一種臂架系統及泵送機械的制作方法

專利名稱：一種臂架系統及泵送機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種泵送混凝土等粘稠流體的技術，特別涉及一種臂架系統，還涉及 到具有該臂架系統的泵送機械。
背景技術：
混凝土泵車是當前應用廣泛的混凝土機械之一。混凝土泵車一般包括泵送裝置和 臂架系統。泵送裝置一般又包括料斗，輸送缸和分配閥，料斗用于存放混凝土，分配閥能夠 在擺動油缸驅動下進行狀態轉換，并形成泵送裝置的輸出口。臂架系統包括臂架和輸送管， 臂架包括由多節通過橫向鉸接軸順序鉸接相連形成的節臂，輸送管包括多節順序相連的管 道，管道分別固定在相應的節臂上；輸送管具有輸入口和輸出口，輸入口與分配閥的輸出 口相通，輸出口設置相應的軟管，以便于準確地控制混凝土的澆注位置。在進狀態轉換時， 分配閥在預定第一時間內使輸送缸與料斗相連通，在預定的第二時間內使輸送缸與臂架系 統的輸送管相連通。輸送缸的活塞能夠在液壓缸驅動下進行伸縮運動；在輸送缸與料斗相 連通時，使輸送缸的活塞后縮，吸入適量的混凝土，完成吸料；在輸送缸與臂架系統的輸送 管相連通時，使輸送缸的活塞外伸，將吸入的混凝土泥漿通過分配閥壓入輸送管中，進行泵 料，并對混凝土施加預定壓力，使混凝土沿輸送管流動；多次吸料和泵料，可以使混凝土到 達輸送管的輸出口，從輸送管輸出口流出，到達預定的混凝土作業位置。改變臂架中節臂之 間的位置關系，可以改變臂架末端的位置，使輸送管的輸出口與預定的位置相對應，方便混 凝土澆注作業的進行。根據具體結構的不同，泵送裝置的分配閥可以是裙閥、C形閥、閘板閥或S閥。雖 然分配閥的具體結構形式存在不同，但其工作原理基本相同，既其基本功能在于通過狀態 轉換，使泵送裝置能夠以預定的方式反復地進行吸料與泵料，進而能夠間斷地泵送混凝土， 使混凝土在輸送管內以脈動的方式流動，并以預定的流量供給混凝土。流體特別是脈動的流體在其流場中形成的紊流和周期變流引起的喘振將導致流 場載體的振動。以脈動方式流動的混凝土必然對臂架系統產生脈沖式沖擊，使臂架系統產 生振動。另外，為了將混凝土輸送到較遠或較高的位置，臂架系統在整體上為長桿狀結構； 長桿狀結構的臂架系統還會將臂架系統產生的振動放大，使臂架末端產生很大幅度的振 動。當泵送裝置的間隔式泵送對臂架系統產生的脈沖式沖擊的頻率與臂架系統的固有振動 頻率接近或相等時，臂架系統將產生強烈的共振，在特定情況下，臂架末端的振動幅度可能 達到Im以上；臂架系統產生幅度、強度過大的振動不僅使混凝土難以到達預定位置，影響 混凝土作業的質量和順利進行，還會造成泵送裝置、臂架系統的疲勞損傷，進而影響混凝土 泵車的使用壽命。為了減小臂架末端的振動幅度，平抑臂架系統的振動，如JP3040592B2、 CN1486384A及CN1932215A分別公開了平抑臂架系統振動的技術方案。這些專利文獻公開 的技術方案僅是從控制臂架姿態的角度入手來遏制臂架末端振動產生的振幅，并不能降低 混凝土流動的脈沖，因此，上述專利文獻公開的減振技術方案作用十分有限。
如何減小臂架系統的振動仍然是本領域技術人員需要解決的技術問題。

發明內容
為此，本發明的第一個目的在于，提供一種臂架系統，在輸入流體不變的情況下， 減小臂架系統由于流體脈動而產生的振動。本發明的第二個目的在于，提供一種包括上述臂架系統的泵送機械。為了實現上述第一個目的，本發明提供的臂架系統包括輸送管和與輸送管相連的 減振裝置，所述減振裝置形成減壓段和與該減壓段相通的進口和出口 ；所述減壓段的通流 截面大于所述進口的通流截面，同時大于所述出口的通流截面。可選的，所述減振裝置還包括擴張段，所述擴張段前端與所述進口相通，后端與所 述減壓段的前端相通；所述擴張段前端的通流截面小于其后端的通流截面；所述減壓段前 端的通流截面不小于所述擴張段后端的通流截面。