JP2006090232A

JP2006090232A - プランジャ保持機構

Info

Publication number: JP2006090232A
Application number: JP2004277654A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sato; 秀明佐藤
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】プランジャの軸ズレ補正や傾き補正を行うことができ、プランジャの取付作業を簡単に行え、しかも小型化を図れるプランジャ保持機構の提供。
【解決手段】プランジャ１２０の一端側の端面がクロスヘッド１３０にフリーで接触している状態が、プランジャホルダ１１０によって、弾性体リング１１１及びプランジャ１２０の突出部１２２を介して維持される。そして、ポンプの吸込動作が行われる際には、弾性体リング１１１に生じる復元力によって、プランジャ１２０とクロスヘッド１３０とのフリーに接触した状態が維持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プランジャの往復動を利用して送液を行うポンプにおいて、プランジャの軸ズレ補正、傾き補正を行うことができるようにプランジャを保持するプランジャ保持機構に関する。

図３に、プランジャポンプの概略構成を示す。図３におけるプランジャポンプでは、内部にポンプ室５１を有するポンプヘッド５０がスリーブ４０の一端に取り付けられており、またスリーブ４０の他端には、クロスヘッド３０が、スリーブ４０の軸方向に往復動可能に取り付けられている。

クロスヘッド３０の一端（ポンプヘッド側の端部）にはプランジャホルダ１０が取り付けられ、このプランジャホルダ１０にプランジャ２０の大径部２１が保持されている。また、ポンプヘッド５０は、ポンプヘッド内のポンプ室５１とスリーブ内とを連通させる貫通孔５４を有しており、プランジャホルダ１０に保持されるプランジャ２０は、この貫通孔５４を通ってポンプ室５１に挿入されている。尚、図３において、貫通孔５４は大径孔５４ａと小径孔５４ｂとからなり、小径孔５４ｂの内径はプランジャ２０の外径と略同一の大きさに設定され、大径孔５４ａの内径はプランジャ２０の外径よりも大きく設定されている。そして、この大径孔５４ａと小径孔５４ｂとにより形成される段差部分に、ポンプ室５１からの液体の漏れを防止するためのシール部材（例えば、樹脂製のシール部材）６０が設けられ、これによりポンプ室５１とプランジャ２０との間がシールされている。尚、このシール部材６０は、例えば図３におけるシール留め部材７０などにより固定される。

一方、クロスヘッド３０の他端は、駆動機構（例えば、クランク機構）におけるクランク８１と、連接棒（コンロッド）８２により連接されている。

そして、このような構成のプランジャポンプにおいて、駆動源（図示せず）によりクランク８１が回転すると、コンロッド８２に連接されたクロスヘッド３０の軸方向への往復動が開始し、これに伴ってプランジャ２０が軸方向に往復動を行うことにより、プランジャ２０がポンプ室５１の室内を軸方向に進退するようになる。ここで、プランジャ２０がポンプ室５１から引き出されるときには、ポンプ室内は減圧し、吐出側逆止弁５２が閉鎖し且つ吸込側逆止弁５３が開放して、取扱い液がポンプ室内に吸い込まれる（吸込工程）。また、プランジャ２０がポンプ室内に押し込まれるときには、ポンプ室内は加圧され、吸込側逆止弁５３が閉鎖し且つ吐出側逆止弁５２が開放して、吸込工程時にポンプ室５１に吸い込まれた取扱い液が、ポンプ室内から吐出される（吐出工程）。こうして、プランジャ２０がポンプ室内を往復動することで、取扱い液の送液が可能となる。

ここで、上記のようなプランジャポンプにおいて、プランジャ２０の軸ズレが生じたり、プランジャ２０の傾きが変化したりすると、プランジャ２０とシール部材６０との間に強い摩擦力が生じる。そして、この摩擦力によりシール部材６０が摩耗する等して損傷すると、液漏れを生じる等の問題が生じる。そこで、上記のようなプランジャポンプでは、シール部材６０に無理な力が掛からないようにし且つシール部材６０の寿命を延ばすため、プランジャ２０を保持するプランジャホルダ１０は、プランジャ２０の軸ズレ補正、傾き補正を可能とする構造を有している。

