JP2722067B2 - Low pressure plunger pump - Google Patents

Low pressure plunger pump

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JP2722067B2
JP2722067B2 JP62247409A JP24740987A JP2722067B2 JP 2722067 B2 JP2722067 B2 JP 2722067B2 JP 62247409 A JP62247409 A JP 62247409A JP 24740987 A JP24740987 A JP 24740987A JP 2722067 B2 JP2722067 B2 JP 2722067B2
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JP
Japan
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plunger pump
piston
cap seal
cylinder
voids
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JP62247409A
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JPS6487883A (en
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敏一 輪竹
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Nikkiso Co Ltd
Kyocera Corp
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Nikkiso Co Ltd
Kyocera Corp
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  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キャップシールを用いた低圧用プランジャ
ーポンプに関するものである。 〔従来の技術〕 プランジャーポンプはさまざまな分野に用いられてお
り、使用用途に応じてその構造もやや異なったものとな
っている。例えば高圧用のプランジャーポンプはシール
部材として、硬度の大きな部材から成るVパッキンを用
いてシール圧も強力であるのに対し、噴射圧1.5Kg/cm2
程度以下の低圧用プランジャーポンプは、シール部材と
してネオプレーンゴム、バイトンなどの軟質ゴムからな
るキャップシールを用いており,シール圧を低くして、
キャップシールの寿命を長くするようになっていた。 また、プランジャーポンプのピストンやシリンダは、
耐摩耗性、耐蝕性などの点からセラミックから成るもの
が用いられ、シール性を高めるためにシール部材との摺
動面は中心線平均粗さ(Ra)0.1μm程度の鏡面として
あった。 〔従来技術の問題点〕 ところが、高圧用プランジャーポンプの場合はピスト
ンまたはシリンダにおけるシール部材との摺動面の表面
粗さを細かくするにしたがってシール性も良くなるが、
キャップシールを用いた低圧用プランジャポンプの場合
は摺動面の表面粗さが細かいと、かえってシール性が悪
くなってしまう傾向があった。例えば前記のように摺動
面の中心線平均粗さ(Ra)0.1μmのものを用いると搬
送流体がシール部からもれてしまうという不都合があっ
た。 また、逆に摺動面が粗いとキャップシールを摩耗させ
やすく寿命が短くなるという問題点があった。 〔問題点を解決するための手段〕 上記に鑑みて本発明は、キャップシールを用いた低圧
用プランジャーポンプにおいて、ピストンまたはシリン
ダーの少なくともキャップシールとの摺動面をアルミナ
セラミックスで形成し、これら摺動面の中心線平均粗さ
(Ra)を0.15〜0.4μmとするとともに、上記摺動面に
は最大距離が0.2mm以下の間隔でボイドが存在するよう
にしたものである。 〔実施例〕 以下、本発明実施例を説明する。 第1図に低圧用プランジャーポンプの主要部断面を示
すように、ピストン1はアルミナセラミックスから成る
円柱状体であり矢印方向に往復動することによってシリ
ンダー2内の流体を送出するようになっている。また、
シリンダー2にはネオプレーンゴム、バイトンなどの軟
質ゴムからなるキャップシール3が具備され、このキャ
ップシール3がピストン1の表面と摺動することによっ
てシール作用を行っている。 なお、上記実施例ではシリンダー2にキャップシール
3を具備して、該キャップシール3がピストン1の外壁
面と摺動するようにしたものを示したが、この他にピス
トン1側にキャップシール3を具備させ、キャップシー
ル3がシリンダー2の内壁面と摺動するようにしたもの
であっても良い。 以下、第1図に示した構造のものについてのみ述べる
