种直线凸纹在图9和10中示意为嵌入轧辊19的辊面18内并从其上凸起的金属线或金属带的棱边，轧辊19之间施加压力的同时，材料11在该些轧辊之间通过，辊面是弹性的，其弹性的大小仍取决于材料11的性质。在相对运动的辊面之间可加些如碳粉或滑石粉之类的粉状润滑剂或油之类的液体润滑剂。

图10最清楚地示出，金属线17是交错地布置在两轧辊19的圆周上的，以便使材料11上产生所要求的交错相对的锯齿形线16。从图9和10还可看出，金属线17a可能需要也可能不需要，这取决于材料11的性质，如果需要存在也只要求它们从产生锯齿形线16的金属线17处背离其延伸一短距离，因为可能要求的全部线对材料在这些中间线上发生折叠是有一些“帮助”，确实，由于材料在完全没有任何这种帮助的情况下都会在锯齿形线16上发生折叠，所以材料还是由其性质决定其可以在任何情况下在这些金属线17a上自动产生折叠，就象使折叠的报纸上出现该形状的方法那样。

这种折叠是由于侧向压缩的结果。而这是按照滚动轧制辊的方式由图7和8所示轧边辊41实现的.图4中所示的轧边辊41的一种配置包括四个这样的轧辊，在它们之间通过的材料11的条带每侧各设有两个。轧辊41安装在可调支架42上，该支架可以受到这样的控制以便使相对的轧辊彼此相对运动.材料11的料带可按箭头A所示那样多次通过轧辊41之间，同时轧辊41之间的间隔逐渐减小以便逐渐减小板的横向尺寸。有可能使锯齿形线16沿轧辊19的圆周延伸，但从图5可看出，材料的边缘会被压缩成复杂的形状。

在材料11在其侧向尺寸上发生这种减小的过程中，它在高度方向上在高度限制辊43之间受到约束。在任一时刻，限制辊43都有一确定材料11的最大波纹高度的固定分离间距-当然，当侧向尺寸减少时其波纹高度会增加-但这固定分离间距是与轧边辊41之间的间隔关联可调的，以便使材料11的波纹高度受到的约束能使其在横贯带料的宽度上保持一致。这种关联可在一个计算机（末画出）的控制下进行，该计算机经步进电机44来调节轧辊之间的间隔。

图8示出了一种不同的布置，这种布置存在多套带有永久固定间隔的轧边辊41，每套轧边辊均与一对高度限制辊43相联系。

在任何情况下，高度约束辊43最终都被调整到等于材料11的最大波纹高度的间隔，该最大波纹高度对应于与纯粹在折叠线的平面图样上发生的折叠相一致的板可能的最大侧向尺寸的减少量-当然，可以进一步减小该侧向尺寸，但这种进一步减小会带来意外的和过份的压损，而这种压损不会进一步增强材料的机械特性。几何形状将取决于板材11的厚度，但是发现其宽度可以减小到0.58倍，以产生一种具有所希望的机械特性的材料，这些特性使其能够代替常规的蜂窝结构的增强件和刚性化的金属镶板。

而且，根据材料11的性质，上述成型方法可用来制作在长度方向上或宽度方向上可具有有用的弹性的弹簧式材料。

应该理解到，本发明并不仅仅局限于上述例子，还可能有许多变更例，例如熟悉现有技术的人易于想到的那样些变更例，而不脱离本发明的范围。

例如，适当作些修改，该结构的其它应用包括：

吸收性产品，滑雪设备，航海设备，浮力产品，升降机和升降机井，楼面覆盖面层（地毡/垫板/地砖/织物）、轮胎，感应式照明设备，手柄（吸震式），人工肺，绝缘玻璃，玻璃增强材料（如玻璃钢），婴儿换垫和线性弹簧。

该结构的其它应用包括用作跑道的加热装置，用作可供婴儿用的折叠垫和用作真空瓶和绝缘容器的绝缘体。

Claims (37)

1、一种包含一波纹板的结构，其中，在其一面上的脊部是共平面的并呈以轴向平行间隔关系延伸的锯齿形，呈该板相反侧上的脊部形状的中间最低部具有相同的锯齿形，两块相同的平行四边形板将任何两个横向毗邻的直线脊部段联结起来，其特征在于：任何两个轴向毗邻的直线加筋段之间的夹角大体上是60度。

2、一种包含多个以阵列布置的单元的结构，该些单元包括第一、第二、第三和第四小群平面区，每一区都呈平行四边形的形状，小群以群布置，使其在横向上，第一群区包括第一和第二小群的交错件，第二群区包括第三和第四小属的交错件;并且在横向上，第三群区包括第二和第三小群的交错件;第四群区包括第一和第四小群的构件，每一小群的每一构件都沿其交错的边缘与两个不同小群的构件有一公共的界面，其特征在于，任何两轴向毗邻的直线加筋段之间的夹角大体上是60度。

