JP6885952B2

JP6885952B2 - ベローズの取付けと保持方法

Info

Publication number: JP6885952B2
Application number: JP2018531495A
Authority: JP
Inventors: ティモシー，エス．ローマン，
Original assignee: グラコミネソタインコーポレーテッド
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: EP3390825B1; TW201727079A; US10344751B2; US20170175727A1; WO2017106679A1; EP3390825A4; KR102616463B1; JP2018537619A; CN108368840B; KR20180086275A; CN108368840A; EP3390825A1

Description

本願は２０１５年１２月１８日に出願された、名称「ベローズの取付けと保持方法」である米国仮特許出願６２／２６９，４４８の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本明細書に援用される。

本開示は往復動ポンプに関し、より詳細にはベローズシールを備えた往復動ポンプに関するものである。

ベローズを取付けるための従来技術は、２つの部品からポンプロッドを作り、そのポンプの両端にアクセスすることを含んでいる。往復動ポンプのポンプストロークが長ければ長いほど、非スライドシールとして必要なベローズが長くなる。これのことは、ポンプのベローズを取付けすることについて課題となる。

往復ポンプはハウジング、ロッド、スリーブ、ベローズおよびナットを含んでいる。ハウジングは、第１チャンバと第２チャンバを含んでいる。ロッドは、第１チャンバを貫通し、部分的に第２チャンバ内へ延びるようにして、往復動ポンプに延在している。ロッドは肩部を含んでいる。スリーブはロッドの一部を囲むようにしてロッドに接続されている。ベローズはスリーブの一部を囲むようにして、ナットは、ベローズの端部をスリーブの端部に取付けるようにして、スリーブに取付けられている。

往復ポンプを組立てる方法では、スリーブにベローズを取付けることが含まれている。スリーブはロッドの一部にスライドされる。スリーブはロッドに固定されている。往復ポンプのハウジングにスリーブとロッドが挿入される。ベローズは、往復動ポンプのハウジングのエンドキャップに取付けられる。

ベローズとリリーフバルブを備える往復動ポンプの断面図である。ベローズとベローズに配置された軸受を備える往復動ポンプの部分断面図である。往復動ポンプのスリーブの斜視図である。往復動ポンプの軸受の斜視図である。往復動ポンプのシールの斜視図である。図３の６−６線に沿って得られた３つの丸い突出部を有する葉の形状（以下、ローブ形状）を有するスリーブの断面図である。２つの、ローブ形状を有するスリーブの断面図である。４つの、ローブ形状を有するスリーブの断面図である。図２の９−９線に沿って得られた、ベローズに配置された軸受を備える往復動ポンプの切出した断面図である。軸受の斜視図である。図１０Ａの10−10線に沿って得られた、軸受の断面図である。リリーフバルブの断面図である。リリーフバルブの展開図である。リリーフバルブの円錐弁体の斜視図である。円錐弁体を備えるリリーフバルブの断面図である。

［ポンプ（図１および図２）］
図１および図２は往復動ポンプ１０の断面図である。図１および図２は合わせて説明に用いられる。
往復動ポンプ１０はハウジング１２、ベローズチャンバ１４を伴っているハウジング１２の上側端部１３、ディスプレイスメントチャンバ１６を伴っているハウジング１２の下側端部１５、シリンダマニホールド１７、ピストン１８、スロートシール１９、出口２０Ａと２０Ｂ、入口２２Ａと２２Ｂ、管路２４、肩部２８を備えたロッド２６、首部２９、スリーブ３０、スリーブ３０の外部３２、カラー３４、内部３８と円環部４０を備えたベローズ３６、ナット４２、軸受４４、開口４８と通路５０を備えたエンドキャップ４６、軸受５４、シール５６、そしてリリーフバルブ５８を有している。図１は往復動ポンプを通過する流れＦが示されている。

往復動ポンプ１０は、塗料及び/又は他の流体を送出すように構成されたベローズ循環ポンプを含んでいる。ここでの開示において好適例として塗料が使用されるが、これは単なる一例として理解されるべきものであり、他の流体（水、オイル、溶剤など）を塗料に替えて送出すことができる。１つの非限定的である実施形態として、往復動ポンプ１０は、従来において公知の４ボールポンプのような４ボールの複動ポンプである。非限定的である１つの実施形態として、往復動ポンプ１０には、修理/パーツマニュアル引用によりその全ての内容が援用される“Sealed 4-Ball Lowers”（“Sealed 4-Ball Lowers”, Part No. 333022B, Revision B, Graco Inc., May 2016）に記述されたポンプを含めることができる。他の非限定的である実施形態として、往復動ポンプ１０は、ベローズを備えている又は備えてない、単動ポンプあるいは他のタイプの複動ポンプとすることもできる。

