本發(fā)明總體上涉及修復(fù)汽缸襯套，并且更具體地涉及用于孔內(nèi)收縮汽缸襯套的方法和裝置，使得其內(nèi)徑可以被再加工以供進一步使用。

背景技術(shù)：

汽缸襯套在采用傳動系(例如，行星架孔或活塞)的各種機器中使用。汽缸襯套放置在活塞的孔或汽缸中，并形成保護孔/汽缸免受磨損的表面。當使用汽缸襯套時，其內(nèi)表面隨著時間而磨損，需要對其進行修理或更換。

標題為“再制造泵的汽缸襯套的處理”的美國專利no.4,486,938(以下稱為“'938公開”)目的是描述一種用于移除和再制造汽缸襯套的處理，以使得它們可被再使用。該處理包括使用牽引設(shè)備從汽缸中取出汽缸襯套，并清潔和檢查汽缸襯套。如果確定汽缸襯套適合于再制造，則搪磨和/或研磨汽缸襯套的內(nèi)表面的部分，這將從汽缸襯套的內(nèi)徑中移除金屬，致使內(nèi)徑增加。再制造的汽缸襯套可以再使用在具有比原始活塞略大的直徑的活塞的機器中。然而，'938公開中描述的處理不允許汽缸襯套再使用在具有與應(yīng)用該處理之前相同的內(nèi)徑尺寸要求的機器中。

因此，需要改進的方法和系統(tǒng)來解決上述問題和/或由其他常規(guī)方法造成的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個方面中，本發(fā)明描述了一種用于修復(fù)汽缸襯套的方法包括：將具有第一內(nèi)徑和第一外徑的汽缸襯套放置在約束件的腔中，該腔包括與汽缸襯套的第一外徑基本相同的腔內(nèi)徑；將汽缸襯套加熱到汽缸襯套將經(jīng)受塑性變形的溫度，致使汽缸襯套的第一內(nèi)徑減??；并且冷卻汽缸襯套。冷卻的汽缸襯套具有小于第一內(nèi)徑的第二內(nèi)徑。

在進一步的方面中，一種用于修復(fù)汽缸襯套的裝置包括約束件和加熱塊。汽缸襯套包括第一內(nèi)徑和第一外徑。約束件包括用于接收汽缸襯套的腔和用于控制約束件溫度的流體通道。腔具有與汽缸襯套的第一外徑基本相同的腔內(nèi)徑。加熱塊在被插入到腔中時加熱汽缸襯套，并且配置為當汽缸襯套被加熱時致使汽缸襯套經(jīng)受塑性變形，導(dǎo)致汽缸套的第一內(nèi)徑減小。

應(yīng)當理解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于在以下描述中闡述的或在附圖中示出的構(gòu)造的細節(jié)和部件的布置。所公開的裝置和方法能夠具有除了那些所描述的方面之外的方面，并且能夠以各種方式實踐和執(zhí)行。還有，應(yīng)當理解，本文中使用的術(shù)語以及摘要是出于描述的目的，并且不應(yīng)被視為限制。

這樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明所基于的概念可以容易地用作設(shè)計用于執(zhí)行各個方面的數(shù)個目的的其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，權(quán)利要求書被視為包括這樣的等同構(gòu)造，只要它們不背離各個方面的精神和范圍。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的約束件的側(cè)截面圖。

圖2是圖1的約束件的俯視圖。

圖3示出當根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用在汽缸襯套時汽缸襯套的尺寸變化。

圖3a示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用在汽缸襯套之前和之后的汽缸襯套的尺寸的比較。

所呈現(xiàn)的附圖僅旨在用于說明的目的，并因此既不希望也不旨在將本發(fā)明的主題限制為所示結(jié)構(gòu)的任何或全部的精確細節(jié)，除非它們被認為對權(quán)利要求書是必要的。

具體實施方式

圖1和圖2示出了用于修復(fù)汽缸襯套300的裝置10。更具體地，裝置10用于加熱汽缸襯套300，致使其向內(nèi)塑性變形，導(dǎo)致其內(nèi)徑略微減小，并且額外的襯套“原料”被添加到汽缸襯套300的內(nèi)表面。然后可以加工汽缸襯套300的內(nèi)表面以允許其被再次使用。裝置10可以包括約束件100和用于加熱汽缸襯套300的加熱塊200。

