JPH05501138A - パルスレスピストンポンプ - 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】 パルスレスピストンポンプ 〔発明の背景〕 様々なタイプのポンプが種々の材料を圧送するために使用されている。やっかい な材料を圧送したい場合、すなわち非常に粘性が高い材料や研磨性のｔａｂ＋ｘ ｓｉマｅ）材料を圧送したい場合には、そうした目的に適したポンプの選択数は 著しく減少する。特に、前述したような材料を比較的高圧で、または高圧かつ予 め決められた流量で圧送したい場合にはそうである。往復ピストンポンプはそう した目的に広く使用されてきたが、このポンプはピストンが反転するときポンプ の出力圧力にパルスが生じるという欠点がある。このポンプはまた、圧送される 材料がシールからある程度漏れるという欠点もある。こうした漏れは材料がイソ シアン酸塩のような、空気に反応する（ｓｉ＋−＋ｅ＋＋５ｉｔｉマｅ）ような 場合には重大である。この漏れは両方の方向に存在し、環境の汚染や、圧送され る材料の汚染を引き起こしたり、ポンプに回復不能な摩耗損傷を与えたりする。

出力に含まれるパルスを軽減すること、あるいはこれを無くすことは、循環シス テム、微細噴霧応用、一定出力を得るための比例計量供給（ｐｒｏｐｏ＋ｔｉｏ ｎｉｌ　ｍｅｔｕｉＢ）に対しては特に重要である。

遠心ポンプは研磨性材料を圧力パルスを発生せずに圧送することができるが、容 積型（ｐｏｓ口ｉｙｅ　ｄｉｓｐｌ！ｃｅｍｅｎ口！ｐｅｌでない（流量が速度 に比例しない）、効率が悪い、シャフトシールの漏れなどの問題があり、せん断 に弱い材料に大きなせん断力が加わる。

ギアポンプは他のポンプと同期がとりやすいために、一般に比例計量装置に使用 されている。しかし、このポンプも、許容限度以上の摩耗を引き起こす研磨性材 料の圧送には不適当である。

従って、この発明の目的は前述した材料を処理でき、一方においてほとんどパル スが発生しない動作の行えるポンプを提供することである。この発明の別の目的 は、製造が容易で、様々な速度、流量、圧力で効率よく動作可能なポンプを提供 することである。この発明のさらに別の目的は、ポンプが設置されている環境を 汚染せず、また圧送される流体が環境によって汚染されることのないようにする ために、漏れのない動作を行うポンプを提供することである。

〔発明の概要〕

マルチ・ピストン／シリンダーポンプはカムによって駆動される。ピストンをダ イヤフラムと組み合わせて使用すると、単なるダイヤプラムポンプよりも大きな 出力圧力が得られ、またダイヤフラムポンプよりもより確実な押し出し作用を行 える。カムは直流モータなどの、従来型の他のタイプの速度可変な回転駆動機構 （電気式、油圧式などの）によって駆動される。これらの駆動装置とともに使用 した場合、ポンプはエアーで駆動される一般的な往復ピストンポンプのように、 圧力によって停止してしまうことが起こり得る。この方法では調節可能な一定流 が実現可能である。一定速度のポンプ駆動モータはモータをオン、オフするのに 圧力スイッチを使用する。ポンプへの入力運動は回転であるため、それを他のポ ンプと同期させて複数コンポーネント材料比例システム（ｐｌυｒｘｌ　ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｍａｔｅ＋ｉｉｌ　ｐ＋ＯｐＧ目ｉｏｎｉｎｇ　＋７ｓｆｅｍｌを 提供することができる、あるいはコンベヤを用いればさらに自動化された製造が 可能になる。

カムの形状は往復運動する複数のピストン（ピストンは圧送ストロークと吸入ス トロークを交互に行う）が一般に一定のそれらピストンの圧送ストロークの正味 速度和を有するように設計されている。このようにすると、通常のピストンポン プのピストン反転の結果として生じるパルスを発生する圧力損失を本質的に無く すことができる。実施例においては二つのピストンが使用されているが、必要で あればさらに多（のピストンを使用してもよいことは明かであろう。

この明細書に示されているように、流入する流れはチェックバルブによって制御 される。チェックバルブは一般に着座するのに少し時間が掛かる。流体はこのと きに後方へ流れ、バルブが着座するときにポンプの出力圧力に小さな変動を引き 起こす。しかし、この変動はカム形状を整形してほとんどまったくパルスのない 動作を行わせることができる。

各ピストンは比較的広く用いられているシール機構によってそれぞれのシリンダ の中においてシールされている。シールの低圧力流入側において、ピストンには ダイヤフラムが取り付けられている。ダイヤフラムは流体を周囲環境から隔離し ており、装置に漏れの生じないようにしている。この明細書に使用されているよ うに、゛ダイヤフラム”という言葉は膜やじゃばら（ｂｅｌｌｏｖｔｌ　、ある いはそれらに似たような機能を行う他の構造を指している。流入路はメインのシ ールとダイヤフラムとの間において流体をピストンの上へ直接流すようになって おり、流入部及びピストンの上へ材料が溜ったり、そこで硬化しないようにして いる。流入路は次に流入チェックバルブを通ってポンピングチャンバの中に入り 、そのあと流出路を通って排出される。流出路にもチェックバルブが設けられて いる。この流路は、流体がそこで沈澱し、硬化するような、流体の淀んだ領域が 極力少な（なっている。この流路は空気の捕捉が極力なく、流入領域において流 体を絶えず補給するようになっている。

