JP3983185B2

JP3983185B2 - Valve device for reciprocating pump

Info

Publication number: JP3983185B2
Application number: JP2003048003A
Authority: JP
Inventors: 信男東條
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP2004257296A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンないしはプランジャ（以下「ピストン」と総称する）の往復動により液体を輸送するための往復ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストンの往復動により液体を輸送するための往復ポンプは、一般に、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンを駆動する駆動部とから構成されている。また、駆動部と反対側には弁装置が設けられている。
【０００３】
弁装置としては、例えば下記の特許文献１に開示されているように、弁箱に形成された一直線状の中空部分内に吸入弁と吐出弁とが直列に配設されたものが知られている。図３に示すように、この種の弁装置２００は、吸入弁座２０２と吐出弁座２０４との間、及び、吐出弁座２０４と弁箱２０６の中空部分２０８を閉じるプラグ（圧縮部材）２１０との間のそれぞれに、略円筒状の弁サック２１２，２１４を介在させる型式のものが多い。このような弁サック２１２，２１４は、弁体２１６，２１８を弁座２０２，２０４に押し付けるための圧縮ばね２２０，２２２を保持するホルダとしても機能する。
【０００４】
弁サック２１２，２１４としては合成樹脂からなるものがあるが、合成樹脂製の弁サック２１２，２１４が用いられる場合、これを圧縮した際の反力を利用して弁座２０２，２０４を弁箱２０６内の段差面２２４，２２６に押し付けて固定するようにしている。すなわち、弁箱２０６の中空部分２０８に吸入弁座２０２、弁サック２１２、吐出弁座２０４及び弁サック２１４を順に入れ、プラグ（圧縮部材）２０２で中空部分２０８を閉じると、弁サック２１２，２１４が圧縮され、その反力によって各弁座２０２，２０４が対応の段差面２２４，２２６にしっかりと押さえ付けられることになる。また、従来、上下２つの弁サック２１２，２１４は同一形状・同一寸法のものが用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２０４６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような合成樹脂製弁サック２１２，２１４を用いた弁装置２００においては、吐出弁座２０４及び弁サック２１４、並びにその周辺部に異常摩耗や破損が生じる場合がある。これは、寸法誤差により、弁サック２１４の反力により吐出弁座２０４を弁箱２０６の段差面２２６に押し付ける力よりも、吐出弁座２０４を押し上げる力（すなわち弁サック２１２の反力と、往復ポンプ２２８の運転中にピストン１３０が下死点から上死点に移動させた際に流体から受ける力との和）が大きくなる場合、吐出弁座２０４が段差面２２６から浮き上がり、吐出弁座２０４と段差面２２６との間でいわゆるチャタリングが生じるからと考えられる。その結果、段差面２２６が異常摩耗を生じたり、弁サック２１４が破損したり、更には吐出弁座２０４に取り付けられるＯリング１３２が破損したりするおそれがある。
【０００７】
この問題点を解決するためには、弁装置の各構成要素の寸法精度を高め、寸法管理を厳しくすればよいが、これは製品のコストアップを招くものである。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吐出弁座及び弁サック、並びにその周辺部における異常摩耗や破損を防止でき、安価に製造することのできる往復ポンプ用の弁装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、往復ポンプ（１０）に設けられる弁装置（１６）において、往復ポンプ（１０）のシリンダ（１２）に内部が連通される直線状の中空部分（２２）を有する弁箱（１８）と、中空部分（２２）内に配置される吸入弁座（４０）と、中空部分（２２）内に配置され、吸入弁座（４０）を押圧して固定する、合成樹脂からなる略円筒状の第１の弁サック（５２）と、第１の弁サック（５２）内に配置される吸入弁体（５０）と、第１の弁サック（５２）を圧縮するよう中空部分（２２）内に配置される吐出弁座（７４）と、中空部分（２２）内に配置され、吐出弁座（７４）を押圧して固定する、合成樹脂からなる略円筒状の第２の弁サック（９８）と、第２の弁サック（９８）内に配置される吐出弁体（８８）と、第２の弁サック（９８）を圧縮するよう中空部分（２２）に取り付けられる圧縮部材（１２２）とを備え、第２の弁サック（９８）を圧縮した際に生じる単位圧縮長さ当たりの圧縮方向の反力が、第１の弁サック（５２）を圧縮した際に生じる単位圧縮長さ当たりの圧縮方向の反力よりも大きくなるよう、第１の弁サック（５２）及び第２の弁サック（９８）を構成したことを特徴としている。
【００１０】
第２の弁サック（９８）を圧縮した際に生じる単位圧縮長さ当たりの圧縮方向の反力が、第１の弁サック（５２）を圧縮した際に生じる単位圧縮長さ当たりの圧縮方向の反力よりも大きくなるよう構成するためには、第２の弁サック（９８）の断面積を第１の弁サック（５２）の断面積よりも大きくすることが、簡便で、有効である。また、第１の弁サック（５２）とは別の合成樹脂にて第２の弁サック（９８）を製造してもよい。
【００１１】
このように、第２の弁サック（９８）からの圧縮反力を第１の弁サック（５２）からの圧縮反力よりも大きくなるよう第１及び第２の弁サック（５２，９８）を構成することで、吐出弁座（７４）が弁箱（１８）内で動いてしまうという問題が解消される。
【００１２】
