JP2023181711A - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吸水流路面積の確保と適切なボルト径の確保を両立することができる往復動ポンプを提供すること。【解決手段】その外周側に、シリンダ２に摺接するピストンパッキン１７を備えたピストン金具１６を、その後端面に備えられた固定ボルト２１により、その後側のピストン本体４に固定する一方で、ピストン金具１６の固定ボルト２１より前側の内部に、使用液を吸水するための吸水流路２８を通し、ピストン金具１６の固定ボルト２１と吸水流路２８とが径方向に並列しない構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、往復動ポンプに関する。

従来、往復動ポンプとして、以下の特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の往復動ポンプは、シリンダ内を往復動するピストン棒に、円筒状をなし軸線方向前後を連通する吸水流路（通孔）を周方向に沿って複数有する吸水弁座が外嵌固定され、吸水弁座の外周側にシリンダに摺接するピストンパッキン（パッキン）が保持されたピストンと、ピストン棒に軸線方向移動可能に外挿され、吸水弁座の軸線方向前側に位置し吸水弁座に対して離座／着座することにより吸水流路を開閉する吸水弁と、吸水弁を吸水弁座に着座するように押圧する押圧手段と、を備えている。

この往復動ポンプによれば、ピストンが後退すると、シリンダの軸線方向前側に形成されたポンプ室が減圧されると共に吸水弁が開となり使用液が吸水流路を通してポンプ室へ吸水される一方で、ピストンが前進すると、ポンプ室が加圧されると共に吸水弁が閉となりポンプ室から使用液が吐出されるようになっている。

特開２０２１－１８８５３７

ここで、上記往復動ポンプにあっては、ピストンパッキンの中心に組付固定するためのボルト孔が吸水弁座に必要であり、そのボルト孔の外側とピストンパッキンの内側との間の領域に、上記吸水流路が形成される構成のため、適切な吸水流路の確保と組付固定するための適切なボルト選定の両立が難しいという課題があった。

そこで、本発明は、吸水流路面積の確保と適切なボルト径の確保を両立できる往復動ポンプを提供することを目的とする。

本発明による往復動ポンプ（１）は、シリンダ（２）内を往復動しその外周側にシリンダ（２）に摺接するピストンパッキン（１７）が設けられたピストン（３）を備え、ピストン（３）が後退すると、シリンダ（２）の軸線方向前側に形成されたポンプ室（５０）が減圧されると共に吸水弁（３３）が開となり使用液が吸水流路（２８）を通してポンプ室（５０）へ吸水される一方で、ピストン（３）が前進すると、ポンプ室（５０）が加圧されると共に吸水弁（３３）が閉となりポンプ室（５０）から使用液が吐出される往復動ポンプ（１）であって、ピストン（３）は、その先端にピストン金具（１６）を備え、ピストン金具（１６）は、その外周側にピストンパッキン（１７）を備えると共に、その後端面に、当該ピストン金具（１６）より後側のピストン本体（４）に固定される固定ボルト（２１）を備え、ピストン金具（１６）の固定ボルト（２１）より前側の内部に、吸水流路（２８）が通されていることを特徴としている。

このような往復動ポンプ（１）によれば、その外周側に、シリンダ（２）に摺接するピストンパッキン（１７）を備えたピストン金具（１６）は、その後端面に備えられた固定ボルト（２１）により、その後側のピストン本体（４）に固定される一方で、ピストン金具（１６）の固定ボルト（２１）より前側の内部に、使用液を吸水するための吸水流路（２８）が通されている。このように、ピストン金具（１６）の固定ボルト（２１）と吸水流路（２８）とが径方向に並列されていないため、吸水流路面積の確保と適切なボルト径の確保を両立することができる。

ここで、上記作用・効果を奏する構成としては、具体的には、固定ボルト（２１）と吸水流路（２８）は、同軸上に直列に配置されている構成が挙げられる。

また、ピストン金具（１６）には、一端が当該ピストン金具（１６）の外周面に開口され、他端が吸水流路（２８）に連通し、使用液を吸水流路（２８）へ吸水するための入口流路（３０）が複数設けられていると、位置合わせを行うことなく、効率的に吸水することができる。

