用于损伤修复的装置和损伤修复的方法

摘要

一种用来修复表面(30)中的裂痕(31)的装置(10),该装置特别是在车辆玻璃修复的领域中使用。该装置有一个适宜于与要修复的表面接合的壳体(11),一个修复密封件,用来在该壳体(11)与要修复的裂痕周围之间实现密封,以在裂痕上方确定一个修复空间(65)。一个贮室与修复空间(65)连通,在使用时,此贮室包容液体修复材料(86)。与修复空间(65)和贮室连通的真空泵将部分真空施加到修复空间(65),并施加到贮室,而不会将修复液体由贮室抽出送进修复空间(65)中,为的是分开地对裂痕(31)和贮室中的修复液体(86)进行脱气。在适当地脱气之后,使得修复液体(86)由贮室流进修复空间(65),使用修复液体充满该修复空间。

说明书

本发明涉及用于损伤修复的装置和损伤修复的方法，更具体地说但不排它地，涉及车辆玻璃的修复领域，车辆玻璃常常被飞来的石头或其它物品打裂。在这里使用的“裂痕”术词包括破裂缺陷或其它的表面损伤。

用来修复损伤的车辆玻璃的现有装置和方法是围绕损伤区域的一个空间提供部分真空，使得可以满意地把一种在光学上适合的树脂渗透进损伤的区域，并且可以把空气由树脂本身中抽出，一旦损伤的区域被充满树脂，就使树脂固化，通过除去多余的固化的树脂和抛光先前的损坏区域的表面，对修复处进行精整。

出现的问题涉及对损伤的区域和树脂进行足够的脱气。例如，在US-A-44193005和US-A-4385015中描述的装置有一个连接到真空泵上的吸盘。一个管穿过该吸盘伸展，并在围绕要修复的裂痕的玻璃表面上实现密封。该管的内部通过一个径向上的真空口与吸盘内部的空间连通。把树脂引进该管中，然后把一个活塞引进该管中，这时使真空泵作用在裂痕和裂痕中的树脂上，对树脂和裂痕脱气。以这样的方式进行脱气需要较长的时间，不是很有效，这是因为离开裂痕的气体必须穿过树脂才能离开。

US-A-4776780描述了一种用手操作的吸盘，穿过该吸盘设置有一个通道，用来容纳修复液体，比如一种可固化的树脂。当把真空施加到该吸盘上时，该通道在玻璃的表面上实现密封，且随后使该通道与吸盘的内部完全隔绝。把树脂引进该通道内，并使一个活塞在该通道中上下移动，以对该通道内的空间进行抽空或者加压。这种装置遇到了与上面描述的类似的脱气问题。

按照本发明的一个方面，提供有用来修复表面中的裂痕的装置，该装置包括：

一个适宜于与该表面接合的壳体，

一个修复密封件，用来在该壳体与要修复的裂痕周围之间实现密封，以在该表面与壳体之间确定一个在裂痕上方的修复空间，

一个与修复空间连通的贮室，用来存储液体修复材料，

与修复空间和贮室连通的真空装置，以将部分真空施加到修复空间和贮室，而不会将修复液体由贮室抽出送进修复空间中，以便分开地对裂痕和贮室中的修复液体进行脱气；以及在使用过程中使修复液体由贮室流进修复空间的装置，以使修复液体充满修复空间。

该装置最好包括用来在修复空间加压的装置。

本发明还提供了用来修复表面中的裂痕的装置，该装置包括：

一个适宜于与该表面接合的壳体，

一个修复密封件，用来在该壳体与要修复的裂痕周围之间实现密封，以在该表面与壳体之间确定一个在裂痕上方的修复空间，

与修复空间连通的第一真空装置，用来将部分真空施加到修复空间；以及第二真空装置，用来把增强的真空施加到修复空间；和

一个贮室，用来把修复液体供应到修复空间。

第二真空装置最好包括可滑动地设置在壳体的一个孔中的活塞，该孔与修复空间连通。

活塞最好可以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，真空装置产生的部分真空施加到修复空间；而在第二位置，把增强的真空施加到修复空间。