が、キャップシール3がシリンダー2の内壁面と摺動す
るようにしたものであっても同様である。 上記プランジャーポンプにおいてシール性やキャップ
シール3の耐摩耗性は、ピストン1のキャップシール3
との摺動面の表面状態によって決定されるが、最適の表
面状態を求めるために以下の実験を行った。 実験 1 まず、ピストン1をアルミナにより形成し、表面粗さ
をさまざまに変化させたものを試作し、バイトンから成
るキャップシール3を用いたプランジャーポンプに組み
込んで同一条件で使用試験を行い、シール性およびキャ
ップシールの耐摩耗性を調べた。結果は第1表の通りで
ある。 実験の結果、ピストン1の摺動面の表面粗さ(Ra)が
0.15μmより小さいとシール性が悪く、1時間程度の試
用で搬送流体が水滴となって落ちるくらいもれていたた
め、実際には使用不能であった。 また、逆にピストン1の表面粗さ(Ra)が0.4μmよ
り大きいと、キャップシール3の耐摩耗性が特に悪かっ
た。即ち、ピストン1の表面粗さ(Ra)は0.15〜0.4μ
mのものが優れていた。 実験 2 また、アルミナセラミックスから成るピストン1の表
面は、第2図に示すように複数のボイド1aが存在し、各
ボイド1a間はほぼ平坦面1bとなっているが、種々実験の
結果、上記ボイド1aの分布状態がシール性と関係あるこ
とがわかった。 そこで、摺動面の中心線平均粗さ(Ra)が0.15〜0.4
μmの範囲内であるピストン1について、摺動面のとな
りあうボイド1a間の最大距離rを測定し、前記実験1と
同様に使用実験を行ってシール性を調べた。となりあう
ボイド1a間の最大距離rが小さいほどボイド1aの分布が
密であり、この最大距離rは、ボイド1aの分布密度を表
わしている。 第2表に結果を示すように、となりあうボイド1a間の
最大距離rが0.2mm以下、好適には0.1mm以下のものがシ
ール性に優れていた。即ち、ボイド1aの分布は密な方が
シール性に優れており、となりあうボイド1a間の距離は
すべて0.2mm以下となっているものが優れていることが
わかる。 第2表中No.2の範囲に属する好適なピストン1の表面
粗さを表わすチャート図を第3図に示すように、ボイド
が密に分布していることがわかる。 これに対し、No.5の範囲に属するピストン1の表面粗
さを表わすチャート図を第4図に示すように、ボイドの
分布がまばらであり、このような表面状態のものはシー
ル性がやや劣っていた。 また、第5図に示すような表面形状のものはボイド1a
が密に分布しているためシール性は良いが、ボイド1a間
の平坦面1bが存在していないため、キャップシール3の
耐摩耗性がやや劣っていた。 さらに、第2図に示すボイド1aの最大深さdについて
も同様に調べてみた結果、最大深さdは6μm以下のも
のがシール性の点で優れていた。 以上の実験結果をまとめると、低圧用プランジャーポ
ンプにおいて、シール性およびキャップシールの耐摩耗
性を高めるためには、ピストン1またはシリンダー2内
壁のキャップシール3との摺動面の中心線平均粗さ(R
a)を0.15〜0.4μmとすればよく、特にシール性を高め
るためには、摺動面のとなりあうボイド1a間の最大距離
rを0.2mm以下とすればよい。 また、このような表面形状とするためには、ピストン
1またはシリンダー2内壁面の研磨時に用いる砥粒の大
きさや研磨時間を調整すればよい。 〔発明の効果〕 叙上のように本発明によれば、キャップシールを用い
た低圧用プランジャーポンプにおいて、ピストンまたは
シリンダーの少なくともキャップシールが摺動する面を
アルミナセラミックスで形成し、これら摺動面の中心線
平均粗さ(Ra)を0.15〜0.4μmとするとともに、上記
摺動面には最大距離が0.2mm以下の間隔でボイドが存在
するようにしたことによって、ピストンの耐蝕性、耐摩
耗性が大きくなるだけでなく、シール性に優れ、かつキ
ャップシールの摩耗を小さくできるため、優れた特性を
長期にわたって維持できるなどの特長をもったプランジ
ャーポンプを提供することができる。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a low-pressure plunger pump using a cap seal. [Prior Art] Plunger pumps are used in various fields, and their structures are slightly different depending on the intended use. For example, a plunger pump for high pressure uses a V-packing made of a member having high hardness as a sealing member, and the sealing pressure is strong, while the injection pressure is 1.5 kg / cm 2.
