CN115106020A - 用于分配研磨材料的系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于分配研磨材料的系统包括输送泵,该输送泵被构造成将研磨材料泵送到计量泵,该计量泵被构造成将研磨材料泵送至施加位置。泵内的动态界面至少部分地由该泵的与密封件相接的被套装的部件形成,该密封件被构造成在被套装的表面与密封件之间的相对运动期间与该被套装的表面接合。套管的光滑的外部表面与密封件相接,以防止材料中的研磨颗粒附着到套管,从而防止在套管与密封件之间拉动研磨颗粒。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年3月17日提交的并且题为“SYSTEM FOR DISPENSINGABRASIVE MATERIAL”(用于分配研磨材料的系统)的美国临时申请63/162,358的优先权,并且要求于2022年1月14日提交的并且题为“RESILIENT APPLICATOR FOR A MATERIALDISPENSING SYSTEM”(用于材料分配系统的弹性施加器)的美国临时申请63/299,613的优先权,这些公开内容通过引用以其整体并入本文。
背景
技术领域
本公开总体上涉及多组分分配系统,并且更具体地,涉及用于多组分分配系统内的泵的驱动系统。
背景技术
多组分材料是通过两种或更多种构成材料的组合来形成多组分材料而形成的。构成材料是被单独泵送的,并且通常在施加之前被立即组合。一种类型的多组分材料是热界面材料(TIM)。TIM被构造为插入零部件之间以便增强部件之间的热耦合。例如,TIM常应用于电子器件中,以用于散发电子器件装置中的热量。TIM通常包括高浓度的热传导研磨材料(诸如,氧化铝)以增强材料的传导性。
典型的多重组分施加器系统包括正排量泵,该正排量泵从分开的储存容器中单独抽取组分材料,并将被加压的组分材料泵送到分配装置以用于混合和施加。TIM中的热传导材料是高研磨性的并且具有高硬度。由于悬浮在高研磨材料的液体中的研磨颗粒,它们往往极其厚密,并且需要使用自吸式往复活塞泵。使用这种类型的泵通常是用于厚密的材料、以及用于将厚密的材料从储存容器输送到其他计量泵或在如果不要求精度的情况下输送到分配点。这种类型泵的设计需要抵靠彼此滑动的多个移动部件;这些部件将泵的高压力材料侧与低压力侧分离开。这些滑动部件将研磨材料的微观颗粒捕获在金属部件的表面瑕疵中,并且磨损将泵的高压力侧与低压力侧分离开的密封件和金属部件两者。高研磨材料在离开输送泵之后,通过导管“软管或金属管”被承载至计量泵,该计量泵接收穿过入口端口的材料并且在将材料离开至分配点之前增加该材料的压力。由于各种不同的因素,诸如泵送期间所产生的压力、相接的零部件之间的相对运动、以及TIM的研磨性质,所以泵和施加器的密封件和动态部件会经历显著的磨损。如果诸如施加器针杆、泵活塞和密封件之类的部件变得磨损,则必须更换整个部件。
发明内容
根据本公开的一个方面,一种用于泵送研磨材料的泵包括:泵本体;第一密封件,所述第一密封件由所述泵本体支撑;活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开;和进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中,所述进给阀在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间能够致动。
根据本公开的附加或替代性方面,一种用于泵送研磨材料的泵包括:泵本体,所述泵本体具有:进给壳体、安装到所述进给壳体的阀壳体、安装到所述阀壳体的与所述进给壳体相对的端部的泵缸、安装到所述泵缸的与所述阀壳体相对的端部的出口壳体、和安装到所述出口壳体的与所述泵缸相对的端部的喉部筒;第一密封件,所述第一密封件由所述喉部筒支撑;活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开;缸套管,所述缸套管安装到所述泵缸,使得内部径向表面被暴露在穿过所述泵本体的材料流路内;进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中,所述进给阀在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的第一打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的第一关闭状态之间能够致动;和活塞阀,所述活塞阀设置在所述泵本体内,其中所述活塞阀包括设置在所述活塞上的活塞密封件组件,其中所述活塞密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述缸套管相接,并且其中,所述活塞阀在所述活塞密封件组件和活塞阀座脱离接合的第二打开状态与所述活塞密封件组件和所述活塞阀座接合的第二关闭状态之间能够致动。
根据本公开的另一附加或替代性方面,一种用于泵送研磨材料的泵包括:泵本体;第一密封件,所述第一密封件由所述泵本体支撑;缸套管,所述缸套管由所述泵本体支撑;活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;和活塞密封件,所述活塞密封件安装在所述活塞上并且与所述缸套管相接,其中所述活塞密封件是所述活塞的在该活塞的往复运动期间与所述缸套管相接的仅有部分。
根据本公开的另一附加或替代性方面,一种用于泵送研磨材料的泵送系统包括输送泵和计量泵,所述输送泵被构造成从容器抽取材料、并将所述材料向下游泵送穿过第一导管,所述计量泵连接到所述第一导管以从所述输送泵接收所述材料,所述计量泵被构造成将所述材料向下游泵送穿过下游导管至施加器。所述输送泵包括:输送泵本体;第一输送密封件,所述第一输送密封件由所述输送泵本体支撑;输送活塞,所述输送活塞至少部分地设置在所述输送泵本体内,并且被构造成沿着输送泵轴线进行往复运动;第一输送活塞套管,所述第一输送活塞套管安装在所述输送活塞上,其中所述第一输送活塞套管在所述输送活塞的往复运动期间与所述第一输送密封件相接;第二输送活塞套管,所述第二输送活塞套管安装在所述输送活塞上,并且沿着所述输送活塞与所述第一输送活塞套管沿轴向间隔开;和进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述输送活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述输送活塞的往复运动期间与所述第二输送活塞套管相接,并且其中,所述进给阀在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间能够致动。所述计量泵包括:计量泵本体;第一计量密封件,所述第一计量密封件由所述计量泵本体支撑;计量缸套管,所述计量缸套管由所述计量泵本体支撑;计量活塞,所述计量活塞至少部分地设置在所述计量泵本体内,并且被构造成沿着计量泵轴线进行往复运动;计量活塞套管,所述计量活塞套管安装在所述计量活塞上,其中所述计量活塞套管在所述计量活塞的往复运动期间与所述第一计量密封件相接;和计量活塞密封件,所述计量活塞密封件安装在所述计量活塞上并且与所述计量缸套管相接,其中所述计量活塞密封件是所述计量活塞的在该计量活塞的往复运动期间与所述计量缸套管相接的仅有部分。
根据本公开的另一附加或替代性方面,一种用于分配系统的施加器包括:施加器本体,所述施加器本体具有延伸穿过该施加器本体的第一流路;和控制阀,所述控制阀设置在所述施加器本体内。所述控制阀包括:第一座,所述第一座设置在所述第一流路中;和阀构件,所述阀构件被构造成在第一位置与第二位置之间转移,在所述第一位置中,所述阀构件的第一针与所述第一座接合使得所述控制阀处于关闭状态,在所述第二位置中,所述第一阀针与所述第一座脱离接合使得所述控制阀处于打开状态。所述第一针沿着针轴线是细长的,并且所述第一针的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
根据本公开的另一附加或替代性方面,一种用于施加器的针包括:针本体,所述针本体在第一端部与第二端部之间沿着轴线是细长的;和外部表面,所述外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
附图说明
图1是组分分配系统的等距视图。
图2A是处于分配状态的施加器的剖视图。
图2B是处于保持的、非分配状态的图2A的施加器的剖视图。
图3A是示出图2A中的细节3A的放大剖视图。
图3B是示出图2B中的细节3B的放大剖视图。
图4A是处于保持的、非分配状态的施加器的剖视图。
图4B是处于分配状态的图4A的施加器的剖视图。
图5是处于保持的、非分配状态的施加器的剖视图。
图6A是处于第一状态的输送泵的剖视图。
图6B是处于第二状态的输送泵的剖视图。
图7是图6B中的细节7的放大图。
图8是图6B中的细节8的放大图。
图9是图6A中的细节9的放大图。
图10A是处于第一状态的计量泵的剖视图。
图10B是处于第二状态的计量泵的剖视图。
具体实施方式
本公开涉及用于在分配点处分配高研磨材料的方法和设备。分配系统的施加器包括针,该针控制到混合器的组分材料的流以用于分配。与研磨材料接触的移动部件的外部表面具有光滑的表面光洁度,以便防止研磨颗粒附着到该表面并防止研磨颗粒被拉到移动的外部和与该外部相接的密封件之间。光滑的外部表面防止对移动部件和密封件两者的磨损损坏。
分配系统的泵将研磨材料泵送到施加器以用于分配。泵包括在泵壳体内沿轴向移动的移动活塞部件。活塞部件在被密封的界面处与壳体相接,以有助于研磨材料的泵送。泵部件套装在滑动界面处,以保护该部件的金属基部免受研磨材料影响。套管的外部表面被形成具有光滑的表面光洁度,以防止研磨颗粒附着到该表面并防止研磨颗粒被拉到密封件与被套装的部件的光滑外部之间。光滑的外部表面防止对密封界面处的泵组件的磨损损坏。
图1是分配系统10的等距视图。分配系统10包括输送泵12a、12b;计量泵14a、14b;施加器16;上游导管18a、18b;下游导管20a、20b;和容器22a、22b。
分配系统10被构造成在施加点处分配厚密的研磨材料。例如,分配系统10可以被构造成分配热界面材料(TIM),该热界面材料被构造成散发热量,例如散发电子器件中的热量。TIM的组分材料包括由载体材料承载的高研磨颗粒,诸如氧化铝以及其他热传导颗粒。在一些示例中,研磨颗粒形成该组分材料的60%至90%。载体材料被构造成混合并反应以形成多组分材料,该多组分材料硬化并且可以将组分固定在一起。例如,由组合并反应以形成TIM的催化剂和碱可以形成载体材料。
分别相对于容器22a、22b安装输送泵12a、12b,以便从该容器22a、22b抽取组分材料。输送泵12a、12b从储存容器22a、22b移除高研磨材料,并且将组分材料驱动到设置在该输送泵12a、12b下游的计量泵14a、14b。由于研磨颗粒悬浮在组分材料中,材料往往极其厚密,从而使输送泵12a、12b形成为自吸式往复活塞泵。
在所示示例中,通过输送泵12a、12b将组分材料向下游泵送至计量泵14a、14b。上游导管18a、18b在输送泵12a、12b的出口与计量泵14a、14b的入口之间延伸并且将该输送泵12a、12b的出口与计量泵14a、14b的入口连接。计量泵14a、14b将材料计量至期望的流动速率或体积,并且使组分材料穿过下游导管20a、20b向下游驱动至施加器16。计量泵14a、14b提高了组分材料被移位的精度,以便在施加器16处维持组分材料之间的期望的比率。对于需要确切量的单组分应用、以及在需要确切比率和受控的量的多组分应用中,使用这种提高的精度以用于材料的精确量。然而,应当理解,在不需要对组分材料精确计量的示例中,分配系统10的一些示例可以具有通过导管来直接连接到施加器16的输送泵12a、12b。还应理解,单组分应用可以包括输送泵12a、12b中的单一个输送泵,并且在需要精确计量的示例中,单组分应用可以包括计量泵14a、14b中的单一个计量泵。
输送泵12a、12b向计量泵14a、14b的入口进行供给。然后,这些计量泵14a、14b对材料的出料体积进行计量,该材料的出料体积通过计量泵14a、14b穿过下游导管20a、20b向下游被泵送到施加器16。施加器16控制离开分配系统10并到达施加点的高研磨材料的流动的开始和停止。施加器16可以将组分材料混合在一起以形成多种组分材料。施加器16被构造成在期望的施加点处输出材料。
输送泵12a、12b和计量泵14a、14b的内部泵送部件和施加器16的内部流控制部件在贯穿于分配系统10的整个操作中被暴露于研磨材料。必须在泵/施加器的整个寿命期间维持与密封件相接的部件(诸如,输送泵12a、12b和计量泵14a、14b的活塞、以及施加器16内的移动阀构件)的光滑度,因此保护这些表面是至关重要的。由于C3亚微米碳化钨的优异的表面光洁度(finish),可以使用C3亚微米碳化钨以形成光滑的滑动表面,例如套管所形成的光滑的滑动表面,但也可以使用其他类型的钨或陶瓷,只要可以实现高抛光的表面光洁度即可。光滑的表面光洁度抑制了研磨材料在表面上的附着,从而防止了在密封件下方在密封界面处拉动研磨颗粒。控制这些表面的平均粗糙度深度(Rz)以便提供防止研磨颗粒的附着的光滑表面。通过在五个采样长度内测量从最高峰到最低谷的竖直距离,然后对这些距离求平均,可以确定Rz。Rz对五个最高峰和五个最低谷求平均,以提供表面光洁度的光滑度的指示。通常,需要具有小于约0.8微米(μm)(约31.5微英寸(μin)的Rz的表面光洁度以实现镜面光洁度。套管组件48的一个或多个套管的外部表面的Rz可以不超过约0.8μm(约31.5μin)。在一些示例中,套管表面的Rz不超过约0.3μm(约11.8μin)。一些示例的套管表面具有不超过约0.25μm(约9.8μin)的Rz。
在一些示例中,可以通过使用物理气相沉积(PVD)涂层、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)涂层和化学气相沉积(CVD)涂层中的任何一种涂层来增强表面光洁度,这些涂层增加了高抛光的表面的表面硬度,并且可以辅助保护表面光洁度。光滑的外部表面在滑动界面处与密封件相接,并且处在研磨组分材料的流路中。
图2A是处于分配状态的施加器16的剖视图。图2B是处于保持的、非分配状态的施加器16的剖视图。将一起讨论图2A和图2B。施加器16包括施加器本体24、混合器26(图2A)、控制阀28和密封筒30。施加器本体24包括致动器壳体32、材料接收器34和连接器36。控制阀28包括阀构件38和座组件40。阀构件38包括致动器活塞42和针44。每个针44包括针本体46、套管组件48和保持器50。针本体46包括针筒52和针杆54。套管组件48包括第一套管56和第二套管58。第一套管56包括基部60、颈部62和头部64。每个座组件40包括座66和座环68。每个密封筒30包括筒本体70、第一密封件72和第二密封件74。
施加器16被构造成混合各个组分材料以形成多组分材料,并且在期望的施加点处分配所得到的多组分材料。在施加器的致动器壳体32内形成有致动室82。致动室82可以连接到驱动流体(诸如,压缩空气或液压液体)的源。可以在致动器活塞42的相反的轴向侧将驱动流体提供到致动室82,以引起控制阀28的致动。
材料接收器34安装到致动器壳体32。材料入口76a设置在材料接收器34的第一侧上,并且为第一组分材料提供用于进入到施加器16中的路径。例如,诸如下游导管20a(图1)的导管可以在材料入口76a处连接到材料接收器34。材料入口76b设置在材料接收器34的第二侧上,并且为第二组分材料提供用于进入到施加器16中的路径。例如,诸如下游导管20b(图1)的导管可以在材料入口76b处连接到材料接收器34。
密封筒30设置在施加器本体24内。在所示示例中,密封筒30设置在材料接收器34与致动器壳体32之间的界面处。更具体地,筒本体70从致动器壳体32内延伸并且延伸到材料接收器34中。筒本体70支撑第一密封件72和第二密封件74。针44延伸穿过密封筒30,并且与第一密封件72和第二密封件74相接。针44与第一密封件72和第二密封件74之间的相接防止了组分材料的泄露。在所示示例中,第一密封件72被形成为杯状密封件,其中杯的敞开部分被定向成朝向穿过材料接收器34的流路80a、80b。第一密封件72可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便提供对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,第一密封件72可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,第一密封件72由MitsubishiChemical Advanced Materials(三菱化学先进材料)制造的Ceram UHMW聚乙烯形成。形成该第一密封件72的材料和第一密封件72的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在第一密封件72与针44之间迁移。形成第一密封件72的材料对磨损是高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
连接器36设置在材料接收器34的与致动器壳体32相反的轴向端部处。连接器36可以安装到材料接收器34。材料出口78a、78b形成在连接器36中。混合器26安装到连接器36,以从连接器36接收各个组分材料。流路80a、80b从材料入口76a、76b穿过材料接收器34和连接器36延伸到材料出口78a、78b。流路80a、80b维持分离地穿过材料接收器34和连接器36。流路80a、80b不组合直到在混合器26内为止,以便防止组分材料在施加器16的除了混合器26之外的任何部分内混合。
控制阀28设置在施加器本体24中。控制阀28控制穿过施加器16并且到混合器26的组分材料的流。在所示示例中,座组件40设置在连接器36与材料接收器34之间的界面处。流路80a、80b在该流路80a、80b的在材料接收器34内的部分与该流路80a、80b的在连接器36内的部分之间行进穿过座组件40。在所示示例中,每个座组件40包括座66,该座66被构造成:当控制阀28处于关闭状态时,与针44的延伸穿过该座66的一部分相接。座环68设置在每个座66的与密封筒30相反的轴向侧。座环68设置在座66的下游侧。该座环68与该座66的下游轴向面相接。座66可以对座环68提供支撑。
阀构件38被构造成与座组件40相接,以便控制穿过施加器16的组分材料的流。更具体地,针44与座66相接以防止或停止组分材料的流,以及针44与座66脱离接合以允许组分材料的流动。致动器活塞42设置在致动室82内,并且该致动器活塞42被构造成通过被提供至致动室82的驱动流体而沿第一轴向方向AD1和第二轴向方向AD2轴向地致动。每个针44连接到致动器活塞42,以便被该致动器活塞42轴向地致动。在所示示例中,针44从致动器活塞42延伸,贯穿密封筒30,并且穿过座66。在所示示例中,阀构件38被构造成沿第一轴向方向AD1从关闭状态(在图2B中示出)转移到打开状态(在图2A中示出)。阀构件38被构造成沿第二轴向方向AD2从打开状态转移到关闭状态。
每个针44包括针本体46,该针本体46从致动器活塞42沿着针轴线NA延伸,穿过密封筒30,并且穿过座66。针筒52是该针本体46的连接到致动器活塞42的较大直径的部分。针杆54从针筒52沿轴向延伸,并且沿着针轴线NA是细长的。针杆54是针本体46的较小直径的部分。套管组件48安装到针本体46。套管组件48安装到针本体46以便保护该针本体46免受组分材料中的研磨颗粒的影响。具体地,每个套管组件48安装在相应的针44的针本体46上。更具体地,每个套管组件48安装在针本体46的针杆54上。针杆54完全延伸穿过第一套管56和第二套管58中的每个套管。
在所示示例中,由安装在针杆54上的第一套管56和安装在针杆54上的第二套管形成该套管组件48。第一套管56可以被认为形成套管组件48的套管中的远侧的套管。第一套管56延伸穿过座66。第一套管56的基部60被构造成邻接第二套管58。在所示示例中,基部60具有比第二套管58更小的直径。基部60具有比穿过座66的直径更小的直径,以有助于针44的组装,如下面更详细讨论的。颈部62在基部60与头部64之间沿轴向延伸。颈部62延伸穿过座66。头部64设置在第一套管56的与基部60相反的远侧端部处。头部64设置在第一套管56的与第二套管58相反的端部处。头部64设置在套管组件48的远侧端部处。头部64设置在座66的与基部60相反的轴向侧。头部64设置在座66的与致动器活塞42相反的轴向侧。头部64具有比穿过座66的开口更大的直径,因此该头部64可以与座66相接,从而防止组分材料穿过座66向下游的流动。在所示示例中,头部64被构造成在控制阀28处于关闭状态的情况下与座66的下游侧相接。
保持器50设置在针本体46的与致动器活塞42相反的远侧端部处。保持器50安装到针杆54,并且被构造成将套管组件48保持在针本体46上。保持器50与套管组件48相接,并且将套管组件48保持在针本体46上。在所示示例中,保持器50与第一套管56相接,并且在保持器50与针筒52之间压缩该第一套管56和第二套管58。更具体地,保持器50与头部64的下游侧相接。在所示示例中,保持器50具有比头部64更小的直径,使得头部64将保持器50与流过施加器16的组分材料屏蔽开。保持器50可以以任何期望的方式连接到针杆54。在所示示例中,保持器50是通过相接的螺纹连接到针杆54的带螺纹的保持器50。具体地,保持器50包括内部螺纹,该内部螺纹与针杆54上的外部螺纹相接以将保持器50连接到针杆54。
第二套管58沿轴向设置在第一套管56与针筒52之间。第二套管58被构造成与密封筒30的第一密封件72和第二密封件74相接。套管组件48与第一密封件72之间的相接防止了组分材料从流路80a、80b迁移进入到密封筒30中并且然后从施加器本体24迁移出来。
在所示示例中,通过将第二套管58装配到针杆54上来组装每个针44。第二套管58在针杆54上滑动,使得该针杆完全行进穿过第二套管58。在所示示例中,第二套管58具有比穿过座66的直径更大的直径,使得该第二套管58不能行进穿过座66。在一些示例中,第二套管58可以固定到针杆54,诸如通过粘合剂固定到针杆54。将材料接收器34组装到致动器壳体32,使得针杆54行进穿过座66。然后,将第一套管56滑动到针杆54上,使得基部60和颈部62行进穿过座66。基部60和颈部62具有比穿过座66的开口更小的直径,使得第一套管56的那些部分可以行进穿过座66。头部64具有比穿过座66的开口更大的直径,使得头部64不能行进穿过座66。保持器50被固定到针杆54的远侧端部,并且在针本体46上压缩套管组件48。然后可以将连接器36安装到材料接收器34,并且可以将混合器26安装到该连接器36。
