JP2013119800A - Plunger pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体クロマトグラフ装置等に備える、液体を送液するためのプランジャポンプに関する。 The present invention relates to a plunger pump for feeding a liquid provided in a liquid chromatograph apparatus or the like.
液体クロマトグラフ装置では、溶離液を高圧で送液することを目的に、
プランジャの往復運動により作動するポンプ室と、
プランジャの往復運動による液体の流れを一定方向に制御するための逆止弁と、
前記プランジャを往復運動させる駆動手段と、
を備えた往復式プランジャポンプが用いられている。
In the liquid chromatograph, for the purpose of sending the eluent at high pressure,
A pump chamber that operates by reciprocating movement of the plunger;
A check valve for controlling the flow of liquid by reciprocating movement of the plunger in a certain direction;
Drive means for reciprocating the plunger;
A reciprocating plunger pump provided with
往復式プランジャポンプでは、プランジャを引き出すことでポンプ室内に液体が吸引され、プランジャを押し出すことでポンプ室内の液体が吐出される。これにより間欠的に液体の送液を行なう。往復式プランジャポンプの下流(吐出側)にブルドン管等の圧力ダンパーを設けることで、間欠的な吐出動作による圧力変動を減少させることができる。しかしながら、プランジャの往復運動周期が長い場合は、圧力ダンパーにより圧力変動を減少させるのは困難であった。 In the reciprocating plunger pump, the liquid is sucked into the pump chamber by pulling out the plunger, and the liquid in the pump chamber is discharged by pushing out the plunger. Thereby, the liquid is intermittently fed. By providing a pressure damper such as a Bourdon tube downstream of the reciprocating plunger pump (discharge side), pressure fluctuation due to intermittent discharge operation can be reduced. However, when the reciprocating motion cycle of the plunger is long, it is difficult to reduce the pressure fluctuation by the pressure damper.
圧力変動を減少させる方法の一つとして、ポンプ室内に液体を吸引する時間を短くし、ポンプ室内の液体を吐出する時間を長くする一方、プランジャによる往復運動はほぼ一定速度とする、クイックリターン型ポンプがあげられる。当該ポンプは吐出時の圧力変動を小さくすることができるが、短時間で液体を吸引するため、吸引側配管内の圧力が低下し、気泡が発生しやすい欠点があった。 One way to reduce pressure fluctuation is to shorten the time for sucking liquid into the pump chamber and lengthen the time to discharge liquid in the pump chamber, while the reciprocating motion by the plunger is almost constant speed. A pump is given. Although the pump can reduce the pressure fluctuation at the time of discharge, since the liquid is sucked in a short time, there is a drawback that the pressure in the suction side pipe is lowered and bubbles are easily generated.
圧力変動を減少させる別の方法として、二台の往復式プランジャポンプを並列に接続し、かつ各プランジャポンプによるプランジャの往復運動を互いに逆位相とした並列二連プランジャポンプを用いる方法がある。また圧力変動を減少させるさらに別の方法として、第一のプランジャポンプと第二のプランジャポンプとを第一のプランジャポンプが上流側となるよう直列に接続し、第一のプランジャポンプに備えたプランジャのストロークを第二のプランジャポンプに備えたプランジャのストロークよりも大きくし、各プランジャポンプによる往復運動を互いに逆位相とした、直列二連プランジャポンプを用いる方法がある(特許文献1)。なお直列二連プランジャポンプでは、第二のプランジャポンプの吐出口側逆止弁は不要である。直列二連プランジャポンプでは、第二のプランジャポンプに備えたプランジャの往復運動によって生じる容積変化により、第一のプランジャポンプ側の流量変動を打ち消すため、流量変動や圧力変動を減少させることができる。 As another method for reducing the pressure fluctuation, there is a method of using two parallel plunger pumps in which two reciprocating plunger pumps are connected in parallel and the reciprocating motions of the plungers by the respective plunger pumps are in opposite phases. Further, as another method for reducing the pressure fluctuation, the first plunger pump and the second plunger pump are connected in series so that the first plunger pump is on the upstream side, and the plunger provided in the first plunger pump is provided. There is a method of using a series double plunger pump in which the stroke is made larger than the stroke of the plunger provided in the second plunger pump and the reciprocating motions by the plunger pumps are in opposite phases to each other (Patent Document 1). Note that the series double plunger pump does not require the discharge valve side check valve of the second plunger pump. In the series double plunger pump, the flow rate fluctuation and the pressure fluctuation can be reduced because the flow rate fluctuation on the first plunger pump side is canceled by the volume change caused by the reciprocating motion of the plunger provided in the second plunger pump.
