JPH03124976A - アキシヤルプランジヤポンプ - 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］ 本発明はアキシャルプランジャポンプであって、シリン
ダ周壁に少なくとも２つのシリンダ開口を備えたシリン
ダと、駆動軸に連動結合されたプランジャとが設けられ
ていて、該プランジャがその軸線を中心にして回転可能
であって、行程運動を実施するために軸方向に摺動可能
であり、前記プランジャが少なくとも一端で、前記シリ
ンダ開口の範囲に切欠きを有していて、該切欠きがプラ
ンジャ行程の実施時に前記シリンダ開口の工つと交互に
連通ずるようになっている形式のものに関する。

［従来の技術１ 唯一つの回転プランジャを備えた無弁式のこのようなポ
ンプはたとえば液体用の調量ポンプとして至る所で、つ
まり正確に調量された量が搬送されなければならないよ
うな所では至る所で使用されている。回転プランジャの
回転方向に応じてポンプ搬送方向が可逆となる。プラン
ジャ自体がその都度、吐出側もしくは吸込側を閉鎖する
ので、遮断弁または逆止弁は必要でない。ポンプの搬送
出力は回転数により特に簡単に制御され得る。

公知のポンプでは、プランジャの周期的な軸方向が運動
が一種のクランク伝動装置によって形成され、この場合
、クランクは回転プランジャに固定されていて、このク
ランクの端部は駆動軸に設けられた偏心板に枢着されて
いる。このような形式の伝動装置はたとえば米国特許第
３１６８８７２号明細書に開示されている。運動可能な
回転プランジャを内臓したシリンダはプランジャ軸線を
駆動軸の軸線に対して変位させることができるように支
承されている。駆動軸とプランジャとが同軸的に配置さ
れている限り、プランジャはたんにシリンダ内を回転す
るだけであって、行程を進まない。プランジャ軸線が変
位させられるやいなや、プランジャは偏心板とクランク
との異なる回転平面に基づきシリンダ内を摺動する。駆
動軸の軸線に対するプランジャ軸線の変位度によって、
所望のプランジャ行程を調節することができる。

公知のポンプ駆動装置の欠点は次の点に認められる。す
なわち、摺動連結部が比較的高い機械的負荷にさらされ
ていて、したがって故障し易い。さらに、駆動軸がプラ
ンジャ軸線に対して傾けられていることは必ずしも全て
の場合に可能であるとは限らないか、まｔ；は望ましい
とは限らない。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のアキ
シャルプランジャポンプを改良してプランジャの行程運
動を簡単にかつできるだけ耐摩耗的に実施することので
きるようなアキシャルプランジャポンプを提供すること
であるさらに、軸動軸はできれば回転プランジャと同軸
的に延びていることが望ましい。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために本発明の構成ではプランジャ
の周期的な軸方向運動がカム伝動装置によって実施され
るようになっていて、該カム伝動装置が、グランジャ軸
線を中心にして環状に延びるカム支持体と、該カム支持
体と作用結合状態にある係合部材とを有しており、前記
カム支持体の相対位置が、１回転する間のプランジャ行
程を規定しているようにした。

［発明の効果１ 本発明によるアキシャルプランジャポンプで用いられる
カム伝動装置は公知のクランク連結装置よりもはるかに
頑丈で耐摩耗的である。カム支持体と係合部材との配置
および構成に応じて、全く異なる手段を選択することが
できるがしかしいずれの場合でも駆動軸はプランジャと
同軸的に配置されていてよい。しかし駆動軸が傾斜して
延びていても問題はない。その場合、力伝達はたとえば
汎用のカルダン継手を介して行なわれる。

カム支持体が、グランジャを取り固むように延びて該プ
ランジャに対して不動に配置された制御面であって、係
合部材が直接または間接的に前記プランジャと固く結合
されていて、プランジャ軸線を中心にして前記制御面に
沿って回転可能であると、特に有利な配置形式が得られ
る。この場合に係合部材は重力の影響を受けるかまたは
ばねプレロードをかけられて前記制御面に押圧可能であ
ってよい。このような配置形式には、回転運動から軸方
向運動への変換が完全に遊びなしで実施されるという利
点がある。