ハウジング１２は立体であり、一般には、円筒形状そして囲まれた管である。ハウジング１２は、スチール、アルミニウムまたは他の金属材料のような材料を含むことができる。ハウジング１２の上側端部１３は、ハウジング１２の上側の端部であり、ハウジング１２の上側部分に或いはその近傍に配置されている。ベローズチャンバ１４は、ハウジング１２の上側端部１３の区画である（図１参照）。ハウジング１２の下側端部１５は、ハウジング１２の下側の端部であり、ハウジング１２の下側部分に或いはその近傍に配置されている。ディスプレイスメントチャンバ１６は、ハウジング１２の下側部分に区画を形成している（図１参照）。ディスプレイスメントチャンバ１６は、ディスプレイスメントチャンバ１６内の作動流体の管理と転送のために構成されている。シリンダマニホールド１７は、シリンダマニホールド１７内の作動流体の管理と転送のため構成された、固体材料からなる構成体である。ピストン１８は、種々の部品を組付けして製造されたピストンであり、ディスプレイスメントチャンバ１６を介して作動流体を送出すように構成されている。スロートシール１９は、スロートシール１９を横切る流体の移動を阻止するために構成された高圧シールである。出口２０Ａは、ハウジング１２の上側端部１３から延在している中空で管形状のダクトであり、出口２０Ａを介して管路２４へハウジング１２の流体を送出すように構成されている。出口２０Ｂは、ハウジング１２から延在している中空で管形状のダクトであり、ハウジング１２の外側に向けてハウジング１２から流体を送出すように構成されている。入口２２Ａは、ハウジング１２の上側端部１３から延在している中空で管形状のダクトであり、ハウジング１２の外側からハウジング１２のベローズチャンバ１４へ流体を送るために構成されている。入口２２Ｂは、ハウジング１２から延在している中空で管形状のダクトであり、管路２４からハウジング１２に向けて流体を送るための構成である。管路２４は中空の管である。

ロッド２６は細長くて固い材料で形成されている。その上端側の近傍に、ロッド２６は段状に形成された肩部２８を備えている。ロッド２６は同様に首部２９を備え、この首部２９はロッド２６の他の部分の直径よりも小さい直径のロッド２６の部分を形成している。ひとつの非限定的である実施形態として、首部２９は肩部２８の上方に配置されている（図２、参照）。スリーブ３０は固体材料による筒状あるは管状の部材である。外部３２はスリーブ３０の外側表面である。カラー３４は、ロッド２６に取付けるための特徴部及び/又は手段を備えた、固体材料によるリング状部材である。ベローズ３６は円環部４０を備えた柔軟なスリーブであって、ハウジング１２のベローズチャンバ１４内で伸縮するベローズ３６が得られるように、ベローズ３６の表面に沿って山部と他部とを交互に有している。ひとつの非限定的である実施形態として、ベローズ３６の材料は、ポリテトラフルオロエチレン、他のタイプのトラフルオロエチレン或いは耐磨耗特性を備えた他の材料とすることができる。ベローズ３６の横断面の形状（図１、２では図示していない）は、円形形状や複数の丸い突出部による形状（multi-lobed shape）とすることができる。

ナット４２はネジ山のある固体材料のリング状部材である。軸受４４は、超高分子量ポリエチレン或いは他のタイプの熱可塑性物質及び/又はポリエチレンのような耐磨耗特性を備えた材料により形成されている。エンドキャップ４６は、種々の開口部あるいはエンドキャップ４６を少なくとも部分的に通過して延びる孔を備えた、固体材料によるディスク状部材である。エンドキャップ４６は開口４８と通路５０を含んでいる。開口４８は孔又はエンドキャップ４６を貫く通路であり、エンドキャップ４６の底部から上部への方向で、上方又は下方（図２における上下）へ延在している。通路５０は流体を搬送するための管路である。軸受５４は、耐摩耗性表面を備えた固体材料によるリング状部材である。シール５６は柔軟な密封表面を備えたリング形状の部材である。リリーフバルブ５８は、往復動ポンプ１０の流体の流れの出入を調節するためのバルブ（弁）である。

流れＦは、往復動ポンプ１０を経由する流体の経路である。複数の非限定的である実施形態において、流れＦによる流体は、気体又は塗料、油、水、作動油、溶剤、石鹸のような液体、又は他の工業的な流体とすることができる。

往復動ポンプ１０は、駆動源（モータ）に接続されて、駆動することができる。複数の非限定的である実施形態において、往復動ポンプ１０は空気圧、水圧または電気による駆動源に接続することができる。ハウジング１２のベローズチャンバ１４とディスプレイスメントチャンバ１６は、ハウジング１２の所定の箇所で互いに分離されている。ピストン１８はロッド２６の下端部に取付けられている。スロートシール１９はロッド２６のシールを形成すると共に、スロートシール１９に対してロッド２６が相対的に上下移動できるようにして、スロートシール１９がロッド２６に取付けられている。スロートシール１９は、ハウジング１２の下側端部１５の上側端部に取付けられている。出口２０Ａはハウジング１２のベローズチャンバ１４に流体的（fluidly）に接続されている。出口２０Ａは、出口２０Ａから入口２２Ｂへ流体を搬送するため、ハウジング１２の出口２０Ａから入口２２Ｂまで延在している管路２４を介して、入口２２Ｂに流体的に接続されている。入口２２Ｂはハウジング１２のディスプレイスメントチャンバ１６に流体的に接続されている。

