JP3135227B2 - Plunger pump device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧流体の圧送に
用いられるプランジャポンプ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plunger pump device used for pumping a high-pressure fluid.
【0002】[0002]
【従来の技術】流体の圧送に用いられるポンプ装置のな
かで、プランジャポンプは、特に、高圧流体に用いられ
ている。プランジャポンプは、丸棒状のプランジャをシ
リンダ内で往復運動させ、シリンダ内の容積を変化させ
ることによって流体を吸い込み、そして吐き出すことに
より流体を圧送する。流体の吸込口及び吐出口には、そ
れぞれバルブが設けられる。また、プランジャとシリン
ダの摺動部を始めとして、シリンダ室及び流体通路を形
成する各部材の接合部には密閉性を保持するために、各
種のパッキンやガスケット等のシール材が用いられる。2. Description of the Related Art Among pump devices used for pumping fluid, a plunger pump is used particularly for high-pressure fluid. A plunger pump reciprocates a round bar-shaped plunger in a cylinder, sucks fluid by changing the volume in the cylinder, and pumps fluid by discharging it. A valve is provided at each of the suction port and the discharge port of the fluid. Various sealing materials such as a packing and a gasket are used in the joints of the members forming the cylinder chamber and the fluid passages, including the sliding portion between the plunger and the cylinder, in order to maintain the airtightness.
【0003】例えば、地盤改良工等においては、高圧用
プランジャポンプが広く利用されている。この場合、高
圧流体としてセメントミルク等の固体粒子を含んだ液体
を用いることがある。このような固体粒子を含んだセメ
ントミルクをプランジャポンプを用いて高圧で圧送した
場合、プランジャ摺動面で大きな摺動熱が発生する上、
セメントミルク中の固体粒子が摺動部に設置したパッキ
ンへも入り込むため、短時間でパッキンが破損するとい
う問題があった。For example, a plunger pump for high pressure is widely used in ground improvement works and the like. In this case, a liquid containing solid particles such as cement milk may be used as the high-pressure fluid. When cement milk containing such solid particles is pumped at high pressure using a plunger pump, large sliding heat is generated on the plunger sliding surface,
Since the solid particles in the cement milk enter the packing provided in the sliding portion, there is a problem that the packing is damaged in a short time.
【0004】これらの問題を改善する手段の1つとし
て、圧送される流体とプランジャ摺動部とを隔離し、直
接接触させないようにする方式がある。例えば、特開昭
64−56975に開示されている。この方式を説明す
るために、図4にその一実施例の概略断面図を示す。こ
のプランジャポンプ装置110は、プランジャ112
と、シリンダ116とを具備し、これらの摺動面上には
Vパッキン144等のシール材が設けられている。圧送
される流体は、FINで示す矢印のようにシリンダ室内に
吸い込まれ、FOUTで示す矢印のように吐出される。吸
込口及び吐出口にはそれぞれバルブ(図示せず)が設け
られる。この方式の特徴は、シリンダ室内に、バルブ側
とプランジャ側とを仕切る弾性膜120を設けている点
である。弾性膜120により包囲されたプランジャ側の
空間には、オイル等の圧力媒体が充填される。このポン
プ装置の動作を説明すると、吸込工程においてプランジ
ャ112がP0の位置に移動すると、プランジャ112
の後退による容積変化分だけ弾性膜がE0の位置まで収
縮する。これにより弾性膜120のバルブ側空間が負圧
となり、吸込バルブ(図示せず)が開いて流体がシリン
ダ室内に流入する(FIN)。次に、吐出工程においてプ
ランジャ112がP1の位置に移動すると、プランジャ
112の前進による容積変化分だけ弾性膜がE1の位置
まで拡張する。これにより弾性膜120のバルブ側空間
が高圧となり、吐出バルブ(図示せず)が開いて流体が
シリンダ室から吐出される(FOUT)。[0004] As a means for solving these problems, there is a method of isolating a fluid to be fed and a sliding portion of a plunger from each other so as to prevent direct contact. For example, it is disclosed in JP-A-64-56975. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of one embodiment for explaining this method. The plunger pump device 110 includes a plunger 112
And a cylinder 116, and a sealing material such as a V packing 144 is provided on these sliding surfaces. The fluid to be pumped is sucked into the cylinder chamber as indicated by the arrow indicated by FIN, and is discharged as indicated by the arrow indicated by FOUT. A valve (not shown) is provided at each of the suction port and the discharge port. The feature of this method is that an elastic film 120 that partitions the valve side and the plunger side is provided in the cylinder chamber. The space on the plunger side surrounded by the elastic film 120 is filled with a pressure medium such as oil. The operation of the pump device will be described. When the plunger 112 moves to the position P0 in the suction process, the plunger 112
The elastic film contracts to the position of E0 by the volume change due to the receding. As a result, the valve-side space of the elastic film 120 becomes a negative pressure, a suction valve (not shown) opens, and fluid flows into the cylinder chamber (FIN). Next, when the plunger 112 moves to the position P1 in the discharge step, the elastic film expands to the position E1 by an amount corresponding to the volume change due to the advance of the plunger 112. As a result, the pressure in the valve-side space of the elastic film 120 becomes high, and a discharge valve (not shown) opens to discharge the fluid from the cylinder chamber (FOUT).
