CN106930938B - 用于泵的有凹槽的活塞部件 - Google Patents

Abstract

活塞杆和活塞头是泵中的从动部件。活塞杆的上游端附接在活塞头的孔口内。至少一个凹槽在活塞杆的上游端和孔口之间延伸，并且至少一个凹槽被配置为向流体(例如油漆)提供向活塞头和活塞杆的下游流动的流路。凹槽促使流体向下游平稳地流动，因此减小液压阻力并且减小流体造成的磨损。

Description

用于泵的有凹槽的活塞部件

相关申请的交叉引用

本申请要求申请于2015年12月30号并且名为“有凹槽的活塞杆部件”的美国临时申请No.62/272,771，和申请于2015年12月30号并且名为“用于泵的活塞杆”的美国临时申请No.62/272,779的优先权，所述申请的公开全文合并于此。

技术领域

本公开总地涉及流体分送***。更具体地，本公开涉及用于流体分送***的排量泵。

背景技术

诸如用于油漆和其它溶液的流体分送***的流体分送***通常使用轴向排量泵来从源抽出流体且向下游驱动流体。轴向排量泵包括以沿着其纵轴线往复运动方式来泵送流体的活塞。随着活塞往复运动，流体被抽入活塞，流动通过对齐于纵轴线的中央孔，并且通过第二孔(和定向为正交于纵轴线的可选的第三孔)流出活塞。第二孔和可选的第三孔使流体以与纵轴线成直角转向，以致于流体正交于纵轴线流出活塞。使流体流动通过活塞并且使流出横向孔的流体转向增加液压阻力、引起流体中的湍流、并且减小流体的流速；此外，通过活塞的流动面积受活塞和横向孔的直径限制，并且被限制的流动面积也造成增加的液压阻力并且引起湍流。

发明内容

根据一方面，泵包括缸和活塞，其中缸具有上游端和下游端，并且活塞至少部分地设置于缸内并且包括纵轴线。活塞包括活塞头、活塞杆、和凹槽。活塞头被设置于缸内，并且将缸的流体腔室分为上游腔室和下游腔室。活塞头具有延伸通过其中的孔口。活塞杆延伸进入缸并且连接至活塞头，活塞杆包括第一端和第二端，其中第一端延伸出缸的上游端，并且第二端至少部分地延伸进入活塞头的孔口并且附接至活塞头。凹槽被设置于第二端和活塞头之间，并且凹槽被配置为向流体提供通过活塞从上游腔室向下游腔室流动的流路。

根据另一些方面，用于流体泵的活塞包括活塞头、活塞杆、和凹槽。活塞头包括延伸通过其中的孔口。活塞杆附接至活塞头，并且至少部分地延伸入孔口。凹槽被设置于活塞杆的外表面和孔口的内表面之间，并且凹槽被配置为提供通过活塞头的流路。

根据其它的方面，制造活塞的方法包括制造具有上游端的活塞杆；制造具有延伸通过其中的孔口的活塞头，其中孔口被配置为接收上游端；以及在上游端的外表面和孔口的内表面中的一个上形成凹槽，其中凹槽被配置为在上游端的外表面和孔口的内表面之间提供流体流路。

根据另一方面，用于泵送流体的活塞杆包括沿纵轴线伸长的活塞杆主体。活塞杆主体包括一个或多个凹槽，一个或多个凹槽中的每一个分别包括沿着活塞杆主体的外部延伸的开口槽，其中在泵送过程中流体在一个或多个凹槽内流动。

根据另一方面，通过沿着纵轴线往复运动来泵送流体的活塞包括活塞杆、活塞头、和至少两个凹槽。活塞杆被伸长以具有下游端和上游端。活塞头具有头上游面、在头上游面上打开的上游孔、和与上游孔流体连通的下游孔口。活塞杆的上游端延伸进入活塞头的下游孔口，活塞头的直径大于活塞杆的直径，并且活塞杆和活塞头与纵轴线同轴。至少两个凹槽与上游孔流体连通，并且被泵送的流体沿着至少两个凹槽流动。至少两个凹槽被形成为沿着所述活塞头的所述下游孔口和沿着所述活塞杆的所述上游端中的一个。

根据另一方面，泵送流体的泵包括活塞和缸，其中活塞至少部分地设置于缸中。活塞包括活塞杆和活塞头。活塞杆被伸长以具有下游端和上游端，并且包括两个或更多个凹槽，该凹槽沿着所述活塞杆的所述下游端的外部延伸，并且围绕所述活塞杆的所述下游端的外部排列，其中每个所述凹槽包括形成于所述下游端的外部的槽。活塞头具有下游孔口，并且活塞杆的上游端延伸进入活塞头的下游孔口。活塞被配置为在缸内往复运动来泵送流体，并且被泵送的所有流体必须在两个或更多个凹槽中的至少一个内流动。