往復式プランジャポンプを用いて溶離液を送液する際、空気が混入した状態で溶離液を吸引してしまうと、流量や圧力が一時的に変動するだけでなく、混入した空気が逆止弁に引っかかると、逆止弁の動作を阻害するため、送液不良にいたる場合もある。そのため、ポンプ室内や逆止弁が空の状態からポンプを起動させる場合、注射器等をポンプの吐出側に接続し、液体を液体容器からポンプ室内や逆止弁に吸引することでポンプから空気を抜く操作を行なう。しかしながら、当該操作では空気が抜けにくいという問題があった。特に溶離液送液用ポンプとして、並列二連プランジャポンプを用いた場合は、流路が並列に分かれているため、一方のポンプから空気が抜けても他方のポンプに空気が残ることがあった。また、プランジャ径やストローク長を小さくすることで一周期あたりの吐出液体量を小さくした、微小流量を送液するための往復式プランジャポンプでは、混入した空気の除去は極めて困難であった。 When the eluent is sent using a reciprocating plunger pump, if the eluent is aspirated in a state where air is mixed, not only the flow rate and pressure will change temporarily, but the mixed air If it catches on, the operation of the check valve will be hindered, which may lead to poor liquid feeding. Therefore, when starting the pump with the pump chamber or check valve empty, connect a syringe or the like to the discharge side of the pump, and suck air from the liquid container into the pump chamber or check valve. Perform the unplug operation. However, the operation has a problem that air is difficult to escape. In particular, when a parallel dual plunger pump is used as an eluent pump, the flow path is divided in parallel, so that air may remain in the other pump even if air escapes from one pump. . Further, in a reciprocating plunger pump for feeding a minute flow rate by reducing the amount of discharged liquid per cycle by reducing the plunger diameter and stroke length, it is very difficult to remove the mixed air.
そこで本発明は、往復式プランジャポンプにおいて、ポンプ内に混入した気体を抜けやすくするポンプを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a reciprocating plunger pump that facilitates escape of gas mixed in the pump.
上記課題を鑑みてなされた本発明は、以下の発明を包含する。 The present invention made in view of the above problems includes the following inventions.
本発明の第一の態様は、
第一のプランジャの往復運動により作動する第一のポンプ室と、
第二のプランジャの往復運動により作動する第二のポンプ室と、
第一のポンプ室の液吸引口側に設ける第一の逆止弁と、
第一のポンプ室の液吐出口側に設ける第二の逆止弁と、
第一のポンプ室の液吐出口側と第二のポンプ室の液吸引口側とを連通させる流路と、
第一および第二のプランジャを往復運動させる駆動手段と、
第一のポンプ室の体積変化と第二のポンプ室の体積変化とが逆方向となるよう、第一のプランジャおよび第二のプランジャを往復運動させる制御信号を駆動手段に送る制御手段と、
を備えた、各プランジャの往復運動により、第一のポンプ室の液吸引口側から第二のポンプ室の液吐出口側への連続送液を行なう、直列二連プランジャポンプであって、
制御手段が駆動手段に送る制御信号が少なくとも、第一のポンプ室の体積変化速度に対する第二のポンプ室の体積変化速度の比率をほぼ0.5倍とするよう制御する信号と、前記体積変化速度の比率を前記比率より大とする信号とを含む、
前記プランジャポンプである。
The first aspect of the present invention is:
A first pump chamber actuated by reciprocation of the first plunger;
A second pump chamber actuated by reciprocating movement of the second plunger;
A first check valve provided on the liquid suction port side of the first pump chamber;
A second check valve provided on the liquid discharge port side of the first pump chamber;
A flow path communicating the liquid discharge port side of the first pump chamber and the liquid suction port side of the second pump chamber;
Drive means for reciprocating the first and second plungers;
Control means for sending a control signal for reciprocating the first plunger and the second plunger to the drive means so that the volume change of the first pump chamber and the volume change of the second pump chamber are in opposite directions;
A reciprocating motion of each plunger, a series double plunger pump that performs continuous liquid feeding from the liquid suction port side of the first pump chamber to the liquid discharge port side of the second pump chamber,
The control signal sent from the control means to the driving means is at least a signal for controlling the ratio of the volume change rate of the second pump chamber to the volume change rate of the first pump chamber to be approximately 0.5 times, and the volume change Including a signal having a speed ratio larger than the ratio,
The plunger pump.
また本発明の第二の態様は、
前記制御手段が、
定常運転時は、第一のポンプ室の体積変化速度に対する第二のポンプ室の体積変化速度の比率をほぼ0.5倍となるよう制御する信号を前記駆動手段に送り、
吐出圧力が所定の圧力に達するまでの間またはポンプ室もしくは逆止弁に気体が混入した時は、前記体積変化速度の比率を前記比率より大とするよう制御する信号を前記駆動手段に送る手段である、
前記第一の態様に記載のプランジャポンプである。
The second aspect of the present invention is as follows.