【0005】上記のように、プランジャ摺動部が流体か
ら影響を受けないように保護するために、流体とプラン
ジャ摺動部とを隔離する機構としては、図5に示すダイ
ヤフラムがよく知られている。図5のダイヤフラムD
は、ポンプ室内をピストンP側と弁側とに分ける隔壁と
して設けられる。図示のダイヤフラムDの位置は吐出工
程であり、吸込工程では、ダイヤフラムDが逆の方向す
なわちピストンP側に湾曲するように変化する。As described above, a diaphragm shown in FIG. 5 is well known as a mechanism for isolating a fluid and a plunger sliding portion in order to protect the plunger sliding portion from being affected by the fluid. I have. Diaphragm D in FIG.
Is provided as a partition for dividing the pump chamber into a piston P side and a valve side. The position of the illustrated diaphragm D is a discharge process, and in the suction process, the diaphragm D changes so as to bend in the opposite direction, that is, toward the piston P.
【0006】これらの従来例のように、シリンダ室内に
可撓性隔壁を設けることは、プランジャ及びその周辺部
材を圧送流体による悪影響から保護するという点で、あ
る程度有効である。Providing a flexible partition in the cylinder chamber as in these conventional examples is somewhat effective in protecting the plunger and its peripheral members from the adverse effects of the pumping fluid.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラン
ジャポンプのような高圧用ポンプにおいて高い噴射圧力
を実現するためには、プランジャを極めて高速に運動さ
せると共に、1サイクルあたりポンプの吸入能力を増す
必要がある。プランジャを高速に運動させると、大きな
摺動熱が発生する結果、周辺の温度を上昇させる。従っ
て、周辺部材の耐熱性が不十分であると、それらは摺動
熱により劣化し破損してしまう。プランジャ摺動部のパ
ッキン、その他のシール材、そして前述のシリンダ室内
の隔壁を構成する弾性膜やダイヤフラムは、合成ゴム等
の非金属材料が用いられることが多く、これらは、金属
材料に比べて耐熱温度が遥かに低い。シール材として用
いられる汎用ゴム材料の安全な使用温度は、約90℃ま
でである。高圧用プランジャポンプにおいては、摺動熱
によりこの耐熱温度を超える場合があり、その結果、こ
れらの材料は短時間で破損し、交換しなければならなく
なる。よって、作業効率が低下すると共に、プランジャ
摺動面も摩耗し易くなるためポンプ自体の耐久性も低下
する。However, in order to achieve a high injection pressure in a high-pressure pump such as a plunger pump, it is necessary to move the plunger at a very high speed and increase the suction capacity of the pump per cycle. is there. When the plunger is moved at a high speed, a large amount of sliding heat is generated, so that the surrounding temperature is increased. Therefore, if the heat resistance of the peripheral members is insufficient, they deteriorate and break due to sliding heat. Non-metallic materials such as synthetic rubber are often used for the packing of the plunger sliding portion, other sealing materials, and the elastic film and the diaphragm that constitute the partition walls in the above-described cylinder chamber. Heat resistance temperature is much lower. The safe use temperature of general-purpose rubber materials used as sealing materials is up to about 90 ° C. In a high pressure plunger pump, sliding heat may exceed this heat resistant temperature, and as a result, these materials are damaged in a short time and must be replaced. Therefore, the working efficiency is reduced and the sliding surface of the plunger is also easily worn, so that the durability of the pump itself is also reduced.
【0008】他の問題点としては、シリンダ室内の隔壁
を構成する従来の弾性膜やダイヤフラムは、吸込時と吐
出時の変形量が少ないためにシリンダ室内での流体の容
積変化を大きくできないという欠点がある。このこと
は、ポンプの吸込能力が低いことを意味し、高い噴射圧
力を確保しようとするプランジャポンプの性能の点で不
利である。Another problem is that the conventional elastic membrane or diaphragm constituting the partition in the cylinder chamber has a small deformation amount at the time of suction and discharge, so that the volume change of the fluid in the cylinder chamber cannot be increased. There is. This means that the suction capacity of the pump is low, which is disadvantageous in terms of the performance of the plunger pump which attempts to secure a high injection pressure.
【0009】以上により、本発明の目的は、プランジャ
ポンプ装置においてプランジャの摺動熱に起因するシー
ル材の劣化を防止し、シール材の寿命を延ばし、ひいて
はプランジャポンプ装置自体の耐久性を向上させること
である。As described above, an object of the present invention is to prevent deterioration of a seal member caused by sliding heat of a plunger in a plunger pump device, prolong the life of the seal member, and improve durability of the plunger pump device itself. That is.
