CN113167270B - 喷射流体泵中的活塞杆旋转特征 - Google Patents

Abstract

一种用于排量泵的活塞杆，包括：内部泵送腔室，形成在活塞杆的外部的一个或多个通道，以及延伸穿过活塞杆并与内部活塞腔室和一个或多个通道流体连通的一个或多个侧孔。一个或多个通道至少部分地轴向延伸。一个或多个通道对活塞杆施加旋转力矩以在活塞杆的往复运动期间引起活塞杆的旋转。

Description

喷射流体泵中的活塞杆旋转特征

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月27日提交的名称为“PISTON ROD ROTATION FEATURESIN A SPRAY FLUID PUMP(喷雾流体泵中的活塞杆旋转特征)”的第62/771,698号美国临时申请的优先权，其全部公开内容特此通过引用并入。

背景技术

本公开总体上涉及流体分配系统。更具体地，本公开涉及用于流体喷射系统的排量泵。

诸如用于喷射涂料和其他流体的流体分配系统通常利用轴向排量泵从源中抽取流体并向下游驱动流体。轴向排量泵包括活塞，该活塞沿着其纵向轴线以往复运动被驱动以泵送流体。随着活塞往复运动，流体被抽入泵中，并通过第二孔流出泵。部件的显著磨损可能是由多种因素共同导致的，诸如泵送产生的高压、接口部件的周期性相对运动以及被泵送的流体(尤其是涂料)的磨蚀性。需要减轻部件磨损的影响。

发明内容

根据本公开的一个方面，沿着往复轴线伸长的活塞杆包括：内部活塞腔室；一个或多个通道，形成在活塞杆的外部上；以及一个或多个侧孔，延伸穿过活塞杆，并分别将内部活塞腔室与一个或多个通道流体连接。一个或多个通道中的每个通道至少部分地轴向延伸并且沿着通道的长度敞开。

附图说明

图1是流体喷射系统的等距视图。

图2是图1的流体喷射系统的局部分解图。

图3是排量泵的正视图。

图4是沿着图3中的线4-4截取的剖视图。

图5是图3中所示的排量泵的分解等距视图。

图6是活塞的分解等距视图。

图7是活塞的歧管部的剖视图。

图8是活塞的歧管部的剖视图。

图9是活塞的上游端的详细侧视图。

图10是图9中所示的活塞的上游端的上游端的详细侧视图。

图11是图9中所示的活塞的上游端的上游端的详细侧视图。

具体实施方式

根据本公开的泵使活塞在缸体内往复运动以泵送各种流体，这些流体的示例包括涂料、水、油、染色剂、面漆、骨料、涂层、腻子、密封剂和溶剂以及其他选择。流体的一种类型是建筑涂层，其包括用于建筑结构的屋顶、天花板、墙壁(内部和外部)和地板的涂料。尽管本文引用的任何实施例可以与任何类型的流体一起使用，但是本文将以涂料为例。活塞泵可以产生高的流体泵送压力，诸如每平方英寸1,000-5,000磅甚至更高，尽管典型范围是每平方英寸2,000-3,500磅。较高的流体泵送压力可用于将涂料雾化为喷雾剂，以将涂料作为涂层施加到表面上。然而，高的流体泵送压力的产生会导致泵的部件，特别是在泵送期间彼此相对运动的部件的加速磨损。涂料的成分在运动部件上可能特别磨蚀。如本文中进一步讨论的，本公开的各方面可以管理活塞泵中的磨损的影响，并且进一步有助于快速且有针对性地更换磨损部件。

图1是流体喷射系统1的等距视图。图2是流体喷射系统1的局部分解图。将一起讨论图1和图2。流体喷射器系统1包括框架6。在所示的实施例中，框架6包括支腿。框架6可以附加地或替代地包括轮子或其他地面接触支撑件。框架6完全支撑包含电机4和控制器5的主壳体。电机4安装在框架6上并由框架6支撑。流体喷射系统1是可携带的，并且包括固定到框架6的手柄10，用于用手拾取并携带流体喷射系统1。在一些较大的实施例中，可以通过人倾侧并推动流体喷射系统1来使流体喷射系统1转动。

控制器5将电力递送给电机4。电机4可以是无刷转子定子电动机，以及其他选择。在其他版本中，电机4可以是气体动力电机或者气动或液压动力电机，以及其他选择。通常，电机4输出旋转机械运动。电机4使驱动器7转动，该驱动器7在所示的实施例中包括驱动部件7A-7C。在所示的示例中，驱动部件7A-7C包括诸如齿轮(7A)、偏心轮(7B)和曲柄(7C)之类的各种组件，用于将由电机4输出的旋转运动转换成线性往复运动。驱动部件7A–7C可以包括不同的组件，诸如止转棒轭或其他用于将旋转运动转换为线性往复运动的机构。驱动器7使驱动联接器8往复运动。