可選的，從前端到后端，所述擴張段的通流截面逐漸增加。可選的，所述減振裝置還包括收縮段，所述收縮段前端與所述減壓段的后端相通， 后端與所述出口相通；所述收縮段前端的通流截面大于其后端的通流截面；所述減壓段后 端的通流截面不小于所述收縮段前端的通流截面。可選的，從前端到后端，所述收縮段的通流截面逐漸減小。可選的，所述減振裝置還包括各部分通流截面相等的穩流段；所述穩流段前端與 所述收縮段的后端相通，后端與所述出口相通，且所述穩流段前端的通流截面不大于所述 收縮段后端的通流截面。可選的，所述出口的通流截面大于所述進口的通流截面。可選的，所述減壓段各部分的通流截面相等。為了實現上述第二個目的，本發明提供的泵送機械包括泵送裝置和臂架系統，所 述泵送裝置的輸出口與臂架系統的輸送管的輸入口相通，所述臂架系統為上述任一種臂架 系統。可選的，所述減振裝置的進口和出口分別與所述泵送裝置的輸出口和所述輸送管 的輸入口相通。與現有技術相比，本發明提供的臂架系統中，還包括減振裝置，所述減振裝置包括 一個減壓段，所述減壓段的通流截面大于進口的通流截面，同時大于所述出口的通流截面。 這樣，在混凝土或其他粘稠物等流體從進口進入減壓段時，由于減壓段的通流截面大于進 口的通流截面，流體壓力會減小，受到的擠壓程度減小，流體受到背壓減小；然后，流體再通 出口流出，由于出口的通流截面小于減壓段的通流截面，流體壓力增加，流速增加以滿足預 定流量需求。在流體以脈動的方式進入減壓段時，減壓段內的流體壓力和流速的減小能夠 減小流體的脈動幅度，使流體脈動導致的振動、紊流得到減緩，提高流體流動的穩定性。由 于在減壓段中流體的脈動幅度已經減小，從出口流出的速度穩定性也得到改善，脈動幅度 也相應減小。使從輸送管輸出口流出流體的穩定性也得到明顯改善，進而能夠減小臂架系 統由于流體脈動而產生的振動，這樣就能夠大幅度地減小臂架末端的振動幅度。在進一步的技術方案中，減振裝置還包括位于減壓段前端的擴張段，且擴張段前 端的通流截面小于后端的通流截面。該技術方案可以減小流體流速和壓力的變化速度，減小由于流體流速與壓力急變造成的振動和紊流，進一步提高流體流動的穩定性。將擴張段 設置為通流截面逐漸增加的結構，可以通過擴張段通流截面的逐漸變化控制流體流速與壓 力的變化，以更優地改善流體的穩定性。同樣，在進一步的技術方案中，減振裝置還包括位于減壓段后端的收縮段，該收縮 段前端的通流截面大于后端的通流截面；該技術方案可以減小流體流速和壓力的變化速 度，減小由于流體流速與壓力急變的造成振動和紊流，進一步提高流體流動的穩定性。將收 縮段設置為通流截面逐漸減小的結構，可以通過收縮段通流截面的逐漸變化控制流體流速 與壓力的變化，以更優地改善流體的穩定性，使流體更穩定的方式流出減振裝置的出口。再 進一步的，在收縮段后端設置各部分通流截面相等的穩流段；在流體通過收縮段時，其壓力 和流速的變化會產生一些紊流，穩流段可以緩解在收縮段產生的紊流，提高流體流動的穩 定性。在進一步的技術方案中，減壓段各部分通流截面相等；這樣可以避免流體在減壓 段內壓力和流速變化而產生新的紊流。提供的包括上述臂架系統的泵送機械中，由于包括上述臂架系統，也具有相對應 的技術效果。在進一步的技術方案中，使減振裝置的進口和出口分別與泵送裝置的輸出口 和輸送管的輸入口相通，即將減振裝置連接在泵送裝置與臂架系統的輸送管之間，這樣可 以盡可能地發揮減振裝置的作用，提前減小流體脈動的幅度，為減小臂架系統的振動提供 良好前提。


