JPH02221690A - 圧縮空気によって駆動されている２重ダイヤフラムポンプを操作するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧縮空気によって駆動される２重ダイヤフラム
ポンプのための空気制御弁の制御ビストンの運動を制御
する方法に関し、その際制御ピストンは圧縮空気供給孔
と排出孔とを有する１つの制御シリンダーの中で１つの
終端位置の間を動かされている０本発明はさらに圧縮空
気によって駆動される２重ダイヤフラムポンプを制御す
る本発明の方法を実施するための装置に関する。

〔従来技術〕

圧縮空気によって駆動されるダイヤフラムポンプは、泥
膏状、粉末状又は粒状の特性を含み他のポンプ系によっ
ては運搬することが非常に困難な種々異なる媒質を支障
なく運搬するのに特に適している。ダイヤフラムポンプ
は手荒い駆動に対して技術的に高い信頼性を持っている
。この様なダイヤフラムポンプの特徴はさらにそれらが
回転する部材及び軸を緊塞する必要がなくそして潤滑せ
ずに運転可能である。供給される空気の量を変えること
によってポンプは簡単な態様で制御され、そのために高
価な又は複雑な駆動調節装置が不要である。圧縮空気に
よって駆動されるダイヤフラムポンプはそれが持ってい
る多くの特徴のため、例えばトマトの心髄、動物飼料、
チョコレート材料等の食料品工業又は化粧品工業におい
て練り歯磨又はクリームを運搬するために使用されてい
る。

さらにダイヤフラムポンプは鉱山又は建設工業において
鉱抗の排水、揚水、選鉱のため又は法皇、アスベストモ
ルタル等を運搬するのに使用され、その際ここに挙げら
れた使用範囲と運搬される媒質とは実施例として上げた
ものに過ぎない。

２重ダイヤフラムポンプの技術的な確実性と調節可能性
とによって重要なことは特に空気調節弁であり、この弁
は運搬能力の設定に従ってダイヤフラムポンプのそれぞ
れの室を圧縮空気で刺激する。

圧縮空気で駆動される１つの２重ダイヤフラムポンプが
西ドイツ国特許公開第３１５０９６７号公報によって公
知になっている。この２重ダイヤフラムポンプは、間隔
を隔てて並列に配置された２つの容器室を有する１つの
ポンプ容器から成り立ち、これらの容器室はそれぞれ１
つのダイヤフラム装置ををしそしてこの装置は１つのポ
ンプ室と１つの空気室とに分かれている。双方の容器室
の空気室は互いに整列しておりそしてそれらの間に１つ
の圧縮空気切り替え装置を有している。この圧縮空気切
り替え装置は双方の空気室に交互に圧縮空気を供給しそ
して排出し、その際ポンプ室は弁装置を介して１つの吸
引筒と１つの圧出筒に結合しており、これらの筒を介し
てポンプ室の中の運搬すべきペースト状又は粉末状の物
資は圧縮空気によって惹起されたダイヤフラムの動きに
よって吸引され又はポンプ室から押し出される。圧縮空
気切り替え装置は１つの弁制御ピストンを有し空気室の
連結路を切り換えている。

弁制御ピストンは機械的に作動する１つの駆動系を介し
て１つの機械的エネルギー貯蔵装置に指令し、その際こ
のエネルギー貯蔵装置はダイヤフラム装置の運動によっ
て解放される。エネルギー貯蔵装置は弁制御ピストンの
内部に配置された押圧ばねによって形成されている。押
圧ばねは機械的にばねの力を負荷されている１つのボー
ルに連結されており、このポールは制御ピストンを一定
の１つの終端位置に拘束しそして、押圧ばねがダイヤフ
ラム装置によって一定のボテンシアルエネルギーに緊張
させられた時に始めて解放する。この様な構造によって
制御ピストンは２つの安定したピストン位置の間を往復
し、斯くして従来特に欠点であると惑しられていた、切
り替え装置が不、安定な中間位置に停滞しているという
ことが著しく避けられている。

