JPH04128572A - 両差動式往復動ポンプ - 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〉 開示技術は軟弱地盤改良工事に用いる薬液注入に用いる
等の両差動式ポンプの構造の技術分野に属する。 〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はポンプフレームに固設された
吐出側シリンダ内にスライド自在に進退動するピストン
のロットが油圧式の駆動側のシリンダ内にスライド自在
に進退動するビス［・ンのロッドに連係されている両差
動式ポンプに関する発明であり、特に、吐出側のピスト
ンロッドか駆動側のシリンダ兼用に形成され、該駆動側
のシリンダ内にはスライド自在

【こ進退動する駆動側ピ
ストンが嵌装され、該駆動側ピストンには一体的に延設
されたロッドが設けられ、該ロット内にはロツドの外側
面に形成されたポートと駆動側ピストンに形成されたポ
ートに各々接続される圧油通路が共に内装されている両
差動式ポンプに係る発明である。 〈従来の技術〉 周知の如く、液体等の吸排には多くの種類のポンプが用
いられているが、例えば、地盤改良工事に於ける薬液注
入等ｔこおいては複数薬液の混合によるゲルタイムのＫ
Ｎ　、ｉｆ通りの正確さか要求される等の点から大量、
且つ、正確な数で、しかも、相当な高Ｌ「ての供給等か
求められる点より所謂プランジャタイプのポンプか用い
られているか、該挿プランジャタイプのポンプ（ご於い
ては薬液の吸入・排出を行゛う吐出側のピストンと駆動
側のボンーゾとか各々ビス１〜ンロツドを必要としてい
る構造をとる関係でぞれらの往復動に伴う駆動側の油量
。 吐出側の薬液の吐出量か往復動の各プロセスにおいて常
に同一〔こして安定稼動され難いという難点かあった。 特に、近時の地盤改良工事等の建設産業においては機械
製造業等の産業と同様に極めて正確な制御と反応の正確
さが要求されることから往復動に伴う同一量の液の給排
が期待出来ないポンプの実効上の使用が出来ないという
欠点があった。 これに対処するに第２図に示す様な、所謂両差動式往復
動ポンプ１が開発されて実用に供されるようになってき
ている。 而して、該種これまての両差動式往復動ボン１１を略説
（−ると、ポンプフレーム２３に固設された吐出側のシ
リンダ２にはその先端側に薬液の吸入・吐出用のポート
３，４か設けられて各々チエツクバルブ５，６を介装さ
れ、又、シリンダ２の基端側には薬液の吸排用のポート
７か設（ブられて吸１１１通路８が吐出用のポート４に
チエツクバルブ６を介して分岐接続されている。 そして、シリンダ２内には直径ＤＩの吐出側ピストン９
が進退動スライド自在に嵌装され（図示しないピストン
リングは勿論装備されている）、後部には直径ｄ１のピ
ストンリング１０か一体固設して延５２され、パイロン
１〜バルブ１１の切り替え用の操作バー１２に対するフ
ック１３をその後端に一体的に固設させると共に、駆動
側の油圧シリンダ１４にスライド自在に嵌装された直径
Ｄ２のピストン１５が油圧シリンダ１４内の作動室１４
’　、１４　’を郭成しており、又、ビスｉ・ン１５に
一体的に前延する直径ｄ２のビス１ヘンロツド１６（ピ
ストンリングは勿論装備されている）＠ネジ１７を介し
一体的に連結しており、油圧シリンダ１４の前端と後端
に設けられた＠す［用のポート１８．１９はパイロット
バルブ１１によって制御されるパイロットオペレーテッ
ドハル７２０を介し、油圧供給通路２１、及び、該油圧
供給通路２１から分岐する油圧供給通路２１′、及び、