【0010】また、本発明の目的は、プランジャポンプ
装置においてプランジャ部分を流体から隔離して流体か
らの悪影響を防ぐと同時に、良好なポンプ吸入能力も実
現することである。It is another object of the present invention to provide a plunger pump device in which a plunger portion is isolated from a fluid to prevent an adverse effect from the fluid and to realize a good pump suction capacity.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるプランジャポンプ装置においては、そ
のプランジャが、その長手方向に沿って穿設されかつそ
の前端面にて開口する中空部を有する中空プランジャで
ある。そして、そのシリンダは、3つのシリンダ空間か
ら構成される。第1のシリンダ室は、中空プランジャの
往復運動が行われる空間であってオイルにより充填され
ている。第2のシリンダ室は、第12のシリンダ室の前
方に位置し該第1のシリンダ室と連通する空間であり、
筒状弾性体により包囲されている。第3のシリンダ室
は、第2のシリンダ室の外側を取り囲む空間でありかつ
吸込バルブから吐出バルブへと流れる対象流体の通路で
ある。さらに、第1のシリンダ室には第1のシリンダ室
内に混入した空気を抜くためのエア抜き口が形成されて
いる。第3のシリンダ室には吸込バルブに繋がる吸入口
が形成されるとともに吐出バルブに繋がる吐出口が形成
されており、吸込口及び吐出口は筒状弾性体の中央部を
挟んで互いに対向する位置に形成されている。加えて、
前記第2のシリンダ室を包囲する前記筒状弾性体は、そ
の中央部の径が両端部の径より小さくくびれた形状を具
備しており、該中央部の径が内圧に応じて拡張及び収縮
可能である。 In order to achieve the above-mentioned object, in a plunger pump device according to the present invention, the plunger has a hollow portion formed in the longitudinal direction thereof and opened at a front end face thereof. A hollow plunger. The cylinder is composed of three cylinder spaces. The first cylinder chamber is a space in which the reciprocating motion of the hollow plunger is performed, and is filled with oil. The second cylinder chamber is a space located in front of the twelfth cylinder chamber and communicating with the first cylinder chamber.
It is surrounded by a cylindrical elastic body . The third cylinder chamber is a space surrounding the outside of the second cylinder chamber, and is a passage of a target fluid flowing from the suction valve to the discharge valve. Further, the first cylinder chamber is provided with an air vent for bleeding air mixed in the first cylinder chamber. A suction port connected to the suction valve is formed in the third cylinder chamber, and a discharge port connected to the discharge valve is formed. The suction port and the discharge port face each other across the center of the cylindrical elastic body. Is formed. in addition,
The cylindrical elastic body surrounding the second cylinder chamber is
The diameter of the central part is smaller than the diameter of both ends.
The diameter of the central part expands and contracts according to the internal pressure.
It is possible.
【0012】さらに、上記第2のシリンダ室の内部に
は、前記筒状弾性体の両端部を内側から支持固定しする
支持体を設置する。この支持体は、筒状弾性体の前端部
を支持固定する円板状の台座部と、台座部の中心から軸
上を後方へ延びる主柱部と、主柱部の後端から後方へ延
びて上記筒状弾性体の後端部を支持固定する円錐形状の
コーン部とを有する。また、このコーン部には、第1の
シリンダ室と第2のシリンダ室とを連通させるオイル通
路孔が設けられる。またさらに、支持体の台座部の前面
に接して設けられ、プランジャポンプ装置内の熱を外部
に放出する放熱板を設ける。Further, a support member for supporting and fixing both ends of the cylindrical elastic body from inside is installed in the second cylinder chamber. The support has a disk-shaped pedestal portion for supporting and fixing the front end portion of the cylindrical elastic body, a main pillar portion extending axially rearward from the center of the pedestal portion, and extending rearward from a rear end of the main pillar portion. And a conical cone portion for supporting and fixing the rear end of the tubular elastic body. Further, the cone portion is provided with an oil passage hole for communicating the first cylinder chamber with the second cylinder chamber. Further, a radiator plate is provided in contact with the front surface of the pedestal portion of the support, and radiates heat inside the plunger pump device to the outside.
【0013】[0013]
【作用】中空プランジャとすることにより摺動熱がプラ
ンジャに蓄積することなく、中空部内のオイルへ伝達さ
れ、第1のシリンダ室内でのプランジャの往復運動に伴
うオイルの移動により熱が第2のシリンダ室へと運ばれ
る。熱は、第2のシリンダ室内に設置された支持体を介
して放熱板へ伝導し、外部へ放出される。これにより摺
動熱が外部へと排出され、ポンプ装置内が過熱されるこ
とが避けられる。また、プランジャの往復運動によるシ
リンダ室の容積変化に応じて変形する筒状弾性体は、そ
の形状的特性から大きな変形量が得られ、高い吸入能力
を確保することができる。With the hollow plunger, the sliding heat is transmitted to the oil in the hollow portion without accumulating in the plunger, and the heat is transferred to the second oil by the reciprocating movement of the plunger in the first cylinder chamber. It is carried to the cylinder chamber. The heat is conducted to the heat radiating plate via the support provided in the second cylinder chamber, and is released to the outside. Thereby, the sliding heat is discharged to the outside, and it is possible to prevent the inside of the pump device from being overheated. Further, the cylindrical elastic body that deforms in response to a change in the volume of the cylinder chamber due to the reciprocating motion of the plunger can obtain a large deformation amount due to its shape characteristics, and can secure a high suction capacity.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。なお、本明細書中において
は、説明上、プランジャからみてバルブ側を前方、反対
側を後方と称することとする。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In this specification, the valve side as viewed from the plunger is referred to as a front side, and the opposite side is referred to as a rear side.
