WO2011023145A1 - 混凝土泵送设备及其活塞体 - Google Patents

Description

混凝土泵送设备及其活塞体 技术领域 本发明涉及工程机械技术领域， 特别是涉及一种活塞体。 此外， 本发明 还涉及一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备。 背景技术 活塞是混凝土泵送设备中的关键部件， 随着活塞体在活塞缸内的往复运 动， 将混凝土压入输送管道内， 因此， 活塞的性能直接影响着混凝土泵送设 备的性能。 请参考图 1 , 图 1为现有技术中一种典型的活塞体的结构示意图。 活塞体包括位于前部与活塞杆 11固定连接的压板 16 ,压板 16和活塞杆

11之间由前向后依次设置有密 †部件 15、 导向部件 14以及防尘部件 12 , 密 封部件 15具有密封唇口 151 , 密封唇口 151与活塞虹的缸壁过盈配合， 以保 证较好的密封性能， 防止混凝土中的沙石进入活塞体与活塞缸之间， 对活塞 体和活塞缸造成磨损， 导向部件 14 对整个活塞体的往复运动进行导向， 保 证运动过程中活塞体与活塞缸的同轴性， 防尘部件 12 可以防止尘土从活塞 体的后部进入活塞体与活塞缸之间。 混凝土泵送设备的工作过程中， 活塞杆在液压油的作用下带动活塞体运 动， 进而将活塞缸内的混凝土输送至输送管道内， 并通过输送管道送至浇注 现场。 在此过程中， 活塞体在活塞缸中沿活塞的轴线做往复运动， 其工作环 境非常恶劣：不仅需要长时间地承受 6 MPa至 30MPa的高压以及 -40 °C至 100 °C以上的工作温度， 而且长期处于泥浆水的浸泡中， 造成了活塞体的损坏。 为了保证密封部件 15的密封性能， 密封唇口 151与活塞缸的缸壁过盈 配合， 以防止混凝土中的沙石进入活塞体与活塞缸之间， 因此造成了密封唇 口 151的磨损严重。 同时， 密 †部件 15以及密 †唇口 151与活塞缸之间的 摩擦作用， 会使密封部件 15以及密封唇口 151 的变形较大， 变形产生的热 量进一步加速了密封唇口 151以至密封部件 15的磨损。 尽管压板 16对密封 部件 15有一定的支撑作用，在一定程度上可以改变密封部件 15的机械性能， 降低密封部件 15由于摩擦作用而引起的变形， 但是其支撑作用是非常小的， 密封部件 15特别是密封唇口 151 的磨损依然非常严重， 而且不能从根本上 解决由于密封部件 15的温度升高而造成的弹性不足、 密封性能不好的问题， 这严重影响了活塞体的使用寿命。 因此， 如何长时间地保持活塞体的弹性， 延长活塞体的密封部件的使用 寿命， 提高活塞体使用过程中的经济性是本领域技术人员目前需要解决的技 术问题。 发明内容 本发明的目的是提供一种活塞体， 该活塞体具有较长的使用寿命和较高 的使用经济性， 而且能够长时间地保持较好的弹性性能。 本发明的另一目的 是提供一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备。 为解决上述技术问题， 本发明提供一种活塞体， 包括密封部件， 所述密 封部件包括包覆部分和设置于所述包覆部分内部的弹性骨架部分。 优选地， 所述包覆部分的前端和后端分别设置有第一密封唇口和第二密 封唇口。 优选地， 所述弹性骨架部分包括设置于所述包覆部分前端的第一密封唇 口内的第一弹性支撑圈。 优选地， 所述弹性骨架部分包括设置于所述包覆部分后端的第二密封唇 口内的第二弹性支撑圈。 优选地， 所述弹性骨架部分包括至少两个轴向支撑架， 各所述轴向支撑 架连接在所述第一弹性支撑圏和所述第二弹性支撑圏之间， 并各具有一个或 多个弹性弯曲部。 优选地， 所述轴向支撑架在经过所述活塞体的轴线的轴平面内延伸。 优选地， 所述弹性骨架部分包括设置于包覆部分（222 ) 后端的所述第 二密封唇口内的第二弹性支撑圈。 