JP2007170394A - 漏洩補償装置を備える油圧作動隔膜ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】油圧チャンバからの漏洩のための補償が駆動制御下にあり、また吸引力が大幅に改善されるポンプを提供する。
【解決手段】隔膜ポンプであって油圧チャンバ３からの漏洩を補償するための手段１４，１５を含み、前記手段が、隔膜３により開放状態に駆動される通常は閉鎖された補償シャッタ１５を経由して油圧チャンバ７の中に開く補給ダクト１４を備えているものにおいて、前述の補償シャッタ１５は、シャッタを制御するための棒１６の自由端１６ａに対し押圧する隔膜３により駆動され、隔膜３は、吸引補助スプリング１３の力を受け、スプリング１３は前述のシャッタ１５と協働して、それを隔膜３に向かって制御棒１６の自由端１６ａを押し戻すことによりその閉鎖された状態へ戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動チャンバからの油圧油漏洩の場合に保護される、隔膜を備える油圧作動隔膜ポンプに関する。

吸引のときの過移動(overtravel)は、隔膜を駆動するための油圧チャンバ中の油不足のためである。実際に、特定の型のポンプにおいては、吸引行程の終りに、その行程を制限する表面に接して隔膜が位置するようになるので、この過移動は発生しない。過移動は、油圧チャンバ中で発生するキャビテーションをもたらすことがあり、また場合によってはポンプの容積が縮小される。隔膜の吸引行程の機械的制限がない特定のポンプにおいては、過移動は、性能を減少させることがあるのみならず、寿命の長さに有害な隔膜の過度の疲労と変形をもたらすことがある。

送出のときの過移動は、隔膜を駆動するための油圧チャンバ中の余分な液体の結果である。この状態は、例えばポンプが長期間停止されていた場合、吸引が操作チャンバ中で定着する間に遭遇することが多い。油圧制御チャンバは、徐々に増加され、かつ操作を可能にする機械的クリアランスに起因する毛管チャネルを経由して貯蔵容器から来る油で充填される容積を想定している。次に、ポンプは始動され、隔膜は断裂する。

これらの現象は周知であり、またそれらを修復するための多数の装置が在る。隔膜が接して位置できる背面プレートもしくはグリッドと、油圧チャンバ中の吸引閾値が達成されるとき開放するチャンバを補給するための定格逆止め弁を有するポンプの記載がなされる。閾値が大きい場合、油圧チャンバ中の油の膨張は過剰になり、かつ流速の安定性は劣る。吸引段階の開始時に移動要素の慣性による吸引ピークがあることと、送出に有害である過度の補償をもたらす、定格弁の早すぎる開放を生ずることがあることも分った。

特許文献１は、ポンプを操作する原理が示され、自動的である漏洩補償手段を記載している。その装置は同様に、過度の補償による損害を受ける傾向がある。

特許文献２の記載が同様になされる。その中に記載される装置は、開放もしくは閉鎖が、隔膜により到達される位置と関連する弁を利用している。

従って、送出の過移動を解消するために、弁は、油圧チャンバの二つの部分の間の連絡を遮断し、それによって隔膜が送出の終了時の基準位置に到達したとき、隔膜と接触状態にある油をピストンと接触状態にある油から分離している。余分な駆動油はそのとき、安全弁を経由して油槽に迂回される。

同様に、吸引の過移動を解消するために、隔膜が吸引の終了時の基準位置に到達するとき、弁は開放する。その開放は、油圧チャンバを、補給ダクトを経由して油槽と連通状態にし、またピストンの追加的な移動は、油の補償量が油圧チャンバの中に吸入されることを可能にする。

隔膜により制御されあるいは駆動される補償弁が、状態を変更することが可能であるために、隔膜は、弁が補給ダクトを閉鎖する状態に保持するスプリングからの対抗する力を克服するための適切な力を展開する必要がある。克服される必要があるこの力は、ポンプが供給できる吸引量を制限する。言い換えると、吸引のときの低減された圧力を用いて操作するポンプの場合に、補償装置が、キャビテーションにより動作せず、次に弁が開放する可能性なしに油圧駆動チャンバ中で始動することが起りうる。従って、吸引の際にポンプの操作を過度に不利にしないように、弁をその座部に向かって促すスプリングの力を低減することが最も有利であることを理解できる。しかしながら、この力を0.3バール（３ｍの水柱または300ヘクトパスカル）の圧力に相当する値以下に低減することはできない。

隔膜により駆動される漏洩補償装置を取り付けられた隔膜ポンプは従って、平凡な吸引力を提供する。
仏国特許公開公報第2 557 928号明細書 欧州特許公開公報第0 547 404号明細書

