JP3519364B2 - ベローズポンプ - Google Patents
ベローズポンプInfo
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Description
れる一対のベローズを用いて液体の移送を行うベローズ
ポンプに関する。
される液体噴射用ポンプとして、例えば、本出願人によ
る実開平3−102078号として開示されたような、
フッ素樹脂で作られたベローズを用いて液体の吸入と吐
出とを行うベローズポンプが知られている。図4は従来
のこの種のベローズポンプの外観を示す斜視図である。
このベローズポンプは、円板状のポンプヘッド51と、
このポンプヘッド51の両側に同軸配置された円筒状の
シリンダ52a,52bと、更にその両側に配置された
シリンダヘッド53a,53bとを備えている。ポンプ
ヘッド51には、移送すべき液体の吸込口54及び吐出
口55が連結されている。また、シリンダヘッド53
a,53bの側面には、内部に装着されたベローズを往
復駆動するための気体、例えばエアーを供給するエアー
供給口56a,56bが設けられている。
を示す縦断面図である。シリンダ52a,52b内のポ
ンプヘッド51の両面には、一対のベローズ61a,6
1bが装着されている。このベローズ61a,61b
は、全体が有底円筒状で、開口側が環状の取付部62
a,62bを形成してポンプヘッド51に密着し、ま
た、底部が円板状の可動板63a,63bを構成し、こ
れらが蛇腹構造の伸縮部64a,64bを介して一体的
に連結されたもので、このベローズ61a,61bとポ
ンプヘッド51とで2つの密閉された可変容量の円筒状
のポンプ室65a,65bを形成している。ポンプヘッ
ド51には、液体の吸込口54に連通する吸込側バルブ
ユニット66a,66bと、同液体の吐出口55に連通
する吐出側バルブユニット67a,67bとが装着され
ている。
ダ52a,52bの両側を塞ぐシリンダヘッド本体71
a,71bと、このシリンダヘッド本体71a,71b
の内部を塞ぐシリンダヘッドカバー72a,72bとか
ら構成されている。シリンダ52a,52bとシリンダ
ヘッド本体71a,71bとは、ベローズ61a,61
bの外側に密閉されたエアー室81a,81bを形成し
ている。シリンダヘッド本体71a,71bは、中心孔
を有し、この中心孔に軸受73及びシール74を介して
シリンダ52a,52bの中心軸に沿って延びるポンプ
シャフト75a,75bが挿通されている。ポンプシャ
フト75a,75bの内側の端部は、ベローズ61a,
61bの可動板63a,63bにそれぞれ連結され、外
側の端部は、連結板76a,76bにそれぞれ連結され
ている。連結板76a,76bの上下端は、連結シャフ
ト77a,77bによって互いに連結されている。連結
シャフト77a,77bは、シリンダヘッド本体71
a,71ab間に懸架された円筒状のシャフトカバー7
8a,78bの内部に軸方向に摺動自在に収容されてい
る。
本体71a,71bには、シリンダ52a,52bの中
心軸方向に向かって左右に張り出したフランジ部79
a,79bが形成されている。このフランジ部79a,
79bの間は、例えば4本のスタッドボルト82で連結
されており、これによってシリンダヘッド本体71a,
71bの間に、シリンダ52a,52b、ベローズ61
a,61bの取付部62a,62bの端部及びポンプヘ
ッド51が挟持されて固定されている。
給口56aからエアー室81a,81bに交互にエアー
を供給すると、ベローズ61a,61bが交互に伸縮を
繰り返すので、吸込口54から吸込側バルブユニット6
6a,66bを介してポンプ室65a,65bの内部に
移送流体が導入され、ポンプ室65a,65bに導入さ
れた流体が吐出側バルブユニット67a,67bを介し
て吐出口55から吐出するポンプ動作を繰り返す。
ベローズポンプでは、薬液の移送等を考慮して、ベロー
ズ61a,61b及びポンプヘッド51に、PTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)のような耐腐食性樹脂
