EA006268B1

EA006268B1 - Устройство, содержащее комбинацию камеры и поршня

Info

Publication number: EA006268B1
Application number: EA200100964A
Authority: EA
Inventors: Николас Ван Дер Блом
Original assignee: Нвб Интернэшнл
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2005-10-27
Also published as: KR100833553B1; CN101354032B; PL351887A1; CN101498299B; OA12509A; UA73089C2; JP2011017441A; US8127660B2; CA2377413A1; EP1173677A1; CA2371211C; NO20015592L; EP1173677B8; JP2014142067A; EA200100964A1; US6978711B1; US20060032370A1; CN1358257A; ES2300139T3; AU3139199A

Abstract

В основу изобретения положена задача создания надежной и недорогой комбинации камеры и поршня, предназначенной для использования в любом устройстве, где требуется такая комбинация, и отвечающей определенным требованиям к рабочему усилию, например, для насосов, особенно ручных. В устройстве, содержащем камеру и поршень, расположенный внутри камеры, причем камера и поршень выполнены подвижными относительно друг друга в заданном направлении движения между первым положением и вторым положением, сечение камеры в плоскости, перпендикулярной направлению движения, больше в первом положении, чем во втором положении, изменение сечения камеры является, по существу, непрерывным между первым положением и вторым положением, и сечение поршня в плоскости, перпендикулярной направлению движения, выполнено с возможностью адаптироваться к сечению камеры. Возможно также, чтобы поршень имел фиксированную геометрическую форму, а стенка камеры имела разные размеры сечений в направлении движения и была способна адаптироваться к поршню. Кроме того, можно выполнить и поршень, и стенку с возможностью адаптироваться друг к другу.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству, содержащему комбинацию камеры и поршня, расположенного в данной камере, причем камера и поршень выполнены с возможностью движения относительно друг друга в заданном направлении между первым и вторым положениями. Такую комбинацию можно использовать в любом устройстве, где требуется комбинация камеры и поршня. Примерами таких устройств могут быть любые виды поршневых насосов, особенно, ручные поршневые насосы, приводы, амортизаторы, двигатели и т. п.

Описание известного уровня техники

Недостатком известных ручных поршневых насосов является то, что руки или нога (ноги) пользователя насоса воспринимают нагрузку непосредственно. Усилие, которое необходимо приложить для приведения насоса в действие, возрастает с каждым ходом, если давление газообразной и/или жидкой среды внутри закрытого тела, например, шины, должно увеличиваться. Это усилие остается постоянным, если данная среда является несжимаемой жидкостью, как, например, вода в водяных насосах. Это создает у пользователя ложное ощущение. В процессе конструирования величину этого усилия часто выбирают как компромисс между ожидаемым весом и силой рук или ноги (ног) пользователя и временем, требуемым для накачки заданного тела. Уровень силы, которую необходимо приложить, чтобы привести насос в действие, определяет диаметр поршня. Время накачки также определяется длиной цилиндра насоса. Все это ограничивает применение насоса людьми определенного роста. Наглядными примерами являются велосипедные и автомобильные насосы. В частности, насосы высокого давления оптимизированы для пользователей-мужчин (исходная расчетная величина: вес 75 кг, рост 1,75 м), несмотря на то, что наибольшую группу пользователей гоночных велосипедистов составляют женщины и подростки.

Если необходимо получать давление в интервале от 4 до 13 бар с помощью одного и того же насоса, например, велосипедного насоса высокого давления, то возникает проблема сочетания малого времени накачки для шин большого объема с низким давлением и малой силы для шин малого объема с высоким давлением, если это ручной (ножной) насос. Если требуется накачать шину низкого давления с относительно большим объемом с помощью насоса высокого давления, это занимает больше времени, чем необходимо, и пользователь не ощущает силы противодействия, что создает у него ложное ощущение. Часто бывает трудно обеспечить правильное давление в шине высокого давления с помощью, например, ножного насоса высокого давления, так как зачастую требуется только часть последнего хода насоса, и в большинстве случаев не в конце хода. Поэтому трудно регулировать движение и остановку поршня из-за слишком большой рабочей силы. В начале 1980-х годов появились новые типы велосипедов и шин. Эти новые велосипеды широко используются в качестве транспортного средств. Поэтому в патентной литературе появились универсальные поршневые насосы. Эти насосы можно использовать для накачки как шин низкого давления, так и шин высокого давления с затратой соответствующего усилия и времени. Это достигается за счет одновременного использования нескольких коаксиальных/параллельных цилиндров и поршней, которые могут включаться и выключаться (например, ΌΕ 19518242 А1, ΌΕ 4439830 А1, ΌΕ 4434508 А1, РСТ/8Е96/00158). Однако эти решения дорогостоящие и подвержены неисправностям изза того, что их основные детали приходится многократно устанавливать в насосы.

Из ранней литературы о велосипедах известен ножной велосипедный насос, который имеет снаружи форму одного правильного усеченного конуса с подвижным поршнем. Его целью является уменьшение рабочего усилия, так как конус стоит вершиной вниз. Однако не существует известных поршней, которые могли бы двигаться в камере с разными диаметрами и при этом обеспечивать надлежащую герметизацию. Это и не удивительно, так как надежные поршни такого типа трудно изготовить, особенно в то время, когда еще существовали только шины низкого давления с большим объемом. Утечка в таком потребительском товаре не создавала особых проблем. В современных насосах высокого давления или насосах, используемых в профессиональных целях, отсутствие утечки является решающим фактором. Требования, предъявляемые к конструкции поршня для высоких уровней давления и/или для низких и высоких уровней давления, не подверженной утечкам, отличаются от требований к поршням, работающим только с низкими уровнями давления.

Из патента США 5503188 известна органическая заглушка для трубопровода, снабженная надувным непроницаемым мешком. Однако эту заглушку нельзя сравнить с движущимся поршнем. В насосной камере среды, подлежащие сжатию и/или непрерывно движущиеся, оказывают динамическую нагрузку на поршень, а стенка нагнетательной камеры насоса может изменять свое поперечное сечение по площади и/или форме перпендикулярно направлению движения поршня между одной точкой и другой, что создает определенные проблемы с герметизацией. Эти проблемы герметизации решаются в настоящем изобретении.

Задача, решаемая изобретением

В основу настоящего изобретения положена задача создания надежного и недорогого устройства в виде комбинации камеры и поршня, конструкция которой должна отвечать определенным требованиям к рабочему усилию. Такими устройствами могут быть, в частности, поршневые насосы, а также приводы, амортизаторы или двигатели и т.п. Ручной поршневой насос можно будет легко использовать целевой группе пользователей без ущерба для времени накачки, а устройства, эксплуатируемые не вручную,

- 1 006268 обеспечат существенное снижение затрат и эксплуатационных расходов благодаря уменьшению рабочего усилия. Целью изобретения является решение перечисленных выше проблем.

Краткое изложение сущности изобретения

Новая конструкция комбинации камеры и поршня, например, для насоса, в общем должна обеспечить, чтобы усилие, которое необходимо приложить для приведения насоса в действие, было достаточно малым в течение всей операции накачки, чтобы быть удобным для пользователя, чтобы длина хода была удобной, особенно для женщин и подростков, чтобы время накачки не было слишком длительным, и чтобы насос содержал минимум надежных и практически не требующих обслуживания элементов.

Согласно изобретению эти требования удовлетворяют существенные признаки, охарактеризованные в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. В устройстве, содержащем камеру и поршень, расположенный внутри камеры, причем камера и поршень выполнены с возможностью движения относительно друг друга в заданном направлении движения между первым положением и вторым положением, сечение камеры в плоскости, перпендикулярной направлению движения, больше в первом положении, чем во втором положении, изменение сечения камеры является по существу непрерывным между первым положением и вторым положением, и сечение поршня в плоскости, перпендикулярной направлению движения, выполнено с возможностью адаптироваться к сечению камеры.

Согласно изобретению перечисленные выше требования удовлетворяют существенные признаки, охарактеризованные в отличительной части п. 2 формулы изобретения. В устройстве, содержащем комбинацию камеры и поршня, расположенного внутри камеры, причем камера и поршень выполнены с возможностью движения относительно друг друга в заданном направлении движения между первым положением и вторым положением, сечение поршня в плоскости, перпендикулярной направлению движения, больше в первом положении поршня, чем во втором положении поршня, изменение сечения поршня является по существу непрерывным между первым положением поршня и вторым положением поршня, сечение камеры в плоскости, перпендикулярной направлению движения, больше в первом положении, чем во втором положении, изменение сечения камеры является по существу непрерывным между первым положением и вторым положением, и сечение камеры выполнено с возможностью адаптироваться к сечению поршня.

Согласно изобретению эти требования удовлетворяют существенные признаки, охарактеризованные в отличительной части пункта 3 формулы изобретения. В устройстве, содержащем комбинацию камеры и поршня, расположенного внутри камеры, причем камера и поршень выполнены с возможностью движения относительно друг друга в заданном направлении движения между первым положением и вторым положением, сечение поршня в плоскости, перпендикулярной направлению движения, больше в первом положении поршня, чем во втором положении поршня, изменение сечения поршня является по существу непрерывным между первым положением поршня и вторым положением поршня, сечение камеры в плоскости, перпендикулярной направлению движения больше в первом положении, чем во втором положении, изменение сечения камеры является по существу непрерывным между первым положением и вторым положением, и сечения камеры и поршня, соответственно, выполнены с возможностью адаптации к сечениям поршня и камеры, соответственно.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется подробно со ссылкой на схемы и чертежи. На схемах и чертежах под поперечным сечением подразумевается сечение, перпендикулярное направлению движения поршня и/или камеры, а под продольным сечением подразумевается сечение в направлении упомянутого движения:

фиг. 1 изображает так называемую индикаторную диаграмму одноступенчатого насоса с одним рабочим поршнем, содержащего цилиндр и поршень с фиксированным диаметром, фиг. 2А изображает индикаторную диаграмму поршневого насоса согласно изобретению, причем часть А изображает вариант, в котором движется поршень, а часть В - вариант, в котором движется камера, фиг. 2В изображает индикаторную диаграмму насоса согласно изобретению, в котором поперечное сечение возрастает снова от определенной точки хода насоса, увеличивая при этом давление, фиг. ЗА изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечных сечений нагнетательной камеры и поршнем, имеющим размеры, изменяющиеся во время хода в радиальном и аксиальном направлении; показано положение поршня в начале и конце хода насоса (первый вариант воплощения изобретения), фиг. ЗВ изображает в увеличенном виде положение поршня на фиг. ЗА в начале хода, фиг. ЗС изображает в увеличенном виде положение поршня на фиг. ЗА в конце хода, фиг. 4А изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечных сечений нагнетательной камеры и поршнем, размеры которого изменяются во время хода в радиальном и частично в аксиальном направлении; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса (второй вариант), фиг. 4В изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 4А в начале хода, фиг. 4С изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 4А в конце хода,

