JP2016532042A - Transfer device for discharging fluid into a fluid conduit - Google Patents
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Abstract
ポンプ室31内で操作装置3によって走行可能な移送ピストン27を有し、移送ピストンが流体導管35から流体を一方の移送方向に圧力を減少させるようにして取り出し、かつ他の、好ましくは逆の、移送方向に流体を圧力を高めるようにして他の流体導管37内へ放出する、移送装置において、それぞれの流体導管35、37内へ弁装置39、41が、圧力を減少させる取り出しプロセスの場合にはそれぞれの弁装置39、41が一方の流体導管35内では開放し、他方の流体導管37内では遮断し、かつ逆の場合に圧力を増大させる放出プロセスにおいてはそれぞれの弁装置39、41が一方の流体導管35内で遮断し、他方の流体導管37内で開放するように、逆方向に作用するように取り付けられている。【選択図】図1It has a transfer piston 27 which can be driven by the operating device 3 in the pump chamber 31, the transfer piston takes out the fluid from the fluid conduit 35 in a reduced direction in one transfer direction and the other, preferably the reverse In the transfer device, in which the valve device 39, 41 into the respective fluid conduit 35, 37 is a take-off process in which the pressure is reduced In the discharge process, each valve device 39, 41 opens in one fluid conduit 35, shuts off in the other fluid conduit 37, and vice versa. Are installed to act in the opposite direction so as to block in one fluid conduit 35 and open in the other fluid conduit 37. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、ポンプ室内で操作装置によって走行可能な移送ピストンを有し、その移送ピストンが流体導管から移送方向に圧力を減少させるようにして流体を取り出して、好ましくは逆の、他の移送方向に圧力を高めるようにして流体を他の流体導管へ放出する、移送装置に関する。 The invention has a transfer piston that can be driven by an operating device in the pump chamber, the transfer piston taking out fluid in such a way as to reduce the pressure in the transfer direction from the fluid conduit, preferably in the opposite, other transfer direction The present invention relates to a transfer device that discharges fluid to another fluid conduit in such a manner that the pressure is increased.
この種の移送装置は従来技術であって、種々の分野において液体を静水圧的に移送するために使用される。つり上げ磁石によって操作可能なピストン移送ポンプとして、この種の移送装置が電気的に制御される駆動システムにおいて多様に使用される。この種の適用場合においては、特に移送圧力の許容誤差、高い繰り返し精度における迅速な応答挙動及び周期的な駆動におけるヒステリシスなしに関して、駆動挙動に高い要請が課される。 This type of transfer device is prior art and is used to transfer liquids isostatically in various fields. As a piston transfer pump operable by a lifting magnet, this type of transfer device is used in a variety of drive systems in which it is electrically controlled. In this type of application, high demands are placed on the driving behavior, in particular with regard to tolerances of the transfer pressure, quick response behavior with high repeatability and no hysteresis in periodic driving.
上記の問題に鑑みて、本発明の目的は、特に好ましい駆動挙動を特徴とする上述した種の移送装置を提供することである。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a transfer device of the kind described above which is characterized by a particularly favorable driving behavior.
この課題は、本発明により、その全体において請求項1の特徴を有する移送装置によって解決される。 This object is achieved according to the invention by a transfer device having the features of claim 1 in its entirety.
それによれば、本発明の本質的な特殊性は、ポンプ室に対応づけられたそれぞれの流体導管内に弁装置が取り付けられており、その弁装置が、圧力を減少させる取り出しプロセスにおいては一方の移送方向に開放し、他の移送方向においては遮断し、逆の場合においては一方の移送方向に遮断して、他方移送方向に開放することにある。それによってヒステリシスなしで高い応答精度と繰り返し精度が達成可能となる。 According to it, the essential particularity of the present invention is that a valve device is installed in each fluid conduit associated with the pump chamber, and that valve device is one of the two in the take-off process to reduce the pressure. Opening in the transfer direction, blocking in the other transfer direction, and in the opposite case blocking in one transfer direction and opening in the other transfer direction. Thereby, high response accuracy and repeatability can be achieved without hysteresis.
好ましい実施例において、それぞれの弁装置は逆止め弁から形成されており、その開放方向は共通に、対応づけられた流体導管内で定められた流体移送装置を向いている。 In the preferred embodiment, each valve device is formed from a check valve, the opening direction of which commonly points to a fluid transfer device defined in the associated fluid conduit.
