JP6568613B1 - Water injection pump - Google Patents
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Abstract
【課題】水を吐出した後のプランジャを基準位置に復帰させるための圧縮ばねの水による腐食、損傷を回避しつつ小型かつ安価な注水ポンプを提供すること。【解決手段】本発明の一態様である注水ポンプは、ポンプケースとプランジャとを備え、ポンプケース内のプランジャを作動油の圧力を利用して吐出口側に移動させることにより、吐出対象の水を加圧して吐出するものである。ポンプケースは、プランジャの外周面とポンプケースの内周面との隙間を流下する水を排出するための排水ドレン部と、吐出対象の水を吐出した後のプランジャを、ポンプケースの吐出口側とは反対側に移動させることにより、吐出対象の水を吐出する前の基準位置に復帰させる空気ばねとを備える。空気ばねは、排水ドレン部よりも下側に位置でプランジャの外周面とポンプケースの内周面とに囲まれる空気室に、排水ドレン部の内部圧力よりも大きい圧力の空気を供給することによって構成される。【選択図】図1To provide a small and inexpensive water injection pump while avoiding corrosion and damage of a compression spring for returning a plunger after discharging water to a reference position. A water injection pump according to an aspect of the present invention includes a pump case and a plunger, and moves the plunger in the pump case to the discharge port side using the pressure of hydraulic oil, thereby discharging water to be discharged. Is pressurized and discharged. The pump case has a drainage drain portion for discharging water flowing down the gap between the outer peripheral surface of the plunger and the inner peripheral surface of the pump case, and the plunger after discharging the water to be discharged on the outlet side of the pump case. And an air spring that returns to a reference position before discharging water to be discharged. The air spring is provided by supplying air having a pressure larger than the internal pressure of the drainage drain portion to the air chamber surrounded by the outer peripheral surface of the plunger and the inner peripheral surface of the pump case at a position below the drainage drainage portion. Composed. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、注水ポンプに関するものである。 The present invention relates to a water injection pump.
従来、船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンには、シリンダ内に燃料を噴射するための燃料噴射ポンプが適用されている。一般に、燃料噴射ポンプは、中空円筒形状のポンプケースと、ポンプケース内に往復動可能に設けられるプランジャ(ピストン)とを備え、作動油の圧力を利用してプランジャをポンプケースの吐出口側に移動させることにより、燃料を加圧して吐出する。燃料噴射ポンプから吐出された燃料は、シリンダに設けられた燃料噴射弁に配管等を通じて圧送され、燃料噴射弁の噴射口からシリンダ内の燃焼室に噴射される。 Conventionally, a fuel injection pump for injecting fuel into a cylinder is applied to a marine diesel engine mounted on a marine vessel. In general, a fuel injection pump includes a hollow cylindrical pump case and a plunger (piston) that can be reciprocated in the pump case. The plunger is placed on the discharge port side of the pump case using the pressure of hydraulic oil. By moving, the fuel is pressurized and discharged. The fuel discharged from the fuel injection pump is pumped through a pipe or the like to a fuel injection valve provided in the cylinder, and is injected from the injection port of the fuel injection valve into the combustion chamber in the cylinder.
また、燃料噴射ポンプは、例えば特許文献1に開示されるように、ポンプケースの吐出口側とは反対側にプランジャを付勢する圧縮ばね(コイルばね)をポンプケース内に備えている。プランジャは、上記のように燃料を吐出した後、圧縮ばねの付勢力によってポンプケース内から作動油を押し出す方向に移動しながら、燃料を吐出する前の元の位置(以下、基準位置と適宜いう)に復帰する。 Further, as disclosed in, for example, Patent Document 1, the fuel injection pump includes a compression spring (coil spring) that biases the plunger on the side opposite to the discharge port side of the pump case. After the fuel is discharged as described above, the plunger moves in the direction in which the hydraulic oil is pushed out from the pump case by the urging force of the compression spring, and the original position before the fuel is discharged (hereinafter referred to as a reference position as appropriate). Return to).
ところで、船舶の分野においては、従来、舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物(NOx)を低減する手法の一つとして、水技術が提案されている。この水技術は、シリンダ内の燃焼室に水を添加することにより、燃焼室内での燃料の燃焼温度を下げてNOxの排出量を低減するものである。このような水技術には、通常、噴射前の燃料(燃料噴射弁等の燃料流通路内に存在する燃料柱)中に水を注入する、または、燃焼室へ水を単独で注入(噴射)する等のために、作動油の圧力を利用した油圧駆動式の注水ポンプが適用される。 By the way, in the field of ships, water technology has been proposed as one method for reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from marine diesel engines. In this water technology, by adding water to the combustion chamber in the cylinder, the combustion temperature of the fuel in the combustion chamber is lowered to reduce the NOx emission amount. In such water technology, water is usually injected into fuel before injection (fuel column existing in a fuel flow passage such as a fuel injection valve) or water is injected into the combustion chamber alone (injection). For this purpose, a hydraulically driven water injection pump using hydraulic oil pressure is applied.