驱动联接器8与泵9的活塞15的顶部连接，以使活塞15相对于泵9的缸体12往复运动。独立于驱动联接器8，在活塞15的往复运动期间，泵9可以安装在框架6上以支承缸体12或者将缸体12保持在适当的位置。泵9与框架6的刚性连接可以通过将环夹持在泵9的凸缘或缸体的外部上，将凸缘抵靠流体喷射系统1的基部夹紧来建立。驱动联接器8包括用于连接到活塞15的端部(例如，顶部)的附接机构。附接机构的一种设计包括形成在驱动联接器8中的狭槽，用于接收和支托活塞15的旋钮端。其他连接装置也是可能的，用于类似地将驱动联接器8连接到泵9的活塞。

泵9通过进气软管2B吸入涂料。进气软管2B的端部可以浸没在装有涂料或其他待喷射流体的桶中。泵9将涂料置于压力下，并通过软管2A将涂料输出至喷枪3。喷枪3包括扳机，该扳机可以用手致动以打开内部阀(未示出)并以雾化的喷雾释放涂料。一旦控制器5接通以为电机4供电并启动泵9，就可以通过拉动喷枪3的扳机来操作流体喷射系统1以进行喷射。

图3是泵9的正视图。泵9包括下部壳体11、缸体12、保持螺母14和活塞15。下部壳体11可装配在缸体12的下端上和/或螺纹连接到缸体12的下端上。通过下部壳体11的底部开口将涂料抽入泵9中。缸体12包括泵出口13。在压力下，涂料通过泵出口13从泵9输出。泵出口13可以是带螺纹的。螺纹软管配件可以拧入泵出口13，以维持泵出口流体管线内的流体压力。泵出口13可以与软管2A(图1至图2)(可能带有中间过滤器)和喷枪3流体连通(图1至图2)。泵9还包括保持螺母14，该保持螺母14可以拧入缸体12的顶端开口中。

活塞15在缸体12内往复运动。如图所示，活塞15从泵9的顶部突出至缸体12和保持螺母14之外。活塞15的暴露部分包括活塞联接器16。在该实施例中，活塞联接器16是在颈部的端部上的头部。活塞联接器16可以将活塞15联接到驱动联接器8(图2)。例如，驱动联接器8可以包括接收活塞联接器16的头部的承座以及围绕活塞联接器16的颈部围绕该头部的支架。驱动联接器8的承座和支架可以是“U”形的，以便允许活塞联接器16的旋钮端仅从承座和支架的一侧滑入和滑出。由此，联接器在没有任何其他运动或致动的情况下仅通过侧向滑动(即，正交于往复轴线)进行联接和解除联接而接合和脱离，但是不允许活塞15与驱动联接器8之间的相对轴向运动。承座和支架围绕活塞联接器16的旋钮端的四个侧面中的三个侧面，并且在四个侧面中的第四侧面上具有侧向开口。支架内的空间比承座内的空间窄，但是支架仍允许活塞联接器16的颈部延伸穿过并经过支架，但不允许活塞联接器16的较宽的旋钮部分延伸穿过并经过支架。该接口可以将活塞15轴向地固定至驱动联接器8，使得驱动联接器8的上下往复运动相应地使活塞15沿着轴线41往复运动。该接口允许活塞15围绕轴线41旋转。活塞联接器16可以在驱动联接器8的承座内旋转。活塞联接器16的头部可以侧向滑入和滑出驱动联接器8的承座，以将活塞联接器16与驱动联接器8连接和断开连接。

在活塞15的往复运动期间，缸体12相对于涂料喷射系统1的主体(诸如框架6和电机4)被支承，使得活塞15相对于缸体12往复运动。由于将泵9安装到框架6，因此缸体12不旋转，不往复运动或以其他方式移动，除非为了维修而拆除(不能进行喷射时)。

图4是泵9的剖视图。图5是泵9沿活塞轴线41分解的视图。将一起讨论图4和图5。相对的上游方向和下游方向在图4中由箭头指示，并且这些方向表示涂料从上游方向到下游方向通过泵9的总体流动(涂料通过泵出口13离开泵9)。活塞15和缸体12各自与活塞轴线41同轴。活塞15相对于缸体12沿着活塞轴线41往复运动。活塞轴线41与上游方向和下游方向的轴线同轴。活塞轴线41可以是活塞15沿其往复运动的轴线。术语“径向”是指正交于活塞轴线41的方向，例如围绕活塞轴线41正交360度的任何方向。在图8中由箭头R示出了径向方向的示例。

在所示的实施例中，活塞15包括第一密封件22。至少部分地由缸体12的内表面限定的第一腔室19通过第一密封件22与第二腔室26隔开。第二腔室26至少部分地由缸体12的内表面限定。第一密封件22可以是活塞密封件，因为它与活塞15一起移动。在各种替代实施例中，第一密封件22固定到缸体12，并且活塞15相对于第一密封件22运动。

