JP2020139500A - 偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】偏心ピストンを有する容積移送式ポンプを提供する。【解決手段】本発明は、偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）に関する。当該ポンプは、チューブ（２）、駆動軸（５）及びピストン（６）を有する。チューブ（２）は、第１の端部（２１）と、送出領域（４）に固定されかつシリンダ（２４）で終端する第２の端部（２２）と、を有する。また、チューブ（２）は、伝達領域（３）とチューブとの間に亘って延びている。ピストン（６）は、送出領域（４）に配置され、かつ摺動可能に駆動軸（５）の端部（５３）に取り付けられる。ピストン（６）は、ポンプが乾燥状態にあるときに、チューブ（２）と送出領域（４）との間の流体の移動を防ぐように、弾性手段（７）により前記シリンダ（２４）に対して押圧される。弾性手段は、ポンプが負荷下で作動しているときにシリンダに対してピストンを押圧するように設計される。【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプに関し、特に偏心ピストンを有する容積移送式ポンプに関する。

偏心ピストンを有する容積移送式ポンプは、一般にシリンダを備え、シリンダは、吸気開口部を備え、端部を送出領域と共有する。この端部には、駆動軸の端部に対して摺動するようにピストンが取り付けられている。ピストンは、ばねなどの押圧手段によりシリンダに押し付けられ、流体の通流を防げる。ポンプが負荷下で作動しているときに、ピストンに加わる圧力により駆動軸が撓むことがある。この圧力により、ピストンがシリンダから離間して漏洩が生じ、これによりポンプ効率が低下する。

偏心ピストンを有する容積移送式ポンプの一例が、国際公開第９７／３６１０７号パンフレットに開示されている。シリンダは、直径の異なる２つの円形壁部によって区切られており、このシリンダ内で円環状のピストンが軌道運動を行う。ピストンの直径は、２つの円形壁部の直径の間に位置している。シリンダは、吸入チャンバと吐出チャンバとを隔てる壁部を有する。ピストンのスカート部は、仕切り部とも呼ばれる前記壁部に沿って中断されている。ピストンの中心は円運動を行う。一方、ピストン自体は回転しない。つまり、ピストンのｘ軸及びｙ軸は、最初の位置に対して平行状態を永続的に維持する。

本発明の目的は、上述の先行技術文献の問題に対処するものであり、特に、負荷下での運転中にピストンとポンプのシリンダとの間の漏洩を排除又は低減することである。

本発明の第１の態様は、偏心ピストンを有する容積移送式ポンプに関する。当該ポンプは、チューブ、駆動軸及びピストンを有する。チューブは、伝達領域に固定された第１の端部と、送出領域に固定されかつシリンダにおいて終端する第２の端部と、を有する。チューブは吸入開口部を有し、送出領域は送出開口部を有する。駆動軸は、伝達領域とチューブとの間に亘って延び、シリンダを介して配置される一端部を有する。ピストンは、送出領域に配置され、かつ摺動可能に駆動軸の前記端部に取り付けられる。ピストンは、ポンプが乾燥状態にあるときに、チューブと送出領域との間の流体の移動を防ぐように、弾性手段によりシリンダに対して押圧される。弾性手段は、ポンプが負荷下で作動しているときにシリンダに対してピストンを押圧するように設計される。弾性手段は、ピストンの端部に取り付けられた少なくとも１つの半径方向ばねを含み、ばねの戻り力の方向は、ポンプが乾燥状態にあるときに、ピストンとシリンダとの間における２つの接触点を通る直線に対して０°でない角度を形成する。

半径方向ばねの角度のオフセットにより、ポンプが負荷下にあるときに、戻り力の方向がピストンとシリンダとの間の接触点を接続する直線と実質的に平行となる。

本発明の実施例では、前記角度は、１°〜３０°である。

弾性手段は、駆動軸の第１の部分を有し、駆動軸の回転中の弾性変形を可能にするように、第１の部分の断面は、隣接する部分の断面より小さい。

駆動軸の第１の部分の弾性変形により、ピストンが所定の押圧力でポンプのシリンダを押圧し続けることができる。

本発明の実施例では、第１の部分は可撓性ストリップを形成する。

本発明の実施例では、第１の部分の断面は矩形である。

さらに有利な特徴によれば、ピストンは、ポンプが作動してるときに、シリンダ内で軌道運動を行う。シリンダは、異なる直径を有する２つの環状壁部によって区切られ、ピストンの直径は、２つの環状壁部の直径の間に位置している。シリンダは、吸入開口部と送出領域とを隔てる壁部を有する。ピストンのスカート部は、壁部に沿って中断されている。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面に示した、本発明の非限定的な実施例についての以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、本発明の第１の実施例に係る偏心容積移送式ポンプの縦断面図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係るポンプの駆動軸を示す概略図である。 図３は、本発明の第２の実施例を示す概略図である。 図４は、本発明の第２の実施例に係る偏心容積移送式ポンプの縦断面図である。