阀门装置最好设置在壳体中的在第一真空装置与第二真空装置之间，使得当使用第二真空装置时，第一真空装置与修复空间隔绝开。

活塞最好可以移动到第三位置，在此位置，孔和修复空间返回到外部压力，从而活塞返回到第一位置的运动对修复空间施加压力。

活塞的位置最好由从活塞和孔壁中之一伸展的一个凸轮和在活塞和孔壁中的另一个中的一个凹槽确定，以控制活塞在孔内的行程。

壳体最好包括一个外密封件，该外密封件和修复密封件确定一个在壳体与使用表面之间的环形空间，该环形空间与一个真空源连接起来，为的是降低环形空间中的压力，以把壳体固定到使用表面上。

本发明还提供了用来与修复表面中的裂痕的装置一起使用的柔性补丁，该装置的类型是在该装置中把液体修复材料引入邻近裂痕的部分抽空的修复空间中，补丁为气体和液体不能透过的薄片材料，且在它的一个侧面上有一个粘接剂的环，用来粘接到围绕要修复的裂痕的表面上，该补丁中在粘接剂环内部包括至少一个狭缝，使得液体和气体可以通过该狭缝或每个狭缝。

补丁最好包括两个狭缝。

粘接剂环伸展在补丁表面之上的厚度最好大于200微米。优选的粘接剂厚度为350微米。

本发明还提供用来修复表面中的裂痕的装置，它包括：一个适宜于与该表面接合的壳体；一个修复密封件，用来在该壳体与要修复的裂痕周围之间实现密封，以在该表面与壳体之间确定一个在裂痕上方的修复空间；与修复空间连通的真空装置，用于将部分真空施加到修复空间和一个用来把液体修复材料供应给修复空间的贮室，该贮室包括一个包含液体修复材料的封壳和一个在壳体中的封壳保持装置，封壳保持装置与修复空间连通，并包括一个释放部件，用来当把封壳插入封壳保持装置中时，由封壳中把液体修复材料释放出，进入封壳保持装置中。

封壳最好是圆柱形的，并包括一个围绕它的圆柱形外表面在封壳的端部的中间伸展的环形密封件，以与在壳体中的封壳保持装置的内表面形成密封。

封壳最好包括一个内部的薄膜，以把液体修复材料保持在该封壳中，并且，释放件最好为一个长钉，当把封壳插进封壳保持装置中时，刺破薄膜。

当首先把液体修复材料由封壳释放到封壳保持装置中时，封壳保持装置的体积最好足以包容液体修复材料，而不会使任何液体修复材料达到修复空间。

当把封壳完全插入封壳保持装置中时，最好用液体修复材料充满修复空间。

该装置最好包括一个在壳体上的封壳定位件，用来把封壳定位在第一位置或第二位置，在第一位置，释放出液体修复材料并把这些材料保持在封壳保持装置中，在第二位置，把封壳保持在完全插入的位置。封壳最好在它的端部有一个离开该端部的凸缘，用来插入封壳保持装置中，并且，封壳定位件最好是一个与凸缘接合的弹簧偏置的件，以防止封壳移动越过第一位置，直到向里面运动为止，并且，它可以与凸缘接合，当把封壳完全插进时，防止封壳移开，直到向里面朝向壳体运动为止。