また、吸水流路（２８）は、ピストン金具（１６）の先端面に開口され、ピストン金具（１６）の先端面は、吸水弁（３３）が離座／着座する吸水弁座（２６）とされ、ピストン金具（１６）の前側には、内外を連通する開口（３５）を先端側に有する弁サック（２２）が吸水弁座（２６）を覆うように設けられ、弁サック（２２）内に、吸水弁（３３）と、吸水弁（３３）を吸水弁座（２６）に着座するように付勢するバネ（３２）が設けられているのが好ましい。

このような構成を採用した場合、ピストン（３）が上死点から下死点へ向かいポンプが吐出工程から吸水工程に切り替わるにあたっては、吸水弁（３３）及びバネ（３２）には吸水弁（３３）を開とするように慣性力及びピストン加速度が作用すると共に、弁間前後差圧が作用し、吸水弁（３３）を効率良く開にできる。また、ピストン（３）が下死点から上死点へ向かいポンプが吸水工程から吐出工程に切り替わるにあたっては、吸水弁（３３）及びバネ（３２）には吸水弁（３３）を閉とするように慣性力及びピストン加速度が作用すると共に、弁間前後差圧が作用し、吸水弁（３３）を効率良く閉にできる。

このように本発明によれば、吸水流路面積の確保と適切なボルト径の確保を両立することができる。

本発明の実施形態に係る往復動ポンプを備える往復動ポンプ装置を示す断面図である。 図１中の左側の往復動ポンプを示しピストンが下死点に位置している状態を示す拡大断面図である。 図１中の右側の往復動ポンプを示しピストンが上死点に位置している状態を示す拡大断面図である。 図１～図３中の吸水弁付きピストンを示す斜視図である。 図４に示す吸水弁付きピストンの側面図である。 図４に示す吸水弁付きピストンの分解斜視図である。 図４に示す吸水弁付きピストンの縦断面図である。 図４～図７中のピストン金具を示す側面図である。 図８に示すピストン金具の縦断面図である。

以下、本発明に係る往復動ポンプの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る往復動ポンプを備える往復動ポンプ装置を示す断面図、図２及び図３は、図１中の左、右側の往復動ポンプをそれぞれ示す拡大断面図、図４～図７は、吸水弁付きピストンを示す各図、図８及び図９は、ピストン金具を示す各図である。

本実施形態の往復動ポンプは、例えば、動力噴霧機等を始めとした機器に用いられるものであり、往復動ポンプに用いられる使用液としては、用途に応じて種々の液体が用いられるが、ここでは、薬液が用いられている。。

図１に示す往復動ポンプ装置１００は、一対の往復動ポンプ１が互いに反対向きの状態で且つ同軸に配置されている。往復動ポンプ１は、シリンダ２と、シリンダ２内を往復動するピストン３と、シリンダ２の軸線方向前側に形成されたポンプ室５０と、を概略備えている。

ピストン３は、ピストン本体４と、ピストン本体４の前側に装着固定された吸水弁付きピストン５（図４～図７参照）と、を備えている。ピストン３を駆動させるための駆動部６は、２つの往復動ポンプ１の間にあり、クランク軸７と、クランク軸７の偏心カム８に取り付けられピストン本体４に接続されるコネクションロッド９から構成されている。クランク軸７の偏心カム８とコネクションロッド９との間には、摩耗を低減するための軸受１０が配置されている。そして、クランク軸７が回転すると、軸受１０及びコネクションロッド９を介して回転運動が往復運動に変換されて、ピストン３（ピストン本体４及び吸水弁付きピストン５）が往復動する。

クランク軸７、偏心カム８、コネクションロッド９及び軸受１０は、ケース１１内に収容されている。ケース１１には、往復動するピストン３のピストン本体４に摺接しポンプ室５０側とクランク軸７側とをシールするためのパッキン１２が設けられている。図１～図３に示すように、パッキン１２は、隣接するパッキン押え１３により押えられ位置決め固定されている。パッキン押え１３及びシリンダ２の内側には、使用液が流れる吸水流路１４，１５がそれぞれ設けられている。