なお、第２の弁サック（９８）の圧縮部材（１２２）側の端部の外周面に、圧縮部材（１２２）側に向く段差面１１８を形成し、圧縮部材（１２２）が第２の弁サック（９８）の圧縮部材側の端面と段差面（１１８）との２カ所で接するよう構成することが望ましい。２カ所で接触させることにより、圧縮力を分散させ、集中応力を防止して過度の圧縮を防止することが可能となるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」等の方向を示す語は図に示す状態を基準とし、便宜的な語である。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る弁装置を備えた往復ポンプを部分的に示す断面図である。図示の往復ポンプ１０自体は、シリンダ１２と、シリンダ１２内を往復動するピストン（プランジャ）１４とが３対、平行に設けられている一般的な３連式のものであり、図示しないが、３本のピストン１４の末端は駆動部におけるクランク軸に連結されている。
【００１５】
シリンダ１２の先端（図１においては左端）側には弁装置１６が配置されている。弁装置１６は、往復ポンプ１０が３連式であることから、マニホールド１８を弁箱として備えている。マニホールド１８は、ポンプ本体２０にボルト等（図示しない）により連結される。この連結状態において、マニホールド１８は各シリンダ１２の延長部分をなす部分を有し、この部分も以下の説明ではシリンダ１２と称する。
【００１６】
マニホールド１８には、断面が円形である３本の中空部分２２が上下方向に一直線状に、且つ、互いに平行に形成されている。各中空部分２２は、上端は開口され、下端が閉じられている。また、中空部分２２の中央部はそれぞれ対応のシリンダ１２の内部と連通している。なお、本実施形態では、中空部分２２は、その軸線がシリンダ１２の軸線と直交する関係で形成されている。
【００１７】
ここで、中空部分２２を６つの領域に分け、下側から順に、第１部分２４、第２部分２６、第３部分２８、第４部分３０、第５部分３２、第６部分３４と称することとする。これは主として内径の違いから分類したものである。
【００１８】
第１部分２４には、１本の流路３６が横方向（図の紙面に直交する方向）に貫通しており、これにより３本の中空部分２２は互いに連通され、吸入口３８に通じている。
【００１９】
第２部分２６は、第１部分２４よりも大きな内径を有しており、ここに吸入弁座４０が配置されるようになっている。
【００２０】
吸入弁座４０は、図２にも示すように、第２部分２６の内径と実質的に同一の外径を有する金属製の円筒体であり、その下端面が、第１部分２４と第２部分２６との間に形成された上向きの段差面４２に接触した状態で配置される。吸入弁座４０を第２部分２６に配置した状態では、吸入弁座４０の外周面と第２部分２６の内周面との間はＯリング４４によってシールされる。また、吸入弁座４０の上端部４６は縮径され、その上端面４８に吸入弁体５０が当接されるようになっている。
【００２１】
中空部分２２の第３部分２８は、第２部分２６よりも更に大きな内径を有している。また、第３部分２８はシリンダ１２内と連通している。第３部分２８には第１の弁サック５２が配置される。
【００２２】
第１の弁サック５２は略円筒状であり、適当な合成樹脂から作られている。外周面には段差はなく、その外径は第２部分２６の内径と同等又は僅かに小さくされている。この弁サック５２は、図２に明示するように、中央に流通孔５４を有する隔壁５６によって上下に区分されている。
【００２３】
第１の弁サック５２の下部部分５８の内径は、吸入弁座４０の上部縮径部４６の外径と実質的に同一であり、弁サック５２を吸入弁座４０の上部縮径部４６に嵌合できるようにしている。なお、弁サック５２の下端部の内周面には内向きに環状の隆起部６０が形成され、吸入弁座４０の上部縮径部４６の外周面の下部には環状溝６２が形成されていることが好ましい。これにより、弁サック５２を吸入弁座５２に嵌合すると、隆起部６０が環状溝６２内に落ち込み、これにより両者はスナップ嵌め状態で結合される。弁サック５２の下部部分５８の内部には、吸入弁体５０と、この吸入弁体５０を吸入弁座４０の上端面４８に押し付けるための圧縮ばね６４とが配置されている。
【００２４】
第１の弁サック５２の上部部分６８は更に上下に分けられ、下部は弁サック５２の下部部分５８よりも厚肉であり、上部は下部部分５８と同程度の厚さとされている。従って、弁サック５２の上部部分６８の内周面には、上向きの段差面７０が形成されることとなる。また、弁サック５２の上部部分６８の下部には、周方向に複数のリブ７２が形成されている。下部部分５８の内周面には段付きリブ６６が形成され、その内側に圧縮ばね６４が収容される。下部部分５８及び上部部分６８の周面には、複数の流通孔が形成されており、シリンダ１２内の流体がこの弁サック５２内に流入可能となっている。
【００２５】
中空部分２２の第４部分３０は、第３部分２８よりも小さいが、第２部分２６よりも大きな内径を有しており、ここに吐出弁座７４が配置されるようになっている。
【００２６】
吐出弁座７４は金属製の円筒体であり、その中央部分７６の外径は第４部分３０の内径と実質的に同一である。また、吐出弁座７４の上部には外向きのフランジ７８が形成されている。このフランジ７８は、第４部分３０と、第４部分３０よりも大きな内径の第５部分３２との間の段差面８０に押し付けられることで、吐出弁座７４を所定位置に配置することができる。吐出弁座７４を所定位置に配置した状態では、吐出弁座７４の外周面と第４部分３０の内周面との間はＯリング８２によってシールされる。吐出弁座７４の上端部８４は縮径され、その上端面８６に吐出弁体８８が当接されるようになっている。
【００２７】
更に、吐出弁座７４の下端部９０は、第１の弁サック５２の上端部の内径と実質的に同一の外径を有するよう縮径されており、両者は嵌合可能となっている。なお、吸入弁座４０と弁サック５２との間のようなスナップ嵌めが得られるよう、弁サック５２の上端部内周面に隆起部９２を形成し、吐出弁座７４の下部縮径部９０の内周面に環状溝９４を形成することが好ましい。また、吐出弁座７４の下部縮径部９０の長さ（下向きの段差面９６から下端面までの長さ）は、第１の弁サック５２の上部薄肉部分の長さ（段差面７０から上端面までの長さ）と実質的に同一であることが好ましい。
【００２８】
中空部分２２の第５部分３２は、前述したように、第４部分３４よりも大きな内径を有している。この第５部分３２には、図示しないが、吐出口に通ずる流路が横方向（図の紙面に直交する方向）に貫通している。また、この第５部分３２には第２の弁サック９８が配置される。
【００２９】