圖1是本發明實施例一提供的混凝土泵車的臂架系統的結構簡圖，圖中用雙點劃 線示出了混凝土泵車的底盤與泵送裝置；圖2是圖1所示臂架系統中，減振裝置的結構簡圖；圖3是本發明實施例二提供的臂架系統中，減振裝置的結構簡圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應 對本發明的保護范圍有任何的限制作用。以下以混凝土泵車為例對本發明提供的技術方案 進行描述，但本發明的提供的技術方案不限于應用在混凝土泵車中，也可以應用于輸送灰 渣、泥漿等其他粘稠性物料的泵送機械中。本發明的基本核心在于在混凝土流經的適當位置、以適當的方式降低混凝土流 場的背壓，就可以有效地改善混凝土流場的紊流，減小混凝土脈動幅度，降低流體本身的振 動能量。以該基本核心為基礎，提供以下技術方案。請參考圖1和圖2，圖1是本發明實施例一提供的混凝土泵車的臂架系統的結構簡 圖，圖中用雙點劃線示出了泵車的底盤與泵送裝置；圖2是圖1所示臂架系統中，減振裝置 結構簡圖。圖1中的混凝土泵車包括泵送裝置100和臂架系統，其中臂架系統包括減振裝置 200和輸送管300 (簡圖中未示出了臂架系統的節臂)，減振裝置200與輸送管300相連。減 振裝置200形成四個通流段擴張段210、減壓段220、收縮段230和穩流段240 ；上述四個通流段從前向后順序排列，且在減振裝置200前端形成進口 201，在后端形成出口 202。此 處前、后方位詞是以混凝土的流動方向為參照，混凝土先到達的位置為前，后到達的位置為后。減振裝置200各部分的關系如下擴張段210前端與進口 201相通，后端與減壓段 220的前端相通，其中，擴張段210前端的通流截面小于后端的通流截面，且擴張段210后 端的通流截面小于減壓段220前段的通流截面；本例為優選技術方案，從前端到后端，擴張 段210的通流截面逐漸增加。減壓段220為圓筒形結構，其各部分通流截面均相等，即前端 通流截面和后端通流截面相等。收縮段230前端與減壓段220的后端相通，后端與穩流段 240的前端相通；收縮段230前端的通流截面大于其后端的通流截面，且收縮段230后端的 通流截面小于減壓段220后端的通流截面；優選的，從前端到后端，收縮段230的通流截面 逐漸減小。穩流段240各部分通流截面相等，其前端與收縮段230的后端相通，后端與出口 202相通，且穩流段240前端的通流截面與收縮段230后端的通流截面相等。在泵送裝置100以脈動的方式輸出混凝土時，混凝土以脈動方式流動，通過進口 201進入擴張段210，由于擴張段210前端的通流截面小于后端的通流截面，且從前端到后 端其通流截面逐漸增加，混凝土的壓力和流動速度逐漸減小；通過擴張段210后，混凝土進 入減壓段220中，由于減壓段220前端的通流截面大于擴張段210后的通流截面，因此，在 進入減壓段220時，混凝土的壓力和流動速度進一步減小；由于減壓段220各部分通流截面 相等，混凝土在減壓段220中流動過程中，其整體壓力和流動速度保持基本不變；在通過減 壓段220后，混凝土進入收縮段230，由于收縮段230前端的通流截面小于減壓段220后端 的通流截面，在進入收縮段230時，混凝土壓力和流動速度增加；由于從前端到后端，收縮 段230的通流截面逐漸減小，混凝土壓力和流動速度逐漸增加；在通過收縮段230后，混凝 土進入穩流段240，由于穩流段240各部分通流截面相等，混凝土整體流動速度保持基本不 變，然后通過出口 202流出，進入臂架系統的輸送管300中。在混凝土經過減振裝置時，混凝土的壓力和流動速度先減小，再增加；通過該過 程，混凝土的脈動幅度減小，使脈動導致的振動、紊流得到減緩，提高了混凝土流動的穩定 性。由于在減振裝置中混凝土的脈動幅度已經減小，從出口 202流出的速度穩定性也得到 改善，脈動幅度也相應減小。由于混凝土的脈動幅度減小，從臂架系統末端流出的穩定性也 得到明顯改善，進而能夠減小由于混凝土脈動而引起的臂架系統的振動，特別是能夠大幅 度地減小臂架末端的振動幅度。為了減小混凝土對輸送管的磨損，降低混凝土的流動速度， 本例中，出口 202的通流截面大于進口 201的通流截面。