本发明还提供了用于修复表面中的裂痕的方法，它包括一个形成邻近裂痕的修复空间的步骤；

将真空施加到该修复空间，并施加到液体修复材料上，同时把液体修复材料保持在修复空间的外面；

将液体修复材料引入修复空间中；

除去施加到修复空间的真空，并随后对修复空间加压；

除去修复空间；

将液体修复材料固化，直到变硬为止，并将修复表面弄平滑。

最好有在形成修复空间之前把一个补丁固定在裂痕上的初始步骤，该补丁有一个围绕裂痕的粘接剂环，在液体修复材料固化之后除去该补丁。

现在将参考着附图以示例的方式描述按照本发明的用来修复在表面上的一裂痕的装置和方法的一个实施例，以及一补丁的一个实施例，在附图中：

图1为用来修复一裂痕的装置的透视图；

图2为图1所示的装置的底视图；

图3为在开始修复工序之前图1和2所示的装置的剖面图；

图4为在初始插入包含液态修复材料的封壳之后与图3类似的剖面图；

图5为产生增强的真空之后装置的剖面图；

图6为与图5类似的剖面图，把液态修复材料引入裂痕的上方；

图6A以与图6相对应的图和位置示出了用来把一个封壳保持在与它有关的贮室中的另一装置；

图7为真空去掉后该装置的剖面图；

图8为压力加到液态修复材料上时该装置的剖面图；

图9为一个补丁的平面图；

图10为一补丁沿着图9中的x-x线的剖面图；

图11为一个侧视图，示出了活塞中的一个引导凹槽；以及

图12为图11所示的活塞的另一个侧视图。

在图1中以标记10示出了用来修复表面上的裂痕的装置。把该装置10设计成主要用于修复裂痕，比如玻璃特别是车辆风挡玻璃上的裂纹和破裂，车辆的风挡玻璃常常会受到来自石头或其它碎片的冲击。

装置10有一个壳体11，它由适宜于进行机械加工的高聚物材料的实心块体机械加工而成。该壳体11的形状使得它可以方便地由可以进行机械加工的高聚物的圆形坯料机械加工成。

后面将更详细地描述该壳体11的内部特点，但是，图1示出了用来连接到真空泵上的一个接口12，一个安装到一个活塞上(后面将描述)的可以在壳体11的一个孔中上下运动的把手13，以及壳体11的底座上的特点，这些特点在图2中更详细地示出。

该底座包括一个沿周边的弹性密封件14、一个提升阀组件15，一个围绕想要修复的裂痕形成密封的O形环密封件16，以及穿过壳体上的一个孔连接到真空接口12上的一个开口17。以标记18示出的是在下面将要描述的树脂封壳保持装置的一个底座部分。一对螺丝19把提升阀组件15固定在其位置；底座支承20有挖掉部分21和22，使得当旋转90度时可以把提升阀组件完全由壳体移开，用来进行清洁。

图3示出了被抽空保持在层压的玻璃薄片30上的装置10，该玻璃片有一个要被充满和修复的裂痕31。把壳体11做成两部分32，33，一个用螺纹接合的保持环34把它们固定在一起，并且一个衬垫36把它们密封起来。一个O形环密封件35在两个壳体部分33与34之间实现密封，一个活塞40可以在壳体11的一个圆柱形的孔41中运动。位置靠近活塞40的底座的一个O形环42在活塞40与孔41之间实现密封。活塞41在它的底座有一个凹进部分43，把该凹进部分设计成容纳提升阀组件15的顶部44。提升阀组件15有一个设置O形环46的环形部分45，弹簧47对该环形部分偏压，以抵靠阀座50实现密封。当活塞40完全向下时，活塞迫使提升阀向下，抬起O形环46，以把阀门打开。

通过施加部分真空把壳体固定在其位置，这种部分真空是来自一台真空泵(未画出)，该泵通过在O形环16与密封件14之间的环形空间中的开口17起作用。以这样的方式把壳体保持在玻璃30上。

在把壳体11安装到玻璃30上之前，把一个适合的高聚物材料的干净补丁固定在裂痕31上。以标志60示出该补丁，在图9和10中更详细地示出了该补丁。补丁60是一个适合的高聚物材料的圆盘，它带有一个环形的粘接带61，当壳体11在其位置时，此粘接带在O形环16的下面。补丁60有一对狭缝62，63，使得气体和液体可以通过它们。

如在图2中可以看到的那样，在O形环16内部壳体11的材料比在O形环16外面壳体的材料离开玻璃更远一些。O形环16与玻璃和壳体11的材料一起形成了一个修复空间65。

孔41通过一个通道70与该修复空间65连通。当提升阀45打开时，该修复空间65与O形环16和外部密封件14之间的环形空间之间是连通的。当提升阀关闭时，该修复空间65与O形环16和外部密封件14之间的环形空间是隔绝的。

壳体11包括一个保持装置80，用来保持一个树脂封壳81。树脂封壳81由一种适当的塑料制成，并有一个圆柱形部分82，此部分带有一个在沿圆周的座中的O形环83。封壳81在一端有一个扩张的开口84，而在与开口84相对的那端有一个环形的凸缘85。

在壳体11中的封壳保持装置80是圆柱形的，且把它设计成接受封壳的圆柱形部分85，O形环83抵靠保持装置的壁90的内侧实现密封。封壳81装有液态的修复材料86，一个薄膜87保持着这些修复材料。保持装置80有一个中心长钉，把它设置在壳体11的材料中，并用一个O形环92把它密封起来。当把封壳81在该长钉91之上插进保持装置80中时，长钉刺破薄膜，将树脂86释放进入保持装置80中。