【0015】図1は、本発明によるプランジャポンプ装
置の主要部の概略的断面図を示す。プランジャポンプ装
置10は、丸棒状のプランジャ12及び略円柱状のシリ
ンダ室空間17aを形成するシリンダ部16a、16b
を具備する。シリンダ部16aは、従来のプランジャポ
ンプと同様に、プランジャ12の外周面との間にUパッ
キン42及びVパッキン44等のシール材を配置してい
る。シリンダ部16a及びシール材の内面とプランジャ
12の外周面との間が、プランジャ12の往復運動の際
の摺動面となる。図示のプランジャ12の位置P0は、
吸込工程における最も後退した位置を示す。破線のプラ
ンジャ12の位置P1は、吐出工程における最も前進し
た位置を示す。なお、本発明においては、プランジャ1
2が中空部14を有する円筒構造とされていることが特
徴の1つである。FIG. 1 shows a schematic sectional view of a main part of a plunger pump device according to the present invention. The plunger pump device 10 includes a cylinder portion 16a, 16b forming a round rod-shaped plunger 12 and a substantially cylindrical cylinder chamber space 17a.
Is provided. Similar to the conventional plunger pump, the cylinder portion 16a has sealing materials such as a U packing 42 and a V packing 44 disposed between the cylinder portion 16a and the outer peripheral surface of the plunger 12. A portion between the inner surface of the cylinder portion 16a and the sealing material and the outer peripheral surface of the plunger 12 serves as a sliding surface when the plunger 12 reciprocates. The position P0 of the illustrated plunger 12 is
It shows the most retracted position in the suction process. The position P1 of the plunger 12 indicated by the broken line indicates the most advanced position in the discharge process. In the present invention, the plunger 1
One of the features is that 2 has a cylindrical structure having a hollow portion 14.
【0016】シリンダ部16bの壁には、シリンダ室1
7a内にオイルを供給するオイル注入口32、シリンダ
室17a内からオイルを排出するオイル排出口36、及
びシリンダ室17a内に混入したエアを抜くためのエア
抜き口34が、軸に対して垂直な方向に設けられてい
る。なお、シリンダ室に充填されたオイルは、圧力媒体
としての作用を有する。A cylinder chamber 1 is provided on the wall of the cylinder portion 16b.
An oil inlet 32 for supplying oil into the cylinder chamber 7a, an oil outlet 36 for discharging oil from the cylinder chamber 17a, and an air vent 34 for removing air mixed into the cylinder chamber 17a are perpendicular to the axis. It is provided in various directions. The oil filled in the cylinder chamber has a function as a pressure medium.
【0017】本発明おいては、シリンダ室17aの軸方
向前方にさらにシリンダ室17bと17cが設けられ
る。シリンダ室17bは、中央部にくびれを有する筒状
弾性体であるラバーシリンダ20により囲まれた空間で
あり、ラバーシリンダ20はその内側に設置される支持
体22により支持固定される。ラバーシリンダ20は、
ゴム等の弾性材から形成される。シリンダ室17aとシ
リンダ室17bとは、支持体22の円錐形状の後部壁に
穿設されたオイル通路孔22eにより互いに連通してい
る。すなわち、シリンダ室17a及びシリンダ室17b
は、常時オイルで満たされている。In the present invention, cylinder chambers 17b and 17c are further provided axially forward of the cylinder chamber 17a. The cylinder chamber 17b is a space surrounded by a rubber cylinder 20, which is a cylindrical elastic body having a constriction at the center, and the rubber cylinder 20 is supported and fixed by a support 22 installed inside the rubber cylinder 20. The rubber cylinder 20
It is formed from an elastic material such as rubber. The cylinder chamber 17a and the cylinder chamber 17b communicate with each other through an oil passage hole 22e formed in the conical rear wall of the support 22. That is, the cylinder chamber 17a and the cylinder chamber 17b
Is always filled with oil.
【0018】図2は、ラバーシリンダ20の外観を示す
概略的斜視図である。ラバーシリンダは、ゴム等の弾性
材から形成される筒状である。その胴部20aは、両端
部の径よりも中央部の径が小さく、くびれている。ポン
プ稼働時には、ラバーシリンダ20の中央部の径が周期
的に拡張と収縮を繰り返すような形状変化をすることと
なるが、詳細については後述の動作説明と併せて説明す
る。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the appearance of the rubber cylinder 20. The rubber cylinder has a cylindrical shape formed of an elastic material such as rubber. The body 20a has a smaller diameter at the center than at both ends and is constricted. During operation of the pump, the diameter of the central portion of the rubber cylinder 20 changes in shape such that the expansion and contraction are repeated periodically. The details will be described in conjunction with the operation described below.
