JP2000503744A - 空気式ダイヤフラムポンプ用ダイヤフラム機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内アッタチメント部分（２２）、外アッタチメント部分（４８）並びに上記内及び外アッタチメント部分と遷移部分を介して境界を成す環状湾曲部分（４８）を有する、空気式ダイヤフラムポンプ用の可撓性を有するダイヤフラム（２０）である。環状湾曲部分は上記ダイヤフラムの空気室側の面に一定の曲率半径をもって形成される。湾曲部分の曲率は、その曲率半径の中心が上記環状湾曲部分と上記内アッタチメント部分間の遷移部分（３８）を含む平面内に実質的に存在するようなものとされる。上記ダイヤフラムは、内部応力とか当該ダイヤフラムの使用の結果、永久歪みが残存しないような形状に成形される。織物（５０）は、上記ダイヤフラムの空気室側の面に近づけ、該ダイヤフラムの空気室側の面から該ダイヤフラムの全厚み寸法の約１／３の寸法をもって配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 空気式ダイヤフラムポンプ用ダイヤフラム機構発明の背景 本発明の分野は、空気式ダイヤフラムポンプである。 ポンプは、公知の作動バルブを通して注がれる圧縮空気で駆動される二つのダ イヤフラムを備えている。米国特許第５，２１３，４８５号、米国特許第５，１ ６９，２９６号、米国特許第４，２４７，２６４号、米国意匠第２９４，９４６ 号、米国意匠第２９４，９４７号、及び米国意匠第２７５，８５８号が参照され 、これらの参考文献の開示事項が本明細書に織り込まれている。前述したポンプ を適用可能としたフィードバック制御装置において操作される作動バルブが米国 特許第４，５４９，４６７号と米国特許第３，０７１，１１８号に開示され、こ れらの開示事項はまた本明細書に織り込んで参照された。これらのフィードバッ ク制御装置では、他の特許に示した二つのダイヤフラムポンプと一緒に使用され てきた。そのようなポンプ用のダイヤフラムは、ここに文献により具体化された 開示として米国特許第４，２７０，４４１号と米国特許第４，２３８，９９２号 に開示されている。 そのようなポンプは、中央区分及び中央区分から外側へ向いた二つの凹面ディ スクを備えた空気室ハウジングを包含している。対向する二つの凹面ディスクは 、ポンプ室ハウジングである。ポンプ室ハウジングは、入口マニホールドから出 口マニホールドへ、又は、出口マニホールドから入口マニホールドへ、それぞれ 、入口通路と出口通路に配置したボールチェックバルブを介して、上記入口マニ ホールドと出口マニホールドを結合している。ダイヤフラムは、凹面ディスクと ポンプ室ハウジングの間の結合面に対して外側に延びる。凹面ディスクとポンプ 室ハウジングを備えるダイヤフラムは、各々そのどちらか側に空気室とポンプ室 を限定する。その中央で、ダイヤフラムはポンプピストンで制御シャフトに固定 される。制御シャフトは、空気室ハウジングを介して摺動可能に延びる。 かかるポンプに結合した作動バルブは、フィードバック制御機構を包含する。 かかる機構は、一般的にダイヤフラムとバルブピストンに装着した制御シャフト 上にダクトを備えている。加圧した空気がバルブピストンに供給される。この加 圧空気は、すでにバルブピストンを介して空気室に分配されている。バルブピス トンは、バルブピストンを介して空気の分配により順に制御される制御シャフト 若しくはポンプピストンの位置で制御される。結果として交互に圧縮された空気 は、ダイヤフラムを前後に駆動する。その結果、ポンプ体に対してポンプ室が交 互に拡張し、また縮小する。かかるポンプは、密度が大きく変化する材質のゆっ たりとした多様性によるポンピング能力がある。 かかるポンプに使用されるダイヤフラムは、多数の形状に作られている。一般 的なデザインは、空気室ハウジングとポンプ室ハウジングそれぞれの中に対向し た溝の中に適合する大きな円形のビードとして形成した外側装着部分を包含する 。適切な密封の保証に対して、小さなリップシールがビード上に見つかってもよ い。ダイヤフラム内に位置した中心は、内部の装着部分である。この部分はポン プピストンを受け、通常、内側装着部分のどちらか側に対して二つの部分に存在 し、制御シャフトにより互いに保持される。環状の湾曲部が、内側と外側の装着 部分の間に配置され、移動部分によりこれら装着部分に対して結合される。一般 に環状湾曲部はデザインが変化する。最近のかかる湾曲部形状は、領域区分を備 えている。これらは、一般にドーム式ダイヤフラムを参考にしている。 