CN111648953A - 用于流体泵的可移除活塞杆套筒 - Google Patents

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Abstract

承磨套筒可移除地安装在活塞杆上。活塞杆包括活塞帽、活塞杆本体和活塞头，其中活塞帽和活塞头中的至少一个可从活塞杆本体移除。承磨套筒设置在活塞杆本体上并防止活塞杆接触设置在泵内的动态密封件。承磨套筒被机械地固定在所述活塞杆上、在活塞帽的帽肩部和活塞头的头肩部之间的圆柱形凹部中。

Description

用于流体泵的可移除活塞杆套筒
本申请为于2018年2月22日提交的发明名称为“用于流体泵的可移除活塞杆套筒”、申请号为201810154168.6的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月21日提交的名称为“REMOVEABLE PISTON ROD SLEEVEFOR FLUID PUMP(用于流体泵的可移除活塞杆套筒)”的美国临时申请第62/461,575号的优先权，其公开内容全部并入本文。
技术领域
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承磨套筒。
背景技术
流体分配***(诸如用于涂料和其它溶液的流体分配***)通常利用轴向排量泵从流体源引出流体并向下游驱动流体。轴向排量泵包括活塞，该活塞沿着其纵向轴线以往复运动的方式被驱动以泵送流体。当活塞往复运动时，流体被抽入泵并向下游驱动。排量泵包括动态密封件，以防止流体在活塞周围泄漏。由于多种因素的综合作用，例如泵送过程中产生的高压；诸如活塞和动态密封件之类的接合部件的周期性相对运动；以及泵送流体的研磨性质，活塞可能会出现明显的磨损。即使在活塞由高级硬化钢制成的情况下，泵送流体的研磨性质和高压也会对活塞造成过度的磨损。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，一种用于泵的活塞杆包括在第一端和第二端之间伸长的活塞杆本体、连接到所述第一端的活塞帽、以及连接到所述第二端的活塞头。所述活塞帽包括相对于所述第一端径向地延伸的帽肩部。所述活塞头包括相对于所述第二端径向地延伸的头肩部。圆柱形削减部(relief)围绕所述活塞杆本体在所述帽肩部和所述头肩部之间延伸，并且所述圆柱形削减部能够接纳承磨套筒。所述活塞杆本体可移除地连接到所述活塞帽和所述活塞头中的至少一个。
根据本公开的另一方面，一种泵包括具有上游端和下游端的缸体、安装在所述缸体中的动态密封件、以及延伸到所述缸体中并且穿过所述第一动态密封件的活塞。所述活塞被配置为在所述缸体内并且相对于所述动态密封件往复运动。所述活塞包括：在第一端和第二端之间伸长的活塞杆本体；连接到所述第一端并且包括头肩部的活塞帽；连接到所述第二端并且包括头肩部的活塞头；围绕所述活塞杆本体在所述帽肩部和所述头肩部之间延伸的圆柱形削减部；和在所述圆柱形削减部内安装在所述活塞杆本体上的承磨套筒。所述帽肩部相对于所述第一端径向地延伸。所述头肩部相对于所述第二端径向地延伸。所述圆柱形削减部在所述帽肩部和所述头肩部之间延伸。所述活塞杆本体可移除地连接到所述活塞帽和所述活塞头中的至少一个。在所述活塞在所述缸体内的往复泵送冲程期间，所述承磨套筒的外表面是所述活塞的接触所述动态密封件的唯一部分。
根据本公开的又一方面，一种更换承磨套筒的方法包括：将活塞杆的第一部分与所述活塞杆的第二部分分离；使第一承磨套筒滑离所述活塞杆的所述活塞杆本体；将第二承磨套筒滑动到所述活塞杆本体上；和通过将所述活塞杆的所述第一部分结合到所述活塞杆的所述第二部分，将所述第二承磨套筒夹在所述活塞杆的上游肩部和所述活塞杆的下游肩部之间。
根据本公开的又一个方面，一种用于活塞杆的可移除套筒，所述活塞杆具有活塞帽、活塞头和活塞杆本体，所述活塞杆本体在所述活塞帽和所述活塞头之间延伸并且可移除地连接至所述活塞帽和所述活塞头中的至少一个，所述可移除套筒包括：第一端，所述第一端配置成抵接所述活塞帽的帽肩部；第二端，所述第二端配置成抵接所述活塞头的头肩部；和在所述第一端和所述第二端之间延伸的圆柱形套筒本体。所述圆柱形套筒本体接纳所述活塞杆本体。所述圆柱形套筒本体由陶瓷形成。
附图说明
图1A是流体分配***的等距视图。
图1B是流体分配***的分解图。
图2A是排量泵的等距视图。
图2B是沿着图2A中所示的线B-B截取的图2A的排量泵的横截面图。
图3A是活塞的分解图。
图3B是活塞的横截面图。
图4A是活塞的分解图。
图4B是活塞的横截面图。
图5A是排量泵的横截面图。
图5B是活塞的分解图。
图5C是活塞的横截面图。
图6A是活塞的分解图。
图6B是活塞的横截面图。
具体实施方式
根据本公开的泵使活塞在缸体内往复运动以泵送各种流体，流体的示例包括涂料、水、油、污渍、涂饰剂、聚集体、涂层和溶剂等等。排量泵可产生高流体泵送压力，例如每平方英寸3,000至5,000磅或甚至更高。高流体泵送压力用于将流体雾化成喷雾以将流体施加到表面。高流体泵送压力的产生会导致泵的相对于彼此往复运动的部件的磨损加速。如本文进一步讨论的，本公开的各方面可减少或最小化排量泵中磨损的影响。
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。图1A和1B将被一起讨论。流体分配***10包括框架12、马达部分14、驱动壳体16、排量泵18、往复驱动装置20(图1B)、控制***22、进口软管24、供应软管26、分配软管28、壳体盖30和把手32。如图1B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。如图1B所示，排量泵18包括活塞50(其包括活塞杆52和承磨套筒54(在图2B至6B中示出))、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。进口软管24包括进口配合件76，并且供应软管26包括供应配合件78。
