CN201090729Y - 折叠波纹管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型建议一种折叠波纹管装置，该折叠波纹管装置包括至少一个折叠波纹管(2)，它具有至少一个由多个同轴连续的环形的初级折叠(4)所组成的弹性的初级折叠结构(3)。环形初级折叠(4)分别具有至少一个次级折叠结构(25、26)，它由多个在初级折叠(4)的环形圆周上分布的、且在这种情况中横向于圆周方向(28)延伸的次级折叠(27)所组成，这样，通过次级折叠(27)的展开，初级折叠结构(3)可在位于两个轴向连续的初级折叠(4)之间的环形腰部区域(7)中径向展开。

Description

折叠波纹管装置

技术领域

本实用新型涉及一种折叠波纹管装置，它具有至少一个折叠波纹管，该折叠波纹管具有至少一个由多个同轴连续的环形初级折叠所组成的弹性初级折叠结构。

背景技术

一种由DE 103 45 587 A1公开的这种类型的折叠波纹管装置设计成流体驱动装置。具有多个同轴连续设置的环形的折叠的折叠波纹管限定一个可向其中提供一种工作流体的内腔。在连续的折叠之间的腰部区域中设置有使折叠波纹管坚挺的环形部件。

DE 199 53 934 C2也公开了本文开头所述类型的另一折叠波纹管装置。在该折叠波纹管装置中一种由金属或者塑料制成的折叠波纹管是流体线性驱动装置的组成部件，并且可以或多或少地装填一种液压流体，以引起一种调节运动。

最后是DE 101 22 796 B4公开了一种本文开头所述类型的折叠波纹管装置。该装置设计成活塞-气缸-装置，并且在这种装置中，一个折叠波纹管起到在轴向上长度可变化的保护罩的作用。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种折叠波纹管装置，该折叠波纹管的至少一个折叠波纹管具有最佳化的变形特性。

为了完成这一任务，叫做初级折叠结构的折叠结构的、称作初级折叠的、同轴连续环形的折叠分别具有至少一个由多个在初级折叠的环形圆周上分布的、并且在这种情况中横向于圆周方向延伸的次级折叠所组成的次级折叠结构，这样，通过次级折叠的展开，初级折叠结构可在位于两个轴向连续的初级折叠之间的环形腰部区域中在径向上展开。

这样在使用折叠波纹管装置时，至少一个折叠波纹管在它的腰部区域中可以进行径向扩展，而无须材料有值得一提的膨胀。在环形腰部区域中初级折叠结构的扩展主要是通过几何形状的变化、特别是通过折叠波纹管壁的弯曲产生的，这样，在相邻的初级折叠之间的折叠波纹管的材料对径向的扩展不会产生特别大的阻力。因此出现了一种明显规定的变形，这种变形有利于折叠波纹管在多种情况中的应用。

折叠波纹管装置例如可以是一种促动器装置，其中，所述类型的至少一个折叠波纹管构成了用以施加轴向挤压力的、流体操作的促动器的一个组成部件。在这种情况中折叠波纹管可以在它的两个端面上分别通过一个封闭壁封闭起来，并且和至少一个用于提供和/或排出操作流体的控制通道相连接。

折叠波纹管装置也可以设计成流体泵、特别是气泵。通过交替地轴向压缩和拉伸，可在折叠波纹管的内腔室中产生一种交替的吸力作用和排挤作用。也可按照这种方式输送液体。

在另一种可能的方案中，所述至少其中一个折叠波纹管构成一个可叫做保护波纹管的、且用于例如彼此可相对运动的部件的保护罩。

也可用于人工呼吸。

折叠波纹管装置也可设计成减振器。在这种情况中至少一个折叠波纹管是一种流体减振器的组成部件。

当用作流体操作的促动器时，所属的折叠波纹管装置既可以是一种线性驱动装置，也可以是一种旋转驱动装置，或者是一种摆动驱动装置。所述至少一个折叠波纹管由于它的特别设计的折叠不仅可线性对准地，而且也可弯曲配置地应用。

折叠波纹管装置可以仅由一个唯一的折叠波纹管构成，或者仅包括一个唯一的折叠波纹管。然而与此不同的是，也可是具有多个折叠波纹管的多重配置。这些折叠波纹管既可是串联的，也可是并联的。