図３では、プランジャホルダ１０は、クロスヘッド３０の一端に形成された嵌合孔３１に嵌合されている。そして、このプランジャホルダ１０には、ホルダ内部にスプリング１１が備えられており、このスプリング１１により、プランジャ２０の大径部２１の端面が、クロスヘッド３０の嵌合孔３１に形成された接触面に押し付けられた状態となっている。尚、図３におけるプランジャ２０の大径部２１の端面とクロスヘッド３０の接触面は、いずれもプランジャ２０の移動方向に対して略垂直な面である。また、スプリング１１の付勢力は、上述の吸込工程時において、プランジャ２０の大径部２１の端面がクロスヘッド３０の接触面に押し付けられ、クロスヘッド３０と離れない程度の大きさであれば良い。そして、上記構成によれば、プランジャ２０の大径部２１の端面はクロスヘッド３０の接触面にフリーの状態で接触して固定された状態となっているため、軸ズレ補正や傾き補正を行うことが可能となる。また、ポンプの吐出工程及び吸込工程時においては、プランジャ２０の大径部２１の端面とクロスヘッド３０の接触面とが接触した状態を維持しつつ、プランジャ２０の往復動を実現できる。尚、このようにスプリング１１を用いたプランジャ２０の保持構造については、例えば下記先行技術文献に開示されている。

また、図４のように、プランジャ２０の大径部２１の端面とクロスヘッド３０の接触面との間に隙間１２を形成させ、プランジャホルダ１０によって保持させることによっても、プランジャ２０の大径部２１の端面がクロスヘッド３０に対してフリーの状態であるため、プランジャ２０の軸ズレ補正、傾き補正が可能となる。そして、ポンプの吐出工程時においては、プランジャ２０の大径部２１の端面とクロスヘッド３０の接触面とが接触した状態を維持しつつ、プランジャ２０のポンプ室５１への押し込み運動を実現できる。また、ポンプの吸込工程時においては、プランジャホルダ内に形成された段差１３と、プランジャ２０の大径部２１の外面に設けられた突出部２２とが接触した状態で、プランジャ２０のポンプ室５１からの引き出し運動を実現できる。

特開平１０−１３１８４８号公報

上述のようにスプリング１１を用いる場合、スプリング１１を収容可能なスペースをプランジャホルダ１０の内部に確保しなければならない。また、それに伴い、プランジャホルダ１０の小型化を図ることができないといった問題が生じてしまう。

また、プランジャ２０とクロスヘッド３０との間に隙間１２を形成させる場合、スプリング１１を用いた場合に比べて、プランジャホルダ１０の小型化を図ることはできる。しかし、この隙間分（０．１〜０．２ｍｍ程度）だけストローク長に対してロスが生じてしまう。例えば、ストローク長が１０ｍｍの場合、１〜２％のロスとなる。このような場合、特にポンプの吐出工程時には、隙間１２によって生じる軸方向のガタにより、吐出流量の損失を招くこととなり、ポンプの性能を悪化させるといった問題が生じてしまう。また、０．１〜０．２ｍｍ程度の隙間を精密に維持するため、シム調整や端面の研削による寸法の微調整を行わねばならず、プランジャ２０の取付時に、このような面倒な作業をしなければならなかった。

本発明の目的は、上記問題を解決し、プランジャの軸ズレ補正や傾き補正を行うことができ、プランジャの取付作業を簡単に行え、しかも小型化を図れるプランジャ保持機構を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のプランジャ保持機構は、駆動機構によるクロスヘッドの往復動に伴って動作するプランジャの往復動を利用して、取扱い液のポンプ室内への吸込とポンプ室からの吐出を行い、取扱い液の送液を行うポンプにおけるプランジャ保持機構であって、一端側に突出部を備えており、この一端側の端面が前記クロスヘッドにフリーの状態で接触しているプランジャと、前記プランジャの突出部のポンプ室側に接触して配置される弾性体リングと、前記クロスヘッドに取り付けられ、前記プランジャの一端側の外面を保持すると共に、前記弾性体リング及び前記プランジャの突出部を介して、前記プランジャのポンプ室側への軸方向の移動を防止するプランジャホルダと、を有し、ポンプの吸込動作が行われる際には、前記弾性体リングに生じる復元力によって、前記プランジャと前記クロスヘッドとがフリーに接触した状態を維持できるようにした。