特に好ましくは、配置は、それぞれの流体導管が、ポンプ室からそれぞれ対応づけられた逆止め弁へ計算して、同一の貫流横断面を備えた1つかつ同一の導管区間を有するように、なされている。それによってヒステリシスなしで、特に高い繰り返し精度が達成される。 Particularly preferably, the arrangement is made such that each fluid conduit has one and the same conduit section with the same flow-through cross-section, calculated from the pump chamber to the corresponding check valve. ing. Thereby, a particularly high repeatability is achieved without hysteresis.
その場合に好ましくは、ポンプ室の自由な横断面は、それぞれ接続されている導管区間の接続領域に関して、それらの導管区間の自由な横断面と等しいか、あるいはそれより小さい。横断面大きさをこのように一様化することは、特に移送流が小さく、かつ移送圧力が高い場合に、繰り返し精度に関して効果的である。 Preferably, the free cross section of the pump chamber is then equal to or less than the free cross section of the conduit sections with respect to the connection area of the connected conduit sections. This uniform cross-sectional size is effective in terms of repeatability, particularly when the transfer flow is small and the transfer pressure is high.
特に好ましくは、配置は、それぞれの流体導管が共通の流体移送レーンの構成部分であって、その移送レーン内へポンプ室の内蔵された移送ピストンが接続されるように、なすことができる。 Particularly preferably, the arrangement can be made such that each fluid conduit is a component of a common fluid transfer lane into which a transfer piston built in the pump chamber is connected.
周期的な駆動と小さい移送流において繰り返し精度を高めるために、移送ピストンはニードル形状の突出部を有しており、その場合にニードル形状の突出部は排除体部材としてポンプ室内へ嵌入し、そのポンプ室の自由端部内へそれぞれの流体導管が連通する。 The transfer piston has a needle-shaped protrusion in order to increase the repeatability in periodic drive and small transfer flow, in which case the needle-shaped protrusion is fitted into the pump chamber as an excluding body member, Each fluid conduit communicates into the free end of the pump chamber.
特に好ましくは、操作装置は通電可能な操作磁石から形成されており、その操作磁石が一方の電流のない操作状態あるいは他方の通電された操作状態において、移送ピストンをその圧力を減少させる、もしくは圧力を増大させる走行位置へ移動させる。 Particularly preferably, the operating device is formed of an operating magnet which can be energized, and the operating magnet reduces the pressure of the transfer piston in the operating state without one current or in the other energized operating state. To a travel position that increases
本発明の特に好ましい実施例においては、少なくとも移送ピストンとポンプ室からなるピストン移送ポンプには、流体導管内で意図せずに圧力が上昇した場合にポンプ室内部の圧力が予め定めることができる最大圧力値に制限されるように、圧力制限装置が設けられている。ポンプ室内へ統合された圧力制限装置によって、圧力制限弁のような他の圧力制限装置を設ける必要がなくなる。さらに、磁気的な操作装置のストローク−力−特性曲線の利用によって圧力制限を行おうとする試みにおいて生じる欠点が回避される。その場合には規定通りの電気的なエネルギ供給の偏差が可能であることによって、応答精度、ヒステリシス及び繰り返し精度に関する欠点が生じる。 In a particularly preferred embodiment of the invention, a piston transfer pump comprising at least a transfer piston and a pump chamber has a maximum pressure in the pump chamber that can be predetermined if the pressure rises unintentionally in the fluid conduit. A pressure limiting device is provided to limit the pressure value. The pressure limiting device integrated into the pump chamber eliminates the need for other pressure limiting devices such as pressure limiting valves. Furthermore, the disadvantages that arise in attempts to limit pressure by using the stroke-force-characteristic curve of the magnetic operating device are avoided. In that case, the deviation of the electrical energy supply as specified is possible, which leads to drawbacks in response accuracy, hysteresis and repeatability.
特に好ましくは、圧力制限装置を形成するために、移送ピストンが、特に圧縮ばねの形式の蓄勢装置と協働して、流体移送レーン内でそれに応じた流体圧が生じた場合に、ポンプ室の収容容積を増大させる復帰領域内へ移動することができる。 Particularly preferably, in order to form a pressure limiting device, the pumping chamber is adapted when a corresponding fluid pressure is generated in the fluid transfer lane, in particular in cooperation with a storage device in the form of a compression spring. It is possible to move into a return area that increases the capacity of the storage.