約束件100可以包括內(nèi)壁120。內(nèi)壁120的至少一部分可以限定在尺寸上設(shè)定為接收汽缸襯套300的容積或腔110。更具體地，腔110可以具有與汽缸襯套300的外徑基本相同的腔內(nèi)徑x，使得當汽缸襯套300插入腔110中時，汽缸襯套300接觸腔110的內(nèi)壁120。如本文所使用的，“基本相同”是指，允許汽缸襯套300插入其中(根據(jù)本文所述的方面)并且當汽缸襯套300被加熱時將迫使汽缸襯套300向內(nèi)塑性變形的腔內(nèi)徑x。在一個方面(下面進一步描述)中，尺寸上設(shè)定為將腔110的內(nèi)壁120和汽缸襯套300的外表面以過盈配合接觸的方式放置的腔內(nèi)徑x可以被認為與汽缸套300的外徑基本相同。然而，除了過盈配合接觸之外的其他類型的接觸也是可能的，并且在本文中使用的該術(shù)語“基本相同”的范圍內(nèi)。

約束件100還可以包括溫度控制特征，其允許在裝置10操作期間根據(jù)需要加熱和/或冷卻約束件，如下所述。在圖1所示的一個方面中，溫度控制特征是流體通道130，加熱或冷卻流體通過該流體通道循環(huán)。流體通道130可以包括流體入口140和流體出口150，加熱或冷卻流體通過流體入口和流體出口從流體源(未示出)導(dǎo)入/出。示例性的加熱流體包括但不限于油或液態(tài)金屬。雖然圖1所示的方面將溫度控制特征描繪為位于約束件100的內(nèi)部，但其不一定要這樣。例如，溫度控制特征可以是或者包括流體線圈或與約束件的外表面接觸的電加熱器，并且只要溫度控制特征提供足夠的熱量傳遞到約束件或從約束件中傳出。

在一些方面中，溫度控制特征(諸如所示的和上述的流體通道130)可以用于在將汽缸襯套300插入其中之前加熱約束件100。約束件100可以包括高強度鋼或具有能夠承受其將經(jīng)受的高溫和高壓的強度和硬度的任何其他材料。因為腔110具有與汽缸襯套300的外徑基本相同的腔內(nèi)徑x，所以可能難以將汽缸襯套300插入其中。因此，在將汽缸襯套300插入其中之前加熱約束件100可以致使約束件100膨脹，并且其內(nèi)徑x暫時增大并允許插入汽缸襯套300。此后，可以冷卻約束件100，導(dǎo)致約束件100收縮，并允許汽缸襯套300的外表面接觸腔110的內(nèi)壁120或與腔110的內(nèi)壁120配合。

在另一方面中，不是加熱約束件100使其膨脹并允許汽缸襯套300插入其中，而是可以在將汽缸襯套300放置到約束件100中之前對其進行冷卻。在這樣的方面中，冷卻汽缸襯套300可以致使其收縮并允許其被插入到約束件100中。

在一些方面中，約束件100的腔110可以經(jīng)設(shè)定尺寸并配置為使得當汽缸襯套300插入其中并且約束件100和汽缸襯套300的溫度已經(jīng)穩(wěn)定時，腔110的內(nèi)壁120和汽缸襯套300的外表面處于過盈配合接觸。在特定方面中，過盈配合是p6過盈配合。在其他方面中，腔110的內(nèi)壁120和汽缸襯套300的外表面之間的接觸可以是除了過盈配合之外的其他配合，例如過渡配合或間隙配合，只要使約束件100足以保持汽缸襯套300致使汽缸襯套300在汽缸襯套被加熱時向內(nèi)塑性變形。過盈配合和其他類型的公差可參考iso286-1:2010(幾何產(chǎn)品規(guī)格(gps)-線性尺寸公差的iso代碼系統(tǒng))和/或iso1829:1975(通常目的的公差范圍選擇)(由iso286-1:2010修訂)進行描述。根據(jù)這些標準，p6過盈配合可以被識別為用于需要剛性和具有位置精確度的對準但是沒有特殊的孔壓力需求的部件的位置過盈配合。