- 2 006268 фиг. 4Ό изображает сечение А-А на фиг. 4В, фиг. 4Е изображает сечение В-В на фиг. 4С, фиг. 4Р изображает альтернативное решение нагрузочной части по фиг. 4Ό, фиг. 5А изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечных сечений нагнетательной камеры и поршнем, размеры которого изменяются во время хода в радиальном и аксиальном направлении; положение поршня показано в конце и в конце хода насоса (третий вариант воплощения изобретения), фиг. 5В изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 5А в начале хода, фиг. 5С изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 5А в конце хода, фиг. 5Ό изображает сечение С-С на фиг. 5А, фиг. 5Е изображает сечение Ό-Ό на фиг. 5А, фиг. 5Р изображает нагнетательную камеру по фиг. 5А с поршневым средством, содержащим уплотнительное средство, выполненное из композиционного материала, фиг. 5С изображает в увеличенном виде поршневое средство по фиг. 5Р во время хода, фиг. 5Н изображает в увеличенном виде поршневое средство по фиг. 5Р в конце хода, когда оно еще находится под давлением и когда уже нет давления, фиг. 6А изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечного сечения нагнетательной камеры и четвертым вариантом поршня с размерами, изменяющимися во время хода в радиальном и аксиальном направлениях; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 6В изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 6А в начале хода, фиг. 6С изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 6А в конце хода, фиг. 6Ό изображает нагнетательную камеру по фиг. 6А и пятый вариант поршня с размерами, изменяющимися по время хода в радиальном и аксиальном направлении; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 6Е изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 6Ό в начале хода, фиг. 6Р изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 6Ό в конце хода, фиг. 7 А изображает продольное сечение насоса, имеющего вогнутую часть стенки нагнетательной камеры с фиксированными размерами, и шестой вариант воплощения поршня с размерами, изменяющимися во время хода в радиальном и аксиальном направлении; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 7В изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 5А в начале хода, фиг. 7С изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 5 А в конце хода, фиг. 7Ό изображает сечение Е-Е на фиг. 7В, фиг. 7Е изображает сечение Р-Р на фиг. 7С, фиг. 7Р изображает примеры поперечных сечений, полученных путем разложений в ряд Фурье нагнетательной камеры с уменьшающейся площадью поперечного сечения и постоянным размером окружности, фиг. 7С изображает вариант нагнетательной камеры по фиг. 7А, которая в данном случае имеет продольное сечение с фиксированными поперечными сечениями, площадь которых во время хода насоса уменьшается, а окружность остается приблизительно постоянной или уменьшается в меньшей степени, фиг. 7Н изображает поперечные сечения С-С (пунктирные линии) и Н-Н продольного сечения по фиг. 7С, фиг. 71 изображает поперечные сечения С-С (пунктирные линии) и Ι-Ι продольного сечения по фиг. 7Н, фиг. 71 изображает вариант поршня по фиг. 7В в сечении Н-Н на фиг. 7Н, фиг. 7К изображает другие примеры поперечных сечений, полученных путем разложений в ряд Фурье нагнетательной камеры, у которой площадь поперечного сечения уменьшается, а размер окружности остается постоянным, фиг. 8А изображает продольное сечение насоса, содержащего выпуклую часть стенки нагнетательной камеры с фиксированными размерами и седьмым вариантом поршня с размерами, изменяющимися во время хода в радиальном и аксиальном направлениях; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 8В изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 5А в начале хода, фиг. 8С изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 5А в конце хода, фиг. 9А изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечных сечений нагнетательной камеры и восьмым вариантом поршня с размерами, изменяющимися во время хода в радиальном и аксиальном направлениях; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 9В изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 9А в начале хода, фиг. 9С изображает в увеличенном виде положение поршня по фиг. 9А в конце хода, фиг. 9Ό изображает поршень по фиг. 9В с разными регулирующими устройствами,

- 3 006268 фиг. 10А изображает девятый вариант поршня, подобный показанному на фиг. 9А, с фиксированными разными площадями поперечного сечения нагнетательной камеры, фиг. 10В изображает в увеличенном виде поршень по фиг. 10А в начале хода, фиг. 10С изображает в увеличенном виде поршень по фиг. 10А в конце хода, фиг. 11А изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечных сечений нагнетательной камеры и десятым вариантом поршня с размерами, изменяющимися во время хода в радиальном и аксиальном направлении; положение поршня показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 11В изображает в увеличенном виде поршень по фиг. 11А в начале хода, фиг. 11С изображает в увеличенном виде поршень по фиг. 11А в конце хода, фиг. 12 А изображает продольное сечение насоса с фиксированными разными площадями поперечного сечения нагнетательной камеры и одиннадцатым вариантом поршня с размерами, изменяющимися во время хода в радиальном и аксиальном направлении; положение поршня показано в начале и конце хода насоса, фиг. 12В изображает в увеличенном виде поршень по фиг. 12А в начале хода, фиг. 12С изображает в увеличенном виде поршень по фиг. 12А в конце хода, фиг. 13 А изображает продольное сечение насоса с переменными разными площадями поперечного сечения нагнетательной камеры и поршнем с фиксированными геометрическими размерами; положение комбинации показано в начале и в конце хода насоса, фиг. 13В изображает в увеличенном виде положение комбинации в начале хода насоса, фиг. 13С изображает в увеличенном виде положение комбинации во время хода насоса, фиг. 13Ό изображает в увеличенном виде положение комбинации в конце хода насоса, фиг. 14 изображает продольное сечение насоса с переменными разными площадями поперечного сечения нагнетательной камеры и поршнем с переменными геометрическими размерами; положение комбинации показано в начале, во время и в конце хода насоса.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 представлена так называемая индикаторная диаграмма. Она схематически изображает адиабатическое соотношение между давлением р и объемом V хода традиционного одноступенчатого насоса с поршнем одностороннего действия, содержащего цилиндр с фиксированным диаметром. Увеличение рабочего усилия, прикладываемого во время каждого хода, можно видеть непосредственно на диаграмме, и оно является квадратичным по отношению к диаметру цилиндра. Давление р, а значит и рабочее усилие Р, нормально возрастает во время хода до тех пор, пока не откроется клапан накачиваемого тела.

На фиг. 2 А изображена индикаторная диаграмма поршневого насоса согласно изобретению. Как видно на чертеже, диаграмма давления р подобна диаграмме давления в традиционном насосе, но рабочее усилие здесь другое и полностью зависит от выбранной площади поперечного сечения нагнетательной камеры. Оно полностью зависит от технических условий, например, требования, чтобы рабочее усилие не превышало определенный максимум. Форма продольного и/или поперечного сечения нагнетательной камеры может быть представлена любым видом кривой и/или прямой. Возможно также, чтобы поперечное сечение, например, увеличивалось с увеличением давления (фиг. 2В). Пример рабочего усилия показан жирной пунктирной линией 1 или 2. Разные возможные стенки 1 и 2 соответствуют ранее упомянутым линиям 1, 2 диаграммы. Сечение А относится к насосу, в котором движется только поршень, а сечение В - к насосам, в которых движется только камера. Также возможна комбинация, в которой оба элемента движутся одновременно.

На фиг. 2В представлен пример индикаторной диаграммы поршневого насоса с камерой, поперечное сечение которой увеличивается при увеличении давления.

На фиг. 3А, В, С показаны детали первого варианта воплощения изобретения. Поршень двигается в нагнетательной камере, которая содержит цилиндрические и конические части с круглыми поперечными сечениями, диаметр которых уменьшается при увеличении давления газообразной и/или жидкой среды. Это основано на техническом условии, что рабочее усилие не должно превышать определенный максимум. Переход между разными диаметрами постепенный без дискретных ступеней. Это значит, что поршень может легко скользить в камеру и адаптироваться к изменяющимся площадям и/или формам поперечного сечений без потери герметизирующей способности. Если необходимо уменьшить рабочее усилие при повышении давления, уменьшается площадь поперечного сечения поршня и тем самым также и длина окружности. Уменьшение длины окружности основано на сжатии до уровня изгиба или путем релаксации. Продольное сечение поршневого средства трапецеидальное с переменным углом а меньше, чем, например 40°, со стенкой нагнетательной камеры, чтобы она не могла отгибаться назад. Размеры уплотнительного средства изменяются в трех измерениях во время каждого хода. Несущая часть поршневого средства, например, диск или выполненные заодно ребра в уплотнительном средстве, расположенные, например, на стороне, не находящейся под давлением, во время накачивающего хода поршня защищает от деформации под давлением. Может быть также предусмотрена нагрузочная часть для поршневого средства, например, пружинная шайба с несколькими сегментами, например, на нагнета

- 4 006268 тельной стороне поршня. При этом гибкая уплотнительная часть прижимается к стенке. Это необходимо, если насос не использовался некоторое время и поршневое средство находилось в течение некоторого времени в сложенном виде. При перемещении поршневого штока стороны трапецеидального сечения уплотнительной части поршневого средства будут отталкиваться в аксиальном и радиальном направлении, так что уплотнительный край поршня повторит уменьшающийся диаметр нагнетательной камеры. В конце хода дно камеры в центре станет выше, чтобы уменьшить объем мертвого пространства. Поршневой шток в основном направляется в колпачок, который замыкает нагнетательную камеру. Поскольку поршень в обоих направлениях своего движения плотно прижат к стенке камеры, поршневой шток содержит, например, впускной канал с подпружиненным клапаном, который закрывается в случае избыточного давления в камере. Без использования нагрузочной части в поршневом средстве этот отдельный клапан не будет нужен. В конструкции насоса согласно изобретению части насоса оптимизируются для рабочих усилий. Внутренний диаметр насоса над основной частью длины насосной камеры больше, чем у существующих насосов. Следовательно, впускаемый объем больше, даже если объем остальной части камеры меньше, чем у существующих насосов. В результате предложенный насос может осуществлять накачку быстрее, чем существующие насосы, а требуемое максимальное рабочее усилие значительно снижено и его уровень даже ниже того, который потребители считают удобным. Длину камеры можно уменьшить, чтобы насос был удобным даже для женщин и подростков. Объем хода при этом больше, чем у существующих насосов.