ピストン３の先端を構成する吸水弁付きピストン５は、図１～図７に示すように、ピストン金具１６と、ピストンパッキン１７と、弁サックまとめ１９（特に図６参照）と、を備えている。

ピストン金具１６は、図１～図３、図６～図９（特に図８及び図９）に示すように、略円筒状の先端部２０の後端面の中央に、ピストン本体４に装着するための固定ボルト２１が連設された形状を呈している。

先端部２０には、図２及び図３、図７～図９に示すように、前半部に、弁サックまとめ１９の弁サック２２を装着するための雄螺子２３が設けられ、後半部の軸線方向中程には鍔部２４が設けられている。先端部２０の雄螺子２３と鍔部２４との間には、円環状の凹部２５が、ピストンパッキン１７を装着するためのものとして設けられている。

先端部２０の先端面は、截頭円錐台状（すり鉢状）に凹設され、この凹設面２６の中央の底面に開口２７が設けられている。開口２７から先端部２０の後端部へ向けては、吸水流路２８となる筒孔が延びるように設けられている。先端部２０の鍔部２４より後側の外周面の四等配の位置には、径方向に内外を連通する開口２９が開口され、開口２９から中央の吸水流路２８へ向けては、使用液を吸水流路２８へ吸水するための入口流路３０が設けられている。入口流路３０は軸線方向視において十文字をなしている。なお、入口流路３０は４個に限定されるものではなく、複数であるのが好ましい。

ピストンパッキン１７は、弾性体よりなり、シリンダ２に摺接するためのものである。ピストンパッキン１７は、ピストン金具１６の鍔部２４に突き当てられるようにしてピストン金具１６の凹部２５に、弾性緊度又は熱溶着により取り付けられている。

弁サックまとめ１９は、図２～図７に示すように、有頂円筒状の弁サック２２と、バネ３２と、吸水弁３３と、を備えている。

弁サック２２は、その外周面が、ポンプ室５０の内周面に概ね倣った形状を呈し、その後半部の内周面に、ピストン金具１６に装着するための雌螺子３４が設けられている。弁サック２２の前半部には、内外を連通する開口３５（図４～図６参照）が周方向に沿って４箇所設けられている。この開口３５は、使用液が通過するためのものであり、弁サック２２の側面から天面に亘って開口されている。

弁サック２２には、先端側（天面）から後端側へ向かって、バネ３２、吸水弁３３が収容されている。

弁サック２２は、その雌螺子３４が、ピストン金具１６の雄螺子２３に螺合することにより、ピストン金具１６の先端部２０に固定されている。

この状態で、吸水弁３３は、弁サック２２の天面と吸水弁３３との間に介装されたバネ３２により付勢され、吸水弁座として機能するピストン金具１６の凹設面２６に着座し、吸水流路２８の開口２７を閉じている。

このような構成を有する吸水弁付きピストン５は、そのピストン金具１６の固定ボルト２１が、ピストン本体４の先端に形成された雌螺子３８（図２及び図３参照）に螺子込まれることにより、ピストン本体４に固定されている。

そして、図１～図３に示すように、吸水弁付きピストン５が往復動するポンプ室５０の側面には、吐出流路３６が連通され、吐出流路３６の先には吐出弁３７が開閉可能に設けられている。

このように構成された往復動ポンプ装置１００によれば、駆動部６が駆動されると、ピストン３のピストンパッキン１７がシリンダ２に摺接しながらピストン３が往復動し、一方のピストン３が後退し（図１の左側のピストン参照）、図２に示すように、上死点から下死点へ向かうと、ポンプ室５０が減圧され、この弁間前後差圧を含む作用（詳しくは後述）により、吸水弁３３が、バネ３２の付勢力に抗して凹設面である吸水弁座２６から離座し、吸水弁３３が開となる。

