CN113993686A - 用于制造弹性衬套的装置 - Google Patents

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Abstract

与在硫化步骤和校准中花费了大量时间的常规方法相比，本发明涉及一种用于更快制造衬套并允许连续制造过程的装置。本发明使具有较大横截面积的弹性材料能够装配在具有较小横截面积的外套管和内套管之间。在每个生产周期中，可以同时组装多个衬套。在使用本发明装置时，该方法本身的关键是弹性材料可以在进行夹持和拉伸之前压在一个夹持元件中并在第二个夹持元件上拉伸。结合两种不同的夹持元件及其与内套管和外套管的独特的相对尺寸，以正确的顺序来使用。

Description

用于制造弹性衬套的装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造弹性衬套的装置以及用根据独立权利要求的前序部分所述的该装置制造的弹性衬套。
背景技术
弹性衬套通常由外套管和内套管以及布置在套管之间的弹性元件组成。弹性元件通常作为橡胶通过硫化工艺“放置到位”到金属模制成品零件。或者采用半工艺，其中橡胶仅硫化到内套管上，然后通过锥形冲压工具将该部分推入一个外套管中。在硫化过程中，由于温度高的流动的橡胶硫化并在随后稳定成更高密度状态后的收缩效应，橡胶中会产生自然张力。这就是为何需要通过将外套管压缩在一起以使其更小或扩展内套管以使其变大来校准完全硫化零件的原因，使得橡胶中的自然张力被抵消。在半工艺中，这种校准是不需要的。在半工艺中，可以使橡胶零件的外径略大于外套管的内径。当随后将具有较大直径的橡胶压入具有较小直径的套管时，会产生一种期望和预期的橡胶元件的径向预压缩效果，从而防止橡胶/内套管从其在外套管中的位置脱落/改变其在外套管中的位置。
完全硫化的弹性衬套和通过半工艺制造的弹性衬套都需要在一台加压和加热的硫化机中完成一次硫化生产。这种硫化过程可能需要几分钟到一小时，这取决于零件的尺寸。每个硫化周期中可以生产多少零件取决于机床模具中的型腔数量。因此，本发明的目的在于提供一种用于制造弹性衬套的装置以及用该装置制成的衬套，从而与常规的硫化模制过程相比，允许生产过程既连续又省时。因此，本发明的目的还在于提供一种可能性，即以很小的力使弹性元件在外套管和内套管之间就位，同时还可以实现位于外套管和内套管之间的弹性元件所希望的径向预压缩效果，因此如果没有必要，则无需使用例如胶水即可将弹性元件锁定在适当的位置。
根据独立权利要求的特征部分，这些和其他目的都是通过用于制造弹性衬套的装置以及用该装置制成的弹性衬套来实现。
发明内容
本发明涉及一种用于制造弹性衬套的装置，该装置至少包括一个第一夹持元件8和第二夹持元件4。夹持元件包括用于接收弹性元件3并夹持该弹性元件的开口。主要夹持元件4、8设计成在外套管1夹持弹性元件3之前，允许接收围绕主要夹持元件4、8的外套管1，以及次要夹持元件4、8构造成允许接收穿过其的内套管2，同时它保持弹性元件处于拉伸状态。因此，外套管1可以有利地在弹性元件3上推动到适当的位置以及内套管2可以有利地推入弹性元件3内的适当位置，而完全不必施加任何显着的力。
在有利的实施例中，该装置设有拉伸装置，该拉伸装置可以设置第一夹持元件8与第二夹持元件4的偏移。通过这种方式，弹性元件3可以拉伸，直到它变得如此薄壁，以至于外套管和内套管可以分别在弹性元件上推动和推入弹性元件中。当拉伸停止时，弹性元件3的壁厚将增加并倾向恢复到其原始厚度，直到它碰到外套管和内套管的壁，并且外套管和内套管之间将出现张力，前提是原始厚度大于内套管和外套管之间的径向距离。这有利地意味着不需要胶水来将弹性元件保持在适当的位置。本发明还涉及一种用这种装置制成的弹性衬套。
