一种具有仿生覆瓦状结构的活塞的制作方法

本实用新型涉及弹性活塞技术领域，更具体的说是涉及一种具有仿生覆瓦状结构的活塞。

背景技术：

由橡胶、尼龙、聚氨酯等材料制成的活塞作为往复式泵的核心零部件之一。通过活塞在缸套内的往复运动，将带有压力的工作介质注入到井口内部。由于活塞自身磨损及摩擦副之间存在的杂质，使活塞表面发生磨损，破坏了活塞与缸套之间润滑油膜的连续性，并且活塞自身往复运动产生的摩擦热，降低了活塞的耐磨性能，减小了活塞的使用寿命。活塞的磨损不仅缩短了使用寿命，而且降低了活塞的密封性和润滑性，更加剧了活塞的磨损，严重影响了活塞的更换周期。

据统计我国每年石油钻井行业活塞消耗量多达亿元，而活塞在使用过程中的主要失效形式为表面磨损。

植物的花朵包括旋转状和覆瓦状，旋转状指花瓣或萼片每一片的一边覆盖相邻一片的边缘，而另一边又被另一相邻一片的一边所覆盖，如棉、牵牛的花。覆瓦状和旋转状相似，只是花瓣或萼片的各片中有一片或二片完全在外，另一片完全在内，如油菜、蔷薇的花。

因此如何提供一种提高活塞耐磨性、延长使用寿命，具有仿生覆瓦状结构的活塞是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种具有仿生覆瓦状结构的活塞，通过在弹性材料制成的活塞表面加工仿生覆瓦状结构，提高活塞耐磨性、润滑性、散热性和密封性能，从而延长活塞使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有仿生覆瓦状结构的活塞，包括弹性活塞，在所述弹性活塞与缸套的接触面上加工有仿生覆瓦状结构，所述仿生覆瓦状结构采用单向或双向的方式排布；所述仿生覆瓦状结构由若干个等距均匀分布的瓦状件组成。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述弹性活塞加工有倒角的一端为顶端，另一端为底端；所述覆瓦状结构与所述弹性活塞底端的距离为l1，所述覆瓦状结构与所述弹性活塞顶端的距离为l2，l1和l2为所述弹性活塞壁厚h的0.1～1.0倍。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，相邻所述瓦状件间距为d2，d2为l1或l2的0.5～2倍。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述瓦状件顶端宽度为d1，d1为d2的1～3倍。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述瓦状件为截面带有弧度的瓦状件。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述瓦状件外圆弧半径为r1，r1为l1的3～7倍；所述瓦状件的外圆弧半径为r2，r2为r1的0.4～0.8倍。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述瓦状件的截面为直线型，所述瓦状件与所述弹性活塞的轴线夹角为α为30°。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述弹性活塞采用橡胶或尼龙或聚氨酯制成。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述仿生覆瓦状结构通过模具或线切割的加工方式制造。

优选的，在上述一种具有仿生覆瓦状结构的活塞中，所述弹性活塞中心加工有活塞杆连接孔，所述弹性活塞与活塞杆通过螺栓固定连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种具有仿生覆瓦状结构的活塞，在弹性活塞表面加工覆瓦状结构，相邻具有弹性的覆瓦状结构可分散弹性活塞表面压力，提高活塞耐磨性，并且覆瓦状结构增加弹性活塞散热面积，减小热疲劳效应对弹性活塞磨损性能的影响，进一步提高活塞的耐磨性能，从而提高活塞密封性。

本实用新型通过在弹性活塞表面加工覆瓦状结构，增加了弹性活塞与缸套之间的润滑油存储量，为弹性活塞表面提供充分的润滑油，提高弹性活塞的润滑性和散热性能，同时也可容纳杂质，减小对弹性活塞以及缸套表面的磨损。

弹性活塞的往复直线运动以及弹性的覆瓦状结构，使覆瓦结构内的润滑油在活塞表面形成分布均匀、连续且具有压力的润滑油膜，改善活塞的润滑条件，提升活塞的耐磨性和密封性，提高活塞的使用寿命，降低活塞磨损带来的社会经济损失。

本实用新型可广泛应用石油钻井、民用钻井等工业领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为实施例一安装示意图；

图2为实施例二结构示意图；

图3为图2中a部的放大图；

图4为图2中b部的放大图；

图5为弹性活塞上覆瓦状结构采用双向排布方式时的结构示意图；

图6为图5中c部的放大图；

图7为瓦状件截面为直线型时与弹性活塞的轴线夹角α的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

表面具有仿生覆瓦结构的弹性活塞3应用在泥浆泵行业领域，通过车削加工方法在弹性活塞3表面制备线性倾斜仿生覆瓦结构。安装前将弹性活塞3表面均匀涂满润滑油或润滑油脂，通过螺栓连接方式与活塞杆1进行连接，并拧紧活塞杆1顶端螺母5。

一种具有仿生覆瓦状结构的活塞，包括弹性活塞3，在弹性活塞3与缸套2的接触面上加工有仿生覆瓦状结构，仿生覆瓦状结构采用单向或双向的方式排布；仿生覆瓦状结构由若干个等距均匀分布的瓦状件组成。

为了进一步优化上述技术方案，弹性活塞3加工有倒角的一端为顶端，另一端为底端；覆瓦状结构与弹性活塞3底端的距离为l1，覆瓦状结构与弹性活塞3顶端的距离为l2，l1和l2为弹性活塞3壁厚h的0.5倍。

为了进一步优化上述技术方案，相邻瓦状件间距为d2，d2为l1或l2的1倍。

为了进一步优化上述技术方案，瓦状件顶端宽度为d1，d1为d2的2倍。

为了进一步优化上述技术方案，瓦状件的截面为直线型，瓦状件与弹性活塞3的轴线夹角α为30°。

为了进一步优化上述技术方案，弹性活塞3采用橡胶或尼龙或聚氨酯制成。

为了进一步优化上述技术方案，弹性活塞3中心加工有活塞杆连接孔，弹性活塞3与活塞杆1通过螺栓固定连接。

实施例二

仿生覆瓦状结构通过模具加工方式制造。

一种具有仿生覆瓦状结构的活塞，包括弹性活塞3，在弹性活塞3与缸套2的接触面上加工有仿生覆瓦状结构，仿生覆瓦状结构采用单向或双向的方式排布；仿生覆瓦状结构由若干个等距均匀分布的瓦状件组成。

为了进一步优化上述技术方案，弹性活塞3加工有倒角的一端为顶端，另一端为底端；覆瓦状结构与弹性活塞3底端的距离为l1，覆瓦状结构与弹性活塞3顶端的距离为l2，l1和l2为弹性活塞3壁厚h的0.6倍。

为了进一步优化上述技术方案，相邻瓦状件间距为d2，d2为l1或l2的1倍。

为了进一步优化上述技术方案，瓦状件顶端宽度为d1，d1为d2的2倍。

为了进一步优化上述技术方案，瓦状件为截面带有弧度的瓦状件。

为了进一步优化上述技术方案，瓦状件外圆弧半径为r1，r1为l1的4倍；瓦状件的外圆弧半径为r2，r2为r1的0.5倍。

为了进一步优化上述技术方案，弹性活塞3采用橡胶或尼龙或聚氨酯制成。

为了进一步优化上述技术方案，弹性活塞3中心加工有活塞杆连接孔，弹性活塞3与活塞杆1通过螺栓固定连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。