JP2008546951A - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、内部空間（１３）を画定する円筒状圧力容器として構成された本体（１１）を備える往復動ポンプ（１０）である。本体（１１）は、開口部（１８）を有する壁（１７）を備えている。ポンプ（１０）は更に、円筒状側面（２６）と端面（２７）とを有する往復動プランジャ（２５）を備えている。プランジャ（２５）は、壁（１７）の開口部（１８）を通して内部空間（１３）内に延在している。開口部（１８）部で本体（１１）とプランジャ（２５）との間に流体密封を確立するために、シール手段（４０）が設けられている。シール手段（４０）は、本体（１１）に対するプランジャ（２５）の限定的な傾動を受け入れるように適応される。シール手段（４０）は、プランジャ（２５）と摺動し且つ密封するように係合するブッシュ（４３）を備えている。ブッシュ（４３）は、マウント（４５）に支持され、プランジャ（２５）の制限された傾動を受け入れるように、マウントに対して移動可能である。

Description

これは往復動ポンプに関する。

本発明は、特に高圧で海水をポンプで送るために考案されたものである。しかし、本発明は、海水以外の様々な流体をポンプで汲み上げるような用途を見出すことができることを理解されたい。

特許文献１は、波エネルギを利用し、波エネルギを加圧された海水に変換するための装置を開示している。海水は、前記装置が動作する海洋環境から汲み上げられ、沿岸で利用するために高圧でそこにポンプで送られる。

波エネルギによって作動される（したがって比較的遅い動きの可変のストロークを有する可能性が高い）往復動ポンプを利用して、場合によっては７０バールに近い高圧で海水をポンプで送ることは、技術的困難を提起しうる。ポンプは、（波動のような再生可能なエネルギ源によって直接作動される駆動系から生じ得るように）例えば、不規則且つ非正弦的ストロークで動作することが要求される場合もある。更に、ある程度のずれ、すなわちピストン軸線の傾きを許容することが必要とされる場合もある。

この背景、ならびにそれに関連する問題および困難に対処して、本発明が開発された。
国際出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８１３

本発明の１態様では、内部空間および該内部空間への開口部を画定する本体と、前記開口部を通して前記内部空間内に延在するプランジャ（plunger）であって、それによって前記内部空間内で前記本体と前記プランジャとの間にポンプ室が画定され、且つそれによって前記プランジャの往復動が前記ポンプ室内の容積変化をもたらして成るプランジャと、前記開口部で前記本体と前記プランジャとの間に流体密封を提供するシール手段であって、前記本体に対する前記プランジャの制限された傾動（tilting movement）を受け入れるように適応されたシール手段とを備えている、往復動ポンプを提供する。

シール手段は、プランジャと摺動し且つ密封するように係合するブッシュを備えており、該ブッシュはマウントに支持され、且つプランジャの前記制限された傾動を受け入れるように、マウントに対して移動可能であることが好ましい。

ブッシュとマウントが接触する接触面（interface）は、それらの間の前記移動を受け入れるように輪郭形状を形成することが好ましい。そのような接触面は、例えば、それらの間で角運動が可能なように球面状の構成とすることができる。

ブッシュは、プランジャと摺動し且つ密封するように係合するための半径方向内面を備える環状の構成であることが好ましい。半径方向内面は、プランジャと摺動し且つ密封するような係合をもたらす１つ以上のシールリングを含むことができる。ブッシュは、更に、半径方向外面、および半径方向内面と外面との間に延在する２つの端面を備えることができる。

マウントは、ブッシュを収容する環状の空洞（cavity）を備え、該環状の空洞はブッシュの端面を支持するための２つの対向座面を有することが好ましい。この構成により、マウントの座面とブッシュの端面との間の接触が、ブッシュとマウントとの間の運動を受け入れるための前記接触面を提供することになる。そのような運動は、マウントに対するブッシュの摺動角運動（angular sliding movement）である。

マウントは、座面の間に延在する更なる面を備え、前記更なる面はブッシュの外面から離隔されていることが好ましい。

マウントに対するブッシュの第１（通常）状態からの摺動角運動に対して弾発的に（yieldingly）抵抗するために、抵抗手段を設けることが好ましい。抵抗手段は、ブッシュの外面とマウントの前記更なる面との間の空間に収容された弾性可圧縮体（resiliently compressible body）を備えることができる。弾性可圧縮体は、弾性リングを備えることが好都合である。