油圧駆動式の注水ポンプは、例えば、上述した燃料噴射ポンプの構造を採用して吐出対象を燃料から水に置き換えることにより、簡易に構成することが可能である。しかしながら、このような注水ポンプでは、ポンプケース内に残留する水がプランジャの外壁面とポンプケースの内壁面との隙間を通って圧縮ばねと接触する場合があり、この場合、圧縮ばねが腐食して損傷する恐れがある。たとえ上記隙間をシール部材によって密閉したとしても、水の吐出毎に往復動を行うプランジャがシール部材上を繰り返し摺動することにより、シール部材が摩耗或いは損傷すると上記隙間の密閉を維持できなくなる恐れがある。このため、水を吐出した後のプランジャを基準位置に復帰させるための圧縮ばねに対して、水との接触に起因する腐食、損傷を防止するような対策をとる必要がある。例えば、圧縮ばねの材質をSUSにする等の対策をとることによって上記圧縮ばねの腐食を防止することはできる。しかしながら、この場合、注水ポンプ本体が大型化し、これに起因して、注水ポンプに掛かるコストが増大してしまう。さらには、注水ポンプの配置スペースの自由度が下がるという問題がある。 The hydraulically driven water injection pump can be simply configured by, for example, adopting the structure of the fuel injection pump described above and replacing the discharge target from fuel to water. However, in such a water injection pump, water remaining in the pump case may come into contact with the compression spring through a gap between the outer wall surface of the plunger and the inner wall surface of the pump case. In this case, the compression spring corrodes. There is a risk of damage. Even if the gap is sealed with a seal member, the plunger that reciprocates each time water is discharged repeatedly slides on the seal member, and if the seal member is worn or damaged, the seal of the gap may not be maintained. There is. For this reason, it is necessary to take measures to prevent corrosion and damage due to contact with water with respect to the compression spring for returning the plunger after discharging water to the reference position. For example, the corrosion of the compression spring can be prevented by taking measures such as using SUS as the material of the compression spring. However, in this case, the water injection pump main body becomes large, resulting in an increase in cost for the water injection pump. Furthermore, there exists a problem that the freedom degree of the arrangement space of a water injection pump falls.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、水を吐出した後のプランジャを基準位置に復帰させるための圧縮ばねの水による腐食、損傷を回避しつつ、小型かつ安価な注水ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is small and inexpensive water injection while avoiding corrosion and damage due to water of a compression spring for returning a plunger after discharging water to a reference position. The object is to provide a pump.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る注水ポンプは、ポンプケースと前記ポンプケース内に往復動可能に設けられるプランジャとを備え、作動油の圧力を利用して前記プランジャを前記ポンプケースの吐出口側に移動させることにより、前記ポンプケース内の吐出対象の水を加圧して吐出する注水ポンプにおいて、前記ポンプケースは、前記プランジャの外周面と前記ポンプケースの内周面との隙間を流下する水を排出するための排水ドレン部と、前記吐出対象の水を吐出した後の前記プランジャを、前記ポンプケースの吐出口側とは反対側に移動させることにより、前記吐出対象の水を吐出する前の基準位置に復帰させる空気ばねと、を備え、前記空気ばねは、前記プランジャの外周面と前記ポンプケースの内周面とに囲まれる空間であって前記排水ドレン部よりも下側に位置する空気室に、前記排水ドレン部の内部圧力よりも大きい圧力の空気を供給することによって構成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a water injection pump according to the present invention includes a pump case and a plunger provided in a reciprocating manner in the pump case, and utilizes the pressure of hydraulic oil. In the water injection pump that pressurizes and discharges water to be discharged in the pump case by moving the plunger toward the discharge port side of the pump case, the pump case includes an outer peripheral surface of the plunger and an inner portion of the pump case. By moving the drainage drain part for discharging water flowing down the gap between the peripheral surface and the plunger after discharging the water to be discharged to the side opposite to the discharge port side of the pump case, An air spring that returns to a reference position before discharging water to be discharged, and the air spring includes an outer peripheral surface of the plunger and an inner peripheral surface of the pump case. The air chamber located below the said drainage drain portion a space surrounded by, characterized in that it is constituted by supplying a large pressure of the air than the internal pressure of the drainage drain unit.
また、本発明に係る注水ポンプは、上記の発明において、前記ポンプケースは、前記空気室よりも下側に、前記ポンプケース内に残留する作動油を排出するための作動油ドレン部を備え、前記空気室は、上側の前記排水ドレン部と下側の前記作動油ドレン部との間に位置することを特徴とする。 Further, in the water injection pump according to the present invention, in the above invention, the pump case includes a hydraulic oil drain part for discharging hydraulic oil remaining in the pump case below the air chamber, The air chamber is located between the upper drainage drain portion and the lower hydraulic oil drain portion.
また、本発明に係る注水ポンプは、上記の発明において、前記排水ドレン部と前記空気室との間に設けられ、前記プランジャの外周面と前記ポンプケースの内周面との隙間と前記空気室との連通を閉塞する第1のシール部材と、前記空気室よりも下側に設けられ、前記ポンプケースの内部空間のうちの前記空気室よりも下側に位置する下側内部空間と前記空気室との連通を閉塞する第2のシール部材と、を備えることを特徴とする。 Further, the water injection pump according to the present invention is the water injection pump according to the above-mentioned invention, provided between the drainage drain part and the air chamber, and a gap between an outer peripheral surface of the plunger and an inner peripheral surface of the pump case, and the air chamber. A first seal member that closes communication with the air chamber, a lower internal space that is provided below the air chamber and that is located below the air chamber in the internal space of the pump case, and the air And a second seal member that closes communication with the chamber.