を使用することが多い。しかしPTFEは潤滑性が高い
ため、ベローズ61a,61bとポンプヘッド51との
結合部がポンプの振動や熱の影響でクリープし、シール
性が損なわれることがある。そこで、従来は、十分なシ
ール性を確保するために、シリンダヘッド間を連結する
スタッドボルト82の増締めが必要であり、部材の変形
を招くおそれがあった。
は、シリンダヘッド71a,71b、シリンダ52a,
52b、ベローズ61a,61b、ポンプヘッド51と
いう、計7つの部品が、軸方向に重ね合わされてポンプ
が構成されているので、それぞれの寸法誤差やはめ合い
具合によって、ポンプ軸のセンター出しが不十分となっ
たり、部材間にねじれを生じるという問題があった。こ
のため、シャフトカバー78a,78bと連結シャフト
77a,77bの中心軸が一致せず、両者が擦れ合って
摺動抵抗が増大し、且つ摩耗粉(パーティクル)の発生
原因となるという問題があった。
になされたもので、スタッドボルトの増締めを必要とす
ることがなく、ベローズシール部の安定したシール性能
を長期間維持することができるベローズポンプを提供す
ることを第1の目的とする。また、本発明は、ポンプ軸
の良好なセンター出し、組立時のねじれ防止を図れるよ
うにしたベローズポンプを提供することを第2の目的と
する。
ンプは、円板状のポンプヘッドと、このポンプヘッドの
両側に互いの開口側が向き合うように添設されて内部に
ポンプ室をそれぞれ形成すると共に軸方向にそれぞれが
伸縮可能な有底円筒状の一対のベローズと、前記一対の
ベローズを内部にそれぞれ収容するように前記ベローズ
に対して同軸的に配置され、互いに向かい合う端部で前
記ポンプヘッドと前記ベローズの結合部をシール部を形
成するように両側から挟持する円筒状の一対のシリンダ
と、これら一対のシリンダの前記ポンプヘッドとは反対
側の開口部をそれぞれ閉塞して、前記シリンダと共に前
記ベローズの外側に気体室をそれぞれ形成する一対のシ
リンダヘッドと、これらシリンダヘッドを互いに連結す
るシリンダヘッド連結手段と、前記一対のシリンダヘッ
ドをそれぞれ前記シリンダの中心軸に沿って気密且つ摺
動自在に貫通し各一端が前記一対のベローズの各底部に
それぞれ連結された一対のポンプシャフトと、これら一
対のポンプシャフトの他端を一定の距離を保って連結す
るシャフト連結手段と、前記ポンプ室内で前記ポンプヘ
ッドに装着されて、移送流体の吸込口から前記ポンプ室
に前記移送流体を導くと共に、前記ポンプ室から移送流
体の吐出口へ前記移送流体を導くバルブユニットとを備
えたベローズポンプにおいて、前記シリンダが、前記ポ
ンプヘッドとベローズの結合部の外周側を覆う開口縁部
を有するものであることを特徴とする。
の結合部を両側から挟持するシリンダの端部に、上記結
合部を外周側から覆う開口縁部を有するものであるた
め、ポンプヘッドとベローズとは、径方向の移動を、シ
リンダの開口縁部によって拘束される。このため、ポン
プの振動や熱の影響等によってもポンプヘッドとベロー
ズとの結合部を構成する部材が移動することがなく、ス
タッドボルト等の増締めを行うことなしに、常に安定し
たシール性能を維持することができる。また、ポンプヘ
ッドとベローズは、径方向の位置を規制されているの
で、これら部材とシリンダとのセンター出し精度が増
す。これらの結果、ベローズの往復運動によって発生す
るシール部への応力振幅に対する余裕度が増すので、ポ
ンプのストローク数を高めて、ポンプの更なる高速化を
図ることができる。
前記一対のシリンダの互いに向かい合う端部に、一方を
凸形状、他方を凹形状として、互いに嵌合する凹凸部を
形成している。このような構成とすれば、凹凸部によっ
てシリンダの周方向の相対位置が一義的に決定されるの
で、ポンプ組み付け時に、周方向のねじれが生じること
はない。このようにセンター出し、ねじれ防止を図るこ
とにより、ポンプの摺動抵抗を低減し、ポンプの高速
化、コンパクト化を図ることができる。
は、前記シリンダと前記シリンダヘッドとが一体に形成
