JP6290825B2 - 専用の脱気経路を備える油圧制御ダイアフラムポンプ - Google Patents

専用の脱気経路を備える油圧制御ダイアフラムポンプ Download PDF

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Description

本発明は、専用の脱気経路を備える油圧制御ダイアフラムポンプに関する。
油圧制御ダイアフラムポンプは、通常は、ポンプ圧送チャンバを有する第1の部分と、油圧制御流体で満たされている油圧チャンバが中に備えられており且つダイアフラムによってポンプ圧送チャンバから隔離されている第2の部分とを備える、投与ヘッド(dosage head)と、特定の平行移動軸線にしたがって油圧チャンバ内を平行移動する形にポンプのピストンを駆動するための手段を備える投与本体(dosage body)とを備える。
特にダイアフラムの損傷又はポンプの閉塞を防止するために、油圧チャンバ内の圧力の補正のための弁を、上記ポンプに装備することが一般的である。上記弁は、典型的には、ポンプの動作位置における油圧チャンバの最高点の付近に配置されており、及び、校正されたフラップ弁を介して油圧チャンバと連通している中空本体を備え、このフラップ弁は、流体の一部分を油圧チャンバからその弁の中空本体に放出するために、油圧チャンバ内の圧力が閾値圧力を超える時に開く。
さらに、この弁は、油圧チャンバ内に存在する気泡の脱気を実現することを可能にする。
しかし、この脱気が、特に、弁の中空本体に油圧チャンバを連結する流路の縮小した横断面のせいで、制限されることが判明している。したがって、場合によっては、気泡が、油圧チャンバの中に、又は、弁の中空本体に油圧チャンバを連結する流路の中に、押し込まれた状態のままである可能性がある。これは、例えば、投与本体が空気で満たされており、したがって、ピストンの平行移動の各移動毎に油圧チャンバの中に空気が少しずつ吸い込まれ、これによって油圧チャンバ内で気泡の比較的高い濃度が生じる、ポンプの場合に当てはまる。
しかし、油圧チャンバ内の流体中の気泡の存在と、油圧チャンバと連通している流路内の気泡の存在とが、ポンプの性能を著しく低下させる傾向があり、したがって特にポンプの出力の大きな損失を生じさせる傾向がある。この欠点は、小さい出力を有するポンプの場合にさらに著しくなる。
本発明の目的は、油圧制御流体中に存在している気体の連続的で且つ大幅な脱気を可能にする油圧制御ダイアフラムポンプを提案することである。
この目的を実現するために、油圧制御ダイアフラムポンプが提案され、この油圧制御ダイアフラムポンプは、
ポンプ圧送チャンバを有する第1の部分と、油圧制御流体で満たされている油圧チャンバが中に備えられており且つダイアフラムによってポンプ圧送チャンバから隔離されている第2の部分とを備える、投与ヘッドと、
平行移動軸線にしたがって油圧チャンバ内を平行移動する形にポンプのピストンを駆動するための手段を備える投与本体と、
第2の部分と投与本体との間の接合部においてピストン上に配置されている少なくとも1つのシールと、
ポンプの作動の位置において油圧チャンバの最高点の付近に配置されている圧力補正弁(pressure regularization valve)であって、フラップ弁を介して油圧チャンバと連通している中空本体を備え、このフラップ弁はその中空本体に向かう油圧チャンバの方向に開く圧力補正弁と、
油圧制御流体のための専用の脱気手段であって、少なくとも1つの脱気経路を備え、及び、この少なくとも1つの脱気経路は、上記経路の最低点を形成する脱気経路の第1の端部がピストンとシールとの間の接合部において開くように、且つ、上記経路の最高点を形成する脱気経路の第2の端部がフラップ弁の上方の弁本体の中に開くように、平行移動軸線に対して非平行である形で第2の部分内を延びる、脱気手段と、
を備える。
したがって、このポンプは、投与本体と第2の部分との間の境界の可能な限り近くに配置されている専用の脱気経路を備える。したがって、ピストンの平行移動の各移動毎に投与本体から第2の部分に流れる空気が、その弁の中空本体に容易に放出される。このことが、ポンプの連続的で且つ大幅な脱気を可能にする。
このことは、さらに、投与本体から油圧チャンバへの気泡の移動を制限する。したがって、油圧チャンバ内の気泡の量が限定された状態のままであるか、又は、存在しない。