本発明によれば、水を吐出した後のプランジャを基準位置に復帰させるための圧縮ばねの水による腐食、損傷を回避しつつ、小型かつ安価な注水ポンプを提供することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a small and inexpensive water injection pump while avoiding corrosion and damage due to water of the compression spring for returning the plunger after discharging water to the reference position. .
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る注水ポンプの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。 Hereinafter, preferred embodiments of a water injection pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. Also, the drawings are schematic, and it should be noted that the relationship between the dimensions of each element, the ratio of each element, and the like may differ from the actual ones. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.
(注水ポンプの構成)
図1は、本発明の実施形態に係る注水ポンプの一構成例を示す断面模式図である。本実施形態では、この注水ポンプ10が舶用ディーゼルエンジン(図示せず)の燃料流通路内に水を注入するものである場合を例示する。なお、舶用ディーゼルエンジンの燃料流通路は、特に図示しないが、燃料噴射ポンプの吐出口から配管を通じて燃料噴射弁の噴射口に至る燃料の流通路である。燃料噴射ポンプは、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための燃料噴射弁に対して、配管等を通じて燃料を噴射する装置である。
(Composition of water injection pump)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a water injection pump according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the case where this
注水ポンプ10は、作動油の圧力を利用して水を吐出する油圧駆動式の注水ポンプであり、図1に示すように、ポンプケース1と、プランジャ6と、ポンプケース1とプランジャ6との隙間を閉塞するためのシールリング7、8と、プランジャ6の移動量(リフト量)を検出するための検出部9と、ポンプケース1内に水を供給するための給水部17とを備える。また、ポンプケース1は、排水ドレン部11と、作動油ドレン部12と、プランジャ6に付勢力を与える空気ばね13と、この空気ばね13を構成するための空気室14、空気流路15aおよび空気入出口15bとを備える。
The
ポンプケース1は、例えば、中空の円筒形状をなすポンプ用ケースであり、中空の円筒形状をなす複数の円筒状部材を組み合わせることによって構成される。本実施形態において、ポンプケース1は、図1に示すように、吐出部2と、取付台部3と、支持部4と、吐出弁部5とによって構成される。
The pump case 1 is, for example, a pump case having a hollow cylindrical shape, and is configured by combining a plurality of cylindrical members having a hollow cylindrical shape. In the present embodiment, the pump case 1 includes a
吐出部2は、図1に示すように、プランジャ6の水ピストン部6aを往復動可能に収容し得る内部空間を有する中空の円筒状部材である。吐出部2は、この内部空間のうち、吐出弁部5の下端部と水ピストン部6aの上端部とに囲まれる空間部分を吐出室2aとして有する。吐出室2aは、吐出対象の水を一時貯留する空間である。特に図示しないが、吐出部2は、ボルト等の連結部材によって支持部4と連結されている。
As shown in FIG. 1, the
取付台部3は、作動油の圧力を蓄積する蓄圧部等の作動油供給設備(図示せず)に注水ポンプ10を取り付けるためのケース部分である。図1に示すように、取付台部3は、例えば中空の円筒形状に形成され、プランジャ6を作動させる作動油を受け入れるための内部空間である作動油室3aを有する。作動油室3aは、プランジャ6の作動油ピストン部6bを往復動可能に収容し得るように形成される。特に図示しないが、取付台部3は、ボルト等の連結部材によって支持部4と連結されている。
The
支持部4は、ポンプケース1に設けられるプランジャ6および検出部9を支持するためのケース部分である。図1に示すように、支持部4は、例えば中空の円筒形状に形成され、プランジャ6の中途部(本実施形態では水ピストン部6aの下側部分、規制部6cおよび受力部6d)を往復動可能に収容し得る内部空間を有する。支持部4は、この内部空間のうち、上側のシールリング7と下側のシールリング8との間に位置する空間部分を空気室14として有し、この空気室14よりも下側に位置する空間部分を下側内部空間4aとして有する。支持部4は、プランジャ6の規制部6cおよび受力部6dが空気室14内に面するように、シールリング7、8を介してプランジャ6を軸方向F1に摺動可能に支持する。また、支持部4は、検出部9の検出端子が下側内部空間4aに収容されるように検出部9を支持する。
The support part 4 is a case part for supporting the plunger 6 and the
