流体致动工作缸体和制造其的方法与流程

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1.本发明涉及一种流体致动工作缸体，特别是气动缸体。此外，本发明涉及一种用于制造这样的流体致动工作缸体的方法。

背景技术：

2.从wo 2013/153079 a1已知一种称为活塞-缸体单元的流体致动工作缸体，其具有包括管状缸体护套、缸体基部和缸体盖的缸体壳体。缸体壳体界定缸体室，在缸体室中布置有连接到活塞杆的活塞。缸体护套至少分段地由可卷绕的片状或膜状材料制成。这种材料是例如铝、钢板、不锈钢、纸或塑料。在工作缸体的生产期间，可卷绕材料被卷绕到充当支撑件的钢板的内管上，随后该内管保持原位或被移除。
3.de 196 14 505 c1公开了一种致动器，该致动器具有缸体壳体、在缸体壳体中可移位的活塞和附接到活塞的活塞杆。缸体壳体完全由陶瓷(特别是sisic陶瓷)制成。
4.ep 0 234 531 a2公开了一种具有由玻璃组成的缸体壳体的运动缸体，该缸体壳体可在外侧上涂覆透明塑料、用金属丝网加保护套或夹有塑料和金属的层序列以增加玻璃缸体壳体的强度。
5.从us 3 286 737已知一种流体致动工作缸体，其缸体壳体具有缸体管，该缸体管包括用有机增强纤维增强的塑料的外层和混合有润滑颗粒的可固化塑料的内层。

技术实现要素：

6.本发明基于采取使得可靠的流体致动工作缸体能够以节约资源并且同时成本有效的方式制造的措施的任务。
7.该任务由流体致动工作缸体、特别是气动缸体来完成，该缸体具有缸体壳体和活塞，该活塞布置在由缸体壳体封闭的缸体室中，以便通过流体的作用可移位，缸体壳体具有缸体管，缸体管的内圆周表面形成活塞运行表面，活塞以可滑动移位的方式承靠活塞运行表面，缸体管被设计为复合体，该复合体具有形成活塞运行表面的管状内层和以径向支撑效果封闭管状内层的管状支撑护套，其中，内层由扩散密封的、特别是防扩散的玻璃材料或扩散密封的、特别是防扩散的陶瓷材料组成，并且其中，支撑护套具有含纤维素和/或含木质素(lignin)的材料结构。
8.该任务还通过用于生产在上述意义上形成的流体致动工作缸体的方法来完成，其中，缸体管借助于以下方法步骤生产：由扩散密封的玻璃材料或扩散密封的陶瓷材料生产管状内层；由含纤维素材料和/或含木质素材料生产管状支撑护套；以及通过独立于彼此单独地生产管状内层和管状支撑护套中的每一个并且然后将它们连结在一起，或者通过单独地生产管状内层或管状支撑护套并且然后在它们的初始形成期间在其上形成这两个部件中的另一个来生产复合体。
9.以这种方式设计和/或制造的流体致动工作缸体提供了与常规工作缸体相同的应用可能性，但将其与以可持续性为特征的设计相结合。缸体壳体的缸体管不具有均匀的材
料结构，而是被设计为具有同轴封闭的管结构的复合体，所述管结构根据其功能而在其结构上彼此根本不同。内管状结构由管状内层组成，管状内层的主要任务是在径向方向上以气密的方式将缸体室与环境密封，并且同时限定非常光滑的活塞运行表面，布置在缸体室中的活塞以低摩擦力承靠该活塞运行表面，以使得活塞的极低磨损行程运动是可能的。为了确保这些特性，内层由具有扩散密封/防扩散特性的玻璃材料或陶瓷材料制成。这些材料即使在很薄的层厚度下也能保证期望的特性，因此对这些高质量材料的材料要求可保持很低，这反过来对制造成本具有积极影响。特别地，内层非常薄，以至于它不能够单独地承受在工作缸体的正常操作期间发生的载荷和应力，尤其是在抗内压性和机械稳定性方面。负责这方面的是围绕内层的管状支撑护套，其从外部径向地支撑内层，并且赋予内层必要的尺寸稳定性，即使对于具有极薄层厚度的内层来说。由于支撑护套具有含纤维素和/或含木质素的材料结构，它可使用可持续的生产方法以节约资源的方式从可再生原料生产，并且在其生命周期结束时可完全回收。在工作缸体的生产期间，可根据所需的强度要求选择支撑护套的径向厚度。即使具有相对较大的护套厚度，完全可回收的材料结构也允许保持相对较低的重量。由于支撑护套并不直接有助于缸体室和活塞运行表面的限定，在尺寸精度和公差方面对支撑护套的要求处于较低水平，这也反映在制造成本的降低上。
10.在工作缸体的制造中，缸体管特别地可通过两种备选的基本生产方式来生产。管状内层或管状支撑护套彼此独立地单独地制造，并且然后适当地结合以生产复合体，或者单独地制造这两个部件中的仅一个，并且然后在其初始形成期间将另一部件模制到先前单独制造的部件上。
11.在从属权利要求中示出了本发明的有利的其它实施例。
12.管状内层的层厚度优选地极薄，并且适宜地在0.001 mm至0.1 mm的厚度范围内。这样的薄层可在pvd或cvd过程中有利地由等离子体相产生。针对内层的厚度的优选厚度范围(尤其是当考虑制造成本时)在0.01 mm和0.1 mm之间。