したがって、このポンプの性能は非常に高く、及び、その性能は時間の経過に係わらず一定不変である。
本発明は、低出力ポンプがその油圧チャンバ内の空気圧の存在の影響をより受けやすいので、こうした低出力のポンプに特に適している。
本出願において、用語「高点(high point)」、「低点(low point)」、「より低い(lower)」、「より高い(higher)」、及び、「上方の(above)」等は、動作中のポンプの位置、即ち、ポンプが支持物上に支持されている位置を基準として理解されるべきであり、その弁は、この支持物とは反対側の方向に延びるように配置されているということを理解されたい。
本発明は、本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の説明を考慮して、より適切に理解されるだろう。添付図面に対する言及が行われるだろう。
投与本体の一部分だけが示されている、本発明による油圧制御ダイアフラムポンプの断面図である。 本発明の変形例による油圧制御ダイアフラムポンプの一部分の断面図である。
図1を参照すると、本発明による油圧制御ダイアフラムポンプは、この場合に、低出力で且つ中圧力又は高圧力のポンプである。
このポンプは、このポンプのダイアフラム3と共にポンプ圧送チャンバ4を画定する第1の部分2を備える投与ヘッド1を備える。このポンプ圧送チャンバ4は、フラップ弁ケース内に収容されている一方向フラップ弁が備えられている吸引流路5と配送流路6とによって、外部に連結されている。
この場合には、ダイアフラム3は肉厚のダイアフラムである。このダイアフラム3は、そのポンプの吸引過程の終了時のこのダイアフラムの状態に一致する休止時の形態(図示されている形態)から弾性的に変形可能である。このダイアフラム3の剛直性は、ポンプの吸引力がその休止状態に自ら戻るためのダイアフラム3の能力によって決定されるような剛直性である。例えば本出願人による仏国特許出願公開第FR 2 934 332号明細書におけるように、このタイプのダイアフラムは当業で公知であり、及び、本明細書ではさらに詳細に説明されることはない。
さらに、投与ヘッド1は、油圧チャンバ8が中に備えられている第2の部分7を備える。ポンプ圧送チャンバ4に面するダイアフラム3の反対側の面が後面として知られており、及び、油圧チャンバ8内に存在する油圧流体の圧力を受けている。ダイアフラム3の後面に到達するように油圧チャンバ8からの油圧流体が通過するための流路23も、第2の部分7内に設けられている。
ケーシング9の第1の端部9aがダイアフラム3に面し、且つ、ケーシング9の第2の端部9bが第2の部分7の外部に開くように、第2の部分7は、さらに、水平軸線Xに沿って第2の部分7内を延びるケーシング9を備える。ケーシング9はその外側横断面の局所的狭窄部10を備え、この狭窄部10は、第2の部分7と共に排出チャンバ(emptying chamber)を画定する。
第2の部分7は、さらに、ポンプの外部に上記排出チャンバ11を連結する排出流路12を備える。この排出流路12は、第2の部分7の下方端部において排出チャンバ11の第2の部分7内を垂直方向に延びる。
ピストン13の第1の端部13aが油圧チャンバ8の中に開き、且つ、ピストン13の第2の端部13bがケーシング9の外に開くように、ポンプが、さらに、ケーシング9内に受け入れられ且つ上記軸線Xに沿って延びるピストン13を備える。
ピストン13は、ピストン13が上記軸線Xに沿って油圧チャンバ8内で平行移動を行うことが可能であるように、モータと駆動装置とを備える駆動手段によって機械的に平行移動の形で駆動され、このモータと駆動装置はそれ自体としては既知であり、及び、本明細書では詳細に示されていない。
ピストン13を平行移動の形で駆動するための手段は、ポンプの投与本体14内に配置されている。さらに明確に述べると、この場合に、投与本体14は、第2の部分7に隣接している空洞15を備え、及び、この空洞15内では、ピストン13の第2の端部13bは、平行移動の形で駆動するための手段に連結されており、及び、上記空洞15は外気中にある。この場合には、第2の部分7は、第2の部分7と投与本体14との間の境界を画定するケーシング9の第2の端部9bによって、投与本体14と一体化されている。