第２の弁サック９８は、第１の弁サック５２と同じ合成樹脂からなる略円筒状のものであり、図２に明示するように、中央に流通孔１００を有する隔壁１０２によって上下に区分されている。第２の弁サック９８の下部部分１０４は、吐出弁座７４の上部縮径部８４に嵌合可能なように、その内径が縮径部８４の外径と実質的に同一とされている。なお、この第２の弁サック９８の下部部分１０４と吐出弁座７４の上部縮径部８４との間もスナップ嵌めとなるよう、いずれか一方に隆起部１０６、他方に環状溝１０８を形成することが好ましい。また、図示実施形態においては、第２の弁サック９８の下部部分１０４は、その全長が第１の弁サック５２の下部部分５８の全長と実質的に同一となっているが、肉厚Ａについては、第１の弁サック５２の下部部分５８の肉厚Ｂよりも大きくされている。第２の弁サック９８の下部部分５８の内部には、吐出弁体８８と、この吐出弁体８８を吐出弁座７４の上端面８６に押し付けるための圧縮ばね１１０とが配置される。
【００３０】
第２の弁サック９８の上部部分１１４の上端部１１６は縮径されており、これにより上部部分１１４の外周面に上向きの段差面１１８が形成されている。また、弁サック９８の上部部分１１４の下部には、周方向に複数のリブ１２０が形成されている。下部部分１０４の内周面には段付きリブ１１２が形成され、その内側に圧縮ばね１００が収容される。下部部分１０４及び上部部分１１４の周面には、複数の流通孔が形成されており、弁サック９８内の流体がこれらの流通孔を通って吐出口（図示しない）に導かれるようになっている。
【００３１】
中空部分２２の第６部分３４は第５部分３２とほぼ同等の内径であるが、中空部分２２を閉じるためのプラグ（圧縮部材）１２２が螺合されるよう、その内周面にねじ１２４が切られている。プラグ１２２の下面には円筒形の凹部１２６が形成されており、この凹部１２６の内径は第２の弁サック９８の上部縮径部１１６の外径と同一又は僅かに小さく、また、凹部１２６の深さは上部縮径部１１６の長さ（高さ）と実質的に同一とされている。
【００３２】
以上のような構成の弁装置１６を組み立てる場合、マニホールド１８の各中空部分２２内に、吸入弁座４０、第１の弁サック５２、吐出弁座７４、そして、第２の弁サック９８等を順次挿入していけば良いが、図示実施形態では、吸入弁座４０と第１の弁サック５２との間、第１の弁サック５２と吐出弁座７４との間、及び、吐出弁座７４と第２の弁サック９８との間がスナップ嵌めをすることができるので、これらを弁体５０，８８及び圧縮ばね６４，１１０を組み付けて一体化した状態にした後、全体を中空部分２２内に挿入すればよい。そして、最後にプラグ１２２を中空部分２２の第６部分３４にねじ込むことで、弁装置１６は完成する。
【００３３】
弁装置１６が完成した状態では、吸入弁座４０の下端面は段差面４２に押し付けられ、また、吐出弁座７４のフランジ７８の下面は段差面８０に押し付けられている。この際の押付け力は、合成樹脂製の第１及び第２の弁サック５２，９８を圧縮した際に生じる圧縮方向の反力を利用したものである。この反力を得るため、無負荷状態（弁装置１６に組み込む前の状態）での第１の弁サック５２の全長は、組付け状態の吸入弁座４０の段差面１２８と、組付け状態の吐出弁座８８の段差面９６との間の長さよりも所定量だけ大きくされている。従って、中空部分２２に弁装置１６の構成要素を入れ、プラグ１２２をねじ込むと、第２の弁サック９８を介してプラグ１２２からの力が吐出弁座７４に伝えられ、第１の弁サック５２が圧縮されるが、吐出弁座７４のフランジ７８が段差面８０に接した時点で前記所定量の長さ分だけ第１の弁サック５２が圧縮されるので、所望の反力、すなわち吸入弁座４０を段差面４２に押し付けるための押し付け力が得られる。
【００３４】
一方、プラグ１２２をねじ込むと、第２の弁サック９８も圧縮されるが、その圧縮長さを第１の弁サック５２に対する圧縮長さと同等とした場合、第１の弁サック５２からの反力よりも大きな反力が第２の弁サック９８から得られる。これは、特に圧縮反力を発生させる第２の弁サック９８の下部部分１０４の肉厚Ａ（断面積）が第１の弁サック５２の下部部分５８の肉厚Ｂ（断面積）よりも大きいため、同一の圧縮長さであれば、圧縮に必要な力、すなわち反力は第２の弁サック９８の方が第１の弁サック５２よりも大きくなるからである。
【００３５】
このように、第１の弁サック５２と第２の弁サック９８との圧縮長さが概ね同等となるようにプラグ１２２の締付け量を調整するだけで、吐出弁座７４のマニホールド１８内の段差面８０への下方の押付け力を大きくすることができ、確実に吐出弁座７４をマニホールド１８内に組み付けることができる。勿論、この状態では第２の弁サック９８に、より大きな負荷が作用することになるが、厚肉に形成されていることから、第２の弁サック９８が破損することはない。
【００３６】
なお、プラグ１２２を中空部分２２の第６部分３４にねじ込む際、第２の弁サック９８の上端面と上向きの段差面１１８とがそれぞれプラグ１２２の凹部１２６の底面と下端面との２カ所で接するが、このように２カ所にプラグ１２２からの圧縮力を分散させることで、弁サック９８を潰し過ぎるという弊害を防止することができる。また、寸法精度が低く、いずれか一方の面対が接しない状態となったとしても、他方の面対が接するため、十分な圧縮力を第２の弁サック９８に与えることが可能となる。かかる効果は、第１の弁サック５２と吐出弁座７４との間も２カ所の段差で接触させているため、同様に得られるものである。
【００３７】
次に、以上のような構成において、往復ポンプ１０を作動させた場合について説明する。まず、駆動源（図示しない）を起動して、ピストン１４をシリンダ１２内で往復動させる。そして、ピストン１４が上死点から下死点への方向（図１において右方）に移動する場合、弁装置１６におけるマニホールド１８の中空部分２２の第３部分２８内、より詳細には第１の弁サック５２内が減圧され、吐出弁体８８が吐出弁座７４に当接した状態のまま、吸入弁体５０が吸入弁座４０から離れるため、吸入口３８から流体が流路３６、第１部分２４及び吸入弁座４０を経て第１の弁サック５２内に流入する（吸入工程）。
【００３８】
一方、ピストン１４が下死点から上死点への方向に移動すると、中空部分２２の第３部分２８内、ひいては第１の弁サック５２内がシリンダ１２内の流体により加圧され、吸入弁体５０は吸入弁座４０に接して閉じた状態となり、吐出弁体８８が圧縮ばね１１０の力に抗して吐出弁座７４から押し上げられる。これにより、吸入工程で第１の弁サック５２内に流入した流体は、第１の弁サック５２から吐出弁座７４内を通って第２の弁サック９８に流入し、最終的には第５部分３２を経て吐出口（図示しない）から吐出される（吐出工程）。
【００３９】