第一密封件22在活塞15的外表面与缸体12的相对内表面之间动态密封。第一密封件22迫使第一腔室19中的涂料流过活塞入口20并且当活塞15往复运动时最终流出通道50而不是涂料围绕活塞15流动。在该实施例中，第一密封件22包括堆叠的填密环，该填密环可以是交替的聚合物环和皮革环(或所有都是聚合物环)，但是应当理解，其他构造也是可能的。在其他实施例中，第一密封件22可以是聚合物套筒，其可以包括一个或多个密封凸缘。压盖30A、30B支承并捕获第一密封件22。在该实施例中，第一密封件22被捕获在活塞15上并与活塞15一起相对于缸体12的内周向表面移动，但是在各种其他实施例中，第一密封件22固定到缸体12的内表面，并且活塞15的外周向表面相对于固定的第一密封件22移动。在各种实施例中，活塞15仅具有一个密封件(无论是堆叠的环还是一个元件)，该密封件在活塞15的歧管部51的外环形表面与缸体12的内环形表面之间密封，该密封件可以是第一密封件22。

第二密封件29防止第二腔室26中的涂料沿着活塞15或缸体12的内表面泄漏出泵9的顶部。第二密封件29可以是喉部密封件。第二密封件29还帮助维持第二腔室26中的输出压力。第二密封件29是动态密封件，并且即使当这些部件相对于彼此往复运动时，也可以在缸体12的内部与活塞15的外部之间进行密封。在一些示例中，第二密封件29可以与第一密封件22相同。例如，第二密封件29可以包括捕获在压盖30C、30D之间的聚合物和/或皮革密封环的堆叠。压盖30C、30D捕获第二密封件29，并将第二密封件29保持至缸体12。通过这种方式，活塞15相对于第二密封件29的元件运动。

第二腔室26通常是管状形状，并且随着活塞15往复运动而改变其容积。第二腔室26的横向(或周向)壁由活塞杆27的外表面和缸体12的内表面限定。第二腔室26的下游端由第二密封件29限定，在该实施例中第二密封件29保持静止不动。第二腔室26的上游端由第一密封件22限定，第一密封件22在活塞15往复循环期间轴向移动，以交替地增加和减小第一腔室19和第二腔室26的容积，以使涂料移动通过泵9。

在操作中，涂料通过泵入口17进入泵9。在该实施例中，泵入口17形成在下部壳体11中。下部壳体11容纳入口止回阀18。入口止回阀18是单向阀，其允许涂料在下游方向上流动但阻止涂料在上游方向上流动。入口止回阀18被示为球座阀。如图5中最佳所示，入口止回阀18可以在装配在下部壳体11内的壳体的内部。通常，重力将球拉到阀座上以关闭入口止回阀18。涂料从泵入口17在下游方向上的流动可以克服球的重量，从而将球从阀座上抬起以打开阀。可以使用弹簧将球维持在阀座上，直到克服弹簧力为止。不同的阀设计或特征是可能的，诸如提动阀、弹簧或其他类型的进气阀可用于入口止回阀18。活塞15的上游运动减小了第一腔室19的容积，从而增加了第一腔室19中的压力并推动入口止回阀18关闭。

通过入口止回阀18后，涂料进入第一腔室19。第一腔室19由缸体12限定并限定于缸体12内。第一腔室19与活塞15流体连通。活塞15往复运动以增大和减小第一腔室19的容积。具体地，在上冲程中，当活塞15沿下游方向移动并且可以被称为进气冲程时，第一腔室19膨胀，将涂料从入口17拉过止回阀18进入第一腔室19。在下冲程中，当活塞15在上游方向上移动并且可以称为泵送冲程时，第一腔室19中的容积减小，从而增加了第一腔室19内的压力。该作用暂时迫使涂料在上游方向上前进，这关闭了入口止回阀18。进一步在下冲程中，第一腔室19中的涂料被迫通过形成在活塞15中的活塞入口20。涂料流入活塞15的内部。在所示的实施例中，活塞15包括活塞面21。活塞面21包括圆锥形的入口20，以将涂料引导到活塞15的内部，但其他活塞面设计是可能的。

活塞止回阀24位于活塞15内。随着活塞15往复运动，活塞止回阀24与活塞15一起移动。第一腔室19位于入口止回阀18与活塞止回阀24之间。活塞止回阀24允许涂料沿下游方向流动，从第一腔室19排放，但防止涂料沿上游方向回流到第一腔室19中。止回阀24被示为类似于入口止回阀18的球座阀，但是如前所述，其他阀的设计和特征也是可能的。

当活塞15处于上冲程时，活塞止回阀24关闭(例如，球接合阀座)以防止涂料从活塞15内的内部活塞腔室40通过活塞入口20回流。然而，当活塞15在下冲程中时，涂料的流动打开活塞止回阀24(例如，使球脱离阀座)，并且活塞止回阀24打开以允许来自活塞入口20的涂料流入活塞15内的内部活塞腔室40。涂料从内部活塞腔室40流过侧孔32。侧孔32是将内部活塞腔室40连接到通道50的圆柱形通路。通道50(如本文中进一步所述)是敞开的，并且沿着活塞15的外部延伸。

