CN101608616A - 混凝土泵送设备及其活塞体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞体，用于混凝土泵送设备，包括与所述混凝土泵送设备的活塞杆连接的主体部(2)，和可拆装地设置于所述主体部(2)的前端并具有密封唇口(1211)的密封部件(1)，所述密封部件(1)包括具有适当强度的骨架部分(11)，和具有适当硬度的包覆部分(12)。骨架部分(11)的设置改善了密封部件(1)的机械性能，使得密封唇口(1211)的磨损比较均匀，减少了因密封唇口(1211)的变形而积攒起来的热能，进而降低了由此引起的密封部件(1)的温度的升高，避免了由于密封部件(1)的工作温度超出正常的使用温度而造成的早期失效的问题，延长了活塞体的密封部件的使用寿命，提高了活塞体使用过程中的经济性。

Description

混凝土泵送设备及其活塞体

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于混凝土泵送设备的活塞体。此外，本发明还涉及一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，建设项目的不断增多，市场对于混凝土设备的需求也日益增大。

活塞是混凝土泵送设备中的关键部件，活塞体又是活塞的关键部件，因此，活塞体的性能直接影响着活塞的性能，进而影响着混凝土泵送设备的性能。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的活塞体的结构示意图。

如图1所示，活塞体包括起支撑作用的骨架部件2’和包覆于骨架部件2’外侧的包覆部件1’，包覆部件1’的前端部为起密封作用的密封部件1’1，后端部为起防尘作用的防尘部件1’3，中间部分为主要起导向作用的导向部件1’ 2。

在工作过程中，活塞体在活塞缸中沿活塞的轴线做往复运动，其工作环境是非常恶劣的，不仅需要长时间地承受6MPa至30MPa的高压以及-40℃至100℃以上的工作温度，长期处于泥浆水的浸泡中，而且在活塞体相对于活塞缸的运动过程中，活塞体的包覆部件2’时时刻刻受到磨损，造成了活塞体的使用寿命缩短。

此外，在工作过程中，活塞体与活塞缸之间的摩擦作用以及包覆部件1’的形变会产生大量的热能，很容易使包覆部件1’的工作温度超出其正常使用温度。尽管骨架部件2’的存在可以在整体上增强活塞体的刚度，改善活塞体整体的机械性能，从而减少活塞体的包覆部件1’的形变，降低其工作温度，在一定程度上延长了活塞体的使用寿命，然而，骨架部件2’对起密封作用且磨损最为严重的密封部件1’1的机械性能的改善作用是较为微弱的，因此，密封部件1’1特别是密封部件1’1的密封唇口很容易磨损，这严重影响了活塞体的密封部件1’1使用寿命。

因此，如何延长活塞体的密封部件的使用寿命，提高活塞体使用过程中的经济性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于混凝土泵送设备的活塞体，该活塞体具有较长的使用寿命和较高的使用经济性。本发明还涉及一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种活塞体，用于混凝土泵送设备，包括与所述混凝土泵送设备的活塞杆连接的主体部，和可拆装地设置于所述主体部的前端并具有密封唇口的密封部件，所述密封部件包括具有适当强度的骨架部分和具有适当硬度的包覆部分。

优选地，所述骨架部分进一步包括筒形骨架和环板形骨架，所述筒形骨架的轴线与所述活塞体的轴线大体重合，所述环板形骨架以其外缘固定连接于所述筒形骨架的内侧壁；

所述包覆部分进一步包括覆盖于所述筒形骨架外侧面的第一包覆部，和覆盖于所述环板形骨架前端面的第二包覆部；所述密封唇口设置于所述第二包覆部的外缘。

优选地，所述包覆部分的材料为聚氨酯。

优选地，所述聚氨酯的硬度范围为80A至98A。

优选地，所述环板形骨架的外缘固定连接于所述筒形骨架的内侧壁的前端。

优选地，所述环板形骨架的外缘固定连接于所述筒形骨架的内侧壁的中部。

优选地，所述环板形骨架的内缘向所述筒形骨架的前端凸出。

优选地，所述环板形骨架与所述活塞体的轴线之间具有60度至90度的夹角。

优选地，所述密封唇口的外侧壁大体成向外端渐扩的喇叭形。

优选地，所述密封唇口的外侧壁与所述活塞体轴线之间具有5度至45度的夹角。

优选地，所述密封唇口的内侧壁大体成向外端渐扩的喇叭形。

优选地，所述密封唇口的内侧壁大体成锥形。

优选地，所述密封唇口的内侧壁大体成外凸的弧形。

优选地，所述密封唇口的内侧壁大体成内凹的弧形。

优选地，所述密封唇口在所述活塞体的径向上的厚度范围为6mm至20mm。

优选地，所述包覆部分的厚度至少为3mm。

优选地，所述第一包覆部的外侧壁上开设有环形油槽。

优选地，相邻的所述环形油槽通过沿周向均匀设置的多个切口连通。

优选地，所述第一包覆部与所述筒形骨架通过金属胶粘接。

优选地，所述筒形骨架的外侧壁设有凹凸结构。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种混凝土泵送设备，包括如上述任一项所述的活塞体。