第2の部分7が油圧制御流体で満たされているのに対して、投与本体14が空気で満たされているので、第2の部分7の気密度が確実なものにされなければならない。したがって、ポンプは、第2の部分7と投与本体14との間の接合部においてピストン13上に配置されているシール16を備える。この目的のために、レセプタクルがケーシング9の第2の端部9b内に備えられており、及び、シール16は上記レセプタクルの内側に配置されている。シール16はこの場合にはリップシール(lip seal)である。
したがって、このポンプはわずかな油圧制御流体だけしか備えない。さらに、投与ヘッド1又は投与本体14を事前に空にすることが不要なので、ポンプの他の部分から投与ヘッド1を容易に取り外すことが可能である。
さらに、ポンプは、油圧チャンバ8内に圧力補正弁17を備える。
この弁17は、この場合に、ポンプの動作位置における油圧チャンバ8の最高点の付近において第2の部分7上に配置されている。弁17は垂直方向に延び、及び、ケーシング9の上方において第2の部分7内に備えられているレセプタクル19内に支持されている下部部分18と、下部部分18上に支持されており且つ上記レセプタクル19の中に少なくとも部分的に延びる上部部分20とを備える。この場合には、上部部分20の下端が、下部部分18上のその固定のための内側ねじ山21と、第2の部分7上にその固定のための外側ねじ山22とを備える。
弁17は、さらに、校正されている放出フラップ弁24を備える。この場合に、フラップ弁24は、下部部分と上部部分との間の境界においてその弁17内に配置されている。したがって、フラップ弁24は、上部部分20と共に中空本体25を画定する。油圧チャンバ8内の圧力が、例えばねじによるフラップ弁24の校正の調節によって調節されることが可能である閾値を越える場合に、フラップ弁24は、油圧チャンバ8から中空本体25に向かう方向に開くように構成されている。弁17は、さらに主流路26を備え、この主流路26は、フラップ弁24の下方で開くように下部部分18内に備えられており、及び、第2の部分内に備えられているダクト27によって油圧チャンバ8に連結されている。
したがって、ポンプ圧送チャンバ4内で閉塞が生じる場合には、油圧チャンバ8内に収容されている油圧制御流体が、中空本体25の中に開くように、主流路26を経由し、その次に放出フラップ弁24を経由して、上記油圧チャンバ8から放出されることが可能である。したがって、弁17は、油圧チャンバ8内の過剰な圧力を低下させることを可能にする。
さらに、特にその流体がフラップ弁24を経由して油圧チャンバ8から出て行く時に、又は、油圧チャンバ8内のピストン13の移動中に出現する気泡の故に、又は、ピストン13の行程を変化させ且つしたがってポンプの容量を変化させるポンプの行程の調節の変動の故に、油圧チャンバ8内に収容されている油圧制御流体の体積が変動する。この欠点を取り除くために、弁17は、油圧チャンバ8内の油圧制御流体の漏洩を補償するための手段を備える。
既知の形で、上記手段は、再供給経路を備え、この再供給経路は、フラップ弁24からバイパスした主流路26に中空本体25を連結する。この目的のために、この場合には、再供給経路は、一方では、下部部分18と、その下部部分18の下端によって画定されている再供給体積29と、他方では第2の部分7の対応するレセプタクル19との間を、下部部分18の中を通って垂直方向に延びる第1の再供給流路28を備える。上記再供給流路は、さらに、上記再供給体積29から主流路26に垂直方向に延びる第2の流路30を備える。この第2の流路30は、さらに、自由であり且つ一方向性であり且つ連続している2つのボールフラップ弁(ball flap valve)31を備え、これら2つのフラップ弁31の開放方向が、中空本体25から油圧チャンバ8に向かう方向である。
ピストン13の後方への行程が、ダイアフラム3がその休止位置に弾性的に戻ることを可能にする。ピストン13がその後方の死点に到達し終わる前にこの位置に到達する場合には、油圧チャンバ8内で低圧力が生じ、その結果として、中空本体25から2つのフラップ弁31を連続的に通って吸い込まれる特定の体積の油圧流体の吸引が生じる。したがって、弁17は、さらに、油圧チャンバ8内の過剰に低い圧力を調節することを可能にする。
