JP6145068B2 - 往復動ポンプ - Google Patents

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Description

本発明は、往復動ポンプに関する。
従来、往復ポンプとして、軸線方向前後を貫通する貫通孔を液体流通用として有する円板状のストッパ、及び、弁座が、シリンダ内を往復動するピストンロッドのその先端部の先端側、及び、この先端側より後側の基端側に、それぞれ固定され、シリンダの内周面に摺接するピストンパッキンを外周側に備えると共に当該ピストンパッキンを装着する環状体を内周側に備えた弁体が、ストッパと弁座との間においてピストンロッドに遊嵌され、これらのストッパ、弁座及び弁座により吸水弁が構成され、クランクケース内に収容されたクランク軸の回転駆動により、ピストンロッドが往復動し、ピストンロッドが後方(クランクケース側)に移動する吸水工程時においては、弁体がストッパに当接して吸水弁が開となり、シリンダの先端側且つピストン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水され、一方、ピストン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して吸水弁が閉となり、ポンプ室の液体が加圧されポンプ室に面する吐出弁が開となって液体が吐出される所謂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)。
この特許文献1に記載の強制弁式ピストンポンプにあっては、上記シリンダの一端側となる後端部がシリンダ元金具に嵌入されると共に、シリンダの他端側となる先端部がシリンダ先金具に嵌入される。そして、シリンダ先金具が、クランクケースに螺子込まれる複数本のボルトによって、クランクケースに向かって締め付けられることにより、クランクケース、シリンダ元金具、シリンダ及びシリンダ先金具がこの順に互いに固定される。すなわち、シリンダ先金具は、ボルトを介してクランクケースに固定される。
特開2006−29117号公報
ここで、上記特許文献1に記載の強制弁式ピストンポンプでは、吸水工程時において吸水弁が開となるときに弁体がストッパに当接して衝撃が生じ、吐出工程時において吸水弁が閉となるときに弁体が弁座に当接して衝撃が生じる。このような吸水弁の開閉時の衝撃は、シリンダを介してシリンダ先金具に伝幡する。また、吐出弁の開閉時に生じる衝撃も、当該吐出弁を収容し支持するシリンダ先金具に伝幡する。また、シリンダ先金具では、ピストンロッドの往復動時の圧力振動によって振動が生じる。
このような衝撃や振動は、シリンダ先金具からボルトを介してクランクケースに伝幡するため、クランクケースが拡声器となって全体から大きな音が放射され、騒音値が大きくなる。
そこで、本発明は、弁の開閉時の衝撃やシリンダ先金具の振動に起因した騒音を抑制できる強制弁式ピストンポンプを始めとした往復動ポンプを提供することを目的とする。
往復動部材(7)が、駆動部ケース(1)内に収容された駆動部(5,6)の駆動に従い、シリンダ(3)内を往復動することによって、シリンダ(3)の軸線方向前側に形成されたポンプ室(13)を加圧/減圧するポンプ作用を行うと共に、弁体(21,56)が弁座(20,55)に離座/着座し流路を開閉する弁(14,15)を備えた往復動ポンプ(100)において、シリンダ(3)の先端部を収容し支持すると共に弁(14,15)を支持するシリンダ先金具(4)と、シリンダ先金具(4)に設けられた貫通孔(64)を挿通して一端が駆動部ケース(1)に連結されたロッド部(30)を有すると共に、ロッド部(30)の他端に貫通孔(64)より大きい部分(69)及び貫通孔(64)とロッド部(30)との間に挿入された筒部(68)を備えるカラー(67)を有し、大きい部分(69)と駆動部ケース(1)との間にシリンダ先金具(4)を挟むようにして当該シリンダ先金具(4)を駆動部ケース(1)に連結する連結手段(80)と、を具備し、カラー(67)の筒部(68)が、ロッド部(30)の他端側に設けられた進入阻止部(34)に当接した状態で、大きい部分(69)とシリンダ先金具(4)との間に隙間(S)を有す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、シリンダ先金具(4)に設けられた貫通孔(64)を挿通し一端が駆動部ケース(1)に連結されたロッド部(30)の他端に、貫通孔(64)より大きい部分(69)が設けられ、この大きい部分(69)と駆動部ケース(1)との間にシリンダ先金具(4)が挟まれるようにして当該シリンダ先金具(4)が駆動部ケース(1)に連結され、この状態で、大きい部分(69)とシリンダ先金具(4)との間に隙間(S)が設けられているため、シリンダ先金具(4)は、上記隙間分の動きが許容される。このため、シリンダ先金具(4)に伝搬する弁(14,15)の開閉時の衝撃や、往復動部材(7)の往復動時の圧力振動によって生じるシリンダ先金具(4)の振動は、シリンダ先金具(4)が動くことにより吸収され、連結手段(80)を介して駆動部ケース(1)に伝搬され難くなる。このため、弁(14,15)の開閉時の衝撃やシリンダ先金具(4)の振動に起因した騒音を抑制できる。
