砼活塞、砼活塞组件、泵送系统和作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及泵送设备技术领域，尤其涉及一种砼活塞、砼活塞组件、泵送系统和作业机械。


背景技术：

2.砼活塞是泵送系统中的关键零部件之一，用于传递压力和密封砂浆，实现混凝土的泵送。砼活塞的使用工况差且受力复杂。通常泵车输送压力8-13mpa，车载泵输送压力20-30mpa，拖泵6-50mpa。随着泵送距离和泵送高度增加，输送压力随之增加，砼活塞的使用工况也更加恶劣，受力更加复杂，对砼活塞的材料性能提出考验。
3.目前的砼活塞通常采用聚氨酯弹性体、橡胶和橡胶纤维复合材料制作，正常使用寿命大小为橡胶纤维复合材料＞橡胶＞聚氨酯弹性体。都存在唇口抗撕裂能力及耐磨损能力较低的问题，导致其使用寿命较短。当输送压力＞25mpa，现有活塞使用方量≤10000方量，高压泵送设备故障率高，增大了客户的使用成本。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种砼活塞、砼活塞组件、泵送系统和作业机械，用以解决现有技术中的砼活塞使用寿命短的问题。
5.本实用新型提供一种砼活塞，包括基体、橡胶皮碗和增强层，所述橡胶皮碗固定连接于所述基体的轴向上的一个端面上，所述增强层设置于所述橡胶皮碗和所述基体的外周侧面。
6.根据本实用新型提供的一种砼活塞，所述橡胶皮碗远离所述基体的一端设有唇口，所述基体的所述端面上凸设有向所述唇口延伸的凸起。
7.根据本实用新型提供的一种砼活塞，所述基体具有相背设置的第一端面和第二端面，所述橡胶皮碗固定连接于所述第一端面，所述增强层延伸至所述第二端面并贴附于所述第二端面的至少一部分。
8.根据本实用新型提供的一种砼活塞，所述第二端面设有阶梯槽，所述阶梯槽的底面与所述基体的外周侧面相连，所述增强层贴附于所述阶梯槽的槽底，位于所述阶梯槽的所述增强层的厚度大于或等于所述阶梯槽的深度。
9.根据本实用新型提供的一种砼活塞，所述基体为环形结构，所述橡胶皮碗设有内环部，所述内环部从所述基体的轴向上的一端向另一端的方向延伸并贴附于所述基体的内周侧面；
10.和/或，所述橡胶皮碗设有外环部，所述外环部从所述基体的轴向上的一端向另一端延伸并贴附于所述基体的外周侧面，所述外环部夹设于所述基体与所述增强层之间。
11.根据本实用新型提供的一种砼活塞，所述基体与所述橡胶皮碗和所述增强层相接触的尖角处均设有弧形倒角。
12.根据本实用新型提供的一种砼活塞，所述基体为工程塑料件；和/或，所述增强层
为夹布橡胶层；和/或，所述橡胶皮碗内分布有多种短纤维。
13.本实用新型还提供一种砼活塞组件，包括连接杆和砼活塞，所述砼活塞与所述连接杆同轴连接，所述砼活塞为上述任一种砼活塞。
14.本实用新型还提供一种泵送系统，包括主油缸、输送缸和砼活塞，所述砼活塞设置于所述输送缸内并与所述主油缸的活塞杆同轴连接，砼活塞为上述任一种砼活塞。
15.本实用新型还提供一种作业机械，包括上述的泵送系统。
16.本实用新型提供的砼活塞、砼活塞组件、泵送系统和作业机械，通过在基体的一端固定橡胶皮碗，利用基体作为砼活塞的结构支承件，橡胶皮碗作为密封件，并在橡胶皮碗和基体的外周侧面设置增强层。在保证砼活塞密封性的前提下，利用增强层与输送缸摩擦接触，提高了橡胶皮碗的唇口抗撕裂性能和耐磨损性能，降低了砼活塞的摩擦损耗，延长了砼活塞的使用寿命。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之一；
19.图2是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之二；
20.图3是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之三；
21.图4是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之四；
22.图5是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之五；
23.图6是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之六；
24.图7是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之七；
25.图8是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之八；
26.图9是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之九；