3、一种包括一波纹板的结构，其中，在该板一面上的脊部是共平面的，并且呈以轴向平行间隔的关系延伸的锯齿形，呈该板相反侧上的脊部形状的中间最低部具有相同的锯齿形，两块相同的平行四边形板将任何两个横向毗邻的直线脊部联接起来，其特征在于，提供了一种限制结构在机壳范围内作侧向运动的装置。

4、一种包括多个以阵列布置的单元的结构，该些单元包括第一、第二、第三和第四小群平面区，每一区都呈平行四边形的形状，小群成群布置，以使在横向上，第一群区包括第一和第二小群的交错件;第二群区包括第三和第四小群的交错件;并在横向上，第三群区包括第二和第三小群的交错件;第四群区包括第一和第四小群的构件;每一小群的每一构件都沿其交错的边缘与两个不同小群的构件有一公共的界面，其特征在于，提供了一种限制结构在机壳内作侧向运动的装置。

5、如权利要求1或2所述的结构，其特征在于：提供了限制该结构在机壳内作侧向运动的装置。

6、如权利要求3或4所述的结构，其特征在于：两毗邻直线加筋段之间的夹角大体上是60°。

7、如上述任何权利要求所述的结构，其特征在于：形成峰、谷的锯齿形线具有相同的长度，毗邻的锯齿形线之间的间隔是由平行四边形边缘的特征长度决定的。

8、如上述任何权利要求所述的结构，其特征在于：阵列的平行四边形是全等的。

9、如上述任何权利要求所述的结构，其特征在于：在形成该结构的材料上提供一些小孔。

10、如权利要求1到9中任一项所述的结构，其特征在于：阵列中的平行四边形具有不同的尺寸并以一预定的图样安排。

11、如权利要求10所述的结构，其特征在于：平行四边形的图样是这样的：当结构组装时这些平行四边形形成一个扇形。

12、如权利要求2或4所述的结构，其特征在于：阵列中的第一和第二群平行四边形是大体上彼此平行的，以便形成在其纵向和横向截面上形成锯齿形似的轮廓的波纹板。

13、如权利要求1到4中的任一项所述的结构，其特征在于：该结构绕一平行于形成第一小群的轴线变形，以便形成一圆筒形的或部份圆筒形的结构。

14、如权利要求1到4中任一项所述的结构，其特征在于：该结构是绕两个非直线轴线变形的，以便形成复合曲面。

15、一种用在工作容器中以促进容器内物质混合的镶嵌状平行四边形结构。

16、如权利要求14所述的结构，其特征在于：该结构用在封闭的工作容器中。

17、一种用作在第一和第二流体之间的隔离介质的镶嵌状平行四边形结构，其特征在于：第一种流体温度比第二种流体温度高，该镶嵌状结构设置在两流体之间，以便促进从较热流体到较冷流体之间的有效热传递。

18、一种用作减振器的镶嵌状平行四边形结构。

19、如权利要求18所述的结构，其特征在于：在该结构内提供不同的单元尺寸。

20、如权利要求18或19所述的结构，其特征在于：该结构的膜片厚度是变化的以提供不同的材料强度。

21、一种用作吸声器的镶嵌状平行四边形结构。

22、一种用作吸能器的镶嵌状平行四边形结构。

23、一种用作绝缘体的镶嵌状平行四边形结构。

24、一种适合于夹在第一和第二平面结构之间以便提供用作建筑物中板坯的镶嵌状平行四边形结构。

25、如权利要求24所述的镶嵌状平行四边形结构，其特征在于：该板坯的两侧都安排有限制该镶嵌状平行四边形结构作侧向运动的装置。

26、如权利要求23所述的镶嵌状平行四边形结构，其特征在于：安排来起限制作用的装置包含有平面壁。

27、一种由金属形成的镶嵌状平行四边形结构。

28、一种由合成塑料形成的镶嵌状平行四边形结构。

29、一种由布纹纸形成的镶嵌状平行四边形结构。

30、一种由用作包装件的布纹纸形成的镶嵌状平行四边形结构。

31、一种由吸收材料形成的镶嵌状平行四边形结构。

32、用于生产镶嵌状平行四边形结构的设备，其特征在于：它包含有一模具和用于迫使预制件通过模具的装置。

33、如权利要求25所述的设备，其特征在于：至少安排有一个轧辊来促使预制件通过模具。

34、如权利要求27至28所述的设备，其特征在于：提供在材料板上形成减弱线的装置。

35、用于生产镶嵌状平行四边形结构的设备，其特征在于：它包括有用于促使预制件的一边向该预制件的相对边靠近的装置。

36、如权利要求30所述的设备，其特征在于：该装置包括有一气动动作筒。

37、如权利要求32或33所述的设备，其特征在于：提供有一高度限制装置，以便限制结构的高度。

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