JP2011529549A - 改良された皺付きダイアフラムポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照して、本発明の波状ダイアフラムポンプは、流体推進室を構成する2つの端板2の間に延在するダイアフラムを具備している。アクチュエータ(図示せず)は、ダイアフラムの縁部3に接続されていて、ダイアフラムの縁部3を横方向に作動させ、それによりダイアフラムの縁部3から中央部4に向かって伝播する進行波を伴ってダイアフラムを波状に動かすようになっている。すなわち、流体は、推進室の周辺部における推進室の入口から推進室の中央部に配置された推進室の出口に向かって、2つの端板の間を移送される。
図1を参照すると、流体の流区域はダイアフラムと端板との間に位置しており、波高点が、進行波の伝播速度で進行する収縮部をその断面において形成している。収縮部より上流の圧力P1と収縮部より下流の圧力P2との間の圧力差は、進行波の伝播速度と流体の平均速度との間の速度差に応じて定まる。流区域内の平均流量によって乗算される圧力差(P1−P2)との積は、流体に局所的に伝達される流体圧式動力に相当する。
したがって、波の状態が、一連の収縮部および推進室の入口圧力から出口圧力まで延在する圧力差を定めている。平均流量によって乗算された入口圧力と出口圧力との間の圧力差は、流体に伝達された平均流体圧式動力に相当する。
この実施例において、ダイアフラムは、その有効半径全体にわたってその機械エネルギを流体に伝達することが保証されており、ダイアフラムにおける進行波は、推進室の断面全体にわたって、推進室の前記断面を通って移動する流体の速度よりも高速の速度で伝播する。
この条件が満足される場合、ダイアフラムは、ダイアフラムに沿った進行波の伝播長さ全体にわたって、すなわちダイアフラムの有効半径全体に沿って、その機械エネルギを流体に伝達するようになる。
図6において、芯部72は、被覆部を形成する可撓性材料の層76に埋め込まれている。
芯部62は比較的可撓性を有する材料から形成されており、リブ65によって中央部64に向かって漸次補強されている。
芯部62は、ダイアフラムが平面である面を呈するように、任意に被覆部によって被覆されていてもよい。
特に、ディスク形状のダイアフラムを参照して本発明を説明したが、本発明は、ストリップ形状または筒状のダイアフラムにも等しく良好に応用されることは明らかである。このタイプのダイアフラムを用いるポンプにおいては、推進室を通る流体流用の動作区域は縮小しているが、単に2つの端板が互いに接近しているため、或いは場合によってはさらにダイアフラムがより厚肉になっているために、前述したような種類のディスク形状のダイアフラムを備えたポンプにおける場合よりも緩やかな割合で縮小することに留意されたい。推進室の入口と出口との間における速度の変化は、さほど顕著ではない。結果として、推進室内部の流体流に相対するあらゆる断面において、ダイアフラムにおける進行波の伝播速度を前記断面における流体の進行速度と等速か、またはそれよりも高速にさせるためのダイアフラムの機械的特性の変化がより緩やかに発生しており、したがって、実施するのがより容易である。
一変更例において、弾性率に変化を与えるように局所的に処置を施した単一の材料からダイアフラムを構成してもよい(処置は、熱間変形、粒子ボンバードメント、局所ドーピングなどが可能である)。
芯部62は比較的可撓性を有する材料から形成されており、リブ64によって中央部65に向かって漸次補強されている。
芯部62は、ダイアフラムが平面である面を呈するように、任意に被覆部によって被覆されていてもよい。
Claims (9)
- ダイアフラムを受容する推進室を備えた波状ダイアフラムポンプにおいて、
前記ダイアフラムが、前記推進室の入口(3;13;23;33;43;53)から出口(4;14;24;34;44;54)に向かって変化する機械的特性を有し、それにより、前記ダイアフラムが作動されて、前記推進室の入口から出口に向かって伝播する進行波を伴って変形して流体を推進するときに、前記ダイアフラムにおける前記進行波の伝播速度が、前記推進室内部の流体の動きに相対する任意の断面において、該断面における流体の平均進行速度と等速か、それよりも高速になることを特徴とする、ポンプ。 - 前記ダイアフラム(1)が少なくとも1つの材料からなり、該ダイアフラムの材料において、前記推進室の入口から出口に向かって増大する弾性率(E)を有してなる、請求項1に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラムの肉厚(h)によって乗算される前記ダイアフラムの材料の弾性率(E)との積が、前記推進室の入口から出口に向かって増大する、請求項2に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラム(11)が、大きい弾性率(E1)および肉厚(h1)を有する材料からなる芯部(12)と、小さい弾性率(E2)および肉厚(h2)を有する材料から形成されていて前記芯部(12)の少なくとも一方の側に形成されるとともに前記芯部を被覆する被覆部(15)とを含んでおり、それにより、前記芯部の肉厚(h1)によって乗算された弾性率(E1)との積に、前記被覆部の肉厚(h2)によって乗算された弾性率(E2)との積を加算した合計が、前記推進室の入口から出口に向かって増大するようになる、請求項1に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラム(21)は、前記推進室の入口から出口に向かってその肉厚が減少するディスクによって構成されるとともに、前記ダイアフラム(21)には環状の溝が形成されており、芯部が前記環状の溝に残存している、請求項1に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラム(41)が回転体として延在し、その中央部において前記ダイアフラムの中心軸線(Z)周りに延在する首部を呈する、請求項1に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラム(51)は、大きい弾性率を有する材料からなっていて分岐部が延出してなる中央リングを含む星形状の補強体(52)を有しており、該補強体(52)が、小さい弾性率を有する材料からなるウェブ(55)に一体化される、請求項1に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラム(71)が、前記推進室の入口近傍であってダイアフラムの縁部(3)に近接する位置に、可撓性を伴って形成された小波状または凹凸状のプロフィルを呈する部分を含む、請求項1に記載のポンプ。
- 前記ダイアフラム(61)が、前記推進室の出口近傍であってダイアフラムの縁部に近接する位置に、前記縁部に向かって高さが増大する径方向のリブ(65)によって補強される部分を含む、請求項1に記載のポンプ。
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