优选地，所述活塞体的密封唇口与所述混凝土泵送设备的活塞缸缸壁之间的过盈量的范围为5mm至12mm。

本发明所提供的活塞体，用于混凝土泵送设备，包括与所述混凝土泵送设备的活塞杆连接的主体部，和可拆装地设置于所述主体部的前端并具有密封唇口的密封部件，所述密封部件包括具有适当强度的骨架部分，和具有适当硬度的包覆部分。骨架部分的设置改善了密封部件的机械性能，使得密封唇口的磨损比较均匀，减少了因密封唇口的变形而积攒起来的热能，进而降低了由此引起的密封部件的温度的升高，避免了由于密封部件的工作温度超出正常的使用温度而造成的早期失效的问题，延长了密封部件的使用寿命；包覆部分的设置，不仅保证了密封部件的密封性能，而且避免了骨架部分拉伤缸壁。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的活塞体的骨架部分进一步包括筒形骨架和环板形骨架，筒形骨架的轴线与活塞体的轴线大体重合，环板形骨架以其外缘固定连接于筒形骨架的内侧壁，包覆部分进一步包括覆盖于所述筒形骨架外侧面的第一包覆部，和覆盖于所述环板形骨架前端面的第二包覆部，筒形骨架的设置对第一包覆部有支撑作用，提高了第一包覆部的机械性能，环板形骨架的设置对第二包覆部有支撑作用，提高了第二包覆部的机械性能；相应的，第一包覆部的设置，可以防止筒形骨架直接接触缸壁，避免骨架部分拉伤缸壁，第二包覆部的设置，可以避免颗粒物进入骨架部分与包覆部分的结合部位，造成对骨架部分和包覆部分的损害。

本发明所提供的混凝土泵送设备的有益效果与活塞体的有益效果类似，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的活塞体的结构示意图；

图2为本发明所提供的活塞体一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明所提供的活塞体的密封部件第一实施例的结构示意图；

图4为本发明所提供的活塞体的密封部件第二实施例的结构示意图；

图5为本发明所提供的活塞体的密封部件第三实施例的结构示意图；

图6为本发明所提供的活塞体的密封部件第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于混凝土泵送设备的活塞体，具有较长的使用寿命和较高的使用经济性。本发明的另一核心是提供一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2和图3，图2为本发明所提供的活塞体一种具体实施方式的结构示意图，图3为本发明所提供的活塞体的密封部件第一实施例的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的活塞体包括主体部2和密封部件1，主体部2与所述混凝土泵送设备的活塞杆(图中未示出)连接，以带动活塞体做往复运动。密封部件1设置于主体部2的前端，并具有密封唇口1211(示于图3中)，密封部件1与主体部2可拆装地连接；进一步地，密封部件1又包括具有适当强度的骨架部分11(示于图3中)和具有适当硬度的包覆部分12(示于图3中)。上文所述的前端是指活塞体与混凝土泥浆水相接触的一端。

在工作过程中，所述活塞体在所述活塞杆的带动下沿其轴线在活塞缸内做往复运动，进而对混凝土泥浆水产生泵送作用，密封部件用以保证活塞泵送过程中的密封性。

为了保证活塞的密封性，所述活塞体的密封部件1与活塞缸(图中未示出)过盈配合，因此，在活塞体1往复运动过程中，密封部件1，特别是密封部件1的密封唇口1211的磨损最为严重，造成密封部件需要频繁更换。骨架部分11的设置改善了密封部件1特别是密封唇口1211的机械性能，减少了因密封唇口1211的变形而积攒起来的热能，进而降低了由此引起的密封部件1的温度的升高，避免了由于密封部件1的工作温度超出正常的使用温度而造成的密封体熔蚀、唇口掉块等早期失效的问题，延长了密封部件1的使用寿命；而包覆部分的设置，不仅保证了密封部件的密封性能，而且避免了由于骨架部分的存在，而造成骨架部分拉伤缸壁。

在一种具体实施方式中，如图3所示，本发明所提供的活塞体的密封部件1的骨架部分11又可以分为筒形骨架111和环板形骨架112，筒形骨架111的轴线与所述活塞体的轴线大体重合，环板形骨架112以其外缘固定连接于筒形骨架111的内侧壁；密封部件1还包括具有适当硬度的包覆部分12，包覆部分12又可以分为覆盖于筒形骨架111外侧面的第一包覆部122，和覆盖于环板形骨架112前端面的第二包覆部121；密封唇口1211设置于第二包覆部121的外缘。

