一种液压振捣棒手持硬棒结构的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种液压振捣棒手持硬棒结构。


背景技术：

2.在大型水电站混凝土浇筑施工过程中，需要使用专门的设备对混凝土层进行振捣密实，从而使混凝土混合均匀夯实，并填满模板内部空间。但是，在仓号内狭小的空间，大型的振捣设备不能够进入施工，并且在仓号模板边缘，大型振捣臂易振塌模板，目前都利用人工电振动棒施工振捣区域。
3.目前，市场上使用的液压振捣棒为rbkj150l型，即直径为150mm，重量为68kg，离心力高达17.8kn，振捣频率为117-133hz，此型号液压振捣棒能够很好解决大面积的光板仓的混凝土浇筑振捣，但操作困难，工人的疲劳强度高，导致生产效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种液压振捣棒手持硬棒结构，旨在解决现有技术中的振捣棒操作困难，工人的疲劳强度高，导致生产效率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的一种液压振捣棒手持硬棒结构，包括外套筒、棒尾、端盖和驱动装置；
6.所述棒尾与所述外套筒固定连接，并位于所述外套筒的一侧，所述端盖与所述棒尾可拆卸连接，并位于所述棒尾远离所述外套筒的一侧；
7.所述驱动装置包括动力连接管、快换接头、振动组件和安装组件，所述安装组件与所述外套筒固定连接，所述振动组件与所述外套筒固定连接，所述动力连接管的一侧与所述振动组件固定连接，并位于外套筒的内部，所述动力连接管的另一侧与所述快换接头固定连接，并位于所述外套筒的外侧。
8.其中，所述振动组件包括动力马达、传动件和偏心轴，所述动力马达的一侧与所述外套筒固定连接，并位于所述外套筒的内部，所述动力马达的另一侧与所述动力连接管固定连接，所述传动件的一侧与所述动力马达的输出轴固定连接，并位于所述动力马达远离所述动力连接管的一侧，所述传动件的另一侧与所述外套筒转动连接，所述偏心轴的一侧与所述传动件固定连接，并位于所述传动件远离所述动力马达的一侧，所述偏心轴的另一侧与所述外套筒转动连接。
9.其中，所述安装组件包括动力安装座、连接构件和固定构件，所述动力安装座的一侧与所述外套筒固定连接，所述动力安装座的另一侧与所述动力马达固定连接，并位于所述外套筒与所述动力马达之间，所述连接构件与所述偏心轴转动连接，所述固定构件与所述偏心轴固定连接。
10.其中，所述连接构件包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承与所述偏心轴转动连接，并位于所述偏心轴靠近所述传动件的一侧，所述第二轴承与所述偏心轴转动连接，并位于所述偏心轴远离所述第一轴承的一侧。
11.其中，所述连接构件还包括第一轴承座和第二轴承座，所述第一轴承座的一侧与所述外套筒固定连接，所述第一轴承座的另一侧与所述第一轴承转动连接，并位于所述外套筒靠近所述第一轴承的一侧；所述第二轴承座的一侧与所述外套筒固定连接，所述第二轴承座的另一侧与所述第二轴承转动连接，并位于所述外套筒靠近所述第二轴承的一侧。
12.其中，所述固定构件还包括下垫片和下锁紧螺母，所述下垫片与所述偏心轴固定连接，并位于所述偏心轴远离所述传动件的一侧；所述下锁紧螺母的一侧与所述下垫片转动连接，所述下锁紧锁母的另一侧与所述第二轴承座固定连接，并位于所述下垫片远离所述传动件的一侧。
13.其中，所述固定构件包括上垫片和上锁紧螺母，所述上垫片与所述偏心轴固定连接，并位于所述偏心轴靠近所述传动件的一侧；所述上锁紧螺母的一侧与所述上垫片转动连接，所述上锁紧锁母的另一侧与所述第一轴承座固定连接，并位于所述上垫片远离所述传动件的一侧。
