TW201727075A - 用於泵之凹槽活塞元件 - Google Patents

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傑洛米 D 厚寧
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Abstract

一種活塞棒及活塞頭係一泵内之驅動組件。該活塞棒之一上游端附接至該活塞頭之一孔內。至少一凹槽在該活塞棒之該上游端與該孔之間延伸，且該至少一凹槽經構形以提供使得一流體(諸如油漆)朝該活塞頭及活塞棒之下游流動之一流動路徑。該等凹槽促進流體之一平滑下游流動，藉此減少流阻且減少由流體引起之磨損。

Description

用於泵之凹槽活塞元件
本發明大體上係關於流體配送系統。更具體言之，本發明係關於用於流體配送系統之排量式泵。 流體配送系統，諸如用於油漆及其他溶液之流體配送系統，通常利用軸向排量式泵自一源抽取一流體且向下游驅動流體。軸向排量式泵包含以一往復方式沿其縱向軸驅動以泵抽該流體之一活塞。由於活塞往復移動，所以流體被抽取至活塞內，流動通過與縱向軸對準之一中心孔，且通過一第二孔(且視情況為經定向與該縱向軸正交之一第三孔)流動出該活塞外部。第二孔及視情況第三孔使得流體在與縱向軸成一直角處轉彎，使得該流體離開與縱向軸正交之活塞。使得流體流動通過活塞且使得流體轉彎離開交叉孔增加流阻、引起流體之紊流、且減少流體之流動速率；另外，通過活塞之流體面積由活塞之直徑及交叉孔限制，且該限制之流動面積亦引起增加之流阻且引起紊流。
根據一項態樣，一泵包含：一氣缸，其具有一上游端及一下游端；及一活塞，其至少部分安置於該氣缸內且包含一縱向軸。該活塞包含一活塞頭、一活塞棒及一凹槽。該活塞頭安置於該氣缸內且將該氣缸之一流體腔室分為一上游腔室及一下游腔室。該活塞頭具有延伸通過其之一孔。活塞棒延伸至氣缸內且連接至該活塞頭，該活塞棒包含延伸至該氣缸之該上游端外部之一第一端及至少部分延伸至該活塞頭之孔內且附接至該活塞頭之一第二端。該凹槽安置於該第二端與該活塞頭之間，且該凹槽經構形以提供使得流體之自上游腔室通過活塞流動至下游腔室之一流動路徑。 根據另一態樣，用於一流體泵之活塞包含一活塞頭、一活塞棒及一凹槽。該活塞頭包含延伸通過其之一孔。該活塞棒附接至該活塞頭且至少部分延伸至該孔內。該凹槽安置於活塞棒之一外部表面與孔之一內部表面之間，且該凹槽經構形以提供通過活塞頭之一流動路徑。 根據又另一態樣，製造一活塞之一方法包含：製作具有一上游端之一活塞棒；製作具有延伸通過其之一孔之一活塞頭，其中該孔經構形以接收該上游端；且在該上游端之一外部表面及孔之一內部表面之一者上形成一凹槽，其中該凹槽經構形以提供該上游端之該外部表面與孔之該內部表面之間之一流體流動路徑。 根據又另一態樣，用於泵抽流體之一活塞棒包含沿一縱向軸伸長之一活塞棒本體。該活塞棒本體包含一或多個凹槽，該一或多個凹槽之各者分別包括沿活塞棒本體之一外部延伸之一開放槽，其中流體在泵抽期間於一或多個凹槽內流動。 根據又另一態樣，用於藉由沿一縱向軸往復移動而泵抽流體之一活塞包含一活塞棒、一活塞頭及至少兩個凹槽。該活塞棒經伸長以具有一下游端及一上游端。該活塞頭具有一頭上游面，在該頭上游面打開之一上游孔，及與該上游孔流體連通之一下游孔。該活塞棒之上游端延伸至活塞頭之下游孔內，該活塞頭之直徑比活塞棒之直徑大，且該活塞棒及該活塞頭與縱向軸共軸。至少兩個凹槽與上游孔流體連通且正經泵抽之流體沿該至少兩個凹槽流動。該至少兩個凹槽沿活塞頭之下游孔及沿活塞棒之上游端形成為一體。 根據又另一態樣，用於泵抽流體之一泵包含一活塞及該活塞至少部分安置於其內之一氣缸。該活塞包含一活塞棒及一活塞頭。該活塞棒經伸長而具有一下游端及一上游端且包含沿該活塞棒之下游端之一外部延伸且圍繞其排列之兩個或兩個以上凹槽，該等凹槽之各者包括形成於下游端之外部內之一槽。活塞頭具有一下游孔，且活塞棒之上游端延伸至該活塞頭之下游孔內。活塞經構形以在氣缸內往復移動以泵抽流體，且正經泵抽之所有流體必須在兩個或兩個以上凹槽之至少一者內流動。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張名稱為「FLUTED PISTON ROD COMPONENTS」之2015年12月30日申請之美國臨時申請案第62/272,771號及名稱為「ROTATING PISTON ROD FOR PUMPS」之2015年12月30日申請之美國臨時申請案第62/272,779號之優先權，該等申請案之全文併入本文中。 根據本發明之泵使得一活塞在一氣缸內往復移動以泵抽各種流體，流體之實例包含油漆、水、油、污漬、油劑、粒料、塗層及溶劑以及其他選項。一活塞泵可產生高流體泵抽壓力，諸如每平方英寸3000磅至5000磅或更高。高流體泵抽壓力在將流體霧化成一噴霧以將流體塗覆至一表面中有用。高流體泵抽壓力之產生可引起相對於彼此往復移動之泵之組件之加速磨損。本發明之態樣可減少或最小化一活塞泵之磨損之效應，如本文進一步討論。 圖1A係流體配送系統10之一等角視圖。圖1B係流體配送系統10之一分解圖。將一起討論圖1A及圖1B。