されてハウジングを形成している。このように、シリン
ダとシリンダヘッドとが一体に形成されていると、シリ
ンダとシリンダヘッドとの間のセンターズレも生じない
ので、更に精度の高いセンター出しを行うことができ
る。
は、例えば前記シリンダの周囲に前記シリンダの中心軸
と平行に配置された複数のスタッドボルトである。ま
た、前記シャフト連結手段は、例えば前記シリンダヘッ
ド間に前記シリンダの中心軸と平行に装着された複数の
シャフトカバーと、これらシャフトカバー内に軸方向に
摺動自在に収容された複数の連結シャフトと、これら連
結シャフトのそれぞれの端部を前記ポンプシャフトの各
他端と共に連結する連結体とを備えて構成することがで
きる。また、前記シリンダヘッドの前記ポンプシャフト
が摺動する部分に、フッ素樹脂からなるリップシールを
装着するようにすれば、更にポンプの摺動抵抗が低減し
て、ポンプの高速化を図ることができる。
の好ましい実施の形態について説明する。図1は、この
発明の一実施例に係るベローズポンプの外観斜視図であ
る。このベローズポンプは、同軸的に連結配置された円
筒状のシリンダ部1a,1b及びこれらシリンダ部1
a,1bの各軸方向外側に配置されたシリンダヘッド部
2a,2bが一体化してなるハウジング3a,3bを備
える。このハウジング3a,3bの合わせ目の部分の内
側には、この図では図示しないポンプヘッドが配置され
ており、このポンプヘッドには、移送すべき液体の吸込
口4及び吐出口5が連結されている。また、シリンダヘ
ッド部2a,2bの側面には、内部に装着されたベロー
ズを往復駆動するための気体、例えばエアーを供給する
エアー供給口6a,6bが設けられている。シリンダヘ
ッド部2a,2bの外側は、ヘッドカバー7a,7bに
よって覆われている。
を示す縦断面図である。ハウジング3a,3bの合わせ
目の内側には、PTFE等で形成された円板状のポンプ
ヘッド11がシリンダ部1a,1bと同軸的に配置され
ている。このポンプヘッド11の両側には、軸方向にそ
れぞれが伸縮可能なPTFE等で形成された一対の有底
円筒状のベローズ12a,12bが、互いの開口側が向
き合うように配置され、内部にポンプ室13a,13b
をそれぞれ形成している。このベローズ12a,12b
は、環状の取付部14a,14bと、底部の円板状の可
動板15a,15bと、これらを一体的に連結する蛇腹
構造の伸縮部16a,16bからなる。環状の取付部1
4a,14bには、その前端面の外周側に2段の溝14
cが形成され、内周部に内ネジ14dが形成されてい
る。対するポンプヘッド11には、取付部14a,14
bの前端面の溝14cと嵌合する2段の突起11aと、
内ネジ14dと螺合する外ネジ11bが形成されてい
る。両者は、内ネジ14dと外ネジ11bとによって結
合され、溝14cと突起11aとによって液体シールが
形成されている。ポンプヘッド11には、液体の吸込口
4に連通する吸込ポート18を交互に開閉する吸込側バ
ルブユニット16a,16bと、同液体の吐出口5に連
通する吐出ポート19を交互に開閉する吐出側バルブユ
ニット17a,17bとが装着されている。
1bは、これら一対のベローズ12a,12bを内部に
それぞれ収容するようにベローズ12a,12bに対し
て同軸的に配置されている。シリンダ部1a,1bの互
いに向かい合う開口端部の外周部には、開口縁部1c,
1dが形成されている。この外周縁部1a,1bの内径
は、ポンプヘッド11の外径及びベローズ12a,12
bの取付部14a,14bの外径と適合する大きさに設
定されている。開口縁部1c,1dの内周基端部に形成
された端面1e,1fは、図1のシリンダヘッド部2
a,2bから外側に張り出した張り出し部8a,8bを
連結する4本のPTFE製のスタッドボルト9の締付に
より、ポンプヘッド11とベローズ12a,12bの結
合部を気体シール用のOリング20を介して両側から挟
持する。開口縁部1c,1dは、ポンプヘッド11とベ
ローズ12a,12bの結合部の外周側を覆って、これ