西ドイツ国特許第２７２６６７４号公報によれば、圧力
ガスによって作動し、それぞれ１つの室の中に配置され
、室を１つの駆動室と１つのポンプ室とに分割する２つ
のダイヤフラムを有する２重ダイヤフラムポンプが公知
になっており、これらのダイヤフラムは１つの剛体の連
結棒によって互いに結合され、この連結棒は双方のダイ
ヤフラムの同期的な運動を実現している。制御弁は２つ
のボール遮断装置を有する１つのピストン弁を包含し、
その際ピストン弁はダイヤフラムの一体の連結棒に機械
的に結合されている。ピストン弁が終端位置にある時、
駆動圧力ガスがダイヤフラムポンプのそれぞれ一方又は
他方の駆動室に交互に供給される。ダイヤフラムの剛体
の連結棒とポンプ容器の中に収容された制御弁のピスト
ン弁との間の機械的な結合及び機械的な駆動は、円い断
面或いは又偏平な断面を有する棒ばねによって行われる
。棒ばねはダイヤフラムの剛体の連結棒の側方の開口と
ピストン弁の開口に差し込まれそして容器の中の１つの
助材の開口に旋回点として支承されている。ダイヤフラ
ム連結棒とピストン弁との間が短い棒ばねによって機械
的に連結されているためポンプ容器の中の制御弁はポン
プ容器の中に配置される。この際棒ばねば制御弁の終端
位置においてボール弁が動かされそして斯くしてピスト
ン弁の急激な切り替えが行われる樺な寸法のものになっ
ている。

西ドイツ国特許第１４５３６０７号公報によれば油圧に
よって作動し、それぞれ１つの室の中に配置され、室を
１つのポンプ室と１つの駆動室とに分割している２つの
ダイヤフラムを有する２重ダイヤフラムポンプが公知に
なっている。これらのダイヤフラムは１つの剛１体の連
結棒によって互いに結合され、この連結棒は双方のダイ
ヤフラムの同期的な運動を実現している。さらにこれら
のポンプは滑り弁として形成された制御弁と結合しこの
弁はダイヤフラムの連結棒と機械的に結合しそしてその
ことによってダイヤフラムの行程の終端位置において駆
動油がその都度交互に一方又は他方の駆動室に供給され
る。剛体のダイヤフラム連結棒と制御弁との間の機械的
な結合は、剛体の連結棒に固定された１つの腕を介して
行われ、この腕は滑り弁に結合した制御棒上を滑り動い
ている。この腕の両側には１つのばねが配置され、この
ばねの作用する範囲は双方のばねが絶えず腕に作用して
いる様な寸法になっている。制御弁の制御ピストンはク
リックストップ装置として２つのボールストップ装置を
有しこれらの装置は一定の、２つのばねの一方の力によ
って解放されそして弁の切り替えを実現する。このこと
によりダイヤフラムの運動は、ダイヤフラムの運動が急
激に中断されそして反対方向の行程が導入される望まし
い点に到達するまで続けられる。

上記した様な２重ダイヤフラムポンプに共通なことは弁
制御ピストンの運動が剛体によって相互に結合されてい
るダイヤフラムによって制御されていること及びばねの
ボテンシアルエネルギーを利用して１つのスナップ装置
が形成され、この装置は弁の制御ピストンを２つの終端
位置の間で往復させているということである。制御弁に
共通なことは構成のために大なる費用がかかりその上ポ
ンプの出力が少ない場合には制御弁が中間位置に止まる
傾向がありそして出力が非常に天きい場合には機械的機
構の振動によって正確な弁制御が不可能であることであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、圧縮空気によって制御される２重ダイ
ヤフラムポンプの空気制御弁の制御及び制御機構を構造
的に簡単にしそして制御ピストンの運動をポンプのダイ
ヤフラムと機械的に連結しないで制御し、そのことによ
ってダイヤフラムポンプの極端な駆動条件のもとで、例
えばポンプが非常にゆっくり或いは非常に大きな出力で
運転している場合に、制御弁が確実に正確に切り替えら
れることが保証されることである。

〔課題を解決するための手段、作用、効果〕上記の課題
は次の様な方法により達成される。

即ち制御弁が制御媒質特に制御空気によって動かされそ
してそれのその都度の終端位置又は切り替え位置におい
てまず１つの保持装置により制御空気の圧力に抗して、
前辺て与えられた強さの空気圧力になるまで保持されそ
して次に、発生する最大の摩擦力よりも常に大なる推力
で動かされ、その際保持装置はポンプのダイヤフラムの
運動とは無関係に作動し、特に弾性的、磁気的又は電磁
気的に作動する構成要素によって作動している。構造的
には上記の課題は次の様にして解決される。

