JP7128864B2 - ボール逆止弁及びダイヤフラムポンプ - Google Patents
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Description
図4に示される本実施形態に係るボール逆止弁14が用いられた。すなわち、ボール逆止弁は、ボール50を支持して貫通孔90を密閉可能な第1バルブシート61と、第1バルブシート61を囲む略円筒状で、Oリング51によってバルブケース80との間をシールされる第2バルブシート63と、の独立した2つの部品からなり、第1バルブシート61の上部外径d5と、第2バルブシート63の上部内径d6と、の間に第1クリアランスd3が形成され、第1バルブシート61の下部外径d7と、第2バルブシート63の下部内径d8と、の間に第2クリアランスd4が形成され、第2バルブシート63の切り欠き部65の水平面71は、第1バルブシート61のフランジ部62の上面72の上に載置しており、バルブシート60はPP材、OリングはPTFE材である等といった特徴を有している。
次に、実施例1の分割式バルブシートの代わりとして、図8に示される断面形状の単一体バルブシートを用いるボール逆止弁が比較例1として供試された。バルブ組立時の応力がボールシール部まで伝達しにくいと考えられる設計となっているが、いずれもバルブシートの前記試験条件を満たす水準を大きく下回った。
更に、比較例1の単一体バルブシートにPP製より強度が優れたPTFE製で検証したが、バルブシートの前記試験条件を満たさなかった。なお、PTFEはPPよりも強度は優れているが、繰り返しの折り曲げにいてはPPの方が強い特性が知られている。
更に、比較例1のOリングの代わりとして、高価であるが、芯材がゴムのために純粋なPTFE製よりも変形しやすく、バルブ組立時のバルブシートへの反力を弱めることができるフッ素ゴム(FKM)を芯材に、フッ素樹脂(PFA)を被覆に使用したフッ素樹脂被覆Oリングを用いるボール逆止弁を検証した。3D解析により、バルブシートのひずみは、PEFE製のOリングよりも小さくなることは確認できた。しかし、バルブシートの前記試験条件を満たす場合と、満たさない場合と、の結果にばらつきがあり、前記試験条件を十分に満たすまでには至らなかった。
更に、比較例1のOリングの代わりとして、フッ素樹脂系の板ガスケットを用いるボール逆止弁を検証した。バルブシートの前記試験条件を満たす例があったが、供給圧力0.4MPa以上の中~高供給圧力時にポンプ外部への液漏れが発生したため、採用不可となった。
更に、実施例1で第1バルブシート61と第2バルブシート63にクリアランスがないボール逆止弁14を検証した。初回バルブ組立時はバルブシートの前記試験条件を満たすものの、一回の再組立でシール機能が低下、又は変形により再組立が不可能になる例があり、採用不可となった。
バルブシールの構造、材質、及びクリアランス、並びにOリングの材質(代替品を含む)に基づいて、実施例1、並びに比較例1~5のボール逆止弁の総合評価がなされた。表1には、総合評価の結果が示されている。〇:良好、△:前記試験条件を満たすこともあるが良好ではない、×:適性なし、で表記されている。
2,3 ディスク部材
4 センターロッド
5,6 ダイヤフラム
7,8 エア室
9,10 ポンプ室
11A,11B 吸込用ボール逆止弁
12A,12B 吐出用ボール逆止弁
13 吸込口
14 ボール逆止弁
16 吐出口
17,18 ガイドブッシュA
19,20 ガイドブッシュB
21 切替ポート用給気口
22 切替ポート用排気口
23,24 ポンプ本体のエア給排気孔
25 ポンプ本体の中心孔
26 ポン部本体のエア給気専用孔
27 ポンプ本体のエア排気専用孔
28 センターロッドの中央部の溝
30 ポンプ作動エア切替機構(スプール切替)
31,32 エア給排気口
33 切替ポート
34,35 エア排気専用口
36 スプール
37 エア供給口
38 スリーブ
39a,39b,39c ランド
40 切替ポート機構
50 ボール
51,52A,52B,52C,52D,53A,53B,53C,53D Oリング
54,55 ガイドブッシュ押え
56 中央エア室