流體配送系統10包含框架12、馬達區段14、驅動殼體16、排量式泵18、往復驅動器20、控制系統22、進流軟管24、供應軟管26、配送軟管28、殼體蓋30及把手32。馬達區段14包含馬達殼體34及驅動齒輪36。驅動殼體16包含上部分38及下部分40。上部分38包含齒輪孔42及鏈接孔44。下部分40包含安裝空腔46及防護裝置48。排量式泵18包含活塞50 (包含活塞棒52及活塞頭54 (圖2B至圖3B中展示))、氣缸56、進流殼體58及夾箝60。氣缸56包含上游端62、下游端64及出口埠66。進流殼體58包含入口埠68。往復驅動器20包含連接棒70及驅動鏈接72。控制系統22包含控制殼體74。進流軟管24包含進流配件76且供應軟管26包含供應配件78。 框架12支撐馬達區段14，且驅動殼體16安裝至馬達區段14。緊固件80a延伸通過驅動殼體16且進入馬達區段14內以將驅動殼體16緊固至馬達區段14。把手32藉由緊固件80b附接至驅動殼體16，緊固件80b延伸通過驅動殼體16至把手32內。殼體蓋30附接至且圍封驅動殼體16之上部分38。驅動齒輪36安置於馬達區段14內且通過齒輪孔42延伸至驅動殼體16之上部分38內。驅動齒輪36由安置於馬達殼體34內之一馬達(圖中未展示)驅動。可利用任何所要之馬達為驅動齒輪36供電。例如，流體配送系統10可為電動、氣動或液壓動力的。 驅動殼體16之上部分38與驅動殼體16之下部分40整合。齒輪孔42延伸通過上部分38之一後側，且鏈接孔44延伸通過驅動殼體16之上部分38與下部分40之間。安裝空腔46延伸至下部分40內且經構形以接收排量式泵18。防護裝置48安裝於下部分40上且經構形以覆蓋安裝空腔46。 往復驅動器20安置於驅動殼體16內。驅動鏈接72附接至連接棒70。連接棒70安置於驅動殼體之上部分38內，且驅動鏈接72延伸通過鏈接孔44進入安裝空腔46內。連接棒70附接至通過齒輪孔42延伸至上部分38內之驅動齒輪36且由驅動齒輪36驅動。連接棒70將驅動齒輪36之旋轉動作轉變為驅動鏈接72之線性動作。 排量式泵18至少部分安置於安裝空腔46內且可由夾箝60緊固。夾箝60圍繞氣缸56延伸，且夾箝60將排量式泵18緊固至驅動殼體16之下部分40。儘管排量式泵18經描述藉由安置於氣缸56上之夾箝60緊固至驅動殼體16，但應瞭解可以任何適合之方式安裝排量式泵18。例如，排量式泵18可包含經構形以配接驅動殼體16上之螺紋之外部螺紋，或排量式泵18可由與驅動殼體16整合之一夾箝機構緊固。 進流殼體58附接至氣缸56之上游端62以形成排量式泵18之一本體。活塞50至少部分安置於排量式泵18內。活塞棒52通過氣缸56之上游端64延伸至氣缸56內且連接至安置於排量式泵18內之活塞頭54。延伸至氣缸56外部之活塞棒52之一端連接至驅動鏈接72，且驅動鏈接72經構形以依一往復方式驅動活塞棒52。活塞棒52可以任何適合方式連接至驅動鏈接72；例如，活塞棒52可包含安裝於驅動鏈接72中之一狹槽中之一頭，或可將活塞棒52釘至驅動鏈接72。 進流軟管24在一流體源與排量式泵18之間延伸。進流配件76連接至入口埠68以將流體提供至進流殼體58。可利用任何適合之配件將進流軟管24連接至入口埠68。供應軟管26在氣缸56之出口埠66與控制殼體74之間延伸以提供自排量式泵18至控制殼體74之流體。供應配件78連接至出口埠66以將供應軟管26附接至排量式泵18。可利用任何適合之配件將供應軟管26連接至出口埠66。將配送軟管28連接至控制殼體74且在控制殼體74與一分配器(圖中未展示)(諸如一噴槍)之間延伸。控制系統22包含用於設定流體之一流動速率及流動壓力以及其他操作標準之各種組件，諸如一壓力調整器及一起動閥。配送軟管28提供流體至流體配送系統10之下游。 在操作期間，馬達區段14之馬達以一旋轉方式驅動驅動齒輪36，且連接棒70歸因於驅動齒輪36與連接棒70之連接而跟隨驅動齒輪36。連接棒70將驅動齒輪36之旋轉動作轉變為驅動鏈接72之線性動作，使得驅動鏈接72往復通過鏈接孔44。驅動鏈接72藉此以一往復方式驅動活塞50，此係因為活塞棒52與驅動鏈接72之連接。以一往復方式驅動活塞50使得活塞50通過進流軟管24及進流殼體58將流體汲取至排量泵18內，且將流體向下游泵抽通過氣缸56及供應軟管26。 流體自一外部源(例如，一桶)通過進流軟管24汲取且通過入口埠68進入排量式泵18。流體由活塞50驅動通過排量式泵18，且流體通過氣缸56中之出口埠66離開排量式泵18。流體自出口埠66流動至供應軟管26內且流動至控制殼體74。流體通過配送軟管28離開控制殼體74且向下游流動至配送器，其中流體可為任何所要目的而經配送，諸如利用一噴槍將油漆塗覆至一表面。排量式泵18因此自一容器通過進流軟管24汲取流體，向下游驅動流體通過供應軟管26至控制系統22，且驅動流體通過配送軟管28至一配送器，其中以任何所要方式塗覆流體。 圖2A係排量式泵18之一等角視圖。圖2B係沿圖2A中之線B-B取得之排量式泵18之一截面圖。將一起討論圖2A及圖2B。排量式泵18包含活塞50、氣缸56、進流殼體58、第一止回閥82、第二止回閥84及加壓密封件86a及86b。