应当理解,虽然套管组件48被示为由多个套管(在所示示例中,第一套管56和第二套管58)形成,但该套管组件48可以由单个套管或多于两个的套管形成。在所示示例中,套管组件48由多个套管形成,由于第二套管58的直径大于穿过座66的开口的直径,因此有助于针44的组装和施加器16的组装。如此,在将针44行进穿过座66之前,将第二套管58被组装到针44,然后将第一套管56组装到该针44。在其他示例中,第一套管56和第二套管58可以一起被形成为安装在针杆54上的单个套管。例如,套管组件48的形成第二套管58的部分可以被形成为具有较小的直径,诸如与第一套管56的基部60的相同的直径;并且密封筒30的密封件可以类似地被形成为具有较小的直径,以便与较小直径的套管组件48配合并密封。附加地或替代性地,可以扩大穿过座66的开口,使得套管组件48的具有第二套管58的直径的部分可以行进穿过座66。在这样的示例中,针44可以连接到致动器活塞42和被安装到致动器壳体32的材料接收器34。然后,可以将形成套管组件48的整体式套管滑动到针杆54上并且穿过座66。然后,将保持器50安装到针杆54以将该整体式套管固定在针杆54上。
形成套管组件48的一个或多个套管设置在金属的针本体46上,以保护那些部件免受高研磨组分材料的影响。每个套管包括高抛光的外部表面,该高抛光的外部表面减少或消除微观研磨颗粒附接到套管的外部表面。颗粒可以附接到滑动表面的瑕疵,但是通过外部表面的光滑度可以防止这种附接,由此减少或消除密封件(诸如,旨在被暴露于组分材料的第一密封件72)以及由针44形成的被套装的部件上的磨损。
必须在施加器16的整个寿命期间维持滑动套管组件48的光滑度,因此保护这些表面是至关重要的。由于C3亚微米碳化钨的优异的表面光洁度,因此可以使用C3亚微米碳化钨以形成套管组件48的套管,但是也可以利用其他类型的钨或陶瓷,只要可以实现高抛光的表面光洁度即可。光滑的表面光洁度抑制了研磨材料在套管组件48的表面上的附着,从而防止移动的针44在密封件之下以及该密封件与移动的针44部件之间拉动研磨颗粒。控制外部滑动表面的平均粗糙度深度(Rz)以提供防止研磨颗粒附着的光滑表面。通过在五个采样长度内测量从最高峰到最低谷的竖直距离,然后对这些距离求平均,可以确定Rz。Rz对五个最高峰和五个最低谷求平均,以提供表面光洁度的光滑度的指示。通常,需要具有小于约0.8微米(μm)(约31.5微英寸(μin)的Rz的表面光洁度以实现镜面光洁度。套管组件48的一个或多个套管的外部表面的Rz可以不超过约0.8μm(约31.5μin)。在一些示例中,套管表面的Rz不超过约0.3μm(约11.8μin)。一些示例的套管表面具有不超过约0.25μm(约9.8μin)的Rz。
在一些示例中,可以通过使用物理气相沉积(PVD)涂层、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)涂层和化学气相沉积(CVD)涂层中的任何一种涂层来增强表面光洁度,这些涂层增加了高抛光的表面的表面硬度,并且可以辅助保护表面光洁度。套管组件48的外部表面是针44的与密封件相接并抵靠密封件滑动的部分,并且是针44的在组分材料的直接流路中的部分,使得组分材料撞击在套管组件48的外部上。例如,随着组分材料在控制阀28处于打开状态的情况下向下游流动穿过座组件40,该组分材料可以撞击在套管组件48的喇叭状头部64上。套管组件48的外部表面是光滑表面。光滑的外部表面可以由钨或陶瓷形成,并且抵靠着配合的密封件表面滑动。
光滑的外部表面显著地增加了施加器16的操作寿命。在一些示例中,施加器16的被套装的构造将操作寿命从约10,000次循环和被分散约13,000立方厘米(cc)(对于柔软的被供能的座构造)增加到超过207万次循环和被分散约280万cc,循环增加超过20,600%。在一些示例中,施加器16的被套装的构造将操作寿命从约190,000次循环和被分散约250,000cc(对于硬的碳化物座构造)增加到超过207万次循环和被分散约280万cc,循环增加超过990%。光滑的外部表面可以提供比所讨论的那些甚至更大的益处,这是因为施加器16在测试期间没有失效过,而是由于其他原因而停止了测试。
在操作期间,控制阀28最初处于在图2B中所示的关闭状态。将驱动流体提供至致动室82以便沿第一轴向方向AD1驱动致动器活塞42。致动器活塞42沿该第一轴向方向AD1驱动针44,以将该针44从图2B所示的关闭状态转移到图2A所示的全打开状态。针44的头部64与座66脱离接合,从而打开穿过施加器16的流路并且允许组分材料从材料接收器34向下游流动,流动到连接器36并且流动到混合器26以用于施加。
为了停止对材料的分配,控制阀28从图2A所示的打开状态致动到图2B所示的关闭状态。在所示示例中,将驱动流体提供至致动室82以便沿第二轴向方向AD2驱动致动器活塞42。然而,应当理解,致动器的一些示例可以是弹簧致动的或弹簧辅助的,使得弹簧与致动器活塞42相接以便沿第二轴向方向AD2驱动致动器活塞。致动器活塞42将针44沿第二轴向方向AD2从打开状态拉到关闭状态。头部64与座66接合以停止流穿过施加器16。
随着控制阀28过渡到关闭状态,头部64在与座66接合之前行进穿过座环68。同时地,第二套管58的部分行进出流路80a、80b,并且滑过第一密封件72。行进穿过座环68的头部64可以推动组分材料中的一些组分材料向上游经过座66,并且返回到由材料接收器34限定的流路80a、80b的部分中。从由材料接收器34限定的流路80a、80b的部分离开的第二套管58的部分,增加了在材料接收器34内能够接收组分材料的体积,从而有助于针44将组分材料推动回到材料接收器34中。针44推动组分材料向上游穿过座66,防止了关停之后多组分材料的滴落和分配。这种构造有助于对多组分材料的期望体积的精确分配以及被分配材料的流的快速关停。
施加器16提供了显著的优点。套管组件48被形成为具有光滑的外部表面,该光滑的外部表面抑制了组分材料中的颗粒的附着,从而防止了颗粒在滑动部件与相接的密封件之间被拉动。在这些部件之间拉动颗粒会导致部件加速磨损和劣化。光滑的外部表面抑制了这种迁移,从而提供了具有更长操作寿命的更具鲁棒性的施加器16。套管组件48安装在针本体46上,使得如果套管组件48经受磨损,则可以移除和更换该套管组件48而不需要更换整个针44,从而降低了成本。
图3A是图2中的细节3A的放大的剖视图。图3B是图2B中细节3B的放大的剖视图。将一起讨论图3A和图3B。示出了控制阀28的部分。具体地,在图3A和图3B中示出了针44和座66之间的界面。示出了针44的第一套管56、针杆54和保持器50。示出了第一套管56的头部64和颈部62。头部64包括上游面84、下游面86和外边缘88。示出了座组件40,并且该座组件40包括座66和座环68。座66包括座的内表面90和座唇部92。座环68包括环的内表面94和环唇部96。
第一套管56安装在针杆54上。第一套管56覆盖该针杆54的外部,使得针杆54的围绕针轴线NA沿周向延伸的表面不被暴露于流动穿过施加器16的颗粒。颈部62是第一套管56的最小直径的部分并且延伸穿过座66。头部64设置在座66的下游侧。头部64包括上游面84,该上游面84沿第二轴向方向AD2定向并且朝向座66。上游面84在颈部62与头部64的外边缘88之间是倾斜的。上游面84被定向成横向于针轴线NA但不与该针轴线NA正交。在所示示例中,上游面84可以被认为是截头锥形的。
上游面84被设置成相对于针轴线NA成角度α。在所示示例中,角度α被形成为45度角,然而应理解的是,角度α可以是其他的锐角,诸如30度、60度或其他锐角。成角度的上游面84使头部64周围的组分材料的流偏转。成角度的上游面84有利于上游面84围绕针轴线NA的磨损均匀且平衡。围绕针轴线NA的均匀且平衡的磨损有助于维持第一套管56与座66之间的密封并且提供增加的操作寿命。
外边缘88在上游面84与下游面86之间延伸。头部64的在上游面84与下游面86之间的部分可以被认为是圆柱形的。下游面86设置在头部64的与上游面84相反的轴向侧上。沿第一轴向方向AD1定向下游面86。在所示示例中,下游面86是沿第一轴向方向AD1定向的平面。在所示示例中,下游面86被形成为与针轴线NA正交设置的环。
保持器50安装到针杆54,并且将套管组件48保持在针杆54上。保持器50与头部64相接以将套管组件48固定在针杆54上。保持器50可以在针杆54上压缩套管组件48。保持器50与头部64的下游面86相接,以将套管组件48保持在针杆54上,并且在一些示例中,保持器50在套管组件48上施加压缩力。在所示示例中,头部64在该头部64的外边缘88处具有直径D1、并且保持器50具有直径D2。直径D1大于直径D2。比保持器50的直径D2更大直径D1的头部64将保持器50与组分材料的流屏蔽开。头部64使组分材料偏转,使得组分材料不会撞击在保持器50上。头部64保护保持器50免受组分材料的流,头部64防止了碰撞以维持该保持器50的完整性,从而允许保持器50由比第一套管56更小弹性的材料形成,从而降低了成本。
第一套管56被构造成在控制阀28处于关闭状态(图3B)的情况下与座66相接,并且该第一套管56在控制阀28处于打开状态(图3A)的情况下与座66脱离接合。座的内表面90围绕针轴线NA延伸,并且限定延伸穿过座66并为组分材料提供流路的通道。更具体地,环的内表面94限定了圆柱形通道。环的内表面94围绕针轴线NA延伸,并且限定穿过座环68的通道,该通道为组分材料提供流路。更具体地,环的内表面94限定了圆柱形流路。穿过座环68的通道的直径大于穿过座66的通道的直径,使得座环68不约束组分材料的流。头部64的直径D1大于穿过座66的通道的直径D3,使得头部64在控制阀28处于关闭状态的情况下与座66接合。更具体地,头部64的上游面84在控制阀28处于关闭状态的情况下与座唇部92接合。
座唇部92形成在座66的下游侧。附加的座唇部92可以形成在座66的上游侧,以便于座66的安装,其中任一轴向面面向第一轴向方向AD1。座唇部92在座66的下游面与座的内表面90之间延伸。座唇部92相对于针轴线NA是倾斜的。座唇部92与针轴线NA成横向地且非正交地延伸。座唇部92被设置成相对于针轴线NA成角度β。在所示示例中,角度β被形成为45度角,但是应理解的是,角度β可以是其他锐角,诸如30度、60度或其他锐角。角度β可以与角度α相同,以有助于倾斜的上游面84和倾斜的座唇部92之间的配合。在上游面84与座唇部92之间所形成的界面可以被认为是截头锥形的。在上游面84与座唇部92之间的倾斜的界面有助于紧密的密封,以便防止组分材料的泄漏。在上游面84与座唇部92之间的倾斜的界面还有利于头部64和座66两者上的均匀、平衡的磨损,这为控制阀28提供了增加的操作寿命。
座环68与座66的下游面相接。环唇部96设置在座环68的下游端部上,该下游端部与座环68的和座66相接的上游端部相反。环唇部96相对于针轴线NA倾斜。可以以与角度α和/或角度β相同或不同的角度来形成环唇部96。环唇部96以类似于角度α和β的锐角形成。例如,环唇部96可以被形成为30度、45度、60度等多种选项。在所示示例中,以与角度α相同的角度形成环唇部96。头部64的上游面84与环唇部96的共同的倾斜构造在上游面84与环唇部96之间沿其长度形成均匀宽度的流路。流路的均匀尺寸有助于通过该流路的组分材料的层流,防止了湍流、由于流路变窄而增加的压力、以及由于流路变宽而增加的速度,这些会导致不希望的磨损。在所示示例中,头部64与座环68之间的流路可以被认为是截头锥形的。
在操作期间,针44最初处于图3B所示的关闭状态。针44从关闭状态致动到图3A所示的打开状态。上游面84与座唇部92脱离接合,并且头部64沿第一轴向方向AD1从关闭状态转移到打开状态。头部64穿过座组件40沿轴向转移到图3A所示的完全打开状态。在针44处于完全打开状态的情况下,头部64的外边缘88完全离开座环68。在上游面84和外边缘88之间的界面与环唇部96和座环68的下游侧之间的界面之间形成轴向间隙。组分材料向下游流动穿过座66和座环68以用于施加。组分材料撞击在头部64的倾斜的上游面84上,并且头部64将组分材料相对于针轴线NA沿径向向外偏转。头部64屏蔽该保持器50以抑制组分材料撞击在保持器50上。上游面84上的环形的撞击有利于头部64上的均匀磨损。
针44沿第二轴向方向AD2从完全打开状态转移到关闭状态,以停止组分材料的流动。头部64最初行进穿过座环68。头部64的直径D1小于穿过座环68的通道的直径,但是头部64的直径和穿过座环68的通道的直径可以是相似尺寸的,以抑制流穿过外边缘88与座环68的环的内表面94之间的狭窄的环形间隙。头部64和穿过座环68的通道的相似的尺寸有助于针44拉动仍然在座组件40内以及在头部64与座66之间的界面下游的组分材料向上游穿过该座66并且进入到材料接收器34内的流路80的部分中。拉动组分材料向上游并穿过座66,有助于当施加器16没被触发时流的关停和快速的反应,以及防止组分材料的泄漏和过度施加。针44继续沿第二轴向方向AD2转移直到上游面84与座唇部92接合。上游面84与座唇部92的接合将控制阀28置于完全关闭状态。
针44提供了显著的优点。第一套管56是针44的组分材料撞击的部分。第一套管56由比针本体46硬的材料形成,以保护该针本体46免受研磨组分材料影响。例如,第一套管56可以由C3碳化钨或陶瓷形成,而针本体46可以由不锈钢形成。头部64直接处于组分材料的流路中,使得随着组分材料向下游流动,该组分材料撞击在头部64上。具体地,上游面84在第二轴向方向上AD2定向,使得组分材料撞击在上游面84上。上游面84是倾斜的,以偏转该组分材料并有利于均匀磨损,该均匀磨损有助于用座唇部92密封,而非均匀磨损可能会导致泄漏和过早的失效。头部64具有比保持器50更大的直径,以屏蔽该保持器50免受组分材料的流的影响,这是因为保持器50可以由比第一套管成本更低但更易于磨损的材料(诸如,18-8不锈钢)形成。头部64的尺寸还被设置成随着针44过渡到关闭状态,将组分材料拉回穿过座组件40并进入材料接收器34中,从而防止泄漏并有助于精确的施加体积。
图4A是处于保持、非分配状态的施加器116的剖视图。图4B是处于分配状态的施加器116的剖视图。将一起讨论图4A和图4B。施加器116基本上类似于施加器16(在图2A和图2B中最佳地看到的),除了施加器116的控制阀128沿第一轴向方向AD1从打开状态转移到关闭状态并且沿第二轴向方向AD2从关闭状态转移到打开状态之外。关于施加器116,施加器16与施加器116之间的类似的部件用增加“100”的附图标记来标记。
施加器116包括施加器本体24、控制阀128和密封筒30。施加器本体24包括致动器壳体32、材料接收器34和连接器36。控制阀128包括阀构件138和座组件140。阀构件138包括致动器活塞142和针144。每个针144包括针本体146和头部164。每个座组件140包括座66和座环168。每个密封筒30包括筒本体70、第一密封件72和第二密封件74。
施加器116被构造成在期望的施加点处分配研磨材料。在所示示例中,施加器116被构造成混合各个组分材料以形成多组分材料,并且在期望的施加点处分配所得到的多组分材料。材料接收器34安装到致动器壳体32。材料入口76a、76b为组分材料提供进入到施加器116中的路径。
密封筒30设置在施加器本体24中。在所示示例中,密封筒30设置在材料接收器34与致动器壳体32之间的界面处。筒本体70支撑第一密封件72和第二密封件74。针44延伸穿过密封筒30,并且与第一密封件72和第二密封件74相接。针44与第一密封件72和第二密封件74之间的相接防止了组分材料的泄露。在所示示例中,第一密封件72被形成为杯状密封件,其中杯的敞开部分被定向成朝向穿过材料接收器34的流路80a、80b。第一密封件72可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成。在一些示例中,第一密封件72可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,第一密封件72由Ceram形成。形成该第一密封件72的材料和第一密封件72的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在第一密封件72与针44之间迁移。形成第一密封件72的材料对磨损是高抵抗的。
连接器36设置在材料接收器34的与致动器壳体32相反的轴向端部处。连接器36可以安装到材料接收器34。诸如混合器26(图2A)的混合器安装到连接器36,以便从连接器36接收各个组分材料。流路80a、80b从材料入口76a、76b延伸穿过材料接收器34和连接器36,并且维持分离地穿过材料接收器34和连接器36。
控制阀128控制穿过施加器116的组分材料的流。座组件140设置在连接器36与材料接收器34之间的界面处。流路80a、80b在该流路80a、80b的在材料接收器34内的部分与该流路80a、80b的在连接器36内的部分之间行进穿过座组件140。在所示示例中,每个座组件140包括座66,该座66被构造成:当控制阀128处于关闭状态时,与针144的一部分相接。在所示示例中,座环168设置在每个座66的与针144相反的轴向侧。
阀构件138被构造成与座组件140相接,以便控制组分材料的流。更具体地,针144与座66相接以防止或停止组分材料的流,针144与座66脱离接合以允许组分材料的流动。致动器活塞42设置在致动室82内,并且该致动器活塞42被构造成通过被提供至致动室82的驱动流体(例如,气动或者液压)而沿第一轴向方向AD1和第二轴向方向AD2轴向地致动。每个针144连接到致动器活塞142,以便被该致动器活塞142轴向地致动。针144从致动器活塞142延伸,贯穿密封筒30,并且进入流路80a、80b在材料接收器34内的部分中。在所示示例中,针144不延伸穿过座66。针144被构造成由致动器活塞142沿针轴线NA轴向地致动。在所示示例中,阀构件138被构造成沿第二轴向方向AD2从关闭状态(在图4A中示出)转移到打开状态(在图4B中示出)。阀构件138被构造成沿第一轴向方向AD1从打开状态转移到关闭状态。
每个针144包括针本体146,该针本体146从致动器活塞142沿着针轴线NA延伸,穿过密封筒30,并且进入材料接收器34中。头部164形成在针本体146的与被连接到致动器活塞142的端部相反的远侧端部处。头部164是针144的倾斜的末端。头部164的下游面是针144的与座66相接的倾斜的末端。头部164被构造成在控制阀128处于关闭状态的情况下与座66的上游侧相接。如上面关于图3A和图3B所讨论的,座66包括倾斜的或其他轮廓的座唇部92,该座唇部92被构造成与头部164相接以在该座唇部92与该头部164之间形成密封。在所示示例中,座唇部92设置在座66的上游侧。
在所示示例中,头部164以角度θ倾斜,从而与座66的上游侧的座唇部92配合。座唇部192以与座唇部92相同的角度β倾斜。在所示示例中,座唇部92被形成45度角,然而应理解的是,角度θ可以是其他锐角,诸如30度、60度或者其他锐角。头部164的角度θ可以与角度β相同,以有利于它们之间的配合。在所示示例中,角度θ被形成为45度角,然而应理解的是,角度θ可以是其他锐角,诸如30度、60度或其他锐角。在一些示例中,头部164是倒圆角的。在这样的示例中,可以认为头部164被形成为针144的圆顶形的末端。
在所示示例中,针144不包括被安装到针本体146的套管。取而代之的是,针本体146对由组分材料中的研磨颗粒磨损有抵抗的光滑材料形成。每个针144包括高抛光的外部表面,该高抛光的外部表面减少或消除了微观研磨颗粒附接到针144的外部表面。颗粒可以附接到滑动表面的瑕疵,但是通过外部表面的光滑度可以防止这种附接,从而减少或消除密封件(诸如,旨在被暴露于组分材料的第一密封件72)以及由针144形成的主动密封部件和滑动部件上的磨损。必须在施加器116的整个寿命期间维持滑动针144的光滑度,因此保护这些表面是至关重要的。由于C3亚微米碳化钨的优异的表面光洁度,可以使用C3亚微米碳化钨以形成针144,但是也可以使用其他类型的钨或陶瓷,只要可以实现高抛光的表面光洁度即可。光滑的表面光洁度抑制了研磨材料在针144的表面上的附着,从而防止移动的针144在密封件下方以及在该密封件与移动的针144部件之间拉动研磨颗粒。针144的外部表面的Rz可以不超过约0.8μm(约31.5μin)。在一些示例中,针144表面的Rz不超过约0.3μm(约11.8μin)。一些示例的针144表面具有不超过约0.25μm(约9.8μin)的Rz。
在一些示例中,可以通过使用物理气相沉积(PVD)涂层、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)涂层和化学气相沉积(CVD)涂层中的任何一种涂层来增强维持表面光洁度,这些涂层增加了高抛光的表面的表面硬度,并且可以辅助保护表面光洁度。针144的外部表面是针144的与密封件相接并抵靠密封件滑动的部分,并且是位于组分材料的直接流路中的部分,使得组分材料撞击在针144的外部上。针144的外部表面是光滑表面,诸如由钨或陶瓷形成的光滑表面,并且该光滑表面抵靠着配合的密封件表面滑动。针144的外部与第一密封件72之间的界面防止了组分材料从流路80a、80b迁移到密封筒30中然后迁移出施加器本体24。
虽然针144被示出为整体结构,但应理解,针144的一些示例可以包括安装在针本体146上的一个或多个套管,该套管形成被构造成与座66和第一密封件72相接的光滑的外部表面。例如,针本体146可以形成为具有针筒和针杆,类似于针44(在图2A和图2B中最佳看到的),并且套管可以安装在针本体的针杆上(如图5所示的)。
在操作期间,控制阀128最初处于在图4A中所示的关闭状态。将驱动流体被提供至致动室182以便沿第二轴向方向AD2驱动致动器活塞142。致动器活塞142沿该第二轴向方向AD2驱动针144,以将该针144从图4A所示的关闭状态转移到图4B所示的全打开状态。针144的头部164与座66脱离接合,从而打开穿过施加器116的流路并且允许组分材料向下游流动穿过施加器本体24以用于施加。
为了停止对材料的分配,控制阀128从图4B所示的打开状态致动到图4A所示的关闭状态。在所示示例中,将驱动流体提供至致动室82以便沿第一轴向方向AD1驱动致动器活塞142。然而,应当理解,致动器的一些示例可以是弹簧致动的或弹簧辅助的,使得弹簧与致动器活塞142相接以便沿第一轴向方向AD1驱动致动器活塞。致动器活塞142将针144沿第一轴向方向AD1从打开状态驱动到关闭状态。针144与座66接合以停止穿过施加器116的流。更具体地,头部164与座唇部192接合以停止穿过施加器116的流。
施加器116提供了显著的优点。针144形成为具有光滑的外部表面,该光滑的外部表面抑制了组分材料中的颗粒的附着,从而防止了在滑动部件与相接的密封件之间拉动颗粒。在这些部件之间拉动颗粒会导致部件的加速磨损和劣化。光滑的外部表面抑制了这种迁移,从而提供了具有更长操作寿命的更具鲁棒性的施加器116。