即ち空気制御弁の制御シリンダーに制御ピストンを変位
させる制御媒質、特に制御空気の別々の接続端並びにポ
ンプのダイヤフラムと連結を外され作動させられる保持
装置が設けられ、この保持装置は制御ピストンと協働し
、その際保持装置は制排空気の圧力に少なくとも一定の
時間の聞及び／又は一定の圧力になるまで抵抗している
。

本発明による解決法は、従来公知の複雑な、高価なそし
て故障が起こりやすい精回工作技術による弁構造を放棄
することが可能になるという特徴を有している。弁の制
御はポンプのダイヤフラムの運動と切り放すことが可能
であり、斯くして弁の制御をその都度のポンプの駆動時
点に適合させることが可能になりている。特にポンプを
非常にゆっくり運転する場合には、設定された保持装置
の保持時間に関して又は設定された保持装置の抗力に関
して正確に配量された制御空気の供給により弁の切り替
えが、ポンプのその都度のダイヤフラム室が完全に作動
圧縮空気によって充填されるまで遅延させられる。配量
された制御空気を供給することによって保持装置の保持
力が耐えられなくなると、制御空気によって制御ピスト
ンに加えられていた推力が、弁に発生する摩擦力よりも
大きい値になることが可能である。制御ピストンが中間
位置に止まりそしてそのためのポンプの停止は確実に避
けられる。本発明による処置は、ポンプの出力が非常に
高い場合でも著しく正確な弁制御が可能になり、斯くし
てダイヤフラムポンプの２つの空気室は、極端に大なる
運搬量と汲み上げる高さが変化する場合にも規定どうり
の圧力空気で満たされている。

本発明の別の形成においては保持装置の保持時間又は抗
力が変化可能に調節可能であることが提案されており、
斯くしてこの処置によってポンプの駆動条件及び弁の中
の摩擦の割合が考慮可能になっている。

本発明の特に有利な形成によれば制御ピストンのそれぞ
れの終端位置切り替え位置に少なくとも１つの永久磁石
が保持装置として配置されている。

このことによって制御ピストンのそれぞれの終端位置に
お↓する遅延させるための簡単な拘留装置の構造が得ら
れる０例えば１つの永久磁石がピストンの制御面に結合
しそして、シリンダー容器が合成材料で造られている時
には、別の永久磁石が制御シリンダーの正面の内面に結
合しているのが合目的である。

本発明の別の形成においては制御ピストンのそれぞれの
終端位置又は切り替え位置に電磁的保持装置が配置され
ることが提案され、この保持装置は特に制御シリンダー
の中又はその表面に挿入された電流が流れる１つのコイ
ルから成り立ち、このコイルが制御ピストンに挿入され
た強磁性体の１つのリングと協働する。この様な処置に
ヨッて保持装置の保持時間又は抗力が広い範囲で変動可
能になりそして調節可能になっている。制御弁の機能は
この様にして、特に本発明の別の１つの提案によりコイ
ルの磁束が自由にプログラム可能な調節装置によって変
化可能になっている時に、ダイヤプラムポンプの駆動条
件によく適合することが可能になっている。

空気制御弁の優れたそして構造的に特にコストの安い形
成は、制御ピストンが中間の１つの安定ピストンとその
外側に位置する２つのピストン面とを有している１つの
ピストンロンドから成り立っていること、制御ピストン
は制御シリンダーに取り囲まれていること、制御シリン
ダーの正面は制御空気の接続端を収容しており、この接
続端にはパイロット弁が結合していること、圧縮空気接
続端が制御シリンダーの外側の周囲に配置されているこ
と及び２重ダイヤフラムポンプに導かれている２つの圧
縮空気導管が制御シリンダーの外側の周囲に配置されて
いること及び制御ピストンは、リング状の空間によって
それぞれ１つの圧縮空気導管と１つの圧縮空気排出導管
とが互いに結合されそして少なくとも１つの永久磁石が
制御空気によってその都度押圧されるピストン面に配置
されている。