13.在范围规范中，在每种情况下都包括范围极值。内层的层厚度适宜地始终恒定。
14.如果管状支撑护套具有由天然纤维组成的纤维复合物，则被认为是有利的。特别地在这种情况下，如果支撑护套至少部分地并且适宜地全部地由纸和/或硬纸板和/或纸板制成，则是有利的。优选地，用来生产纤维复合物的纤维材料包括纤维素或木质素或这两种有机化合物的组合。
15.同样有利的支撑保护套的结构基于草和/或和/或剑麻作为基材。也可由这种天然纤维以成本有效和可回收的方式实现用于支撑护套的非常稳定的纤维复合物。然而，备选地，支撑护套也可为例如木纤维复合材料或由其制成。
16.在工作缸体的适宜的进一步发展中，支撑护套至少部分地且优选地全部地由酸洗和/或漂白的材料组成。这特别地提供了支撑护套的可容易实现的着的可能性。例如，在以不同颜酸洗的起始材料的基础上，可实现具有不同颜的支撑护套，例如，以便使不同尺寸的工作缸体非常容易在视觉上区分。
17.形成内层的玻璃材料优选地为硅酸盐玻璃。这样的玻璃材料以极高的硬度和耐磨性为特征，同时确保期望的扩散密封性/防扩散性。
18.对于陶瓷材料的内层，特别地推荐使用碳化硅，特别是烧结碳化硅。然而，备选地，也可使用其它陶瓷材料，例如基于氧化铝或氧化锆的陶瓷材料。
19.在工作缸体的适宜实施例中，管状内层是独立于支撑护套制造的管状体。以这种方式预制的管状内层然后与管状体结合，其中管状体或者也单独地预制，或者在管状内层的初始形成期间直接在管状内层上生产。
20.独立于支撑护套的管状内层的单独生产例如通过将内层起始材料周向施加到模制工具的心轴形模芯来进行。例如，这可通过玻璃材料或陶瓷材料的无模喷涂，或通过将该材料封装在为此目的设计的模制工具中(例如以注射模具的方式)来完成。
21.内层可为独立于支撑护套的固有地稳定的管状体。尽管强度不足以承受在工作缸体的预期操作期间出现的应力，但由于尺寸稳定性，它足以确保在缸体管的制造过程期间容易的操纵。
22.例如，由玻璃材料组成的内层是以管状形式制造的管状玻璃。在其制造期间，这样的管状玻璃从熔融玻璃中拉制成管状形状，并且然后切割到管状内层所需的长度。管状玻璃可生产成非常低的壁厚，使其对于复合缸体壳体来说是理想的。
23.备选地，由玻璃材料组成的管状内层特别地可为由最初以扁平形式生产的柔性玻璃膜形成的管状体。例如，可从连续的玻璃膜上切割一片膜，然后将其弯曲以形成管状形状并在片材的面对的端部部段处通过简单加热例如以材料粘结的方式连结在一起。
24.在适宜的实施例中，支撑护套包括在预制管状内层的初始形成期间施加到其外圆周表面并仅在施加之后硬化的支撑护套材料。
25.例如，已经管状的支撑护套结构可施加至处于尚未固结状态的管状内层，其在硬化期间形成支撑护套并紧紧地配合在管状内层的外圆周周围。
26.被认为特别适宜的是，在管状内层的初始形成期间，将管状支撑护套形成为施加到管状内层的外圆周表面的注射模制体。支撑护套材料可借助于注射或喷雾射流以形状自由方式喷涂，或者通过在其中预制的管状内层布置为插入件的注射模具中注射模制而以形状受限方式喷涂。
27.支撑护套不一定必须在其初始形成期间在内层上生产。备选地，管状支撑护套可为独立于内层制造的管状体。优选地，在这种情况下，管状支撑护套是通过挤出产生的挤出体或通过注射模制产生的注射模制体。
28.如果与内层单独地制造的支撑护套具有固有的稳定性(这种稳定性即使在没有内层的情况下也确保其管状形状)，则是有利的。这简化了在与内层或与内层材料的后续结合期间的操纵。
29.在优选实施例中，内层被实现为通过材料施加过程施加到先前制造的管状支撑护套的内圆周表面的涂覆层。任何已知的涂覆过程都可用于此目的。如果通过溅射施加内层的起始材料，则施加层例如是溅射层。可特别廉价地生产的施加层的另外的实施例是真空沉积层或旋转涂覆层。真空沉积层可例如借助于上面已提及的两种pvd过程或cvd过程中的一种来生产。旋转涂覆层是可生产的或通过也称为“旋涂”的旋转涂覆来生成。利用这些过程，可实现极薄的内层，其在上面进一步提及的厚度范围内。
30.根据优选实施例，圆柱形管状复合体可包括预制管状支撑护套和预制管状内层，它们同轴地插入彼此并因此同轴地连结。例如，在以使得当插入彼此时这两个部件之间存在过盈配合的方式插入彼此之前，这两个管状部件具有彼此匹配的直径。另外或备选地，在内层的外圆周和支撑护套的内圆周之间的中空圆柱形连结区域中可存在材料粘结，例如由
粘合剂粘结和特别地借助于中空圆柱形粘合剂层引起的材料粘结。
31.优选地，管状内层是圆柱形的，并且不仅在其代表活塞运行表面的内圆周表面上而且在其径向外圆周表面上是表面光滑的。然而，根据适宜的进一步发展，该外圆周表面也可以这样的方式结构化，即存在径向凸起和凹陷，使得在内层和支撑护套之间产生径向接合，由此在缸体管的纵向方向上产生形状配合，该缸体管以不可移动的方式将两个部件保持在一起。