The control means is
During steady operation, a signal for controlling the ratio of the volume change rate of the second pump chamber to the volume change rate of the first pump chamber to be approximately 0.5 times is sent to the driving means,
Means for sending a signal to the drive means until the discharge pressure reaches a predetermined pressure or when the gas is mixed into the pump chamber or the check valve so that the ratio of the volume change rate is larger than the ratio. Is,
The plunger pump according to the first aspect.
また本発明の第三の態様は、
前記駆動手段が、第一の偏芯カムおよび第一の駆動部と、第二の偏芯カムおよび第二の駆動部と、を設けた手段であり、かつ
第一の駆動部により第一の偏芯カムが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の偏芯カムが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内に液体を吸引する側に運動し、
第一の駆動部により第一の偏芯カムが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内に液体を吸引する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の偏芯カムが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する手段である、
前記第一または第二の態様に記載のプランジャポンプである。
The third aspect of the present invention is as follows.
The drive means is a means provided with a first eccentric cam and a first drive part, a second eccentric cam and a second drive part, and the first drive part makes the first When the first plunger moves to the side of discharging the liquid in the first pump chamber due to the movement of the eccentric cam, the second eccentric cam moves by the second drive unit to move the second plunger The plunger moves to the side that draws liquid into the second pump chamber,
When the first eccentric cam is moved by the first drive unit and the first plunger moves to the side that sucks the liquid into the first pump chamber, the second drive unit causes the second eccentric cam to move. The second plunger is a means that moves to the side that discharges the liquid in the second pump chamber as the cam moves.
The plunger pump according to the first or second aspect.
また本発明の第四の態様は、
前記駆動手段が、第一の送りねじおよび第一の駆動部と、第二の送りねじおよび第二の駆動部と、を設けた手段であり、かつ
第一の駆動部により第一の送りねじが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の送りねじが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内に液体を吸引する側に運動し、
第一の駆動部により第一の送りねじが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内に液体を吸引する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の送りねじが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する手段である、
前記第一または第二の態様に記載のプランジャポンプである。
The fourth aspect of the present invention is:
The drive means is a means provided with a first feed screw and a first drive part, a second feed screw and a second drive part, and the first drive part uses the first feed screw and the first drive part. When the first plunger moves to the side that discharges the liquid in the first pump chamber, the second drive screw moves by the second drive unit, so that the second plunger Move to the liquid suction side of the pump chamber,
When the first drive screw moves by the first drive unit and the first plunger moves to the liquid suction side in the first pump chamber, the second drive screw causes the second feed screw to move. It is a means for the second plunger to move to the side for discharging the liquid in the second pump chamber by moving,
The plunger pump according to the first or second aspect.
また本発明の第五の態様は、
前記駆動手段が、偏芯カムと、二段偏芯カムと、前記二つのカムを同時に駆動させる駆動部と、を設けた手段であり、
第一のプランジャが偏芯カムの運動により第一のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する場合は、第二のプランジャが二段偏芯カムの運動により第二のポンプ室内に液体を吸引する側に運動し、
第一のプランジャが偏芯カムの運動により第一のポンプ室内に液体を吸引する側に運動する場合は、第二のプランジャが二段偏芯カムの運動により第二のポンプ室内の液体を吐出する側に運動し、
かつ前記二段偏芯カムの使用角度領域を変化させることで、第二のプランジャの往復運動量を変化させる、前記第一または第二の態様に記載のプランジャポンプである。
The fifth aspect of the present invention provides
The drive means is a means provided with an eccentric cam, a two-stage eccentric cam, and a drive unit for simultaneously driving the two cams,
When the first plunger moves to the side that discharges the liquid in the first pump chamber by the movement of the eccentric cam, the second plunger sucks the liquid into the second pump chamber by the movement of the two-stage eccentric cam. Exercise on the side
When the first plunger moves to the side that sucks liquid into the first pump chamber by the movement of the eccentric cam, the second plunger discharges the liquid in the second pump chamber by the movement of the two-stage eccentric cam. Exercise on the side
And it is a plunger pump as described in the said 1st or 2nd aspect which changes the reciprocation amount of a 2nd plunger by changing the use angle area | region of the said 2 step | paragraph eccentric cam.
また本発明の第六の態様は、第二のポンプ室の液吐出口側に第三の逆止弁をさらに備えた、前記第一から第五の態様のいずれかに記載のプランジャポンプである。 The sixth aspect of the present invention is the plunger pump according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a third check valve on the liquid discharge port side of the second pump chamber. .