附图说明

图1A是流体分送***的等距视图。

图1B是图1A的流体分送***的分解视图。

图2A是流体泵的等距视图。

图2B是沿图2A的线B-B截取的图2A的流体泵的横截面视图。

图3A是活塞杆和活塞头的组装后的等距视图。

图3B是图3A的活塞杆和活塞头的分解等距视图。

图4是活塞杆的等距视图。

图5A是活塞头的等距视图。

图5B是图5A的活塞头的横截面视图。

图5C是图5A的用于活塞头的活塞杆的立体图。

具体实施方式

根据本公开的泵使活塞在缸内往复运动以泵送各种流体，其实例包括油漆、水、油、染色剂、整理剂、骨料、涂料和溶剂以及其它选择。活塞泵能够产生高流体泵送压力，例如每平方英寸3,000-5,000磅或者甚至更高。高的流体泵送压力对于将流体雾化成喷雾以将流体施加到表面上是有用的。高的流体泵送压力的产生会导致相对于彼此往复运动的泵部件的加速磨损。本公开的方面能够减少或最小化活塞泵中的磨损效应，如下文进一步论述的。

图1A是流体分送***10的等距视图。图1B是流体分送***10的分解视图。将对图1A和图1B一起进行说明。流体分送***10包括框架12、电动机部14、驱动壳体16、排量泵18、往复运动驱动装置20、控制***22、进料软管24、供应软管26、分送软管28、壳体盖30和手柄32。电动机部14包括电动机壳体34和驱动齿轮36。驱动壳体16包括上部38和下部40。上部38包括齿轮孔口42和连杆孔口44。下部40包括安装空腔46和防护装置48。排量泵18包括活塞50(其包括活塞杆52和活塞头54(图2B-3B所示))、缸56、进料壳体58和夹具60。缸56包括上游端62、下游端64和出口66。进料壳体58包括入口68。往复运动驱动装置20包括连接杆70和驱动连杆72。控制***22包括控制壳体74。进料软管24包括进料配件76，并且供应软管26包括供应配件78。

框架12支撑电动机部14，并且驱动壳体16安装到电动机部14上。紧固件80a延伸穿过驱动壳体16进入电动机部14以将驱动壳体16固定到电动机部14上。手柄32通过紧固件80b附接到驱动壳体16，紧固件延伸穿过驱动壳体16进入手柄32。壳体盖30附接到驱动壳体16的上部38且封闭驱动壳体16的上部38。驱动齿轮36布置在电动机部14内且穿过齿轮孔口42延伸进入驱动壳体16的上部38。驱动齿轮36由布置在电动机壳体34内的电动机(未示出)来驱动。任何期望的电动机能够用来为驱动齿轮36供给动力。例如，流体分送***10可以是电动的、气动的或液压动力型的。

驱动壳体16的上部38与驱动壳体16的下部40一体。齿轮孔口42延伸贯通上部38的后侧，并且连杆孔口44在上部38与下部40之间延伸贯通驱动壳体16。安装空腔46延伸进入下部40且构造成接收排量泵18。防护装置48安装到下部40上且构造成盖住安装空腔46。

往复运动驱动装置20布置在驱动壳体16内。驱动连杆72附接到连接杆70。连接杆70布置在驱动壳体的上部38内，并且驱动连杆72延伸穿过连杆孔口44进入安装空腔46。连接杆70附接到延伸穿过齿轮孔口42进入上部38的驱动齿轮36且由延伸穿过齿轮孔口42进入上部38的驱动齿轮36驱动。连接杆70将驱动齿轮36的旋转运动变换成驱动连杆72的线性运动。

排量泵18至少部分地布置在安装空腔46内且能够通过夹具60固定。夹具60围绕缸56延伸，并且夹具60将排量泵18固定到驱动壳体16的下部40。虽然排量泵18被描述为通过布置在缸56上的夹具60固定到驱动壳体16上，但是应当理解，排量泵18可以任何适合的方式来安装。例如，排量泵18可以包括构造成与驱动壳体16上的螺纹配合的外螺纹，或者排量泵18可以通过与驱动壳体16一体的夹紧机构固定。

进料壳体58附接到缸56的上游端62以形成排量泵18的主体。活塞50至少部分地布置在排量泵18内。活塞杆52穿过缸56的下游端64延伸进入缸56且连接到活塞头54，活塞头54布置在排量泵18内。活塞杆52的从缸56延伸出的一端与驱动连杆72连接，并且驱动连杆72构造成以往复运动方式驱动活塞杆52。活塞杆52能够以任何适合的方式与驱动连杆72连接；例如，活塞杆52可以包括安装到驱动连杆72中的槽中的头部，或者活塞杆52能够销接至驱动连杆72。

进料软管24在流体源与排量泵18之间延伸。进料配件76与入口68连接以向进料壳体58提供流体。任何适合的配件能够用来将进料软管24与入口68连接。供应软管26在缸56的出口66与控制壳体74之间延伸，以将来自排量泵18的流体提供给控制壳体74。供应配件78与出口66连接以将供应软管26附接到排量泵18。可以使用任何适合的配件来将供应软管26与出口66连接。分送软管28与控制壳体74连接且在控制壳体74与诸如喷***送器(未示出)之间延伸。控制***22包括各种部件，诸如压力调节器和起动阀，用来设定流体的流速和流压力，以及其它操作标准。分送软管28将流体提供到流体分送***10的下游。

在操作期间，电动机部14的电动机以旋转方式驱动驱动齿轮36，并且由于驱动齿轮36和连接杆70连接，连接杆70跟随驱动齿轮36。连接杆70将驱动齿轮36的旋转运动变换成驱动连杆72的线性运动，使得驱动连杆72通过连杆孔口44往复运动。由于活塞杆52和驱动杆72的连接，驱动连杆72因此以往复运动方式驱动活塞50。以往复运动方式驱动活塞50使活塞50将流体通过进料软管24和进料壳体58抽入排量泵18中，以及通过缸56和供应软管26将流体泵送到下游。