この吐出工程において、流体は吐出弁座７４内を流れる抵抗と吐出弁体８８を押し上げるための力とで、マニホールド１８の中空部分２２の第３部分２８内の圧力の方が第５部分３２内の圧力よりも大きくなる。この圧力差が、吐出弁座７４を上方に押す力となる。すなわち、吐出工程での第５部分３２内の圧力と第３部分２８内の圧力との差に、第３部分２８内の液体に吐出弁座８８が接する部分の水平断面積（簡単には、（Ｄ−ｄ）²π／４）を乗じた値が、吐出弁座７４を液体が押し上げる力となる。また、吐出弁座７４には第１の弁サック５２からの反力も作用している。
【００４０】
このように、吐出工程では、液体からの力と第１の弁サック５２からの反力とが吐出弁座７４に上向きに作用するため、これらに対抗するよう、第２の弁サック９８を十分に厚肉にして、その寸法及び強度を設定することで、吐出弁座７４がマニホールド１８内の段差面８０から浮き上がる現象を確実に防止することができる。これにより、吐出弁座７４と段差面８０との間のチャタリング、段差面８０の異常摩耗、第２の弁サック９８の破損、吐出弁座７４のＯリング８２の破損等が防止される。
【００４１】
なお、第１及び第２の弁サック５２，９８の寸法や強度を上記観点から正確に求めることも可能であるが、第２の弁サック９８を、従来用いられていた第１の弁サックよりも十分に厚肉とするだけで、従来構成の問題点は大幅に改善される。従って、実際の製造に際しては寸法精度は低くてもよく、また、寸法管理もラフでよいため、生産性が大幅に向上する。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、第１の弁サック５２と第２の弁サック９８の肉厚（断面積）を変えているが、本発明は、圧縮された際の単位圧縮長さ当たりの圧縮方向の反力が、第１の弁サック５２よりも第２の弁サック９８の方が大きくなればよいので、そのような関係が得られるように、第１の弁サック５２とは異なる合成樹脂材料で第２の弁サック９８を構成することとしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態の往復ポンプ１０は３連式であるが、単式や、２又は４以上の多連式であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、合成樹脂製の弁サックを用いて吸入弁及び吐出弁が直列に配設されるような弁装置においても、吐出弁座を確実に弁箱に固定することができ、往復ポンプの運転中に吐出弁座が動くことによる弊害、吐出弁座が着座する面の摩耗、弁サックの破損等を防止することができる。これによって、往復ポンプ自体の信頼度が向上する。
【００４６】
また、寸法精度が低くても上記効果が得られることから、本発明による弁装置を安価に製造することが可能であり、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る往復ポンプにおける弁装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の弁装置に用いられる吸入弁座、吐出弁座及び第１、第２の弁サックを拡大して示す分解断面図である。
【図３】従来の弁装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０…往復ポンプ、１２…シリンダ、１４…ピストン、１６…弁装置、１８…マニホールド（弁箱）、２２…中空部分、４０…吸入弁座、５０…吸入弁体、５２…第１の弁サック、７４…吐出弁座、７８…フランジ、８０…段差面、８８…吐出弁体、９８…第２の弁サック、１１８…段差面、１２２…プラグ（圧縮部材）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reciprocating pump for transporting liquid by reciprocating movement of a piston or plunger (hereinafter collectively referred to as “piston”).
[0002]
[Prior art]
A reciprocating pump for transporting a liquid by reciprocating movement of a piston generally includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, and a drive unit that drives the piston. Further, a valve device is provided on the side opposite to the drive unit.
[0003]
As a valve device, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, a valve device in which a suction valve and a discharge valve are arranged in series in a straight hollow portion formed in a valve box is known. Yes. As shown in FIG. 3, this type of valve device 200 includes a plug (compression member) 210 that closes between the intake valve seat 202 and the discharge valve seat 204 and closes the hollow portion 208 of the discharge valve seat 204 and the valve box 206. There are many types in which substantially cylindrical valve sacks 212 and 214 are interposed between the two. Such valve sacks 212 and 214 also function as holders for holding compression springs 220 and 222 for pressing the valve bodies 216 and 218 against the valve seats 202 and 204.