优选地， 所述弹性骨架部分包括至少一个第三弹性支撑圏， 所述第三弹 性支撑圈位于所述第一弹性支撑圈和所述第二弹性支撑圈之间， 且各所述第 三弹性支撑圈沿所述密封部件的轴向排列。 优选地， 所述弹性骨架部分包括至少两个轴向支撑架， 各所述轴向支撑 架沿所述密封部件的周向布置， 其延伸方向与所述活塞体的轴向之间的夹角 小于 90度， 且所述轴向支撑架与所述第一弹性支撑圈、 所述第二弹性支撑 圈和所述第三弹性支撑圏固定连接。 ^尤选地， 所述弹性骨架部分还包括沿轴向延伸的内部弹性架， 所述内部 弹性架位于所述轴向支撑架的内部。 优选地， 所述弹性骨架部分还包括沿轴向延伸的内部弹性架， 所述内部 弹性架位于所述轴向支撑架的内部， 所述轴向支撑架具有波浪型结构， 所述 第一弹性支撑圏、 所述第二弹性支撑圏以及所述第三弹性支撑圈分别与所述 轴向支撑架的波峰部固定连接， 所述内部弹性架与所述轴向支撑架的波谷部 固定连接。 优选地， 所述包覆部分的外周壁设有油槽。 为解决上述技术问题， 本发明还提供一种混凝土泵送设备， 包括如上述 任一项所述的活塞体。 本发明所提供的活塞体， 用于混凝土泵送设备， 包括密封部件， 密封部 件包括包覆部分和设置于包覆部分内部的弹性骨架部分。 弹性骨架部分的设 置不仅对整个密封部件的包覆部分都有支撑作用， 改善了包覆部分的机械性 能， 降低了活塞体运动过程中摩擦作用引起的包覆部分的变形， 从而降低了 由于变形而引起的包覆部分的升高温度， 提高了其耐磨性能， 降低了整个包 覆部分的磨损， 延长了密封部件以至整个活塞体的使用寿命； 而且， 由于弹 性骨架部分的存在， 改善了密封部件的弹性性能， 从而使密封部件较长时间 都具有较好的弹性， 提高了密封性能。 在一种优选实施方式中， 本发明所提供的活塞体的第一密封唇口内设置 有弹性骨架部分的第一弹性支撑圏。第一密封唇口内设置的第一弹性支撑圈， 对起密封作用的第一密封唇口有较好地支撑作用， 不仅大大提高了第一密封 唇口的机械性能和耐磨性能， 降低了第一密封唇口的磨损速度和磨损量， 延 长了第一密封唇口的使用寿命， 延长了整个活塞体的使用寿命， 而且改善了 第一密封唇口的弹性性能， 提高了其密封性能。 在另一种优选实施方式中， 本发明所提供的活塞体的包覆部分的后端还 设置有第二密封唇口。 可以看出活塞体的包覆部分的前后两端具有大体对称 的结构， 在正常的装配情况下， 第一密封唇口主要起密封和传压作用， 受到 较大的摩擦力， 而第二密封唇口位于活塞体的后端， 主要起防尘作用， 受到 的作用力较小， 磨损较轻， 因此， 当第一密封唇口密封性能下降时， 第二密 封唇口仍然具有较好的密封性能， 此时， 就可以将活塞体翻转 180度进行装 , 由第二密封唇口承担密封和传压的作用， 这样， 可以进一步延长活塞体 的使用寿命， 提高了活塞体的使用过程中的经济性； 另一方面， 第二密封唇 口的设置， 可以使活塞体的中间部分与活塞缸形成了一个密闭的空月空， 从而 保证润滑油较长时间地保持在空腔内，对密封部件进行润滑，减少磨擦生热， 降低密封部件的磨损速度， 延长密封部件的使用寿命； 同时， 与分体式活塞 相比， 在保证活塞体使用寿命基本相同的基础上， 减少了零件的数目， 进而 降低了活塞体加工制造过程的复杂度和加工制造成本， 降低了安装过程的复 杂度。 在另一种优选实施方式中， 本发明所提供的活塞体的弹性骨架部分还包 括至少两个轴向支撑架， 轴向支撑架连接在第一弹性支撑圏和第二弹性支撑 圏之间， 并各具有一个或多个弹性弯曲部， 这样， 当活塞体在活塞虹内前后 运动受力时， 通过对第一弹性支撑圏的支撑， 可以保证对前端第一密封唇口 的支撑， 同时， 轴向支撑架可以沿轴向发生弹性变形， 轴向支撑架的弹性变 形能够帮助包覆部件恢复原来的形状， 从而可以 艮好地减少包覆部件的永久 变形， 从而延长活塞体的使用寿命。 