光滑的外部表面显著地增加了施加器116的操作寿命。在一些示例中,施加器116的被套装的构造将操作寿命跨度从约10,000次循环和被分散约13,000立方厘米(cc)(对于柔软的被供能的座构造)增加到超过177万次循环和被分散约238万cc,循环次数增加超过17,600%。在一些示例中,施加器16的被套装的构造将操作寿命跨度从约190,000次循环和被分散约250,000cc(对于硬的碳化物座构造)增加到超过177万次循环和被分散约238万cc,循环次数增加超过830%。光滑的外部表面可以提供比所讨论的那些甚至更大的益处,这是因为施加器116在测试期间没有失效过,而是由于其他原因而停止了测试。
图5是处于保持、非分配状态的施加器216的剖视图。施加器216基本上类似于施加器16(在图2A和图2B中最佳地看到的),除了施加器216的控制阀228沿第一轴向方向AD1从打开状态转移到关闭状态并且沿第二轴向方向AD2从关闭状态转移到打开状态之外。施加器216基本上类似于施加器116(图4A和4B),除了施加器216的针244包括被安装在针本体246上的套管组件248。关于施加器216,施加器216与施加器116之间的类似的部件用增加“100”的附图标记来标记。关于施加器216,施加器216与施加器16之间的类似的部件用增加“200”的附图标记来标记。
阀构件238包括针244和致动器活塞142。在所示示例中,针244包括针本体246和套管组件248。针本体246包括针筒252和针杆254,该针筒252连接到致动器活塞142,该针杆254从针本体246沿轴向延伸。由套管256形成套管组件248。头部264形成在套管256的远侧端部处。套管组件248安装到针本体246以形成针244。例如,套管组件248可以通过粘合剂等其他固定选项而固定到针本体246。
在所示示例中,套管256贯穿整个操作与密封筒30的第一密封件72和第二密封件74相接。套管256在控制阀228处于关闭状态的情况下与座66相接。套管256在控制阀228处于打开状态的情况下与座66脱离接合。更具体地,套管256的头部264在控制阀228处于关闭状态的情况下与座唇部192接合,并且套管256的头部264在控制阀228处于打开状态的情况下与座66脱离接合。
套管256的外部被形成为光滑表面,该光滑表面防止研磨颗粒附着到外部表面。套管256保护针本体246免受组分材料中的研磨颗粒影响。
图6A是输送泵300的第一剖视图。图6B是输送泵300的第二剖视图。将一起讨论图6A和图6B。输送泵300包括输送泵本体302、输送活塞304、缸套管306、输送活塞套管308a和输送活塞套管308b、活塞阀310和进给阀312。输送泵本体302包括入口壳体314、阀壳体316、输送泵缸318、出口壳体320和喉部筒322。输送活塞304包括近侧杆324、中间杆326、远侧杆328和勺组件330。
输送泵300被构造成从诸如容器22a、22b(图1)的源抽取材料,并且将材料驱动到下游位置,诸如施加器(例如,施加器16(图2A和图2B)、施加器116(图4A和图4B)、施加器216(图5))或下游泵(诸如,计量泵14a、14b(图1)和计量泵500(图10A和图10B))。输送泵12a、12b(图1)中的一个或两个输送泵可以由输送泵300形成。输送泵300被构造为双排量泵,因为输送泵300随着输送活塞304沿第一轴向方向TPD1移位以及随着输送活塞304沿第二轴向方向TPD2移位而输出材料。
入口壳体314连接到阀壳体316。输送泵缸318在阀壳体316的与入口壳体314相反的轴向端部处连接到该阀壳体316。出口壳体320在输送泵缸318的与阀壳体316相反的轴向端部处安装到该输送泵缸318。喉部筒322安装到出口壳体320的与输送泵缸318相反的端部。输送泵缸318在螺纹界面332b处安装到阀壳体316,并且泵缸在螺纹界面332a处安装到出口壳体320。输送泵本体302在输送泵入口336与输送泵出口338之间限定材料流路334。在所示示例中,入口壳体314、阀壳体316、输送泵缸318和出口壳体320限定了同轴地穿过输送泵本体302的每个部件的流路。材料流路334包括设置在活塞阀310的下游侧的下游材料室340和设置在活塞阀310的上游侧的上游材料室342。更具体地,由材料流路的在活塞阀310与进给阀312之间的一部分形成该上游材料室342。
缸套管306安装在材料流路334内,以直接地暴露于所泵送的材料。缸套管306沿径向设置在输送活塞304的部分与输送泵缸318的本体之间。进给阀312的移动阀构件与缸套管306的内径向表面344相接且抵靠密封。缸套管306是输送泵本体302的静止的部件。输送活塞304相对于缸套管306往复运动,并且在输送活塞304的往复运动期间,活塞阀310的活塞阀密封件360与缸套管306相接、且沿内径向表面344滑动、且与内径向表面344密封。内径向表面344可以是圆柱形的,以限定材料流路334的与泵轴线TPA同轴设置的圆柱形部分。
进给阀312和活塞阀310调控穿过输送泵本体302的材料的流。进给阀312设置在输送泵本体302的由进给阀312和阀壳体316所形成的材料接收部分内。进给阀312被构造成在第一打开状态(图6B)与第二关闭状态(图6A)之间致动。支承件348被构造成与进给阀312的阀构件相接,以限制该阀构件沿第一轴向方向TAD1的移动。活塞阀310安装在输送泵活塞304上。支承件348可以形成为阀壳体316的一部分。活塞阀310包括阀构件,该阀构件与输送泵活塞304接合以与输送泵活塞304一起沿泵轴线TPA往复运动。活塞阀310被构造成在第一打开状态(图6A)与第二关闭状态(图6B)之间致动。
输送活塞304至少部分地设置在输送泵本体302内。输送活塞304被构造成在泵送期间沿活塞轴线TPA且相对于输送泵本体302往复运动。沿第一轴向方向TPD1移位的输送活塞304打开进给阀312,关闭活塞阀310,将材料抽取到输送泵本体302中,以及将材料从输送泵本体302向下游移位。沿第二轴向方向TPD2移位的输送活塞304关闭进给阀312,打开活塞阀310,以及将材料从输送泵本体302向下游移位。
近侧杆324连接到中间杆326的第一轴向端部。近侧杆324延伸出输送泵本体302的第一端部。近侧杆324被构造成连接到使输送活塞304沿轴向移位的驱动器。驱动连接器350设置在近侧杆324的与中间杆326相反的轴向端部处。驱动连接器350设置在输送活塞304的自由轴向端部处,并且被构造成与驱动输送活塞304往复运动的驱动器相接。驱动连接器350包括输送活塞颈部352和输送活塞头部354,该输送活塞头部354设置在该输送活塞颈部352的远侧端部处。围绕输送活塞颈部352并且在输送活塞头部354与近侧杆324的本体之间设置环形间隙。在操作期间,驱动器(未示出)可以与输送活塞头部354的两个轴向侧接合,以通过这种直接接合来驱动输送活塞304的往复运动。
活塞阀310的阀构件骑跨在输送活塞304上。在所示示例中,活塞阀310的阀构件骑跨在中间杆326上。通过活塞阀310的致动阀构件来支撑活塞阀密封件360。活塞阀密封件360被构造成与缸套管306的内径向表面344相接。远侧杆328连接到中间杆326的与近侧杆324相反的端部处。远侧杆328延伸穿过进给阀312的座和阀构件。勺组件330设置在远侧杆328的与中间杆326相反的轴向端部处。勺组件330被构造成将材料穿过输送泵入口336拉入到输送泵本体302中。勺组件330被构造成在输送活塞304的往复运动期间在材料流路334的由入口壳体314限定的部分内移动。在所示示例中,在输送活塞304沿第二轴向方向TAD2处在第二冲程的端部的情况下,勺组件330至少部分地设置在输送泵本体302的外部(如图6A所示)。更具体地,勺组件330的沿径向背离泵轴线TPA延伸的部分设置在材料流路334的外部、并且在第二冲程的端部处与输送泵本体302的远侧端部沿轴向间隔开。
输送活塞套管308a、308b安装在输送活塞304上,并与输送活塞304一起往复运动。输送活塞套管308a在近侧杆324上安装在由近侧杆324所形成的肩部392a与由中间杆326所形成的肩部394a之间沿轴向延伸的圆柱形凹部中。输送活塞套管308b在远侧杆328上安装在由远侧杆328所形成的肩部392b与由勺组件330所形成的肩部394b之间沿轴向延伸的圆柱形凹部中。输送活塞套管308a、308b在输送活塞304的往复运动期间与输送泵300的密封件直接相接并且相互抵靠地滑动。在所示示例中,输送活塞套管308a相对于喉部密封件356往复运动并且与该喉部密封件356直接接合,并且输送活塞套管308b相对于进给阀密封件358往复运动并且与该进给阀密封件358直接接合。喉部密封件356是静止的密封件,也可以被称为喉部密封件。喉部密封件356与输送活塞套管308a的外径向表面346a接合。进给阀密封件358安装到进给阀312的阀构件。在所示示例中,进给阀密封件358与进给阀312的移动阀构件一起沿阀轴线TPA轴向地行进。如此,进给阀密封件358可以在每个冲程的一部分期间相对于输送活塞304维持静止,并且输送活塞304在每个冲程的其他部分期间相对于进给阀密封件358移动。进给阀密封件358与输送活塞套管308b的外径向表面346b接合。
输送活塞套管308a设置在延伸到输送活塞304的外部中的圆柱形凹部中。输送活塞套管308a设置在近侧杆324上。通过输送活塞304的与输送活塞套管308a的轴向端部相接的部分,可以将输送活塞套管308a保持在输送活塞304上。在所示示例中,由近侧杆324形成的肩部和中间杆326形成的肩部与输送活塞套管308a的轴向端部相接。虽然中间杆326与输送活塞套管308a相接,但该中间杆326与活塞套管308b不相接。输送活塞套管308b设置在延伸到输送活塞304的外部中的圆柱形凹部中。输送活塞套管308b设置在远侧杆328上。通过输送活塞304的与输送活塞套管308b的轴向端部相接的部分,可以将输送活塞套管308b保持在输送活塞304上。在所示示例中,由远侧杆328形成的肩部和由勺组件330形成的肩部与输送活塞套管308b的轴向端部相接。
在操作期间,输送活塞304沿泵轴线TPA通过沿第一轴向方向TAD1的第一冲程和沿第二轴向方向TAD2的第二冲程而往复运动。第一冲程也可以被称为抽吸冲程,因为在第一冲程期间附加的材料被抽取到输送泵300中。第二冲程也可以被称为压力冲程。然而,可以理解,输送泵300被构造成在第一冲程和第二冲程两者期间输出所泵送的材料。
输送活塞304在图6A中被示出处于第二冲程的端部处,并且在图6B中被示出处于第一冲程的端部处。将输送活塞304从图6A所示的第二冲程的端部沿第一轴向方向TAD1驱动穿过第一行程。勺组件330将材料拉动穿过输送泵入口336而进入到材料流路334中。移动通过材料流路的材料在进给阀312上施加压力,以使该进给阀312致动至打开状态,从而打开穿过进给阀312的流路。材料流动穿过进给阀312并进入到膨胀的上游材料室342中。
随着输送活塞304沿第一轴向方向TAD1移动,活塞阀310转移到关闭状态。活塞阀310防止下游材料室340中的材料在输送活塞304的第一冲程期间回流到上游材料室342。下游材料室340中的材料从该下游材料室340向下游驱动并且穿过输送泵出口338。在输送活塞304的往复运动期间,活塞阀密封件360与缸套管306的内径向表面344相接并且沿着该内径向表面344滑动。活塞阀密封件360抵靠缸套管306密封,以有助于在材料流路334内建立压力和研磨材料的泵送。
随着输送活塞304到达第一冲程的端部,活塞阀310处于关闭状态并且进给阀312处于打开状态。在输送活塞304处在第一冲程的端部的情况下,近侧杆324与输送泵出口338沿轴向间隔开,使得该近侧杆324的任何部分都不与输送泵出口338沿径向重叠。当从轴线(在该示例中为泵轴线TPA)延伸的径向线行进穿过这些沿径向重叠的部件中的每个部件时,这些部件可以被认为沿径向重叠。输送活塞套管308a至少部分地设置在输送泵本体302的外部。输送活塞套管308a与缸套管306沿轴向间隔开,使得输送活塞套管308a的任何部分都不与缸套管306沿径向重叠。在输送活塞304处于第一冲程的端部处的情况下,输送活塞套管308a不延伸穿过螺纹界面332b、332a中的任一个。与近侧杆324不同,远侧杆328延伸到材料流路334的由输送泵缸318限定的部分中。输送活塞套管308b与进给阀312的进给阀密封件358相接,并沿轴向延伸到输送泵缸318中。在输送活塞304处于第一冲程的端部处的情况下,输送活塞套管308b与缸套管306沿径向重叠。输送活塞套管308b延伸穿过螺纹界面332b,使得输送活塞套管308b的一部分设置在螺纹界面332b的两个轴向侧上。
驱动器将输送活塞304对调且将输送活塞304通过第二冲程从图6B所示的位置驱动至图6A所示的位置。进给阀312从打开状态致动到关闭状态,以防止材料穿过进给阀312从上游材料室342回流。随着输送活塞304沿第二轴向方向TAD2移动,活塞阀310致动到打开状态。在输送活塞304的第二冲程期间,活塞阀310打开以允许材料流动穿过活塞阀310并从上游材料室342流动到下游材料室340。上游材料室342中的材料被向下游驱动到下游材料室340,并且下游材料室340中的材料从该下游材料室340向下游驱动并穿过输送泵出口338。
随着输送活塞304到达第二冲程的端部,活塞阀310处于打开状态并且进给阀312处于关闭状态。输送活塞套管308a可以被认为完全在输送泵本体302内,这是因为在输送活塞304处于第二冲程的端部处的情况下,输送泵本体302的部件与输送活塞套管308a的全部轴向范围沿径向重叠。输送活塞套管308a沿轴向延伸到材料流路334的由缸套管306限定的部分中。在输送活塞304处于第二冲程的端部处的情况下,输送活塞套管308a与缸套管306沿径向重叠。输送活塞套管308a延伸穿过螺纹界面332a,使得输送活塞套管308a的一部分设置在螺纹界面332a的两个轴向侧上。在输送活塞304处于第一冲程的端部处以及输送活塞304处于第二冲程的端部处的情况下,输送活塞套管308a延伸穿过喉部密封件356,使得输送活塞套管308a的一部分设置在喉部密封件356的两个轴向侧上。远侧杆328不延伸到材料流路334的由输送泵缸318限定的部分中。在输送活塞304处于第二冲程的端部处的情况下,输送活塞套管308b与进给阀312的进给阀密封件358相接并且不延伸到输送泵缸318中,使得输送活塞套管308b任何部分都不与缸套管306沿径向重叠。在输送活塞304处于第二冲程的端部处的情况下,输送活塞套管308b不延伸穿过螺纹界面332b、332a中的任一个。
在往复运动期间,输送泵的各个套管与滑动密封件相接,以有助于输送泵300进行泵送。界面是具有在相接的部件之间相对运动的动态界面。输送活塞套管308a与喉部密封件356相接,并在下游材料室340的下游轴向端部处密封。输送活塞套管308b与进给阀密封件358相接,并在上游材料室342的上游轴向端部处密封。活塞阀密封件360与缸套管306相接,并且活塞阀密封件360与缸套管306之间的密封在下游材料室340的上游端部处和上游材料室342的下游端部处。
活塞套管308a、308b套设在输送活塞304的金属部分上,以保护这些部件免受高研磨组分材料的影响。具体地,活塞套管308a、308b沿输送活塞304设置在滑动界面处。每个输送活塞套管308a、308b包括被暴露于研磨材料的高抛光的表面,该高抛光的表面减少或消除了微观研磨颗粒附接到活塞套管308a、308b的表面。具体地,光滑表面分别由活塞套管308a、308b的外径向表面346a、346b形成。颗粒可以附接到滑动表面的瑕疵,但是通过活塞套管308a、308b的表面的光滑度防止了这种附接,从而减少或消除了密封件和被套装的部件上的磨损。
缸套管306套设在输送泵本体302的金属部分上,以保护输送泵本体302免受高研磨组分材料的影响。具体地,缸套管306设置在输送泵缸318内。缸套管306包括暴露于研磨材料的高抛光的表面,该高抛光的表面减少或消除了微观研磨颗粒附接到缸套管306的表面。具体地,光滑表面由缸套管306的内径向表面344形成。颗粒可以附接到滑动表面的瑕疵,但是通过缸套管306的表面的光滑度防止了这种附接,从而减少或消除了密封件和被套装的部件上的磨损。
必须在输送泵300的整个寿命期间维持缸套管306和活塞套管308a、308b在滑动界面处的光滑度,因此保护这些表面是至关重要的。由于C3亚微米碳化钨的优异的表面光洁度,可以使用C3亚微米碳化钨以形成套管,但是也可以利用其他类型的钨或陶瓷,只要可以实现高抛光的表面光洁度即可。光滑的表面光洁度抑制了研磨材料在缸套管306和活塞套管308a、308b的表面上的附着,从而防止在与该套管相接的密封件下方以及密封件与套管之间(例如,喉部密封件356与输送活塞套管308a之间、进给阀密封件358与输送活塞套管308b之间、活塞阀密封件360与缸套管306之间)拉动研磨颗粒。
被暴露于所泵送的材料并被构造成与密封件形成动态界面的套管表面的平均粗糙度深度(Rz)被控制,以便提供防止研磨颗粒的附着的光滑表面。通过在五个采样长度内测量从最高峰到最低谷的竖直距离,然后对这些距离求平均,可以确定Rz。Rz对五个最高峰和五个最低谷求平均,以提供表面光洁度的光滑度的指示。通常,需要具有小于约0.8微米(μm)(约31.5微英寸(μin)的Rz的表面光洁度,以实现镜面光洁度。被暴露于所泵送的材料的一个或多个套管的表面(例如,缸套管306的内径向表面344、活塞套管308a的外径向表面346a、活塞套管308b的外径向表面346b)的Rz可以不超过约0.8μm(约31.5μin)。在一些示例中,套管表面的Rz不超过约0.3μm(约11.8μin)。一些示例的套管表面具有不超过约0.25μm(约9.8μin)的Rz。
在一些示例中,可以通过使用物理气相沉积(PVD)涂层、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)涂层和化学气相沉积(CVD)涂层中的任何一种涂层来增强表面光洁度,这些涂层增加了高抛光的表面的表面硬度,并且可以辅助保护表面光洁度。光滑的套管表面可以由钨或陶瓷形成,并且抵靠着配合的密封件表面滑动。
喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360由弹性密封材料形成,以便进一步抑制输送泵300的部件的劣化。喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360的每一个可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损提供有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360中的一个或多个可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360中的一个或多个由CeramUHMW聚乙烯形成。形成喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360的材料和该喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360的构造防止了组分材料内的研磨颗粒在动态地相接的部件之间迁移。形成喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360的材料对磨损是高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
输送泵300提供了显著的优点。活塞套管308a、308b形成为具有光滑的外部表面,该光滑的外部表面抑制了组分材料中的颗粒的附着,从而防止了在滑动部件与相接的密封件之间拉动颗粒。缸套管306形成为具有光滑的内表面,该光滑的内表面抑制了组分材料中的颗粒的附着,从而防止了在滑动部件与相接的密封件之间拉动颗粒。在这些部件之间拉动颗粒会导致部件的加速磨损和劣化。光滑的套管表面抑制了这种迁移,从而提供了具有更长操作寿命的更优的输送泵300。活塞套管308a、308b安装在输送活塞304上,使得如果活塞套管308a、308b经受磨损,则可以移除和更换该活塞套管308a、308b而不需要更换整个输送活塞304,从而降低成本。喉部密封件356、进给阀密封件358和活塞阀密封件360由对磨损有抵抗的材料制成,以提供改善的密封件寿命和改善的输送泵300的操作寿命。
输送活塞304被构造成使得活塞套管308a、308b在操作期间延伸到输送泵缸318中。输送活塞套管308a可以延伸穿过螺纹界面332a,并且输送活塞套管308b可以延伸穿过螺纹界面332a。活塞套管308a、308b与缸套管306的重叠构造提供了紧凑的泵构造,同时保护了输送泵300在动态界面处的部件。
光滑的被套装的表面显著地增加了输送泵300的操作寿命跨度。在一些示例中,输送泵300的被套装的构造将操作寿命跨度从约5,675次循环和被泵送约1,100升(L)增加到超过960,000次循环和被泵送约193,000升,循环和泵送体积增加约17,000%。光滑的被套装的表面可以提供比所讨论的那些甚至更大的益处,这是因为输送泵300在测试期间没有失效过,而是由于其他原因而停止了测试。
图7是图6B中的细节7的放大图。输送泵本体302的阀壳体316、进给阀312、输送活塞304和输送活塞套管308b。进给阀312包括进给密封件组件362和进给座364。进给密封件组件362包括进给密封件358、进给密封件壳体366、以及进给密封件帽368和进给密封件唇部369。进给座364包括进给座本体370和进给座唇部372。进给密封件358包括进给动态密封件374a、374b。每个进给动态密封件374a、374b包括密封件本体376和密封件杯378。
进给密封件组件362被构造成在进给阀312在打开状态与关闭状态之间的致动期间沿泵轴线TPA轴向地转移。进给阀312在进给密封件组件362与进给座364接合的情况下处于关闭状态。进给阀312在进给密封件组件362与进给座364脱离接合的情况下处于打开状态。输送活塞304延伸穿过进给密封件组件362和进给座364。进给密封件组件362在输送活塞304往复运动期间接合该输送活塞304,以在进给密封件组件362与输送活塞304之间形成液密的密封。进给密封件组件362被构造成在与完全打开状态相关联的第一位置(图6B)和与完全关闭状态相关联的第二位置(图6A)之间转移。进给密封件组件362在第一位置接合支承件348,并且在第二位置接合进给座364。
进给密封件壳体366支撑进给密封件358。进给密封件358与进给密封件壳体366和输送活塞304接合。更具体地,在输送活塞304的往复运动期间,进给密封件358与输送活塞套管308b接合并且与输送活塞套管308b密封。输送活塞304和进给阀312被构造成使得仅仅输送活塞304的与进给密封件358接合的部分是输送活塞套管308b的外径向表面346b。仅接合外径向表面346b的进给密封件358通过防止研磨材料被拉动到输送活塞304的未被套装的部分与进给密封件358之间的动态界面中,来保护输送活塞304免于劣化。相反,贯穿输送泵300的整个操作期间,进给密封件358处的动态界面仅形成在进给密封件358与输送活塞套管308b之间。
