CN103671080B - 活塞机构及包含该活塞机构的混凝土泵送机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞机构及包含该活塞机构的混凝土泵送机械。该活塞机构包括：活塞头(10)，活塞头(10)设置有容纳槽(11)，容纳槽中设置有第一接合结构；活塞杆(20)，活塞杆(20)的端部固定设置有连接头(21)，连接头(21)可滑动地设置在容纳槽(11)内，连接头(21)上具有第二接合结构，第一接合结构和第二接合结构配置为在活塞的多个连续行程中，驱动活塞头(10)相对活塞杆(20)依次沿第一方向转动。根据本发明的活塞机构，能够解决现有技术中活塞发生偏磨现象的问题。

Description

活塞机构及包含该活塞机构的混凝土泵送机械

技术领域

本发明涉及机械领域，具体而言，涉及一种活塞机构及包含该活塞机构的混凝土泵送机械。

背景技术

混凝土活塞在泵送过程中直接与混凝土接触，易于磨损，属于消耗件。

在泵送***中，由于制造误差、装配误差、以及泵送过程中不可避免产生的拉伸与弯曲变形，很难保证砼缸、油缸、活塞杆之间有较高的同轴度与直线度，因此混凝土活塞在砼缸中运动时无法保证周圈的压力与磨损均匀，容易产生活塞偏磨现象。

发明内容

本发明旨在提供一种活塞机构及包含该活塞机构的混凝土泵送机械，以解决现有技术中活塞发生偏磨现象的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种活塞机构，包括：活塞头，活塞头设置有容纳槽，容纳槽中设置有第一接合结构；活塞杆，活塞杆的端部固定设置有连接头，连接头可滑动地设置在容纳槽内，连接头上具有第二接合结构，第一接合结构和第二接合结构配置为在活塞的多个连续行程中，依次驱动活塞头相对活塞杆沿第一方向转动。

进一步地，活塞头包括设置在容纳槽的开口侧的封板，封板将活塞杆的连接头限位在容纳槽内，活塞头相对活塞杆沿同一方向转动。

进一步地，连接头包括朝向容纳槽的槽底的第一端和朝向封板的第二端，连接头的第一端端面与容纳槽的槽底之间形成相互配合且使活塞头相对于活塞杆沿第一方向转动的第一斜面对，连接头的第二端与封板之间形成相互配合且使活塞头相对于活塞杆沿第二方向转动的第二斜面对，第一方向和第二方向同向或者反向。

进一步地，第一接合结构包括固定设置在容纳槽的底部的第一斜齿圈，第一斜齿圈的各齿齿面均朝一侧倾斜，第二接合结构包括设置在连接头的第一端并与第一斜齿圈相匹配的第一驱动齿圈。

进一步地，第一接合结构还包括固定设置在封板的内侧面的第二斜齿圈，第二斜齿圈的各齿齿面均朝一侧倾斜，第二接合结构还包括设置在连接头的第二端并与第二斜齿圈相匹配的第二驱动齿圈。

进一步地，第一斜齿圈的各齿齿面的倾斜方向与第二斜齿圈的各齿齿面的倾斜方向相反。

进一步地，第一斜齿圈的各齿齿面的倾斜角度小于第二斜齿圈的各齿齿面的倾斜角度。

进一步地，第一接合结构包括设置在容纳槽的内侧壁上并沿连接头的滑动方向延伸的导向槽，第二接合结构包括设置在连接头的外侧壁上并与导向槽相配合的导向部，连接头通过导向部沿导向槽滑动。

进一步地，导向槽为螺线槽。

进一步地，连接头的外侧壁上设置有安装槽，导向部设置在安装槽内。

进一步地，安装槽为环形安装槽，导向部包括多个对应导向槽设置的导向杆以及将多个导向杆固定设置在环形安装槽内的连接件。

进一步地，导向杆具有伸出环形安装槽与导向槽配合的导向状态以及容纳在环形安装槽内的收拢状态，连接件为穿设在各导向杆内并使导向杆向导向状态复位的扭簧。

进一步地，连接头包括朝向容纳槽的槽底的第一端和朝向封板的第二端，连接头的第一端端面包括第一螺旋面，容纳槽的槽底包括与第一螺旋面相配合的第二螺旋面，连接头的第二端端面包括第三螺旋面，封板的板面包括与第三螺旋面相配合的第四螺旋面。

