JPH04104175U - 揺動ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 揺動ピストンポンプ（１）を改良して、構造
を単純にすることは元よりのこと、前記公知のポンプの
欠点を充分に避けると共にクランク室などに対して圧送
媒体を確実に封止し、更には乾式運転機器つまり無潤滑
式ポンプとしても適するように構成する。 【構成】 滑りパッキンが、シールリップを有していて
ほぼ椀状のディスクパッキン（１１）によって、また可
撓性の密閉部材が、実質的に扁平なシールダイヤフラム
（１３）によって形成されており、該シールダイヤフラ
ム（１３）の運動自在な非緊締接続区域（２９）の半径
方向寸法が、揺動ピストンの往復動行程に相応して、扁
平なシール部材の場合の半径方向寸法よりも大きく設計
されており、前記椀状のディスクパッキン（１１）のほ
ぼ半径方向に延びるディスク区分の壁厚（ｄ）が該ディ
スクパッキンのシールリップの壁厚（ｂ）よりも大であ
り、かつ前記半径方向に延びるディスク区分が連接棒付
きピストンヘッド（３）のクランプ部材（１８，１９）
間に形状安定的に緊定されている点にある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ポンプ作動室寄りの端面に滑りパッキンを、また該滑りパッキンの 、クランク室寄りの端面側には前記ポンプ作動室をクランク室に対して気密・液 密にシールする可撓性の密閉部材を備えた連接棒付きピストンヘッドを有し、前 記密閉部材の外周縁部をポンプケーシングに、また該密閉部材の中心締込み部位 を前記連接棒付きピストンヘッドの中央区域で気密・液密に緊締しいる形式の揺 動ピストンポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

前記形式のポンプは例えばプランジャポンプとして公知である。ポンプ作動室 すなわち圧送室とクランク室との間の仕切りは通常、滑りリングパッキンによっ て行なわれる。しかしこのようなポンプは依然として多数の欠点を有している。 例えば圧送媒体が潤滑剤又は潤滑剤蒸気によって汚染されるという虞れがある。 更にまた例えば攻撃性あるいは侵食性の圧送媒体が、被潤滑駆動部材の範囲内へ 侵入する虞れもある。このような場合ピストンピン軸受用の潤滑剤が特に破壊の 危険に曝される。それに加えてピストンピン軸受が圧送室の近くに位置しており かつこれによって付加的に加熱されることになる。また前記形式のプランジャポ ンプで使用される滑りリングパッキンの耐密性は、絶対的なものではない。

【０００３】 また揺動ピストンポンプが例えば米国特許第３９６１８６９号明細書に基づい てすでに公知になっている。該揺動ピストンポンプではピストンと連接棒とは一 体に構成されている。従ってピストンは連接棒の揺動運動を一緒に行なう。この 形式の揺動ピストンポンプは、ピストンピンを有していないので、該ピストンピ ンに関連した問題点は回避される。しかしながらこの揺動ピストンポンプにおい ても圧送室とクランクケースもしくはポンプ駆動装置の被潤滑部品との間の完璧 なシール作用は保証されていない。むしろ逆に、揺動ピストンの揺動運動に基づ いて揺動ピストンのシール問題がクローズアップされる。圧送媒体と関係するポ ンプ室をクランクケース等に対してシールすることは「乾式運転機器つまり無潤 滑式運転機器」の場合に特に重要である。この場合「無潤滑式運転機器」とは、 圧送媒体と関係する可動部品を潤滑する必要がなく、従って圧送媒体に微量の潤 滑剤も含ませることを許さないようなポンプ又はコンプレッサのことを言う。

【０００４】 気相の圧送媒体用のコンプレッサ又は液相の圧送媒体用のポンプにおいて、圧 送媒体がクランク伝動装置内へ侵入するのを防止するために、これまでクロスヘ ッド式駆動装置を備えたコンプレッサが使用されてきた。この場合ピストンと所 属のピストン棒は直線的な往復運動のみを行ない、かつ該ピストン棒はパッキン 箱ユニットによってシールされている。しかしながら該構成はなお顕著な欠点、 特にパッキン箱に特有の欠点を有している。すなわちパッキン箱では完璧な耐密 性は得られず、かつ該パッキン箱は不断の点検と保守を必要とする。更にポンプ を比較的長時間停止させた場合、パッキン箱の詰物が、ポンプ再始動時に損傷を 惹起するほどポンプピストン棒に固着することがある。更に、このようなクロス ヘッド式駆動装置を備えたポンプ又はコンプレッサは、製造の点でも運転の点で も経費が嵩む。該ポンプ又はコンプレッサは通常低速運転機器としてしか運転さ れず、かつ比較的大型構造のためにしか実用化されていない。このようなクロス ヘッド式コンプレッサ又はポンプを無潤滑式運転機器として構成する場合、シリ ンダライナ及びピストンリングなどのための材料も適正に選択されねばならず、 従って圧送媒体に対する材料の反応を考慮すれば、材料の選択も必然的に狭く局 限される。

