柱填充设备及其制造和使用方法 【技术领域】
本发明涉及一种柱填充设备以及制造和使用柱填充设备的方法。背景技术
本领域需要一种能够填充具有不同柱尺寸的柱 ( 例如， 具有 25mm(1 英寸 ) 内径的 柱和具有 50mm(2 英寸 ) 内径的柱 ) 并基于柱尺寸调整一个或多个填充参数 ( 例如， 填充压 力 ) 的柱填充设备。发明内容
本发明通过发现能够填充不同大小的柱、 并基于填充的柱的尺寸自动调整填充压 力的柱填充设备， 来解决以上讨论的一些困难和问题。本发明还公开了能够用于柱填充设 备中的设备部件。设备部件可以一起用在给定的柱填充设备内、 或者能够单独用在给定的 柱填充设备内。 在本发明的一个示例性实施例中， 柱组件包括 ： 接合器支撑构件或适配器支撑构 件 (adapter support member)， 具有上表面、 下表面、 从上表面向下表面延伸的至少一个 侧壁和所述接合器支撑构件内的柱定位槽， 其中所述柱定位槽包括槽口和 ( 接合器支撑构 件的 ) 所述至少一个侧壁的一部分， 所述槽口的槽口宽度大小设置为可以容纳最大的柱宽 度； 销钉开关， 具有延伸到 (i) 所述柱定位槽或 (ii) 在所述柱定位槽正下方的空间的体积 中的一种销钉开关末端， 其中所述销钉开关在操作方面适合于根据在 (i) 所述柱定位槽内 或 (ii) 所述柱定位槽正下方的空间的体积内所述销钉开关末端的位置来调整所述柱填充 设备的填充压力。 在这个示例性实施例中， 由于每个柱的尺寸， 导致第一柱可能不改变销钉 开关末端的位置而第二柱改变销钉开关末端的位置。 改变销钉开关末端的位置会启动从销 钉开关到柱填充设备的信号， 以对第二柱施加一种与当销钉开关末端处于它的初始位置时 ( 即， 当第一柱定位于柱填充设备内时 ) 所施加的压力不同的压力。
在另一示例性实施例中， 本发明涉及一种用于填充不同尺寸的柱的柱填充设备， 包括 ： 柱压缩构件， 用于把介质填充到所述柱中 ； 压缩构件控制器， 用于控制在填充期间施 加在所述介质上的压力 ； 和柱保持构件， 其中所述柱保持构件包括传感器， 该传感器在所述 柱插入到所述保持构件中时确定所述柱的大小并与所述控制器相通信。
在另一示例性实施例中， 本发明涉及一种利用介质来填充柱的柱填充设备， 包括 ： 柱压缩构件， 用于填充所述介质 ； 压缩构件控制器， 用于控制在填充期间施加在所述介质上 的压力 ； 和液压系统， 用于产生所述压力， 其中所述系统包括自除气构件。
本发明还涉及制造柱填充设备的方法。在一个示例性方法中， 制造柱填充设备的 方法包括 ： 提供接合器支撑构件， 接合器支撑构件具有上表面、 下表面、 从上表面向下表面 延伸的至少一个侧壁和接合器支撑构件内的柱定位槽， 其中柱定位槽包括槽口和所述至少 一个侧壁的一部分， 槽口的槽口宽度大小设置为可以容纳最大的柱宽度 ； 提供销钉开关， 销 钉开关具有销钉开关末端， 其中销钉开关在操作方面适合于根据销钉开关末端的位置调整
柱填充设备的填充压力 ； 以及定位该销钉开关， 从而使得销钉开关末端延伸到 (i) 柱定位 槽内或 (ii) 在柱定位槽正下方的空间中的体积内。所披露的制造柱填充设备的方法可包 括许多另外的步骤以便提供很多设备部件 ( 例如， 气动压力系统、 液压减振系统等 ) 和特征 ( 例如， 安全特征 )。
本发明还涉及使用柱填充设备的方法。在使用柱填充设备的一个示例性方法中， 该方法包括一种填充第一柱的方法， 所述填充第一柱的方法包括 ： 把第一柱定位在柱填充 设备上， 其中定位第一柱的步骤使第一柱的外部相对于销钉开关的销钉开关末端定位 ； 并 且启动柱填充设备以便启动压力施加步骤， 其中所述压力施加步骤基于销钉开关末端的第 一位置把第一压力施加在第一柱的内部柱部件上。 填充的示例性方法还可以包括填充第二 柱， 其中第二柱具有与第一柱的外径不同的外径， 其中填充第二柱的步骤包括 ： 从柱填充设 备移除第一柱接合器 ； 把第二柱定位在柱填充设备上， 其中定位第二柱的步骤使得第二柱 的外部相对于销钉开关末端定位 ； 以及启动柱填充设备以便启动第二压力施加步骤， 其中 所述第二压力施加步骤基于销钉开关末端的第二位置把第二压力施加在第二柱的内部柱 部件上， 其中第二压力不同于第一压力。
在阅读了下面对公开的实施例的详细描述和所附权利要求之后， 本发明的这些和 其它特征和优点将变得清楚。 附图说明 图 1 描述本发明的示例性柱填充设备 ；
图 2 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性接合器支撑构件 ；
图 3A-3B 描述位于图 2 的示例性接合器支撑构件上方的示例性柱接合器 ；
图 4 描述位于图 3B 的示例性柱接合器上的柱 ；
图 5 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性填充接合器 ；
图 6 描述连接到适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性滑动横杆的图 5 的示 例性填充接合器 ；
图 7A-7B 描述连接到适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性滑动横杆的示例 性填充接合器 ；
图 8A-8D 描述使用图 7A 中示出的示例性滑动横杆 / 填充接合器组件和图 3A 的示 例性柱接合器的示例性填充过程的各阶段 ；
图 9 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性压力控制台 ；