14.棒尾端盖棒尾端盖棒尾棒尾本发明的一种液压振捣棒手持硬棒结构，外部的油液通过所述快换接头和所述动力连接管进入所述动力马达，为所述动力马达提供驱动力，所述动力马达头部输出轴通过所述传动件与所述偏心轴连接；所述动力马达驱动所述偏心轴使其高速旋转，由于所述偏心轴自身具有一定的重量，又因具有一定的偏心距和转动产生一定的转矩，导致所述偏心轴在高速所述动力马达的驱动下具有巨大的离心力；所述偏心轴两端各自与轴承过盈配合，轴承装在轴承座上，轴承座与棒体的所述外套筒过盈配合，最终，所述偏心轴的离心力传动到棒体上，使振捣棒体高频震动。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明的液压振捣棒手持硬棒结构的主视图。
17.图2是本发明的液压振捣棒手持硬棒结构的左视图。
18.图3是本发明的图2的a-a剖视图。
19.图4是本发明的图3的a处放大图。
20.图5是本发明的图3的b处放大图。
21.1-外套筒、10-驱动装置、11-动力连接管、12-快换接头、13-振动组件、131-动力马达、132-传动件、133-偏心轴、14-安装组件、141-动力安装座、142-连接构件、1421-第一轴承、1422-第二轴承、1423-第一轴承座、1424-第二轴承座、143-固定构件、1431-上垫片、1432-上锁紧螺母、1433-下垫片、1434-下锁紧螺母、15-棒尾、16-端盖、144-密封圈、1435-锁紧螺栓、100-液压振捣棒手持硬棒结构。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.请参阅图1至图5，本发明提供了一种液压振捣棒手持硬棒结构100，包括外套筒1、棒尾15、端盖16和驱动装置10；
25.所述棒尾15与所述外套筒1固定连接，并位于所述外套筒1的一侧，所述端盖16与所述棒尾15可拆卸连接，并位于所述棒尾15远离所述外套筒1的一侧；
26.所述驱动装置10包括动力连接管11、快换接头12、振动组件13和安装组件14，所述安装组件14与所述外套筒1固定连接，所述振动组件13与所述外套筒1固定连接，所述动力连接管11的一侧与所述振动组件13固定连接，并位于外套筒1的内部，所述动力连接管11的另一侧与所述快换接头12固定连接，并位于所述外套筒1的外侧。
27.进一步地，请参阅图1至图5，所述振动组件13包括动力马达131、传动件132和偏心轴133，所述动力马达131的一侧与所述外套筒1固定连接，并位于所述外套筒1的内部，所述动力马达131的另一侧与所述动力连接管11固定连接，所述传动件132的一侧与所述动力马达131的输出轴固定连接，并位于所述动力马达131远离所述动力连接管11的一侧，所述传动件132的另一侧与所述外套筒1转动连接，所述偏心轴133的一侧与所述传动件132固定连接，并位于所述传动件132远离所述动力马达131的一侧，所述偏心轴133的另一侧与所述外套筒1转动连接。
28.进一步地，请参阅图1至图5，所述安装组件14包括动力安装座141、连接构件142和固定构件143，所述动力安装座141的一侧与所述外套筒1固定连接，所述动力安装座141的另一侧与所述动力马达131固定连接，并位于所述外套筒1与所述动力马达131之间，所述连接构件142与所述偏心轴133转动连接，所述固定构件143与所述偏心轴133固定连接。
29.进一步地，请参阅图1至图5，所述连接构件142包括第一轴承1421和第二轴承1422，所述第一轴承1421与所述偏心轴133转动连接，并位于所述偏心轴133靠近所述传动件132的一侧，所述第二轴承1422与所述偏心轴133转动连接，并位于所述偏心轴133远离所述第一轴承1421的一侧。