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明のプランジャポンプは、制御手段により、少なくとも
第一のポンプ室の体積変化速度に対する第二のポンプ室の体積変化速度の比率をほぼ0.5倍とするよう第一および第二のプランジャを運動させるモード(以下、第一のモード)と、
前記体積変化速度の比率を前記第一のモードの比率より大とするよう第一および第二のプランジャを運動させるモード(以下、第二のモード)と、
を切り替え可能なポンプである。本明細書において「ほぼ0.5倍」とは正確に0.5倍とする必要はないという意味であり、具体的には0.4倍から0.6倍までの範囲であればよく、好ましくは0.45倍から0.55倍までの範囲である。また第二のモードにおける、第一のポンプ室の体積変化速度に対する第二のポンプ室の体積変化速度の比率は、第一のモードでの比率に依存し、例えば、第一のモードが0.5倍とした場合は0.5倍より大となり、第一のモードが0.45倍とした場合は0.45倍より大となり、第一のモードが0.55倍とした場合は0.55倍より大となる。
In the plunger pump of the present invention, the first and second plungers are controlled by the control means so that at least the ratio of the volume change rate of the second pump chamber to the volume change rate of the first pump chamber is approximately 0.5 times. A mode to exercise (hereinafter referred to as the first mode),
A mode in which the first and second plungers are moved so that the ratio of the volume change speed is larger than the ratio of the first mode (hereinafter, second mode);
This is a switchable pump. In this specification, “approximately 0.5 times” means that it is not necessary to accurately set 0.5 times, specifically, it may be in a range from 0.4 times to 0.6 times, Preferably it is the range from 0.45 times to 0.55 times. In the second mode, the ratio of the volume change rate of the second pump chamber to the volume change rate of the first pump chamber depends on the ratio in the first mode. When it is 5 times, it becomes larger than 0.5 times, when the first mode is 0.45 times, it becomes larger than 0.45 times, and when the first mode is 0.55 times, it becomes 0.00. It becomes larger than 55 times.
本発明のプランジャポンプにおいて、第一および第二のプランジャの往復運動により各ポンプ室から1周期あたり吐出される液体の量は、第一および第二のプランジャの断面積が等しい場合はストローク長に比例し、第一および第二のプランジャの断面積が互いに異なる場合は断面積とストローク長との積に比例する。具体的には、本発明のプランジャポンプにおいて、定常運転時は、圧力変動を減少させるため第一のモードとするが、その場合、例えば、第一のプランジャの径と第二のプランジャの径との比を1.414:1とし、ストローク長およびプランジャによる往復運動速度を互いに等しくすることで第一のモードとすることができる。一方、吐出圧力が所定の圧力に達するまでは、第二のプランジャのストローク長を第一のプランジャのストローク長より大きくすることで第二のモードとする。そうすることで、第一のポンプ室から液体を吐出する時に、第二のポンプ室内への液体吸引が増加することにより、第一のポンプ室の液吐出口側の圧力が下がる状態(減圧状態)となるため、ポンプ内に混入した気体の抜けが改善される。なお第一のプランジャのストローク長を定常運転時のストローク長より大きくし、かつ第二のプランジャポンプのストローク長を前記第一のプランジャのストローク長よりさらに大きくすることで第二のモードとしてもよい。前記態様では、第一のポンプ室の液吐出口側の圧力が、第二のポンプ室内への液体吸引により、下がる状態(減圧状態)になるとともに、液体の吐出量そのものも増加するので、ポンプ内に混入した気体の抜けがより改善される。 In the plunger pump of the present invention, the amount of liquid discharged from each pump chamber by the reciprocating motion of the first and second plungers per cycle is the stroke length when the cross-sectional areas of the first and second plungers are equal. When the cross-sectional areas of the first and second plungers are different from each other, they are proportional to the product of the cross-sectional area and the stroke length. Specifically, in the plunger pump of the present invention, during the steady operation, the first mode is set to reduce pressure fluctuation. In this case, for example, the diameter of the first plunger and the diameter of the second plunger The ratio is 1.414: 1, and the first mode can be obtained by making the stroke length and the reciprocating speed of the plunger equal to each other. On the other hand, until the discharge pressure reaches a predetermined pressure, the second mode is set by making the stroke length of the second plunger larger than the stroke length of the first plunger. By doing so, when the liquid is discharged from the first pump chamber, the liquid suction into the second pump chamber increases, so that the pressure on the liquid discharge port side of the first pump chamber decreases (depressurized state) Therefore, the escape of gas mixed in the pump is improved. In addition, it is good also as a 2nd mode by making the stroke length of a 1st plunger larger than the stroke length at the time of steady operation, and making the stroke length of a 2nd plunger pump larger than the stroke length of said 1st plunger. . In the above aspect, the pressure on the liquid discharge port side of the first pump chamber is lowered by the liquid suction into the second pump chamber (depressurized state), and the liquid discharge amount itself is increased. The escape of gas mixed in is further improved.