裝置10還可以包括加熱塊200，用于加熱汽缸襯套300并致使其向內(nèi)塑性變形。加熱塊200可以包括加熱器210，其在某些方面中可以是感應(yīng)加熱器。感應(yīng)加熱器可以嵌入加熱塊200中。在一個方面中，加熱塊200包括環(huán)氧樹脂，并且其中嵌入感應(yīng)加熱器。在示例性感應(yīng)加熱器中，交流(ac)電流通過感應(yīng)線圈。流體可以通過感應(yīng)線圈以保持感應(yīng)線圈冷卻。當待加熱的工件/部件(例如，汽缸襯套300)經(jīng)受通過感應(yīng)線圈的ac電流時，工件/汽缸襯套300變成短路電路次級并加熱。

在其他方面中，加熱器210包括流體通道(諸如線圈)，加熱流體可以通過該通道。使加熱流體(諸如但不限于加熱的油或液態(tài)金屬)通過線圈，導(dǎo)致熱量被傳遞到汽缸襯套300。在一些方面中，加熱塊200可以經(jīng)尺寸設(shè)定為使得其具有小于汽缸襯套300的內(nèi)徑y(tǒng)的外徑z，導(dǎo)致加熱塊200和汽缸襯套300之間產(chǎn)生間隙220。在一些方面中，當汽缸襯套300被加熱時，冷卻流體(例如，冷卻的水或油)可以通過流體通道130，以防止來自汽缸襯套300的熱量致使約束件100加熱和膨脹?？梢允褂糜糜诩訜峒訜釅K200的任何合適的方法，只要加熱塊200能夠足以加熱汽缸襯套300并且致使其向內(nèi)塑性變形。在一些方面中，汽缸襯套可以被加熱到約300℃到約500℃的溫度，致使其經(jīng)受塑性變形。

當汽缸襯套300插入到約束件100的腔110中并且放置成與其接觸時(例如，以如上所述的過盈配合)，加熱塊200可以被操作以致使汽缸襯套300的溫度增加。當汽缸襯套-其可以包括任何合適的材料(諸如但不限于鑄鐵、球墨鑄鐵、鋼和鋁)-加熱時，如果其不被約束件100約束，則其將向外膨脹。然而，因為汽缸襯套300不能向外膨脹，所以汽缸襯套反而向內(nèi)塑性變形以減輕由加熱導(dǎo)致的應(yīng)力，致使其內(nèi)徑y(tǒng)減小。當汽缸襯套300隨后被冷卻時，其內(nèi)徑y(tǒng)小于其在塑性變形之前的內(nèi)徑，從而允許汽缸襯套300的內(nèi)表面被加工和再使用。汽缸襯套300的尺寸變化在圖3和圖3a中示出。初始的、冷卻的汽缸襯套300具有第一內(nèi)徑a和第一外徑b。當在約束件中加熱時，加熱的汽缸襯套300'向內(nèi)塑性變形，導(dǎo)致了小于第一內(nèi)徑a的內(nèi)徑c。當塑性變形的汽缸襯套300”冷卻時，其具有小于第一內(nèi)徑a的第二內(nèi)徑d。塑性變形的汽缸襯套300”的第二外徑e可以但不是必須小于冷卻的汽缸襯套300的第一外徑b.

應(yīng)當注意，圖3和圖3a中所示的尺寸變化未按比例繪制并且被夸大了。在一些方面中，冷卻的、塑性變形的汽缸襯套300”的第二內(nèi)徑d比冷卻的汽缸襯套300”的第一內(nèi)徑a小約0.01％到約0.25％。直徑的減小將基于許多因素而變化，包括但不限于汽缸襯套材料及其熱膨脹系數(shù)、汽缸襯套被加熱的溫度以及汽缸襯套的尺寸。

一旦冷卻，汽缸襯套300可從裝置10移除。如上所述，汽缸襯套300在塑性變形之后的外徑可以小于其初始外徑。外徑的這種減小可以導(dǎo)致汽缸襯套300和腔110的內(nèi)壁120之間的過盈配合變得松弛，允許汽缸襯套300從約束件100移除而無需進一步處理。然而，如果汽缸襯套300的外徑?jīng)]有減小或者沒有減小到足以允許其被容易地移除，那么可以應(yīng)用進一步的處理步驟。在一個方面中，根據(jù)上述方面加熱約束件100致使其膨脹并允許腔110的內(nèi)壁120與汽缸襯套300分離，從而允許汽缸襯套從約束件100移除。在其他方面中，汽缸襯套300可以進一步冷卻，諸如通過使冷卻流體通過加熱塊200，致使汽缸襯套300進一步收縮并與腔110的內(nèi)壁120分離，允許汽缸襯套從約束件100移除。