活塞50包含活塞棒52及活塞頭54。活塞棒52包含活塞棒本體87、第一端88及第二端90，且第二端90包含上游面92及凹槽94。活塞頭54包含上游面95、下游面97及延伸通過活塞頭54之中心孔117。活塞頭54進一步包含下游孔96及上游孔99，在所展示之實施例中，下游孔96及上游孔99分別形成中心孔117之一下游部分及一上游部分。氣缸56包含上游端62、下游端64、出口埠66 (圖2A中展示)、第一流體腔室98及第二流體腔室100。進流殼體58包含入口埠68。第一止回閥82包含滾珠罩102、第一滾珠104、第一底座106及接腳108。第二止回閥84包含第二滾珠110、第二底座112及固持器114。加壓密封件86a包含墊圈116a及密封壓蓋118a，且加壓密封件86b包含墊圈116b及密封壓蓋118b。由下游箭頭指示一大體上係下游之方向，且由上游箭頭指示一大體上係上游之方向。 進流殼體58安裝於氣缸56之上游端62。安置於進流殼體58與氣缸56之間之密封件120a幫助防止流體自進流殼體58與氣缸56之間洩漏。 活塞50至少部分安置於氣缸56內。活塞50沿縱向軸L-L延伸，其中縱向軸L-L經定向與排量式泵18之大體上係長形之輪廓共軸。應瞭解，縱向軸L-L可經定向與氣缸56、進流殼體58及排量式泵18之各種其他組件共軸。 活塞棒52通過氣缸56之下游端64延伸至氣缸56內。活塞棒52延伸通過蓋63及襯墊螺母65。活塞棒本體87沿縱向軸L-L在第一端88與第二端90之間伸長。活塞棒52之第一端88突出氣缸56外且經構形以連接至一驅動機構，諸如往復驅動器20 (圖1B中所展示)。第一端88可以任何適合之方式附接至驅動機構，例如第一端88可插入驅動機構中之一狹槽內或可釘至驅動機構。活塞棒52之第二端90至少部分安置於活塞頭54之下游孔96內。活塞頭54之一直徑比活塞棒52之一直徑大，且第二端90緊固於下游孔96內，藉此將活塞棒52附接至活塞頭54。第二端90可以任何適合之方式緊固至下游孔96內。例如，活塞棒52及活塞頭54可分開形成且隨後(諸如)藉由安置於第二端90上之與安置於下游孔96內之內部螺紋配接之外部螺紋、藉由黏合、藉由焊接或藉由任何其他適合之方法附接。活塞棒52及活塞頭54亦可一體地形成，使得活塞50為一單件結構。 凹槽94安置於活塞棒52之一外部與活塞頭54之一內部之間，且凹槽沿活塞棒52延伸至第二流體腔室100內。凹槽94係沿活塞棒本體87之一外部延伸之開放槽。凹槽94在上游面92上打開，使得凹槽94可接收穿過上游面92之流體。活塞頭54安置於氣缸56內且驅動氣缸56進入第一流體腔室98及第二流體腔室100。 第一止回閥82安裝於進流殼體58中。滾珠罩102安置於進流殼體58內，且第一滾珠104安置於滾珠罩102內。第一底座106安置於滾珠罩102與進流殼體58之入口埠68之間。接腳108延伸通過滾珠罩102且安置於第一滾珠104之一下游側上。密封件120b安置於進流殼體58與滾珠罩102之間以防止進流殼體58與滾珠罩102之間之流體之洩漏。 第二止回閥84安置於活塞頭54之中心孔117內，且在繪示之實施例中安置於上游孔99內。第二底座112安置於上游孔99內，且固持器114 (諸如)利用螺紋接合上游孔99之一內部表面以將第二底座112緊固至上游孔99內。第二滾珠110安置於上游孔99內之第二底座112與活塞棒52之上游面92之間。相對於活塞頭54固定第二底座112及固持器114。第二滾珠110在一閉合位置(其中第二滾珠110抵靠第二底座112)與一敞開位置(其中第二滾珠110抵靠上游面92)之間可移動。密封件120c安置於第二底座112與活塞頭54之間以防止通過活塞頭54之流體之洩漏。 加壓密封件86a安置於氣缸56與活塞棒52之第一端88之間。蓋63及襯墊螺母65附接至氣缸56之下游端64且將加壓密封件86a固持於氣缸56內。當活塞棒52在操作期間相對於氣缸56移動時，加壓密封件86a相對於氣缸56保持靜止。墊圈116a環繞且緊密介接活塞棒52之第一端88以圍繞第一端88產生一密封。圍繞第一端88之密封防止流體圍繞活塞棒52洩漏至氣缸56之下游端64之外。加壓密封件86b安置於活塞頭54與氣缸56之間。類似於加壓密封件86a，當活塞頭54在操作期間相對於氣缸56移動時，加壓密封件86b相對於氣缸56保持靜止。墊圈116b環繞且緊密介接活塞頭54以產生一密封。在加壓密封件86a與第一端88及加壓密封件86b與活塞頭54之間產生之密封促進氣缸56中之汲取流體至內且驅散氣缸56中之流體之一真空狀況。儘管加壓密封件86a及加壓密封件86b經描述為當活塞50在氣缸56內往復移動時相對於氣缸56保持靜止，但應瞭解加壓密封件86a及/或加壓密封件86b可安裝至活塞50，使得加壓密封件86a及/或加壓密封件86b相對於氣缸56與活塞50移動。應注意，總而言之活塞(包含活塞頭及活塞棒)及/或墊圈132以一往復方式相對於氣缸56及/或墊圈132線性平移以泵抽流體。 密封壓蓋118a固持墊圈116a，且密封壓蓋118b固持墊圈116b。