根据本发明的另一方面，提供了一种混凝土泵送机械，包括泵送油缸，泵送油缸包括活塞缸和设置在活塞缸内的活塞机构，该活塞机构为上述的活塞机构。

应用本发明的技术方案，活塞机构包括活塞头和活塞杆。活塞头设置有容纳槽，容纳槽中设置有第一接合结构；活塞杆的端部固定设置有连接头，连接头可滑动地设置在容纳槽内，连接头上具有第二接合结构，第一接合结构和第二接合结构配置为在活塞的多个连续行程中，驱动活塞头相对活塞杆依次沿第一方向转动。在活塞机构工作的过程中，当活塞杆带动活塞头向前运动和向后运动时，活塞头会转动一定的角度，使得活塞头的整个圆周都能够均匀磨损，因此可以防止活塞机构运动的过程中对活塞头的某个位置造成偏磨，避免活塞头因偏磨而产生的提前报废的问题，延长活塞的使用寿命，同时提高活塞材料的利用率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的活塞机构的剖视结构示意图；

图2示出了根据本发明的第二实施例的活塞机构的剖视结构示意图；

图3示出了根据本发明的第二实施例的活塞机构的活塞头的主视结构示意图；以及

图4示出了根据图3的A-A向的剖视结构示意图。

附图标记：10、活塞头；20、活塞杆；30、封板；11、容纳槽；12、第一斜齿圈；13、导向槽；21、连接头；22、第一驱动齿圈；23、第二驱动齿圈；24、导向杆；25、环形安装槽；26、连接件；31、第二斜齿圈。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图4所示，根据本发明的实施例，活塞机构包括活塞头10和活塞杆20活塞头10设置有容纳槽11，容纳槽中设置有第一接合结构；活塞杆20的端部固定设置有连接头21，连接头21可滑动地设置在容纳槽11内，连接头21上具有第二接合结构，第一接合结构和第二接合结构配置为在活塞的多个连续行程中，依次驱动活塞头10相对活塞杆20沿第一方向转动。

活塞头10包括封板30，封板30固定设置在活塞头10的容纳腔开口侧，并将活塞杆20的连接头21限位在容纳槽11内，使得活塞杆20可以带动活塞头一起运动。优选地，活塞头10相对活塞杆20沿同一方向转动。

一般情况下，活塞头10和活塞杆20是固定连接的，因此活塞杆20和活塞头10是一同运动的。以泵送机构为例，由于制造误差、装配误差、以及泵送过程中不可避免产生的拉伸与弯曲变形，很难保证砼缸、活塞缸以及活塞杆20之间有较高的同轴度与直线度，因此混凝土活塞在砼缸中运动时无法保证周圈的压力与磨损均匀，容易产生活塞偏磨现象，对活塞头10造成非正常磨损。在这种情况下，当活塞头10磨损严重时，就会造成活塞报废，降低活塞的使用寿命，增加企业的生产成本。

而通过本发明的方案，使得活塞杆20在相对于活塞头10滑动的过程中，活塞头10相对活塞杆20沿第一方向相对转动，由于活塞杆是固定设置的，相对于活塞缸并不会发生转动，因此，在活塞杆20带动活塞头10向前运动和向后运动的多个行程中，活塞头10会相对于活塞杆20依次沿第一方向发生相对转动，也即活塞头10相对于活塞缸之间在每个行程都会发生一定角度的转动，从而使得活塞头10的整个圆周都能均匀磨损，而不会由于无法转动使某个部位与活塞缸之间偏磨，导致活塞的报废，因此可以延长活塞的使用寿命，同时提高活塞材料的利用率。

结合参见图1所示，根据本发明的第一实施例，活塞机构中，活塞杆20上的连接头21包括朝向容纳槽11的槽底的第一端和朝向封板30的第二端，连接头21的第一端端面与容纳槽11的槽底之间形成相互配合且使活塞头10相对于活塞杆20沿第一方向转动的第一斜面对，连接头21的第二端与封板30之间形成相互配合且使活塞头10相对于活塞杆20沿第二方向转动的第二斜面对，第一方向和第二方向同向或者反向。此处的斜面对是指两个相对设置并相互配合的斜面，斜面对可以保证连接头21的端面与活塞头10或者封板30接触后，在斜面的倾斜作用下发生相对转动，从而使得活塞头10相对于活塞缸转动一定角度，使得活塞头10在前进或者后退的过程中发生磨损的不会是一个部位，避免活塞缸对活塞头10造成偏磨。此外，对于斜面而讲，是一个逐渐变化的平面，因此可以保证活塞头10在转动的过程中并不是一步到位的，而是逐渐发生转动，因此可以使活塞头10的各个部位磨损均匀，从而可以更好地保护活塞头10。

