单轴偏心螺杆泵 |
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| 申请号 | CN201480073954.3 | 申请日 | 2014-12-04 | 公开(公告)号 | CN105934586A | 公开(公告)日 | 2016-09-07 |
| 申请人 | 兵神装备株式会社; | 发明人 | 田中圭; | ||||
| 摘要 | 一种单轴偏心 螺杆 泵 ，其具备：壳体(1)； 定子 (2)，其一端部与壳体(1)连接，内周面以内 螺纹 型形成； 转子 (3)，其可插通于定子(2)，由 外螺纹 型的轴体构成；以及端部 螺栓 (4)，其与定子(2)的另一端部连接。定子(2)由定子主体(10)、以及可拆卸地配置于定子主体的外周部的外筒(9)构成。在定子主体(10)与壳体(1)的连接部分、以及定子主体(10)与端部螺栓(4)的连接部分，至少具备防止来自外部的杂质侵入的封闭结构。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种单轴偏心螺杆泵，具备： |
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| 说明书全文 | 单轴偏心螺杆泵技术领域背景技术[0003] 在所述以往的单轴偏心螺杆泵中，存在向定子主体内供给水蒸气、热水等高温的流体来清洗内表面的同时进行杀菌的高温清洗运转的情况。此时，定子主体膨胀，但是定子主体向外径侧的变形被外筒阻止，因此向内径侧的位移量、即过盈量(转子的外表面与定子的内表面的重叠)增大。该状态下，使转子旋转时，转子相对于定子主体的摩擦力过大，则存在定子主体上会发生异常磨损或者转子发生损伤的情况。另外，也有可能发生不能使转子旋转的情况。 [0004] 另一方面，为了避免这样的情形，为了在高温清洗运转时也能够使转子旋转，也可以考虑在定子的内表面与转子的外表面之间形成更大的间隙，但是该情况下，通常运转时的排出压力减小，不能获得期望的排出量。现有技术文献 专利文献 [0005] 专利文献1：日本特开2011-256748号公报 发明内容本发明要解决的课题 [0006] 本发明的课题是提供一种单轴偏心螺杆泵，其能够在通常运转时以期望的排出压力输送流动物，并且不会使定子发生异常磨损而在高温下清洗和杀菌，而且没有暴露于周围气氛导致杂菌等侵入的可能，能够维持清洗后的环境。用于解决课题的手段 [0007] 作为用于解决上述课题的手段，本发明提供一种单轴偏心螺杆泵，其具备：壳体； 定子，其一端部与所述壳体连接，内周面以内螺纹型形成； 转子，其可插通于所述定子，由外螺纹型的轴体构成；以及 端部螺栓，其与所述定子的另一端部连接， 其特征在于， 所述定子由定子主体、以及可拆卸地配置于所述定子主体的外周部的外筒构成， 在所述定子主体与所述壳体的连接部分、以及所述定子主体与所述端部螺栓的连接部分，至少具备防止来自外部的杂质侵入的封闭结构。 [0008] 通过该构成，在利用加热流体对定子主体内进行清洗和杀菌的情况下，能够将外筒从定子主体拆卸下来。由此，即便使高温的流体流动，定子也能够向外径方向膨胀，定子向内径侧膨胀引起的定子向转子的压接将得到抑制。因此，在高温清洗时，也不会发生与定子的接触压力增大导致过盈量不必要的增大的情况。另外，拆装外筒的操作的期间、拆卸下外筒后通过封闭结构防止杂菌等从外部侵入，因此能够在维持清洗后的环境的状态下进行清洗运转和通常运转的切换。 [0009] 优选地，所述封闭结构是防止从所述定子的两端部向外部泄露的密封结构。 [0010] 通过该构成，在通常运转时以及清洗运转时的任一情况下，都能够维持气密性，即便要输送的流动物是药品等，也无需担心泄露到周围而发生污染。 [0012] 通过该构成，在通常运转时，通过由金属材料构成的外筒，能够抑制定子主体的变形，维持在适当的过盈量，因此能够将通过转子的旋转来输送流动物时的排出压力设为期望的值。 [0013] 优选地，所述封闭结构具备：形成于所述端部螺栓和所述定子的连接部分的凸缘部；将两凸缘部以相互抵接的状态进行保持的第一夹具；形成于所述壳体和所述定子的连接部分的凸缘部；以及将两凸缘部以相互抵接的状态进行保持的第二夹具。 [0014] 通过该构成，仅通过使凸缘部的端面彼此抵接并安装夹具，就能够简单地实现封闭状态。另外，仅通过卸下夹具，就能够简单地更换定子主体。 [0015] 优选地，在所述定子的两端部安装有由金属材料构成的接合器，所述各接合器分别构成所述凸缘部。 [0016] 通过该构成，能够在内表面结构复杂的定子上简单地形成凸缘部。另外，如果定子由于磨损需要更换，也能够将接合器卸下并再利用。 [0017] 优选地，所述单轴偏心螺杆泵具备：支撑螺栓，其连接所述壳体与所述端部螺栓；以及 隔套，其安装在所述支撑螺栓的外部，分别与所述壳体和所述端部螺栓抵接，并使所述壳体和所述端部螺栓维持一定间隔。 [0018] 通过该构成，即使在卸下外筒的状态下，也能够通过隔套使壳体与端部螺栓的间隔维持一定值，从而能够以期望的压缩状态保持定子主体。 [0019] 优选地，所述外筒由在周向上分割的多个盖部构成，并具备调整所述盖部的间隔的调整单元。 [0020] 通过该构成，不必将盖部从定子主体分解，仅通过利用调整单元扩大间隔，就能够允许定子主体向外径方向膨胀。 [0021] 优选地，所述单轴偏心螺杆泵具备：检测单元，其检测所述定子主体向外径侧的膨胀程度；以及 控制单元，其基于所述检测单元的检测值来驱动控制所述调整单元，并自动调整所述盖部的间隔。 [0022] 通过该构成，能够根据定子主体向外径方向的膨胀程度自动地调整盖部的间隔，因此操作者无需判断通常运转时和清洗、杀菌时的区别来进行操作，比较便利。发明效果 [0023] 根据本发明，在使用加热流体对定子主体内进行清洗、杀菌的情况下，能够从定子主体卸下外筒，因此，即使定子主体热膨胀，定子主体也能够向外径侧变形，不会妨碍转子的旋转。因此，在通常运转时以及清洗、杀菌时的任一情况下，都不会发生转子压接定子主体而发生异常磨损的情况。而且，由于具备封闭结构，因此无需将定子主体分解，能够在维持清洗后的环境的状态下从清洗运转向通常运转切换。附图说明 [0024] 图1(a)是本实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵的概略俯视图，图1(b)是其A-A线剖面图。图2是图1所示的单轴偏心螺杆泵的概略主视图。 图3是表示将图1(b)的壳体和定子分解后的状态的放大剖视图。 图4是表示从图3将壳体和定子连接后的状态的放大剖视图。 图5是表示从图4通过支撑螺栓紧固后的状态的放大剖视图。 图6是表示将图1(b)的定子和端部螺栓分解后的状态的局部放大图。 图7是表示从图6将定子和端部螺栓连接后的状态的放大剖视图。 图8是表示从图7将支撑螺栓紧固后的状态的放大剖视图。 图9是表示图1的夹具的概略主视图。 图10(a)是表示另一实施方式涉及的定子主体的一端部的侧视图，图10(b)表示其一部分的主视剖视图。 图11(a)是另一实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵的概略主视图，图11(b)是表示第一支承框架的侧视图，图11(c)是表示第二支承框架的侧视图。 图12是另一实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵的概略主视图。 图13是表示另一实施方式涉及的外筒的支承结构的概略说明图。 图14是表示另一实施方式涉及的外筒的支承结构的概略说明图。 图15是表示另一实施方式涉及的外筒的概略说明图。 具体实施方式[0025] 以下，依照附图对本发明涉及的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，根据需要，使用表示特定的方向和位置的用语(例如，包括“上”、“下”、“侧”、“端”的用语)，但是这些用语的使用是为了使参照附图的发明的理解变得容易，本发明的技术范围不受这些用语的含义的限制。