在所示示例中,进给密封件358由多个密封构件形成。进给动态密封件374a和进给动态密封件374b与输送活塞套管308b的外径向表面346b接合,以形成液密滑动界面。进给动态密封件374a、374b设置在进给密封件壳体366的进给密封件凹槽380内。在所示示例中,进给动态密封件374a、374b沿轴向设置在由进给密封件壳体366所形成的第一肩部与由被安装到进给密封件壳体366的夹具382所形成的第二肩部之间。进给动态密封件374a可以被构造成与进给动态密封件374b相同,但是进给动态密封件374a、374b当被组装在一起以形成进给密封件358时,该进给动态密封件374a、374b沿相反的轴向方向定向。
进给动态密封件374a、374b被构造成使得相应的密封件杯378沿轴向向外定向并且背离彼此。具体地,进给动态密封件374a的密封件杯378被定向成开口端部面朝向第一轴向方向TAD1,并且进给动态密封件374b的密封件杯378被定向成开口端部面朝向第二轴向方向TAD2。进给动态密封件374a、374b的密封件本体376邻接在进给密封件壳体366的进给密封件凹槽380内。密封件本体376邻接成使得进给动态密封件374a、374b的非杯端部在进给密封件凹槽380内相接。密封件本体376邻接成使得进给动态密封件374a、374b对彼此提供轴向支撑。密封件杯378沿轴向向外定向。
进给动态密封件374a、374b一起操作以形成进给密封件358的双向密封。进给密封件358的对置的双密封构造抑制了材料迁移到在进给密封件358与输送活塞套管308b之间沿径向的空间中。密封件杯378被形成为环形的杯,该环形的杯可以被压力辅助以增强进给密封件358与输送活塞套管308b之间的密封。每个密封件杯378包括第一臂384a和第二臂384b。臂384a、384b从密封件本体376沿轴向且沿径向两者延伸。臂384a沿径向背离臂384b延伸,并且延伸到与进给密封件壳体366接合。臂384b沿径向背离臂384a延伸,并且延伸到与输送活塞套管308b接合。臂384a、384b被形成为来自于密封件本体376的环形延伸部,该环形延伸部完全围绕输送活塞304延伸。在所示示例中,每个进给动态密封件374被形成为多唇部密封件。多唇部密封件被构造成使得多个环形唇部形成在每个臂384a、384b上并且接合所密封的表面。在一些示例中,每个臂384a、384b可以由沿轴向堆叠的多个环形的环形成。具体地,在所示示例中,进给动态密封件374a、374b被形成为三唇部密封件。
进给动态密封件374a、374b可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便提供对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,进给动态密封件374a、374b可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,进给动态密封件374a、374b由CeramUHMW聚乙烯形成。形成进给动态密封件374a、374b的材料和该进给动态密封件374a、374b的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在进给密封件358与输送活塞304之间迁移。形成进给动态密封件374a、374b的材料是对磨损有高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
进给密封件帽368安装到进给密封件壳体366。进给密封件唇部369安装到进给密封件壳体366。进给密封件帽368可以在进给密封件唇部369的轴向端部上延伸,以将进给密封件唇部369保持在进给密封件壳体366上。进给密封件唇部369由弹性材料形成,这是因为进给密封件唇部369被构造成在操作期间与进给座364直接接合和脱离接合。例如,进给密封件唇部369可以由碳化钨以及其他弹性材料选项来形成。进给密封件帽368被安装成使得在输送活塞304的往复运动期间在进给密封件帽368与输送活塞304之间形成环形间隙。在输送活塞304的往复运动期间,进给密封件帽368不直接接触输送活塞套管308b。进给密封件帽368设置在进给密封件壳体366的轴向端部处,并且在进给密封件壳体366的内径向侧上延伸。进给密封件壳体366的环形轴向突出部沿径向设置在进给密封件帽368的一部分和进给密封件唇部369之间。在输送活塞304的冲程的至少一部分期间,从泵轴线TPA延伸的径向线延伸穿过输送活塞304的本体、第二输送活塞套管308b、进给密封件帽368、进给密封件壳体366、然后进给密封件唇部369。进给密封件唇部369的接触表面386a是倾斜的,使得接触表面386a横向于泵轴线TPA。在所示示例中,进给密封件唇部369是截头锥形的。接触表面386a围绕泵轴线TPA沿环形延伸,并且可以被认为形成倾斜的环形表面。在所示示例中,接触表面386a被设置成相对于泵轴线TPA成角度γ。接触表面386a形成在进给密封件唇部369的外径向侧上。
输送泵本体302支撑进给座364。具体地,进给座本体370安装在阀壳体316与入口壳体314之间的界面处,如图6A和图6B所示。进给座本体370支撑进给座唇部372。进给座唇部372由弹性材料制成,以有助于在进给阀312的操作期间与进给座唇部372配合。进给座唇部372由弹性材料制成,这是因为进给座唇部372被构造成在操作期间与进给密封件唇部369直接接合和脱离接合。例如,进给座唇部372可以由碳化钨以及其他弹性材料选项形成。进给座唇部372的接触表面386b是倾斜的,使得该接触表面386b横向于泵轴线TPA。在所示示例中,进给座唇部372是截头锥形的。接触表面386b围绕泵轴线TPA沿环形延伸,并且可以被认为形成倾斜的环形表面。在所示示例中,接触表面386b被设置成相对于泵轴线TPA成角度ω。接触表面386b形成在进给座唇部372的内径向侧上。
进给密封件唇部369以角度γ倾斜,从而与以角度ω倾斜的进给座唇部372配合。进给密封件唇部369的角度γ可以与进给座唇部372的角度ω相同,以有助于进给密封件唇部369与进给座唇部372之间的配合。在所示示例中,进给座唇部372和进给密封件唇部369以各自的45度角形成。然而,可以理解,进给座唇部372和进给密封件唇部369可以以其他锐角形成,诸如30度、60度或其他锐角。例如,进给座唇部372可以以40度形成,并且进给密封件唇部369可以以50度形成,以有助于进给密封件唇部369与进给座唇部372之间的配合。
在输送泵300的操作期间以及贯穿输送泵300的整个操作期间,输送活塞304延伸穿过支承件348、进给密封件组件362和进给座364。由于进给密封件358和输送活塞套管308b的接合,所以进给密封件组件362可以被认为骑跨在输送活塞304上。在输送活塞304与进给密封件组件362之间的相对运动期间,进给密封件358与输送活塞套管308b的外径向表面346b直接接合,并且可以与输送活塞304一起行进并且在外径向表面346b上滑动。
勺组件330安装到远侧杆328。具体地,勺组件330的杆部分内的钻孔388接收远侧杆328的突出部390。在所示示例中,钻孔388和突出部390是带螺纹的,以形成连接勺组件330和远侧杆328的螺纹界面。突出部390也可以被称为柄部。
输送活塞套管308b围绕输送活塞304的本体设置。具体地,输送活塞套管308b围绕远侧杆328的本体设置。输送活塞套管308b设置在延伸到输送活塞304的外部中的圆柱形凹部中。输送活塞套管308b设置在远侧杆328b上。输送活塞套管308b的第一轴向端部与第一肩部392b(图6A和图6B)相接,并且输送活塞套管308b的第二轴向端部与第二肩部394b相接。第一肩部392b和第二肩部394b限定圆柱形凹部的轴向端部。输送活塞套管308b可以形成并安装到远侧杆328,使得该远侧杆328的本体的被套装的部分的外部具有与远侧杆328的本体的未被套装的部分的外部相同的直径。在所示示例中,第一肩部392b由远侧杆328形成,并且第二肩部394b由勺组件330形成。在将勺组件330安装到远侧杆328期间,可以在第一肩部392b与第二肩部394b之间压缩输送活塞套管308b,以提供紧密装配,从而防止输送活塞套管308b的不希望的运动。紧密装配抑制了研磨颗粒迁移到输送活塞套管308b与远侧杆328的本体之间的界面中。在一些示例中,输送活塞套管308b可以通过粘合剂固定到远侧杆328。第二肩部394b被示处为与输送活塞套管308b的轴向端部相接。第二肩部394b由勺组件330的杆部分形成,使得第二肩部394b的位置可以沿着泵轴线TPA相对于远侧杆328轴向移动,以便调节施加在输送活塞套管308b上的压缩载荷。
在操作期间,进给阀312在打开状态与关闭状态之间被致动。在进给阀312处于关闭状态的情况下,进给密封件唇部369与进给座唇部372接合,以密封材料流路334的穿过进给阀312的部分。输送活塞304在沿第二轴向方向TAD2的冲程的端部处并且开始沿第一轴向方向TAD1的第一冲程。输送活塞304沿第一轴向方向TAD1转移,并且进给密封件组件362从与进给阀312的关闭状态相关联的位置转移到与进给阀312的打开状态相关联的位置,该打开状态在图7中示出。支承件348与进给密封件组件362的与进给密封件唇部369相反的轴向端部接合,以限制进给密封件组件362的轴向位移。
随着输送活塞304移动通过第一冲程,通过在进给阀312的上游所产生的压力,进给密封件组件362被致动到与打开状态相关联的位置。在一些示例中,在进给密封件组件362的轴向位移的至少一部分期间,输送活塞套管308b与进给密封件358之间的摩擦可以使得输送活塞304沿第一轴向方向TAD1承载进给密封件组件362。由于输送活塞套管308b与进给密封件358之间的接合,在输送泵300操作期间,通过输送活塞304承载进给密封件组件362,输送活塞304可以引起进给密封件组件362的位移。通过支承件348限制进给密封件组件362的轴向位移。在进给密封件组件362接合支承件348的情况下,输送活塞304相对于进给密封件组件362继续轴向移动。进给密封件358在滑动界面处维持与输送活塞套管308b的接合,从而防止研磨颗粒在进给密封件358与输送活塞套管308b之间的迁移。
输送活塞套管308b是输送活塞304的与进给密封件358接触和抵靠滑动的部分。如以上所讨论的,输送活塞套管308b的光滑度防止了研磨颗粒附着在输送活塞套管308b上并防止了研磨颗粒在进给密封件358与输送活塞304之间沿径向被拉动。输送活塞套管308b也由比远侧杆328更硬、更有弹性的材料形成。弹性的输送活塞套管308b为进给密封件358提供用于抵靠密封的弹性衬底。衬底的劣化和相对于该衬底滑动的密封件的劣化可以是由在密封件下方以及在密封件与衬底之间拉动研磨颗粒所引起的。输送活塞套管308b通过具有光滑的外部表面和由诸如C3碳化钨以及其他材料选项之类的弹性材料形成来抑制劣化。
将输送活塞套管308b安装在输送活塞304上,防止了输送活塞304的本体直接经历由于滑动密封界面导致的劣化。将输送活塞套管308b与输送活塞304分开形成并且将输送活塞套管308b安装在输送活塞304上,提供了材料和成本节约,这是因为输送活塞套管308b可以由更有弹性且更昂贵的材料形成,而远侧杆328由诸如不锈钢之类的成本较低的材料形成。输送活塞304和进给密封件组件362被构造成使得进给密封件358在输送泵300的操作期间仅接合第二输送活塞套管308b。
进给密封件358的双杯构造在操作期间进一步保护输送泵300。进给动态密封件374a、374b被构造成具有环形密封件杯378,该环形密封件杯378可以挠曲以维持与输送活塞套管308b的接合,并且防止粘合剂材料在进给密封件358与输送活塞套管308b之间迁移。双进给动态密封件374a、374b有助于进给密封件组件362的简单组装,这是因为在所示的进给密封件组件362的构造中仅使用两个密封件部件。进给动态密封件374a、374b由弹性密封材料形成,该弹性密封材料提供了对由组分材料中的研磨颗粒导致的磨损有抵抗的鲁棒性的密封。
在完成第一冲程之后,输送活塞304对调并且沿第二轴向方向TAD2移动通过第二冲程。输送活塞304在第二冲程中沿第二轴向方向TAD2移动,并且进给阀312从打开状态转移到关闭状态。进给密封件组件362沿第二轴向方向TAD2转移,直到进给密封件唇部369与进给座唇部372接合以将进给阀312置于关闭状态。输送活塞304在进给阀312处于关闭状态的情况下继续沿第二轴向方向TAD2转移,使得输送活塞套管308b相对于进给密封件358滑动,直到输送活塞304到达第二冲程的端部。
输送泵300提供了显著的优点。进给密封件组件362被构造成在进给阀312处于关闭状态的情况下与进给座364形成第一密封界面,并且进给密封件组件362被构造成在贯穿整个操作过程中与输送活塞304形成第二密封界面。第二密封界面在冲程的一部分期间(诸如,在转换时以及在每个冲程的在对调点之间的至少一部分期间)可以没有相对运动。在第一冲程和第二冲程中的每个冲程的至少一部分期间,第二密封界面在输送活塞304与进给密封件358之间具有相对运动。输送活塞套管308b的光滑外部表面抑制了研磨颗粒在输送活塞套管308b与进给密封件358之间的迁移,从而提供了更具鲁棒性的泵并且增加了泵送部件的操作寿命。进给动态密封件374a、374b有效地密封以抵抗上游压力和下游压力。密封件杯378被形成为多唇部密封件,该多唇部密封件进一步抑制了研磨颗粒的迁移。
图8是图6B中细节8的放大图。示出了输送泵300的出口壳体320、喉部筒322、输送活塞304、输送活塞套管308a和喉部密封件356。喉部筒322包括筒本体396和筒帽398。示出了输送活塞304的近侧杆324和中间杆326。示出了杆本体400和中间杆326的引导本体402的一部分。喉部密封件356包括喉部动态密封件404a和喉部动态密封件404b。每个喉部动态密封件404a、404b包括密封件本体406和密封件杯408。
输送泵出口338延伸穿过出口壳体320,并且为所泵送的材料提供从输送泵本体302离开的流路。喉部筒322安装到出口壳体320。喉部筒322在输送泵出口338的与输送泵入口336相反的轴向侧安装到出口壳体320(图6A和图6B)。筒本体396安装到出口壳体320。例如,筒本体396可以与出口壳体320螺纹地接合。筒帽398安装到筒本体396,例如通过相接的螺纹等安装到筒本体396。
喉部密封件356在贯穿输送活塞304的整个往复运动期间与输送活塞304接合。可以认为喉部密封件356限定了穿过输送泵300的材料流路334的轴向端部。喉部密封件356被构造成防止材料在输送活塞304与非移动部件之间的动态界面处从输送泵300泄露。在所示示例中,喉部密封件356设置在喉部筒322内的喉部密封件凹槽410内。在所示示例中,喉部密封件凹槽410至少部分地由筒本体396限定。肩部在喉部密封件凹槽410的沿第二轴向方向TAD2的轴向端部处由筒本体396的本体一体地形成,该肩部与喉部密封件356接合以保持该喉部密封件356。在所示示例中,夹具412设置在喉部密封件356的与该肩部相反的轴向端部处,该夹具412沿轴向保持喉部密封件356。
在所示示例中,喉部密封件356是与输送活塞套管308a相接的多部件密封件。在贯穿整个操作过程中以及在输送活塞304的往复运动期间,喉部密封件356与输送活塞套管308a相接。喉部密封件356与输送活塞套管308a直接接合。喉部密封件356和输送活塞套管308a在滑动密封界面处配合,以防止所泵送的材料通过该滑动界面迁移出输送泵300。喉部动态密封件404a和喉部动态密封件404b彼此邻接并且与输送活塞套管308a相接。
输送活塞304和喉部密封件356被构造成使得仅仅输送活塞304的与喉部密封件356接合的部分是输送活塞套管308a的外径向表面346a。在所示示例中,喉部密封件356由多个密封构件形成。喉部动态密封件404a和喉部动态密封件404b与输送活塞套管308a的外径向表面346a接合,以形成液密滑动界面。喉部动态密封件404a、404b被构造成使得相应的第一密封件杯408沿轴向向外定向且彼此背离。具体地,喉部动态密封件404a的密封件杯408被定向成开口端部面朝向第一轴向方向TAD1,并且喉部动态密封件404b的密封件杯408被定向成开口端部面朝向第二轴向方向TAD2。喉部动态密封件404a、404b的密封件本体406邻接在喉部筒322的喉部密封件凹槽410内。密封件本体406邻接成使得第一喉部动态密封件404a、404b对彼此提供轴向支撑。密封件杯408沿轴向向外定向。喉部动态密封件404a可以被构成与喉部动态密封件404b相同,但是其中喉部动态密封件404a、404b当被组装在一起以形成喉部密封件356时沿相反的轴向方向定向。进一步理解的是,喉部动态密封件404a、404b可以是与进给动态密封件374a、374b(图7)相同的构造。
密封件杯408被形成为环形的杯,该环形的杯可以被压力辅助以增强喉部密封件356与输送活塞套管308ac之间的密封。每个密封件杯408包括第一臂414a和第二臂414b。臂414a、414b从密封件本体406沿轴向且沿径向延伸。臂414a沿径向背离臂414b延伸并且延伸到与筒本体396接合。臂414b沿径向背离臂414a延伸并且延伸到与输送活塞套管308a接合。臂414a、414b被形成为来自密封件本体406的环形延伸部,该环形延伸部完全围绕输送活塞304延伸。在所示示例中,每个喉部动态密封件404被形成为多唇部密封件。该多唇部密封件被构造成使得一个或多个环形的唇部从每个臂414a、414b延伸,并且延伸到与由用于臂414b的输送活塞套管308a和用于臂414a的筒本体396b形成的相对的密封表面接合。唇部沿径向延伸到与相对的密封表面接合。在所示示例中,喉部动态密封件404a、404b包括形成在每个臂414a、414b上的多个唇部。具体地,在所示示例中,喉部动态密封件404a、404b被形成为三唇部密封件。
虽然喉部密封件356被示出为包括双喉部动态密封件404,该双喉部动态密封件404包括相反定向的密封件杯408,但应理解,喉部密封件356可以被构造具有朝向材料流路334定向的单个密封件杯408。例如,喉部密封件356可以被形成为具有面向第二轴向方向TAD2的单个密封件杯408的单部件密封件。在一些示例中,喉部密封件356可以被构造成多部件的密封件,该多部件的密封件包括喉部动态密封件404a和喉部动态密封件404b,该喉部动态密封件404a被形成为块、类似于密封件本体406,该喉部动态密封件404b被形成具有如图所示的密封件杯408。喉部动态密封件404a可以与输送活塞304接合以抑制迁移,但可以不包括密封件杯,这是因为喉部动态密封件404a的密封件杯408不暴露于被加压的材料室340。
喉部动态密封件404a、404b可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便提供对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,喉部动态密封件404a、404b可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,喉部动态密封件404a、404b由CeramUHMW聚乙烯形成。形成喉部动态密封件404a、404b的材料和该喉部动态密封件404a、404b的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在喉部密封件356与输送活塞304之间迁移。形成喉部动态密封件404a、404b的材料是对磨损有高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
输送活塞304相对于喉部密封件356往复运动,并且与喉部密封件356接合。近侧杆324穿过喉部密封件356和喉部筒322延伸出输送泵本体302以连接到驱动器(未示出)。驱动器驱动输送活塞304的往复运动以泵送材料。中间杆326连接到近侧杆324的与连接到驱动器的端部相反的轴向端部。在所示示例中,中间杆326由杆本体400和引导本体402形成,该杆本体400连接到近侧杆324和远侧杆328两者,该引导本体402安装在杆本体400上。如下文更详细讨论的,引导本体402与引导套管相接以有助于活塞阀310的操作。
中间杆326通过杆本体400与近侧杆324的本体之间的界面而连接到近侧杆324。具体地,近侧杆324内的钻孔416接收从杆本体400沿轴向延伸的突出部418。突出部418也可以被称为柄部。在所示示例中,钻孔416和突出部418是带螺纹的,以形成连接中间杆326和近侧杆324的螺纹界面。输送活塞套管308a围绕输送活塞304的本体设置。具体地,输送活塞套管308a围绕近侧杆324的本体设置。
输送活塞套管308a设置在延伸到输送活塞304的外部中的圆柱形凹部中。输送活塞套管308a设置在近侧杆324上。输送活塞套管308a的第一轴向端部与第一肩部392a相接,并且输送活塞套管308a的第二轴向端部与第二肩部394a相接。第一肩部392a和第二肩部394a限定圆柱形凹部的轴向端部。输送活塞套管308a安装到近侧杆324,使得该近侧杆324的本体的被套装的部分的外部具有与近侧杆324的本体的未被套装的部分的外部相同的直径。在所示示例中,第一肩部392a由近侧杆324的一体部分形成,并且第二肩部394a由中间杆326的引导本体402形成。在中间杆326的安装期间,可以在第一肩部392a与第二肩部394a之间压缩输送活塞套管308a以提供紧密装配,从而防止输送活塞套管308a的不希望的运动。压缩对输送活塞套管308a进行预加载以有助于形成紧密装配,该紧密装配抑制了研磨颗粒迁移到输送活塞套管308a与喉部密封件356之间的界面中。在一些示例中,输送活塞套管308a可以通过粘合剂固定到近侧杆324。
在操作期间,输送活塞304相对于喉部密封件356往复运动。在输送活塞304与喉部密封件356之间形成滑动密封界面。喉部密封件356在贯穿输送活塞304的整个往复运动期间与输送活塞套管308a接合,以在输送活塞304与喉部密封件356之间形成动态密封界面。输送活塞套管308a是输送活塞304的与喉部密封件356接触并抵靠滑动的部分。输送活塞套管308a的光滑度防止了研磨颗粒附着在输送活塞套管308a上以及在喉部密封件356与输送活塞304之间沿径向被拉动。输送活塞套管308a也由比近侧杆324更硬、更有弹性的材料形成。弹性输送活塞套管308a为喉部密封件356提供用于抵靠密封的弹性衬底。进入动态界面中的研磨颗粒可以导致衬底的劣化和相对于衬底滑动的密封件的劣化。输送活塞套管308a通过具有防止研磨颗粒附着在输送活塞套管308a上的光滑的外部表面来抑制劣化,并且通过由弹性材料形成该输送活塞套管来抑制劣化。例如,输送活塞套管308a可以由C3碳化钨等形成,而近侧杆324可以由不锈钢形成。