此处的第一斜面对和第二斜面对均可以为一个或多个，只要能够使活塞头10在与活塞杆20发生相对滑动时，最终能够发生相对转动即可。

优选地，在本实施例中，活塞头10与活塞杆20之间的相对转动是通过齿圈的配合实现的。容纳槽11的底部设置有安装槽，第一接合结构包括固定设置在安装槽内的第一斜齿圈12，第一斜齿圈12的各齿齿面均朝一侧倾斜，第二接合结构包括设置在连接头21的第一端并与第一斜齿圈12相匹配的第一驱动齿圈22，在活塞杆20前进的过程中，第一驱动齿圈22可以与第一斜齿圈12啮合，并在啮合的过程中驱动活塞头10相对活塞杆20发生转动。

优选地，第一接合结构还包括固定设置在封板30的内侧面的第二斜齿圈31，第二斜齿圈31的各齿齿面均朝一侧倾斜，第二接合结构还包括设置在连接头21的第二端并与第二斜齿圈31相匹配的第二驱动齿圈23，在活塞杆20前进的过程中，第二驱动齿圈23可以与第二斜齿圈31啮合，并在啮合的过程中驱动活塞头10相对活塞杆20发生转动。在封板30的封挡侧设置有一个凹槽，第二斜齿圈31嵌设在该凹槽内。采用此种结构，可以保证活塞杆20的连接头21的活动空间，并且不会影响活塞的整体性能。当然，也可以采用将第二斜齿圈31突出设置于封板30上的方式。

优选地，第一斜齿圈12的各齿齿面的倾斜方向与第二斜齿圈31的各齿齿面的倾斜方向相反，如此一来，在活塞头10前进和后退的过程中，活塞头10所能转过的角度就会较大，也就可以保证活塞头10的受磨部位更加均匀，能够进一步提高活塞的使用寿命以及材料的利用率。

第一斜齿圈12的各齿齿面的倾斜角度小于第二斜齿圈31的各齿齿面的倾斜角度。由于活塞头10在前进的过程中所受到的阻力较大，而在后退的过程中受到的阻力较小，因此，推活塞时活塞头10转过的角度须小于拉活塞时活塞头10转过的角度。推活塞时，活塞处于泵送状态，泵送压力非常大，这时活塞受压与砼缸接触非常紧密，转动阻力也非常大，因此推活塞时仅仅只转过一个很小的角度，仅仅起到让齿圈错开的作用；拉活塞时，活塞几乎没有受压变形，因此转动阻力较小，在这个过程中可以起到主要转动的作用，让活塞转动一个较大的角度。因此设置推活塞时转动的角度小于拉活塞时转动的角度。

当活塞杆20向前推动接触到第一斜齿圈12时，活塞杆20前端的斜齿会推动整个活塞头10转动一个角度(约7°)。当活塞杆20前端的大端面与活塞头10的大端面贴合后，斜齿不能继续前进，这时斜齿不再受力，而由端面推动活塞头10前进。

当活塞杆20向后拉，退出第一斜齿圈12后，活塞杆20后端的斜齿与第二斜齿圈31上的斜齿错开有一定小角度(约3°)，斜齿接触并向后拉时，会拉动整个活塞头10转动一个角度(约15°)，这个转向与推活塞时的转向一致。当活塞杆20的后端面与封板30的大端面贴合后，斜齿不再受力，由端面拉动活塞头10后退。

当活塞杆20将活塞头10拉到底，再换向将要推活塞头10时，由于活塞头10在拉的过程中已经被转动了一定角度，这时活塞杆20前端斜齿与第一斜齿圈12上的斜齿错开有一定小角度(约3°)，在推动过程中依然能够沿同一方向转动一定角度。如此循环下去，每个泵送周期都能让活塞头10沿固定方向转过一个固定角度(约22°)，使得活塞头10的整个轴向方向能够均匀磨损，从而最大限度地延长活塞的使用寿命。