流体经由进料软管24从外部源(例如，存储桶)抽出并且经由入口68进入排量泵18。通过活塞50经由排量泵18驱动流体，流体通过缸56中的出口66离开排量泵18。流体从出口66流入供应软管26且流到控制壳体74。流体经由分送软管28离开控制壳体74且向下游流到分送器，在分送器中因为任何所需的目的来分送流体，诸如用喷枪对表面涂漆。排量泵18因此将流体经由进料软管24从容器中抽出，向下游驱动流体经由供应软管26到控制***22，并且驱动流体通过分送软管28且到分送器，在分送器中以任何期望的方式应用流体。

图2A是排量泵18的等距视图。图2B是沿图2A中的线B-B截取的排量泵18的剖视图。将对图2A和图2B一起进行论述。排量泵18包括活塞50、缸56、进料壳体58、第一止回阀82、第二止回阀84和加压密封件86a和86b。活塞50包括活塞杆52和活塞头54。活塞杆52包括活塞杆主体87、第一端88和第二端90，并且第二端90包括上游面92和凹槽94。活塞头54包括上游面95、下游面97和中央孔117，该中央孔延伸贯通活塞头54。活塞头54还包括下游孔口96和上游孔99，在所示的实施例中，下游孔口96和上游孔99分别形成中央孔117的下游部和上游部。缸56包括上游端62、下游端64、出口66(图2A中所示)、第一流体腔室98和第二流体腔室100。进料壳体58包括入口68。第一止回阀82包括球保持架(cage)102、第一球104、第一座106和销108。第二止回阀84包括第二球110、第二座112和固位器114。加压密封件86a包括填密圈116a和密封套118a，并且加压密封件86b包括填密圈116b和密封套118b。大体向下游方向由下游箭头指示，大体向上游方向由上游箭头指示。

进料壳体58安装到缸56的上游端62上。布置在进料壳体58与缸56之间的密封件120a帮助防止流体从进料壳体58与缸56之间泄漏。

活塞50至少部分地布置在缸56内。活塞50沿着纵轴线L-L延伸，纵轴线L-L与排量泵18的大体细长轮廓同轴地定向。应当理解的是，纵轴线L-L可以与缸56、进料壳体58和排量泵18的其它各种部件同轴地定向。

活塞杆52穿过缸56的下游端64延伸进入缸56。活塞杆52延伸穿过盖63和填密螺母65。活塞杆主体87在第一端88与第二端90之间沿纵轴线L-L伸长。活塞杆52的第一端88从缸56伸出并且构造成与诸如往复运动驱动装置20(图1B示出)的驱动机构连接。第一端88可以以任何适合的方式附接于驱动机构；例如，第一端88可以***驱动机构的槽或者可以销接至驱动机构。活塞杆52的第二端90至少部分地布置在活塞头54的下游孔口96内。活塞头54的直径大于活塞杆52的直径，并且第二端90固定在下游孔口96内，从而将活塞杆52附接到活塞头54。第二端90可以任何适当的方式固定在下游孔口96内。例如，活塞杆52和活塞头54可以分离地形成且随后附接，例如通过布置在第二端90上的外螺纹与布置在下游孔口96内的内螺纹配合、通过胶粘、通过焊接、或者通过任何其它适合的方法。活塞杆52和活塞头54还可以一体地形成，使得活塞50是单件式构造。

凹槽94布置在活塞杆52的外部与活塞头54的内部之间，凹槽沿着活塞杆52延伸并进入第二流体腔室100。凹槽94是沿着活塞杆主体87的外部延伸的开口槽。凹槽94在上游面92上开口，以致于凹槽94可接收经过上游面92的流体。活塞头54被设置于缸56中，并且将缸56分成第一流体腔室98和第二流体腔室100。

第一止回阀82安装在进料壳体58内。球保持架102布置在进料壳体58内，并且第一球104布置在球保持架102内。第一座106布置在球保持架102与进料壳体58的入口68之间。销108延伸穿过球保持架102且布置在第一球104的下游侧。密封件120b布置在进料壳体58与球保持架102之间以防止进料壳体58与球保持架102之间的流体泄漏。

第二止回阀84布置在活塞头54的中央孔117内，并且在所示的实施例中布置在上游孔99内。第二座112布置在上游孔99内，固位器114接合上游孔99的内表面，诸如通过螺纹接合，以将第二座112固定在上游孔99内。第二球110在第二座112与活塞杆52的上游面92之间布置在上游孔99内。第二座112和固位器114相对于活塞头54固定。第二球110能够在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置，第二球110抵接第二座112，在打开位置，第二球110抵接上游面92。密封件120c布置在第二座112与活塞头54之间以防止流体通过活塞头54泄漏。