また、上記構成のプランジャ保持機構において、前記プランジャホルダは、前記弾性体リング及び前記プランジャの突出部を介して、前記プランジャのポンプ室側への軸方向の移動を防止するための段差を有するものとし、前記弾性体リングは、この段差に設けられた溝に嵌設されてなるようにすると良い。

本発明のプランジャ保持機構によれば、プランジャの軸ズレ補正や傾き補正を行うことができ、プランジャの取付作業時に面倒な作業を行うことなく簡単に取り付けられ、しかも小型化を図ることができる。

以下、本発明のプランジャ保持機構１００の実施形態を、図面を用いて説明する。図１には、本実施形態に係るプランジャ保持機構１００の概略構成の一例が示されている。

図１において、プランジャホルダ１１０は、クロスヘッド１３０の一端（ポンプヘッド側の端部）に形成された嵌合孔１３１に嵌合されている。そして、このプランジャホルダ１１０の内部には、ゴムなどの弾性体により作製された弾性体リング１１１（例えば、ゴム製のＯリングなど）が備えられており、この弾性体リング１１１により、プランジャ１２０の大径部１２１の端面が、クロスヘッド１３０の嵌合孔１３１に形成されたプランジャ１２０との接触面に押し付けられた状態となっている。

この構成について詳述すると、プランジャホルダ１１０には、プランジャ１２０を挿通するための挿通孔１１２が設けられている。ここで、この挿通孔１１２は図１のように大径孔１１２ａと小径孔１１２ｂとからなる。そして、小径孔１１２ｂの内面により、プランジャ１２０の大径部１２１の外面が保持され、ひいてはプランジャ１２０が保持される。

また、プランジャ１２０の大径部１２１の外面には突出部１２２が設けられている。そして、このプランジャ１２０の突出部１２２と、プランジャホルダ１１０の大径孔１１２ａと小径孔１１２ｂにより形成された段差１１３との間に、弾性体リング１１１を挟み込んだ状態で、クロスヘッド１３０の嵌合孔１３１にプランジャ１２０の大径部１２１を挿入し、プランジャホルダ１１０を嵌合する。このとき、弾性体リング１１１が若干潰れた状態で、プランジャ１２０の大径部１２１の端面がクロスヘッド１３０の接触面に接触するようにプランジャホルダ１１０を嵌合すると、潰れた状態により生じる弾性体リング１１１の復元力によって、プランジャ１２０の突出部１２２が押圧され、プランジャ１２０の大径部１２１の端面がクロスヘッド１３０の接触面に押し付けられる状態になる。尚、弾性体リング１１１の復元力（従来の上記スプリング１１の付勢力に相当）が、上述の吸込工程時において、プランジャ１２０の大径部１２１の端面がクロスヘッド１３０の接触面に押し付けられ、クロスヘッド１３０と離れない程度の大きさとなるようにすれば良い。

以上のような構成によれば、プランジャ１２０の大径部１２１の端面はクロスヘッド１３０の接触面に固定されずにフリーの状態で接触しているため、軸ズレ補正や傾き補正を行うことが可能となる。また、ポンプの吐出工程及び吸込工程時においては、プランジャ１２０の大径部１２１の端面とクロスヘッド１３０の接触面とが接触した状態を維持しつつ、プランジャ１２０の往復動を実現できる。従って、軸方向へのガタが生じることがない。

また、上記構成によれば、弾性体リング１１１の変形を利用することで、プランジャホルダ１１０やプランジャ１２０等の加工精度は通常の加工公差範囲であれば十分許容し得るので、プランジャの大径部の端面とクロスヘッドの接触面との間に隙間を形成させるような従来の場合と異なり、寸法の微調整を行うなど優れた加工精度が要求される作業を行う必要がない。従って、プランジャ１２０の取付作業を簡単に行うことができる。