定常運転時に、気体が混入した状態で液体をポンプ室内に吸引した結果、送液不良に陥った場合も、吐出圧力が所定の圧力に達するまで、第二のプランジャのストローク長を第一のプランジャのストローク長より大きくする、第二のモードとすることで、第一のポンプ室から液体を吐出する時に、第二のポンプ室内への液体吸引により、第一のポンプの液吐出側の圧力が下がる状態(減圧状態)となるため、ポンプ内に混入した気体の抜けが改善される。 During steady operation, if the liquid is sucked into the pump chamber while gas is mixed, the second plunger stroke length is changed to the first plunger until the discharge pressure reaches the specified pressure even if the liquid feed is poor. By setting the second mode to be larger than the stroke length of the first pump chamber, when the liquid is discharged from the first pump chamber, the pressure on the liquid discharge side of the first pump is reduced by the liquid suction into the second pump chamber. Since it is in a lowered state (depressurized state), the escape of gas mixed in the pump is improved.
また定常運転時は第一のモードとし、気体の吸引に伴う吸引不良を起こした場合は第二のプランジャのストローク長を第一のプランジャのストローク長より大きくする、第二のモードとし、起動時など吐出圧力が所定の圧力に達するまでは第一のプランジャのストローク長を定常運転時のストローク長より大きくし第二のプランジャポンプのストローク長を前記第一のプランジャのストローク長よりさらに大きくする、第二のモードとする態様を採用してもよい。 The first mode is used during steady operation, and the second plunger stroke length is set to be greater than the first plunger stroke length when a suction failure occurs due to gas suction. Until the discharge pressure reaches a predetermined pressure, the stroke length of the first plunger is made larger than the stroke length during steady operation, and the stroke length of the second plunger pump is made larger than the stroke length of the first plunger. You may employ | adopt the aspect made into a 2nd mode.
本発明のプランジャポンプでは、第二のポンプ室の液吐出口側に第三の逆止弁をさらに設けると好ましい。その理由として、第一のポンプ室や第一の逆止弁に気体が混入し送液不良となっても、第二のプランジャにより第二のポンプ室内に第一のポンプ室から液体を吸引する時に液体が下流側から逆流することを防ぐことができるので、混入した気体が除去しやすくなるからである。 In the plunger pump of the present invention, it is preferable that a third check valve is further provided on the liquid discharge port side of the second pump chamber. The reason for this is that even if gas is mixed into the first pump chamber or the first check valve and liquid feeding is poor, liquid is sucked from the first pump chamber into the second pump chamber by the second plunger. This is because sometimes the liquid can be prevented from flowing back from the downstream side, so that the mixed gas can be easily removed.
本発明は、往復式プランジャポンプを、ポンプ室およびプランジャの組み合わせを直列に二組連結した直列二連プランジャポンプとし、前記ポンプに備える制御手段を、上流側に設けたポンプ室の体積変化と下流側に設けたポンプ室の体積変化とが逆方向となるよう、二つのプランジャを往復運動させる信号を前記駆動手段に送る手段とし、かつ前記信号が少なくとも、上流側に設けたポンプ室の体積変化速度に対する下流側に設けたポンプ室の体積変化速度の比率をほぼ0.5倍とするよう制御する信号と、前記体積変化速度の比率を前記比率より大とする信号と、を含むことを特徴としている。 In the present invention, the reciprocating plunger pump is a series double plunger pump in which two combinations of a pump chamber and a plunger are connected in series, and the control means provided in the pump includes a volume change and a downstream of a pump chamber provided on the upstream side. A means for sending a signal for reciprocating the two plungers to the driving means so that the volume change of the pump chamber provided on the side is opposite, and the signal is at least a volume change of the pump chamber provided on the upstream side A signal for controlling the ratio of the volume change rate of the pump chamber provided downstream with respect to the speed to be approximately 0.5 times, and a signal for setting the ratio of the volume change speed to be greater than the ratio. It is said.