图 10 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性活塞启动控制台 ；
图 11 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性门 ；
图 12 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性液压系统 ；
图 13 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性磁门联锁系统 ；
图 14 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性门释放传感器 ； 和
图 15 描述适合用于图 1 的示例性柱填充设备的示例性气动门传感器。
具体实施方式
为了促进对本发明的原理的理解， 下面对本发明的特定实施例进行描述并且使用特定语言描述特定实施例。然而， 应该理解， 特定语言的使用并不意图限制本发明的范围。 可以设想本发明所属领域普通技术人员在正常情况下将会做出的对本发明的原理的变换、 进一步修改和这种进一步的应用。
本发明涉及一种柱填充设备和适合用于柱填充设备的设备部件。 本发明还涉及制 造柱填充设备的方法以及使用柱填充设备填充不同尺寸的柱的方法。
在示例性实施例中， 本发明涉及用于填充不同尺寸的柱的柱填充设备， 包括 ： 柱压 缩构件， 用于把介质填充在所述柱中 ； 压缩构件控制器， 控制在填充期间施加于介质的压 力； 和柱保持构件， 其中柱保持构件包括传感器， 该传感器在柱插入到保持构件中时确定柱 的尺寸并与控制器通信。 所述柱可包括具有不同形状和尺寸并且需要使用色谱介质填充的 各种色谱柱， 但示例性实施例包括圆柱形柱。所述介质可包括不同形式 ( 例如， 球形或不规 则微粒 ) 的任何色谱介质或相位材料 ( 例如， 无机的和 / 或有机的 )， 示例性介质包括金属 氧化物 ( 例如， 硅石 ) 或聚合物 ( 例如， 聚乙烯 ) 微粒。传感器可包括任何光学、 机械或电 气传感器， 但示例性传感器可包括任何机械传感器或开关。压缩构件可包括能够把介质压 入柱中从而介质形成具有尽可能少的空隙空间或沟道的床的任何装置， 示例性构件包括活 塞。柱保持构件可包括在填充期间能够保持和 / 或支撑柱的任何装置， 但示例性装置是这 里描述的支撑构件。 压缩构件控制器可包括能够控制施加于压缩构件的压力的量的任何装 置， 示例性装置是这里描述的压力控制台。 在另一示例性实施例中， 本发明涉及一种使用介质填充柱的柱填充设备， 包括 ： 柱 压缩构件， 用于填充介质 ； 压缩构件控制器， 用于控制在填充期间施加于介质的压力 ； 和液 压系统， 用于产生压力， 其中该系统包括自除气特征。 液压系统可包括可以直接或间接把压 力施加在压缩构件上的任何系统， 示例性系统可以是这里描述的液压减振系统。自除气特 征可包括能够对液压系统除气的任何装置， 这允许从液压系统 ( 例如， 阀门等 ) 去除不希望 的气体， 示例性装置可以是这里阐述的除气特征。
本发明的一个示例性柱填充设备显示在图 1 中。如图 1 中所示， 示例性柱填充设 备 10 包括 ： 接合器支撑构件 11， 支撑用于填充的柱 ( 诸如， 示例性柱 30) ； 压力控制台 50 ； 活塞启动控制台 60 ； 液压减振系统的油箱 80 ； 气动压力施加系统的气 89 ； 和门 70， 提供填 充室的入口， 所述填充室包含移动部件 ( 例如， 压力施加活塞 )。在包括 (i) 框架部件 91、 94 和 95、 轮子 92 以及稳定性构件 93 的便携式框架上支撑所有上述设备部件。
如图 1 中所示， 本发明的示例性柱填充设备 10 可包括许多部件。以下描述可能的 设备部件、 结构和设备参数。
I、 柱填充设备和部件
本发明的柱填充设备包括许多部件， 这导致柱填充设备能够基于位于柱填充设备 上的柱的尺寸施加不同的填充压力。
A. 柱填充设备部件
本发明的柱填充设备可包括下面的示例性部件中的一个或多个。应该注意的是， 本发明的柱填充设备可包括除以下具体描述的那些部件之外的另外的部件。
1、 接合器支撑构件
本发明的柱填充设备包括至少一个接合器支撑构件， 诸如图 1 中显示的示例性柱 填充设备 10 的示例性接合器支撑构件 11。 参照如图 2 中所示的示例性接合器支撑构件 11，
示例性接合器支撑构件 11 具有上表面 12、 下表面 ( 未示出 )、 从上表面 12 向下表面延伸的 至少一个侧壁 13 和接合器支撑构件 11 内的柱定位槽 110。柱定位槽 110 包括 ： 槽口 14 和 由相对的侧壁部分 131 和 132 以及弯曲侧壁部分 133 指示的所述至少一个侧壁 13 的部分。 槽口 14 的槽口宽度 ( 例如， 相对的侧壁部分 131 和 132 之间的距离 ) 设置为可以容纳最大 的柱宽度。换句话说， 槽口 14 的槽口宽度设置为能够在相对的侧壁部分 131 和 132 之间插 入具有最大的柱宽度的柱。
在一些示例性实施例中， 接合器支撑构件的上表面中具有凹进区域。该凹进区域 最好在接合器支撑构件的上表面中延伸一定深度并包围柱定位槽的至少一部分。如图 2 中 所示， 示例性接合器支撑构件 11 具有凹进区域 112。设置凹进区域 112 的尺寸以提高沿示 例性接合器支撑构件 11 的上表面 12 放置的柱接合器 ( 在以下讨论 ) 的放置稳定性。
接合器支撑构件可以由各种材料形成， 包括但不限于 ： 金属、 聚合物和纤维增强复 合材料 ( 例如， 纤维增强金属、 热塑性或热固性材料 )。通常， 接合器支撑构件由金属 ( 诸 如， 不锈钢或铝 ) 形成。