ここで、弁(14,15)として吸水弁(14)及び吐出弁(15)を備え、吸水弁(14)は、往復動部材(7)のその先端部の先端側に固定されると共に、軸線方向前後を連通する連通孔(22c)を有するストッパ(22)と、先端部の基端側に固定された弁座である吸水弁弁座(20)と、吸水弁弁座(20)とストッパ(22)との間で往復動部材(7)に遊嵌され、その外周側にシリンダ(3)の内周面に摺接する弾性体(21a)及びその内周側に弾性体(21a)を保持する保持体(21b)を有する弁体である吸水弁弁体(21)と、を有し、吐出弁(15)は、シリンダ先金具(4)に収容され支持されると共にポンプ室(13)に面し、吸水弁(14)の開閉に伴い流路を閉開し、吸水弁(14)及び吐出弁(15)により強制弁式ピストンポンプが構成されていると、吸水弁弁体(21)がストッパ(22)に当接する吸水弁(14)開時の衝撃や、吸水弁弁体(21)が吸水弁弁座(20)に当接する吸水弁(14)閉時の衝撃は、シリンダ(3)を介してシリンダ先金具(4)に伝幡するが、この衝撃は、シリンダ先金具(4)が動くことにより吸収され、連結手段(80)を介して駆動部ケース(1)に伝搬され難くなる。また、吸水弁(14)の開閉に伴い生じる吐出弁(15)の閉開時の衝撃は、吐出弁(15)を収容し支持するシリンダ先金具(4)が動くことにより吸収され、連結手段(80)を介して駆動部ケース(1)に伝搬され難くなる。このため、吸水弁(14)及び吐出弁(15)の開閉時の衝撃に起因した騒音を抑制できる。
このように本発明によれば、弁の開閉時の衝撃やシリンダ先金具の振動に起因した騒音を抑制できる往復動ポンプを提供できる。
本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図である。 図1の往復動ポンプの要部を拡大して示す縦断面図である。 シリンダ先金具、シリンダ、シリンダ元金具を連結手段によりクランクケースに連結した状態を示す一部破断側面図である。 図3を左側から見たシリンダ先金具の正面図である。
以下、本発明による往復動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往復動ポンプを示す縦断面図、図2は、往復動ポンプの要部を拡大して示す縦断面図、図3は、シリンダ先金具、シリンダ、シリンダ元金具を連結手段によりクランクケースに連結した状態を示す一部破断側面図、図4は、図3を左側から見たシリンダ先金具の正面図である。本実施形態の往復動ポンプは、例えば、農業用動力噴霧機や洗浄機に用いられるものであり、ここでは、所謂強制弁式ピストンポンプとされている。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、駆動部ケースとしてのクランクケース1、シリンダ元金具2、シリンダ(シリンダパイプ)3、シリンダ先金具4をこの順に連結手段80(図3参照)により連結して備える。
クランクケース1の内部には、駆動部としてのクランク軸5及びコンロッド6が配置され、クランクケース1からシリンダ元金具2、シリンダ3に亘る内部には、往復動部材であるピストン棒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内を図示左右に往復動する。ここで、本実施形態では、コンロッド6、ピストン棒7、シリンダ3等は紙面垂直方向に並設され、3連式のポンプとされている。なお、図1及び図2において中心線Cより上側部分はクランク軸5の回転によりピストン棒7が前進して上死点に位置した状態を示し、中心線Cより下側部分はクランク軸5の回転によりピストン棒7が後退して下死点に位置した状態を示す。
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内の潤滑油のシリンダ元金具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。
シリンダ元金具2は、ピストン棒7の往復動を可能とする貫通孔を有し、当該シリンダ元金具2の後部内には、ピストン棒7が摺接しシリンダ元金具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が設けられる。