附图说明
图1以部分横截面图的形式示出了用于制造衬套的装置的实施例。在夹持元件围绕弹性材料3的一侧进行夹持之前，外套管1在夹持元件8上推动。四个外套管被示出已放置在延长的臂上的适当位置。套管数量受限于夹持臂6的延伸握持臂的长度。
图2以垂直于夹持元件的中心轴线的横截面图的形式示出了用于弹性元件的第一夹持元件8的实施例。夹持元件8的外径必须至少总是略微小于在其上推动的外套管1的内径。
图3以平行于夹持元件的中心轴线的横截面图的形式示出了用于弹性元件的第一夹持元件8的一个可能实施例。
图4以垂直于夹持元件的中心轴线的横截面图的形式示出了用于弹性元件的第二夹持元件4。夹持元件内管15的内径至少总是略微大于在弹性衬套装配处推动穿过第二夹持元件4的内套管2的外径。
图5以横截面图的形式示出了在准备使用本发明装置生产之前的一个弹性衬套。弹性元件3在此阶段是呈圆形的弹性材料的一个延伸片材。弹性元件的径向截面面积已经减小，使得弹性元件与每个套管之间以及在轴向方向上的片材的边缘之间显示气隙18。
图6以横截面图的形式示出了准备生产时的一个弹性衬套。弹性元件和套管之间的径向气隙以及弹性元件轴向边缘之间的间隙18消失了。
图7以横截面图的形式示出了在用本发明装置生产之前的一个弹性衬套。弹性元件3在该阶段是弹性材料的一根延伸管。弹性元件的径向截面面积减小，使得弹性元件与每个套管之间显示气隙。
图8以横截面图的形式示出了当准备生产时以及弹性元件3由管状元件制成时的一个弹性衬套。弹性元件3与套管1和2之间的径向气隙消失了。
具体实施方式
本发明涉及一种用于制造弹性衬套的装置和用该装置制成的弹性衬套。该装置在图1的一个实施例中示出，而结构的细节则在图2-图4中示出。衬套包括外套管1和内套管2，该外套管1和内套管2通常为金属并且两者通常为相同的材料。外套管和内套管可以由诸如塑料、玻璃纤维或碳纤维替代地制成。
在外套管和内套管之间布置有一圈弹性材料3，该弹性材料3通常为橡胶，但它可以由多种其他弹性材料制成。图2、4、5、6、7、8中的弹性材料3以蜂窝图案的形式绘制，以便于与其他元件区分开来。
如图2、4、5、6、7、8所示的一圈弹性材料3是横截面图，并且该弹性材料是由管道或近似管状元件制成。
用于制造弹性衬套的装置基于拉伸弹性材料3，使得弹性材料3在拉伸方向以外的传递(propagation)方向上收缩。拉伸方向平行于衬套的中心轴线，在图1和3中的衬套的中心轴线在纸平面中延伸到右方向和左方向，而在图2、4、5和6中的衬套的中心轴线则从纸平面指出和指向到纸平面。
图1以部分横截面图的形式示出了用于制造衬套的装置的实施例。该装置在刚性支撑结构载体7上延伸，在刚性支撑结构载体7上布置有两个夹持臂5、6，即右夹持臂6靠近支撑结构载体7的右端且左夹持臂5靠近支撑结构载体7的左端。
夹持臂包括夹持元件4、8，该夹持元件夹持弹性材料3。因此，夹持元件4、8夹持管状弹性材料3并使其沿其纵向延伸，即未来的衬套的中心轴线沿右方向和左方向延伸穿过该装置。
夹持臂5-6的伸展是用未示出或未进一步解释的电动元件来完成的，而最有可能是通过液压缸或电动引擎驱动螺杆来完成。
沿衬套的中心轴线方向的拉伸导致管状弹性材料3壁厚变薄，并且可以围绕其组装外套管和内套管，而不会在表面之间产生任何巨大的摩擦力。如图1所示，在夹持元件8的右侧上布置有四个外套管1，在将弹性材料带入夹持元件8之前需要将这四个外套管放在那里。
示出为在左夹持臂5的外侧的内套管2可以通过左侧的夹持元件4推入管状弹性材料3的内部。
