CN102345595A - 供液泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供液泵。泵室的柱塞插入部分设有柱塞密封体和支撑环。支撑环的背面由清洗腔的壁面支撑。支撑环是用可变形树脂层和不可变形树脂层两种树脂层构成的合成支撑环。支撑环的与柱塞密封体接触的面由可变形树脂层的面构成，该支撑环的内周面由不变形树脂层的面构成。可变形树脂层是一种弹性模量比柱塞密封体大且大到能够吸收柱塞密封体的变形的树脂层。不变形树脂是一种弹性模量比可变形树脂层的树脂大的树脂层。

Description

供液泵

技术领域

本发明涉及一种通过在泵头内滑动柱塞、反复进行从吸入口吸入液体及从排出口排出液体而进行供液的供液泵。

背景技术

常见的柱塞式供液泵的泵室附近的概略剖面图如图3(A)所示。

供液泵通过在泵头8的泵室8a内滑动柱塞3的顶端部，反复进行从吸入口8b吸入液体及从排出口8c排出液体，由此进行供液。在泵室8a的柱塞3的插入部分，为了防止液体从泵室8a的内壁与柱塞3的外周间的间隙泄漏而设有紧贴柱塞3的外周的树脂制的柱塞密封体13。泵头8被泵体18保持。柱塞密封体13夹在泵头8与泵体18之间。

泵体18通过泵头8侧的壁面支撑柱塞密封体13的背面。该壁面上设有用于贯通柱塞3的孔20。该孔20与柱塞3间的间隙大的话，则在供液压力为高压(例如40MPa左右)时会引起冷流，如图3(B)所示，柱塞密封体13的内周部会进入到孔20与柱塞3之间的间隙。一旦达到这种状态，柱塞3与柱塞密封体13间的摩擦就会增大，会发生对柱塞3的驱动造成影响、降低柱塞密封体13的密封寿命等不良情况。

因此，需要管理孔20的内径的尺寸公差，减小其与柱塞3的外形间的间隙。但是，由于泵体18用不锈钢等金属构成，孔20的内周面接触柱塞3时会引起烧结，因此，孔20的内径的缩小较为有限。

因此，在供液压力例如超过70MPa的高压情况下，如图4(A)所示，在柱塞密封体13的背面配置支撑环22(参照例如日本特开2001-254686号公报)。支撑环22的材质为比柱塞密封体13的材质硬且即使与柱塞3的外周接触也不会影响柱塞3的PEEK(聚醚醚酮)树脂等树脂材料。

但是，在供液压力超过100MPa的更高压的条件下，若使用PEEK树脂制的支撑环22，则如图4(B)所示，可以看出：柱塞密封体13因高压而变形，并导致支撑环22受压迫而向内径方向变形，内径变小而与柱塞3间的接触阻力增加，对柱塞3的驱动造成影响。

此外，可以看出：为了防止支撑环22变形，使支撑环22的材料为能够承受柱塞密封体13变形的树脂即具有比PEEK树脂高的弹性模量的材质时，反而由于支撑环22完全不变形而使柱塞密封体13向内径方向变形，由此增大向柱塞3的紧固力，而发生对柱塞3的驱动造成影响、降低柱塞密封体13的密封寿命等不良情况。

发明内容

因此，本发明的目的在于，即使在供液压力为高压、例如超过100MPa的条件下供液，也能够抑制密封寿命的降低并正常驱动柱塞。

本发明的供液泵，具有：泵头，该泵头具有用于吸入液体的进液口、用于存储从进液口吸入的液体的泵室、以及用于排出泵室内的液体的出液口；柱塞，该柱塞的顶端侧插入到泵头，在泵头内滑动；柱塞密封体，该柱塞密封体安装在泵头的柱塞插入部分，呈开设有使柱塞通过的孔的环状，对泵头与柱塞间的间隙进行密封；圆盘状的支撑环，该支撑环安装在柱塞密封体的背面侧，开设有使柱塞通过的孔。并且，支撑环为合成支撑环，该合成支撑环与柱塞密封体的背面接触的面由可变形树脂实质性构成，该合成支撑环的使柱塞通过的孔的内周面由不变形树脂实质性构成。可变形树脂的弹性模量比柱塞密封体大且为能够吸收柱塞密封体的变形的大小，不变形树脂的弹性模量比可变形树脂的弹性模量大。

在该供液泵中，合成支撑环的与柱塞密封体的背面接触的面由可变形树脂实质性构成的意思是，并不限定合成支撑环的与柱塞密封体的背面接触的面完全为由可变形树脂构成的面。即使与柱塞密封体的背面接触的支撑环的面的一部分含有不变形树脂，只要可变形树脂的面的比例为与柱塞密封体的背面接触的支撑环的面能够吸收柱塞密封体的变形，就可以称为合成支撑环的与柱塞密封体的背面接触的面由可变形树脂实质性构成。即，合成支撑环的与柱塞密封体的背面接触的面的一部分也可以包含不变形树脂。

