CN111434918B - 流体喷射器泵的活塞杆套筒 - Google Patents

Abstract

活塞杆包括可移除地附接到活塞杆主体的活塞端部。套筒围绕活塞杆主体延伸并且与布置在泵内的密封件连接。从活塞端部延伸的环限定了在活塞端部中形成的承窝的至少一部分，该承窝用于连接活塞端部和活塞杆主体的。所述环具有圆柱形环外部，并且所述套筒设置在所述圆柱形环外部上，使得所述柄、所述环和所述套筒在径向上彼此重叠。

Description

流体喷射器泵的活塞杆套筒

相关申请的交叉引用

本发明要求于2019年1月14日提交的发明名称为“流体喷射器泵的活塞杆套筒”、发明人为J.D.Horning和A.F.Legatt的第62/792,279号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开总体上涉及活塞杆。更具体地，本公开涉及用于活塞杆的可移除套筒。

流体分配***，诸如用于油漆和其他溶液的流体分配***，通常利用轴向排量泵从源中抽出流体并且向下游驱动流体。轴向排量泵包括活塞，该活塞沿其纵向轴线以往复方式被驱动以泵送流体。随着活塞的往复运动，流体被抽入泵中并且向下游驱动。排量泵包括动态密封件，以防止流体泄漏到活塞周围。由于多种因素(诸如在泵送过程中产生的高压；连接部分(诸如活塞和动态密封件)的循环性相对运动；以及所泵送流体的研磨性质)的组合，活塞可能会遭受明显的磨损。即使在活塞由高级淬硬钢制成的情况下，泵送流体的研磨性和高压也会导致活塞过度磨损。如果活塞磨损，则需要更换整个活塞。

发明内容

根据本公开的一个方面，一种用于涂料喷射器的活塞的活塞部件，其中所述活塞具有套筒和柄，所述活塞部件包括：用于接收所述柄的承窝以及从所述活塞部件突出并且限定所述承窝的至少一部分的环。所述环具有圆柱形环外部，其中，所述柄配合在所述承窝内，并且所述套筒设置在所述圆柱形环外部上，使得所述柄、所述环和所述套筒在径向上彼此重叠。

根据本发明的另一个方面，一种涂料喷射器的活塞，其中，所述活塞构造成在活塞轴线上往复运动，所述活塞包括：活塞杆主体，具有第一圆柱形外表面；活塞端部，具有第二圆柱形外表面，其中所述活塞端部能够从所述活塞杆主体拆卸和重新附接；以及套筒，能够安装在所述活塞杆主体上，其中所述套筒具有圆柱形内表面。当将所述套筒安装在所述活塞杆主体上并且所述活塞端部附接到所述活塞杆主体时，所述圆柱形内表面设置在所述第一圆柱形外表面和所述第二圆柱形外表面中的每一个上并且与之重叠。

根据本公开的又一方面，一种组装活塞的方法包括：将套筒滑动到活塞杆的第一部分上，使得所述套筒的周向内表面接触形成在所述活塞杆的所述第一部分上的第一定心控制部分并且在第一定心控制部分上滑动；将在所述活塞杆的所述第一部分和所述活塞杆的所述第二部分中的一个上形成的柄***在所述活塞杆的所述第一部分和所述活塞杆的所述第二部分中的另一个上形成的承窝中，以将所述活塞杆的所述第一部分固定到达所述活塞杆的所述第二部分。所述套筒的所述周向内表面在形成于所述活塞杆的所述第二部分上的第二定心控制部分上滑动并且与第二定心控制部分接触。所述第一定心控制部分和所述第二定心控制部分将所述套筒支撑在所述活塞杆上，并且使所述套筒在所述活塞杆的纵向轴线上对准。

附图说明

图1A是流体分配***的等距视图。

图1B是图1A中所示的流体分配***的分解图。

图2A是泵的等距视图。

图2B是沿着图2A中的线B-B截取的剖视图。

图3是活塞杆组件的等距视图。

图4A是活塞杆组件的第一分解图。

图4B是活塞杆组件的第二分解图。

图4C是图4B中的细节C的放大细节图。

图5A是活塞的剖视图。

图5B是图5A中的细节B的放大细节图。

图6是活塞的剖视图。

具体实施方式

根据本公开的泵在缸体内往复运动以泵送各种流体，这些流体的示例包括油漆、水、油、染色剂、饰面、骨料、涂料和溶剂以及其他选择。活塞泵会产生很高的流体泵送压力，诸如3,000-5,000磅/平方英寸(psi)(大约20.7-34.5兆帕(MPa))甚至更高。较高的流体泵送压力可用于将流体雾化为喷雾，以将流体涂覆到表面。产生高的流体泵送压力会使泵的相对于彼此往复运动的部件加速磨损。如本文进一步讨论的，本公开的方面可以减少活塞泵中的磨损的影响。

图1A是流体分配***10的等距视图。图1B是流体分配***10的分解图。将一起讨论图1A和图1B。流体分配***10包括框架12、马达部分14、驱动器壳体16、排量泵18、往复驱动器20(图1B)、控制***22、进口软管24、供应软管26、分配软管28、壳体罩30和手柄32。如图1B中所示，马达部分14包括马达壳体34和驱动齿轮36，并且驱动齿轮36包括偏心驱动销37。驱动器壳体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包括安装腔46和防护罩48。如图1B中所示，排量泵18包括活塞50(其包括活塞杆52和套筒54(如图2B-图6中所示))、缸体56、进口壳体58和夹具60。缸体56包括上游端62、下游端64、和出口端口66。进口壳体58包括入口端口68。往复驱动器20包括连接杆70和驱动连杆72。控制***22包括控制壳体74。进口软管24包括进口配件76，并且供应软管26包括供应配件78。

框架12支撑马达部分14，并且驱动器壳体16安装到马达部分14。紧固件80a(图1B)延伸穿过驱动器壳体16并且进入马达部分14，以将驱动器壳体16固定到马达部分14。手柄32通过紧固件80b(图1B)附接至驱动器壳体16，紧固件80b延伸穿过驱动器壳体16并且进入手柄32。壳体罩30附接至驱动器壳体16的上部38并且封闭驱动器壳体16的上部38。驱动齿轮36布置在马达部分14内并且穿过齿轮孔口42延伸到驱动器壳体16的上部38中。驱动齿轮36由布置在马达壳体34内的马达(未示出)驱动。偏心驱动销37延伸到上部38中并且构造成与连接杆70接合。任何期望的马达都可以用来为驱动齿轮36提供动力。例如，流体分配***10可以是由电动、气动或者液压提供动力。