[0004]
The valve sacks 212 and 214 are made of synthetic resin. When synthetic resin valve sacks 212 and 214 are used, the valve seats 202 and 204 are mounted on the valve box by utilizing the reaction force when compressed. The step surfaces 224 and 226 in 206 are pressed and fixed. That is, when the suction valve seat 202, the valve sack 212, the discharge valve seat 204, and the valve sack 214 are sequentially inserted into the hollow portion 208 of the valve box 206, and the hollow portion 208 is closed with the plug (compression member) 202, the valve sac 212, 214 The valve seats 202 and 204 are firmly pressed against the corresponding stepped surfaces 224 and 226 by the reaction force. Conventionally, the upper and lower two valve sacks 212 and 214 have the same shape and the same dimensions.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-320469
[Problems to be solved by the invention]
However, in the valve device 200 using the synthetic resin valve sacs 212 and 214 as described above, abnormal wear or breakage may occur in the discharge valve seat 204 and the valve sack 214 and their peripheral portions. This is because of the dimensional error, the force that pushes the discharge valve seat 204 against the stepped surface 226 of the valve box 206 by the reaction force of the valve sack 214 (that is, the reciprocating force and the reaction force of the valve sack 212). When the piston 130 is moved from the bottom dead center to the top dead center during the operation of the pump 228, the discharge valve seat 204 is lifted from the step surface 226, and the discharge valve seat 204 It is considered that so-called chattering occurs between the step surface 226 and the step surface 226. As a result, the stepped surface 226 may be abnormally worn, the valve sack 214 may be damaged, and the O-ring 132 attached to the discharge valve seat 204 may be damaged.
[0007]
In order to solve this problem, the dimensional accuracy of each component of the valve device may be increased and dimensional management may be tightened, but this increases the cost of the product.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve for a reciprocating pump that can prevent abnormal wear and breakage in the discharge valve seat, the valve sack, and the periphery thereof, and can be manufactured at low cost. To provide an apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a valve device (16) provided in a reciprocating pump (10), a linear hollow portion (22) communicated with a cylinder (12) of the reciprocating pump (10). ) Having a valve box (18), a suction valve seat (40) disposed in the hollow portion (22), and disposed in the hollow portion (22) to press and fix the suction valve seat (40). The substantially cylindrical first valve sack (52) made of synthetic resin, the suction valve body (50) disposed in the first valve sack (52), and the first valve sack (52) are compressed. A discharge valve seat (74) arranged in the hollow portion (22) and a substantially cylindrical shape made of a synthetic resin, which is arranged in the hollow portion (22) and presses and fixes the discharge valve seat (74). Second valve sac (98) and a discharge valve body (2) disposed in the second valve sac (98) 8) and a compression member (122) attached to the hollow portion (22) so as to compress the second valve sac (98), and a unit compression length generated when the second valve sac (98) is compressed. The first valve sac (52) and the first valve sack (52) and the reaction force in the compression direction per unit compression length are greater than the reaction force in the compression direction per unit compression length that occurs when the first valve sack (52) is compressed. The second valve sack (98) is constructed.
[0010]
The reaction force in the compression direction per unit compression length that occurs when the second valve sac (98) is compressed is the compression direction reaction force per unit compression length that occurs when the first valve sac (52) is compressed. In order to configure it to be larger than the reaction force, it is simple and effective to make the cross-sectional area of the second valve sac (98) larger than the cross-sectional area of the first valve sac (52). The second valve sack (98) may be manufactured from a synthetic resin different from the first valve sack (52).
[0011]
Thus, the first and second valve sac (52, 98) are set so that the compression reaction force from the second valve sack (98) is larger than the compression reaction force from the first valve sack (52). By comprising, the problem that a discharge valve seat (74) will move within a valve box (18) is eliminated.
[0012]
A step surface 118 facing the compression member (122) is formed on the outer peripheral surface of the end of the second valve sac (98) on the compression member (122) side, and the compression member (122) is the second valve sack (98). It is desirable that the sack (98) is configured to be in contact with the end surface on the compression member side and the step surface (118) at two locations. This is because by making contact at two places, it is possible to disperse the compressive force, prevent concentrated stress, and prevent excessive compression.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating directions such as “up” and “down” are convenient terms based on the state shown in the figure.
[0014]
FIG. 1 is a sectional view partially showing a reciprocating pump provided with a valve device according to an embodiment of the present invention. The illustrated reciprocating pump 10 itself is a general triple type in which a cylinder 12 and three pairs of pistons (plungers) 14 that reciprocate in the cylinder 12 are provided in parallel. The ends of the three pistons 14 are connected to a crankshaft in the drive unit.
[0015]
A valve device 16 is disposed on the tip (left end in FIG. 1) side of the cylinder 12. Since the reciprocating pump 10 is a triple type, the valve device 16 includes a manifold 18 as a valve box. The manifold 18 is connected to the pump body 20 by bolts or the like (not shown). In this connected state, the manifold 18 has a portion that is an extension of each cylinder 12, and this portion is also referred to as a cylinder 12 in the following description.
[0016]
In the manifold 18, three hollow portions 22 having a circular cross section are formed in a straight line in the vertical direction and parallel to each other. Each hollow portion 22 has an upper end opened and a lower end closed. Further, the central portion of each hollow portion 22 communicates with the inside of the corresponding cylinder 12. In the present embodiment, the hollow portion 22 is formed so that its axis is orthogonal to the axis of the cylinder 12.
[0017]
Here, the hollow portion 22 is divided into six regions and referred to as a first portion 24, a second portion 26, a third portion 28, a fourth portion 30, a fifth portion 32, and a sixth portion 34 in order from the bottom. And This is mainly classified by the difference in inner diameter.
[0018]
In the first portion 24, one flow path 36 penetrates in the lateral direction (direction perpendicular to the drawing sheet), whereby the three hollow portions 22 communicate with each other and communicate with the suction port 38. Yes.
[0019]
The second portion 26 has an inner diameter larger than that of the first portion 24, and the suction valve seat 40 is disposed here.