另外，以下的说明本质上只不过是例示，不旨在限制本发明、其适用物、或者其用途。另外，附图是示意性的，各尺寸的比率等与现实中不同。 [0026] 图1表示本实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵。该单轴偏心螺杆泵具备设置在壳体1的一端侧的驱动装置(未图示)、以及设置在另一端侧的定子2、转子3以及端部螺栓(end stud)4。 [0027] 壳体1是将金属材料形成为筒状的部件，并收纳有联接杆(coupling rod)5。联接杆5的一端部与联接器(coupling)6连接，传递来自驱动装置的动力。另外，壳体1的一端侧外周面连接有连接管7，从而能够从未图示的罐等供给流动物(例如，人造黄油、味增等高粘性的食品等)。另外，壳体1的另一端开口部形成有向外径侧延伸的凸缘部8。 [0028] 定子2由外筒9、以及以与外筒9的内表面紧贴的状态配置的定子主体10构成。 [0029] 如图2所示，外筒9由金属材料(例如，不锈钢等)制成的上盖27和下盖28构成。两个盖27、28由半圆筒部27a、28a、以及从半圆筒部27a、28a的两侧缘部向外侧延伸的延伸部27b、28b构成。在外筒9，将上盖27及下盖28的半圆筒部27a、28a分别配置在定子2的外周上下，在使延伸部彼此相对的状态下，利用形成于延伸部27b、28b上的通孔，通过螺栓38a和螺母38b进行紧固。由此，延伸部彼此抵接，半圆筒部27a、28a与定子2的外周面紧贴。然后，在该状态下使转子3旋转以输送流动物的通常运转中，通过由金属材料构成的外筒9抑制定子主体10的变形，能够维持适当的过盈量。因此，能够将输送流动物时的排出压力设为期望的值。 [0030] 在此，参照图3至图8对壳体1和定子2的连接、以及定子2和端部螺栓4的连接进行详细说明。在外周部安装有外筒9的定子主体10的两端部分别安装有接合器(adaptor)12a、12b的状态下，如图3及图6所示，环部11a、11b的前端部分从接合器12a、12b的凸缘部14a、14b突出。在该状态下，使壳体1的凸缘部8、端部螺栓4的凸缘部18分别与各接合器12a、12b的端面抵接。环部11a、11b分别位于凸缘部8的环状凹部8b、凸缘部18的环状凹部18b。凸缘部8的环状突部8a、凸缘部18的环状突部18a分别位于环部11a、11b的第一环状凹部14a1、14b1。并且，环部11a、11b被压入各凸缘部8、18的环状凹部8b、18b而发生弹性变形，环部11a、11b的一部分引起定子主体10向轴向位移。伴随于此，如图4及图7所示，外筒9离开接合器12a、 12b。 [0031] 接下来，在接合器12a、12b和各凸缘部8、18上分别安装第一夹具(clamp)15、第二夹具16，使定子主体10与端部螺栓4以及壳体1的连接变得牢固。然后，将螺母22紧固于支撑螺栓(stay bolt)19，经由支承片20将外筒9夹持在壳体1与端部螺栓4之间。由此，如图5及图8所示，定子主体10在轴向上被压缩。然后，环部11a的端面与端部螺栓4的环状凹部18b的内端面压接。另外，环部11b的端面与形成于壳体1的凸缘部8上的环状凹部8b的内端面压接。由此，能够在连接部分确保期望的气密性，在通常运转时、清洗运转时的任一情况下，都能够防止由于漏液、暴露于周围气氛所引起的杂菌的侵入。 [0032] 定子主体10是将根据适宜输送的材料所选择的橡胶、树脂等弹性材料(例如，在包含硅橡胶、硅油的化妆品等中，含氟橡胶)形成为筒状(例如，圆筒状)的部件。对定子2的中心孔而言，其内周面以n条形成单段或多段的内螺纹形状。定子主体10的两端部形成有外径尺寸变大的环部(ring portion)11a、11b，利用该环部11a、11b分别安装有接合器12a、12b。 [0033] 接合器12a、12b由不锈钢等金属材料构成，如图1所示，由筒状部13a、13b、以及从该筒状部13a、13b的一端向外径侧突出的凸缘部14a、14b构成。在凸缘部14a、14b，从其端面依次形成有第一环状凹部14a1、14b1、以及比第一环状凹部14a1、14b1内径尺寸较小的第二环状凹部14a2、14b2。对接合器12a、12b向定子主体10的安装而言，由于定子主体10由弹性材料构成，因此一边使该环部11a、11b向内径侧发生弹性变形一边进行。 [0034] 接合器12a在使其凸缘部14a与下述的端部螺栓4的凸缘部18抵接的状态下，由第一夹具15保持。如图9所示，第一夹具15由与支轴部15a分别可转动地连接的一对半圆形夹具部15b、15c构成，并具备将两夹具部15b、15c在形成为环状的状态下进行固定的夹钳部(clip portion)15d。两夹具部15b、15c通过以环状的状态下形成于内周面的环状槽(未图示)保持接合器12a的凸缘部14a以及端部螺栓4的凸缘部18。另外，接合器12b在使其凸缘部14b与所述壳体1的凸缘部8抵接的状态下，由与所述第一夹具15相同结构的第二夹具16保持。 [0035] 第一夹具15及第二夹具16均由与接合器12a、12b相同的金属材料(在此，为不锈钢)构成。即，能够使相同质地的硬质的材料构成的接合器12a、12b和第一夹具15、第二夹具16直接接触。因此，不存在使树脂、橡胶材料等构成的定子主体和金属材料构成的第一夹具 15或第二夹具16直接接触的情况下那样发生变形的部分，能够使保持状态稳定。由此，能够防止连接部分处的错位，能够使软质的橡胶或树脂材料构成的定子主体10相对于硬质的金属材料构成的接合器12a、12b的凸缘部14a、14b、壳体1的凸缘部8、以及端部螺栓4的凸缘部 18的压接状态为期望的状态。其结果，各连接部分处的气密性得到维持，在通常运转时及清洗运转时的任一情况下，防止由于漏液、暴露于周围气氛所引起的杂菌的侵入。 [0036] 此外，如图10所示，也可以在形成于所述定子主体10的两端部的环部11a、11b内置金属制的环39(但是，在图10中，仅图示了环部11a侧)。由此，作为使由所述夹具15及16实现的夹紧状态更牢固的部件，能够进一步提高连接部分的气密性。另外，不仅可以采用并用金属制的环39和接合器12a、12b的结构，也可以采用通过使环39具有接合器12a或12b的功能而将接合器12a和12b中的至少一者省略的结构。 [0037] 如图1所示，转子3是将由金属材料构成的轴体以n－1条形成单段或多段的外螺纹形状的部件。转子3配置在定子2的中心孔内，形成与定子2的长度方向相连的输送空间17。转子3的一端部与壳体侧的联接杆5连接，通过来自驱动装置(未图示)的驱动力，在定子2的内侧自转的同时沿定子2的内周面公转。即，转子3在定子2的中心孔内偏心旋转，由此能够将输送空间17内的材料向长度方向输送。 [0038] 端部螺栓4是将金属材料形成为筒状的部件。端部螺栓4的一端开口部形成有向外侧扩展的凸缘部18。该凸缘部18如上所述在与接合器12a的凸缘部14a抵接的状态下由第一夹具15保持。 [0039] 端部螺栓4和所述壳体1通过支撑螺栓19相互连结。即，在端部螺栓4及壳体1的外周面，分别在以轴心为中心的点对称的两个位置上形成有支承片20。支撑螺栓19在外部安装有由金属材料(例如，不锈钢)构成的筒状的隔套(spacer)21的状态下，贯穿端部螺栓4和壳体1的各支承片20，并在一端部与螺母22螺合。该情况下，在从定子主体10卸下外筒9的状态下将螺母22紧固时，隔套21与端部螺栓4和壳体1的支承片20抵接。因此，不能进一步紧固螺母22，端部螺栓4和壳体1之间的间隔维持在一定值。另一方面，在将外筒9安装于定子主体10的状态下紧固螺栓22时，隔套21与支承片20抵接之前，外筒9与分别安装于定子主体10的两端部的接合器12a、12b的筒状部13a、13b抵接。因此，不能进一步紧固螺母22，端部螺栓4与壳体1之间的间隔被维持比通过所述隔套21维持的间隔更宽(约1mm)的一定值。 [0040] 接下来，对由上述结构构成的单轴偏心螺杆泵的动作进行说明。在从罐等排出流动物的情况下，驱动未图示的驱动装置，经由联接器6以及联接杆5使转子3旋转。由此，由定子2的内周面和转子3的外周面形成的输送空间17向它们的长度方向移动。由此，从罐排出的流动物被吸入输送空间17，并向端部螺栓4被输送。然后，到达端部螺栓4的流动物进一步向他处被输送。 [0041] 然而，在所述单轴偏心螺杆泵中，当停止流动物的输送时，流动物残留在定子2内，如果就此放置下去，存在卫生上是非期望的情况。另外，有时该残留物还附着于内表面。因此，需要定子2内的清洗以及杀菌操作。在此，进行不将生产设备分解而以简单的操作安全地进行自动清洗的原位清洗(CIP：Cleaning in Place)、或者不将机器、配管类从制造时的状态分解而进行杀菌的原位杀菌(SIP：sterilizing in Place)。由此，没有周围气氛的杂菌等侵入的可能，是比较卫生的。 [0042] 例如，在进行SIP的情况下，从定子2的外周卸下外筒9。然后，供给水蒸气或加压热水(加热流体)，对驱动装置进行驱动，以使转子3旋转。此时，定子2由于热而发生膨胀，但是由于外筒9被卸下，因此定子2能够向外径侧膨胀，能够抑制定子2向内表面侧膨胀。因此，不会妨碍转子3的旋转，通过转子3的旋转使输送空间17移动，由此能够使加热流体顺畅地流动从而对定子2的内表面进行清洗和杀菌。 [0043] 之后，SIP结束，如果随着时间经过而单轴偏心螺杆泵冷却，由此定子主体10向原来的形状复原，则能够在定子主体10的外周部安装外筒9，使原本的流动物的输送再次开始。 [0044] 如此，根据所述实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵，使得在供给加热流体时卸下外筒9。因此，能够允许由加热流体引起的定子主体10向外径侧的膨胀。因此，定子主体10不会向内径侧膨胀而妨碍转子3的旋转，能够供给加热流体而对定子2内进行清洗和杀菌。另外，定子主体10的两端部总是维持以气密状态与端部螺栓4和壳体1连接的状态，因此周围气氛中的杂菌等不会侵入内部空间，能够维持杀菌后的清洁的环境。 [0045] 另外，在清洗和杀菌时，定子主体10能够向外径侧热膨胀，因此不需要考虑定子主体向内径侧的热膨胀而增大定子的内表面与转子的外表面之间的间隙。因此，在不发生热膨胀的通常的运转状态下，能够将定子主体10的内表面与转子3的外表面之间的接触压力、过盈量(定子主体10的内表面与转子3的外表面的重叠)设为适当的值。因此，能够以使排出压力为期望的值的方式高效地进行通常运转时的流动物的输送。 [0046] 此外，本发明不限于上述实施方式中记载的构成，而能够进行各种变更。 [0047] 例如，在所述实施方式中，使得单轴偏心螺杆泵以横向(水平方向)配置，但是也可以通过将单轴偏心螺杆泵以纵向(垂直方向)配置将流动物向下侧输送。 [0048] 另外，在所述实施方式中，对单轴偏心螺杆泵、特别是定子2的支承结构未特别提及，但是可设为如下的构成。即，在图11中，端部螺栓4和壳体1被支承于固定在基部的第一支承框架23。第一支承框架23由底面部23a和两侧面部23b、23c构成，将第一支承框架23的底面部的中央用螺钉固定于基部，将螺栓经由第一支承框架23的两侧面部螺合到端部螺栓4和壳体1。另外，定子2被支承于固定在基部的第二支承框架24。第二支承框架24由两侧面部24a、24b以及连接两侧面部24a、24b的上端部的上面部24c构成。两侧面部24a、24b的下端部向水平方向弯折，用螺钉固定于基部。另外，一个侧面部的内侧面一体形成有与外筒9抵接的凸部25。在另一侧面部从外表面螺合翼形螺钉26，使翼形螺钉26的前端部分与外筒9抵接。通过改变翼形螺钉26的螺合位置，能够调整前端部分向外筒9的推压力。 [0049] 另外，如图12所示，也可以将构成外筒9的上盖27和下盖28使用夹持部件29保持。