保持装置80形成通过连通孔93，94与修复空间65连通的一个内部空间。

把一个对封壳位置进行定位的组件100安装在壳体11上，且它有安装在一弹簧102上的一个对封壳位置进行定位的件101，使得可以推进该件101，为的是使封壳81的凸缘85能够通过。将与操作工序联系起来更详细地描述当活塞40运动时组件100的操作和封壳81的运动。

一旦通过把部分真空施加到O形环16与密封件14之间的环形空间从而把壳体在裂痕31和补丁60的上方固定到玻璃30上之后，把封壳81插入封壳保持装置80中，直到封壳凸缘85与件100接合为止。在这个操作的过程中，长钉91把薄膜87刺破，以把树脂由封壳中释放到封壳保持装置中，如在图4中所示的那样。在这一阶段，活塞40保持在它的最下面的位置，并且提升阀是打开的，使得修复空间65处于与O形环16与密封件14之间的环形空间相同的降低了的压力。基于试验，应该把装置保持在上面参考着图4所描述的状态大约1分钟，这将使得可以对裂痕进行脱气，并使树脂保持装置80中的树脂86部分地脱气。注意到以下情况是重要的：借助于O形环83，封壳81对着封壳保持装置80的侧面是密封的，因此，在封壳保持装置80中降低了的压力与在修复空间65中的降低了的压力相同。

为了实现进一步的脱气(裂痕的脱气应该在秒量级的时间内实现，而树脂的脱气是一个慢得多的过程)，把活塞40升高，如在图5中所示出的那样。把活塞40升高使得提升阀关闭，从而提升阀的O形环46对着阀座50实现密封。这样，修复空间65与O形环16与密封件14之间的环形空间隔绝。升高活塞40显著地增加对修复空间65和在封壳保持装置80的底座上的空间的抽空。通过升高活塞40施加增强的抽空应该大约持续30秒钟。在图5中所示的活塞位置是它的低位置与真空最强的位置(图6中所示的位置)的中间位置。

在把活塞40保持在真空增加的位置(图6)之后，向里面压件101，使得可以把封壳81完全插进封壳保持装置中，直到件101可以在凸缘85上方弹出为止(图6)。由于封壳的本体占据封壳保持装置80的空间，迫使树脂86通过孔93和94到达修复空间65，并进入通到孔41的通道70中。这样，用树脂86充满修复空间65，而裂痕31和树脂86已经基本上被脱气。实验证明：保持在图6中所示的状态大约30秒钟很重要，这是因为已经观察到：尽管前面已经进行过脱气，注入进修复空间65中的树脂流常常包含许多小气泡和少量较大的气泡。摄像显示：这些气泡缓慢地向上浮起，进入溢流空间，但是这要大约花费30秒钟才能实现。

图6A示出了一种改进形式的装置10，其改进涉及如何把封壳保持在贮室中。省去了对封壳位置进行定位的组件100，提供了比较简单形式的设置。

封壳81’在内部与图6的封壳80类似，封壳80’的下面的圆柱形部分以与封壳80和图6的保持装置81接合的相同方式与保持装置81’接合。然而，封壳81’有一个非圆形的凸缘85’(在所示出的实施例中，为椭圆形，但是，其它的形状也是可能的)，与图6的封壳的圆形凸缘85不同，壳体11有在其中形成的一个凹槽200，其尺寸使得当把封壳捻入时可以接受并设置凸缘85’，将凸缘85’的较宽的部分移入凹槽200中(如在图6A中所示出的那样)。当取向使得椭圆形的凸缘85’的最窄部分邻近凹槽200时，凸缘可以不接触地通过壳体，使得封壳可以滑进保持装置80’，并且由该保持装置滑出。