その排出通路２２に接続されている。 イして、上記シリンダ２、及び、１４の内径Ｄ＋　。 Ｄ２とピストンロッド１０．１６の外径ｄ＋　、６２に
ついてはＤ＋　２＝２（ｊ＋　２．　Ｄ２２・２ｄ２２
のように設計されて油圧シリンダ１４のピストン１５の
往復動ブ［］セスにａ３ける油量、及び、吐出側ポンプ
シリンダ２のピストン９の往復動プロセスにおける薬液
の彬か常に−・定であって変動しないようにされて安定
した差動、及び、正［７７ゲルタイム（こなし得る薬液
の供給が行なわれるようにはされている。 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上）小在来態様の両差動式往復動ポンプ
１においては当該第２図に示す様に、吐出側のピストン
９の往復動ストロークに加えて駆動側のピストン１５の
往復動ストロークが直線的に重なるためにポンプ装置全
体の長さか往復動ス１〜ロークの少なくとも４倍近く必
要になり、したがって、嵩高であり、重量大となること
から狭隘な坑内や作業場【こあける取り扱いか煩瑣とな
る欠点かあり、作業性を阻害するといった不具合があっ
た。７そして、当然のことながら、ポンプ装置か大型と
なることからその製造に際しての資材量か多く］−作置
も多くなり、結果的にコスト高に繋がる不利点があった
。 そして、作業現場で（よ小型軽量化のポンプが求められ
ているにもかかわらす、これら【こ応えることが出来な
いという不都合さかあった。 〈発明の目的〉 この出願の発明は上ｊホ従来技術に基づく軟弱地盤改良
］］事の薬液注入等に用いられるポンプの問題点を解決
すべき技術的課題とし、長さサイズが在来態様の両差動
式往復動ポンプに比し２７３程度、そして、重量は１／
２程度にも出来、軽量小型イにか図れ、製造に際しコス
トダウンを図ることか可能となり、実作業においても取
り扱がし易く、作業性が良く、サービス性にも優れるよ
うにして各種産業【こおける圧送技術利用分野に益覆る
優れた両差動式往復動ボン１を提供セんとするものであ
る。 〈課題を解決覆−るための手段・作用〉上ｊ小口的に冶
い先述特許請求の範囲を要旨と４−るこの出願の発明の
構成は前述課題を解決するために、軟弱地盤改良工事に
用いる薬液等の流体を両差動式往復動ポンプを用いて所
定に圧送する番ご際し、圧油源からの圧油を油圧供給通
路を介し駆動側ピストンロッドの圧油通路により詮ビス
［・ンロツ１−・外側面のボー１〜から駆動側シリンダ
とピストンロットの間の窄に供給し、駆動側のピストン
を兼ねるシリンダを後退させ、該シリンダとピストンと
の間の圧油については該ピストンに設（プたボー１〜か
ら他方の圧油通路を通り、パイロットオペレーテッドバ
ルブを介して戻るようにし、駆動側のシリンダを兼ねる
吐出側のビス］・ンが作動することにより駆動側のシリ
ンダと油圧の間のＴ内の薬液等は吐出され、シリンダ側
の至ｔこは吸入ポートから薬液等か吸入され、そして、
吐出側のビス！〜ンの復動じ際してはそのピストン［コ
ツトの基端側のフックがパイロツ［・バルブの操作バー
に係合して該パイロットバルブを切り替えることにより
バイロン１〜オペレーテツドバルブか切り替わって圧油
か上記駆ＰＪ側のビストンロツ１へ内の２つの圧油通路
の圧油の供給と帰還をｊヴ）こすることにより駆動側の
シリンダを成すと共に、吐出側のピストンを成すシリン
ダか鋪道して吐出側の薬液等の流体の注入と吐出を逆に
し、帛【ご吐出側の薬液等の流体の吐出を一定量にする
ようにし、又、駆動側におけるＩ王泪ｌのかをも１土復
動の７０　ｔ　、スにおいで一定とな￥Ｊ、うｔこし、
而して、け出側、駆動側の双りともピストンとピストン
ロットとかその径の自乗か他方のそれの２侶とされてい