ロッド２６はエンドキャップ４６の開口４８を貫通し、ハウジング１２のベローズチャンバ１４に延在している。ロッド２６の一部は、更にディスプレイスメントチャンバ１６へと部分的に延在している。ローブ形状であるロッド２６はエンドキャップ４６内で軸受５４と相互作用し、ロッド２６とエンドキャップ４６との間の相対回転を阻止する。スリーブ３０は、ロッド２６の一部を囲むようにして、ロッド２６に接続されている。スリーブ３０の一部は、ロッド２６の肩部２に接触している。スリーブ３０は、ネジ部品、ボルト、クリップ、又はその他の機械的留め具により、ロッド２６に固定されている。スリーブ３０は、ロッド２６上に取付けられ、ロッド２６の肩部２８に掛っている。カラー３４はスリーブ３０の上方でロッド２６に取付けられ、ロッド２６の肩部２８に対しカラー３４を支持することにより、ロッド２６にスリーブ３０を固定している。カラー３４は更にロッド２６の首部２９でロッド２６に取付けられている。複数の非限定的である実施形態において、ネジの噛合い、留め具、接着、又は当業界で公知のその他の取付手段により、カラー３４はロッド２６に取付けられている。ロッド２６とスリーブ３０は、軸受５４を貫通して延在している。

ベローズ３６は、ナット４２によってロッド２６及びスリーブ３０に取付けられ、ここで、ナット４２はベローズ３６の下端部をスリーブ３０に押付けてシールし、これによりスリーブ３０とベローズ３６との間の角度方向の動きが規制されている。ベローズ３６はエンドキャップ４６とハウジング１２の上側端部１３との間に取付けられ、これによりベローズ３６とハウジング１２との間の相対角度の動きが規制されている。軸受４４は、ベローズ３６範囲内のスリーブ３０上に配置され、それぞれベローズ３６の円環部に放射状に配置されている。

エンドキャップ４６はハウジング１２の上側端部１３に配置され、取付けられている。通路５０は、エンドキャップ４６の一部を貫通して延在しており、ベローズ３６の内部３８をリリーフバルブ５８に流体的に接続している。軸受５４はエンドキャップ４６とスリーブ３０との間に配置されてスリーブ３０にスライド可能とされており、これにより軸受５４が、ロッド２６及びスリーブ３０がハウジング１２へ出入の動作をすることを許容している。軸受５４はエンドキャップ４６の開口４８に嵌め込まれている。軸受５４の形状は、エンドキャップ４６内の開口４８の形状に一致している。シール５６はエンドキャップ４６とスリーブ３０（又はロッド２６）との間に配置されており、これによりシール５６はロッド２６とエンドキャップ４６との間の流体の移動を規制している。リリーフバルブ５８はエンドキャップ４６に取付けられており、エンドキャップ４６にネジ留めすることができる。リリーフバルブ５８は、エンドキャップ４６内の通路５０に流体的に接続されている。

１つの非限定的である実施形態において、ベローズ３６の第１端部をスリーブ３０の第１端部に取付けることにより、往復動ポンプ１０は組付けがされている。ベローズ３６の第１端部は、ベローズ３６の第１端部をスリーブ３０に押付けてシールするナット４２によりスリーブ３０にベローズ３６を固定することよって、スリーブ３０の第１端部に取付けられている。ベローズ３６を伴うスリーブ３０は、ロッド２６の一部分にスライドされる。スリーブ３０はロッド２６に締め付けられている。スリーブ３０はロッド２６の上をロッド２６の肩部２８と接触するまでスライドする。カラー３４はスリーブ３０上方のロッド２６に取付けられ、これによりカラー３４はロッド２６の肩部２８に対しスリーブ３０の一部を保持する。スリーブ３０は、ネジ部品、ボルト又はクリップによりスリーブ３０がロッド２６に取り付けられることにより、ロッド２６に固定される。スリーブ３０とロッド２６は、往復動ポンプ１０のハウジング１２に挿入されている。スリーブ３０とロッド２６を伴ったエンドキャップ４６は、少なくともひとつのネジ部品により、往復動ポンプ１０のハウジング１２に固定される。ベローズ３６の第２端部は、往復動ポンプ１０のハウジング１２のエンドキャップ４６に取付けられている。エンドキャップ４６はネジ部品で往復動ポンプ１０のハウジング１２に固定されている。

往復動ポンプ１０の操作の間、ピストン付きのロッド２６は、ハウジング１２内で上下の往復動作で駆動される。ロッド２６とスリーブ３０は、ハウジング１２に対しスリーブ３０がロッド２６と共に動くように、取付けられ、スリーブ３０はロッド２６に関して静止したままである。スロートシール１９は、ベローズチャンバ１４とディスプレイスメントチャンバ１６との間で流体の通過を規制するように、ハウジング１２内に取付けられている。軸受５４とシール５６は、ロッド２６がハウジング１２を出入りするような往復動をしたときに、ロッド２６とエンドキャップ４６との間の密閉（シール）を提供する。ベローズ３６とスリーブ３０との間の接続は、スリーブ３０とベローズ３６の間の接続点を介してベローズ３６の内部３８に作動流体が浸入することを防ぐことができる静的なシールを形成している。ベローズ３６はスリーブ３０に対して非スライドシールを形成し、これは往復動ポンプ１０の作動流体を外気に晒すことを防止する。ロッド２６が往復動されてハウジング１２に入ったとき、ベローズ３６が伸び、ベローズ３６の長さが増加する。ロッド２６が往復動されてハウジング１２から出たとき、ベローズ３６は縮小し、ベローズ３６の長さが減少する。