【０００５】 更にまた、１つのダイヤフラム又は特に２つのダイヤフラムを備えたガス状媒 体又は蒸気状媒体のためのダイヤフラムポンプがドイツ連邦共和国特許出願公告 第２５０２５６６号明細書に基づいてすでに公知になっている。しかしながら該 公知ダイヤフラムポンプではポンプ行程の大きさも吐出圧の高さも共に制限され ている。例えば吐出容量やポンプ回転数などの等しい稼動条件下において所定の 吐出量を達成しようとする場合、これは、いずれにしても圧送室の直径を拡大す ると共にポンプ行程をそれ相応に制限することによって可能にはなる。しかしな がら、この解決手段に伴う欠点は、ポンプをそれ相応に大きく設計する必要があ り、高い軸受圧が発生し、従ってポンプが摩耗し易く稼動経費も比較的高くつく ことである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

そこで本考案の課題は、冒頭で述べた形式の揺動ピストンポンプを改良して、 構造を単純にすることは元よりのこと、前記公知のポンプの欠点を充分に避ける と共にクランク室などに対して圧送媒体を確実に封止し、更には乾式運転機器つ まり無潤滑式ポンプとしても適するように構成することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決する本考案の手段は、滑りパッキンが、シールリップを有して いてほぼ椀状のディスクパッキンによって、また可撓性の密閉部材が、実質的に 扁平なシールダイヤフラムによって形成されており、該シールダイヤフラムの非 緊締接続区域の半径方向寸法が、揺動ピストンの往復動行程に相応して、扁平な シール部材の場合の半径方向寸法よりも大きく設計されており、前記椀状のディ スクパッキンのほぼ半径方向に延びるディスク区分の壁厚が該ディスクパッキン のシールリップの壁厚よりも大であり、かつ前記半径方向に延びるディスク区分 が前記連接棒付きピストンヘッドのクランプ部材間に形状安定的に緊締されてい る点にある。

【０００８】

【作用】

本考案の構成手段によってクロスヘッド式駆動装置を有するポンプの前記欠点 、またプランジャポンプにおける潤滑の危険、更にはダイヤフラムポンプの欠点 と制約が回避される。しかも本考案の揺動ピストンポンプは、特に圧送媒体が攻 撃的性質を有しているとしても該液体を吐出するためにも、また気体を吐出する ためにも共に問題なく使用することができる。本考案では、化学薬品や酸化に対 して高い耐性を有する材料、例えばポリテトラフルオルエチレンをディスクパッ キンの材料として、また必要ならばシールダイヤフラムの材料としても使用する ことが可能である。この場合、揺動ピストンの確実な乾式運転が実現できるので 、潤滑剤による圧送媒体の汚染もポンプのクランク伝動装置における潤滑剤の破 壊も発生することはない。圧送媒体に関係し、つまり圧送媒体と接触するポンプ 部品は機械的なポンプ駆動装置区域に対してシールダイヤフラムによって絶対的 に漏れなく隔離され、かつ事実上大した摩耗を受けることもない。本考案の揺動 ピストンポンプは、前記公知の形式の各ポンプの重要な利点を統合するものであ り、しかも前記公知の各ポンプに付随した重要な欠点を甘受する必要もなくなる 。特に小ピストン径の比較的小型のポンプの製造が可能であり、この小型化にも 拘らず軸受が過負荷を受けることがないので、高い耐用寿命が保証される。更に 本考案では、シールダイヤフラムの運動自在な非緊締接続区域の半径方向寸法を 、慣用の扁平シール部材の場合よりも拡大することによってシールダイヤフラム がピストンの往復動行程に適合されているため、不都合な歪みや負荷がシールダ イヤフラムに生じることがない。また椀状のディスクパッキンのほぼ半径方向に 延びるディスク区分の壁厚を該ディスクパッキンのシールリップの壁厚よりも大 きくしたことによって、シールリップ区分が摩耗によって減少した場合でも揺動 ピストンは確実にガイドされる。ひいてはポンプシリンダが損傷したりシールダ イヤフラムが過負荷を受けたりする危険が低下する。