同时， 这种设置在包覆部分内的轴向支 撑架使得活塞体可以具有预定的刚度， 从而可以保证对混凝土的推力输出。 另夕卜，轴向支撑架的延伸方向与活塞体的轴向之间的夹角可以配置为小于 90 度的任何角度， 各轴向支撑架沿所述密封部件的周向布置， 且轴向支撑架与 第一弹性支撑圈、 第二弹性支撑圈和第三弹性支撑圏固定连接。 与现有技术 相比， 这种轴向支撑架的设置可以改善密封部件的轴向机械性能， 减小了包 覆部分受混凝土的压力作用而造成的轴向变形， 减緩了由于包覆部分的轴向 变形引起的温度升高， 并降低了包覆部分的磨损速度， 进而延长了密封部件 的使用寿命， 提高了活塞体使用过程的经济性， 同时提高了活塞体的密封部 件轴向上的弹性性能。 本发明所提供的混凝土泵送设备的有益效果与活塞体的有益效果类似， 在此不再赘述。 附图说明 图 1为现有技术中一种典型的活塞体的结构示意图； 图 2为本发明所提供的活塞体的一种具体实施方式的结构示意图； 图 3为本发明所提供的活塞体的密封部件的一种具体实施方式的立体结 构示意图； 图 4为本发明所提供的活塞体的弹性骨架部分的一种具体实施方式的立 体结构示意图。 具体实施方式 本发明的核心是提供一种用于混凝土泵送设备的活塞体， 该活塞体具有 较长的使用寿命和较高的使用经济性， 而且能够长时间地保持较好的弹性性 能。 本发明的另一核心是提供一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备。 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案， 下面结合附图和具体 实施方式对本发明作进一步的详细说明。 请参考图 2至图 4, 图 2为本发明所提供的活塞体的一种具体实施方式 的结构示意图； 图 3为本发明所提供的活塞体的密封部件的一种具体实施方 式的立体结构示意图； 图 4为本发明所提供的活塞体的弹性骨架部分的一种 具体实施方式的立体结构示意图。 在一种具体实施方式中， 本发明所提供的活塞体包括密封部件 22 , 密封 部件 22固定于压板 23以及活塞杆 21之间，压板 23通过螺栓与活塞杆固定， 从而将密封部件 22卡于二者之间。 密封部件 22包括弹性骨架部分 221和包 覆部分 222 ,弹性骨架部分 221固定于包覆部分 222的内部，对包覆部分 222 起支撑作用， 改善包覆部分 222的机械性能和弹性性能。 在工作过程中， 活塞杆 21 带动活塞体沿活塞缸故往复运动， 将活塞缸 内的混凝土输送至管道内， 并通过管道输送至浇筑现场， 密封部件 22 保证 了输送过程的密封性； 同时，压板 23和密封部件 22共同承受混凝土的压力， 并将其传递至活塞杆 21。 弹性骨架部分 221的设置对整个密封部件 22的包覆部分 222都有支撑 作用， 改善了包覆部分 222的机械性能和耐磨性能， 降低了活塞体运动过程 中由于摩擦作用引起的包覆部分 222的变形， 降低了由于变形而引起的包覆 部分 222温度的升高， 从而降低了整个包覆部分 222的磨损， 延长了密封部 件 22 以致整个活塞体的使用寿命； 同时， 弹性骨架部分 221 的设置改善了 密封部件 22 的弹性性能， 使活塞体较长时间地保持较好的弹性， 从而提高 了活塞体的密封性能。 当然， 弹性骨架部分 221并非仅仅适用于以上具体实施方式中所提到的 活塞体， 其他形式的活塞体内 （比如分体式活塞体的密封部分）也是可以设 置的。 还可以在第一密^"唇口 2221 的内部设置弹性骨架部分 221 的第一弹性 支撑圈 2211， 以便对起主要密封作用的第一密封唇口 2221进行支撑， 这样， 不仅可以进一步改善磨损最为严重的密封部件 22的第一密封唇口 2221的机 械性能和耐磨性能， 降低第一密封唇口 2221 的磨损速度和磨损量， 延长第 一密封唇口 2221的使用寿命，而且可以改善第一密封唇口 2221的弹性性能， 使第一密封唇口 2221在长时间内都具有较好的弹性，提高第一密封唇口 2221 的密封性能， 从而进一步提高了密封部件 222的密封性能。 