JP3138692B2 - ポンプダイアフラム／外側ピストン組合せ構造体、外側ピストン及びダイアフラム - Google Patents

ポンプダイアフラム／外側ピストン組合せ構造体、外側ピストン及びダイアフラム

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JP3138692B2
JP3138692B2 JP10326923A JP32692398A JP3138692B2 JP 3138692 B2 JP3138692 B2 JP 3138692B2 JP 10326923 A JP10326923 A JP 10326923A JP 32692398 A JP32692398 A JP 32692398A JP 3138692 B2 JP3138692 B2 JP 3138692B2
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    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0054—Special features particularities of the flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定形式のポンプ
装置に使用されるポンプに関し、特に、そのようなポン
プに使用され、過剰量の摩耗が最も発生し易いダイアフ
ラムの摩耗環状領域（ウエアリング領域／wear ring ar
ea）において、外側ピストンが該ダイアフラムに接触す
るように、ダイアフラム／外側ピストンを変更した改良
型ダイアフラム／外側ピストン構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では一般的によく知られてい
るように、ダイアフラムは、ポンプの一体部品である。
ポンプの用途では、ダイアフラムを可撓性にして、これ
らのダイヤフラムに意図されている機能を実施できるよ
うにする必要がある。しかし、ポンプ使用中におけるダ
イアフラムの一定の可撓性は、ポンプの非可撓性部分
（すなわち、外側ピストン、内側ピストン、ポンプハウ
ジング）に取り付けられているダイアフラムの各部分に
応力を発生させる。かかる外側及び内側ピストンは、各
々フォロワ及びフランジとも呼ばれる。図１には、これ
らのポンプ用途の多くにおいて使用されている、外側ピ
ストン及びダイアフラムの従来構造の典型的な例を示し
ている。
【０００３】ポンプ内で往復移動できるように、内側及
び外側ピストンは、ダイアフラムの所定表面と接触し
て、ダイアフラムをピストンロッドに固定する。ダイア
フラムのこれらの領域（所定表面）は、通常は比較的激
しく摩耗して、長期間使用すると、最終的に割れおよび
／またはダイアフラムの穴あき損耗が生じる。このよう
な損耗が発生すると、摩耗したダイアフラムに代えて、
新しいダイアフラムを設置し得るまで、ポンプは作動し
ない。
【０００４】ほとんどの場合、ダイアフラムの残りの部
分は、まだ比較的良好な形状をしている。通常の状況に
おいては、ダイアフラムは、上記のような摩耗する場所
のみで、過剰な摩耗問題を生じる。ダイアフラムの必要
な交換作業は、メンテナンス作業員が直面する問題の１
つにすぎない。多くのポンプは、接近するのが非常に困
難で、ポンプに到達した後でも、ダイアフラムの交換作
業の実施が難題であるような場所にある。
【０００５】このため、ポンプがメンテナンスを必要す
ることなしに、長く作動し続けることができることによ
り、メンテナンス作業員の時間だけでなく、ポンプがど
のような作動に使用されているにしても、その「アッ
プ」時間を相当に節約できる。従って、ダイヤフラムの
有効寿命を延ばすことができる、ダイアフラムの組成ま
たはダイアフラムや内側及び外側ピストンの形状のいず
れの改良も、望ましい改良である。
【０００６】本発明は、特に、外側ピストンによる擦り
減り／摩耗に関連した上記応力点におけるダイアフラム
の摩耗特徴の改善に関するものである。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、ダイアフラム部材の少なくと
も所定部分が、ダイアフラム部材を摩耗させ易い外側ピ
ストン部材と接触している、所定のポンプ用途に使用さ
れるポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造
体を提供する。ポンプダイアフラム／外側ピストン組み
合わせ構造体は、エチレン・プロピレン・ジエンモノマ
ー（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、二トリルゴム及びフル
オロエラストマー（fluoroelastomers）から成るグルー
プより選択された可撓性材料の少なくとも１層から形成
されたダイアフラム部材を含む。ダイアフラム部材は、
平坦な部分と、環状の撓み部分と、平坦な部分と環状の
撓み部分との中間に配置された拡大ビード状ウェアリン
グ部分（enlarged bead like wear ring portion）を含
む。拡大ビード状ウェアリング部分は、第１の所定直径