【0019】図3(A)は、ラバーシリンダ20をその
内側から固定し支持する支持体22の外観を示す斜視図
であり、図3(B)は、支持体22を後端側から見た側
面図である。支持体22は、主柱部22aと、前端側の
台座部22dと、後端側のコーン部22bとを具備す
る。主柱部22aは、円形板からなる台座部22dの中
心と、円錐形のコーン部22bの頂点とを接続してい
る。支持体22のコーン部22bの円錐面を形成する壁
には、支持体22の軸に対してほぼ平行に4個のオイル
通路孔22eが貫通して設けられている。図3(B)に
示すように、これらのオイル通路孔22eは、支持体2
2の軸について対称に配置されている。符号22fは、
コーン部22bの円錐の頂点を示す。コーン部22bを
このような円錐形状とすることにより、シリンダ室17
aのオイルがプランジャ12により前方へ押されたと
き、オイルは円錐面に沿うように流れオイル通路孔22
eを通って円滑にシリンダ室17bへ流入するように導
かれる。FIG. 3A is a perspective view showing the appearance of a support 22 for fixing and supporting the rubber cylinder 20 from the inside thereof, and FIG. 3B is a view of the support 22 viewed from the rear end side. It is a side view. The support 22 includes a main pillar portion 22a, a pedestal portion 22d on the front end side, and a cone portion 22b on the rear end side. The main pillar portion 22a connects the center of the pedestal portion 22d made of a circular plate and the vertex of the conical cone portion 22b. Four oil passage holes 22 e penetrate substantially parallel to the axis of the support 22 on the wall forming the conical surface of the cone portion 22 b of the support 22. As shown in FIG. 3B, these oil passage holes 22e are
They are arranged symmetrically about two axes. Reference numeral 22f is
The vertex of the cone of the cone portion 22b is shown. By forming the cone portion 22b in such a conical shape, the cylinder chamber 17
When the oil of a is pushed forward by the plunger 12, the oil flows along the conical surface and the oil passage hole 22
e so as to smoothly flow into the cylinder chamber 17b.
【0020】図1に示すように、支持体22は、その軸
がシリンダ室17bすなわちラバーシリンダ20の軸に
一致するように設置される。また、支持体22は、ラバ
ーシリンダ20の両端部をシリンダ16cに対して固定
する役割も果たす。具体的には、支持体22の台座部2
2dの周縁とシリンダ部16cとの間でラバーシリンダ
20の前端部20cを挟持し、そして、支持体22のコ
ーン部後端部22cとシリンダ部16cとの間でラバー
シリンダ20の後端部20bを挟持する。As shown in FIG. 1, the support 22 is installed so that its axis coincides with the cylinder chamber 17b, that is, the axis of the rubber cylinder 20. The support 22 also serves to fix both ends of the rubber cylinder 20 to the cylinder 16c. Specifically, the pedestal 2 of the support 22
The front end 20c of the rubber cylinder 20 is sandwiched between the periphery of 2d and the cylinder 16c, and the rear end 20b of the rubber cylinder 20 is located between the cone rear end 22c of the support 22 and the cylinder 16c. Sandwich.
【0021】一方、シリンダ室17cは、ラバーシリン
ダ20の外側を包囲する空間であり、シリンダ室17a
及び17bとは、ラバーシリンダ20により隔離されて
いる。シリンダ室17cは、ポンプ装置10により圧送
される流体の通路でもある。吸込バルブ(図示せず)か
ら吸い込まれた流体(矢印FINで示す)は、シリンダ室
17cを通過して吐出バルブ(図示せず)へと送出され
る(矢印FOUTで示す)。On the other hand, the cylinder chamber 17c is a space surrounding the outside of the rubber cylinder 20.
And 17b are separated by a rubber cylinder 20. The cylinder chamber 17c is also a passage for the fluid pumped by the pump device 10. Fluid (indicated by arrow FIN) sucked from a suction valve (not shown) passes through the cylinder chamber 17c and is delivered to a discharge valve (not shown) (indicated by arrow FOUT).
【0022】さらに図1において、放熱板26が、シリ
ンダ部16c及び支持体22の前端に接するように設置
されている。放熱板26は、プランジャポンプ装置内の
熱を外部へ放出する役割を担う。Further, in FIG. 1, a heat radiating plate 26 is provided so as to be in contact with the cylinder portion 16c and the front end of the support 22. The radiator plate 26 plays a role of releasing heat inside the plunger pump device to the outside.
【0023】次に、上記構成の本発明によるプランジャ
ポンプ装置における動作を説明する。図1中、実線で示
したプランジャ12の位置P0は、吸込工程においてプ
ランジャ12が最も後退したときの位置である。このプ
ランジャ12の後退運動のとき、シリンダ室17aの容
積は拡張し負圧となることにより、オイル通路孔22e
を通ってシリンダ室17bからシリンダ室17aへとオ
イルが移動する。これにより、プランジャ室17bが負
圧となり、ラバーシリンダ20の胴部がくびれるように
変形する(実線RS0で示す)。その結果、シリンダ室
17cの容積は拡張して負圧となり、吸込バルブから圧
送流体がシリンダ室17c内へ流れ込む(矢印FIN)。Next, the operation of the plunger pump device according to the present invention having the above configuration will be described. In FIG. 1, a position P0 of the plunger 12 indicated by a solid line is a position when the plunger 12 is retracted most in the suction process. During the retreating movement of the plunger 12, the volume of the cylinder chamber 17a expands to a negative pressure, so that the oil passage hole 22e
Then, the oil moves from the cylinder chamber 17b to the cylinder chamber 17a. As a result, the plunger chamber 17b becomes a negative pressure, and the body of the rubber cylinder 20 is deformed so as to be constricted (indicated by a solid line RS0). As a result, the volume of the cylinder chamber 17c expands to a negative pressure, and the pumping fluid flows from the suction valve into the cylinder chamber 17c (arrow FIN).