当所需数量的外套管1和内套管2布置成靠近管状时，弹性材料3可以停止拉伸。到目前为止，弹性材料3已沿其纵轴线延伸，因此弹性材料3在纵轴线方向上收缩，而其弹性材料壁厚在恢复到原始形状时增加。壁厚的增加使得弹性材料在外套管1和内套管2之间变得压紧，设置3的原始壁厚大于内套管和外套管之间的径向距离，使得弹性材料不能离开其在衬套中的位置。因此，这是在不需要将弹性材料粘合到位的情况下、或在不必压缩和减小外套管1的外径的情况下、或向外挤压以增加内套管2的直径的情况下获得的。
图2以垂直于夹持元件中心轴线的横截面图的形式示出了用于弹性元件的第一夹持元件8的实施例。第一夹持元件8包括固定的外夹持环14，该外夹持环作用于可移动的内夹持部分9。可移动的内夹持部分9是在图中设有尽可能小的外径，但可以移离该位置。移动的内夹持部分9包括布置为形成紧密联接的圆形形状的一系列圆形部分9。第一夹持元件在其中心处具有圆孔，并且通过在该孔中插入锥形物体，圆形部分9被促使径向推动分开。在共同驱使(cars)圆形的圆形部分9的外围，设置有向外啮合的齿10。第一夹持元件8包括固定的外夹持环14，其围绕可移动的内夹持部分9以其间的一空隙同心地布置。固定的外夹持环14在其内表面上示出了向内布置的用于粗糙表面的齿，当夹持元件夹持弹性材料时，其应增加与弹性材料的摩擦。管状弹性材料3在固定的外夹持环14和可移动的内夹持部分9之间同心地延伸。管状弹性材料3邻接夹持表面10的齿，还抵靠固定的夹持环14的齿。通过径向促使圆形部分9远离夹持元件的中心，第一夹持元件与管状弹性材料3啮合。管状弹性材料3现在可以在夹持元件4也进行其同等夹持后立即延长长度。
随着管状弹性材料3在稍后的拉伸位置，外套管1可以稍后推到管状弹性材料3的外侧上，而不必用任何巨大力量推动它们，因为管状弹性材料的外径将小于外套管1的内径。在外套管夹持弹性材料以进行拉伸之前，外套管准备好并放置到夹持臂上。
图3以平行于夹持元件中心轴线的横截面图的形式示出了在用于一个弹性元件的第一夹持元件8上的可移动的内夹持部分9的实施例。这里显示了如何促使圆形部分9径向离开夹持元件中心的一个示例。这里示出了夹持元件中心中的横截面的孔是锥形的并且其内部接收锥体11。锥体11在夹持元件的中心的锥形孔中轴向移动，促使圆形部分9径向离开夹持部分的中心。导线12紧贴锥体11，并且通过朝里拉动导丝12来实现圆形部分的这种径向运动。
围绕圆形部分9延伸有回弹元件13，该回弹元件致力于将圆形区域9向夹持元件的中心带回。停止控制线12的力，位移的锥体11返回到其卸载的位置，并且圆形部分9向内径向地移动，直到它们再次彼此边对边地倚靠。
图4以垂直于夹持元件中心轴线的横截面图的形式示出了用于夹持弹性元件的第二夹持元件4。第二夹持元件4包括固定的内夹持环15，该内夹持环作用于可移动的外夹持部分16。可移动的外夹持部分16以较小的内径的形式布置在图中，但其可以从该位置径向移动以提供较大的内径来接收管状弹性材料3或提供一个较小的内径来夹持管状弹性材料3。
夹持部分16包括布置成具有围绕中心的圆形截断的一系列圆形部分，使得它们共同形成近似圆形的形状。在圆形部分的内表面上，设置了向内啮合的齿17。
固定的内夹持环15在其外表面上具有向外啮合的齿。
用于影响截断的圆形部分16的径向位移的控制布置没有示出，但可以像第一夹持元件8一样以相同的方式实现。截断的圆形部分的径向运动由径向双向箭头表示。管状弹性材料3在固定的内部夹持环15和可移动的夹持部分16之间同心地延伸。管状弹性材料3既邻接夹持部分16上的齿17还邻接固定的内夹持环15的齿。
