JP5992865B2

JP5992865B2 - 強制弁式ピストンポンプ

Info

Publication number: JP5992865B2
Application number: JP2013102926A
Authority: JP
Inventors: 信宏油橋
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: JP2014224469A

Description

本発明は、強制弁式ピストンポンプに関する。

強制弁式ピストンポンプとして、前後を連通する通孔を備えた円板状のストッパ、及び、弁座が、シリンダ内を往復動するピストン棒のその先端側、及び、この先端側より後側に、それぞれ固定され、シリンダ内周面に摺接するピストンパッキンを外周側に装着した弁体が、ストッパと弁座の間においてピストン棒に遊嵌配置され、ピストン棒が後方に移動する吸水工程時においては、ストッパの通孔より外周側の部分が弁体に当接すると共に弁体と弁座とが離間することにより弁体及び弁座から成る吸水弁が開となり、ピストン棒の前側に形成されたポンプ室が負圧となって液体がポンプ室へ吸引され、一方、ピストン棒が前方に移動する吐出工程時においては、ストッパが弁体と離間すると共に弁体が弁座に当接することにより吸水弁が閉となり、ポンプ室の液体が加圧されて吐出弁が開となり液体が吐出される強制弁式ピストンポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、ピストンパッキンを装着する弁体は、パッキン金具とも呼ばれ、一般的に金属より構成される。

特開平１１−５０９７０号公報

上記強制弁式ピストンポンプにあっては、吸水工程において、円板状のストッパの通孔より外周側の部分とパッキン金具（弁体）とが当接し、通孔の外周側がパッキン金具により塞がれる。このため、通孔の流路面積は小さく、その結果、流速変化が大きくなり、噴流音が発生する。従って、噴流音の抑制が望まれている。

そこで、本発明は、噴流音を抑制できる強制弁式ピストンポンプを提供することを目的とする。

本発明による強制弁式ピストンポンプ（１００）は、シリンダ（３）内を往復動するピストン棒（７）と、ピストン棒（７）に遊嵌され軸線方向に移動可能な支持金具（２１ｂ）と、支持金具（２１ｂ）の外周側に装着されシリンダ（３）内周面に摺接する弾性体（２１ａ）と、支持金具（２１ｂ）より軸線方向後側に位置しピストン棒（７）に固定された吸水弁（２０）と、支持金具（２１ｂ）より軸線方向前側に位置しピストン棒（７）に固定されると共に前後を連通する連通部（２２ｃ）を備えたストッパ（２２）と、を具備する強制弁式ピストンポンプ（１００）において、ストッパ（２２）は、その外周側に、後方へ突出する突出部（２２ｂ）を有し、ピストン棒（７）と共にストッパ（２２）が軸線方向後方へ移動する間、ストッパ（２２）と共に支持金具（２１ｂ）及び弾性体（２１ａ）は、軸線方向後方へ移動し、この軸線方向後方へ移動している支持金具（２１ｂ）は、吸水弁（２０）と離間して吸水弁（２０）が開となり、ストッパ（２２）の突出部（２２ｂ）より内周側の部分（２２ａ）と支持金具（２１ｂ）は離間していることを特徴としている。

このような強制弁式ピストンポンプ（１００）によれば、吐出工程から吸水工程に切り替わりピストン棒（７）と共にストッパ（２２）が軸線方向後方へ移動する間、ストッパ（２２）の突出部（２２ｂ）より内周側の部分（２２ａ）と支持金具（２１ｂ）とが離間しているため、内周側の部分（２２ａ）に支持金具（２１ｂ）が当接して連通部（２２ａ）の外周側が塞がれるということがなく、連通部（２２ｃ）の流路面積を従来に比して大きくでき、急激な流速変化を防ぐことができる。その結果、噴流音を抑制で抑制できる。

