CN111065820B - 柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱塞泵，泵头部最终利用螺栓等固定构件而固定于泵体，但在利用固定构件来固定于泵体之前的阶段，能向与柱塞的轴方向垂直的方向与泵体相对地移动。在此状态下，若使柱塞驱动部移动至泵体的前端侧的规定位置而使泵头部与柱塞驱动部嵌合，则泵头部定位于柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的位置。通过在此位置，利用固定构件将泵头部固定于泵体，能在使柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的状态下装配柱塞泵。

Description

柱塞泵

技术领域

本发明涉及一种柱塞泵(plunger pump)，例如在高效液相色谱仪(HighPerformance Liquid Chromatograph，HPLC)或超临界流体色谱仪(Supercritical FluidChromatograph，SFC)等分析装置中用于输送流动相。

背景技术

作为用以在HPLC或SFC中输送流动相的送液泵，通常使用将两个柱塞泵串联或并联连接的双柱塞方式的泵。各柱塞泵是将利用前端保持柱塞且向柱塞的轴方向移动的柱塞驱动部收纳于泵体内，且在泵体的前端配置泵头而构成。柱塞从泵体的前端向泵头内突出，在设置于泵头内的泵室内一边向轴方向滑动一边往复移动，由此连续进行向泵室内吸入液体以及从泵室中喷出液体。

在泵头的泵室的附近设置有柱塞密封件，所述柱塞密封件将柱塞的外周面保持为液体密封来防止从泵室中的液体泄漏。柱塞密封件是其内周面与柱塞的外周面滑动而磨损的构件，且是需要定期更换的消耗品。若柱塞密封件磨损，则发生从泵室中向泵体方向的液体泄漏，成为污染或送液不良的原因。

作为促进柱塞密封件磨损的因素，可列举柱塞与泵室的相对偏心，即，柱塞的中心轴与泵室的中心轴的相对偏移。若柱塞的中心轴与泵室的中心轴一致，则柱塞穿过柱塞密封件的中心，因此柱塞外周面与柱塞密封件内周面之间的摩擦力均匀地作用，柱塞密封件的内周面的磨损均匀地进行。

但是，由于构成柱塞泵的泵头或泵体、柱塞驱动部等构件存在制造公差，故而即便相对于泵体而正确地配置有泵头，也有很多在柱塞的中心轴与泵室的中心轴之间产生偏移的情况。若柱塞的中心轴与泵室的中心轴偏移，则柱塞动作时的柱塞外周面与柱塞密封件内周面之间的摩擦力在柱塞密封件的内周面变得不均匀，柱塞密封件的磨损局部地进行，柱塞密封件的寿命下降。

因此，提出了一种使柱塞驱动部成为能摇动的状态，来被动地调整柱塞相对于泵室的偏心的技术，且也付诸实施(参照专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：美国专利第5938416号

发明内容

[发明所要解决的问题]

专利文献1所公开的技术中，通过将柱塞驱动部由O型环来保持，并且使柱塞驱动部的基端不固定，从而设为能摇动。但是已知，即便采用此种结构，若柱塞与泵室的相对偏心大或O型环的安装状态差，则还是会存在柱塞与泵室的相对偏心未经充分调整的情况。

本发明是鉴于所述问题而形成，目的为提供一种柱塞泵，其具有能组装成柱塞与泵室的相对偏心小的状态的结构。

[解决问题的技术手段]

本发明在对泵体组装泵头部的阶段，能以泵室的中心轴与柱塞的中心轴基本一致的方式来调整柱塞与泵头部的相对位置关系。

本发明的柱塞泵包括泵体、柱塞、柱塞驱动部、及泵头部。所述柱塞驱动部是以使所述柱塞从所述泵体的前端突出的方式，利用前端保持所述柱塞的基端，且在所述泵体内向所述柱塞的轴方向移动。所述泵头部至少包括在内部设置有供所述柱塞的前端部插入的泵室的泵头，且固定于所述泵体的前端。

本发明的柱塞泵的第一形态中，所述泵头部具有如下形状，即，当在所述柱塞的中心轴与所述泵室的中心轴基本一致的状态下，所述柱塞驱动部移动至所述泵体的前端侧的规定位置时，与所述柱塞驱动部嵌合的形状，且以能向与所述柱塞的轴方向垂直的方向与所述泵体相对地移动的状态，配置于所述泵体的前端，利用能与所述柱塞驱动部嵌合的位置关系来固定于所述泵体的前端。