ドーム式ダイヤフラムが延ばした使用に関して永久的な変形を示すことが知ら れている。この永久的な変形は応力を残し、結果として構成に弱さをもたらすこ とが理解されている。半径方向の断面に見られるように、その形状は一つの一定 半径の湾曲を呈している。かかるダイヤフラムにおける環状区分について、一定 半径の湾曲の中心の軌跡は、さらに内側装着部分と移動部分の間に交差を包含す る平面内に置かれた輪で定義される。補強構造が使用される際、一般にダイヤフ ラムの本体における中心に配置される。かかるダイヤフラムの支持されていない 空気室側面は、緊張を負わせる下、割れに注意されてきた。これは、空気とダイ ヤフラムの最高の薄片から繊維の中に湿気の侵入を招来してしまう。すり減らす 作用をするポンピング器具からポンプ室側面上の摩耗は、強度不足と、結果とし て支持されていないダイヤフラムの裂け目の原因となることがわかっている。発明の要約 本発明は、空気式ダイヤフラムポンプ用ダイヤフラム機構に関するものである 。 ダイヤフラムの形状は、環状湾曲部分を有し、完全な永久ひずみが生じた後のド ーム状の形態と推定される、環状湾曲部分を含んでいる。ダイヤフラムをこの形 状に形成することにより、残留応力と不要なひずみ破損を回避することができる 。本発明のもう１つの局面において、ダイヤフラムの空気室側の面の近くに補強 材を配置した構造体として空気室側面に関して引っ張り破損を減少させ、広範囲 にわたり摩耗から構造体を保護するようにされる。従って、相互交換の空気式ポ ンプ用ダイヤフラム機構の改良を提供することが本発明の重要な目的である。図面の簡単な説明 図１は第１のダイヤフラムの平面図である。 図２は図１の２−２線から見た図１のダイヤフラムの断面図である。 図３は、図２の符号３を付して示された部分である、図１のダイヤフラム部分 の詳細な断面図である。 図４は、断面で示された図１のダイヤフラムを有するダイヤフラム機構の分解 図である。 図５は第２のダイヤフラムの平面図である。 図６は図５の６−６線で見た図５のダイヤフラムの断面図である。 図７は、図６の符号７で示された部分である、図５のダイヤフラムの詳細の断 面図である。 図８は、断面が示された、図５のダイヤフラムを有するダイヤフラム機構の分 解図である。 図９は、第３のダイヤフラムの平面図である。 図１０は、図９の１０−１０線から見た図９のダイヤフラムの断面図である。 図１１は、図１０において符号１１を付して示された部分である、図８のダイ ヤフラム部分の詳細な断面図である。 図１２は、断面が示された、図９のダイヤフラムを有するダイヤフラム機構の 分解図である。発明を実施するための最良の形態 図面を詳細に見ると、ダイヤフラム機構は３つの実施形態で示されている。実 施形態の各々は別々の大きさのポンプに対するものである。他の点では、それら は、ここにおいては、実質的に同じ目的のものであると理解される。従って、参 照符号は各々同一であり、ここでは１つの記述のみ示されている。 概括的に数字符号２０を付して示されるダイヤフラムは成形構造体とされる。 ダイヤフラム２０は、空気被動式ダイヤフラムポンプで使用される空気室側の面 とポンプ室側の面とを有する。そのようなダイヤフラムは、クロロプレン、ニト リル、エチレンプロピレン又はフルオロカーボンを用いて製造することができ、 その全ては現存するダイヤフラムに現在見出されている。ダイヤフラム２０は、 内アタッチメント部分２２を有するものとして、示されている。内アタッチメン ト部分２２は、結合されるダイヤフラムピストンに緩和状態で一致するような形 態に、モールドされるものとして、示されている。更に、ダイヤフラムピストン をダイヤフラムに容易に組み付けできるように、穴２４が内アタッチメント部分 ２２の中央を貫通している。 図４、図８及び図１２に示されたダイヤフラムピストンは、制御ロッド２６と 結合され、内及び外部材を有している。図４及び図８において、外部材２８は、 それらと結合するボルト３０を有している。図１２において、制御ロッド２６に は、外部材２８のねじ穴と協働するねじ部が設けられる。外部材２８は周縁部に 丸みを付けた拡張ダイヤフラムにより構成され、ダイヤフラム２０の湾曲部分が そっくり収容されるようになっている。内部材３２は中央穴３４を有し、また、 上記ダイヤフラムの湾曲部分にそっくり収容するように皿形に形成するか、又は 、湾曲した周辺部を有するように形成される。図４、図８の機構は、図１２の機 構と比べて、図４、図８の機構又は要素では撓みワッシャ３６が設けられている 点において相異する。図４、図８の機構は、図１２の機構よりも小形の実施例で ある。 