接合器支撑构件可具有例如根据用于形成接合器支撑构件的材料而不同的尺寸。 只要接合器支撑构件在结构上能够 (i) 支撑用于填充的柱并且 (ii) 经受住施加在接合器 支撑构件上的填充压力， 接合器支撑构件可具有任何尺寸 ( 例如， 总体宽度、 长度和厚度 )。 另外， 如以上所讨论， 接合器支撑构件的柱定位槽 ( 即， 示例性柱定位槽 110) 具有能够使用 于填充的柱定位于柱定位槽内的尺寸。
2、 销钉开关
本发明的柱填充设备还包括至少一个销钉开关， 诸如图 2 中示出的示例性销钉开 关 15。该销钉开关具有延伸到 (i) 柱定位槽 ( 即， 示例性柱定位槽 110) 或 (ii) 柱定位槽 ( 即， 示例性柱定位槽 110) 正下方的空间的体积中的销钉开关末端。如这里所使用的， 短 语 “柱定位槽正下方的空间的体积” 指的是在柱定位槽的侧壁 ( 例如， 相对的侧壁部分 131 和 132 以及弯曲侧壁部分 133) 在柱定位槽 ( 即， 示例性柱定位槽 110) 下方延伸的情况下 由柱定位槽的侧壁勾画出的空间的体积。
销钉开关在操作方面适合于根据 (i) 柱定位槽或 (ii) 柱定位槽正下方的空间的 体积内所述销钉开关末端的位置调整柱填充设备的填充压力。在一些实施例中， 在柱填充 设备内放置用于填充的柱可能不改变销钉开关末端的位置。在这个示例性实施例中， 柱填 充设备基于销钉开关末端的原始位置 ( 即， 未改变的位置 ) 把填充压力施加在柱 ( 和它的 内部物质 ) 上。在柱填充设备内放置具有更大柱尺寸的不同柱可以把销钉开关末端的位置 从初始位置改变为新的位置。在这种情况下， 柱填充设备基于销钉开关末端的新位置 ( 即， 改变的位置 ) 把不同的填充压力施加在具有更大柱尺寸的柱 ( 和它的内部物质 ) 上。
在其它实施例中， 在柱填充设备内放置用于填充的任何柱可以改变销钉开关末端 的位置。例如， 在柱填充设备内放置第一柱可以把销钉开关末端的位置从初始位置改变为 第一新位置。在这种情况下， 柱填充设备基于销钉开关末端的第一新位置 ( 即， 第一改变的 位置 ) 把填充压力施加在第一柱 ( 和它的内部物质 ) 上。在柱填充设备内放置具有更大柱 尺寸的不同柱可以把销钉开关末端的位置从初始位置改变为第二新位置， 其中第二新位置 不同于第一新位置。在这种情况下， 柱填充设备基于销钉开关末端的第二新位置 ( 即， 第二 改变的位置 ) 把不同的填充压力施加在具有更大柱尺寸的柱 ( 和它的内部物质 ) 上。在一个示例性实施例中， 销钉开关装有弹簧以便当处于未受干扰的状态时迫使销 钉开关末端进入 (i) 柱定位槽或 (ii) 空间的体积中。在这个实施例中， 在柱填充设备内放 置用于填充的柱 (i) 不改变销钉开关末端的延伸位置或者 (ii) 把柱定位力施加在销钉开 关末端上， 其中柱定位力与弹簧的力相反以至少部分地把销钉开关末端推向 (i) 柱定位槽 的侧壁或 (ii) 在柱定位槽的侧壁正下方延伸的空间的体积的虚拟侧壁。
虽然销钉开关可以位于接合器支撑构件下方以延伸到接合器支撑构件的柱定位 槽正下方的空间的体积中， 但在一些所希望的实施例中， 销钉开关延伸到柱定位槽中并穿 过接合器支撑构件的侧壁， 如图 2-3B 中所示。如图 2-3B 中所示， 示例性销钉开关 15 穿过 示例性接合器支撑构件 11 内的柱定位槽 110 的弯曲侧壁部分 133。
上述接合器支撑构件和销钉开关可以彼此组合以形成适合用于柱填充设备的压 力控制系统。在一个示例性实施例中， 压力控制系统包括 ： (1) 接合器支撑构件， 具有上表 面、 下表面、 从上表面向下表面延伸的至少一个侧壁和接合器支撑构件内的柱定位槽， 其中 柱定位槽包括槽口和所述至少一个侧壁的部分， 其中槽口的槽口宽度设置为可以容纳最大 的柱宽度 ； (2) 销钉开关， 具有延伸到 (i) 柱定位槽或 (ii) 柱定位槽正下方的空间的体积 中的销钉开关末端， 其中， 销钉开关在操作方面适合于根据 (i) 柱定位槽或 (ii) 柱定位槽 正下方的空间的体积内所述销钉开关末端的位置调整柱填充设备的填充压力。 3、 柱接合器
本发明的柱填充设备可包括一个或多个柱接合器， 诸如图 3A-3B 中示出的示例性 柱接合器 16 和 26。每个柱接合器具有类似的特征， 但通常具有不同的尺寸。参照图 3A 中 示出的示例性柱接合器 16， 示例性柱接合器 16 具有柱接合器上表面 17、 柱接合器下表面 ( 未示出 )、 从柱接合器上表面 17 向柱接合器下表面延伸的至少一个柱接合器侧壁 18 和示 例性柱接合器 16 内的柱定位槽 160。示例性柱接合器 16 的柱定位槽 160 包括 ： 柱接合器 槽口 19 和由相对的侧壁部分 181 和 182 以及弯曲侧壁部分 183 指示的所述至少一个柱接 合器侧壁 18 的部分。槽口 19 的柱接合器槽口宽度 ( 例如， 相对的侧壁部分 181 和 182 之 间的距离 ) 设置为可以容纳给定柱的宽度 ( 例如， 参见图 4 示出的位于柱接合器 26 的相对 的侧壁部分 281 和 282 之间的柱 30)。
每个柱接合器在操作方面适合于在接合器支撑构件的柱定位槽内定位相应的用 于填充的柱以使销钉开关末端定位于给定位置， 其中如以上所讨论的， 所述给定位置是 (i) 原始的未改变的位置或者 (ii) 新的改变的位置。
在一些示例性实施例中， 柱接合器的上表面中具有凹进区域。该凹进区域最好在 柱接合器的上表面中延伸一定深度并包围柱接合器的柱定位槽的至少一部分。如图 3A 中 所示， 示例性柱接合器 16 具有凹进区域 162。设置凹进区域 162 的尺寸以提高沿示例性柱 接合器 16 的上表面 17 放置的柱 ( 例如， 参见图 4) 的放置稳定性。