吐出弁部5は、図1に示すように、吐出部2の上端部に嵌合等によって取り付けられている。例えば、吐出弁部5は、中空の円筒形状に形成され、吐出部2の吐出室2aに通じる逆止弁5aと、逆止弁5aの出口側に通じる吐出口5bとを有する。また、吐出弁部5には、吐出口5bに通じる注水管(図示せず)が設けられている。逆止弁5aは、注水ポンプ10による水の吐出方向を所定の方向(図1では吐出室2a側から吐出口5b側への方向)に規制するとともに、この水の逆流を防止する。吐出口5bは、逆止弁5aを介して吐出室2aから吐出された水を注水管内へ導く。
As shown in FIG. 1, the discharge valve portion 5 is attached to the upper end portion of the
プランジャ6は、作動油の圧力を利用して吐出対象の水を加圧して吐出するためのものである。図1に示すように、プランジャ6は、水ピストン部6aと、作動油ピストン部6bと、規制部6cと、受力部6dと、テーパ部6eとによって構成される円柱状部材であり、ポンプケース1内に往復動可能に設けられる。
The plunger 6 is for pressurizing and discharging water to be discharged using the pressure of the hydraulic oil. As shown in FIG. 1, the plunger 6 is a columnar member constituted by a
水ピストン部6aは、吐出対象の水を加圧して吐出するための部分である。水ピストン部6aは、プランジャ6の軸方向F1の一端側(図1では上側)に設けられる。図1に示すように、水ピストン部6aは、吐出部2から支持部4に亘って連続するポンプケース1の内部空間に収容され、シールリング7を介して支持部4に支持される。水ピストン部6aは、シールリング7上を摺動しながらプランジャ6の軸方向F1に往復動する。この際、水ピストン部6aは、吐出室2aを圧縮する方向に移動して、吐出室2a内の水(すなわち吐出対象の水)を吐出すべく加圧する。本実施形態では、水ピストン部6aの上端面が吐出対象の水を加圧する加圧面となっている。
The
作動油ピストン部6bは、プランジャ6を作動させる作動油の圧力を受けるための部分である。作動油ピストン部6bは、プランジャ6の軸方向F1の他端側(図1では下側)に設けられる。図1に示すように、作動油ピストン部6bは、プランジャ6の軸方向F1に往復動し得るように取付台部3の内部空間(作動油室3a)に収容される。作動油ピストン部6bは、作動油室3aに供給された作動油の圧力を受け、この作動油の圧力によって、基準位置Psからプランジャ6の軸方向F1一端側に移動(上昇)する。本実施形態では、作動油ピストン部6bの下端面が作動油の圧力を受ける受圧面となっている。また、作動油ピストン部6bは、作動油室3a内の作動油を作動油供給設備側に押し出しながらプランジャ6の軸方向F1他端側に移動(下降)して、基準位置Psに復帰する。
The hydraulic
なお、基準位置Psは、注水ポンプ10が水を吐出する前におけるプランジャ6の元の位置である。プランジャ6は、基準位置Psを起点として軸方向F1に往復動する。本実施形態において、基準位置Psは、例えば、プランジャ6の下端面(すなわち作動油ピストン部6bの下端面)の高さ位置によって決められる。
The reference position Ps is the original position of the plunger 6 before the
規制部6c、受力部6dおよびテーパ部6eは、プランジャ6の軸方向F1に沿って水ピストン部6aと作動油ピストン部6bとの間に設けられる。図1に示すように、規制部6cは、水ピストン部6aよりも大きい外径を有するように水ピストン部6aの下端部に形成される。規制部6cは、プランジャ6がポンプケース1の吐出口5b側(軸方向F1の上側)に移動する際、空気室14の内壁面に当接することによって、プランジャ6の吐出口5b側への移動範囲を規制する。
The restricting
受力部6dは、図1に示すように、規制部6cよりも大きい外径を有するように規制部6cの下端部に形成される。本実施形態では、この受力部6dの上側縁部が、空気ばね13の付勢力を受ける部分となる。受力部6dは、プランジャ6がポンプケース1の吐出口5b側に移動する際、空気ばね13の付勢力に抗して吐出口5b側に移動する。また、受力部6dは、プランジャ6が基準位置Psに復帰する際、空気ばね13の付勢力を受けて基準位置Ps側に移動する。
As shown in FIG. 1, the
テーパ部6eは、図1に示すように、プランジャ6の軸方向F1の上側から下側に向かって外径が減少変化するように受力部6dと作動油ピストン部6bとの間に形成される。テーパ部6eは、検出部9によるプランジャ6のリフト量の検出に用いられる。
As shown in FIG. 1, the
上述したような構成を有するプランジャ6は、作動油ピストン部6bによって作動油の圧力を受けることにより、この作動油の圧力を利用してポンプケース1の吐出口5b側に移動する。これにより、プランジャ6は、水ピストン部6aによって吐出室2a内の水を吐出すべく加圧する。また、プランジャ6は、受力部6dによって空気ばね13の付勢力を受けることにより、この付勢力を利用して吐出口5b側とは反対側に移動する。これにより、プランジャ6は、作動油ピストン部6bによって作動油室3a内の作動油を押し出して基準位置Psに復帰する。
The plunger 6 having the configuration as described above moves to the
シールリング7、8は、ポンプケース1の内周面とプランジャ6の外周面との隙間(以下、ポンプケース内の隙間と適宜略す)を閉塞するためのシール部材である。図1に示すように、シールリング7(第1のシール部材)は、例えばポンプケース1の支持部4の内周面に沿って形成された凹部に嵌め込む等により、排水ドレン部11(例えば排水収集部11a)と空気室14との間に設けられる。ここで、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18は、ポンプケース1の内部空間において、プランジャ6の中途部の外周面とポンプケース1の支持部4の内周面とに囲まれた空間である空気室14と連続している。シールリング7は、このようなポンプケース1内の隙間18と空気室14との連通を閉塞する。これにより、シールリング7は、排水ドレン部11と空気室14との間の位置において、ポンプケース1内の隙間18と空気室14とを気密に分離する。