儘管一單一密封壓蓋118經繪示用於墊圈116a及116b之各堆疊，但應瞭解一對密封壓蓋118，諸如安置於上游側上之一第一密封壓蓋及安置於墊圈之一堆疊之下游側之一第二密封壓蓋，可用於固持墊圈116a及116b。儘管排量式泵18繪示為包含兩個加壓密封件86，但應瞭解排量式泵18可包含任何數目之加壓密封件86。 活塞50藉由一驅動機構(諸如往復驅動器20)沿縱向軸L-L經驅動通過一上衝程及一下衝程以將流體汲取至內且向下游驅動排量式泵18中之流體。在一上衝程期間，在下游方向(由圖2B中之下游箭頭指示)中沿縱向軸L-L拉伸活塞50。當活塞50沿下游方向移動時，歸因於活塞頭54沿下游方向偏移，第一流體腔室98膨脹且第二流體腔室100收縮。膨脹之第一流體腔室98經歷使得第一滾珠104自抵靠第一底座106轉變至抵靠接腳108之一真空狀況。由於第一滾珠104抵靠接腳108，所以一流動路徑打開通過第一止回閥82，且通過入口埠68及第一止回閥82將流體汲取至第一流體腔室98內。在上衝程期間，第二滾珠110被迫進入第二底座112上且與第二底座112形成一密封以防止第二流體腔室100內之流體向上游流動至第一流體腔室98內。由於第二流體腔室100之容積減少，所以第二流體腔室100內之流體向下游驅動通過氣缸56中之出口埠66。 一上衝程之後，活塞50倒轉衝程且經驅動通過一下衝程。在一下衝程期間，沿上游方向(由圖2B中之上游箭頭指示)驅動活塞50。在下衝程期間，第一流體腔室98之容積收縮且第二流體腔室100之容積膨脹。由於活塞50自上衝程變為下衝程，所以第二滾珠110自接合第二底座112轉變為抵靠上游面92，從而提供通過第二止回閥84之一流動路徑。由於第二滾珠110抵靠上游面92，所以流體能夠自第一流體腔室98向下游流動至第二流體腔室100內。由於第二滾珠110轉變為抵靠上游面92，所以第一滾珠104自抵靠接腳108轉變為接合第一底座106。接合第一底座106之第一滾珠104關閉第一止回閥82，使得防止流體自第一流體腔室98向後流動通過入口埠68。出口埠66與第二流體腔室100無阻礙地流體連通，且如所明白，在活塞50之上衝程及下衝程期間向下游驅動流體通過出口埠66。 由於活塞50行進通過下衝程，所以第一流體腔室98內之流體流動通過活塞頭54、第二止回閥84及凹槽94以進入第二流體腔室100。流體沿安置於活塞棒52之第二端90上之凹槽94在上游面92與第二流體腔室100之間流動。凹槽94提供使得流體自活塞頭54流動至第二流體腔室100內之流動路徑。凹槽94經構形以提供使得流體自第一流體腔室98流動至第二流體腔室100內之唯一之流動路徑。在所繪示之實施例中，不提供至凹槽84之使得流體自第一腔室98流動至第二腔室100內之替代路徑。因而，流體沿凹槽94流動，且凹槽94將流體引入至第二流體腔室100內。凹槽94經構形以將流體沿對第二流體腔室100開放之凹槽94之任何部分引入至第二流體腔室100內。依此方式，凹槽94係活塞50內之內部流體通道，藉由活塞50之往復移動迫使正經泵抽之流體通過該內部流體通道流動。例如，凹槽94之一下游部分使得活塞頭54之一下游端之下游延伸且凹槽之該部分沿下游部分之一完整長度將流體配送至第二流體腔室100內。依此方式，凹槽94延伸至下游孔96之外且向下游超出下游面97，使得各凹槽94部分由活塞頭54重疊且部分曝露。如所展示，凹槽94在一傾斜表面中之活塞頭54之下游終止，藉此促進流體平穩流動至第二流體腔室內。儘管凹槽94繪示為在一傾斜表面中終止，但應瞭解凹槽可包含任何所要輪廓以促進流體流動至第二流體腔室100內，諸如方形、圓形或任何其他所要輪廓。 活塞50、氣缸56、進流殼體58、固持器114、滾珠罩102及接腳108可自任何類型之鋼、黃銅、鋁或其他適合之金屬加工或鍛造。特定言之，活塞棒52及活塞頭54可自硬化440C不鏽鋼形成。活塞棒52可沿與墊圈116a介接之彼等表面鍍鉻。活塞棒52及活塞頭54可分開製作。凹槽94可由任何適合之製造技術形成，諸如自活塞棒52之一側之平坦或滾珠端研磨或自活塞棒52之一端之鑽孔。凹槽94亦可為就地鑄造。在形成凹槽94之後，活塞棒52及活塞頭54可經結合以形成活塞50。滾珠罩102亦可自一聚合物模製。墊圈116a及116b可自皮革、聚合物或其他適合之密封材料形成。第一底座106及第二底座112可由一高強度材料形成，諸如碳化鎢。第一滾珠104及第二滾珠110可由不鏽鋼或其他適合之材料形成以用於分別與第一底座106及第二底座112形成一密封。 凹槽94提供顯著優勢。使得流體沿凹槽94流動促進流體平穩層流至第二流體腔室100內。促發流體之平穩層流減少流體中含有之任何粗砂或其他固體與排量式泵18內之各種組件之間之摩擦，藉此減少與排量式泵18相關聯之成本且增加排量式泵18之壽命。另外，對第二流體腔室100開放之凹槽94之一下游部分減少流阻且藉由沿下游部分之一長度配送流體而促發層流。再者，凹槽94提供用於將流體引入至第二流體腔室100內之一大截面流動面積。凹槽94之大截面流動面積減少流阻及紊流，藉此提供更大之泵效率。 圖3A係活塞50之一組裝等角視圖。圖3B係活塞50之一分解等角視圖。將一起討論圖3A及圖3B。活塞50包含活塞棒52及活塞頭54。活塞棒52包含活塞棒本體87，且活塞棒本體87包含第一端88及第二端90。