スリーブ３０によって、ロッド２６の強度と信頼性を改善している１つの部品とすることを可能にしている。この往復動ポンプ１０の構成は、ベローズ３６を交換するために、往復動ポンプ１０を完全に分解することを求めない。エンドキャップ４６とカラー３４はハウジング１２から取外され、そのときベローズ３６と共にスリーブ３０は、往復動ポンプ１０の頭部から引出される。

スリーブ３０の別の利点は、ロッド２６を取外すことなく、スリーブ３０とベローズ３６が往復動ポンプ１０から取外されるこが可能ということである。例えば、仮にベローズ３６が破損した場合、ユーザはカラー３４を外し、エンドキャップ４６を外し、そしてスリーブ３０とベローズ３６を往復動ポンプ１０の外へとスライドさせる。ベローズ３６はスリーブ３０上で交換され、その組立体はロッド２６上、そして往復動ポンプ１０内へとスライドされる。手順の残りは、往復動ポンプ１０を組み立てるための所定のものである。この様に、ロッド２６は外す必要がない。このことは、ロッドとピストンシールとに触る必要がなくなり、それによってポンプハウジング１２のディスプレイスメントチャンバ１６が損傷されないことを意味している。これにより、従来設計のものと比較してベローズ３６の交換が大幅に簡素化される。

［ローブ形状のスリーブ（図３−８）］
図３はスリーブ３０のひとつの実施例の斜視図で、ここではスリーブ３０は、ロッド軸Ａ_R回りに配置された３つの丸い突出部を備えたローブ形状を含んでいる。複数の丸い突出部６０は、スリーブ３０の製造工程の間に形成することができる。複数の丸い突出部６０は、スリーブ３０と複数の丸い突出部６０とが１つの材料によるものとしてもよいし、複数の丸い突出部６０がスリーブ３０に取付けられる、或いは添加されるものでもよい。スリーブ３０の横断面はローブ形状を含んでいる（図６−８、参照）、ここでは例えば２つ、３つ、４つ或いはそれ以上であるような少なくとも２つの丸い突出部を含むことができる。

軸受５４、シール５６、そしてエンドキャップ４６の開口４８は、スリーブ３０の横断面のローブ形状に対応するように構成されている。軸受５４はエンドキャップ４６の開口４８内に嵌込まれ、そして、ハウジング１２に対してスリーブ３０の回転を規制するように、エンドキャップ４６、軸受５４そしてスリーブ３０が構成され、スリーブ３０は軸受５４に嵌込まれている。

従来の往復動ポンプの作動または組立ての間に、ポンプのロッドはポンプのハウジングに対し回転することができ、それはベローズ３６が構造的に或いはパフォーマンス面から悪化する原因となる。既存の対策は、平坦側と小さいコーナー半径によるＤ形状のロッドの使用を含んでいるが、これは製造することが困難であると共に、シールすることにも難がある。

スリーブ３０のローブ形状、これに対応している軸受５４、シール５６およびエンドキャップ４６の開口４８は、ハウジング１２に対してスリーブ３０が回転するのを規制する。スリーブ３０は、ハウジング１２のエンドキャップ４６と係合して、往復ポンプ１０の組立及び運転時の回転からスリーブ３０を抑制する。スリーブ３０のローブ形状は、高精度かつ良好な表面仕上げでスリーブ３０に容易に接地することができ、いずれも往復動ポンプ１０及びシール５６が正常に機能するための要求に基づく。特に、３つのローブ形状は、３つの丸い突出部によってスリーブ３０に固有のセンタリング特性を与え、一方、スリーブ３０の最小コーナー半径を維持して、往復動ポンプ１０のシール５４のような往復動ポンプでのバックアップシールが許容される。スリーブ３０の固有のセンタリング特性は、同様にベローズ３６にも及ぶ、ここでベローズ３６は対応してロッド２６及びハウジング１２に対して自動的に中心にされる、これはロッド２６とスリーブ３０のローブ形状に基づくものである。

エンドキャップ４６とロッド２６との間の境界面を介してハウジング１２の外に流体が出ないようにするため、シール５６がエンドキャップ４６とロッド２６とによりシールされた境界面を形成するということが回転規制の利点である。スリーブ３０のローブ構成はＤ形状の構成と比較して、スリーブ３０とエンドキャップ４６との間により良いシールを形成するのを許容する、またロッド２６及び／又はスリーブ３０は、往復動ポンプ１０の要素の何れかに障害が生じる前に、ロッド２６とハウジング１２との間により大きなトルクが適用されることを同様に許容する。

図４は、往復動ポンプ１０からの軸受５４の斜視図である。軸受５４はスリーブ３０のローブ形状を収容するように構成されている。図４において、軸受５４は３つのローブ６２を含んでいることが示されている。他の非限定的である実施形態において、軸受５４は、３つのローブ６２とは異なる、２つ、４つ或いはこれよも多いローブを含んでいる横断面の形状を含むものとすることができる。

図５は、往復動ポンプ１０からのシール５６の斜視図である。シール５６はスリーブ３０のローブ形状を収容するように構成されている。図５において、シール５６は３つのローブ６４を含んでいることが示されている。他の非限定的である実施形態において、シール５６は、３つのローブ６４とは異なる、２つ、４つ或いはこれよも多いローブを含んでいる横断面の形状を含むものとすることができる。