ここで、ピストン棒（７）と共にストッパ（２２）が軸線方向後方へ移動するときに、突出部（２２ｂ）が弾性体（２１ａ）に当接するのが好ましい。このような構成を採用した場合、突出部（２２ｂ）が、支持金具（２１ｂ）ではなく弾性体（２１ａ）に当接するため、弾性体（２１ａ）で衝撃が緩衝され、衝撃音を抑制できる。

このように本発明によれば、噴流音を抑制できる強制弁式ピストンポンプを提供できる。

本発明の実施形態に係る強制弁式ピストンポンプを示す縦断面図である。図１に示す強制弁式ピストンポンプの吸水工程時の要部の動作説明図である。図１に示す強制弁式ピストンポンプの吐出工程時の要部の動作説明図である。図１中の吸水弁機構の分解斜視図である。

以下、本発明による強制弁式ピストンポンプの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る強制弁式ピストンポンプを示す縦断面図、図２は、強制弁式ピストンポンプの吸水工程時の動作説明図、図３は、吐出工程時の動作説明図、図４は、吸水弁機構の分解斜視図であり、本実施形態の強制弁式ピストンポンプは、例えば、農業用動力噴霧機や洗浄機に用いられるもので、使用液体（以下単に液体と呼ぶ）としては、用途に応じて種々の液体が用いられる。

図１に示すように、強制弁式ピストンポンプ１００は概略、図示右側から左側に向かって、クランクケース１、吸水側マニホールド２、シリンダ（シリンダパイプ）３、吐出側マニホールド４をこの順に連結して備えている。クランクケース１の内部には、クランク軸５、コンロッド６が配置され、クランクケース１からシリンダ３に亘る内部には、ピストン棒７が配置される。ピストン棒７は、コンロッド６を介してクランク軸５に連結され、クランク軸５の回転駆動に従いシリンダ３内を往復動する。

クランクケース１内には、注油口８から潤滑油が充填されており、ピストン棒７が通る位置には、当該ピストン棒７に摺接しクランクケース１内の潤滑油の吸水側マニホールド２側への漏洩を防止するためのオイルシール９が配設される。クランクケース１内の潤滑油は、オイルゲージ１０により視認可能とされ、必要に応じてドレンプラグ１１より排出可能である。また、吸水側マニホールド２内には、ピストン棒７に摺接し吸水側マニホールド２側の液体のオイルシール９側への漏洩を防止するためのシールパッキン１２が配設される。

シリンダ３内には、ピストン棒７と共に軸線方向に往復動し、シリンダ３の先端側に形成されたポンプ室１３への流路を閉開すると同時にポンプ作用によりポンプ室１３を加圧／減圧する吸水弁機構１４が設けられる（詳しくは後述）。

また、吐出側マニホールド４内でポンプ室１３の先端部には、吸水弁機構１４のポンプ作用によるポンプ室１３の加圧／減圧に従い流路を開閉し、開によりポンプ室１３内の液体を室外に吐出する吐出弁１５が設けられる。

さらに、吐出側マニホールド４には、圧力目盛の表示された調圧ハンドル１６を回転することによって、ポンプ作用により吐出される液体の圧力を調節する調圧弁１７が設けられると共に、ポンプ作用により吐出される液体の脈動を緩衝する空気室１８が設けられる。

吸水弁機構１４は、図２〜図４に示すように、吸水弁（弁体）２０、吸水弁２０が離座／着座する弁座２１、吸水弁ストッパ（以下単にストッパと呼ぶ）２２を主体として備えると共に、さらに、カラー２３、座金２４、ナット２５を備える。

吸水弁２０は、中央にピストン棒７を通すための貫通穴を備えた円板であり、カラー２３は、中央にピストン棒７を通すための貫通穴を備えた円筒である。

ストッパ２２は、中央にピストン棒７を通すための貫通穴を備えた円板部２２ａと、この円板部２２ａの外周側から後方へ短尺に突出する円筒状の突出部２２ｂと、を備える。円板部２２ａには、前後方向に貫通し前後を連通する連通部としての通孔２２ｃが周方向に沿って複数個離間して設けられる。