シリンダ3は円筒状に構成され、図2に示すように、その後端部が、シリンダ元金具2の先端部の円形の孔に内挿され段部50に突き当てられる。シリンダ3の後端部には、シリンダ元金具2に液密に接触し液体の漏洩を防止するためのOリング51が設けられる。
また、シリンダ3は、その先端部が、シリンダ先金具4の支持部72の円形の孔に内挿され、平座金52を介して段部53に突き当てられる。すなわち、シリンダ3は、シリンダ先金具4とシリンダ元金具2との間に挟持され支持されている。そして、シリンダ3の先端部には、シリンダ先金具4に液密に接触し液体の漏洩を防止するためのOリング54が設けられる。
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14が設けられる。
吸水弁14は、吸水弁弁座20、吸水弁弁座20に離座/着座する吸水弁弁体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。
吸水弁弁座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であり、軸線方向前後を連通する連通孔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、吸水弁弁座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、吸水弁弁座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。
吸水弁弁体21は、シリンダ3の内周面に摺接する略円筒状のピストンパッキン(弾性体)21aと、このピストンパッキン21aを保持する略円筒状のパッキン金具(保持体)21bと、を備え、吸水弁弁座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。なお、ここでは、特に好適であるとして、ピストンパッキン21aを用いているが、シール機能がある他の弾性体であっても勿論良い。
シリンダ先金具4内でポンプ室13の先端部には、ポンプ室13に面して吐出弁15が設けられる。吐出弁15は、吸水弁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ものである。
吐出弁15は、具体的には、吐出弁弁座55と、吐出弁弁座55に離座/着座する吐出弁弁体56と、吐出弁弁体56を吐出弁弁座55に向かって付勢する圧縮バネ57と、吐出弁弁体56を図示左側から覆うようにカップ状に構成され、その内部に上記圧縮バネ57を収容し当該圧縮バネ57の吐出弁弁体56側とは反対側の端部を支持すると共に、周壁に吐出口58を複数有する弁サック59と、図示左側から右側に向かって、弁サック59の周縁、吐出弁弁座55の周縁、パッキンリング60の周縁をこの順に収容し、これら弁サック59、吐出弁弁座55及びパッキンリング60の周縁を挟み込んで支持する弁ケース61と、を備える。
弁ケース61は、例えばゴム製であり、シリンダ先金具4の段部62と平座金52との間に挟持される。すなわち、吐出弁15は、シリンダ先金具4に収容され支持される。
さらに、シリンダ先金具4の吐出弁15より下流側の位置には、図1に示すように、吐出弁15の吐出口58より吐出される液体の圧力を調節するための調圧弁17が設けられる。調圧弁17は、吐出弁15からの液体が一定圧以上になると液体の一部を余水口に逃がし、これにより圧力を一定に保つものである。調圧弁17の圧力調節は、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り行われる。
さらにまた、シリンダ先金具4には、吐出弁15からの液体の脈動を緩衝する空気室18が設けられる。
そして、図3に示すように、シリンダ元金具2及びシリンダ先金具4には、シリンダボルト(ロッド部)30が挿通する貫通孔63,64がそれぞれ設けられる。このシリンダボルト30が挿通する貫通孔63,64は、紙面垂直方向に並設されたシリンダ3,3を四隅から囲む四箇所(図4参照)に設けられる。シリンダボルト30は、ここでは、図3に示すように、両端に雄螺子31,32をそれぞれ有するスタッドボルトである。そして、シリンダ元金具2の貫通孔63に対応してクランクケース1には、シリンダボルト30の一端の雄螺子31に螺合する螺子孔(雌螺子)65が設けられる。
シリンダ元金具2の貫通孔63には、シリンダボルト30が挿通され、シリンダ元金具2とシリンダボルト30の段部33との間に平座金71を介した状態で、シリンダボルト30の雄螺子31をクランクケース1の螺子孔65に螺合し螺子込むことにより、シリンダ元金具2がクランクケース1に連結され固定される。
ここで、特に本実施形態においては、シリンダ先金具4の貫通孔64とシリンダボルト30との間に、鍔付き円筒状のカラー67の円筒部68が挿入されている。そして、カラー67の鍔部69は、シリンダ先金具4の図示左側の外部に位置している。