在输送活塞304上安装输送活塞套管308a防止了输送活塞304的本体由于研磨颗粒被截留在滑动密封界面中而直接经历劣化。将输送活塞套管308a与输送活塞304分开形成并且将输送活塞套管308a安装在输送活塞304上,提供了材料和成本节约,这是因为输送活塞套管308a可以由更具弹性且成本更高的材料形成,而近侧杆324由成本较低的材料形成。输送活塞304和输送泵300被构造成使得输送活塞套管308a是输送活塞304的在操作期间喉部密封件356接合的仅有部分。
喉部密封件356的杯构造在操作期间进一步保护输送泵300。环形的密封件杯408可以挠曲以维持与输送活塞套管308a的接合,并且防止粘合剂材料在喉部密封件356与输送活塞套管308a之间的迁移。双喉部动态密封件404a、404b有助于喉部密封件356的简单组装,因为在所示的喉部密封件356的构造中仅使用两个密封部件。喉部动态密封件404a、404b由弹性密封材料形成,该弹性密封材料提供鲁棒性的密封并且抵抗由所泵送的组分材料中的研磨颗粒导致的磨损。
图9是图6A中细节9的放大图。示出了输送泵本体302、输送活塞304、缸套管306、活塞套管308a和活塞阀310。示出了输送泵本体302的出口壳体320、输送泵缸318和阀壳体316。示出了输送活塞304的近侧杆324、中间杆326和远侧杆328。中间杆326包括杆本体400和引导本体402。活塞阀310包括活塞密封件组件420和活塞阀座422。活塞密封件组件420包括引导滑块424、活塞密封件帽426、活塞密封件唇部428和活塞密封件360。引导滑块424包括支撑端部430、自由端部432和窗口434。活塞阀座422包括活塞座唇部436。缸套管306包括套管本体438和套管端部440a、440b。
输送泵缸318沿轴向设置在阀壳体316与出口壳体320之间。输送泵缸318在螺纹界面332a处直接连接到出口壳体320,并且在螺纹界面332b处直接连接到阀壳体316。缸套管306安装到输送泵缸318。缸套管306安装到输送泵缸318,使得缸套管306覆盖输送泵缸318的内径向表面,使得输送泵缸318的表面不被暴露于所泵送的材料。缸套管306可以以任何期望的方式安装到输送泵缸318。例如,可以通过热收缩来安装缸套管306。例如,可以将输送泵缸318加热以引起穿过输送泵缸318的钻孔的膨胀,然后可以将缸套管306插入到输送泵缸318中。输送泵缸318在冷却期间收缩并且捕获缸套管306,从而将缸套管306保持在输送泵缸318上和输送泵缸318内。
缸套管306包括套管本体438,在输送活塞304往复运动期间活塞密封件360与该套管本体438接合。套管端部440a形成在套管本体438的第一轴向端部处,并且套管端部440b形成在套管本体438的相反的第二轴向端部处。套管端部440a包括倾斜的内径向表面,该倾斜的内径向表面从套管端部440a的轴向外自由端部沿内径向表面朝向泵轴线TPA沿径向向内倾斜、并且朝向套管本体438沿轴向倾斜。类似地,套管端部440b包括倾斜的内径向表面,该倾斜的内径向表面从套管端部440b的轴向外自由端部沿内径向表面朝向泵轴线TPA沿径向向内倾斜、并且朝向套管本体438沿轴向倾斜。缸套管306具有沿套管本体438的较小的内径和沿套管端部440a、440b的较大的内径。在所示示例中,可以认为套管端部440a、440b包括截头锥形的内径向表面。套管端部440a、440b的倾斜表面有助于输送泵300的组装。倾斜表面通过为活塞密封件360提供平滑的过渡以沿着套管本体438移动并且移动到与套管本体438接合,而在输送泵300的组装期间有助于活塞阀密封件360行进越过套管端部440a、440b。沿套管端部440a、440b的过渡直径有助于活塞阀密封件460平滑地过渡到由套管本体438限定的区域中并且与套管本体438接合。在所示示例中,套管端部440a、440b两者是渐缩的,使得缸套管306可以组装到输送泵缸318,其中任一套管端部440a、440b被设置成更靠近输送泵缸318的被构造成安装到出口壳体320的端部。渐缩的套管端部440a、440b可以在组装期间进一步帮助将缸套管306定位在输送泵缸318内,从而确保在将缸套管306设置在输送泵缸318期间的正确对准。
中间杆326在近侧杆324与远侧杆328之间延伸,并且连接近侧杆324和远侧杆328。引导本体402设置在杆本体400上。引导本体402安装到杆本体400以与该杆本体400一起沿轴向移动。杆本体400在近侧杆324与远侧杆328两者之间延伸并且连接到近侧杆324和远侧杆328两者。在所示示例中,中间杆326通过第一配合界面而固定到近侧杆324,并且通过第二配合界面而固定到远侧杆328。第一配合界面由从中间杆326延伸到近侧杆324的钻孔416中的突出部418形成。第一配合界面可以是由杆本体400所形成的带公螺纹的突出部418与近侧杆324中的带母螺纹的钻孔416之间的螺纹界面。第二配合界面由从远侧杆328延伸到中间杆326的钻孔444中的突出部442形成。第二配合界面可以是由远侧杆328所形成的带公螺纹的突出部442与形成在杆本体400中带母螺纹的钻孔444之间的螺纹界面。突出部418和突出部442中的每个也可以被称为柄部。
活塞阀310设置在进给阀312下游的材料流路334内(在图7中最佳地看到)。活塞密封件组件420被构造成在与活塞阀310的完全打开状态(图6B所示)相关联的第一位置和与活塞阀310的完全关闭状态(图6A所示)相关联的第二位置之间转移。活塞阀310的引导滑块424是轴向细长的并且围绕杆本体400延伸。引导滑块424被构造成在活塞阀310的致动期间在打开状态与关闭状态之间相对于杆本体400和引导本体402沿轴向转移。引导滑块424的自由端部432设置在引导本体402的一部分上,并且可以与引导本体402的该部分相接。引导本体402定位自由端部432,以便在引导滑块424的往复运动期间对准该引导滑块424。支撑端部430设置在引导滑块424的与自由端部432相反的端部处。活塞密封件帽426安装到引导滑块424的支撑端部430。窗口434被形成为穿过引导滑块424,并且为材料提供穿过活塞阀310向下游流动的流路。
由活塞密封件帽426支撑活塞密封件唇部428。活塞密封件唇部428安装到活塞密封件帽426。活塞密封件唇部428由弹性材料形成,这是因为活塞密封件唇部428被构造成在操作期间与活塞阀座422直接接合和脱离接合。例如,活塞密封件唇部428可以由碳化钨等其他弹性材料选项形成。活塞密封件唇部428的接触表面446a是倾斜的,使得接触表面446a横向于泵轴线TPA。在所示示例中,活塞密封件唇部428是截头锥形的。接触表面446a围绕泵轴线TPA环状地延伸,并且可以被认为形成倾斜的环形表面。在所示示例中,接触表面446a被设置成相对于泵轴线TPA成角度μ。接触表面446a形成在活塞密封件唇部428的内径向侧上。
活塞阀座422形成在输送活塞304上。由中间杆326支撑活塞座唇部436。在所示示例中,活塞座唇部436设置在杆本体400上。具体地,活塞座唇部436安装到由杆本体400形成的球状部448。球状部448是杆本体400的沿径向扩大的部分。活塞座唇部436由弹性材料形成,以便于在活塞阀310的操作期间与活塞密封件唇部428配合。活塞座唇部436由弹性材料形成,这是因为活塞座唇部436被构造成在操作期间与活塞密封件组件420直接接合和脱离接合。例如,活塞座唇部436可以由碳化钨等其他弹性材料选项形成。活塞座唇部436的接触表面446b是倾斜的,使得接触表面446b横向于泵轴线TPA。在所示示例中,活塞座唇部436是截头锥形的。接触表面446b围绕泵轴线TPA环状地延伸,并且可以被认为形成倾斜的环形表面。在所示示例中,接触表面446b被设置成相对于泵轴线TPA成角度ρ。接触表面446b形成在活塞座唇部436的外径向侧上。
活塞密封件唇部428以角度μ倾斜,以便与以角度ρ倾斜的活塞座唇部436配合。活塞密封件唇部428的角度μ可以与活塞座唇部436的角度ρ相同,以便于活塞密封件唇部428与活塞座唇部436之间的配合。在所示示例中,活塞座唇部436和活塞密封件唇部428以各自的45度角形成。然而,应当理解,活塞座唇部436和活塞密封件唇部428可以以其他锐角形成,诸如30度、60度或其他锐角。例如,活塞座唇部436可以以40度形成,并且活塞密封件唇部428可以以50度形成,以便于活塞密封件唇部428与活塞座唇部436之间的配合。在所示示例中,活塞密封件唇部428和活塞座唇部436是从泵轴线TPA沿逆时针测量的。然而,活塞密封件唇部428和活塞座唇部436相对于进给密封件唇部369和进给座唇部372相反地倾斜。如此,当从泵轴TPA沿顺时针测量时,角度μ和ρ可以被认为形成135度角,而角度γ和ω形成45度角。
活塞阀310与进给阀312相对地构造,因为由活塞密封件组件420所形成的活塞阀310的移动阀构件在活塞阀310处于关闭状态的情况下在密封界面处形成外径向部件,而由进给密封件组件362所形成的进给阀312的移动阀构件在进给阀312处于关闭状态的情况下在密封界面处形成内径向部件。在所示示例中,活塞密封件唇部428沿径向朝向活塞座唇部436外部,而进给密封件唇部369沿径向朝向进给座唇部372内部。相反的密封构造有助于在操作期间进行有效的密封和泵送。
由活塞密封件组件420支撑活塞密封件360。活塞密封件360被构造成与缸套管306的内径向表面344接合。在所示示例中,活塞密封件360被形成为完全围绕泵轴线TPA延伸的环形密封件。可以认为活塞密封件360形成环形密封件。在所示示例中,活塞密封件360设置在被形成于活塞密封件组件420的本体上的密封件凹槽450c中。更具体地,密封件凹槽450c在径向外侧是敞开的、并且在由活塞密封件帽426形成的径向内侧是封闭的。由活塞密封件帽426和引导滑块424沿轴向限定密封件凹槽450c。更具体地,密封件凹槽450c沿轴向限定在从活塞密封件帽426延伸的径向凸缘和引导滑块424的支撑端部430的轴向面之间。
活塞密封件360被形成为在滑动界面处抵靠缸套管306密封的动态密封件。活塞密封件360设置在密封件凹槽450c中,并且与缸套管306和引导滑块424两者相接。活塞密封件360沿轴向被支承在密封件凹槽450c内。活塞阀310的分离部件形成密封件凹槽450c的支承活塞密封件360的两个轴向端部。可以在被设置在活塞密封件360的相反轴向侧的引导滑块424和活塞密封件帽426的部分之间沿轴向压缩活塞密封件360。可以沿轴向挤压活塞密封件360,以有助于使活塞密封件360变形,从而增强活塞密封件360与缸套管306之间的接合。
活塞密封件360的密封件面452朝向缸套管306定向。在所示示例中,密封件面452形成在活塞密封件360的外径向侧上。密封件面452被形成为使得该密封件面452的轴向端部从密封件凹槽450c的基部比密封件面452的轴向中心突出得更远。在所示示例中,密封件面452是凹形的。活塞密封件360被构造成使得活塞密封件360的密封件面452具有U形是截面轮廓。密封件面452的轴向端部处的尖头直接接合缸套管306的内径向表面344并且与缸套管306的内径向表面344密封。在所示示例中,活塞密封件360是活塞阀310的与缸套管306接合并密封的仅有部件。在所示示例中,活塞密封件360是单部件的密封件,但是应当理解,在其他示例中,活塞密封件360可以被构造成多部件的密封件。
活塞密封件360可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便提供对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,活塞密封件360可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,活塞密封件360由Ceram UHMW聚乙烯形成。形成活塞密封件360的材料和活塞密封件360的沿径向定向以用于与缸套管306接合的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在活塞密封件360与缸套管306之间迁移。形成活塞密封件360的材料对磨损是高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
在操作期间,输送活塞304在缸套管306内往复运动。在打开状态(图6A)与关闭状态(图6B)之间致动活塞阀310。在活塞阀310处于关闭状态的情况下,活塞密封件唇部428与活塞座唇部436接合,以密封材料流路334的穿过活塞阀310的部分。输送活塞304在沿第一轴向方向TAD1的第一冲程的端部处,并且开始沿第二轴向方向TAD2的第二冲程。输送活塞304在第二轴向方向TAD2沿轴向转移,并且活塞密封件组件420从与活塞阀310的关闭状态相关联的位置转移到与活塞阀310的打开状态相关联的位置。
随着活塞移动通过第二冲程,通过活塞阀310的上游的压力将活塞密封件组件420致动到与打开状态相关联的位置。在一些示例中,缸套管306与活塞密封件360之间的摩擦可以使得活塞密封件组件420在输送活塞304沿第二轴向方向TAD2移动时沿轴线TPA保持静止。中间杆326与引导滑块424接合,以限制输送活塞304相对于活塞密封件组件420的位移。具体地,引导滑块424的自由端部432接合由引导本体402所形成的支承肩部,以限制活塞密封件组件420在第一轴向方向TAD1上相对于活塞阀座422的轴向位移。自由端部432与引导本体402的支承肩部之间的接合将活塞密封件组件420与输送活塞304一起沿轴向拉动。
活塞密封件360是输送活塞304的在该输送活塞304的往复运动期间与缸套管306接触并抵靠该缸套管306滑动的部分。缸套管306的光滑度防止了研磨颗粒附着在缸套管306上以及防止在活塞密封件360与缸套管306之间沿径向拉动研磨颗粒。缸套管306也由比输送泵本体302更硬、更有弹性的材料形成,例如缸套管306由碳化钨形成,输送泵缸318由不锈钢形成。缸套管306为活塞密封件360提供用于抵靠密封的弹性衬底。衬底的劣化以及相对于该衬底滑动的密封件的劣化可以由在密封件下方以及在密封件与衬底之间拉动研磨颗粒所引起。通过具有光滑的外部表面和通过由诸如C3碳化钨以及其他材料选项的弹性材料形成,缸套管306抑制了劣化。
将缸套管306安装在输送泵本体302上防止了输送泵本体302由于滑动的密封界面而直接经历劣化。将缸套管306与输送泵本体302分开形成并将该缸套管306安装在输送泵本体302上,提供了材料和成本节约,这是因为缸套管306可以由更具弹性和成本更高的材料形成,而输送活塞304由成本较低的材料形成。活塞密封件组件420被构造成使得活塞密封件360是活塞阀310的在操作期间接合输送泵本体302的仅有部件。活塞密封件360在贯穿输送泵300的整个操作过程中维持与缸套管306的密封接合。活塞密封件360与缸套管306之间的界面防止了所泵送的材料在活塞阀310周围的泄漏和迁移。活塞密封件360有利于活塞密封件组件420的简单组装,因为在所示的活塞密封件组件420的构造中,仅使用单个密封部件。活塞密封件360由提供鲁棒性密封的弹性密封材料形成,该弹性密封材料抵抗由组分材料中的研磨颗粒导致的磨损。
在完成第二冲程之后,输送活塞304对调并且沿第一轴向方向TAD1移动通过第一冲程。输送活塞304沿第一轴向方向TAD1移动通过第一冲程,并且活塞阀310从打开状态转移到关闭状态。活塞阀310被致动成使得活塞密封件唇部428与活塞座唇部436接合,以将活塞阀310置于关闭状态。例如,缸套管306与活塞密封件360之间的摩擦可以维持活塞密封件组件420静止,直到活塞阀座422与活塞密封件组件420接合。如此,活塞阀310的一些示例可以包括活塞密封件组件420,该活塞密封件组件420被构造成在对调之后维持静止,直到输送活塞304相对于活塞密封件组件420移动足够的轴向距离,以与活塞密封件组件420接合并沿轴向驱动该活塞密封件组件420。输送活塞304沿第一轴向方向TAD1转移,并且活塞密封件唇部428与活塞座唇部436接合以将活塞阀310置于关闭状态。在活塞阀310处于关闭状态的情况下,输送活塞304继续沿第一轴向方向TAD1转移。在活塞阀310处于关闭状态的情况下,输送活塞304沿第一轴向方向TAD1承载活塞密封件组件420。活塞密封件360在贯穿整个往复运动过程中以及当活塞密封件360相对于缸套管306滑动时维持与缸套管306的密封接合。
输送泵300提供了显著的优点。活塞密封件组件420被构造成在活塞阀310处于关闭状态的情况下下与活塞阀座422形成第一密封,并且活塞密封件组件420被构造成在贯穿整个操作过程中与输送泵本体302形成第二密封。活塞密封件360在冲程的部分期间(诸如,在转换时以及在每个冲程的对调点之间的至少一部分期间)相对于输送泵缸318可以静止。在第一冲程和第二冲程中的每个冲程的至少一部分期间,在活塞密封件360与缸套管306之间发生相对运动。在第一冲程和第二冲程中的每个冲程的至少一部分期间,在缸套管306与活塞密封件360之间发生沿轴线TPA的相对运动。缸套管306的光滑的外部表面抑制了研磨颗粒在缸套管306与活塞密封件360之间的迁移,从而提供了更具鲁棒性的泵并且增加了泵送部件的操作寿命。活塞密封件360有效地密封上游压力和下游压力两者。
图10A是计量泵500的剖视图,示出了沿第一轴向方向MAD1的在第一冲程的端部处的计量活塞504。图10B是计量泵500的剖视图,示出了沿与第一轴向方向MAD1相反的第二轴向方向MAD2的在第二冲程的端部处的计量活塞504。计量泵500包括计量泵本体502、计量活塞504、缸套管506、计量活塞套管508、入口阀510、出口阀512、喉部密封件514和计量活塞密封件516。计量泵本体502包括入口壳体518、出口壳体520、计量泵缸522、喉部筒524和输送管526。计量活塞504包括计量杆528、活塞头部530、活塞帽532和支撑环534。
计量泵500被构造成将研磨材料向下游泵送至施加器,诸如施加器16(图2A和图2B)、施加器116(图4A和图4B)或施加器216(图5),以用于在分配点处进行施加。可以由计量泵500形成计量泵14a、14b(图1)中的一个计量泵或两个计量泵。计量泵500从上游加压器(诸如,输送泵12a、12b(图1)和输送泵300(在图6A和图6B中最佳地看到))接收被加压的材料,对材料增加压力,并且将材料向下游驱动。计量泵500可以被用作包括被联接在一起以异相位(out-of-phase)驱动的两个计量泵500的配比组件的一部分。如此,计量泵500也可以被称为配比泵。被联接的驱动构造确保了由被联接的计量泵500输出期望比率的组分材料,并将该期望比率的组分材料提供至下游施加器。
计量活塞504连接到驱动连接器536以接收往复的输入,该往复的输入以沿着泵轴线MPA轴向往复的方式驱动该计量活塞504。马达(未示出)连接到驱动连接器536,以驱动该驱动连接器536以及由此驱动该计量活塞504沿泵轴线MPA的位移。第二计量泵的第二计量活塞可以连接到驱动连接器536,使得两个计量活塞同时被致动、但移动通过相反的冲程。在其他示例中,驱动器可以在两个计量泵500之间沿轴向延伸,使得该驱动器连接到第一计量泵500的第一驱动连接器536和第二计量泵500的第二驱动连接器536。应当理解,被联接的计量泵500可以具有不同的排量体积以提供不同的输出比率。例如,第一计量泵和第二计量泵500可以具有相同的排量体积以提供1:1的比率,第一计量泵500可以具有第二计量泵500的两倍的排量体积以提供2:1的比率,等等。
入口壳体518限定该计量泵500的计量泵入口588。出口壳体520限定计量泵500的计量泵出口590。计量泵缸522和输送管526在入口壳体518与出口壳体520之间延伸并且与该入口壳体518和出口壳体520相接。输送管526为材料限定了从入口壳体518流动到出口壳体520的流路。计量活塞504至少部分地设置在计量泵缸522内,并且在操作期间相对于计量泵缸522往复运动。由入口壳体518支撑入口阀510和出口阀512。在所示示例中,入口阀510是球阀,该球阀包括弹簧以将球偏置到关闭状态。然而,应当理解,入口阀510可以是适合有助于材料单向流动穿过入口阀510的任何期望的构造。在所示示例中,出口阀512是球阀,该球阀包括弹簧以将球偏置到关闭状态。然而,应当理解,出口阀512可以是适合有助于材料单向流动穿过出口阀512的任何期望的构造。入口阀510和出口阀512同轴地设置在阀轴线VA上,该阀轴线VA横向于泵轴线MPA。具体地,在所示示例中,阀轴线VA与泵轴线MPA正交,这提供了具有较小占地面积的紧凑的计量泵500。
计量泵缸522在入口壳体518与出口壳体520之间延伸,并且由入口壳体518与出口壳体520支撑。缸套管506在计量泵缸522的内径向表面上安装到计量泵缸522。缸套管506安装到计量泵缸522,使得缸套管506覆盖计量泵缸522的内径向表面。计量泵缸522的内径向表面被缸套管506屏蔽,并且不被暴露于所泵送的材料。缸套管506可以以任何期望的方式安装到计量泵缸522。例如,可以通过热收缩安装缸套管506。例如,可以加热计量泵缸522以引起穿过计量泵缸522的钻孔的膨胀,并且然后可以将缸套管506插入到计量泵缸522中。计量泵缸522在冷却期间收缩并且捕获缸套管506,从而将缸套管506保持在计量泵缸522上和该计量泵缸522内。
缸套管506包括套管本体538,在计量活塞504的往复运动期间计量活塞密封件516接合该套管本体538。缸套管506沿泵轴线MPA是细长的。具体地,计量活塞密封件516与缸套管506的内径向表面542接合,并且与该内径向表面542形成滑动密封。缸套管506可以与缸套管306(在图9中最佳地看到)是相同的,使得仅需要制造单一构造的缸套管,并且该单一构造的缸套管可以用于多种不同的泵。这种通用构造在材料和制造成本上提供了显著的节约。
套管端部540a形成在套管本体538的第一轴向端部处,并且套管端部540b形成在套管本体538的相反的第二轴向端部处。套管端部540a包括倾斜的内径向表面,该倾斜的内径向表面被倾斜成从套管端部540a的远侧轴向端部朝向泵轴线MPA向内延伸、并且朝向套管本体538沿轴向延伸。类似地,套管端部440b包括倾斜的内径向表面,该倾斜的内径向表面被倾斜成从套管端部540b的远侧轴向端部朝向泵轴线MPA向内延伸、并且朝向套管本体538沿轴向延伸。如此,缸套管506具有比缸套管506的外轴向端部处更窄的沿套管本体538的直径。在所示示例中,可以认为套管端部540a、540b包括截头锥形的内径向表面。套管端部540a、540b的倾斜表面有助于计量泵500的组装。倾斜表面有助于在计量泵500的组装期间使计量活塞密封件516行进越过套管端部540a、540b,而计量活塞密封件516不必遇到锐利的边缘。沿套管端部540a、540b的过渡的直径有助于计量活塞密封件516平滑地过渡到由套管本体538限定的区域中并且与套管本体538密封接合。在所示示例中,套管端部540a、540b两者是渐缩的,使得缸套管506可以组装到计量泵缸522,其中任一套管端部540a、540b被设置成更靠近计量泵缸522的被构造成安装到出口壳体520的端部。渐缩的套管端部540a、540b可以在组装期间进一步帮助将缸套管506定位在计量泵缸522内,从而确保在将缸套管506设置在计量泵缸522期间的正确对准。例如,通过将缸套管506伴随着计量泵缸522冷却和收缩相对于该计量泵缸522保持静止的定位,渐缩的套管端部540a、540b可以被接合。