〔実施例〕

本発明は１つの実施例を用いて次に詳細に説明される。

第１図には断面略図により圧縮空気によって駆動される
１つの２重ダイヤフラムポンプが示されている。２重ダ
イヤフラムポンプは、間隔を隔てて隣接して配置された
２つの容器室２を有する１つのポンプ容器１から成り立
ち、これらの容器室はぞれぞれ１つのダイヤフラム３を
有しそしてこれらのダイヤフラムによって１つのポンプ
室４と１つの空気室５とに分割されている。双方の空気
室５．５′は互いに向き合って位置しそして空気室５．
５′の外側の壁６の間には圧縮空気導管１２を有する１
つの圧縮空気切り替え弁７が配置されており、この切り
替え弁は作動圧縮空気を双方の空気室５．５′に分配す
る。

゛第２図には本発明による空気制御弁が略図により示さ
れている。この弁は、シリンダーの外側の周囲に配置さ
れた、１つの圧縮空気導管１２が接続された１つの圧縮
空気吸入孔８と、同様に外側の周囲に配置された圧縮空
気排出管１３．１４が接続された空気排出孔９．１０を
有する１つの制御シリンダー１１から成り立ち、これら
の空気排出管はダイヤフラムポンプの左又は右の空気室
５．５′に導かれている。制御シリンダー１１の正面に
は制御空気の接続端１６．１７が設けられており、これ
らの接続端は空気供給導管１８．１９を介して１つのパ
イロット弁２０．２１にそれぞれ結合している。

制御シリンダー１１の中の制御ピストン２２は、中央に
位置する１つの案内ピストン２４と外側に（ＨＦし、ピ
ストン面２７．２８を存する２つのピストン２５．２６
を有する１つのピストンロッド２３から成り立っている
。外側のピストン面と中央の案内ピストンとの間に２つ
のリング状の空間２９．３０が形成されている。図の表
現から、制御ピストン２２が制御シリンダー１１の中で
左側の終端位置にある時、圧縮空気吸入孔８はリング状
の空間３０を介してダイヤフラムポンプの空気室５′に
導（圧縮空気導出管１４と結合することが判明する。さ
らに又、制御ピストン２２が右側の終端位置にある時、
圧縮空気吸入孔８は第２のリング状空間２９を介して圧
縮空気導出管１３と結合し、この導管はダイヤフラムポ
ンプの空気室５に導かれている。その都度制御空気によ
って押圧される制御ピストン２７．２８のピストン面に
は１つの永久磁石３１．３２が配置され、これらの磁石
は、磁化可能な材料から成るシリンダー容器１１と磁気
的に協働する。さらに制御シリンダ−１１は排気するた
めの２つの空気導出管３８．３９を有している。

パイロット弁２０が制御され制御空気が導入されると、
制御ピストン２２のピストン面２７が、ピストン面２７
と制御シリンダーの内側の正面１５との間の磁力に打ち
勝つまでの間圧力で刺激され、そしてピストンは制御空
気によって加速され、衝撃的に別の終端位置に動かされ
る。ピストンは、大きな運動量のためピストンとシリン
ダーとの間の摩擦力にいつも打ち勝って、制御シリンダ
ーの中間位置に止まる様なことがない、制御ピストン２
２はそれの別の終端位置において永久磁石３２によって
固く拘束されている。さてパイロット弁２１を制御する
ことによって制御ピストンのピストン面２８が押圧され
ると、制御空気の圧力が磁力よりも強くなるまで、ピス
トンは永久磁石３２によって始めの一定の時間の間その
位１に保持されている。斯くして制御ピストンは衝撃的
にそれの最初の終端位置に戻りそしてその位置で永久磁
石３１によって拘束される。この際の運動量は大きく、
制御ピストンと制御シリンダーとの間の摩擦力にいつで
も打ち勝つのに十分である。それ故制御ピストンは定め
られた２つの終端位置の間で非常に素早く非常に正確に
往復運動し、斯くして、ダイヤフラムポンプが極端な駆
動条件の下で作動するとき、例えば非常にゆっくりと運
転されるとき又は大きな運搬能力を発渾しなければなら
ないときでもダイヤフラムポンプの空気室５．５′は非
常に正確に作動圧力空気で充填される・ことが保証され
る。