27.图10是本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之十；
28.附图标记：
29.1、基体；
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11、第一端面；
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111、凸起；
30.12、第二端面；
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121、阶梯槽；
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2、橡胶皮碗；
31.21、本体；
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211、唇口；
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22、内环部；
32.23、外环部；
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3、增强层。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
34.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面结合图1至图10描述本实用新型的砼活塞。
37.如图1所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之一，本实用新型实施例提供的砼活塞包括基体1、橡胶皮碗2和增强层3。橡胶皮碗2固定连接于基体1的轴向上的一个端面上，增强层3设置于橡胶皮碗2和基体1的外周侧面。
38.其中，橡胶皮碗2和基体1的外周侧面为背离砼活塞中心轴线的侧面。基体1可采用塑料件或者金属件等强度高于橡胶的结构件。橡胶皮碗2用于砼活塞与输送缸之间的密封，其可通过硫化工艺制作在基体1上。增强层3设置于橡胶皮碗2和基体1形成的整体结构的外周侧面，增强层3可以直接贴附于该外周侧面或者通过其他中间层间接贴附于该外周侧面。该砼活塞在输送缸内往复运动时，其通过增强层3与输送缸的内壁滑动接触。
39.可选地，橡胶皮碗2远离基体1的一端设有唇口211，增强层3延伸至与唇口211远离基体1的端面齐平或者包覆于唇口211的端面的至少一部分。如此，在增强唇口211抗撕裂能力和耐磨损性能的同时，保持砼活塞的密封性。
40.增强层3可以为采用抗拉强度和耐磨损性能优于橡胶皮碗2的橡胶材质制作的橡胶层；或者，增强层3为采用夹布材质制作的夹布层；或者，增强层3为采用夹布和橡胶制作的夹布橡胶层。夹布层或夹布橡胶层具有较优的抗撕裂能力和耐磨损性能。
41.可选地，增强层3为夹布橡胶层。夹布橡胶层包括夹布层和橡胶层，其可由两层橡胶层之间夹设一层夹布层形成，也可以由多层夹布层和多层橡胶层交错层叠设置。其中，夹布橡胶层中的橡胶层采用丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和羧基丁腈橡胶等橡胶中的一种或多种制成。夹布层包括采用棉纤维、碳纤维、芳纶纤维、涤纶纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、黏胶纤维、维纶纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维等纤维中一种或多种编制而成的纤维布。
42.砼活塞在使用时，安装于输送缸内。砼活塞与主油缸活塞通过连接杆固定连接。在主油缸活塞的往复运动中，带动砼活塞在输送缸内做往复运动，从而实现混凝土的泵送。在泵送过程中，砼活塞的外周侧与输送缸的内壁发生往复摩擦。
43.本实用新型实施例提供的砼活塞，通过在基体1的一端固定橡胶皮碗2，利用基体1作为砼活塞的结构支承件，橡胶皮碗2作为密封件，并在橡胶皮碗2和基体1的外周侧面设置增强层3。在保证砼活塞密封性的前提下，利用增强层3与输送缸摩擦接触，提高了橡胶皮碗2的唇口211抗撕裂性能和耐磨损性能，降低了砼活塞的摩擦损耗，延长了砼活塞的使用寿命。
44.本实用新型实施例中，基体1为工程塑料件。工程塑料具有高的承载性能、耐水解性能、耐高温性能和耐磨损性能。5％应变的压缩强度＞50mpa。其中，工程塑料件采用聚酯、聚甲醛、聚苯硫醚、尼龙、酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酮类、聚砜类、聚酰亚胺等工程