【０００９】 次に本考案の有利な実施態様とその作用を説明する。

【００１０】 特にポンプが吸込み導管内の与圧で運転される場合には、揺動ピストンがシー ルダイヤフラムのための支持フランジを有しているのが有利である。この場合、 シールダイヤフラムに作用する圧送媒体圧が前記支持フランジによって吸収され る。

【００１１】 本考案の有利な実施態様によれば、ディスクパッキンとシールダイヤフラムと の間に位置する中間室が、排出導管に接続されている。例えばリーク経路を辿っ てディスクパッキン周縁を通過して中間室に到達する圧送媒体は該中間室から前 記吸込み導管を介して導出される。圧送媒体が液相の媒体であっても、こうして 簡単に排出することが可能になる。この場合前記中間室は排出導管を介して揺動 ピストンポンプの吸込み導管に接続されているのが殊に有利である。このように 構成すれば、漏れた圧送媒体が空費されることがなく、自動的に圧送媒体供給流 へ戻されて再利用されることになる。

【００１２】 前記の排出導管によって、あるいは例えば揺動ピストンポンプの吸込み導管へ の漏れ媒体の戻しによってディスクパッキンとシールダイヤフラムとの間に、圧 力増成を生ぜしめるほどの量の圧送媒体が溜るようなことはなく、つまり中間室 内に溜った漏れ媒体の圧力によってディスクパッキンのシール機能が低下するよ うなことは決して生じない。

【００１３】

【実施例】

次に図面に基づいて本考案の実施例を詳説する。

【００１４】 総体的に符号１で示した揺動ピストンポンプは連接棒付きピストン２を有して いる。該「連接棒付きピストン」とは、本来のピストン部分３と連接棒４とが一 体に構成されているようなピストンである。つまりこの場合ピストンはピストン ピンを介して連接棒の小端と連接されている訳ではない。連接棒４は連接棒大端 ５によって、回転軸線７を有するクランク軸の偏心輪６に支承されている（特に 図１参照）。従って連接棒付きピストン２は連接棒４の旋回運動に連動した揺動 運動を行なう（以下、連接棒付きピストンを簡単に揺動ピストン２と呼ぶ）。こ の揺動運動に基づいて揺動ピストン２のピストン行程の中位範囲において特に、 ピストン部分３とポンプシリンダ１０の内周壁９との間で漏れが生じることがあ る。ところで揺動ピストンポンプ１では揺動ピストン２に滑りパッキンとして椀 型のディスクパッキン１１が設けられており、更に該ディスクパッキン１１とク ランク室１２との間には付加的にシールダイヤフラム１３が配置されている。リ ーク経路を辿ってディスクパッキン１１とポンプシリンダ１０の内周壁９との間 へ侵入する圧送媒体は前記シールダイヤフラム１３によつてクランク室１２から 隔離される。こうして例えば攻撃性の圧送媒体がクランク室内へ侵入して該クラ ンク室の潤滑剤を破壊するような事態が確実に阻止される。また本考案の揺動ピ ストンポンプ１は「無潤滑式ポンプ」として良好に動作することができる。すな わち圧送媒体は、ポンプの運転に必要な潤滑剤と決して接触することがない訳で ある。この場合シールダイヤフラム１３はその中央範囲１４が揺動ピストン２の ピストン部分３に耐密的に緊締されている。このためにピストンシャフト１５は ストッパカラー１６を有し、該ストッパカラーは、下部クランプ部材１８のため の固定ピン１７から張出している。前記クランプ部材１８の上面に椀型ディスク パッキン１１が位置し、該椀型ディスクパッキンは上から上部クランプ部材１９ によって揺動ピストン２に固定されている。その場合クランプ部材１８及び１９ は、いわばピストン部分３を構成することになる。前記クランプ部材１８，１９ は、揺動ピストンポンプ１の作動室、つまり圧送室２０の側からアクセス可能な ねじ２１によってピストンシャフト１５と締結されている。特に図１及び図２か ら判るように、シールダイヤフラム１３はその外周縁２２でもってクランクケー シング２３又は類似のポンプ部分に固定されている。該ポンプ部分は、図４に示 したようにポンプシリンダ１０であってもよい。この場合シールダイヤフラム１ ３は椀型ディスクパッキン１１の近くに装着されている。この配置・構成によっ て得られる利点は、ピストン部分３の運動に追従するためにシールダイヤフラム １３が行なわねばならない運動が、通常充分な可撓性をもっているとは云え、こ の可撓性のシールダイヤフラム１３に対して、無理な負荷を強いるようなことが ない点にある。椀型ディスクパッキン１１とシールダイヤフラム１３との間に介 在していて側面ではシリンダ内周壁９によって密閉された中間室２５は、ポンプ シリンダ１０を通って外部に通じている排出導管２４を有しいる。例えば液体を 圧送する揺動ピストンポンプ１の場合、リーク経路を辿って椀型ディスクパッキ ン１１の外周を流過する漏洩圧送液が前記中間室２５内へ侵入した場合でも、該 漏洩圧送液は中間室内に溜らず、排出導管２４を介して流出することができ、従 って中間室内に溜っていく漏洩圧送液の圧力増成によって椀型ディスクパッキン のシール性能が損なわれることもない。排出液は吸込みタンクに捕集されるか、 又は外部へ排出されてもよい。空気又は、環境汚染を生ぜしめないようなガスを 圧縮する場合には、液相媒体の場合と同様に処理することが可能である。しかし ながら本考案の実施例によれば、図１に略示したように、排出導管２４は戻し導 管２７を介して揺動ピストンポンプ１の吸込み導管２８に接続されている。これ によって、中間室２５に達した漏洩液又は漏洩ガスは該中間室から吸出されポン プ圧送媒体搬送回路へ再び供給される。