一定の理由から制御シリンダー１１が合成材料から成り
立っている時には１つの永久磁石をピストンの制御面に
結合しそして別の１つの永久磁石３２′を制御シリンダ
ーの正面の内面１５に結合するのが合目的である。この
ことにより１つの保持装置が形成され、この保持装置は
、制御シリンダー１１が金属材料から成る上記した保持
装置と同じ様に有利な特性を持っている。

第３図は制御ピストン２２に挿入された強磁性体のリン
グ３３と制御シリンダー１１に配置された電流が流され
るコイル３４を有しそれの磁束が、詳細には示されてい
ないが通常の構成部材によって形成される調節装置によ
って変化可能になっている電磁的な保持装置を示してい
る。この保持装置の制御空気の圧力に抗して作用する保
持力はそれの時間と大きさに関してポンプの運転状態に
無関係に自由にｍ！ｆｆ可能であり、斯くして著しく正
確な弁制御とそれに従って空気室５．５′への作動圧力
空気の最良の供給とが保証されてル）る。強磁性体材料
からなる制御シリンダーの場合には電流が流れるコイル
はシリンダーの壁の中に渦電流損失ができるだけ少なく
なる様に配置される。

第４図は制御ピストン２２のための１つの保持装置を示
し、この装置は制御シリンダーの内部に設けられた１つ
の弾性的な薄板状のリング３５から成立ち、この唇状の
リングがこれに対応してピストンの周囲に形成された１
つのリング状の溝３６と協働する。この保持装置は前同
様に非常に確実に本発明の目的に従って定められた条件
を満足させる。即ち、制御空気によって押圧されている
にもかかわらず制御ピストンの運動を初めに阻止しそし
て制御空気が一定の圧力に到達した時に、初めて解放す
る。それから制御ピストンは、前記した如く、素早くそ
して大なる確実性をもって容易に膨張する制御空気によ
って別の終端位置に移動する。唇状のリング３５は略図
に示したように、弾性的な唇状部分３７は制御ピストン
が終端位置に入る時にはピストンに僅かな抵抗力を及ぼ
すが、終端位置から出る時には唇部分３７は制御空気の
圧力に抗する保持力で対向する。このことはピストン面
とリング状の溝との対応するはめ合いによって達成され
る。

本発明の対象は実施例に限定されるものではなく、請求
範囲に記載された処置を満足させるその他の形成をも含
むものであることは明らかである。

本発明の実施態様は以下に示す通りである。

〔１）保持装置の保持時間は変化する様に調節可能であ
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。

（２）保持＠置の抗力は変化する様に調節可能であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。

（３）制御ピストン（２２）のそれぞれの終端位置又は
切り替え位置には少なくとも１つの永久磁石（３１，３
２）が保持装置として配置されていることを特徴とする
請求項２に記載の空気制御弁。

（４）１つの永久磁石（３１，３２）がピストン（２２
）の制御面（２７，２８）と結合しそして別の永久磁石
（３２’）が制御シリンダー（１１）の内面（１５）と
結合していることを特徴とする請求項２または前記第３
項に記載の空気制御弁。

（５）制御ピストン（２２）のそれぞれの終端位置また
は切り替え位置に１つの電磁的な保持装置が配置され、
この装置は特に制御シリンダーの中または表面に挿入さ
れ電流が流される１つのコイル（３４）から成り立ち、
このコイルは制御ピストン（２２）に挿入されている強
磁性体の１つのリング（３３）と磁気的に協働すること
を特徴とする請求項２に記載の空気制御弁。

（６）　　コイル（３４）はそれの磁束を変化させる、
特に自由にプログラム可能な１つの調節装置と結合して
いることを特徴とする前記第５項に記載の空気制御弁。

（７）制御ピストン（２２）のそれぞれの終端位置また
は切り替え位置に１つの弾性的な保持装置が配置され、
この装置は特にシリンダーの中の弾性的な１つの唇状の
リング（３５）から成り立ちこのリングはピストンの周
囲に対応して形成された１つのリング状の溝（３６）と
協働することを特徴とする請求項２に記載の空気制御弁
。