図１は、本発明に係る偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ１の縦断面図である。

ポンプ１は、第１の端部２１、第２の端部２２及び吸入開口部２３を有するチューブ２を備える。

チューブ２の第１の端部２１は、伝達領域３に固定されている。伝達領域３は、ポンプ１の伝達手段を有する。第２の端部２２は、送出領域４に固定されている。第２の端部２２にはシリンダ２４が含まれる。送出領域４は、送出開口部４１を有する。

駆動軸５は、伝達領域３からチューブ２内に延びている。駆動軸５の一端部５３は、シリンダ２４を介して設置されている。

例示的な本実施例では、図１から分かるように、駆動軸５を囲むチューブ２内にスリーブ８が配置されている。スリーブ８は、金属製のベローズ８１，８２を備える。例えば、ベローズ８１，８２は、鋼鉄から形成されている。スリーブ８は、第１の締結手段８３によりチューブ２の第１の端部２１に密封状態で固定され、第２の締結手段８４により駆動軸５の端部５３に密封状態で固定されている。このようなスリーブは当業者に周知である。例えば、上記のようなスリーブは国際公開第９７／３６１０７号パンフレットに詳細に記載されている。

スリーブの第２の締結手段８４は、同様にピストンに固定され、したがって、ピストンと同時に駆動軸５の端部５３に沿って摺動する。

ピストン６は、送出領域４内に配置され、駆動軸５の端部５３に摺動するように取り付けられている。弾性手段７，７０は、ピストンがシリンダ２４に対して押圧されて、チューブ２と送出領域４との間における流体の移動を防止するように、ピストンに設けられている。このようなポンプの動作は、当業者に周知である。

弾性手段は、例えば、駆動軸８の第１の部分７０を有する。第１の部分７０の断面は、隣接する部分の断面よりも小さい。つまり、第１のセクションは、他のセクションよりも薄い。この薄肉部分により、ポンプ１の運転時に駆動軸５の弾性変形が可能となる。第１のセクション７０の方向は、第１のセクション７０により付与される曲げ力によってピストン６がシリンダ２４に押し付けられるように選択される。

図２に示す実施例によれば、第１のセクション７０は、例えば長方形の断面を有する可撓性のストリップの形態をなしている。弾性変形はストリップの最も薄い部分で生じ、方向Ｆに戻り力（復元力）が生じる。ピストンに付与される圧力に関する力が最も厚い部分によって確実に吸収される。

シリンダ２４は、ポンプ１の吸入領域と送出領域とを隔てる隔壁（図示せず）を備える。この位置において、ピストンのディスクは、隔壁を通すための開口部を有する。ポンピングサイクルにおけるこの不連続性により、ピストンを再整列させる力が一時的に付与される。

可撓性ストリップなど、駆動軸５における薄肉の第１のセクション７０を用いることによって、より迅速に再整列する反応の早いピストンが得られる。さらに、薄肉の第１のセクション７０により、駆動軸の端部５３に取り付けられる半径方向のばねを排除することができる。これらのばねは、公知の方法によりピストン６をシリンダに対して押圧する。ばね力は、軸受ブッシュによって吸収される。ピストンに固定された摺動リングと軸受ブッシュとの間には摩擦が生じる。ピストンの再整列の間、軸受ブッシュに対するリングの摩擦はピストンの再整列運動を減速させ、これはポンプ１の効率に悪影響を及ぼす。

他の変形例によれば、弾性手段は、駆動軸５の端部に取り付けられた少なくとも１つの半径方向ばね５４を含む。半径方向ばねは、ポンプが乾燥状態で作動しているとき及びポンプが負荷下で作動しているときに、ピストン６をシリンダ２４に押し付けるように配置される。つまり、駆動軸５の端部上の半径方向ばねの向きは、ピストン６に付与され駆動軸５を撓ませる傾向がある圧力を補償するように選択される。

