用于修复汽缸衬套的方法和装置与流程

本发明总体上涉及修复汽缸衬套，并且更具体地涉及用于孔内收缩汽缸衬套的方法和装置，使得其内径可以被再加工以供进一步使用。

背景技术：

汽缸衬套在采用传动系(例如，行星架孔或活塞)的各种机器中使用。汽缸衬套放置在活塞的孔或汽缸中，并形成保护孔/汽缸免受磨损的表面。当使用汽缸衬套时，其内表面随着时间而磨损，需要对其进行修理或更换。

标题为“再制造泵的汽缸衬套的处理”的美国专利no.4,486,938(以下称为“'938公开”)目的是描述一种用于移除和再制造汽缸衬套的处理，以使得它们可被再使用。该处理包括使用牵引设备从汽缸中取出汽缸衬套，并清洁和检查汽缸衬套。如果确定汽缸衬套适合于再制造，则搪磨和/或研磨汽缸衬套的内表面的部分，这将从汽缸衬套的内径中移除金属，致使内径增加。再制造的汽缸衬套可以再使用在具有比原始活塞略大的直径的活塞的机器中。然而，'938公开中描述的处理不允许汽缸衬套再使用在具有与应用该处理之前相同的内径尺寸要求的机器中。

因此，需要改进的方法和系统来解决上述问题和/或由其他常规方法造成的问题。

技术实现要素：

在一个方面中，本发明描述了一种用于修复汽缸衬套的方法包括：将具有第一内径和第一外径的汽缸衬套放置在约束件的腔中，该腔包括与汽缸衬套的第一外径基本相同的腔内径；将汽缸衬套加热到汽缸衬套将经受塑性变形的温度，致使汽缸衬套的第一内径减小；并且冷却汽缸衬套。冷却的汽缸衬套具有小于第一内径的第二内径。

在进一步的方面中，一种用于修复汽缸衬套的装置包括约束件和加热块。汽缸衬套包括第一内径和第一外径。约束件包括用于接收汽缸衬套的腔和用于控制约束件温度的流体通道。腔具有与汽缸衬套的第一外径基本相同的腔内径。加热块在被插入到腔中时加热汽缸衬套，并且配置为当汽缸衬套被加热时致使汽缸衬套经受塑性变形，导致汽缸套的第一内径减小。

应当理解，本发明的应用不限于在以下描述中阐述的或在附图中示出的构造的细节和部件的布置。所公开的装置和方法能够具有除了那些所描述的方面之外的方面，并且能够以各种方式实践和执行。还有，应当理解，本文中使用的术语以及摘要是出于描述的目的，并且不应被视为限制。

这样，本领域技术人员将理解，本发明所基于的概念可以容易地用作设计用于执行各个方面的数个目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求书被视为包括这样的等同构造，只要它们不背离各个方面的精神和范围。

附图说明

图1是根据本发明的一个方面的约束件的侧截面图。

图2是图1的约束件的俯视图。

图3示出当根据本发明的方法应用在汽缸衬套时汽缸衬套的尺寸变化。

图3a示出了在根据本发明的方法应用在汽缸衬套之前和之后的汽缸衬套的尺寸的比较。

所呈现的附图仅旨在用于说明的目的，并因此既不希望也不旨在将本发明的主题限制为所示结构的任何或全部的精确细节，除非它们被认为对权利要求书是必要的。

具体实施方式

图1和图2示出了用于修复汽缸衬套300的装置10。更具体地，装置10用于加热汽缸衬套300，致使其向内塑性变形，导致其内径略微减小，并且额外的衬套“原料”被添加到汽缸衬套300的内表面。然后可以加工汽缸衬套300的内表面以允许其被再次使用。装置10可以包括约束件100和用于加热汽缸衬套300的加热块200。

约束件100可以包括内壁120。内壁120的至少一部分可以限定在尺寸上设定为接收汽缸衬套300的容积或腔110。更具体地，腔110可以具有与汽缸衬套300的外径基本相同的腔内径x，使得当汽缸衬套300插入腔110中时，汽缸衬套300接触腔110的内壁120。如本文所使用的，“基本相同”是指，允许汽缸衬套300插入其中(根据本文所述的方面)并且当汽缸衬套300被加热时将迫使汽缸衬套300向内塑性变形的腔内径x。在一个方面(下面进一步描述)中，尺寸上设定为将腔110的内壁120和汽缸衬套300的外表面以过盈配合接触的方式放置的腔内径x可以被认为与汽缸套300的外径基本相同。然而，除了过盈配合接触之外的其他类型的接触也是可能的，并且在本文中使用的该术语“基本相同”的范围内。