像接合器支撑构件一样， 柱接合器可以由各种材料形成， 包括但不限于 ： 金属、 聚 合物和纤维增强复合材料 ( 例如， 纤维增强金属、 热塑性或热固性材料 )。 通常， 给定的柱接 合器由金属 ( 诸如， 不锈钢或铝 ) 形成。
每个柱接合器可具有例如根据用于形成柱接合器的材料而不同的尺寸。 只要柱接 合器在结构上能够 (i) 支撑用于填充的柱、 (ii) 经受住施加在柱接合器上的填充压力并且 (iii) 安装到如上讨论的接合器支撑构件的上表面上， 每个柱接合器可具有任何尺寸 ( 例
如， 总体宽度、 长度和厚度 )。 另外， 如以上所讨论， 柱接合器的柱定位槽 ( 即， 示例性柱定位 槽 160) 具有能够使用于填充的柱定位于柱定位槽内的尺寸。
在一个示例性实施例中， 本发明的柱填充设备包括第一柱接合器， 诸如图 3A 中示 出的示例性柱接合器 16， 其中第一柱接合器具有第一柱接合器上表面、 第一柱接合器下表 面、 从第一柱接合器上表面向第一柱接合器下表面延伸的至少一个第一柱接合器侧壁和第 一柱接合器内的第一柱定位槽， 其中第一柱定位槽包括第一柱接合器槽口和至少一个第一 柱接合器侧壁， 第一柱接合器槽口的第一柱接合器槽口宽度设置为可以容纳第一柱的宽 度， 其中第一柱接合器在操作方面适合于在接合器支撑构件的柱定位槽内定位第一柱以使 销钉开关末端定位于第一位置。
上述本发明的柱填充设备还可以包括第二柱接合器， 诸如图 3B 中示出的示例性 柱接合器 26， 其中第二柱接合器具有第二柱接合器上表面 ( 例如， 图 3B 中示出的示例性柱 接合器 26 的上表面 27)、 第二柱接合器下表面、 从第二柱接合器上表面向第二柱接合器下 表面延伸的至少一个第二柱接合器侧壁 ( 例如， 图 3B 中示出的示例性柱接合器 26 的侧壁 28) 和第二柱接合器内的第二柱定位槽 ( 例如， 图 3B 中示出的示例性柱接合器 26 的柱定 位槽 260)， 其中第二柱定位槽包括第二柱接合器槽口 ( 例如， 图 3B 中示出的示例性柱接合 器 26 的柱接合器槽口 29) 和至少一个第二柱接合器侧壁 ( 例如， 由相对的侧壁部分 281 和 282 以及弯曲侧壁部分 283 指示的所述至少一个柱接合器侧壁 28 的部分 )， 其中第二柱接 合器槽口的第二柱接合器槽口宽度设置为可以容纳第二柱的宽度， 其中第二柱接合器在操 作方面适合于在 ( 接合器支撑构件的 ) 柱定位槽内定位第二柱以使销钉开关末端定位于第 二位置， 其中第二位置不同于上述第一位置。 在另一示例性实施例中， 本发明的柱填充设备包括一组两个或更多的柱接合器， 其中所述组中的每个柱接合器具有 (i) 柱接合器上表面、 (ii) 柱接合器下表面、 (iii) 从柱 接合器上表面向柱接合器下表面延伸的至少一个柱接合器侧壁和 (iv) 每个柱接合器内的 接合器柱定位槽， 其中接合器柱定位槽包括 (a) 柱接合器槽口和 (b) 至少一个柱接合器侧 壁， 其中柱接合器槽口的柱接合器槽口宽度设置为可以容纳弹簧柱的宽度。在这个示例性 实施例中， 所述一组两个或更多的柱接合器在操作方面适合于在给定的接合器支撑构件的 柱定位槽内定位两个或更多的弹簧柱以使销钉开关末端定位于两个或更多的不同位置。
4、 柱
本发明的柱填充设备还可以包括一个或多个柱， 诸如图 1 和图 4 中示出的示例性 柱 30。通常， 可以结合本发明的柱填充设备使用常规尺寸的柱， 诸如具有 25mm(1 英寸 ) 内 径 (ID) 的柱和具有 50mm(2 英寸 )ID 的柱。在一些实施例中， 本发明的柱填充设备和这里 使用的部件可具有与 (i) 常规尺寸的柱， 诸如上述那些柱或 (ii) 仅能与本发明的柱填充设 备和这里使用的部件一起使用的特殊柱匹配的特定尺寸 ( 例如， 槽口宽度 )。
如以上所讨论， 可设置本发明的柱填充设备的部件的尺寸以容纳各种尺寸的柱。 最好本发明的柱填充设备和这里使用的部件能够在同一柱填充设备上填充两种 ( 或三种 或四种或更多种 ) 不同尺寸的柱。
如图 4 中所示， 示例性柱 30 定位在柱接合器 26 上从而示例性柱 30 的凸缘部分 31 的下表面 32 与柱接合器 26 的上表面 27 接触。示例性柱 30 穿过接合器支撑构件 11 的柱 定位槽 110 和柱接合器 26 的接合器柱定位槽 260。虽然图 4 中未示出， 但把示例性柱 30 放
置在柱接合器 26 中导致示例性柱 30 的外部 ( 即， 在凸缘部分 31 下方的示例性柱 30 的外 侧壁部分 ) 把柱定位力施加在销钉开关 15 上， 这指示示例性柱填充设备 10 把特定填充压 力施加在示例性柱 30 和它的内部部件 ( 未示出 ) 上。
5、 填充接合器
本发明的柱填充设备还可以包括一个或多个填充接合器， 诸如图 5 中示出的示例 性填充接合器 33 和 34。每个填充接合器具有类似的特征， 但通常具有不同的尺寸。参照图 5 中示出的示例性填充接合器 33， 示例性填充接合器 33 包括 ： 中心体部分 331， 具有基本上 类似于相应柱的内径的外径 ； 锥形末端 332， 帮助内部柱部件 ( 未示出 ) 的咬合以插入到相 应柱中 ； 阳连接器 333， 位于与锥形末端 332 相对的末端， 其中阳连接器 333 设计为与如以 下讨论的滑动构件内的阴连接器咬合 ； 和中心体部分 331 内的槽 334， 其中槽 334 帮助引导 内部柱部件 ( 未示出 ) 内的毛细管 ( 例如， 参见图 8B-8D 中的毛细管 44)。