在另一种可能的应用中，折叠波纹管是一种可弹簧弹性变形的吸盘的组成部件。例如它可以在制造和安装时用于操作物品。

所述至少一个折叠波纹管也可构成既用于长度补偿也用于角度补偿的管形补偿器。

也可以作为蓄压器的组成部件例如应用在气动系统中，或者应用在加热装置中。

此外，所述至少一个折叠波纹管可以是一种可折叠的容器的组成部件。在此，当不使用时，它的折叠结构使得可以节省空间地对于容器进行轴向叠合。

折叠波纹管也可用作喷头的操作机构或者壁。

折叠波纹管也可以用作风箱。

由从属权利要求中可得到本实用新型的优选方案。

原则上讲，次级折叠结构可以具有一种如下的次级折叠的布局：即在相邻的次级折叠之间存在折叠波纹管壁的一个无折叠的部段。然而如此地设计次级折叠结构视为是有利的，即沿着初级折叠的圆周方向分别直接连续地布置所述次级折叠。

此外，如下地设计次级折叠结构是合适的，即，当次级折叠完全展开时，径向向外移动的腰部区域的从中得出的增大的圆周至少基本上相应于初级折叠的顶部区域的圆周。这样，当次级折叠完全展开时该折叠波纹管就可具有一种基本为空心的圆筒形状。这种形状证明在轴向方向特别稳定，并且使得折叠波纹管装置特别适于用作起挤压作用的促动器装置。

在初级折叠的顶部区域种，最好不设置次级折叠。该顶部区域特别是可以具有一种圆形的外轮廓。通过这种设计，在顶部区域不产生可展开的几何形状，并且只能通过折叠波纹管材料的膨胀而产生径向的扩展。因此，折叠波纹管在顶部区域中比在设置有次级折叠的腰部区域中有更强的支撑。因此当施加内压时折叠波纹管的径向膨胀最好发生在连续的顶部区域之间的区域中，这样就出现了明显按规定的变形。

初级折叠具有从顶部区域开始的环形折叠侧翼。在腰部区域中，各轴向连续的初级折叠的彼此面对的折叠侧翼彼此连接，优选地以整体的方式、并且无折叠中断地使次级折叠结构直接过渡。

单个折叠侧翼的次级折叠结构特别是可扇形设计。在这种情况中合适地从初级折叠的顶部区域开始直到所配置的腰部区域使折叠宽度缩小，并且同时单个的次级折叠的折叠高度增大。

在初级折叠结构的顶部区域和腰部区域中，折叠波纹管材料可以为一种折弯的，或者也可为一种修圆的曲线。就此而言，人们可以称它们为折弯折叠(Knickfalten)或者圆形折叠(Rundfalten)。特别是专门的结构也可根据相应的使用情况而定。

最好使单个的环形折叠侧翼的次级折叠结构相同设计，并且结合着在相应的折叠侧翼的环形圆周上的相同的折叠分布。若然后还是轴向连续的折叠侧翼的这些次级折叠结构以如此相反的方向进行设置，即相应的一个折叠结构的前侧面与随后的折叠结构的背面进行对置设置，则在折叠波纹管轴向折合时连续的次级折叠结构可轴向相互最佳嵌合。

附图说明

下面借助附图对本实用新型进行更详细的叙述。这些附图是：

图1：根据本实用新型的折叠波纹管装置的一种优选的第一结构形式的侧面图，在此是一种促动器装置的形状，并且折叠波纹管处于中立位置；

图2：根据切割线II-II对于由图1的该装置的截面图；

图3：在图1中的标有局部部位III的放大图；

图4：根据图3的切割线IV-IV的在初级折叠的顶部区域中的次级折叠结构的截面图；

图5：根据图3的切割线V-V的一个可与图4相比较的截面图，其中，该截面位于初级折叠的顶部区域和腰部区域之间的中间区域中；

图6：折叠波纹管装置的另一可能用途的简图。

具体实施方式

图1示出一个用附图标记1表示的折叠波纹管装置的总体图。该折叠波纹管装置具有一个示范性地垂直设置的折叠波纹管2，也就是一个带有被折叠的圆周壁的纵长空心体。

折叠波纹管2具有橡胶弹性的特性，并且特别是由塑料制成的。在这种情况中合适地是一种弹性体材料。整件结构在成本方面是特别有利的。

折叠波纹管装置1也以包括多个折叠波纹管，例如以并联和/或串联的形式。

折叠波纹管2具有一个初级折叠结构3，该折叠结构由多个同轴连续的环形的初级折叠4组成。每个初级折叠具有一个相对于折叠波纹管2的纵轴线5带有某种直径的环形顶部区域6。轴向彼此相邻的初级折叠4分别在一个相对于顶部区域6具有较小直径的环形腰部区域7中彼此过渡。一个环形的折叠侧翼8在每个顶部区域6和与这个顶部区域轴向相邻的腰部区域7之间延伸。折叠侧翼8在折叠波纹管2的中性位置中分别可以具有一个基本上呈截锥形的外形。

