JP2008032017A - 蠕動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】蠕動ポンプの吸い込み能力の改善。
【解決手段】循環のための蠕動ポンプ１であって、加圧面３に抗して置かれた弾性的に変形可能なホース４を備え、上記ホースは媒体入口６と媒体出口７を有し、加圧要素９，１０はホースに沿って移動し、加圧要素に接触しているホースの部分を加圧面の一部分に押圧しながら、ホースの部分を局所的に圧縮して閉塞し、それによって、媒体は媒体入口を経て引き込まれ、そして圧力下で媒体出口を経て排出される。ポンプは、ポンプハウジング２の中に空洞が形成され、空洞の加圧面に境界を形成して、空洞にホースと加圧要素を備えた加圧手段を収容し、空洞は密閉して充填媒体で満たされている。
【選択図】図１

Description

この発明は、液体、ガス、スラリー、粒状物、または、それらの２つまたはそれ以上の組み合わせのような媒体を循環させるための蠕動ポンプに関する。

この蠕動ポンプは、
ポンプハウジングと、
上記ポンプハウジングに存在する加圧面と、
弾性的に変形可能なホースと
を備え、
上記ホースの一部分が上記加圧面上にあり、上記ホースは媒体入口と媒体出口を有し、
また、ローラまたはカムのような等間隔に配置された複数の加圧要素を有する加圧手段
を備え、
上記加圧手段は、上記加圧要素がホースに沿って移動するように、駆動可能になっており、
上記加圧要素は、稼働中、その加圧要素に接触しているホースの部分を上記加圧面の一部分に押圧しながら、上記ホースの部分を局所的に圧縮して閉塞し、
上記加圧手段の稼働の間、上記媒体は上記媒体入口を経て引き込まれ、そして圧力を受けて上記媒体出口を経て排出される。

局所的な圧縮、それによって加圧要素によるホースの閉塞、およびホースに沿って駆動される加圧手段の影響下でのこの局所的な圧縮の移動のおかげで、ホース内に存在する媒体はホースに沿って押し進められる。加圧要素が通過したあと、ホースの形はホースの弾性的性質によって元の状態に戻される。この仕組みによって、媒体は吸い込み側においてホース内に引き込まれる。

少なくとも一つの局所的に作動する加圧要素によって、ホースが常に局所的に加圧されて閉じられていることが保証されているので、ポンプは、送出側と吸い込み側が互いに分離されているような閉止弁として動作する。

蠕動ポンプすなわちホースポンプのホースの機能は、実際、相互の矛盾を提示する。加圧要素による上記ホースの圧縮の間、可能な最小の半径方向の剛性を有するホースが望まれる。それによって、最小の圧縮力、駆動トルク、上記ホースの応力、および、加圧要素と上記ホースの間の摩擦とヒステリシスとから生じる熱の発生を可能なだけ最小にするだろう。しかしながら、加圧要素が通過した後の元の状態にもどす局面の間では、上記ホースは例えば円形などの最初の形にもどす目的で、ある程度の剛性を有するのが望ましい。このことは、要するに、吸い込み能力を定める。

上記ポンプの運転中、上述の相反する作用の両方を可能にすることを少なからず達成するために、この発明は、前文で説明されたタイプの蠕動ポンプであって、
上記ポンプハウジングの中に空洞が形成され、その空洞の上記加圧面は境界を形成して、上記ポンプハウジング内の空洞には、上記ホースと上記加圧要素を有する加圧手段が収容されており、
上記空洞は密閉され、かつ、充填媒体で満たされていることを特徴とする。

具体的な実施例において、上記ポンプは、そのポンプがリニア型であるという格別の特徴を有する。「リニア」とは、上記加圧要素が加圧面に沿って少なくとも大体直線的経路をたどり、同様に加圧面が少なくとも大体直線的な形態をもつポンプを意味すると理解される。

さらに、媒体を循環させ、回転型である蠕動ポンプであって、
ポンプハウジングと、
上記ポンプハウジングに存在すると共に、少なくとも一部分が中心軸を持つ略円弧の形態を有する湾曲面と、
弾性的に変形可能なホースと
を備え、
上記ホースの一部分が上記加圧面上にあり、上記ホースは媒体入口と媒体出口を有し、
また、ローラまたはカムのような複数の加圧要素を有するロータを
備え、
上記複数の加圧要素は等しい角度および半径方向の位置に配置されて、加圧手段としての役目をし、
上記ロータは中心軸の周りを回転式に駆動可能であり、
上記加圧要素は、稼働中、その加圧要素に接触しているホースの部分を上記加圧面の一部に押圧しながら上記ホースの部分を局所的に圧縮して閉塞し、
上記ロータの回転中、媒体は上記媒体入口を経て吸引され、そして圧力を受けて上記媒体出口を経て排出される蠕動ポンプが知られている。