従来のポンプにおいて、ロッドと対応しているシールは小さなコーナー半径を含み、これはロッドとシールとの間に密閉を提供することを困難としている。スリーブ３０とシール５６のローブ形状はスリーブ３０のローブ形状６０の丸みのあるコーナー半径に適合するシール５６を許容し、従来シールの構成よりも、スリーブ３０とシール５６との間により確実なシールを提供する。

図６は、図３の６−６に沿った、スリーブ３０の断面図である。スリーブ３０は３つのローブ６０によって３ローブ形状を包含している。スリーブ３０が加工または製造されるときに、ローブ６０がスリーブ３０と共に形成される。他の非限定的である実施形態では、ローブ６０はスリーブ３０に取付けることができる。上述したように、スリーブ３０のローブ形状とシール５６は、スリーブ３０のローブ６０の湾曲されたコーナー半径に適合するシール５６について許容し、スリーブ３０とシール５６との間により確実なシールを提供する。更に、スリーブ３０の３ローブ形状は、固有のセンタリング特性を提供し、一方で、往復動ポンプ１０のシール５４のようなバックアップシールについて許容できる最小コーナー半径を維持している。

図７は、スリーブ３０’の断面図である。スリーブ３０’は、２つのローブ６０’
を備えた２ローブ形状を包含している。スリーブ３０’のこの２ローブ構成はハウジング１２のエンドキャップ４６と係合して、往復動ポンプ１０の組立てや操作の間に、スリーブ３０およびロッド２６が回転すること規制する。

図８は、スリーブ３０“の断面図である。スリーブ３０“は４つのローブ６０”を備えた４ローブ形状を包含している。スリーブ３０“のこの４ローブ構成はハウジング１２のエンドキャップ４６と係合して、往復動ポンプ１０の組立てや操作の間に、スリーブ３０およびロッド２６が回転すること規制する。

［軸受（図９、１０Ａおよび１０Ｂ）］
図９は、図２の９−９に沿って、往復動ポンプ１０を切出した断面図である。図９は、ハウジング１２、ロッド２６、スリーブ３０、スリーブ３０の外部３２、ベローズ３６、ベローズ３６の内部３８、円環部４０、ナット４２そして軸受４４を示している。

軸受４４は、ベローズ３６とスリーブ３０との間のベローズ３６の内部３８内に配置されている。軸受４４はスリーブ３０の外部３２の周囲に延在し、ベローズ３６の円環部４０に放射状に整列され、例えばロッド軸Ａ_Rから放射方向に沿って整列されている。軸受４４はスリーブ３０とスライド可能に係合され、矢印ＲＭにより示されるように、ベローズ３６がスリーブ３０に対して動いたときに、スリーブ３０は軸受４４に対して軸方向で動くように構成されている。例えば、ベローズ３６が接触し及び伸びたとき、それぞれの円環部４０がロッド２６及びスリーブ３０に対して軸方向に動く。軸受４４のそれぞれは放射方向に円環部４０で配置されているので、軸受４４のそれぞれはベローズ３６が伸縮したときに円環部４０に伴って動く。

軸受４４は、ベローズ３６の伸縮の間、ベローズ３６がロッド２６に接触することを防ぐようして配置されている。往復動ポンプ１０の操作の間、ベローズ３６をサポートし、捻じれや損傷からベローズ３６を保護するため、軸受４４はロッド２６上を上下に摺り動く。捻じれや損傷からベローズ３６を保護すると、ベローズ３６が破損する原因となるような、ベローズ３６がスリーブ３０と接触することから保護できる。ベローズ３６の破損を防止することで、作動流体がベローズ３６の内部３８に侵入し、これにより往復動ポンプ１０の故障の原因となるのを防止する。

往復動ポンプ１０における軸受４４の数は、ひとつ又はそれ以上とすることできる。ひとつの非限定である実施形態において、軸受４４はベローズ３６の内部３８に沿って互いに概ね等間隔に配置することができる。他の非限定的である実施態様においては、軸受４４はベローズ３６及び往復動ポンプ１０の長さ及び操作挙動を考慮して均一又は不均一の間隔パターンで配設することができる。

図１０Ａは、スリーブ３０の３ローブ形状に一致するように構成してある、軸受４４の実施形態の斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａでの１０−１０に沿った軸受４４の断面図である。図１０Ａと図１０Ｂは一緒に説明される。

軸受４４は、スナップリングであり、スリット部６６、尾根部６８、および内面７０を含んでいる。スリット部６６は、軸受４４における不連続な部分を含んでいる。スリット部６６は、軸受４４に沿った傾斜カットを備えている。他の非限定的な実施形態では、スリット部６６は、湾曲状、ギザギザ状、ノコ歯状、または他の幾何学的形状の境界面など、斜め線以外の形状を含むことができる。尾根部６８は、軸受４４から一様に放射状に外側へ延在して軸受４４の突出した面を含む。尾根部６８は、軸受４４の一部として形成したり、軸受４４に取付けたりすることができる。

