JPH04501158A - 複動式ベロー形ポンプ - 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】 複動式ベロー形ポンプ 本発明は、重設される定置の２つのシリンダ室を有し、該シリンダ室がそれぞれ ベローによって外側空間と、ベローによって取り囲まれる内側空間とに分割され ており、ベローが、その一端において、シリンダ室の端壁と密封状態で連結され 、他端において底部によって閉塞され、ベロー底部を、それぞれのシリンダ室の 少なくとも１個のパツキンを貫通するように案内されるピストン棒によって互い に機械的に連結することにより、ベローの吸い込み作用とベローの搬送作用とを 同時に行なうようにし、パツキンに接続している空間が圧力媒体用の供給・排出 管と連通し、パツキンとは逆の側の空間が被搬送媒体用の供給・排出管に連通し ている、ガス及び／または液体、特に侵食性及び／または摩耗性媒体用の複動式 ベロー形ポンプに関するものである。

流体を連続的に搬送するため、或いは流体の圧力を増大させるために用いられる この種の複動式ポンプは、フランス国特許第１３１５９００号公報から知られて いる。

この公知のポンプは、吸い込み行程と圧送行程とを交互に行なうように重設され る２つのベローをそれぞれのシリンダ室内に有している。この場合被搬送媒体は ベローの内側にあり、圧力媒体はベローの外側にある。

この公知のポンプの欠点は、液体を搬送する場合、搬送媒体側で自動的な脱気が 全く不可能なことである。自動的な脱気は流動媒体を搬送するためには不可欠の ものであり、もし脱気を行なわないとポンプの機能を十全に発揮させることがで きない。

本発明の課題は、この種の複動式ベロー形ポンプを次のように構成すること、即 ち作動中に自動的に脱気するようにして、搬送媒体のなかに溶けた空気を常時逃 がすことができ、大きなストロークを実施することができ、且つ負荷交替数が多 いように構成することである。

この課題は、シリンダ室内においてそれぞれ１つの内側空間が、または下部シリ ンダ室内において１つの内側空間が、または上部シリンダ室内において１つの外 側空間が直接パツキンに接続していること、パツキンに直接接続している内側空 間のベローが、該内側空間内において、ベローに同心に配置される少なくとも１ 個の案内要素で支持され、該案内要素が、シリンダ室の端壁に固定されているこ とによって解決される。

すべての内側空間及び外側空間を自動的に脱気するためには、それぞれのベロー の最も高い位置に供給・排出管を配置できるようにしなければならないが、本発 明によるポンプではこれが可能である。

上記の公知のポンプとは異なり、本発明によれば、内側空間が直接にパツキンに 接続しているベローは、内側過圧の作用を受ける。しかしながらこのような作用 を受けるベローは、外側過圧の作用を受ける上記公知のポンプとは異なり、内側 過圧の作用を受けた場合屈曲しやすく、ポンプ内での使用に適していない。この ため、内側過圧の作用を受けるベローを圧力媒体側で遊隙なしに同心に案内する ことがどうしても必要である。

ベローを支持すれば、ベローを非常に薄壁に構成することができ、従って非常に フレキシブルに構成することができ、負荷交替数を大きくすることができる。

このようなフレキシブルなベローを使用するに際しては、両方向でストローク終 端位置を越えないようにしないと、小さな差圧に対して構成されたベローを破壊 させることになる。終端位置の検知は、はとんどの場合密閉状態で高圧に耐えう るように構成された機械的な検知器または電気的な検知器によって行なうことが できる。検知器から信号が発せられると、圧力装置から送られる圧縮空気または 液圧流体が４ボート２位置切り換え弁によって切り換えられる。これによって、 圧力媒体と被搬送媒体との間の差圧が許容できないほどに上昇することが阻止さ れ、圧力室と吸い込み室の機能を交替させる。

総じて、本発明によるベロー形ポンプは、上記公知のベロー形ポンプの欠点を有 せず、簡潔な構成で且つ保守を少なくして摩耗性の媒体も化学的に侵食性のある 媒体も搬送することができる簡潔なポンプ構造として実施することができる。被 搬送媒体に接触する材料弁は自動的な逆止弁または強制制御される遮断弁であり 、圧力媒体側での制御は電気的にまたは液圧または空気圧により操作される４ボ ート２位置切り換え弁によって行なわれる。