使用液は、ケース１１内に設けられた吸水流路（不図示）を流れ、パッキン押え１３及びシリンダ２の内側の吸水流路１４，１５、ピストン金具１６の複数の開口２９、ピストン金具１６ｂ内の複数の入口流路３０経て軸線方向に延びる吸水流路２８を流れ、ピストン金具１６の吸水弁座２６の開口２７から、弁サック２２の開口３５（図４～図６参照）を通してポンプ室５０へ吸水される。

一方、他方のピストン３は、一方のピストン３とは反対に前進し（図１の右側のピストン参照）、図３に示すように、下死点から上死点へ向かうと、ポンプ室５０が加圧され、この弁間前後差圧を含む作用（詳しくは後述）により、吸水弁３３が、吸水弁座２６に着座し、吸水弁３３が閉となる。

ポンプ室５０へ吸水されていた使用液は、弁サック２２により圧縮され、吐出流路３６を経て、開となった吐出弁３７（図１参照）から吐出される。

このように、本実施形態によれば、その外周側に、シリンダ２に摺接するピストンパッキン１７を備えたピストン金具１６は、その後端面に備えられた固定ボルト２１により、その後側のピストン本体４に固定される一方で、ピストン金具１６の固定ボルト２１より前側の内部に、使用液を吸水するための吸水流路２８が通され、ピストン金具１６の固定ボルト２１と吸水流路２８とが径方向に並列されていないため、吸水流路面積の確保と適切なボルト径の確保を両立することができる。

特に、本実施形態では、固定ボルト２１と吸水流路２８は、同軸上に直列に配置されているため、その作用・効果を効果的に発揮できる。

また、ピストン金具１６には、一端が当該ピストン金具１６の外周面に開口され、他端が吸水流路２８に連通し、使用液を吸水流路２８へ吸水するための入口流路３０が複数設けられているため、位置合わせを行うことなく、効率的に吸水することができる。

また、吸水流路２８は、ピストン金具１６の先端面に開口され、ピストン金具１６の先端面は、吸水弁３３が離座／着座する吸水弁座２６とされ、ピストン金具１６の前側には、内外を連通する開口３５を先端側に有する弁サック２２が吸水弁座２６を覆うように設けられ、弁サック２２内に、吸水弁３３と、吸水弁３３を吸水弁座２６に着座するように付勢するバネ３２が設けられているため、図２に示すように、ピストン３が上死点から下死点へ向かいポンプが吐出工程から吸水工程に切り替わるにあたっては、吸水弁３３及びバネ３２には吸水弁３３を開とするように慣性力及びピストン加速度が作用すると共に、弁間前後差圧が作用し、吸水弁３３を効率良く開にできる。また、図３に示すように、ピストン３が下死点から上死点へ向かいポンプが吸水工程から吐出工程に切り替わるにあたっては、吸水弁３３及びバネ３２には吸水弁３３を閉とするように慣性力及びピストン加速度が作用すると共に、弁間前後差圧が作用し、吸水弁３３を効率良く閉にできる。

また、ピストンパッキン１７と吸水弁３３は別体のため、重量が軽く、吸水弁座２６との衝撃荷重が小さく、騒音を低減できるという利点もある。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