軸受４４の内面７０は、断面形状でスリーブ３０のローブ形状を収容するように構成された軸受４４の内側表面である。軸受４４の内面７０の断面形状は、３ローブ構成を含む。他の非限定的な実施形態において、軸受４４の内面７０の断面形状は、２個、４個以上のローブを有するローブ形状を含むことができる。なお、他の非限定的な実施形態においては、軸受４４の内面７０の断面形状は例えば円形状のローブ形状以外の任意の形状を含むことができる。このような内面７０の非限定的な実施態様においては、ローブ形状を有する軸受４４の円形の内面７０(又は、内径)には、スリーブ３０に対して３つの接触点が形成され、内面７０の形状をローブに適応させることなく軸受４４の軸方向位置を維持する。このような構成により、軸受４４をロッド２６及び/又はスリーブ３０と強制的に共軸とする。

スリット部６６は、インストール中において、軸受４４がベローズ３６に挿入されるのを可能にするため、軸受４４が撓まされることを許容する。スリット部６６の境界面は、軸受４４の一部が分割され、内側へ巻くことができる。ベローズ３６内への軸受４４のインストールの間、巻いた軸受４４が自身内に入込むことにより、軸受４４の直径は減少する。軸受４４が内側へ巻かれたとき、軸受４４の有効径は減少する。減少した直径によって、軸受け４４はベローズ３６に挿入される。ひとたび、ベローズ３６のいずれかの円環部４０と一致すると、軸受４４の前記内側への巻きが解かれ軸受４４の有効径が増加する。軸受４４の直径が大きくなると、軸受４４はベローズ３６の円環部４０のいずれかに係止される。ベローズ３６の円環部４０に軸受４４が係止したとき、尾根部６８がベローズ３６の円環部４０に挿入される。ベローズ３６の円環部４０に尾根部６８が挿入されることにより、軸受４４はベローズ３６の円環部４０に保持されることになり、これにより軸受４４と円環部４０との間の相対的な軸方向の変位を禁止している。ベローズ３６がロッド２６とスリーブ３０に沿って伸縮したとき、軸受４４はベローズ３６の円環部４０と共に移動して、ベローズ３６がスリーブ３０に接触するのを防止する。

他の非限定的な実施形態では、軸受４４はベローズ３６の円環部内に配置された専用の受け溝を介してベローズ３６と結ばれる。前記専用の受け溝は軸受４４を受入れるための溝を有する袖付きカラーを含めることができる。前記専用の受け溝は、ベローズ３６の軸受４４のインストール前にベローズ３６の円環部４０に沿って配置することができる。

［リリーフバルブ（図１１、１２、１３Ａおよび１３Ｂ）］
図１１はリリーフバルブ５８の断面図である。図１２はリリーフバルブ５８の分解図である。図１１と１２を併せて説明する。リリーフバルブ５８は、往復動ポンプ１０に使用されているものとして説明するが、他の非限定的な態様では、このリリーフバルブ５８はダイヤフラムポンプやその他の静的に密閉された組立体などの他の種類のポンプと併用することもできる。

リリーフバルブ５８は、ハウジング７２、入口７４、出口７６、第１チャンバ７８、第２チャンバ８０、通路８１、通路８２、第１弁座８４、第２弁座８６、スプリング式チェック弁体９０およびスプリング９２を備えた第１弁体８８、およびボール９６Ａと８６Ｂを備えた第２弁体９４を含んでいる。

ハウジング７２は、第１チャンバ７８、第２チャンバ８０、入口７４、および出口７６を含む一般に円筒体の部材である。入口７４および出口７６は、ハウジング７２から外側へ延在している固体材料による管状部である。入口７４と出口７６の両方に、ネジ切りまたは固定或いは取付けのための他の機能を含めることができる。第１チャンバ７８および第２チャンバ８０は、液体や気体などの流体の搬送のためのハウジング７２内の区画である。通路８１は、ハウジング７２の一部を貫通して延びる流体通路である。通路８２は、第２チャンバ８０の壁に沿ってその内部にある、スリット部、カット部、または通路である。本実施形態では、第１弁座８４及び第２弁座８６は、封止面を提供するＯリングである。第１弁体８８は、スプリング式チェック弁体９０およびスプリング９２を備えている。スプリング式チェック弁体９０は、スプリング９２に接続されたボール弁体である。第２弁体９４は、プラスチック等の浮揚性材料のボール９６Ａ及び９６Ｂを含んでいる。他の非限定的な態様において、第２弁体９４は、１つ以上の中空ボール、楕円体、円錐体、円柱体、または他の形状を含むことができる。

リリーフバルブ５８の入口７４は、ハウジング１２のエンドキャップ４６に取付けられており、エンドキャップ４６の通路５０を介してベローズ３６の内部３８に流体的に接続されている。第１チャンバ７８には、第１弁体８８および第１弁座８４が含まれ、入口７４および第２チャンバ８０に流体的に接続されている。第２チャンバ８０は、第２弁体９４および第２弁座８６を含み、出口７６と第１チャンバ７８に流体的に接続されている。通路８１は、第１チャンバ７８と第２チャンバ８０に流体的に接続されている。通路８２は第２チャンバ８０の壁の一部に沿って延びている。第１弁座８４は、第２チャンバ８０とは反対の第１チャンバ７８の端部に位置し、入口７４と第１弁体８８との間でハウジング７２に配設されている。第１弁座８４は、第１弁体８８が第１弁座８４に接触する際に、第１弁体８８によってシールされるように構成された形状を備えている。

