JP4035160B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプに係り、特に、それに限られることなく、液体の汲み上げに適するダイヤフラムポンプに関する。
ダイヤフラムポンプは、ある年数に亘って産業上使用されている。かかるポンプにおいて、ダイヤフラム又はシリンダにチャンバー内で往復運動が生じさせられ、チャンバーの内壁と運動するダイヤフラム又はシリンダの間にシーリング手段が設けられている。チャンバーのシールされた部分が、これにより、チャンバーの端と、適当なダイヤフラム又はシリンダの関連する面との間に生成される。ダイヤフラム又はシリンダのチャンバー内のあらゆる運動は、従って、チャンバーのシールされた部分内の圧力を変化させる。一般的に、チャンバーの上記部分内の圧力を、動作サイクル中に適当な間隔で周囲圧力に戻すため排出手段が設けられている。
ある種の例の場合、上記排出により問題が生じる。たとえば、上記タイプのポンプは、内部の炭化によって生成された１８−２８ｐｓｉのオーダーの内圧を有する液体を移すため設計することが可能である。例えば、６０ｐｓｉの圧力で供給された二酸化炭素又は他のガス、或いは、ガス混合物が、適当なダイヤフラム又はシリンダを一方の動作位置から別の動作位置に動かすため、チャンバーの関係する部分に導入される。往復運動を生じさせる必要があるとき、６０ｐｓｉの二酸化炭素又は他のガスが大気に排出される。これにより、ダイヤフラム又はシリンダと、チャンバーの内壁との間の圧力差が生じる。このタイプの圧力差が繰り返されることによって、シーリング手段の劣化が生じるので、シーリング手段は、規則正しく検査され、必要に応じて交換される。
本発明の目的は、上記の欠点がなく、動作寿命が延び、保守費用が削減されたポンプを提供することである。
本発明によれば、請求の範囲の請求項１に記載されたポンプが得られる。本発明は、更に、請求の範囲の請求項９に記載されたポンプシステムと、請求の範囲の請求項１１に記載された液体の汲み上げ方法とを与える。本発明の種々の面の好ましい特徴は、従属項に記載されている。
以下、添付図面を参照して本発明によるポンプの実施例を説明する。添付図面によれば：
図１は、第１の動作位置において、本発明の第１の実施例のポンプの長軸によりとられた略断面図であり；
図２は、第２の動作位置において表わされた図１にポンプの略断面図であり；
図３は、本発明の第２の実施例によるポンプの部分拡大詳細断面図である。
図１及び２に表わされたポンプは、細長いチャンバー１２と、汲み上げられた液体の通路用の横方向の貫通チャンバー１４とを組み込むハウジング１０により構成される。貫通チャンバー１４は、入口１６及び出口１８を有し、その間には、弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄによって開閉可能な２本の平行した導管２０、２２がある。導管２０、２２は、連結部材３０によって堅く連結されたシリンダ２６、２８の運動を用いて中央の区画で容積を変えることができる。シール３２ａ及び３２ｂは、シリンダ２６、２８とチャンバー１２の内壁との間に液体−密着接続部を形成する。
シリンダ２６及び２８は、チャンバー１２内で往復運動可能であるよう配置されている。運動がチャンバー１２の長軸に沿って生じ、添付図面には詳細に示されていない手段を用いて制御される。その上、必要に応じて、シリンダ２６の左側、又は、シリンダ２８の右側のいずれかで圧縮ガスをチャンバーに導入するガス導入手段３４が設けられている。シリンダ１２の上記部分の排出を行なう排出手段３６が更に設けられている。
ここまで説明した装置は周知である。しかし、排出手段３６は、圧力調整弁４０の形の圧力調整手段に取付けられている。圧力調整弁４０は、導管２０、２２内、又は、入口１６の液体の圧力を検出し、シリンダ２６の左側とシリンダ２８の右側でチャンバー１２の部分の排出が、導管２０、２２内の圧力とは実質的に異なる圧力まで行なわれるよう設計された制御手段及び／又は検出手段を組み込む。これにより、シール３２ａ、３２ｂの間で発生する過度の圧力差が回避される。