32.在另一个有利实施例中，缸体管包括共挤出体，该共挤出体包括管状支撑护套和管状内层。缸体管的两个部件通过挤出生产，并且在挤出期间同轴地连结在一起，因此可称之为共挤出。这种类型的共挤出缸体管可很容易地定制到期望的长度尺寸。
33.在特别地成本有效的实施例中，缸体管仅由管状内层和同轴管状支撑护套组成。然而，对于特殊的应用，可规定成支撑护套在外侧上四周由单独的扩散密封包覆层封闭，或者备选地被浸渍。以这种方式，如果需要，可产生对在紧邻周围区域中的介质的介质抵抗性。例如，扩散密封包封层可作为收缩膜廉价地施加。
34.除了缸体管之外，工作缸体的缸体壳体适宜地包含两个端壁，每个端壁布置在缸体管的两个轴向端面中的一个的区域中，所述端壁附接到缸体管并在端面处界定缸体室。至少一个端壁和优选地每个端壁适宜地相对于缸体管单独地形成并作为缸盖附接。例如，可通过诸如焊接或胶合的材料连接或者通过诸如螺纹连接或拉杆的机械紧固手段来产生紧固。
35.备选地，至少一个端壁可与缸体管一体地形成。
36.至少一个和特别地每个端壁适宜地由驱动流体通道穿透，该通道使得能够供应和排出用于驱动活塞的流体压力介质。备选地，至少一个这样的驱动流体通道也可在缸体管的相邻端部区域处形成为径向通孔。
37.两个端壁可具有常规的结构，并且可例如由诸如铝或不锈钢的金属制成，或者可由塑料材料制成。然而，端壁被实现为与缸体管相当的复合体也是适宜的。在这种情况下，优选地至少一个和适宜地每个端壁具有面向缸体室的扩散密封/防扩散内壁层和在这方面较厚并充当内壁层的支撑层的壁外层。虽然内壁层由扩散密封的玻璃材料或扩散密封的陶瓷材料组成，但外壁层具有含纤维素和/或含木质素的材料结构。关于壁内层和壁外层的材料和相互粘结，上面关于缸体管给出的解释适用。
38.在活塞上适宜地布置有活塞杆，该活塞杆穿过缸体壳体并从缸体壳体轴向地伸出。活塞杆适宜地穿过缸体壳体的端壁，其中用于活塞杆的密封滑动引导的引导和密封装置优选地存在于穿透区域中。例如，密封环和引导衬套相对于活塞杆以同轴布置插入活塞杆所穿过的端壁的轴向壁穿透件中。
附图说明
39.下面参照附图更详细地解释本发明。在附图中：图1在根据图2的截平面i-i的纵向截面中示出了根据本发明的流体致动工作缸体的优选设计，其中由点划线框出的缸体管的区域也在截面放大图中再次单独地图示，图2根据图1中的截平面ii-ii示出来自图1的工作缸体的横截面，图3示出对应于图1中所示的放大截面的流体致动工作缸体的缸体管的备选设计
的截面，图4示出与图1的放大截面相对应的流体致动工作缸体的另一有利实施例的缸体管的截面，图5示出根据本发明的工作缸体的制造中的过程步骤，其中管状内层是独立于支撑护套制造的管状体，图6示出根据本发明的工作缸体的制造中的过程步骤，其支撑护套在其初始形成期间直接在预制的内层上生产，图7示出根据本发明的工作缸体的制造中的过程步骤，其支撑护套是独立于内层制造的管状体，该内层随后作为涂覆层施加到预制支撑护套的内圆周，图8示出根据本发明的工作缸体的制造中的过程步骤，其中内层和支撑护套彼此单独地制造并且然后连结在一起，图9示出根据本发明的工作缸体的生产中的过程步骤，其中工作缸体是通过支撑护套和内层的共挤出而生产的共挤出体，和图10和图11在示意图中示出用于生产工作缸体的过程中的优选过程工序。
具体实施方式
40.在图5至图9中，缸体管的部件各自在纵截面图中示出。
41.图1和图2图示了流体致动工作缸体1，其具有缸体壳体2和在这方面能够通过流体力移位的输出单元3。图3和图4各自示出了工作缸体1的缸体壳体2的截面，其基本结构对应于图1和图2的基本结构。
42.工作缸体1具有由点划线指示的纵向轴线4，由此输出单元3可执行在纵向轴线4的轴向方向上定向并相对于缸体壳体2由双箭头指示的线性行程运动5。因此，输出单元3在每种情况下能够备选地在纵向轴线4的两个轴向方向中的一个上移动。
43.用于生成行程运动5的驱动力可由流体压力介质引起，该流体压力介质可借助于未进一步图示的控制阀装置供应到工作缸体1并从工作缸体1排出。这种流体压力介质在下面也称为驱动介质。驱动介质优选地是压缩空气，在这种情况下，工作缸体1表示气动缸体。然而，工作缸体1也可利用其它加压气体或者也利用加压流体操作。
44.优选地，缸体壳体2在纵向轴线4的轴向方向上具有纵向延伸部。该纵向延伸部封闭在纵向轴线4的轴向方向上延伸的缸体室6，该缸体室具有圆的和特别地圆形的(circular,有时也称为环形的)横截面，这从图2中很容易看出。
45.缸体室6径向向外地四周由缸体壳体2的缸体管7界定。缸体管7具有纵向轴线8，该纵向轴线8具有与工作缸体1的纵向轴线4相同的取向，并且其方便地与工作缸体1的纵向轴线4重合。