本発明は、油圧チャンバからの漏洩のための補償が駆動制御下にあり、また吸引力が大幅に改善されるポンプに関する。

本発明は従って、本体に、往復運動を遂行するためのピストンと隔膜との間に配置される油圧制御チャンバと、油圧チャンバからの漏洩を補償するための手段を含むポンプであって、前記手段は、隔膜により開放状態に駆動される補償シャッタを貫いて油圧チャンバ内に開く補給ダクトを含むポンプ、を具備する隔膜ポンプを提供する。

本発明の主要な特徴に従って、前述の補償シャッタは、シャッタを制御するための棒の自由端に接して位置する隔膜により駆動されるが、隔膜は、前述のシャッタと協働する吸引補助スプリングの伸縮力を受け、その結果隔膜に向かって棒の自由端を押し戻すことにより隔膜を閉鎖状態に戻し、シャッタと一緒の前記スプリングは、吸引の過移動の場合に隔膜により変形されずに移動する移動体を形成している。

吸引補助スプリングは、隔膜に固定され、かつ隔膜からポンプの油圧チャンバの中に延びている棒の端部に置かれる肩部に接して、シャッタから少し離れて位置する。

この特別な配置は、シャッタを閉鎖状態に保持するために使用される力を克服するためのいずれかの必要性から補償シャッタを開放する操作を割愛する有利性を有する。これは達成できる吸引量を増大し、通常の７ｍと比べて10ｍの水柱（の圧力）に近づいている。シャッタと肩部は、隔膜が移動する方向である方向に沿って移動する。

操作中、補償シャッタを閉鎖状態に保持するための力は、スプリングが接して位置する肩部と補償シャッタとの間に相対移動があるので、スプリングのより大きな、もしくはより小さな圧縮の関数として変化する。

さらに、隔膜を背面位置に戻す傾向にあるこのスプリングの力は従って、送出行程の際に克服される力を増加させる。この補強は、操作チャンバ中に存在する圧力よりも常に大きくなっている油圧制御チャンバ中に存在する圧力をもたらし、具体的には操作油からのガス抜き量を低減するという点での有利性を提供する。

摺動弁の形の実施形態とリフト・オフ弁の形の実施形態のどちらかの補償シャッタ用の二つの実施形態があり得る。さらに、隔膜に固定されるスプリングが接して位置する肩部は、接触部として作用すること、あるいは隔膜に隣接する制御チャンバの部分を、ピストンに隣接し安全弁を設けられる前記チャンバの残余部分から分離するための弁として別途に作用することのどちらかにより、隔膜の送出行程を制限する役割を果すことができる。

他の特徴と有利性は、本発明の隔膜ポンプの実施形態から成る下記に示される記載から明らかである。

引用は、添付の図面に対して行われる。

従来方法においては、油圧制御隔膜ポンプは、二つの部分１と２から構成され、それらの間に挟まれる隔膜３の周縁を有するポンプ本体から成る。

本体の部分１と一緒に、隔膜は、両方とも逆止め弁（示されていない）を取り付けられている、吸引ダクト５と送出ダクト６とがその中で終了する、ポンプ・チャンバ４を区画形成する。

本体の部分２と一緒に、隔膜は、往復運動で駆動されるピストン８によって周期的に前方（図の左へ）もしくは後方へ移動できる油圧油で充填されるチャンバ７を区画形成する。これは、ポンプ・チャンバ４の容積を変更するための油圧制御を提供する。

チャンバ７は同様に、送出圧力を一定の安全値に制限する役割を果し、かつ制御流体を脱ガスするための装置と結合される場合が多い安全弁９を従来方法で取り付けられる。

図１において、チャンバ７は、ピストン８の傍のほぼ円筒型の部分７ａと、隔膜３の傍で口を拡げる部分７ｂの二つの部分を備えることが観測される。部分７ａと７ｂは、隔壁２ａを貫いて接続ダクト１０により相互接続される。

補給ダクト１４は、本体２（隔壁２ａ）中に設けられ、かつ油槽１４ａに源を発し、逆止め弁１４ｂを取り付けられている。ダクト１４をチャンバ７から通常は分離するシャッタ部材１５により、前記開口が覆われないときはいつでも、ダクト１４はチャンバ７の中に開く。

シャッタ部材１５は、本体の部分２の壁２ａを貫いて漏洩防止式で摺動自在に取り付けられ、かつ吸引行程の終了時に隔膜が到達する基準位置に隔膜が接近するとき、隔膜３に隣接してリフト・オフ弁１５から離れた端部１６ａを有するチューブ状駆動棒１６を取り付けられたリフト・オフ弁である。