加压密封件86a布置在缸56与活塞杆52的第一端88之间。盖63和填密螺母65附接到缸56的下游端64且将加压密封件86a固位在缸56内。随着在运行期间活塞杆52相对于缸56移动，加压密封件86a相对于缸56保持静止。填密圈116a围绕活塞杆52的第一端88且与活塞杆52的第一端88紧密地相接以形成绕第一端88的密封。绕第一端88的密封防止流体绕活塞杆52从缸56的下游端64泄漏。加压密封件86b布置在活塞头54与缸56之间。类似于加压密封件86a，随着在运行期间活塞头54相对于缸56移动，加压密封件86b相对于缸56保持静止。填密圈116b围绕活塞头54且与活塞头54紧密地相接以形成密封。在加压密封件86a与第一端88以及加压密封件86b与活塞头54之间形成的密封利于缸56中的真空条件，其将流体抽入缸56中且从缸56中排出流体。虽然加压密封件86a和加压密封件86b被描述为随着活塞50在缸56内往复运动而相对于缸56保持静止，但是应当理解，加压密封件86a和/或加压密封件86b能够安装到活塞50上，使得加压密封件86a和/或加压密封件86b随活塞50相对于缸56移动。在发明内容中提到，活塞(包括活塞头和活塞杆)和/或填密圈132以往复运动方式相对于缸56和/或填密圈132线性地平移以泵送流体。

密封套118a保持填密圈116a，并且密封套118b保持填密圈116b。虽然对于每叠填密圈116a和116b示出了单个密封套118，但是应当理解，一对密封套118(诸如布置在一叠填密圈的上游侧的第一密封套以及布置在其下游侧的第二密封套)能够用来保持填密圈116a和116b。虽然排量泵18被图示为包括两个加压密封件86，应当理解，排量泵18可以包括任意数量的加压密封件86。

活塞50通过驱动机构(例如往复运动驱动装置20)沿纵轴线L-L被驱动通过上冲程和下冲程，以将流体抽入排量泵18且将流体从排量泵18向下游驱动。在上冲程期间，活塞50沿纵轴线L-L在下游方向(如图2B中下游箭头指示)上被牵拉。随着活塞50沿下游方向移动，由于活塞头54沿下游方向移位，第一流体腔室98扩张且第二流体腔室100收缩。扩张的第一流体腔室98经历真空条件，真空条件使第一球104从抵接第一座106移位成抵接销108。由于第一球104抵接销108，通过第一止回阀82打开流路，并且流体通过入口68和第一止回阀82被抽入第一流体腔室98。在上冲程期间，迫使第二球110到第二座112上且与第二座112形成密封以防止第二流体腔室100内的流体向上游流入第一流体腔室98。随着第二流体腔室100的容积减小，第二流体腔室100内的流体通过缸56中的出口66被向下游驱动。

在上冲程之后，活塞50反转路线且被驱动通过下冲程。在下冲程期间，活塞50在上游方向(如图2B中上游箭头)上被驱动。在下冲程期间，第一流体腔室98的容积收缩，第二流体腔室100的容积扩张。随着活塞50从上冲程变换到下冲程，第二球110从接合第二座112移位成抵接上游面92，提供通过第二止回阀84的流路。由于第二球110抵接上游面92，所以流体能够从第一流体腔室98向下游流动且进入第二流体腔室100。随着第二球110移位成抵接上游面92，第一球104从抵接销108移位成接合第一座106。接合第一座106的第一球104闭合了第一止回阀82，使得防止流体从第一流体腔室98通过入口68回流。出口66与第二流体腔室100的流体连通不受阻碍，并且如将意识到的，在活塞50的上冲程和下冲程期间流体通过出口66被向下游驱动。

随着活塞50行进通过下冲程，第一流体腔室98内的流体流经活塞头54、第二止回阀84和凹槽94而进入第二流体腔室100。流体沿着在上游面92与第二流体腔室100之间布置在活塞杆52的第二端90上的凹槽94流动。凹槽94提供了流体从活塞头54流入第二流体腔室100的流路。凹槽94构造成为流体提供从第一流体腔室98流入第二流体腔室100的唯一流路。在所示的实施例中，没有提供到凹槽84的、流体从第一腔室98流到第二腔室100的可替代的流路。于此，流体沿着凹槽94流动，并且凹槽94将流体引入第二流体腔室100。凹槽94被配置为沿着凹槽94向第二流体腔室100打开的任何部分将流体引入第二流体腔室100。以这种方式，凹槽94是活塞50内的内部流体通道，通过活塞50的往复运动迫使所泵送的流体流动通过该内部流体通道。例如，凹槽94的下游部向活塞头54的下游端的下游延伸，并且凹槽的部分沿着下游部的全长将流体分送进入第二流体腔室100。以此，凹槽94延伸出下游孔96并越过下游面97向下游延伸，以致于每个凹槽94部分地由活塞头54重叠并且部分地暴露。如图所示，凹槽94以斜面终止活塞头54的下游，因此促使流体稳定地流入第二流体腔室。尽管凹槽94被描述为以斜面终止，应理解，凹槽可包括用于促使流体流入第二流体腔室100的任何期望的轮廓(比如方的、圆的、或任何其它期望的轮廓)。

活塞50、缸56、进料壳体58、固位器114、球保持架102和销108可以由任意类型的钢、黄铜、铝或其它适合的金属加工或铸造。特别地，活塞杆52和活塞头54可由硬化440C不锈钢形成。活塞杆52可以沿着其与填密圈116a相接的表面镀铬。活塞杆52和活塞头54可以分离地制造。凹槽94可利用任何适合的制造技术来形成，例如从活塞杆52的一侧进行平或球端铣削，或者从活塞杆52的一端钻孔。凹槽94也可以就地浇铸。在凹槽94形成之后，活塞杆52和活塞头54可以结合而形成活塞50。球保持架102也可以由聚合物模制成。填密圈116a和116b可由皮革、聚合物或其它适合的密封材料形成。第一座106和第二座112可由高强度材料(诸如碳化钨)形成。第一球104和第二球110可由不锈钢或其它适合分别与第一座106和第二座112形成密封的材料形成。