通过径向促使截断的圆形部分16朝向夹持元件4的中心，第二夹持元件4接合并固定管状弹性材料3。管状弹性材料3现在可以在其长度上向外伸展。随着管状弹性材料3处于这种拉伸位置，内套管2可以推入管状弹性材料3内部，而不需要任何巨大的力。
在所示实施例中，弹性材料在生产开始时是一个矩形盘，其被促使呈现出近似管状的形状。弹性材料的边缘到达彼此，随后形成断裂18，该断裂见于在图2、4、5、6的顶部处分割弹性材料。
当然，弹性材料最初可以是管，而不是滚制片材，并且随后没有任何示出的断口18。参见内部带有管状弹性材料3的半成品和成品衬套的图7和图8。
图示实施例中的衬套是圆形的，并且夹持元件4、8适用于此，而衬套可以是任何其他形状(例如方形)。对于方形衬套，随着方形的移动的夹持元件部分以及相应描述实施例的固定的内管15和外夹持管14，夹持元件4、8适用于此。
除圆形以外的衬套的形状通常表示方式不同，但为了获得一致性，这两个元件内夹持管15和外夹持管14分别地、独立地被指定为它们的实际形式。
为了使装置能够促使弹性材料成为近似管状的形状并延长和拉伸弹性材料，夹持元件4、8必须存在于弹性材料的各一端。然后，夹持元件4、8倾向于阻挡管状弹性材料的末端，使管状弹性材料的末端难以或不可能移动并将内套管插入弹性材料内，或者使管状弹性材料的末端难以或不可能拉动围绕弹性材料的周长的外套管。
通过用位于一端的第一类型的夹持元件4夹持弹性材料，内套管2随后可以插入管15的内部，该管是夹持元件4及其夹持臂5的一部分。用于内套管2的所有的槽开口从不阻塞，除非弹性材料3在未拉伸的位置。
通过用位于另一端的第二类型的夹持元件8来夹持弹性材料，预先已放到延伸管(如夹持臂6的臂14)上的等待位置的外套管1随后可以容易地在进行拉伸时在弹性材料外表面上推动。
夹持元件4的内径应最优选地略大于内套管2的外径，以允许内套管2穿过夹持元件4通行。
相应地，夹持元件8的最优选外径应略小于外套管1的内径，以允许外套管自由在夹持元件8上通行。
如果使用多于一套的内套管和外套管，则需要稍后通过切割弹性材料将它们分开。这可以用刀或水切割(water cut)来完成。
在使用本发明装置时，该方法本身的关键是弹性材料可以在进行夹持和拉伸之前压在一个夹持元件中并在第二个夹持元件上拉伸。结合两种不同的夹持元件及其与内套管和外套管的独特的相对尺寸，以正确的顺序来使用。

Claims (3)

1.一种用于制造弹性衬套的装置，其至少包括第一夹持元件(8)和第二夹持元件(4)，其中夹持元件包括用于接收和夹持弹性元件(3)的开口。所述夹持元件的特征在于，主要夹持元件(4、8)设计成允许接收在主要夹持元件(4、8)上的一个或多个外套管(1)，并且次要夹持元件(4、8)构造成允许接收穿过次要夹持元件(4、8)的内部的一个或多个内套管(2)。所述装置的特征还在于，所述装置设有张紧装置，所述张紧装置能够将第一夹持元件(8)移离第二夹持元件(4)，以便使弹性元件(3)延伸。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，夹持元件(4)的内径应最优选地略大于内套管(2)的外径，以允许内套管(2)自由穿过夹持元件(4)通行。相似地，夹持元件(8)的最优选外径应略小于外套管(1)的内径，以允许外套管(1)自由在夹持元件(8)上通行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所示实施例中的衬套是圆形的，并且夹持元件(4、8)适用于此，然而衬套可以是任何形状，例如可以是正方形。对于方形衬套，夹持元件(4、8)适应于这种形状，并且也是方形。
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