弁17は、さらに、フラップ弁24からバイパスする形に配置されており且つしたがって油圧チャンバ8内に存在することがある気泡の連続的な排気を可能にする、排気通路(venting passage)32を備え、その空気は、中空本体25に通じるように、主流路26と上記排気通路32とを経由して流れる。したがって、気泡の一部分が主流路26を経由して放出される。
主流路26は、弁17内の油圧チャンバ8内に収容されている気泡の排気を容易にするために、上記油圧チャンバ8の高点(high point)における空気の自然蓄積を利用するように、油圧チャンバ8の上方に配置されている。
このポンプは、さらに、油圧制御流体のための専用の脱気手段を備える。この専用の脱気手段は、第2の部分7内を延びる脱気経路を備える。
この場合には、脱気経路は、ピストンとシールとの間の接合区域においてその下端(low end)において開くように、及び、その上端(high end)において排出チャンバの中に開くように、ケーシング9内を横断方向に延びる第1の流路33を備える。この第1の流路33は、したがって、投与本体14から得られる空気を収集するために、投与本体14から得られる空気の吸入のための区域に対して可能な限り接近して配置されている。この場合に、したがって、第1の流路33は、弁17の方向に、且つ、軸線Xに対して横断方向に延びる。
この脱気経路は第2の流路34を備え、及び、この第2の流路34は、その下端において排出チャンバ11の中に開き、且つ、その上端において開放空気の中に開き、したがって、その取り扱いを容易化するように、第2の部分7内を横断方向に延びる。しかし、第2の流路34の上端はストッパ35によって閉じられている。第2の流路34は、実質的に第1の流路33の上端と同一の高さにおいて、排出チャンバ11の上部部分内で、第2の流路34の下端において、排出チャンバ11の中に開くように、配置されている。したがって、第1の流路33と第2の流路34は、排出チャンバ11によって連結されている。好ましいことに、第2の流路34は、その下端が第1の流路33の上端の上方で開き、これによってその2つの流路の間のより適切な連結を確実なものにし、及び、こうしてより効率的な脱気を確実なものにするように、設計されている。この場合には、したがって、第2の流路34は、軸線Xに対して横断方向に、弁17とは反対側の方向に延びる。
さらに、この脱気経路は第3の流路36を備え、及び、この第3の流路36は、その下端において、第2の流路34の上端において第2の流路34の中に開くように、且つ、その上端において、弁17を受け入れるレセプタクル19の中に開くように、第2の部分7内を横断方向に延びる。したがって、この第3の流路36は、弁17の方向に且つ軸線Xに対して横断方向に延びる。
脱気経路は、さらに、第4の流路37を備え、及び、この第4の流路37は、第3の流路36の上端の第1の端部に連結されるように、且つ、その第2の端部において中空本体25の中に開くように、その弁の上部部分20の壁の1つを通って延びる。この場合には、この第4の流路37は実質的に水平方向に延びる。
したがって、第1の流路33の下端は、脱気経路の第1の端部を形成し、及び、上記経路の最低点に位置しており、一方、第4の流路37の第2の端部は脱気経路の第2の端部を形成し、及び、上記経路の最高点に位置している。
ポンプが動作している時には、投与本体14から得られる空気が脱気経路によって連続的に排出され、及び、その空気は、中空本体25の中に開くように、第1の流路33と、第2の流路34と、第3の流路36と、第4の流路37との中を連続的に通過する。さらに、この脱気経路は、投与本体14から得られる空気がわずかしか又は全く油圧チャンバ8に到達しないように、シール16において直接的に空気を収集する。このことが、ポンプの性能の低下を防止する。さらに、脱気経路が弁17の上部部分20の中に開くので、再供給経路内には空気がわずかしか存在しないか又は全く存在せず、このことが、油圧チャンバ8の中への油圧流体の漏洩を補償する段階中に油圧チャンバ8内に気泡がわずかしか送り込まれないか又は全く送り込まれないことを確実なものにする。したがって、この専用の脱気手段は、油圧流体中に存在している空気の非常に効率的で且つ連続的な脱気を可能にする。
この場合に、脱気経路は、フラップ弁24の概ね上方で弁17の中に開くことによって、弁17の中へ空気を搬送するように形成されている。
したがって、ピストン13の行程が変更されても、脱気が常に効率的であるだろう。