根據以上描述，可以理解，在減振裝置中，設置適當減壓段220，就可以實現減小混 凝土脈動幅度，減小臂架系統由于混凝土脈動而產生的振動的目的。實際實驗也證明，減壓 段220能夠減小混凝土流動的脈動幅度，且在進口 201保持不變的情況下，減壓段220的通 流截面越大，效果越明顯。減壓段220各部分的通流截面不限于相等，也可以根據實際需要 設置為各部分通流截面不相等的結構。本例中，設置前端通流截面小于后端通流截面的擴張段210的益處在于能夠減 小混凝土流速和壓力的變化速度，減小由于混凝土流速與壓力急變造成的振動和紊流，提 高混凝土流動的穩定性；將擴張段210設置為通流截面逐漸增加的結構，可以通過擴張段 210通流截面的變化控制混凝土流速與壓力的變化，以更優地改善混凝土的穩定性。本例
6中，擴張段210通流截面的徑向尺寸為線性變化，在實際應用中，可以根據實際需要，使擴 張段210的徑向尺寸以曲線性或其他方式變化，以控制混凝土流動速度和壓力變化。同樣， 設置前端通流截面大于后端通流截面的收縮段230的益處也在于減小混凝土流速和壓力 的變化速度；將收縮段230設置為通流截面逐漸減小的結構，也能夠更優地改善混凝土的 穩定性；同樣，收縮段230徑向尺寸變化也有多種選擇。由于混凝土通過收縮段230時，壓力和流速的變化會使混凝土產生一些紊流，為 了減小這部分紊流造成的不利影響。在收縮段230后端還設置穩流段240 ；由于穩流段240 各部分的通流截面相等，可以緩解在收縮段產生的紊流，提高流體流動的穩定性。本例中，減振裝置200水平設置，其出口 202位置低于其進口 201的位置，以使混 凝土更順暢的通過減振裝置。由于減振裝置200具有上述技術效果，提供的混凝土泵車包 括具有該減振裝置200的臂架系統，也具相對應的技術效果；優選技術方案中，將減振裝置 200連接在混凝土泵車的泵送裝置100與臂架系統的輸送管300之間，使減振裝置200的進 口 201與泵送裝置100的輸出口相通，使減振裝置的出口 202與輸送管300的輸入口相通； 這樣可以使減振裝置200提前發揮作用，減小混凝土脈動的幅度，為減小臂架系統的振動 提供良好前提；當然，減振裝置200可以設置在臂架系統的其他部分，并與輸送管300串連， 使通過輸送管300的混凝土流經減振裝置200，就可以實現本發明目的。對于混凝土泵車來 講，由于其車體位置具有足夠的空間，因此，設置減振裝置200的位置具有多種選擇，可以 設置有混凝土泵車車體的邊側，也可以根據混凝土泵車的具體情況設置在適當的位置。為了更進一步地減小混凝土壓力和流速急劇變化而產生振動、噪音和紊流，本發 明還提供了另一種結構的減振裝置。請參考圖3，該圖是本發明實施例二提供的臂架系統中，減振裝置的結構簡圖。與 實施一中的減振裝置相比，其區別在于，減壓段220前端的通流截面與擴張段210后端的通 流截面相等，減壓段220后端的通流截面與收縮段230前端的通流截面相等。這樣，該減振 裝置形成的整個通流區域內，通流截面形成連接的變化，這樣可以減小由于通流截面不連 續變化而產生的振動、噪音和紊流。據此可以看出，在減壓段220前端的通流截面不小于擴 張段210后端的通流截面，減壓段220后端的通流截面不小于收縮段230前端的通流截面， 穩流段240前端的通流截面不大于收縮段230后端的通流截面，就可以實現提高混凝土流 動穩定性的目的。當然，各通流段之間可以通過曲線或圓弧過渡，也可以在之間設置其他結 構或部分，以滿足預定需要。根據實際應用不同，減振裝置200各通流段的長度和通流截面具體尺寸可以綜合 考慮混凝土比重、混凝土的粘性、泵送裝置的泵送頻率、混凝土的脈動幅度等因素確定。根 據泵送混凝土特性的不同，還設置在混凝土流經的通道上，還可以設置一個或多個減壓段 220，設置一個或多個減振裝置200。在提供上述臂架系統的基礎上，還提供了一種泵送機械，該泵送機械包括泵送裝 置和臂架系統，所述泵送裝置的輸出口與臂架系統的輸送管的輸入口相通，所述臂架系統 為上述任一種臂架系統，泵送裝置的輸出口可以直接與臂架系統的輸入口相通，也可以通 減振裝置與臂架系統的輸送管的輸入口相通。泵送機械可以是拖式泵、汽車底盤泵或其他 泵送機械。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