必要とされる圧力に応じて、ベローを既存の中央の圧縮空気供給装置または中央 の液圧装置により駆動することができる。

本発明によるポンプを多数使用する場合、低粘性液圧流体を用いた中央液圧装置 は、渦巻ポンプを用いて最大圧力と最大供給量に至まで連続作動で且つ高効率、 低設備コストで供給を行なう経済的な圧力供給装置として用いられる。適当に構 成される渦巻ポンプは、通常滑りパツキンリングの交換だけに限られる最初の保 守に至るまでの５００００時間に及ぶ耐久年数に連続作動で耐えることができる 。

個々のポンプを作動するにあたっては、もし既存の圧縮空気網からの供給を必要 としないならば、圧力及び／または搬送量調節式の小型液圧装置が望ましい。

さらに本発明によるポンプは、ベローが少なくとも１個の支持リングを介して少 なくとも１個の案内要素で支持されるように構成することができる。支持リング を設けることにより、１個または複数個の案内要素で支持される支持リングだけ によって摩耗が吸収されるので、ベローは摩耗に曝されない。

さらに本発明によるポンプは、支持リングがスリットを有し、且つ自動緊張する ようにベローの少なくとも１個のひだ部に固定され、案内要素が、長手方向に少 なくとも１回スリットまたは穴を穿設した筒状の管から成っているように構成す ることができる。スリットを形成した支持リングは製造が特に簡単であり、紛失 しないように取り付けることもできる。案内要素は、支持リングの間に圧力が発 生しないようにするために周囲にスリットまたは穴を穿設した筒状の管から簡単 に製造することができる。

さらに本発明によるポンプは、上部シリンダ室内にある内側空間への圧力媒体の 供給・排出を、穴を穿設したピストン棒によって行ない、その際内側空間と穴を 穿設したピストン棒との連結を、軸方向に延びる穴と、内側空間の最も高い位置 で半径方向に延びている穴と、両パツキンの間で半径方向に延びている穴とによ って行なうように構成することができる。このように構成すると、シリンダ室に おいて内側空間が直接にパツキンに接続している場合にでも、簡単に自動脱気を 行なうことができる。

さらに本発明によるポンプは、ベローが上下に重なっている少なくとも２つの仕 切り壁から構成されていることができる。ベローを二重壁或いはそれ以上の壁か ら構成することにより、大きな弾性とともに大きな曲げ強さが得られ（重ね板ば ねの原理）、その結果ベローの排斥体積が大きくなり有用である。ベロー、特に スチールベローを多重壁に構成することによる他の利点は、密封性がなくなった 場合の安全性が高いことである。通常はすべての仕切り壁の密封性が同時になく なるのではなく、外側の仕切り壁の密封性が最初にこわれる。

さらに本発明によるポンプは、仕切り壁の間の中間空間がシリンダ室の外側の周 囲領域に連通し、中間空間をベロー破損時の漏れ報知用の逃がし部として用いる ように構成することもできる。ベローが破損した場合、中間空間のなかにある圧 力媒体または搬送媒体が仕切り壁の間に侵入し、そこから外部へ達してアラーム を作動させたり、ポンプを停止させる。いずれにしても搬送媒体と圧力媒体が混 合する前に漏れの報知がなされる。

さらに本発明によるポンプは、ベローの仕切り壁の間にそれぞれ、ベロー破損時 の漏れを外部に対して報知する不活性の液体フィルムが設けられているように構 成することができる。ポンプケーシングの外側の周囲と連通しているこのような 不活性の液体フィルムにより、ベロー壁破損時の迅速な応答が可能になる。従っ てベロー全体の密封状態が破壊されるずっと前に漏れの報知を行なうことができ る。

さらに本発明によるポンプは、ポンプ出口に、搬送流の脈動を平坦化する液圧蓄 積装置が設けられているように構成することができる。ストロークの逆転によっ て生じる脈動はピストンポンプに比べて非常にわずかであるが、多くの適用例の 場合流れをわずかに変化させることにより減少させねばならない。

さらに本発明によるポンプは、液圧蓄積装置が、一端においてシリンダ室の端壁 と密封状態で連結され他端において底部によって閉塞されいるシリンダ室内のベ ローから構成されていること、シリンダ室がベローによって取り囲まれる内側空 間と外側空間とに分割され、内側空間または外側空間が不活性の圧縮ガスで充填 され、外側空間または内側空間が被搬送媒体で充填されているように構成するこ とができる。即ち筒状の圧力容器内では、容器カバーにおいてベローが底部に緊 張固定されており、その際ベローは被接触に振動し、よって搬送流動の変動を補 償することができる。このベロ一式液圧蓄積装置はベロ一式ポンプと同様の長所 を持っており、特に、ダイヤフラム式液圧蓄積装置を使用する際に寿命の点で問 題となる摩耗性の侵食性の媒体に適している。