驱动器壳体16的上部38可以与驱动器壳体16的下部40形成一体。齿轮孔口42延伸穿过上部38的后侧，而连杆孔口44延伸穿过驱动器壳体16的上部38与下部40之间。安装腔46延伸到下部40中，并且构造成接收排量泵18。防护罩48安装在下部40上，并且构造成覆盖安装腔46。

往复驱动器20布置在驱动器壳体16内。驱动连杆72附接到连接杆70。连接杆70布置在驱动器壳体的上部38内，并且驱动连杆72延伸穿过连杆孔口44并且进入安装腔46中。连接杆70附接到穿过齿轮孔口42延伸到上部38中的驱动齿轮36并且由其驱动。连接杆70和偏心驱动销37将驱动齿轮36的旋转运动转换成驱动连杆72的线性运动。

排量泵18至少部分地布置在安装腔46中，并且可以通过夹具60固定。夹具60围绕缸体56延伸，并且夹具60将排量泵18固定到驱动器壳体16的下部40。尽管排量泵18被描述为通过布置在缸体56上的夹具60固定到驱动器壳体16，但是应当理解，排量泵18可以任何合适的方式安装。例如，排量泵18可以包括构造成与驱动器壳体16上的螺纹配合的外螺纹，或者排量泵18可以通过与驱动器壳体16成一体的夹紧机构来固定。

进口壳体58附接到缸体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的主体内。活塞杆52穿过缸体56的下游端64延伸到缸体56中。活塞杆52的延伸出缸体56的端部连接至驱动连杆72，并且驱动连杆72构造成以往复方式驱动活塞杆52。活塞杆52可以以任何合适的方式连接到驱动连杆72；例如，活塞杆52可以包括安装在驱动连杆72上的狭槽中的头部，或者活塞杆52可以固定到驱动连杆72。

进口软管24在流体源与排量泵18之间延伸。进口配件76连接到入口端口68，以将流体提供给进口壳体58。供应软管26在缸体56的出口端口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连接到出口端口66，以将供应软管26附接到排量泵18。分配软管28连接到控制壳体74，并且在控制壳体74与分配器(未显示)，诸如喷枪，之间延伸。控制***22包括各种部件，诸如压力调节器和起动阀，其用于设定流体的流率和流动压力以及其他操作标准。分配软管28向流体分配***10的下游提供流体。

在操作期间，马达部分14的马达以旋转的方式驱动驱动齿轮36，并且由于偏心驱动销37和连接杆70的连接，连接杆70跟随驱动齿轮36。连接杆70将驱动齿轮36的旋转运动转换为驱动连杆72的线性运动，使得驱动连杆72穿过连杆孔口44往复运动。由于活塞杆52和驱动连杆72的连接，驱动连杆72由此以往复方式驱动活塞50。以往复运动的方式驱动活塞50使活塞50通过进口软管24和进口壳体58将流体抽入排量泵18，并且通过缸体56和供应软管26将流体向下游泵送。

流体从外部源(例如，桶)通过进口软管24抽出，并且通过入口端口68进入排量泵18。流体由活塞50驱动通过排量泵18，并且流体穿过缸体56中的出口端口66离开排量泵18。流体从出口端口66流入供应软管26，并且流至控制壳体74。流体通过分配软管28离开控制壳体74，并且向下游流动至分配器，在该分配器中，流体可以被分配用于任何期望的目的，诸如利用喷枪在表面上涂覆油漆。因此，排量泵18通过进口软管24从容器中抽出流体，通过供应软管26将流体向下游驱动到控制***22，并且通过分配软管28驱动流体并且到达分配器，在该分配器中以任何期望的方式涂覆流体。

图2A是排量泵18的等距视图。图2B是排量泵18沿图2A中的线B-B截取的剖视图。排量泵18包括活塞50、缸体56、进口壳体58、第一止回阀82、第二止回阀84以及第一动态密封件86a和第二动态密封件86b(在本文中统称为“动态密封件86”)。活塞50包括活塞杆52和套筒54。活塞杆52包括活塞帽88、活塞杆主体90和活塞头部92。套筒54包括套筒主体94、第一端96和第二端98。活塞帽88包括帽肩部102和连接部104。活塞杆主体90包括上游端106、下游端108、密封凹槽110和柄112。活塞头部92包括承窝100、中心孔114、凸缘116、头部肩部118和凸纹119。

如图所示，承窝100接收柄112以将活塞头部92连接到活塞杆主体90。在一些示例中，柄112和承窝100包括连接螺纹，以螺纹连接活塞头部92和活塞杆主体90。然而，应当理解，承窝100和柄112可以以任何期望的方式连接以将活塞头部92固定至活塞杆主体90。活塞头部92还包括突出环156，该突出环156从活塞头部92的其余部分在下游方向上延伸。

活塞50与纵向轴线L-L同轴。这样，活塞杆52、活塞帽88、活塞头部92和套筒50与纵向轴线L-L同轴。矢量R被示出为相对于纵向轴线L-L正交地延伸。如图所示，矢量R延伸穿过杆112、突出环156和套筒50中的每一个。以这种方式，杆112、突出环156和套筒50相对于纵向轴线L-L径向重叠。

缸体56包括出口端口66(在图2A中示出)和内缸体部124，并且至少部分地限定第一流体腔室120和第二流体腔室122。入口壳体58包括入口端口68。第一止回阀82包括保持架126、第一球128和第一阀座130。第二止回阀84包括第二球132、第二阀座134和保持器136。动态密封件86a包括填充环138a和密封套140a，并且动态密封件86b包括填充环138b和密封套140b。大致下游的方向由下游箭头指示，并且大致上游的方向由上游箭头指示。