凹槽94提供重要的优势。使流体沿凹槽94流动促使流体稳定地、层流地流入第二流体腔室100。促进流体稳定地、层流地流动减少了包含于流体中的任何砂砾或其它固体与排量泵18中的多种部件之间的摩擦，因此降低了与排量泵18相关联的成本，并且增加了排量泵18的寿命。此外，向第二流体腔室100打开的凹槽94的下游部通过沿着下游部的长度分送流体减小液压阻力并且促进层流。此外，凹槽94提供用于将流体引入第二流体腔室100的较大横截面流动面积。凹槽94的较大横截面流动面积减小液压阻力和湍流，以此提供更大的泵送效率。

图3A是活塞50的组装后的等距视图。图3B是活塞50的分解等距视图。将对图3A和图3B一起进行论述。活塞50包括活塞杆52和活塞头54。活塞杆52包括活塞杆主体87，活塞杆主体87包括第一端88和第二端90。第二端90包括上游面92、凹槽94和脊状件122。脊状件122包括杆连接部124。活塞头54包括上游面95、下游面97、和中央孔117，其中该中央孔延伸通过活塞头54。活塞头进一步包括下游孔口96和上游孔99，在所示的实施例中，下游孔口96和上游孔99分别形成中央孔117的下游部和上游部。下游孔96包括活塞连接部126。

活塞杆主体87在第一端88和第二端90之间沿着纵轴线L-L伸长。活塞杆52的第一端88被配置为从泵壳体(例如缸56)延伸出(图2A和图2B最佳示出)，并且接合驱动机构，诸如往复运动驱动装置20(图1B示出)。活塞杆52的第二端90至少部分地延伸进入下游孔口96中，上游面92布置在下游孔口96内。凹槽94和脊状件122沿着第二端90延伸且终止于下游孔口96的外部。虽然凹槽94被描述为终止于下游孔口96的外部，应当理解的是，凹槽94能够在孔口94外侧延伸任意所需的距离，使得流体通过凹槽94被引向下游。因此，每个凹槽94可以部分地与活塞头54重叠且部分地露出。凹槽94可以是沿着活塞杆主体87外部延伸的开口槽。脊状件122可以代表距活塞杆52的主体的恒定直径，使得凹槽94是通过从活塞杆52的第二端90去除材料而形成的。

脊状件122布置在凹槽94之间且划分凹槽94，使得凹槽94可以是脊状件122之间的凹部。杆连接部124沿着脊状件122的上游部延伸，但是杆连接部124能够沿脊状件122的任意所需的长度延伸。活塞连接部126布置在下游孔口96的内表面上且能够绕下游孔口96的内表面完全地延伸。杆连接部124可以包括用于与活塞连接部126相接的任何适合的特征，从而将活塞杆52固定到活塞头54。如图所示，杆连接部124可以包括外螺纹，活塞连接部126可以包括构造成与外螺纹配合的内螺纹。在杆连接部124包括外螺纹的情况下，外螺纹可限于脊状件122，使得外螺纹被凹槽94中断。除了利用螺纹连接之外，杆连接部124还可以胶粘或焊接到活塞连接部126。而且，杆连接部124可以与活塞连接部126一体地形成，使得活塞50是单件式构造。

在操作期间，以往复运动方式沿纵轴线L-L驱动活塞50。如上所述，随着流体向下游被泵送，流体流动通过活塞头54并且沿着凹槽94流动。凹槽94为流体提供向下游流动通过活塞50的唯一的流路。凹槽94沿着活塞杆52的第二端90延伸并且以斜面终止。尽管凹槽94被描述为以斜面终止，应理解，凹槽94可以任何期望的表面配置终止。每个凹槽94优选地具有在活塞杆主体87的直径的20％-40％范围内的深度。凹槽94围绕第二端90的圆周被设置，并且第二端90可包括多如或少如期望数量的凹槽94，比如两个凹槽、三个凹槽、四个凹槽、或任何期望数量的凹槽。凹槽94可围绕活塞杆主体87被均匀地排列。

活塞50可以由任意类型的钢、黄铜、铝或其它适合的金属加工或铸造。特别地，活塞杆52和活塞头54可由硬化440C不锈钢形成。活塞杆52可以沿着其与填密圈116a相接的表面镀铬。活塞杆52和活塞头54可以分离地制造。凹槽94可利用任何适合的制造技术来形成，例如从活塞杆52的一侧进行平或球端铣削，或者从活塞杆52的一端钻孔。凹槽94也可以就地浇铸。在凹槽94形成之后，活塞杆52和活塞头54可以结合而形成活塞50。

两部分式活塞50提供显著的优点。一般地，活塞由单件金属制造(第一孔通过其被形成为通过活塞杆)，从上游侧、与纵轴线同轴地延伸。第二孔和可选的第三孔延伸进入正交于纵轴线的一件式活塞并且与第一孔连接。在此实施例中，如果一件式活塞的任何部分损坏，整个一件式活塞必须被替换。不同于一般的一件式活塞，活塞50的实施例包括可与活塞头54分开的活塞杆52。在活塞杆52可与活塞头54分开的情况中，如果一部分损坏，活塞杆52和活塞头54中仅一个需要被替换，因此降低了成本和材料需求。