30.进一步地，请参阅图1至图5，所述连接构件142还包括第一轴承座1423和第二轴承座1424，所述第一轴承座1423的一侧与所述外套筒1固定连接，所述第一轴承座1423的另一侧与所述第一轴承1421转动连接，并位于所述外套筒1靠近所述第一轴承1421的一侧；所述第二轴承座1424的一侧与所述外套筒1固定连接，所述第二轴承座1424的另一侧与所述第二轴承1422转动连接，并位于所述外套筒1靠近所述第二轴承1422的一侧。
31.进一步地，请参阅图1至图5，所述固定构件143还包括下垫片1433和下锁紧螺母1434，所述下垫片1433与所述偏心轴133固定连接，并位于所述偏心轴133远离所述传动件132的一侧；所述下锁紧螺母1434的一侧与所述下垫片1433转动连接，所述下锁紧锁母的另一侧与所述第二轴承座1424固定连接，并位于所述下垫片1433远离所述传动件132的一侧。
32.进一步地，请参阅图1至图5，所述固定构件143包括上垫片1431和上锁紧螺母
1432，所述上垫片1431与所述偏心轴133固定连接，并位于所述偏心轴133靠近所述传动件132的一侧；所述上锁紧螺母1432的一侧与所述上垫片1431转动连接，所述上锁紧锁母的另一侧与所述第一轴承座1423固定连接，并位于所述上垫片1431远离所述传动件132的一侧。
33.棒尾端盖棒尾端盖棒尾棒尾进一步地，请参阅图1至图5，所述安装组件14还包括密封圈144，所述密封圈144的一侧与所述动力马达131固定连接，所述密封圈144的另一侧与所述外套筒1固定连接，并位于所述外套筒1和所述动力马达131之间。
34.进一步地，请参阅图1至图5，所述固定构件143还包括锁紧螺栓1435，所述锁紧螺栓1435的一侧与所述端盖16可拆卸连接，所述锁紧螺栓1435的另一侧与所述棒尾15可拆卸连接，并位于所述棒尾15与所述端盖16之间。
35.在本实施方式中，所述液压振捣棒手持硬棒结构100直径只有重量为11kg，离心力只有11kn，所以可以代替rbkj150l型液压振捣棒，振捣模板边缘区域；振捣频率为0-175hz，振捣频率范围大，使用范围更广，即可以振捣大骨料的3、4级配混凝土料，也可以施工小颗粒1、2级配混凝土浮浆，即可以振捣常态混凝土也可振捣变态混凝土。由于本产品的重量轻，所需搭载底盘的机器相对应体积也小，可以代替大型振捣机受限制不能进入施工的场所，如小体积混凝土的浇筑，水垫塘、二道坝、进水口、地下厂房等。
36.所述液压振捣棒手持硬棒结构100主要由所述外套筒1、所述动力安装座141、所述动力马达131、o型所述密封圈144、所述第一轴承座1423、所述第二轴承座1424、所述第一轴承1421、所述第二轴承1422、所述偏心轴133、所述动力连接管11及所述快换接头12等组成。下面是振捣棒体内部的连接结构描述：
37.所述动力安装座141通过内螺纹与所述外套筒1的外螺纹紧密连接，两者联接处加有o型所述密封圈144。o型所述密封圈144的作用是防止棒体外面杂质进入振捣棒体内部。振捣棒所述外套筒1内部从上到下依次装有所述上锁紧螺母1432、所述上垫片1431、所述第一轴承座1423、所述第一轴承1421、所述偏心轴133、所述第二轴承1422、所述下垫片1433、所述下锁紧螺母1434。为防止在棒体震动过程中所述第一轴承座1423的轴向串动，因此在所述偏心轴133两端分别用所述上锁紧螺母1432固定其位置。所述第一轴承座1423与所述第二轴承座1424分别与两个所述第一轴承1421和所述第二轴承1422过度配合，四个轴承与一根所述偏心轴133过盈配合，轴端通过所述传动件132与高速所述动力马达131头部转轴连接，所述动力马达131为所述偏心轴133提供动力，所述传动件132起到缓冲连接的作用。所述动力马达131通过螺钉紧紧地固定在所述动力安装座141上。所述动力马达131尾部进出油口与外部的2根所述液压动力连接管11接入所述动力马达131。实现所述动力马达131头部转轴高速转动，通过所述连轴件带动所述偏心轴133做高速旋转，从而产生离心力和振幅，使其实现高频震动。振捣棒的工作装置是其外壳，主要由振捣棒所述外套筒1和所述棒尾15、所述端盖16通过螺纹联成一体。液压振捣棒所述外套筒1、所述动力安装座141、所述棒尾15、所述端盖16都是通过左旋螺纹连接，使用左旋螺纹的好处在于振捣棒震动过程中会使各部件的连接越来越紧，防止各个部件由于施工过程中震动而松动。