由于活塞止回阀24调节流经活塞15内部的涂料流，因此在活塞15的上冲程和下冲程中涂料被泵送。在各种实施例中，活塞15仅具有一个流体入口(在本示例中，活塞入口20)。在所示的实施例中，活塞15的唯一流体出口是通道50，每个通道50由单个相应的侧孔32供给。被泵送的流体只能通过活塞入口20进入活塞15并通过侧孔32和通道50离开活塞15。

在下行程中，前进的活塞面21迫使第一腔室19中的涂料进入活塞入口20，经过活塞止回阀24并通过侧孔32进入内部活塞腔室40，从通道50中离开活塞15进入第二腔室26，并通过泵出口13。在操作中，第二腔室26中的涂料由于活塞止回阀24的作用而在上行程中(由于活塞止回阀24关闭并且第一密封件22与缸体12的内表面密封并在第二腔室26中向下游推动涂料)和下行程(由于入口止回阀18关闭并且第一密封件22与缸体12的内表面密封并减小了第一腔室19的容积而迫使涂料进入第二腔室26)被迫通过泵出口13。这样，泵9是一个双作用泵，可促进一致的循环输出，同时使输出流量或压力峰值最小化。在一些示例中，在没有密封失效的情况下，泵出口13可以是在压力下将涂料从泵9排出的唯一出口。

活塞15包括活塞杆27。活塞杆27是圆柱形的，并且包括圆柱形的主体46。活塞联接器16相对于主体46在下游方向上突出。主体46可以沿着其长度具有恒定的外径。主体46可以从锥形体52的下游边缘延伸到活塞联接器16的上游边缘。第二密封件29与主体46的周向外表面接触并密封。沿活塞轴线41测量的活塞杆27的长度范围为5.0英寸至15.0英寸，尽管可能是更大或更小的尺寸。

图6示出了具有相对于活塞杆27分解的密封组件的活塞15的详细视图。密封组件还可以包括邻近压盖30A的刮拭环34和垫圈35。当活塞15在下冲程中前进时，刮拭环34沿着第一腔室19从缸体12的内壁中清除涂料(图4)，但是与第一密封件22分离并且不执行与第一密封件22相同的密封功能。刮拭环34可以由聚合物形成。垫圈35可以由金属形成。垫圈35、刮拭器密封件60、压盖30A、第一密封件22和压盖30B装配在活塞杆27的圆柱形凹入部分38上。圆柱形凹入部分38的直径小于歧管部51的直径，肩部39限定了活塞杆27的环形部分比圆柱形凹入部分38宽。密封组件(包括压盖30A和30B，第一密封件22，刮拭环34和/或垫圈35)可以装配在圆柱形凹入部分38上或周围。这些密封组件可以被夹在肩部39与活塞面21之间，以将这些组件保持在圆柱形凹入部分38上。

活塞面21拧入活塞杆27上游侧的螺纹孔口中，以形成第二肩部，该第二肩部将垫圈35、刮拭器密封件60、压盖30A、第一密封件22和/或压盖30B捕获在歧管部51的圆柱形凹入部分上，并进一步将活塞止回阀24的球和阀座捕获在活塞杆27内。

在该实施例中，活塞杆27包括主体48和活塞歧管51。主体48可以是固体金属。主体48可以是圆柱形的，使得主体48的外表面可以是圆柱形的。主体48可以是从活塞歧管51的下游边缘到活塞联接器16的上游边缘具有均匀直径的圆柱形。主体48可以形成活塞15的最长的轴向部分。沿着活塞轴线41的活塞15的大部分长度可以仅由主体48形成，而活塞联接器16、活塞歧管51和活塞面21的单个和/或组合长度比主体48短。主体48可以是活塞歧管51的长度的至少两倍。主体48的外表面是与第二密封件29动态密封的密封表面(在图4中最佳可见)。

如图所示，活塞杆27是整体部件。活塞杆27可以是由诸如钢(例如，不锈钢)之类的金属形成的单件，并且具有从该单件加工出来的所有特征。在替代实施例中，活塞杆27可以由结合在一起的两个分开的金属件形成。例如，主体48和歧管部51可以分开形成，然后螺纹连接，焊接和/或压配合在一起。

活塞杆27在其最上游端包括凹入部分38。凹入部分38具有减小的直径以容纳如前所述的密封组件。凹入部分38部分在下游方向上在肩部39处终止。肩部39可以是活塞杆27相对于凹入部分38的直径的扩大。肩部39用作防止例如压盖30B的密封组件沿着活塞杆27在下游方向上移动越过肩部39的止动件。

活塞杆27包括歧管部51。在该实施例中，歧管部51的上游端由肩部39限定。在歧管部51内，涂料通过多个通道50从活塞杆27内部的单个通道(例如，通过活塞腔室40)传递并从活塞杆27出来。通道50限于歧管部51。通道50不沿着凹入部分38或主体48延伸。通道50相对于主体48径向向外设置。在一些实施例中，每个通道50的整体从主体48径向向外。在一些实施例中，通道50的最深部分(例如，通道50的横向中心)处于与主体48的外表面相同的径向位置(例如，距活塞轴线41的径向距离)。歧管部51相对于该轴线41具有比活塞杆27的其余部分更大的直径。例如，歧管部51的直径大于主体48和凹入部分38的直径。肩部39形成歧管部51的上游边缘，而过渡部52的下游边缘形成歧管部51的下游边缘。