このポンプは本発明の状況において特に重要である。なぜなら、通常「ホースポンプ」と称されるようなポンプは大変一般的であり、このポンプは本発明の教示の点から適用するのに非常に適している。

本発明によると、回転型蠕動ポンプは、上記ポンプハウジングの中に空洞が形成され、上記空洞の上記加圧面は、境界を形成し、その空洞内には、上記ホースと上記ロータが収容されており、
上記空洞は密閉され、かつ、充填媒体で満たされている
ことを特徴として有している。

本発明によると、この回転型ポンプは例えばリニア型ポンプ以外の構造を持っているが、それにもかかわらず、そこで実行される原理は同じである。これによって、本発明による教示している結果は、回転型ポンプにおいて容易に実現される。

線型と回転の両方のポンプについて、上述の発明の原点は、加圧要素が圧縮して上記ホースを局所的に閉塞している位置以外では、上記ホースは、上記ホースの有効な長さの重要な部分に沿って初期の例えば丸い形状を持っているという点である。上記ポンプハウジングの上記空洞は完全に充填媒体で満たされている。いくつかのさらなる態様およびその可能な選択は後述されるだろう。上記加圧手段が変位されたとき、上記加圧要素の位置はホースに沿って移動させられるだろう。液体が充填媒体として使用される場合において、一定容積の結果として、上記ホースは、この充填媒体の非圧縮性とその一定容積との結果として、そのホースのものと形状にもどされるだろう。一方の位置での容積の変化は、他方の位置での容積の等しい変化によって補償されなければならない。このことは、上記ホースが言わば液圧でこのように活動させられる構成であると別の表現をすることができる。

非圧縮性の充填媒体の場合において、上記ホースを丸い形にするということは、例えば、組み立ての間に実現されるだろう。そこで、上記ポンプはまだ液体で満たされていない。上記注入口又は上記排出口を経て、上記ホースは、ガスまたは液体によって一時的に加圧される。上記ポンプハウジングの上記空洞を油圧作動油のような液体で満たし、その後、放出した上記媒体の圧力は上記ホースより取り除かれることができる。この場合、非圧縮性の充填媒体の存在の結果、上記ホースは丸い形に保たれる。

すでに上で説明したように、この発明による上記ポンプは充填媒体が液体であるという特別な特徴を有している。

液体が水である実施例はたいへん簡単で安価である。油圧作動油も用いられる。

上記液体が冷却剤および潤滑剤のような上記ポンプを具体化する可能性もある。

この発明のもう一つの別のアスペクトによると、上記ポンプは上記充填媒体がガスであるという特別な特徴を有している。

ガスが空気であるこの後者の原理の実施例は安価で簡単である。

さらに、充填媒体が液体とガスの組み合わせである可能性もある。

本発明の最後のアスペクトによると、上記ポンプは、上記ガスは選択された圧力を有するという特別な特徴を有している。

ガスが使用されるこれら後者の選択肢は、引き起こされかつ互いに補償される容積の局部的な変化にある程度の制動を与える。循環用の上記媒体についての上記ホース、および、上記ホースのための連結部のような上記ポンプの部品の機械的負荷はこれによって縮小される。

本発明の確定されたアスペクトによると、上記ポンプは上記空洞の中に存在する上記充填媒体の圧力を調節するための調節手段を備えている。

実際的な実施例において、この変形例は、
上記調節手段はシリンダを備え、そのシリンダ内のピストンは密閉状態で移動できて、選択された位置に固定することができ、上記シリンダおよび上記ピストンによって境界を定められる空間は上記ポンプハウジングの上記空洞に連結されているという特別な特徴を有する。

後の２つのアスペクトの利点を明らかにするために、読者は、従来の蠕動ポンプの設計において、上記ホースのよじれのふるまいは上記回転型蠕動ポンプの上記ポンプハウジングの中の上記空洞の内部容積を確定する重要な要因であった。曲率の半径が小さすぎるとき、上記ホースはよじれはじめるだろう。読者はこの状況が本当に発生することを想像することを目下の事情では勧められる。上記空洞はそのとき液体、したがって非圧縮の媒体で満たされている。もし、今、液体が上記調節手段によって上記空洞から引き出されると、上記ホースは、このホースの内側と外側との間の圧力の違いのために、その最初の丸い形状へ多かれ少なかれいわば膨張する。上記蠕動ポンプの原理は完全に保持されて、上記ポンプの動作は、単に上記ホースの内部と外部との間のある圧力の差で起きる。上記空洞の相対的な低圧力は媒体を引き込むために好ましい。

上記ホースの内部と外部の上記圧力差は決定的な要因であるので、同様の効果は、ガスまたは液体の内部圧力を受ける上記ホースを取り付けることによって達成することができる。