夹持部件29具备将上盖27及下盖28的延伸部27b、28b以上下重叠的状态夹持的上板30和下板31。在下板31经由连接棒32一体化形成有安装板33。安装板33用螺钉固定于基部。夹持部件29的上板30和下板31在夹持外筒9的上盖27和下盖28的延伸部27b、28b的状态下，将螺栓 38a插通到其中，并与螺母38b螺合。通过将螺母38b紧固，能够将外筒9的上盖27和下盖28牢固地固定。 [0050] 另外，如图13所示，也可以将下盖28的延伸部28b的下表面通过支承台34支承，将按压部35向上盖27的延伸部27b的上表面按压。按压部35能够通过液压缸36升降。由此，在通过加热流体对定子主体10内进行清洗和杀菌时，通过对液压缸36进行驱动使按压部35上升，解除基于上盖27的对定子主体10的保持状态。由此，即使向定子主体10内供给加热流体，通过热膨胀也能够使定子主体10向外径侧变形。因此，定子主体10的内表面不会向内侧膨胀而妨碍转子3的旋转。其结果，在定子主体10内能够使转子3旋转来输送加热流体。此外，在按压部35的升降中，不限于采用液压缸36，也可以采用气压缸、螺线管、马达等各种驱动单元。另外，上盖27只要在延伸部27b上形成通孔以插通引导轴并限制使按压部35上升时的移动范围即可。 [0051] 另外，如图14所示，也可以取代上述按压部35，通过未图示的液压缸等驱动的门型的引导部件37向下侧位移从而使上盖27向下盖28按压。 [0052] 另外，虽然未图示，但是也可以使上盖27与下盖28之间的间隔能够调整。即，在上盖27的延伸部27b和下盖28的延伸部28b上分别形成螺纹孔。然后，在两端侧将螺纹切削方向不同的两个螺栓螺合到各螺纹孔。由此，当旋转两螺栓时，上盖27和下盖28接触和分离。 [0053] 该情况下，也可以通过未图示的马达等驱动单元使两螺栓旋转。并且，优选地，在开始单轴偏心螺杆泵的清洗及杀菌处理时，自动地驱动所述驱动单元使两螺栓旋转以扩大上盖27与下盖28之间的间隔。该动作例如也可以基于检测定子主体10的温度的温度传感器或检测定子主体10的膨胀程度的压力传感器等检测装置中的检测信号自动地进行。例如，只要将检测装置中的检测信号导入控制装置，基于该检测值是否超过预先设定的值等阶段性地改变上盖27与下盖28之间的间隔即可。由此，能够不经由人工以使转子3不会由于清洗和杀菌时的定子主体10的膨胀而不旋转的方式，自动地调整上盖27与下盖28之间的间隔。 [0054] 此外，这样的上盖27与下盖28之间的间隔的自动调整设为通过两螺栓进行，但是，例如，也可以通过图2及图12所示的螺栓38a和螺母38b进行。另外，除此之外，即使是图13和图14所示的结构，也能够同样地具有自动调整功能。 [0055] 另外，外筒9不限于分割为上盖27和下盖28部分，只要由在周向分割的多个盖部构成，则不特别限定其分割数。例如，在图15(a)中图示出了外筒9在周向上分割为三部分，图15(b)中图示出了外筒9分割为四部分的情况。 附图标记的说明 [0056]1…壳体 2…定子 3…转子 4…端部螺栓 5…联接杆 6…联接器 7…连接管 8…凸缘部 9…外筒 10…定子主体 11a、11b…环部 12a、12b…接合器 13a、13b…筒状部 14a、14b…凸缘部 15…第一夹具 15a…支轴部 15b、15c…夹具部 15d…夹钳部 16…第二夹具 17…输送空间 18…凸缘部 19…支撑螺栓 20…支承片 21…隔套 22…螺母 23…第一支承框架 24a、24b…侧面部 24c…上面部 24…第二支承框架 25…凸部 26…翼形螺钉 27…上盖 27a…半圆筒部 27b…延伸部 28…下盖 28a…半圆筒部 28b…延伸部 29…夹持部件 30…上板 31…下板 32…连接棒 33…安装板 34…支承台 35…按压部 36…液压缸 37…引导部件 38a…螺栓 38b…螺母 39…环 |
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