工程结构构件及其制造方法

摘要

一种提供加强结构功能性的承重构件的系统和制造方法，其包括但不限于使用热塑性结构材料，例如高密度聚乙烯(HDPE)，并且该热塑性结构材料用诸如铝合金或碳素纤维芯体进行加强。在其可能的应用中。本发明可用于提供结构支撑构件，例如示例性工字形托梁制件，其具有优选由HDPE制成的竖向中心构件和具有结构意义上加强件的顶部和底部翼缘。该优选由HDPE制成的翼缘和中心构件提供了较硬、耐用、基本不受气候影响的结构。

权利要求

1.一种结构构件，其包括：

具有纵向长度的外部构件；以及

至少一个位于该外部构件内并基本沿所述外部构件的纵向长度延伸的加强构件，所述加强构件包括多个臂部和基本中空的形状；以及其中该结构构件包括工字形托梁，并且其中该加强构件位于该工字形托梁的翼缘内。

2.按照权利要求1所述的结构构件，其特征在于，该加强构件由铝合金或碳素纤维中的一种或多种制成。

3.按照权利要求1所述的结构构件，其特征在于，所述多个臂部中的每一个都包括具有延伸物的端部形状。

4.按照权利要求1所述的结构构件，其特征在于，该多个臂部包括大致与第三臂部相对的第一臂部和大致与第四臂部相对的第二臂部。

5.按照权利要求4所述的结构构件，其特征在于，该加强构件包括至少一个位于两个所述臂部之间的肋条，其中，所述肋条包括一个或多个陷坑或孔。

6.按照权利要求1所述的结构构件，其特征在于，所述加强构件包括加强芯体。

7.按照权利要求6所述的结构构件，其特征在于，所述加强芯体为十字形构件。

8.按照权利要求1所述的结构构件，其特征在于，在不使用粘合剂也不对所述加强构件的表面进行刨毛处理的情况下，所述加强构件被通过机械作用结合到所述外部构件。

9.按照权利要求1所述的结构构件，其特征在于，该外部构件的材料包括高密度聚乙烯塑料。

10.一种工字形托梁，其包括：

具有纵向长度的腹板；

紧靠所述腹板的第一端部连接到所述腹板的顶部翼缘和紧靠所述腹板的第二端部连接到所述腹板的底部翼缘，所述顶部翼缘和底部翼缘沿所述纵向长度延伸；以及位于所述顶部翼缘和所述底部翼缘中一个内的至少一个第一加强构件，所述第一加强构件基本沿所述纵向长度延伸，并且所述第一加强构件包括多个臂部，其中该第一加强构件包括基本中空的形状。

11.按照权利要求10所述的工字形托梁，其特征在于，所述第一加强构件由铝合金或碳素纤维中的一种或多种制成。

12.按照权利要求10所述的工字形托梁，其还包括位于所述顶部翼缘和所述底部翼缘中另一个内的至少一个第二加强构件，所述第二加强构件基本沿所述纵向长度延伸，所述第二加强构件包括多个臂部。

13.按照权利要求10所述的工字形托梁，其特征在于，该多个臂部包括大致与第三臂部相对的第一臂部，以及大致与第四臂部相对的第二臂部。

14.按照权利要求13所述的工字形托梁，其特征在于，当工字形托梁承受负载时，所述多个臂部中的至少两个倾向于相互靠近。

15.按照权利要求10所述的工字形托梁，其特征在于，所述腹板和翼缘的材料包括高密度聚乙烯塑料。

16.按照权利要求10所述的工字形托梁，其特征在于，所述第一加强构件包括加强芯体。

说明书

工程结构构件及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑用具，更具体而言，涉及诸如托梁、柱撑、横梁的结构构件及其制造方法。

背景技术

[0002] 建筑行业开始越来越普遍地使用诸如木材复合材料和各种塑料的工程材料，其中该各种塑料包括诸如高密度聚乙烯(HDPE)等的可回收热塑性塑料。这些使用包括可满足当前各种装潢和/或结构构造需求的各类水平方向和垂直方向的应用。

[0003] 目前，诸如托梁、横梁等等的结构构件像木质材料(珍贵、但资源有限，不能重复利用)、塑料材料和加强或复合材料等一样被使用。复合物通常包括在塑料基质或诸如工字形托梁制件的木质复合材料中的木质纤维或玻璃纤维，其中该工字形托梁具有带有微层压的顶部和底部翼缘的定向条板。

[0004] 包含木料的制件通常对环境条件，例如湿度的影响敏感。这种敏感性必须在设计、安装、使用过程中加以考虑。可以使用各种可重复利用的热塑性塑料制件，它们与木质制件和复合材料制件相比，通常对环境条件，特别是对湿度的影响不那么敏感。因此对设计有利。

[0005] HDPE树脂用于液体食品容器、汽车油箱和大容积圆桶的各种吹塑成形、旋转模塑和挤塑应用中。HDPE可被用于可重复利用的牛奶容器的材料是广为人知的。它也广泛应用于水或者其它溶液的配送系统的管道以及容纳垃圾、水或其它溶液的存储池的衬底。

[0006] 美国塑料建材公司(U.S.Plastic Lumber Corporation)提供了在各种尺寸和形状的标准建材中可使用的玻璃纤维加强HDPE制件。这些塑料建材制件一般都较重并包含会很快让用来裁断材料的施工设备的锯刃和钻头变钝的玻璃纤维。其它已知的HDPE工字形托梁包括带有宽翼缘的中空芯体，该宽翼缘不利于容易地用标准施工工具切割尺寸，也不利于用标准紧固件安装。

[0007] 因此，需要包括托梁、横梁、柱撑等等的结构构件，其优选由不受气候影响、可重复利用的材料制成并且在实际使用中不太重或不太大的同时具有足够的结构性能。此外，需要提供具有足够结构性能并且可用标准建筑设备加工而不会过度钝化锯刃和钻头的加强结构构件。还需要这些构件能够根据要求在标准的和需要定制的尺寸和级别中使用，并且在诸如HDPE等的工程材料使用中可有助于在强度与重量之间取得工程平衡。

发明内容

[0008] 本发明的一方面涉及承重系统和制造方法，其提供结构功能性的承重组合件。本发明的实施方案包括但不限于以诸如铝、铝合金或碳素纤维芯体等形式进行加强的诸如HDPE的热塑性结构材料。

[0009] 更具体地，新型结构构件可包括在诸如用于支撑板等之类的框架的结构应用中具有足够强度和挠度特性的各种托梁、横梁、柱撑等。这种结构构件与目前可用的纤维加强的塑料建材制件相比重量上相对较轻，而与木料和复合木料制件相比更不受气候影响。