像示例性填充接合器 33 一样， 示例性填充接合器 34 包括 ： 中心体部分 341， 具有 基本上类似于相应柱的内径并大于示例性填充接合器 33 的外径的外径 ； 锥形末端 342， 帮 助内部柱部件 ( 未示出 ) 的咬合以插入到相应柱中 ； 阳连接器 343， 位于与锥形末端 332 相 对的末端 ； 和中心体部分 341 内的槽 344。 如以下所讨论， 每个填充接合器在操作方面适合于使内部柱部件与定位于接合器 支撑构件的柱定位槽内的柱对齐。 如以下所讨论， 填充接合器能够实现给定柱的自动填充。
像接合器支撑构件一样， 填充接合器可以由各种材料形成， 包括但不限于 ： 金属、 聚合物和纤维增强复合材料 ( 例如， 纤维增强金属、 热塑性或热固性材料 )。 通常， 给定的填 充接合器由金属 ( 诸如， 不锈钢或铝 ) 形成。
每个填充接合器可具有例如根据给定柱尺寸和用于柱填充设备的其它部件的尺 寸而不同的尺寸。通常， 每个填充接合器包括具有圆形横截面结构和基本上类似于相应柱 的内径的外径的中心体部分。在一个示例性实施例中， 可以结合本发明的柱填充设备使用 一组填充接合器， 其中所述组包含与能够利用柱填充设备填充的每个柱对应的至少一个填 充接合器。
6、 液压减振系统
本发明的柱填充设备还可以包括液压减振系统。 给定的液压减振系统的部件可包 括但不限于 ： 圆柱形杆， 诸如图 8A-8D 中示出的示例性圆柱形杆 37 和 38 ； 相应的气缸， 诸如 分别具有用于容纳圆柱形杆 37 和 38 的尺寸的示例性气缸 87 和 88( 示出于图 8D 中 ) ； 油 箱， 诸如图 12 中示出的示例性油箱 80 ； 和油， 诸如图 12 中示出的示例性油 81。
如图 8B-8D 中所示， 示例性圆柱形杆 37 和 38 通常位于接合器支撑构件和它的柱 定位槽 ( 例如， 接合器支撑构件 11 和柱定位槽定位槽 110) 的相对侧。如图 8D 中所示， 示 例性气缸 87 和 88 分别包括容易接触的排气阀 82 和 83， 根据需要可以使用排气阀 82 和 83 快速释放示例性气缸 87 和 88 内的气压。
如图 12 中所示， 在本发明的一个示例性实施例中， 柱填充设备包括液压减振系 统， 该液压减振系统包括油箱和连接油箱与液压减振系统的其它部件的管子， 其中油箱位 于液压减振系统的最高点。这种结构使液压减振系统能够成为自除气或自换气系统。虽然 在图 12 中未示出， 但液压减振系统还包括用于对油过滤的内置过滤器。
参照图 12， 示例性柱填充设备 10 包括包含油 81 的油箱 80， 其中油箱 80 位于示例
性柱填充设备 10 的液压减振系统内的最高点。
7、 气动压力施加系统
本发明的柱填充设备还可以包括气动压力施加系统。 气动压力施加系统的部件可 包括但不限于 ： 横杆构件， 诸如图 8A-8D 中示出的示例性横杆构件 39 ； 活塞， 诸如图 8A-8C 中示出的示例性活塞 45 ； 和气缸， 诸如图 1 中示出的示例性气 89。
8、 滑动构件
本发明的柱填充设备还可以包括滑动构件， 诸如图 6-8C 中示出的示例性滑动构 件 35。参照图 6-8C 中示出的示例性滑动构件 35， 示例性滑动构件 35 在操作方面适合于与 横杆构件 39 咬合和分离以沿液压减振系统的圆柱形杆 37 和 38 自由移动。通过拉出位于 滑动构件 35 上的捏手 36， 示例性滑动构件 35 与横杆构件 39 分离。通过在横杆构件 39 附 近定位滑动构件 35 并推入捏手 36， 示例性滑动构件 35 与横杆构件 39 咬合。
如以上所讨论并且如图 6 中所示， 填充接合器可以连接到滑动构件。如图 6 中所 示， 示例性填充接合器 34 可以经示例性填充接合器 34 的阳连接器 343 和位于滑动构件 35 的外表面的相应阴连接器 351 连接到滑动构件 35。虽然显示为阳连接器和阴连接器， 但应 该注意的是， 给定的填充接合器可以经任何可能连接方法连接到滑动构件。最好给定的填 充接合器可以经无需工具、 快速安装的阳 / 阴连接方法连接到滑动构件， 其中通过简单地 把给定的填充接合器的阳连接器插入到滑动构件的相应阴连接器中把填充接合器锁定在 适当位置， 直到使用相反的力从滑动构件移除填充接合器。
如图 7A 中所示， 示例性填充接合器 33 可以经示例性填充接合器 33 的阳连接器 333 和位于滑动构件 35 的外表面的相应阴连接器 351( 未示出 ) 连接到滑动构件 35。同样 地， 如图 7B 中所示， 示例性填充接合器 34 可以经示例性填充接合器 34 的阳连接器 343 和 滑动构件 35 的相应阴连接器 351( 未示出 ) 连接到同一滑动构件， 即滑动构件 35。
一旦连接到滑动构件 35， 例如， 填充接合器 33 可用于帮助内部柱部件与相应柱 ( 待填充 ) 对齐， 如图 8A-8D 中所示。如图 8A 中所示， 当与横杆 39 分离时， 带有填充接合器 33 的示例性滑动构件 35 按照由箭头 A 指示的 “上” 或 “下” 方向沿液压减振系统的圆柱形 杆 37 和 38 自由移动。
如图 8B 中所示， 带有填充接合器 33 的示例性滑动构件 35 朝着位于沿接合器支撑 构件 11 放置的柱接合器 16 上的柱 40( 待填充 ) 向下移动。内部柱部件 43 可以位于滑动 构件 35 和连接到柱 40 的凸缘部分 41 的上凸缘 42 之间。连接到滑动构件 35 的示例性填 充接合器 33 帮助滑动构件 35 和柱 40 之间的内部柱部件 43 的对齐和定位。如图 8B 中所 示， 一旦对齐， 内部柱部件 43 可以由滑动构件 35( 填充接合器 33 连接到该滑动构件 35) 和 柱 40 保持在适当位置， 而不需要操作者用手把内部柱部件 43 保持在适当位置。