ることにより吐出側の薬液等、及び、駆動側の圧油の学
は往復動のプ［］セスにおいて常に一定になるようにさ
れ、両差動式往復動ポンプの全長は在来態様の２７３程
度１重量で１／２程度と小型軽量化されて坑内等の狭隘
な作業用場に於いても取り扱いかし易く、作業性、サー
ビス性が向上されるようにした技術的手段を講じたもの
である。 〈実施例〉 次に、この出願の発明の１実施例を第１図に基づいて説
明すれば以下の通りでおる。尚、第２図と同一４様部分
は同一符号を用いて説明覆るものとする。 １′はこの出願の発明の要旨を成す両差動式往復動１１
ζンブであり、該実施例においては軟弱地盤改良工事の
薬液注入に用いる態様であり、ポンプフレーム２３に固
設した吐出側のシリンダ２１の先端部分（こは薬液の吸
入ポート３と吐出ポート４が設けられ、各々チエツクバ
ルブ５．６が介装されている。 そし・で、該シリンダ２１の基端側には他グｊの薬液の
吐出ポート７か設置）られて吐出通路８により前部の吐
出ボー１〜４のチエツクバルブ６に接続されて図示しな
い注入ホースに接続されている。 又、該シリンダ２１内には外径Ｄ】のピストン９′が進
退動スライド自在に嵌装され（勿論、図示しないピスト
ンリングか設けられている）、該ピストン９′からは外
径ｄ】のピストンロッド１０　　か駆動側のシリンダを
兼ねてシリンダ２１の基端部をシール裡（こ舊通し２て
一体的に後延しており、該ピストン９′とビス１〜ンロ
ツド１０′、及び、吐出側のシリンダ２１とに１叶出ボ
ー１−７（臨される室２１２と前部の室２１１とを郭成
している。 そして、ピストン９′の４経Ｄ１とビス１ヘンロンド１
０′の外径ｄ１との間はＤ１２・２ｄ１２のように設計
されている。 そして、ピストンロット ロットバルブ１１の操作バー１２に対するノック１３′
か固定されてピストンロッド１０’の点線矢印９点線矢
印ｙノ向の往復動に伴うストロークエンドに；けるパイ
ロットバルブ１１の切り替えを自動的に！り台えるよう
にされている。 そして、往復動に伴うそのストロークエンド【於（する
パイ［コツトバルブ１１の切り替えを自動的【切り替え
るようにされている。 そして、駆動側のシリンダを兼用するピスト二ロット１
０′の内部には外径Ｄ２のピストン１５′）相対的１こ
選退勤スライド自在に嵌装され、該ピじトン１５′　に
は外径ｄ２のピストンロッド１６′か体的に後延されて
シリンダ９′の基端部をシーツ１裡に貫通して後延され
てポンプフレーム２３′　　と４合して一体的ｔこ固定
されている。 そして、駆動側のビス１〜ン１５′　とビス１〜ンロツ
Ｈ’ｉｅ　　、及び、シリンダ９′とは室１５１と１５
２を郭成し７ており、各々ＢＥ油の吸排ポート１９’　
　１８’を臨ませている。 尚、ビス１−ン１５′　とピストンロッド１６′　の４
鋒り、とｄ２との関係はＤ２２・２ｄ２２に股ム１さｔ
ｌている。 そして、又、ピストンロット１６′　の内部には上記Ｔ
Ｉ＆排ポート１８’　　、１９’　に接続する圧油通路
２４２６か軸方向に平行に形成されており、圧油通路２
４側は図示しない圧油源に接続されている油圧供給通路
２１に固定的に接続され、他方の圧油通路２５は中途に
パイロットオペレーテッドバルブ２０’　を介し上記油
圧供給通路２１に分岐接続覆−る他方の油圧供給２１′
　と帰還通路２２ｔこ選択的に切り替え接続されるよう
にされている。 １述構成において、まず第１図の状態から作用を説明す
ると、駆動側のピストンロッド１６′　の−刃側の圧油
通路２４には油圧供給通路２１から固定姿勢で固定油圧
の圧油がポート１８′を介して窄１５２に供給され、至