The seal rings 7 and 8 are seal members for closing a gap between the inner peripheral surface of the pump case 1 and the outer peripheral surface of the plunger 6 (hereinafter abbreviated as a gap in the pump case as appropriate). As shown in FIG. 1, the seal ring 7 (first seal member) is fitted into a recess formed along the inner peripheral surface of the support portion 4 of the pump case 1, for example. It is provided between the waste
また、図1に示すように、シールリング8(第2のシール部材)は、例えばプランジャ6の受力部6dの外周面に沿って形成された凹部に嵌め込む等により、空気室14よりも下側に設けられる。ここで、空気室14の下側は、ポンプケース1の支持部4における下側内部空間4aと連続している。シールリング8は、このような下側内部空間4aと空気室14との連通を閉塞する。これにより、シールリング8は、図1に示すように作動油ドレン部12に面する下側内部空間4aと空気室14とを気密に分離する。
Further, as shown in FIG. 1, the seal ring 8 (second seal member) is inserted into a recess formed along the outer peripheral surface of the
検出部9は、注水ポンプ10による水の1回の吐出におけるプランジャ6のリフト量を検出するための装置である。図1に示すように、検出部9は、プランジャ6のテーパ部6eと面するようにポンプケース1の支持部4に支持されている。本実施形態では、一対の検出部9が、ポンプケース1の下側内部空間4aにおいてテーパ部6eを挟んで互いにプランジャ6の径方向F2に対向するように配置されている。検出部9は、プランジャ6の移動(リフト)によって変化するテーパ部6eとの距離を検出(計測)する。プランジャ6のリフト量は、この検出された距離とテーパ部6eの傾斜角度とをもとに算出される。なお、上記リフト量は、注水ポンプ10による1回の水吐出において吐出対象の水を加圧する方向(本実施形態では上方向)に移動するプランジャ6の移動量の一例である。
The
排水ドレン部11は、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18を流下する水を排出するためのものである。図1に示すように、排水ドレン部11は、排水収集部11aと排水路11bとによって構成され、ポンプケース1の空気室14よりも上側の部位に設けられる。排水収集部11aは、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18と通じるように、ポンプケース1の支持部4(本実施形態では吐出部2と支持部4との接合の境界部分)に設けられる。排水収集部11aは、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18を流下する水を収集する。排水路11bは、排水収集部11aとポンプケース1の外部とを連通させるように支持部4に設けられる。特に図示しないが、この排水路11bの出口部には排水管が接続されている。排水ドレン部11は、吐出室2a内の水のうち、注水ポンプ10から吐出されずにポンプケース1内の吐出室2aから隙間18に漏れて隙間18を流下する水を排水収集部11aに収集し、収集した水をポンプケース1内から排水路11bを通じて外部の配水管に排出する。
The
作動油ドレン部12は、ポンプケース1内に残留する作動油を排出するためのものである。図1に示すように、作動油ドレン部12は、作動油収集部12aと作動油排出路12bとによって構成され、ポンプケース1の空気室14よりも下側の部位に設けられる。作動油収集部12aは、ポンプケース1の下側内部空間4aと通じるように、ポンプケース1の所定部位(本実施形態では支持部4と取付台部3との接合の境界部分)に設けられる。作動油収集部12aは、作動油室3aから作動油ピストン部6bの外周面を伝わって下側内部空間4aに漏れた作動油を収集する。作動油排出路12bは、作動油収集部12aとポンプケース1の外部とを連通させるようにポンプケース1(本実施形態では取付台部3)に設けられる。特に図示しないが、この作動油排出路12bの出口部には作動油排出管が接続されている。作動油ドレン部12は、作動油室3a内の作動油のうち、注水ポンプ10から押し出されずにポンプケース1の下側内部空間4aに残留する作動油を作動油収集部12aに収集し、収集した作動油をポンプケース1内から作動油排出路12bを通じて外部の作動油排出管に排出する。本実施形態では、作動油排出管に排出された利用済みの作動油は、再利用せずに廃棄される。
The hydraulic
空気ばね13は、基準位置Ps側に付勢する付勢力をプランジャ6に与えるためのものである。図1に示すように、空気ばね13は、ポンプケース1内に形成された空気室14内の空気によって構成される。空気室14は、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面とに囲まれる空間であって、排水ドレン部11よりも下側(例えば排水収集部11aよりも下側)に位置する。本実施形態では、空気室14は、上側の排水ドレン部11と下側の作動油ドレン部12との間に位置する。また、空気室14の上側はシールリング7によって閉塞され、空気室14の下側はシールリング8によって閉塞されている。空気ばね13は、排水ドレン部11の内部圧力よりも大きい圧力の空気を空気室14に供給することによって構成される。例えば、排水ドレン部11の内部圧力が大気圧である場合、空気室14には0.5MPaの空気が供給される。このような空気ばね13は、プランジャ6の受力部6dに対して上記の付勢力を与える。空気ばね13は、吐出対象の水を吐出した後のプランジャ6(すなわち吐出室2aを圧縮する方向に移動した後のプランジャ6)を、この受力部6dに与えた付勢力によってポンプケース1の吐出口5b側とは反対側に移動させる。これにより、空気ばね13は、このプランジャ6を吐出対象の水を吐出する前の基準位置Psに復帰させる。