进口壳体58安装到缸体56以形成排量泵18的主体。出口端口66延伸穿过缸体56。活塞50至少部分地布置在缸体56内。活塞50沿纵向轴线L-L延伸，其中纵向轴线L-L与排量泵18的大致细长的轮廓同轴地定向。活塞杆52通过帽63和填充螺母65延伸到缸体56中。活塞杆52沿纵向轴线L-L是细长的。活塞杆52可以由任何适当的耐用材料制成，以承受与泵送相关联的高压。例如，活塞杆52可以由钢、黄铜、铝或者任何其他合适的金属加工或者铸造。在一些示例中，活塞杆52可以由硬化的440C不锈钢形成。活塞杆52的部件(诸如活塞帽88、活塞杆主体90和活塞头部92)可以单独地制造。然而，在所示的实施例中，活塞帽88和活塞杆主体90是单个金属件。活塞帽88和活塞头部92布置在活塞杆52的远端。这样，活塞帽88和活塞头部92中的每一个都可以被称为活塞端部。

第一止回阀82安装在进口壳体58中。球保持架126布置在进口壳体58内，并且第一球128布置在球保持架126中。在一些示例中，球保持架126由聚合物模制而成，但是应当理解，球保持架126可由任何适当的耐用材料制成，以通过重复的振荡循环来保持第一球128。第一阀座130布置在球保持架126与进口壳体58的入口端口68之间。第二止回阀84布置在活塞头部92的中心孔114内。保持器136诸如通过螺纹接合与活塞头部92的内表面接合，以将第二阀座134固定在活塞头部92内。在一些示例中，第二阀座134一体地形成在保持器136的下游端上。第二球132布置在活塞头部92内。第二阀座134和保持器136相对于活塞头部92固定。第一球128和第二球132可以由不锈钢或者任何其他合适的材料形成，以分别与第一阀座130和第二阀座134形成密封。第一阀座130和第二阀座134可以由诸如碳化钨的高强度材料形成。

动态密封件86a布置在缸体56与活塞杆52之间。帽63和填充螺母65附接到缸体56的下游端108，并且将动态密封件86a保持在缸体56内。动态密封件86a可以支撑在与缸体56成一体的肩部上。填充环138a保持在缸体56上，诸如保持在肩部上，使得当活塞50在操作期间相对于缸体56往复运动时，动态密封件86a相对于缸体56保持静止。套筒54沿着活塞杆52的一部分定位，该部分在活塞50的整个往复运动的整个范围内沿着纵向轴线L-L与填充环138a重叠。填充环138a围绕套筒54并且紧密地与套筒54连接以围绕活塞50形成密封，由此防止泵送的流体泄漏到缸体56的下游端108之外。填充环138a保持在密封套140a之间。密封套140a可以是金属保持环等。填充环138a可以由皮革、聚合物和/或任何其他合适的密封材料形成。

动态密封件86b位于活塞头部92的凸纹119上并且围绕凸纹119，并且在活塞头部92与缸体56之间提供流体密封。密封圈138b安装在活塞头部92上并且由密封套140b保持。凸缘116从活塞头部92沿径向延伸，并且布置在动态密封件86b的下游端。凸缘116防止下游密封套140b和填充环138b相对于活塞杆52在下游方向上移动。保持器136支撑上游密封套140b以防止密封套140b和填充环138b相对于活塞杆52在上游方向上移动。动态密封件86b将缸体56分成第一流体腔室120和第二流体腔室122。在所示的示例中，动态密封件86b与活塞杆52相对于缸体56往复运动。然而，应当理解，可以将动态密封件86b安装在缸体56上，使得当活塞杆52相对于动态密封件86b往复运动时，动态密封件86b相对于缸体56保持静止。密封套140b可以是金属保持环等。填充环138b可以由皮革、聚合物和/或任何其他合适的密封材料形成。虽然排量泵18被示出为包括两个动态密封件86a、86b，但是应当理解，排量泵18可以包括任意数量的动态密封件86a、86b。此外，虽然动态密封件86a、86b被示出为包括堆叠的填充环138，但是应当理解，动态密封件86a、86b可以具有任何期望的构造(诸如围绕在缸体56内的活塞杆52配合的单个聚合物环)，并且包括内部和/或外部突出肋，该突出肋与活塞杆52的外表面和/或缸体56的内缸体部124接合并且与其密封。

活塞杆主体90在活塞帽88与活塞头部92之间延伸。承窝100延伸到活塞头部92中。柄112从活塞杆主体90的上游端108延伸。柄112接收在承窝100中以可移除地连接活塞杆主体90和活塞头部92。在一些示例中，承窝100包括内螺纹，并且柄112包括外螺纹，该外螺纹构造成与内螺纹配合以螺纹连接活塞杆主体90和活塞头部92。然而，应当理解，活塞杆主体90和活塞头部92可以以允许将活塞头部92从活塞杆主体90移除的任何期望方式连接。例如，孔可以延伸穿过活塞头部92和柄112，并且可以将销接收在孔中以将柄112固定在承窝100内。活塞帽88与活塞杆主体90是一体的，使得活塞帽88和活塞杆主体90由单个部件形成。然而，应当理解，活塞头部92和活塞帽88都可以可移除地连接到活塞杆主体90，使得活塞杆52由三个可分离的部件形成，所述三个可分离的部件可以经由螺纹连接以与柄112和承窝110相同的方式附接。活塞帽88的连接部104构造成连接至驱动机构，例如往复驱动器20，以助于活塞50的往复运动。连接部104也可以称为帽头部。

帽肩部102是活塞帽88相对于活塞杆主体90径向地延伸的一部分。头部肩部是活塞头部92相对于活塞杆主体90径向地延伸的一部分。帽肩部102和头部肩部118限定了围绕活塞杆主体90延伸的圆柱形凸纹142。虽然在本文中使用了术语“头部肩部118”和“帽肩部102”，但是应当理解，“帽肩部102”和“头部肩部118”不必分别与活塞帽88和活塞头部92成为一体。帽肩部102和头部肩部118可以指分别更邻近活塞帽88和活塞头部92以保持套筒54的任何两个肩部。对帽肩部102的任何指代可以用术语第一肩部和/或下游肩部来代替，并且对头部肩部118的任何指代可以用术语第二肩部和/或上游肩部代替。