工業(yè)實用性

汽缸襯套在采用傳動系(例如，行星架孔或活塞)的各種機器中使用。汽缸襯套放置在活塞的孔或汽缸中，并形成保護孔/汽缸免受磨損的表面。當使用汽缸襯套時，其內(nèi)表面隨著時間而磨損，需要對其進行修理或更換。所公開的裝置10可以應(yīng)用于用于修復(fù)汽缸襯套的方法和裝置，使得其可以被再使用。

在根據(jù)本文所述的本發(fā)明的方面中，一種用于修復(fù)汽缸襯套300的方法包括：將具有第一內(nèi)徑和第一外徑的汽缸襯套300放置在約束件100的腔110中，該約束件包括與汽缸襯套300的第一外徑基本相同的腔內(nèi)徑x。將汽缸襯套300加熱到汽缸襯套300將經(jīng)受塑性變形的溫度，致使汽缸襯套300的第一內(nèi)徑減小，并且冷卻汽缸襯套300。冷卻的汽缸襯套300具有小于第一內(nèi)徑的第二內(nèi)徑。

該方法可以進一步包括在將汽缸襯套300放置在約束件100中之前加熱約束件100，使得約束件100的腔110膨脹并且腔內(nèi)徑x增加。腔110的膨脹可以允許將汽缸襯套300放置到約束件100的腔110中。一旦放置到腔110中，約束件100可以被冷卻以允許腔內(nèi)徑x減小并致使汽缸襯套300與約束件100的腔110配合。在一些方面中，約束件100的腔110與汽缸襯套300的配合可導(dǎo)致汽缸襯套300和約束件100之間的過盈配合。在特定方面中，過盈配合是p6過盈配合。

通過汽缸襯套300在約束件100的腔110中的約束而被迫朝向汽缸襯套的中心方向的汽缸襯套300的塑性變形可能導(dǎo)致汽缸襯套的內(nèi)徑減小。汽缸襯套300的內(nèi)徑的減小在汽缸襯套300的內(nèi)壁上提供了允許其被加工(或再加工)成所需規(guī)格并然后再使用的額外材料。可以使用適合于移除薄材料層的任何已知的工具來實施加工，以使內(nèi)徑回到規(guī)格范圍內(nèi)?？梢允褂蒙鲜龇椒ê拖到y(tǒng)來實現(xiàn)約束件100和汽缸襯套300的加熱和冷卻。

將認識到，修復(fù)汽缸襯套的處理導(dǎo)致每次對汽缸襯套300進行加工時移除了一些汽缸壁材料。因此，在汽缸襯套300的強度或其他性能阻止進一步向其應(yīng)用該方法之前，可能只能以有限次數(shù)應(yīng)用本文公開的方法來塑性變形并然后修復(fù)汽缸襯套300。另外，如本文所述，將方法應(yīng)用于汽缸襯套300可致使汽缸襯套300的外徑也由于汽缸襯套300的向內(nèi)塑性變形而減小。然而通常地，汽缸襯套的外徑的制造公差高于其內(nèi)徑，因此汽缸套的外徑的任何減小可以通過o形環(huán)來適應(yīng)，o形環(huán)通常放置在汽缸襯套和機器的孔或汽缸之間。

應(yīng)當理解，前面的描述提供了所公開的系統(tǒng)和技術(shù)的示例。然而可以預(yù)期的是，本發(fā)明的其他實施方式可以在細節(jié)上與前述示例不同。對本發(fā)明或其示例的所有參考旨在參考在該點討論的特定示例，并且不旨在更一般地暗示對本發(fā)明的范圍的任何限制。關(guān)于某些特征的區(qū)別和貶低的所有語言旨在表示對這些特征的缺乏偏好，但不是將這些完全排除在本發(fā)明的范圍之外，除非另有說明。

除非本文另有說明，否則本文中數(shù)值范圍的列舉僅旨在用作單獨提及落在該范圍內(nèi)的每個單獨值的速記方法，并且每個單獨值被并入本說明書中，如同其在本文中單獨列舉的一樣。本文所述的所有方法可以以任何合適的順序?qū)嵤?，除非本文另有說明或上下文明顯矛盾。

在整個本發(fā)明中，除非另有說明，否則相同的附圖標記指代本文中的類似元件。