为了进一步延长活塞体的使用寿命， 还可以在包覆部分 222的后端设置 第二密封唇口 2222 ,第二密封唇口 2222和第一密封唇口 2221的结构大体相 同， 这样， 活塞体的包覆部分 222的前后两端就具有大体对称的结构。 第一密封唇口 2221和第二密封唇口 2222也可以配置为其内部不设置第 一弹性支撑圈 2211和第二弹性支撑圈 2213。 在正常的装配情况下， 第一密封唇口 2221 主要起密封和传压的作用， 受到较大的摩擦力， 而由于第二密封唇口 2222 位于活塞体的后端， 主要起 防尘作用，受到的作用力较小，相同时间内的磨损较轻，当第一密封唇口 2221 密封性能下降不能满足活塞体对密封性能的要求时， 第二密封唇口 2222 仍 然具有较好的密封性能， 此时， 就可以将活塞体翻转 180度， 重新进行装配， 由第二密封唇口 2222 承担密封和传压的作用。 从而， 一个密封部件可以使 用的时间更长， 进一步延长了活塞体的使用寿命， 也降低了活塞体的制造成 本。 另一方面， 第二密封唇口 2222 的设置， 使活塞体的中间部分与活塞缸 形成了一个密闭的空腔， 能够保证润滑油较长时间地保持在空腔内， 对密封 部件 22进行润滑， 减少磨擦生热， 降低密封部件 22的磨损速度， 延长密封 部件 22的使用寿命。 为了使活塞体具有更好得耐磨性能， 还可以在包覆部分 222的外周壁设 置油槽 2223。 可以将润滑脂加入油槽 2223中， 减少密封部件 22在工作过程 中的摩擦， 从而， 降低由于摩擦作用引起的密封部件 22 的温度升高， 降低 密封部件 22的磨损速度， 延长密封部件 22以及活塞体的使用寿命， 提高活 塞体使用过程的经济性。 可以看出， 与分体式活塞相比， 第二密封唇口 2222 的设置在保证活塞 体的使用寿命的基础上， 降低了活塞体加工制造过程的复杂度和加工制造成 本， 降低了安装过程的复杂度。 当然， 也可以在第二密封唇口 2222 内设置弹性骨架部分 221的第二弹 性支撑圏 2212。第二弹性支撑圈 2212的设置对第二密封唇口 2222有一定的 支撑作用，提高了第二密封唇口 2222的机械性能，降低了第二密封唇口 2222 由于摩擦作用变形而产生的热能， 从而降低了第二密封唇口 2222 的摩擦速 度， 进一步延长了密封部件 22 的使用寿命， 提高了活塞体使用过程中的经 济性， 而且， 第二密封唇口 2222 的弹性性能也得到了提高， 保证了活塞体 使用过程中的密封性能。 为了使密封部件 22 具有更好的机械性能， 同时克服密封部件在高温水 解后产生的弹力、 强度以及硬度不足的问题， 还可以在第一弹性支撑圈 2211 和第二弹性支撑圏 2212之间设置弹性骨架部分 221的第三弹性支撑圏 2213 , 第三弹性支撑圏 2213 可以有多个， 将其沿活塞体的轴向平行排列设置于包 覆部分 222的中间位置， 对包覆部分 222的中间部分进行了支撑， 提高了中 间部分的耐磨性能和弹性性能， 延长了活塞体的使用寿命。 第一弹性支撑圈 2211、 第二弹性支撑圏 2212以及第三弹性支撑圈 2213 的设置对密封部件 22 的径向变形， 有明显的改善作用， 明显增强了密封部 件 22径向上的机械性能， 延长了密封部件 22以及活塞体的使用寿命。 由于在活塞体的轴向上， 混凝土对活塞体的作用力很大， 因此， 密封部 件 22 在其轴向上的变形也会比较大， 这也严重影响了活塞体的使用寿命， 为解决上述问题， 在包覆部分 222的内部还设置有弹性骨架部分 221的轴向 支撑架 2214， 轴向支撑架 2214的延伸方向与活塞体的轴向之间的夹角小于 90度， 各轴向支撑架 2214沿密封部件 22 的周向布置。 