套筒54是管状的并且布置在活塞杆主体90上。套筒54与活塞杆52同轴对准，并且特别地与活塞杆主体90同轴对准。套筒54布置在圆柱形凸纹142中并且通过头部肩部118和帽肩部102固定在活塞杆主体90上。套筒54的第一端96抵靠头部肩部118，并且套筒54的第二端98抵靠帽肩部102。在所示的示例中，套筒54的内表面沿套筒主体94的整个长度接触活塞杆主体90的径向外表面。然而，应当理解，活塞杆主体90的中心部可以具有减小的直径，使得在套筒主体94与活塞杆主体90之间形成腔室。在这种示例中，活塞杆主体90的下游端108和上游端106的尺寸设计成维持与套筒主体94接触，同时腔室在上游端106与下游端108之间延伸。在将套筒54安装在活塞杆52上的情况下，活塞50沿纵向轴线L-L在活塞帽88、套筒54与活塞头部92之间具有一致的外径。

套筒54可以由与活塞杆52不同的材料形成。例如，套筒54可以由金属或者陶瓷等形成。套筒54也可以在使用前硬化。在一些示例中，套筒54由氧化钇稳定的氧化锆、氧化铝、碳化钨和氮化硅等中的任何一种或者多种形成。因此，套筒54可以由比活塞杆52的金属更硬的材料形成，使得套筒54能够更好地承受在泵送期间经受的研磨力。在套筒54是活塞50与动态密封件86a接触的唯一部件的情况下，活塞杆52可以由较软的金属形成和/或可以经受比承受泵送期间引起的研磨通常所需的更少的硬化。

套筒54能够从活塞杆52移除。通过旋转活塞头部92将柄112从承窝100旋出，可以将活塞头部92从活塞杆主体90拆卸。在活塞头部92被移除的情况下，可将套筒54从活塞杆主体90抽出。通过将套筒54滑动到活塞杆主体90上并且将活塞头部92拧到活塞杆主体90上，而将套筒54安装在活塞杆52上。这样，可以快速且高效地更换套筒54，以为活塞50提供新的磨损表面。在其中活塞帽88能够经由柄(类似于柄112)和承窝(类似于承窝100)、活塞帽88与活塞杆主体90之间的连接(活塞帽88具有柄并且活塞杆主体90具有承窝，或者活塞帽88具有承窝并且活塞杆主体90具有柄)从活塞杆主体90移除的实施例中，套筒54可以通过以下步骤来更换：从活塞杆主体90旋出活塞帽88以拆卸活塞帽88；滑动套筒54从活塞杆主体90脱开；将新套筒54滑动到活塞杆主体90上；然后通过将柄旋入承窝而将活塞帽88重新耦接到活塞杆主体90。

密封凹槽110延伸到活塞杆主体90的邻近活塞头部92的上游端106。密封凹槽110接收密封件144，该密封件144布置在活塞杆主体90与套筒54之间。密封件144防止泵送的流体移动到在活塞杆主体90与套筒主体94之间的空间中。在一些示例中，密封件144是O形环，诸如弹性体O形环。然而，应当理解，密封件144可以具有用于防止泵送的流体在活塞杆主体90与套筒主体94之间移动的任何合适的构造。例如，密封件144可以是布置在头部肩部118上并且捕获在头部肩部118与套筒54的第一端96之间的垫圈。此外，虽然密封件144被描述为布置在密封凹槽110内，但是应当理解，密封件144可以任何期望的方式保持。例如，密封件144可以布置在头部肩部118上，并且套筒54的第一端96可以包括倒角以容纳密封件144并且维持在头部肩部上的密封。在其他示例中，套筒54可以包括延伸到套筒主体94中的凹槽，用于接收密封件144。

在操作期间，活塞50由诸如往复驱动器20(图1B)的驱动机构沿纵向轴线L-L驱动通过上升冲程和下降冲程，以将流体抽入排量泵18中并且向其下游驱动。在上升冲程期间，活塞50沿纵向轴线L-L在下游方向上被拉动，如图2B中的下游箭头所示。随着活塞50在下游方向上移动，由于活塞头部92和动态密封件86b在下游方向上移位，第一流体腔室120的容积增大而第二流体腔室122的容积减小。膨胀的第一流体腔室120经历真空状态，该真空状态使第一球128移位到打开位置，在该打开位置第一球128与第一阀座130脱离。因此，通过第一止回阀82的流动路径被打开，并且流体穿过入口端口68和第一止回阀82被抽入第一流体腔室120。在上升冲程期间，第二球132被迫使到第二阀座134上并且与第二阀座134形成密封，以防止在第二流体腔室122内的流体向上游流入第一流体腔室120中。随着第二流体腔室122的容积减小，在第二流体腔室122内的流体被驱动向下游穿过缸体56中的出口端口66。

在完成上升冲程之后，活塞50反转行程并且被驱动通过下降冲程。在下降冲程期间，活塞50在上游方向上被驱动，如图2B中的上游箭头所示。在下降冲程期间，第一流体腔室120的容积减小，而第二流体腔室122的容积增大。当活塞50从上升冲程改变为下降冲程时，第二球132从第二阀座134脱离，从而提供在第一流体腔室120于第二流体腔122之间通过活塞头部92的流动路径。第一球128接合第一阀座130，关闭第一止回阀82并且防止流体从第一流体腔室120穿过入口端口68回流。当活塞50移动通过下降冲程时，在第一流体腔室120内的流体通过保持器136、活塞头部92、第二止回阀84和活塞端口146向下游流向第二流体腔室122(如图3-图4B和图5B-图6中所示)。出口端口66与第二流体室122畅通无阻地流体连通，并且应当理解，在活塞50的上升冲程和下降冲程期间，流体被驱动向下游穿过出口端口66。

在上升冲程和下降冲程期间，动态密封件86防止流体和空气在缸体56的内表面与活塞50的外表面之间流动。两个动态密封件86都被设计成具有严格的公差，以在第一流体腔室120和第二流体腔室122中形成真空状态并且在活塞50的往复运动循环中施加正压。套筒54是在活塞50往复运动期间活塞50接触动态密封件86a的唯一部分。因此，套筒54防止动态密封件86a的任何部分接触活塞杆52的任何部分(包括活塞帽88、活塞杆主体90和活塞头部92)。因此，套筒54保护活塞杆52免受由于在活塞50和动态密封件86a的连接处的相对运动引起的磨损。