约束件100还可以包括温度控制特征，其允许在装置10操作期间根据需要加热和/或冷却约束件，如下所述。在图1所示的一个方面中，温度控制特征是流体通道130，加热或冷却流体通过该流体通道循环。流体通道130可以包括流体入口140和流体出口150，加热或冷却流体通过流体入口和流体出口从流体源(未示出)导入/出。示例性的加热流体包括但不限于油或液态金属。虽然图1所示的方面将温度控制特征描绘为位于约束件100的内部，但其不一定要这样。例如，温度控制特征可以是或者包括流体线圈或与约束件的外表面接触的电加热器，并且只要温度控制特征提供足够的热量传递到约束件或从约束件中传出。

在一些方面中，温度控制特征(诸如所示的和上述的流体通道130)可以用于在将汽缸衬套300插入其中之前加热约束件100。约束件100可以包括高强度钢或具有能够承受其将经受的高温和高压的强度和硬度的任何其他材料。因为腔110具有与汽缸衬套300的外径基本相同的腔内径x，所以可能难以将汽缸衬套300插入其中。因此，在将汽缸衬套300插入其中之前加热约束件100可以致使约束件100膨胀，并且其内径x暂时增大并允许插入汽缸衬套300。此后，可以冷却约束件100，导致约束件100收缩，并允许汽缸衬套300的外表面接触腔110的内壁120或与腔110的内壁120配合。

在另一方面中，不是加热约束件100使其膨胀并允许汽缸衬套300插入其中，而是可以在将汽缸衬套300放置到约束件100中之前对其进行冷却。在这样的方面中，冷却汽缸衬套300可以致使其收缩并允许其被插入到约束件100中。

在一些方面中，约束件100的腔110可以经设定尺寸并配置为使得当汽缸衬套300插入其中并且约束件100和汽缸衬套300的温度已经稳定时，腔110的内壁120和汽缸衬套300的外表面处于过盈配合接触。在特定方面中，过盈配合是p6过盈配合。在其他方面中，腔110的内壁120和汽缸衬套300的外表面之间的接触可以是除了过盈配合之外的其他配合，例如过渡配合或间隙配合，只要使约束件100足以保持汽缸衬套300致使汽缸衬套300在汽缸衬套被加热时向内塑性变形。过盈配合和其他类型的公差可参考iso286-1:2010(几何产品规格(gps)-线性尺寸公差的iso代码系统)和/或iso1829:1975(通常目的的公差范围选择)(由iso286-1:2010修订)进行描述。根据这些标准，p6过盈配合可以被识别为用于需要刚性和具有位置精确度的对准但是没有特殊的孔压力需求的部件的位置过盈配合。

装置10还可以包括加热块200，用于加热汽缸衬套300并致使其向内塑性变形。加热块200可以包括加热器210，其在某些方面中可以是感应加热器。感应加热器可以嵌入加热块200中。在一个方面中，加热块200包括环氧树脂，并且其中嵌入感应加热器。在示例性感应加热器中，交流(ac)电流通过感应线圈。流体可以通过感应线圈以保持感应线圈冷却。当待加热的工件/部件(例如，汽缸衬套300)经受通过感应线圈的ac电流时，工件/汽缸衬套300变成短路电路次级并加热。

在其他方面中，加热器210包括流体通道(诸如线圈)，加热流体可以通过该通道。使加热流体(诸如但不限于加热的油或液态金属)通过线圈，导致热量被传递到汽缸衬套300。在一些方面中，加热块200可以经尺寸设定为使得其具有小于汽缸衬套300的内径y的外径z，导致加热块200和汽缸衬套300之间产生间隙220。在一些方面中，当汽缸衬套300被加热时，冷却流体(例如，冷却的水或油)可以通过流体通道130，以防止来自汽缸衬套300的热量致使约束件100加热和膨胀。可以使用用于加热加热块200的任何合适的方法，只要加热块200能够足以加热汽缸衬套300并且致使其向内塑性变形。在一些方面中，汽缸衬套可以被加热到约300℃到约500℃的温度，致使其经受塑性变形。

当汽缸衬套300插入到约束件100的腔110中并且放置成与其接触时(例如，以如上所述的过盈配合)，加热块200可以被操作以致使汽缸衬套300的温度增加。当汽缸衬套-其可以包括任何合适的材料(诸如但不限于铸铁、球墨铸铁、钢和铝)-加热时，如果其不被约束件100约束，则其将向外膨胀。然而，因为汽缸衬套300不能向外膨胀，所以汽缸衬套反而向内塑性变形以减轻由加热导致的应力，致使其内径y减小。当汽缸衬套300随后被冷却时，其内径y小于其在塑性变形之前的内径，从而允许汽缸衬套300的内表面被加工和再使用。汽缸衬套300的尺寸变化在图3和图3a中示出。初始的、冷却的汽缸衬套300具有第一内径a和第一外径b。当在约束件中加热时，加热的汽缸衬套300'向内塑性变形，导致了小于第一内径a的内径c。当塑性变形的汽缸衬套300”冷却时，其具有小于第一内径a的第二内径d。塑性变形的汽缸衬套300”的第二外径e可以但不是必须小于冷却的汽缸衬套300的第一外径b.