以下、図１及び２に示したポンプの動作を説明する。図１の表わされた位置において、シリンダ２６、２８は、右から左への行程を終了したところである。弁２４ａは閉じ、弁２４ｂは開き、汲み上げられるべき液体が入口１６から導管２０に送られる。弁２４ｃは開き、弁２４ｄは閉じ、シリンダ２８の右から左への運動は、導管２２内の流体の大部分を弁２４ｃを介して出口１８に押し出す。導管２０、２２内の圧力は、汲み上げられている液体の内圧、例えば、１８−２８ｐｓｉに対応する。シリンダ２８の右側でチャンバー１２の部分内の圧力は略６０ｐｓｉであり、これは、シリンダ２６、２８を右から左に動かすため使用されるＣＯ₂又は他の適当なガスの圧力である。シリンダ２６の左側でチャンバー内の圧力は、発生した運動が許されるよう実質的により低い。
上記行程の終了時、各弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄはその位置が変わる。弁２４ａは開き、弁２４ｂは閉じ、弁２４ｃは開き、弁２４ｄは閉じる。６０ｐｓｉ付近の圧力に圧縮されたＣＯ₂又は他の適当なガスがシリンダ２６の左側でチャンバーに導入され、シリンダ２６及び２８の左から右への戻りの行程が開始される。しかし、シリンダ２８の右側でチャンバー１２の部分が大気圧まで排出される代わりに、圧力調整器４０が動作を開始し、上記チャンバーの部分は、チャンネル２２内の流体によってシール３２ｂに印加された圧力と実質的に同一の圧力にしか排出されない。これは、シール３２ｂに亘る圧力差がかなり小さいことを意味する。シールへの損傷及び／又はシール３２ｂの劣化は、これによって、最小限に抑えられる。
シリンダ２８の右側でチャンバー１２の部分が適当なレベルに排出されたとき、シリンダ２６、２８は、図２に表わされた位置に向かって左から右に動く。シール２４ａ、２４ｂの位置のため、導管２０に予め含まれていた流体は、シリンダ２６の運動によって出口１８を通して押し出される。同様に、弁２４ｃ、２４ｄの位置のため、流体はシリンダ２８の運動によって導管２２の中に引き込まれる。
上記行程の終了時に、各弁の位置は再び逆転し、圧縮された二酸化炭素又は適当なガスは、圧縮ガス供給手段３４を介してシリンダ２８の右側でチャンバー１２の中に導入される。シリンダ２６の左側でチャンバー１２は、排出手段３６によって排出されるが、しかし、上記の通り、排出の程度は圧力調整器４０によって調整される。再度、シール３２ａに亘る圧力差は最小限に抑えられる。
シール３２ａ、３２ｂに亘る圧力差の減少は、シールへのあらゆる損傷又はシールの劣化が最小限に保たれることを意味する。シールの動作寿命は、これによって増加し、ポンプに関する保守費用は最小限に抑えられる。
圧力調整器４０は、いかなる適当な形式をとってもよい。圧力調整器は、ポンプによって汲み上げられるべき流体の既知の内圧に従って、プリセットされるよう配置してもよい。或いは、ポンプには、汲み上げられた流体の内圧を検出するため導管２０、２２の内側、或いは、入口１６又は出口１８の近くに圧力センサ（図示しない）が設けられてもよい。このようにして、チャンバー１２の関連する部分が排出される圧力は、汲み上げられた流体の内圧に従って調整可能である。
しかし、図３には、本発明によるポンプの好ましい一実施例の一部を形成する調整器５０が示されている。調整器５０は、図１及び２に示された調整器４０を置き換え、図１及び２に表わされたポンプの残りの特徴の全てを有するポンプと共に使用可能である。調整器５０は、ポンプの入口１６に接続されるよう配置可能な上側部分５２からなる。必要に応じて、上側部分５２は、入口１６と一体的に形成可能であり、或いは、適当な接続手段（図示しない）によって入口に接続可能である。上側部分５２は、ポンプによって汲み上げられるべき流体の供給源又は貯蔵器に接続されることが意図された流体入口５４を含む。調整器５０は、排気ガス入口５８及び排気ガス出口６０を含む下側部分５６を更に有する。