壁２ａに接して停止するとき、リフト・オフ弁１５は、リフト・オフ弁に接続される棒１６の周囲に少なくとも一部は形成され、かつダクト１４の端部が中に開く環状チャネル１７の出口を閉鎖する。リフト・オフ弁１５の棒１６は、そこで隔膜３に固定される棒１２を摺動するスリーブを形成する。この棒１２は、自由端部において、吸引の際に隔膜へ補助を与えるスプリング１３用の接触部を形成するために肩部１１（本事例では鐘形）を取り付けられ、またそのもう一方の端部は壁２ａに対して押圧する傾向のあるリフト・オフ弁１５に接して位置する。

隔膜の剛性は、いずれの吸引も無い場合にはリフト・オフ弁１５を開放する傾向があるほどであり、その結果隔膜に対応する位置が停止形態になっている基準位置に隔膜３が到達するとき、隔膜は、リフト・オフ弁１５を既に移動済みにでき、かつダクト１４とチャンバ７との間の連絡を開通することができる。そのような開放は、隔膜がリフト・オフ弁１５用の制御棒１６と接触状態になるとき、リフト・オフ弁１５に作用するスプリングの力が相殺されるので、力を克服するなんらの必要性無しに達成される。リフト・オフ弁１５に沿って持ち込む変形しにくい移動体を共に構成するこの力はそのとき、肩部１１と隔膜３との間に作用する。従って、補償弁を開放するための力はなんら必要とされず、かつ吸引段階の際に、チャンバ７中の圧力はポンプ・チャンバ４中の圧力にほぼ等しく、その結果吸引が大きな真空量、場合によって0.3バール未満の圧力により実行されることを可能にしている。

送出行程の開始時に、リフト・オフ弁１５は閉鎖し、また次に隔膜３を前方に移動できる前にスプリング１３の力を克服することが必要になる。チャンバ７の圧力はそのとき、ポンプ・チャンバ４の圧力よりも常に大きく、そのことはポンプの良好な操作に好都合である（例えばいずれかの溶け込みガスの脱ガスが少ない）。送出行程の終了時に、肩部１１は、リフト弁１５もしくは壁２ａに接して位置することにより隔膜３の行程を制限できる。

図２に示される改良型において、肩部１１は、チャネル１０の出口を油圧チャンバの部分７ａの中に閉鎖するに適切な弁を形成し、かつ隔膜３が送出の終了時の基準位置を通過するとき、前記部分７ａの部分７ｂを分離する弁を形成する鐘１１ａの形である。この部分７ａは、安全弁９と永久連通状態にあり、その結果送出の終了時の位置が隔膜３により到達された後の、ピストン８の継続行程のいずれも、安全弁９を通って油槽に迂回される余分な油をもたらす。

図３において、シャッタ部材１５は、ポンプの本体２の隔壁２ａの穴に摺動自在に取り付けられる摺動弁１８により構成される。摺動弁１８は、チューブ状であり、隔膜から離れた端部に、そこに対して押圧し、また肩部１１（弁１１ａ）の下も押圧し、その結果 接続ダクト１０が貫通する本体２の隔壁２ａに対しカラー１９を押圧する傾向があるスプリング１３を備えるカラー１９を有する。カラー１９が隔壁２ａに対して押圧されるとき、摺動弁１８の外径は、大口径部分１８ａがダクト１４の出口を穴の中に覆うように段を付けられる。カラー１９が隔壁２aから離されるとき、摺動弁１８の小口径部分１８ｂは、ダクト１４の出口を覆わず、かつチャンバ７を吸引により補給できる。

摺動弁１８は、弁１１ａもしくは肩部１１から成る棒１２が中で摺動するスリーブを形成する。カラー１９から隔れた摺動体の端部１８ｃは、吸引行程の終了時に隔膜により到達される基準位置に隣接して配置される。

隔壁２ａの穴の中へのダクト１４の出口は、隔膜３が吸引の終了時の基準位置に到達し次第、即ち、摺動弁１８の端部１８ｃと接触状態になり次第、覆いを外され、それによって図１と２に引用し記載されるのと同一の効果を形成している。

図１に戻ると、ポンプ本体の部分２は、油圧チャンバ７の筐体を構成することが分る。この筐体は、駆動モータ２１用の支持体と、モータ２１とピストン８との間の伝達装置用のケーシングを同様に形成する一般構造体２０に属する。また伝達装置は示されないが、一般にホイールとワームねじを備える装置から成り、ホイールは、ピストンを前後に駆動するために偏心して取り付けられている。

ケーシングは、伝達装置用の潤滑油２２の浴も含む。ケーシング２０は、フィルタ２３を経由してポンプ本体の部分２の油槽１４ａと連通する。従って、チャンバ７に補償の必要性があるとき、油自体はケーシング２０の浴から来ていて、フィルタ２３を通って取り込まれる潤滑油を使用し、ひいては充填する油槽１４ａから、油は取り込まれる。安全弁９を経由して迂回されるチャンバ７の油は浴２２のケーシング２０へ戻ることが本図において観測される。