次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。

第１図は　上部シリンダ室において外側空間が、下部シリンダ室において内側空 間が直接にパツキンに接続しているポンプを示す図、第２図は　両方のシリンダ 室においてそれぞれ内側空間が直接にパツキンに接続しているポンプを示す図、 である。

第１図は、上部シリンダ室１の外側空間２が直接パツキン５に接続し、下部シリ ンダ室３の内側空間４が直接パツキン６に接続しているポンプを図示したもので ある。

２個のベロー７．８は、それぞれのシリンダ室１，３の端壁９，１０と密封状態 で連結され、他端において底部１１．１２により閉塞されている。底部１１と１ ２は、パツキン５，６を貫通するように案内されているピストン棒１３によって 互いに連結されており、その結果２個のベロー７．８はその都度同時にストロー ク終端点に位置する。またポンプは被搬送媒体のための吸込み管１４を有してい る。吸込み管１４は自動的な逆止弁１５゜１６を介して上部内側空間１７及び下 部外側空間１８と連通している。さらにポンプは被搬送媒体のための圧送管１９ を有している。圧送管１９も同様に自動的な逆止弁２０，２１を介して上部内部 空間１７及び下部外側空間１８と連通している。

ベロー７．８は、フランジ２２．２３を介して端壁９゜１０に、且つフランジ２ ４．２５を介して底部１１゜１２にそれぞれねじによって固定されている。鋼か ら成るベローを使用する場合には、通常フランジ２４．２５の代わりに溶接構造 が使用される。

ポンプの吸引力によって生じる引張り力の作用だけを受けるピストン棒１３は簡 潔に構成されており、２個のピストン棒案内部２６．２７で支持され、上部外側 空間２と下部内側空間４の間にあるパツキン５，６によって密封されている。

低い差圧に設定されているベロー７．８の寿命にとっては、ポンプがどのような 作動状態にあっても内側空間４．１７と外側空間２，１８の間の圧力レベルがほ ぼ等しいことが重要である。特に、ストローク終端点において内側空間４，１７ と外側空間２，１８の間の差圧があまり大きくなりすぎないようにすることに注 意すべきである。このことは、構造的には、電気的な、或いは液圧または空気圧 的な制御要素２８．２９によって実現することができる。制御要素２８．２９は 上記のような場合ベロー底部１１により機械的に操作され、４ボート２位置切り 換え弁３０を切り換える。４ボート２位置切り換え弁３０は、供給管３１または 排出管３２を介して上部外側空間２及び下部内側空間４に圧力媒体を供給する。

従って制御要素２８．２９は、ベロー７．８の許容ストロークを越える運動を阻 止し、よってストローク終端点における内側空間４，１７と外側空間２，１８の 間の許容できないほど大きな差圧をも阻止する。同時に制御要素２８．２９は運 動方向を逆転するためにも用いられ、従って両ベロー７．８の吸引機能と圧送機 能との切り換えにも用いられている。

下部シリンダ室３内にあるベロー８は内側過圧の作用を受ける。ベロー８は、ス リットを形成した３個の支持リング３３，３４．３５を介して、ベロー８に同心 に配置された案内要素３６で案内されている。支持リング３３．３４．３５はそ れぞれ半径方向内側からベロー８のひだ部に取り付けられている。案内要素３６ は下部シリンダ室３の端壁１０に固定されている。この実施例では、案内要素３ ６は、４重にスリットを形成され、支持リング３３，３４．３５の間で圧力媒体 に圧力が生じることを阻止するシリンダ管から構成されている。

第２図は、両シリンダ室１，３内においてそれぞれ１個の内側空間４，３７が直 接にパツキン５，６に接続しているポンプを示すものである。この実施例は、両 方のベロー７．８が内側過圧の作用を受け、従って基本的には屈曲の恐れがある ので、構造的には前記実施例よりもいくぶん複雑である。この危険を防止するた め、両ベロー７．８は、支持リング３３，３４，３５，３８，３９゜４０と、こ れに対応して、それぞれ端壁１０，４２に固定されている案内要素３６．４１と を備えている。

さらに、内部に穴４５，４６．４７を設けたピストン棒４３が設けられている。

これは、ベロー底部４８の高さで自動的な脱気を可能にするため、上部シリンダ 室１内に配置されているベロー７に供給管または排出管４４を介してピストン棒 ４３の穴４５，４６．４７により圧力媒体を供給、排出するためである。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＤＥ　８９１００６３６

