JP3086242B2 - 昇圧圧送ピストン型液圧ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば土壌の機械的及び水圧的品質を向上
するために、高圧でコンクリート混合物を注入するため
に使用される昇圧圧送ピストン型液圧ポンプに関する。

［従来の技術］ 高圧コンクリート注入による土壌の圧密又は不浸透性
化には各種のポンプが使用されている。これらのポンプ
は整列された幾つかのシリンダーを持ち、これらがそれ
ぞれその中で動作する単一作動の昇圧圧送プランジャー
を持っている。このピストンがそれぞれクロスヘッド接
続ロッドによって一つのクランクシャフトによって作動
する。

本発明の目的は、パッキング押え装置が、そのプラン
ジャーと共に迅速且つ容易な操作で、一体ブロックとし
てポンプ室から抜き出すことが出来るポンプを提供する
ことである。

高圧圧送又は摩耗性及び又は腐食性の流体の場合は、
プランジャーのシール用パッキング押え装置がたちまち
損耗するので、頻繁にパッキング押えを交換し、ポンプ
本体又はパッキングの損傷を防がねばならない。

この目的を達成するために、本発明は、工場の試験室
で予め調節されている予備のプランジャーを持つパッキ
ング押え装置用の一体ブロックを設け、損耗したものと
迅速且つ容易に交換することが出来るようにし、これに
より作業の中断を最短時間にすることを提案する。この
解決手段によって、損耗したブロックを工場で再整備
し、次回の交換の準備をすることが可能となる。

米国特許4500267号は、ポンプ室の前後面から分割し
て、１つのユニットのプランジャー及びパッキング押え
を分解する方法を開示している。この場合は全体を前面
だけで分解することは出来ない。

米国特許2655870号は、パッキング押え及びプランジ
ャーの全ての部品をポンプ室の後側から分解する方法を
提供している。この場合は上記装置を１つのブロックと
して分解することは出来ない。

更に、SOILMEC S.p.A.によって開発された公知のポ
ンプがあるが、これは少なくとも１つのポンプ室を持
ち、この中に昇圧圧送プランジャーがあり、これが対応
するパッキング押えによって取り付けられ、１つのクロ
スヘッドクランク機構によって作動される。

このポンプは次のように設計されている。即ち、プラ
ンジャーが迅速接手によってクロスヘッドに接続されて
いるので、パッキング押えが、クロスヘッドに対向する
ポンプ室の開口部を介してポンプ室から取り出されるよ
うになっている。この開口部に対応して、パッキング押
えのケーシングは、通常の場合、上記室とケーシングと
及びリングナットとの間のシールを行い、反対の場合パ
ッキング押えを引き出すためのリングナットによって軸
方向には作動するが接線方向には作動しない。上記接手
が開いているとき、プランジャーを引き出すことが出来
る。

この最後に挙げた手段はその前に挙げた米国特許に記
載したポンプよりかなり良いが、プランジャー及びリン
グナットに関して複雑で難しい作業を必要とする。これ
は、この２つの部品の接続が特殊であるからである。

本発明の目的は又、プランジャーを容易に取り出すこ
との出来るポンプを開示するばかりでなく、これを行う
ことの出来る簡単で安価なユニットを、その信頼性を維
持向上させながら提供することである。

本発明によるポンプは、又、プランジャーのパッキン
グのプレチャージ装置すなわち予備加圧装置（pre−cha
rging device）を持つことが出来る。この装置は、ポン
プ室と同圧だが反対方向を向いている圧力をパッキング
に掛けるものである。特に、この発明の装置は、昇圧圧
送ピストン型ポンプのプランジャーのパッキングに取り
付けられ、ポンプ室の圧力に等しい反対方向の圧力がパ
ッキングに掛かるようにする手段を提供する。本発明
は、例えばコンクリートの混合物を注入するために用い
られる高圧ポンプに使用されるパッキング装置の早期損
耗に関する問題を解決又は少なくとも軽減することを目
的としている。これらのポンプは摩耗性及び又は腐食性
高圧流体を送り、従ってプランジャーのシールに関し深
刻な問題を抱えているものである。