凹槽94提供额外的、重要的优势。与增加液压阻力和湍流的正交的第二孔和可选的第三孔不同，凹槽94将流体引入活塞头54的下游，而不会使流体突然转向或者以其它方式妨碍流动。随着流体向下游流动，凹槽94因此通过使流动逐渐地转向来促进层流，以此减小液压阻力并且减小流体中的湍流。凹槽94还提供比传统的一件式活塞更大的横截面流动面积，其中第一孔与纵轴线同轴地延伸，并且流体通过被布置为正交于纵轴线的孔流出活塞。提供更大的横截面面积提高了效率，并且促进通过活塞50的层流。因为第一流体腔室98(示出于图2B中)和第二流体腔室100(示出于图2B中)已经限定了最大体积，为在第一流体腔室98和第二流体腔室100之间流动的流体提供更大的横截面流动面积减小了流体流向第二流体腔室100时的液压阻力和湍流，这是因为相同体积的流体被输送通过更大的横截面积。

图4是活塞杆52的等距视图。活塞杆52包括活塞杆主体87，并且活塞杆主体87包括第一端88和第二端90。第二端90包括上游面92、凹槽94、和脊状件122。脊状件122包括杆连接部124和轴向止挡件128。凹槽94沿着第二端90从上游面92向活塞杆52的第一端88延伸，并且凹槽94在上游面92上开口。脊状件122设置于凹槽94之间。杆连接部124设置于脊状件122上，并且轴向止挡件128也设置于脊状件122上。

凹槽94和脊状件122沿着活塞杆52的第二端90从上游面92延伸。杆连接部124在上游面92和轴向止挡件128之间沿着脊状件122延伸。在所示的实施例中，四个凹槽94围绕活塞杆52的圆周均匀地排列，并且四个凹槽94被四个脊状件122分开。然而，应理解，活塞杆52可包括任何期望数量的凹槽94，并且期望的数量的凹槽94可相似地围绕活塞杆52的圆周均匀排列。例如，活塞杆52可包括多于或少于四个凹槽94，并且可以以不对称的配置包括单个凹槽94。凹槽94形成为脊状件122之间的凹部，并且凹槽94优选地具有活塞杆主体87的直径的20％-40％之间的深度。应理解，凹槽94可以以任何期望的方式形成；例如，凹槽94可从活塞杆52的一侧铣削，或者在活塞杆52的上游端钻孔。

杆连接部124在上游面92和轴向止挡件128之间沿着脊状件122延伸。杆连接部124构造成与活塞连接部126(图3B所示)配合。轴向止挡件128构造成抵接活塞头54(图2A-3B中所示)的下游边缘以限制第二端90延伸进入活塞头54的下游孔口96(图2B中最佳所示)的距离。这样，轴向止挡件128确保上游面92与第二球110(图2B中所示)间隔开，使得第二球110能够移位至打开位置，在打开位置，第二球110抵接上游面92。

凹槽94给流体提供向下游流动通过活塞杆52的流路。在一个实施例中，凹槽94为流体提供向下游流动通过活塞杆52的唯一流路，以致于流体必须流动通过至少一个凹槽94。由于第二球110抵接上游面92，流体自由地在第二球110周围流动并且进入凹槽94。凹槽94将流体引入下游流体腔室，比如第二流体腔室100(图2B中示出)。流体沿着凹槽94流动，并且凹槽94将流体引入下游流体腔室，而不会使流体突然转向。反而，凹槽94可直接打开进入下游流体腔室，以致于流体沿着凹槽94的长度分送进入下游腔室。此外，凹槽94可以下游斜面终止(如图示出)，并且斜面促使流体平稳地、层流地流出凹槽94并且进入下游流体腔室。

凹槽94提供重要的优势。凹槽94促进流体的平稳地、层流地流动，因此阻止湍流并且减少液压阻力。此外，凹槽94相较于具有横向孔的中央孔提供增加的横截面流动面积。由凹槽94提供的增加的横截面流动面积提供更大的寿命和效率。

图5A是活塞头54’的等距视图。图5B是沿着图5A中的线B-B截取的活塞头54’的横截面视图。图5C是与活塞头54’一起使用的活塞杆52’的等距视图。图5A-5C将被一起讨论。活塞头54’包括上游面95’、下游面97’、和中央孔117’。活塞头54’进一步包括下游孔口96’和上游孔99’，在所示的实施例中，下游孔口96’和上游孔99’分别形成中央孔117’的下游部和上游部。下游孔96’包括凹槽94’和活塞连接部126’。活塞杆52’包括活塞杆主体87’、第一端88’、和第二端90’。第二端90’包括杆连接面124’。