典型的には、脱気経路は、第4の流路37(弁17の中に開く)と再供給体積29との間に収容される油圧流体の体積がポンプの最大容積よりも大きいように形成されている。
脱気経路のそれぞれの経路が、油圧チャンバ8を弁17に連結する流路よりも大きく、且つ、主流路26よりも大きい、横断面を有することが好ましい。脱気経路の上記流路の横断面は、気泡が上記脱気経路の内部に押し込まれた状態のままであることを防止することが可能であり、放出されるべき気泡は、脱気経路内において、より多い量である。
この場合には、脱気経路の第2の流路34は、さらに、脱気経路の第1の経路33と第3の流路36と第4の流路37とよりも大きい横断面を有する。脱気経路の第2の流路34は、典型的には、脱気経路の第1の流路33の横断面よりも2倍から4倍大きい横断面を有する。このことが、第1の流路33から第3の流路36に効率よく気泡を放出することを可能にする。
このように形成された本発明によるポンプでは、油圧制御流体は第2の部分7内にだけ存在する。したがって、この流体は、油圧チャンバ8と、通路流路23と、弁17に油圧チャンバ8を連結するダクト27と、主流路26との中に存在して圧力を受ける。この流体は、さらに、弁17の残り部分(中空本体25と再供給経路)内と、脱気経路内と、排出チャンバ11内と、排出流路12内において、大気圧よりも低いか又は大気圧に等しい圧力で存在している。
格段に、脱気されるべき空気の大半は第2の部分7と投与本体14との間の接合部に位置しており、及び、脱気経路を経由して放出され、及び、油圧チャンバ8内により少ない度合いで位置しており(又は、存在さえもしておらず)、及び、好ましくは、弁17を経由して、及び、特に主流路26と排気通路32とを経由して放出されることが好ましい。
したがって、本発明によるポンプは、油圧流体内に存在している空気の効率的で連続的な脱気を可能にし、及び、油圧チャンバ8内の過剰に大量の気泡が存在することを防止する。したがって、本発明によるポンプからの出力は、一定不変であり、正確であり、且つ、安定している。
本発明が上述の実施形態だけに限定されず、及び、様々な実施形態が、特許請求項によって定義される本発明の構成から逸脱することなしに実現されることが可能であるということを理解されたい。
特に、このポンプは、上述した形態以外の形態を有することが可能である。例えば、図2を参照すると、本発明の変形例(上述した実施形態と共通している要素が100を増分した同一の番号を有する)では、排出チャンバ111を再供給チャンバに連結するための流路140が、第2の部分107内に備えられている。典型的には、上記連結流路140は、再供給経路の下部部分の中に開き、及び、この場合には、再供給体積129の中に開く。望ましくは、連結流路140を経由してではなく、第2の流路134を経由して気泡が生じることを確実なものにする、上記脱気経路の第1の流路133と第2の流路134との間の最適化された配置の故に、このことが脱気経路を経由した良好な脱気を過剰に低減させることはない。
脱気経路は、さらに、示されている形態とは全く異なる形態を有することが可能である。例えば、上記経路は様々な数の流路を備えることが可能であり、及び、上記流路は様々な形に方向配置されることが可能である。例えば、第2の流路が、弁の方向において垂直方向に延びることが可能であり又は横断方向に延びることが可能である。第1の流路と第2の流路は、排出チャンバの介在なしに互いに連結されることが可能である。専用の脱気手段は、複数の脱気経路を備えることが可能である。
さらに、その弁は、示されている形態と全く異なる形態を有することが可能である。例えば、その弁は、本出願人による欧州特許出願公開第EP 2 394 056号明細書に説明されている弁であることが可能である。
ダイアフラムは、上述したダイアフラムとは異なることが可能である。このダイアフラムは、例えば、本出願人による仏国特許出願公開第FR 2 670 537号明細書と同第FR 2 934 332号明細書とに説明されている、2つの薄い金属壁で囲まれている厚い内壁を備える複合材料ダイアフラムであることが可能である。
このポンプは、さらに、ダイアフラムの破裂の検出のための装置を備えることも可能である。
この弁は、上述した排気通路とは異なる、油圧制御流体の脱気のための任意の既知の装置を備えることが可能である。