例えば、起動時またはポンプ室もしくは逆止弁に気体が混入した場合は前記体積変化速度の比率を0.5倍より大とする制御信号を、定常運転時は前記体積変化速度の比率をほぼ0.5倍とする制御信号を、それぞれ前記駆動手段に送ることで、プランジャポンプ起動時や、気体が混入した液体を吸引した時であっても、プランジャポンプに混入した気体を良好に除去することができる。 For example, when starting or when gas is mixed in the pump chamber or the check valve, a control signal for increasing the ratio of the volume change rate to more than 0.5 is used. .5 times the control signal is sent to the driving means, so that the gas mixed in the plunger pump can be removed well even when the plunger pump is started or when the liquid mixed with gas is sucked. Can do.
以下、図面に基づき本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
本発明のプランジャポンプの一例を図1に示す。図1に示すポンプ100は、
プランジャ21の往復運動により作動するポンプ室11と、
プランジャ22の往復運動により作動するポンプ室12と、
ポンプ室11の液吸引口側に設ける逆止弁31と、
ポンプ室11の液吐出口側とポンプ室12とを連通させる流路40と、
前記流路に設ける逆止弁32と、
プランジャ21・22を往復運動させる駆動装置50と、
駆動装置50に制御信号を送る制御手段60と、
を備えている。駆動装置50は、プランジャ21を往復運動させるためのモータ51aおよび偏芯カム52aと、プランジャ22を往復運動させるためのモータ51bおよび偏芯カム52bとを設けている。モータ51の例としては、パルスモータやサーボモータがあげられる。制御手段60は、プランジャ21の往復運動とプランジャ22の往復運動とが互いに逆位相となるよう運動させる信号を駆動装置50に送ることで、ポンプ室11の体積変化とポンプ室12の体積変化とを逆方向としている。偏芯カム52(図5)は中心から外れた位置に回転軸を設けた円盤からなり、モータ51の回転速度が一定の場合、偏芯カム52の回転量により、正弦波に類似したパターンで速度が変化する。モータ51a・51bの回転速度を偏芯カム52a・52bの角度により変化させることで、プランジャ21・22をほぼ一定速度で往復運動させることができる。なお偏芯カム52は、回転角度とストローク長との関係が互いに異なるカムを用いてもよい。
An example of the plunger pump of the present invention is shown in FIG. The
A
A
A
A
A
A driving
Control means 60 for sending a control signal to the driving
It has. The
定常運転時は、プランジャ21・22の径、ストローク長および往復運動速度を調整することで、ポンプ室11の体積変化速度に対するポンプ室12の体積変化速度の比率がほぼ0.5倍(例えば0.5倍)となるよう、プランジャ21・22を往復運動させる信号を制御手段60から駆動装置50に送る。一方、起動時など所定の圧力に達するまでの間は前記体積変化速度の比率を前記比率より大(例えば0.5倍より大)となるよう、モータ51a・51bの回転速度および回転量を増加させる信号を駆動装置50に送る。これによりプランジャ22のストローク長を変化させポンプ室12の体積変化速度を増加させることで、気体が混入している可能性のある液体をポンプ室11からポンプ室12に吸引し、ポンプ室12から吐出する。またポンプ室11・12や逆止弁31・32等のポンプ内に気体が混入した時も、所定の圧力に達するまでの間と同様な信号を駆動装置50に送ることで、混入した気体の除去を迅速に行なう。なお、図1に示すポンプ100では、モータ51の回転力をプランジャ21・22に伝える手段として偏芯カム52を用いているが、リニアカム(図6)を用いてもよく、その場合、ストローク位置が回転量に比例するため、モータの回転速度を一定とすることでプランジャが一定速度で往復運動する。
During steady operation, the ratio of the volume change rate of the
前述した、定常運転時または起動時もしくは気体混入時(すなわち所定の圧力に達するまでの間)における、本発明のプランジャポンプの送液パターンを図4にまとめて示す。図4(a)は定常運転時または起動時もしくは気体混入時におけるポンプ室12からの吐出量の経時変化を、図4(b)は定常運転時または起動時もしくは気体混入時におけるプランジャ21・22位置の経時変化を、それぞれ示す。
The liquid feeding pattern of the plunger pump of the present invention during the above-described steady operation, start-up, or gas mixing (that is, until a predetermined pressure is reached) is collectively shown in FIG. 4A shows the change over time in the discharge amount from the
本発明のプランジャポンプの別の例を図2に示す。図2に示すポンプ100と図1に示すポンプとの違いは、モータ51の回転力をプランジャ21・22に伝える手段として送りねじ53を用いている点である。送りネジ53a・53bによりプランジャ21・22を往復運動させる場合には、モータ51a・51bの回転方向、回転速度と回転量を制御することによってプランジャ21・22の移動方向、移動速度と移動距離を任意に駆動することができる。モータの回転速度が一定の場合、プランジャ12が一定の速度で前後に移動する。図1に示すポンプと同様、所定の圧力に達するまでの間、またはポンプ室11・12もしくは逆止弁31・32等のポンプ内に気体が混入した時は、制御手段60からの信号により、モータ51bの回転速度および回転量を増加させ、プランジャ22のストローク長を増大させることで、ポンプ室12の体積変化速度を増大させる。
Another example of the plunger pump of the present invention is shown in FIG. The difference between the