その場合に特に好ましい実施例において、配置は、移送ピストンに、特に他の圧縮ばねの形式の他の蓄勢装置が恒久的に作用し、その圧縮ばねが移送ピストンをピストン室の容積を減少させる送り領域へ移動させようとするように、なされる。それによって圧力制限は操作磁石のエネルギ供給に無関係に、移送ピストンに作用する2つの圧縮ばねの特性に従って定められる。 In that case, in a particularly preferred embodiment, the arrangement acts permanently on the transfer piston, in particular with other energy storage devices in the form of other compression springs, which reduce the volume of the piston chamber with the transfer piston. It is made to try to move to the feed area. The pressure limit is thereby determined according to the characteristics of the two compression springs acting on the transfer piston, irrespective of the energy supply of the operating magnet.
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail using embodiments shown in the drawings.
図1には、ポンプハウジングが符号1で、電気的な操作装置として設けられている操作磁石が符号3で示されている。ポンプハウジング1は孔5を有しており、その孔の図1において右に位置する端部に内ねじ7が形成されている。操作磁石3はそのポールコア11の突出部9を孔5の内ねじ7と螺合することによってポンプハウジング1に取り付けられている。操作磁石3はその磁石ハウジング13の内部にコイル巻き線15を有しており、そのコイル巻き線は、この種の操作磁石3において一般的であるように、ポールコア11とポールパイプ17を包囲しており、そのポールパイプ内で磁気接極子19が軸方向に移動可能であって、その磁気接極子に孔5の長手軸に対して同軸の操作プランジャ21が堅固に取り付けられている。
In FIG. 1, a pump housing is denoted by reference numeral 1, and an operating magnet provided as an electrical operating device is denoted by reference numeral 3. The pump housing 1 has a
操作プランジャ21の自由端部が押圧ボディ23に添接しており、その押圧ボディに圧縮ばね25の一方の端部が支持されており、その圧縮ばねの他方の端部はポンプ移送ピストン17の操作部分26に添接しており、そのポンプ移送ピストンの操作部分26が孔5内で軸方向に走行可能に案内されている。移送ピストン27はその、操作部分26とは逆の端部にニードル形状の突出部29を有しており、その突出部が移送ピストン27の本来の排除体部分としてポンプ室31内へ嵌入し、そのポンプ室はハウジング1内で孔5の直径が著しく減少された張り出しとして形成されている。操作部分26と、孔5内でポンプ室31への移行部に形成されている段部28との間で移送ピストン27を包囲している、他の圧縮ばね33は、この段部28と操作部分26の間に弾装されている。
A free end portion of the
図1に単にシンボル表示で示唆されているように、ポンプ室31に複数の流体導管が対応づけられており、そのうちの1本の第1の流体導管が符号35で示されており、駆動中にその流体導管から移送ピストン27が圧力を減少させるようにして流体を取り出す。駆動中にその中で移送ピストン27が圧力を増大させるようにして流体を放出する流体導管が、図1に符号37で示されている。流体導管35、37に弁装置が対応づけられており、その弁装置は第1の流体導管35と第2の流体導管37内にそれぞれ逆止め弁として形成されており、その場合に第1の流体導管35の逆止め弁は符号39で示されており、圧力を減少させる取り出しプロセスにおいて開放する。第2の流体導管37内にある、符号41で示される逆止め弁は、圧力を増大させる放出プロセスにおいて開放する。流体導管35、37は、ポンプ室31を含めた共通の移送レーン、すなわち第1の流体導管35の逆止め弁39からポンプ室31へ延びる第1の導管区間43とポンプ室31から第2の流体導管37の逆止め弁41へ延びる第2の導管区間45、を有している。2つの導管区間43、45は、共通の移送レーンの区間として、同一の貫流横断面と同一の導管長さとを有している。
As suggested by the symbolic representation in FIG. 1, a plurality of fluid conduits are associated with the
操作磁石3から磁石ハウジング13と巻き線15が取り除かれている、図2から4は、ピストン移送ポンプの構造的な形態のより詳しい詳細を示している。その場合に図2は、通電されない操作磁石3の駆動状態を示しており、それにおいて、いわゆる押圧する磁石として形成されている操作磁石3の接極子19は、図2において下に位置するその終端位置にある。接極子19は磁力がない場合に蓄勢装置から操作プランジャ21へ加わる力によって、この終端位置をとる。この蓄勢装置は、図1を参照してすでに説明したように、圧縮ばね33と25によって形成されている。これらの圧縮ばねのうち移送ピストン27をコイルばねとして包囲する圧縮ばね33が移送ピストン27をポンプ室31の容積を増大させる走行方向に付勢して、移送ピストン27の操作部分26を孔5内で摺動可能なスリーブ47に添接させて保持し、そのスリーブが他の圧縮ばね25のためにある種のばねハウジングを形成している。圧縮ばね33からスリーブ47とそれに伴って他の圧縮ばね25へ加わる復帰力が、押圧ボディ23を介してプランジャ21とそれに伴って磁気接極子19に作用する。この通電されない駆動状態において、移送ピストン27のニードル形状の突出部29は、図2に示すように、ポンプ室31がその最大の容積を有する位置にある。