そして、ピストン棒７の基端側（図示右側）から、吸水弁２０、カラー２３、ストッパ２２、座金２４がこの順に嵌装され、ピストン棒７の先端に形成された雄螺子７ａに対しナット２５が螺合し締め込まれることにより、吸水弁２０が、ピストン棒７に形成された大径の段差部７ｂに突き当てられ、これらの部材２０，２２，２３，２４が、段差部７ｂとナット２５の間に挟持・固定される。

弁座２１は、ピストンパッキン（弾性体）２１ａと、このピストンパッキン２１ａを保持するパッキン金具（支持金具）２１ｂと、を備え、吸水弁２０とストッパ２２との間のカラー２３に外挿される。

パッキン金具２１ｂは、略円筒状の本体部２１ｃと、本体部２１ｃの後端部において外方に向かって円環状に突出する鍔部２１ｄと、を有する。ピストンパッキン２１ａは、略円筒状を成し、パッキン金具２１ｂの本体部２１ｃの外周面と鍔部２１ｄの前側の面に密着し金具端部のかしめ等によりパッキン金具２１ｂに装着（保持）されている。そして、弁座２１のパッキン金具２１ｂの内周面とカラー２３の外周面との間に円環状の隙間Ｃ１が形成され、これにより、弁座２１が、吸水弁２０とストッパ２２との間のカラー２３の外側に遊嵌され、軸線方向に移動可能とされている。

このような構成を有する吸水弁機構１４にあっては、図２及び図３に示すように、ピストンパッキン２１ａがシリンダ３の内周面に摺接し、ストッパ２２の円板部２２ａ及び突出部２２ｂの外周面が、シリンダ３の内周面近くに位置すると共に、ストッパ２２の突出部２２ｂの後端が弁座２１のピストンパッキン２１ａの前側の面に対向する位置関係にある。そして、図２に示すように、ストッパ２２の突出部２２ｂの後端が弁座２１のピストンパッキン２１ａの前側の面に当接したときに、吸水弁２０とパッキン金具２１ｂの鍔部２１ｄの後端面との間に隙間Ｃ２が円環状に形成される構成とされている。

このような強制弁式ピストンポンプ１００において、クランク軸５が回転駆動するとピストン棒７がシリンダ３内を往復動し、上死点から下死点へ移動する吸水工程と、下死点から上死点へ移動する吐出工程を繰り返す。

ここで、吐出工程から吸水工程に切り替わると、図２に示すように、ピストン棒７が軸線方向後方へ移動し、吸水弁２０が弁座２１のパッキン金具２１ｂから離座し（軸線方向に離間し）、ストッパ２２の突出部２２ｂの後端と弁座２１のピストンパッキン２１ａとが当接する。このように、ストッパ２２の突出部２２ｂがピストンパッキン２１ａに当接するため、突出部２２ｂによる衝撃はピストンパッキン２１ａで緩衝される。

また、吸水弁２０の弁座２１からの離座により、吸水弁２０と弁座２１のパッキン金具２１ｂの鍔部２１ｄとの間に隙間Ｃ２が生じ、吸水弁２０が開となり、これにより、隙間Ｃ２と隙間Ｃ１とが連通し、さらに通孔２２ｃが連通する。この吸水弁２０の開により、吸水側マニホールド２の吸水口から流入した液体は、隙間Ｃ２を通して隙間Ｃ１に流入する。

そして、弁座２１は、ピストン棒７と共に軸線方向後方へ移動する吸水弁２０との間に隙間Ｃ２を維持し、そのピストンパッキン２１ａがシリンダ３の内周面に摺接した状態で、ピストン棒７と共に軸線方向後方へ移動するストッパ２２に連行されて軸線方向後方へ移動する。

ポンプ室１３では、ピストン棒７の軸線方向後方への移動により容積が増大し減圧されて負圧とされ、隙間Ｃ１に流入していた液体は、図示矢印の流路Ｒで示すように、通孔２２ｃを通りポンプ室１３へ吸引されて流入する。