筒形骨架111的设置对第一包覆部122有一定的支撑作用，提高了第一包覆部122的机械性能；环板形骨架112的设置对第二包覆部121有一定的支撑作用，提高了第二包覆部121的机械性能。

此外，第一包覆部122的设置，可以防止筒形骨架111直接接触缸壁，避免骨架部分11拉伤缸壁；第二包覆部121的设置，可以避免颗粒物进入骨架部分11与包覆部分12的结合部位，造成对骨架部分11和包覆部分12的损害。

包覆部分12可以由具有较好的力学性能和耐老化性的聚氨酯制造而成，聚氨酯可以承受高压的作用和泥浆水的浸泡；硬度范围为80A至98A的聚氨酯更符合活塞体的工作环境的要求，在一定程度上延长了密封部件1的使用寿命。

为了保证包覆部分12与骨架部分11的结合力，并防止骨架部分11的设置使密封唇口1211的刚性过大，影响密封唇口1211部位的形变能力，聚氨酯的厚度h(示于图3中)一般应不小于3mm。

为了保证分体式设置的活塞体的密封部件具有更好的机械性能，可以对本发明所提供的密封部件的骨架部分11做进一步地改进。

请参考图3至图6，图3至图6分别为本发明所提供的活塞体的密封部件第一至第四实施例的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图3所示，环板形骨架112的外缘固定连接于筒形骨架111的内侧壁的前端，且环板形骨架112与筒形骨架111垂直，可以看出，此种结构对第一包覆部122和第二包覆部121都有较好的支撑作用；当然环板形骨架112与筒形骨架111也可以不垂直。

在另一种具体实施方式中，如图4所示，环板形骨架112的外缘固定连接于筒形骨架111的内侧壁的中部，此种结构不仅对第一包覆部122和第二包覆部121都有支撑作用，而且对密封唇口1211也有一定的支撑作用，提高了密封唇口1211的机械性能，使密封唇口1211的磨损更为均匀，延长了密封唇口1211的使用寿命。

此外，环板形骨架112的内缘向筒形骨架111的前端凸出，这样，当第二包覆部121受力变形时，由于受到环板形骨架112的约束，使得聚氨酯向密封部件1中心位置的扩散量减少，向其外周部的扩散量增大，进而提高了密封唇口1211的密封作用；当然环板形骨架112的内缘也可以不向筒形骨架111的前端凸出。

为保证骨架部分具有较好的支撑作用，环板形骨架112与所述活塞体的轴线之间的夹角β(示于图4中)为60度至90度。

骨架部分11的结构形式并不限于以上所述的具体形式，比如环板形骨架112的后部不挖空等，只要能够实现提高密封部件1的机械性能都是可以的。

为满足骨架部分11的功能要求，骨架部分11的材料强度一般大于250MPa，因此，骨架部分一般由高强度轻质合金，比如：铝合金、镁合金等制成；当然符合强度要求的铸钢、铸铁甚至是工程塑料也都是可以的。

为使分体式设置的活塞体的密封部件具有更好的密封性能，还可以对本发明所提供的密封部件的密封唇口1211做进一步地改进。

在一种具体实施方式中，密封唇口1211的外侧壁大体成向外端渐扩的喇叭形，这样保证了活塞体的最大压力位置位于密封唇口1211部位，防止了沙石颗粒进入活塞体与活塞缸的缸壁之间，造成对密封唇口1211和活塞缸壁的损害。

为了保证密封唇口1211具有较好的密封性能，密封唇口1211的外侧壁与所述活塞体轴线之间的夹角α(示于图3中)范围还可以进一步限定为5度至45度。

当然，密封唇口1211外侧壁的结构形式并不限于上述情况，其他能够保证密封唇口1211具有较好的密封性能的形式都是可以的，比如：具有向外渐扩的喇叭形的密封唇口1211的外侧壁的端部成圆柱面结构。

在另一种具体实施方式中，如图3至图6所示，密封唇口1211的内侧壁也可以为大体成向外端渐扩的喇叭形，这样，密封唇口1211可以较好地利用活塞体前端的压力，在工作过程中更好地贴紧活塞缸的缸壁。具体地，所述密封唇口的内侧壁可以大体成外凸的弧形(示于图4中)、锥形(示于图5中)、内凹的弧形(示于图6中)。

由密封唇口1211在工作过程中的受力情况可以得出，其内侧壁为内凹的弧形时在活塞体的径向上的分力是最大的，可以使密封唇口1211较大限度地贴紧所述活塞缸的缸壁，获得较好的密封性能。