На фиг. ЗА изображен поршневой насос с нагнетательной камерой 1, имеющей части с разной площадью поперечного сечения секций со стенками 2, 3, 4 и 5. Поршневой шток 6. Колпачок 7 стопорит поршневое средство и направляет поршневой шток 6. Переходы 16, 17 и 18 между секциями со стенками 2, 3, 4 и 5. Продольная центральная ось 19 камеры 1. Поршень 20 в начале и 20' в конце хода насоса.

На фиг. ЗВ изображена уплотнительная часть 8, выполненная из упругого материала, и нагрузочная часть 9, например, пружинная шайба с сегментами 9.1, 9.2 и 9.3 (другие сегменты не показаны) и опорная часть 10 поршневого средства, прикрепленная к поршневому штоку 6 между двумя частями стопорного средства 11. Поршневой шток 6 имеет впускное отверстие 12 и клапан 13. Угол αι между уплотнительной частью 8 поршневого средства и стенкой 2 нагнетательной камеры 1. Уплотнительный край 37.

На фиг. 3С изображен выпускной канал 14 в средстве 15, которое уменьшает объем мертвого пространства. Угол α₂ между уплотнительной частью 8' поршневого средства и стенкой 5 нагнетательной камеры 1. Нагрузочная часть 9'.

На фиг. 4А, В, С, Ό, Е, Е показаны детали второго предпочтительного варианта воплощения изобретения. Уплотнительная часть поршневого средства выполнена из упруго деформируемого материала, поддерживаемого опорным средством, которое может вращаться вокруг оси, параллельной центральной оси камеры. Следствием этого движения является то, что оно поддерживает тем большую площадь уплотнительного средства, чем выше давление в камере. Нагрузочная часть для опорной части инициирует движение опорного средства. Нагрузочная часть, выполненная в виде плоской пружины, может изменять размеры в направлении, перпендикулярном центральной линии камеры. Жесткость пружины 10 повышается с повышением давления в камере. Это может быть также пружина на оси, вокруг которой поворачивается опорное средство. При уменьшении диаметра уплотнительной части увеличивается ее длина. Это обеспечивается упруго деформируемым материалом, который обладает только незначительной сжимаемостью, например, резиной. Поэтому поршневой шток выступает из уплотнительного средства в начале хода. Если выбрать другой материал для уплотнительной части, то его длина может оставаться неизменной или может уменьшаться с уменьшением его диаметра.

На фиг. 4А изображен поршневой насос с нагнетательной камерой 21, имеющей части с разными площадями поперечного сечения. Камера имеет охлаждающие ребра 22 на стороне высокого давления. Камеру можно изготовить методом литья (под давлением). Поршневой шток 23. Колпачок 24 направляет поршневой шток. Поршень 36 в начале и 36' в конце хода насоса.

На фиг. 4В изображена упруго деформируемая уплотнительная часть 25, которая прикреплена к поршневому штоку 23 с помощью средства 26 (не показано). Часть 27 поршневого штока 23 выступает из уплотнительной части 25. Опорная часть 28 подвешена на кольце 29, которое прикреплено к поршневому штоку 23. Опорная часть 28 может поворачиваться вокруг оси 30. Нагрузочная часть 31 содержит пружину, которая закреплена в отверстии 32 на поршневом штоке 23. Уплотнительный край 38.

На фиг. 4С изображено, что часть 27 поршневого штока 23 почти закрыта упруго деформируемым уплотнительным средством 25', у которого увеличилась длина и уменьшился диаметр. Уплотнительный край 38'.

На фиг. 4Ό изображено сечение А-А на фиг. 4В. Нагрузочная часть 31 закреплена одним концом в отверстии 32 поршневого штока 23. Опорная часть 28 и кольцо 29. Опорная часть 30 стопорится стопорной поверхностью 33 (не показана). Опорная часть 28 направляется направляющим средством 34 (не показано).

На фиг. 4Е изображено сечение В-В на фиг. 4С. Опорное средство 28 и нагрузочное средство 31 переместились к поршневому штоку 23. Ребро 22.

- 5 006268

На фиг. 4Е изображен альтернативный вариант нагрузочного средства 31. Оно содержит пружины 35 на каждой оси 30.

На фиг. 5А, В, С, Ό, Е, Е, С, Н показаны детали третьего варианта воплощения изобретения. Он представляет собой разновидность первого варианта воплощения изобретения. Уплотнительная часть содержит гибкую проницаемую мембрану для газообразной и/или жидкой среды. Этот материал может изменять свои размеры в трех направлениях, не образуя складок. Уплотнительная часть вмонтирована в уплотнительное кольцо, которое плотно прилегает к стенке камеры. Уплотнительное кольцо прижато к стенке каким-либо нагрузочным средством, например, пружиной по окружности. Уплотнительное кольцо и пружина также опираются на опорное средство, которое может поворачиваться вокруг оси, прикрепленной к поршневому штоку. Это опорное средство может быть нагружено пружиной.

На фиг. 5А изображено продольное сечение поршневого насоса, аналогичного насосу, изображенному на фиг. 3 А. Поршень 49 в начале и 49' в конце хода насоса.

На фиг. 5В изображено поршневое средство в начале хода, содержащее уплотнительное средство 40, например, напряженную оболочку, которая прикреплена к уплотнительному средству 41, например, уплотнительному кольцу. Это уплотнительное кольцо нагружено пружиной 42, которая расположена по окружности уплотнительного средства 41 и уплотнительного средства 40. Центральная ось 39 пружины 42. Уплотнительное кольцо 41 и/или пружина 42 опирается на опорное средство 43, которое может поворачиваться на оси 44, прикрепленной к поршневому штоку 45 и расположенной перпендикулярно центральной оси 19. Оно содержит определенное количество отдельных элементов 43', нагружаемых на сжатие во время хода насоса (сжатия). Эти элементы расположены вокруг окружности уплотнительных средств 40, 41 и нагрузочных средств 42, которые они поддерживают. Опорное средство 43 может быть нагружено пружиной 46. Угол βι между стенкой камеры 2 и опорным средством 43. Поршневой шток 45 выполнен без входного отверстия или клапана. В качестве альтернативы пружине 42 в уплотнительном кольце может быть установлено опорное кольцо и/или нагрузочное кольцо в форме пружины (не показано). Уплотнительный край 48.

На фиг. 5С изображено поршневое средство в конце хода. Толщина уплотнительного средства 40', 41' увеличилась по сравнению с толщиной в начале хода: 40, 41. Пружина 46'. Угол β2 между стенкой 5 и опорным средством 43 в конце хода.

На фиг. 5Ό изображено сечение С-С на фиг. 5А с опорным средством 43, осью 44 и скобой 47.

На фиг. 5Е изображено сечение Ό-Ό на фиг. 5А.

На фиг. 5Е показаны два положения поршня 118 (фиг. 5С) и 118' (фиг. 5Н) в камере.

На фиг. 5С изображен поршень, выполненный из композитного материала. Он содержит оболочку 110 из упругого непроницаемого материал и волокна 111. Волокнистая структура создает куполообразную форму, когда она находится под давлением. Эта форма стабилизирует движение поршня. В качестве альтернативы уплотнительное средство может содержать прокладку, волокна и покрытие (не показано). Если прокладка не плотная, то можно добавить непроницаемую оболочку (не показано). Все материалы на стороне сжатия поршня отвечают определенным экологическим требования камеры. Оболочка закреплена в уплотнительной части 112. Внутри оболочки и уплотнительной части можно установить пружинящее кольцо 113, которое способно упруго деформироваться в своей плоскости и которое усиливает нагрузку кольца 114. Уплотнительный край 117.

На фиг. 5Н изображен поршень по фиг. 5С в конце хода насоса. Купол сжался, приняв форму 115, если все еще имеет место полное избыточное давление. Форма 110' возникает в результате уменьшения избыточного давления, например, после выпуска рабочей среды.

На фиг. 6А, В, С изображены детали четвертого варианта воплощения изобретения. Поршневое средство содержит резиновую трубку с усилением, например, в виде обвивающей текстильной нити или шнура. Нейтральный угол между касательной к усилительной обмотке и центральной линией шланга (так называемый угол плетения) математически вычислен равным 54°44'. Шланг, находящийся под внутренним давлением, не изменяет размеры (длину, диаметр), если отсутствует удлинение усилительного средства. В этом варианте воплощения изобретения диаметр поршневого средства уменьшается относительно уменьшающегося диаметра сечения камеры при повышенных давлениях. Угол плетения должен быть шире, чем нейтральный. Основная часть продольного сечения нагнетательной камеры имеет приблизительно коническую форму в результате поведения поршневого средства. В конце хода насоса, когда сжатая среда удалена из камеры, диаметр поршневого средства увеличивается, а его длина уменьшается. Увеличение диаметра не составляет практической проблемы. Уплотняющее усилие поршня на стенку нагнетательной камеры должно возрастать при увеличении давления. Это может быть реализовано, например, путем выбора такого угла плетения, при котором диаметр поршня уменьшается немного меньше, чем диаметр поперечного сечения камеры. Следовательно, угол плетения можно также выбрать меньше, чем нейтральный угол и/или равный ему. В общем, выбор угла плетения полностью зависит от расчетных технических условий, и поэтому он может быть шире, и/или уже, и/или нейтральным. Возможно даже, чтобы угол плетения был разным на разных участках поршня. Возможно также, чтобы в одном и том же сечении поршня присутствовало несколько усилительных слоев с одинаковыми и/или

- 6 006268 разными углами плетения. Можно использовать любой тип усиливающего материала и/или усилительной структуры. Усилительные слои могут быть расположены в любом месте продольного сечения поршня. Количество оболочек и/или покрытий может быть больше одного. Возможно также отсутствие покрытия. Поршневое средство может также содержать нагрузочное и опорное средства, например, как продемонстрированные выше. Чтобы можно было адаптироваться к большим изменениям площади сечения камеры, требуется несколько иная конструкция поршневого средства. Конус теперь содержит волокна, находящиеся под натяжением. Они свернуты вместе вверху конуса вблизи поршневого штока и на открытой стороне конуса внизу поршневого штока. Они могут быть также прикреплены к самому поршневому штоку. Расположение волокон может быть, например, таким, чтобы их натяжение возрастало с увеличением давления в камере насоса, в которой должна сжиматься среда. Конечно, возможны и другие конфигурации, все зависит только от технических условий. Они деформируют оболочку конуса, так что она адаптируется к сечению камеры. Волокна могут свободно лежать на прокладке или в каналах между прокладкой и покрытием, или они могут быть интегрированы в один из этих элементов или в оба. Необходимо предусмотреть нагрузочное средство, чтобы получить соответствующее уплотнение со стенкой, когда под конусом еще нет давления. Нагрузочный элемент, например, пружинящий элемент в форме кольца, пластины и т.п., может быть внедрен в оболочку, например, в процессе формовки. Лучше, чтобы конус был подвешен на поршневом штоке, чем предыдущие варианты, потому что в данном случае поршень будет испытывать нагрузку от натяжения. Это обеспечивает лучшую сбалансированность и требует меньше материала. Оболочка и покрытие поршня могут быть выполнены из упруго деформируемого материала, отвечающего определенным экологическим требованиям, при этом волокна могут быть упругими или жесткими и выполнены из соответствующего материала.