また、吸水工程から吐出工程に移行すると、図３に示すように、ピストン棒７が軸線方向前方へ移動し、ストッパ２２の突出部２２ｂの後端と弁座２１のピストンパッキン２１ａとが離間し、吸水弁２０が弁座２１のパッキン金具２１ｂに着座し、吸水弁２０と弁座２１のパッキン金具２１ｂの鍔部２１ｄとの間の隙間Ｃ２がなくされ、吸水弁２０が閉となる。

そして、弁座２１は、ピストン棒７と共に軸線方向前方へ移動する吸水弁２０との当接を維持し、そのピストンパッキン２１ａがシリンダ３の内周面に摺接した状態で、吸水弁２０に連行されて軸線方向前方へ移動する。

ポンプ室１３では、ピストン棒７の軸線方向前方への移動により加圧され、吐出弁１５が開となり、ポンプ室１３内の液体は、吐出弁１５を介して、吐出側マニホールド４の吐出口から外部へ吐出される。そして、上述した吸水工程、吐出工程を繰り返す。

このように、本実施形態においては、吐出工程から吸水工程に切り替わりピストン棒７と共にストッパ２２が軸線方向後方へ移動する間、ストッパ２２の突出部２２ｂより内周側の部分である円板部２２ａと支持金具であるパッキン金具２１ｂとが離間しているため、円板部２２ａにパッキン金具２１ｂが当接して連通部である通孔２２ａの外周側が塞がれるということがなく、通孔２２ｃの流路面積を従来に比して大きくでき、急激な流速変化を防ぐことができる。その結果、噴流音を抑制できる。

また、ピストン棒７と共にストッパ２２が軸線方向後方へ移動するときに、突出部２２ｂが、パッキン金具２１ｂではなく弾性体であるピストンパッキン２１ａに当接するため、ピストンパッキン２１ａで衝撃が緩衝され、衝撃音を抑制できる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に効果的であるとして、シリンダ３の内周面に摺接するのをピストンパッキン２１ａとしているが、シール機能がある他の弾性体であっても勿論良い。

３…シリンダ、７…ピストン棒、２０…吸水弁、２１…弁座、２１ａ…ピストンパッキン（弾性体）、２１ｂ…パッキン金具（支持金具）、２２…ストッパ、２２ａ…円板部、２２ｂ…突出部、２２ｃ…通孔（連通部）、１００…強制弁式ピストンポンプ。

Claims

シリンダ（３）内を往復動するピストン棒（７）と、前記ピストン棒（７）に遊嵌され軸線方向に移動可能な支持金具（２１ｂ）と、前記支持金具（２１ｂ）の外周側に装着され前記シリンダ（３）内周面に摺接する弾性体（２１ａ）と、前記支持金具（２１ｂ）より軸線方向後側に位置し前記ピストン棒（７）に固定された吸水弁（２０）と、前記支持金具（２１ｂ）より軸線方向前側に位置し前記ピストン棒（７）に固定されると共に前後を連通する連通部（２２ｃ）を備えたストッパ（２２）と、を具備する強制弁式ピストンポンプ（１００）において、
前記ストッパ（２２）は、その外周側に、後方へ突出する突出部（２２ｂ）を有し、
前記ピストン棒（７）と共に前記ストッパ（２２）が軸線方向後方へ移動する間、前記ストッパ（２２）と共に前記支持金具（２１ｂ）及び前記弾性体（２１ａ）は、軸線方向後方へ移動し、この軸線方向後方へ移動している前記支持金具（２１ｂ）は、前記吸水弁（２０）と離間して前記吸水弁（２０）が開となり、前記ストッパ（２２）の前記突出部（２２ｂ）より内周側の部分（２２ａ）と前記支持金具（２１ｂ）は離間していることを特徴とする強制弁式ピストンポンプ（１００）。
前記ピストン棒（７）と共に前記ストッパ（２２）が軸線方向後方へ移動すると、前記突出部（２２ｂ）が前記弾性体（２１ａ）に当接することを特徴とする請求項１記載の強制弁式ピストンポンプ（１００）。