マウントは、一体に組み立てるように適合された複数の部品から構成されることができる。これは、ブッシュの設置のためにマウントの中の環状の空洞へのアクセスを容易にし、またマウントの製造をも支援することができる。

本発明は、添付の図面に示された２つの特定の実施形態についての以下の説明を参照することによって、いっそうよく理解される。

図面の図１〜７を参照すると、海水をポンプで送るのに特に適する第１実施形態に係る往復動ポンプ１０が図示されている。海水は海洋自体から汲み上げられ、したがって海水は汲み上げられた海洋深度の静水圧に対応する初期圧力を有する。

ポンプ１０が波エネルギによって作動されると、それは一般的に遅い動きの可変のストロークで動作する。ポンプ１０は、そのような用途に特に適した構造である。

ポンプ１０は、内部空間１３を画定する円筒状圧力容器として構成された本体１１を備えている。本体１１は、円筒状側壁１５と、該円筒状側壁１５の一端である端壁１７とを備えている。端壁１７は、そこに開口部１８を有している。円筒状側壁１５の他端は、基部１９によって閉鎖されている。

端壁１７は、円筒状側壁１５に着脱自在に接続された端板２０によって画定され、本実施形態の着脱自在な接続は、ビス止め具２３によってもたらされている。

ポンプ１０は更に、円筒状側面２６と端面２７とを有するプランジャ２５を備えている。プランジャ２５は、例えば波動によって作動される駆動系の影響下で、往復運動を受けるように適応されたコネクタ２８に取付けられている。本実施形態では、コネクタ２８は、レバー（図示せず）に接続されたヒンジピン２９を受容するヒンジブッシュとして構成され、それによってレバーの往復運動がプランジャ２５に往復運動を伝えるように構成されている。プランジャ２５の往復運動の軸線は、その中心長手軸３０と一致する。プランジャ２５は中空構成であり、図１に示すように、プランジャ２５は、側面２６を画定する円筒状側壁部３１と、端面２７を画定する端壁部３２とを含んでいる。

プランジャ２５は、端壁１７内の開口部１８を通して内部空間１３内に延在し、それによってポンプ室３３が内部空間１３内でプランジャ２５と本体１１との間に画定されている。この構成により、内部空間１３内でのプランジャ２５の往復運動は、図４、５、および６に図示するように、ポンプ室３３の容積の変化をもたらすことになる。

プランジャ２５の外面は、モリブデンのような耐食性があり且つ丈夫な材料で被覆することができる。

本体１１は、入口１２と出口１４とを組み込んでおり、両方ともポンプ室３３と連通している。

図面には示さないが、ポンプ１０は、入口１２を通してポンプ室３３に流入し且つ出口１４を通してポンプ室３３から流出する流体の流れの方向を制御するために、適切な弁の配列をも備えている。

開口部１８における本体１１とプランジャ２５との間の流体シールを確立するために、シール手段４０が提供されている。シール手段４０は、本体１１に対するプランジャ２５の制限された傾動を受け入れるように適応されている。

図７で最もよく分かるように、シール手段４０は、プランジャ２５が摺動し且つ密封するように係合するブッシュ４３を備えている。

ブッシュ４３は、マウント４５内に支持され、プランジャ２５の前記制限された傾動を受け入れるように、マウントに対して移動可能である。

ブッシュ４３は、プランジャ２５が摺動するように係合するための半径方向内面４７を備える環状の構成となっている。内面４７は、プランジャ２５が摺動するように係合するための２つの軸方向に離隔したシールリング４９を含んでいる。ブッシュ４３は更に、半径方向外面５２と、半径方向内面および外面４７、５２の間に延在する２つの端面５３、５５とを備えている。端面５３、５５は、球面状の輪郭形状である。