【００１５】 上部クランプ部材１９と下部クランプ部材１８は、既に述べたように、ポンプ 作動室２０の方へ組外すことができる。同等のことは椀型ディスクパッキン１１ についても当て嵌まる。またポンプシリンダ１０を取外した場合には、シールダ イヤフラム１３もポンプ作動室２０の方向で交換可能である。これによって特に 、摩耗部品としての椀型ディスクパッキン１１は比較的簡単に、かつポンプ駆動 機構の解体なしに交換可能である。

【００１６】 図１において破線１３で示したシールダイヤフラム１３から判るように、ポン プシリンダ１０と揺動ピストン２との間に位置している非緊締接続区域２９にお ける半径方向幅は、ポンプシリンダ１０におけるシールダイヤフラム１３の締込 み部位３０，３１と、揺動ピストン２における該シールダイヤフラムの締込み部 位と間の幾何学的距離よりも大きな幅を有している。従ってシールダイヤフラム １３の寸法は、揺動ピストン２の往復動行程に適合されているばかりでなく、該 シールダイヤフラム１３における非緊締接続区域２９には、いわば「過分な余裕 」が与えられている。これによって該シールダイヤフラム１３にかかる負荷が小 さくされる。

【００１７】 揺動ピストンポンプ１は液体を圧送するためにも、ガスを圧送するためにも使 用することができる。吸込み導管２８内に既に予圧が支配し、従って中間室２５ 内に既に幾分高い圧力が生じている場合には、揺動ピストン２は、シールダイヤ フラム１３のための支持フランジ３２を有しているのが有利である（図２）。

【００１８】 揺動ピストンポンプ１は、ポンプシリンダ１０の内周壁９に耐密的に接触する リング状のシールリップ３３の壁厚Ｓが、ピストン部分３の下部クランプ部材１ ８と上部クランプ部材１９との間に緊締されている半径方向に延びるディスク区 分３４と等しい厚さを有するような椀型ディスクパッキン１１を装備することが できる。実質的に等しい壁厚で構成されたこのような一体構成の椀型ディスクパ ッキン１１は図３に示されている。これに対して図４には、幾分異なった態様の 椀型ディスクパッキン１１ａが示されている。該椀型ディスクパッキン１１ａで は、半径方向に延びるディスク区分３４の壁厚ｄはシールリップ３３の壁厚ｂよ りも大である。このように構成することによって、たとえ中間室２５内に吸込み 圧が、またポンプ作動室２０内にそれ相応に高められた吐出圧が支配していても 、ポンプシリンダ１０の内周壁９と下部クランプ部材１８の外周縁との間のギャ ップＳｐの範囲で半径方向のディスク区分３４が不都合に撓む危険が一層僅少に なる。半径方向のディスク区分３４を比較的肉厚に構成したにも拘らず、薄肉に 構成されたシールリップ３３は、自動シールリップの方式でポンプシリンダ１０ の内周壁９に耐密的に接触する。なお図４では理解し易くするために揺動ピスト ン２の傾斜位置が幾分誇張して示されている。