框架12支撑马达部分14，并且驱动壳体16安装到马达部分14。紧固件80a(图1B)延伸穿过驱动壳体16并进入马达部分14以将驱动壳体16固定到马达部分14。把手32通过紧固件80b(图1B)附接到驱动壳体16，该紧固件80b延伸穿过驱动壳体16并进入把手32。壳体盖30附接到驱动壳体16的上部38并包围驱动壳体16的上部38。驱动齿轮36设置在马达部分14内并通过齿轮孔口42而延伸到驱动外壳16的上部38中。驱动齿轮36由设置在马达外壳34内的马达(未示出)驱动。偏心驱动销37延伸到上部38中，并配置成接合连接杆70。可以使用任何期望的马达为驱动齿轮36提供动力。例如，流体分配***10可以通过电动、气动或液压来提供动力。
驱动壳体16的上部38与驱动壳体16的下部40成一体。齿轮孔口42延伸穿过上部38的后侧，并且连杆孔口44在上部38和下部40之间延伸穿过驱动壳体16。安装空腔46延伸到下部40中并配置成接纳排量泵18。防护装置48安装在下部40上并配置成覆盖安装空腔46。
往复驱动装置20设置在驱动壳体16内。驱动连杆72附接到连接杆70。连接杆70设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并进入安装空腔46。连接杆70附接到驱动齿轮36并由驱动齿轮36驱动，驱动齿轮36通过齿轮孔口42而延伸到上部38中。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至少部分地设置在安装空腔46内并且可以通过夹具60固定。夹具60围绕缸体56延伸，并且夹具60将排量泵18固定到驱动壳体16的下部40。尽管排量泵18被描述为通过设置在缸体56上的夹具60固定到驱动壳体16，但是应理解的是，排量泵18可以以任何合适的方式安装。例如，排量泵18可以包括配置成与驱动壳体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的本体。活塞50至少部分地设置在排量泵18内。活塞杆52通过缸体56的下游端64延伸到缸体56中。活塞杆52的从缸体56延伸出的一端与驱动连杆72连接，并且驱动连杆72配置成以往复运动的方式驱动活塞杆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的槽中的头部，或者活塞杆52可以被销接到驱动连杆72。
进口软管24在流体源和排量泵18之间延伸。进口配合件76连接到入口端口68以将流体提供到进口壳体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，以将流体从排量泵18提供到控制壳体74。供应配合件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和诸如喷***配器(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，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将流体提供到分配***10的下游。
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将跟随驱动齿轮36运动。连接杆70将驱动齿轮的旋转运动转换成驱动连杆72的线性运动，使得驱动连杆72通过连杆孔口44进行往复运动。因此，由于活塞杆52和驱动连杆72的连接，驱动连杆72以往复运动的方式驱动活塞50。以往复运动的方式驱动活塞50使得活塞50通过进口软管24和进口壳体58而将流体抽入排量泵18中，并且通过缸体56和供应软管26而向下游泵送流体。
流体通过进口软管24从外部源(例如桶)被抽出并通过入口端口68进入排量泵18。流体由活塞50驱动而通过排量泵18，并且流体通过缸体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并流到控制壳体74。流体通过分配软管28离开控制壳体74并向下游流到分配器，流体在分配器处可被分配用于任何期望的目的，例如用喷枪将涂料施加到表面上。排量泵18因此通过进口软管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，并且驱动流体通过分配软管28并到达以任何期望的方式施加流体的分配器。
图2A是排量泵18的等距视图。图2B是沿着图2A中的线B-B截取的排量泵18的横截面图。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、第一动态密封件86a和第二动态密封件86b。活塞50包括活塞杆52和承磨套筒54。活塞杆52包括活塞帽88、活塞杆本体90和活塞头92。承磨套筒54包括套筒本体94、第一端96和第二端98。活塞帽88包括承座100、帽肩部102和连接部分104。活塞杆本体90包括上游端106、下游端108、密封凹槽110和柄部112。活塞头92包括中心孔114、凸缘116、头肩部118和削减部119。缸体56包括出口端口66(如图2A所示)、第一流体腔室120、第二流体腔室122和内缸部124。进口壳体58包括入口端口68。第一止回阀82包括保持架126、第一球128和第一座130。第二止回阀84包括第二球132、第二座134和保持器136。动态密封件86a包括包封环138a和密封压盖140a，并且动态密封件86b包括包封环138b和密封压盖140b。大致下游方向由下游箭头表示，并且大致上游方向由上游箭头表示。