なお、以下には本発明の構成要件と実施形態の構成を対比比較するために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
［発明１］
シリンダ（２）内を往復動しその外周側に前記シリンダ（２）に摺接するピストンパッキン（１７）が設けられたピストン（３）を備え、前記ピストン（３）が後退すると、前記シリンダ（２）の軸線方向前側に形成されたポンプ室（５０）が減圧されると共に吸水弁（３３）が開となり使用液が吸水流路（２８）を通して前記ポンプ室（５０）へ吸水される一方で、前記ピストン（３）が前進すると、前記ポンプ室（５０）が加圧されると共に前記吸水弁（３３）が閉となり前記ポンプ室（５０）から前記使用液が吐出される往復動ポンプ（１）であって、
前記ピストン（３）は、その先端にピストン金具（１６）を備え、
前記ピストン金具（１６）は、その外周側に前記ピストンパッキン（１７）を備えると共に、その後端面に、当該ピストン金具（１６）より後側のピストン本体（４）に固定される固定ボルト（２１）を備え、
前記ピストン金具（１６）の前記固定ボルト（２１）より前側の内部に、前記吸水流路（２８）が通されていることを特徴とする往復動ポンプ（１）。
［発明２］
前記固定ボルト（２１）と前記吸水流路（２８）は、同軸上に直列に配置されていることを特徴とする発明１に記載の往復動ポンプ（１）。
［発明３］
前記ピストン金具（１６）には、一端が当該ピストン金具（１６）の外周面に開口され、他端が前記吸水流路（２８）に連通し、前記使用液を前記吸水流路（２８）へ吸水するための入口流路（３０）が複数設けられていることを特徴とする発明２に記載の往復動ポンプ（１）。
［発明４］
前記吸水流路（２８）は、前記ピストン金具（１６）の先端面に開口され、
前記ピストン金具（１６）の先端面は、前記吸水弁（３３）が離座／着座する吸水弁座（２６）とされ、
前記ピストン金具（１６）の前側には、内外を連通する開口（３５）を先端側に有する弁サック（２２）が前記吸水弁座（２６）を覆うように設けられ、
前記弁サック（２２）内に、前記吸水弁（３３）と、前記吸水弁（３３）を前記吸水弁座（２６）に着座するように付勢するバネ（３２）が設けられていることを特徴とする発明１～３の何れか一つに記載の往復動ポンプ（１）。

１…往復動ポンプ、２…シリンダ、３…ピストン、４…ピストン本体、１６…ピストン金具、１７…ピストンパッキン、２１…固定ボルト、２２…弁サック、２６…吸水弁座、２８…吸水流路、３０…入口流路、３２…バネ、３３…吸水弁、３５…開口、５０…ポンプ室。

Claims (4)

1. シリンダ（２）内を往復動しその外周側に前記シリンダ（２）に摺接するピストンパッキン（１７）が設けられたピストン（３）を備え、前記ピストン（３）が後退すると、前記シリンダ（２）の軸線方向前側に形成されたポンプ室（５０）が減圧されると共に吸水弁（３３）が開となり使用液が吸水流路（２８）を通して前記ポンプ室（５０）へ吸水される一方で、前記ピストン（３）が前進すると、前記ポンプ室（５０）が加圧されると共に前記吸水弁（３３）が閉となり前記ポンプ室（５０）から前記使用液が吐出される往復動ポンプ（１）であって、
   前記ピストン（３）は、その先端にピストン金具（１６）を備え、
   前記ピストン金具（１６）は、その外周側に前記ピストンパッキン（１７）を備えると共に、その後端面に、当該ピストン金具（１６）より後側のピストン本体（４）に固定される固定ボルト（２１）を備え、
   前記ピストン金具（１６）の前記固定ボルト（２１）より前側の内部に、前記吸水流路（２８）が通されていることを特徴とする往復動ポンプ（１）。
2. 前記固定ボルト（２１）と前記吸水流路（２８）は、同軸上に直列に配置されていることを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ（１）。
3. 前記ピストン金具（１６）には、一端が当該ピストン金具（１６）の外周面に開口され、他端が前記吸水流路（２８）に連通し、前記使用液を前記吸水流路（２８）へ吸水するための入口流路（３０）が複数設けられていることを特徴とする請求項２記載の往復動ポンプ（１）。
4. 前記吸水流路（２８）は、前記ピストン金具（１６）の先端面に開口され、
   前記ピストン金具（１６）の先端面は、前記吸水弁（３３）が離座／着座する吸水弁座（２６）とされ、
   前記ピストン金具（１６）の前側には、内外を連通する開口（３５）を先端側に有する弁サック（２２）が前記吸水弁座（２６）を覆うように設けられ、
   前記弁サック（２２）内に、前記吸水弁（３３）と、前記吸水弁（３３）を前記吸水弁座（２６）に着座するように付勢するバネ（３２）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の往復動ポンプ（１）。

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