第二端90包含上游面92、凹槽94及隆起線122。隆起線122包含棒連接部分124。活塞頭54包含上游面95、下游面97及延伸通過活塞頭54之中心孔117。活塞頭進一步包含下游孔96及上游孔99，在所展示之實施例中，下游孔96及上游孔99分別形成中心孔117之一下游部分及一上游部分。下游孔96包含活塞連接部分126。 活塞棒本體87沿縱向軸L-L在第一端88與第二端90之間伸長。活塞棒52之第一端88經構形以延伸至一泵殼體之外，諸如氣缸56 (最佳見於圖2A及圖2B)，且接合一驅動機構，諸如往復驅動器20 (在圖1B中展示)。活塞棒52之第二端90至少部分延伸至下游孔96內，其中上游面92安置於下游孔96內。凹槽94及隆起線122沿第二端90延伸且在下游孔96之外部終止。儘管凹槽94描述為在下游孔96之外部終止，但應瞭解凹槽94可在孔96之外部延伸任何所要距離，使得通過凹槽94向下游引入流體。各凹槽94因此可部分與活塞頭54重疊且部分曝露。凹槽94可係沿活塞棒本體87之一外部延伸之開放槽。隆起線122可表示一活塞棒52之本體中之一恆徑，使得藉由將材料自活塞棒52之第二端90移除而形成凹槽94。 隆起線122安置於凹槽94之間且分割凹槽94，使得凹槽94可在隆起線122之間凹入。棒連接部分124沿隆起線122之一上游部分延伸，但棒連接部分124可沿隆起線122之任何所要長度延伸。活塞連接部分126安置於下游孔96之一內部表面上且可完全圍繞下游孔96之內部表面延伸。棒連接部分124可包含用於與活塞連接部分126介接之任何適合之特徵，藉此以將活塞棒52緊固至活塞頭54。如所展示，棒連接部分124可包含外部螺紋且活塞連接部分126可包含經構形以與該外部螺紋配接之內部螺紋。在棒連接部分124包含外部螺紋處，該外部螺紋可受限於隆起線122，使得外部螺紋被凹槽94中斷。除了與螺紋連接外，棒連接部分124亦可黏合或焊接至活塞連接部分126。再者，棒連接部分124可與活塞連接部分126一體地形成，使得活塞50為一單件結構。 在操作期間，沿縱向軸L-L以一往復方式驅動活塞50。如以上所討論，當向下游泵抽一流體時，該流體沿凹槽94流動通過活塞頭54。凹槽94僅提供使得流體向下游流動通過活塞50之流動路徑。凹槽94沿活塞棒52之第二端90延伸且在傾斜表面終止。儘管凹槽94繪示為在傾斜表面終止，但應瞭解凹槽94可在任何所要表面構形中終止。各凹槽94較佳具有活塞棒本體87之一直徑之百分之20至百分之40之範圍之一深度。凹槽94圍繞第二端90之一圓周安置，且第二端90包含所要數目之凹槽94，諸如兩個凹槽、三個凹槽、四個凹槽或任何所要數目之凹槽。凹槽94可圍繞活塞棒本體87均勻排列。 活塞50可自金屬加工或鑄造，諸如任何類型之鋼、黃銅、鋁或其他適合之金屬。特定言之，活塞棒52及活塞頭54可自硬化440C不鏽鋼形成。活塞棒52可沿與墊圈116a介接之彼等表面鍍鉻。活塞棒52及活塞頭54可分開製作。凹槽94可由任何適合之製造技術形成，諸如自活塞棒52之一側之平坦或滾珠端研磨或自活塞棒52之一端之鑽孔。凹槽94亦可為就地鑄造。在形成凹槽94之後，活塞棒52及活塞頭54可經結合以形成活塞50。 一兩部件之活塞50提供顯著優勢。習知地，一活塞自一單件金屬製造，一第一孔通過該單件金屬形成通過活塞棒，自與縱向軸共軸之上游側延伸。一第二孔(且視情況一第三孔)延伸至與縱向軸正交之整體活塞內且與該第一孔連接。在此一實施例中，若整體活塞之任何部分失效則必須替換該整個整體活塞。不像一習知整體活塞，活塞50之實施例包含與活塞頭54可分離之活塞棒52。在活塞棒52可與活塞頭54分離之處，若該部分失效則僅需替換活塞棒52及活塞頭54之一者，藉此減少成本及材料需要。 凹槽94提供額外顯著優勢。不像增加流阻及紊流之正交之第二孔及視情況第三孔，凹槽94引入活塞頭54之流體下游而無需突然使流體轉彎或以其他方式阻礙流動。凹槽94因此當流體向下游流動時藉由逐漸使得流動轉彎而促發層流，藉此減少流阻且減少流體中之紊流。凹槽94亦提供比傳統整體活塞更大之一截面流動面積，其中第一孔與縱向軸共軸地延伸且流體通過與縱向軸正交地安置之孔離開活塞。提供一更大之截面面積增加效率且促發通過活塞50之層流。由於第一流體腔室98 (圖2B中展示)及第二流體腔室100 (圖2B中展示)具有界定之最大容積，所以提供使得流體在第一流動腔室98與第二流動腔室100之間流動之一更大之截面流動面積當流體流動至第二流體腔室100時減少流阻及紊流，因為流體之相同容積傳輸通過一更大之截面面積。 圖4係活塞棒52之一等角視圖。活塞棒52包含活塞棒本體87，且活塞棒本體87包含第一端88及第二端90。第二端90包含上游面92、凹槽94及隆起線122。隆起線122包含棒連接部分124及軸向阻擋器128。凹槽94沿第二端90自上游面92朝活塞棒52之第一端88延伸，且凹槽94在上游面92上開放。隆起線122安置於凹槽94之間。棒連接部分124安置於隆起線122上，且軸向阻擋器128亦安置於隆起線122上。 凹槽94及隆起線122沿活塞棒52之第二端90自上游面92延伸。棒連接部分124沿隆起線122在上游面92與軸向阻擋器128之間延伸。