と所定形状とを有している。本発明は、さらに、ダイア
フラム部材の外周をポンプハウジングに固定するための
固定手段を含む。ダイアフラム部材をポンプのピストン
ロッドに固定するために、外側ピストン部材が配置され
ている。外側ピストン部材は、ダイアフラム部材の平坦
な部分の平坦な表面と接触する平坦な表面部分と、ダイ
アフラム部材の拡大ビード状ウェアリング部分と接触す
る円弧部分とを含む。外側ピストン部材は、ダイアフラ
ム部材の拡大ビード状ウェアリング部分の所定形状より
先までは延出していない。さらに、ポンプダイアフラム
／外側ピストン組み合わせ構造体をポンプのピストンロ
ッドに取り付けるために、ダイアフラム部材及び外側ピ
ストン部材に中央開口が設けられている。
【０００８】従って、本発明の主要な目的の１つは、ダ
イアフラムをポンプに固定している場所であって、ダイ
アフラムを最も摩耗させ易い場所である少なくとも外側
ピストン領域において、ダイアフラムの摩耗に耐える改
良型ダイアフラム／外側ピストン構造体を提供すること
である。
【０００９】本発明のさらなる目的は、ダイアフラムの
有効寿命が延びるダイアフラム／外側ピストン構造体を
提供することである。
【００１０】本発明の別の目的は、多数の異なった材料
組成物から容易に成形できるダイアフラム／外側ピスト
ン構造体を提供することである。
【００１１】本発明のさらなる目的は、メンテナンス費
用を低減し、ポンプ装置の生産性を向上させることによ
り、使用時のコスト効率が高いダイアフラム／外側ピス
トン構造体を提供することである。
【００１２】上記にある程度記載した本発明の目的及び
利点に加えて、改良型ダイアフラム／外側ピストン組み
合わせ構造体の多くの他の重要な目的及び利点は、本発
明の以下の詳細な説明から、特に、そのような詳細な説
明を添付の図面及び請求項と関連させた時に、ポンプ装
置、特にダイアフラムに関連した技術の専門家には、容
易に明らかとなることが理解されるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明をさらに詳細に説明する前
に、本発明の理解を明確にするために、全図面を通して
同一機能を有する同一部材には、同一の参照番号が付与
されていることに注意されたい。
【００１４】次に、図２及び図３を参照する。これらの
図には、ポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ
構造体１０の現時点で好適な実施例が示されている。ポ
ンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造体１０
には、ダイアフラム部材２０が含まれている。
【００１５】ダイアフラム部材２０は、エチレン・プロ
ピレン・ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ネオプレーン
（クロロプレーン）、二トリルゴム、フルオロエラスト
マー（fluoroelastomers）及びそれらの様々な混合物か
ら成るグループより選択された可撓性材料の少なくとも
１層から形成されている。本発明の好適な実施例では、
可撓性材料は、布の中間層の周囲に接着されている。本
発明の現時点で好適な実施例では、布の中間層は、ナイ
ロンである。
【００１６】ダイアフラム部材２０は、実質的に平坦な
部分１２と、実質的に円錐形の環状撓み部分１４と、実
質的に平坦な部分１２の外周及び実質的に円錐形の環状
撓み部分１４の第１縁部９に連結された拡大ビード状ウ
ェアリング部分（enlarged bead like wear ring porti
on）２を含む。拡大ビード状ウェアリング部分２は、所
定直径と所定形状とを有する。本発明の現時点で好適な
実施例では、そのような所定形状は、外側ピストン部材
８と係合するために、拡大ビード状ウェアリング部分２
の外周に尖った突出部１６を含む。
【００１７】ダイアフラム部材２０には、さらに、ダイ
アフラム部材２０の実質的に円錐形撓み部分１４の第２
縁部１１に連結されて、ダイアフラム部材２０の実質的
に円錐形の環状撓み部分１４の第２縁部１１を、ポンプ
ハウジング（図示せず）に固定するための手段が設けら
れている。本発明の現時点で好適な実施例では、そのよ
うな固定手段は、ビード状部分４である。ビード状部分
４は、所定直径を有している。ダイアフラム部材２０を
ポンプハウジングに固定する手段は、ビード状部分４で
あることが現時点では好ましいが、ダイアフラム部材２
０をポンプハウジングに固定するために、別の手段を用
いることも、本発明の範囲に入る。
【００１８】ポンプダイアフラム／外側ピストン組み合
わせ構造体１０は、また、ダイアフラム部材２０をポン
プのピストンロッド（図３には図示せず）に固定するた
めに、ダイアフラム部材２０と係合可能な外側ピストン
部材８も含む。外側ピストン部材８は、ダイアフラム部
材２０の実質的に平坦な部分１２と接触する実質的に平
坦な部分１８と、ダイアフラム部材２０の拡大ビード状
ウェアリング部分２と接触する円弧部分２２とを含む。
【００１９】ポンプダイアフラム／外側ピストン組み合
わせ構造体１０は、さらに、ダイアフラム部材２０の実
質的に平坦な部分１２に形成された第１中央開口６を含