38.液压振捣棒的工作原理是：外部的油液为所述动力马达131提供驱动力，所述动力马达131头部输出轴通过所述传动件132与所述偏心轴133连接；所述动力马达131驱动所述偏心轴133使其高速旋转，由于所述偏心轴133自身具有一定的重量，又因具有一定的偏心距和转动产生一定的转矩，导致所述偏心轴133在高速所述动力马达131的驱动下的具有巨
大的离心力。所述偏心轴133两端各自与轴承过盈配合，轴承装在轴承座上，轴承座与棒体所述外套筒1过盈配合。最终，所述偏心轴133的离心力传动到棒体上，使振捣棒体高频震动。
39.所述液压振捣棒手持硬棒结构100利用挖掘机底盘的动力驱动，增加了一个过度转换装置
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液压卷筒。液压卷筒进油端连接挖掘机底盘提供的动力油压，另一端连接所述液压振捣棒手持硬棒结构100的进油端使其构成闭合回路，达到驱动所述液压振捣棒手持硬棒结构100运行的目的。由于液压卷筒的动力连接管可以自由伸缩(10米)，所以所述液压振捣棒手持硬棒结构100在设备不能到达施工位置时，可以人工提着振捣棒在10米范围内实施振捣作业。针对大型水电站大坝施工的特点和复杂现状，大坝的最底层及和山体接触的边缘、大坝的前后两端面都有大量的钢筋网，为了在混凝土浇筑振捣时，液压振捣棒能够躲僻或僻让钢筋，手握动力连接管进行振捣。
40.此型号液压振捣棒的主要技术参数详解：
41.1.振动频率
42.f＝n/60
43.式中：f—振动频率，hz；
44.n—转轴的转速，r/min.
45.振动器的振动频率是影响密实度的重要因数，只有振动器的振动频率与混凝土颗粒的共振频率相同或相近，才能达到最佳密实效果。由于颗粒的共振频率取决于颗粒的尺寸，大颗粒对低频起反应而小颗粒对高频起反应。对骨料颗粒大而光滑的混凝土，应选用低频、振幅大的插入式振捣器。干硬性混凝土则选用高频振动器，这有利于增加液化作用，扩大密实范围，缩短捣实时间，改善密实效果，但不适用流动性较大的混凝土，否则混凝土将产生离析现象。我们知道，所有的聚合物分子都有一个自带的振动频率来维持它们自身的颗粒大小，细小的颗粒引发高频振动而粗糙的颗粒则引发低频振动，事实上，它们根据各自的重量来做出自动反应，颗粒越粗，它们震动的反应越慢，频率越小。
46.常规rbkj150l型振捣棒专门为大型水泥混凝土浇筑施工工程而设计，它要求有一个相对的低频率(117-133hz)，适用于常态混凝土3、4级配大骨料的振捣施工。由于本产品选用本公司专用高速动力马达，最高转速可达10500rpm,控制输入流量0-15l/min时振动频率为0-175hz.本产品的振捣频率范围大，使用范围更广阔。既可以振捣大骨料的3、4级配混凝土骨料，也可以施工小颗粒1、2级配混凝土浮浆，即可以振捣常态混凝土也可振捣变态混凝土。
47.2、振捣棒振幅
48.当偏心式振动器工作时，由于混凝土阻尼对振动棒体或附着质量对机座的影响，每一个瞬间，振动器的振幅都处于变化中，着给定量分析带来不便。实际使用中，往往用空载振幅来代替瞬时振幅。振动器的空载振幅也叫最大振幅，其公式用下式表示：
49.a＝me/m
50.式中：a——最大振幅，m；
51.m——回转偏心质量，kg；
52.e——偏心距，m；
53.m——振动棒体(或振动机体)质量，kg.