中央孔117’从上游端向下游端延伸通过活塞头54’。下游孔口96’延伸通过下游面97’并且在下游面97’上打开，并且上游孔99’延伸通过上游面95’并且在上游面95’上打开。凹槽94’在下游孔96’内延伸，并且活塞连接面126’设置于凹槽94’之间。活塞杆主体87’在第一端88’和第二端90’之间伸长。第一端88’相似于第一端88(在图1A-4中示出)，并且第一端88’被配置为连接至驱动机构，比如往复运动驱动装置20(图1B中示出)。第一端88’可以以任何期望的方式(比如，通过将其***驱动机构中的槽，或者通过销接于驱动机构)连接至驱动机构。活塞杆52’的第二端90’至少部分地设置于下游孔口96’内，杆连接面124’与活塞连接面126’相接以将活塞杆52’固定于活塞头54’。于此，活塞头54’的直径优选地大于活塞杆52’的直径。杆连接面124’和活塞连接面126’可以以任何期望的方式被接合。例如，杆连接面124’可包括第一组螺纹并且活塞连接面126’可包括被配置为与第一组螺纹配合的第二组螺纹。可替换地，杆连接面124’可胶粘或焊接于活塞连接面126’。活塞杆52’和活塞头54’也可以以单件式配置一体地形成为单个件。

凹槽94’是围绕下游孔口96’周向地布置的凹部，以致于流体在第二端90’的外圆周和活塞头54’之间流动。凹槽94’围绕下游孔口96’的圆周均匀地排列。凹槽94’相似于凹槽94(图2B-4中示出)，相似之处在于凹槽94’和凹槽94都为流体提供在活塞杆和活塞之间流动的流路。凹槽94’为流体提供流动通过下游孔口96’并且围绕活塞杆52’的第二端90’的流路。凹槽94’将流体引入下游流体腔室，比如第二流体腔室100(图2B中示出)，以致于当流体流出凹槽94’时，流体大致平行于纵轴线L-L流动。于此，凹槽94’将流体引入下游腔室，而不会使流体的流动转向。凹槽94’可为流体提供围绕活塞杆52’的第二端90’流动的唯一的流路，以致于流体必须流动通过凹槽94’，来向下游流向下游腔室。在运行过程中，活塞头54’和活塞杆52’沿着纵轴线L-L往复运动(相似于活塞50)，来向下游驱动流体通过活塞头54’。应理解，活塞头54’和活塞杆52’可被用于任何适合的泵，比如排量泵18(图1A-2B中示出)。

在运行中，流体通过上游孔99’进入活塞头54’，并且流向下游孔口96’。流体在下游孔口96’内遇到活塞杆52’的第二端90’的上游的远端，并且流动通过凹槽94’。因此通过布置在活塞头54’的内表面上的凹槽94’向下游提供流体。在凹槽94’被设置于活塞头54’的内表面上的情况下，活塞杆52’可由单件式配置构成，其没有任何延伸通过活塞杆52’的孔或其它通道。以此，活塞杆52’的制造被简化，并且活塞杆52’的成本被降低。

活塞杆52’和活塞头54’可由例如任意类型的钢、黄铜、铝或其它适合的金属的金属加工或浇铸。特别地，活塞杆52’和活塞头54’可以由硬化440C不锈钢制成。活塞杆52’可以沿着那些与填密圈116a相接的表面镀铬。活塞杆52’和活塞头54’可以分离地制造。凹槽94可以利用任何适合的制造技术来形成，例如从活塞杆52’的一侧平或球端铣削，或者从活塞杆52’的一端钻孔。凹槽94’也可以就地浇铸。在凹槽94’被形成后，活塞杆52’和活塞头54’能够结合而形成活塞。

两部分式活塞提供重要的优势。在活塞杆52’和活塞头54’可分开(比如活塞杆52’螺纹接合于活塞头54’)的情况下，只有活塞杆52’和活塞头54’中的一个由于构件的损坏需要被替换。例如，如果活塞杆52’损坏，损坏的活塞杆52’可从活塞头54’分离并且被有效的活塞杆52’替换。只替换活塞头54’和活塞头52’中的一个，降低成本和材料损耗。

凹槽94’提供重要的优势。在运行中，流体直接从凹槽94’流入下游流体腔室，比如第二流体腔室100(图2B中示出)，而不会被活塞头54’或活塞杆52’转向。从凹槽94’直接流动并且进入下游流体腔室促进了层流，和因此促进使用活塞头54’与活塞杆52’的泵的效率。活塞头54’和活塞杆52’可被用于泵送多种流体(比如油漆)，其中该流体包括(尤其是当通过泵的流是湍流时)造成泵中磨耗的固体。于此，促进层流增加了活塞头54’和活塞杆52’、以及泵中其它部件的寿命。此外，凹槽94’提供比一般的活塞组件更大的横截面积。凹槽94’因此提供提升的寿命、性能、和效率。

虽然已经参考示例性的实施例描述了本发明，本领域技术人员将理解的是，可以做出各种改变，并且可以对其元件进行等价替换，而不偏离本发明的范围。另外，可以做出许多修改来使特定情形或材料适合于本发明的教导，而不偏离其实质范围。因此，目的在于本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包含落入随附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (19)

1.一种用于泵送流体的活塞，所述活塞包括：

具有活塞杆主体的活塞杆，其具有上游端和下游端并且沿着纵轴线伸长，所述活塞杆主体包括一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽中的每一个分别包括开口槽，所述开口槽沿着所述活塞杆主体的外部延伸；