在所展示之實施例中，四個凹槽94圍繞活塞棒52之一圓周均勻排列，且四個凹槽94由四條隆起線122分離。然而應瞭解，活塞棒52可包含任何所要數目之凹槽94，且所要數目之凹槽94可類似地圍繞活塞棒52之一圓周均勻排列。例如，活塞棒52可包含比四個凹槽94多或少之凹槽，且可在一不對稱構形中包含一單一凹槽94。凹槽94形成為隆起線122之間之凹陷，且凹槽94較佳具有活塞棒本體87之一直徑之百分之20至百分之40之間之一深度。應瞭解，凹槽94可以任何所要之形式形成，例如，凹槽94可自活塞棒52之一側研磨或可自活塞棒52之一上游端鑽孔。 棒連接部分124沿隆起線122在上游面92與軸向阻擋器128之間延伸。棒連接部分124經構形以與活塞連接部分126 (圖3B中展示)配接。軸向阻擋器128經構形以抵靠活塞頭54 (圖2A至圖3B中展示)之一下游邊緣以限制第二端90延伸至活塞頭54之下游孔96 (最佳見於圖2B)內之一距離。依此方式，軸向阻擋器128確保上游面92與第二滾珠110 (圖2B中展示)間隔，使得第二滾珠110能夠偏移至其中第二滾珠110抵靠上游面92之一敞開位置。 凹槽94提供使得一流體向下游流動通過活塞棒52之流動路徑。在一項實施例中，凹槽94僅提供使得一流體向下游流動通過活塞棒52之流動路徑，使得流體必須流動通過至少一凹槽94。由於第二滾珠110抵靠上游面92，所以流體圍繞第二滾珠110自由流動且進入凹槽94內。凹槽94將流體引入一下游流體腔室內，諸如第二流體腔室100 (在圖2B中展示)。流體沿凹槽94流動，且凹槽94將流體引入至下游流體腔室內而無需使得流體突然轉彎。反之，凹槽94可直接開放進入下游流體腔室，使得將流體沿凹槽94之一長度配送至下游腔室內。再者，凹槽94可在下游傾斜表面中終止(如所展示)，且該等傾斜表面促進流體平穩層流至凹槽94外且進入下游流體腔室內。 凹槽94提供顯著優勢。凹槽94促進流體之平穩層流，藉此防止紊流且減少流阻。再者，相較於具有交叉孔之一中心孔，凹槽94提供一增加之截面流動面積。由凹槽94提供之增加之截面流動面積提供更長之壽命及更佳之效率。 圖5A係活塞頭54'之一等角視圖。圖5B係沿圖5A中之線B-B取得之活塞頭54'之一截面圖。圖5C係搭配活塞頭54'使用之活塞棒52'之一等角視圖。將一起討論圖5A至圖5C。活塞頭54'包含上游面95'、下游面97'及中心孔117'。活塞頭54'進一步包含下游孔96'及上游孔99'，在所展示之實施例中，下游孔96'及上游孔99'分別形成中心孔117'之一下游部分及一上游部分。下游孔96'包含凹槽94'及活塞連接表面126'。活塞棒52'包含活塞棒本體87'、第一端88'及第二端90'。第二端90'包含棒連接表面124'。 中心孔117'自一上游端延伸通過活塞頭54'至一下游端。下游孔96'延伸通過下游面97'且在下游面97'上打開，且上游孔99'延伸通過上游面95'且在上游面95'上打開。凹槽94'在下游孔96'內延伸，且活塞連接表面126'安置於凹槽94'之間。活塞棒本體87'在第一端88'與第二端90'之間伸長。第一端88'類似於第一端88 (在圖1A至圖4中展示)，且第一端88'經構形以連接至一驅動機構，諸如往復驅動器20 (在圖1B中展示)。第一端88'可以任何所要方式連接至驅動機構，諸如藉由插入至驅動機構中之一狹槽內或藉由釘至該驅動機構。活塞棒52'之第二端90'至少部分安置於下游孔96'內，其中棒連接表面124'與活塞連接表面126'介接以將活塞棒52'緊固至活塞頭54'。因而，活塞頭54'之一直徑較佳比活塞棒52'之一直徑大。棒連接表面124'及活塞連接表面126'可以任何所要方式結合。例如，棒連接表面124'可包含一第一組螺紋且活塞連接表面126'可包含經構形以與第一組螺紋配接之一第二組螺紋。替代地，棒連接表面124'可黏合或焊接至活塞連接表面126'。活塞棒52'及活塞頭54'亦可在一單件構形中一體地形成為一單一部件。 凹槽94'係圍繞下游孔96'圓周地安置之凹陷，使得流體在第二端90'之一外部圓周與活塞頭54'之間流動。凹槽94'圍繞下游孔96'之一圓周均勻地排列。凹槽94'類似於凹槽94 (圖2B至圖4中展示)，因為凹槽94'及凹槽94提供使得一流體在一活塞棒與一活塞之間流動之流動路徑。凹槽94'提供使得流體圍繞活塞棒52'之第二端90'流動通過下游孔96'之流動路徑。凹槽94'將流體引入一下游流體腔室內，諸如第二流體腔室100 (在圖2B中展示)，使得當流體離開凹槽94'時流體實質上平行於縱向軸L-L流動。因而，凹槽94'將流體引入至一下游腔室內而不使得流體之流動轉彎。凹槽94'可僅提供使得流體圍繞活塞棒52'之第二端90'流動之流動路徑，使得流體必須流動通過凹槽94'以向下游流動至下游腔室。在操作期間，活塞頭54'及活塞棒52'沿縱向軸L-L往復移動(類似於活塞50)以驅動一流動向下游通過活塞頭54'。應瞭解，活塞頭54'及活塞棒52'可與任何適合之泵搭配使用，諸如排量式泵18 (圖1A至圖2B中展示)。 在操作期間，流體通過上游孔99'進入活塞頭54'且流動至下游孔96'。