进口壳体58安装到缸体56。出口端口66延伸穿过缸体56。活塞50至少部分地设置在缸体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的大致伸长轮廓同轴地定向。活塞杆52通过帽63和填密螺母65延伸到缸体56中。活塞杆52沿纵向轴线L-L伸长。活塞杆52可以由任何合适的耐用材料形成，以承受与泵送相关的高压。例如，活塞杆52可以由钢、黄铜、铝或任何其他合适的金属加工或铸造而成。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，例如活塞帽88、活塞杆本体90和活塞头92可以被分别制造。
第一止回阀82安装在进口壳体58中。球保持架126设置在进口壳体58内，并且第一球128设置在球保持架126内。在一些示例中，球保持架126由聚合物模制而成，但是应该理解的是，球保持架126可以由任何合适的耐用材料形成，用于保持第一球体128通过重复振荡循环。第一座130设置在球保持架126和进口壳体58的入口端口68之间。第二止回阀84设置在活塞头92的中心孔114内。保持器136例如通过螺纹与活塞头92的内表面接合，以将第二座134固定在活塞头92内。在一些示例中，第二座134一体地形成在保持器136的下游端上。第二球132设置在活塞头92内。第二座134和保持器136相对于活塞头92固定。第一球128和第二球132可以由不锈钢或任何其它合适的材料形成，以分别与第一座130和第二座134形成密封。第一座130和第二座134可以由诸如碳化钨的高强度材料形成。
动态密封件86a设置在缸体56和活塞杆52之间。帽63和填密螺母65附接到缸体56的下游端108，并将动态密封件86a保持在缸体56内。包封环138a保持在缸体56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。承磨套筒54沿着活塞杆52的以下部分定位，该部分在活塞50的往复运动的整个范围内沿着纵向轴线L-L与包封环138a重叠。包封环138a围绕承磨套筒54并且与承磨套筒54紧密接合以围绕活塞50形成密封，从而防止泵送流体从缸体56的下游端108泄漏。包封环138a保持在密封压盖140a之间。密封压盖140a可以是金属保持环等等。包封环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92的削减部119上和该削减部119的周围，并提供活塞头92和缸体56之间的流体密封。包封环138b安装在活塞头92上并由密封压盖140b保持。凸缘116从活塞头92径向地延伸并设置在动态密封件86的下游端。凸缘116防止下游密封压盖140b以及因此防止包封环138b相对于活塞杆52在下游方向上移动。保持器136支撑上游密封压盖140b以防止密封压盖140b并因此防止包封环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相对于缸体56与活塞杆52一起往复运动。然而，应当理解，动态密封件86b可以安装在缸体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。密封压盖140b可以是金属保持环等等。包封环138b可以由皮革、聚合物和/或任何其他合适的密封材料形成。尽管排量泵18被示出为包括两个动态密封件86，但是应该理解的是，排量泵18可以包括任意数量的动态密封件86。此外，尽管动态密封件86被示出为包括包封环138的堆叠，但是应该理解的是，动态密封件86可以具有任何期望的构造，诸如单个聚合物环，其围绕缸体56内的活塞杆52装配并且包括与活塞杆52的外表面和/或缸体56的内缸部124接合和密封的内部和/或外部突出肋。
活塞杆本体90在活塞帽88和活塞头92之间延伸。承座100延伸到活塞帽88中。柄部112从活塞杆本体90的下游端108延伸并进入承座100中。柄部112被接纳在承座100中以可移除地连接活塞杆本体90和活塞帽88。在一些示例中，承座100包括内螺纹，并且柄部112包括外螺纹，该外螺纹被配置成与所述内螺纹相配合以连接活塞杆本体90和活塞帽88。但是应该理解，活塞杆本体90和活塞帽88可以以允许将活塞帽88从活塞杆本体90移除的任何期望的方式连接。例如，孔可以延伸穿过活塞帽88和柄部112，并且销可以被接纳在所述孔中以将柄部112固定在承座100内。活塞头92与活塞杆本体90成整体，使得活塞头92和活塞杆本体90由单个部件形成。然而，应该理解，活塞头92和活塞帽88都可以可移除地连接到活塞杆本体90，使得活塞杆52由三个可分离的部件形成。活塞帽88的连接部分104配置成连接到诸如往复驱动装置20的驱动机构，以便于活塞50的往复运动。帽肩部102是活塞帽88的相对于活塞杆本体90径向延伸的部分。头肩部118是活塞头92的相对于活塞杆本体90径向延伸的部分。帽肩部102和头肩部118限定围绕活塞杆本体90延伸的圆柱形削减部142。尽管本文使用术语头肩部118和帽肩部102，但应该理解，帽肩部102和头肩部118不必分别与活塞帽88和活塞头92成一体。帽肩部102和头肩部118可以是指分别较靠近活塞帽88和活塞头92、用于保持承磨套筒54的任何两个肩部。对帽肩部102的任何提及可以用术语第一肩部和/或下游肩部来代替，并且对于头肩部118的任何提及可以用术语第二肩部和/或上游肩部来代替。
承磨套筒54是管状的并且设置在活塞杆本体90上。承磨套筒54与活塞杆52同轴地对准，并且具体而言与活塞杆本体90同轴地对准。承磨套筒54设置在圆柱形削减部142中并且通过头肩部118和帽肩部102被固定在活塞杆本体90上。承磨套筒54的第一端96抵接头肩部118，并且承磨套筒54的第二端98抵接帽肩部102。在所示的示例中，承磨套筒54的内表面沿着套筒本体94的整个长度与活塞杆本体90的径向外表面接触。然而，应当理解，活塞杆本体90的中央部分可以具有减小的直径，使得在套筒本体94和活塞杆本体90之间形成腔室。在这样的示例中，活塞杆本体90的下游端108和上游端106的尺寸设计为保持与套筒本体94接触，同时腔室在上游端106和下游端108之间延伸，由此确保承磨套筒54和活塞杆本体90的同心度。在承磨套筒54安装在活塞杆52上的情况下，活塞50在活塞帽88、承磨套筒54和活塞头92之间沿纵向轴线L-L具有均匀的外径。