封壳81’插入的步骤与关于图3到6对于封壳81所描述的那些步骤类似。首先把封壳81’足够地插进保持装置80’中，刺破封壳的密封件87，并把树脂释放到贮室中。使凸缘85’的较宽的部分取向朝向壳体11，凸缘85’与壳体上的一个肩部接合，以把封壳81’定位在与图4的位置类似的位置。旋转封壳81’使得凸缘85’的最窄部分朝向壳体11伸展，这使得可以把封壳完全插入保持装置80’中，再次捻转封壳，直到封壳凸缘85’的较宽的部分进入凹槽，且由此把它设置成将封壳81’保持在完全接合的位置(图6A)为止。可以通过旋转使凸缘85’与凹槽200脱开并由保持装置80’中退出封壳81’简单地把封壳81’抽出。

下一阶段是通过进一步升高活塞40直到O形环42升高到一个排气凹槽110以上，释放孔41中的真空，该凹槽110由孔41的上端向下伸展进该孔41中。保持提升阀是关闭的，使得壳体11仍然被接附到玻璃30上，但是，孔41和修复空间65返回到大气压力(图7)。

现在重要的是确保树脂86充满裂痕31的整个空间。为了促使树脂86进入裂痕31中，再次把活塞4 1向下推入孔40中，使得孔41中的空气被压缩，并在修复空间65上施加压力，从而确保用树脂把裂痕31充满。加压阶段(图8)需要相当长的时间，以确保可以完全充满裂痕31。尽管某些裂痕充满非常快，但是，充满其它裂痕似乎要慢的多。没有被适当地充满的裂纹甚至有时需要特别长的加压时间。由于这样的原因，加压阶段持续至少3分钟是适当的。在加压阶段，活塞40不与提升阀接合，提升阀保持被关闭，使得当把压力施加到修复空间65时，O形环16与密封件14之间的环形空间仍然保持为真空。

在加压阶段完成之后，把真空泵关掉，释放O形环16与密封件14之间的环形空间中的真空，并且，可以小心地把装置10由玻璃30移开。在这一阶段，可以把任何多余的树脂擦掉，并且，如果使用一种紫外(UV)固化树脂，可以用一个紫外光源照射被补丁60保存在裂痕31处的树脂，直到树脂固化为止。随后可以移开补丁60，并将固化的树脂弄平，从而产生出由于充满裂痕31得到的无瑕疵表面。随后可以对该区域抛光，用与玻璃30的光学特点匹配的有适当的光学特点的树脂，实现了有效的修复。

通过用在活塞外表面上形成的一个凸轮轨道120使一个销柱(未画出)由孔壁接合到孔41中来确定活塞40在孔41中的位置。图11和12示出了凸轮轨道120的特点。示出了完全插入的位置，在这一位置，销柱在121处与凸轮轨道接合。随后旋转活塞，并把活塞拉出，当销柱与凸轮轨道的沿圆周的部段122接合时，达到在图6中所示的增强真空的位置。当销柱在123处与凸轮轨道接合时，达到释放真空的位置(在活塞的最大高度)。随后将活塞捻转，并使活塞返回到一个在图8中示出的降低(但没有完全降低)的位置，在这一位置，销柱与凸轮轨道在124处接合。为了给操作者一个可以听到或者可以感触到的显示，显示出特别的位置，凸轮轨道可以有增加深度的定位位置，并且可以把销柱装上弹簧，以与增加深度的位置接合，从而对操作者显示出已经到达一个特定的位置。

按照本发明的方法和装置的这一实施例与现有的装置和方法相比提供了明显的优点，显然，增强真空的措施改进了脱气的效率，将增强的真空施加到裂痕与树脂上，同时树脂与裂痕分开，这使得裂痕可以有最大的机会被适当地抽空。这使得实现脱气所需要的时间可以显著地缩短，并显著地提高修复的效率和有效性。把系统设计成提供由真空泵产生的初始较低的20kPa绝对压力的真空度，在增强真空阶段把压力降低到10kPa绝对压力。在加压过程中，使压力提高到400kPa绝对压力(这些数字是基于所包括的体积计算出的，不容许有可能的泄漏。这些数值没有在试验上测量。)

已经发现使用补丁特别有效；以前的方法包括把树脂施加到裂痕上，并且接着在固化之前用一个覆盖条带对树脂进行覆盖。由操作的开始就有一个补丁确保了在操作的过程中和在固化过程中对树脂的扰动最少。

使用树脂封壳使树脂与操作者的皮肤之间接触的危险降到最低，如使用补丁所实现的那样。

将会认识到，可以对装置和材料做出改进，本发明的范围由所附的权利要求书确定。