The
また、ポンプケース1(本実施形態では支持部4)には、空気室14に対する空気の出し入れを行うための空気流路15aおよび空気入出口15bが設けられる。図1に示すように、ポンプケース1の空気入出口15bが形成された部分には、空気配管16が連結されている。空気流路15aは、空気入出口15bを介して空気室14と空気配管16とを連通する。空気入出口15bは、例えばオリフィス等の開口寸法が小さい開口部材によって構成される。空気入出口15bは、空気室14内の空気の圧力(すなわち空気ばね13の空気圧)を所定値以上に保ちながら、空気流路15aを介した空気室14と空気配管16との空気の出し入れを可能にする。本実施形態では、空気室14内の空気の圧力は、排水ドレン部11に通じるポンプケース1内の隙間18の内部圧力や作動油ドレン部12に通じる下側内部空間4aの内部圧力よりも大きい。
The pump case 1 (the support portion 4 in the present embodiment) is provided with an
給水部17は、ポンプケース1の吐出室2a内に水を供給するためのものであり、吐出室2aに通じるようにポンプケース1に設けられる。吐出対象の水は、水タンク(図示せず)の配管等を通じて給水部17から吐出室2aに供給される。吐出室2aには、注水ポンプ10による水の吐出が行われる都度、給水部17を通じて吐出対象の水が供給(補給)される。
The
(注水ポンプの動作)
図2は、本発明の実施形態に係る注水ポンプの動作を説明するための図である。本実施形態において、注水ポンプ10は、作動油の圧力を利用してプランジャ6をポンプケース1の吐出口5b側に移動させることにより、ポンプケース1内の吐出対象の水を加圧して吐出する。
(Operation of water injection pump)
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the water injection pump according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, the
詳細には、図2に示すように、注水ポンプ10は、水の吐出を行う前の段階において、プランジャ6を基準位置Psに位置させた状態(状態1)となっている。この際、ポンプケース1の吐出室2aには、給水部17を介して吐出対象の水が供給される。これにより、吐出室2aは、吐出対象の水で満たされた状態となっている。また、空気室14には、空気配管16から空気入出口15bと空気流路15aとを通じて所定値以上の圧力の空気が供給される。これにより、空気室14内には、プランジャ6を基準位置Ps側に付勢する空気ばね13が構成される。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
続いて、注水ポンプ10が水の吐出を行う際、ポンプケース1の作動油室3aには、作動油供給設備の制御弁(図示せず)等を通じて作動油が供給される。プランジャ6は、作動油室3a内の作動油の圧力を作動油ピストン部6bで受け、この作動油の圧力を利用して、ポンプケース1の吐出口5b側に移動(図1に示す軸方向F1に上昇)する。この際、プランジャ6は、水ピストン部6aの外周面をポンプケース1の内周面のシールリング7に摺動させ且つ受力部6dのシールリング8をポンプケース1の内周面に摺動させながら、受力部6dに与えられる空気ばね13の付勢力に抗して移動する。これにより、プランジャ6は、吐出室2a内の水(吐出対象の水)を水ピストン部6aで加圧(例えば15MPa程度に加圧)する。加圧された吐出対象の水は、逆止弁5aを押し開けて吐出口5bに流れ、吐出口5bから注水管(図示せず)を通じて舶用ディーゼルエンジンの燃料流通路内(図示せず)に注入される。このような注水ポンプ10による水の吐出は、作動油室3aに作動油が供給されている期間、すなわち、作動油の圧力を利用してプランジャ6が移動して吐出室2a内の水を加圧している期間、継続して行われる。この水の吐出により、柱状の燃料と柱状の水とが上記燃料流通路に沿って交互に存在した状態になる。この結果、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料と水とを層状に噴射することが可能となる。
Subsequently, when the
上述したプランジャ6の移動に伴い、空気ばね13は、受力部6dによって押圧される。この際、空気ばね13を構成する高圧の空気は、空気室14から空気流路15aと空気入出口15bとを通じて空気配管16に流出する。プランジャ6は、基準位置Psからリフト位置P1まで移動した状態(状態2)となる。このプランジャ6の移動量(リフト量)は、検出部9によって検出される。また、このプランジャ6の移動は、規制部6cと空気室14との接触によって規制される。
With the movement of the plunger 6 described above, the
その後、作動油室3a内への作動油の供給が停止された場合、注水ポンプ10による1回分の水の吐出が終了する。この際、空気室14には、再び、空気配管16から空気入出口15bと空気流路15aとを通じて所定値以上の圧力の空気が供給される。この空気室14内に供給された空気によって構成される空気ばね13は、基準位置Ps側への付勢力を受力部6dに与えることにより、プランジャ6を基準位置Ps側へ移動させる。プランジャ6は、この空気ばね13の付勢力により、作動油室3a内の作動油(上述した水の吐出に利用された後の作動油)を作動油室3aからポンプケース1の外部(作動油供給設備側)へ押し出しながら、リフト位置P1から基準位置Psに向かって移動する。この結果、プランジャ6は、水ピストン部6aによる吐出室2aの圧縮(水の加圧)を解除するとともに、図2に示す状態1のように、水の吐出が行われる前の基準位置Psに復帰する。吐出室2aには、給水部17を介して吐出対象の水が供給され、これにより、吐出室2aは、吐出対象の水で満たされた状態に戻る。
Thereafter, when the supply of the hydraulic oil into the
(空気ばねの作用)
図3は、本発明の実施形態における空気ばねの作用を説明するための図である。本実施形態において、空気ばね13は、上述したように、プランジャ6の受力部6dに付勢力を作用させ、これにより、プランジャ6をポンプケース1の吐出口5b側とは反対側に移動させて基準位置Psに復帰させる。この作用に加え、空気ばね13は、吐出室2aからプランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18を流下する水がポンプケース1内の作動油と混ざり合うことを防止する。