係合部材に場合によって生じる摩耗はプランジャの行程
容積の変化を生ぜしめない。

駆動軸がプランジャと同軸的に配置されていて、前記駆
動軸と前記プランジャとの間に圧縮ばねが配置されてい
ると、別の利点を得ることができる。この場合、前記圧
縮ばねは同時に回転トルク伝達のための連結エレメント
としても役立つことができる。この場合にプランジャは
ばねプレロードを受けなからその行程運動を実施し、こ
のとき場合によっては、前記制御面における摩擦があま
り大きくなり過ぎないようにばねプレロードを調節する
ことができる。

前記制御面が直接にシリンダの端面に配置されていると
特に有利である。シリンダを片側で斜めに切断するか、
もしくは研削することにより、このようなシリンダを特
に簡単に製造することができる。行程容積はプランジャ
軸線に対する前記制御面の傾斜角度によって規定される
しかし前記制御面が、交換可能でかつ／または調節可能
である制御部材に配置されていても問題はない。

係合部材はピンまたはそれに類似の滑り部材か、または
摩擦を減少させるために、前記制御面に沿って転勤する
転動体であってもよい。

シリンダとプランジャとがセラミック材料から製作され
ていると、特に良好な回転特性を得ることができ、しか
も付加的な潤滑が必要とならない。プランジャパツキン
等は低い圧力においては必要でない。その理由は、プラ
ンジャがほぼ遊びなしでシリンダ内を移動するからであ
る。その上、セラミック材料が耐食性であるので、たと
えば化学的に腐食性の媒体をも問題なく搬送することが
できる。

［実施例Ｊ 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

第１図〜第３図に示した第１実施例から判かるように、
アキシャルグランジャポンプ１は主としてシリンダ２か
ら成っており、このシリンダはポンプケーシング１１と
固く結合されている。シリンダの下端部では、シリンダ
周壁に各１つの吸込開口３と吐出開口４とが配置されて
おり、この場合、両開口は同軸的に延びているしたがっ
て、ポンプケーシング１１には吸込導管用の接続部１９
と吐出導管用の接続部２０とが各１つずつ配置されてい
る。

シリンダ２にはプランジャ６が案内されており、このプ
ランジャはその固有の軸線を中心にして矢印方向凶に回
転可能であって、さらに矢印方向Ｙに軸方向のプランジ
ャ行程を実施することができる。プランジャ６の下端部
には、切欠き７が配置されており、この切欠きはポンプ
室を増大させている。プランジャ６の相対回転位置に応
じて、前記切欠き７はある時は吸込開口３と、またある
時は吐出開口４と連通し、このときそれぞれ別の開口は
閉鎖される。こうしてプランジャは周知のように、吐出
開口４の閉鎖状態で液体またはガスを吸込開口で吸い込
んで、プランジャ運動が逆転すると吸込開口の閉鎖状態
で吐出開口を介して再び吐出することができる。プラン
ジャはやはり既に知られているように、２つのポンプ室
を有する複式／ランジャとしても問題なく構成され得る
。

第１実施例においてプランジャ６は連結ポス１２と相対
回動不能に結合されている。この連結ポスには、滑りピ
ンの形の係合部材９が偏心的に固定されている。シリン
ダ２の端面は角度αで斜めに切断されていて、プランジ
ャ６を中心に環状に延びる制御面８を形成している。規
定のポンプ特性を得るためには、平らな斜め切断部の代
わりに別の曲線経過を選択することもできる。

連結ポス１２と、シリンダ２に対して定置の駆動軸５と
の間には、圧縮ばね１０が緊縮されている。この圧縮ば
ねは係合部材９を制御面８に押圧しているので、プラン
ジャ６はばねプレロードを受けて往復運動させられる。