第２弁座８６は、第１チャンバ７８と反対の第２チャンバ８０の端部に位置し、出口７６と第２バルブ素子９４との間でハウジング７２に配設されている。第２弁座８６は、第２弁体９４が第２弁座８６に接触する際に、第２弁体９４によってシールされるように構成された形状を備えている。スプリング式チェック弁体９０は、第１チャンバ７８に配設されている。第１バルブ８８のスプリング９２は、第１弁座８４に対してスプリング式チェック弁体９０を偏移させ、第１弁座８４と反対の第１チャンバ７８の端部でハウジング７２に接続されている。第２弁体９４は、第２弁体９４が第２チャンバ８０内で自由に移動することができるように第２チャンバ８０内に配置されている。第２弁体９４は、ハウジング７２により第２チャンバ８０の中心に位置されている。

既存のポンプでは、ベローズは作動流体の外気への露出を防ぐための非スライドシールを形成するために利用されている。不要な液漏れを防ぐため、ベローズで囲んだポンプロッド（pump rod）のシールのためにバックアップシールを使用することができる。しかしながら、このバックアップシールはベローズの背面をシールし、ベローズが伸縮したときにベローズが空気を出し入れすることを許容しない。このことは、ベローズのサイクル疲労と変形を引き起こす原因となる。仮にスクリーン状またはメッシュ状の簡単な空気出入穴がベローズとバックアップシールの間に設置されているとすると、ベローズの破裂が生じた場合に、空気はその穴を介して進入し、一方作動流体はその穴を介して出ることができてしまい、そしてポンプはもはや動作を続けることはなってしまう。

スプリング式チェック弁体９０を備えた第１弁体８８は、リリーフバルブ５８を通ってベローズ３６の内部３８内に流体が浸入するのを防ぐ一方、流体がベローズ３６の内部３８を去り、スプリング式チェック弁体９０を通過することを許容するように設計されている。スプリング式チェック弁体９０を備えた第１弁体８８はまた、往復動ポンプ１０の通常の繰り返し動作中ベローズ３６の内部３８が加圧されない状態を確保するために、大気圧よりも高いいかなる圧力もベローズ３６に発生させないよう設計されている。ベローズチャンバ１４内の圧力が大気圧以下の場合、第１弁体８８は、第１弁座８４に対して第１弁体８８の位置を維持することによりベローズ３６が破裂した後もポンプ動作を保持する。ベローズ３６が破れていても、ベローズ３６の内部３８は、ポンプの入口の吸引により大気圧以下に低下させることができる。

第２弁体９４は、空気などの低粘度流体をリリーフ弁５８から逃がすのを許容するために用いられるが、作動流体が往復動ポンプ１０から出て、リリーフ弁５８に入る場合、第２弁体９４は、第２弁座８６に対して、第２弁体９４を加圧している作動流体内で浮上する。リリーフバルブ５８からの流体の流れは、それによって遮断され、流体はベローズ３６の内部３８から出ることができない。しかしながら、第２弁体９４は、この第２弁体９４より密度の濃い流体によってのみ浮揚されるので、第２弁体９４は第２チャンバ８０に流体が存在する場合にのみ第２弁体９４は止める又は閉じられる。この構成により、第１チャンバ７８でスプリング式チェックバルブ要素９０がベローズ３６の内部３８の空気を出すようにし、ベローズ３６の障害が発生した場合には、第２弁体９４は、作動流体がリリーフバルブ５８から逃げるのを防ぐ。

１つの非限定的な実施形態において、リリーフバルブ５８の第２弁体９４は、ボール９６Ａや９６Ｂなどの２個の中空のプラスチック製ボールを含むことができる。他の非限定的な実施形態においては、第２弁体９４の量、大きさ、形状、材質を選択して、所望の浮力や流動特性を提供することができる。中空のプラスチックボールの特性の１つは、問題を引き起こす流体が存在し、リリーフバルブ５８の第１弁体８８を介してベローズ３６から空気がブリードしているとき。設計によって、それらは非常に軽いので、浮いて、リリーフバルブ５８を閉じることができることである。流出する空気が、十分に速く移動すると、ボール９６Ａおよび９６Ｂを持上げ、第２弁座８６に対してボール９６Ａおよび９６Ｂを封止し、空気のブリードを防ぐ。第２弁体９４が浮揚し、そして第２弁座８６と接触してしまうというブリードの潜在的は問題に対処するために、ハウジング７２の通路８２は、第２弁体９４をハウジング７２の中央に維持しながら、第２弁体９４の周りに空気の通路を付与する。このように、通路８２は、第２弁体９４を通過する及び/又は第２弁体９４の周囲を通過する空気の通路を提供している。

ベローズ３６の故障または破裂の際に、リリーフバルブ５８の構成は、空気が往復動ポンプ１０に入るのを防ぎ、作動流体が往復動ポンプ１０を抜けるのを防止する。リリーフバルブ５８は、往復動ポンプ１０の通常動作中にベローズ３６の内部３８の内圧が過度に高くなるのを防ぎ、ベローズ３６が破裂し、ベローズチャンバ１４の内部圧が大気圧以下であるという場合、往復動ポンプ１０に空気が取込まれるのを防ぎ、そして、ベローズ３６の内部３８や往復動ポンプ１０のハウジング１２のベローズチャンバ１４の内部圧が、大気圧以上の場合にも、往復動ポンプ１０から流体が押出されるのを防止する。