当然， 轴向支撑架 221 可以沿密 ^部件 22的周向均匀地布置， 这样还可以进一步保 ¾密封部 件 22各部位的受力均匀， 延长活塞体的使用寿命。 从图 2和 4中可以看到， 轴向支撑架 2214 在经过所述活塞体的轴线的轴平面内延伸， 并且每个轴向 支撑架 2214上各自具有弹性弯曲部。 为了方便密封部件 22的加工， 可以先 4夺弹性骨架部分 221力 p工成型， 也就是将第一弹性支撑圏 2211、第二弹性支撑圏 2212、第三弹性支撑圏 2213 以及轴向支撑架 2214 和内部弹性架固定连接到一起， 使活塞体的弹性骨架 部分 221的各部分共同承受各种作用力， 提高了活塞体的弹性性能。 在具体 实施时， 也可以不包括该第三弹性支撑圈 2213， 轴向支撑架 2214支撑连接 第一弹性支撑圏 2211和第二弹性支撑圏 2212。 轴向支撑架 2214在活塞体的密封部件 22内的设置可以？文善密封部件 22 的轴向机械性能， 减小了包覆部分 222受混凝土的压力作用而造成的轴向变 形， 减緩了由于包覆部分 222的轴向变形引起的温度升高， 并降低了包覆部 分 222的磨损速度， 进而延长了密封部件 22的使用寿命， 提高了活塞体使 用过程的经济性， 同时提高了活塞体的密封部件 22轴向上的弹性性能。 众所周知， 活塞体与活塞缸的同轴度直接决定着活塞的工作性能和使用 寿命， 因此， 为了满足活塞体与活塞缸的同轴度要求， 包覆部分 222的内部 还设置有弹性骨架部分 221的内部弹性架 2215 , 内部弹性架 2215位于轴向 支撑架 2214的内部。 在一种具体实施方式中， 可以将内部弹性架 2215设置 于密封部件 22的内侧壁处， 与压板 23相接触。 为了进一步使弹性骨架部分 221的各部分更好地实现其功能， 可以将轴 向支撑架 2214设计成具有波浪形结构，如图 4所示，将第一弹性支撑圏 2211、 第二弹性支撑圏 2212以及第三弹性支撑圏 2213分别与轴向支撑架 2214的 波峰部固定连接， 内部弹性架 2215与轴向支撑架 2214的波谷部固定连接。 这样，第一弹性支撑圏 2211、第二弹性支撑圏 2212以及第三弹性支撑圈 2213 处于密封部件 22的外缘部， 能够更好地对密封部件 22的各个部位进行径向 支撑； 同时， 处于密封部件 22内部的轴向支撑架 2214能够承受较大的混凝 土的推力， 对密封部件 22进行轴向支撑； 内部弹性架 2215呈圓筒状， 位于 密封部件 22的内缘部， 从而保证密封部件 22的同轴性。 优选地， 该内部弹 性架 2215可以配置为一个圆筒状的金属网。 当然， 轴向支撑架 2214 并不限于上述的结构形式和设置方式， 其他可 以实现功能要求的方法都是可以的， 比如还可以使轴向支撑架 2214 具有锯 齿状的结构。 这样， 本发明所提供的活塞体的加工过程可以具体为： 首先， 按照上述 连接方式焊接成弹性骨架部分 221 ; 然后， 将弹性骨架部分 221放置于密封 部件 22模具的型芯位置； 最后， 向模具内浇筑高分子弹性体的材料， 成型。 除了上述活塞体，本发明还提供一种包括上述活塞体的混凝土泵送设备， 该混凝土泵送设备其他各部分的结构请参考现有技术， 本文不再赘述。 以上对本发明所提供的混凝土泵送设备及其活塞体进行了详细介绍。 本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的 说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。 应当指出， 对于本技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明 进行若千改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