46.缸体管7具有圆柱形的内圆周表面12，该内圆周表面径向地在外部周围围绕缸体室6。
47.缸体壳体2具有在纵向轴线4的轴向方向上彼此相对的两个端面13、14，为了更好地区分，以下也称所述两个端面13、14为缸体壳体2的前面13和后面14。缸体室6在前侧13的区域中由前端壁15关闭，并且在后侧14的区域中由缸体壳体2的后端壁16关闭。两个端壁15、16以流体密封的方式连接到缸体管7。缸体管7在两个端壁15、16之间轴向地延伸。
48.输出单元3具有接收在缸体室6中的活塞17，以便在执行行程运动5时线性地可移位。在工作运动5期间，活塞17可以其径向向外指向的活塞圆周表面18沿着缸体管7的内圆周表面12滑动。因此，内圆周表面12限定了活塞运行表面22，该活塞运行表面22按照中空缸体的内圆周表面成形。
49.除了活塞17之外，输出单元3包括在纵向轴线4的轴向方向上延伸并附接到活塞17的活塞杆23，使得活塞17和活塞杆23在共同执行行程运动5时总是能够相对于缸体壳体2仅均匀地线性地移动。示例性地，活塞杆23以未进一步图示的方式螺纹连接或焊接或压接到活塞17。
50.活塞17将缸体室6分成由前端壁15界定的前工作室6a和由后端壁16界定的后工作室6b。活塞杆23从活塞17朝向缸体壳体2的前部13延伸，穿过前工作室6a和前端壁15。活塞杆23在前部13的区域中从缸体壳体2向外伸出，并且具有外部活塞杆端部部段24，该外部活塞杆端部部段24总是位于缸体壳体2的外部，而不考虑输出单元3的行程位置。
51.活塞杆23轴向可移动地穿过前端壁15的壁孔口25，活塞杆23相对于前端壁15径向地支撑在壁孔口25中，并且也适宜地动态密封。为此，封闭活塞杆23并且仅在图中示意性地指示的引导和密封装置26适宜地位于壁开口25中。
52.图示的工作缸体1具有双作用设计。两个驱动流体通道27a、27b中的一个通向每个工作室6a、6b，所述驱动流体通道27a、27b穿过缸体壳体2并且驱动流体可通过其被供应和排出，以便向活塞17施加引起行程运动5的压力。每个驱动流体通道27a、27b具有连接开口32，该连接开口在缸体壳体2的外表面28处开放，并且通向已经提及的控制阀装置的流体管线可连接到该连接开口。
53.两个驱动流体通道27a、27b适宜地仅在两个端壁15、16之一中延伸。示例性地，前端壁15由前驱动流体通道27a穿透，并且后端壁16由后驱动流体通道27b穿透。适宜地，驱动流体通道27a、27b仅在端壁15、16中且不在缸体管7中延伸。利用这样的无导管缸体管7，可特别廉价地制造工作缸体1。
54.不同于图示的实施例示例，工作缸体1也可以单作用设计实现。在这种情况下，两个驱动流体通道27a、27b中的仅一个用于受控流体进入，而在与未使用的驱动流体通道27b、27a连通的工作室6a或6b中布置有复位弹簧。
55.行程运动5可在外活塞杆端部部分24处被输入以致动任何物体，例如机械元件。
56.活塞17适宜地具有单件或多件活塞基体67，例如由金属或塑料制成的活塞杆23附接到所述单件或多件活塞基体67。圆柱形引导表面68在径向活塞圆周表面18的区域中围绕活塞基体67延伸，利用其活塞17以可滑动地移位的方式承靠活塞运行表面22。引导表面68示例性地形成在围绕活塞基体67的引导环上。
57.活塞基体67还适宜地承载环形密封装置72，该密封装置也以可滑动地移位的方式搁靠活塞运行表面22，从而确保两个工作室6a、6b之间的流体密封分离，而不考虑活塞17的行程位置。示例性地，密封装置72由轴向地固定在活塞基体67的径向外圆周上的引导表面68的两侧上的两个密封环组成。
58.尽管至少一个端壁15、16可很好地与缸体管7一体地形成，但如果两个端壁15、16相对于缸体管7形成为单独的缸体壳体部件，则被认为是有利的。每个单独的端壁15、16由此形成端盖，该端盖分别在相关联的前侧13和后侧14的区域中密封地附接到缸体管7。这样
的多部分结构存在于示例性缸体壳体2中。
59.示例性地，设计为单独的端盖的两个端壁15、16在端面处附接到缸体管7，并且借助于粘合剂连接以密封的方式附接到缸体管7的相应的相关联的轴向端部部段。优选地，每个端壁15、16具有同心阶梯状的轴向内侧，从而产生中心的、外部圆柱形的轴向居中突出部34，该突出部由面向缸体管7的环形安装表面35框住。每个端壁15、16倾斜，其中其居中突出部34径向地支撑在缸体管7的相关联的轴向端部部段32、33中，而同时相邻的安装表面35支撑在缸体管7的面向它的环形端部表面36上。特别地，用于所述粘合剂连接的粘合剂施加在每个安装表面35和面向它的环形端部表面36之间。
60.在未图示的实施例中，形成为端盖的两个端壁15、16借助于沿着缸体管7延伸的拉杆轴向地支承到缸体管7。在这种情况下，可省去粘合剂连接。然而，在这种情况下，在每个端壁15、16和缸体管7之间布置密封件是适宜的。