【００１９】

【考案の効果】

本考案の構成手段により、椀型ディスクパッキン１１，１１ａの耐用寿命が高 まり、特に該ディスクパッキンのシールリップ３３の摩耗が進行しても揺動ピス トン２がポンプシリンダ１０の内周壁面９に擦過傷を惹起する危険が著しく低下 するばかりでなく、椀型ディスクパッキン１１のシール作用の改善と相俟ってシ ールダイヤフラム１３が過度に強い負荷を受けることもなくなり、揺動ピストン ポンプ１の効率も必然的に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】揺動ピストンと椀型ディスクパッキンとシール
ダイヤフラムとを備えた本考案の揺動ピストンポンプを
部分的に断面して示した側面図である。

【図２】シールダイヤフラムのために支持フランジを設
けた異なった態様の揺動ピストンポンプの図１相当の側
面図である。

【図３】１実施態様による椀型ディスクパッキンの斜視
図である。

【図４】図３とは幾分異なった態様の椀型ディスクパッ
キンを装備した揺動ピストンポンプ部分の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 揺動ピストンポンプ、 ２ 連接棒付き揺動ピ
ストン、 ３ ピストン部分、 ４ 連接棒、 ５
連接棒大端、 ６ 偏心輪、 ７ 回転軸線、
９ 内周壁、 １０ ポンプシリンダ、 １１，
１１ａ 椀型ディスクパッキン、 １２ クランク
室、 １３，１３′ シールダイヤフラム、 １４
中央範囲、 １５ ピストンシャフト、 １６
ストッパカラー、 １７ 固定ピン、 １８，１９
クランプ部材、 ２０ ポンプ作動室、 ２１
ねじ、 ２２ 外周縁、 ２３ クランクケース、
２４排出導管、 ２５ 中間室、 ２７ 戻し導
管、 ２８ 吸込み導管、 ２９ 非緊締接続区
域、 ３０，３１ 締込み部位、 ３２ 支持フラ
ンジ、 ３３ シールリップ、 ３４ 半径方向の
ディスク区分

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ作動室（２０）寄りの端面に滑り
   パッキンを、また該滑りパッキンの、クランク室（１
   ２）寄りの端面側には前記ポンプ作動室（２０）をクラ
   ンク室に対して気密・液密にシールする可撓性の密閉部
   材を備えた連接棒付きピストンヘッド（３）を有し、前
   記密閉部材の外周縁部をポンプケーシング（１０，２
   ３）に、また該密閉部材の中心締込み部位を前記連接棒
   付きピストンヘッド（３）の中央区域で気密・液密に緊
   締しいる形式の揺動ピストンポンプ（１）において、前
   記滑りパッキンが、シールリップ（３３）を有していて
   ほぼ椀状のディスクパッキン（１１；１１ａ）によっ
   て、また前記可撓性の密閉部材が、実質的に扁平なシー
   ルダイヤフラム（１３）によって形成されており、該シ
   ールダイヤフラム（１３）の運動自在な非緊締接続区域
   （２９）の半径方向寸法が、揺動ピストンの往復動行程
   に相応して、扁平なシール部材の場合の半径方向寸法よ
   りも大きく設計されており、前記椀状のディスクパッキ
   ン（１１；１１ａ）のほぼ半径方向に延びるディスク区
   分（３４）の壁厚（ｄ）が該ディスクパッキンのシール
   リップ（３３）の壁厚（ｂ）よりも大であり、かつ前記
   半径方向に延びるディスク区分（３４）が前記連接棒付
   きピストンヘッド（３）のクランプ部材（１８，１９）
   間に形状安定的に緊定されていることを特徴とする、揺
   動ピストンポンプ。
2. 【請求項２】 シールダイヤフラム（１３）のために支
   持フランジ（３２）が設けられている、請求項１記載の
   揺動ピストンポンプ。
3. 【請求項３】 ディスクパッキン（１１）がポンプヘッ
   ドを除去することによって、またシールダイヤフラム
   （１３）が管状の上部ポンプシリンダ（１０）を除去す
   ることによってポンプ作動室（２０）から組外し可能で
   ある、請求項１又は２記載の揺動ピストンポンプ。
4. 【請求項４】 シールダイヤフラム（１３）の非緊締接
   続区域（２９）の半径方向寸法が、揺動ピストンの往復
   動行程によって規定された半径方向寸法よりも幾分大で
   あり、前記往復動行程の終端位置において該シールダイ
   ヤフラム（１３）の負荷を軽減するように構成されてい
   る、請求項１から３までのいずれか１項記載の揺動ピス
   トンポンプ。
5. 【請求項５】 ディスクパッキン（１１）とシールダイ
   ヤフラム（１３）との間に位置する中間室（２５）が、
   排出導管（２４）を介して揺動ピストンポンプ（１）の
   吸込み導管（２８）に接続されている、請求項１から４
   までのいずれか１項記載の揺動ピストンポンプ。