む。この第１開口６は、所定直径を有している。外側ピ
ストン部材８の実質的に平坦な部分１８に、やはり所定
直径を有する第２中央開口７が設けられている。外側ピ
ストン部材８の中央開口７は、ポンプダイアフラム／外
側ピストン組み合わせ構造体１０をポンプのピストンロ
ッドに取り付けるために、ダイアフラム部材２０の第１
中央開口６と実質的に整合している。本発明の現時点で
の好適な実施例では、ダイアフラム部材２０の実質的に
平坦な部分１２に形成された第１中央開口６及び外側ピ
ストン部材８の中央開口７の所定直径は、実質的に同一
である。
【００２０】このため、ダイアフラム部材２０が撓んだ
時、ダイアフラム部材２０上の摩耗地点は、従来形式の
ダイアフラム及び外側ピストンの場合のように、実質的
に円錐形の環状撓み部分１４上にはない。本実施例で
は、このような摩耗領域は、拡大ビード状ウェアリング
２上に位置する。ダイアフラム部分２０の当該部分は、
環状撓み部分１４より大きく（厚く）、従来の構造の場
合よりも相当に長い時間に亙ってダイアフラム部材２０
が外側ピストン部材８に擦り付けられる摩耗効果に耐え
ることができる。ダイアフラム／外側ピストン組み合わ
せ構造体１０の本発明の実験室試験では、ダイアフラム
部材は、従来の構造体の場合の３倍も長持ちした。新し
いダイアフラム部材が必要な時にいつでも、現在の外側
ピストンをダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造
体１０と交換できるので、現在使用中のいずれのポンプ
に本発明を取り付ける場合でも、追加労力は必要ない
か、あっても極僅かである。
【００２１】次に、図４を参照する。この図４には、ダ
イアフラム／外側ピストン組み合わせ構造体１０の本発
明と、ピストンロッド２４、内側ピストン（フランジ）
２６及びナット２８に対する関係とが示されており、該
ナット２８は、ピストンロッド２４の端部に取り付けら
れ、外側ピストン６及びダイアフラム２０をポンプのピ
ストンロッド２４に固定する。
【００２２】図５には、外側ピストン部材８の、ダイア
フラム部材２０と接触する側と反対の側部にねじ付きキ
ャップ３２が成形された外側ピストン部材８を有する本
発明の変更実施例が示されている。ねじ付きキャップ３
２は、図４に示されているナット２８の代わりに使用さ
れ、ピストンロッド２４のねじ付き端部を受け入れる構
造になっている。
【００２３】以上に本発明の現時点で好適な実施例を詳
細に説明してきたが、ポンプ装置及び特にダイアフラム
に関連した技術の専門家であれば、本発明の精神または
特許請求の範囲のいずれかから逸脱することなく、本発
明の様々な他の応用及び変更の両方またはいずれか一方
を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のダイアフラム及び外側ピストン構
造体の断面図である。
【図２】 本発明の現時点で好適な実施例を組み込んだ
典型的なダイアフラムの平面図である。
【図３】 ポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わ
せ構造体の外側ピストンと共にダイアフラムを示す図２
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】 ポンプのピストンロッドとポンプダイアフラ
ム／外側ピストン組み合わせ構造体との関係を示す、図
３と同様な断面図である。
【図５】 本発明の変更実施例を示すポンプダイアフラ
ム／外側ピストン組み合わせ構造体の断面図である。
【符号の説明】
２…拡大ビード状ウェアリング部分、４…ビード状部
分、６…第１中央開口、７…第２中央開口、８…外側ピ
ストン部材、９…第１縁部、１０…ポンプダイアフラム
及び外側ピストン組み合わせ構造体、１１…第２縁部、
１２…平坦な部分、１４環状撓み部分、１６…突出部、
１８…平坦な部分、２０…ダイアフラム部材、２２…円
弧部分、２４…ピストンロッド、２６…内側ピストン
（フランジ）、３２…ねじ付きキャップ。
フロントページの続き (72)発明者 ラリー・ジェイ・スティーブンソン アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、モ ンローヴィル、ビーチウッド・アベニュ ー 2111 (56)参考文献 特開 平８−219283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−90316（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−137426（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−49853（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−154968（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 43/14

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイアフラムの少なくとも所定部分が、