На фиг. 6А изображено продольное сечение насоса с камерой 60. Части 61, 62, 63, 64, 65 стенки выполнены как цилиндрическими (61, 65), так и коническими (62, 63, 64). Переходы 66, 67, 68, 69 между этими частями. Поршень 59 в начале и 59' в конце хода насоса.

На фиг. 6В изображено поршневое средство 50, шланг с усилением 51. Шланг прикреплен к поршневому штоку 6 зажимом 52 или аналогичным элементом. Поршень 6 имеет ребра 56 и 57. Ребра 56 предотвращают движение поршневого средства 50 относительно поршневого штока 6 в направлении колпачка 7, а ребра 57 предотвращают движение поршневого средства 50 относительно поршневого штока 6 в противоположную сторону от колпачка 7. Возможны и другие конфигурации посадки (не показаны). Снаружи шланга выступ 53 прижат к стенке 61 камеры 60. Кроме усиления 51 шланг содержит прокладку 55. В качестве примера также показано покрытие 54. Форма продольного сечения поршневого средства является примерной. Уплотнительный край 58.

На фиг. 6С изображено поршневое средство в конце хода, когда газообразная и/или жидкая среда находится под давлением.

Поршневое средство может быть сконструировано таким образом, что диаметр изменяется только в результате радиального изменения (не показано).

На фиг. 6Ό изображен поршень 189 по фиг. 6Е и 189' по фиг. 6Е, соответственно, в начале и в конце хода насоса в камере по фиг. 6А.

На фиг. 6Е изображено поршневое средство, которое имеет приблизительно коническую общую форму с верхним углом 1/2ε₁. Вид на чертеже показывает ситуацию, когда на стороне камеры отсутствует избыточное давление. Конус смонтирован в верхней части на поршневом штоке 180. Конус открыт в сторону поршня, находящуюся под давлением. Покрытие 181 содержит уплотнительную часть, показанную в виде выступа 182 с уплотнительным краем 188, и вставленный пружинящий элемент 183, волокна 184 в качестве опорного средства и прокладку 185. Элемент 183 создает нагрузку на покрытие, так что выступ 182 уплотняет стенку камеры, если отсутствует избыточное давление на стороне камеры. Волокна 184 могут лежать в каналах 186, и они показаны расположенными между покрытием 181 и прокладкой 185. Прокладка 185 может быть непроницаемой, в противном случае на прокладке 185 на стороне под давлением предусмотрен отдельный слой 209 (не показан). Волокна прикреплены в верхней части 187 конуса к поршневому штоку 180 и/или друг к другу. Та же ситуация существует и в нижнем конце поршневого штока 180.

На фиг. 6Е изображено поршневое средство в конце хода. Верхний угол здесь равен 1/2ε₂.

На фиг. 7А, В, С, Ό, Е показаны детали пятого варианта воплощения насоса с поршнем, выполненным в виде другой композитной структуры, содержащей основной материал, обладающий высокой эластичностью во всех трех измерениях и очень высокой степенью релаксации. Если он сам по себе не плотный, его можно сделать таковым, например, предусмотрев гибкую мембрану на стороне под давлением поршневого средства. Осевая жесткость обеспечивается с помощью нескольких встроенных элементов жесткости, которые в поперечном сечении расположены так, чтобы оптимально заполнить это сечение, а промежуточное расстояние тем меньше, чем меньше диаметр поперечного сечения, что в большинстве случаев означает, что тем выше давление в нагнетательной камере. В продольном сечении поршня элементы жесткости лежат под несколькими углами между аксиальным направлением и направлением поверхности поршневого средства. Чем выше показатели давления, тем меньше эти углы и тем

- 7 006268 ближе они к аксиальному направлению. Поэтому усилия передаются на опорное средство, например, прокладку, которая присоединена к поршневому штоку. Поршневое средство может производиться массовым методом, что обеспечивает его дешевизну. Элементы жесткости и, если необходимо, уплотнительное средство в форме гибкой мембраны, могут быть получены методом литья под давлением вместе с основным материалом за одну операцию. Например, ребра жесткости могут быть соединены друг с другом вверху, что облегчает работу с ними. Можно также выполнить мембрану методом выжигания ее в основном материале во время или после литья под давлением. Это особенно удобно, если основным материалом является термопласт. В этом случае не надо выжигать шарниры.

На фиг. 7Р, С, Η, I, 1. К изображены варианты камеры и шестой вариант поршня, пригодного для данной камеры. Шестой вариант воплощения поршня является разновидностью одного из показанных на фиг. 7А, В, С, Б, Е поршней. Если изменение площади поперечного сечения поршня и/или камеры между двумя положениями в направлении движения является непрерывным, но все еще настолько велико, что приводит к утечкам, то целесообразно минимизировать изменение других параметров поперечного сечения. Это можно проиллюстрировать с помощью, например, круглого поперечного сечения (фиксированной формы): окружность круга равна пБ, а его площадь равна 1/4пБ² (Б - диаметр круга). Это значит, что уменьшение Б приведет только к линейному уменьшению окружности и квадратичному уменьшению площади. Можно даже сохранить окружность и уменьшить только площадь. Если также и форма фиксированная, например, в виде круга, то существует определенная минимальная площадь. Можно произвести специальные вычисления, в которых параметром является форма, используя приведенные ниже разложения в ряд Фурье. Поперечное сечение нагнетательной камеры и/или поршня может иметь любую форму, и ее можно очертить по меньшей мере, одной кривой. Эта кривая замкнута и может быть приблизительно определена двумя уникальными модулярными параметризирующими разложениями в ряд Фурье, по одному для каждой координатной функции:

/(х) = ^ + £с/х>$рх) + &,пп(.рх) где .

= |ф'/(х)соз(рх)Л:

^йр ” —Г/(Ч5>п(рх)<£г я

0<χ<2π, кеВ.

рао, реи_о с_р = взвешенные по косинусу средние значения £(х), б_р = взвешенные по синусу средние значения £(х), р = представление порядка тригонометрической мелкости разбиения.

На фиг. 7Р, 7К представлены примеры этих кривых, полученных с использованием набора разных параметров в следующих формулах. В этих примерах было использовано только два параметра. Если используется больше коэффициентов, то можно найти оптимизированные кривые, которые отвечают другим важным требованиям, например, криволинейным переходам, кривые которых имеют определенные максимальные радиусы и/или, например, максимуму натяжения в уплотнительной части, который при определенных предпосылках не может превышать определенный максимум.

Этой формулой могут быть описаны все виды замкнутых кривых, например, С-образная кривая (см. РСГ/БК 97/00223, фиг. 1А). Одной из характерных черт этих кривых является то, что если провести линию от математического полюса, лежащего в этой плоскости сечения, то она пересечет эту кривую, по меньшей мере, один раз. Эти кривые симметричны относительно линии в плоскости сечения, и их также можно получить с помощью одного описанного ниже разложения в ряд Фурье. Поршень или камеру будет легче изготовить, когда кривая поперечного сечения симметрична относительно линии, лежащей в плоскости сечения, проходящей через математический полюс. Такие регулярные кривые можно приблизительно определить одним разложением в ряд Фурье:

с ·

Λ·«)“·τ+Σ<> «*(/“) я > 2 д.о где г

^с₽ ⁼ —£'/(х)СО5(рх)<Д

0<χ<2π, х еЯ р20, ρεΝ_ο с_р = взвешенные средние значения £(х), р = представление порядка тригонометрической мелкости разбиения.

Когда от математического полюса проводится линия, она всегда пересечет данную кривую только один раз.

Специфические сформированные секторы сечения камеры и/или поршня можно приблизительно определить следующей формулой:

- 8 006268 где /(9 = у+£^с,««(³/»)

Й

Ср = -]р/(х)сО5(Зрх)£&

0<х<2п, хеК р^О, реМ_о с_р = взвешенные средние значения £(х), р = представление порядка тригонометрической мелкости разбиения, и где это сечение в полярных координатах приблизительно представлено следующей формулой:

г = Ге + а

где

Го £0, >0,

Ζ0,

0<φ<2π, и где г = предел лепестков в круглом сечении активизирующего штифта, г₀ = радиус круглого сечения вокруг оси активизирующего штифта, а - масштабный коэффициент для длины лепестков,

Гтах= Го + а , т = параметр для определения ширины лепестка, η = параметр для определения количества лепестков, φ = угол, который связывает кривую.

Впускное отверстие расположено близко к концу хода в силу характера уплотнительной части поршневого средства.

На фиг. 7 А изображен в продольном сечении поршневой насос с нагнетательной камерой 70 с цилиндрической частью 71, переходом 72 к непрерывной вогнутой криволинейной части 73, другим переходом 74 к почти цилиндрической части 75. Поршневое средство 76 и 76' показано соответственно в начале и в конце хода насоса. В конце выпускного канала 77 может быть установлен контрольный клапан (не показан).

На фиг. 7В изображено поршневое средство 76, содержащее эластичный материал 79, который придает продольному сечению поршня при низких давлениях приблизительно коническую форму. Материал также служит в качестве нагрузочного средства. Нижняя часть содержит уплотнительное средство 80, которое может быть сложено в радиальном направлении, это уплотнительное средство 80 также частично работает в качестве нагрузочного средства. Главное опорное средство состоит из элементов жесткости 81 и 82, причем элемент жесткости 81 в основном держит уплотнительный край 83 поршневого средства у стенки нагнетательной камеры 70, а другой элемент 82 жесткости передает нагрузку от уплотнительного средства 80 и основного материала 79 на опорное средство 84, например, прокладку, которая, в свою очередь, опирается на поршневой шток 6. При этом положении поршневого средства 76 уплотнительное средство 80 все еще находится в слегка сложенном состоянии, так что складка 85 будет нагружать уплотнительный край 83 тем больше, чем выше будет давление в камере 70. Элементы 82 жесткости соединены друг с другом вверху с помощью соединения 86. В этом положении поршневого средства 70 элементы жесткости 81 и 82 образуют углы γ и δ с центральной осью 19, где угол δ приблизительно параллелен центральной оси 19 нагнетательной камеры 70. Угол φ₁ между поверхностью поршня 76 и центральной осью 19.