ブッシュ４３は、シールリング４９を支持するブッシュ本体４８を備えている。ブッシュ本体４８は、いずれかの適切な材料、例えば、ＰＴＦＥ内部潤滑剤を取り込んだ先端技術熱可塑材ような、内部潤滑剤を取り込んだポリマー含有材料から作ることができる（その一例としてＶｅｓｃｏｎｉｔｅ Ｈｉｌｕｂｅ（商標）がある）。同様にシールリング４９は、Ｓｈａｍｂａｎ Ｓｔｅｐｓｅａｌ Ｔｕｒｃｉｔｅ（商標）のような、いずれかの適切な材料および構成から作ることができる。

マウント４５は、ブッシュ４３を収容する環状空洞６１を備えている。環状空洞６１は、ブッシュ４３の端面５３、５５を支持するための２つの対向座面６３、６５を有している。マウント座面６３、６５は、ブッシュ端面５３、５５の輪郭形状と合致する球面状の輪郭形状である。この構成により、マウント座面６３、６５とブッシュ端面５３、５５との間の接触が、マウント４５に対するブッシュ４３の摺動角運動を受け入れることができる。このやり方により、ブッシュ４３は、プランジャ２５の傾動および角度ずれ（限定範囲内の）いずれかを受け入れることができる。

マウント４５はまた、座面６３、６５の間に延在する更なる面６７をも備えている。該更なる面６７は、ブッシュ４３の外面５２から離隔されており、面６７と外面５２との間に間隙７１が画定されている。

弾性可圧縮体７３が、間隙７１に収容され、プランジャ２５の軸線３０と本体１１との整列、更に詳しくは、図面に示すように、プランジャ軸線３０と開口部１８の中心軸との整列に対応する第１（通常）状態から離れて、ブッシュ４３がマウント４５に対して摺動角運動することに弾発抵抗するように働く。弾性可圧縮体７３は、弾性リングを備えている。弾性リング７３は、間隙７１を完全には占有せず、それによって、プランジャが第１（通常）状態から離れて傾斜して、ブッシュ４３がリングに対して摺動角運動したときに、リングの歪みを受け入れるための空所７５を間隙７１内に残す。弾性可圧縮体７３によって提供される弾発抵抗は、プランジャが第１（通常）状態から離れて傾くことに抵抗するように働くが、プランジャがその状態に戻るように促す働きもする。すなわち、弾性可圧縮体７３は、プランジャに第１（通常）状態へのバイアスを掛ける。

ポンプ室３３内の海水は、ブッシュ４３の潤滑に利用される。

本実施形態では、マウント４５は、２つの部品を備えている。１つは端板２０であり、もう１つは止め具７９によって端板２０の内側に着脱自在に取り付けられた剛性内リング７７である。端板２０はマウント座面６３を画定するように構成され、内リング７７はマウント座面６５を画定するように構成されている。この構成は、ブッシュ４３を設置するために環状空洞６１にアクセスすることを容易にする。

今、図面の図８を参照すると、第２実施形態に係るポンプ用のシール手段８０が図示されている。シール手段８０は、幾つかの点で第１実施形態に係るポンプのシール手段４０と同様であり、したがって対応する部品を識別するために同様の参照番号が使用されている。

本実施形態では、マウント４５は、製造を容易にするために５つの部品を含んでいる。５つの部品は、ポンプ本体１１に取り付けるための端板８１と、端板付きインサート８２、端板に着脱自在に取り付けられる内リング８３と、内リング８３に支持される内部座部材８４と、インサート８２の内側に取り付けられる外部座部材８５とを備えている。外部座部材８５は、マウント座面６３を画定するように構成され、内部座部材８４はマウント座面６５を画定するように構成されている。

ブッシュ本体４８および外部座部材８５は、いずれかの適切な材料、例えば、ＰＴＦＥ内部潤滑剤を取り込んだ先端技術熱可塑材のような、内部潤滑剤を取り込んだポリマー含有材料である。内リング８３および内部座部材８４は、耐食性のためにクロムメッキされている。

各ブッシュ端面５３、５５は、ブッシュ４３とマウント４５の接触面間の流体密封を提供するために、シールリング８７を受け入れる溝８６を組み込んでいる。

ブッシュ４３は、シールリングを受け入れるためにブッシュ本体４８に環状凹部４６がある状態で図示されているが、シールリングは図示されていない。

本実施形態は各々、過酷な環境で機能することのできる、単純であるが非常に効果的なポンプを提供する。その構成のため、ポンプは、波エネルギによって作動される駆動システムから生じる不規則且つ非正弦的なストロークで動作することができる。プランジャ２５とポンプ本体１１との間にシール手段４０、８０がそれぞれ構成されているので、プランジャ２５とポンプ本体１１との間のある程度のずれは許容することができる。