本発明によるパッキングのプレチャージ装置はこの問
題に対する解決手段を提供し、この場合、プランジャー
のシールを行うパッキング又はパッキング押えの損耗が
減少し、その寿命が長く、交換作業の回数を減らすこと
が出来る。

本発明は、ポンプ圧力と同じ値の圧力をパッキングに
掛けることによってこの問題を解決又は少なくとも軽減
することが出来る。このようにすることによって、間欠
的に高圧が作用するとき発生するパッキングの変形、抜
け出し現象がなくなる。このシステムの効果は、プラン
ジャーが押され、従ってパッキングに応力が掛かる瞬間
にパッキングに圧力を掛けることに基づく。

［実施例］ 図面に拠りながら説明すると、液圧ポンプは、長手方
向に３つの箱型部分10,11,12に区分されるケーシング９
を持っている（第2,3,4図）。

部分10,11のケーシングがボルト及びナット13によっ
て互いに接続されている。部分10の内部が大きな垂直開
口部を介して部分11の内部と導通し、一方、部分11の中
央部分が、部分10に続く壁17から始まって先細りになっ
ている。

水平クランクシャフト18の軸が２つの部分10,11の接
続面に横たわり、３つのクランクが120゜の相対位置で
それぞれキー止めされている。

シャフト18の端末支持部16が、横の部分10と中央の部
分11とに共に掛かって設けられている。

各接続ロッド19がシャフト18の各クランク部に枢着す
る大きな端部を持っている。更に、ピボット20によっ
て、各接続ロッド19の小さいほうの端部がクロスヘッド
22のボディー21に接続され、これがポンプの中央の部分
11の中に装着されたスライド23を持っている。

各ステム24が各クロスヘッドのボディー21に固定され
ている。各ステム24がガスケットを持つリング25を通っ
て他の部分12の中に貫入している（第５図）。リング25
が部分11と12との隔壁に設けられる。各ステム24から、
１動作で昇圧圧送を行うプランジャー26が伸びている。
ポンプの長手方向に配置されたステム24と対応する各プ
ランジャー26とが、全て、迅速フランジ接手27によって
互いに接続されている。すなわち、この継ぎ手27は、ス
テム24と対応する各プランジャー26とをその軸線方向に
一体に移動できるように接続するためのものである。こ
の接手27の操作は部分12の上の面に設けられた開口部28
を介して行われる。一般的に、この開口部28を閉ざすた
めにフード30が設けられている（第２図）。

部分12の前方に（第5,6図）、部分12と一体をなすブ
ロック31があり、この中で、ポンプに対して長手方向に
各通し座32の中に幾つかのポンプ室33が設けられてい
る。各ポンプ室33の中において、各プランジャー26は、
パッキング押え35のためのパッキング装置34に隣接して
置かれる。パッキング部品及びそのケーシングがそれぞ
れ符号36及び37で示されている。ケーシング37の大部分
がブロック31の外にあり、接手27に向かって延出してい
る。このブロックの内側で、ケーシング37がポンプ室33
を実質的に覆い、接手27の反対側で一種の内部キャップ
38を形成し、内部突起39で終わっている。

フランジ40がねじ41でブロック31にねじ止めされ、内
ねじを持っている。外ねじの切られた蓋42が上記フラン
ジ40の内ねじ43にねじ込まれ、ケーシング37の前面に当
接し、ボディー31の肩部44に当たる位置にこれが保持さ
れている。

さて、現場に於いて、この全装置及びそのプランジャ
ーを迅速に交換し、ポンプ効率を迅速安全に再生し、一
方、強度の応力により損耗したこれら部品特にパッキン
グ36及びプランジャー26を専門化した工場に運び、修理
交換することが出来る。蓋42は、普段はブロック31の中
でポンプ室33及びケーシング37の密封を行っている。蓋
42はキャップ38上で作用し、ケーシング37の肩部44とボ
ディー31の座32とを、その間にガスケット45,46を挟ん
でクランプする。