The low-pressure plunger pump of less than about uses a cap seal made of soft rubber such as neoprene rubber or viton as the sealing member.
The life of the cap seal was extended. The piston and cylinder of the plunger pump are
A ceramic material was used in terms of abrasion resistance, corrosion resistance, and the like, and a sliding surface with a seal member was a mirror surface having a center line average roughness (Ra) of about 0.1 μm in order to enhance sealing performance. [Problems of the prior art] However, in the case of a plunger pump for high pressure, as the surface roughness of a sliding surface of a piston or a cylinder with a seal member is reduced, the sealing property is improved.
In the case of a low-pressure plunger pump using a cap seal, if the surface roughness of the sliding surface is fine, the sealing property tends to be rather deteriorated. For example, when the center line average roughness (Ra) of the sliding surface is 0.1 μm as described above, there is a disadvantage that the carrier fluid leaks from the seal portion. On the other hand, if the sliding surface is rough, the cap seal tends to be worn out and the life is shortened. [Means for Solving the Problems] In view of the above, the present invention relates to a low-pressure plunger pump using a cap seal, in which at least the sliding surface of the piston or cylinder with the cap seal is formed of alumina ceramics. The center line average roughness (Ra) of the sliding surface is 0.15 to 0.4 μm, and voids are present on the sliding surface at intervals of a maximum distance of 0.2 mm or less. [Examples] Hereinafter, examples of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a cross section of the main part of the low-pressure plunger pump, the piston 1 is a columnar body made of alumina ceramics, and reciprocates in the direction of the arrow to send out the fluid in the cylinder 2. I have. Also,
The cylinder 2 is provided with a cap seal 3 made of soft rubber such as neoprene rubber or viton. The cap seal 3 slides on the surface of the piston 1 to perform a sealing action. In the above embodiment, the cylinder 2 is provided with the cap seal 3 so that the cap seal 3 slides on the outer wall surface of the piston 1. However, in addition, the cap seal 3 is provided on the piston 1 side. May be provided so that the cap seal 3 slides on the inner wall surface of the cylinder 2. Hereinafter, only the structure shown in FIG. 1 will be described, but the same applies to the case where the cap seal 3 slides on the inner wall surface of the cylinder 2. In the plunger pump, the sealing property and the wear resistance of the cap seal 3 are determined by the cap seal 3 of the piston 1.
The following experiment was conducted to determine the optimum surface condition, which is determined by the surface condition of the sliding surface. Experiment 1 First, a piston 1 was formed from alumina, and a surface roughness was changed in various ways. A prototype was manufactured, assembled into a plunger pump using a cap seal 3 made of Viton, and subjected to a use test under the same conditions. Properties and wear resistance of the cap seals were examined. The results are shown in Table 1. As a result of the experiment, the surface roughness (Ra) of the sliding surface of piston 1 was
If the diameter is smaller than 0.15 μm, the sealing property is poor, and in a trial of about one hour, the transported fluid leaks as water drops and thus cannot be used in practice. Conversely, when the surface roughness (Ra) of the piston 1 was larger than 0.4 μm, the wear resistance of the cap seal 3 was particularly poor. That is, the surface roughness (Ra) of the piston 1 is 0.15 to 0.4 μm.
m were excellent. Experiment 2 The surface of the piston 1 made of alumina ceramics has a plurality of voids 1a as shown in FIG. 2 and a substantially flat surface 1b between the voids 1a. It was found that the distribution state of the void 1a was related to the sealing property. Therefore, the center line average roughness (Ra) of the sliding surface is 0.15 to 0.4.