喉部筒524安装到出口壳体520。可以通过喉部筒524与出口壳体520之间螺纹相接的以及其他连接选项来安装喉部筒524。更具体地,喉部筒524的筒本体546连接到出口壳体520。筒帽548设置在出口壳体520内并且与筒本体546相接。喉部筒524包括穿过该喉部筒的通道,计量活塞504延伸穿过该通道。喉部筒524与计量泵缸522在泵轴线MPA上同轴地设置。喉部筒524沿泵轴线MPA安装到出口壳体520的与计量泵缸522相反的一侧。
由喉部筒524支撑喉部密封件514。喉部密封件514被构造成在操作期间随着计量活塞504相对于喉部密封件514往复运动而维持静止。喉部密封件514与计量活塞套管508的外径向表面544接合。喉部密封件514设置在由喉部筒524所形成的喉部密封件凹槽564中。由筒本体546的凸缘和筒帽548的凸缘沿轴向限定该喉部密封件凹槽564。喉部密封件凹槽564的基部由筒本体546形成,使得喉部密封件514的外径向侧接合筒本体546并抵靠该筒本体546密封。
计量活塞504至少部分地设置在计量泵本体502内。计量活塞504穿过喉部筒524延伸出计量泵本体502。具体地,计量杆528延伸穿过喉部密封件514,并且从计量泵本体502内延伸到计量泵本体502的外部。杆端部550形成在计量活塞504的设置在计量泵本体502外部的端部处。在所示示例中,杆端部550被一体地形成为计量杆528的一部分。杆端部550包括计量活塞头部552和计量活塞颈部554。计量活塞头部552被捕获在驱动连接器536内,以经由该驱动连接器536将计量活塞504连接到驱动器。计量活塞颈部554具有比计量活塞头部552更小的直径以便延伸穿过驱动连接器536的开口,并且使得驱动力可以施加在计量活塞头部552的任一轴向侧上。可以在计量活塞头部552与计量杆528的本体之间沿轴向形成环形间隙。
活塞头部530连接到计量杆528。活塞头部530连接到计量杆528的与杆端部550相反的轴向端部。在所示示例中,突出部556从计量杆528延伸并且延伸到在活塞头部530中所形成的钻孔558中,以将计量杆528连接到活塞头部530。例如,突出部556和钻孔558可以每个都包括螺纹,使得计量杆528在螺纹界面处连接到活塞头部530。突出部556也可以被称为柄部。
计量活塞套管508安装到计量活塞504。计量活塞套管508设置在延伸到计量活塞504的外部中的圆柱形凹部中。计量活塞套管508是圆柱形的并且沿轴向是细长的。计量活塞套管508设置在计量杆528的本体上。在所示示例中,由计量杆528和活塞头部530支承计量活塞套管508的轴向端部。计量活塞套管508的第一轴向端部与杆肩部560相接,并且计量活塞套管508的第二轴向端部与头部肩部562相接。杆肩部560和头部肩部562限定圆柱形凹部的轴向端部。杆肩部560和头部肩部562是环形的,并且相对于凹入的表面沿径向向外突出,计量活塞套管508套设在该凹入的表面上。
在所示示例中,计量活塞套管508安装到计量杆528,使得该计量杆528的本体的被套装的部分的外部具有与计量杆528的本体的未被套装的部分的外部相同的直径。在所示示例中,杆肩部560由计量杆528形成,并且头部肩部562由活塞头部530形成。在将活塞头部530安装到计量杆528期间,可以在杆肩部560与头部肩部562之间压缩计量活塞套管508,以提供紧密的装配,从而防止计量活塞套管508的不希望的运动、以及对计量活塞套管508的预加载。紧密的装配抑制了研磨颗粒迁移到计量活塞套管508与计量杆528的本体之间的界面中。在一些示例中,计量活塞套管508可以通过粘合剂固定到计量杆528。
活塞帽532在活塞头部530的与计量杆528相反的轴向端部处连接到该活塞头部530。在所示示例中,活塞帽532包括突出部,该突出部延伸到形成在活塞头部530中的钻孔中。例如,突出部和钻孔可以是带螺纹的,使得活塞帽532通过螺纹相接而连接到活塞头部530,然而可以理解的是,其他连接类型也是可行的。
计量活塞密封件516安装在计量活塞504上,并且被构造成与缸套管506接合,以在该计量活塞密封件516与缸套管506之间提供液密的密封。在贯穿计量泵500的整个操作过程中,计量活塞密封件516沿缸套管506的内径向表面542滑动,并且与缸套管506的内径向表面密封。计量活塞密封件516设置在活塞头部530上并且由该活塞头部530支撑。更具体地,活塞密封件凹槽566形成在计量活塞504的外部,并且该计量活塞密封件516设置在活塞密封件凹槽566中。活塞密封件凹槽566包括径向内基部和轴向侧,该径向内基部由活塞头部530形成,该轴向侧由活塞头部530和活塞帽532形成。支撑环534设置在活塞密封件凹槽566内、与计量活塞密封件516相邻。支撑环534接合活塞帽532和计量活塞密封件516两者,以有助于计量活塞密封件516在活塞密封件凹槽566中的紧密装配、以及在活塞密封件凹槽566内沿轴向压缩该计量活塞密封件516。应当理解,在一些示例中,活塞密封件凹槽566的尺寸被设置成仅接收该计量活塞密封件516,使得计量活塞504不包括支撑环534。在一些示例中,支撑环534与活塞帽532一体地形成为环形的轴向突出部。在一些示例中,支撑环534设置在计量活塞密封件516的与所示相反的轴向侧上,使得支撑环534沿轴向设置在计量活塞头部552的限定活塞密封件凹槽566的部分与计量活塞密封件516之间。
活塞头部530设置在计量泵缸522中,并且将计量泵缸522划分成在活塞头部530的第一轴向侧的下游泵室568和在活塞头部530的第二轴向侧的上游泵室570。在计量活塞密封件516与缸套管506之间所形成的密封在贯穿整个泵送过程中将该下游泵室568与上游泵室570在流体上分离开。上游泵室570内的材料必须流动穿过出口阀512和输送管526以流动到下游泵室568。
在操作期间,计量活塞504沿泵轴线MPA通过沿第一轴向方向MAD1的第一冲程和沿第二轴向方向MAD2的第二冲程来往复运动。第一冲程也可以被称为抽吸冲程,因为附加的材料被吸取到计量泵500中,并且第二冲程也可以被称为压力冲程。应当理解,计量泵500被构造成在第一冲程和第二冲程两者期间输出所泵送的材料。计量泵500因此可以被称为双排量泵。
计量活塞504处于第二冲程的端部处,如图10B所示。在第二冲程的端部处,计量活塞套管508设置在缸套管506内并且与该缸套管506沿径向重叠,从而提供计量泵500的紧凑构造。计量活塞504沿第一轴向方向MAD1被拉动并通过第一冲程。计量活塞504的位移在上游泵室570中建立抽吸,该抽吸可以使得入口阀510转移到打开状态并且出口阀512转移到关闭状态。在入口阀510处于打开状态的情况下,材料流动穿过泵入口588和入口阀510并且进入上游泵室570中。沿第一轴向方向MAD1移位的计量活塞504减小下游泵室568的体积,并且驱动材料向下游穿过泵出口590从计量泵500离开。关闭出口阀512以防止材料回流到上游泵室570。
在完成第一冲程之后,计量活塞504从第一冲程对调到第二冲程。计量活塞504可以处于图10B所示的位置,在第二冲程的开始处。在第二冲程期间,计量活塞504沿第二轴向方向MAD2移动,以减小上游泵室570的体积并增加下游泵室568的体积。入口阀510转移到关闭状态,并且出口阀512转移到打开状态。来自上游泵室570内的材料流动穿过出口阀512和输送管526并进入到出口壳体520中。随着计量活塞504沿第二轴向方向MAD2移动,先前在输送管526和出口壳体520内的材料以及被计量活塞504所移位的材料可以向下游流动并穿过计量泵出口590流出计量泵500。所述材料中的一部分材料流动到下游流体室568中,以对计量泵500进行预加载材料,以在下一个第一冲程期间输出。
在第二冲程之后,计量活塞504再次对调,并且沿第一轴向方向MAD1移位并且通过第一冲程。计量活塞504继续往复运动通过第一冲程和第二冲程,以将材料泵送到下游。
形成在喉部密封件514与计量活塞套管508之间的滑动界面处的、以及形成在计量活塞密封件516与缸套管506之间的滑动界面处的,计量泵500的动态界面是易于磨损的位置。计量泵500被构造成抑制那些位置处的磨损,从而提供具有增加的操作寿命并且需要较少维护的泵。具体地,喉部密封件514在第一动态界面处与计量活塞套管508相接,并且计量活塞密封件516在第二动态界面处与缸套管506相接。计量活塞套管508与喉部密封件514相接、并且计量活塞密封件516与缸套管506相接,以有助于计量泵500的泵送。这些界面是在相接的部件之间具有相对运动的动态界面。
计量活塞套管508套设在计量活塞504的金属部分上,以保护金属部件免受高研磨组分材料的影响。例如,计量活塞套管508可以由C3碳化钨形成,计量杆528可以由不锈钢形成。计量活塞套管508包括被暴露于研磨材料的高抛光的表面,该高抛光的表面减少或消除了微观研磨颗粒附接到计量活塞套管508的表面。由计量活塞套管508的外径向表面544形成光滑表面。颗粒会附接到滑动表面的瑕疵,但是通过外部表面的光滑度可以防止这种附接,从而减少或消除密封件和被套装的部件上的磨损。
类似地,缸套管506设置在计量泵缸522的金属部分上,以保护金属部件免受研磨组分材料的影响。例如,缸套管506可以由C3碳化钨形成,计量泵缸522可以由不锈钢形成。缸套管506包括被暴露于研磨材料的高抛光的表面,该高抛光的表面减少或消除了微观研磨颗粒附接到缸套管506的表面。由缸套管506的内径向表面542形成光滑表面。颗粒可以附接到被套装的表面的瑕疵,但是通过被暴露于所泵送的材料的表面的光滑度可以防止这种附接,从而减少或消除密封件和被套装的部件上的磨损。
必须在计量泵500的整个寿命期间维持计量活塞套管508和缸套管506在滑动界面处的光滑度,因此保护这些表面是至关重要的。由于C3亚微米碳化钨的优异的表面光洁度,可以使用C3亚微米碳化钨形成计量活塞套管508和/或缸套管506,但是也可以利用其他类型的钨或陶瓷,只要可以实现高抛光的表面光洁度即可。光滑的表面光洁度抑制了研磨材料在计量活塞套管508和缸套管506的表面上的附着,从而防止在与该套管相接的密封件下方拉动研磨颗粒以及防止在密封部件之间沿径向拉动研磨颗粒。控制被暴露于所泵送的材料的套管表面的平均粗糙度深度(Rz),以便提供防止研磨颗粒附着的光滑表面。通过在五个采样长度内测量从最高峰到最低谷的竖直距离,然后对这些距离求平均,可以确定Rz。Rz对五个最高峰和五个最低谷求平均,以提供表面光洁度的光滑度的指示。通常,需要具有小于约0.8微米(μm)(约31.5微英寸(μin)的Rz的表面光洁度以实现镜面光洁度。套管组件48的一个或多个套管的外部表面的Rz可以不超过约0.8μm(约31.5μin)。在一些示例中,套管表面的Rz不超过约0.3μm(约11.8μin)。一些示例的套管表面具有不超过约0.25μm(约9.8μin)的Rz。
在一些示例中,可以通过使用物理气相沉积(PVD)涂层、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)涂层和化学气相沉积(CVD)涂层中的任何一种涂层来增强表面光洁度,这些涂层增加了高抛光的表面的表面硬度,并且可以辅助保护表面光洁度。光滑的套管表面可以由钨或陶瓷形成,并且抵靠着配合的密封件表面滑动。
喉部密封件514在贯穿计量活塞504的整个往复运动过程中与计量活塞504接合。具体地,喉部密封件514与计量活塞套管508的外径向表面544接合并抵靠该外径向表面544密封。喉部密封件514被构造成防止材料在计量活塞504与非移动部件之间的动态界面处从计量泵500泄露出。喉部密封件514被构造成当计量活塞504相对于喉部密封件514进行往复运动时沿泵轴线MPA维持静止。在所示示例中,喉部密封件514是与计量活塞套管508相接的多部件的密封件。具体地,喉部密封件514包括与计量活塞套管508相接的喉部动态密封件572a、572b。
喉部密封件514在整个操作过程中以及在计量活塞504的往复运动期间与计量活塞套管508相接。喉部密封件514与计量活塞套管508直接接合。计量活塞套管508是计量活塞504的在该计量活塞504的往复运动期间与喉部密封件514接触的仅有部分。喉部密封件514和计量活塞套管508在滑动密封的界面处配合,从而防止所泵送的材料穿过该滑动界面迁移出计量泵500。喉部动态密封件572a和喉部动态密封件572b彼此邻接,并且与计量活塞套管508相接。
计量活塞504和喉部密封件514被构造成使得计量活塞504的与喉部密封件514接合的仅有部分是计量活塞套管508的外径向表面544。在所示示例中,喉部密封件514由多个密封构件形成。喉部动态密封件572a和喉部动态密封件572b与计量活塞套管508的外径向表面544接合以形成液密的滑动界面。喉部动态密封件572a、572b被构造成使得每个喉部动态密封件572a、572b的相应的密封件杯576被定向成沿轴向向外并且背离另一个喉部动态密封件572a、572b的密封件杯576。具体地,喉部动态密封件572a的密封件杯576被定向成开口端部面朝向第一轴向方向TAD1,并且喉部动态密封件572b的密封件杯576被定向成开口端部面朝向第二轴向方向TAD2。喉部动态密封件572a、572b的密封件本体574在喉部筒524的喉部密封件凹槽564内邻接。密封件本体574邻接使得喉部动态密封件572a、572b相对彼此提供轴向支撑。密封件杯576沿轴向向外定向。喉部动态密封件572a可以与喉部动态密封件572b相同地构造,但喉部动态密封件572a、572b被定向成当被组装在一起以形成喉部密封件514时沿相反的轴向方向。
密封件杯576被形成为环形的杯,该环形的杯可以被压力辅助以增强喉部密封件514与计量活塞套管508之间的密封。每个密封件杯576包括第一臂578a和第二臂578b。臂578a、578b从密封件本体574沿轴向且沿径向延伸。臂578a背离臂578b沿径向延伸并且延伸到与喉部筒524的本体接合。臂578b背离臂578a沿径向延伸并且延伸到与计量活塞套管508接合。臂578a、578b被形成为来自密封件本体574的环形延伸部,该环形延伸部完全围绕计量活塞504延伸。在所示示例中,每个喉部动态密封件572a、572b被形成为多唇部密封件。该多唇部密封件被构造成使得多个环形的唇部从每个臂578a、578b延伸并且延伸到与喉部密封件514抵靠密封的衬底接合。唇部沿径向突出,并且有助于抵靠相对的表面(诸如,喉部筒524的本体和计量活塞套管508的外径向表面544)密封。具体地,在所示示例中,喉部动态密封件572a、572b被形成为三唇部密封件。
虽然喉部密封件514被示出为包括双喉部动态密封件572a、572b,该双喉部动态密封件572a、572b包括相反定向的密封件杯576,但应理解,喉部密封件514可以被构造为具有朝向计量泵500的材料流路(例如,朝向下游泵室568)定向的单个密封件杯576。例如,喉部密封件514可以被形成为具有面向第二轴向方向TAD2的单个密封件杯576的单部件密封件。在一些示例中,喉部密封件514可以被构造成多部件的密封件,该多部件的密封件包括喉部动态密封件572a和喉部动态密封件572b,该喉部动态密封件572a被形成为块、类似于密封件本体574或支撑环534,该喉部动态密封件572b被形成具有如图10A和图10B所示的密封件杯576。在这样的示例中,喉部动态密封件572a可以与计量活塞504接合以抑制迁移,但可以不包括密封件杯,这是因为喉部动态密封件572a不直接暴露于正在通过计量泵本体502被泵送的加压的材料。
喉部动态密封件572a、572b可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便提供对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,喉部动态密封件572a、572b可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,喉部动态密封件572a、572b由CeramUHMW聚乙烯形成。形成喉部动态密封件572a、572b的材料和该喉部动态密封件572a、572b的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在喉部密封件514与计量活塞504之间迁移。形成喉部动态密封件572a、572b的材料对磨损是高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
计量活塞套管508的光滑度防止了研磨颗粒附着在计量活塞套管508上以及防止在喉部密封件514与计量活塞套管508之间沿径向拉动研磨颗粒。计量活塞套管508也由比计量杆528更硬、更有弹性的材料形成。弹性的计量活塞套管508为喉部密封件514提供用于抵靠密封的弹性衬底。衬底的劣化以及相对于该衬底滑动的密封件的劣化可以由在密封件下方以及在密封件与衬底之间拉动研磨颗粒所引起。计量活塞套管508通过具有光滑的外部表面和通过由诸如C3碳化钨以及其他材料选项的弹性材料形成来抑制劣化。喉部密封件514通过由诸如UHMW聚乙烯的耐用的密封材料形成来进一步抑制劣化。
计量活塞密封件516被构造成类似于喉部密封件514。在一些示例中,计量活塞密封件516可以被构造成与喉部密封件514相同。计量活塞密封件516在贯穿计量活塞504的整个往复运动过程中与缸套管506接合。计量活塞密封件516被构造成与缸套管506密封,以防止材料在下游泵室568与上游泵室570之间在计量活塞504周围泄漏。计量活塞密封件516被构造成:当计量活塞504相对于缸套管506进行往复运动时,与缸套管506的内径向表面542接合并且沿着该内径向表面542滑动。在所示示例中,计量活塞密封件516是与缸套管506相接的多部件的密封件。具体地,计量活塞密封件516包括与缸套管506相接的活塞动态密封件580a、580b。
计量活塞密封件516在整个操作过程中以及在计量活塞504的往复运动期间与缸套管506相接。计量活塞密封件516与缸套管506直接接合。计量活塞密封件516是计量活塞504的在该计量活塞504的往复运动期间与缸套管506直接接触的仅有部分。计量活塞密封件516和缸套管506在滑动密封的界面处配合,从而防止所泵送的材料迁移穿过该滑动界面。活塞动态密封件580a和活塞动态密封件580b彼此邻接,并且与缸套管506相接。
计量活塞504和计量泵本体502被构造成使得计量泵本体502的与计量活塞密封件516接合的仅有部分是缸套管506的内径向表面542。更具体地,计量活塞密封件516接合以仅接合在计量泵500的操作期间沿套管本体538的内径向表面542的部分。在所示示例中,计量活塞密封件516由多个密封构件形成。活塞动态密封件580a和活塞动态密封件580b与缸套管506的内径向表面542接合以形成液密的滑动界面。活塞动态密封件580a、580b被构造成使得每个活塞动态密封件580a、580b的相应的密封件杯584被定向成沿轴向向外并且彼此背离。具体地,活塞动态密封件580a的密封件杯584被定向成开口端部面朝向第一轴向方向TAD1,并且活塞动态密封件580b的密封件杯584被定向成开口端部面朝向第二轴向方向TAD2。活塞动态密封件580a、580b的密封件本体582邻接在计量活塞504的活塞密封件凹槽566内。密封件本体582邻接使得活塞动态密封件580a、580b相对彼此提供轴向支撑。密封件杯584沿轴向向外定向。活塞动态密封件580a可以与活塞动态密封件580b相同地构造,但活塞动态密封件580a、580b被定向成当被组装在一起以形成计量活塞密封件516时沿相反的轴向方向。
活塞动态密封件580a、580b一起操作以形成计量活塞密封件516的双向密封件。计量活塞密封件516的相对的双密封构造抑制了材料迁移到计量活塞密封件516与缸套管506之间沿径向的空间中。密封件杯584被形成为环形的杯,该环形的杯可以被压力辅助以增强计量活塞密封件516与缸套管506之间的密封。密封件杯584被形成为环形的杯,该环形的杯可以被压力辅助以增强喉部密封件514与计量活塞套管508之间的密封。每个密封件杯584包括第一臂586a和第二臂586b。臂586a、586b从密封件本体582沿轴向且沿径向延伸。臂586a背离臂586b沿径向延伸并且延伸到与缸套管506接合。臂586b背离臂586a沿径向延伸并且延伸到与计量活塞504接合,并且具体地延伸到与活塞头部530接合。臂586a、586b被形成为来自密封件本体582的环形延伸部,该环形延伸部完全围绕计量活塞504延伸。在所示示例中,每个活塞动态密封件580a、580b被形成为多唇部密封件。该多唇部密封件被构造成使得多个环形的唇部从每个臂586a、586b延伸并且延伸到与计量活塞密封件516抵靠密封的衬底接合。唇部沿径向突出,并且有助于抵靠相对的表面(诸如,计量活塞504和缸套管506的内径向表面542)密封。具体地,在所示示例中,活塞动态密封件580a、580b被形成为三唇部密封件。
活塞动态密封件580a、580b可以由超高分子量(UHMW)聚乙烯等形成,以便提供对由组分材料中的研磨颗粒所导致的磨损有抵抗的鲁棒性密封件。如本领域已知的,UHMW聚乙烯是聚合物材料,能够从许多制造商处获得,具有极其长的链,分子质量通常介于350万原子质量单位与750万原子质量单位之间。在一些示例中,活塞动态密封件580a、580b可以由微球填充的UHMW形成。在一些示例中,活塞动态密封件580a、580b由CeramUHMW聚乙烯形成。形成活塞动态密封件580a、580b的材料和该活塞动态密封件580a、580b的杯构造防止了组分材料内的研磨颗粒在计量活塞密封件516与计量活塞504之间迁移。形成活塞动态密封件580a、580b的材料对磨损是高抵抗的,从而提供改善的操作寿命。
缸套管506的光滑度防止了研磨颗粒附着在缸套管506上以及防止在计量活塞密封件516与缸套管506之间沿径向拉动研磨颗粒。缸套管506也由比计量泵缸522更硬、更有弹性的材料形成。弹性的缸套管506为计量活塞密封件516提供用于抵靠密封的弹性衬底。衬底的劣化引起相对于该衬底滑动的密封件的劣化,这是由于与劣化的表面直接接触以及由于在接合该衬底的密封件下方拉动研磨颗粒。缸套管506通过具有光滑的外部表面和通过由诸如C3碳化钨以及其他材料选项的弹性材料形成来抑制劣化。计量活塞密封件516通过由诸如UHMW聚乙烯的耐用的密封材料形成来进一步抑制劣化。