[0010] 在本发明的一个方面中的一种示例性工字形托梁限定了优选包含HDPE的竖向中心构件以及也包含HDPE、与竖向中心构件互相连接的顶部和底部翼缘。HDPE提供了相对坚硬、耐用、基本不受气候影响的结构。所述翼缘形成了具有结构效力的系统并使得基于HDPE的系统提供了足够强度、建造灵活性和精确对准(即严格根据施工说明书对准)。

[0011] 依据本发明的其它实施方案，提供的这种工字形托梁足够支撑室内和/或室外的支撑板、铺地板和其它支撑系统的负载。腹板可用刚性构件形成或形成为刚性构件，且可与由较硬、耐用、基本不受气候影响的材料构成的顶部和底部翼缘组合。优选的材料包括围绕诸如铝合金之类适宜硬化芯体组件的新的或重复使用的HDPE。使用诸如HDPE的可重复利用材料使得切削废料可以被回收。这种回收符合并遵守了当前“绿色建设”的目标，并且对环境做了优先考虑。因此，本发明不仅达到了支撑所要求的设计标准，而且提供今后适于对部件进行再利用的结构。

[0012] 在不同实施方案中，工字形托梁的腹板以及顶部和底部翼缘以不同尺寸和特征用各种材料制造，以便按照说明使加工成的工字形托梁在竖向或横向的移动最小至没有移动，而实现最大的负载转移；同时可用标准的施工工具把制件切割成所需的尺寸。

[0013] 优选地，承重构件(例如工字形托梁的顶部和底部翼缘)包含加强芯体材料或其它槽式的或翼缘加强构件，以便稳定构件并帮助起承重作用。因此，根据负载要求，本发明工字形托梁的顶部和/或底部翼缘的两个或其一可包含一个或多个不同的加强构件以提供所需的结构加强；所述加强构件可由铝或者其它合金、或诸如碳素纤维的其它材料制成，且可包括棒材、C形和/或M形槽钢、带中心狭槽的槽钢或其它形状的构件。

[0014] 本发明的承重HDPE实施方案可尤其不受气候影响并不吸收水气。因此本发明可自由地用于室内和室外支撑结构。

[0015] 在不同实施方案中，本发明的竖向和/或横向支撑构件可取代木材和/或复合材料构件，并可根据应用和需要而具有实心或中空的芯体，同时也需要可以以定制和/或标准的尺寸构造。比如，板材、板墙筋(studs)、柱撑和横梁可以标准尺寸2×4、4×4、6×6(单位为英寸)的建材来提供；工字形托梁、框梁(rim joists)和横梁可以标准尺寸2×8、2×10、2×12的建材来提供，同时工程用工字形托梁可以带2-1/16翼缘的标准尺寸9-1/2或11-7/8的构件来提供。这类标准尺寸能够使用常规的紧固件和其它悬挂构件。

[0016] 在本发明的几种实施方案中，结构构件被构造成符合给定施工说明书(可以是定制的或常规的施工说明书)的设计要求。因此，在制造过程中可预期结构构造和用途，或者可在安装前通过选择或通过添加加强构件来对其进行调整。

[0017] 因此，根据本发明的托梁可以以下技术条件提供：在能够根据项目需要和设计要求来选择中心距的同时，仍然提供基本平直和精确的结构构架。这些结构构件可满足施工说明书要求而不必按照木料建材进行切边和修整，并且如果需要的话，不需要长度调整时可以对其进行最小切割。这种灵活性和可靠性对建材制件来说是不常见的。

[0018] 本发明的其他方面可还包括用于挤压成型负载构件的挤压方法，并且还提供了一种双层挤压方法，其中诸如铝合金制件的加强构件被挤压成特定形状、冷却、准备好接收HDPE，然后HDPE围绕加强构件被挤压成型，也可选择在加强构件内挤压成型，然后进行冷却，所有这些步骤都在连续的过程中完成，以形成本发明的结构组合件或构件。

[0019] 在本发明的某些实施方案中，该挤制铝材、其它合金部件或者碳素纤维的加强构件可具有包括用于增强它与HDPE之间的结合的构造的外表面。这包括表面刨毛、表面的孔、施用胶带、设置肋条或其它非平坦的表面特征等，以为HDPE提供连接和粘附表面。改善铝和HDPE之间的连接可提高成品制件的额定承重。

[0020] 对于本发明中具有带多个臂的加强构件的至少一个实施方案来说，加强构件被成型为使得通过嵌入加强构件来让加强构件与HDPE或其它环绕材料形成机械连接。加强构件可包括孔或肋条以辅助形成HDPE和该加强构件之间的充分机械连接，从而不需对加强构件进行粘合连接或刨毛处理，但是仍然可以选择将加强构件粘合连接到HDPE上和/或对加强构件表面进行刨毛处理。

[0021] 使用挤压成型法能按照需要提供各种长度的制件，从而使运送效率最大化。通常，60英尺的长度最适合火车车厢装载，而对拖挂式卡车的装载来说希望是40英尺的长度。

[0022] 因此，依据本发明的不同实施方案，提供一种适于在建筑结构中使用的结构托梁，该托梁包括由热塑性材料制成并具有纵向轴线的基本实心的竖向中心构件和与所述竖向中心构件相互连接且大致在纵向轴线的整个长度上延伸的顶部翼缘和底部翼缘，所述顶部翼缘和所述底部翼缘由热塑性材料制成。另外，该托梁包括外层顶部翼缘和外层底部翼缘，所述外层顶部翼缘与所述顶部翼缘相互连接并且基本沿所述纵向轴线的整个长度延伸，所述外层底部翼缘与所述底部翼缘相互连接并且基本沿所述纵向轴线的整个长度延伸。此外，该托梁包括金属制的非平面槽式构件，其与所述顶部翼缘、所述底部翼缘、所述外层顶部翼缘或所述外层底部翼缘中的至少一个可操作联接，所述槽式构件基本沿所述纵向轴线的整个长度延伸。

[0023] 本发明的其它实施方案还包括这样的托梁，该梁具有带可选槽式构件的外层翼缘。因此，依据本发明的实施方案，提供了一种适于在建筑结构中使用的工字形托梁，该工字形托梁包括具有纵向轴线的竖向中间构件、顶部翼缘、底部翼缘、与所述顶部翼缘相互连接并基本沿所述纵向轴线的整个长度延伸的外层顶部翼缘以及与所述底部翼缘相连并基本沿所述纵向轴线的整个长度延伸的外层底部翼缘。