また、シリンダボルト30には、カラー67の進入側となる先端部が当接し当該カラー67のそれ以上の進入を阻止する進入阻止部としての段部34が設けられている。
そして、フランジナット70の雌螺子66をシリンダボルト30の他端の雄螺子32に螺合しフランジナット70を締め込むことにより、フランジナット70がカラー67の鍔部69に当接すると共に、カラー67の先端部がシリンダボルト30の段部34に当接しそれ以上の進入が阻止され、カラー67の鍔部69とシリンダ先金具4との間に隙間Sを有する状態となっている。
ここで、シリンダボルト30、カラー67、フランジナット70により、上記連結手段80が構成されている。この連結手段80は、具体的には、シリンダ先金具4に設けられた貫通孔64を挿通して一端がクランクケース1に連結されたシリンダボルト30を有すると共に、シリンダボルト30の他端に貫通孔64より大きい部分であるカラー67の鍔部69を有し、鍔部69とクランクケース1との間にシリンダ先金具4を挟むようにして当該シリンダ先金具4をクランクケース1に連結するものである。
このような連結手段80によれば、シリンダ先金具4は、シリンダボルト30を介してクランクケース1に連結されるが完全には固定されず、上記隙間Sの分、動きが許容されるようになっている。なお、隙間Sは、上記動きの許容による悪影響が出ない程度に設定され、ここでは、コンマ数ミリ程度とされている。
このような構成を有する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の中心線Cより下側部分に示すように、ピストン棒7が軸線方向後方へ移動し、吸水弁弁座20から吸水弁弁体21が離座する(軸線方向に離間する)。そして、ストッパ22と吸水弁弁体21(パッキン金具21b)とが当接し、吸水弁弁体21は、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。
これにより、吸水弁14が開となり、シリンダ元金具2の吸水口から流入した液体は、ストッパ22の連通孔22cを通して、減圧され負圧となったポンプ室13へ流入する。この吸水弁14の開に伴い、吐出弁弁体56が吐出弁弁座55に当接し着座することにより吐出弁15が閉となる。
また、吸水工程から吐出工程に移行すると、図2の中心線Cより上側部分に示すように、ピストン棒7が軸線方向前方へ移動し、ストッパ22と吸水弁弁体21とが離間する。そして、吸水弁弁座20に吸水弁弁体21(パッキン金具21b)が当接して着座し、吸水弁弁体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弁座20に連行されて軸線方向前方へ移動する。
これにより、吸水弁14が閉となり、ポンプ室13は加圧され、この吸水弁14の閉に伴い、吐出弁弁体56が吐出弁弁座55から離間し離座することにより吐出弁15が開となり、ポンプ室13内の液体は、吐出弁15の吐出口58を介して調圧弁17へと吐出される。そして、上述した吸水工程、吐出工程が繰り返される。
ここで、吸水弁14の開時に吸水弁弁体21がストッパ22に当接することにより生じる衝撃や、吸水弁14の閉時に吸水弁弁体21が吸水弁弁座20に当接することにより生じる衝撃は、シリンダ3を介してシリンダ先金具4に伝幡するが、前述したように、本実施形態においては、シリンダ先金具4は、上記隙間Sにより動きが許容されるため、吸水弁14の開閉時の衝撃は、シリンダ先金具4が動くことにより吸収され、連結手段80を介してクランクケース1に伝搬され難くなっている。従って、吸水弁14の開閉時の衝撃に起因した騒音を抑制できる。また、吸水弁14の開閉に伴い生じる吐出弁15の閉開時の衝撃も、シリンダ先金具4が動くことにより吸収され、連結手段80を介してクランクケース1に伝搬され難くなっている。従って、吐出弁15の開閉時の衝撃に起因した騒音も抑制できる。また、ピストン棒7の往復動時の圧力振動によって生じるシリンダ先金具4の振動も、シリンダ先金具4が隙間Sにより動くことによって吸収され、連結手段80を介してクランクケース1に伝搬され難くなっている。従って、シリンダ先金具4の振動に起因した騒音も抑制できる。
また、調圧弁17においては噴流による流体力が生じ、この流体力が加振力となるが、この加振力も、調圧弁17を支持するシリンダ先金具4が隙間Sにより動くことによって吸収され、シリンダボルト30を介してクランクケース1に伝搬され難くなっている。従って、調圧弁17の加振力に起因した騒音も抑制できる。