套筒54提供了明显的优点。套筒54承受由活塞50相对于动态密封件86a的往复运动引起的所有研磨力。由于套筒54是活塞50在往复运动期间经受由动态密封件86a产生的磨损的唯一部分，因此活塞杆52可以由较软的金属形成和/或可以经受较少的硬化，由此减少了制造时间和成本。此外，通过从活塞杆主体90旋出活塞头部92、将套筒54从活塞杆主体90抽出、并且在活塞杆主体90上更换新套筒54，可以容易地在活塞杆52上移除并且更换套筒54。套筒54可移除，这节省了成本并且减少了之前更换磨损的活塞50所需的停机时间。在特别研磨的环境中，套筒54可以由坚固耐用但是价格便宜的材料制成，以助于在利用单个活塞50的整个泵送过程中进行多次更换。

图3是活塞50的等距视图。在该视图中，动态密封件86b(图2B)已从凸纹119中移除。活塞50包括活塞杆52和套筒54。活塞杆52包括活塞帽88、活塞杆主体90和活塞头部92。示出了活塞帽88的连接部104。示出了活塞头部92的中心孔114、凸缘116、凸纹119和活塞端口146。示出了套筒54的套筒主体94、第一端96和第二端98。

活塞端口146围绕活塞头部92排列。凹槽147从活塞端口146延伸并且围绕活塞头部92排列，使得沿着凹槽147的轴线相对于活塞轴线L-L既具有轴向分量又具有径向分量。被泵送的油漆通过中心孔114进入活塞头部92，经过第二止回阀84(图2B)，然后穿过活塞端口146离开活塞头部92进入第二流体腔室122(图2B)。每个活塞端口146延伸穿过活塞头部92，并且提供流体从活塞头部92向下游流动的流动路径。凸缘116从活塞头部92径向地延伸，并且构造成支撑围绕凸纹119安装的密封件(诸如动态密封件86b)。

图4A是活塞50的第一分解立体图。图4B是相对于图4A的视图从另一定向截取的活塞50的第二分解立体图。图4C是图4B中的细节C的放大图。将一起讨论图4A-图4C。在图4A和图4B中，已经从凸纹119移除动态密封件86b(图2B)，而第二止回阀84(图2B)和密封件144(图2B)未示出。相反，图4A和图4B的焦点集中在活塞50的三个主要硬部件上，即活塞杆主体90、套筒54和活塞头部92。

活塞50包括活塞杆52和套筒54。活塞杆52包括活塞帽88、活塞杆主体90和活塞头部92。套筒54包括套筒主体94、第一端96、第二端98和内圆柱部164。活塞帽88包括帽肩部102和连接部104。活塞杆主体90包括上游端106、下游端108、密封凹槽110、柄112、圆柱形凸纹142、第二定心控制部分150、第三定心控制部分152、非受控部分158和凹部166。活塞头部92包括承窝100、中心孔114、凸缘116、头部肩部118、凸纹119、活塞端口146、凹槽147、第一定心控制部分154和突出环156。

柄112从活塞杆主体90的下游端108延伸并且构造成接合承窝100。突出环156从头部肩部118轴向下游延伸并且至少部分地限定承窝100。柄112固定在承窝100内以将活塞杆主体90附接至活塞头部92。在一些示例中，柄112包括外螺纹，该外螺纹构造成与承窝100中的内螺纹配合。在一些示例中，外螺纹至少部分地形成在突出环156的内部。在其他示例中，孔延伸穿过柄112和承窝100，并且该孔构造成接收销以将柄112固定在承窝100内，由此连接活塞头部92和活塞杆主体90。

帽肩部102和头部肩部118限定围绕活塞杆主体90的圆柱形凸纹142。圆柱形凸纹142沿着活塞杆主体90的长度在活塞帽88与活塞头部92之间轴向延伸。套筒54布置在活塞杆主体90上的圆柱形凸纹142中，并且在活塞帽88与活塞头部92之间延伸。套筒主体94是圆柱形的并且接收活塞杆主体90。在套筒54布置在活塞杆主体90上的情况下，套筒54的第一端96抵靠头部肩部118，并且套筒54的第二端98抵靠帽肩部102。

套筒54通过头部肩部118和帽肩部102固定在活塞杆主体90上。套筒54覆盖活塞杆主体90，使得防止在操作期间活塞杆主体90接触研磨的磨损表面，诸如动态密封件86a(如图2B中所示)。套筒54是活塞50的可更换的磨损部件，其通过防止活塞杆52与动态密封件86a之间的直接接触而增加了活塞杆52的寿命。通过将套筒54安装在活塞杆52上，活塞50可以在活塞帽88、套筒54与活塞头部92之间具有一致的外径。如以上所讨论的，套筒54可以由任何期望的材料制成，诸如金属或者陶瓷。套筒54可以机械地固定在活塞杆52上。不使用粘合剂将套筒54固定在活塞杆52上。将套筒54机械固定在活塞杆52上有助于套筒54的移除和更换。由头部肩部118和帽肩部102施加在套筒54上的夹紧力将套筒54机械固定在活塞杆52上。

环156从活塞头部92在下游方向上延伸。环156在下游方向上突出，使得环156形成活塞头部92的最下游部分。环156包括第一定心控制部分154。第一定心控制部分154限定环156的圆柱形外部的至少一部分。在一些实施例中，第一定心控制部分154可以限定环156的圆柱形外部的整体。第一定心控制部分154构造成当套筒54安装在圆柱形凸纹142中时，接合套筒54的内圆柱部164。如下面更详细地讨论的，第一定心控制部分154使套筒54对准并且在安装期间提供同心度。

如图所示，环156与头部肩部118相邻，并且比头部肩部118更向下游延伸。相对于轴线L-L，环156的外径小于头部肩部118的外径。环156沿着活塞50的轴线L-L与肩部118同轴地定向。环156的内表面是圆柱形的并且可以带有螺纹。环156限定承窝100的开口以接收柄112。在一些示例中，环156可以从头部肩部118延伸约0.20英寸(in)(约0.50厘米(cm))。环156沿着活塞50的纵向轴线L-L的长度可以约为0.25英寸(约0.64cm)。环156沿着活塞50的纵向轴线L-L的长度可以小于约0.50英寸(约1.27cm)。在一些示例中，环156可以为约0.20英寸至0.50英寸(大约0.50厘米至1.27厘米)之间(包括两端)。