前述のものに関して、この発明による上記ポンプは、
上記ホースが膨張する傾向を持つように、上記ホースの内部と、上記空洞内に存在する媒体との間に、選択された明確な圧力差を作り出す圧力差手段を備えている。これらの圧力差手段は上記調節手段として提供することができるが、その代わりに、それらの圧力差手段は内部圧力を受ける上記ホースを取り付けることによって提供することができる。上記積極的な圧力の差は結局決定的な要因である。

この発明は、さて、添付している図に基づいて明瞭にされるだろう。

図１は、発明による回動式の蠕動ポンプの断面を示す。

図２は、変形例の断面を示す。

ポンプ１は、ポンプハウジング２と、このポンプハウジング２に存在すると共に、１８０°まで延びて中心軸５を有する略半円筒の形態をもつ加圧面３と、媒体入口６と媒体出口７を有する弾性的に変形可能なホース４を備える。また、このポンプは、２つの加圧カム９，１０を有するロータ８を備え、この加圧カムは互いに直径方向に正反対に配置され、すなわち、互いに１８０°の角度で、ロータ８の中心軸でもある中心軸５に対して半径方向の等しい位置に配置されている。この実施形態では、この加圧カムは、部分的な円筒形のカムとして具体化されている。上記ロータ８は駆動手段（図示しない）によって中心軸５の周りを回転するように駆動可能である。上記加圧カム９，１０は、稼働中、その関連した加圧カム９，１０に接触しているホース４の部分を加圧面３に向けて押圧しながら上記ホースの部分を局部的に圧縮して閉塞する。媒体は、上記ロータ８の回転している間、媒体入口６を経て引き込まれ、そして圧力を受けて媒体出口７を経て排出される。

上記吸い込まれた媒体は、矢印１３で示されている。加圧下で排出された媒体は矢印１４で示されている。

ポンプハウジング２は、この場合においては作動油である充填媒体１６で完全に満たされている空洞１５を備えている。空洞１５は、密閉して閉じられており、この目的のために以下に記述される設備を用いている。

図２は、図１によるポンプ１とは一つの点で異なるポンプ２１を示している。つまり、ポンプハウジング２２は、導管２５に連結している連結部２４を有している。この導管２５はシリンダ２６とピストン２７によって境界が定められるキャビティ（空洞）２８に連結している。上記ピストン２７は、シールリング２９により密閉して矢印３０に従って往復移動可能である。油圧作動油２６が圧縮不可能であるので、左へのピストンの移動、したがって、スペース２８の容積の縮小で、ホース４に圧力を働かせる。それによって、ホースは収縮する傾向があり、容積において減少し始める。右へのピストン２７の移動は、スペース２８の容積を増加させる。それによってホース４は、拡張する傾向がある。明細書の導入部に述べたように、このことは有益な効果に帰着する。

図１および２において、同じ構成要素は同じ参照番号で示されている。

ポンプ１およびポンプ２１の両方において、ポンプハウジング２，２２の空洞１５，１５は、それに充填媒体１６が完全に囲まれるように、それぞれ、密閉して閉じられている。ホース４は、このホースの媒体入口６および媒体出口７の両方の一側においてポンプハウジングに対して密封するような態様で取り付けられている。吸引のための部品は以下に述べられる。参照番号は次の意味を持っている。

３１は、Ｏリングであって、そのＯリング３１を用いてホース４とポンプハウジングの端部フランジ３２との間は密封されている。

３３は、外側の設備に上記ポンプを接続するための接続フランジである。

３４は、堅いガーゼである。すなわち、フランジ３５が設けられると共に、ホース４に嵌合する管である。上記ホース４は、金属または硬いプラステックから製造された上記ガーゼ３４に、ホースクリップ３６によって、クランプされて密封されて接続されている。上記ホースクリップ３６は、ガーゼ３４およびフランジ３３が取り付けられる前に、配置される。参照番号３７は、フランジ支持部を示しており、このフランジ支持部は、図面の左側にＯリング３１を配置しており、図面の右手の側において接続フランジ３３に接触している。上記フランジ支持部３７は、ホースクリップ３６がねじ３８の回転によって引っ張られるような、２枚の接続ストリップ（図面の中で示されない）からなる。

上記部品は、図１において、出口側にだけについて記述されていることに注目される。その問題の要素は、図１において入口側についてもそれに同一である。図２による上記実施例における連結部は図１のものと同一である。

記述された密封したシール部材は、実際、この例にだけ関連し、他の多くの構造を適用することができることに注目すべきである。

本発明による回転式の蠕動ポンプの断面図である。 変形例の断面図である。

Claims (15)