しかし圧縮ばね１０は回転トルク伝達のＩ；めの連結装
置としても働き、したがって二重機能を満たしている。

連結ポス１２は上側の範囲にピン３３を有しており１、
このピンは接線方向の位置固定面１５を備えている。こ
のピンは連結スリーブ１３に係合しており、この連結ス
リーブには半径方向で前記位置固定面１５に対して位置
固定ねじ１４を緊定することができるので、連結ポス１
２は解離可能に圧縮ばねと結合されている。この圧縮ば
ね１０は下端部で連結スリーブ１３と相対回動不能に結
合されていて、上端部で軸ポス１７と相対回動不能に結
合されている。位置固定ねじ１８を用いて軸ポス１７を
駆動軸５に緊定することができ、この場合、矢印方向ｆ
で示したばねプレロードをも調節することができる連結
ポス１２には、さらにコードディスク１６も固定されて
おり、このコードディスクは片側を切断されている。こ
のコードディスクは所定のセンサ、たとえば感光性のセ
ンサ３６と協働して（第２図）、回転数測定のために役
立つコードディスクがバーマーク２Ｉを有しているので
、たとえばインクレメンタル測定システムの原理による
プランジャの正確な相対位置をも検出することができる
。

第１図では、プランジャ６が下側の行程位置で示されて
いる。この位置でプランジャは吐出開口４と吸込開口３
とを閉鎖し、全ポンプ容量が吐出されている。矢印方向
Ｘで回転していくうちに、係合部材９は制御面８に沿っ
て上方へ第２図に示した位置にまで滑動する。この場合
にプランジャ６は圧縮ばね１０の力に抗して上方に押し
上げられて、上側の行程位置に到達する。この位置で両
開口３，４はやはり閉鎖されている。第１図と第２図に
示した両極端行程位置の間でプランジャ６はポンプ室３
４の容積を増大させて、相応する量の搬送媒体を吸い込
む。それというのは、切欠き７が吸込開口３と連通ずる
からである。プランジャがさらに回転すると、係合部材
９は制御面８に沿って再び下側の相対位置にまで滑動す
るので、プランジャは下方に押し下げられ、この場合、
このプランジャはポンプ室３４の内容量を吐出開口４を
介して吐出する。

プランジャの形状は第７図と第８図に拡大して示されて
いる。切欠き７は、上部に丸みをつれられている接線方
向の切欠きの形を有している。第７図においてプランジ
ャは第１図の状態と比べて９０″だけ逆回転させられて
おり、この場合、このプランジャは吸込間０３を閉鎖し
ていて、グランジャ行程の半分を進んでいる。

角度σが最大プランジャ行程、ひいてはポンプ出力を規
定していることが判かる。多くの場合、プランジャ行程
が調節され得るようにすることはほとんど必要でない。

しかしなから、第４図に示した第２実施例では、角度α
を規定の量だけ調節することができる。この場合に制御
面はシリンダ２の端面に配置されているのでなく、カム
板２２に配置されている。カム板２２は直径方向で互い
Ｊこ向かい合って位置しｊ；２つの調整ねじ２３によっ
て保持されており、両調整ねじはカム板においてナツト
２４に螺合している。このナツトは旋回部分もしくは滑
り部分として構成されているので、傾斜および距離変化
を補償することができる。調整ねじ２３を回動させるこ
とによって所望の角度σを調節することができる。第４
図に示した第２実施例では、係合部材がポール２５とし
て構成されておりこのボールが制御面８に沿って転動す
る。この第２実施例で用いられるその他の構成部分は第
１図〜第３図に示した第１実施例におけるものと同じで
ある。無段階式に調節可能なカム板２２の代わりに、交
換可能にシリンダ２の端面と結合させることができてか
つ種々の角度を有する制御面を有しているような個々の
制御部分を製造することも考えられる。このようＪこす
ると、固定に調節された種々の角度の間で所望の角度を
選択することができる。