[0020]
As shown in FIG. 2, the suction valve seat 40 is a metal cylinder having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the second portion 26, and the lower end surface of the suction valve seat 40 is the first portion 24 and the second portion. It arrange | positions in the state which contacted the upward level | step difference surface 42 formed between the parts 26. FIG. In a state where the suction valve seat 40 is disposed in the second portion 26, the space between the outer peripheral surface of the suction valve seat 40 and the inner peripheral surface of the second portion 26 is sealed by the O-ring 44. Further, the upper end portion 46 of the intake valve seat 40 is reduced in diameter, and the intake valve body 50 is brought into contact with the upper end surface 48 thereof.
[0021]
The third portion 28 of the hollow portion 22 has a larger inner diameter than the second portion 26. The third portion 28 communicates with the inside of the cylinder 12. A first valve sack 52 is disposed in the third portion 28.
[0022]
The first valve sack 52 is substantially cylindrical and is made of a suitable synthetic resin. There is no step on the outer peripheral surface, and the outer diameter thereof is equal to or slightly smaller than the inner diameter of the second portion 26. As clearly shown in FIG. 2, the valve sack 52 is divided into upper and lower parts by a partition wall 56 having a flow hole 54 in the center.
[0023]
The inner diameter of the lower portion 58 of the first valve sac 52 is substantially the same as the outer diameter of the upper reduced diameter portion 46 of the intake valve seat 40, and the valve sac 52 is connected to the upper reduced diameter portion 46 of the intake valve seat 40. It can be mated. An annular raised portion 60 is formed inwardly on the inner peripheral surface of the lower end portion of the valve sack 52, and an annular groove 62 is formed in the lower portion of the outer peripheral surface of the upper reduced diameter portion 46 of the intake valve seat 40. Preferably it is. As a result, when the valve sack 52 is fitted to the intake valve seat 52, the raised portion 60 falls into the annular groove 62, whereby both are joined in a snap-fit state. A suction valve body 50 and a compression spring 64 for pressing the suction valve body 50 against the upper end surface 48 of the suction valve seat 40 are disposed inside the lower portion 58 of the valve sack 52.
[0024]
The upper part 68 of the first valve sack 52 is further divided into upper and lower parts, the lower part is thicker than the lower part 58 of the valve sack 52, and the upper part is about the same thickness as the lower part 58. Therefore, an upward stepped surface 70 is formed on the inner peripheral surface of the upper portion 68 of the valve sack 52. Further, a plurality of ribs 72 are formed in the circumferential direction below the upper portion 68 of the valve sack 52. A stepped rib 66 is formed on the inner peripheral surface of the lower portion 58, and a compression spring 64 is accommodated inside the stepped rib 66. A plurality of flow holes are formed in the peripheral surfaces of the lower portion 58 and the upper portion 68, and fluid in the cylinder 12 can flow into the valve sack 52.
[0025]
The fourth portion 30 of the hollow portion 22 is smaller than the third portion 28 but has a larger inner diameter than the second portion 26, and the discharge valve seat 74 is disposed here.
[0026]
The discharge valve seat 74 is a metal cylinder, and the outer diameter of the central portion 76 is substantially the same as the inner diameter of the fourth portion 30. Further, an outward flange 78 is formed on the upper part of the discharge valve seat 74. The flange 78 is pressed against the stepped surface 80 between the fourth portion 30 and the fifth portion 32 having an inner diameter larger than that of the fourth portion 30, whereby the discharge valve seat 74 can be disposed at a predetermined position. . In a state where the discharge valve seat 74 is disposed at a predetermined position, the space between the outer peripheral surface of the discharge valve seat 74 and the inner peripheral surface of the fourth portion 30 is sealed by the O-ring 82. The upper end portion 84 of the discharge valve seat 74 is reduced in diameter, and the discharge valve body 88 is brought into contact with the upper end surface 86 thereof.
[0027]
Further, the lower end 90 of the discharge valve seat 74 is reduced in diameter so as to have substantially the same outer diameter as the inner diameter of the upper end of the first valve sack 52, and both can be fitted. In order to obtain a snap fit between the intake valve seat 40 and the valve sac 52, a raised portion 92 is formed on the inner peripheral surface of the upper end portion of the valve sack 52, and the lower diameter-reduced portion 90 of the discharge valve seat 74 is formed. An annular groove 94 is preferably formed on the inner peripheral surface. Further, the length of the lower diameter-reduced portion 90 of the discharge valve seat 74 (the length from the downward step surface 96 to the lower end surface) is the length of the upper thin portion of the first valve sack 52 (upward from the step surface 70). The length to the end face is preferably substantially the same.
[0028]
As described above, the fifth portion 32 of the hollow portion 22 has a larger inner diameter than the fourth portion 34. Although not shown, the fifth portion 32 has a flow path leading to the ejection port extending in the lateral direction (direction perpendicular to the drawing sheet). A second valve sack 98 is disposed in the fifth portion 32.
[0029]
The second valve sack 98 has a substantially cylindrical shape made of the same synthetic resin as that of the first valve sack 52, and is divided vertically by a partition wall 102 having a flow hole 100 in the center, as clearly shown in FIG. ing. The inner diameter of the lower portion 104 of the second valve sack 98 is substantially the same as the outer diameter of the reduced diameter portion 84 so that it can be fitted into the upper reduced diameter portion 84 of the discharge valve seat 74. A raised portion 106 is formed on one side and an annular groove 108 is formed on the other side so that a snap fit is also formed between the lower portion 104 of the second valve sack 98 and the upper reduced diameter portion 84 of the discharge valve seat 74. It is preferable. In the illustrated embodiment, the lower portion 104 of the second valve sack 98 is substantially the same as the entire length of the lower portion 58 of the first valve sack 52. Is larger than the wall thickness B of the lower portion 58 of the first valve sack 52. Disposed inside the lower portion 58 of the second valve sack 98 are a discharge valve body 88 and a compression spring 110 for pressing the discharge valve body 88 against the upper end surface 86 of the discharge valve seat 74.