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、特に好ましいとして、カラー67のそれ以上の進入を阻止する進入阻止部を階段状の段部34としているが、末広がりとなる傾斜面(円錐台の傾斜周面)としても良い。また、カラー67は、シリンダボルト30に固定され一体化されていても良い。
また、上記実施形態においては、カラーを鍔付きカラー67とし、当該カラー67の鍔部69を貫通孔64より大きい部分として、当該鍔部69とシリンダ先金具4との間に隙間Sを設けるようにしているが、鍔のない円筒状のカラーとし、フランジナット70の締め込みによりフランジナット70と円筒状のカラーの端部を当接させることで、貫通孔64より大きい部分をフランジナット70として当該フランジナット70とシリンダ先金具4との間に隙間を設けるようにしても良い。また、フランジナット70もフランジのない通常のナットとしても良い。
また、連結手段80は、上記構成に限定されるものではなく、シリンダ先金具4に設けられた貫通孔64を挿通して一端が駆動部ケースであるクランクケース1に連結されたロッド部30を有すると共に、ロッド部30の他端に貫通孔64より大きい部分69を有し、大きい部分69とクランクケース1との間にシリンダ先金具4を挟むようにして当該シリンダ先金具4をクランクケース1に連結するものであれば良い。
また、上記実施形態においては、特に好ましいとして、往復動ポンプを強制弁式ピストンポンプとしているが、往復動部材が、駆動部ケース内に収容された駆動部の駆動に従い、シリンダ内を往復動することによって、シリンダの軸線方向前側に形成されたポンプ室を加圧/減圧するポンプ作用を行うと共に、弁体が弁座に離座/着座し流路を開閉する弁を備えた往復動ポンプに対して適用できる。
1…クランクケース(駆動部ケース)、2…シリンダ元金具、3…シリンダ、4…シリンダ先金具、5…クランク軸(駆動部)、7…ピストン棒(駆動部)、13…ポンプ室、14…吸水弁、15…吐出弁、20…吸水弁弁座、21…吸水弁弁体、21a…ピストンパッキン(弾性体)、21b…パッキン金具(保持体)、22…ストッパ、22c…ストッパの連通孔、30…シリンダボルト(ロッド部)、55…吐出弁弁座、56…吐出弁弁体、64…シリンダ先金具の貫通孔、67…カラー、69…カラーの鍔部(大きい部分)、70…フランジナット、100…強制弁式ピストンポンプ(往復動ポンプ)、S…隙間。

Claims (2)

  1. 往復動部材(7)が、駆動部ケース(1)内に収容された駆動部(5,6)の駆動に従い、シリンダ(3)内を往復動することによって、前記シリンダ(3)の軸線方向前側に形成されたポンプ室(13)を加圧/減圧するポンプ作用を行うと共に、弁体(21,56)が弁座(20,55)に離座/着座し流路を開閉する弁(14,15)を備えた往復動ポンプ(100)において、
    前記シリンダ(3)の先端部を収容し支持すると共に前記弁(14,15)を支持するシリンダ先金具(4)と、
    前記シリンダ先金具(4)に設けられた貫通孔(64)を挿通して一端が前記駆動部ケース(1)に連結されたロッド部(30)を有すると共に、前記ロッド部(30)の他端に前記貫通孔(64)より大きい部分(69)及び前記貫通孔(64)と前記ロッド部(30)との間に挿入された筒部(68)を備えるカラー(67)を有し、前記大きい部分(69)と前記駆動部ケース(1)との間に前記シリンダ先金具(4)を挟むようにして当該シリンダ先金具(4)を前記駆動部ケース(1)に連結する連結手段(80)と、を具備し、
    前記カラー(67)の前記筒部(68)が、前記ロッド部(30)の他端側に設けられた進入阻止部(34)に当接した状態で、前記大きい部分(69)と前記シリンダ先金具(4)との間に隙間(S)を有することを特徴とする往復動ポンプ(100)。」
  2. 前記弁(14,15)として吸水弁(14)及び吐出弁(15)を備え、
    前記吸水弁(14)は、前記往復動部材(7)のその先端部の先端側に固定されると共に、軸線方向前後を連通する連通孔(22c)を有するストッパ(22)と、
    前記先端部の基端側に固定された前記弁座である吸水弁弁座(20)と、
    前記吸水弁弁座(20)と前記ストッパ(22)との間で前記往復動部材(7)に遊嵌され、その外周側に前記シリンダ(3)の内周面に摺接する弾性体(21a)及びその内周側に前記弾性体(21a)を保持する保持体(21b)を有する前記弁体である吸水弁弁体(21)と、を有し、
    前記吐出弁(15)は、前記シリンダ先金具(4)に収容され支持されると共に前記ポンプ室(13)に面し、前記吸水弁(14)の開閉に伴い流路を閉開し、
    前記吸水弁(14)及び吐出弁(15)により強制弁式ピストンポンプが構成されることを特徴とする請求項1記載の往復動ポンプ(100)。
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