本発明の範囲は記載した実施形態の範囲に限定されないことを理解されたい。例えば、実施形態に係るポンプを海水のポンプでの移送に関連して記載したが、本発明に係るポンプは、液体、ガス、およびスラリを含む、様々な他の流体材料をポンプで送るような用途を見出すことができる。

本発明の範囲から逸脱することなく、変形および変化を施すことができる。

本明細書全体を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のような変形は、明記した要素または要素群を包含するが、任意の他の要素または要素群を排除するものではないことを意味していることは理解できるであろう。

第１実施形態に係る往復動ポンプの略断面正面図である。 ポンプの側面図である。 ポンプの平面図である。 プランジャがある動作位置にある状態のポンプを示している略断面図である。 プランジャが異なる動作位置にある状態のポンプを示している略断面図である。 プランジャが更に異なる動作位置にある状態のポンプを示している略断面図である。 プランジャとポンプ本体との間のシール手段を特に示している部分図である。 第２実施形態に係るポンプのシール手段の図である。

Claims (14)

1. 内部空間および該内部空間への開口部を画定している本体と、
   前記開口部を通して前記内部空間内に延在するプランジャであって、これにより前記内部空間内において前記本体と前記プランジャとの間にポンプ室が画定されており、且つ前記プランジャの往復動が前記ポンプ室内の容積変化をもたらすように構成されているプランジャと、
   前記開口部において前記本体と前記プランジャとの間に流体密封を提供するシール手段であって、前記本体に対する前記プランジャの制限された傾動を受け入れるように適合されたシール手段と
   を備えている往復動ポンプ
2. 前記シール手段が、前記プランジャが摺動し且つ密封するように係合するブッシュを備えており、前記ブッシュが、前記マウントに支持され、且つ前記プランジャの前記制限された傾動を受け入れるように前記マウントに対して移動可能になっている、請求項１に記載の往復動ポンプ。
3. 前記ブッシュと前記マウントとが接触する接触面は、前記ブッシュと前記マウントとの間の前記移動を受け入れるように輪郭形状が形成されている、請求項１または２に記載の往復動ポンプ。
4. 前記接触面が、前記ブッシュと前記マウントとの間の角運動を受け入れるように球面状で構成されている、請求項３に記載の往復動ポンプ。
5. 前記ブッシュは、前記プランジャが摺動し且つ密封するように係合するための半径方向内面を備える環状の構成となっている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。
6. 前記半径方向内面は、前記プランジャが摺動し且つ密封するような係合を提供する１つ以上のシールリングを含んでいる、請求項６に記載の往復動ポンプ。
7. 前記ブッシュは更に、半径方向外面と、該半径方向内面と前記外面との間に延在する２つの端面とを備えている、請求項５または６に記載の往復動ポンプ。
8. 前記マウントが、前記ブッシュを収容する環状の空洞を備えており、該環状空洞が、前記ブッシュの前記端面を支持するための２つの対向座面を有している、請求項２ないし７のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。
9. 前記マウントが更に前記座面間に延在する更なる面を備え、該更なる面が前記ブッシュの前記外面から離隔されている、請求項８に記載の往復動ポンプ。
10. 前記マウントに対する前記ブッシュの第１（通常）状態からの摺動角運動に対して弾発的に抵抗するための抵抗手段が設けられている、請求項２ないし９のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。
11. 前記抵抗手段が、前記ブッシュの前記外面と前記マウントの前記更なる面との間の空間に収容された弾性可圧縮体を備えている、請求項１０に記載の往復動ポンプ。
12. 前記弾性可圧縮体が弾性リングを備えている、請求項１に記載の往復動ポンプ。
13. 前記マウントが一体に組み立てられる複数の部品から構成されている、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。
14. 本明細書の添付の図面に関して実質的に記載されているような往復動ポンプ。

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