承磨套筒54可以由与活塞杆52不同的材料形成。例如，承磨套筒54可以由金属或陶瓷等形成。承磨套筒54也可以在使用前硬化。在一些示例中，承磨套筒54由氧化钇稳定的氧化锆、氧化铝、碳化钨和氮化硅等形成。承磨套筒54因此可以由比活塞杆52的金属更硬的材料形成，使得承磨套筒54能够更好地承受泵送过程中经受的摩擦力。在承磨套筒54是活塞50的与动态密封件86a接触的唯一部件的情况下，活塞杆52可由较软的金属形成，和/或可经受比承受在泵送期间引起的研磨通常需要的更少的硬化。
承磨套筒54可从活塞杆52移除。通过旋转活塞帽88以将柄部112从承座100旋出，活塞帽88从活塞杆本体90拆卸。在活塞帽88被移除的情况下，承磨套筒54可从活塞杆本体90被拉出。通过将承磨套筒54滑动到活塞杆本体90上并将活塞帽88螺纹连接到活塞杆本体90上，承磨套筒54安装在活塞杆52上。因此，承磨套筒54可以被快速且有效地更换以为活塞50提供新的承磨表面。
密封凹槽110延伸到活塞杆本体90的靠近活塞头92的上游端106。密封凹槽110接纳设置在活塞杆本体90和承磨套筒54之间的密封件144。密封件144防止泵送流体移动到活塞杆本体90和套筒本体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，应该理解，密封件144可以是用于防止泵送流体在活塞杆本体90和套筒本体94之间移动的任何合适的构造。例如，密封件144可以是设置在头肩部118上并被捕获在头肩部118和承磨套筒54的第一端96之间的垫圈。此外，尽管密封件144被描述为设置在密封凹槽110内，但应该理解，密封件144可以以任何期望的方式被保持。例如，密封件144可以设置在头肩部118上，并且承磨套筒54的第一端96可以包括斜面以适配密封件144并且保持头肩部118上的密封。在其他示例中，承磨套筒54可以包括延伸到套筒本体94中的凹槽以接纳密封件144。
在操作期间，活塞50通过诸如往复驱动装置20的驱动机构沿纵向轴线L-L被驱动通过上冲程和下冲程，以将流体抽到排量泵18中并将流体从排量泵18向下游驱动。在上冲程期间，活塞50沿着纵向轴线L-L在下游方向(由图2B中的下游箭头表示)上被牵引。当活塞50在下游方向上移动时，由于活塞头92和动态密封件86b在下游方向上移位，第一流体腔室120的容积增大并且第二流体腔室122的容积减小。膨胀的第一流体腔室120经历真空状态，该真空状态导致第一球128移位到打开位置，在打开位置，第一球128从第一座130脱离。流动路径因此通过第一止回阀82打开，并且流体通过入口端口68和第一止回阀82被抽到第一流体腔室120中。在上冲程期间，第二球132被推到第二座134上并与第二座134形成密封，以防止第二流体腔室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，第二流体腔室122内的流体通过缸体56中的出口端口66向下游驱动。
在完成上冲程之后，活塞50反向行进并被驱动通过下冲程。在下冲程期间，活塞50在上游方向(由图2B中的上游箭头所示)上被驱动。在下冲程期间，第一流体腔室120的容积减小并且第二流体腔室122的容积增大。当活塞50从上冲程切换到下冲程时，第二球132从第二座134脱离，从而在第一流体腔室120和第二流体腔室122之间提供穿过活塞头92的流动路径。第一球128接合第一座130，从而关闭第一止回阀82并且防止流体通过入口端口68从第一流体腔室120回流。当活塞50移动通过下冲程时，第一流体腔室120内的流体通过保持器136、活塞头92、第二止回阀84和活塞端口146(如图3A至4B和5B至6B所示)向下游流动到第二流体腔室122。出口端口66与第二流体腔室122能畅通地流体连通，并且如应该理解的那样，在活塞50的上冲程和下冲程期间，流体通过出口端口66向下游被驱动。
在上冲程和下冲程期间，动态密封件86防止流体和空气在缸体56的内表面和活塞50的外表面之间流动。两个动态密封件86被紧密地容纳以在第一流体腔室120和第二流体腔室122中建立真空条件，并且以在活塞50的往复循环期间施加正压。在活塞50的往复运动期间，承磨套筒54是活塞50的与动态密封件86a接触的唯一部分。因此，承磨套筒54防止动态密封件86a的任何部分与活塞杆52的任何部分(包括活塞帽88、活塞杆本体90和活塞头92)接触。因此，承磨套筒54保护活塞杆52免受由在活塞杆52和动态密封件86a的交界处的相对运动造成的磨损。
承磨套筒54提供了显著的优点。承磨套筒54经受由活塞50相对于动态密封件86a的往复运动引起的所有摩擦力。由于承磨套筒54是活塞50的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/或可经历较少的硬化，从而降低制造成本。此外，通过将活塞帽88从活塞杆本体90旋出、将承磨套筒54从活塞杆本体90拉出、并且在活塞杆本体90上更换新承磨套筒54，能够在活塞杆52上容易地移除和更换承磨套筒54。承磨套筒54是可移除的，这节省了成本并减少了以前更换磨损活塞50所需的停机时间。在尤其研磨的环境中，承磨套筒54可以由适当坚固而又便宜的材料制成，以便在整个泵送过程中进行多次替换同时利用单个活塞50。