同样地，合成支撑环的内周面由不变形树脂实质性构成的意思是，并不限定合成支撑环的内周面完全为由不变形树脂构成的面。只要高压供液状态下的合成支撑环的孔的内周面的变形量为不会妨碍柱塞的驱动的程度的变形，则该孔的内周面也可以具有可变形树脂。

构成合成支撑环的可变形树脂与不变形树脂的组合的一例为，可变形树脂为聚醚醚酮树脂，不变形树脂为非热可塑性聚酰亚胺树脂。

在本发明中，因为设置在柱塞密封体的背面侧的合成支撑环的与柱塞密封体的背面接触的面由可变形树脂实质性构成，该合成支撑环的内周面由不变形树脂实质性构成，所以，一方面通过合成支撑环的可变形树脂吸收由泵室内的压力造成的柱塞密封体的变形，另一方面，由于内周面由不变形树脂构成，所以内周面不易因为由柱塞密封体的变形造成的压迫而发生变形，合成支撑环的内径不易变小。因此，能够抑制柱塞密封体与柱塞间的摩擦力的增大，还能够抑制支撑环与柱塞间的摩擦力的增大。由此，能够抑制柱塞密封体的寿命下降，并能够减小由于柱塞密封体与柱塞间的摩擦力的增大、以及支撑环与柱塞间的摩擦力的增大而造成的对柱塞的驱动的影响。

附图说明

图1是表示供液泵的一实施例的图，(A)是泵体的顶端侧部分的剖面图，(B)是放大表示(A)的泵室附近的剖面图。

图2(A)、(B)都是表示同一实施例供液泵的支撑环的变形例的泵室附近的剖面图。

图3是表示现有的供液泵的一例的泵室附近的剖面图，(A)表示正常时，(B)表示发生异常时。

图4是表示具有现有的支撑环的供液泵的一例的泵室附近的剖面图，(A)表示正常时，(B)表示对柱塞密封体施加高压的状态。

具体实施方式

使用图1，对供液泵的一实施例进行说明。如图1(A)所示，该实施例的供液泵中，在泵体2的顶端夹着清洗腔12地设有泵头8。在泵体2内可移动地收纳有十字头4。十字头4始终被弹簧等弹性体6向远离泵头8的方向(图中的右方向)按压，追随设置在十字头4的基端部侧的凸轮(省略图示)的周面。十字头4通过追随旋转的凸轮的周面而在泵体2内向靠近和远离泵头8的方向(图中的左右方向)往复运动。

十字头4的顶端保持有柱塞3的基端部。柱塞3的顶端部贯通清洗腔12，插入到设置在泵头8内部的泵室8a。柱塞3的顶端部通过十字头4的往复运动沿着泵室8a的壁面滑动。泵头8具有用于泵室8a吸入液体的进液口流路8b、和用于从泵室8a排出液体的出液口流路8c。进液口流路8b及出液口流路8c上分别设有用于防止逆流的单向阀9a、9b。

泵室8a的柱塞3的插入部分设有：柱塞密封体10，为了防止液体从泵室8a的内壁与柱塞3的周面间的间隙泄漏而可滑动地保持柱塞3的外周面；支撑环11，对柱塞密封体10的背面进行支撑。支撑环11的背面由清洗腔12的壁面进行支撑。

清洗腔12内部具有使清洗液流通的流路、和通过该清洗液对贯通的柱塞3的外周面进行清洗的空间。在清洗腔12的内部空间的柱塞3的插入部，为了防止清洗液的泄漏而设有可滑动地保持柱塞3的外周面的清洗密封体16。清洗密封体16的背面由泵体2的背面支撑。

在该供液泵中，柱塞3被向远离泵室8a的方向(图中的右方向)驱动，由此，泵室8a内被减压，单向阀9b关闭，单向阀9a打开，液体被从进液口流路8b吸入到泵室8a内。相反，柱塞3被向插入泵室8a内的方向(图中的左方向)驱动，由此，泵室8a内被加压，单向阀9a关闭，单向阀9b打开，液体被从泵室8a向出液口流路8c推出。通过反复进行该动作而进行供液。

使用图1(B)对柱塞密封体10及支撑环11进行说明。

柱塞密封体10由例如聚酰亚胺树脂等弹性材料构成。在柱塞密封体10的柱塞3的周围，为了存储从泵室8a的内壁与柱塞3的外周间泄漏出来的液体，设有泵室8a侧开口的矩形的空间10a。空间10a为与柱塞3同轴的环形状，柱塞3的轴方向的截面形状为矩形。

柱塞密封体10与支撑环11分别设有使柱塞3通过的孔，支撑环11的孔的直径比柱塞密封体10的孔的直径大。此外，支撑环11的孔的直径比支撑支撑环11的清洗腔12的壁面的使柱塞3通过的孔14的直径小。