[0024] 本说明书中提供了至少一种制造具有外层翼缘的托梁的方法，该制造托梁的方法包括：提供具有顶部翼缘和底部翼缘的竖向中心构件；提供具有用于容纳顶部翼缘的插槽的外层顶部翼缘；提供具有用于容纳底部翼缘的插槽的外层底部翼缘；将顶部翼缘定位在外层顶部翼缘的插槽中；并且将底部翼缘定位在外层底部翼缘的插槽中。加入加强槽式构件，还可作为该制造方法的一部分。

[0025] 本发明的多种实施方案还可包括没有外层翼缘的托梁。因此，依据本发明的实施方案，可提供这样一种结构托梁，该托梁包括竖向中心构件、连接到竖向中心构件的顶部翼缘和底部翼缘以及基本嵌入所述顶部翼缘和所述底部翼缘中至少一个内的加强构件，所述加强构件基本沿所述顶部翼缘和所述底部翼缘中至少一个的纵向轴线的整个长度延伸，其中所述结构托梁的强度得到提高。

[0026] 本发明的其它实施方案可包括用于诸如柱撑和托梁等各种结构中的加强构件，其中该加强构件包括多个臂部。因此，依据本发明的实施方案，提供了一种结构构件，该构件包括具有纵向长度的热塑性塑料外部构件和至少一个位于该热塑性塑料外部构件内并基本沿所述热塑性塑料外部构件的纵向长度延伸的加强构件，所述加强构件包括多个臂部。

[0027] 本发明的另一实施方案还可包括一种工字形托梁，其中该工字形托梁包括具有纵向长度的腹板以及紧靠所述腹板的第一端部连接的顶部翼缘和紧靠所述腹板的第二端部连接的底部翼缘，并且其中所述顶部翼缘和底部翼缘沿纵向长度延伸。另外，该工字形托梁包括位于所述顶部翼缘和所述底部翼缘中至少一个内的至少一个加强构件，所述加强构件基本沿纵向长度延伸，并且所述加强构件包括多个臂部。

[0028] 在本说明书中所描述的本发明其它实施方案中，提供了一种用于制造具有额定变形负载的结构支撑构件的另一制造方法。该方法包括：制备用于结合成长度至少为L的结构支撑构件的长度至少为L的结构加强构件；并且通过把结构加强构件喂入热塑挤压机并用热塑性材料挤压成型该结构加强构件而形成结构支撑构件粗成品，其中所述热塑性材料沿至少为L的长度结合到结构加强构件的表面上。另外，该方法包括对挤压成型的结构支撑构件粗成品进行可控冷却，其中所述热塑性材料沿至少为L的长度结合到结构加强构件上，并且当该结构支撑构件承受额定变形负载时，已被结合的热塑性塑料和结构加强构件共担结构支撑构件的负载而不会沿该至少为L的长度分离。

[0029] 在附图以及本说明书中所提供的和权利要求书所体现的本发明的详细说明中阐述了本发明各种实施方案。然而，应当理解，本发明的发明内容可能没有包括本发明的所有方面和实施方案，但这不意味着以任何方式进行限制或限定，并且本领域技术人员会或者将会理解，本说明书中所公开的发明包括对其显而易见的改进和变型。

[0030] 通过下面的详细描述，特别是当一起参照附图时，将更容易理解本发明的其他优点。

附图说明

[0031] 结合下面的详细说明并参考并非按规定比例制作的附图将可更好地理解本发明的各种优点和有利之处，其中：

[0032] 图1是依据本发明的实施方案的示例性工字形托梁的立体图；

[0033] 图2是图1中所示的工字形托梁的上部外层翼缘的立体图；

[0034] 图3是图1中所示的工字形托梁的下部外层翼缘的立体图；

[0035] 图4是依据本发明的实施方案的工字形托梁的立体图；

[0036] 图5是图4中所示的工字形托梁的槽式加强构件的立体图；

[0037] 图6是依据本发明的实施方案的工字形托梁的立体图；

[0038] 图7是依据本发明的实施方案的工字形托梁的立体图；

[0039] 图8是图7中所示的工字形托梁的翼缘加强构件的立体图；

[0040] 图9-11A是依据本发明的实施方案的工字形托梁的立体图；

[0041] 图11B是具有加强构件的替换实施方案的工字形托梁的翼缘的末端侧视图；

[0042] 图12是依据本发明的实施方案的具有角撑板加强构件的工字形托梁的立体图；

[0043] 图13是依据本发明的实施方案的具有侧面竖向加强构件的工字形托梁的侧视图；

[0044] 图14是依据本发明的实施方案的具有带顶件(knockout)的腹板的工字形托梁的侧视图；

[0045] 图15A-15G是依据本发明的实施方案的具有芯体加强构件的柱撑(或结构构件的加强部分)的立体图；

[0046] 图16-20显示了本发明示例性的加强实施方案，其中加强构件适用于工字形托梁的翼缘部分以及柱撑；

[0047] 图21是依据本发明的实施方案的工字形托梁的末端侧视图；

[0048] 图22是依据本发明的实施方案的又一工字形托梁的末端侧视图；

[0049] 图23是依据本发明的实施方案的框梁(rim joist)的末端侧视图；

[0050] 图24是依据本发明的实施方案的腹板和翼缘加强构件的侧视图；并且[0051] 图25显示了本发明的示例性方法。

具体实施方式

[0052] 现在参考图1，依据本发明的实施方案，所示的是示例性工字形托梁结构构件10。工字形托梁10包括梁腹构件13。梁腹构件13具有中心梁腹或腹板14、上部翼缘18和下部翼缘22，其中翼缘18、22通过腹板14相互连在一起。

[0053] 作为一般工字形托梁的一部分，腹板14作为承重构件与承重的上部和下部翼缘18、22相互作用。在一个实施方案中，梁腹构件13包括由较硬、耐用、柔韧、且基本不受气候影响的材料制成的腹板14、上部翼缘18和下部翼缘22，所述材料包括但不限于诸如HDPE的热塑性塑料和/或诸如带添加剂的HDPE的热塑复合材料，所述添加剂是天然或者人造纤维或各种材料/合成物微粒，诸如包括但不限于木料微粒和/或玻璃纤维丝。优选挤压形成梁腹构件13。

[0054] 工字形托梁10还包括与上部翼缘18互连以形成上部翼缘组合结构27的上部外层翼缘26和与下部翼缘22互连以形成下部翼缘组合结构29的下部外层翼缘30。设置这些翼缘组合结构27、29提高了托梁10的刚度和承重能力。