图3A是活塞50的分解图。图3B是活塞50的横截面图。图3A和3B将被一起讨论。活塞50包括活塞杆52和承磨套筒54。活塞杆52包括活塞帽88、活塞杆本体90和活塞头92。承磨套筒54包括套筒本体94、第一端96和第二端98。活塞帽88包括承座100、帽肩部102和连接部分104。活塞杆本体90包括上游端106、下游端108、密封凹槽110和柄部112。活塞头92包括中心孔114、凸缘116、头肩部118和活塞端口146。
活塞杆本体90与活塞头92成整体并从活塞头92纵向地延伸。中心孔114延伸到活塞头92中并配置成接纳止回阀，例如第二止回阀84(图2B和图4中所示)。活塞端口146延伸穿过活塞头92并且提供用于使流体向下游流出活塞头92的流动路径。凸缘116从活塞头92径向地延伸并且配置成支撑诸如围绕削减部119安装的动态密封件86b(图2B和图4中所示)的密封件。头肩部118相对于活塞杆本体90从活塞头92径向地延伸，并且设置在活塞杆本体90的上游端106附近。密封凹槽110延伸到活塞杆本体90的上游端106中。密封凹槽110接纳密封件144。
柄部112从活塞杆本体90的下游端108延伸，并且配置成接合承座100。柄部112固定在承座100内以将活塞杆本体90附接到活塞帽88。连接部分104从活塞帽88延伸并配置成与驱动机构(例如往复驱动装置20(图1B中所示))接合以便于活塞50的往复运动。帽肩部102相对于活塞杆本体90从活塞帽88径向地延伸。在一些示例中，柄部112包括外螺纹，该外螺纹配置成与承座100中的内螺纹配合。在其他示例中，孔延伸穿过柄部112和承座100，并且该孔配置成接纳销以将柄部112固定在承座100内，从而连接活塞帽88和活塞杆本体90。
帽肩部102和头肩部118限定了圆柱形削减部142，其在活塞帽88和活塞头92之间沿活塞杆本体90的长度轴向地延伸。承磨套筒54设置在活塞杆本体90上、圆柱形削减部142中，并且在活塞帽88和活塞头92之间延伸。套筒本体94是圆柱形的，并接纳活塞杆本体90。在承磨套筒54设置在活塞杆本体90上的情况下，承磨套筒54的第一端96抵接头肩部118，并且承磨套筒54的第二端98抵接帽肩部102。
承磨套筒54通过头肩部118和帽肩部102固定在活塞杆本体90上。承磨套筒54覆盖活塞杆本体90，使得在操作期间防止活塞杆本体90接触诸如动态密封件86a(图2B和4所示)的研磨磨损表面。承磨套筒54是活塞50的可更换承磨部件，其通过防止活塞杆52和动态密封件86a之间的直接接触而延长了活塞杆52的使用寿命。在承磨套筒54安装在活塞杆52上的情况下，活塞50在活塞帽88、承磨套筒54和活塞头92之间具有均匀的外径。如上所述，承磨套筒54可以由任何期望的材料制成，例如金属或陶瓷。
承磨套筒54被机械地固定在活塞杆52上。不使用粘合剂来将承磨套筒54固定在活塞杆52上。将承磨套筒54机械地固定在活塞杆52上有利于承磨套筒54的移除和更换。由头肩部118和帽肩部102施加在承磨套筒54上的夹紧力将承磨套筒54固定在活塞杆52上。为了移除承磨套筒54，活塞帽88相对于活塞杆本体90旋转以从承座100拧下柄部112，并且将活塞帽88从活塞杆本体90拉出。在活塞帽88被移除的情况下，承磨套筒54可以从活塞杆本体90拉出。为了将承磨套筒54安装在活塞杆52上，将承磨套筒54滑动到活塞杆本体90上，使得柄部112从承磨套筒54的第二端98延伸出。活塞帽88通过将柄部112螺纹连接到承座100中而附接到活塞杆本体90。在活塞帽88重新附接到活塞杆本体90的情况下，承磨套筒54被固定在头肩部118和帽肩部102之间。
承磨套筒54提供显著的优点。承磨套筒54保护活塞杆52免于经受由于相对于动态密封件86a的移动而发生的磨损。由于承磨套筒54经受由动态密封件86a引起的所有磨损，活塞杆52可以由较软的金属制成和/或可以经历较少的硬化，从而节省制造成本。另外，承磨套筒54是可更换的，从而通过允许使用者更换承磨套筒54并继续使用相同的活塞杆52来延长活塞杆52的使用寿命，这节省了更换成本。承磨套筒54通过头肩部118和帽肩部102保持在活塞杆本体90上，而不使用粘合剂，这有利于承磨套筒54的快速且有效的移除和更换。
图4A是活塞50'的分解图。图4B是活塞50'的横截面图。活塞50'包括活塞杆52'和承磨套筒54。活塞杆52'包括活塞帽88'、活塞杆本体90'和活塞头92'。承磨套筒54包括套筒本体94、第一端96和第二端98。活塞帽88'包括帽肩部102'和连接部分104'。活塞杆本体90'包括上游端106'、下游端108'、密封凹槽110'和柄部112'。活塞头92'包括承座100'、中心孔114'、凸缘116'、头肩部118'、削减部119'和活塞端口146'。
活塞杆本体90'与活塞帽88'成整体并从活塞帽88'纵向地延伸。连接部分104'从活塞帽88'延伸并配置成接合诸如往复驱动装置20(图1B中所示)的驱动构件，以便于活塞50'的往复运动。帽肩部102'相对于活塞杆本体90'从活塞帽88'径向地延伸，并且设置在活塞杆本体90'的下游端108'附近。柄部112'从活塞杆本体90'的上游端106'延伸并且包括外螺纹。密封凹槽110'延伸到活塞杆本体90'的靠近柄部112'的上游端106'中，并且密封凹槽110'接纳密封件144。密封件144可以是用于防止流体移动到承磨套筒54和活塞杆本体90'之间的交界处的任何合适的密封件。例如，密封件144可以是弹性体O形环。
承座100'延伸到活塞头92'的下游端中，并且中心孔114'延伸到活塞头92'的上游端中。承座100'包括内螺纹，该内螺纹被配置成与柄部112'上的外螺纹配合以附接活塞头92'和活塞杆本体90'。活塞端口146'延伸穿过活塞头92'并与中心孔114'流体连通。活塞端口146'提供使流体向下游流出活塞头92'的流动路径。凸缘116'从活塞头径向地延伸，并配置成支撑密封件，例如围绕削减部119'安装的动态密封件86b(图2B和5A中所示)。头肩部118'形成在活塞头92'的相对于活塞杆本体90'径向地延伸的部分上。