61.工作缸体1的特殊特征在于，缸体管7形成为具有管状内层37和径向地在外部围绕该管状内层37的管状支撑护套38的复合体。管状支撑护套38具有面向纵向轴线8的内圆周表面42，该内圆周表面42与面向它的管状内层37的外圆周表面43接触，并且相对于纵向轴线8径向地向外指向，并且因此相对于内层37在周围产生径向支撑效果。
62.虽然支撑护套38的内圆周表面42根据中空缸体的内圆周表面适当地成形，但内层37的外圆周表面43适当地具有圆柱形形状。在两种情况下，横截面都适当地成圆形轮廓。
63.为了简单起见，在下文中，术语“管状”也将从内层37和支撑护套38的命名中部分省略。
64.适宜地，内层37和支撑护套38牢固地连接到彼此，以便至少在工作缸体1的预期使用期间在这两个管状结构之间不可能有相对运动。
65.适宜地，内层37和支撑护套38在纵向轴线8的轴向方向上形成为具有相同长度。优选地，它们两个端部与两个环形端面36中的每一个齐平。
66.内层37和支撑护套38一起形成缸体管7的管壁44，该管壁44当在径向向内和径向向外的横截面上观察时是圆的，并且特别是圆形的，并且其在径向方向上是双壁的，内层37形成管内壁，并且支撑护套38形成管外壁。
67.内层37由扩散密封玻璃材料或扩散密封陶瓷材料组成。这些非常硬的材料允许工作缸体1的极低磨损操作，并且确保当活塞17以其径向引导表面68在活塞运行表面22上滑动时的低摩擦和平稳的行程运动5。由于材料的扩散密封特性，即使在施加高操作压力时，缸体管7也借助于内层37在缸体室6的径向外圆周处实现缸体室6的无泄漏关闭。
68.为了实现非常高质量的玻璃或陶瓷材料的低重量和低材料消耗，在相对于纵向轴线8的径向方向上测量的内层37的层厚度适宜地选择为极小。优选地，层厚度是始终恒定的。
69.在图示的实施例示例中，内层37的层厚度在0.01 mm和0.05 mm之间的范围内。
70.适宜地，在任何点处都不超过0.1 mm的层厚度。然而，原则上，在底部处没有功能限制，只有制造限制。例如，层厚度可小至0.001 mm。这样的层厚度可例如通过pvd或cvd以高度的可靠性生产。
71.原则上，包括范围极值在内的内层37的优选层厚度在0.001mm和0.1mm之间，并且适宜地在0.01mm和0.1mm之间的厚度范围内。
72.由于这样薄的内层37就其自身而言不能承受在流体致动工作缸体1的操作期间通常出现在缸体室6中的流体压力(最大操作压力通常为至少6巴)，内层37径向地在外侧上由上述支撑护套38封闭，该支撑护套38径向地在周围支撑管状内层37，并且将其稳定在其使用中的中空圆柱形形状，同时防止径向变形。结果，活塞运行表面22也具有非常高的形状保真度。
73.支撑护套38的特殊特征在于，它具有低成本、轻重量且还极其稳定的结构，整个结构在其生命周期结束时结合有完全的可回收性。缸体管7特别地以节约资源的方式由可再生原材料制成。从非常一般的观点来看，支撑护套38具有含纤维素和/或含木质素的材料结构，这与本领域中通常使用的金属和塑料概念形成对比。
74.考虑到这些材料特性，在所有图示实施例中，支撑护套38具有或包括由天然纤维组成的纤维复合物。
75.在图1和图2中图示的工作缸体1的缸体管7中实现了特别有利的结构。这里，支撑护套38整体上由纸或硬纸板或纸板组成。在工作缸体1的制造中，考虑到操作要求，可选择呈现这三种材料类别中的哪一种。区别主要基于基重(basis weight)，其中纸的基重低于硬纸板和纸板的基重。在大多数情况下，纸被认为具有高达约150 g/m
²
的基重，并且硬纸板被认为具有高于该值的基重。硬纸板通常被认为从300 g/m
²
起的比重量。
76.优选地，支撑护套38均匀地由纸或硬纸板或纸板制成，但它也可具有如此不同基重的区域，以至于纤维复合物可具有所提及的三种材料类别的任何组合，或者甚至仅具有这些材料类别中的两种。以这种方式，例如，在支撑护套38的壁厚度在管道的整个长度上保持恒定的情况下，可产生具有不同稳定性和径向支撑效果的区域。
77.在图1和图2的实施例示例中，支撑护套38由纤维素基础组成。相比之下，在图3的实施例示例中，支撑护套38是基于木质素的，并且图4中图示的实施例示例的支撑护套38包含纤维素和木质素两者的组合。
78.合适的植物用来获得用于制造支撑护套38的纤维素分子和/或木质素分子。优选地，使用木材作为基材，尽管例如草或或剑麻也可用作基材。
79.还认为有利的是其中支撑护套38包括木纤维复合材料的实施例。在这种情况下，合适尺寸的木纤维可混合在一起，并且使用特别地蔬菜或其它可回收的粘合剂压制成极其稳定的纤维复合物。
80.在图1、图2和图4的实施例中，管状内层37包括玻璃材料。玻璃材料优选地为硅酸盐玻璃。主要由二氧化硅构成的硅酸盐玻璃可生产成具有特定的硬度和相应的高耐磨性。在工作缸体1的实现中，硅酸盐玻璃是优选的，原则上也可使用诸如丙烯酸玻璃的有机玻璃。