    該ダイアフラムを摩耗させ易い外側ピストンと接触して
    いる、所定のポンプ用途に使用されるポンプダイアフラ
    ム／外側ピストン組み合わせ構造体であって、 （ａ）所定の可撓性材料の少なくとも１層から形成され
    ており、 （ｉ）平坦な部分、 （ｉｉ）円錐形の環状撓み部分、 （ｉｉｉ）前記平坦な部分の外周及び前記円錐形の環状
    撓み部分の第１縁部に連結された、第１の所定直径及び
    所定形状を有する拡大ビード状ウェアリング部分、及
    び、 （ｉｖ）前記平坦な部分に貫設された第２の所定直径を
    有する中央開口、 を含むダイアフラム部材と、 （ｂ）該ダイアフラム部材の前記円錐形の環状撓み部分
    の第２縁部に連結された、前記第２縁部をポンプハウジ
    ングに固定する固定手段と、 （ｃ）前記ダイアフラム部材をポンプのピストンロッド
    に固定するために、前記ダイアフラム部材と係合可能で
    あって、 （ｉ）前記ダイアフラム部材の前記平坦な部分の平坦な
    表面部分と接触する平坦な第１表面部分、 （ｉｉ）前記拡大ビード状ウェアリング部分の内側部分
    と接触し得る長さだけ延伸するように、前記ダイアフラ
    ム部材の前記拡大ビード状ウェアリング部分の一部分と
    接触する円弧部分、及び、 （ｉｉｉ）前記ダイアフラム部材の前記中央開口と整合
    させて前記平坦な第１表面部分に形成された、第３の所
    定直径を有する第２中央開口、 を含む外側ピストン部材
    と、 を備えたポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ
    構造体。
  2. 【請求項２】 前記外側ピストンは、金属及びプラスチ
    ックから成るグループより選択された材料で形成されて
    いる請求項１記載のポンプダイアフラム／外側ピストン
    組み合わせ構造体。
  3. 【請求項３】 前記外側ピストンは、金属で形成されて
    いる請求項２記載のポンプダイアフラム／外側ピストン
    組み合わせ構造体。
  4. 【請求項４】 前記金属は、アルミニウムである請求項
    ３記載のポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ
    構造体。
  5. 【請求項５】 前記所定の可撓性材料は、エチレン・プ
    ロピレン・ジエンモノマー、クロロプレーン、二トリル
    ゴム、フルオロエラストマー及びそれらの様々な混合物
    から成るグループより選択される請求項１記載のポンプ
    ダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  6. 【請求項６】 前記ダイアフラム部材は、さらに、布の
    中間層を含む請求項５記載のポンプダイアフラム／外側
    ピストン組み合わせ構造体。
  7. 【請求項７】 前記布は、ナイロンである請求項６記載
    のポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造
    体。
  8. 【請求項８】 前記拡大ビード状ウェアリング部分の前
    記所定形状は、前記外側ピストン部材と係合するよう
    に、前記拡大ビード状ウェアリング部分の外周に配置さ
    れた尖った突出部を含む請求項１記載のポンプダイアフ
    ラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  9. 【請求項９】 前記拡大ビード状ウェアリング部分の前
    記所定形状は、前記外側ピストン部材と係合するよう
    に、前記拡大ビード状ウェアリング部分の外周に配置さ
    れた尖った突出部を含む請求項７記載のポンプダイアフ
    ラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  10. 【請求項１０】 前記ダイアフラムの前記外周を前記ポ
    ンプハウジングに固定する前記手段は、第４の所定直径
    を有するビード状部分である請求項１記載のポンプダイ
    アフラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  11. 【請求項１１】 前記ダイアフラムの前記外周を前記ポ
    ンプハウジングに固定する前記手段は、第４の所定直径
    を有するビード状部分である請求項９記載のポンプダイ
    アフラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  12. 【請求項１２】 前記外側ピストン部材の前記円弧部分
    は、前記拡大ビード状ウェアリング部分の前記所定形状
    の位置で終端をなしている請求項１記載のポンプダイア
    フラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  13. 【請求項１３】 前記外側ピストン部材の前記円弧部分
    は、前記拡大ビード状ウェアリング部分の前記所定形状
    の位置で終端をなしている請求項１１記載のポンプダイ
    アフラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  14. 【請求項１４】 前記平坦な部分、前記円錐形の環状撓
    み部分、前記拡大ビード状ウェアリング部分、及び前記
    ダイアフラム部材の前記円錐形の環状撓み部分の前記第
    ２縁部に連結された前記ダイアフラム部材を前記ポンプ
    ハウジングへ固定する前記固定手段は、単体として一体
    成形されている請求項１記載のポンプダイアフラム／外
    側ピストン組み合わせ構造体。
  15. 【請求項１５】 前記平坦な部分、前記円錐形の環状撓
    み部分、前記拡大ビード状ウェアリング部分、及び前記
    ダイアフラム部材の前記円錐形の環状撓み部分の前記第
    ２縁部に連結された前記ダイアフラム部材を前記ポンプ
    ハウジングへ固定する前記固定手段は、単体として一体
    成形されている請求項１３記載のポンプダイアフラム／
    外側ピストン組み合わせ構造体。
  16. 【請求項１６】 前記平坦な部分、前記円錐形の環状撓
    み部分、前記拡大ビード状ウェアリング部分、前記ダイ
    アフラム部材の前記円錐形の環状撓み部分の前記第２縁
    部に連結された前記ダイアフラム部材を前記ポンプハウ
    ジングへ固定する前記固定手段、及び前記外側ピストン
    部材と係合するように前記拡大ビード状ウェアリング部
    分の前記外周に配置された前記尖った突出部は、単体と
    して一体成形されている請求項９記載のポンプダイアフ
    ラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  17. 【請求項１７】 前記ダイアフラム部材の前記平坦な部
    分に形成された前記第１中央開口の前記第２の所定直径
    と、前記外側ピストン部材の前記平坦な部分に形成され
    た前記第２中央開口の前記第３の所定直径は、同一であ
    る請求項１記載のポンプダイアフラム／外側ピストン組
    み合わせ構造体。
  18. 【請求項１８】 前記ダイアフラム部材の前記平坦な部
    分に形成された前記第１中央開口の前記第２の所定直径
    と、前記外側ピストン部材の前記平坦な部分に形成され
    た前記第２中央開口の前記第３の所定直径は、同一であ
    る請求項１５記載のポンプダイアフラム／外側ピストン
    組み合わせ構造体。
  19. 【請求項１９】 前記ピストンロッドのねじ付き端部を
    受け入れるための雌ねじ付きキャップが、前記外側ピス
    トン部材の半径方向反対側の第２表面において、前記第
    ２中央開口に隣接して成形されている請求項１記載のポ
    ンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  20. 【請求項２０】 前記ピストンロッドのねじ付き端部を
    受け入れるための雌ねじ付きキャップが、前記外側ピス
    トン部材の半径方向反対側の第２表面において、前記第
    ２中央開口に隣接して成形されている請求項１８記載の
    ポンプダイアフラム／外側ピストン組み合わせ構造体。
  21. 【請求項２１】 ポンプダイアフラムと接触して該ポン
    プダイアフラムを摩耗させがちであり、前記ポンプダイ
    アフラムと係合して前記ポンプダイアフラムをポンプの
    ピストンロッドに固定することができる、所定のポンプ
    用途に使用される外側ピストンであって、 （ａ）前記ポンプダイアフラムの平坦な表面部分と接触
    する平坦な第１表面部分と、 （ｂ）前記ポンプダイアフラムの拡大ビード状ウェアリ
    ング部分の一部分と接触し、前記拡大ビード状ウェアリ
    ング部分の内側部分と接触し得る長さだけ延伸するよう
    に、前記ポンプダイアフラムの前記拡大ビード状ウェア
    リング部分の所定位置で終端をなしている円弧部分と、 （ｃ）前記外側ピストンを前記ポンプの前記ピストンロ
    ッドに取り付けるために、前記平坦な部分に形成され
    た、所定直径を有する中央開口と、を備えた外側ピスト
    ン。
  22. 【請求項２２】 前記ピストンロッドのねじ付き端部を
    受け入れるための雌ねじ付きキャップが、前記外側ピス
    トン部材の半径方向反対側の第２表面において、前記中
    央開口に隣接して成形されている請求項２１記載の外側
    ピストン。
  23. 【請求項２３】 前記外側ピストンは、金属及びプラス
    チックから成るグループより選択された材料で形成され
    ている請求項２１記載の外側ピストン。
  24. 【請求項２４】 前記外側ピストンは、金属である請求
    項２３記載の外側ピストン。
  25. 【請求項２５】 該金属は、アルミニウムである請求項
    ２４記載の外側ピストン。
JP10326923A 1997-11-18 1998-11-17 ポンプダイアフラム／外側ピストン組合せ構造体、外側ピストン及びダイアフラム Expired - Fee Related JP3138692B2 (ja)

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