计量泵500提供了显著的优点。计量泵500的动态界面是易于磨损的位置。计量泵500被构造成抑制那些位置处的磨损,以提供需要较少维护的具有增加的寿命跨度的泵。具体地,喉部密封件514在第一动态界面处与计量活塞套管508相接,并且计量活塞密封件516在第二动态界面处与缸套管506相接。计量活塞套管508和缸套管506形成有光滑的外部表面,该光滑的外部表面抑制在组分材料中的研磨颗粒的附着,从而防止在滑动部件与相接的密封件之间拉动研磨颗粒。在这些部件之间拉动颗粒会导致部件的加速磨损和劣化。光滑的套管表面抑制了这种迁移,从而提供了具有更长操作寿命的更具鲁棒性的计量泵500。套管由比支撑该套管的部件更硬的材料形成,从而保护那些支撑部件,例如通过保护计量泵本体502和计量活塞504的本体。计量活塞套管508安装在计量活塞504上,使得如果计量活塞套管508经历磨损,则可以移除和更换该计量活塞套管508,而不需要更换整个计量活塞504,从而降低成本。
光滑的被套装的表面显著地增加了计量泵500的操作寿命跨度。在一些示例中,计量泵500的被套装的构造将操作寿命跨度从约18,925次循环和被泵送约3,785升(L)增加到超过1,000,000次循环和被泵送约200,000升,循环和泵送体积增加约5,000%。光滑的被套装的表面可以提供比所讨论的那些甚至更大的益处,这是因为计量泵500在测试期间没有失效过,而是由于其他原因而停止了测试。
对非排他性示例的讨论:
以下是对本发明的可能示例的非排他性描述。
一种用于泵送研磨材料的泵包括:泵本体;第一密封件,由所述泵本体支撑所述第一密封件;活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开;和进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间致动。
前一段落的泵可以任选地包括,附加地和/或替代性地包括,以下特征、构造和/或附加部件中的任何一个或多个:
所述进给密封件组件骑跨在所述第二活塞套管上。
所述进给密封件组件包括:进给密封件壳体;和进给密封件,所述进给密封件设置在所述进给密封件壳体内,所述进给密封件接合所述第二活塞套管。
所述进给密封件包括第一进给动态密封件和第二动态密封件,并且其中所述第一动态密封件和所述第二进给动态密封件两者与所述第二活塞套管接合。
所述第一进给动态密封件包括第一密封件本体和第一密封件杯,所述第二进给动态密封件包括第二密封件本体和第二密封件杯,所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线沿第一轴向方向定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线沿与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向定向。
所述第一进给动态密封件和所述第二进给动态密封件是由微球填充的超高分子量聚乙烯形成的。
所述活塞包括近侧杆、中间杆、远侧杆,所述近侧杆延伸出所述泵本体,所述中间杆连接到所述近侧杆,所述远侧杆在所述中间杆的与所述近侧杆相反的端部处连接到所述中间杆,所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上,并且所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上。
所述中间杆与所述第一活塞套管相接,并且不与所述第二活塞套管相接。
所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述近侧杆形成的第一肩部与由所述中间杆形成的第二肩部之间沿轴向延伸。
所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述远侧杆形成的第一肩部与由勺组件形成的第二肩部之间沿轴向延伸,所述勺组件安装到所述远侧杆的与所述中间杆相反的端部。
所述第一活塞套管的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
所述第一活塞套管的外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成,并且所述第二活塞套管的外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
缸套管安装到所述泵本体;以及活塞阀设置在所述泵本体内,其中所述活塞阀包括设置在所述活塞上的活塞密封件组件,其中所述活塞密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述缸套管相接,并且其中所述活塞阀能够在所述活塞密封件组件和活塞阀座脱离接合的打开状态与所述活塞密封件组件和所述活塞阀座接合的关闭状态之间致动。
所述活塞座形成在所述活塞上。
由所述活塞密封件组件支撑活塞密封件,并且所述活塞密封件接合所述缸套管。
所述活塞密封件包括与所述缸套管接合的密封件面,并且其中所述密封件面是凹形的。
所述泵本体包括:入口壳体;阀壳体,所述阀壳体安装到所述入口壳体,其中所述进给密封件组件设置在所述阀壳体内;泵缸,所述泵缸安装到所述阀壳体的与所述入口壳体相反的端部,其中所述缸套管安装在所述泵缸的内表面上;和出口壳体,所述出口壳体安装到所述泵缸的与所述阀壳体相反的端部。
喉部筒安装到所述出口壳体的与所述泵缸相反的端部,并且其中所述第一密封件设置在所述喉部筒内并且与所述第一活塞套管接合。
所述第一密封件包括第一喉部动态密封件和第二喉部动态密封件,所述第一喉部动态密封件具有第一密封件本体和第一密封件杯;所述第二喉部动态密封件具有第二密封件本体和第二密封件杯。所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线沿第一轴向方向定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线沿与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向定向。
一种用于泵送研磨材料的泵包括:泵本体,所述泵本体具有:进给壳体、安装到所述进给壳体的阀壳体、安装到所述阀壳体的与所述进给壳体相反的端部的泵缸、安装到所述泵缸的与所述阀壳体相反的端部的出口壳体、和安装到所述出口壳体的与所述泵缸相反的端部的喉部筒;第一密封件,由所述喉部筒支撑所述第一密封件;活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开;缸套管,所述缸套管安装到所述泵缸,使得内部径向表面被暴露在穿过所述泵本体的材料流路内;进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的第一打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的第一关闭状态之间致动;和活塞阀,所述活塞阀设置在所述泵本体内,其中所述活塞阀包括设置在所述活塞上的活塞密封件组件,其中所述活塞密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述缸套管相接,并且其中所述活塞阀能够在所述活塞密封件组件和活塞阀座脱离接合的第二打开状态与所述活塞密封件组件和所述活塞阀座接合的第二关闭状态之间致动。
一种用于泵送研磨材料的泵包括:泵本体;第一密封件,由所述泵本体支撑所述第一密封件;缸套管,由所述泵本体支撑所述缸套管;活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;和活塞密封件,所述活塞密封件安装在所述活塞上并且与所述缸套管相接,其中所述活塞密封件是所述活塞的在该活塞的往复运动期间与所述缸套管相接的仅有部分。
前一段落的泵可以任选地包括,附加地和/或替代性地包括,以下特征、构造和/或附加部件中的任何一个或多个:
所述泵本体包括:入口壳体,所述入口壳体具有材料入口;出口壳体,所述出口壳体具有材料出口;泵缸,所述泵缸在所述入口壳体与所述出口壳体之间延伸,并且被所述入口壳体和所述出口壳体支撑;和输送管,所述输送管在所述入口壳体与所述出口壳体之间延伸,并且在所述入口壳体与所述出口壳体之间限定流路。所述缸套管安装到所述泵缸。所述活塞密封件与所述缸套管相接,以将所述泵缸划分成上游材料室和下游材料室,并且防止所述泵缸内的所述上游材料室与所述下游材料室之间的材料流动。
所述泵本体还包括喉部筒,所述喉部筒安装到所述出口壳体的与所述泵缸相反的端部,其中所述活塞延伸穿过所述喉部筒。
所述第一密封件设置在形成于所述喉部筒中的喉部密封件凹槽中。
所述第一密封件包括第一喉部动态密封件和第二喉部动态密封件,所述第一喉部动态密封件具有第一密封件本体和第一密封件杯;所述第二喉部动态密封件具有第二密封件本体和第二密封件杯。所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线沿第一轴向方向定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线沿与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向定向。
在所述入口壳体中设置入口阀,并且在所述入口壳体中设置出口阀。
所述活塞包括活塞杆和活塞头部,所述活塞杆延伸穿过所述出口壳体并且到所述泵本体中;所述活塞头部安装到所述活塞杆的在所述泵壳体内的端部。所述活塞密封件安装在所述活塞头部上。
所述活塞还包括活塞帽,所述活塞帽连接到所述活塞头部。所述活塞密封件设置在活塞密封件凹槽中,所述活塞密封件凹槽在由所述活塞头部形成的第一凹槽端部与由所述活塞帽形成的第二凹槽端部之间沿轴向延伸。
支承环设置在所述密封件凹槽中与所述活塞密封件相邻。
所述活塞密封件包括第一活塞动态密封件和第二活塞动态密封件,所述第一活塞动态密封件具有第一密封件本体和第一密封件杯;所述第二活塞动态密封件具有第二密封件本体和第二密封件杯。所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线沿第一轴向方向定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线沿与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向定向。
所述第一活塞套管的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
所述缸套管的内径向表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
所述缸套管的所述内径向表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
所述缸套管的所述内径向表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
所述第一活塞套管的外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成,并且所述缸套管的内部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
所述第一密封件和所述活塞密封件是由微球填充的超高分子量聚乙烯形成的。
所述第一密封件包括朝向所述泵缸定向的第一杯,其中所述第一杯包括接合所述泵本体的第一臂和接合所述第一活塞套管的第二臂,并且其中多个唇部形成在所述第一臂上并且接合所述泵本体,并且多个唇部形成在所述第二臂上并且接合所述第一活塞套管。
第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开。
进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间致动。
所述活塞包括近侧杆、中间杆、远侧杆,所述近侧杆延伸出所述泵本体,所述中间杆连接到所述近侧杆,所述远侧杆在所述中间杆的与所述近侧杆相反的端部处连接到所述中间杆,所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上,并且所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上。
所述中间杆与所述第一活塞套管相接,并且不与所述第二活塞套管相接。
所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述近侧杆形成的第一肩部与由所述中间杆形成的第二肩部之间沿轴向延伸。
所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述远侧杆形成的第一肩部与由勺组件形成的第二肩部之间沿轴向延伸,所述勺组件安装到所述远侧杆的与所述中间杆相反的端部。
一种用于泵送研磨材料的泵送系统包括输送泵和计量泵,所述输送泵被构造成从容器抽取材料、并将所述材料向下游泵送穿过第一导管,所述计量泵连接到所述第一导管以从所述输送泵接收所述材料,所述计量泵被构造成将所述材料向下游泵送穿过下游导管至施加器。所述输送泵包括:输送泵本体;第一输送密封件,由所述输送泵本体支撑所述第一输送密封件;输送活塞,所述输送活塞至少部分地设置在所述输送泵本体内,并且被构造成沿着输送泵轴线进行往复运动;第一输送活塞套管,所述第一输送活塞套管安装在所述输送活塞上,其中所述第一输送活塞套管在所述输送活塞的往复运动期间与所述第一输送密封件相接;第二输送活塞套管,所述第二输送活塞套管安装在所述输送活塞上,并且沿着所述输送活塞与所述第一输送活塞套管沿轴向间隔开;和进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述输送活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述输送活塞的往复运动期间与所述第二输送活塞套管相接,并且其中所述进给阀能够在所述进给密封件组件与进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件与所述进给座接合的关闭状态之间致动。所述计量泵包括:计量泵本体;第一计量密封件,由所述计量泵本体支撑所述第一计量密封件;计量缸套管,由所述计量泵本体支撑所述计量缸套管;计量活塞,所述计量活塞至少部分地设置在所述计量泵本体内,并且被构造成沿着计量泵轴线进行往复运动;计量活塞套管,所述计量活塞套管安装在所述计量活塞上,其中所述计量活塞套管在所述计量活塞的往复运动期间与所述第一计量密封件相接;和计量活塞密封件,所述计量活塞密封件安装在所述计量活塞上并且与所述计量缸套管相接,其中所述计量活塞密封件是所述计量活塞的在该计量活塞的往复运动期间与所述计量缸套管相接的仅有部分。
一种用于分配系统的施加器包括:施加器本体,所述施加器本体具有延伸穿过该施加器本体的第一流路;控制阀,所述控制阀设置在所述施加器本体内,所述控制阀包括:第一座,所述第一座设置在所述第一流路中;和阀构件,所述阀构件被构造成在第一位置与第二位置之间转移,在所述第一位置中,所述阀构件的第一针与所述第一座接合使得所述控制阀处于关闭状态,在所述第二位置中,所述第一阀针与所述第一座脱离接合使得所述控制阀处于打开状态。所述第一针沿着针轴线是细长的,并且其中所述第一针的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
前一段落的施加器可以任选地包括,附加地和/或替代性地包括,以下特征、构造和/或附加部件中的任何一个或多个:
所述第一针穿过第一密封件延伸到所述第一流路中,并且其中所述第一密封件是朝向所述第一座定向的杯状密封件。
所述第一密封件是由超高分子量聚乙烯形成的。
所述第一密封件是由微球填充的超高分子量聚乙烯形成的。
所述阀构件被构造成在所述打开状态与所述关闭状态之间沿轴向转移。
所述第一针在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述座的上游侧接合。
所述第一针在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第一座的下游侧接合。
所述第一针延伸穿过所述第一座。
所述第一针包括被构造成与所述第一座接合的头部,并且其中所述头部与所述第一座之间的界面形成在所述头部的第一倾斜表面与所述座的倾斜唇部之间。
所述第一针包括针本体和套管,所述针本体沿着所述针轴线是细长的;所述套管设置在所述针本体上,其中所述第一针的所述外部表面由所述套管形成。
所述针本体包括针筒和针杆,所述针筒具有第一直径,所述针杆从所述针筒延伸并且具有第二直径,其中所述第一直径大于所述第二直径,并且其中所述套管设置在所述针杆上。
所述第一针包括:针本体,所述针本体具有针筒和从所述针筒延伸的针杆,所述针杆具有比所述针筒更小的直径;和套管组件,所述套管组件设置在所述针杆上。所述套管组件包括:第一套管,所述第一套管安装在所述针杆上,其中所述第一套管被构造成在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下接合所述第一座;和第二套管,所述第二套管安装在所述针杆上位于所述第一套管与所述针筒之间。所述第一针的所述外部表面由所述套管组件形成。
所述第一套管包括颈部和头部,所述头部设置在所述颈部的与所述第二套管相反的端部处。所述头部具有比所述颈部更大的直径。
所述颈部延伸穿过所述第一座,并且所述头部在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第一座的下游侧接合。
所述头部包括:第一轴向侧,所述第一轴向侧被构造成与所述第一座相接;第二轴向侧;和外边缘,所述外边缘在所述第一轴向侧与所述第二轴向侧之间延伸。所述第一轴向侧以横向于所述针轴线并且与所述针轴线非正交的第一角度倾斜。
所述第一轴向侧是所述头部的上游面。
所述第一针包括:针本体,所述针本体具有针筒和从所述针筒延伸的针杆,所述针杆具有比所述针筒更小的直径;和第一套管,所述第一套管设置在所述针杆上,并且被构造成在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下接合所述第一阀座。所述第一套管包括:颈部,所述颈部延伸穿过所述第一座;和头部,所述头部从所述颈部延伸,所述头部具有朝向所述第一座定向的倾斜的上游面,其中所述头部具有第一直径。所述第一座包括倾斜的唇部,并且所述倾斜的唇部在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下接合所述倾斜的上游面。
所述第一针还包括保持器,所述保持器设置在所述针杆上,并且将所述第一套管保持在所述针杆上,其中所述保持器具有小于所述第一直径的第二直径。
第二座设置在穿过所述施加器本体的第二流路中;并且所述阀构件还包括:致动器活塞,所述致动器活塞设置在形成所述施加器本体的致动室中,所述第一针连接到所述致动器活塞以便被所述致动器活塞致动;第二针,所述第二针从所述致动器活塞延伸,所述第二针被构造成在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下接合所述第二座。所述第二针的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
所述第一针的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
所述第一针的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
所述第一针的所述外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
一种用于施加器的针包括:针本体,所述针本体在第一端部与第二端部之间沿着轴线是细长的;和外部表面,所述外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
前一段落的针可以任选地包括,附加地和/或替代性地包括,以下特征、构造和/或附加部件中的任何一个或多个:
所述第一针的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
所述第一针的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
所述第一针的所述外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
所述外部表面由安装在所述针的针本体上的第一套管形成。
针本体包括针筒和针杆,所述针筒具有第一直径,所述针杆从所述针筒延伸并且具有小于所述第一直径的第二直径;和所述第一套管安装在所述针杆上。
所述第一套管包括沿径向延伸的头部,所述头部形成在所述第一套管的远侧端部处,所述头部包括朝向所述针本体的所述第二端部定向的第一倾斜表面和朝向所述针本体的所述第一端部定向的第二表面。
保持器安装到所述针本体的所述第一端部,并且与所述头部的所述第二侧相接。
所述头部的所述第一侧是截头锥形的。
第二套管安装到所述针本体与所述第一套管相邻,其中所述外部表面由所述第一套管和所述第二套管两者形成。
虽然已经参考(一个或多个)示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种不同的改变并且可以用等效物代替其元件。此外,在不脱离本发明的实质范围的情况下,可以进行许多修改以使具体的情况或材料适应于本发明的教导。因此,旨在本发明不限于所公开的(一个或多个)具体实施例,而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (80)
1.一种用于泵送研磨材料的泵,所述泵包括:
泵本体;
第一密封件,所述第一密封件由所述泵本体支撑;
活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;
第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;
第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开;和
进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间致动。
2.根据权利要求1所述的泵,其中,所述进给密封件组件骑跨在所述第二活塞套管上。
3.根据权利要求2所述的泵,其中,所述进给密封件组件包括:
进给密封件壳体;和
进给密封件,所述进给密封件设置在所述进给密封件壳体内,所述进给密封件接合所述第二活塞套管。
4.根据权利要求3所述的泵,其中,所述进给密封件包括第一进给动态密封件和第二进给动态密封件,并且其中所述第一进给动态密封件和所述第二进给动态密封件两者与所述第二活塞套管接合。