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．重設される定置の２つのシリンダ室（１，３）を有し、該シリンダ室（１， ３）がそれぞれベロー（７，８）によって外側空間（２，１８）と、ベロー（７ ，８）によって取り囲まれる内側空間（４，１７）とに分割されており、ベロー （７，８）が、その一端において、シリンダ室（１，３）の端壁（９，１０）と 密封状態で連結され、他端において底部（１１，１２，４８）によって閉塞され 、ベロー底部（１１，１２，４８）を、それぞれのシリンダ室（１，３）の少な くとも１個のパッキン（５，６）を貫通するように案内されるピストン棒（１３ ，４３）によって互いに機械的に連結することにより、ベロー（７）の吸い込み 作用とベロー（８）の搬送作用とを同時に行なうようにし、パッキンに接続して いる空間が圧力媒体用の供給・排出管（３１，３２，４４）と連通し、パッキン （５，６）とは逆の測り空間が被搬送媒体用の供給・排出管（１４，１９）に連 通している、ガス及び／または液体、特に侵食性及び／または摩耗性媒体用の複 動式ベロー形ポンプにおいて、 シリンダ室（１，３）内においてそれぞれ１つの内側空間（４，３７）が、また は下部シリンダ室（３）内において１つの内側空間（４）が、または上部シリン ダ室（１）内において１つの外側空間（２）が直接パッキン（５，６）に接続し ていること、 パッキン（５，６）に直接接続している内側空間（４，３７）のべロー（７，８ ）が、該内側空間（４，３７）内において、ベロー（７，８）に同心に配置され る少なくとも１個の案内要素（３６，４１）で支持され、該案内要素（３６，４ １）が、シリンダ室（１，３）の端壁（１０，４２）に固定されていること、 を特徴とする複動式ベロー形ポンプ。
2. ２．ベロー（７，８）が、少なくとも１個の支持リング（３３，３４，３５，３ ８，３９，４０）を介して少なくとも１個の案内要素（３６，４１）で支持され ていることを特徴とする、請求項１に記載の複動式ベロー形ポンプ。
3. ３．支持リング（３３，３４，３５，３８，３９，４０）がスリットを有し、且 つ自動緊張するようにベロー（７，８）の少なくとも１個のひだ部に固定されて いること、案内要素（３６，４１）が、長手方向に少なくとも１回スリットまた は穴を穿設した筒状の管から成っていることを特徴とする、請求項１または２に 記載の複動式ベロー形ポンプ。
4. ４．上部シリンダ室（１）内にある内側空間（３７）への圧力媒体の供給・排出 を、穴を穿設したピストン棒（４３）によって行ない、その際内側空間（３７） と穴を穿設したピストン棒（４３）との連結を、軸方向に延びる穴（４６）と、 内側空間（３７）の最も高い位置で半径方向に延びている穴（４７）と、両パッ キン（５，６）の間で半径方向に延びている穴（４５）とによって行なうように したことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載の複動式ベロ ー形ポンプ。
5. ５．ベロー（７，８）が上下に重なっている少なくとも２つの仕切リ壁から構成 されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１つに記載の複動 式ベロー形ポンプ。
6. ６．仕切リ壁の間の中間空間がシリンダ室（１，３）の外側の周囲領域に連通し 、中間空間をベロー破損時の漏れ報知用の逃がし部として用いることを特徴とす る、請求項５に記載の複動式ベロー形ポンプ。
7. ７．ベロー（７，８）の仕切リ壁の間にそれぞれ、ベロー破損時の漏れを外部に 対して報知する不活性の液体フィルムが設けられていることを特徴とする、請求 項５に記載の複動式ベロー形ポンプ。
8. ８．ポンプ出口に、搬送流の脈動を平坦化する液圧蓄積装置が設けられているこ とを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１つに記載の複動式ベロー形ポ ンプ。
9. ９．液圧蓄積装置が、一端においてシリンダ室の端壁と密封状態で連結され他端 において底部によって閉塞されいるシリンダ室内のベローから構成されているこ と、シリンダ室がベローによって取り囲まれる内側空間と外側空間とに分割され 、内側空間または外側空間が不活性の圧縮ガスで充填され、外側空間または内側 空間が被搬送媒体で充填されていることを特徴とする、請求項８に記載の複動式 ベロー形ポンプ。