在一个未示出的实施例中，活塞杆20上的连接头21包括朝向容纳槽11的槽底的第一端和朝向封板30的第二端，连接头21的第一端端面包括第一螺旋面，容纳槽11的槽底包括与第一螺旋面相配合的第二螺旋面，连接头21的第二端端面包括第三螺旋面，封板30的板面包括与第三螺旋面相配合的第四螺旋面。通过螺旋面之间的相互配合，可以很好地实现在活塞头10相对于活塞杆20发生相对滑动的同时也发生相对转动的动作。当然，活塞头10和活塞杆20之间的端面配合以及封板30和活塞杆20之间的端面配合还可以采用其他的可实施方式，例如将端面配合设置为其他的形状，此外也可以通过采用活塞头10和活塞杆20之间端面配合，封板30和活塞杆20之间采用其他形式配合等其他的方式来实现上述目的。

结合参见图2至图4所示，根据本发明的第二实施例，活塞机构中，第一接合结构包括设置在活塞杆20上的容纳槽11的内侧壁上并沿连接头21的滑动方向延伸的导向槽13，第二接合结构包括设置在连接头21的外侧壁上并与导向槽13相配合的导向部，连接头21通过导向部沿导向槽13滑动。优选地，导向槽13从容纳槽11的底部延伸至顶部。该导向槽13可以为斜槽，也可以为螺旋槽，优选地，在本实施例中，导向槽13为螺线槽。

优选地，连接头21的外侧壁上设置有安装槽，导向部设置在安装槽内。

优选地，在本实施例中，安装槽为环形安装槽25，环形安装槽25设置在连接头21的外侧壁中部，导向部包括多个对应导向槽13设置的导向杆24以及将多个导向杆24固定设置在环形安装槽25内的连接件26。导向杆24具有伸出环形安装槽25与导向槽13配合的导向状态以及容纳在环形安装槽25内的收拢状态，连接件26为穿设在各导向杆24内并使导向杆24向导向状态复位的扭簧。

具体而言，导向杆24为椭圆形，且可在环形安装槽25内发生转动。当导向杆24处于导向状态时，导向杆24伸出环形安装槽25外，并伸入导向槽13内沿导向槽13的轨道滑动，使活塞头10在相对活塞杆20滑动的过程中，也相对活塞杆20发生转动。当导向杆24处于收拢状态时，导向杆24是完全缩回在环形安装槽25内的，从而不会与导向槽13之间发生配合关系，在这个过程中，活塞头10是不会相对于活塞杆20发生相对转动的，仅仅发生相对滑动。

在本实施例中，当活塞杆20后退时，导向杆24伸出，导向杆24的侧面抵接在环形安装槽25的侧面上，通过环形安装槽25的侧壁来阻止导向杆24倒入环形安装槽25内而缩回，从而与导向槽13配合使活塞头10发生转动。当活塞杆20前进时，导向杆24的另一侧的环形安装槽25具有较大的容纳空间，因此使得导向杆24不会抵接在环形安装槽25的另一侧壁上，而是翻转倒入环形安装槽25内，在活塞杆20前进所受到的活塞头10的阻力作用下，导向杆24始终处于缩回状态，不会与导向槽13相互作用。

当然，连接头21上也可以不设置环形安装槽25，而直接将连接头21的外侧壁设计成与导向槽13相配合的结构，只要其能够起到与导向槽13配合使活塞头10相对活塞杆20发生转动的作用即可。

根据本发明的实施例，还提供了一种混凝土泵送机械，包括泵送油缸，泵送油缸包括活塞缸和设置在活塞缸内的活塞机构，该活塞机构为上述的活塞机构。

此处需要说明的是，本发明的活塞机构不仅可以应用于混凝土泵送机械，还可以应用于其他活塞机构，只要应用了本发明的设计思想的技术方案，都应该属于本申请的保护范围。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.与现有技术相比，本发明可强制转动的混凝土活塞结构，能够让活塞头在每一个泵送周期中，都沿着一个固定方向转动一个固定小角度，避免偏磨，让活塞头的整个圆周都能够均匀磨损，防止活塞因偏磨而产生的提前报废，延长了活塞的使用寿命，同时也提高了活塞材料的利用率。

2.本发明可强制转动的混凝土活塞结构，其让活塞产生强制转动的动力直接来源于推动活塞泵送运动的动力，因而无需另设动力源及运动机构来实现强制转动的功能，结构紧凑而简单。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种活塞机构，其特征在于，包括：