[0055] 通常，上部翼缘18和下部翼缘22的横截面是相同的，但它们也可根据设计的施工说明书的要求而不相同。类似地，通常上部外层翼缘26和下部外层翼缘30的横截面是相同的，但它们也可根据设计施工说明书的要求而不相同。

[0056] 或者，腹板14、上部翼缘18和下部翼缘22不是整体成型的，而是分别制造、然后相互连接起来的。对于分别挤压成型的部分，可以通过挤压焊接等方法相互连接以形成梁腹构件13。

[0057] 外层翼缘26、30可以以整体制造方法分别成型在上部翼缘18和下部翼缘22上；或者可以分别成型后配合(比如滑动)入位，再通过比如挤压焊接等等方式相互连接。分离部件的一个好处是，对于横截面对称的工字形托梁来说，一个供料对于两端的外层翼缘都可用，从而可以节省一些成本。或者，每个部件可单独规定，以提供所需的专门配置而不必中断正常挤压生产的进行。这种灵活性可在节省一些成本的同时满足各种结构化和定制设计目标的需要。

[0058] 再参照图1-3，上部翼缘18和它到腹板14的连接一起共同形成了插楔(key)38。更具体地说，上部翼缘18随着它从腹板14起延伸并与腹板14共同作用而形成了插楔38。
相应地，上部外层翼缘26包括其内部形状(即横截面)与插楔38的外部形状基本对应的插槽34。

[0059] 类似地，下部翼缘22和腹板14形成了插楔42，而下部外层翼缘30包括其内部形状(即横截面)与插楔42的外部形状基本对应的插槽46。插槽和插楔对34、38和46、42作为协同锁合部件，分别形成了锁合机构39和43。

[0060] 锁合机构39使翼缘18和26可密切配合且结构可靠。类似地，锁合机构43使翼缘22和30可密切配合且结构可靠。

[0061] 外层翼缘26和30优选以通常与工字形托梁10的结构特征互补的材料特征为特点。根据本发明的优选实施方案，外层翼缘26和30由HDPE材料制成。

[0062] 腹板14优选是实心的，但也可根据周围应用环境、建设项目需要、承重要求和整体建设目标而是格状、开槽的或者其它开孔形式；并且可以由各种合适承重材料制成，例如HDPE、铝等等。

[0063] 现在参照图4-5，依据本发明的实施方案，所示的工字形托梁结构构件60与对应图1所描述的工字形托梁10相似，并且还包括槽式加强构件64、65。

[0064] 仅作为示例而不是一种限定，槽式加强构件64、65的形状大致是沿其一侧有开口68的矩形。每个槽式加强构件64、65的形状允许它在与外层翼缘26和30相互连接之前或者在其结合过程中，分别接合或者滑入到上部翼缘18和下部翼缘22上。优选地，槽式加强构件64、65由金属合金，比如铝合金制成，且每个槽式加强构件侧壁的厚度是基于工字形托梁60的预期用途和设计负载进行选择的。槽式加强构件64、65优选大致沿工字形托梁
60的整个纵向长度L延伸。

[0065] 现在参见图6，所示的是依据本发明实施方案的工字形托梁结构构件70。工字形托梁70包括具有整体式的上部翼缘74和下部翼缘78的腹板14，其中翼缘74和78的横截面面积相对工字形托梁10的翼缘18和22的横截面面积较大。

[0066] 本发明的优选实施方案包括用HDPE形成的结构构件和充当该HDPE加强芯体的加强构件。该HDPE优选不包含诸如木质纤维的多孔纤维含物或者至少达到任意这类含物不会严重影响结构构件的抗湿作用的程度。还优选的是，该HDPE不包含诸如玻璃纤维的矿物纤维含物，或者其含量到达使结构构件的特性仍保持为容易切割和/或钻孔而不会损坏工具的程度。然而，除非另作说明，任何热塑性塑料和/或热塑复合材料在本说明书中全都被简单地称作“HDPE”和“热塑性塑料”；可以理解的是，本说明书中所说的“HDPE”和“热塑性塑料”包括除HDPE外的其它可能的热塑性塑料以及混合物、复合/改良热塑性材料和/或有涂层的热塑性构件，还包括基本新的或重复使用的HDPE。另外，除了热塑性塑料外的其它材料也在本发明的范围之内。因此，利用非热塑性(非HDPE)材料形成其翼缘和/或腹板的结构构件，例如工字形托梁，是在本发明的范围之内的。

[0067] 在本发明的替代实施方案中，工字形托梁70由HDPE制成的结构形成，其中腹板14和/或翼缘中的任何一个都包括一个或多个加强或加固构件。加固构件75在图6中用虚线表示，它可由例如玻璃纤维、金属、木材或者复合材料等制成。

[0068] 现在参照图7-8，示出了依据本发明实施方案的工字形托梁结构构件82。工字形托梁82可理解为在工字形托梁70的基本结构上增加元件，还在翼缘74、78中分别包括翼缘加强构件86、87。更具体地说，图8显示了对加强构件86、87都可用的示例性结构，其中翼缘加强构件86、87分别定位在翼缘74、78的结构中或与翼缘74、78的结构一起制造。

[0069] 翼缘加强构件86、87的存在增强了工字形托梁的结构性能，使工字形托梁在容许的变形下具有足够的承载能力同时维持相对较小的外形。优选地，翼缘加强构件由金属或金属合金，比如铝合金制成，且翼缘加强构件侧壁的厚度和尺寸可基于工字形托梁的预期用途进行定制和选择。该加强构件也可以由碳素纤维制成。与使用钢相比，翼缘加强构件使用铝合金材料可获得重量较轻的工字形托梁并使工字形托梁相对更容易用标准施工设备切割。也就是说，铝合金提供了有吸引力的加强特性，而在同时也不会过度钝化用来将工字形托梁切成预定尺寸的切割锯刃。碳素纤维也提供重量较轻的工字形托梁，但为了可重复成功地切割和裁断工字形托梁可能需要使用金刚石的钻头用刀刃。

[0070] 依据本发明的实施方案，翼缘加强构件86、87被包在翼缘74、78内，其中形成翼缘的材料完全包围住加强构件的纵向各侧。翼缘加强构件优选基本沿工字形托梁的整个纵向长度L延伸。