權利要求
一種臂架系統，包括輸送管(300)，其特征在于，還包括與輸送管(300)相連的減振裝置(200)，所述減振裝置(200)形成減壓段(220)和與該減壓段(220)相通的進口(201)和出口(202)；所述減壓段(220)的通流截面大于所述進口(201)的通流截面，同時大于所述出口(202)的通流截面。
2.根據權利要求1所述的臂架系統，其特征在于，所述減振裝置(200)還包括擴張段 (210)，所述擴張段(210)前端與所述進口(201)相通，后端與所述減壓段(220)的前端相 通；所述擴張段(210)前端的通流截面小于其后端的通流截面；所述減壓段(220)前端的 通流截面不小于所述擴張段(210)后端的通流截面。
3.根據權利要求2所述的臂架系統，其特征在于，從前端到后端，所述擴張段(210)的 通流截面逐漸增加。
4.根據權利要求1所述的臂架系統，其特征在于，所述減振裝置(200)還包括收縮段 (230)，所述收縮段(230)前端與所述減壓段(220)的后端相通，后端與所述出口(202)相 通；所述收縮段(230)前端的通流截面大于其后端的通流截面；所述減壓段(220)后端的 通流截面不小于所述收縮段(230)前端的通流截面。
5.根據權利要求4所述的臂架系統，其特征在于，從前端到后端，所述收縮段(230)的 通流截面逐漸減小。
6.根據權利要求4所述的臂架系統，其特征在于，所述減振裝置(200)還包括各部分通 流截面相等的穩流段(240)；所述穩流段(240)前端與所述收縮段(230)的后端相通，后端 與所述出口(202)相通，且所述穩流段(240)前端的通流截面不大于所述收縮段(230)后 端的通流截面。
7.根據權利要求1所述的臂架系統，其特征在于，所述出口(202)的通流截面大于所述 進口(201)的通流截面。
8.根據權利要求1-6任一項所述的臂架系統，其特征在于，所述減壓段(220)各部分的 通流截面相等。
9.一種泵送機械，包括泵送裝置(100)和臂架系統，所述泵送裝置(100)的輸出口與臂 架系統的輸送管(300)的輸入口相通，其特征在于，所述臂架系統為權利要求1-8任一項所 述的臂架系統。
10.根據權利要求9所述的泵送機械，其特征在于，所述減振裝置(200)的進口(201) 和出口(202)分別與所述泵送裝置(100)的輸出口和所述輸送管(300)的輸入口相通。
全文摘要
本發明公開一種臂架系統及具有該臂架系統的泵送機械。公開的臂架系統包括輸送管和與輸送管相連的減振裝置，減振裝置形成減壓段和與該減壓段相通的進口和出口；減壓段的通流截面大于進口的通流截面，同時大于出口的通流截面。優選技術方案中，減振裝置還包括位于進口和減壓段之間的擴張段，擴張段前端的通流截面小于其后端的通流截面；減壓段前端的通流截面不小于擴張段后端的通流截面；還可以包括位于減壓段與出口之間的收縮段；收縮段前端的通流截面大于其后端的通流截面；減壓段后端的通流截面不小于收縮段前端的通流截面。臂架系統中，減振裝置的減壓段能夠減小流體的脈動幅度，進而能夠減小臂架系統由于流體脈動而產生的振動。
文檔編號F16L55/02GK101886471SQ20101023446
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者周翔, 喻志平 申請人:三一重工股份有限公司