第５図に示した第３実施例から判かるようにカム支持体
は必ずしも不動に配置されている必要はない。第５図に
示した第３実施例では、プランジャ６が揺動板２６と固
く結合されており、この揺動板が制、御カムを形成して
いる。この揺動板は圧縮ばねｌｏによって滑りフィンガ
２７に押圧され、□この滑りフィンガはシリンダ２に不
動に配置されている。プランジャ６もしくは揺動板２６
の回転時には、同じくプランジャの軸方向運動が行なわ
れることが判がる。

最後に第６図に示した第４実施例では、必ずしもばねプ
レロードが必要であるとは限らない。

シリンダ２は拡張された内径を有する区分２８を有して
いる。この区分では、傾斜させられたか、もしくはカー
ブ状の溝２９が内面に配置されている。拡張されたプラ
ンジャ区分３５はピン３０を有しており、このピンは半
径方向で溝２９に係合している。プランジャ６の回転時
には、溝２９のガイドに相応して軸方向での強制的な運
動が行なわれることが判かる。駆動軸５とプランジャ６
との間の軸方向相対移動を軸方方向溝３１によって補償
することができる。この軸方向溝は相対回動不能に軸方
向ガイド３２を介して駆動軸５に沿って滑動する。それ
と同時に、この軸方向ガイドは回転トルクの伝達のため
に働く。極めて似た形式で、前記溝を前記プランジャ区
分３５に配置することもでき、この場合、ピン３０はシ
リンダの内壁に不動に配置されている。