活塞杆主体90包括第二定心控制部分150和第三定心控制部分152。第二定心控制部分150和第三定心控制部分152沿着圆柱形凸纹142排列，并且从活塞杆主体90径向突出。在第二定心控制部分150和第三定心控制部分152之间是非定心部分158，其相对于第二定心控制部分150和第三定心控制部分152具有减小的直径。第三定心控制部分152还可以为密封件144提供下游支撑。这样，第二定心控制部分150和第三定心控制部分152具有比非定心部分158更大的直径。第二定心控制部分150和第三定心控制部分152可以提供活塞杆主体90的最宽直径部分。

套筒54包括沿着套筒54的内表面的内圆柱部164。内圆柱部164可以在套筒54的整个长度上延伸，或者可以仅在套筒50的一部分长度上延伸。如本文进一步讨论的，套筒54的内圆柱部164的内径与第一定心控制部分154的外径相同或者稍大。内圆柱部164的内径与第一定心控制部分154的外径相对于彼此设计成使得套筒50可以在第一定心控制部分154上移动，但是紧密地配合。例如，第一定心控制部分154的直径可以比内圆柱部164的内径小约0.001-0.005英寸(约0.025-0.127毫米(mm))，但是应当理解，可以是其它的更大或更小的尺寸差异。当组装活塞50时，套筒54的第一端96配合在环156上并且抵靠头部肩部118。以这种方式，头部肩部118可以是径向延伸的环形台肩，套筒54的端部可以设置在该台肩上。环156可以是从活塞头部92轴向下游延伸的圆柱形台肩，并且套筒54的端部可以设置在该台肩上。同样，第一定心控制部分154可以形成台肩的圆柱形表面，该台肩由环156形成，该环相对于头部肩部118向下游延伸，并且套筒54的端部处的内表面可设置在该环上。由环156形成的台肩可相对于由头部肩部118形成的台肩正交地延伸。这样，套筒54的第一端96可以与头部肩部118和环156上的第一定心控制部分154中的每一个连接。

定心控制部分150、152、154沿着圆柱形凸纹142排列。当组装活塞50时，定心控制部分150、152、154各自布置在套筒54的下方。在定心控制部分150、152、154之间是非定心部分，诸如非定心部分158。定心控制部分150、152、154和非定心部分158均是圆柱形的；然而，非定心部分158的外径略小于定心控制部分150、152、154的外径。定心控制部分150、152、154中的每一个可以具有相同的直径，而非定心部分(包括非定心部分158)的直径可以相对于定心控制部分150、152、154更小。非定心部分的直径小于定心控制部分150、152、154的直径导致套筒54接合并且设置在定心控制部分150、152、154中的每一个上(例如，经由在由定心控制部分150、152、154形成的外圆柱形表面与套筒54的圆柱形内表面164之间的周向接触)。以此方式，套筒54可以不接触或者不设置在非定心部分(包括非定心部分158)上。

为了支撑套筒54的跨度，定心控制部分150、152、154中的两个位于凸纹142的上游端和下游端。在所示的示例中，第一定心控制部分154位于上游端并且第二定心控制部分150位于下游端。在一些示例中，活塞杆52可以不包括布置在上游定心控制部分与下游定心控制部分之间的定心控制部分。例如，活塞杆50的一些实施例仅包括第一定心控制部分154和第二定心控制部分150。

通过加工成沿定心控制部分150、152、154具有较高的同心度，同时加工成沿非定心部分158具有较低的同心度，定心控制部分150、152、154的使用可以降低制造成本。如图所示，沿着凸纹142的长度，由非定心部分158形成的凸纹142的外圆柱表面积的量大于由定心控制部分150、152、154。例如，非定心部分158可以形成为两倍于定心控制部分150、152、154的凸纹142的表面积。仅在活塞杆主体90上，非定心部分158可以在套筒54下方形成158比在活塞杆主体90上形成的定心控制部分150、152更大的圆柱形外表面面积。例如，与活塞杆主体90上的定心控制部分150、152相比，活塞杆主体90上的非定心部部分158可以形成两倍以上的表面积。

在组装有活塞50的情况下，套筒的内圆柱部164构造成与定心控制部分150、152、154连接。在一些示例中，内圆柱部164在套筒54的整个长度上延伸。在其他示例中，内圆柱部164仅在套筒54的一部分长度上延伸和/或沿着套筒54的长度形成多个内圆柱部164以与多个定心控制部分150、152、154连接。内圆柱部164的内径等于或者略大于定心控制部分150、152、154的外径，使得套筒54可以紧密配合地在定心控制部分150、152、154上滑动。在组装有活塞50的情况下，定心控制部分150、152、154接合内圆柱部164，以将套筒54支撑在活塞杆52上。这样，套筒54可以与活塞杆52的表面连接并且由其支撑，该表面形成为小于圆柱形凸纹142的整个轴向长度。

活塞50提供了明显的优点。套筒54安装在活塞杆52上，并且保护活塞杆52免受由于相对于动态密封件86a的运动而引起的磨损。在套筒54经受由动态密封件86a引起的所有磨损的情况下，活塞杆52可以由较软的金属制成和/或可以经受较少的硬化，由此节省了制造成本。额外地，套筒54是可更换的，由此通过允许使用者更换套筒54并且继续使用同一活塞杆52而延长了活塞杆52的使用寿命，从而省下了更换成本。在不使用粘合剂的情况下，套筒54通过头部肩部118和帽肩部102保持在活塞杆主体90上，这有助于快速且有效地移除和更换套筒54。通过加工成沿定心控制部分150、152、154具有较高的同心度，同时加工成沿非定心部分158具有较低的同心度，定心控制部分150、152、154的使用可以降低制造成本。定心控制部分150、152、154与套筒54的内圆柱部164连接，以将套筒54对准地保持在活塞杆52上。维持同心度防止了在操作期间活塞50往复运动时，在套筒54和动态密封件86a上的不期望的磨损。活塞头部92能够从活塞杆主体90移除，这允许使用者快速且有效地更换形成活塞杆52的单个部件并且更换套筒54，这避免了使用者必须更换整个活塞50，由此节省了成本和材料。