60 バルブシート
61 第1バルブシート
62 第1バルブシートのフランジ部
63 第2バルブシート
64 第2バルブシートのシール面
65 第2バルブシートの切り欠き部
66 第2バルブシートのテーパー面
67 第1バルブシートの凹状の部分球形状部(ボールシール部、シール面)
68 第2バルブシートの上面
71 第2バルブシートの切り欠き部の水平面
72 第1バルブシートのフランジ部の上面
73 第2バルブシートの水平載置面
80 バルブケース
81 上部バルブケース
82 下部バルブケース
83 上部バルブケースのバルブシート収容凹部
84 下部バルブケースの載置面(上面)
85 バルブシート収容凹部の水平面
86 バルブシート収容凹部の内周面
90 貫通孔
s1,s2,s3 ランドにおけるエア圧力が生じる受圧面積
d1 第1バルブシートの内径
d2 ボールの直径
d3 第1クリアランス
d4 第2クリアランス
d5 第1バルブシートの上部外径
d6 第2バルブシートの上部内径
d7 第1バルブシートの下部外径
d8 第2バルブシートの下部内径
Claims (5)
- バルブケースと、バルブシートと、ボールを有するボール逆止弁において、
耐食性材製の前記バルブシートは、前記ボールで流動体の流通が開閉される貫通孔を有し、
前記バルブシートを前記ボールを支持して前記貫通孔を密閉可能な第1バルブシートと、該第1バルブシートを囲む略円筒状の第2バルブシートに分割し、
前記第1バルブシートの上部外径と、前記第2バルブシートの上部内径と、の間に第1クリアランスが形成し、
前記第1バルブシートの下部外径と、前記第2バルブシートの下部内径と、の間に第2クリアランスが形成し、
前記バルブケースは、前記第2バルブシートを収容できるバルブシート収容凹部を有し、前記第2バルブシートは、前記バルブケースの前記バルブシート収容凹部と嵌合し、前記第2バルブシートをOリングによって前記バルブケースとの間をシールし、
前記バルブケースは、前記貫通孔より下方に、前記第1バルブシートが載置可能な載置面を有し、前記第1バルブシートは、前記載置面上を、水平方向に移動可能であり、
前記第2バルブシートの下端には、前記バルブケースの前記載置面と面接触する水平載置面が形成されることを特徴とするボール逆止弁。 - 前記第1バルブシートの外周面の下部には、フランジ部が形成され、
前記第2バルブシートの内周面の下部には、前記フランジ部を収容できる切り欠き部が形成され、
前記第2バルブシートの前記切り欠き部の水平面は、前記第1バルブシートの前記フランジ部の上面の上に載置したことを特徴とする請求項1記載のボール逆止弁。 - 前記第2バルブシートの内周面の上部は、下方から上方に向けて拡径したテーパー面を有することを特徴とする、請求項2に記載のボール逆止弁。
- 前記第2バルブシートは、外周面の一部にOリングが接触するシール面を有する請求項2乃至3のいずれか1項に記載のボール逆止弁。
- ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順にエア室、及び該エア室とダイヤフラムで仕切られたポンプ室が一対配置され、
前記ポンプ室に吸込用逆止弁を介して吸込口が接続されると共に、吐出用逆止弁を介して吐出口が接続され、
一対の前記ダイヤフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として該軸方向に移動自在に前記エア室を貫通して支持され、
一対の前記エア室にエアを交互に給排気することで、一対の前記エア室の容積を交互に増減させることで、一対の前記ダイヤフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその前記軸方向に往復動させるダイヤフラムポンプにおいて、
前記吸込用逆止弁、及び前記吐出用逆止弁として請求項1乃至4のいずれか1項に記載のボール逆止弁が用いられていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
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