[0071] 翼缘加强构件可采用多种形状。再参照图7，作为示例而非限制，翼缘加强构件86、87可以包括多个尖角和基本平坦的面，从而形成波纹状加强构件90、91。

[0072] 波纹状加强构件可包括与图7和图8中所示的示例结构相比更小或更大的尖角并且还可包括圆角和弯曲面。因此，可以理解的是，图7和图8中所示的波纹状加强构件的形状是仅作为说明而非限制方式提供的。

[0073] 现在参照图9，示出了翼缘加强构件86、87的另一结构。图9中该大致M形的加强构件94、95包括一对与开口102邻近的向内的突起部98。依据本发明的实施方案，开口102是开向腹板14的，且优选与腹板14的轴线A-A大致对齐。如图所示，当置入下部翼缘
78时，大致M形的加强构件95优选是颠倒的。

[0074] 现在参见图10，示出了依据本发明实施方案的工字形托梁结构构件106。工字形托梁106对工字形托梁70的结构作了添加，在翼缘74和78每个中都分别包括至少一个闭合翼缘加强构件109、110。

[0075] 在图10中，上部翼缘74和下部翼缘78每个都包括多个互相隔开的闭合翼缘加强构件109、110。然而，根据预期需结构性能，可以使用单个闭合翼缘加强构件109、110。优选地，闭合翼缘加强构件109、110是中空的，并且由金属或者金属合金，例如铝合金制成，而且闭合翼缘加强构件侧壁的厚度和尺寸可基于工字形托梁的预期用途进行定制和选择。闭合翼缘加强构件109、110优选基本沿工字形托梁的整个纵向长度L延伸。

[0076] 如图10中所示，并依据本发明的实施方案，闭合翼缘加强构件109、110包括大致为矩形的构件。然而，其它形状，可以是几何形状但不限于几何形状，都是在本发明范围内的。举例来说，这些其它形状可以包括三角形或扁平椭圆形。

[0077] 如图10中所示，在本实施方案的一个方面中，位于上部翼缘74中的闭合翼缘加强构件对以及在下部翼缘78中的加强构件对，都互相间隔开基本与腹板14的宽度“w”一样的距离“d”。然而，间隔距离d可以小于或大于腹板14的宽度w。

[0078] 依据本发明的优选实施方案，每个闭合翼缘加强构件都设置在上部翼缘74或者下部翼缘78内，其中形成上部翼缘74或下部翼缘78的材料完全包围每个闭合翼缘加强构件的各侧。优选地，工字形托梁106包括形成上部和下部翼缘的HDPE材料，同时HDPE材料完全包围闭合翼缘加强构件的每个纵侧。

[0079] 现在参见图11A，示出了工字形托梁结构构件106′，其中在上部翼缘74和下部翼缘78中的每一个中都分别使用两个相邻的闭合翼缘加强构件109、109和110、110。翼缘加强构件109、109用于上部翼缘74中，并且可以具有选定的间隔距离(如果有的话)，在下部翼缘78中的翼缘加强构件110、110可设有类似的结构。在特定翼缘中的翼缘加强构件可通过连接杆、带条、线材、胶水、焊接、销钉、铆钉、螺钉或其它连接装置111相互连接，但不是所有的结构应用都要求这样。

[0080] 现在参照图11B，依据本发明的实施方案，示出了在上部翼缘74中的加强构件71。然而，可以理解的是，加强构件71可用于工字形托梁的下部翼缘78中，也可用于诸如柱撑和横梁的其它结构中。加强构件71包括多个具有大致圆形横截面的杆72，其中杆72通过横向构件73刚性相连。加强构件71优选由碳素纤维或金属合金(例如铝合金)制成。根据结构构件的负载条件，加强构件可包括实心或中空的杆72和实心或中空的横向构件73。

[0081] 依据本发明的实施方案，工字形托梁可包括具有诸如波纹状加强构件90的加强构件的上部翼缘和具有诸如闭合翼缘加强构件110的不同类型加强构件的下部翼缘。因此，在本发明的范围内，上部和下部翼缘可包括不同类型的加强构件。这种构造对某些设计因素而言可能是有利的，比如在上部和下部翼缘将承受不同大小和/或类型的负载的情况下。

[0082] 现在参照图12，依据本发明的实施方案，所示的工字形托梁结构构件114包括作为上部外层翼缘26和腹板14之间的加强构件的加强楔块或角撑板118。此外，角撑板加强构件118还可用于腹板14和下部外层翼缘30之间。角撑板加强构件118可作为外层翼缘的一部分而被成型。

[0083] 本领域技术人员可以理解的是，通过把顶部和底部翼缘粘合到竖向中心构件上来构造的传统木质或复合材料的工字形托梁是不耐风雨，这一点与本发明的HDPE的耐风雨的实施方案不同。本发明的另外有利之处在于其构造可以是普通的或精确的工字形系统或者是定制的工字形系统。

[0084] 这些定制构造可包括加固件或抗变形元件，比如具有用于支撑腹板和/或上部和下部翼缘的角撑板118，或者具有使HDPE覆盖层和加强芯体配合的一个或多个销钉136，从而进一步加固所形成的结构构件。

[0085] 现在参照图13，示出了工字形托梁结构构件122的局部侧视图，其包括至少一个且更优选为多个的沿腹板14外表面设置的竖向加强构件126。竖向加强构件126提高了工字形托梁的稳定性、负载能力和/或负载传递特性。竖向加强构件126优选横向间隔开并且被定位在上部外层翼缘24的底部和下部外层翼缘30的顶部之间。

[0086] 或者，竖向加强构件126可延伸穿过上部外层翼缘26和下部外层翼缘30，定位于上部翼缘18的底部和下部翼缘22的顶部之间。或者，对于没有上部外层翼缘26或者下部外层翼缘30的工字形托梁，竖向加强构件126可置于上部翼缘74和下部翼缘78之间，比如前面所述的工字形托梁70、82、106和106′。

[0087] 现在参照图14，依据本发明的实施方案，所示的工字形托梁结构构件130包括在腹板14中的一个或多个顶件134。这些顶件134对于将管道(例如用于电力的管道)穿过托梁结构是有利的。

[0088] 由于红木和处理后的铁杉木/冷杉木对气候的耐受能力比其它木质制件好，因此它们经常用作室外装饰材料。已经使用依据本发明的工字形托梁相对于其将取代的木料制件进行了负载变形测试。测试表明：依据本发明的工字形托梁与红木和处理后的铁杉木/冷杉木相比性能更好。因此，可以理解的是，本发明提供了具有优良承重特性、易于制造、不受气候影响的结构构件，优良的承重特性使得改进的承重系统可用于各种广泛的应用。