即，本发明的第一形态中，泵头部最终利用螺栓等固定构件而固定于泵体，在利用固定构件来固定于泵体之前的阶段，能向与柱塞的轴方向垂直的方向与泵体相对地移动。在此状态下，若使柱塞驱动部移动至泵体的前端侧的规定位置，使泵头部与柱塞驱动部嵌合，则泵头部定位于柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的位置。通过在此位置，利用固定构件将泵头部固定于泵体，能够以使柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的状态来装配柱塞泵。

作为所述第一形态的优选构成，所述泵头部包括：泵头部本体，包含所述泵头；以及泵头保持构件，与所述泵头部本体分开设置且与所述泵头部本体的基端部嵌合来保持所述泵头部本体，所述泵头保持构件具有如下形状，即，当所述柱塞驱动部移动至所述规定位置时与所述柱塞驱动部嵌合的形状，所述泵头保持构件可列举如下构成：以能向与所述柱塞的轴方向垂直的方向移动的状态配置于所述泵体的前端，利用能与所述柱塞驱动部嵌合的位置关系来固定于所述泵体的前端。

所述构成中，将泵头部中的泵头保持构件先固定于泵体，将泵头部本体安装于所述泵头保持构件。泵头保持构件由于与泵头部的基端部嵌合来保持泵头部，故而若泵头保持构件固定于正确的位置，则能够将泵头部本体安装于正确的位置，即，柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的位置。由此，当更换泵头部时，能够在将泵头保持构件固定于泵体的状态下仅更换泵头部本体，因此无需再次进行泵头部的定位。

本发明的柱塞泵的第二形态中，所述柱塞驱动部包括：柱塞驱动部本体，收纳于所述泵体内且向所述柱塞的轴方向移动；以及柱塞保持部，安装于所述柱塞驱动部本体，且以使所述柱塞从所述泵体的前端突出的方式来保持柱塞的基端，所述柱塞保持部具有如下形状，即，当在所述柱塞的中心轴与所述泵室的中心轴基本一致的状态下，所述柱塞驱动部移动至所述泵体的前端侧的规定位置时，与所述泵头部嵌合的形状，并且以能向与所述柱塞的轴方向垂直的方向与所述柱塞驱动部本体相对地移动的状态，配置于所述柱塞驱动部本体的前端部，利用能与所述泵头部嵌合的位置关系来安装于所述柱塞驱动部本体。

即，本发明的第二形态中，柱塞驱动部的柱塞保持部最终利用螺栓等固定构件来固定于柱塞驱动部本体，但在利用固定构件来固定于柱塞驱动部本体之前的阶段，能向与柱塞的轴方向垂直的方向，与柱塞驱动部本体相对地移动。在此状态下，若使柱塞驱动部移动至泵体的前端侧的规定位置，使泵头部与柱塞驱动部嵌合，则柱塞保持部定位于柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的位置。通过在此位置，利用固定构件将柱塞保持部固定于柱塞驱动部本体，能够以使柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的状态来装配柱塞泵。

所述第二形态中，也将所述泵头部设为包括：泵头部本体，包含所述泵头；以及泵头保持构件，与所述泵头部本体分开设置且与所述泵头部本体的基端部嵌合来保持所述泵头部本体。在此情况下，所述柱塞保持部具有如下形状，即，当所述柱塞驱动部移动至所述泵体的前端侧的所述规定位置时，与所述泵头保持构件的一部分嵌合的形状。

[发明的效果]

本发明的柱塞泵的第一形态中，在利用固定构件将泵头部固定于泵体之前的阶段，仅通过使柱塞驱动部移动至泵体的前端侧的规定位置，使泵头部与柱塞驱动部嵌合，即能够将泵头部定位于柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的位置。由此，能够以使柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的状态来装配柱塞泵，能够抑制由柱塞与泵室的相对偏心所引起的柱塞密封件的寿命的下降。

本发明的柱塞泵的第二形态中，在利用固定构件将柱塞驱动部的柱塞保持部固定于柱塞驱动部本体之前的阶段，仅通过使柱塞驱动部移动至泵体的前端侧的规定位置，使泵头部与柱塞驱动部嵌合，即能够将柱塞保持部定位于柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的位置。由此，能够以使柱塞的中心轴与泵室的中心轴基本一致的状态来装配柱塞泵，能够抑制由柱塞与泵室的相对偏心所引起的柱塞密封件的寿命的下降。