塑料及其复合材料中的一种或多种制成。
45.工程塑料件作为砼活塞的支撑结构，用于与主油缸的连接杆固定连接，在砼活塞往复运动的过程中，基体1承受来自包括轴向和径向的载荷。实际验证得到，本实用新型实施例采用工程塑料件作为支撑结构的砼活塞，能够承载大于50mpa的压力。
46.具体地，基体1具有相背设置的第一端面11和第二端面12，橡胶皮碗2固定连接于第一端面11。基体1的第一端面11对应于该砼活塞朝向混凝土泵送方向的一侧，基体1的第二端面12对应于该砼活塞朝向主油缸的一侧。通过将基体1设置为工程塑料件，可提高砼活塞的轴向载荷承载能力。在增强层3和橡胶皮碗2产生撕裂或摩擦损耗严重时，可防止基体1对输送缸造成刮伤。
47.根据本实用新型的一些实施例，增强层3延伸至第二端面12并贴附于第二端面12的至少一部分。如图1所示，增强层3从基体1的外周侧面延伸至第二端面12，并贴附于第二端面12的一部分；或者，如图2所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之二，增强层3延伸至第二端面12，并贴附于整个第二端面12。
48.本实施例通过增强层3贴附于第二端面12，加强了增强层3与基体1的结合力，有利于橡胶皮碗2与基体1的外周侧面更可靠的结合。并且，当将该砼活塞与连接杆连接时，连接杆压设于基体1的第二端面12，从而将第二端面12上的增强层3夹紧，可加强增强层3与基体1连接的可靠性，防止增强层3从基体1上脱落。其中，增强层3贴附于第二端面12的一部分，可节省增强层3的使用面积，节省成本。
49.在增强层3贴附于第二端面12的一部分的实施例中，第二端面12设有阶梯槽121，阶梯槽121的底面与基体1的外周侧面相连，增强层3贴附于阶梯槽121的槽底，位于阶梯槽121的增强层3的厚度大于或等于阶梯槽121的深度。
50.具体地，阶梯槽121为环设于第二端面12外侧的槽体结构，增强层3从基体1的外周侧面延伸至与阶梯槽121的槽底，并与阶梯槽121的槽底相贴附，并且位于阶梯槽121内的增强层3的厚度大于凹槽的深度。如此在连接杆与第二端面12连接时能够将增强层3夹紧以防止增强层3脱落。
51.如图3所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之三，如图4所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之四。根据本实用新型的一些实施例，橡胶皮碗2远离基体1的一端设有唇口211，基体1的端面上凸设有向唇口211延伸的凸起111。
52.图3是在图1的基础上在基体1的第一端面11上设置凸起111，图4是在图2的基础上在基体1的第二端面12上设置凸起111。凸起111的形状与唇口211的形状相似，唇口211至少包覆于凸起111沿砼活塞轴向的端面和靠近砼活塞中心轴线的内侧面。
53.本实用新型实施例通过在基体1上设置凸起111，为唇口211提供支撑，提高了砼活塞位于唇口部的轴向承载力。
54.如图5所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之五，根据本实用新型的一些实施例，基体1为环形结构，橡胶皮碗2设有内环部22，内环部22从基体1的轴向上的一端向另一端的方向延伸并贴附于基体1的内周侧面。具体地，内环部22从基体1的第一端面11向第二端面12的方向延伸并贴附于基体1的内周侧面的至少一部分。如图6所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之六，在图5所示砼活塞结构的基础上，增强层3全部贴附于基体1的第二端面12。
55.其中，基体1的内周侧面为面向砼活塞中心轴线的侧面。橡胶皮碗2包括本体21，本体21与第一端面11连接，唇口211设于本体21远离基体1的一端并与本体21一体成型。内环部22与本体21靠近砼活塞中心轴线的一侧相连并沿着基体1的内周侧面从第一端面11向第二端面12的方向延伸。内环部22可通过硫化工艺与本体21一体成型。
56.在砼活塞的实际制造工艺中，若仅在基体1的第一端面11上硫化橡胶皮碗2，则需要橡胶皮碗2与基体1之间具有足够的结合力，从而导致橡胶皮碗2的硫化工艺难度较大。本实用新型实施例通过设置内环部22贴附于基体1的内周侧面的至少一部分，增大了橡胶皮碗2与基体1的结合力，降低了在第一端面11硫化橡胶皮碗2的工艺难度。
57.当图5或图6所示的砼活塞与连接杆连接时，连接杆和基体1同时将橡胶皮碗2和增强层3夹紧，降低橡胶皮碗2和增强层3从基体1脱落的可能性。