具体地，密封唇口1211在所述活塞体的径向的厚度H(示于图3中)范围可以为6mm至20mm，这是由于：如果密封唇口1211的厚度过小，容易造成其机械性能不够；如果密封唇口1211的厚度过大容易造成其刚度过大，不能贴紧活塞缸壁，影响密封部件1的密封性。

为了减小工作时密封部件1与活塞缸壁之间的摩擦，在第一包覆部的外侧壁上进一步开设环形油槽1222，将润滑脂加入环形油槽1222中，可以减少密封部件1在工作过程中的摩擦。

还可以在相邻的环形油槽1222之间设置切口1223，切口1223沿环形油槽1222均匀地布置，以便环形油槽1222中的润滑脂能够在各环形油槽1222之间流动，增强润滑性能。

为了提高第一包覆部122与筒形骨架111的结合力，可以在筒形骨架111的外周壁上设置凹凸结构1221，比如：可以设置各种形状的螺纹或者凹凸状环形槽；还可以在筒形骨架111的外周面上涂金属胶，此种方法，不仅可以保证聚氨酯与筒形骨架111的结合力，而且加工过程非常简单，大大节省了时间。

除了上述活塞体，本发明还提供一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备，该混凝土泵送设备其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，为了保证较好地密封性能，所述活塞体的密封唇口1211与所述混凝土泵送设备的活塞缸缸壁之间的过盈量的范围为5mm至12mm。这是由于：如果过盈量较小，很容易导致磨损一段时间以后密封性能下降；如果过盈量过大，则会导致安装困难，并且使摩擦面积增大，摩擦产生的热量较多，降低使用寿命。

以上对本发明所提供的混凝土泵送设备及其活塞体进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (22)

1、一种活塞体，用于混凝土泵送设备，包括与所述混凝土泵送设备的活塞杆连接的主体部(2)，和可拆装地设置于所述主体部(2)的前端并具有密封唇口(1211)的密封部件(1)，其特征在于，所述密封部件(1)包括具有适当强度的骨架部分(11)和具有适当硬度的包覆部分(12)。

2、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，

所述骨架部分(11)进一步包括筒形骨架(111)和环板形骨架(112)，所述筒形骨架(111)的轴线与所述活塞体的轴线大体重合，所述环板形骨架(112)以其外缘固定连接于所述筒形骨架(111)的内侧壁；

所述包覆部分(12)进一步包括覆盖于所述筒形骨架(111)外侧面的第一包覆部(122)，和覆盖于所述环板形骨架(112)前端面的第二包覆部(121)；所述密封唇口(1211)设置于所述第二包覆部(121)的外缘。

3、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述包覆部分(12)的材料为聚氨酯。

4、根据权利要求3所述的活塞体，其特征在于，所述聚氨酯的硬度范围为80A至98A。

5、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述环板形骨架(112)的外缘固定连接于所述筒形骨架(111)的内侧壁的前端。

6、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述环板形骨架(112)的外缘固定连接于所述筒形骨架(111)的内侧壁的中部。

7、根据权利要求6所述的活塞体，其特征在于，所述环板形骨架(112)的内缘向所述筒形骨架(111)的前端凸出。

8、根据权利要求7所述的活塞体，其特征在于，所述环板形骨架(112)与所述活塞体的轴线之间具有60度至90度的夹角。

9、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)的外侧壁大体成向外端渐扩的喇叭形。

10、根据权利要求9所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)的外侧壁与所述活塞体轴线之间具有5度至45度的夹角。

11、根据权利要求9所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)的内侧壁大体成向外端渐扩的喇叭形。

12、根据权利要求11所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)的内侧壁大体成锥形。

13、根据权利要求11所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)的内侧壁大体成外凸的弧形。

14、根据权利要求11所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)的内侧壁大体成内凹的弧形。

15、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述密封唇口(1211)在所述活塞体的径向上的厚度范围为6mm至20mm。

16、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述包覆部分(12)的厚度至少为3mm。

17、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述第一包覆(122)部的外侧壁上开设有环形油槽(1222)。

18、根据权利要求17所述的活塞体，其特征在于，相邻的所述环形油槽(1222)通过沿周向均匀设置的多个切口(1223)连通。

19、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述第一包覆部(122)与所述筒形骨架(111)通过金属胶粘接。

20、根据权利要求1所述的活塞体，其特征在于，所述筒形骨架(111)的外侧壁设有凹凸结构(1221)。

21、一种混凝土泵送设备，其特征在于，包括如权利要求1至20任一项所述的活塞体。

22、根据权利要求21所述的混凝土泵送设备，其特征在于，所述活塞体的密封唇口(1211)与所述混凝土泵送设备的活塞缸缸壁之间的过盈量的范围为5mm至12mm。

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