[0089] 现在参照图15A-15G，依据本发明的实施方案，通过本发明的示例而非限制的方式，显示了其它示例性的结构构件200。这些构件在用于各种用途的水平或竖向结构支撑系统中的工字形托梁的翼缘、横梁、柱撑、桩撑或类似结构内可充当加强结构。示例性的应用包括用于支撑构架(例如用来支撑码头或甲板平台)的结构支柱和和柱撑，或者可用于从下面支撑工字形托梁的其它支撑。

[0090] 支撑构件200包括用诸如HDPE的热塑性材料包围的芯体加强构件。所述芯体加强构件刚硬且优选为中空，并且可由金属或诸如铝合金的金属合金构成，或者也可由碳素纤维构成。

[0091] 下面参考横截面视图来描述结构。参见图15A，示出了具有多个矩形芯体加强构件204的矩形或方形柱撑200，其中构件204被包括HDPE的外层208围住。

[0092] 参见图15B，所示的矩形或方形柱撑200具有带矩形横截面的单芯体加强构件204。参见图15C，所示的矩形或方形柱撑200具有带圆形横截面的单芯体加强构件204。

[0093] 参见图15D，所示的圆形柱撑200具有带圆形横截面的单芯体加强构件204。参见图15E，所示的圆形柱撑200具有带矩形横截面的单芯体加强构件204。

[0094] 参见图15F，所示的圆形柱撑200具有带三角形横截面的单芯体加强构件204。参见图15G，所示的圆形柱撑200具有带扁平椭圆形横截面的单芯体加强构件204。因此，在本发明的实施中，可以有各种柱撑结构，同时有各种芯体加强构件。

[0095] 在加强构件的制造过程中，或在形成工字形托梁、柱撑或横梁之前或其过程中，加强构件可进行纹理化处理以便在加强构件表面和HDPE之间提供更好的粘合。表面纹理化处理被预期为在热塑性材料和加强构件之间提供更好的连接，从而改善结构性能。

[0096] 再参照图7-8，翼缘加强构件86、87可包括一个或多个孔88。孔88也在定位于翼缘加强构件86、87上面和下面的诸如HDPE的热塑性材料之间提供了连续性。

[0097] 还可理解的是，翼缘加强构件86和87、闭合翼缘加强构件109和110或者芯体加强构件204等的表面可包括纹理化处理、刨毛处理和/或糙化处理的表面，并且该表面还可包括突起或凹陷及孔88。这种表面处理的实例在图5中总体用66示出。

[0098] 现在参照图16，所提供的结构加强构件300包括多个从中心芯体304伸出的臂部。依据本发明的示例性实施方案，结构加强构件300包括四个臂部，包括第一臂部308、第二臂部312、第三臂部316和第四臂部320。第一臂部308优选设置成基本与第三臂部316相对，或者在从第三臂部316起大约160至200度的范围，更优选地是在从第三臂部316起大约180度处。类似地，第二臂部312也优选设置成基本与第四臂部320相对，或者在从第四臂部320起大约160至200度的范围，更优选地是在从第四臂部320起大约180度处。另外，第一臂部308与第二臂部312隔开大约45度至90度的范围，更优选的是大约55度至
75度的范围，还更优选地是大约68度。类似地，第三臂部316与第四臂部320隔开大约45度至90度的范围，更优选是大约55度至75度的范围，还更优选是大约68度。结构加强构件可具有多于四个的臂部，并且被认为是在本发明范围之内。作为示例而不拟对本发明的范围进行限制，加强构件可包括六个臂部。

[0099] 结构加强构件300被包围在HDPE结构构件328内，且优选由诸如铝合金的金属合金或者碳素纤维制成。依据本发明的若干实施方案，中心芯体304优选是中空的。结构加强构件300优选沿结构构件328的整个纵向长度L延伸。

[0100] 现在参照图17，示出了改型的结构加强构件300′，其中结构加强构件300′包括内部加强芯体332。加强芯体332为加强构件300′增加了附加强度，并使得包括结构加强构件300′的结构构件328′能够用于更高负载类型的应用，而不会引起实心芯体的过多重量的增加。

[0101] 如图17中所示，加强芯体332表现为十字形构件。然而，其它形状的加强芯体也在本发明的范围之内。例如，加强芯体可包括横截面大致是方形、圆形或菱形的情况。

[0102] 仍然参照图16、17，且依据本发明的实施方案，结构加强构件300和300′的外表面优选包括纹理表面以有利于周围HDPE与构件300和300′的连接。更具体地说，可在结构加强构件300和300′的臂部308、312、316和320之间的交接处外侧340设置外部肋条336。肋条336优选沿结构加强构件300和300′的纵向长度L延伸。

[0103] 仍然参照图16和17，依据本发明的实施方案，肋条336还可包括完全穿透或部分挖空的凹陷或陷坑344(divot)。陷坑344优选沿肋条336的纵向长度间隔开。陷坑344用于进一步把优选由铝合金或碳素纤维制成的加强构件300和300′锚定到周围的热塑性材料上，该材料优选是HDPE。陷坑344有助于限制或者消除当结构构件328、328′在负载条件下时在HDPE和加强构件300、300′之间的滑动倾向。在一个替代的实施方案中，加强构件300、300′可包括在HDPE被挤压到加强构件300、300′周围时充当用于接收至少一些HDPE的开口的孔88。和陷坑344一样，孔88有助于限制或者当消除结构构件328、328′在负载条件下时在HDPE和加强构件300、300′之间的滑动倾向。

[0104] 现在参照图18-20，示出的是结构加强构件300′的末端侧视图，其中臂部308、312、316和320具有各种形状和端部形状348，例如延伸物(prongs)或突起(lobes)。对于图18-20中所示的加强构件，如果想要没有加强芯体332的中空结构构件300，可省略加强芯体332。加强构件300、300′还可以是实心的。

[0105] 在本发明实施方案的实施中，结构加强构件300和300′可非常有利地用于工字形托梁、柱撑、横梁、托架等等。比如，图21示出了本发明的实施方案，其中工字形托梁350包括带加强构件300、300′的翼缘74、78。依据本发明的实施方案，对于工字形托梁350，加强构件300、300′优选定位成使得第一臂部308和第二臂部312之间的夹角“α1-2”的平分线“b1-2”横切工字形托梁350的轴线A-A，且更优选的是平分线“b1-2”与工字形托梁350的轴线A-A基本垂直。类似地，第三臂部316和第四臂部320之间的夹角“α3-4”的平分线“b3-4”横切工字形托梁350的轴线A-A，且更优选的是平分线“b3-4”与工字形托梁350的轴线A-A基本垂直。工字形托梁350被期望优选定位成使施加到工字形托梁350的压力负载或作用到工字形托梁350上的力“F”与工字形托梁350的轴线A-A基本平行。