内アタッチメント部分２２の外側に内遷移部分３８が形成されている。この内 遷移部分３８は、内アタッチメント部分２２の外周部全体に設けられ、当該ダイ ヤフラムの湾曲部の遷移部分とされる。この内遷移部分３８は一定の曲率半径を 有するように形成され、弛緩状態において外部材２８の外周縁部と整合するよう にすると好都合である。 内遷移部分３８の外側に環状湾曲部分４０が設けられる。内遷移部分３８は、 環状湾曲部分４０に内アタッチメント部分２２を接続している。環状湾曲部分４ ０はダイヤフラム２０の空気室側の面に凹まされ、図１、図５、図９以外の全て の図に示される半径方向断面から分かるように、環状湾曲部分４０は一定の曲率 半径を有する。該部分４０が環状であるから、一定の曲率半径の湾曲部の曲率中 心の軌跡は空気室側の面から変位した円となることが分かる。曲率中心点４２の 表示から分かるように、湾曲部は、曲率中心の軌跡が実質的に内遷移部分３８の 平面内に存在するようにすることが重要である。環状湾曲部分４０の凹面部の各 リブ４４は、ダイヤフラム２０の全周にわたって延びており、当該ダイヤフラム がクラッキングが伸長されたとき、クラックの発生を防止するために半径方向の 撓み抵抗を有するようにされる。 環状湾曲部分４０の外側は外遷移部分４６とされる。外遷移部分４６は、また 、略一定の曲率半径を有するように形成すると有利である。この外遷移部分４６ は、環状湾曲部分４０を周辺アタッチメントに接続する。 周辺アタッチメントは外アタッチメント部分４８に設けられる。この部分４８ はポンプ構造体に取り付けられるビード部分を設けている。 ダイヤフラム２０は、図示するような形態に成形されて、中立位置にあるとき 、応力を受けずかつ永久歪みを生じないようにした構造体とされる。織物５０は 、ダイヤフラム２０の全体にわたって延びており、ダイヤフラムの所定位置に一 体成形される。好ましい実施形態の織物は、３０×３０ノット／インチ織りで１ ０オンス／インチ² の黒ナイロンである。織物５０は、空気室側の面から、当該 ダイヤフラムの厚みの約１／３の厚みをもって設けられている。この構成は、主 な応力がダイヤフラムにかかる部位とか、また、ダイヤフラムのポンプ室側の面 の摩耗が生じそうな部位には非常に重要なものである。 ダイヤフラム２０に接続するポンプの構造は、ポンプ室構造５４のチャネル５ ２と、空気室構造５８の同様のチャネル５６とを有している。構造５４、５８は 、共に、外アタッチメント部分４８のビード部の回りにクランプされる。 従って、空気駆動ダイヤフラムポンプ用の改良されたダイヤフラムが開示され ている。本発明の実施形態や応用が示され記載されてきたが、当業者にとって、 ここの発明概念から外れない限り多くの変形が可能であることは、明らかである 。 それ故、本発明は、添付クレームの精神以外に限定されない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空気室側の面とポンプ室側の面とを有するダイヤフラムであって、該ダイヤ フラムが、内アタッチメント部分、外アタッチメント部分、上記内アタッチメン ト部分と上記外アタッチメント部分間の環状湾曲部分、上記内アタッチメント部 分と上記環状湾曲部分を連結する外遷移部分及び上記環状湾曲部分と上記外アタ ッチメント部分を連結する外遷移部分を含み、上記環状湾曲部分はその半径方向 断面において一定の曲率半径を有し、該一定の曲率半径の中心軌跡が実質的に上 記内遷移部分と上記内アタッチメント部分との交差部を含む平面内にあり、上記 内遷移部分が上記空気室側の面に凹部を形成し； 上記ダイヤフラムのポンプ室側の面よりも空気室側の面に密接して該ダイヤフ ラムに完全に付着させられた構造用織物であって、該織物を、上記ダイヤフラム の厚み寸法の約１／３の厚み寸法をもって該ダイヤフラムの空気室側の面に付着 させて構成した、空気式ダイヤフラムポンプ用ダイヤフラム機構。 ２．更に、ダイヤフラムのポンプ室側の面に、外アタッチメント部分に対向させ て配置したポンプ室構造部； 上記ダイヤフラムの空気室側の面に、上記外アタッチメント部分に対向させて 配置した空気室構造部； 上記ダイヤフラムの内アタッチメント部分を保持するダイヤフラムピストン部 材を有する、請求項１に記載のダイヤフラム機構。 ３．ダイヤフラムが、クロロプレン、ニトリル、エチレンプロピレン及びフルオ ロカーボンのうちから選択された材料による成形品である、請求項１に記載のダ イヤフラム機構。 ４．ダイヤフラムが空気室側の面に複数の同心リブを備えた、請求項１に記載の ダイヤフラム機構。