ポンプ吸引バルブ47及び送出しバルブ48が、各プラン
ジャー26の軸に対して直角な共通線上に沿って配置され
ている。この配列方向は実際的には垂直で、２つのバル
ブが互にブロック31の上下に設けられ、ねじによりブロ
ック31に固定されたブロック49,50に取り付けられてい
る。上記配列により、ナット／リング・ユニオンすなわ
ちナットとリングとの組み合わせ51及び52の結合のため
に、外側に面する部分にねじの切られた孔がブロック4
9,50を貫通し、この孔がケーシング37の一部分に該当す
る通路53,54によって室33と繋がっている。

これらの両方のバルブが、それぞれ全体を符号55で示
すシャッターを含み、これが、ステム56と、シーリング
58を備えた厚い端部57と、これに当接する絞り部59とを
持っている。この２つのバルブは又、上記シャッターの
ステム56のためのブッシュ61を間に持つスライド60を含
んでいる。

第７及び８図にパッキングのプレチャージ装置が示さ
れている。これは本発明のポンプに使用することの出来
るものである。第８図は本発明によるポンプ、即ち第１
〜６図に示す種類のポンプで、パッキングのプレチャー
ジ装置を受ける如くに設けられたポンプのポンピング構
成要素109の断面図である。

このポンプを構成する主要部分は供給導管110と送り
出し導管111とである。

一線上に配置されたこれら２つの導管の間に、室112
があり、その中をプランジャー113が摺動する。このプ
ランジャーを囲むパッキング114は、コンクリート混合
物の注入を行う室112の中の非常に高い圧力（750〜1000
メガパスカル）のためにたちまち損耗し変形するパッキ
ングなのである。

本発明により、補助部品115が供給導管111に沿って挿
入され、これが、外側環状室118から通路117を仕切る環
状隔膜116を持っている。

この室が部分119を介して導管120と接続され、この導
管の他方の端部は、プランジャー113がその中を摺動す
るパッキング114の外側に接続されている。

このパッキング114は又第２の導管121にも接続されて
いて、この導管121の他方の端部が第７図のチャートに
示されている。

先ず注意すべき点は、このチャートには３つのポンピ
ング構成要素109がそれぞれ導管120及び121を持って示
されていることである。これはプラントに於いては一般
的に３つの同形の構成要素が並列で使用されるからであ
るが、説明の単純化のため以下の説明はその内の１つに
ついて行う。

第７図に示すプラントの各導管121は、導管123を介し
て油タンク124から油を吸引するポンプ122によって供給
を受ける。このポンプ122が油を三方接手管125に送る。
この接手管125の一方が導管121に油を供給し、他方が油
を減圧弁126に供給し、この減圧弁126を経て油をタンク
124に戻すことが出来る。

プランジャー113が室112（送り出しフェーズ）の中で
ストローク動作を行い、コンクリート混合物を導管111
を介して使用場所に注入すると、油で満たされた環状室
118の中にも同じ注入圧力が発生する。この同じ圧力が
パッキング114に作用するが、但しその方向は室112から
掛かる圧力に対して反対方向であり、後者の圧力がパッ
キングとプランジャーとの間の応力摩擦を引き起こして
いるのである。摩耗性混合物が介在する摩擦によってパ
ッキングは忽まち損耗してしまう。上述した両方向から
の圧力バランスによって、パッキングが安定し、この安
定状態が継続される。油の圧力がパッキング114上で維
持されるのは、導管121が、パッキング114に対応する導
管の入口部に適合した逆止弁128を持っているからであ
る。

この弁によって油がポンプ122に逆流することが防が
れる。これが逆流すると、その圧力が高いためポンプ12
2自体が破壊されてしまう。

このために、上記三方接手管に減圧弁126が接続され
ていて、これによって油が導管127を介してタンク124に
戻され、圧力が超過した場合の破壊からポンプ122を守
る。

この様な特殊な手段により、コンクリート混合物の一
様で偏りのない輸送回路が得られる。これは、ポンプが
より良い定量性能を持ち、より単純な吸入及び排出弁を
装備することが出来ることを意味する。フラックスの急
激な変化による注入混合物の品質劣化の問題も解決す
る。パッキングの損耗が減り、洗浄が容易となる。又バ
ルブの交換を迅速に行えるようになることも注意すべき
利点である。