图5A是活塞50的截面图(没有动态密封件86b和第二止回阀84)。图5B是图5A中的细节B的放大细节图，示出了在活塞杆主体90与活塞头部92之间的连接。将一起讨论图5A和图5B。活塞50包括活塞杆52和套筒54。活塞杆52包括活塞帽88、活塞杆主体90和活塞头部92。套筒54包括套筒主体94、第一端96和第二端98。活塞帽88包括帽肩部102和连接部104。活塞杆主体90包括上游端106、下游端108、密封凹槽110、柄112、圆柱形凸纹142、第二定心控制部分150、第三定心控制部分152、非受控部分158和凹部166。活塞头部92包括承窝100、中心孔114、凸缘116、头部肩部118、凸纹119、活塞端口146、凹槽147、第一定心控制部分154和突出环156。

如图所示，柄112从活塞杆主体90延伸到活塞头部92的承窝110中。虚线用于指示螺纹部162，其中柄112的外螺纹与承窝100的内螺纹连接以将活塞杆主体90耦接到活塞头部92。一部分承窝100的内螺纹可以形成在环156的内表面上。

如图5B中所示，矢量R径向地突出，正交于纵向轴线L-L，并且延伸穿过柄112。柄112、突出环156和套筒50相对于纵向轴线L-L径向重叠。套筒50在径向上与将活塞杆主体90和活塞头部92连接的螺纹部162的至少一部分重叠。具体地，柄112位于芯部处，其中环156从柄112径向向外，并且套筒54绕环156和柄112径向向外。

活塞杆主体90包括凹部166。凹部166的直径小于活塞杆主体90的定心控制部分150、152和活塞杆主体90的非控制部分158。凹部166具有较小直径，这有助于环156配合在活塞杆主体90的下游端108上。

第一定心控制部分154形成在环156上并且与套筒54连接，使得套筒54与活塞头部92对准并且在轴线L-L上对准。附加的定心控制部分150、152与套筒54连接以使套筒在活塞杆主体90上对准。这样，在活塞头部92上的定心控制部分(例如，第一定心控制部分154)和在活塞杆主体90上的定心控制部分(例如，第二定心控制部分150和第三定心控制部分152)将套筒54同心地在凹部142内对准。

在没有环156的情况下，套筒54将仅安装在活塞杆主体90上，并且将与活塞杆主体90对准，由于难以对准在活塞头部92与活塞杆主体90之间的螺纹，活塞杆主体90可能稍微偏离活塞头部92。通过使套筒54设置在活塞头部92(例如，第一定心控制部分154)和活塞杆主体90(例如，第二定心控制部分150和第三定心控制部分152)中的每一个的圆柱形定心控制表面上，套筒54在圆柱形表面之间桥接以限制活塞头部92和活塞杆主体90的未对准。套筒54沿纵向轴线L-L相对于活塞50的往复运动轴线的适当同心度特别重要，这是因为套筒54的外部与密封表面(例如，第一动态密封件86a)之间的紧密配合和公差。

虽然图示的实施例示出了从活塞杆主体90的上游端106延伸并且被活塞头部92的承窝100接收的柄112，但是可以采用不同的构造，同时仍然使用定心控制部分150、152、154来支撑套筒54的两个端部。例如，柄112可以形成为活塞头部92的一部分，并且可以从定心控制部分154向下游延伸，以接收在在活塞杆主体90的上游端106中形成的承窝100内。

在另一个实施例中，如图6中所示，活塞杆主体90可以是活塞头部92的一部分(例如，活塞杆主体90和活塞头部92永久固定在一起，并且可以由单片金属形成)，同时活塞帽88能够从活塞杆主体90移除。在该示例中，柄112可以从活塞帽88的上游端延伸，以接收在在活塞杆主体90的下游端108中形成的承窝100中。在这种情况下，第一定心控制部分154将位于活塞帽88上，与帽肩部102和柄112相邻并且位于帽肩部102与柄112之间。第一定心控制部分154形成为活塞帽88的一部分，这还有助于在组装和操作过程中套筒54在活塞50上的对准和同心度。在其中活塞帽88能够从活塞杆主体90移除的另一实施例中，柄112可以从活塞杆主体90的下游端108在下游方向上延伸，并且可以被在活塞帽88的上游端中形成的承窝100接收。在该实施例中，具有第一定心控制部分154的环156可以从帽肩部102延伸，并且可以是活塞帽88的最上游部分。

在涉及两个柄112的另一实施例中，柄可以从活塞杆主体90的上游端106和下游端108延伸，以接收在形成于活塞帽88和活塞头部92中的相应的承窝100中。如图所示，活塞头部92可以包括第一环(类似于环156)，其具有定心控制部分(类似于定心控制部分154)，同时活塞帽88可以包括类似的第二环，其具有第二定心控制部分，该环从帽肩部102在上游方向上延伸，并且可以是活塞盖88的最上游部分。可替代地，第一柄112可以从活塞头部92的定心控制部分154的下游端延伸，以接收在活塞杆主体90的上游端106中的承窝100内，同时另一柄可以从活塞帽88的上游端延伸，以接收在活塞杆主体90的下游端108中的承窝100内。在这种情况下，定心控制部分可以定位成与帽肩部102和从帽肩部102延伸的相应柄相邻并且介于帽肩部102与从帽肩部102延伸的相应柄之间，并且与头部肩部118和从头部肩部118延伸的相应柄相邻并且介于帽肩部102与从帽肩部102延伸的相应柄之间。

在本文中，活塞头部92和活塞帽88可以被称为活塞端部，这种活塞端部与活塞杆主体90连接。活塞头部92也可以被称为上游活塞端部。活塞端部可以具有与定心控制部分154类似的定心控制部分。能够从活塞杆主体90拆卸和重新附接的活塞帽88可以被称为活塞端部。这种活塞端部也可以称为下游活塞端部。如以上所描述的，活塞端部，无论是可附接且可重新附接的活塞头部还是可附接且可重新附接的活塞，都可以包括定心控制部分。活塞端部还可以包括用于与活塞杆主体连接的柄或者承窝。除非另有说明，否则活塞端部的定心控制部分可以类似于环156的第一定心部分154(诸如从肩部延伸)，或者可以类似于本文中提及的任何定心控制部分，但是，并且非所有版本可能是如此限定的。