如图 8C 中所示， 一旦开始了处理步骤， 活塞 45 和横杆 39 如箭头 B 所示向下移动并 与滑动构件 35 接触， 重新连接滑动构件 35 和横杆 39。活塞 45、 横杆 39 和滑动构件 35( 填 充接合器 33 连接到该滑动构件 35) 把预先指定的填充压力施加在内部柱部件 43 上而不需 要操作者用手把内部柱部件 43 保持在适当位置。
如图 8D 中所示， 一旦已进行了所希望的量的填充， 活塞 45 和横杆 39 如箭头 C 所 示向上移动并移动到不碍事的位置， 从而能够通过 (i) 柱接合器 16 的接合器柱定位槽口 19 和 (ii) 接合器支撑构件 11 的柱定位槽口 14 从柱接合器 16 和接合器支撑构件 11 移除填充的柱 40。
应该注意的是， 上述滑动构件能够用于任何柱填充设备以提供给定柱的自动填 充。 在本发明的一个示例性实施例中， 本发明涉及一种包括滑动构件的柱填充设备， 该滑动 构件在操作方面适合于与横杆构件咬合和分离以沿液压减振系统的杆自由移动， 其中所述 杆位于柱定位构件的相对侧， 其中滑动构件具有能够与填充接合器咬合的连接器， 所述填 充接合器在操作方面适合于使内部柱部件 ( 用于填充到柱中 ) 与沿柱定位构件定位的柱对 齐。
9、 压力控制台
本发明的柱填充设备还可以包括压力控制台， 诸如图 1 和图 9 中示出的示例性压 力控制台 50。如图 9 中所示， 示例性压力控制台 50 可包括 ： 多个压力指示表， 诸如压力指 示表 53 和 55 ； 多个压力设置捏手， 每个压力设置捏手用于每个压力指示表， 诸如压力设置 捏手 54 和 56 ； 填充速度控制器 57 ； 紧急停止按钮 51 ； 和系统启动按钮 52。
每个示例性压力设置捏手 54 和 56 可以由操作者使用以把压力设置调整为给定的 压力范围内的所希望的压力。例如， 压力设置捏手 54 可以由操作者使用以把压力设置调整 为压力指示表 53 上指示的相对较低压力范围内的所希望的压力。选择的低压设置可以适 合用于给定柱， 诸如 25mm ID 柱 ( 例如， 诸如图 8D 中示出的示例性柱 40)。在这种情况下， 当 25mm ID 柱 ( 例如， 图 8D 中示出的示例性柱 40) 放置在本发明的柱填充设备内时， 25mm ID 柱 (i) 不改变销钉开关末端的原始位置或者 (ii) 把销钉开关末端的位置改变为第一位 置； 然而， 在任一情况下， 销钉开关末端的位置指示柱填充设备施加在压力指示表 53 上指 示的相对较低压力范围内由操作者设置的一定量的压力。
类似地， 压力设置捏手 56 可以由操作者使用以把压力设置调整为压力指示表 55 上指示的相对较高压力范围内的所希望的压力。选择的高压设置可以适合用于例如 50mm ID 柱 ( 例如， 图 4 中示出的示例性柱 30)。当 50mm ID 柱 ( 例如， 图 4 中示出的示例性柱 30) 放置在本发明的柱填充设备内时， 50mm ID 柱把销钉开关末端的位置改变为第二位置。 处于第二位置的销钉开关末端的位置指示柱填充设备施加在压力指示表 55 上指示的相对 较高压力范围内由操作者设置的一定量的压力。
虽然在图 9 中仅显示了两个压力设置捏手和两个相应的压力指示表， 但应该注意 的是， 本发明的柱填充设备可包括超过两个压力设置捏手和超过两个相应的压力指示表， 从而响应于给定的销钉开关末端的三个或更多的位置由柱填充设备使用三个或更多的不 同压力范围。
填充速度控制器 57 可以由操作者使用以便当示例性活塞 45 和横杆 39 在柱填充 步骤期间向下移动时调整活塞 45 和横杆 39 的速度。紧急停止按钮 51 能够由操作者按压 以立即使柱填充设备减压 ( 即， 立即停止活塞 45 和横杆 39 的向下移动 )。另外， 系统启动 按钮 52 能够由操作者按压以启动柱填充设备。
10、 活塞启动控制台
本发明的柱填充设备可以包括活塞启动控制台， 诸如图 1 和图 10 中示出的示例性 活塞启动控制台 60。如图 10 中所示， 示例性活塞启动控制台 60 可包括系统状态指示器按 钮， 所述系统状态指示器按钮包括但不限于 ： (1) 系统准备按钮， 诸如示例性系统准备按钮 61 和 (2) 门安全按钮， 诸如示例性门安全按钮 62。示例性活塞启动控制台 60 还可以包括活塞上 / 下控制器， 诸如示例性活塞上 / 下控制器 63。
示例性系统准备按钮 61 可用于向操作者指示系统已加压并且为柱填充步骤做好 了准备。例如， 当系统准备按钮 61 为 “on” ( 即， 变亮 ) 时， “on” 状态可以向操作者指示系 统已加压并且为柱填充步骤做好了准备。 操作者可随后通过把示例性活塞上 / 下控制器 63 移动到 “下” 位置 ( 即， 移动到由箭头 D 指示的左侧 ) 启动活塞 45 和横杆 39 的向下移动。
示例性门安全按钮 62 可用于向操作者指示在活塞 45 和横杆 39 停止向下移动之 后打开门 70( 在图 11 中示出 ) 是安全的没有危险的。例如， 当门安全按钮 62 为 “on” ( 即， 变亮 ) 时， “on” 状态可以向操作者指示活塞 45 和横杆 39 已停止向下移动并且打开门 70 是 安全的。操作者可随后通过把示例性活塞上 / 下控制器 63 移动到 “上” 位置 ( 即， 移动到 由箭头 D 指示的右侧 ) 启动活塞 45 和横杆 39 的向上移动。
11、 安全门