【0024】その後、吐出工程においてプランジャ12
は、図1に破線で示した位置P1まで前進する。このプ
ランジャ12の前進運動のとき、シリンダ室17aの容
積は低減し、オイル通路孔22eを通ってシリンダ室1
7aからシリンダ室17bへとオイルが押し出される。
これにより、プランジャ室17bの内圧が高まり、ラバ
ーシリンダ20の胴部が膨張するように変形する(破線
RS1で示す)。その結果、シリンダ室17cの容積は
低減して高圧となり、圧送流体がシリンダ室17cから
吐出バルブへと送出される(矢印FOUT)。Thereafter, in the discharge step, the plunger 12
Moves forward to a position P1 shown by a broken line in FIG. When the plunger 12 moves forward, the volume of the cylinder chamber 17a decreases, and the cylinder chamber 1a passes through the oil passage hole 22e.
Oil is pushed out from 7a into the cylinder chamber 17b.
As a result, the internal pressure of the plunger chamber 17b increases, and the body of the rubber cylinder 20 deforms so as to expand (indicated by a broken line RS1). As a result, the volume of the cylinder chamber 17c is reduced to a high pressure, and the pumping fluid is sent from the cylinder chamber 17c to the discharge valve (arrow FOUT).
【0025】ラバーシリンダ20は、圧力媒体であるオ
イルと対象圧送流体とを隔離するのみでなく、その特徴
的な筒形状により、従来の弾性隔離膜やダイヤフラムに
比べてシリンダ室の大きな容積変化を確保できる。その
結果、プランジャポンプ装置の吸入能力を大きく高め
る。The rubber cylinder 20 not only separates the oil serving as the pressure medium from the target pumping fluid, but also has a characteristic cylindrical shape, which allows a large volume change of the cylinder chamber as compared with the conventional elastic isolation membrane or diaphragm. Can be secured. As a result, the suction capacity of the plunger pump device is greatly increased.
【0026】また、本発明におけるラバーシリンダ20
は、プランジャ12の最先端位置よりも前方に位置して
おり、プランジャ12から遠いためにその摺動熱の影響
を受けにくい。さらに、プランジャ12が往復運動を行
うシリンダ室17aと、ラバーシリンダ20が包囲する
シリンダ室17bとは、支持体22のコーン部により隔
てられており、これによってもラバーシリンダ20は、
シリンダ室17aからの直接的な熱の影響を避けること
ができる。支持体22は、熱伝導性の良好な材料から形
成することが望ましく、オイルの熱を効率的に放熱板2
6へと伝達する働きを有する。このようにして、ラバー
シリンダ20は、その弾性材料の耐熱温度以上の過熱を
避けることができる。The rubber cylinder 20 of the present invention
Is located forward of the most distal position of the plunger 12, and is far from the plunger 12, so that it is hardly affected by the sliding heat. Further, the cylinder chamber 17a in which the plunger 12 reciprocates and the cylinder chamber 17b surrounded by the rubber cylinder 20 are separated by a cone portion of the support 22, so that the rubber cylinder 20
The effect of direct heat from the cylinder chamber 17a can be avoided. The support 22 is desirably formed of a material having good thermal conductivity, and efficiently dissipates the heat of the oil to the heat sink 2.
6 has the function of transmitting to In this way, the rubber cylinder 20 can avoid overheating of the elastic material above the allowable temperature limit.
【0027】またさらに、本発明におけるプランジャ1
2は、その軸に沿って中空部14を設けられており、こ
の中空部14にもオイルが充填されている。従来のプラ
ンジャとシリンダ部との間に発生した摺動熱は、周囲に
効率的に放出させる手段がなかったためプランジャやシ
リンダに蓄積されてこれらの構成部材やオイルの温度を
上昇させ、その結果、パッキンやダイヤフラム等を過熱
させて破損させることとなっていた。これに対し、本発
明では、中空プランジャとすることにより、プランジャ
12に蓄積される熱が中空部14内に充填されたオイル
へ容易に移動する。加えて、中空部14内のオイル及び
シリンダ室17a、17b内に充填されたオイルは、プ
ランジャ12の運動に伴い各シリンダ室間を巨視的に移
動するため、オイルを介してプランジャ12から支持体
22への、そしてさらに放熱板26への熱の移動がいっ
そう促進される。Furthermore, the plunger 1 according to the present invention
2 is provided with a hollow portion 14 along its axis, and the hollow portion 14 is also filled with oil. The sliding heat generated between the conventional plunger and the cylinder portion is accumulated in the plunger or the cylinder and increases the temperature of these constituent members and oil because there is no means for efficiently releasing the surroundings, and as a result, The packing and the diaphragm were to be overheated and damaged. On the other hand, in the present invention, by using a hollow plunger, heat accumulated in the plunger 12 easily moves to the oil filled in the hollow portion 14. In addition, the oil in the hollow portion 14 and the oil filled in the cylinder chambers 17a and 17b macroscopically move between the respective cylinder chambers with the movement of the plunger 12, so that the support from the plunger 12 through the oil The transfer of heat to 22 and further to radiator plate 26 is further promoted.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明によるプランジャポンプ装置は、
中空プランジャ、オイル、支持体、及び放熱板の各構成
要素が互いに効果的に機能することにより、摺動熱を取
り去って外部へ放出することができる。これによりポン
プ装置内部の過熱を防止して、シール材の耐熱温度以下
でポンプ装置を稼働することが可能となる。具体的に、
実施例においては、オイルの温度上昇を外気温+40℃
以内に抑制することができた。汎用的シール材の耐熱温
度は低くとも90℃程度であるので、いかなるシール材
についてもその耐熱温度以下で使用することができる。According to the plunger pump device of the present invention,
The components of the hollow plunger, the oil, the support, and the radiator plate function effectively with each other, so that the sliding heat can be removed and released to the outside. Thus, overheating inside the pump device is prevented, and the pump device can be operated at a temperature equal to or lower than the heat-resistant temperature of the sealing material. Specifically,
In the embodiment, the temperature rise of the oil is set to the outside air temperature + 40 ° C.