81.内层37的玻璃材料适宜地整体上是硅酸盐玻璃，但也可例如是以硅酸盐玻璃为主要成分的玻璃材料复合物。
82.在根据图3的工作缸体1中，管状内层37由陶瓷材料组成。陶瓷材料优选地为碳化硅。优选地，它是诸如烧结碳化硅或反应结合碳化硅的工程陶瓷。
83.也可使用其它陶瓷来实现内层37，例如氧化铝或氧化锆。
84.在双壁缸体管7的制造中，分别针对内层37和支撑护套38提及的材料可根据需要彼此结合。支撑护套38可与玻璃材料或陶瓷材料的内层37结合，而不考虑其材料组成。同样
地，内层37可与由上面进一步描述的支撑护套材料中的任何一种或多种构成的支撑护套38结合，而不考虑其材料组成。
85.例如，以示例的方式，在图1、图2和图4的工作缸体1的情况下，可以由扩散密封陶瓷材料而不是扩散密封玻璃材料实现内层37，并且在图3的工作缸体1的情况下，可以由玻璃材料实现内层37，而在那儿由陶瓷材料组成。
86.特别地，如果希望从工作缸体1的外部可见工作缸体1的特定颜，支撑护套38可全部或部分由酸洗材料和/或漂白材料制成。这示例性地是根据图3的支撑护套38的情况，酸洗和/或漂白39在图中由点画指示。
87.特别地，如果对缸体壳体2相对于外部介质的介质兼容性有增加的要求，例如当工作缸体1在易受污染的区域和/或潮湿的区域中使用时，有利的是至少缸体管7在其外圆周的区域中具有适当的保护。在这方面，有利的设计在图1和图2中由虚线指示，其中支撑护套在外侧上径向地完全由扩散密封包覆层45封闭。包封层45例如是收缩保护膜。如果需要，包封层45可附加地在外部延伸超过两个端壁15、16，特别是如果这两个端壁具有与缸体管7的复合结构相当的复合结构。
88.备选地，也可通过在制造后浸渍支撑护套38来获得针对环境影响的保护。示例性地，在图4的实施例示例中就是这种情况，其中浸渍40由划线指示。如果支撑护套38由纤维复合物或纸和/或硬纸板和/或纸板组成，则它特别良好地适合于浸渍处理，因为浸渍剂非常好地渗透到支撑护套材料中，并且可很好地浸渍该材料。
89.在优选实施例中，管状内层37是在工作缸体的生产期间独立于支撑护套38制造的管状体。示例性地，这适用于图1和图2的实施例示例。在这种情况下，图5示出了在用于制造流体致动工作缸体1的过程的执行期间的快照。
90.在图5的左半部分中，图示了如何通过将内层起始材料46a或46b周向地施加到先前提供的心轴形模芯47来生产内层37。在一个可能的过程工序中，内层起始材料46a利用喷涂过程以形状自由的方式喷涂到未涂覆的模芯47上。例如，可流动的碳化硅被喷涂在模芯上，并且然后烧制以使其硬化。为了烧制，涂覆有内层起始材料46a的模芯47方便地放置在未进一步图示的烧制炉中。
91.在备选的制造过程中，放置在由图5中的虚线指示的模具48中的模芯47涂覆有可流动的内层起始材料46b，如果内层起始材料46b是陶瓷材料，则该材料随后直接在模具48中烧结。
92.在独立生产之后，管状内层37如在图5的右半部分中所示适当地作为管状体37a存在，该管状体37a独立于尚未被施加的支撑护套38固有地稳定。随后，以下面进一步描述的方式将该管状体与支撑护套38或支撑护套材料结合，以获得作为复合体的缸体管7。
93.由玻璃材料组成的管状内层37可借助于以管状形式制造的管状玻璃来实现。管状玻璃在其制造期间适宜地从熔融玻璃拉制成管状形式，并被切割到缸体管7的期望尺寸，从而又获得图5的右半部分中图示的固有地稳定的管状体37a。
94.针对生产管状内层37的另一种可能性包括柔性玻璃箔的相应弯曲成形。该玻璃膜在膜端部区域的区域中圆弯曲然后彼此面对之后例如通过粘结或焊接适宜地实质上连结。
95.对于缸体管7的最终制造，图6中所示的管状支撑护套38可与预制为固有地稳定的管状体37a的内层37结合。为此，图6示出了在预制内层37的初始形成期间通过注射模制过
程将管状支撑护套38施加到预制内层37的外圆周的过程步骤。因此，以这种方式制造的管状支撑护套38可称为注射模制体。
96.在图6中，图示了以注射模制过程的方式进行的制造过程。特别地根据上述说明预制的管状内层37在这里作为插入件放置在由点划线指示的铸模52中，以便将套筒形成形腔53围绕内层37径向地向外保留在铸模52中，仍未固结的、可流动的支撑护套材料54以足够的超压注射到铸模52中。在注射的支撑护套材料54硬化之后，适宜地在支撑护套38的材料和内层37之间存在粘合剂结合，从而产生在进一步的制造步骤中非常容易操纵的缸体管7。
97.在图7中图示的备选制造过程中，管状支撑护套38独立于内层37制造以用于制造缸体管7，并且随后仅与内层37结合。