尽管此处沿活塞杆27示出了四个侧孔32和四个通道50，但可以取而代之的是，一个活塞孔32分别与单个通道50连接，或者一对侧孔32与一对通道50连接，或三个侧孔32分别与三个通道50连接，或大于四个侧孔32分别与大于四个通道50流体连接。侧孔32可以围绕活塞15的活塞轴线41均匀地排列。通道50可以围绕活塞15的活塞轴线41均匀地排列。通道50可以围绕活塞15的圆周均匀地排列。

歧管部51的下游端由过渡部52的端部限定。过渡部52包括活塞杆27的直径，特别是歧管的直径的环形(即，完全围绕活塞杆27)锥形部。过渡部52可以具有过渡活塞杆27的环形部分的直径(沿上游到下游方向)的一致的斜率。该斜率可以是从上游到下游线性或弯曲的。过渡部52使活塞杆27的直径从歧管部51的较宽的外表面56减小到主体46的较窄的外表面。如图所示，过渡部52的直径沿下游方向减小。尽管过渡部52被示为锥形，但是直径的减小相反可以更突然，例如通过具有形成过渡部52的肩部39的相同的平坦环形轮廓。通道50不在过渡部52的下游延伸。特别地，过渡部52在下游方向上终止通道50，这是因为通道50是形成在大直径歧管部51中的凹陷部，并且过渡部52将活塞杆27的直径减小到比通道50的深度更大的深度。如本文中进一步解释的，通道50引导涂料流离开活塞杆27，特别是歧管部51，定向成围绕活塞15产生旋转力矩以在往复运动期间使活塞旋转。

歧管部51包括外表面56。除了通道50的中断之外，外表面56是圆柱形的。外表面56的上游边缘是肩部39。外表面56的下游边缘是过渡部52的上游边缘。

如图4中最佳所示，歧管部51的外表面56通过活塞-缸体空间36与缸体12的圆柱形内表面分开。歧管部51的外表面56与缸体12的圆柱形内表面之间的径向距离可以在0.03-0.07英寸(约0.76-1.78毫米)的范围内，取决于实施例，但更大和更小的径向间隔距离是可能的。限定通道50的壁(特别是通道50的底部)与缸体12的内表面之间的径向间隔差大于沿外表面56的径向间隔差，因此与歧管部51的外表面56与缸体12的圆柱形内表面之间的径向空间相比，为通道50内沿活塞杆27的涂料流动提供了更多的径向空间。

图7示出了歧管部51沿活塞轴线41的剖视图。活塞腔室40与活塞轴线41同轴。如图所示，歧管部51包括从活塞腔室分支的多个侧孔32，多个侧孔32穿过歧管部51的轴向芯部形成。侧孔32分别将活塞腔室40与通道50流体连接。侧孔32通过形成歧管部51的金属形成(例如，机加工)。流经歧管部51的涂料穿过活塞入口20进入并行进经过活塞止回阀24(图4)，然后流过活塞腔室40，然后通过侧孔32，最终从通道50离开活塞15。

每个侧孔32沿着相应的侧孔轴线55同轴地延伸。由于与侧孔轴线55同轴，所以每个侧孔32相对于活塞轴线41成一定角度。当涂料从侧孔32中出来时，侧孔32的这种成角度将涂料沿下游方向引导。因此，涂料不会沿相对于活塞轴线41的纯径向方向或相对于活塞轴线41的纯平行方向从侧孔轴线55中喷出。相反，侧孔32沿着侧端口轴线55在下游方向上引导每个离开的涂料射流(jet)。侧孔32在下游方向上成角度将离开的涂料射流引向缸体12中的泵出口13，以便于涂料高效地从泵9中流出。

图8示出了与活塞轴线41对准的剖视图。如图所示，侧孔32和通道50围绕活塞15的圆周均匀地排列。如图8所示，活塞腔室40具有比任何侧孔32更大的横截面积。侧孔32是活塞腔室40的唯一下游出口。因此，活塞腔室40在沿活塞轴线41的其整个长度上不是圆形的。