本实施例的初级折叠4基本上设计成弯折折叠。在此，在顶部区域6和腰部区域7中，在单个的折叠侧翼8之间为弯折形的过渡。当然也可以是更大修圆的过渡。这样初级折叠4特别是可以设计成圆形折叠，并且无论是在顶部区域6中还是在腰部区域7中为修圆的过渡。

在本实施例中，在两个端侧处封闭着折叠波纹管2的初级折叠4仅设计为半折叠。它们仅有一个折叠侧翼8，这样，该折叠波纹管2就以初级折叠结构3的各一个顶部区域6结束。但是也可以与此不同地将一个或者两个封闭的初级折叠4设计成完全的折叠。

在不通过外力施加载荷状态时，从图1中可看到的折叠波纹管2的中立状态产生于折叠波纹管结构的固有刚性。该折叠波纹管2可以从该中立位置沿纵向方向压缩，其中，初级折叠4叠合得更加强烈一些，直到最后整个初级折叠4的折叠侧翼8摞在一起。也可以轴向加长，其中，根据加长的程度使初级折叠4可或多或少地展开得更长一些。

由于折叠波纹管2的优选的布局，轴向延长是在顶部区域6无径向展开的情况下发生的。对于延长所要求的材料，是腰部区域7的直径的增大的结果，这点在图1中用箭头12表示出。折叠波纹管装置1是如此设计的，即当从折叠波纹管2中产生一个在图1中在它的外形上用点划线表示的空心圆筒体时就出现腰部区域12的最大展开。

在示例性的促动器装置中，折叠波纹管2是一种由流体操作的促动器14的组成部件。这个促动器14具有两个封闭壁15、16。折叠波纹管2轴向地在这两个封闭壁之间延伸，并且这两个封闭壁在密封的情况下分别固定在折叠波纹管2的两个轴向端部段的各一个端部段上。

由折叠波纹管2和所述两个封闭壁15、16包封起来的内腔室17与至少一个控制通道18相相连，该控制通道合适地穿过所述封闭壁15、16之一。通过该通道，可以输入或者排出任何气态的或者液态的操作流体。优选地使用压缩空气来用作操作流体。

用超压输入到内腔室17中的压力介质给两个封闭壁15、16的内表面施加载荷，并且使这些内表面沿纵轴线5方向彼此分离，其中，折叠波纹管2出现加长。

在所示的应用情况中，最好使所述设置有控制通道18的第一封闭壁15在位置上是固定的，例如固定在简图所示的一台机床的支座22上。附图标记23示出适合用于固定的第一固定装置。

对置的第二封闭壁16配设了第二固定装置24。在该固定装置上可松开地可固定一个运动的部件，例如一个机械部件。通过有控制地对内腔室17加载流体，第二封闭壁16或者由第一封闭壁15挤开，或者靠近这个第一封闭壁15。从中产生对设置于其上的机械部件的相应的操作。

促动器14特别是如此设计的，即它可以具有一个驶入位置，在该驶入位置中折叠波纹管2尽可能地受到轴向压缩。这点或者是通过借助低压对内腔室17施加载荷而达到、或者是通过经第二封闭壁16对折叠波纹管2施加作用的外力而达到，例如待操作部件的重力。然而人们也可以如此地设计折叠波纹管2的结构，即在它制造之后所存在的中立位置至少基本上相应于轴向最大压缩状态。那么折叠侧翼8彼此已处于该中立位置中，或者彼此间仅保持微小距离。

折叠波纹管2的有利的变形特性特别是产生于此，即环形的初级折叠4分别具有至少一个次级折叠结构25、26，这些折叠结构具有次级折叠27，而这些次级折叠沿着折叠波纹管2定向。

次级折叠27分布在相应的初级折叠4的环形圆周上，也就是沿着在图2中用箭头表示的、围绕着折叠波纹管2纵轴线5的圆周方向28分布。在这种情况中，次级折叠27分别横向于圆周方向28。优选地次级折叠27以一种不中断的顺序沿圆周方向28连续设置，这样，它们分别在没有无褶皱的中间部段的情况下直接彼此过渡。