１５１側の油は一方の圧油通路２５を通りパイロットオ
ペレーテッドバルブ２０’　を介して帰還通路？２かう
戻される。 ぞして、駆動側のピストン１５′　の室１５１と１５２
の面積の差 汀　（Ｄ２　２−ｄ２　　・　）、−’４−π（２ｄｚ
　’　　　ｄ２２）　、／４−π　ｄ、２／’４π（Ｄ
＋　　２−ｄ＋　　２）メ′４ −π（２ｄ＋　　２−（１２）　／４−π　ｄ＋　　２
／４π　Ｄ２２　／４−π（Ｄ２２１１２２）／４−π
　ｄ２　’　　／４ π　Ｄ、　　２　／４−π（Ｄ＋　２−　　ｄ、？）　
／４−π　ｄ１２／４ に比例した力が駆動側のシリンダ兼用のヒ゛ストンロッ
ド１０′　に作用して実線矢印方向に後退することにな
って後述する如く、吐出側の至２１２の薬液をポート７
から吐出通路８を介して注入側に圧送することｔ、：な
り、又、至２１１側には負圧か発生してチエツクバルブ
５を開いて吸入ポート３から薬液を吸入することになる
。 この場合、吐出側のピストン９′による薬液の吐出量は πＤ２２７４〜π（Ｄ２２　　ｄ２２）／４−πｄ２２
／４ π　Ｄ＋　　２　／４−π（Ｄ＋　　’　　−ｄｌ　　
　）　／４＝π　ｄｌ　　２／’４ に比例した量となる。 而して、吐出側のピストン９′、及び、そのピストンロ
ット１０’　か図示実線矢印方向に右行してそのストロ
ークエンドに達すると、ピストンロッド１０　　の基端
に設けられたフック１３′が操作バー１２′　に係合し
てパイロットバルブ１１を切り替えることによりパイロ
ット油圧はパイロットオペレーテッドバルブ２０’の切
り替え作用に与かり、該パイロットオペレーテッドバル
ブ２０’　は図示状態から点線に示す様に左行し、その
結果、駆動側のピストンＩ」ソｌ’１６’内の一方側の
圧油通路２４を介して室１５２には油圧供給通路２１を
介し所定油圧の圧油が供給されるものの、室１５１側に
は油圧通路２５を介し切り替えられたパイロットオペレ
ーテッドバルブ２０′を介し、分岐された油圧供給通路
２１′から同一油圧の圧油が供給され、その結束、ピス
トン１５′　の室１５１側と１５２側に作用する油圧の
面積は π　Ｄ、、　　’　　／４−π　（Ｄ、、　　２−６２
２　　＞／４−π　ｄ２２　　／４ に比例１−ることになり、したかって、パイロットオベ
レーデッドハルブ２０′の切り替えの前後の油圧の作用
面積は変らず、そのため、吐出側の駆動側のシリンダ兼
用のピストンロッド１０′　には実線矢印に示す前向の
力が絶対値に等しく作用し、吐出側のシリンダ２１の室
２１１に対する負圧力が発生し２、室２１２には負圧が
発生し、室２１１側の薬液はポート４からチエツクバル
ブ６を開いて一部は吐出通路８から戻って（負圧に応じ
て）至２１２側に吸入され、他は吸入工程に圧送されて
いくことになり、チエツクバルブ５は閉じられた状態と
なる。 この場合の吐出側に於ける薬液に対する作用ツノは作用
面積 πＤ、　’　／’４−π（Ｄ＋２−（Ｊ＋２＞／４−・
・−π（１，’　、／／１ に比例することになり、パイロットオベレーアッドパル
ブ２０’の切替の前後の往復動プロセスにおいて変化は
なく、したがって、注入される薬液のビスｊ〜ン９′の
往復動プロセスの前後において変りはなく、一定量が保
証されることになる。 このようにして駆動側に於ける供給圧油、及び、吐出側
にあける送給薬液の両差動式往復動ポンプのリイクルプ
ロセスでの一定早か常に保証されることになり、供給さ
れる圧油の油圧が所定圧に制御される限り、上述１）復
動は自動的ｔこ連続して行われることになる。 尚、この出願の発明の実１ｇ様は十述実旅例（こ限るも
のでないことは勿論であり、例えば、軟弱地盤改良工事