帽肩部102'和头肩部118'限定圆柱形削减部142'，其在活塞帽88'和活塞头92'之间沿着活塞杆本体90'的长度延伸。承磨套筒54设置在圆柱形削减部142'中并且在活塞帽88'和活塞头92'之间延伸。套筒本体94是圆柱形的并且围绕活塞杆本体90'。承磨套筒54的第一端96抵接头肩部118'，并且承磨套筒54的第二端98抵接帽肩部102'。在承磨套筒54安装在活塞杆52'上的情况下，活塞50'在活塞帽88'、承磨套筒54和活塞头92'之间具有均匀的外径。承磨套筒54覆盖活塞杆本体90'，使得当活塞50'在操作期间往复运动时，防止活塞杆本体90'接触研磨磨损表面，例如动态密封件86a。承磨套筒54是活塞50'的可更换承磨部件，其延长了活塞杆52'的寿命。如上所述，承磨套筒54可以由任何期望的材料制成，例如金属或陶瓷。
承磨套筒54通过由头肩部118'和帽肩部102'施加在承磨套筒54上的夹紧力而被机械地固定在活塞杆52'上。不使用粘合剂来将承磨套筒54固定在活塞杆52'上。机械地固定承磨套筒54有利于承磨套筒54的移除和更换。为了移除承磨套筒54，活塞头92'相对于活塞杆本体90'旋转以从承座100'拧下柄部112'。将活塞头92'从活塞杆本体90'拉出。在活塞头92'被移除的情况下，将承磨套筒54从活塞杆本体90'拉出。为了将承磨套筒54安装在活塞杆52'上，将承磨套筒54滑动到活塞杆本体90'上，使得柄部112'从承磨套筒54的第一端96延伸出。活塞头92'通过将柄部112'螺纹连接到承座100'中而附接到活塞杆本体90'。在活塞头92'重新附接到活塞杆本体90'的情况下，承磨套筒54被固定在头肩部118'和帽肩部102'之间。
图5A是包括活塞50”的排量泵18的横截面图。图5B是活塞50”的分解图。图5C是活塞50”的横截面图。图5A至5C将被一起讨论。排量泵18在功能上类似于图2A和2B中所示的排量泵18。因此，用相同的数字来表示相同的部分，并且相同的部分的操作和排布将不再详细讨论。
活塞50”包括活塞杆52”和承磨套筒54。活塞杆52”包括活塞帽88”、活塞杆本体90”和活塞头92”。承磨套筒54包括套筒本体94、第一端96和第二端98。活塞帽88”包括帽肩部102”、连接部分104”和柄部112”。活塞杆本体90”包括承座100”、上游端106”、下游端108”和密封凹槽110”。活塞头92”包括中心孔114”、凸缘116”、头肩部118”、削减部119”和活塞端口146”。
活塞50”沿纵向轴线L-L延伸并配置成将流体驱动通过排量泵18。活塞杆52”通过帽63和填密螺母65延伸到缸体中，并沿着纵向轴线L-L伸长。活塞杆52”可以由任何合适的耐用材料形成，以承受与泵送相关的高压。例如，活塞50”可以由钢、黄铜、铝或任何其他合适的金属加工或铸造而成。在一些示例中，活塞50”可以由硬化的440C不锈钢形成。
柄部112”从活塞帽88”延伸并被接纳在承座100”内。在一些示例中，承座100”包括内螺纹并且柄部112”包括外螺纹，该外螺纹配置成与承座100”中的内螺纹相配合以将活塞帽88”固定到活塞杆本体90”。在其他示例中，孔可以延伸穿过承座100”和柄部112”，并且该孔可以接纳销以将活塞帽88”固定到活塞杆本体90”。这样，活塞帽88”可移除地连接到活塞杆本体90”。活塞帽88”的连接部分104”配置成将活塞50”连接至在操作期间驱动活塞50”进行往复运动的驱动机构。如图所示，连接部分104”包括用于接纳销的孔口，该销通过诸如往复驱动装置20(图2B中所示)的驱动装置以往复方式被驱动，以便于活塞50”的往复运动。帽肩部102”相对于活塞杆本体90”从活塞帽88”径向地延伸。
活塞杆本体90”与活塞头92”成整体并且沿着纵向轴线L-L伸长。承座100”延伸到活塞杆本体90”的下游端108”中并接纳柄部112”。承座100”可以包括内螺纹，该内螺纹配置成与柄部112”上的外螺纹配合，使得接合的螺纹将活塞帽88”固定到活塞杆本体90”。密封凹槽110”延伸到活塞杆本体90”的靠近活塞头92”的上游端106”。密封件144至少部分地设置在密封凹槽110”内。密封件144在活塞杆本体90”和承磨套筒54之间提供了不透流体的密封，并且可以是用于防止泵送流体流入活塞杆本体90”和套筒本体94之间的交界处的任何期望的构造。在一些示例中，密封件144是O形环，如弹性体O形环。然而，应该理解，密封件144可以是用于防止泵送流体在活塞杆本体90”和承磨套筒54之间移动的任何合适的构造。
头肩部118”相对于活塞杆本体90”从活塞头92”径向地延伸。中心孔114”延伸到活塞头92”的上游端中并接纳第二止回阀84。活塞端口146”延伸穿过第二止回阀84下游的活塞头92”，并且活塞端口146”在中心孔114”和第二流体腔室122之间提供流动路径以允许泵送流体向下游流出活塞头92”。凸缘116”从活塞头92”径向地延伸，并为动态密封件86b提供下游支撑，以防止动态密封件86b在活塞50”的往复运动期间向下游移位。动态密封件86b设置在活塞头92”上的削减部119”的周围。
头肩部118”和帽肩部102”限定了圆柱形削减部142”，其沿活塞杆本体90”的纵向长度延伸。承磨套筒54设置在圆柱形削减部142”中并且围绕活塞杆本体90”。套筒本体94是管状的并配置成接纳活塞杆本体90”。承磨套筒54沿着活塞杆52”的以下部分定位，该部分在活塞杆52”的往复运动的整个范围内沿着纵向轴线L-L与包封环138a重叠。承磨套筒54与活塞杆52”同轴地对准，特别是与活塞杆本体90”同轴地对准。承磨套筒54的第一端96抵接头肩部118”，并且承磨套筒54的第二端98抵接帽肩部102”。尽管本文使用术语头肩部118”和帽肩部102”，但是应理解，帽肩部102”和头肩部118”不必分别与活塞帽88”和活塞头92”成一体。帽肩部102”和头肩部118”可以是指分别较靠近活塞帽88”和活塞头92”、用于保持承磨套筒54的任何两个肩部。对帽肩部102”的任何提及可以用术语第一肩部和/或下游肩部来代替，对于头肩部118”的任何提及可以用术语第二肩部和/或上游肩部来代替。