На фиг. 7С изображено поршневое средство 76' в конце хода насоса. Уплотнительное средство 80 сложилось, а упругий материал 79 сжался, так что элементы 81, 82 жесткости направлены приблизительно параллельно центральной оси 19. Угол φ2 между поверхностью поршневого средства 76' и центральной осью 19 положительный, но почти равен нулю. Уплотнительное средство 80'.

На фиг. 7Ό изображено поперечное сечение Е-Е поршневого средства 76, иллюстрирующее основной эластичный материал 79, элементы 81 и 82 жесткости, складки 87 уплотнительного средства 80. Поршневой шток 6.

На фиг. 7Е изображено поперечное сечение Е-Е поршневого средства 76', показывающее основной

- 9 006268 эластичный материал 79, элементы жесткости 81 и 82, складки 87 уплотнительного средства 80. Ясно видно, что эластичный материал 79 сжат.

На фиг. 7Р изображен ряд поперечных сечений камеры, у которой площадь уменьшается определенными шагами, а окружность остается постоянной, они определяются двумя уникальными модулярными параметризирующими разложениями в ряд Фурье, по одному для каждой координатной функции. Вверху слева показано сечение, являющееся исходным для данного ряда. Внизу фигуры приведен набор используемых параметров. Этот ряд показывает уменьшение площади поперечного сечения, но можно также увеличивать эти площади, оставляя окружность постоянной.

На фиг. 70 изображено продольное сечение камеры 162, у которой площади поперечного сечения изменяются, оставляя неизменной окружность вдоль центральной оси. Поршень 163. Камера имеет части с разными площадями поперечного сечения частей 155,156,157,158 стенки. Переходы 159,160,161 между частями стенки. Показаны сечения 0-0, Н-Н и Ι-Ι. Сечение 0-0 почти круглое, а сечение Н-Н 152 имеет площадь, составляющую приблизительно 90-70% площади сечения 0-0.

На фиг. 7Н изображено поперечное сечение Н-Н 152 на фиг. 70 и заштрихованная линия для сравнения с сечением 0-0 150. Сечение Н-Н имеет площадь, составляющую приблизительно 90-70% площади сечения 0-0. Переход 151 выполнен плавным. Также показана самая маленькая часть камеры, составляющая приблизительно 50% площади сечения 0-0.

На фиг. 7Ι изображено поперечное сечение Ι-Ι на фиг. 70 и заштрихованные линии показывают для сравнения сечение 0-0. Поперечное сечение Ι-Ι имеет площадь, составляющую приблизительно 70% площади сечения 0-0. Переход 153 выполнен плавным. Также показана самая малая часть камеры.

На фиг. 71 изображен вариант поршня на фиг. 7А-С в сечении Н-Н на фиг. 70. В данном случае поршень выполнен из эластичного материала, который к тому же является непроницаемым, так что не требуется отдельное уплотнительное средство.

На фиг. 7К изображен ряд поперечных сечений камеры, у которой площадь уменьшается определенными шагами, а окружность остается постоянной, они определены двумя уникальными модулярными параметризирующими разложениями в ряд Фурье, по одному для каждой координатной функции. Вверху слева показано исходное сечение этого ряда. Набор используемых параметров показан в нижней части фигуры. Этот ряд показывает уменьшение площади поперечного сечения, но можно также увеличивать эти площади, оставляя окружность постоянной.

На фиг. 8А, В, С показан седьмой вариант воплощения насоса, поршневое средство которого выполнено в виде другой композитной структуры, содержащей сжимаемую среду, например, газообразную среду, которой может быть, например, воздух (можно также использовать только несжимаемую среду, например, жидкую среду, которой может быть, например, вода, или комбинацию сжимаемой и несжимаемой среды), в закрытой камере, которая выполнена, например, в виде усиленного шланга. Возможно, чтобы прокладка, усиление и покрытие на стороне насосного средства под давлением отличались от тех же элементов на стороне без давления, - здесь оболочка может быть сформована предварительно и сохранять свою форму в течение хода насоса. Также возможно, чтобы оболочка была выполнена из двух или более предварительно сформованных частей, - одна на стороне насосного средства без давления, а другая на стороне под давлением (см. фиг. 8В, часть X относительно частей Υ+Ζ). Во время хода насоса эти две части шарнирно входят друг в друга (см. фиг. 8В, XΥ и ΖΖ) . Данная адаптация уплотнительного края к камере в поперечном сечении приводит к изменению сечения поршня на его уплотнительном крае, а это изменяет объем внутри поршня. За счет этого изменяется давление сжимаемой среды, а значит и уплотнительное усилие. Более того, сжимаемая среда действует как опорная часть, так как она передает нагрузку на поршне поршневому штоку.

На фиг. 8А показано продольное сечение нагнетательной камеры 90, содержащее непрерывную выпуклую кривую 91, с поршнем 92 в начале хода насоса и 92' в его конце. Часть камеры 90 с высоким давлением содержит выпускной канал 93 и впускной канал 94, которые оба имеют контрольные клапаны 95 и 96, соответственно (не показаны). Для применений с низкими давлениями контрольный клапан 95 можно исключить.

На фиг. 8В изображен поршень 92, который вулканизирован непосредственно на поршневом штоке 97 и содержит сжимаемую среду 103, с прокладкой 99, усилением 100 и покрытием 101. Часть X оболочки 99, 100, 101 сформована предварительно, как и части Υ и Ζ на стороне под давлением поршневого средства 92. Шарнир ΧΥ показан между частью X и частью Υ оболочки. Часть X образует средний угол η, с центральной осью 19 нагнетательной камеры 90. Части Υ и Ζ соединены друг с другом и расположены под углом К! друг к другу, который выбран так, чтобы силы были направлены в основном на поршневой шток. Угол λ между частями Υ' и Ζ' выбран таким образом, что чем выше усилие в камере, тем ближе эта часть будет к перпендикуляру к центральной оси. Шарнир ΖΖ между половиной части Ζ. Уплотнительный край 102.

На фиг. 8С изображен поршень в конце хода. Часть X' оболочки теперь образует угол η₂ с центральной осью, а части X' и Υ' образуют между собой угол к₂ и практически не изменился угол λ между X' и Υ'. Угол между половинами части Ζ приблизительно равен нулю. Уплотнительный край 102' и сжа

- 10 006268 тая среда 103'.

На фиг. 9 А, В, С, Ό показаны детали комбинации нагнетательной камеры с фиксированными размерами и восьмого варианта поршня, который может изменять свои размеры. Поршень представляет собой надувное тело, которое заполняет поперечное сечение камеры. Во время хода оно постоянно изменяет свои размеры на уплотнительном крае и вблизи него. Материалом служит композит, состоящий из упруго деформируемой прокладки и опорного средства, такого как волокна (например, из стекла, бора, углерода или арамида), ткань, нити или тому подобного. В зависимости от структуры волокна и общей результирующей нагрузки на поршень (поршень изображен в условиях слегка избыточного внутреннего давления), он может принимать приблизительно форму шара или эллиптического тела (в виде мяча для регби) или любую промежуточную между ними форму, а также другие формы. Уменьшение площади поперечного сечения, например, камеры вызывает уменьшение размера надувного тела в этом направлении, при этом возможно трехмерное уменьшение из-за структуры волокна, которое основано на решеточном эффекте, при котором волокна сдвигаются послойно, независимо друг от друга. Покрытие также выполнено из упруго деформируемого материала, пригодного для конкретных условий в камере. Если ни прокладка, ни покрытие не являются непроницаемыми, то можно использовать отдельный эластичный баллон внутри тела, так как оно содержит газообразную и/или жидкую среду. Опорные средства, например, волокна, могут придавать прочность только в том случае, если давление внутри тела выше, чем снаружи, потому что они тогда будут натянуты. Такое условие давления является предпочтительным для обеспечения соответствующего уплотнения и срока службы. Так как давление в камере может постоянно изменяться, давление внутри тела должно делать то же самое и быть несколько выше, или должно быть всегда выше в любой точке хода насоса, оставаясь при этом постоянным. Последнее решение можно использовать только для низких давлений, так как в противном случае поршень может быть защемлен в камере. При более высоких давлениях в камере необходимо какое-либо устройство, позволяющее изменять внутреннее давление в соответствии с изменениями давления в камере плюс немного выше. Это можно обеспечить с помощью нескольких разных устройств - регулирующих нагрузку средств, построенных на принципе изменения объема и/или давления среды внутри поршня, и/или изменения температуры среды, находящейся внутри, возможны также другие принципы, например, соответствующий выбор материала оболочки поршня, например, определенного типа резины, если это способность деформироваться определяется модулем Е, или соответствующим выбором относительного количества сжимаемой части объема внутри надувного тела и его сжимаемости. В данном случае внутри поршня используется несжимаемая среда. При изменении размера площади поперечного сечения на уплотнительном крае изменяется объем поршня, так как размер поршня в направлении движения постоянный. Это изменение вынуждает несжимаемую среду проходить в подпружиненный поршень или из него внутри полого поршневого штока. Можно также расположить такой подпружиненный поршень в другом месте. Совокупность давления, обусловленного изменением объема поршня, и изменения давления в результате пружинящего усилия обуславливает определенное уплотнительное усилие. Пружинящее усилие обеспечивает точную регулировку уплотнительной силы. Улучшить регулировку нагрузки можно путем замены несжимаемой среды определенной комбинаций сжимаемой и несжимаемой среды, где сжимаемая среда действует в качестве регулирующего нагрузку средства. Дополнительное усовершенствование обеспечивается, когда пружину заменяют рабочим усилием поршня камеры, так как это облегчает втягивание поршня благодаря меньшему уплотнительному усилию и меньшему трению. Можно обеспечить повышение температуры среды внутри поршня путем выбора специальной среды, которая может быстро нагреваться.

На фиг. 9 А изображено продольное сечение нагнетательной камеры по фиг. 8 А с поршнем 146 по фиг. 9В в начале хода и по фиг. 9С в конце 146' хода.

На фиг. 9В изображен поршень 146 с надувным телом, стенка которого содержит волокна 130, расположенные так, чтобы обеспечить сферическую форму надувного тела. Покрытие 131 и прокладка 132. Внутри сферы показан непроницаемый баллон 133. Сфера установлена непосредственно на поршневом штоке 120. Она зафиксирована на одном конце колпачком 121, а на другом конце колпачком 122. Полый канал 125 поршневого штока 120 имеет отверстие 123 в своей стороне, находящейся внутри сферы, так что нагрузочное средство, которым является, например, несжимаемая среда 124, заключенная внутри сферы, может свободно проходить в канал 125 поршневого штока 120 и из него. Другой конец канала 125 закрыт подвижным поршнем 126, нагруженным пружиной 127. Эта пружина установлена на поршневом штоке 128. Пружина 127 регулирует давление внутри сферы и уплотнительное усилие. Уплотнительная поверхность 129 находится приблизительно в линейном контакте со смежной стенкой камеры. Волокна изображены только схематически (на всех чертежах настоящей заявки).