应当注意，图3和图3a中所示的尺寸变化未按比例绘制并且被夸大了。在一些方面中，冷却的、塑性变形的汽缸衬套300”的第二内径d比冷却的汽缸衬套300”的第一内径a小约0.01％到约0.25％。直径的减小将基于许多因素而变化，包括但不限于汽缸衬套材料及其热膨胀系数、汽缸衬套被加热的温度以及汽缸衬套的尺寸。

一旦冷却，汽缸衬套300可从装置10移除。如上所述，汽缸衬套300在塑性变形之后的外径可以小于其初始外径。外径的这种减小可以导致汽缸衬套300和腔110的内壁120之间的过盈配合变得松弛，允许汽缸衬套300从约束件100移除而无需进一步处理。然而，如果汽缸衬套300的外径没有减小或者没有减小到足以允许其被容易地移除，那么可以应用进一步的处理步骤。在一个方面中，根据上述方面加热约束件100致使其膨胀并允许腔110的内壁120与汽缸衬套300分离，从而允许汽缸衬套从约束件100移除。在其他方面中，汽缸衬套300可以进一步冷却，诸如通过使冷却流体通过加热块200，致使汽缸衬套300进一步收缩并与腔110的内壁120分离，允许汽缸衬套从约束件100移除。

工业实用性

汽缸衬套在采用传动系(例如，行星架孔或活塞)的各种机器中使用。汽缸衬套放置在活塞的孔或汽缸中，并形成保护孔/汽缸免受磨损的表面。当使用汽缸衬套时，其内表面随着时间而磨损，需要对其进行修理或更换。所公开的装置10可以应用于用于修复汽缸衬套的方法和装置，使得其可以被再使用。

在根据本文所述的本发明的方面中，一种用于修复汽缸衬套300的方法包括：将具有第一内径和第一外径的汽缸衬套300放置在约束件100的腔110中，该约束件包括与汽缸衬套300的第一外径基本相同的腔内径x。将汽缸衬套300加热到汽缸衬套300将经受塑性变形的温度，致使汽缸衬套300的第一内径减小，并且冷却汽缸衬套300。冷却的汽缸衬套300具有小于第一内径的第二内径。

该方法可以进一步包括在将汽缸衬套300放置在约束件100中之前加热约束件100，使得约束件100的腔110膨胀并且腔内径x增加。腔110的膨胀可以允许将汽缸衬套300放置到约束件100的腔110中。一旦放置到腔110中，约束件100可以被冷却以允许腔内径x减小并致使汽缸衬套300与约束件100的腔110配合。在一些方面中，约束件100的腔110与汽缸衬套300的配合可导致汽缸衬套300和约束件100之间的过盈配合。在特定方面中，过盈配合是p6过盈配合。

通过汽缸衬套300在约束件100的腔110中的约束而被迫朝向汽缸衬套的中心方向的汽缸衬套300的塑性变形可能导致汽缸衬套的内径减小。汽缸衬套300的内径的减小在汽缸衬套300的内壁上提供了允许其被加工(或再加工)成所需规格并然后再使用的额外材料。可以使用适合于移除薄材料层的任何已知的工具来实施加工，以使内径回到规格范围内。可以使用上述方法和系统来实现约束件100和汽缸衬套300的加热和冷却。

将认识到，修复汽缸衬套的处理导致每次对汽缸衬套300进行加工时移除了一些汽缸壁材料。因此，在汽缸衬套300的强度或其他性能阻止进一步向其应用该方法之前，可能只能以有限次数应用本文公开的方法来塑性变形并然后修复汽缸衬套300。另外，如本文所述，将方法应用于汽缸衬套300可致使汽缸衬套300的外径也由于汽缸衬套300的向内塑性变形而减小。然而通常地，汽缸衬套的外径的制造公差高于其内径，因此汽缸套的外径的任何减小可以通过o形环来适应，o形环通常放置在汽缸衬套和机器的孔或汽缸之间。

应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而可以预期的是，本发明的其他实施方式可以在细节上与前述示例不同。对本发明或其示例的所有参考旨在参考在该点讨论的特定示例，并且不旨在更一般地暗示对本发明的范围的任何限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示对这些特征的缺乏偏好，但不是将这些完全排除在本发明的范围之外，除非另有说明。

除非本文另有说明，否则本文中数值范围的列举仅旨在用作单独提及落在该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值被并入本说明书中，如同其在本文中单独列举的一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序实施，除非本文另有说明或上下文明显矛盾。

在整个本发明中，除非另有说明，否则相同的附图标记指代本文中的类似元件。