58.当内环部22贴附于内周侧面的一部分时，基体1的内周侧面设有阶梯槽121，阶梯槽121连接于第一端面11，内环部22从第一端面11延伸至贴附于该阶梯槽121的槽底，且内环部22的厚度大于该阶梯槽121的深度。使得连接杆与基体1连接时能够将增强层3夹紧。
59.如图7所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之七，根据本实用新型的一些实施例，橡胶皮碗2设有外环部23，外环部23从基体1的轴向上的一端向另一端的方向延伸并贴附于基体1的外周侧面。外环部23夹设于基体1与增强层3之间。具体地，外环部23从基体1的轴向上的第一端面11向第二端面12的方向延伸并贴附于基体1的外周侧面的至少一部分。如图8所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之八，在图7所示砼活塞结构的基础上，增强层3全部贴附于基体1的第二端面12。
60.其中，橡胶皮碗2包括本体21，本体21与第一端面11连接，唇口211设于本体21远离基体1的一端并与本体21一体成型。外环部23与本体21远离砼活塞中心轴线的一侧相连并沿着基体1的内周侧面从第一端面11向第二端面12的方向延伸。外环部23可通过硫化工艺与本体21一体成型。在橡胶皮碗2设有内环部22的情况下，本体21、内环部22和外环部23三者一体成型。
61.本实用新型实施例通过设置外环部23贴附于基体1的内周侧面的至少一部分，增大了橡胶皮碗2与基体1的结合力，降低在第一端面11硫化橡胶皮碗2的工艺难度。通过增强层3贴附于外环部23的外侧，防止橡胶皮碗2从基体1脱落。由于基体1的外周侧面与增强层3之间具有橡胶材质的外环部23，可增强砼活塞与输送缸之间的密封性。在基体1设有凸起111的情况下，本实施例中的橡胶皮碗2完全包覆于凸起111。
62.如图9所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之九，如图10所示为本实用新型提供的砼活塞的结构示意图之十。图9和图10所示的砼活塞中的橡胶皮碗2同时设有内环部22和外环部23，以更大程度的增强橡胶皮碗与基体1的结合力，在保证橡胶皮碗2与基体1的连接可靠性的前提下，较大程度的降低了在基体1上硫化橡胶皮碗2的工艺难度。
63.需要说明的是，在图1、图2、图5、图6、图9和图10中，均可在基体1上设置凸起111。在图1-图4、图7和图8中，橡胶皮碗2还均可设置内环部22。在图1-图6中，橡胶皮碗2还均可设置外环部23。
64.根据本实用新型的一些实施例，基体1与橡胶皮碗2和增强层3相接触的尖角处均设有弧形倒角。例如，c0.5-c20的倒圆角，可选地，选用c10的倒圆角。弧形倒角能够减少基体1、橡胶皮碗2及增强层3的应力集中，延长橡胶皮碗2和增强层3的使用寿命。
65.根据本实用新型的一些实施例，橡胶皮碗2内分布有多种短纤维。即橡胶皮碗2采用橡胶和短纤维复位材料制成。其中，橡胶皮碗2中的短纤维包括棉纤维、碳纤维、芳纶纤维、涤纶纤维、锦纶纤维、腈纶纤维、黏胶纤维、维纶纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维、芳纶浆粕、聚丙烯腈纤维等短切纤维或纤维浆粕中一种或多种。橡胶皮碗2中的橡胶包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和羧基丁腈橡胶等橡胶中的一种或多种。通过在橡胶皮碗2内分布多种短纤维，对橡胶皮碗2进行增强，提高了橡胶皮碗2的承载能力，提高砼活塞的使用寿命。
66.本实用新型还提供一种砼活塞组件。该砼活塞组件包括连接杆和砼活塞，砼活塞与连接杆同轴连接。其中，该砼活塞为上述任一实施例所述的砼活塞。具体地，该砼活塞组件还包括压板，其中连接杆设有安装端面，压板与连接杆同轴连接并分别压设于砼活塞的第一端面11和第二端面12。压板设有穿射于基体1的安装环，连接杆与安装环通过螺栓紧固连接。当橡胶皮碗2设有内环部22时，内环部22夹紧于安装环与基体1之间，即内环部22与安装环和基体1过盈配合。
67.本实用新型还提供一种泵送系统，包括主油缸、输送缸和砼活塞。砼活塞设置于输送缸内并与主油缸的活塞杆同轴连接，其中，该砼活塞为上述任一实施例所述的砼活塞。主油缸的活塞杆为上述任一实施例所述的砼活塞组件中的连接杆。
68.本实用新型还提供一种作业机械，包括上述泵送系统。该作业机械包括但不限于混凝土泵车、混凝土泵、混凝土浇注机等。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。