98.例如，以与结合图5中的内层37的制造描述的相同的方式将管状支撑护套38制造为注射模制体。备选地，例如，也可以通过挤出为挤出体来生产。在将由纸或硬纸板或纸板制造的支撑护套38的情况中，针对管状支撑护套38的另一种制造可能性包括将尺寸上仍然不稳定并作为纤维悬浮物存在的原材料施加在模芯47周围，并且然后将其压实并干燥。
99.以这种方式，管状支撑护套38特别地被生产为独立于内层37固有地稳定的管状体38a。
100.在后续的过程步骤中，如图7中所示，内层起始材料46c被施加到预制支撑护套38的管状体38a的内圆周表面42，该材料在硬化后形成内层37。如由图7中的箭头所示，这优选地通过适当的材料施加过程来完成，以便完成的内层37是施加的层。
101.内层37的层形成例如通过溅射、通过真空沉积或通过旋转涂覆或“旋涂”来进行。借助于已经提及的pvd或cvd过程，可以高度的过程可靠性在预制支撑壳38的内圆周表面42上沉积特别薄的内层37。
102.图8图示了适于生产工作缸体1的制造过程的另一实施例，再次仅示出制造缸体管7的过程。在该过程中，管状支撑护套38和管状内层37以上面已经描述的方式之一彼此独立地制造为固有地稳定的管状体37a、38a，然后这两个管状体37a、38a通过根据箭头55的同轴嵌套连结在一起。在插入彼此中之前，支撑护套38适宜地具有略小于内层37的外径的内径，使得插入彼此中的两个管状体37a、38a相对于纵向轴线8直径上压制在一起，并且即使在没有附加的粘合剂层的情况下也可靠地连结在一起。
103.另外或备选地，可在两个管状体37a、38a之间的中空圆柱形连结区域56中布置粘合剂层57，借助于该粘合剂层57在支撑护套38和内层37之间实现材料连接，从而存在特别高强度的连结的连接。
104.在图9中图示的同样有利的制造过程中，管状内层37和管状支撑护套38再次彼此独立地制造，但在它们的制造期间通过共挤出立即结合以形成共挤出体58，该共挤出体58形成缸体管7。在62处，示意性地指示了适合于此目的的挤出模的端部部段，该端部部段具有两个相互同轴的环形挤出喷嘴63，在共挤出期间，内层37和支撑护套38的仍可流动的起始材料被压制通过该喷嘴。
105.上面参照图5至图9具体地描述的过程工序可应用于用于生产工作缸体1的过程中，该过程在图10和图11中示意性地图示，重点是在各种实施例中的缸体管生产。
106.在一个方面，在内层制造步骤74中，管状内层37由扩散密封玻璃材料或扩散密封陶瓷材料制成。其次，在支撑护套制造步骤75中，管状支撑护套38由含纤维素和/或含木质
素的材料制成。通过第一制造工序76或第二制造工序77生产表示缸体管7的复合体。在第一制造工序76中，通过彼此独立地单独地制造管状内层37和管状支撑护套38中的每一个并且然后将它们结合来生产缸体管7。在备选的第二制造工序77中，首先单独地仅制造管状内层37或管状支撑护套38，接着将相应的另一部件(即支撑护套38或内层37)在单独地制造的部件37或38的初始形成期间随后形成到该单独地制造的部件37或38上。在最后的精修操作78中，在每种情况下，制造的缸体管7与其它工作缸体部件的连结发生，以完成工作缸体1。
107.如果两个端壁15、16中的至少一个且优选地每一个也根据与缸体管7相同的基本原理构造为复合体，则是有利的。在图示的实施例示例中，就是这种情况。
108.示例性地，每个端壁15、16具有面向缸体室6的扩散密封壁内层64和壁外层65，该壁外层65在该方面中较厚并且充当壁内层64的支撑层，并且布置在轴向地背对缸体室6的壁内层64的外表面66上。
109.至少一个端壁15、16的壁内层64由与缸体管7的管状内层37相当的扩散密封玻璃材料或扩散密封陶瓷材料制成，而壁外层65具有与缸体管7的支撑护套38的构造相对应的含纤维素和/或含木质素的材料结构。
110.以这种方式，除了缸体管7之外，两个端壁15、16也是可持续生产的结果，并且在它们的生命周期结束时允许容易地回收以在新的工作缸体1或另一产品的制造中再次使用。
111.与图示的实施例示例不同，端壁15、16也可具有常规的结构，例如完全由诸如铝或不锈钢的金属组成，或者由塑料制成。

技术特征：