FIGS. 2 to 4, with the magnet housing 13 and winding 15 removed from the operating magnet 3, show more detailed details of the structural form of the piston transfer pump. In this case, FIG. 2 shows the drive state of the operating magnet 3 which is not energized, in which the
図3は、操作磁石3が通電された場合の駆動状態を示しており、その場合に磁気接極子19はその終端位置から移動している(図3において上方へ)。プランジャ21が押圧ボディ23へ伝達するこの摺動運動は、押圧ボディ23に添接する圧縮ばね25を介してスリーブ47とそれに伴って移送ピストン27の操作部分26へ作用する。この移送ピストンは、圧縮ばね25を介して加わる摺動力によって図3に示す終端位置へ移動され、その終端位置において移送ピストン27は、ショルダー28に添接する終端位置へ移動され、その終端位置において排除体部分として用いられる突出部29が流体をポンプ室31から導管区間43、45内へ押し出す(このピストン位置においてポンプ室31自体は図3においてはもはや見えず、単に導管区間43、45の接続箇所となる)。移送ピストン27のこの走行運動は、圧縮ばね33のばね力に抗して行われる。
FIG. 3 shows a driving state when the operating magnet 3 is energized, in which case the
図4は、ここでも操作磁石3が通電されている駆動状態を示しているので、磁気接極子19は引き戻された終端位置から移動している(図4において上方へ)。しかし図3におけるのとは異なり、磁気ピストン19がその終端位置から移動しているにもかかわらず、移送ピストン27はその、ポンプ室31の容積を完全に排除する終端位置にはなく、ポンプ室31の接続箇所43、45に実際に作用する移送力によって圧力負荷を除去する位置へ戻っている。移送圧力の目標値を上回ることを阻止するこの補償運動は、ポンプ室31内で突出部29へ作用する押圧力が圧縮ばね33のばね力と組み合わされて他の圧縮ばね25の作用を越えた時に、開始される。言葉を換えて言うと、移送ピストン27の圧力を制限する後退運動が開始される圧力しきい値は、圧縮ばね33、25のばね特性によって調節可能である。したがって圧力制限は機械的に定められ、かつ操作装置の磁力に依存するので、高い周期的な繰り返し精度を有し、ヒステリシスのない圧力安定の移送を達成することができる。
FIG. 4 shows the driving state in which the operating magnet 3 is energized again, so that the
Claims (10)
それぞれの流体導管(35、37)内へ弁装置(39、41)が、圧力を減少させる取り出しプロセスの場合にはそれぞれの弁装置(39、41)が一方の流体導管(35)内では開放し、他方の流体導管(37)内では遮断し、かつ逆の場合に圧力を増大させる放出プロセスにおいてはそれぞれの弁装置(39、41)が一方の流体導管(35)内で遮断し、他方の流体導管(37)内で開放するように、逆方向に作用するように取り付けられている、ことを特徴とする移送装置。 It has a transfer piston (27) which can be driven by an operating device (3) in the pump chamber (31), said transfer piston taking out fluid from the fluid conduit (35) in such a way as to reduce the pressure in one transfer direction. And in another, preferably the opposite, transfer device that discharges the fluid into the other fluid conduit (37) in a transfer direction in a pressure-enhancing manner,
Valve devices (39, 41) into the respective fluid conduits (35, 37) are opened in one fluid conduit (35) in the case of an extraction process that reduces the pressure. In a discharge process that shuts off in the other fluid conduit (37) and vice versa, each valve device (39, 41) shuts off in one fluid conduit (35), A transfer device characterized in that it is mounted to act in the opposite direction so as to open in the fluid conduit (37).
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