本发明的柱填充设备还可以包括一个或多个安全门， 诸如图 1 和图 11 中示出的示 例性安全门 70。如图 11 中所示， 示例性安全门 70 可以经一个或多个铰链 72 连接到设备框 架 95。铰链 72 最好能够使每个安全门 70 从初始 “关闭” 位置打开至少 90 度。当柱填充设 备在填充室的相对侧包括安全门时， 最好每个门从初始 “关闭” 位置打开至少 90 度并打开 到设备的同一侧 ( 即， 从而当这些门处于完全打开的位置时这些门基本上彼此对齐 )。 如图 11 中所示， 示例性安全门 70 还可以包括沿安全门 70 的长度延伸的槽 71。槽 71 使操作者能够从安全门 70 和填充室外面引导毛细管 44。
每个安全门可以由各种材料形成， 包括但不限于 ： 玻璃或聚碳酸酯。 最好每个安全 门由聚碳酸酯形成。
12、 其它柱填充设备部件
本发明的柱填充设备还可以包括许多另外的部件， 诸如安全增强部件。另外的部 件包括但不限于 ： 磁门联锁系统， 诸如图 13 中示出的示例性磁门联锁系统 74 ； 门释放传感 器， 诸如图 14 中示出的示例性门释放传感器 75 ； 和气动门传感器， 诸如图 15 中示出的示例 性气动门传感器 76。
图 13 中示出的示例性磁门联锁系统 74 可以用于以磁性的方式在例如门把手 73 附近使安全门 70 咬合到设备框架构件 95( 见图 1) 的一部分。
图 14 中示出的示例性门释放传感器 75 可以用于在不使气动压力施加系统减压的 情况下打开安全门 70。例如， 当示例性门释放传感器 75 与连接到滑动构件 ( 未示出 ) 的填 充接合器对齐从而指示填充接合器、 滑动构件、 内部柱部件和待填充的柱处于基本上稳定 的位置时， 示例性门释放传感器 75 可允许安全门 70 在不使气动压力施加系统减压的情况 下打开安全门 70。
图 15 中示出的示例性气动门传感器 76 可以用于在打开任何安全门 70 时自动使 气动压力施加系统减压。
II、 制造柱填充设备的方法
本发明还涉及制造柱填充设备的方法。在一个示例性实施例中， 制造柱填充设备 的方法包括 ： 提供接合器支撑构件， 接合器支撑构件具有上表面、 下表面、 从上表面向下表 面延伸的至少一个侧壁和接合器支撑构件内的柱定位槽， 其中柱定位槽包括槽口和所述至 少一个侧壁的部分， 槽口的槽口宽度设置为可以容纳最大的柱宽度 ； 提供销钉开关， 销钉开
关具有销钉开关末端， 其中该销钉开关在操作方面适合于根据销钉开关末端的位置调整柱 填充设备的填充压力 ； 定位销钉开关， 从而该销钉开关末端延伸到 (i) 柱定位槽或 (ii) 柱 定位槽正下方的空间的体积中。
本发明的制造柱填充设备的方法还可以包括提供一组两个或更多的柱接合器， 其 中所述组中的每个柱接合器具有柱接合器上表面、 柱接合器下表面、 从柱接合器上表面向 柱接合器下表面延伸的至少一个柱接合器侧壁和每个柱接合器内的接合器柱定位槽， 接合 器柱定位槽包括柱接合器槽口和至少一个柱接合器侧壁， 柱接合器槽口的柱接合器槽口宽 度设置为可以容纳弹簧柱的宽度， 其中 (i) 设置每个柱接合器的尺寸以使其沿接合器支撑 构件的上表面布置从而柱接合器的接合器柱定位槽与接合器支撑构件的柱定位槽对齐， (ii) 所述一组柱接合器在操作方面适合于在柱定位槽内定位两个或更多的弹簧柱以使销 钉开关末端定位于两个或更多的不同位置。
本发明的制造柱填充设备的方法还可以包括提供滑动构件， 滑动构件在操作方面 适合于与横杆构件咬合和分离以沿液压减振系统的杆自由移动， 所述杆位于柱定位构件的 相对侧， 滑动构件具有能够与填充接合器咬合的连接器， 填充接合器在操作方面适合于使 内部柱部件与沿柱定位构件定位的柱对齐。 制造柱填充设备的示例性方法还可以包括 ： 提供液压减振系统， 液压减振系统包 括油箱和连接油箱与液压减振系统的其它部件的管子 ； 把油箱定位于包括液压减振系统的 最高点的位置。
上述制造柱填充设备的示例性方法可包括任何数量另外的步骤。 适合的另外的步 骤可包括但不限于 ： 把任何上述设备部件单独地或彼此结合地包括在柱填充设备中 ； 为柱 填充设备提供至少 2( 或 3 或 4 或 5 或 6 或 7 或 8 等 ) 个柱接合器， 其中每个柱接合器改变 给定柱相对于销钉开关的销钉开关末端的位置 ； 和为柱填充设备提供至少 2( 或 3 或 4 或 5 或 6 或 7 或 8 等 ) 个填充接合器， 其中每个填充接合器具有与用于填充的相应柱的内径对 应的外径。
制造柱填充设备的方法最好导致具有一个或多个下述性质的柱填充设备 ：
a) 柱填充设备能够容纳至少两种不同尺寸的柱 ( 例如， 25mm ID 柱和 50mm ID 柱)；
b) 能够对正被填充的任何柱施加大约 2000psi 的恒定压力 ；
c) 能够调整从低至 0psi 高至大约 2000psi 的任何给定压力范围 ( 例如， 以上讨论 的低压力范围和高压力范围 ) 的填充压力 ；
d) 显示使用的填充压力 ；
e) 能够基于正被填充的柱的尺寸自动改变传送给柱的最大允许压力 ；
f) 通用接合器支撑构件 ( 例如， 示例性接合器支撑构件 11) ；
g) 当从一个尺寸的待填充的柱切换到不同尺寸的待填充的柱时， 能够容易地调换 柱接合器 ( 例如， 示例性柱接合器 16 和 26) 和填充接合器 ( 例如， 示例性填充接合器 33 和 34) ；
h) 能够从零到系统最大速度调整填充速度 ；
i) 在填充期间活塞 ( 例如， 示例性活塞 45) 的平滑移动 ( 即， 恒定填充速度的没有 任何压力峰值的活塞移动 ) ；
j) 当放入用于填充的系统时自动检测待填充的柱的柱尺寸， 并相应地自动调整填 充压力 ；
k) 如上讨论的自动填充步骤 ；