附图说明

图1是表示柱塞泵的一实施例的剖面图。

图2是所述实施例的分解剖面图。

图3是表示所述实施例中，泵头保持构件的定位前的状态的剖面图。

图4是表示所述实施例中，泵头保持构件的定位后的状态的剖面图。

图5是表示柱塞泵的另一实施例的图，且是表示柱塞保持构件的定位前的状态的剖面图。

图6是表示所述实施例中，柱塞保持构件的定位后的状态的剖面图。

符号的说明

1：柱塞泵

2：泵体

4：泵头部

6：柱塞

8：柱塞驱动部

10：滚珠丝杠

12：螺母

13：柱塞驱动部本体

14：柱塞保持部

14a：凸缘部(柱塞保持部)

14b：凹部(柱塞保持部)

16：滑块

18：导轨

20：开口部

20a：内周面

22：泵头部本体

22a：圆筒部(泵头部本体)

24：泵头保持构件

24a：圆筒部(泵头保持构件)

24b：凸缘部(泵头保持构件)

26：泵头

28：泵室

30：柱塞密封件

32：弹性体

33、38：螺栓

34、40：螺栓用贯穿孔

36、42：螺栓孔

具体实施方式

以下，参照图式，对本发明的柱塞泵的优选实施方式进行说明。

如图1所示，柱塞泵1包括：泵体2、泵头部4、柱塞6、及柱塞驱动部8。泵头部4安装于泵体2的前端。柱塞驱动部8收纳于泵体2内，且利用前端保持柱塞6的基端。

柱塞驱动部8包括：柱塞驱动部本体13；螺母12，设置于柱塞驱动部本体13的基端侧且与在柱塞6的轴方向延伸的滚珠丝杠10螺合；以及柱塞保持部14，在柱塞驱动部本体13的前端侧保持柱塞6的基端。滚珠丝杠10利用马达(图示省略)来旋转。在柱塞6的轴方向延伸的导轨18设置于泵体2内，螺母12的一部分以能向柱塞6的轴方向滑动的状态受到支持，以即便滚珠丝杠10旋转，螺母12也不旋转的方式来构成。安装于柱塞驱动部8的滑块(slideblock)16也构成为沿着导轨18而向柱塞6的轴方向滑动。由此，若滚珠丝杠10旋转，则柱塞驱动部8向柱塞6的轴方向移动。此外，用以使柱塞驱动部8移动的机构也可以不利用滚珠丝杠10及螺母12，而是利用凸轮机构。

泵头部4包括泵头部本体22及泵头保持构件24。泵头部本体22包括在内部设置有泵室28的泵头26。从泵体2的前端突出的柱塞6的前端部插入泵室28内。在柱塞6插入泵室28内的泵室28的附近的位置，设置有将柱塞6的外周面保持为液体密封的柱塞密封件30，泵室28的基端侧端面是由柱塞密封件30来密封。

在泵头部本体22内收纳有螺旋弹簧等弹性构件32，以柱塞6的基端部利用弹性构件32的弹性力而向柱塞保持部14侧施力的方式来构成。柱塞6的基端部嵌入设置于柱塞保持部14的前端面的凹部14b中，利用弹性构件32而向柱塞保持部14施力，由此，柱塞6由柱塞保持部14来稳定地保持。凹部14b的内径d2设置为与柱塞6的基端部的外径d1大致相同(参照图2)，柱塞6的基端部与凹部14相互嵌合，构成为柱塞6的中心轴与柱塞保持部14的中心轴基本一致。

如图2所示，泵头保持构件24包括中空的圆筒部24a以及设置于所述圆筒部24a的前端部的凸缘部24b，圆筒部24a通过插入设置于泵体2的前端面的圆形的开口部20中而安装于泵体2的前端。泵头保持构件24的圆筒部24a的外径设计为较泵体2的开口部20的内径稍小，在开口部20的内周面20a与圆筒部24a的外周面之间产生微小的间隙。

在泵头部本体22的基端侧，设置有具有与泵头保持构件24的内径大致相同的外径的圆筒部22a。通过泵头部本体22的圆筒部22a插入泵头保持构件24的内侧，泵头部本体22与泵头保持构件24相互嵌合，且泵头部本体22由泵头部保持构件24来保持。由于泵头部本体22的圆筒部22a与泵头保持构件24相互嵌合，故而仅通过圆筒部22a插入泵头保持构件24的内侧，泵头部本体22相对于泵头保持构件24而定位。

此实施例的柱塞泵1在将泵头部4安装于泵体2时，首先将泵头保持构件24的圆筒部24a插入泵体2的开口部20，将泵头保持构件24定位后，使用螺栓等固定构件将泵头保持构件24固定于泵体2，对所述泵头保持构件24安装泵头本体22。泵头保持构件24的定位是通过调整与柱塞保持部14的相对位置关系来进行。