図３は、ポンプが乾燥状態で作動しているときの、駆動軸５の端部における半径方向ばねの向きを概略的に示している。本発明によれば、半径方向ばねは、ピストン６とシリンダ２４との間の接触点Ｐ１，Ｐ２を通る直線Ａに対してオフセットした角度を有して取り付けられる。この角度のオフセットにより、半径方向ばねの戻り力の方向Ｄは、直線Ａに対してゼロではない角度になるが、この角度は、乾燥状態の作動時に、直線Ａに平行な戻り力の成分が、図３に示すように、ピストン６をシリンダに押し付けた状態を保つのに十分であるように決定される。

ポンプ１が負荷下で作動しているとき、ピストン６に加えられる圧力は軸を撓ませ、したがってピストン６とシリンダとの間の接触点Ｐ１，Ｐ２を移動させる傾向がある。これにより、直線Ａの方向が変化する。本発明によれば、角度のオフセットは、ポンプ１が負荷下で作動しているときに、半径方向ばねの戻り力の方向が、ピストン６とシリンダ２４との間の接触点を結ぶ新たな直線と一致するように選択される。したがって、負荷下で作動しているとき、戻り力の成分は、ピストン６及びシリンダ２４との接触点と整列したときに最大になる。

一実施例によれば、ポンプが乾燥状態で作動しているときの、接触点Ｐ１，Ｐ２を接続する直線Ａと、半径方向ばねの戻り力の方向Ｄとの間の角度は、１°〜３０°である。

本発明によれば、２つの実施例を組み合わせてもよい。したがって、薄肉の第１のセクション７０を備える駆動軸５は、直線Ａに対して角度的にオフセットするように駆動軸５の端部に取り付けられた１つ以上の半径方向ばねを備えてもよい。

本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される本発明の異なる実施例に対して、当業者に明らかな様々な修正及び／又は改良を行うことができることが理解されるであろう。

Claims (9)

1. 偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）であって、
   チューブ（２）、駆動軸（５）及びピストン（６）を有し、
   前記チューブ（２）は、伝達領域（３）に固定された第１の端部（２１）と、送出領域（４）に固定されかつシリンダ（２４）で終端する第２の端部（２２）と、を有し、
   前記チューブ（２）は吸入開口部（２３）を有し、前記送出領域は送出開口部（４１）を有し、
   前記駆動軸（５）は、前記伝達領域（３）と前記チューブとの間に亘って延び、前記シリンダ（２４）を介して配置される端部（５３）を有し、
   前記ピストン（６）は、前記送出領域（４）に配置され、かつ摺動可能に前記駆動軸（５）の前記端部（５３）に取り付けられ、
   前記ピストン（６）は、前記ポンプが乾燥状態にあるときに、前記チューブ（２）と前記送出領域（４）との間の流体の移動を防ぐように、弾性手段（７）により前記シリンダ（２４）に対して押圧され、
   前記弾性手段は、前記ポンプが負荷下で作動しているときに前記シリンダに対して前記ピストンを押圧するように設計され、
   前記弾性手段は、前記ピストンの前記端部に取り付けられた少なくとも１つのばね（５４）を含み、前記ばね（５４）の戻り力の方向（Ｄ）は、前記ポンプ（１）が乾燥状態にあるときに、前記ピストン（６）と前記シリンダ（２４）との間における２つの接触点を通る直線（Ａ）に対して０°でない角度を形成する、ことを特徴とする偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
2. 前記角度は、１°〜３０°である、ことを特徴とする請求項１に記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
3. 前記弾性手段は、前記駆動軸（５）の第１の部分（７０）を有し、前記駆動軸（５）の回転中の弾性変形を可能にするように、前記第１の部分（７０）の断面は、隣接する部分の断面より小さい、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
4. 前記第１の部分（７０）は可撓性のストリップを形成する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
5. 前記第１の部分（７０）の断面は矩形である、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
6. 前記ピストン（６）は、前記ポンプ（１）が作動してるときに、前記シリンダ（２４）内で軌道運動を行う、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
7. 前記シリンダ（２４）は、異なる直径を有する２つの環状壁部によって区切られ、前記ピストン（６）の直径は、前記２つの環状壁部の直径の間にある、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
8. 前記シリンダ（２４）は、前記吸入開口部（２３）と前記送出領域（４）とを隔てる壁部を有する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。
9. 前記ピストン（６）のスカート部は前記壁部に沿って中断されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の偏心ピストンを有する容積移送式ポンプ（１）。