It could be controlled within. Since the heat resistance temperature of a general-purpose sealing material is at least about 90 ° C., any sealing material can be used at a temperature lower than the heat resistance temperature.
【0029】このようにシール材や本発明に特徴的なラ
バーシリンダ等の非金属構成部品の耐熱温度以下での使
用を確保することができるので、これらの部品の短時間
での破損が避けられる。その結果、プランジャ摺動面の
摩耗も軽減されるので、プランジャポンプ装置自体の耐
久性も向上する。また破損部品の取替頻度も格段に低減
するので、作業効率が改善される。As described above, it is possible to secure the use of the non-metal components such as the sealing material and the rubber cylinder characteristic of the present invention at a temperature lower than the heat-resistant temperature, so that it is possible to avoid the breakage of these components in a short time. . As a result, wear of the plunger sliding surface is reduced, and the durability of the plunger pump device itself is also improved. In addition, the frequency of replacing damaged parts is significantly reduced, so that work efficiency is improved.
【0030】またさらに、プランジャの往復運動による
シリンダ室内の容積変化を伝達する、従来のダイヤフラ
ム等に相当する弾性体として、筒形状のラバーシリンダ
を用いたので従来に比べて大きな変形量が得られる。そ
の結果、高い吸入能力をもつポンプ装置が得られる。も
ちろん、ラバーシリンダは、対象流体と、プランジャ摺
動部とを隔離する役割も果たすので、セメントミルク等
の固形粒子を含んだ対象流体の場合も、プランジャ摺動
部に固形粒子が入り込むことはない。Further, since a cylindrical rubber cylinder is used as an elastic body corresponding to a conventional diaphragm or the like for transmitting a change in volume in the cylinder chamber due to the reciprocating movement of the plunger, a large amount of deformation can be obtained as compared with the conventional case. . As a result, a pump device having a high suction capacity is obtained. Of course, since the rubber cylinder also plays a role of isolating the target fluid and the plunger sliding portion, even in the case of the target fluid containing solid particles such as cement milk, solid particles do not enter the plunger sliding portion. .
【図1】本発明によるプランジャポンプ装置の主要部の
概略的断面図を示す。FIG. 1 shows a schematic sectional view of a main part of a plunger pump device according to the present invention.
【図2】本発明によるプランジャポンプ装置に用いるラ
バーシリンダの外観を示す概略的斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the appearance of a rubber cylinder used in the plunger pump device according to the present invention.
【図3】本発明によるプランジャポンプ装置に用いる支
持体の外観を示す概略的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing the appearance of a support used in the plunger pump device according to the present invention.
【図4】従来のプランジャポンプ装置の概略的断面図で
ある。FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional plunger pump device.
【図5】従来のダイヤフラムポンプ装置の概略的断面図
である。FIG. 5 is a schematic sectional view of a conventional diaphragm pump device.