[0106] 包括多个臂部的加强构件300、300′的构造提高了整个工字形托梁350的强度。这是通过在负载条件下上臂部308和320分别趋于朝下臂部312和316靠近，从而将HDPE固定在适当位置来实现的。也就是说，第一臂部308和第二臂部312在负载条件下趋于相互靠近，继而把它们之间的HDPE压缩在一起，从而进一步把加强构件300、300′锁定入位。
类似地，第四臂部320和第三臂部316在负载条件下趋于相互靠近继而把它们之间的HDPE压缩在一起，从而进一步把加强构件300、300′锁定入位。另外，肋条336和其带有的陷坑
344(不管是部分还是完全穿透)都能防止HDPE在负载条件下沿加强构件300、300′的纵向轴线移动。

[0107] 现在参照图22，依据本发明的实施方案，所示的工字形托梁352包括梁腹和翼缘加强构件354。梁腹和翼缘加强构件354优选由碳素纤维或诸如铝合金的金属合金构成。梁腹和翼缘加强构件354优选由组合的结构或一体形成的结构组成，该结构包括与加强翼缘构件358和360相连或一体形成的腹板356。腹板356可以是实心的或中空的，并且加强翼缘构件358和360可以包括一个诸如加强构件300、300′的前面所述加强构件，其中这种加强构件还可以是实心或中空的，且当其是中空时可包括加强芯体332。另外，腹板356可以是实心的并与中空加强构件结合。对于由碳素纤维构成的梁腹和翼缘加强构件354，其腹板356的厚度w优选比由HDPE构成的结构性能等同的腹板14小。比如，腹板356可以是大约3/16英寸厚。依据本发明的实施方案，为了形成工字形托梁352，把HDPE挤压到梁腹以及翼缘加强构件354的加强翼缘构件358和360的外表面。

[0108] 现在参照图23，示出了依据本发明实施方案的带边托梁(rimjoist)362的末端侧视图。带边托梁362包括如上所述用于工字形托梁352的梁腹和翼缘加强构件354，且还包括环绕梁腹和翼缘加强构件354的大致矩形的外层构件364。

[0109] 现在参照图24，示出了仅仅是梁腹和翼缘加强构件354的侧视图。依据本发明的实施方案，梁腹和翼缘加强构件354的梁腹356可包括沿其纵向长度间隔的孔366。

[0110] 在本说明书所示和所述的构造中，把HDPE与诸如铝合金的金属合金或碳素纤维结合具有提高负载能力的作用。在挤压或拉伸作用下，结构构件、翼缘等的整体构造用于防止相互间的移动，从而提高了额定负载。中空芯体可实现结构可靠而重量减轻的构件。

[0111] 依据本发明的实施方案，还提供了至少一种制造方法，该方法包括独特的工艺。作为一个实施例，该制造方法可包括双层内嵌挤压(dual extrusion in-line)制造工艺。可以理解的是，本说明书所述的各种组合件通常可被认为是结构构件或负载构件，且优选用一系列独特的步骤成型。比如，作为说明，梁腹构件13和翼缘26、30，可以在其装配和构成诸如工字形托梁10的结构构件之前被成型为相应的结构。类似地，梁腹构件13、槽式加强构件64、65和翼缘26、30可在其装配和构成诸如工字形托梁60的结构构件之前被成型为相应的结构。作为又一个例子，加强构件71、86、87、109或110中的任何一个都可在构成结构构件82、106、106′或114之前被成型为相应的结构。作为再一个例子，加强构件204、300或300′中的任何一个都可在构成结构构件200、328或328′之前被成型为相应的结构。

[0112] 依据本发明的另一个实施方案，一种制造具有额定变形负载特性的结构支撑构件的示例性方法包括：(a)制备用于结合成长度至少为L的结构支撑构件的长度至少为L的结构加强构件；(b)通过把结构加强构件喂进热塑挤压机然后用热塑性塑料挤压成型该结构加强构件来形成结构支撑构件粗成品，其中热塑性塑料沿至少L的长度结合到结构加强构件的表面；以及(c)有控制地冷却挤压成形的结构支撑构件粗成品，其中热塑性塑料沿至少L的长度结合到结构加强构件上，并且当结构支撑构件被加载到额定变形负载时已结合的热塑性塑料和结构加强构件共担结构支撑构件的负载而至少不会沿L长度分离。

[0113] 本发明的实施还可包括制备结构加强构件以包括成型具有不均匀表面的铝合金挤压件，其中该表面延伸至少L长度。该方法还可包括成型具有不均匀表面的铝合金件，该不均匀表面包括提高了热塑性塑料(或热塑性复合材料，例如改良的HDPE)与结构加强构件的结合的表面特性。该方法还可包括制备该结构加强构件以包括成型具有带不均匀表面铝合金挤压件，其中该表面延伸的长度至少为L。此外，该方法可包括制备该结构加强构件以包括挤压成型该结构加强构件和通过冷却调整其温度。

[0114] 图25显示了用于形成本发明结构构件的示例性方法400，该方法包括：(a)选择结构构件的步骤404，包括选择热塑性材料和加强构件的形状及材料类型；(b)准备制造结构构件的步骤408，包括制备树脂和加强材料；(c)挤压成型加强构件的步骤412，比如挤压成型铝合金加强构件；(d)修整加强构件(如果合适的话)的步骤416，比如通过添加部分或者完全穿透的陷坑或孔，对加强构件的至少部分表面进行刨毛处理，和/或以其它方式为加强构件提供在挤压形成加强构件时没以其它方式形成的纹理特性；(e)对加强构件进行冷却的步骤420(根据所用的材料和在步骤416中所进行的修整，可在步骤(d)之前进行)；(f)向加强构件的至少部分表面添加粘合剂或者粘连剂的可选步骤424(比如在碳素纤维加强构件与HDPE外层构件一起使用时可能需要)；(g)把诸如铝合金加强构件的加强构件喂进HDPE挤压机的步骤428；(h)围绕加强构件将HDPE挤压成型的步骤432；以及(i)冷却包括HDPE和加强构件的结构构件的步骤436，其中这种冷却以可控制的方式执行。