承磨套筒54通过头肩部118”和帽肩部102”被机械地固定在活塞杆本体90”上。不使用粘合剂来将承磨套筒54固定在活塞杆52”上。将承磨套筒54机械地固定在活塞杆本体90”上有利于承磨套筒54的移除和更换。为了从活塞杆52”移除承磨套筒54，活塞帽88”相对于活塞杆本体90”旋转以从承座100”拧下柄部112”。活塞帽88”从活塞杆本体90”拉离。在活塞帽88”被移除的情况下，将承磨套筒54从活塞杆本体90”拉出。为了将承磨套筒54安装在活塞杆52”上，将承磨套筒54滑动到活塞杆本体90”上。活塞帽88”通过将柄部112”螺纹连接到承座100”中而附接到活塞杆本体90”。在活塞头92”重新附接到活塞杆本体90”的情况下，承磨套筒54完全包围活塞杆本体90”，并被固定在头肩部118”和帽肩部102”之间。
在操作期间，活塞50”在缸体56内并且相对于动态密封件86a往复运动。承磨套筒54是活塞50”的在该活塞50”往复运动期间与动态密封件86a接触的唯一部分。这样，承磨套筒54防止动态密封件86a的任何部分接触活塞杆52”(包括活塞帽88”、活塞杆本体90”和活塞头92”)。承磨套筒54经受在动态密封件86a和活塞50”的交界处产生的所有摩擦力。因此，承磨套筒54保护活塞杆52”免于经受由相对于动态密封件86a的运动引起的磨损。
如上所述，承磨套筒54可以由与活塞杆52”不同的材料形成。活塞杆52”通常是金属的。承磨套筒54可以由金属或陶瓷等形成，承磨套筒54可以在使用之前被硬化。在一些示例中，承磨套筒54由氧化钇稳定的氧化锆、氧化铝、碳化钨和氮化硅等形成。承磨套筒54因此可以由比活塞杆52”的金属更硬的材料形成，使得承磨套筒54能够更好地承受在泵送期间经受的摩擦力。在承磨套筒54由金属形成的示例中，承磨套筒54的金属可以不同于活塞杆52”的金属和/或可以被处理(例如热处理)以具有与活塞杆52”不同的性质。在承磨套筒54是活塞50”的与动态密封86a接触的唯一部分的情况下，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经历的研磨通常需要的更少的硬化。在一些示例中，承磨套筒54由与活塞杆52”相同的材料制成。然而，应该理解，无论承磨套筒54由何种材料制成，承磨套筒54都是活塞50”的在操作期间与动态密封件86a接合的唯一部分。
承磨套筒54提供显著的优点。承磨套筒54经受由活塞50”相对于动态密封件86a的往复运动引起的所有摩擦力。由于承磨套筒54是活塞50”的经受在往复运动期间产生的磨损的唯一部分，活塞杆52”可由较软的金属形成和/或可经历较少的硬化，从而降低制造成本。此外，通过将活塞帽88”从活塞杆本体90”旋下、将承磨套筒54从活塞杆本体90”拉出、并且在活塞杆本体90”上更换新承磨套筒54，能够容易地在活塞杆52”上移除和更换承磨套筒54。承磨套筒54是可移除的，这节省了成本并且减少了以前更换活塞50”的磨损元件所需的停机时间。承磨套筒54消除了更换活塞杆52”的需求，从而降低了操作成本。
图6A是活塞50”'的分解图。活塞50”'包括活塞杆52”'和承磨套筒54。活塞杆52”'包括活塞帽88”'、活塞杆本体90”'和活塞头92”'。承磨套筒54包括套筒本体94、第一端96和第二端98。活塞帽88”'包括盖肩部102”'和连接部分104”'。活塞杆本体90”'包括承座100”'、上游端106”'和下游端108”'。活塞头92”'包括柄部112”'、中心孔114”'、凸缘116”'、头肩部118”'和活塞端口146”'。柄部112”'包括密封凹槽110”'。
活塞杆本体90”'与活塞帽88”'成整体并从活塞帽88”'纵向地延伸。连接部分104”'设置在活塞帽88”'上，并配置成与诸如往复驱动装置20的驱动构件接合，以便于在操作期间活塞50”'的往复运动。在所示的示例中，连接部分104”'包括贯穿其中延伸的孔口，该孔口配置成接纳销从而以往复运动的方式驱动活塞50”'。帽肩部102”'相对于活塞杆本体90”'从活塞帽88”'径向地延伸。帽肩部102”'设置在活塞杆本体90”'的下游端108”'附近。承座100”'延伸到活塞杆本体90”'的上游端106”'中。在一些示例中，承座100”'包括内螺纹。
柄部112”'从活塞头92”'的下游端延伸。在一些示例中，柄部112”'包括配置成与承座100”'的内螺纹配合的外螺纹。这样，柄部112”可以螺纹接合到承座100”中，以将活塞头92”'固定到活塞杆本体90”'。密封凹槽110”'围绕柄部112”'周向地延伸。密封件144至少部分地设置在密封凹槽110”'中。中心孔114”'延伸到活塞头92”'的上游端中。活塞端口146”'延伸穿过活塞头92”'并且与中心孔114”'流体连通。活塞端口146”'提供用于使流体向下游流出活塞头92”'的流动路径。凸缘116”'从活塞头径向地延伸并且配置成支撑密封件，诸如动态密封件86b(图2B和5A中示出)。头肩部118”'相对于活塞杆本体90”'从活塞头92”'径向地延伸。
帽肩部102”'和头肩部118”'限定圆柱形削减部142”'，其在活塞帽88”'和活塞头92”'之间沿着活塞杆本体90”'的长度延伸。承磨套筒54设置在圆柱形削减部142”'中。套筒本体94是圆柱形的并围绕活塞杆本体90”'。承磨套筒54的第一端96抵接头肩部118”'，并且承磨套筒54的第二端98抵接帽肩部102”'。在将承磨套筒54安装在活塞杆52”'上的情况下，活塞杆52”'在活塞帽88”'、承磨套筒54和活塞头92”'之间具有均匀的外径。承磨套筒54包围活塞杆本体90”'，使得在操作期间防止活塞杆本体90”'接触研磨磨损表面，例如动态密封件86a。承磨套筒54是活塞50”'的可更换承磨部件。如上所述，承磨套筒54可以由任何期望的材料制成，例如金属或陶瓷。