54.对于相同的批量混凝土，振幅与频率成反比：振幅越小，混凝土的状况越良好，而大量的混凝土施工需要高振幅，从理论角度上来考虑，这取决于振捣棒重力矩比率的瞬间，这是对于一个真实的振捣器的功率的反映。
55.3、离心力
56.离心力是由于不平衡的偏心质量转轴作高速旋转时产生，通过轴承传递给棒体，从而使棒体产生剧烈震动。偏心轴每转一周，棒体随之振动一次。新拌制的混凝土混合料，其内部存在摩擦力和气隙。为了密实混凝土，在混凝土内插入振动器，产生的振动力将消除内摩擦力及气隙缺陷，以便使混凝土在允许的方向上产生位移，液化的灰浆能填补气隙。
57.根据离心力的计算公式离心力f＝meω2＝me4π2f258.式中：f——离心力(激振力)，n；
59.m——偏心块的质量，kg；
60.e——偏心距，m；
61.ω＝2πf,偏心轴133的旋转角速度，rad/s；
62.f——振动频率，hz.
63.目前在国内使用的直径150型液压振捣棒的离心力高达13.6-17.8kn，所以在靠近模板边缘的混凝土振捣时，不得不使用离心力更小的人工电振捣来代替机械化振捣。因为目前液压振捣机搭载液压振捣棒的型号均为150型的，离心力太大，在仓号靠近模板边缘振捣混凝土时，容易造成模板坍塌或移位，发生安全事故。
64.由公式计算所得本系列产品的最大离心力只有11kn,可以在靠近模板边缘振捣，不会发生震塌模板或使其移位的现象。
65.4、振捣棒长度
66.混凝土施工需要分成尽可能统一的层面以达到最好的抗振效果，而一般大坝混凝土浇筑坯层厚度在500mm可以最大限度地防止出现臃包现象，所以振捣棒有效振捣长度的设计需要达到或超过这个值；
67.本系列产品的振动器有效振捣长度均达到为580mm，超过大型水电站大坝的混凝土浇筑的坯层厚度要求，能够满足大型水电站混凝土浇筑的施工要求。
68.5.振捣棒的重量
69.对振捣棒重量的设计相对于其装配来说至关重要，其一，振捣棒装载在挖掘机上构成液压振捣车时，液压振捣棒重量轻便，对应的振捣车重量也轻，那么施工时其起吊装置要求条件也不用单一的缆机，塔吊或起重机也可以完成设备的起吊入仓任务，这样可以大大的降低了施工条件节省了施工成本；其二，振捣棒重量轻，相应的振捣机重量轻，在混凝土上行走时能够轻松自如，不容易下陷；其三，振捣棒重量轻，则棒体的振幅大，振捣效果越好；其四，振捣棒重量轻，对于人工振捣时，可减轻工人的负重，降低工人的疲劳强度。
70.对于本产品经过精密的设计，把棒体的重量控制在11kg，而常规rbkj150型，单个振捣棒重量为66公斤左右，加长rbkj150l型的振捣棒的单个重量为68公斤左右。
71.此型号液压振捣棒的优点：
72.1.体积小，占地面积小。任何小于此面积可以用手持棒解决，不受空间限制，任何地方都可以使用。
73.2.整机重量轻，重量只有11kg；
74.3.机动灵活，效率高。
75.4.适用于有钢筋网的狭小区域。
76.5.振捣棒振捣能力强(单根21立方米/小时)；
77.6.此棒内无润滑冷却油，可以直插斜插任意角度插入混凝土振捣；
78.7.液压振捣棒使用寿命长，是电振捣棒的10-20倍。
79.在实际工作中，本型号液压振捣棒手持硬棒与挖掘机的底座装载在一起，组成一套总成，这套总成包括多个液压振捣棒总成、振捣棒架总成、液压卷筒、液压振捣棒快换装置、自行液压挖掘机总成(为液压和电气控制有特殊要求)等组成。