（８）制御ピストン（２２）は中央に位置する１つの案
内ピストン（２４）とその両側に位１する２つのピスト
ン面（２７，２８）とその間に位置するリング状空間（
２９，３０）から成り立っていること、制御ピストン（
２２）は制御シリンダー（１１）によって取り囲まれて
いること、制御シリンダー（１１）の正面（１５）は制
御空気の接続端（１６，１７）を収容しこの接続端はそ
れぞれ磁気作動弁（２０，２１）と結合していること、
制御シリンダー（１１）の外側の周囲に圧縮空気吸入孔
（８）が配置されていること及び２重ダイヤフラムポン
プに導かれている２つの圧縮空気導出管（１３，１４）
は制御シリンダー（１１）の外側の周囲に配置されてい
ること、制御ピストン（２２）は、リング状の空間（２
９，３０）によりその都度１つの圧縮空気導管（１２）
と１つの圧縮空気排出管（１３，１４）とが互いに結合
可能であること及び少なくとも１つの永久磁石（３１，
３２）がそれぞれ制御空気によって押圧されているピス
トン面（２７，２８）に配置されていることを特徴とす
る請求項２または前記第３に項記載の空気制御弁。

【図面の簡単な説明】 第１図は圧縮空気によって駆動される１つの公知になっ
ている構成様式の２重ダイヤフラムポンプの断面図、第
２図は永久磁石を保持装置として有している２重ダイヤ
フラムポンプの制御弁の略図、第３図は電磁的に作用す
る保持装置を有する制御弁の拡大図、第４図は弾性的な
唇状の１つのリングを保持装置として有している制御弁
の拡大図である。 ４・・・ポンプ室　　　　８・・・圧縮空気吸入孔９．
１０・・−空気排出孔 １１・・・制御シリンダー　１２・・・圧縮空気導管１
３．１４・・・圧縮空気導出管 １５・・・制御シリンダーの正面 １６．１７・・・制御空気の接続端 ２０．２１・・・パイロット弁 ２２・・・制御ピストン　２３・・・ピストンロッド２
４・・・案内ピストン　２７．２日・・・ピストン面２
９．３０・・・リング状の空間 ３１．３２；３３，３４：３５，３６・・・保持装置３
２′・・・永久磁石　　３３・・・強磁性体のリング３
４・・・コイル　　　３５・・・弾性的な唇状のリング
３６・・・リング状の溝 Ｆｌ（３，２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御ピストンが、圧縮空気のため吸入孔及び排出
   孔を有する１つの制御シリンダーの中で２つの終端位置
   の間で動かされる、圧縮空気で駆動される１つの２重ダ
   イヤフラムポンプのための空気制御弁の制御ピストンの
   運動を制御するための方法において、制御ピストンは、
   １つの制御媒質例えば圧縮空気によって動かされそして
   初めにそれのそれぞれの終端位置又は切り替え位置にお
   いて１つの保持装置により制御空気の圧力に抗して、前
   以て定められた時間の間、又は前以て定められた大きさ
   の効力に到達するまでの間保持されそしてそれから、発
   生する最大の摩擦力よりも大きな推力で動かされ、その
   際保持装置は、特に弾性的、磁気的、又は電磁的に作動
   する構成要素によって、ポンプのダイヤフラムの運動と
   は無関係に作動することを特徴とする方法。
2. （２）１つの制御シリンダー（１１）の中の２つの終端
   位置の間を動くことが可能に配置された１つの制御ピス
   トン（２２）と圧縮空気吸入孔（８）と空気排出孔（９
   、１０）とを有する、特許請求の範囲第１項記載の方法
   を実施するための圧縮空気によって駆動される２重ダイ
   ヤフラムポンプのための空気制御弁において、制御ピス
   トン（２２）を変位させるための制御媒質、例えば制御
   空気の接続端（１６、１７）及びポンプのダイヤフラム
   （４）と切り離されて作動し、制御ピストン（２２）と
   作動結合している保持装置（３１，３２；３３，３４；
   ３５，３６）が配置され、この保持装置は少なくとも一
   定の時間と一定の圧力の何れかに到達する間、制御空気
   の圧力に抗していることを特徴とする空気制御弁。