The maximum distance r between the voids 1a adjacent to the sliding surface of the piston 1 in the range of μm was measured, and a sealing test was conducted by performing a use test in the same manner as the test 1. The smaller the maximum distance r between the adjacent voids 1a, the denser the distribution of the voids 1a. This maximum distance r represents the distribution density of the voids 1a. As shown in Table 2, those having a maximum distance r between adjacent voids 1a of 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm or less, were excellent in sealing properties. In other words, it can be seen that the denser the voids 1a, the better the sealing property, and the better the distance between adjacent voids 1a is 0.2 mm or less. As shown in FIG. 3 which is a chart showing the surface roughness of the preferred piston 1 belonging to the range of No. 2 in Table 2, the voids are densely distributed. On the other hand, as shown in FIG. 4, a chart showing the surface roughness of the piston 1 belonging to the range of No. 5 has a sparse distribution of voids. Was inferior. In addition, the surface shape as shown in FIG.
Are densely distributed, so that the sealing property is good. However, since the flat surface 1b between the voids 1a does not exist, the wear resistance of the cap seal 3 is slightly inferior. Furthermore, the maximum depth d of the void 1a shown in FIG. 2 was examined in the same manner. As a result, the maximum depth d of 6 μm or less was excellent in terms of sealing performance. Summarizing the above experimental results, in order to improve the sealing performance and the wear resistance of the cap seal in the low pressure plunger pump, the center line average roughness of the sliding surface of the inner wall of the piston 1 or the cylinder 2 with the cap seal 3 is required. Sa (R
a) may be set to 0.15 to 0.4 μm. In particular, in order to enhance the sealing property, the maximum distance r between the voids 1a which are adjacent to the sliding surface may be set to 0.2 mm or less. Further, in order to obtain such a surface shape, the size and polishing time of abrasive grains used for polishing the inner wall surface of the piston 1 or the cylinder 2 may be adjusted. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a low-pressure plunger pump using a cap seal, at least the surface of the piston or cylinder on which the cap seal slides is formed of alumina ceramic, The center line average roughness (Ra) of the surface is set to 0.15 to 0.4 μm, and the sliding surface has voids with a maximum distance of 0.2 mm or less. The plunger pump can provide a plunger pump having features such as high abrasion, excellent sealing performance, and low abrasion of the cap seal, so that excellent characteristics can be maintained for a long period of time.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明実施例に係る低圧用プランジャーポンプ
の主要部を示す断面図、第2図は本発明実施例に係る低
圧用プランジャーポンプのピストンの表面状態を示す拡
大断面図である。 第3図〜第5図はそれぞれ本発明実施例に係る低圧用プ
ランジャーポンプのピストンの表面粗さを示すチャート
図である。 1:ピストン 2:シリンダー 3:キャップシール
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a low-pressure plunger pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a surface state of a piston of the low-pressure plunger pump according to the embodiment of the present invention. FIG. FIGS. 3 to 5 are charts showing the surface roughness of the piston of the low-pressure plunger pump according to the embodiment of the present invention. 1: Piston 2: Cylinder 3: Cap seal

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.シリンダーと該シリンダー内で軟質材のキャップシ
ールを介して往復動可能に保持したピストンとから成る
低圧用プランジャーポンプにおいて、前記シリンダーの
内壁面または前記ピストンの外壁面のうち少なくとも上
記キャップシールとの摺動面がアルミナセラミックスか
らなり、これら摺動面における中心線平均粗さ(Ra)が
0.15〜0.4μmで、かつ該摺動面には最大距離が0.2mm以
下の間隔でボイドが存在するようにしたことを特徴とす
る低圧用プランジャーポンプ。
(57) [Claims] In a low-pressure plunger pump comprising a cylinder and a piston held reciprocally through a soft material cap seal in the cylinder, at least the cap seal of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the piston is provided. The sliding surface is made of alumina ceramic, and the center line average roughness (Ra) on these sliding surfaces is
A plunger pump for low pressure, characterized in that voids are present at a distance of 0.15 to 0.4 μm and a maximum distance of 0.2 mm or less on said sliding surface.
JP62247409A 1987-09-29 1987-09-29 Low pressure plunger pump Expired - Lifetime JP2722067B2 (en)

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JPS6487883A JPS6487883A (en) 1989-03-31
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CA1119462A (en) * 1978-12-29 1982-03-09 Albert Q. Butler High pressure fatigue and wear resistant cylinder assembly

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JPS6487883A (en) 1989-03-31

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