如图3所示，在柱塞保持部14的基端部，设置有具有与泵头保持构件24的内径大致相同的外径的凸缘部14a，凸缘部14a与泵头保持构件24相互嵌合。

泵头保持构件24利用螺栓33(固定构件)而固定于泵体2。泵头保持构件24的螺栓33用的孔34的内径大于螺栓33的直径，在将螺栓33拧入泵体2的螺栓孔36中之前的阶段，泵头保持构件24能向与柱塞6的轴方向垂直的方向稍微移动。由此，能够对泵体2的前端部的位置进行微调整。

当进行泵头保持构件24的定位时，以泵头保持构件24能向与柱塞6的轴方向垂直的方向移动的的状态，使滚珠丝杠10旋转而使柱塞驱动部8移动至泵体2的前端侧的规定位置(柱塞保持部14的凸缘部14a到达泵头保持构件24的基端部的位置)。此时，如图4所示，以柱塞保持部14的凸缘部14a嵌合于泵头保持构件24的内侧的方式来调整泵头保持构件24的位置，在使凸缘部14a与泵头保持构件24嵌合的状态下拧入螺栓33，来固定泵头保持构件24的位置。由此，泵头保持构件24利用能与柱塞保持部14嵌合的位置关系来固定。通过利用柱塞保持部14与泵头保持构件24能相互嵌合的位置关系，而成为两者的中心轴基本一致的状态。

泵头保持构件24的定位完毕后，在泵头保持构件24的内侧插入泵头部本体22的圆筒部22a，利用螺栓等固定构件，使泵头部本体22相对于泵头保持构件24而固定，由此，泵头部4对于泵体2的安装结束。

如上所述，通过柱塞6的基端部与柱塞保持构件14的凹部14b相互嵌合，而设计为柱塞保持部14的中心轴与柱塞6的中心轴一致。柱塞6及柱塞保持部14能以高尺寸精度来制成，因此柱塞6的中心轴与柱塞保持部14的中心轴基本一致。

进而，在泵头部4中设计为：当泵头部本体22的圆筒部22a与泵头保持构件24相互嵌合时，泵头26内的泵室28的中心轴与泵头保持构件24的中心轴一致。泵头部本体22以及泵头保持构件24能以高尺寸精度来制成，因此使圆筒部22a与泵头保持构件24嵌合时的泵室28的中心轴与泵头保持构件24的中心轴基本一致。

根据这些关系，泵头保持构件24利用能与柱塞保持部14嵌合的位置关系来固定，由此，成为柱塞6的中心轴与泵室28的中心轴基本一致的状态。

如上所述，此实施例的柱塞泵1在将泵头部4组装于泵体2时，能够将泵头部4的位置调整为泵室28的中心轴与柱塞6的中心轴基本一致的位置。进而，此实施例中，由于泵头部4包括与泵头部本体22分开设置的泵头保持部24，故而能够在将泵头保持部24安装于泵体2的状态下仅进行泵头部本体22的更换，因此不需要再次实施泵头保持部24的定位。

此外，所述实施例中，已对为了使柱塞6的中心轴与泵室28的中心轴基本一致，而对泵头部4侧的位置进行调整的结构加以说明，但也能调整柱塞6侧的位置。

图5及图6示出对柱塞6侧的位置进行调整的结构的一例。此实施例中，泵头保持构件24的圆筒部24a具有与泵体2的开口部20的内径大致相同的外径，泵头保持构件24不会向与柱塞6的轴方向垂直的方向移动。柱塞保持部14利用螺栓38而固定于柱塞驱动部本体13。柱塞保持部14的螺栓38用的孔40大于螺栓38的直径，在将螺栓38拧入柱塞驱动部本体13的螺栓孔42中之前的阶段，柱塞保持部14能向与柱塞6的轴方向垂直的方向稍微移动。由此，能够对柱塞保持部14的位置进行微调整。

当进行柱塞保持部14的定位时，在柱塞保持部14能向与柱塞6的轴方向垂直的方向移动的状态下，使滚珠丝杠10旋转而使柱塞驱动部8移动至泵体2的前端侧的规定位置(柱塞保持部14的凸缘部14a到达泵头保持构件24的基端部的位置)。此时，如图6所示，以柱塞保持部14的凸缘部14a嵌合于泵头保持构件24的内侧的方式来调整柱塞保持部14的位置，在使凸缘部14a与泵头保持构件24嵌合的状态下，拧入螺栓38而将柱塞保持部14的位置固定。由此，柱塞保持部14利用能与泵头保持构件24嵌合的位置来固定于柱塞驱动部本体13，成为两者的中心轴基本一致的状态。