流體遇到下游孔96'內之活塞棒52'之第二端90'之一上游遠端且流動通過凹槽94'。因此，流體設置為向下游通過安置於活塞頭54'之一內部表面上之凹槽94'。由於凹槽94'安置於活塞頭54'之內部表面上，所以活塞棒52'可由一單件結構組成，而無需延伸通過活塞棒52'之任何孔或其他通道。依此方式，簡化活塞棒52'之製造且減少活塞棒52'之成本。 活塞棒52'及活塞頭54'可自金屬加工或鑄造，諸如任何類型之鋼、黃銅、鋁或其他適合之金屬。特定言之，活塞棒52'及活塞頭54'可自硬化440C不鏽鋼形成。活塞棒52'可沿與墊圈116a介接之彼等表面鍍鉻。活塞棒52'及活塞頭54'可分開製作。凹槽94可由任何適合之製造技術形成，諸如自活塞棒52'之一側之平坦或滾珠端研磨或自活塞棒52'之一端之鑽孔。凹槽94'亦可為就地鑄造。在形成凹槽94'之後，活塞棒52'及活塞頭54'可經結合以形成一活塞。 一兩部件之活塞提供顯著優勢。在活塞棒52'及活塞頭54'可分離之處，諸如在活塞棒52'螺合至活塞頭54'之處，歸因於該部件之失效僅需要替換活塞棒52'及活塞頭54'之一者。例如，若活塞棒52'將失效，則失效之活塞棒52'可與活塞頭54'斷接且由一功能活塞棒52'替換。僅替換活塞頭54'及活塞棒52'之一者減少成本及材料浪費。 凹槽94'提供顯著優勢。在操作期間，流體直接自凹槽94'流動至一下游流體腔室內，諸如第二流體腔室100 (在圖2B中展示)，而無需由活塞頭54'或活塞棒52'轉彎。使得流體直接自凹槽94'流動且進入下游流體腔室內促發層流且因此促發在其內利用活塞頭54'及活塞棒52'之泵之效率。利用活塞頭54'及活塞棒52'泵抽含有引起泵內之腐蝕之固體之各種流體，諸如油漆，尤其係當通過泵之流動係紊流時。因而，促發層流增加活塞頭54'及活塞棒52'以及泵內之其他組件之壽命。再者，凹槽94'提供比習知活塞總成更大之一截面面積。凹槽94'因此提供改良之壽命、效能及效率。 儘管已參考一(若干)實例性實施例描述本發明，但熟習技術者將瞭解可在不違背本發明之範疇之情況下作出各種改變且可用等效物替代其之元件。另外，可在不違背本發明之關鍵範疇之情況下根據本發明之教示作出諸多修改以適應一特定情況或材料。因此，本發明不意欲限制於所揭示之(若干)特定實施例，而是本發明將包含落於隨附申請專利範圍之範疇內之所有實施例。
10‧‧‧流體配送系統
12‧‧‧框架
14‧‧‧馬達區段
16‧‧‧驅動殼體
18‧‧‧排量式泵
20‧‧‧往復驅動器
22‧‧‧控制系統
24‧‧‧進流軟管
26‧‧‧供應軟管
28‧‧‧配送軟管
30‧‧‧殼體蓋
32‧‧‧把手
34‧‧‧馬達殼體
36‧‧‧驅動齒輪
38‧‧‧上部分
40‧‧‧下部分
42‧‧‧齒輪孔
44‧‧‧鏈接孔
46‧‧‧安裝空腔
48‧‧‧防護裝置
50‧‧‧活塞
52‧‧‧活塞棒
52’‧‧‧活塞棒
54‧‧‧活塞頭
54’‧‧‧活塞頭
56‧‧‧氣缸
58‧‧‧進流殼體
60‧‧‧夾箝
62‧‧‧上游端
63‧‧‧蓋
64‧‧‧下游端
65‧‧‧襯墊螺母
66‧‧‧出口埠
68‧‧‧入口埠
70‧‧‧連接棒
72‧‧‧驅動鏈接
74‧‧‧控制殼體
76‧‧‧進流配件
78‧‧‧供應配件
80a‧‧‧緊固件
80b‧‧‧緊固件
82‧‧‧第一止回閥
84‧‧‧第一止回閥
86a‧‧‧加壓密封件
86b‧‧‧加壓密封件
87‧‧‧活塞棒本體
87’‧‧‧活塞棒本體
88‧‧‧第一端
88’‧‧‧第一端
90‧‧‧第二端
90’‧‧‧第二端
92‧‧‧上游面
94‧‧‧凹槽
94’‧‧‧凹槽
95‧‧‧上游面
95’‧‧‧上游面
96‧‧‧下游孔
96’‧‧‧下游孔
97‧‧‧下游面
97’‧‧‧下游面
98‧‧‧第一流體腔室
99‧‧‧上游孔
99’‧‧‧上游孔
100‧‧‧第二流體腔室
102‧‧‧滾珠罩
104‧‧‧第一滾珠
106‧‧‧第一底座
108‧‧‧接腳
110‧‧‧第二滾珠
112‧‧‧第二底座
114‧‧‧固持器
116a‧‧‧墊圈
116b‧‧‧墊圈
117‧‧‧中心孔
117’‧‧‧中心孔
118a‧‧‧密封壓蓋
118b‧‧‧密封壓蓋
120a‧‧‧密封件
120b‧‧‧密封件
120c‧‧‧密封件
122‧‧‧隆起線
124‧‧‧棒連接部分
124’‧‧‧棒連接表面
126‧‧‧活塞連接部分
126’‧‧‧活塞連接表面
128‧‧‧阻擋器
B-B‧‧‧線
L-L‧‧‧縱向軸
圖1A係一流體配送系統之一等角視圖。 圖1B係圖1A之流體配送系統之一分解圖。 圖2A係一流體泵之一等角視圖。 圖2B係沿圖2A之線B-B取得之圖2A之流體泵之一截面圖。 圖3A係一活塞棒及活塞頭之一組裝等角視圖。 圖3B係圖3A之活塞棒及活塞頭之一分解等角視圖。 圖4係一活塞棒之一等角視圖。 圖5A係一活塞頭之一等角視圖。 圖5B係圖5A之活塞頭之一截面圖。 圖5C係用於圖5A之活塞頭之一活塞棒之一透視圖。
18‧‧‧排量式泵
50‧‧‧活塞
52‧‧‧活塞棒
54‧‧‧活塞頭
56‧‧‧氣缸
58‧‧‧進流殼體
62‧‧‧上游端
63‧‧‧蓋
64‧‧‧下游端
65‧‧‧襯墊螺母
68‧‧‧入口埠
82‧‧‧第一止回閥