如图所示，侧孔轴线55相对于活塞轴线41偏置。这样，侧孔轴线55不与活塞轴线41相交。侧孔32沿着侧孔轴线55引导涂料射流。与侧孔轴线55同轴地，每个涂料射流相对于活塞15的圆周具有切向分量。活塞15的质心沿活塞轴线41。侧孔32的侧面成角度沿着矢量(与往复运动轴41对齐)喷出涂料，以便在活塞15上施加力矩，从而使活塞15受到转矩作用。对侧孔32进行定向，以在围绕活塞15的大致相同的圆周方向上排出涂料。射流施加在活塞15上的力矩是累积的。当泵送流体时，在活塞15的往复运动期间，累积的力矩可使活塞15在旋转方向44上绕着活塞轴线41沿周向旋转。然而，活塞-缸体空间36(图4)的有限的间隔距离会导致流体沿着歧管部51喷出而产生建筑压力，从而对进一步的流体喷出和涂料的下游运动产生液力阻力，从而可能使沿着活塞轴线41来自侧孔32的涂料射流的效果变钝。因此，提供了通道50，以将活塞15内的涂料流传递至出口，对于出口，喷出射流具有更大的展开间隙，如本文中进一步讨论的。

图9是活塞杆27的上游端的详细侧视图。图10是活塞杆27的上游端的详细侧视图，该视图与侧孔32之一的侧孔轴线55同轴。图11是活塞杆27的上游端的详细侧视图，该视图与通道50之一对齐(该对齐的通道在图11中标识为50*)。将一起讨论图9至图11。

图9至图11中所示的视图示出了歧管部51和形成在歧管部51中的通道50。每个通道50由通道壁54限定。通道壁54由形成歧管部51的金属形成，并且可以是形成活塞杆27其余部分的金属。每个通道50可以开始于侧孔32在侧孔32的外圆柱端25处的终止部。每个通道50可以结束于下游唇缘53处。通道50的“下游唇缘”53可以是限定通道50的边缘的最下游的脊。这样，下游唇缘53可以代表通道50的下游终止部。下游唇缘53可以是活塞杆27的一部分，在该部分中，过渡部52将活塞杆27的直径减小到低于通道50的深度，从而终止了通道50。

每个通道50的侧面由侧向通道边缘59限定。侧向通道边缘59与圆柱形外表面56相邻，并且表示通道50的凹陷部中断歧管部51的圆柱形外表面56的点。

在一些实施例中，通道50沿其整个长度具有相同的径向深度。在一些实施例中，如本文所示，通道50的径向深度可以沿着通道50的长度变化。在所示的实施例中，通道50包括碗状部31。碗状部31是活塞歧管51中的部分半球形的凹陷部(相对于外表面56)。碗状部31可相对于活塞轴线41与侧孔32对准。碗状部31可与侧孔轴线55同轴地对准(图7)(例如，侧孔轴线55可以与碗状部31的半球形的顶点对准)。在该实施例中，碗状部31是每个通道50的最上游部分。

在该实施例中，沿通道50的长度具有恒定深度的通道50的唯一部分位于碗状部31的下游侧。包括碗状部31在内的通道50的在通道50相对于侧孔32的外圆柱端25的上游侧的壁在外圆柱端25与外表面56之间倾斜，使得在通道50的上游侧上的通道50的任何部分都不具有一致的深度。这样，离开侧孔32的外圆柱端25的涂料可以直接离开通道50或可以沿着通道轴线57行进。离开侧孔32的外圆柱端25的涂料由于碗状部31而不能在上游方向上沿一致深度的通道流动。这样，通道50仅在相对于侧孔32的外圆柱端25的下游方向上延伸，而不在相对于侧孔32的外圆柱端25的上游方向上延伸。

下游唇缘53形成通道50的下游末端。下游唇缘53由过渡部52形成。特别地，下游唇缘53是随着过渡部52的减小或逐渐减小的半径与通道壁54相交而形成的，从而形成通道50的下游末端。侧向通道边缘59限定了通道50和外表面56的边界。两个侧向通道边缘59对于每个通道50平行地延伸。侧向通道边缘59仅沿着圆柱表面56延伸并停止在过渡部51的上游端，侧向通道边缘59让位于下游唇缘53，作为通道50和过渡部52的边界。下游唇缘53位于过渡部52的上游边缘的下游。下游唇缘53不位于过渡部53的上游边缘的上游。侧向通道边缘59位于过渡部52的上游边缘的上游。侧向通道边缘59不位于过渡部52上游边缘的下游。通道50的深度沿通道50的大部分或全部长度可以保持相同。通道50的深度沿过渡部52减小。通道50的深度沿下游唇缘53减小。

每个通道50从侧孔32的外圆柱端25到下游唇缘53的长度可以是0.4-1.5英寸(大约10.3-38.1毫米)，尽管可以是更短和更大的长度。

多个通道50围绕活塞轴线41排列。通道50可以围绕活塞轴线41均匀排列。在一些示例中，每个通道50可以仅围绕歧管部51的圆周的四分之一延伸。在一些示例中，每个通道41可围绕歧管部51的圆周延伸不到一半。在一些示例中，每个通道41可以不围绕歧管部51的圆周延伸或以其他方式完全包裹歧管部51的圆周。

如图所示，每个通道50包括通道轴线57。每个通道50与其通道轴线57同轴。虽然每个通道50沿其整个长度是敞开的(例如，以沟槽的方式，没有被完全封闭)，并且因此不形成整个圆柱形状，但如果通道壁54是完全环形且不敞开的，则每个通道50的圆形通道壁54将形成与通道轴线57同轴的圆柱形状。每个通道50与侧孔轴线55相交。特别地，通道轴线57与侧孔轴线55相交。