На фиг. 9С изображен поршень по фиг. 9В в конце хода, где площадь сечения минимальная. Теперь сфера имеет намного большую уплотнительную поверхность 134, выровненную со смежными стенками камеры. Поршень 126 переместился относительно его положения, показанного на фиг. 9В, так как несжимаемая среда 124' была вытеснена из искаженной сферы. Для уменьшения силы трения можно снабдить уплотнительную поверхность ребрами (не показаны) или покрытием с низким коэффициентом трения (также как и стенку камер - не показано). Так как ни один из колпачков 121 и 122 не может двигаться

- 11 006268 вдоль поршневого штока 120, решетчатый эффект может возникать только на избыточной части материала оболочки. Остальная часть показана в виде выступа 135, который существенно сокращает срок службы, а также увеличивает трение. Уплотнительный край 129'.

На фиг. 9Ό показана усовершенствованная регулировка уплотнительного усилия, обеспечиваемая за счет наличия внутри сферы несжимаемой среды 136 и сжимаемой среды 137. Давление сред регулируется поршнем 138 с уплотнительным кольцом 139 и поршневым штоком 140, который прямо связан с рабочим усилием. Поршень 138 может скользить в цилиндр 141 сферы. Стопор 14 5 фиксирует сферу на поршневом штоке 140.

На фиг. 10 А, В, С показан усовершенствованный поршень, в котором можно освободиться от избытка оболочки при малых сечениях камеры, что позволяет увеличить срок службы и уменьшить трение. Этот способ основан на том, что подвешивание поршня на поршневом штоке позволяет осуществлять поступательное движение и/или поворот относительно поршневого штока в положение, находящееся дальше от той стороны поршня, где имеет место наибольшее давление в камере. Пружина между подвижным колпачком и стопором на поршневом штоке действует в качестве другого регулирующего нагрузку средства.

На фиг. 10А изображено продольное сечение камеры 169 насоса согласно изобретению с двумя положениями поршня 168 и 168', соответственно.

На фиг. 10В изображен поршень с надувной оболочкой, содержащей волокна 171, по меньшей мере, в двух слоях, причем расположение волокон образует приблизительно сферу (эллипсоид) в надутом виде. Если оболочка не плотная, то внутри поршня может быть предусмотрен непроницаемый слой 172. Среда представляет собой комбинацию сжимаемой среды 173, например, воздуха, и несжимаемой среды 174, например, воды. Оболочка 171 закреплена конце поршневого штока в колпачке 175, который прикреплен к поршневому штоку 17 6. Другой конец оболочки подвешен в подвижном колпачке 177, который может скользить по поршневому штоку 176. Колпачок 177 прижат к части под давлением камеры 169 пружиной 178, которая прижата на другом конце к прокладке 179, прикрепленной к поршневому штоку 176. Уплотнительный край 167.

На фиг. 10С изображен поршень по фиг. 10В в конце хода насоса. Пружин 178' сжата. То же самое относится к несжимаемой среде 174' и сжимаемой среде 173'. Оболочка 170' деформирована и теперь имеет большую уплотнительную поверхность 167'.

На фиг. 11А, В, С показан поршень, который имеет на обоих концах в направлении движения поршневого штока подвижный колпачок, который принимает избыток материала. Данное усовершенствование поршня предназначено для одностороннего поршневого насоса, однако, этот поршень может быть, в частности, использован в насосе двойного действия, где любой ход, включая ход втягивания, является ходом насоса. Движение оболочки во время работы косвенно ограничивается стопорами на поршневом штоке. Стопоры расположены так, что давление среды в камере не может сорвать поршень с поршневого штока.

На фиг. 11А изображено продольное сечение камеры с усовершенствованным поршнем 208 в начале и конце (208') хода.

На фиг. 11В изображен девятый вариант поршня 208. Оболочка сферы сравнима с той, которая показана на фиг. 10. Непроницаемый слой 190 внутри в данном случае плотно зажат в колпачке 191 в верхней части и колпачке 192 в нижней части. Детали колпачков не показаны, так как можно использовать любые виды сборки. Оба колпачка 191, 192 могут осуществлять поступательное движение и/или поворот на поршневом штоке 195. Это можно обеспечить разными способами, например, с помощью различных видов подшипников, которые не показаны. Колпачок 191 в верхней части может двигаться только вверх из-за наличия стопора 196 внутри поршня. Колпачок 192 в нижней части может двигаться только вниз, потому что стопор 197 препятствует движению вверх. Регулировка уплотнительного усилия обеспечивается комбинацией несжимаемой среды 205 и сжимаемой среды 206 внутри сферы, и подпружиненного поршня 126 внутри поршневого штока 195. Среды могут свободно проходить сквозь стенку 207 поршневого штока через отверстия 199, 200, 201. Уплотнительные кольца или подобные элементы 202, 203 в колпачке сверху и в колпачке снизу, соответственно, уплотняют колпачки 191, 192 относительно поршневого штока. Колпачок 204, показанный в виде привинченного блока в конце поршневого штока 195, уплотняет поршневой шток. Аналогичные стопоры можно расположить в любом месте на поршневом штоке в зависимости от требуемого движения оболочки.

На фиг. 11С изображен поршень по фиг. 11В в конце хода насоса. Колпачок 191 в верхней части переместился на расстояние х от стопора 196, а нижний колпачок 192 прижался к стопору 197. Сжимаемая среда 206' и несжимаемая среда 205'.

На фиг. 12А, В, С показан поршень, усовершенствованный по сравнению с предыдущими. Усовершенствование заключается в улучшении регулировки уплотнительного усилия с помощью регулирующего нагрузку средства, а также в уменьшении трения за счет меньшей поверхности контакта с уплотнением и особенно за счет меньших площадей поперечного сечения. Улучшенная регулировка основана на том факте, что на давление внутри поршня теперь прямо действует давление в камере благодаря наличию пары поршней на одном и том же поршневом штоке, и которое поэтому не зависит от наличия рабо

- 12 006268 чего усилия на поршневом штоке. Это может быть особенно полезно во время остановки в ходе насоса, если рабочее усилие изменяется, например, увеличивается, потому что уплотнительное усилие остается постоянным и не происходит потери герметизации. В конце хода насоса, когда давление в камере уменьшается, втягивание может происходить легче из-за меньшей силы трения. В случае насоса двойного действия, регулирующее нагрузку средство может подвергаться воздействию обеих сторон поршня, например, путем двойной установки регулирующего нагрузку средства (не показано). Показанная конструкция поршней соответствует определенным техническим условиям, например, увеличение давления приводит к увеличению давления в поршне. Другие технические условия могут давать другие компоновки (см. стр. 27, 28). Данное отношение можно спроектировать таким образом, чтобы увеличение было не только линейным. Такая конструкция представляет собой пару поршней, соединенных поршневым штоком. Поршни могут иметь одинаковую площадь, разные размеры и/или переменную площадь. Благодаря специальной структуре волокна и общей результирующей нагрузке (показано с несколько избыточным внутренним давлением) форма поршня в продольном сечении представляет ромбовидную фигуру. Два ее угла в этом сечении работают как уплотнительная поверхность, которая обеспечивает меньшую площадь контакта за счет меньших поперечных сечений камеры. Размер поверхности контакта может быть увеличен за счет обеспечения ребристой наружной поверхности оболочки поршня. Стенка камеры и/или наружная сторона поршня может иметь покрытие, например, из нейлона, или быть выполнена из материала с низким коэффициентом трения.

На фиг. 12 А изображены продольное сечение комбинации поршня и камеры и десятый вариант поршня 222 в начале и конце (222') хода в камере 216.

На фиг. 12В изображен поршень, основная конструкция которого описана со ссылкой на фиг. 11В и 11 С. Оболочка снаружи имеет ребра 210. Оболочка и непроницаемый слой 190 внутри зажаты сверху между внутренней частью 211 и наружной частью 212, которые привинчены друг к другу. Внизу аналогичная конструкция состоит из внутренней части 213 и наружной части 214. Внутри поршня находится сжимаемая среда 215 и несжимаемая среда 219. Давление внутри поршня регулируется поршневым устройством, которое приводится в действие непосредственно давлением в камере 216. Поршень 148, который соединен с нагнетательной камерой 216 внизу, установлен на поршневом штоке 217, а на другой стороне установлен другой поршень 149, который соединен со средой поршня 222. Поршневой шток 217 направляется подшипником 218 скольжения, хотя можно также использовать другие типы подшипников (не показано). Поршни с обеих сторон поршневого штока 217 могут иметь разные диаметры, возможно даже, что цилиндр 221, в котором они оба движутся, состоит из двух камер, которые могут быть выполнены согласно настоящему изобретению, тогда и поршень и/или поршни также выполнены согласно изобретению. Уплотнительный край 220. Поршневой шток 224. Расстояние б между поршнем 148 и проходом 223.

На фиг. 12С изображен поршень по фиг. 12А в конце хода, когда в камере 216 еще имеется высокое давление. Уплотнительный край 220'. Регулирующие нагрузку средства 148' находятся на разном расстоянии от прохода 223 в направлении камеры. Поршни 148' и 149' показаны расположенными на большем расстоянии б₂ от прохода 223, чем на фиг. 12В.

На фиг. 13А, В, С показана комбинация насоса с нагнетательной камерой, имеющей упруго деформируемую стенку с разными площадями поперечного сечения, и поршнем с фиксированной геометрической формой. Внутри корпуса, например, в виде цилиндра с фиксированными геометрические размерами, расположена надувная камера, которая надувается какой-либо средой (несжимаемой и/или сжимаемой). Можно также обойтись без корпуса. Надувная стенка содержит, например, композит, состоящий из прокладки, волокна и покрытия или также с добавлением непроницаемой оболочки. Угол уплотнительной поверхности поршня несколько больше, чем сравнительный угол стенки камеры к оси, параллельной движению. Это различие между углами и тот факт, что мгновенная деформация стенки поршнем происходит с некоторой задержкой (например, при использовании вязкой несжимаемой среды в стенке камеры и/или соответствующей регулировки регулирующих нагрузку средств, которые подобны средствам, описанным ранее для поршней), обеспечивает уплотнительный край, у которого может изменяться расстояние до центральной оси камеры во время движения между двумя положениями поршня и/или камеры. Этим обеспечиваются изменения площади сечения во время хода, и тем самым расчетное рабочее усилие. Однако сечение поршня в направлении движения может также быть равным или с отрицательным углом относительно угла стенки камеры, в этих случаях носовая часть поршня должна быть закруглена. В последних описанных случаях труднее обеспечить изменяющуюся площадь сечения, а значит и расчетное рабочее усилие. Стенка камеры может быть снабжена всеми описанными ранее регулирующими нагрузку средствами, одно из которых проиллюстрировано на фиг. 12В, а при необходимости и регулирующими форму средствами.