ポンプのケーシングは幾つかの部分に分割されてお
り、各種の作用ユニットである構成要素がそれぞれ区別
されていて、ポンプの作動をより良く自動化出来、且
つ、大きな応力の掛かる点に最善の材料が集中されるよ
うにする。

本発明によれば、パッキング押さえ装置をそのプラン
ジャー26と共に交換及び又は保守することが非常に簡単
である。即ち、開口部28を介して迅速接手27を簡単に外
し、蓋42のねじを逆転するだけで、全体のユニットを一
体として取り出すことができる。

このシステムは又非常に信頼性があり且つ単純で、ケ
ーシング37と蓋42との間の相互接続がなく、互いに面で
接触しているだけである。最後に、蓋42のねじを戻し取
り外した後、孔62を介して蓋42から突出する突起39によ
ってケーシング37を容易に掴み出すことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポンプの中心部の断面図、 第２図は、第１図の長手方向に沿う垂直断面図、 第３及び４図は、第２図の線III−III及び線IV−IVに沿
う断面図、 第５図は、第２図に示すポンプ本体の右端に接続された
ポンプ端部の断面図、 第６図は、第５図の拡大図、 第７図は、本発明によるプレチャージング装置をポンプ
に適用するときに使用される流体回路の系統図、 第８図は、本発明によるプレチャージング装置を用いた
昇圧圧送ピストンポンプの断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 15/02 F04B 21/00 F04B 21/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つのポンプ室を持つ液圧ポン
   プで、パッキング押え装置に対応してプランジャーが取
   り付けられていて、これがクロスヘッドのクランク機構
   によって作動され、上記プランジャーが迅速ジョイント
   によって上記クロスヘッドと接続されており、上記パッ
   キング押え装置が、上記クロスヘッドに対向するポンプ
   室の開口部を通してポンプ室から取り出すことが出来る
   ように装着されているものに於いて、上記プランジャー
   のケーシングが、上記室と上記ケーシングと及び蓋との
   間のシールを行うように上記蓋によって上記室の肩部に
   押し付けられており、一方、上記迅速ジョイントを開放
   するとによって、上記パッキング押え装置及びそれに関
   連するプランジャーを取り出すことが出来るようになっ
   ていることを特徴とする液圧ポンプ。
2. 【請求項２】上記蓋がポンプの外面に取り付けられたフ
   ランジにねじ止めされており、又、上記プランジャーの
   ケーシングを手で把持するための突起がこの蓋を貫通し
   ていることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
3. 【請求項３】上記蓋が、上記プランジャーの長手方向軸
   と実質的に一致する軸に沿って上記フランジにねじ止め
   され、又このねじを戻すことによって上記フランジから
   外すことが出来ることを特徴とする請求項２記載のポン
   プ。
4. 【請求項４】注入されるべき材料が室に流入し、材料を
   その使用場所へ送り出し管を介して送るためにプランジ
   ャーが上記室内でそれ自身のストローク方向に沿って移
   動する高圧ポンプのプランジャーのプレチャージ装置に
   於いて、上記送り出し管が可撓性の構成部品によって室
   から隔離され、上記室が導管を介してパッキングと接続
   され；上記パッキングはポンプによってタンクから吸い
   上げられた油を有し；上記ポンプから来た油を送る導管
   に沿って上記パッキングの手前に逆止弁が設けられてい
   ることを特徴とする高圧ポンプのプランジャーのプレチ
   ャージ装置。
5. 【請求項５】上記可撓性の構成部品が、その内側に注入
   材料が流れる管状の隔膜であり、上記パッキングに接続
   される上記室が上記隔膜を囲む環状の形状を有している
   請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】タンクから油を吸引するポンプと上記パッ
   キングとの間に分岐管が設けられ、この分岐管は油を上
   記タンクに戻す減圧弁に油を送るためのものであること
   を特徴とする請求項４記載の装置。