ら部材の径方向の移動を拘束する。なお、この開口縁部
11c,11dには、図1に示すように、周方向の1又
は複数箇所に、凸部1gと凹部1hとが形成され、これ
ら凸部1gと凹部1hとが嵌合することで、周方向の位
置決めを行うようになっている。
2a,2bは、シリンダ部1a,1bと共に、ベローズ
12a,12bの外側に密閉されたエアー室21a,2
1bを形成する。シリンダヘッド部2a,2bには、ポ
ンプの中心軸に沿って孔22a,22bが形成されてお
り、この孔22a,22bに軸受23a,23bが装着
され、この軸受23a,23bにポンプ軸に沿って摺動
自在にポンプシャフト24a,24bが挿通している。
ポンプシャフト24a,24bと孔22a,22bとの
間は、リップシール25a,25bによって気密にシー
ルされている。ポンプシャフト24a,24bのベロー
ズ12a,12b側の端部は、取付板31a,31bを
介してベローズ12a,12bの可動板15a,15b
と固定されている。ポンプシャフト24a,24bの反
対側の端部は、連結板32a,32bにボルト33によ
って連結されている。連結板32a,32bは、シリン
ダ部1a,1bの外側上下位置において、連結シャフト
34a,34bを介してボルト35によって相互に連結
されている。これら連結シャフト34a,34bは、シ
リンダヘッド部2a,2b間に懸架されたシャフトカバ
ー36a,36bの内部に、軸方向に摺動自在に収容さ
れている。なお、図中37a,37bは、取付板32
a,32bの近接を検出する近接センサ、38a,38
bは、エアー室21a,21b内の液漏れを検出する液
漏れセンサである。
るベローズポンプの動作を説明する。エアー供給口6a
にエアーを供給すると、エアー室21aの圧力が高まる
ので、ベローズ12aが縮長する。この縮長動作は、ポ
ンプシャフト24aから連結板32a→連結シャフト3
4a,34b→連結板32b→ポンプシャフト24bを
介してベローズ12bに伝達され、ベローズ12bが伸
長する。この動作で、吸込側バルブユニット16aが
閉、16bが開、吐出側バルブユニット17aが開、1
7bが閉となるので、ポンプ室13aに導入された移送
液がバルブユニット17a、吐出ポート19を介して吐
出口5から吐出され、ポンプ室13bには、吸込口4、
吐出ポート18及びバルブユニット16bを介して移送
液が導入される。近接センサ37bが取付板31bの近
接を検出するとエアー供給が停止される。
される。これにより、エアー室21bの圧力が高まるの
で、ベローズ12bが縮長する。この縮長動作は、ポン
プシャフト24bから連結板32b→連結シャフト34
a,34b→連結板32a→ポンプシャフト24aを介
してベローズ12aに伝達され、ベローズ12aが伸長
する。この動作で、吸込側バルブユニット16aが開、
16bが閉、吐出側バルブユニット17aが閉、17b
が開となるので、ポンプ室13bに導入された移送液が
バルブユニット17b、吐出ポート19を介して吐出口
5から吐出され、ポンプ室13aには、吸込口4、吸込
ポート18及びバルブユニット16aを介して移送液が
導入される。近接センサ37aが取付板31aの近接を
検出するとエアー供給が停止される。以上の動作を繰り
返すことにより、ポンプ動作が実現される。
ジング3a,3bのシリンダ部1a,1bの開口端面
で、ポンプヘッド11とベローズ12a,12bの取付
部14a,14bとを軸方向に挟持すると共に、開口縁
部1c,1dを新たに設けて、ポンプヘッド11とベロ
ーズ12a,12bの径方向の移動も拘束するようにし
たので、所望のシール性能を長期間維持することができ
ると共に、シリンダとシリンダヘッドとが一体化されて
いることと併せて、センター出しも正確に行うことがで
きる。また、開口縁部1c,1dに設けた凸部1gと凹
部1hとが嵌合することによって、シリンダ部1a,1
bの周方向の位置も正確に決定することができる。
ールに使用されるリップシール25a,25bは、例え
ば図3に示すように、環状部25cと、その内周部に軸