На фиг. 13А изображен поршень 230 в четырех положениях в камере 231. Вокруг расположена надувная стенка корпуса 234 с фиксированными геометрическими размерами. Внутри стенки 234 находится сжимаемая среда 232 и несжимаемая среда 233. Может быть предусмотрено клапанное устройство для надувания стенки (не показано). Форма поршня на стороне без давления является только примером, демонстрирующим принцип уплотнительного края.

- 13 006268

Фиг. 13В изображает поршень после начала хода. Расстояние между уплотнительным краем 235 и центральной осью 236 равно ζ₁.

Угол ξ между уплотнительным краем 235 поршня и центральной осью 236 камеры. Угол ν между стенкой камеры и центральной осью 236. Видно, что угол ν меньше, чем угол ξ. Уплотнительный край 235 располагается так, что угол ν сравнивается по величине с углом ξ. Другие варианты воплощения поршня не показаны.

На фиг. 13С поршень изображен во время хода. Расстояние от уплотнительного края 235 до центральной оси 236 равно ζ₂, это расстояние меньше, чем ζ₁.

На фиг. 13Ό поршень изображен почти в конце хода. Расстояние от уплотнительного края 235 до центральной оси 236 равно ζ₃, это расстояние меньше, чем ζ₂.

На фиг. 14 изображена комбинация стенки камеры и поршня, которые имеют переменную геометрическую форму и адаптируются друг к другу во время хода насоса, обеспечивая постоянное уплотнение. Показана камера, изображенная на фиг. 13 А, но в данном случае она содержит только несжимаемую среду 237 и поршень 222 в начале хода, а поршень 222' показан как раз перед концом хода. Здесь также можно использовать все другие варианты поршня, который может изменять размеры.

Если данный поршневой насос является ручным насосом для накачки шин, его можно снабдить встроенным соединительным элементом, описанным в заявках РСТ/ОК 96/00055 (включая частично продолжающую заявку США от 18 апреля 1997г.), РСТ/ОК 97/00223 и/или РСТ/ОК 98/00507. Соединительные элементы могут содержать встроенные манометры любого типа. В предложенный поршневой насос, используемый, например, в качестве ножного насоса или автомобильного насоса для накачки шин, может быть встроен манометр.

Описанные выше надувные поршни с оболочкой, имеющей волокнистое строение, предусмотрено избыточное давление в поршне относительно давления в камере. Однако, давление в поршне может быть также равным или более низким, чем в камере, при этом волокна вместо растяжения находятся под давлением. Результирующая форма может отличаться от той, которая показана на чертежах. В этом случае регулирующее нагрузку средство должно регулироваться иначе, а волокна должны иметь опору. Регулирующее нагрузку средство, показанное, например, на фиг. 9В или 12В, должно быть выполнено таким образом, чтобы движение поршневого средства создавало всасывание в поршень, например, путем удлинения поршневого штока, при этом поршни теперь находятся на другой стороне отверстий в поршневом штоке. В данном случае поршень изменяет форму по-другому и может сплющиться, что уменьшает срок службы.

Описанные выше варианты воплощения изобретения позволяют получать надежные и недорогие насосы, оптимизированные для ручной работы, например, универсальные велосипедные насосы, удобные для использования женщинами и подростками. Показанные формы стенок нагнетательной камеры (продольное и/или поперечное сечение) и/или поршневого средства насосов являются примерными и могут быть изменены в зависимости от технических условий, предъявляемых к конструкции насоса. Изобретение можно также использовать во всех видах насосов, например, в многоступенчатых поршневых насосах, двухфункциональных насосах, поршневых насосах, приводимых в действие двигателем, насосах, в которых движется, например, только камера или поршень, а также в насосах, в которых камера и поршень движутся одновременно. В этих поршневых насосах можно качать среду любого вида. Такие насосы можно использовать для любых видов применения, например, пневматических и/или гидравлических. Изобретение также можно использовать в неручных насосах. Уменьшение прикладываемого усилия обеспечит существенное снижение капиталовложений в оборудование и энергопотребность во время работы. Камеры можно изготавливать, например, методом литья под давлением, из тянутых труб, и т.д.

Предпочтительные варианты воплощения комбинации камеры и поршня были описаны на примерах ее использования в поршневом насосе. Однако данное изобретение этим не ограничено, так как решающим фактором для типа применения: насос, привод, амортизатор или двигатель, является главным образом положение клапанного устройства камеры помимо того факта, какой элемент или среда инициирует движение. В поршневом насосе среда всасывается в камеру, которая после этого закрывается клапанным устройством. Среда сжимается за счет движения камеры и/или поршня, и клапан выпускает сжатую среду из камеры. В приводе среда сжимается в камере клапанным устройством и поршень и/или камера движется, инициируя движение присоединенного устройства. В амортизаторах камера может быть полностью закрыта, и внутри камеры сжимаемая среда может сжиматься в результате движения камеры и/или поршня. Если внутри камеры находится несжимаемая среда, то, например, поршень может быть снабжен несколькими небольшими каналами, которые создают динамическое трение, тормозя тем самым движение. Изобретение можно также использовать в двигателях, где среда используется для движения поршня и/или камеры, которая может вращаться вокруг оси, например, в моторах. Принципы изобретения могут быть применены во всех перечисленных выше применениях. Принципы изобретения можно также использовать в других пневматических и/или гидравлических применениях, не считая описанных выше поршневых насосов.

- 14 006268

Описанные выше различные варианты воплощения изобретения служат только иллюстрацией и не ограничивают изобретение. Для специалистов будут очевидны различные модификации, изменения и комбинации элементов, которые можно осуществить в настоящем изобретении, не следуя строго описанным и проиллюстрированным примерным вариантам воплощения и применения изобретения и не выходя за рамки объема притязаний настоящего изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Комбинация камеры и поршня, содержащая удлиненную камеру (1, 60, 70, 90), ограниченную внутренней стенкой (2, 3, 4, 5, 61, 62, 63, 64, 65, 71, 73, 74, 75), и поршневое средство (20, 20', 49, 49', 76, 76', 118, 118', 189, 189'), расположенное в указанной камере с возможностью перемещения относительно нее, по меньшей мере, между первым и вторым продольными положениями камеры с созданием уплотнения, при этом поперечное сечение камеры имеет различную площадь в первом и втором продольных положениях и, по меньшей мере, по существу, непрерывно изменяющуюся площадь в промежуточных продольных положениях между указанными первым и вторым положениями, причем площадь поперечного сечения в первом продольном положении больше, чем во втором продольном положении, указанное поршневое средство выполнено с возможностью своей адаптации и адаптации уплотнительного средства к различным площадям поперечного сечения камеры во время относительного перемещения поршневого средства из первого продольного положения через промежуточные продольные положения во второе продольное положение камеры, причем поршневое средство (20, 20', 49, 49', 76, 76', 118, 118', 189, 189') содержит несколько, по меньшей мере, по существу, жестких опорных элементов (10, 43, 43', 81, 82, 184), прикрепленных с возможностью поворота к общему элементу (6, 45, 180), упруго деформируемое средство (8, 8', 41, 41', 79, 181), поддерживаемое указанными опорными элементами и предназначенное для уплотнения внутренней стенки (2, 3, 4, 5, 71, 73, 75) камеры (1, 60, 70), причем опорные элементы установлены с возможностью поворота относительно продольной оси (19) камеры (1, 60, 70) на угол, составляющий от (α1, β1) до (α2, β2).
2. Комбинация по п.1, в которой опорные элементы заделаны в упруго деформируемое средство (79, 181), поддерживаемое указанными опорными элементами и предназначенное для уплотнения внутренней стенки (61, 62, 63, 64, 65, 71, 73, 75) камеры (60, 70, 162).
3. Комбинация по п.1, в которой поршневое средство содержит натянутые волокна.
4. Комбинация по п.1 или 2, в которой опорные элементы (10, 43, 43', 81, 82, 184) установлены с возможностью поворота относительно продольной оси (19) на угол от 10 до 40°.
5. Комбинация по п.4, в которой опорные элементы (10, 43, 43', 80, 81) установлены с возможностью поворота с обеспечением расположения, по меньшей мере, примерно параллельно продольной оси (19).
6. Комбинация по п.1 или 2, в которой общий элемент (6, 45, 180) прикреплен к рукоятке, которой пользуется оператор, а опорные элементы (10, 43, 43', 81, 82, 184) проходят в камере (1, 60, 70) в направлении, проходящем относительно в сторону от этой рукоятки.
7. Комбинация по п.1 или 6, дополнительно содержащая средства (9, 9', 46, 46', 79, 183) прижатия опорных элементов (10, 43, 43', 81, 82, 184) к внутренней стенке (2, 3, 4, 5, 71, 73, 75) камеры (1, 21, 60, 70).
8. Комбинация камеры и поршня, содержащая удлиненную камеру (21), ограниченную внутренней стенкой (2, 3, 4, 5), и поршневое средство (36, 36'), расположенное в указанной камере с возможностью перемещения относительно нее, по меньшей мере, между первым и вторым продольными положениями камеры с созданием уплотнения, при этом поперечное сечение камеры имеет различную площадь в первом и втором продольных положениях и, по меньшей мере, по существу, непрерывно изменяющуюся площадь в промежуточных продольных положениях между указанными первым и вторым положениями, причем площадь поперечного сечения в первом продольном положении больше, чем во втором продольном положении, указанное поршневое средство выполнено с возможностью своей адаптации и адаптации уплотнительного средства к различным площадям поперечного сечения камеры во время относительного перемещения поршневого средства из первого продольного положения через промежуточные продольные положения во второе продольное положение камеры, причем поршневое средство содержит упруго деформируемый материал (25, 25'), способный адаптироваться к различной площади поперечного сечения камеры (21) между ее первым и вторым продольными положениями, и свернутую плоскую пружину (31), центральная ось которой проходит, по меньшей мере, по существу, вдоль продольной оси (19) камеры (21) и которая расположена смежно с упруго деформируемым материалом (25, 25') с обеспечением его удержания в продольном направлении.
9. Комбинация по п.8, в которой поршневое средство (36, 36') дополнительно содержит несколько