84‧‧‧第一止回閥
86a‧‧‧加壓密封件
86b‧‧‧加壓密封件
87‧‧‧活塞棒本體
88‧‧‧第一端
90‧‧‧第二端
92‧‧‧上游面
94‧‧‧凹槽
95‧‧‧上游面
96‧‧‧下游孔
97‧‧‧下游面
98‧‧‧第一流體腔室
99‧‧‧上游孔
100‧‧‧第二流體腔室
102‧‧‧液珠罩
104‧‧‧第一滾珠
106‧‧‧第一底座
108‧‧‧接腳
110‧‧‧第二滾珠
112‧‧‧第二底座
114‧‧‧固持器
116a‧‧‧墊圈
116b‧‧‧墊圈
117‧‧‧中心孔
118a‧‧‧密封壓蓋
118b‧‧‧密封壓蓋
120a‧‧‧密封件
120b‧‧‧密封件
120c‧‧‧密封件
L-L‧‧‧縱向軸

Claims (19)

  1. 一種用於泵抽流體之活塞棒，該活塞棒包括： 一活塞棒本體，其沿一縱向軸伸長，該活塞棒本體包括一或多個凹槽，該一或多個凹槽之各者分別包括沿該活塞棒本體之一外部延伸之一開放槽，其中流體在泵抽期間於該一或多個凹槽內流動。
  2. 如請求項1之活塞棒，其中該一或多個凹槽包括圍繞該活塞棒本體排列之至少兩個凹槽。
  3. 如請求項1或2之活塞棒，其中該一或多個凹槽包括圍繞該活塞棒本體均勻排列之至少三個凹槽。
  4. 如請求項1或2之活塞棒，其中該活塞棒本體包括： 一下游端； 一上游端，其相對於該下游端安置；及 至少兩條隆起線，其沿該上游端定位； 其中該一或多個凹槽包括沿該上游端定位之至少兩個凹槽，且該至少兩個凹槽由該等對應數目之至少兩條隆起線界定。
  5. 如請求項4之活塞棒，其中螺紋形成於該至少兩條隆起線上。
  6. 如請求項1或2之活塞棒，其中該活塞棒本體進一步包括一上游面，且該一或多個凹槽在該上游面上打開。
  7. 如請求項1或2之活塞棒，其中該一或多個凹槽之各凹槽具有該活塞棒本體之直徑之百分之20至百分之40之範圍之一深度。
  8. 一種用於泵抽流體之活塞，該活塞包括： 如前述請求項中任一項之活塞棒，該活塞棒具有一下游端及一上游端；及 一活塞頭，其具有一下游孔，該活塞棒之該上游端延伸至該活塞頭之該下游孔內。
  9. 如請求項8之活塞，其中該活塞棒之該上游端藉由該活塞棒及該活塞頭上之介接之螺紋附接至該活塞頭。
  10. 如請求項8或9之活塞，其中該活塞頭包括與該一或多個凹槽流體連通之一中心孔。其中該流體在泵抽期間流動通過該中心孔且接著至該一或多個凹槽內。
  11. 如請求項8或9之活塞，進一步包括一止回閥，該止回閥包括安置於該活塞頭內之一滾珠，其中該活塞棒充當用於該止回閥之該滾珠之一下游阻擋器。
  12. 如請求項8或9之活塞，其中該活塞頭之直徑比該活塞棒之直徑大。
  13. 如請求項8或9之活塞，其中該一或多個凹槽之各者延伸至該下游孔內且進一步向下游延伸超出該活塞頭，使得各凹槽部分由該活塞頭覆蓋且部分曝露。
  14. 一種泵，該泵包括： 如請求項8至13中任一項之活塞；及 一氣缸，該活塞至少部分安置於該氣缸內，其中該活塞在該氣缸內往復移動以泵抽該流體。
  15. 如請求項14之泵，且其中： 該氣缸包括一氣缸腔室； 該活塞頭將該氣缸腔室分為一上游腔室及一下游腔室； 正經泵抽之該流體藉由自該上游腔室行進通過該活塞頭且至該活塞頭內而自該上游腔室流動至該下游腔室，從而在該一或多個凹槽內流動，且自該一或多個凹槽排出至該下游腔室內；且 該一或多個凹槽僅提供在該上游腔室與該下游腔室之間之流動路徑，使得正經泵抽之該流體當自該上游腔室流動至該下游腔室時必須流動通過該一或多個凹槽。
  16. 一種用於藉由沿一縱向軸往復移動而泵抽流體之活塞，該活塞包括： 一活塞棒，其經伸長以具有一下游端及一上游端； 一活塞頭，其具有一頭上游面、在該頭上游面上打開之一上游孔，及與該上游孔流體連通之一下游孔，其中該活塞棒之該上游端延伸至該活塞頭之該下游孔內，該活塞頭之直徑比該活塞棒之直徑大，且該活塞棒及該活塞頭與該縱向軸共軸；及 至少兩個凹槽，其與該上游孔流體連通且正經泵抽之該流體沿該上游孔流動，該至少兩個凹槽沿該活塞頭之該下游孔及沿該活塞棒之該上游端形成為一體。
  17. 如請求項16之活塞，其中該至少兩個凹槽圍繞該縱向軸均勻地排列。
  18. 如請求項16或17之活塞，其中： 該活塞包括一止回閥； 該活塞棒包括一棒上游面； 該至少兩個凹槽沿該活塞棒之該上游端形成為槽且在該活塞棒之該上游面上打開；且 該至少兩個凹槽之各者延伸至該下游孔內且進一步向下游延伸超出該活塞頭，使得各凹槽部分與該活塞頭重疊且部分曝露。
  19. 一種用於泵抽流體之泵，該泵包括： 一活塞，其包括： 一活塞棒，其經伸長以具有一下游端及一上游端，該活塞棒包括沿該活塞棒之該下游端之一外部延伸且圍繞其排列之兩個或兩個以上凹槽，該等凹槽之各者包括形成於該下游端之該外部內之一槽；及 一活塞頭，其具有一下游孔，其中該活塞棒之該上游端延伸至該活塞頭之該下游孔內；及 一氣缸，該活塞至少部分安置於該氣缸內，其中該活塞經構形以在該氣缸內往復移動以泵抽流體，且其中正經泵抽之所有流體必須在該兩個或兩個以上凹槽之至少一者內流動。
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