活塞头(10)，所述活塞头(10)设置有容纳槽(11)，所述容纳槽中设置有第一接合结构；

活塞杆(20)，所述活塞杆(20)的端部固定设置有连接头(21)，所述连接头(21)可滑动地设置在所述容纳槽(11)内，所述连接头(21)上具有第二接合结构，所述第一接合结构和第二接合结构配置为在活塞的多个连续行程中，依次驱动所述活塞头(10)相对所述活塞杆(20)沿第一方向转动。

2.根据权利要求1所述的活塞机构，其特征在于，所述活塞头(10)包括设置在所述容纳槽(11)的开口侧的封板(30)，所述封板(30)将所述活塞杆(20)的连接头(21)限位在所述容纳槽(11)内，所述活塞头(10)相对所述活塞杆(20)沿同一方向转动。

3.根据权利要求2所述的活塞机构，其特征在于，所述连接头(21)包括朝向所述容纳槽(11)的槽底的第一端和朝向所述封板(30)的第二端，所述连接头(21)的第一端端面与所述容纳槽(11)的槽底之间形成相互配合且使所述活塞头(10)相对于所述活塞杆(20)沿所述第一方向转动的第一斜面对，所述连接头(21)的第二端与所述封板(30)之间形成相互配合且使所述活塞头(10)相对于所述活塞杆(20)沿第二方向转动的第二斜面对，所述第一方向和所述第二方向同向。

4.根据权利要求3所述的活塞机构，其特征在于，所述第一接合结构包括固定设置在所述容纳槽(11)的底部的第一斜齿圈(12)，所述第一斜齿圈(12)的各齿齿面均朝一侧倾斜，所述第二接合结构包括设置在所述连接头(21)的第一端并与所述第一斜齿圈(12)相匹配的第一驱动齿圈(22)。

5.根据权利要求4所述的活塞机构，其特征在于，所述第一接合结构还包括固定设置在所述封板(30)的内侧面的第二斜齿圈(31)，所述第二斜齿圈(31)的各齿齿面均朝一侧倾斜，所述第二接合结构还包括设置在所述连接头(21)的第二端并与所述第二斜齿圈(31)相匹配的第二驱动齿圈(23)。

6.根据权利要求5所述的活塞机构，其特征在于，所述第一斜齿圈(12)的各齿齿面的倾斜方向与所述第二斜齿圈(31)的各齿齿面的倾斜方向相反。

7.根据权利要求6所述的活塞机构，其特征在于，所述第一斜齿圈(12)的各齿齿面的倾斜角度小于所述第二斜齿圈(31)的各齿齿面的倾斜角度。

8.根据权利要求1所述的活塞机构，其特征在于，所述第一接合结构包括设置在所述容纳槽(11)的内侧壁上并沿所述连接头(21)的滑动方向延伸的导向槽(13)，所述第二接合结构包括设置在所述连接头(21)的外侧壁上并与所述导向槽(13)相配合的导向部，所述连接头(21)通过所述导向部沿所述导向槽(13)滑动。

9.根据权利要求8所述的活塞机构，其特征在于，所述导向槽(13)为螺线槽。

10.根据权利要求8所述的活塞机构，其特征在于，所述连接头(21)的外侧壁上设置有安装槽，所述导向部设置在所述安装槽内。

11.根据权利要求10所述的活塞机构，其特征在于，所述安装槽为环形安装槽(25)，所述导向部包括多个对应所述导向槽(13)设置的导向杆(24)以及将多个所述导向杆(24)固定设置在所述环形安装槽(25)内的连接件(26)。

12.根据权利要求11所述的活塞机构，其特征在于，所述导向杆(24)具有伸出所述环形安装槽(25)与所述导向槽(13)配合的导向状态以及容纳在所述环形安装槽(25)内的收拢状态，所述连接件(26)为穿设在各所述导向杆(24)内并使所述导向杆(24)向导向状态复位的扭簧。

13.根据权利要求2所述的活塞机构，其特征在于，所述连接头(21)包括朝向所述容纳槽(11)的槽底的第一端和朝向所述封板(30)的第二端，所述连接头(21)的第一端端面包括第一螺旋面，所述容纳槽(11)的槽底包括与所述第一螺旋面相配合的第二螺旋面，所述连接头(21)的第二端端面包括第三螺旋面，所述封板(30)的板面包括与所述第三螺旋面相配合的第四螺旋面。

14.一种混凝土泵送机械，包括泵送油缸，所述泵送油缸包括活塞缸和设置在所述活塞缸内的活塞机构，其特征在于，所述活塞机构为权利要求1至13中任一项所述的活塞机构。