每个折叠侧翼8由这样一种次级折叠结构25或26构成。在环形的腰部区域7中彼此相邻的折叠结构25、26特别是直接地彼此过渡，这样，也就是说在腰部区域7中也存在一种次级折叠。

而与此相反，初级折叠4的顶部区域6没有次级折叠是合适的。特别是也从图2看出，折叠波纹管2在顶部区域6中具有一个圆形的外部轮廓。

次级折叠27最好相对于纵轴线5在径向上取向。它们示范性地分别包括一个凸起的鞍形区域32，并且通过在沿圆周方向相邻的鞍形区域32之间所设置的槽形区域33而彼此过渡。鞍形区域32和槽形区域33分别具有一个线性的延伸部位，它具有对于纵轴线5的径向走向部位，其中，按照展开状态存在一个与相对于纵轴线5的径向平面呈或多或少比较大的夹角。

只要折叠波纹管2处于还未完全在轴向伸开的状态，那么次级折叠结构25、26优选地具有一种扇形布局。沿圆周方向28测得的在连续的鞍形区域32之间的距离在环形顶部区域6的附近最大，并在腰部区域7的附近最小。也就是说次级折叠27的折叠宽度从环形的顶部区域6朝腰部区域7方向减小。同时在这个延伸方向中，折叠高度逐渐增大。

特别是进行如此的设计，即沿圆周方向28在两个相邻的鞍形区域32之间所测得的次级折叠结构25、26材料长度在次级折叠27的整个长度上是恒定的。这样，腰部区域7就可在无值得一提的材料膨胀的情况下在径向上一直扩展到和顶部区域6相同的直径。

也就是说，当给内腔室17加载操作流体时，在位于轴向上连续的顶部区域6之间的区域中的初级折叠结构3会发生径向扩展，这种径向扩展仅仅是由于初级折叠4和次级折叠27的重叠的展开过程所致，而不是由于材料的膨胀引起。

由于所述不被引入到次级折叠结构25、26中的顶部区域6，所以在那里只有很小的可缩性。特别进行如此的设计，即在运行时在内腔室17中出现最大加压的情况下在顶部区域6中并不出现值得一提的材料膨胀。例如借助于在顶部区域6中嵌入到折叠波纹管壁中的加固环可进行附加的加固。因此，所述径向扩展部分被集中到折叠波纹管2的位于相邻的顶部区域6之间的部段中，这些部段是通过所述的次级折叠结构25、26决定的。因此在加载时折叠波纹管2具有朝着一种稳定的空心圆筒体展开的趋势。

最好如此地设计不同的次级折叠结构25、26，即在整个次级折叠结构25、26中沿圆周方向使次级折叠27相同分布。因此就产生许多沿圆周方向28彼此间隔距离的列，这些列由沿折叠波纹管2的纵向方向连续的鞍形区域32以及槽形区域33组成。因此在折叠波纹管2轴向叠合时，这些鞍形区域32和槽形区域33分别单独上下重叠。

在这种情况中，下述设计是有利的，即，沿纵轴线5方向连续的次级折叠结构25、26成对地以它们的前侧面34和它们的后侧面相对置。次级折叠结构25、26的这样一个侧面称为前侧面：在此侧面处表现为鞍形区域32和槽形区域33。与此相对的一侧为后侧面35。

通过这种设计存在这样一种可能性，即当折合折叠波纹管2时每一个折叠结构的鞍形区域可以轴向地嵌入到由跟在后面的次级折叠结构的鞍形区域的后侧面所形成的凹坑中。槽形区域33可以相同的方式相互嵌合。其结果是在轴向完全叠合状态时折叠波纹管2具有只是很小的结构高度。

装配有组合的初级折叠结构3和次级折叠结构25、26的折叠波纹管并不局限用于促动器领域。它还有其它用途，例如用作空气泵、液压泵、折叠式保护罩、用于人工呼吸、减振器、低压促动器、90°回转驱动装置、具有弹簧作用的吸盘、用于长度和角度的管形补偿器、计量筒、膨胀容积、节省空间的可折叠的瓶、喷头、风箱或者驾驶杆的罩。