さらに、上記構成によれば、プランジャホルダ１１０の内部に弾性体リング１１１を収容するためのスペースは、スプリングを収容する場合に確保すべきスペースよりも小さくて済むので、プランジャホルダ１１０、ひいてはプランジャ保持機構１００の小型化を図ることもできる。

尚、例えばプランジャ保持機構を図２のような構成としても、上記と同様の効果を奏することができる。図２のプランジャ保持機構２００におけるプランジャホルダ２１０では、挿通孔２１２の大径孔２１２ａと小径孔２１２ｂにより形成される段差部分に、弾性体リング２１１を嵌設するためのリング溝２１３が設けられ、このリング溝２１３に弾性体リング２１１が嵌設されている。そして図１の場合と同様に、リング溝２１３に嵌設された弾性体リング２１１が若干潰れた状態で、プランジャ２２０の大径部２２１の端面がクロスヘッド２３０の嵌合孔２３１の接触面に接触するようにプランジャホルダ２１０を嵌合すると、弾性体リング２１１の復元力によってプランジャ２２０の突出部２２２が押圧され、プランジャ２２０の大径部２２１の端面がクロスヘッド２３０の嵌合孔２３１の接触面に押し付けられる状態になる。

このような構成によれば、図１の場合と同様に、ポンプの吐出工程及び吸込工程時において軸方向へのガタが生じることがなく、且つ軸ズレ補正や傾き補正を行うことが可能となる。また、プランジャ２２０の取付作業を簡単に行うことができ、さらに、プランジャホルダ２１０、ひいてはプランジャ保持機構２００の小型化を図ることもできる。

さらに、弾性体リング２１１は、ポンプの吸込工程時にプランジャ２２０の突出部２２２から加わる力によりさらに潰れることとなるが、図２のような構成によれば、図１に比べて弾性体リング２１１が潰れにくくなっており、図１の弾性体リング１１１ほど完全に潰れるようなことがないため、弾性体リングの寿命を延ばすことができる、という利点もある。

尚、上記の実施形態では、プランジャポンプにおけるプランジャ保持機構について説明しているが、ポンプのタイプはこれに限定されるものではなく、例えば油圧ダイアフラムポンプにおいて使用されるプランジャのプランジャ保持機構としても適用可能である。

本発明の一実施形態に係るプランジャ保持機構の一例の概略構成図である。本発明のプランジャ保持機構の他の例の概略構成図である。プランジャポンプの概略構成図である。従来のプランジャ保持機構の一例の概略構成図である。

符号の説明

１００，２００プランジャ保持機構、１１０，２１０プランジャホルダ、１１１，２１１弾性体リング、１１２，２１２挿通孔、１１３段差、２１３リング溝、１２０，２２０プランジャ、１２１，２２１大径部、１２２，２２２突出部、１３０，２３０クロスヘッド、１３１，２３１嵌合孔。

Claims

駆動機構によるクロスヘッドの往復動に伴って動作するプランジャの往復動を利用して、取扱い液のポンプ室内への吸込とポンプ室からの吐出を行い、取扱い液の送液を行うポンプにおけるプランジャ保持機構であって、
一端側に突出部を備えており、この一端側の端面が前記クロスヘッドにフリーの状態で接触しているプランジャと、
前記プランジャの突出部のポンプ室側に接触して配置される弾性体リングと、
前記クロスヘッドに取り付けられ、前記プランジャの一端側の外面を保持すると共に、前記弾性体リング及び前記プランジャの突出部を介して、前記プランジャのポンプ室側への軸方向の移動を防止するプランジャホルダと、
を有し、
ポンプの吸込動作が行われる際には、前記弾性体リングに生じる復元力によって、前記プランジャと前記クロスヘッドとがフリーに接触した状態を維持できる、プランジャ保持機構。
請求項１に記載のプランジャ保持機構において、
前記プランジャホルダは、前記弾性体リング及び前記プランジャの突出部を介して、前記プランジャのポンプ室側への軸方向の移動を防止するための段差を有し、
前記弾性体リングは、この段差に設けられた溝に嵌設されてなる、プランジャ保持機構。