[发明专利]往复式活塞泵及其制造方法

说明书

一种往复式活塞泵，可包括：泵室；活塞密封件；单体式部分氟化聚合物活塞，其包括流体接合端、坐置端和在流体接合端和坐置端之间延伸的纵向外活塞表面。往复式活塞泵还可以包括驱动组件，其联接到单体式部分氟化聚合物活塞的坐置端。所述驱动组件操作成使单体式部分氟化聚合物活塞在泵室内在完全抽吸位置和完全分配位置之间往复运动。活塞密封件在活塞的纵向外活塞表面和泵室之间形成交接面。单体式部分氟化聚合物活塞和驱动组件构造成使得活塞密封件在驱动组件的在完全抽吸位置和完全分配位置之间的整个行程长度上与纵向外活塞表面交接。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月9日提交的序列号为62/385,662(BCF 0006 MA)的美国临时申请和2016年10月12日提交的序列号为62/406,982(BCF 0006 M2)的美国临时申请的权益。

背景技术

本公开涉及活塞泵，其也可以称为正排量泵，更具体地，本公开涉及泵中使用的活塞的设计和制造方法的改进。

发明内容

往复式活塞泵可用于促动流体。通常，通过在密封室和横跨阀的流体贮存器之间产生负压差来经由一个或多个阀将流体吸入密封室。可以使用往复式活塞来改变密封室内的容积而产生该压力差。进入所述室的流体可以与活塞相互作用。流体将从密封件后面的活塞表面蒸发，如果流体含有盐或其他溶解的固体，则活塞上可能会形成晶体。当活塞往复运动时，结晶将导致泵密封件快速劣化。

随着盐积聚并附着到活塞的表面上(无论是机械地还是化学地结合到活塞上)，它都可能磨损密封件，从而导致发生泄漏。一种替代方案是添加第二密封件并形成“冲洗室”，在所述冲洗室处活塞始终保持润湿，这防止流体在主密封件后面蒸发，从而不会附着到表面上，并减少第二密封件后面的积聚。这产生了更复杂和昂贵的活塞泵设计。

本公开消除了对“冲洗”泵的需要，并且通过使用疏水活塞从标准活塞泵构造提供预期性能和预期寿命。具体地，活塞泵中的疏水活塞的性质增大了接触角和/或降低了活塞的表面能，从而防止了盐或其他沉淀物附着并且因此防止了密封件劣化，从而保持活塞泵在浓缩的盐溶液中具有期望的使用寿命。

活塞的疏水性可以通过使用增大与活塞表面接触的液体的接触角的材料或工艺来获得。接触角的增大改变了液体与活塞表面的润湿性，从而使活塞与液体接触的表面更不可润湿或疏水。也就是说，随着液体与活塞的接触角增大，液体在活塞上的附着性或润湿性降低，从而使活塞泵的活塞具有疏水性。具有低表面能的材料也可用于制造疏水活塞。具体地，具有低表面能的材料防止液体附着到其表面，从而减少或防止高极性盐溶液与这些材料的结合。

疏水活塞泵可包括部分氟化聚合物活塞。在实施例中，部分氟化聚合物可以是氯氟聚合物活塞。在一些实施例中，活塞可以是热塑性氯氟聚合物活塞。部分氟化聚合物的示例包括但不限于聚三氟氯乙烯(下文中称为“PCTFE”)和聚四氟乙烯(下文中称为“PTFE”)。可用于制造PCTFE活塞的PCTFE的示例包括但不限于和可用于制造PTFE活塞的PTFE的示例包括但不限于特氟隆。部分氟化的聚合物往往将它们自身排列成直的长链并且在氟和碳原子之间具有强的共价键。部分氟化聚合物的这种紧密堆积的结构减少和/或防止了部分氟化聚合物与其它化合物的相互作用。部分氟化聚合物活塞可用于任何类型的活塞泵。

具有低表面能和/或高接触角的表面可以防止表面上的液体润湿，从而导致形成液滴，所述液滴然后从密封区域移开，从而在正常操作期间减少在活塞的密封区域附近形成晶体的可能性，并防止任何最小量的形成晶体的附着。本公开的概念涉及降低表面能和/或增加泵部件的表面的接触角，从而防止泵密封件劣化。