上側及び下側部分５２、５６の間に、中心ピン６４と、可撓性ダイヤフラム６６とからなる運動可能な遮断弁６２がある。ダイヤフラム６６は、調整器５０の壁と中心ピン６４に固定して接続されている。中心ピン６４は、排気ガス出口６０に向けてダイヤフラム６６から下方に延在し、図３に示された位置において、中心ピン６４の端は排気ガス出口６０への入口にある。ピン６４が出口６０にあるとき、気密性シールが生成されるよう、Ｏ−リングのシールが中心ピン６４と、排気ガス出口６４への入口との間に設けられている。しかし、上向きの力が遮断弁６２に印加されたとき、弁６２は、中心ピン６４の排気ガス出口６０への入口との係合が外されるよう上向きに運動可能であり、かくして、Ｏ−リングによって設けられた機密性シールが破壊される。遮断弁６２のすべての上向きの運動は、ダイヤフラム６６によって制限される。
調整器５０の動作は以下の通りである。ポンプによって汲み上げられるべき流体は、上側部分５２を介して入口１６に導入される。特に、汲み上げられるべき流体の供給源又は貯蔵器は、流体入口５４に接続されている。次に、流体は遮断弁６２の上で調整器５０の上側部分５２を満たす。従って、汲み上げられるべき流体の内圧がダイヤフラム６６の上面と中心ピン６４とを含む上側部分５２の内面の全体に印加される。排出手段３６（図１及び２を参照のこと）は、管７０を用いて排気ガス入口５８に直接連結されている。シリンダー２６の左側又はシリンダー２８の右側のいずれか一方でチャンバー１２の部分から排出又は排気されたガスは、かくして、調整器５０の下側部分５６に直接的に通される。従って、排出されたガスの圧力がダイヤフラムの下面と中心ピン６４とを含む下側部分５６の内面の全体に印加される。
下側部分５６で排出されたガスの圧力が汲み上げられるべき流体の圧力を上回るとき、遮断弁６２は持ち上げられるので、排気ガス出口６０の入口が開かれる。排気又は排出ガスは、かくして、出口６０を介して、調整器５０から出る障害の無い通路が得られる。しかし、排気ガスの圧力が汲み上げられるべき流体の内圧以下に下がる場合、遮断弁６２は図３に表わされた位置、即ち、中心ピン６４の下側の端が排気ガス出口６０への入口と係合する位置まで下降する。出口６０は、これにより、密閉されるので、排出されたガスの更なる漏れが防止される。排気ガスの内圧が汲み上げられるべき流体の内圧を再度上回ったときに限り、排出ガスの漏出を許容するため出口６０がもう一度開かれる。排気ガスは、これにより、実質的に汲み上げられるべき流体の内圧に維持される。
遮断弁６２を一方又は他方にバイアスするため、必要に応じて、調整器５０にバイアス手段を設けてもよいことが認められる。これによる効果は、バイアスの向きが下向き又は上向きの何れであるかに依存して、排気ガスの圧力が、汲み上げられるべき流体の内圧の少し上又は下で維持されることである。
上記のタイプのポンプは、例えば、醸造所又は酒場、或いは、他の産業上の状況のようなあらゆる環境で使用するのに適当なポンプシステムに含め得ることが認められる。上記システムが飲料の汲み上げに使用することを意図されている場合、ポンプは、たとえ、より高い内圧を有する液体を取り扱い得ることが好ましくても、７乃至３０ｐｓｉの間の内圧を有する液体を取り扱うよう設計される。上記ポンプシステムは、ポンプの入口１６を、例えば、ビール又は他の飲料のような液体の貯蔵器に接続するため周知の手段を組み込み、ポンプの出口１８は従来の分配器に接続される。上記タイプのポンプシステムは、複数台の上記ポンプを組み込むことが可能であり、それらのポンプは、必要があれば、別々の分配器に接続してもよいことが認められる。複数台のポンプが設けられた場合、それらのポンプは、１台だけの貯蔵器によって供給されてもよく、或いは、別々の液体の貯蔵器から供給を受けてもよい。
本発明は、上記実施例に限定されることはなく、当業者にとって明らかなどれでも全ての変形を含むことが認められる。

Claims (11)

1. 第一流体を汲み上げるためのポンプであり、
   内壁と、入口と、出口とを有し、前記入口及び前記出口は、前記第一流体の通過のために弁手段によって開閉されるチャンバーと、