在所示的实施例中，每个通道50是直的。每个通道50沿其整个长度是直的。每个通道50可以是直的，尽管其径向深度沿其长度变化。每个通道50可以从侧孔32的外圆柱端25(或碗状部31)到其下游唇缘53是直的。在该实施例中，每个通道50不沿其整个长度弯曲。在该实施例中，每个通道50不沿其整个长度成曲形。每个通道50可以沿其整个长度与它的通道轴线57保持对准。与曲形的通道长度相反，通道50的平直度可以减小液力阻力并提供一致的流动路径，以支撑从开口53离开通道50的射流。

如图所示，通道50不平行于往复轴线41延伸。通道50相对于活塞轴线41成一定角度。通道50相对于活塞杆27的圆周切向地或大体切向地定向。通道50相对于活塞轴线41偏移，并且进一步相对于活塞15的质心偏移。通道轴线57不平行于活塞轴线41延伸。通道轴线57相对于活塞轴线41成一定角度。通道轴线57相对于活塞杆27的圆周切向地或大体切向地定向。通道轴线57相对于活塞轴线41并且进而相对于活塞15的质心偏移。

每个通道50引导从下游唇缘53离开通道50的涂料射流。涂料射流可以沿着通道轴线57。涂料射流可以与通道轴线57对准。涂料射流可以是与通道轴线57同轴。通道50的偏移角导致离开通道50的下游唇缘53的涂料射流在活塞15上绕着活塞轴线41施加力矩。来自围绕活塞15排列的通道50的射流的累积力矩在活塞15的每个往复循环期间随着每次涂料的喷出而使活塞15旋转。

排出涂料以产生围绕活塞50的旋转力矩，从而在每个往复循环中使活塞15绕着活塞轴线41增量地旋转，使得活塞15在多个往复循环中进行一个完整的360度旋转。旋转力仅通过从通道50的侧孔32和/或开口53喷出涂料来提供。缸体12固定且不旋转，因此，活塞15在泵送涂料过程中相对于缸体12旋转。固定在歧管部51上的第一密封件22与歧管部51一起旋转并相对于缸体12旋转。主体48的外表面相对于第二密封件29旋转(图4)。

相对于缸体12旋转活塞15提供了优点。由于紧密接口配合在接口表面上，特别是在第一密封件22、第二密封件29、缸体12和主体48之间，接口表面经受磨损和腐蚀。流体中的砂砾和其他固体可能被沉积接口表面之间，从而导致接口表面上的加速磨损。砂砾和其他固体会导致密封件22、29不对称磨损。不对称磨损会导致涂料在接口表面之间的渗透更大，从而导致活塞15的往复运动不平衡，并可能形成经过密封件22、29的旁路通道，该旁路通道使涂料流过加压密封件22、29。在使活塞15连续旋转的同时，活塞15在缸体12内往复运动，这引起动态接口密封表面的对称磨损。如果砂砾或其他固体沉积在接口表面之间，则旋转活塞15会将由砂砾和其他固体引起的磨损分布在接口表面的圆周上。活塞15的旋转从而使形成旁路通道的可能性最小化，从而防止密封件22和/或29过早失效。对称磨损还防止了活塞15的不平衡，因为密封件22和/或29的对称磨损使所施加的力均匀分布。

在一些实施例中，侧孔32可以不偏移活塞轴线41，使得从侧孔32本身喷出涂料不会在活塞15中产生围绕活塞轴线41的力矩来旋转活塞15。替代地，侧孔32可产生很少旋转力矩或不产生旋转力矩。相反，使活塞15旋转的旋转力矩是通过从通道50的端部处的开口53喷出涂料而产生的。在一些实施例中，使活塞15旋转的旋转力矩的大部分或全部是通过从通道50端部处的开口53喷出涂料而产生的。

尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离本发明的精神和范围。

Claims (33)

1.一种沿着往复轴线伸长的活塞杆，所述活塞杆包括：

内部活塞腔室；

一个或多个通道，形成在所述活塞杆的外部上；以及

一个或多个侧孔，延伸穿过所述活塞杆，并分别将所述内部活塞腔室与所述一个或多个通道流体连接，其中，所述一个或多个侧孔中的每一个与所述一个或多个通道中的相应通道相关联，并且所述一个或多个侧孔中的每一个相对于所述往复轴线成角度以将涂料在下游方向上引导并随着所述涂料离开所述侧孔而进入所述相应通道；

其中，所述一个或多个通道中的每个通道至少部分地轴向延伸，并且沿着所述通道的长度敞开；

其中，所述一个或多个通道中的每一个相对于所述往复轴线成角度地偏移；

其中，从所述一个或多个通道中的每一个喷出的涂料流在泵送期间对于所述活塞杆施加旋转力矩。

2.根据权利要求1所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每一个均包括下游唇缘，并且其中，所述涂料流从所述下游唇缘处的每个通道中喷出。