全ての実施例において、シリンダ２とプランジャ６とが
セラミック材料から製作されていると有利である。こう
なっていると、約１バールまでの圧力でプランジャをパ
ツキンなしでシリンダ内で案内することができる。その
上、構成部分が碩めて耐摩耗的となり、このことは、制
御面８が直接にシリンダ２に配置されている場合に特に
重要となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるアキシャルプランジャポンプの実施
例を示すものであって、第１図は第１実施例によるアキ
シャルプランジャポンプを下側の行程位置で示す横断面
図、第２図は第１図に示したアキシャルプランジャポン
プを上側の行程位置で示す横断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ線に沿った断面図、第４図は第２実施例によるア
キシャルプランジャポンプの横断面図、第５図は第３実
施例によるアキシャルプランジャポンプの横断面図、第
６図は第４実施例によるアキシャルプランジャポンプの
横断面図、第７図はプランジャとピストンの拡大図、第
８図は第７図に示したプランジャを下から見た図である
。 ｌ・・・アキシャルプランジャポンプ、２・・・シリン
ダ、３・・・吸込開口、４・・・吐出開口、５・・・駆
動軸、６・・・プランジャ、７・・・切欠き、８・・・
制御面９・・・係合部材、１０・・・圧縮ばね、１１・
・・ポンプケーシング、１２・・・連結ボス、Ｊ３・・
・連結スリーブ、Ｉ４・・・位置固定ねじ、１５・・・
位置固定面、１６・・・コードディスク、１７・・・軸
ポス、１８・・・位置固定ねじ、１９．２０・・・接＃
！部、２１・・・バーマーク、２２・・・カム板、２３
・・・調整ねじ２４・・・ナツト、２５・・・ポール、
２６・・・揺動板２７・・・滑りフィンガ、２８・・・
区分、２９・・・溝３０・・・ピン、３１・・・軸方向
溝、３２・・・軸方向ガイド、３３・・・ピン、３４・
・・ポンプ室、３５・・・プランジャ区分、３６・・・
センサ 第３図 第４図 ５４０− 策１図 Ｘ 第２図 ４ 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アキシャルプランジャポンプであって、シリンダ周
   壁に少なくとも２つのシリンダ開口（３、４）を備えた
   シリンダ（２）と、駆動軸（５）に連動結合されたプラ
   ンジャ（６）とが設けられていて、該プランジャがその
   軸線を中心にして回転可能であって、行程運動（Ｙ）を
   実施するために軸方向に摺動可能であり、前記プランジ
   ャが少なくとも一端で、前記シリンダ開口の範囲に切欠
   き（７）を有していて、該切欠きがプランジャ行程の実
   施時に前記シリンダ開口（３、４）の１つと交互に連通
   するようになっている形式のものにおいて、プランジャ
   （６）の周期的な軸方向運動（Ｙ）がカム伝動装置によ
   って実施されるようになっていて、該カム伝動装置が、
   プランジャ軸線を中心にして環状に延びるカム支持体（
   ８、２６、２９）と、該カム支持体と作用結合状態にあ
   る係合部材（９、２５、２７、３０）とを有しており、
   前記カム支持体の相対位置が、１回転する間のプランジ
   ャ行程を規定していることを特徴とするアキシャルプラ
   ンジャポンプ。 ２、カム支持体が、直接または間接的にプランジャ（６
   ）と結合された揺動板（２６）であり、係合部材（２７
   ）が直接または間接的にシリンダ（２）に不動に配置さ
   れている、請求項１記載のアキシャルプランジャポンプ
   。 ３、カム支持体が、プランジャまたは該プランジャと共
   に回転可能な構成部分に設けられた環状の溝であり、直
   接または間接的にシリンダに不動に配置された係合部材
   が半径方向で前記溝に係合している、請求項１記載のア
   キシャルプランジヤポンプ。 ４、カム支持体が、シリンダ（２）の内面に設けられた
   環状の溝（２９）であり、プランジャ（６）に不動に配
   置された係合部材（３０）が半径方向で前記溝に係合し
   ている、請求項１記載のアキシャルプランジャポンプ。 ５、カム支持体が、プランジャ（６）を取り囲むように
   延びて該プランジャに対して不動に配置された制御面（
   ８）であり、係合部材（９）が直接または間接的に前記
   プランジャ（６）と固く結合されていて、プランジャ軸
   線を中心にして前記制御面（８）に沿って回転可能であ
   る、請求項１記載のアキシャルプランジャポンプ。 ６、前記係合部材（９）がばねプレロード（ｆ）をかけ
   られて前記制御面（８）に押圧可能である、請求項５記
   載のアキシャルプランジャポンプ。 ７、駆動軸（５）がプランジャ（６）と同軸的に配置さ
   れており、前記駆動軸（５）と前記プランジャ（６）と
   の間に圧縮ばね（１０）が配置されている、請求項６記
   載のアキシャルプランジヤポンプ。 ８、前記圧縮ばね（１０）が同時に回転トルク伝達のた
   めの連結エレメントとしても働く、請求項７記載のアキ
   シャルプランジャポンプ。 ９、プランジャ（６）が連結ボス（１２）と結合されて
   いて、該連結ボスに係合部材（９）が配置されており、
   前記連結ボスが解離可能に前記圧縮ばね（１０）と結合
   されている、請求項７または８記載のアキシャルプラン
   ジャポンプ。 １０、前記圧縮ばね（１０）のプランジャ側の端部が連
   結スリーブ（１３）と結合されており、該連結スリーブ
   に前記連結ボス（１２）が係合していて、位置固定ねじ
   （１４）によって固定可能である、請求項９記載のアキ
   シャルプランジャポンプ。 １１、前記制御面（８）がシリンダ（２）の端面に配置
   されている、請求項５から１０までのいずれか１項記載
   のアキシャルプランジャポンプ。 １２、前記制御面（８）が、交換可能でかつ／または調
   節可能である制御部材（２３）に配置されている、請求
   項５から１０までのいずれか１項記載のアキシャルプラ
   ンジャポンプ。 １３、係合部材（９）が、前記制御面（８）に沿って滑
   動するピンである、請求項５から１２までのいずれか１
   項記載のアキシャルプランジャポンプ。 １４、係合部材が、前記制御面（８）に沿って転動する
   転動体（２５）である、請求項５から１２までのいずれ
   か１項記載のアキシャルプランジャポンプ。 １５、シリンダ（２）とプランジャ（６）とがセラミッ
   ク材料から製作されている、請求項１から１４までのい
   ずれか１項記載のアキシャルプランジャポンプ。