图6是活塞50′的剖视图。如图6中所示，柄112从活塞杆主体90的下游端108延伸，并且承窝100形成在活塞帽88中。这样，活塞帽88能够从活塞杆52移除，以助于套筒54从活塞杆52安装和拆除套筒54。156从帽肩部102在上游方向上延伸。定心控制部分154形成在环156的外表面上。在组装有活塞50的情况下，柄112、环156和套筒54径向重叠，如图6中的箭头R所示。

尽管已经参考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，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。额外地，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或者材料适应本发明的教导。因此，意图是本发明不是受限于所公开的特定实施例，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 (12)

1.一种涂料喷射器的活塞的活塞头部，所述活塞具有套筒和柄，所述活塞头部包括：

第一端和第二端；

承窝，用于接收所述柄，所述承窝延伸至所述活塞头部的第一端；以及

环，从所述活塞头部的第一端突出并且限定所述承窝的至少一部分，所述环从形成在所述第一端处的肩部延伸，使得所述环形成所述第一端的远侧部分，并且所述环具有圆柱形环外部，其中所述肩部相对于所述圆柱形环外部径向向外延伸，并且其中所述柄配合在所述承窝内，并且所述套筒设置在所述圆柱形环外部上并接合所述肩部，使得所述柄、所述环和所述套筒在径向上彼此重叠；

中心孔，所述中心孔延伸至所述活塞头部的第二端，所述活塞头部的一部分将所述承窝与所述中心孔流体分离；

活塞端口，所述活塞端口延伸穿过所述活塞头部的主体并流体连接到所述中心孔。

2.根据权利要求1所述的活塞头部，其中，所述柄和所述承窝互补地螺纹连接以彼此附接。

3.根据权利要求1所述的活塞头部，其中，所述圆柱形环外部形成第一定心控制部分，所述第一定心控制部分使所述套筒相对于所述活塞头部轴向对准。

4.一种涂料喷射器的活塞，所述活塞构造成在活塞轴线上往复运动，所述活塞包括：

活塞杆主体，具有第一圆柱形外表面，所述活塞杆主体包括从所述活塞杆主体的一端延伸的柄；

布置在所述活塞杆主体的第一端处的活塞帽；

布置在所述活塞杆主体的第二端处的活塞头部，其中通过所述活塞头部的内部至延伸通过所述活塞头部的活塞端口形成流动路径，使得流体能从所述活塞头部的内部通过所述活塞端口离开；

由所述活塞帽和所述活塞头部中的一者形成的活塞端部，所述活塞端部具有第一轴向端、第二轴向端、第二圆柱形外表面和延伸至所述第一轴向端的承窝，所述活塞端部通过延伸至所述承窝中的柄能够从所述活塞杆主体拆卸并且能够重新附接至所述活塞杆主体，其中所述活塞端部包括相对于所述第二圆柱形外表面径向延伸的肩部，其中环从所述肩部轴向延伸并且所述第二圆柱形外表面形成在所述环的外部上在所述活塞端部的远端处，所述环被布置成使得所述承窝朝向所述第二轴向端延伸超过所述环；以及

套筒，能够安装在所述活塞杆主体上，所述套筒具有圆柱形内表面；

其中，当将所述套筒安装在所述活塞杆主体上并且所述活塞端部附接到所述活塞杆主体时，所述圆柱形内表面设置在所述第一圆柱形外表面和所述第二圆柱形外表面中的每一个上并且与之重叠，并且

其中，所述活塞头部包括延伸至所述活塞头部中的中心孔以及延伸穿过所述活塞头部的主体并流体连接到所述中心孔的活塞端口。

5.根据权利要求4所述的活塞，其中，所述肩部与所述第二圆柱形外表面相邻并且相对于所述第二圆柱形外表面径向延伸。

6.根据权利要求4所述的活塞，其中，所述第二圆柱形外表面包括第一定心控制部分，所述第一定心控制部分构造成接合所述圆柱形内表面并且使所述套筒相对于所述活塞轴线对准。

7.根据权利要求6所述的活塞，其中，所述第一圆柱形外表面包括第二定心控制部分，所述第二定心控制部分构造成接合所述圆柱形内表面并且使所述套筒相对于所述活塞轴线对准。

8.根据权利要求7所述的活塞，其中，所述活塞杆主体包括沿所述第一圆柱形外表面布置的至少一个非定心部分，其中，所述活塞杆主体在所述第二定心控制部分处具有第一直径并且所述活塞杆主体在所述至少一个非定心部分处具有第二直径，并且其中，所述第一直径大于所述第二直径，使得当所述活塞杆主***于所述活塞内时，由于所述套筒设置在所述第二定心控制部分上，所述套筒的所述圆柱形内表面不与所述至少一个非定心部分接触。

9.根据权利要求8所述的活塞，其中，所述活塞杆主体包括邻近所述柄形成的凹部，所述活塞杆主体在所述凹部处具有第三直径，并且所述第三直径小于所述第二直径。

10.根据权利要求4所述的活塞，其中，所述柄、所述环和所述套筒在径向上彼此重叠。

11. 一种组装活塞的方法，所述方法包括：

将套筒滑动到活塞杆的第一部分上，使得所述套筒的周向内表面接触形成在所述活塞杆的所述第一部分上的第一定心控制部分并且在所述第一定心控制部分上滑动；以及

将在所述活塞杆的所述第一部分上形成的柄***至在所述活塞杆的第二部分上形成的承窝中，以将所述活塞杆的所述第一部分固定到所述活塞杆的所述第二部分，其中，所述套筒的所述周向内表面在形成于所述活塞杆的所述第二部分上的第二定心控制部分上滑动并且与所述第二定心控制部分接触，其中所述活塞杆的所述第二部分包括相对于所述第二定心控制部分径向延伸的肩部，其中环从所述肩部轴向延伸并且所述第二定心控制部分由所述环的圆柱形环外部形成，并且其中所述圆柱形环外部为所述活塞杆的所述第二部分的远侧部分，其中所述圆柱形环外部为所述活塞杆的第二部分的进入至所述套筒中并接触所述套筒的第一部件；

其中，所述第一定心控制部分和所述第二定心控制部分将所述套筒支撑在所述活塞杆上，并且使所述套筒在所述活塞杆的纵向轴线上对准。

12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述活塞杆的所述第一部分固定到所述活塞杆的所述第二部分包括接合在所述活塞杆的所述第一部分和所述活塞杆的所述第二部分上形成的连接螺纹。

Images