方向および中心方向に斜めに延びるシール片25dとを
一体に形成してなり、ポリアミド等の充填材入りのPT
FEを使用する。これにより、従来のゴム製シールに比
べて摩耗粉の発生を抑えることができる。
ンプヘッド11の吸込ポート18及び吐出ポート19の
内径を極力大きくして、ポンプ室13a,13bへ導入
される移送液の流速を低くして、ポンプ室13a,13
bの内圧を低減することにより、ポンプの寿命向上とポ
ンプの高速化を図ることができる。
観斜視図である。
である。
部、3a,3b…ハウジング、4,54…吐出口、5,
55…吸込口、11,51…ポンプヘッド、12a,1
2b,52a,52b…ベローズ、13a,13b,6
5a,65b…ポンプ室、16a,16b,66a,6
6b…吸込側バルブユニット、17a,17b,67
a,67b…吐出側バルブユニット、21a,21b,
81a,81b…エアー室、24a,24b,75a,
75b…ポンプシャフト、32a,32b,76a,7
6b…連結板、34a,34b,77a,77b…連結
シャフト、52a,52b…シリンダ、53a,53b
…シリンダヘッド。
Claims (6)
- 【請求項1】 円板状のポンプヘッドと、 このポンプヘッドの両側に互いの開口側が向き合うよう
に添設されて内部にポンプ室をそれぞれ形成すると共に
軸方向にそれぞれが伸縮可能な有底円筒状の一対のベロ
ーズと、 前記一対のベローズを内部にそれぞれ収容するように前
記ベローズに対して同軸的に配置され、互いに向かい合
う端部で前記ポンプヘッドと前記ベローズの結合部をシ
ール部を形成するように両側から挟持する円筒状の一対
のシリンダと、 これら一対のシリンダの前記ポンプヘッドとは反対側の
開口部をそれぞれ閉塞して、前記シリンダと共に前記ベ
ローズの外側に気体室をそれぞれ形成する一対のシリン
ダヘッドと、 これらシリンダヘッドを互いに連結するシリンダヘッド
連結手段と、 前記一対のシリンダヘッドをそれぞれ前記シリンダの中
心軸に沿って気密且つ摺動自在に貫通し各一端が前記一
対のベローズの各底部にそれぞれ連結された一対のポン
プシャフトと、 これら一対のポンプシャフトの他端を一定の距離を保っ
て連結するシャフト連結手段と、 前記ポンプ室内で前記ポンプヘッドに装着されて、移送
流体の吸込口から前記ポンプ室に前記移送流体を導くと
共に、前記ポンプ室から移送流体の吐出口へ前記移送流
体を導くバルブユニットとを備えたベローズポンプにお
いて、 前記シリンダは、前記ポンプヘッドとベローズの結合部
の外周側を覆う開口縁部を有するものであることを特徴
とするベローズポンプ。 - 【請求項2】 前記一対のシリンダの互いに向かい合う
端部には、一方を凸形状、他方を凹形状として、互いに
嵌合する凹凸部が形成されていることを特徴とする請求
項1記載のベローズポンプ。 - 【請求項3】 前記シリンダと前記シリンダヘッドと
は、一体に形成されてハウジングを形成していることを
特徴とする請求項1又は2記載のベローズポンプ。 - 【請求項4】 前記一対のシリンダヘッド連結手段は、
前記シリンダの周囲に前記シリンダの中心軸と平行に配
置された複数のスタッドボルトであることを特徴とする
請求項1〜3のいずれか1項記載のベローズポンプ。 - 【請求項5】 前記シャフト連結手段は、 前記シリンダヘッド間に前記シリンダの中心軸と平行に
装着された複数のシャフトカバーと、 これらシャフトカバー内に軸方向に摺動自在に収容され
た複数の連結シャフトと、 これら連結シャフトのそれぞれの端部を前記ポンプシャ
フトの各他端と共に連結する連結体とを備えてなるもの
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記
載のベローズポンプ。 - 【請求項6】 前記シリンダヘッドの前記ポンプシャフ
トが摺動する部分に、フッ素樹脂からなるリップシール
が装着されていることを特徴とする請求項1〜6のいず
れか1項記載のベローズポンプ。
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