Claims (9)

  1. 油圧制御ダイアフラムポンプであって、
    ポンプ圧送チャンバ(3、103)を有する第1の部分(2、102)と、油圧制御流体で満たされている油圧チャンバ(8、108)が中に備えられており且つダイアフラム(3、103)によって前記ポンプ圧送チャンバから隔離されている第2の部分(7、107)とを有する、投与ヘッド(1、101)と、
    平行移動軸線(X)にしたがって前記油圧チャンバ内を平行移動する形にそのポンプのピストン(13、113)を駆動するための手段を備える投与本体(14、114)と、
    前記第2の部分と前記投与本体との間の接合部において前記ピストン上に配置されている少なくとも1つのシール(16、116)と、
    鉛直方向において前記油圧チャンバの上方に配置されている圧力補正弁(17、117)と、
    を備え、
    前記圧力補正弁(17、117)が、中空本体(25、125)を有し、前記中空本体(25)が、前記油圧チャンバから当該中空本体に向かう方向に開くフラップ弁(24、124)を介して前記油圧チャンバと連通しており、
    当該ポンプが更に、
    前記油圧制御流体のための専用の脱気手段であって、少なくとも1つの脱気経路(33、34、36、37、133、134、136、137)を備え、及び、前記少なくとも1つの脱気経路は、前記経路の鉛直方向における最下点を形成する前記経路の第1の端部が前記ピストンと前記シールとの間の接合部において開くように、且つ、前記経路の鉛直方向における最高点を形成する前記経路の第2の端部が前記フラップ弁の鉛直方向における上方で前記中空本体(25、125)の中に開くように、前記平行移動軸線に対して非平行である形で前記第2の部分内を延びる、脱気手段を備えるポンプ。
  2. 前記脱気経路は複数の流路(33、34、36、37、133、134、136、137)を備える、
    請求項1に記載のポンプ。
  3. 前記脱気経路は、
    第1の流路(33、133)であって、その一方の端部が前記脱気経路の第1の端部を形成し、及び、前記平行移動軸線に対して横断方向に延びる第1の流路と、
    前記第1の流路に連結されている第2の流路(34、134)であって、前記平行移動軸線に対して横断方向に延びる第2の流路と、
    前記第2の流路に連結されている第3の流路(36、136)であって、前記平行移動軸線に対して横断方向に延びる第3の流路と、
    前記第3の流路に連結されている端部と、前記脱気経路の第2の端部を画定する端部とを有する、第4の流路(37、137)と、
    を備える、
    請求項2に記載のポンプ。
  4. 前記第2の流路(34、134)の鉛直方向における下端と、前記第1の流路(33、133)の前記端部の他方とが、前記第2の部分(7、107)の排出チャンバ(11、111)の中に開く、
    請求項3に記載のポンプ。
  5. 前記第2の流路(34、134)の前記下端は、鉛直方向において、前記第1の流路(33、133)の他方の端部と概ね同一の高さにおいて、前記排出チャンバ(11、111)の上部部分内で前記排出チャンバの中に開く、
    請求項4に記載のポンプ。
  6. 前記第2の流路(34、134)の前記下端は、鉛直方向において、前記第1の流路(33、133)の他方の端部の上方において開く、
    請求項5に記載のポンプ。
  7. 前記第2の流路(34、134)は、前記平行移動軸線(X)に沿う方向において、前記圧力補正弁(17、171)から離れるように延び、
    前記第1の流路(33、133)と前記第3の流路(36、136)とは、前記平行移動軸線(X)に沿う前記方向において、前記圧力補正弁に向かって延びる、
    請求項3に記載のポンプ。
  8. 前記第2の流路(34、134)は、前記第1の流路(33、133)と前記第3の流路(36、136)と前記第4の流路(37、137)とよりも大きい横断面を有する、
    請求項3に記載のポンプ。
  9. 前記脱気経路は、前記油圧チャンバ(8、108)を前記圧力補正弁(17、117)に連結する流路の横断面よりも全体的に大きい横断面を有する、
    請求項1に記載のポンプ。
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