本発明のプランジャポンプのさらに別の例を図3に示す。図3に示すポンプ100と図1に示すポンプとの違いは、駆動装置50が、モータ51と、プランジャ21にモータ51の回転力を伝える偏芯カム52と、プランジャ22にモータ51の回転力を伝える二段偏芯カム54と、を設けた手段である点である。なお図1に示すポンプと同様、偏芯カム52の代わりにリニアカム(図6)を設けてもよい。二段偏芯カム54(図7)は偏芯カム(図5)の周を2つの領域に分割し、各領域で、角度あたりのプランジャ往復運動量を変化させたカムである。例えば二段偏芯カム54に、前進速度がプランジャ21の前進速度と等しくなる第一の領域と、プランジャ21の前進速度の0.5倍になる第二の領域を設け、第一の領域内での回転と、第二の領域内での回転を選択することによってストロークの比を変えることができる。なお図3に示すポンプ100では、二段偏芯カム54として偏芯カム52(図5)の周を2つの領域に分割したカムを用いているが、分割数に特に制限はなく、ポンプ100に必要な吸引/吐出モード数に応じて、適宜設定すればよい。また図3に示すポンプ100では、モータ51の回転力をプランジャ22に伝える手段として二段偏芯カム54を用いているが、二段リニアカム(図8)を用いてもよい。
Another example of the plunger pump of the present invention is shown in FIG. The difference between the
本発明のプランジャポンプは、起動時や気体が混入した液体を吸引した時であっても、ポンプ内に混入した気体を良好に除去することができる。そのため、空気の吸い込みによる送液停止の可能性が減り、安定な送液が可能となる。 The plunger pump of the present invention can satisfactorily remove the gas mixed in the pump even when the pump is started or when the liquid mixed with gas is sucked. Therefore, the possibility of stopping liquid feeding due to air suction is reduced, and stable liquid feeding becomes possible.
11・12:ポンプ室
21・22:プランジャ
31・32:逆止弁
40:流路
50:駆動装置
51:モータ
52:偏芯カム
53:送りねじ
54:二段偏芯カム
60:制御手段
100:プランジャポンプ
11.12: Pump chamber 21.22: Plunger 31.32: Check valve 40: Flow path 50: Drive device 51: Motor 52: Eccentric cam 53: Feed screw 54: Two-stage eccentric cam 60: Control means 100 : Plunger pump
Claims (6)
第二のプランジャの往復運動により作動する第二のポンプ室と、
第一のポンプ室の液吸引口側に設ける第一の逆止弁と、
第一のポンプ室の液吐出口側に設ける第二の逆止弁と、
第一のポンプ室の液吐出口側と第二のポンプ室の液吸引口側とを連通させる流路と、
第一および第二のプランジャを往復運動させる駆動手段と、
第一のポンプ室の体積変化と第二のポンプ室の体積変化とが逆方向となるよう、第一のプランジャおよび第二のプランジャを往復運動させる制御信号を駆動手段に送る制御手段と、
を備えた、各プランジャの往復運動により、第一のポンプ室の液吸引口側から第二のポンプ室の液吐出口側への連続送液を行なう、直列二連プランジャポンプであって、
制御手段が駆動手段に送る制御信号が少なくとも、第一のポンプ室の体積変化速度に対する第二のポンプ室の体積変化速度の比率をほぼ0.5倍とするよう制御する信号と、前記体積変化速度の比率を前記比率より大とする信号とを含む、
前記プランジャポンプ。 A first pump chamber actuated by reciprocation of the first plunger;
A second pump chamber actuated by reciprocating movement of the second plunger;
A first check valve provided on the liquid suction port side of the first pump chamber;
A second check valve provided on the liquid discharge port side of the first pump chamber;
A flow path communicating the liquid discharge port side of the first pump chamber and the liquid suction port side of the second pump chamber;
Drive means for reciprocating the first and second plungers;
Control means for sending a control signal for reciprocating the first plunger and the second plunger to the drive means so that the volume change of the first pump chamber and the volume change of the second pump chamber are in opposite directions;
A reciprocating motion of each plunger, a series double plunger pump that performs continuous liquid feeding from the liquid suction port side of the first pump chamber to the liquid discharge port side of the second pump chamber,
The control signal sent from the control means to the driving means is at least a signal for controlling the ratio of the volume change rate of the second pump chamber to the volume change rate of the first pump chamber to be approximately 0.5 times, and the volume change Including a signal having a speed ratio larger than the ratio,
The plunger pump.