1.一种流体致动工作缸体，具有缸体壳体和活塞，所述活塞通过流体作用能够移位并布置在由所述缸体壳体封闭的缸体室中，所述缸体壳体具有缸体管，所述缸体管的内圆周表面形成活塞运行表面，所述活塞以能够滑动地移位的方式承靠所述活塞运行表面，其中，所述缸体管形成为复合体，所述复合体具有形成所述活塞运行表面的管状内层和以径向支撑效果封闭所述管状内层的管状支撑护套，其中，所述管状内层由扩散密封玻璃材料或扩散密封陶瓷材料组成，并且其中，所述支撑护套具有含纤维素和/或含木质素的材料结构。2. 根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述管状内层的层厚度在0.001 mm至0.1 mm的厚度范围内，在每种情况下都包括范围极值。3.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述支撑护套包括由天然纤维组成的纤维复合物。4.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述支撑护套至少部分由纸和/或硬纸板和/或纸板或木纤维复合材料组成。5.根据权利要求3所述的工作缸体，其中，所述支撑护套具有草基和/或基和/或剑麻基结构。6.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述管状内层的扩散密封玻璃材料是硅酸盐玻璃或至少包括硅酸盐玻璃，并且其中，所述管状内层的扩散密封陶瓷材料是碳化硅或氧化铝或氧化锆或至少包括碳化硅或氧化铝或氧化锆。7.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述管状内层是独立于所述支撑护套制造的管状体，和/或其中，所述管状内层是独立于所述支撑护套的固有地稳定的管状体。8.根据权利要求7所述的工作缸体，其中，所述管状内层通过将管状内层起始材料周向地施加到心轴形模芯而生产，或者其中，由扩散密封玻璃材料组成的所述管状内层是以管状形式制造的管状玻璃，或者其中，由扩散密封玻璃材料组成的所述管状内层是由柔性玻璃膜形成的管状体。9.根据权利要求8所述的工作缸体，其中，所述管状支撑护套由施加到所述管状内层的外圆周表面并且仅在施加后硬化的支撑护套材料组成。10.根据权利要求8所述的工作缸体，其中，所述管状支撑护套是通过注射模制过程在外部施加到所述管状内层的注射模制体。11.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述管状支撑护套是独立于所述管状内层制造的管状体，和/或其中，所述管状支撑护套是挤出体或注射模制体，和/或其中，所述管状支撑护套是独立于所述管状内层的固有地稳定的管状体。12.根据权利要求11所述的工作缸体，其中，所述管状内层是通过材料施加过程施加到所述管状支撑护套的所述内圆周表面的施加层。13.根据权利要求11所述的工作缸体，其中，所述管状支撑护套和所述管状内层同轴地插入彼此。14.根据权利要求13所述的工作缸体，其中，所述管状内层插入所述管状支撑护套中并通过材料粘结在中空圆柱形连结区域中与所述管状支撑护套连结。15.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述管状支撑护套和所述管状内层形成通过共挤出生产的共挤出体。16.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述支撑护套在外侧上由适当扩散密封包
封层径向地围绕，和/或其中，所述支撑护套被浸渍。17.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，所述缸体壳体具有两个端壁，所述两个端壁各自布置在所述缸体管的所述两个轴向端面中的一个的所述区域中，紧固到所述缸体管并在所述端面处界定所述缸体室，其中，至少一个端壁由驱动流体通道穿透，所述驱动流体通道使得能够供应和排出用于驱动所述活塞的流体压力介质。18.根据权利要求17所述的工作缸体，其中，每个端壁具有面向所述缸体室的扩散密封壁内层和壁外层，所述壁外层相对于所述扩散密封壁内层较厚并充当针对所述壁内层的支撑层，所述壁内层由扩散密封玻璃材料或扩散密封陶瓷材料组成，并且所述壁外层具有含纤维素和/或含木质素的材料结构。19.根据权利要求1所述的工作缸体，其中，在所述活塞上布置有穿过所述缸体壳体并从所述缸体壳体轴向地伸出的活塞杆。20.一种用于生产流体致动工作缸体的过程，其中，缸体管通过以下过程步骤生产：由扩散密封玻璃材料或由扩散密封陶瓷材料生产管状内层；由含纤维素和/或含木质素的材料生产管状支撑护套；通过彼此独立地单独地生产所述管状内层和所述管状支撑护套中的每一个并且然后结合它们，或者通过单独地生产所述管状内层或所述管状支撑护套并且然后在它们的初始形成期间在其上形成这两个部件中的另一个来生产所述缸体管。

技术总结

本发明涉及流体致动工作缸体和制造其的方法，具体地，一种流体致动工作缸体，其具有封闭缸体室的缸体壳体，并具有缸体管，该缸体管的内圆周表面形成用于布置在缸体室中的活塞的活塞运行表面，其中，缸体管是具有管状内层和以径向支撑效果围绕管状内层的管状支撑护套的复合体，并且其中，管状内层由扩散密封的玻璃材料或陶瓷材料制成，而支撑护套具有含纤维素和/或含木质素的材料结构。维素和/或含木质素的材料结构。维素和/或含木质素的材料结构。