における薬液の注入に用いるばかりでなく、シールド工
事等の狭隘な坑内に於けるスラリーの圧送供給等にも用
いる等種々の態様か採用可能である。 〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に軟弱地盤改良
工事等にお（ｊる薬液注入に際して用いる両差鮎式往復
動ポンプにおいてポンプ装置の全長か在来態様よりも２
．′３程度より短くされ、又、重量も半分程度にされる
ことから軽量小型化か促進され、坑内等の狭隘な作業現
場に於ける作業性。 サービス性が向上するという優れた効果か奏される。 又、製造に際して資材量が少なく、低コスト化が図られ
、全体的な堅牢性も良くなることから耐久性も向上し、
苛酷な使用条件においても寿命が長くなるという利点が
ある。 而して、吐出側に於いてはピストンロッドが駆動側のシ
リンダを兼ねて形成され、該駆動側のシリンダ内に駆動
側のピストンが嵌装されることがら、上述全体長をより
短くすることか出来、＝コンパクト化か促進されるとい
う効果がある。 又、駆動側のピストン内にはロッド外側面と駆動側ピス
トンに形成されたポートに接続される圧油通路と通路が
配設されていることにより、ピストンロッドを圧油通路
に利用出来、圧油通路の機構の簡略イにも図れるという
効果かある。 そして、吐出側、駆動側に於いてそのピストンの外径と
これに一体のロッドの外径との関係が前者の自乗が後者
の自乗の２倍になるように設計されることにより、往復
動プロセスの切替の前後における駆動側での圧油供給量
が一定で変化がなく、吐出側でも薬液等の吐出流体の量
か一定で変化がないようにすることが出来ることから、
軟弱地盤改良にあける薬液等のグルタイムが設計通りに
図れ、そのために地盤内に於ける改良域か正確に設計通
りに形成されるという効果があり、大掛かりな工事等に
おいても精密度が高まるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の発明の１実斤例の全体概略断面図、
第２図は在来態様の両差動式往復動ポンプの概略部分断
面側面図である。 ２１・・・吐出側シリンダ　９″・・・吐出側のピスト
ン１０゛　・・・ロッドのシ１ノンダ １６′　・・・駆動側のピストンロッド１′・・・両差
動式駆動側ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吐出側シリンダ内を進退動するピストンのロッド
   が駆動側のシリンダのピストンロッドに連係している両
   差動式往復動ポンプにおいて、上記吐出側のピストンロ
   ッドが駆動側のシリンダを兼ねて形成され、該駆動側の
   シリンダ内に駆動側のピストンが摺動自在に嵌装され、
   該駆動側ピストンに一体延設されたロッド内には該ロッ
   ド外側面と駆動側ピストンに形成されたポートに接続さ
   れる圧油通路が形成されていることを特徴とする両差動
   式往復動ポンプ。
2. （２）上記駆動側のピストンロッドがポンプフレームに
   固設されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の両差動式往復動ポンプ。
3. （３）上記駆動側のピストンロッド内の圧油通路のロッ
   ド外側面のポートに接続する圧油通路が油圧供給通路に
   接続され、駆動側のピストンに形成されたポートに接続
   する圧油通路はパイロツトオペレーテッドバルブを介し
   て該油圧供給通路に分岐接続されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の両差動式往復動ポンプ。