承磨套筒54通过由头肩部118”'和帽肩部102”'施加在承磨套筒54上的夹紧力而被机械地固定在活塞杆52”'上。不使用粘合剂而将承磨套筒54固定在活塞杆52”'上。机械地固定承磨套筒54便于承磨套筒54的移除和更换。为了从活塞杆52”'移除承磨套筒54，活塞头92”'相对于活塞杆本体90”'旋转以从承座100”'拧下柄部112”'。活塞头92”'从活塞杆本体90”'拉出。在活塞头92”'被移除的情况下，承磨套筒54被拉出活塞杆本体90”'。为了将承磨套筒54安装在活塞杆52”上，将承磨套筒54滑动到活塞杆本体90”上。活塞头92”'通过将柄部112”'螺纹连接到承座100”'中而附接到活塞杆本体90”。在活塞头92”'重新附接到活塞杆本体90”'的情况下，承磨套筒54被固定在头肩部118”'和帽肩部102”'之间。
虽然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，可以做出各种改变并且可以用等同物替换其元件，而不脱离本发明的范围。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明不旨在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 (20)

1.一种用于通过涂料喷涂***的排量泵泵送涂料的活塞，所述活塞包括：
活塞杆，具有沿轴线在第一端与第二端之间伸长的活塞杆本体；
活塞头，连接至所述第二端；
圆柱形削减部，围绕所述活塞杆本体延伸；以及
承磨套筒，围绕在所述圆柱形削减部内的所述活塞杆本体设置；
其中，通过延伸到所述活塞头的接纳部分中的所述活塞杆的安装部分，所述活塞杆本体可移除地连接到所述活塞头。
2.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述接纳部分是形成在所述活塞头中的承座，并且所述安装部分是从所述第二端突出的柄部。
3.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述柄部从所述第二端轴向地延伸。
4.根据权利要求2所述的活塞，其中，在所述承座和所述柄部上形成有接合的螺纹，所述接合的螺纹将所述活塞头固定到所述活塞杆本体。
5.根据权利要求1所述的活塞，其中，在所述活塞头中设置有止回阀。
6.根据上述权利要求中任一项所述的活塞，其中，动态密封件设置在所述活塞头的外表面上。
7.根据权利要求6所述的活塞，其中，所述动态密封件由多个包封环形成。
8.根据权利要求1所述的活塞，还包括：
设置在所述第一端的活塞帽，所述活塞帽包括径向突出的连接部分。
9.根据权利要求1-5和8中任一项所述的活塞，其中，所述活塞头包括活塞头第一端和活塞头第二端，所述接纳部分延伸到所述活塞头第一端中，并且中心孔延伸到所述活塞头第二端中，其中，至少一个端口延伸穿过活塞头的外表面并且与所述中心孔流体连通。
10.根据权利要求9所述的活塞，其中，所述活塞头包括从所述活塞头的外表面径向延伸的凸缘。
11.根据权利要求10所述的活塞，其中，在所述活塞头第二端与所述凸缘之间的所述活塞头上形成有削减部，所述削减部配置成接纳动态密封件。
12.根据权利要求10所述的活塞，其中，所述至少一个端口的至少一部分延伸穿过所述凸缘。
13.根据权利要求9所述的活塞，其中，所述活塞头包括形成在所述活塞头第一端处的头肩部，所述头肩部至少部分地限定所述圆柱形削减部。
14.一种用于涂料喷涂***的排量泵，所述排量泵包括：
具有上游端和下游端的缸体；
安装在所述缸体中的第一动态密封件；以及
根据权利要求1所述的活塞，其中，所述活塞穿过所述第一动态密封件延伸到所述缸体中；
其中，所述活塞配置成在所述缸体内并且相对于所述第一动态密封件往复运动；并且
其中，所述承磨套筒设置在所述第一动态密封件和所述活塞之间，使得所述承磨套筒是在往复运动期间所述活塞的接触所述第一动态密封件的唯一部分。
15.根据权利要求14所述的排量泵，还包括：
第二动态密封件，设置在所述活塞头的外表面上，其中，所述第二动态密封件配置成相对于所述缸体往复运动。
16.一种用于通过涂料喷涂***的排量泵泵送涂料的活塞，所述活塞包括：
沿轴线在第一端与第二端之间伸长的活塞杆本体；
连接至第二端的活塞头；以及
安装在所述活塞头的外表面上的第一动态密封件；
其中，通过延伸到所述活塞头的接纳部分中的所述活塞杆的安装部分，所述活塞杆本体可移除地连接到所述活塞头。
17.根据权利要求16所述的活塞，其中，所述接纳部分是形成在所述活塞头中的承座，并且所述安装部分是从所述第二端突出的柄部。
18.根据权利要求17所述的活塞，其中，所述柄部包括外螺纹并且所述承座包括内螺纹，所述内螺纹配置成与所述外螺纹配合以将所述活塞头固定至所述活塞杆本体。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的活塞，其中，所述活塞头包括活塞头第一端和活塞头第二端，所述接纳部分延伸到所述活塞头第一端中，并且中心孔延伸到所述活塞头第二端中，其中，至少一个端口延伸穿过活塞头的外表面并且与所述中心孔流体连通。
20.根据权利要求19所述的活塞，其中，所述活塞头包括从所述活塞头的外表面径向延伸的凸缘，并且其中，所述至少一个端口设置在所述凸缘的第一侧上并且所述第一动态密封件设置在所述凸缘的第二侧上。
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