活塞头，其具有下游孔口，所述活塞杆的所述上游端延伸进入所述活塞头的所述下游孔口；

其中所述一个或多个凹槽中的每一个延伸进入所述下游孔口并且沿所述活塞杆主体进一步向下游延伸超过所述活塞头，以致于每个凹槽部分地被所述活塞头覆盖并且部分地暴露；并且

其中在泵送过程中所述流体在所述一个或多个凹槽内流动。

2.如权利要求1所述的活塞，其中所述一个或多个凹槽包括围绕所述活塞杆主体排列的至少两个凹槽。

3.如权利要求1或2所述的活塞，其中所述一个或多个凹槽包括围绕所述活塞杆主体均匀排列的至少三个凹槽。

4.如权利要求1或2所述的活塞，其中所述活塞杆主体包括：

至少两个脊状件，其沿着所述上游端设置；

其中所述一个或多个凹槽包括沿所述上游端设置的至少两个凹槽，并且所述至少两个凹槽被相应数量的所述至少两个脊状件限定。

5.如权利要求4所述的活塞，其中螺纹被形成于所述至少两个脊状件上。

6.如权利要求1或2所述的活塞，其中所述活塞杆主体进一步包括上游面，并且所述一个或多个凹槽在所述上游面上打开。

7.如权利要求1或2所述的活塞，其中所述一个或多个凹槽中的每个凹槽具有在所述活塞杆主体的直径的20％-40％范围内的深度。

8.如权利要求1所述的活塞，其中所述活塞杆的所述上游端通过所述活塞杆和所述活塞头上的相接的螺纹附接至所述活塞头。

9.如权利要求1或8所述的活塞，其中所述活塞头包括与所述一个或多个凹槽流体连通的中央孔，其中在泵送过程中所述流体流动通过所述中央孔，并且随后在所述一个或多个凹槽内流动。

10.如权利要求1所述的活塞，并且进一步包括止回阀，所述止回阀包括设置于所述活塞头内的球，其中所述活塞杆作为所述止回阀的所述球的下游止挡件。

11.如权利要求1、2、8或10所述的活塞，其中所述活塞头的直径大于所述活塞杆的直径。

12.一种泵，所述泵包括：

权利要求1-11中任一项所述的活塞；和

缸，所述活塞至少部分地设置于所述缸中，其中所述活塞在所述缸内往复运动以泵送所述流体。

13.如权利要求12所述的泵，并且其中：

所述缸包括缸腔室；

所述活塞头将所述缸腔室分为上游腔室和下游腔室；

被泵送的所述流体通过从所述上游腔室行进进入并通过所述活塞头、在所述一个或多个凹槽内流动、以及从所述一个或多个凹槽被排入所述下游腔室中来从所述上游腔室流向所述下游腔室；并且

所述一个或多个凹槽提供在所述上游腔室和所述下游腔室之间的唯一流路，以致于被泵送的所述流体在从所述上游腔室流向所述下游腔室时必须流动通过所述一个或多个凹槽。

14.如权利要求12所述的泵，其中所述流体是油漆，使得所述泵是油漆泵。

15.一种用于通过沿纵轴线往复运动而泵送流体的活塞，所述活塞包括：活塞杆，被伸长以具有下游端和上游端；

活塞头，其具有头上游面、在所述头上游面上打开的上游孔、和与所述上游孔流体连通的下游孔口，其中所述活塞杆的所述上游端延伸进入所述活塞头的所述下游孔口中，所述活塞头的直径大于所述活塞杆的直径，并且所述活塞杆和所述活塞头与所述纵轴线同轴；和

至少两个凹槽，其与所述上游孔流体连通，并且被泵送的所述流体沿所述至少两个凹槽流动，所述至少两个凹槽沿着所述活塞杆的所述上游端形成；

其中所述至少两个凹槽中的每一个延伸进入所述下游孔口并且沿着所述活塞杆主体向下游延伸超过所述活塞头，以致于每个凹槽部分地与所述活塞头重叠并且部分地露出。

16.如权利要求15所述的活塞，其中所述至少两个凹槽围绕所述纵轴线均匀地排列。

17.如权利要求15或16所述的活塞，其中：

所述活塞包括止回阀，所述止回阀包括设置于所述活塞头内的球；

所述活塞杆包括杆上游面；

其中所述杆上游面作为所述止回阀的所述球的下游止挡件。

18.一种用于泵送流体的泵，所述泵包括：

活塞，其包括：

活塞杆，其被伸长以具有下游端和上游端，所述活塞杆包括两个或更多个凹槽，所述凹槽沿着所述活塞杆的所述下游端的外部延伸并且围绕所述活塞杆的所述下游端的外部排列，每个所述凹槽包括形成于所述下游端的所述外部中的槽；和

活塞头，其具有下游孔口，其中所述活塞杆的所述上游端延伸进入所述活塞头的所述下游孔口中；

其中所述两个或更多个凹槽中的每一个延伸进入所述下游孔口并且沿着所述活塞杆主体向下游延伸超过所述活塞头，以致于每个凹槽部分地与所述活塞头重叠并且部分地露出；和

缸，其中所述活塞至少部分地设置于所述缸内，其中所述活塞被配置为在所述缸内往复运动来泵送流体，并且其中被泵送的所有流体必须在所述两个或更多个凹槽中的至少一个内流动。

19.一种喷漆器，其包括：

如权利要求18所述的泵；和

电动机，其可操作地连接至所述活塞，以使得所述活塞在所述缸内往复运动并泵送所述流体。