1. 液体、ガス、スラリー、粒状物、または、それらの２つまたはそれ以上の組み合わせのような媒体を循環させるための蠕動ポンプであって、
   ポンプハウジングと、
   上記ポンプハウジングに存在する加圧面と、
   弾性的に変形可能なホースと
   を備え、
   上記ホースの一部分が上記加圧面上にあり、上記ホースは媒体入口と媒体出口を有し、
   また、ローラまたはカムのような等間隔に配置された複数の加圧要素を有する加圧手段
   を備え、
   上記加圧手段は、上記加圧要素がホースに沿って移動するように、駆動可能になっており、
   上記加圧要素は、稼働中、その加圧要素に接触しているホースの部分を上記加圧面の一部分に押圧しながら、上記ホースの部分を局所的に圧縮して閉塞し、
   上記加圧手段の稼働の間、上記媒体は上記媒体入口を経て引き込まれ、そして圧力を受けて上記媒体出口を経て排出される蠕動ポンプにおいて、
   上記ポンプハウジングの中に空洞が形成され、その空洞の上記加圧面は境界を形成して、上記ポンプハウジング内の空洞には、上記ホースと上記加圧要素を有する加圧手段が収容されており、
   上記空洞は密閉され、かつ、充填媒体で満たされていることを特徴とする蠕動ポンプ。
2. 請求項１に記載の蠕動ポンプにおいて、上記ポンプがリニア型であることを特徴とする蠕動ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の媒体を循環させ、回転型である蠕動ポンプであって、
   ポンプハウジングと、
   上記ポンプハウジングに存在すると共に、少なくとも一部分が中心軸を持つ略円弧の形態を有する湾曲面と、
   弾性的に変形可能なホースと
   を備え、
   上記ホースの一部分が上記加圧面上にあり、上記ホースは媒体入口と媒体出口を有し、
   また、ローラまたはカムのような複数の加圧要素を有するロータを
   備え、
   上記複数の加圧要素は等しい角度および半径方向の位置に配置されて、加圧手段としての役目をし、
   上記ロータは中心軸の周りを回転式に駆動可能であり、
   上記加圧要素は、稼働中、その加圧要素に接触しているホースの部分を上記加圧面の一部に押圧しながら上記ホースの部分を局所的に圧縮して閉塞し、
   上記ロータの回転中、媒体は上記媒体入口を経て吸引され、そして圧力を受けて上記媒体出口を経て排出される蠕動ポンプにおいて、
   上記ポンプハウジングの中に空洞が形成され、上記空洞の上記加圧面は、境界を形成し、その空洞内には、上記ホースと上記ロータが収容されており、
   上記空洞は密閉され、かつ、充填媒体で満たされていることを特徴とする蠕動ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
   上記ホースは、上記加圧要素の単位移動あたり循環させられる媒体の量が減少するように、通路を維持しながら、ある圧縮を受けるように、上記空洞に充填媒体を、圧力をかけて供給するための加圧手段を備えたことを特徴とする蠕動ポンプ。
5. 請求項４に記載の蠕動ポンプにおいて、
   上記加圧要素の単位移動あたり循環させられる媒体の量が調節できるように、上記加圧手段は、望みに応じて調整できる量の追加の充填媒体を、圧力をかけて上記空洞に供給できるようになっていることを特徴とする蠕動ポンプ。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
   上記充填媒体が液体であることを特徴とする蠕動ポンプ。
7. 請求項６に記載の蠕動ポンプにおいて、
   上記液体が水であることを特徴とする蠕動ポンプ。
8. 請求項６に記載の蠕動ポンプにおいて、
   上記液体が冷却剤及び潤滑剤であることを特徴とする蠕動ポンプ。
9. 請求項１から５のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
   上記充填媒体がガスであることを特徴とする蠕動ポンプ。
10. 請求項６に記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記ガスが空気であることを特徴とする蠕動ポンプ。
11. 請求項１から５のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記充填媒体が液体とガスとの組み合わせからなることを特徴とする蠕動ポンプ。
12. 請求項９から１１のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記ガスは、選択された圧力を有することを特徴とする蠕動ポンプ。
13. 請求項１から１２のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記空洞の中に存在する上記充填媒体の圧力を調節するための調節手段を備えていることを特徴とする蠕動ポンプ。
14. 請求項１３に記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記調節手段はシリンダを備え、そのシリンダ内のピストンは密閉状態で移動できて、選択された位置に固定することができ、上記シリンダおよび上記ピストンによって境界を定められる空間は上記ポンプハウジングの上記空洞に連結されていることを特徴とする蠕動ポンプ。
15. 請求項１から１４のいずれか一つに記載の蠕動ポンプにおいて、
    上記ホースが膨張する傾向を持つように、上記ホースの内部と、上記空洞内に存在する媒体との間に、選択された明確な圧力差を作り出す圧力差手段を備えていることを特徴とする蠕動ポンプ。

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