[0115] 在一个实施方案中，至少步骤412至436中的一些是连续的，其中加强构件被按规格挤压成型、冷却和纹理化(如果必要的话)，然后喂HDPE挤压机，与HDPE挤压成型，然后再冷却以形成所需的结构构件。将挤压成型的结构构件冷却的步骤436可适应在冷却具有多种材料(比如在铝或碳素纤维加强构件上具有HDPE)的结构构件中的复杂性。这种双层内嵌制造挤压方法具有可在一个场所为连续制造过程的工程控制提供所有必要时机的优点。美国专利申请公开文件US2005/0108983A1公开了形成加强的经挤压的结构构件的方法，其公开的内容在以引用的方式全文并入本说明书中。

[0116] 为了有助于理解本发明，本说明书提供了部件和在附图中标明的相关标记的下列清单：

[0117] 附图标记 部件

[0118] 10 工字形托梁

[0119] 13 梁腹构件

[0120] 14 腹板

[0121] 18 上部翼缘

[0122] 22 下部翼缘

[0123] 26 上部外层翼缘

[0124] 27 上部翼缘组合件

[0125] 29 下部翼缘组合件

[0126] 30 下部外层翼缘

[0127] 34 (上部外层翼缘26的)插槽

[0128] 38 (腹板14和上部翼缘18的)插楔

[0129] 39 锁合机构

[0130] 42 (腹板14和下部翼缘22的)插楔

[0131] 43 锁合机构

[0132] 46 (下部外层翼缘30的)插槽

[0133] 60 工字形托梁

[0134] 64 槽式加强构件

[0135] 65 槽式加强构件

[0136] 66 细部/表面纹理

[0137] 68 开口

[0138] 70 工字形托梁

[0139] 71 加强构件

[0140] 72 杆

[0141] 73 横向构件

[0142] 74 上部翼缘

[0143] 75 加固构件

[0144] 78 下部翼缘

[0145] 82 工字形托梁

[0146] 86 翼缘加强构件

[0147] 87 翼缘加强构件

[0148] 88 孔

[0149] 90 波纹状加强构件

[0150] 91 波纹状加强构件

[0151] 94 M形加强构件

[0152] 95 M形加强构件

[0153] 98 (M形加强构件94的)向内的突起

[0154] 106 工字形托梁

[0155] 106′ 工字形托梁

[0156] 109 闭合翼缘加强构件

[0157] 110 闭合翼缘加强构件

[0158] 111 连接装置

[0159] 114 工字形托梁

[0160] 118 角撑板加强构件

[0161] 122 工字形托梁

[0162] 126 竖向加强构件

[0163] 130 字形托梁

[0164] 134 顶件

[0165] 136 销钉

[0166] 200 结构构件(或柱撑)

[0167] 204 (柱撑200的)芯体加强构件

[0168] 208 (柱撑200的)外部层

[0169] 300 结构加强构件

[0170] 300′ 结构加强构件

[0171] 304 (结构加强构件300或300′的)中心区域

[0172] 308 (结构加强构件300或300′的)第一臂部

[0173] 312 (结构加强构件300或300′的)第二臂部

[0174] 316 (结构加强构件300或300′的)第三臂部

[0175] 320 (结构加强构件300或300′的)第四臂部

[0176] 328 (具有结构加强构件300的)结构构件

[0177] 328′ (具有结构加强构件300′的)结构构件

[0178] 332 (结构加强构件300′的)加强芯体

[0179] 336 (结构加强构件300或300′的)肋条

[0180] 340 (臂部308、312、316、320之间的)交接处外侧

[0181] 344 陷坑

[0182] 348 (臂部308、312、316、320的)端部形状

[0183] 350 工字形托梁

[0184] 352 工字形托梁

[0185] 354 梁腹和翼缘加强构件

[0186] 356 腹板

[0187] 358 加强翼缘构件

[0188] 360 加强翼缘构件

[0189] 362 带边托梁

[0190] 364 外层构件

[0191] 366 孔

[0192] 400 制造方法

[0193] 404 选择(确定加强构件和确定外层材料)

[0194] 408 制备(加强构件和外层HDPE)

[0195] 412 挤压成型合金构件(或其它加强构件)

[0196] 416 对合金构件(或其它加强构件)加设肋条/进行刨

[0197] 毛处理/进行纹理化处理

[0198] 420 冷却合金构件(或其它加强构件)

[0199] 424 施用粘合剂(可选，取决于加强构件的材料类型)

[0200] 428 喂进合金构件(或其它加强构件)

[0201] 432 绕合金构件(或其它加强构件)将HDPE挤压成型

[0202] 436 冷却HDPE

[0203] A-A (腹板14或工字形托梁的)轴线

[0204] α1-2 第一臂部308和第二臂部312之间的夹角

[0205] α3-4 第三臂部316和第四臂部320之间的夹角

[0206] b1-2 夹角α1-2的平分线

[0207] b3-4 夹角α3-4的平分线

[0208] F 作用力

[0209] L 纵向长度

[0210] d (加强构件之间的)隔开距离

[0211] w (腹板14的)宽度

[0212] 本发明在各种实施方案中包括大致如本说明书所述和所示的部件、方法、工艺、系统和/或设备，包括了其各种实施方案、次级组合和子集。本领域技术人员可在理解本发明之后明白如何制造和使用本发明。本发明在各种实施方案中包括：在缺少在本说明书中或者在其不同的实施方案中未记载和/或未描述的零件的情况下，来提供设备和工艺，包括比如，为了改善性能、容易实现和/或减少实施成本而缺少前文所述的设备或者方法中所使用的零件。

[0213] 本发明前面的讨论是为了说明和描述。前文内容不旨在将本发明限制在本说明书所讨论的形式中。比如上述具体描述中，为了使说明流畅，把本发明的许多特征集中在一个或多个实施方案中。这种说明的方法不应被理解为反映了这样一种意图：所要求保护的发明需要比在每个权利要求中明确列举的还要多的特征。相反，如权利要求书所反映的，发明点比前面所述单个实施方案的所有特征都少。因此，下述权利要求书在此被并入本详细描述的说明书中，其中每个权利要求独自作为本发明的优选实施方案。

[0214] 而且，虽然本发明的说明书包括了对一个或多个实施方案和特定改体和变型的说明，但其它改体和变型也在本发明的范围之内，比如，在理解本发明之后被认为是本领域技术人员的技能和知识范围内的改体和变型。旨在获得在允许的范围内的包括替换实施方案的权利，其包括所要求保护的内容的替代、可互换和/或等同的结构、功能、范围或步骤，而无论本说明书中是否公开了这些替代、可互换和/或等同的结构、功能、范围或步骤，并且没有旨在公开地贡献出任何可专利性主题。