如上所述，柱塞6的中心轴与柱塞保持部14的中心轴基本一致，泵室28的中心轴与泵头保持构件24的中心轴基本一致，因此，柱塞保持部14利用能与泵头保持构件24嵌合的位置而固定于柱塞驱动部本体13，由此成为柱塞6的中心轴与泵室28的中心轴基本一致的状态。

以上所说明的实施例中，已对将柱塞保持部14或泵头保持构件24中任一者的位置进行微调整而使柱塞6的中心轴与泵室28的中心轴基本一致的结构进行说明，但本发明并不限定于此，也可构成为能够对柱塞保持部14与泵头保持构件24这两者的位置进行调整。

另外，泵头部4的泵头保持构件24与泵头部本体22分开设置，但本发明并不限定于此，泵头保持构件24也可与泵头部本体22一体地设置。总而言之，只要泵头部4的一部分与柱塞驱动部8的一部分具有当柱塞驱动部8移动至规定位置时相互嵌合的形状，能够以利用两者的嵌合而使柱塞6的中心轴与泵室28的中心轴基本一致的方式来进行位置调整即可。

另外，以上所说明的实施例中虽未示出，但泵头部本体22还可包括能够对较柱塞密封件30更基端侧(图1中的右侧)的位置供给洗涤液来进行柱塞6的洗涤的结构。

Claims (4)

1.一种柱塞泵，包括：

泵体；

柱塞；

柱塞驱动部，以使所述柱塞从所述泵体的前端突出的方式，利用前端保持所述柱塞的基端，且在所述泵体内向所述柱塞的轴方向移动；以及

泵头部，至少包括在内部设置有供所述柱塞的前端部插入的泵室的泵头，且具有如下形状，即，当在所述柱塞的中心轴与所述泵室的中心轴基本一致的状态下，所述柱塞驱动部移动至所述泵体的前端侧的规定位置时，与所述柱塞驱动部嵌合的形状，并且以能向与所述柱塞的轴方向垂直的方向与所述泵体相对地移动的状态配置于所述泵体的前端，利用能与所述柱塞驱动部嵌合的位置关系来固定于所述泵体的前端。

2.根据权利要求1所述的柱塞泵，其中，

所述泵头部包括：泵头部本体，包含所述泵头；以及泵头保持构件，与所述泵头部本体分开设置且与所述泵头部本体的基端部嵌合来保持所述泵头部本体，

所述泵头保持构件具有如下形状，即，当所述柱塞驱动部移动至所述规定位置时与所述柱塞驱动部嵌合的形状，并且

所述泵头保持构件以能向与所述柱塞的轴方向垂直的方向移动的状态来配置于所述泵体的前端，且利用能与所述柱塞驱动部嵌合的位置关系来固定于所述泵体的前端。

3.一种柱塞泵，包括：

泵体；

柱塞；

泵头部，至少包括在内部设置有供所述柱塞的前端部插入的泵室的泵头，且固定于所述泵体的前端；以及

柱塞驱动部，包括：柱塞驱动部本体，收纳于所述泵体内且向所述柱塞的轴方向移动；以及柱塞保持部，安装于所述柱塞驱动部本体，且以使所述柱塞从所述泵体的前端突出的方式保持柱塞的基端，并且

所述柱塞保持部具有如下形状，即，当在所述柱塞的中心轴与所述泵室的中心轴基本一致的状态下，所述柱塞驱动部移动至所述泵体的前端侧的规定位置时，与所述泵头部嵌合的形状，且以能向与所述柱塞的轴方向垂直的方向与所述柱塞驱动部本体相对地移动的状态，配置于所述柱塞驱动部本体的前端部，利用能与所述泵头部嵌合的位置关系来安装于所述柱塞驱动部本体。

4.根据权利要求3所述的柱塞泵，其中，

所述泵头部包括：泵头部本体，包含所述泵头；以及泵头保持构件，与所述泵头部本体分开设置且与所述泵头部本体的基端部嵌合来保持所述泵头部本体，并且

所述柱塞保持部具有如下形状，即，当所述柱塞驱动部移动至所述泵体的前端侧的所述规定位置时，与所述泵头保持构件的一部分嵌合的形状。

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