80.其工作原理是将液压泵柴油机的机械能转换为液压能，通过动力连接管到达前端分流阀，通过软管输入到各个振动器的振捣棒棒体内，软管连接到高速动力马达，高速动力马达再将液压能转换为机械能，经联轴器使偏心块旋转，从而产生振动。
81.本产品主要针对大坝混凝土的浇筑后的振捣，振捣的目的是尽可能减少混凝土中的空隙以清除混凝土内部的孔洞并使混凝土及埋件紧密结合，从而保证混凝土的最大密实度提高混凝土质量。传统的混凝土浇筑方式为人工振捣，即由人携带一根重量较轻、直径较小的振动棒在混凝土中对混凝土振捣，这种振捣方式较为单一，而且工作量巨大。存在振捣效率低下、振捣后混凝土混合质量不易保证、施工不方便、工人劳动强度大等缺点。而采用本振捣器进行振捣将产生高频率的振动使混凝土在其振动的作用下内摩擦力和粘结力大大降低使干稠的混凝土获得了流动性，并在重力的作用下骨料互相滑动而紧密排列空隙由砂浆所填满空气被排出从而使混凝土密实并填满模板内部空间使其内部紧密结合。
82.以下为本产品在实际施工中的优点：
83.1、70型液压振捣棒手持硬棒主要通过油液驱动，多根振捣棒一起装在挖机上，挖机底盘随身携带油箱，整机不需要外接电源，可以随意开动到任何工作的环境，特别适合在荒郊野外、大山深处作业。
84.2、施工过程中，70型液压振捣棒机载硬棒不需要外接动力电，因此不需要拖着电缆行走，极大地降低了设备成本。
85.3、70型液压振捣棒手持硬棒在工作时，由于没有外接电缆，因此不会发生触电等安全事故。
86.4、本产品为70型液压振捣棒手持硬棒，主要是高速动力马达为振捣棒体提供旋转动力，液压振捣棒的结构紧凑。转动轴的旋转依靠高速动力马达头部输出轴的转动，不存在定子与转子激磁极性变换的转动，因此，可以克服振捣棒体插入混凝土的力与棒体周围的压力，避免了像电动振捣棒那样由于插入混凝土时的力和棒体周围的压力过大而烧坏线圈现象。以保证现场工作顺利进行。
87.5、70型液压振捣棒手持硬棒与挖机连接在一起，挖机自身配带一套液压装置，可以为液压振捣棒提供足够的油液压力和流量，达到资源整合，资源充分合理利用，极大地节约了成本。
88.6、本70型液压振捣棒手持硬棒工作过程中产生的故障几乎为零，能够保证工期按期完成，后期的维修保养成本低。
89.7、液压振捣棒在水电站修建中非常实用，以大型水电站水泥混凝土浇筑600万方至1000万方计算，建设周期可以缩短60％-80％。施工效率高，比运用电动振捣棒振捣后的
混凝土质量高。
90.8、工作时只需要一个工人在驾驶室内操作，操作简便，劳动强度低，极大地解放了劳动力资源。
91.9、70型液压振捣棒手持硬棒在工作过程中插入拔出的速度快，并且插入角度不受限制，可以垂直插入也可倾斜任意角度插入，以免在混凝土中留下空隙，每次插入振捣的时间为10—15秒左右，并以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆时为准。既增加了混凝土的浇筑效率，又提高了混凝土的浇筑质量。
92.10、由于本产品70型液压振捣棒手持硬棒的重量轻，所需搭载挖机底盘的机器相对应体积也小，可以代替大型振捣机受限制不能进入施工的混凝土振捣场所，如小体积混凝土的浇筑，水垫塘、二道坝、进水口、地下厂房等，特别是适合有钢筋网结构的混凝土振捣。
93.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。