5.根据权利要求4所述的泵,其中,所述第一进给动态密封件包括第一密封件本体和第一密封件杯,所述第二进给动态密封件包括第二密封件本体和第二密封件杯,所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线在第一轴向方向上定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上定向。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的泵,其中,所述第一进给动态密封件和所述第二进给动态密封件是由微球填充的超高分子量聚乙烯形成的。
7.根据权利要求1所述的泵,其中,所述活塞包括近侧杆、中间杆、远侧杆,所述近侧杆延伸出所述泵本体,所述中间杆连接到所述近侧杆,所述远侧杆在所述中间杆的与所述近侧杆相反的端部处连接到所述中间杆,所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上,并且所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上。
8.根据权利要求7所述的泵,其中,所述中间杆与所述第一活塞套管相接,并且不与所述第二活塞套管相接。
9.根据权利要求7所述的泵,其中,所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述近侧杆形成的第一肩部与由所述中间杆形成的第二肩部之间沿轴向延伸。
10.根据权利要求7所述的泵,其中,所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述远侧杆形成的第一肩部与由勺组件形成的第二肩部之间沿轴向延伸,所述勺组件安装到所述远侧杆的与所述中间杆相反的端部。
11.根据权利要求1至5和7至10中任一项所述的泵,其中,所述第一活塞套管的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
12.根据权利要求11所述的泵,其中,所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
13.根据权利要求12所述的泵,其中,所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
14.根据权利要求1至5和7至10中任一项所述的泵,其中,所述第一活塞套管的外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成,并且所述第二活塞套管的外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
15.根据权利要求1至5和7至10中任一项所述的泵,还包括:
缸套管,所述缸套管安装到所述泵本体;和
活塞阀,所述活塞阀设置在所述泵本体内,其中所述活塞阀包括设置在所述活塞上的活塞密封件组件,其中所述活塞密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述缸套管相接,并且其中所述活塞阀能够在所述活塞密封件组件和活塞阀座脱离接合的打开状态与所述活塞密封件组件和所述活塞阀座接合的关闭状态之间致动。
16.根据权利要求15所述的泵,其中,所述活塞座形成在所述活塞上。
17.根据权利要求15所述的泵,其中,活塞密封件由所述活塞密封件组件支撑,并且与所述缸套管接合。
18.根据权利要求17所述的泵,其中,所述活塞密封件包括与所述缸套管接合的密封件面,并且其中所述密封件面是凹形的。
19.根据权利要求15所述的泵,其中,所述泵本体包括:
入口壳体;
阀壳体,所述阀壳体安装到所述入口壳体,其中所述进给密封件组件设置在所述阀壳体内;
泵缸,所述泵缸安装到所述阀壳体的与所述入口壳体相反的端部,其中所述缸套管安装在所述泵缸的内表面上;和
出口壳体,所述出口壳体安装到所述泵缸的与所述阀壳体相反的端部。
20.根据权利要求19所述的泵,其中,喉部筒安装到所述出口壳体的与所述泵缸相反的端部,并且其中所述第一密封件设置在所述喉部筒内并且与所述第一活塞套管接合。
21.根据权利要求20所述的泵,其中,所述第一密封件包括:
第一喉部动态密封件,所述第一喉部动态密封件具有第一密封件本体和第一密封件杯;和
第二喉部动态密封件,所述第二喉部动态密封件具有第二密封件本体和第二密封件杯;
其中,所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线在第一轴向方向上定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上定向。
22.一种用于泵送研磨材料的泵,所述泵包括:
泵本体,所述泵本体包括:
进给壳体;
阀壳体,所述阀壳体安装到所述进给壳体;
泵缸,所述泵缸安装到所述阀壳体的与所述进给壳体相反的端部;
出口壳体,所述出口壳体安装到所述泵缸的与所述阀壳体相反的端部;和
喉部筒,所述喉部筒安装到所述出口壳体的与所述泵缸相反的端部;
第一密封件,所述第一密封件由所述喉部筒支撑;
活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;
第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;
第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开;
缸套管,所述缸套管安装到所述泵缸,使得内部径向表面被暴露在穿过所述泵本体的材料流路内;
进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的第一打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的第一关闭状态之间致动;和
活塞阀,所述活塞阀设置在所述泵本体内,其中所述活塞阀包括设置在所述活塞上的活塞密封件组件,其中所述活塞密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述缸套管相接,并且其中所述活塞阀能够在所述活塞密封件组件和活塞阀座脱离接合的第二打开状态与所述活塞密封件组件和所述活塞阀座接合的第二关闭状态之间致动。
23.一种用于泵送研磨材料的泵送系统,所述泵送系统包括:
输送泵,所述输送泵被构造成从容器抽取材料、并使所述材料穿过第一导管向下游泵送,所述输送泵包括:
输送泵本体;
第一输送密封件,所述第一输送密封件由所述输送泵本体支撑;
输送活塞,所述输送活塞至少部分地设置在所述输送泵本体内,并且被构造成沿着输送泵轴线进行往复运动;
第一输送活塞套管,所述第一输送活塞套管安装在所述输送活塞上,其中所述第一输送活塞套管在所述输送活塞的往复运动期间与所述第一输送密封件相接;
第二输送活塞套管,所述第二输送活塞套管安装在所述输送活塞上,并且沿着所述输送活塞与所述第一输送活塞套管沿轴向间隔开;和
进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述输送活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述输送活塞的往复运动期间与所述第二输送活塞套管相接,并且其中,所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间致动;和
计量泵,所述计量泵连接到所述第一导管以从所述输送泵接收所述材料,所述计量泵被构造成使所述材料穿过下游导管向下游泵送至施加器,所述计量泵包括:
计量泵本体;
第一计量密封件,所述第一计量密封件由所述计量泵本体支撑;
计量缸套管,所述计量缸套管由所述计量泵本体支撑;
计量活塞,所述计量活塞至少部分地设置在所述计量泵本体内,并且被构造成沿着计量泵轴线进行往复运动;
计量活塞套管,所述计量活塞套管安装在所述计量活塞上,其中所述计量活塞套管在所述计量活塞的往复运动期间与所述第一计量密封件相接;和
计量活塞密封件,所述计量活塞密封件安装在所述计量活塞上并且与所述计量缸套管相接,其中所述计量活塞密封件是所述计量活塞的在该计量活塞的往复运动期间与所述计量缸套管相接的仅有部分。
24.一种用于泵送研磨材料的泵,所述泵包括:
泵本体;
第一密封件,所述第一密封件由所述泵本体支撑;
缸套管,所述缸套管由所述泵本体支撑;
活塞,所述活塞至少部分地设置在所述泵本体内,并且被构造成沿着泵轴线进行往复运动;
第一活塞套管,所述第一活塞套管安装在所述活塞上,其中所述第一活塞套管在所述活塞的往复运动期间与所述第一密封件相接;和
活塞密封件,所述活塞密封件安装在所述活塞上并且与所述缸套管相接,其中所述活塞密封件是所述活塞的在该活塞的往复运动期间与所述缸套管相接的仅有部分。
25.根据权利要求24所述的泵,其中,所述泵本体包括:
入口壳体,所述入口壳体具有材料入口;
出口壳体,所述出口壳体具有材料出口;
泵缸,所述泵缸在所述入口壳体与所述出口壳体之间延伸,并且被所述入口壳体和所述出口壳体支撑;和
输送管,所述输送管在所述入口壳体与所述出口壳体之间延伸,并且在所述入口壳体与所述出口壳体之间限定流路;
其中,所述缸套管安装到所述泵缸;和
其中,所述活塞密封件与所述缸套管相接,以将所述泵缸划分成上游材料室和下游材料室,并且防止在所述泵缸内在所述上游材料室与所述下游材料室之间的材料流动。
26.根据权利要求25所述的泵,其中,所述泵本体还包括:
喉部筒,所述喉部筒安装到所述出口壳体的与所述泵缸相反的端部,其中所述活塞延伸穿过所述喉部筒。
27.根据权利要求26所述的泵,其中,所述第一密封件设置在形成于所述喉部筒中的喉部密封件凹槽中。
28.根据权利要求27所述的泵,其中,所述第一密封件包括:
第一喉部动态密封件,所述第一喉部动态密封件具有第一密封件本体和第一密封件杯;和
第二喉部动态密封件,所述第二喉部动态密封件具有第二密封件本体和第二密封件杯;
其中,所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线在第一轴向方向上定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上定向。
29.根据权利要求25所述的泵,其中,在所述入口壳体中设置入口阀,并且在所述入口壳体中设置出口阀。
30.根据权利要求25所述的泵,其中,所述活塞包括:
活塞杆,所述活塞杆延伸穿过所述出口壳体并且到所述泵本体中;和
活塞头部,所述活塞头部安装到所述活塞杆的在所述泵壳体内的端部;
其中,所述活塞密封件安装在所述活塞头部上。
31.根据权利要求30所述的泵,其中,所述活塞还包括:
活塞帽,所述活塞帽连接到所述活塞头部;
其中,所述活塞密封件设置在活塞密封件凹槽中,所述活塞密封件凹槽在由所述活塞头部形成的第一凹槽端部与由所述活塞帽形成的第二凹槽端部之间沿轴向延伸。
32.根据权利要求31所述的泵,其中,支承环设置在所述密封件凹槽中与所述活塞密封件相邻。
33.根据权利要求31所述的泵,其中,所述活塞密封件包括:
第一活塞动态密封件,所述第一活塞动态密封件具有第一密封件本体和第一密封件杯;和
第二活塞动态密封件,所述第二活塞动态密封件具有第二密封件本体和第二密封件杯;
其中,所述第一密封件本体邻接所述第二密封件本体,并且所述第一密封件杯沿着轴线在第一轴向方向上定向,并且所述第二密封件杯沿着轴线在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上定向。
34.根据权利要求24至33中任一项所述的泵,其中,所述第一活塞套管的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
35.根据权利要求34所述的泵,其中,所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
36.根据权利要求35所述的泵,其中,所述第一活塞套管的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
37.根据权利要求24至33中任一项所述的泵,其中,所述缸套管的内径向表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
38.根据权利要求37所述的泵,其中,所述缸套管的所述内径向表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
39.根据权利要求38所述的泵,其中,所述缸套管的所述内径向表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
40.根据权利要求24至33中任一项所述的泵,其中,所述第一活塞套管的外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成,并且所述缸套管的内部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
41.根据权利要求24至33中任一项所述的泵,其中,所述第一密封件和所述活塞密封件由微球填充的超高分子量聚乙烯形成。
42.根据权利要求24至33中任一项所述的泵,其中,所述第一密封件包括朝向所述泵缸定向的第一杯,其中所述第一杯包括与所述泵本体接合的第一臂和与所述第一活塞套管接合的第二臂,并且其中多个唇部形成在所述第一臂上并且与所述泵本体接合,并且多个唇部形成在所述第二臂上并且与所述第一活塞套管接合。
43.根据权利要求24所述的泵,还包括:
第二活塞套管,所述第二活塞套管安装在所述活塞上,并且沿着所述活塞与所述第一活塞套管沿轴向间隔开。
44.根据权利要求43所述的泵,还包括:
进给阀,所述进给阀设置在所述泵本体内,其中所述进给阀包括设置在所述活塞上的进给密封件组件,其中所述进给密封件组件在所述活塞的往复运动期间与所述第二活塞套管相接,并且其中,所述进给阀能够在所述进给密封件组件和进给座脱离接合的打开状态与所述进给密封件组件和所述进给座接合的关闭状态之间致动。
45.根据权利要求44所述的泵,其中,所述活塞包括近侧杆、中间杆、远侧杆,所述近侧杆延伸出所述泵本体,所述中间杆连接到所述近侧杆,所述远侧杆在所述中间杆的与所述近侧杆相反的端部处连接到所述中间杆,所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上,并且所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上。
46.根据权利要求45所述的泵,其中,所述中间杆与所述第一活塞套管相接,并且不与所述第二活塞套管相接。
47.根据权利要求45所述的泵,其中,所述第一活塞套管安装在所述近侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述近侧杆形成的第一肩部与由所述中间杆形成的第二肩部之间沿轴向延伸。
48.根据权利要求45所述的泵,其中,所述第二活塞套管安装在所述远侧杆上位于圆柱形凹部中,所述圆柱形凹部在由所述远侧杆形成的第一肩部与由勺组件形成的第二肩部之间沿轴向延伸,所述勺组件安装到所述远侧杆的与所述中间杆相反的端部。
49.一种用于分配系统的施加器,所述施加器包括:
施加器本体,所述施加器本体具有延伸穿过该施加器本体的第一流路;和
控制阀,所述控制阀设置在所述施加器本体内,所述控制阀包括:
第一座,所述第一座设置在所述第一流路中;和
阀构件,所述阀构件被构造成在第一位置与第二位置之间移动,在所述第一位置中,所述阀构件的第一针与所述第一座接合使得所述控制阀处于关闭状态,在所述第二位置中,所述第一针与所述第一座脱离接合使得所述控制阀处于打开状态;
其中,所述第一针沿着针轴线是细长的,并且其中所述第一针的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
50.根据权利要求49所述的施加器,其中,所述第一针穿过第一密封件延伸到所述第一流路中,并且其中所述第一密封件是朝向所述第一座定向的杯状密封件。
51.根据权利要求50所述的施加器,其中,所述第一密封件由超高分子量聚乙烯形成。
52.根据权利要求51所述的施加器,其中,所述第一密封件由微球填充的超高分子量聚乙烯形成。
53.根据权利要求49至52中任一项所述的施加器,其中,所述阀构件被构造成在所述打开状态与所述关闭状态之间沿轴向移动。
54.根据权利要求53所述的施加器,其中,所述第一针在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述座的上游侧接合。
55.根据权利要求53所述的施加器,其中,所述第一针在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第一座的下游侧接合。
56.根据权利要求55所述的施加器,其中,所述第一针延伸穿过所述第一座。
57.根据权利要求53所述的施加器,其中,所述第一针包括被构造成与所述第一座接合的头部,并且其中,所述头部与所述第一座之间的界面形成在所述头部的第一倾斜表面与所述座的倾斜唇部之间。
58.根据权利要求53所述的施加器,其中,所述第一针包括:
针本体,所述针本体沿着所述针轴线是细长的;和
套管,所述套管设置在所述针本体上,其中所述第一针的所述外部表面由所述套管形成。
59.根据权利要求58所述的施加器,其中,所述针本体包括针筒和针杆,所述针筒具有第一直径,所述针杆从所述针筒延伸并且具有第二直径,其中所述第一直径大于所述第二直径,并且其中,所述套管设置在所述针杆上。
60.根据权利要求49所述的施加器,其中,所述第一针包括:
针本体,所述针本体具有针筒和从所述针筒延伸的针杆,所述针杆具有比所述针筒小的直径;和
套管组件,所述套管组件设置在所述针杆上,其中,所述套管组件包括:
第一套管,所述第一套管安装在所述针杆上,其中所述第一套管被构造成在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第一座接合;和
第二套管,所述第二套管安装在所述针杆上位于在所述第一套管与所述针筒之间;
其中,所述第一针的所述外部表面由所述套管组件形成。
61.根据权利要求60所述的施加器,其中,所述第一套管包括:
颈部;和
头部,所述头部设置在所述颈部的与所述第二套管相反的端部处;
其中,所述头部具有比所述颈部大的直径。
62.根据权利要求61所述的施加器,其中,所述颈部延伸穿过所述第一座,并且所述头部在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第一座的下游侧接合。
63.根据权利要求61和62中任一项所述的施加器,其中,所述头部包括:
第一轴向侧,所述第一轴向侧被构造成与所述第一座相接;
第二轴向侧;和
外边缘,所述外边缘在所述第一轴向侧与所述第二轴向侧之间延伸;
其中,所述第一轴向侧以横向于所述针轴线并且与所述针轴线非正交的第一角度倾斜。
64.根据权利要求63所述的施加器,其中,所述第一轴向侧是所述头部的上游面。
65.根据权利要求49所述的施加器,其中,所述第一针包括:
针本体,所述针本体具有针筒和从所述针筒延伸的针杆,所述针杆具有比所述针筒小的直径;和
第一套管,所述第一套管设置在所述针杆上,并且被构造成在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第一阀座接合,其中,所述第一套管包括:
颈部,所述颈部延伸穿过所述第一座;和
头部,所述头部从所述颈部延伸,所述头部具有朝向所述第一座定向的倾斜的上游面,其中所述头部具有第一直径;
其中,所述第一座包括倾斜的唇部,并且所述倾斜的唇部在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述倾斜的上游面接合。
66.根据权利要求49所述的施加器,其中,所述第一针还包括:
保持器,所述保持器设置在所述针杆上,并且将所述第一套管保持在所述针杆上,其中所述保持器具有小于所述第一直径的第二直径。
67.根据权利要求49至52、60至62、65和66中任一项所述的施加器,其中:
第二座设置在穿过所述施加器本体的第二流路中;
所述阀构件还包括:
致动器活塞,所述致动器活塞设置在形成所述施加器本体的致动室中,所述第一针连接到所述致动器活塞以便被所述致动器活塞致动;
第二针,所述第二针从所述致动器活塞延伸,所述第二针被构造成在所述控制阀处于所述关闭状态的情况下与所述第二座接合;
其中,所述第二针的外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
68.根据权利要求49至52、60至62、65和66中任一项所述的施加器,其中,所述第一针的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
69.根据权利要求68所述的施加器,其中,所述第一针的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
70.根据权利要求49至52、60至62、65和66中任一项所述的施加器,其中,所述第一针的所述外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
71.一种用于施加器的针,所述针包括:
针本体,所述针本体在第一端部与第二端部之间沿着轴线是细长的;和
外部表面,所述外部表面具有不超过0.8微米的平均粗糙度深度(Rz)。
72.根据权利要求71所述的针,其中,所述第一针的所述外部表面具有不超过0.3微米的平均粗糙度深度。
73.根据权利要求72所述的针,其中,所述第一针的所述外部表面具有不超过0.25微米的平均粗糙度深度。
74.根据权利要求71所述的针,其中,所述第一针的所述外部表面由C3碳化钨和陶瓷中的一种形成。
75.根据权利要求71至74中任一项所述的针,其中,所述外部表面由安装在所述针的针本体上的第一套管形成。
76.根据权利要求75所述的针,其中:
针本体包括针筒和针杆,所述针筒具有第一直径,所述针杆从所述针筒延伸并且具有小于所述第一直径的第二直径;和
所述第一套管安装在所述针杆上。
77.根据权利要求76所述的针,其中,所述第一套管包括沿径向延伸的头部,所述头部形成在所述第一套管的远侧端部处,所述头部包括朝向所述针本体的所述第二端部定向的第一倾斜表面和朝向所述针本体的所述第一端部定向的第二表面。
78.根据权利要求77所述的针,其中,保持器安装到所述针本体的所述第一端部,并且与所述头部的所述第二侧相接。
79.根据权利要求77所述的针,其中,所述头部的所述第一侧是截头锥形的。
80.根据权利要求75所述的针,还包括:
第二套管,所述第二套管安装到所述针本体,与所述第一套管相邻,其中,所述外部表面由所述第一套管和所述第二套管两者形成。
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