   該チャンバー内で往復移動可能な少なくとも１つのダイヤフラム又はシリンダと、
   該少なくとも１つのダイヤフラム又はシリンダのそれぞれと前記チャンバーの前記内壁との間に配置されるシーリング手段であって、前記内壁と、前記少なくとも１つのダイヤフラム又はシリンダと、シーリング手段とによって境界付けられる、隣接するポンプ部分及び作動部分とを定めるシーリング手段と、
   前記チャンバーの各作動部分内に作動流体を導入するための導入手段と、
   前記第一流体を前記ポンプ部分を通じて前記入口から前記出口に輸送するために、交互に起こる前記作動部分内への前記作動流体の導入及び前記作動部分からの前記作動流体の排出が、前記少なくとも１つのダイヤフラム又はシリンダが往復移動することを許容するよう、前記チャンバーの各作動部分を排出するための排出手段とを含むポンプであって、
   前記排出手段が圧力調整手段を含むことで、前記作動部分が排出される圧力は、使用中に、前記作動部分内の前記作動流体の圧力が前記ポンプ部分内の前記第一流体の圧力よりも下に排出中に降下することが防止されるよう調整され得ることを特徴とする、
   ポンプ。
2. 前記圧力調整手段は、当該ポンプによって汲み上げられる前記第一流体の圧力を検出するセンサと、該センサによって検出される圧力に従って前記調整された圧力を制御する手段とを含む、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記調整手段は、前記チャンバーの前記作動部分内の圧力と当該ポンプによって汲み上げられる前記第一流体の圧力との間の差に使用中に応答する移動可能な遮断弁を含む、請求項１に記載のポンプ。
4. 前記移動可能な遮断弁は、前記チャンバーの前記作動部分の排出を許容する開放位置と前記チャンバーの前記作動部分の排出を阻止する閉塞位置との間で移動可能であり、前記遮断弁は、使用中に、前記チャンバーの前記作動部分内の圧力が、当該ポンプによって汲み上げられる前記第一流体の圧力よりも下に降下するとき、前記開放位置から前記閉塞位置に移動される、請求項３に記載のポンプ。
5. 前記移動可能な遮断弁は、使用中に、一方の側で、当該ポンプによって汲み上げられる前記第一流体に晒され、他方の側で、前記チャンバーの前記作動部分の前記排出された内容に晒される、さらなるダイヤフラムを含む、請求項３又は４に記載のポンプ。
6. ２つのダイヤフラム又はシリンダが前記チャンバー内に配置される、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のポンプ。
7. 前記シーリング手段は、少なくとも１つの転動形ダイヤフラムシールを含む、上記請求項のうちいずれか１項に記載のポンプ。
8. 貯蔵器又は貯蔵器への接続用の連結手段と、少なくとも１つの分配点と、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の少なくとも１つのポンプとを含む、貯蔵器から分配点に第一液体を汲み上げるためのポンプシステム。
9. 複数の分配点が設けられ、別々のポンプが各分配点に関連付けられる、請求項８に記載のポンプシステム。
10. 前記の或いは各々のダイヤフラム又はシリンダを前記チャンバー内で移動させるステップと、
    前記チャンバーの前記作動部分を排出するステップとを含み、
    前記チャンバーの前記作動部分の排出は、前記作動部分内の圧力を、実質的に、当該ポンプによって汲み出される前記第一流体の圧力に維持するよう調整される、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のポンプを用いて第一液体を汲み上げる方法。
11. 前記チャンバ内に前記の或いは各々のダイヤフラム又はシリンダの往復運動を引き起こすために、二酸化炭素ガスが使用される、請求項１０に記載の方法。

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