定常運転時は、第一のポンプ室の体積変化速度に対する第二のポンプ室の体積変化速度の比率をほぼ0.5倍となるよう制御する信号を前記駆動手段に送り、
吐出圧力が所定の圧力に達するまでの間またはポンプ室もしくは逆止弁に気体が混入した時は、前記体積変化速度の比率を前記比率より大とするよう制御する信号を前記駆動手段に送る手段である、
請求項1に記載のプランジャポンプ。 The control means is
During steady operation, a signal for controlling the ratio of the volume change rate of the second pump chamber to the volume change rate of the first pump chamber to be approximately 0.5 times is sent to the driving means,
Means for sending a signal to the drive means until the discharge pressure reaches a predetermined pressure or when the gas is mixed into the pump chamber or the check valve so that the ratio of the volume change rate is larger than the ratio. Is,
The plunger pump according to claim 1.
第一の駆動部により第一の偏芯カムが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の偏芯カムが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内に液体を吸引する側に運動し、
第一の駆動部により第一の偏芯カムが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内に液体を吸引する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の偏芯カムが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する手段である、
請求項1または2に記載のプランジャポンプ。 The drive means is a means provided with a first eccentric cam and a first drive part, a second eccentric cam and a second drive part, and the first drive part makes the first When the first plunger moves to the side of discharging the liquid in the first pump chamber due to the movement of the eccentric cam, the second eccentric cam moves by the second drive unit to move the second plunger The plunger moves to the side that draws liquid into the second pump chamber,
When the first eccentric cam is moved by the first drive unit and the first plunger moves to the side that sucks the liquid into the first pump chamber, the second drive unit causes the second eccentric cam to move. The second plunger is a means that moves to the side that discharges the liquid in the second pump chamber as the cam moves.
The plunger pump according to claim 1 or 2.
第一の駆動部により第一の送りねじが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の送りねじが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内に液体を吸引する側に運動し、
第一の駆動部により第一の送りねじが運動することで第一のプランジャが第一のポンプ室内に液体を吸引する側に運動する場合は、第二の駆動部により第二の送りねじが運動することで第二のプランジャが第二のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する手段である、請求項1または2に記載のプランジャポンプ。 The drive means is a means provided with a first feed screw and a first drive part, a second feed screw and a second drive part, and the first drive part uses the first feed screw and the first drive part. When the first plunger moves to the side that discharges the liquid in the first pump chamber, the second drive screw moves by the second drive unit, so that the second plunger Move to the liquid suction side of the pump chamber,
When the first drive screw moves by the first drive unit and the first plunger moves to the liquid suction side in the first pump chamber, the second drive screw causes the second feed screw to move. The plunger pump according to claim 1 or 2, wherein the plunger pump is a means for moving the second plunger toward a side for discharging the liquid in the second pump chamber.
第一のプランジャが偏芯カムの運動により第一のポンプ室内の液体を吐出する側に運動する場合は、第二のプランジャが二段偏芯カムの運動により第二のポンプ室内に液体を吸引する側に運動し、
第一のプランジャが偏芯カムの運動により第一のポンプ室内に液体を吸引する側に運動する場合は、第二のプランジャが二段偏芯カムの運動により第二のポンプ室内の液体を吐出する側に運動し、
かつ前記二段偏芯カムの使用角度領域を変化させることで、第二のプランジャの往復運動量を変化させる、請求項1または2に記載のプランジャポンプ。 The drive means is a means provided with an eccentric cam, a two-stage eccentric cam, and a drive unit for simultaneously driving the two cams,
When the first plunger moves to the side that discharges the liquid in the first pump chamber by the movement of the eccentric cam, the second plunger sucks the liquid into the second pump chamber by the movement of the two-stage eccentric cam. Exercise on the side
When the first plunger moves to the side that sucks liquid into the first pump chamber by the movement of the eccentric cam, the second plunger discharges the liquid in the second pump chamber by the movement of the two-stage eccentric cam. Exercise on the side
And the plunger pump of Claim 1 or 2 which changes the reciprocation amount of a 2nd plunger by changing the use angle area | region of the said 2 step | paragraph eccentric cam.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011267833A JP2013119800A (en) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Plunger pump |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019082243A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 株式会社島津製作所 | Liquid feeding device and fluid chromatograph |
CN112943598A (en) * | 2021-03-30 | 2021-06-11 | 李建华 | Low-pulse high-pressure plunger pump |
-
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- 2011-12-07 JP JP2011267833A patent/JP2013119800A/en active Pending
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