(Action of air spring)
FIG. 3 is a view for explaining the action of the air spring in the embodiment of the present invention. In the present embodiment, as described above, the
詳細には、図3に示すように、空気室14には、所定値以上の圧力の空気が供給されることによって空気ばね13が構成されている。空気ばね13の空気圧は、排水ドレン部11の内部圧力よりも大きい。すなわち、空気ばね13の空気圧は、排水ドレン部11の排水収集部11aおよび排水路11bに通じるポンプケース1内の隙間18の内部圧力よりも大きい。また、空気ばね13の空気圧は、作動油ドレン部12の内部圧力よりも大きい。すなわち、空気ばね13の空気圧は、作動油ドレン部12の作動油収集部12aおよび作動油排出路12bに通じるポンプケース1内の下側内部空間4aの内部圧力よりも大きい。
Specifically, as shown in FIG. 3, an
また、図3に示すように、空気室14の上側はシールリング7によって閉塞され、空気室14の下側はシールリング8によって閉塞されている。上側のシールリング7は、排水ドレン部11よりも下側の位置において、ポンプケース1内の隙間18と空気室14とを液密(好ましくは気密)に分離している。下側のシールリング8は、作動油ドレン部12よりも上側の位置において、ポンプケース1の下側内部空間4aと空気室14とを液密(好ましくは気密)に分離している。
As shown in FIG. 3, the upper side of the
ここで、ポンプケース1内では、吐出室2a(図1参照)内に供給された吐出対象の水の一部が、吐出されずに吐出室2aからプランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18に漏れる場合がある。このポンプケース1内の隙間18に漏れた水19は、図3に示すように、空気室14側に向かって隙間18を流下する。隙間18内の水19の流下は、通常、上側のシールリング7の作用によって塞き止められる。この結果、隙間18内の水19は、空気室14内に侵入することなく排水収集部11a内に流入し、排水路11bを通じてポンプケース1の外部に排出される。すなわち、ポンプケース1内では、隙間18内の水19が空気室14を通過することもなければ下側内部空間4aに流入することもない。したがって、隙間18内の水19は、下側内部空間4aに面する検出部9と接触することもなければ、作動油ドレン部12内の作動油や作動油室3a内の作動油と混ざり合うこともない。
Here, in the pump case 1, a part of the water to be discharged supplied into the
仮に、上側のシールリング7がプランジャ6の摺動等によって摩耗或いは損傷した場合、上側のシールリング7は、ポンプケース1内の隙間18を流下する水19を塞き止めきれない恐れがある。このような場合であっても、空気ばね13は、その空気圧によって隙間18内の水19の流下を塞き止めるとともに、この隙間18から排水収集部11a側へ水19を押し流すことができる。このようにして、空気ばね13は、隙間18内の水19が空気室14を通過して下側内部空間4aに流入することを防止する。この結果、検出部9が水19と接触して故障する事態を防止できるとともに、ポンプケース1内の作動油に水19が混入する事態を防止することができる。また、下側のシールリング8がプランジャ6の摺動等によって損傷した場合であっても、空気ばね13は、その空気圧によって下側内部空間4aから空気室14への作動油の侵入を防止することができる。この場合も、空気ばね13は、ポンプケース1内の作動油と水19との混合を防止することができる。
If the
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る注水ポンプ10では、ポンプケース1内のうち、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面との隙間18を流下する水19を排出する排水ドレン部11よりも下側の位置に、プランジャ6の外周面とポンプケース1の内周面とに囲まれる空気室14を形成し、この空気室14に排水ドレン部11の内部圧力よりも大きい圧力の空気を供給することによって空気ばね13を構成し、吐出対象の水を吐出した後のプランジャ6を、空気ばね13の付勢力により、吐出対象の水を吐出する前の基準位置Psに復帰させるようにしている。
As described above, in the
このため、コイルばね等の圧縮ばねを用いなくとも、水を吐出すべく吐出口側へ移動させたプランジャを移動前の基準位置に復帰させることが可能な注水ポンプを簡易に構成することができる。この結果、水を吐出した後のプランジャを基準位置に復帰させるために従来用いられる圧縮ばねに対する腐食・損傷の対策をとる必要が無く、小型かつ安価な注水ポンプを提供することができる。 For this reason, even if it does not use compression springs, such as a coil spring, the water injection pump which can return the plunger moved to the discharge outlet side to discharge water to the standard position before movement can be constituted simply. . As a result, it is not necessary to take measures against corrosion and damage to the compression springs conventionally used to return the plunger after discharging water to the reference position, and a small and inexpensive water injection pump can be provided.