[0030]
The upper end portion 116 of the upper portion 114 of the second valve sack 98 is reduced in diameter, whereby an upward step surface 118 is formed on the outer peripheral surface of the upper portion 114. In addition, a plurality of ribs 120 are formed in the circumferential direction below the upper portion 114 of the valve sack 98. A stepped rib 112 is formed on the inner peripheral surface of the lower portion 104, and the compression spring 100 is accommodated therein. A plurality of flow holes are formed in the peripheral surfaces of the lower part 104 and the upper part 114, and the fluid in the valve sack 98 is guided to a discharge port (not shown) through these flow holes. Yes.
[0031]
The sixth portion 34 of the hollow portion 22 has an inner diameter substantially equal to that of the fifth portion 32, but a screw 124 is provided on the inner peripheral surface thereof so that a plug (compression member) 122 for closing the hollow portion 22 is screwed. It is cut. A cylindrical recess 126 is formed on the lower surface of the plug 122, and the inner diameter of the recess 126 is the same as or slightly smaller than the outer diameter of the upper reduced diameter portion 116 of the second valve sack 98. The depth is substantially the same as the length (height) of the upper reduced diameter portion 116.
[0032]
When assembling the valve device 16 having the above-described configuration, the suction valve seat 40, the first valve sack 52, the discharge valve seat 74, the second valve sack 98, and the like are disposed in each hollow portion 22 of the manifold 18. However, in the illustrated embodiment, between the suction valve seat 40 and the first valve sac 52, between the first valve sack 52 and the discharge valve seat 74, and the discharge valve seat 74. And the second valve sack 98 can be snap-fitted, so that the valve bodies 50 and 88 and the compression springs 64 and 110 are assembled into an integrated state, and then the whole is inside the hollow portion 22. Insert it into Finally, the valve device 16 is completed by screwing the plug 122 into the sixth portion 34 of the hollow portion 22.
[0033]
When the valve device 16 is completed, the lower end surface of the intake valve seat 40 is pressed against the step surface 42, and the lower surface of the flange 78 of the discharge valve seat 74 is pressed against the step surface 80. The pressing force at this time utilizes a reaction force in the compression direction generated when the first and second valve sacks 52 and 98 made of synthetic resin are compressed. In order to obtain this reaction force, the total length of the first valve sack 52 in the no-load state (the state before being assembled into the valve device 16) is different from the step surface 128 of the assembled intake valve seat 40 and the assembled state. The length of the discharge valve seat 88 with respect to the stepped surface 96 is set to a predetermined amount. Accordingly, when the components of the valve device 16 are inserted into the hollow portion 22 and the plug 122 is screwed in, the force from the plug 122 is transmitted to the discharge valve seat 74 via the second valve sac 98, and the first valve sac 52. However, since the first valve sack 52 is compressed by the predetermined length when the flange 78 of the discharge valve seat 74 contacts the stepped surface 80, the desired reaction force, that is, the intake valve A pressing force for pressing the seat 40 against the step surface 42 is obtained.
[0034]
On the other hand, when the plug 122 is screwed in, the second valve sack 98 is also compressed, but when the compression length is equal to the compression length for the first valve sack 52, the reaction force from the first valve sack 52 is A greater reaction force is obtained from the second valve sack 98. In particular, the thickness A (cross-sectional area) of the lower portion 104 of the second valve sack 98 that generates a compression reaction force is larger than the thickness B (cross-sectional area) of the lower portion 58 of the first valve sack 52. Therefore, if the compression length is the same, the force required for compression, that is, the reaction force, is greater in the second valve sack 98 than in the first valve sack 52.
[0035]
As described above, the level difference in the manifold 18 of the discharge valve seat 74 can be obtained simply by adjusting the tightening amount of the plug 122 so that the compression lengths of the first valve sack 52 and the second valve sack 98 are substantially equal. The pressing force below the surface 80 can be increased, and the discharge valve seat 74 can be reliably assembled in the manifold 18. Of course, a larger load acts on the second valve sack 98 in this state, but the second valve sack 98 is not damaged because it is formed thick.
[0036]
When the plug 122 is screwed into the sixth portion 34 of the hollow portion 22, the upper end surface of the second valve sack 98 and the upward stepped surface 118 are respectively located at two locations on the bottom surface and the lower end surface of the recess 126 of the plug 122. However, by dispersing the compressive force from the plug 122 in two places in this way, it is possible to prevent the adverse effect that the valve sack 98 is crushed too much. Further, even if one of the surface pairs is not in contact with each other because the dimensional accuracy is low, it is possible to apply a sufficient compressive force to the second valve sack 98 because the other surface pair is in contact. Such an effect can be similarly obtained because the first valve sac 52 and the discharge valve seat 74 are also brought into contact with each other at two steps.
[0037]
Next, the case where the reciprocating pump 10 is operated in the above configuration will be described. First, a drive source (not shown) is activated to reciprocate the piston 14 in the cylinder 12. When the piston 14 moves in the direction from the top dead center to the bottom dead center (rightward in FIG. 1), the valve device 16 in the third portion 28 of the hollow portion 22 of the manifold 18, more specifically the first Since the suction valve body 50 is separated from the suction valve seat 40 while the inside of the valve sack 52 is depressurized and the discharge valve body 88 is in contact with the discharge valve seat 74, the fluid flows from the suction port 38 to the flow path 36. It flows into the first valve sac 52 through the first portion 24 and the suction valve seat 40 (suction process).
[0038]
On the other hand, when the piston 14 moves in the direction from the bottom dead center to the top dead center, the inside of the third portion 28 of the hollow portion 22 and thus the inside of the first valve sack 52 is pressurized by the fluid in the cylinder 12, and the suction valve The body 50 is in a closed state in contact with the suction valve seat 40, and the discharge valve body 88 is pushed up from the discharge valve seat 74 against the force of the compression spring 110. As a result, the fluid that has flowed into the first valve sac 52 in the suction step flows from the first valve sack 52 into the second valve sack 98 through the discharge valve seat 74, and finally the fifth valve sac 52. It discharges from a discharge port (not shown) through the part 32 (discharge process).