この配置は、本ポンプの構造を簡素化する。隔膜により制御される補償弁を使用する従来技術のポンプは全て、潤滑油が滑らかにする移動部品に由来する粒子で、潤滑油が徐々に充填されるようになることを示す、油の純度を保証するために、油圧制御チャンバ用に別々の油を保持する。許容可能な吸引量を保存可能にするために、定格弁は最低水準に格付けされる必要があり、その結果移動を達成するために極めて小さい力を必要としている。これらの力は、弁を動かなくするいずれかの粒子により発生する望まれない摩擦力を克服するために必要とされる力よりも小さくできる。本発明の手段は、純度の低い油を受入れ可能にする：弁伸縮スプリングと、その補償目的用の力を使わないようにすることができる。

図１は、本発明に記載のポンプの断面図である。 図２は、送出の過移動に対して隔膜が保護される改良型実施形態を示している部分図である。 図３は、補償シャッタの改良型実施形態を示す。

符号の説明

１ 部分
２ 本体部分
２ａ 隔壁
３ 隔膜
４ ポンプ・チャンバ
５ 吸引ダクト
６ 送出ダクト
７ 油圧チャンバ
８ ピストン
９ 安全弁
１０ 接続ダクト（チャネル）
１１ 肩部
１２ 棒
１３ スプリング
１４ 補給ダクト
１４ａ 油槽
１４ｂ 逆止め弁
１５ シャッタ部材（リフト・オフ弁）
１６ 制御棒
１７ 環状チャネル
１８ 摺動弁
１９ カラー
２０ 一般構造体（ケーシング）
２１ 駆動モータ
２２ 潤滑油浴
２３ フィルタ

Claims (7)

1. 隔膜ポンプ（３）であって、
   ポンプ本体（１，２）内に、往復運動を遂行するためのピストン（８）と前記隔膜（３）との間に配置される油圧制御チャンバ（７）を具備し、
   前記油圧チャンバ（３）からの漏洩を補償するための手段（１４，１５）を含み、前記手段が、前記隔膜（３）により開放状態に駆動される通常は閉鎖された補償シャッタ（１５）を経由して、前記油圧チャンバ（７）の中に開く補給ダクト（１４）を備えているものにおいて、
   前述の補償シャッタ（１５）は、該シャッタを制御するための棒（１６）の自由端（１６ａ）に対し押圧する前記隔膜（３）により駆動され、前記隔膜（３）は、吸引補助スプリング（１３）の力を受け、該スプリングは前述のシャッタ（１５）と協働して、それを前記隔膜（３）に向かって前記制御棒（１６）の自由端（１６ａ）を押し戻すことによりその閉鎖された状態へ戻し、前記スプリング（１３）は、前記シャッタ（１５）と協働し吸引の過移動の際に前記隔膜（３）により変形されずに移動する移動体を形成することを特徴とする、
   隔膜ポンプ。
2. 前記補償シャッタはリフト・オフ弁（１５）であることを特徴とする、請求項１に記載の隔膜ポンプ。
3. 前記補償シャッタは、摺動弁（１８）であることを特徴とする、請求項１−２のいずれか一項に記載の隔膜ポンプ。
4. 前記吸引補助スプリング（１３）は、前記シャッタ（１５）と、前記隔膜に固定され、かつ前記シャッタ（１５）の軸に沿って延びる棒（１２）の端部により支持される肩部（１１）との間に配置されることを特徴とする、請求項１−３のいずれか一項に記載の隔膜ポンプ。
5. 前記肩部（１１）は、前記送出行程の終了時に前記隔膜（３）の移動を制限するための接触部を構成することを特徴とする、請求項４に記載の隔膜ポンプ。
6. 前記油圧チャンバ（７）は二つの部分にあり、前記部分の一つ（７ａ）は前記ピストンの付近にあり、またもう一つの部分（７ｂ）は前記隔膜の付近にあり、前記部分はチャネル（１０）により相互接続され、前記接触部（１１）は、前記チャネル（１０）の出口を前記ピストンに隣接する前記チャンバの部分（７ａ）の中に閉鎖するための弁（１１ａ）を形成することを特徴とする、請求項３もしくは請求項５に記載の隔膜ポンプ。
7. 請求項１−６のいずれか一項に記載の隔膜ポンプであって、
   駆動モータ（２１）用の支持体と、前記モータから前記ポンプのピストン（８）へ駆動を伝達するための装置用及び前記装置を潤滑するための油の浴（２２）用のケーシングを形成する一般構造体（２０）を具備するものにおいて、
   前記油圧チャンバ（７）は、前記補給ダクト（１４）とフィルタ（２３）を経由して前記ケーシング（２０）と永久連通状態にあることを特徴とする、
   隔膜ポンプ。

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