3.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述下游唇缘限定所述通道的下游末端。

4.根据权利要求3所述的活塞，其中，每个通道的下游末端由过渡部形成，在所述过渡部处，所述活塞杆的直径从较宽的直径过渡至较窄的直径。

5.根据权利要求1所述的活塞杆，其中，所述旋转力矩在泵送期间使所述活塞杆围绕所述往复轴线旋转。

6.根据权利要求1所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每一个沿着所述通道的所述长度笔直地延伸。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每一个笔直地延伸。

8.根据权利要求7所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每一个都不沿所述通道的所述长度成曲形或弯曲。

9.根据权利要求1所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每一个的深度沿着所述通道的所述长度变化。

10.根据权利要求1至6和9中任一项所述的活塞杆，其中，除了从所述一个或多个通道中的每一个喷出的所述涂料流之外，从所述一个或多个侧孔中的每个侧孔喷出的所述涂料流还在泵送期间对所述活塞杆施加旋转力矩。

11.根据权利要求1-3、5、6和9中任一项所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每一个的下游端终止于形成在所述活塞杆上的过渡部，并且其中，所述活塞杆的直径沿所述过渡部从所述过渡部的上游端到所述过渡部的下游端减小。

12.根据权利要求1至6和9中任一项所述的活塞杆，其中，所述一个或多个侧孔包括至少三个侧孔，所述一个或多个通道包括至少三个通道，并且所述至少三个侧孔分别与所述至少三个通道流体连接。

13.根据权利要求12所述的活塞杆，其中，所述至少三个侧孔围绕所述活塞杆均匀地排列，并且所述至少三个通道围绕所述活塞杆均匀地排列。

14.根据权利要求1至6和9中任一项所述的活塞杆，其中，第一密封件被捕获在所述活塞杆的外部。

15.根据权利要求14所述的活塞杆，其中，所述第一密封件包括堆叠在一起的多个填密环。

16.根据权利要求14所述的活塞杆，其中，所述第一密封件在所述活塞杆的外表面与缸体的内表面之间进行密封。

17.根据权利要求16所述的活塞杆，还包括第二密封件，所述第二密封件在所述活塞杆的外部与所述缸体的所述内表面之间进行密封。

18.根据权利要求17所述的活塞杆，其中，所述第二密封件被所述缸体捕获，并且其中，所述活塞杆在所述缸体内相对于所述第二密封件接合和往复运动。

19.根据权利要求18所述的活塞杆，其中，所述第二密封件包括堆叠在一起的多个填密环。

20.根据权利要求1至6和9中任一项所述的活塞杆，其中，所述活塞杆是一体的金属件。

21.根据权利要求1至6和9中任一项所述的活塞杆，其中，所述活塞杆由结合在一起的多个金属件形成。

22.根据权利要求1所述的活塞杆，其中，在所述一个或多个侧孔的侧孔与所述一个或多个通道的通道之间的相交处形成有碗状部。

23.根据权利要求1所述的活塞杆，其中：

所述活塞杆具有第一端、主体和第二端；

所述第一端和所述第二端位于所述主体的相对端；

所述主体包括伸长的圆柱形表面；

所述第一端包括活塞联接器；并且

所述第二端包括所述内部活塞腔室、所述一个或多个侧孔以及所述一个或多个通道。

24.根据权利要求23所述的活塞杆，其中，所述第二端具有第一直径，并且所述主体具有第二直径，所述第一直径大于所述第二直径。

25.根据权利要求24所述的活塞杆，其中，在所述第二端与所述主体之间形成过渡部，所述过渡部在所述第一直径与所述第二直径之间倾斜。

26.根据权利要求25所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的通道的下游端在所述过渡部中终止。

27.根据权利要求23所述的活塞杆，其中，所述一个或多个侧孔中的每个侧孔包括横向于所述往复轴线的孔轴线。

28.根据权利要求27所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每个通道包括横向于所述孔轴线的通道轴线。

29.根据权利要求28所述的活塞杆，其中，每个通道沿着所述通道轴线笔直地延伸。

30.根据权利要求23所述的活塞杆，其中，所述一个或多个通道中的每个通道具有可变的深度。

31.根据权利要求23至30中任一项所述的活塞杆，还包括：

歧管部，在所述活塞杆的所述第二端上形成；

其中，所述歧管部具有第一直径，并且所述主体具有第二直径；

其中，所述第一直径大于所述第二直径；并且

其中，所述一个或多个通道的每个通道的至少部分延伸到所述歧管部的外表面中。

32.一种泵，包括：

根据权利要求1至6、9和22至30中任一项所述的活塞杆；以及

缸体，所述活塞杆在所述缸体内往复运动以泵送流体。

33.一种喷射器，所述喷射器包括：

根据权利要求32所述的泵；

驱动器，使所述活塞杆往复运动；

电机，驱动所述驱动器；以及

喷枪，用于喷射由所述泵输出的流体。

Images