此外，折叠波纹管式促动器也可以与其它类型的促动器进行组合。例如可以和拉伸促动器组合，其中，下面推荐一种同轴的设计，即根据图6一个拉伸促动器36同轴地由至少一个折叠波纹管2包围。为了施加拉伸力，在此操作拉伸促动器36；为了施加压缩力，操作折叠波纹管2。在这种情况中，这两个部件2、36用它们的相同定向的端部段作用在同一耦合结构37、38上。该拉伸促动器特别是一种例如在WO 00/61952 A1中所描述的压缩促动器。

Claims (20)

1.折叠波纹管装置，它具有至少一个折叠波纹管(2)，该折叠波纹管具有至少一个由多个同轴连续的环形初级折叠(4)所组成的弹性的初级折叠结构(3)，其特征在于，该环形初级折叠(4)分别具有至少一个次级折叠结构(25、26)，该次级折叠结构由多个在初级折叠(4)的环形圆周上分布的、并且在这种情况中横向于圆周方向(28)延伸的次级折叠(27)所组成，由此通过次级折叠(27)的展开，初级折叠结构(3)可在位于两个轴向连续的初级折叠(4)之间的环形腰部区域(7)中径向展开。

2.按照权利要求1所述的折叠波纹管装置，其特征在于，初级折叠(4)的顶部区域(6)没有次级折叠，而在腰部区域(7)中存在次级折叠。

3.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，次级折叠(27)沿初级折叠(4)的圆周方向分别紧挨着连续地设置。

4.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，次级折叠结构(25、26)如此构成，即在它处于完全展开状态时由此产生的腰部区域(7)扩大的圆周至少基本上与初级折叠(4)的顶部区域(6)的圆周相应。

5.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，初级折叠(4)分别具有一个径向外置的顶部区域(6)，并且在轴向位于相邻的顶部区域(6)之间的、且具有较小直径的环形腰部区域(7)中彼此过渡，其中，单个初级折叠(4)的每个在一个顶部区域(6)和一个腰部区域(7)之间延伸的环形的折叠侧翼(8)具有一个次级折叠结构(25、26)，并且这些次级折叠结构(25、26)在腰部区域(7)中合适地以连续的折叠直接彼此过渡。

6.按照权利要求5所述的折叠波纹管装置，其特征在于，各折叠侧翼(8)的次级折叠结构(25、26)分别是扇形的结构，且从环形的顶部区域(6)到环形的腰部区域(7)折叠宽度减小，同时单个的次级折叠(27)的折叠高度增大。

7.按照权利要求5所述的折叠波纹管装置，其特征在于，每个环形的折叠侧翼(8)的次级折叠(27)分别具有一个凸起的鞍形区域(32)，并经过一个加深的槽形区域(33)彼此过渡，其中，通过一个腰部区域(7)分别彼此连接的折叠侧翼(8)的次级折叠(27)在折叠侧翼(8)的圆周方向(28)上均匀分布地进行设置，并且它们以其次级折叠结构(25、26)的前侧面(34)和后侧面(35)彼此面对，这样，当初级折叠结构(3)轴向叠合在一起时所述两侧的次级折叠结构(25、26)能彼此嵌合。

8.按照权利要求7所述的折叠波纹管装置，其特征在于，次级折叠结构(25、26)沿折叠波纹管(2)的纵向方向以其前侧面(34)和后侧面(35)的交替的取向进行设置。

9.按照权利要求5所述的折叠波纹管装置，其特征在于，初级折叠(4)的顶部区域(6)具有一种圆形的外部轮廓。

10.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，所述至少一个折叠波纹管(2)是一种整件的空心体。

11.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，所述至少一个折叠波纹管由具有橡胶弹性的特性的材料制成。

12.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)是一种流体操作的促动器的组成部件，所述促动器具有至少一个与折叠波纹管(2)的内腔室相通的、且用于输入和/或输出操作流体的控制通道(18)，并且该促动器可用作轴向挤压的促动器。

13.按照权利要求12所述的折叠波纹管装置，其特征在于，折叠波纹管(2)在它的两个端面上分别通过一个封闭壁(15、16)进行封闭。

14.按照权利要求12所述的折叠波纹管装置，其特征在于，折叠波纹管包围着一个合适地构成为压缩驱动装置的拉伸促动器(36)。

15.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)是一种流体泵的组成部件。

16.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)形成一种保护罩。

17.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)是一种减振器的组成部件。

18.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)是一种弹簧弹性吸盘的组成部件。

19.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)构成一种用于长度变化和/或角度变化的管形补偿器。

20.按照权利要求1或2所述的折叠波纹管装置，其特征在于，至少一个折叠波纹管(2)是一种可折叠的容器的组成部件。

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