10 プランジャポンプ装置 12 プランジャ 14 プランジャ中空部 16 シリンダ部 20 ラバーシリンダ 20a ラバーシリンダ胴部 20b ラバーシリンダ後端部 20c ラバーシリンダ前端部 22 支持体 22a 主柱部 22b コーン部 22c コーン部後端部 22d コーン部台座部 22e オイル通路孔 22f コーン頂点 26 放熱板 32 オイル注入口 34 エア抜き口 36 オイル排出口 42 Uパッキン 44 Vパッキン P0 吸込時のプランジャ位置 P1 送出時のプランジャ位置 RS0 吸込時のラバーシリンダ形状 RS1 送出時のラバーシリンダ形状 F、FIN、FOUT 流体の流れ 110 プランジャポンプ 112 プランジャ 116 シリンダ E0 吸込時の弾性膜形状 E1 送出時の弾性膜形状 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plunger pump apparatus 12 Plunger 14 Plunger hollow part 16 Cylinder part 20 Rubber cylinder 20a Rubber cylinder trunk part 20b Rubber cylinder rear end part 20c Rubber cylinder front end part 22 Support body 22a Main column part 22b Cone part 22c Cone rear part 22d Cone Base 22e Oil passage hole 22f Cone apex 26 Heat sink 32 Oil inlet 34 Air vent 36 Oil outlet 42 U packing 44 V packing P0 Plunger position at suction P1 Plunger position at delivery RS0 Rubber cylinder shape at suction RS1 Rubber cylinder shape at delivery F, FIN, FOUT Fluid flow 110 Plunger pump 112 Plunger 116 Cylinder E0 Elastic membrane shape at suction E1 Elastic membrane shape at delivery
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 9/111 F04B 43/067 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F04B 9/111 F04B 43/067
Claims (3)
ることにより吸込バルブからい吸入した流体を吐出バル
ブから高圧流体として送出するプランジャポンプ装置に
おいて、 前記プランジャが、その長手軸方向に沿って穿設されか
つその前端面にて開口する中空部を有する中空プランジ
ャであり、かつ、前記シリンダが、 前記プランジャの往復運動が行われる空間であってかつ
オイルにより充填された第1のシリンダ室と、 前記第1のシリンダ室の前方に位置し該第1のシリンダ
室と連通する空間であって筒状弾性体により包囲される
第2のシリンダ室と、 前記第2のシリンダ室の外側を取り囲む空間であってか
つ前記吸込バルブから前記吐出バルブへと流れる流体の
通路である第3のシリンダ室とを有し、 前記第1のシリンダ室には該第1のシリンダ室内に混入
した空気を抜くためのエア抜き口が形成されており、前記第2のシリンダ室を包囲する前記筒状弾性体は、そ
の中央部の径が両端部の径より小さくくびれた形状を具
備しており、該中央部の径が内圧に応じて拡張及び収縮
可能であり、 前記第3のシリンダ室には前記吸込バルブに繋がる吸入
口が形成されるとともに前記吐出バルブに繋がる吐出口
が形成され、前記吸込口及び前記吐出口は前記筒状弾性
体の中央部を挟んで互いに対向する位置に形成されてい
ることを特徴とするプランジャポンプ装置。1. A plunger pump device which reciprocates a plunger in a cylinder to send out fluid sucked in from a suction valve as a high-pressure fluid from a discharge valve, wherein the plunger is bored along a longitudinal axis thereof. And a hollow plunger having a hollow portion opened at the front end face thereof, and wherein the cylinder is a space in which the reciprocating motion of the plunger is performed, and a first cylinder chamber filled with oil; A second cylinder chamber, which is located in front of the first cylinder chamber and communicates with the first cylinder chamber and is surrounded by a cylindrical elastic body; and a space outside the second cylinder chamber. A third cylinder chamber that is a surrounding space and is a passage of a fluid that flows from the suction valve to the discharge valve; Air vent port for venting air mixed in the cylinder chamber of the first is formed, the tubular elastic body surrounding said second cylinder chamber, its
The diameter of the central part is smaller than the diameter of both ends.
The diameter of the central part expands and contracts according to the internal pressure.
A suction port connected to the suction valve is formed in the third cylinder chamber, and a discharge port connected to the discharge valve is formed in the third cylinder chamber. The suction port and the discharge port are located at the center of the cylindrical elastic body. A plunger pump device formed at a position facing each other across a portion.
前記筒状弾性体の両端部を内側から支持固定する支持体
を有し、 前記支持体が、前記筒状弾性体の前端部を固定支持する
円板状の台座部と、該台座部の中心から軸上を後方へ延
びる主柱部と、該主柱部の後端から後方へ延び前記筒状
弾性体の後端部支持固定する円錐形状のコーン部とを有
し、 前記コーン部に前記第1のシリンダ室と前記第2のシリ
ンダ室とを連通させるオイル通路孔が設けられることを
特徴とする請求項1に記載のプランジャポンプ装置。2. A support which is installed inside the second cylinder chamber and supports and fixes both ends of the tubular elastic body from the inside, wherein the support is provided at a front end of the tubular elastic body. A disk-shaped pedestal portion for fixed support, a main column extending rearward on the axis from the center of the pedestal, and a rear end supporting and fixing the cylindrical elastic body extending rearward from the rear end of the main column. 2. The plunger according to claim 1, wherein the plunger has a conical cone portion having an oil passage hole communicating the first cylinder chamber and the second cylinder chamber. 3. Pump device.
設けられ、前記プランジャポンプ装置内の熱を外部に放
出する放熱板を有することを特徴とする請求項2に記載
のプランジャポンプ装置。3. The plunger pump device according to claim 2, further comprising a radiator plate provided in contact with a front surface of the pedestal portion of the support, and radiating heat in the plunger pump device to the outside. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09230445A JP3135227B2 (en) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | Plunger pump device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP09230445A JP3135227B2 (en) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | Plunger pump device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1162820A JPH1162820A (en) | 1999-03-05 |
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Family
ID=16908008
Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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JP5965460B2 (en) * | 2014-11-05 | 2016-08-03 | 株式会社Kgフローテクノ | Plunger pump, manufacturing method thereof, and rubber cylinder for plunger pump |
DE102018211647A1 (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Robert Bosch Gmbh | Piston pump, in particular high-pressure fuel pump for an injection system of an internal combustion engine |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP09230445A patent/JP3135227B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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