- 15 006268 плоских опорных средств (28), расположенных между упруго деформируемым материалом (25, 25') и пружиной (З1) и установленных с возможностью поворота по поверхности контакта между пружиной (З1) и упруго деформируемым материалом (25, 25').
10. Комбинация по п.9, в которой опорные средства (28) установлены с возможностью поворота из первого положения во второе положение, причем в первом положении их внешняя граница может находиться в пределах площади поперечного сечения камеры (21) в ее первом продольном положении, а во втором положении их внешняя граница может находиться в пределах площади поперечного сечения камеры (21) в ее втором продольном положении.
11. Комбинация камеры и поршня, содержащая удлиненную камеру (60), ограниченную внутренней стенкой (61, 62, 6З, 64, 65), и поршневое средство (59, 59'), расположенное в указанной камере с возможностью перемещения относительно нее, по меньшей мере, между первым и вторым продольными положениями камеры с созданием уплотнения, при этом поперечное сечение камеры имеет различную площадь в первом и втором продольных положениях и, по меньшей мере, по существу, непрерывно изменяющуюся площадь в промежуточных продольных положениях между указанными первым и вторым положениями, причем площадь поперечного сечения в первом продольном положении больше, чем во втором продольном положении, указанное поршневое средство выполнено с возможностью своей адаптации и адаптации уплотнительного средства к различным площадям поперечного сечения камеры во время относительного перемещения поршневого средства из первого продольного положения через промежуточные продольные положения во второе продольное положение камеры, причем комбинация содержит шланг, который образует поршневое средство (59) и который при нахождении в первом продольном положении камеры (60) имеет по существу форму конуса, большее основание которого обращено в сторону второго продольного положения камеры (60).
12. Комбинация по п.11, в которой шланг содержит усилительную обмотку, угол плетения которой отличается от значения 54°44'.
13. Комбинация камеры и поршня, содержащая удлиненную камеру (90, 169, 216, 2З1), ограниченную внутренней стенкой (91, 155, 156, 157, 158), и поршневое средство (92, 92', 1З8, 138', 146, 146', 168, 168', 208, 208', 222, 222', 222), расположенное в указанной камере с возможностью перемещения относительно нее, по меньшей мере, между первым и вторым продольными положениями камеры с созданием уплотнения, при этом поперечное сечение камеры имеет различную площадь в первом и втором продольных положениях и, по меньшей мере, по существу, непрерывно изменяющуюся площадь в промежуточных продольных положениях между указанными первым и вторым положениями, причем площадь поперечного сечения в первом продольном положении больше, чем во втором продольном положении, указанное поршневое средство выполнено с возможностью своей адаптации и адаптации уплотнительного средства к различным площадям поперечного сечения камеры во время относительного перемещения поршневого средства из первого продольного положения через промежуточные продольные положения во второе продольное положение камеры, причем поршневое средство (92, 92', 146, 146', 168, 168', 208, 208', 222, 222', 222) содержит упруго деформируемый контейнер, содержащий деформируемый материал (103, 103', 124, 124', 136, 137, 173, 173', 174, 174', 205, 205', 206, 206', 215, 215', 219, 219').
14. Комбинация по п.13, в которой деформируемый материал (103, 103', 124, 124', 136, 137, 173, 173', 174, 174', 205, 205', 206, 206', 215, 215', 219, 219') представляет собой текучую среду или смесь текучих сред, таких как вода, пар и/или газ или пеноматериал.
15. Комбинация по п.13 или 14, в которой поперечное сечение контейнера, перпендикулярное продольному направлению, при нахождении контейнера в первом продольном положении камеры (90, 169,

216, 231) имеет первую форму, отличающуюся от второй формы, которую имеет поперечное сечение контейнера при его нахождении во втором продольном положении камеры.
16. Комбинация по п.15, в которой по меньшей мере часть деформируемого материала (103, 103', 137, 173, 173', 206, 206', 215, 215') является сжимаемой, а площадь сечения первой формы больше площади сечения второй формы.
17. Комбинация по п.16, в которой деформируемый материал (124, 124', 136, 174, 174', 205, 205', 219, 219') является, по меньшей мере, по существу, несжимаемым.
18. Комбинация по п.13 или 14, в которой контейнер является надувным.
19. Комбинация по любому из пп.13-18, в которой поршневое средство (146, 146', 208, 208', 222, 222', 222) содержит закрытую полость (125), сообщающуюся с деформируемым контейнером и имеющую переменный объем.
20. Комбинация по п.19, в которой указанный объем регулируется вручную.
21. Комбинация по п.19, в которой закрытая полость (125) содержит подпружиненный поршень (126, 138, 138', 149, 149') для изменения давления.
22. Комбинация по любому из пп.19-21, дополнительно содержащая средство (148, 148', 149, 149',

217, 218) ограничения объема закрытой полости (125) с обеспечением связи давления текучей среды в

- 16 006268 камере закрытой полости (125) с давлением, действующим на поршневое средство (222, 222', 222) при нахождении последнего во втором продольном положении камеры (216).
23. Комбинация по п.22, в которой средство (148, 148', 149, 149', 217, 218) ограничения выполнено с возможностью ограничения давления в закрытой полости (125), по меньшей мере, по существу, идентичного давлению, действующему на поршневое средство (222, 222', 222) при нахождении последнего во втором продольном положении камеры (216).
24. Комбинация камеры и поршня, содержащая удлиненную камеру (162), ограниченную внутренней стенкой (61, 62, 63, 64, 65), и поршневое средство (163), расположенное в указанной камере с возможностью перемещения относительно нее, по меньшей мере, между первым и вторым продольными положениями камеры с созданием уплотнения, при этом поперечное сечение камеры имеет различную площадь в первом и втором продольных положениях и, по меньшей мере, по существу, непрерывно изменяющуюся площадь в промежуточных продольных положениях между указанными первым и вторым положениями, причем площадь поперечного сечения в первом продольном положении больше, чем во втором продольном положении, указанное поршневое средство выполнено с возможностью своей адаптации и адаптации уплотнительного средства к различным площадям поперечного сечения камеры во время относительного перемещения поршневого средства из первого продольного положения через промежуточные продольные положения во второе продольное положение камеры, причем поперечные сечения различной площади имеют различную форму, изменение (151, 153) формы поперечного сечения камеры (162) является, по меньшей мере, по существу, непрерывным между первым и вторым продольными положениями камеры (162), а поршневое средство (163) выполнено с возможностью своей адаптации и адаптации уплотнительного средства к различным формам поперечного сечения.
25. Комбинация по п.24, в которой форма поперечного сечения камеры (162) в первом продольном положении является, по меньшей мере, по существу, круглой (150), а форма поперечного сечения камеры (162) во втором продольном положении является удлиненной, например овальной, и ее первый линейный размер по меньшей мере в 2 раза, например по меньшей мере в 3 раза, а предпочтительно по меньшей мере в 4 раза больше второго линейного размера, проходящего под углом к этому первому размеру.
26. Комбинация по п.24 или 25, в которой форма поперечного сечения камеры (162) в первом продольном положении является, по меньшей мере, по существу, круглой (150), а форма поперечного сечения камеры (162) во втором продольном положении имеет две или более, по меньшей мере, по существу, удлиненных, например лепесткообразных, частей.
27. Комбинация по любому из пп.24-26, в которой длина первой окружности формы поперечного сечения камеры (162) в первом продольном положении составляет 80-120%, например 85-115%, предпочтительно 90-110%, например 95-105%, предпочтительно 98-102% длины второй окружности формы поперечного сечения камеры (162) во втором продольном положении.
28. Комбинация по п.27, в которой длина первой и второй окружностей является, по меньшей мере, по существу, одинаковой.
29. Комбинация по любому из пп.13-23, в которой контейнер содержит упруго деформируемый материал (99, 101, 131, 132, 133, 170, 170', 172, 190), содержащий средство (100, 130, 171) усиления.
30. Комбинация по п.29, в которой средство усиления содержит волокна (130, 171).
31. Комбинация по любому из пп.13-24, 29 и 30, в которой пеноматериал или текучая среда способны создавать в контейнере давление, превышающее самое высокое давление окружающей среды во время перемещения поршневого средства (148, 149) из первого продольного положения камеры (216) во второе продольное положение или наоборот.
32. Комбинация камеры и поршня, содержащая удлиненную камеру (231), ограниченную внутренней стенкой, и поршневое средство, расположенное в камере с возможностью перемещения в ней с созданием уплотнения, при этом поршневое средство (230) расположено с возможностью перемещения в камере (231), по меньшей мере, из ее первого продольного положения во второе продольное положение, камера (231) вдоль по меньшей мере части длины своей стенки между первым и вторым продольными положениями содержит упруго деформируемую внутреннюю стенку (238), причем площадь первого поперечного сечения камеры (231) в первом продольном положении при нахождении поршневого средства (230) в этом положении превышает площадь второго поперечного сечения камеры (231) во втором продольном положении при нахождении поршневого средства (230) в этом положении, а изменение поперечного сечения камеры (231) является, по меньшей мере, по существу, непрерывным между первым и вторым продольными положениями при перемещении поршневого средства (230) между этими продольными положениями.
33. Комбинация по п.32, в которой поршневое средство (230) выполнено, по меньшей мере, по существу, из несжимаемого материала.
34. Комбинация по п.32 или 33, в которой форма поперечного сечения поршневого средства (230) вдоль продольной оси сужается в направлении от первого продольного положения камеры (231) к ее

- 17 006268 второму положению.
35. Комбинация по п.34, в которой угол (ξ) между стенкой (238) и центральной осью (236) цилиндра (231), по меньшей мере, меньше угла (ν) между стенкой конуса поршневого средства (230) и центральной осью (236) камеры (231).
36. Комбинация по любому из пп.32-35, в которой камера (231) содержит внешнюю опорную конструкцию (234), внутри которой находится внутренняя стенка (238), и текучую среду (232, 233), удерживаемую в полости, ограниченной внешней опорной конструкцией (234) и внутренней стенкой (238).
37. Комбинация по п.36, в которой полость, ограниченная внешней опорной конструкцией (234) и внутренней стенкой (238), является надувной.
38. Комбинация по п.32, в которой поршневое средство (222) содержит упруго деформируемый контейнер, содержащий деформируемый материал и выполненный в соответствии с пп.15-23.

из
39. Применение устройства, содержащего насосе.
40. Применение устройства, содержащего амортизаторе.
41. Применение устройства, содержащего приводе.
42. Применение устройства, содержащего