权 利 要 求 书

1. 一种活塞体， 包括密封部件 （22), 其特征在于， 所述密封部件 （22) 包括包覆部分（222) 和设置于所述包覆部分（222) 内部的弹性骨架 部分（221 )。

2. 根据权利要求 1所述的活塞体， 其特征在于， 所述包覆部分（222)的 前端和后端分别设置有第一密封唇口（2221 )和第二密封唇口（2222)。

3. 4艮据权利要求 1所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（221 ) 包括设置于所述包覆部分（222)前端的第一密封唇口 （2221 ) 内的第 一弹性支撑圈 （2211)。

4. #居权利要求 3所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（ 221 ) 包括设置于所述包覆部分（222)后端的第二密封唇口 （2222) 内的第 二弹性支撑圏 （2212)。

5. 4据权利要求 4所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（ 221 ) 包括至少两个轴向支撑架（2214), 各所述轴向支撑架（2214)连接在 所述第一弹性支撑圈 （2211 ) 和所述第二弹性支撑圈 （2212)之间， 并各具有一个或多个弹性弯曲部。

6. 才艮据权利要求 5所述的活塞体， 其特征在于， 所述轴向支撑架在经过 所述活塞体的轴线的轴平面内延伸。

7. 艮据权利要求 4所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（ 221 ) 包括至少一个第三弹性支撑圏 （2213), 所述第三弹性支撑圈 （2213) 位于所述第一弹性支撑圈 （2211 ) 和所述第二弹性支撑圏 （2212)之 间， 且各所述第三弹性支撑圈 （2213) 沿所述密封部件 （22) 的轴向 排列。

8. 4据权利要求 7所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（ 221 ) 包括至少两个轴向支撑架（2214), 各所述轴向支撑架（2214)沿所述 密封部件 （22) 的周向布置， 其延伸方向与所述活塞体的轴向之间的 夹角小于 90 度， 且所述轴向支撑架 （2214) 与所述第一弹性支撑圈

(2211)、所述第二弹性支撑圏（2212)和所述第三弹性支撑圏（2213) 固定连接。

9. 4 据权利要求 1所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（221 ) 还包括沿轴向延伸的内部弹性架（ 2215 ), 所述内部弹性架（ 2215 )位 于所述轴向支撑架 （2214 ) 的内部。

10. 根据权利要求 8所述的活塞体，其特征在于，所述弹性骨架部分（ 221 ) 还包括沿轴向延伸的内部弹性架（ 2215 ), 所述内部弹性架（ 2215 )位 于所述轴向支撑架 （2214 ) 的内部， 所述轴向支撑架 （2214 ) 具有波 浪型结构， 所述第一弹性支撑圏（2211 )、 所述第二弹性支撑圏（2212 ) 以及所述第三弹性支撑圏 （2213 ) 分别与所述轴向支撑架 （2214 ) 的 波峰部固定连接， 所述内部弹性架（2215 )与所述轴向支撑架（2214 ) 的波谷部固定连接。

11. 根据权利要求 1所述的活塞体， 其特征在于， 所述包覆部分（222 )的 外周壁设有油槽 （2223 )。

12. 一种混凝土泵送设备， 其特征在于， 包括如权利要求 1至 11中任一项 所述的活塞体。