支撑环11为用可变形树脂层11a与不变形树脂层11b两种树脂层构成的合成支撑环。可变形树脂层11a的弹性模量比柱塞密封体10的弹性模量大，其是一种由树脂构成的层，该树脂具有在柱塞密封体10因压力而变形时能够吸收该变形的大小的弹性模量。可变形树脂层11a的材质为例如PEEK树脂。另一方面，不变形树脂层11b是一种由弹性模量比可变形树脂层11a的树脂还大的树脂构成的层，其弹性模量大小为即使施加例如100MPa左右的高压也不会发生变形。不变形树脂层11b的材质为例如非热可塑性聚酰亚胺树脂。非热可塑性聚酰亚胺树脂的一例为Vespel(注册商标，杜邦公司的产品)。

支撑环11合成为：与柱塞密封体10的背面接触的面为可变形树脂层11a的面，与柱塞3相对的内周面为不变形树脂层11b的面。支撑环11为中央具有使柱塞3通过的孔的圆盘形，柱塞密封体10侧为可变形树脂层11a，清洗腔12侧为不变形树脂层11b。可变形树脂层11a与不变形树脂层11b的柱塞3的轴方向的截面形状都为三角形，两树脂层11a、11b的交界从内径的柱塞密封体10侧的边缘延伸到外径的清洗腔12侧的边缘。

通过使与柱塞密封体10的背面接触的面为可变形树脂层11a的面，使得在泵室8a内的压力为高压时由该压力产生的柱塞密封体10的变形被可变形树脂层11a的弹性吸收。由此，柱塞密封体10不易向内径方向变形，柱塞3与柱塞密封体10间的摩擦力的增大被抑制。此外，支撑环11因柱塞密封体10的变形而被压迫，但是，因为内周面为不变形树脂层11b的面，所以支撑环11向内径方向的变形被抑制，柱塞3与支撑环11间的摩擦力的增大也被抑制。

在图1(B)的例子中，将树脂层11a和11b合成为，以支撑环11的柱塞3的轴方向截面的对角线为交界线，可变形树脂层11a靠近柱塞密封体10的背面侧、不变形树脂层11b靠近清洗腔12侧，但是，如图2(A)所示，即便是可变形树脂层11a的柱塞3轴方向的截面形状为梯形、以使得可变形树脂层11a的外径侧的一部分与清洗腔12的壁面接触的合成方法，也能够得到同样的效果。

此外，如图2(B)所示，在可变形树脂层11a为支撑环11的孔的内周面的一部分的情况下，因为由柱塞密封体10的变形而产生的压迫，面向内周面的可变形树脂层11a的内径变小，支撑环11与柱塞3的摩擦力有一定程度地增大，但是，可变形树脂层11a与柱塞3接触的面积较小的情况与内周面完全为可变形树脂的情况相比，也能够抑制支撑环11与柱塞3的摩擦力的增大。

此外，不变形树脂层11b也可以为与柱塞密封体10的背面接触的面的一部分，只要通过可变形树脂层11a能够吸收柱塞密封体10的变形即可。

Claims (4)

1.一种供液泵，具有：

泵头，该泵头具有用于吸入液体的进液口、用于存储从所述进液口吸入的液体的泵室、以及用于排出所述泵室内的液体的出液口；

柱塞，该柱塞的顶端侧插入到所述泵头，在所述泵头内滑动；

柱塞密封体，该柱塞密封体安装在所述泵头的柱塞插入部分，呈开设有使所述柱塞通过的孔的环状，对所述泵头与柱塞间的间隙进行密封；

圆盘状的支撑环，该支撑环安装在所述柱塞密封体的背面侧，开设有使所述柱塞通过的孔，

该供液泵的特征在于，

所述支撑环为合成支撑环，该合成支撑环与所述柱塞密封体的背面接触的面由可变形树脂实质性构成，该合成支撑环的使所述柱塞通过的所述孔的内周面由不变形树脂实质性构成，

所述可变形树脂的弹性模量比所述柱塞密封体大且为能够吸收所述柱塞密封体的变形的大小，所述不变形树脂的弹性模量比所述可变形树脂的弹性模量大。

2.根据权利要求1所述的供液泵，其特征在于，所述支撑环的所述孔的直径比所述柱塞密封体的所述孔的直径大。

3.根据权利要求2所述的供液泵，其特征在于，所述支撑环由清洗腔的壁面支撑，该壁面具有穿过所述柱塞的孔，所述支撑环的所述孔的直径比所述清洗腔的所述孔的直径小。

4.根据权利要求1所述的供液泵，其特征在于，所述可变形树脂为聚醚醚酮树脂，所述不变形树脂为非热可塑性聚酰亚胺树脂。

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