図１３Ａは、リリーフバルブ５８の第２弁体９４‘の代替実施形態の斜視図である。図１３Ｂは、第２弁体９４‘を備えたリリーフバルブ５８の断面図である。図１３Ａおよび１３Ｂは、併せて説明に用いられる。

第２弁体９４‘は円錐体形状で、浮揚性材料を含んでいる。図１３Ａで示すように、その上端は、第２弁座８６と係合するように構成された形状を含み、これにより第２チャンバ８０からの流体の移動やリリーフバルブ５８からの流出を防止するシールを形成する。
図１１、１２において説明された第２弁体９４と同様に、第２弁体９４‘はハウジング７２の通路８２と組合わされていて、この組み合わせが、リリーフバルブ５８から流出する空気により第２の弁体９４’が閉じてしまうのを防止し、よって空気が第２弁体９４’を通過する及び/又は第２弁体９４’の周囲を通過することができる。

本発明は、実施形態を参照して説明したが、種々の変更がなされていてもよいこと、そして発明範囲から逸脱しない均等物に代えてもよいことを、当業者によって理解されるべきである。更に、多くの変更は、その本質的な範囲を逸脱することなく、発明の教示に特定の状況や材料を適応させることができる。したがって、本発明が開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を包含するものである。

Claims

往復動ポンプであって、
ベローズチャンバとワーキングチャンバとを備えたハウジングと、
前記往復動ポンプ内に延在するロッドであって、前記ベローズチャンバを介して部分的に前記ワーキングチャンバ内へ延在し、肩部を有している前記ロッドと、
前記ロッドに接続されているスリーブであって、前記ロッドの一部を取り囲んでいる前記スリーブと、
前記スリーブに接続されたベローズであって、前記スリーブの一部を取り囲んでいる前記ベローズと、
前記スリーブの端部に取付けられたナットであって、前記ベローズの端部を前記スリーブの端部に取付けている前記ナットを含み、
前記スリーブは前記ベローズと接続したままスライドさせて前記ロッドから取外すことが可能に形成してあり、
更に、
前記ハウジングの端部に配置されたエンドキャップを含み、前記ロッドが前記エンドキャップを貫通して延在しており、
前記エンドキャップと前記スリーブとの間に配設された軸受であって、前記軸受が前記ロッド及び前記スリーブが前記ハウジングに出入りする動作をすることを可能としており、そして
前記エンドキャップと前記ロッドとの間に配置されたシールであって、前記シールが前記ロッドに沿って及び前記ハウジングの外への流体の移動を規制している、ことを特徴とする往復動ポンプ。
前記スリーブ上の前記ロッドに取付けられたカラーであって、前記カラーは、前記ロッドの前記肩部に前記スリーブを保持することにより、前記ロッドに前記スリーブを固定している、ことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
前記エンドキャップに取付けられたバルブと、前記エンドキャップ内の通路とを含み、
前記通路は前記ベローズの内部を前記バルブに流体的に接続している、ことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
前記スリーブと前記ベローズとの間の相対角度運動が規制されるようにして、前記ベローズは前記スリーブに前記ナットによって取付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
前記ベローズと前記ハウジングとの間の相対角度運動が規制されるようにして、前記ベローズは前記エンドキャップと前記ハウジングとの間に取付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
往復動ポンプを組立てる方法であって、
スリーブにベローズを取付けるステップと、
ロッドの一部に前記スリーブをスライドさせるステップと、
前記ロッドに前記スリーブを固定するステップと、
前記往復動ポンプのハウジング内に前記スリーブと前記ロッドとを挿入するステップと、
前記往復動ポンプの前記ハウジングのエンドキャップに前記ベローズを取付けるステップと含む、ことを特徴とする往復動ポンプの組立方法。
前記ロッドの前記肩部に前記スリーブが接触するように、前記スリーブを前記ロッドに滑らせることにより、前記ロッドに前記スリーブを固定している、ことを特徴とする請求項６に記載の往復動ポンプの組立方法。
前記ロッドに前記スリーブを固定し、前記ロッドの前記肩部に対して前記スリーブの一部を前記カラーが保持するように、前記スリーブ上の前記ロッドに前記カラーを取り付ける、ことを特徴とする請求項７に記載の往復動ポンプの組立方法。
前記ロッドに前記スリーブを固定し、ネジ部品、ボルト又はクリップにより、前記スリーブを前記ロッドに取付ける、ことを特徴とする請求項７に記載の往復動ポンプの組立方法。
前記ベローズを前記スリーブに取付け、前記スリーブに前記ベローズを押付けてシールするようにナットにより前記スリーブに前記ベローズを取付ける、ことを特徴とする請求項６に記載の往復動ポンプの組立方法。
前記往復動ポンプの前記ハウジングに前記エンドキャップを固定する、ことを特徴とする請求項６に記載の往復動ポンプの組立方法。
前記往復動ポンプの前記ハウジングに前記エンドキャップを固定し、ネジ部品によって前記往復動ポンプの前記ハウジングに前記エンドキャップを固定することを含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の往復動ポンプの組立方法。