[0039]
In this discharge step, the fluid flows in the discharge valve seat 74 and the force for pushing up the discharge valve body 88, and the pressure in the third portion 28 of the hollow portion 22 of the manifold 18 is greater in the fifth portion 32. Greater than the pressure. This pressure difference becomes a force that pushes the discharge valve seat 74 upward. That is, the horizontal sectional area of the portion where the discharge valve seat 88 is in contact with the liquid in the third portion 28 due to the difference between the pressure in the fifth portion 32 and the pressure in the third portion 28 in the discharge process (simply, (D-d) is a value obtained by multiplying the ^{2 π} / 4), the discharge valve seat 74 becomes a force pushing up the liquid. Further, the reaction force from the first valve sack 52 is also acting on the discharge valve seat 74.
[0040]
In this way, in the discharge process, the force from the liquid and the reaction force from the first valve sack 52 act upward on the discharge valve seat 74, so that the second valve sack 98 is sufficient to counter these. The discharge valve seat 74 can be reliably prevented from being lifted from the stepped surface 80 in the manifold 18 by making it thick and setting its dimensions and strength. Thereby, chattering between the discharge valve seat 74 and the step surface 80, abnormal wear of the step surface 80, damage to the second valve sac 98, damage to the O-ring 82 of the discharge valve seat 74, and the like are prevented.
[0041]
Although it is possible to accurately determine the dimensions and strength of the first and second valve sacks 52 and 98 from the above viewpoint, the second valve sack 98 is more suitable than the first valve sack that has been conventionally used. However, the problem of the conventional configuration is greatly improved only by making it sufficiently thick. Therefore, in actual production, the dimensional accuracy may be low, and the dimensional management may be rough, so that productivity is greatly improved.
[0042]
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment.
[0043]
For example, in the above embodiment, the wall thickness (cross-sectional area) of the first valve sack 52 and the second valve sack 98 is changed, but the present invention is a compression direction per unit compression length when compressed. Since the second valve sack 98 only needs to have a reaction force greater than that of the first valve sack 52, a synthetic resin material different from that of the first valve sac 52 is obtained so that such a relationship can be obtained. The second valve sack 98 may be configured as described above.
[0044]
Moreover, although the reciprocating pump 10 of the said embodiment is a triple type, a single type, a 2 or 4 or more multiple type may be sufficient.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even in a valve device in which a suction valve and a discharge valve are arranged in series using a synthetic resin valve sack, the discharge valve seat is securely fixed to the valve box. It is possible to prevent adverse effects caused by the movement of the discharge valve seat during operation of the reciprocating pump, wear of the surface on which the discharge valve seat is seated, breakage of the valve sack, and the like. This improves the reliability of the reciprocating pump itself.
[0046]
Further, since the above effect can be obtained even if the dimensional accuracy is low, the valve device according to the present invention can be manufactured at low cost, and the productivity is also improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a valve device in a reciprocating pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing an intake valve seat, a discharge valve seat, and first and second valve sacks used in the valve device of FIG. 1 in an enlarged manner.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional valve device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reciprocating pump, 12 ... Cylinder, 14 ... Piston, 16 ... Valve apparatus, 18 ... Manifold (valve box), 22 ... Hollow part, 40 ... Suction valve seat, 50 ... Suction valve body, 52 ... First valve sack 74 ... Discharge valve seat, 78 ... Flange, 80 ... Step surface, 88 ... Discharge valve body, 98 ... Second valve sack, 118 ... Step surface, 122 ... Plug (compression member).

Claims

A valve device (16) provided in the reciprocating pump (10), the valve box (18) having a linear hollow portion (22) communicating with the cylinder (12) of the reciprocating pump (10); ,
A suction valve seat (40) disposed in the hollow portion (22);
A substantially cylindrical first valve sack (52) made of synthetic resin, which is disposed in the hollow portion (22) and presses and fixes the suction valve seat (40);
A suction valve body (50) disposed in the first valve sac (52);
A discharge valve seat (74) disposed within the hollow portion (22) to compress the first valve sac (52);
A substantially cylindrical second valve sack (98) made of synthetic resin, which is disposed in the hollow part (22) and presses and fixes the discharge valve seat (74);
A discharge valve body (88) disposed in the second valve sac (98);
A compression member (122) attached to the hollow portion (22) to compress the second valve sack (98);
With
The reaction force in the compression direction per unit compression length generated when the second valve sac (98) is compressed causes the compression per unit compression length generated when the first valve sac (52) is compressed. A valve device for a reciprocating pump, wherein the first valve sac (52) and the second valve sac (98) are configured to be larger than a reaction force in a direction.

The reaction force in the compression direction per unit compression length that occurs when the second valve sac (98) is compressed is the compression per unit compression length that occurs when the first valve sac (52) is compressed. The cross-sectional area of the second valve sac (98) is made larger than the cross-sectional area of the first valve sac (52) so as to be larger than the reaction force in the direction. The valve device of the reciprocating pump described.

The reaction force in the compression direction per unit compression length that occurs when the second valve sac (98) is compressed is the compression per unit compression length that occurs when the first valve sac (52) is compressed. The said 2nd valve sac (98) was manufactured with the synthetic resin different from the said 1st valve sac (52) so that it might become larger than the reaction force of a direction. Valve device for reciprocating pump.

On the outer peripheral surface of the end of the second valve sack (98) on the compression member (122) side, a stepped surface 118 facing the compression member (122) is formed, and the compression member (122) is The reciprocating pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the reciprocating pump is configured to be in contact with two portions of the end surface on the compression member side of the second valve sack (98) and the step surface (118). Valve device.