l) 在填充的工作阶段 ( 即， 系统活塞移动 ) 期间防止操作者到达填充室的安全特 征；
m) 即使在柱内的弹簧已被压缩之后仍能够保持恒定的力， 安放填充床并且填充床 与施加的压力平衡 ；
n) 在把力施加于柱的同时固定柱入口的紧固件 / 螺栓 ；
o) 密封、 不会泄露、 不需维护、 包含油的液压系统 ；
p) 不允许在液压减振系统中进入和 / 或积累空气的系统 ；
q) 如果在液压减振系统中积累了空气， 则能够容易地把空气排出该系统而不需要 拆卸装备 ；
r) 当启动时完全使该设备减压的紧急关闭开关 ；
s) 大约 5bar 的最小工作压力 ；
t) 符合所有国家适用于这种设备的规定 ( 例如， EU- 规定 ) 的设备设计 ；
u) 各种型号， 诸如 “独立” 大型号和例如能够安装在烟橱内的 “超小” 型号 ；
v)“独立” 大型号的设备尺寸尽可能地小 ；
w) 优化的设备高度以使尺寸和空间要求最小化 ；
x) 安全门， 在操作 ( 即， 移动活塞 ) 期间防止操作者到达填充室并且当在有效填充 操作期间打开安全门时触发使该设备减压的安全电路 ；
y) 在有效填充操作之后 ( 即， 当没有部件在移动 ) 而柱仍然保持在一定压力之下 的同时， 能够完全而容易地接触柱头。
III、 使用柱填充设备的方法
本发明还涉及使用柱填充设备的方法。在本发明的一个示例性实施例中， 使用柱 填充设备的方法包括填充第一柱的方法， 所述填充第一柱的方法包括 ： 把第一柱定位在柱 填充设备上， 其中定位第一柱的步骤使第一柱的外部相对于销钉开关的销钉开关末端定 位； 启动柱填充设备以启动压力施加步骤， 其中压力施加步骤基于销钉开关末端的第一位 置把第一压力施加在第一柱的内部柱部件上。
填充柱的示例性方法还可以包括填充第二柱， 其中第二柱具有与第一柱的外径不 同的外径， 其中填充第二柱的步骤包括 ： 从柱填充设备移除第一柱接合器 ； 把第二柱定位 在柱填充设备上， 其中定位第二柱的步骤使第二柱的外部相对于销钉开关末端定位 ； 启动 柱填充设备以启动第二压力施加步骤， 其中第二压力施加步骤基于销钉开关末端的第二位 置把第二压力施加在第二柱的内部柱部件上， 其中第二压力不同于第一压力。
填充柱的示例性方法还可以包括 ： 在定位步骤之前手工设置第一压力和第二压 力， 从而柱填充设备基于销钉开关末端的第一位置和第二位置施加预定量的压力。 例如， 操 作者可以调整压力设置表 52 和 54， 以便当 25mm ID 柱或 50mm ID 柱相对于给定的销钉开关 末端定位时为 25mm ID 柱提供第一压力以及为 50mm ID 柱提供第二压力。
在一个所希望的实施例中， 填充第一柱的方法包括 ： 在接合器支撑构件的上表面 ( 例如， 示例性接合器支撑构件 11 的上表面 12) 上方定位第一柱， 从而第一柱的一部分在接合器支撑构件的柱定位槽内延伸， 其中定位第一柱的步骤使销钉开关末端定位于第一位 置； 启动柱填充设备以启动压力施加步骤， 其中压力施加步骤基于销钉开关末端的第一位 置把第一压力施加在第一柱的内部柱部件上。
填充第一柱的方法还可以包括 ： 把第一柱接合器放置在接合器支撑构件的上表面 上， 从而第一柱接合器内的第一柱定位槽与接合器支撑构件内的柱定位槽对齐 ； 把第一柱 定位在第一柱接合器的上表面上， 从而第一柱的一部分在 (i) 第一柱接合器的第一柱定位 槽和 (ii) 接合器支撑构件的柱定位槽内延伸。
填充第一柱的方法还可以包括填充第二柱， 其中第二柱具有与第一柱的外径不同 的外径。 在这个示例性实施例中， 填充第二柱的方法包括 ： 从接合器支撑构件的上表面移除 第一柱接合器 ； 把第二柱接合器放置在接合器支撑构件的上表面上， 从而第二柱接合器内 的第二柱定位槽与接合器支撑构件内的柱定位槽对齐 ； 把第二柱定位在第二柱接合器的上 表面上， 从而第二柱的一部分在 (i) 第二柱接合器的第二柱定位槽和 (ii) 接合器支撑构件 的柱定位槽内延伸， 其中定位第二柱的步骤使销钉开关末端定位于第二位置 ； 启动柱填充 设备以启动第二压力施加步骤， 其中第二压力施加步骤基于销钉开关末端的第二位置把第 二压力施加在第二柱的内部柱部件上， 其中第二压力不同于第一压力。
尽管利用有限数量的实施例描述了本发明， 但这些特定实施例并非意在把本发明 的范围限制为这里描述和要求保护的内容。对于本领域普通技术人员而言很明显的是， 当 阅读了这里的示例性实施例时， 可以进行另外的修改和变化。 除非另外指定， 否则例子中以 及说明书剩余部分中的所有部件和百分数按重量计算。另外， 说明书或权利要求中列举的 任何数字范围 ( 诸如， 代表性质的特定集合、 测量单位、 条件、 物理状态或百分数的那些数 字范围 ) 意在在这里以文字方式明确地包括落在这种范围 ( 包括如此列举的任何范围内的 数字的任何子集 ) 内的任何数字以资参考或用于其它目的。例如， 每当公开具有下限 RL 和 上限 RU 的数值范围时， 具体地公开了落在该范围内的任何数字 R。特别地， 具体地公开了该 范围内的下述数字 R ： R ＝ RL+k(RU-RL)， 其中 k 是从 1％到 100％具有 1％增量的变量， 例如 k 是 1 ％、 2 ％、 3 ％、 4 ％、 5 ％ ......50 ％、 51 ％、 52 ％ ......95 ％、 96 ％、 97 ％、 98 ％、 99 ％或 100％。此外， 也具体公开了如以上计算的由 R 的任何两个值代表的任何数值范围。除了那 些在这里显示和描述的修改之外， 通过前面的描述和附图， 本发明的任何修改对于本领域 技术人员而言将会是清楚的。这种修改意在落于所附权利要求的范围内。