また、空気ばね13は、排水ドレン部11の内部圧力よりも大きい圧力の空気によって構成されている。このため、たとえ空気室14の上側に設けられたシールリング7が損傷した場合であっても、排水ドレン部11に通じるポンプケース1内の隙間18を流下する水19を、空気ばね13の空気圧によって塞き止めることができる。これにより、隙間18内の水19が空気室14を通過してポンプケース1の下側内部空間4aに流入することを防止することができる。この結果、下側内部空間4aに面する検出部9等の設備が水19と接触して故障する事態を防止できるとともに、ポンプケース1内の作動油に水19が混入する事態を防止することができる。
Further, the
また、本発明の実施形態に係る注水ポンプ10では、ポンプケース1内のうちの空気室14よりも下側の位置に、ポンプケース1内に残留する作動油を排出するための作動油ドレン部12を設け、空気室14が上側の排水ドレン部11と下側の作動油ドレン部12との間に位置するようにしている。このため、ポンプケース1内の隙間18を流下する水19が空気室14を通過して作動油ドレン部12内に侵入することを、空気ばね13の空気圧によって防止することができる。これにより、たとえ空気室14の上下に設けられたシールリング7、8が損傷した場合であっても、作動油ドレン部12内の作動油に水19が混入することを防止することができる。
Moreover, in the
また、本発明の実施形態に係る注水ポンプ10では、排水ドレン部11と空気室14との間に、ポンプケース1内の隙間18と空気室14との連通を閉塞するシールリング7を設け、空気室14よりも下側に、ポンプケース1の下側内部空間4aと空気室14との連通を閉塞するシールリング8を設けている。このため、排水ドレン部11よりも下側の位置でポンプケース1内の隙間18と空気室14とを上側のシールリング7によって液密(好ましくは気密)に分離することができ、作動油ドレン部12よりも上側の位置でポンプケース1の下側内部空間4aと空気室14とを下側のシールリング8によって液密(好ましくは気密)に分離することができる。この結果、所定値以上の空気圧を有する空気ばね13を空気室14内に簡易に構成することができる。
In addition, in the
なお、上述した実施形態では、空気室14の上下にシールリング7、8を設けていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、ポンプケース1内の隙間18を流下する水19を、シールリング7、8を用いずに空気ばね13の空気圧によって塞き止めるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the seal rings 7 and 8 are provided above and below the
また、上述した実施形態では、作動油ドレン部12から作動油排出管に排出された利用済みの作動油を再利用せずに廃棄する場合を例示していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、作動油ドレン部12から作動油排出管に排出された利用済みの作動油は、タンク等に回収して注水ポンプ10等の油圧駆動式の設備を作動させる作動油として再利用してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the used hydraulic oil discharged from the hydraulic
また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Further, the present invention is not limited by the above-described embodiment, and the present invention includes a configuration in which the above-described constituent elements are appropriately combined. In addition, other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.
1 ポンプケース
2 吐出部
2a 吐出室
3 取付台部
3a 作動油室
4 支持部
4a 下側内部空間
5 吐出弁部
5a 逆止弁
5b 吐出口
6 プランジャ
6a 水ピストン部
6b 作動油ピストン部
6c 規制部
6d 受力部
6e テーパ部
7、8 シールリング
9 検出部
10 注水ポンプ
11 排水ドレン部
11a 排水収集部
11b 排水路
12 作動油ドレン部
12a 作動油収集部
12b 作動油排出路
13 空気ばね
14 空気室
15a 空気流路
15b 空気入出口
16 空気配管
17 給水部
18 隙間
19 水
F1 軸方向
F2 径方向
P1 リフト位置
Ps 基準位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ポンプケースは、
前記プランジャの外周面と前記ポンプケースの内周面との隙間を流下する水を排出するための排水ドレン部と、
前記吐出対象の水を吐出した後の前記プランジャを、前記ポンプケースの吐出口側とは反対側に移動させることにより、前記吐出対象の水を吐出する前の基準位置に復帰させる空気ばねと、
を備え、
前記空気ばねは、前記プランジャの外周面と前記ポンプケースの内周面とに囲まれる空間であって前記排水ドレン部よりも下側に位置する空気室に、前記排水ドレン部の内部圧力よりも大きい圧力の空気を供給することによって構成されることを特徴とする注水ポンプ。 A pump case and a plunger provided in the pump case so as to be capable of reciprocating, and by moving the plunger toward the discharge port side of the pump case by using the pressure of hydraulic oil, a discharge target in the pump case In a water injection pump that pressurizes and discharges water,
The pump case is
A drainage drain portion for discharging water flowing down the gap between the outer peripheral surface of the plunger and the inner peripheral surface of the pump case;
An air spring that returns the reference position before discharging the water to be discharged by moving the plunger after discharging the water to be discharged to the side opposite to the discharge port side of the pump case;
With
The air spring is a space surrounded by the outer peripheral surface of the plunger and the inner peripheral surface of the pump case, and is located below the drainage drain part, and has an air pressure higher than the internal pressure of the drainage drain part. A water injection pump configured to supply air of high pressure.
前記空気室は、上側の前記排水ドレン部と下側の前記作動油ドレン部との間に位置することを特徴とする請求項1に記載の注水ポンプ。 The pump case includes a hydraulic oil drain portion for discharging hydraulic oil remaining in the pump case below the air chamber.
The water injection pump according to claim 1, wherein the air chamber is located between the upper drainage drain portion and the lower hydraulic oil drain portion.
前記空気室よりも下側に設けられ、前記ポンプケースの内部空間のうちの前記空気室よりも下側に位置する下側内部空間と前記空気室との連通を閉塞する第2のシール部材と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の注水ポンプ。 A first seal member provided between the drainage drain portion and the air chamber, and closing a communication between the air chamber and a gap between an outer peripheral surface of the plunger and an inner peripheral surface of the pump case;
A second seal member provided below the air chamber and blocking communication between the air chamber and a lower inner space located below the air chamber in the inner space of the pump case; ,
The water injection pump according to claim 1, further comprising:
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