カムはプッシュプルタイプである、すなわちローラはトラックの上に載っている か、ピストンアセンブリローラがカムに対してばねで付勢されていてその位置を 維持するようになった、通常のアウタプロファイルカム（ｏｕｔｅｒｐｒｏｆｉ ｌ！ｃａｍ）のどちらかを用いる。

この発明の上述した目的及びその他の目的は添付図面を参照しつつ説明する以下 の実施例からより明かとなろう。図面においては、同じあるいは類似した部材は 類似した参照番号で表わされている。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明によるポンプの断面図である。

第２図は、この発明のカムを示している、第１図の２−２線断面図である。

第３図は、第２図のカムの別の実施例である。

第３ａ図は、ツーピストンポンプの速度及び出力を示すグラフである。

〔実施例の説明〕

参照番号１０で表わされているこの発明のポンプは、メインのハウジング１２を 有する。ハウジング１２の中をシャフト１４が貫いており、シャフト１４の上に はギア１６が取り付けられている。直流ブラシレスタイプのモータなどからなる モータ（図示されていない）がギア１６及びシャフト１４を駆動し、シャフト１ ４の端部に取り付けられているカム１８を回転させる。カム１８のフォロワアセ ンブリ２０がカム１８の上に載っている。フォロワアセンブリ２０はフォロワハ ウジング２２を有する。フォロワハウジング２２はシャフト２６を介してそこへ 取り付けられているフォロワ２４を有する。フォロワハウジング２２はその外側 に取り付けられた複数のガイドローラ２８を有する。ガイドローラ２８はハウジ ング１２に設けられたスロット３ｏの中を走行する。フォロワアセンブリ２゜は ばね３２によってカム１８へ付勢されている。

フォロワアセンブリ２ｏはピストン３４へ取り付けられており、フォロワハウジ ング２２とピストン３４との間にはダイヤプラム３６が配置されている。これら 三つの部材は、それらを次々と貫いているボルト３８によって一体に固定されて いる。最初の流入路４０が、シリンダ４６内に設けられたメインのシール４４と ダイヤフラム３６との間においてピストン３４周囲に設けられたフラッシングチ ャンバ４２の中へ連通している。フラッシングチャンバ４２はピストン３４の周 囲を取り囲んでおり、そこへ流入する流れはピストン３４の表面がそれによって 硬化する可能性のある材料を押し流す役割を果たす。入方流は次に通路４８を通 って、メインの流入路５０の中へ流れる。流入路５ｏの中には従来型のチェック バルブ５２が直列に配置されている。

ポンピングチャンバ５４がシリンダ４６の端部の、ピストン３４の上に配置され ている。ポンピングチャンバ５４には流出路５６も連結されている。流出路５６ は従来型に設計された流出チェック５８を有する。本装置を第１ＦｇＪのような 向きに配置したとき、すなわち流入路４０及び流出路５６がそれぞれ上を向く状 態に配置したとき、本装置は空気や他のガスがポンプのポケット内に溜らないよ うに設計されている。すなわち、前述した気泡あるいは他のガスが上方へ自在に 流れてポンプから外へ出るように設計されており、呼び水（ｐ＋ｉｍｉｎｇ）の 問題を軽減し、空気を捕捉することのない完全な体積流（マｏｌｏｍｅ）「ｉｅ 目◇Ｗ）を確実に実現するようになっている。ピストン３４が上方へ移動してポ ンピングチャンバ５４の中へ入るにつれて、ダイヤフラム３６はフラッシングチ ャンバ４２の上側表面４２ａへほとんど触れるくらいのところまで上方へ曲がり 、その結果、ポンプの中へは絶えず確実に新鮮な材料が流され、流れの淀んだ領 域が中に形成されないようになっていることがわかる。

図面に示されている実施例はばねによって付勢されたフォロワとカムを使用して いるが、そうしたばねが不要な、別のタイプのカム駆動を用いてもよいことも明 かである。こうしたタイプのカムはしばしばデスモドロミック・タイプ・カムと 呼ばれる。そうしたカムの一例が第３図に示されている。ここでは、ローラはト ラック６０の中でガイドされ、圧送と吸入の両方のストロークにおいて駆動され る。シール４４としては、適切なシーリング機能を発揮できるような従来型のめ の使用寿命は劇的に増大することがわかる。もしシール４４が漏れるとすれば、 その漏れは高圧側からであり、周囲環境へ漏れるのではなく、流入路の中へ戻っ てくる。

ここまでの説明では、理論的には完全なポンプということになる。実際には、チ ェックバルブの物理的な特性（閉鎖時間など）や、流体の圧縮性及び粘性によっ て完全にパルスのない出力、すなわちパルスレス出力ではなくなる。上述した度 特性を最適化するために、オイルのような代表的な流体を使用すれば、他の大す ることができ、このとき、バルブの開閉時間は自由に選択できることも明かであ ろう。

以下に記載されている請求の範囲で定義されるこの発明の精神及び範囲から逸脱 することな（、この発明のポンプには様々な変更及び変形が可能である。

国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．ほとんどパルスを含まない出力を発生する流体ポンプであって、複数のピス トン／シリンダ・コンビネーションと、前記シリンダの中で前記ピストンを駆動 するためのカム装置と、流入チェックバルブと、 を有し、前記カム装置が前記ピストンのそれぞれを前記シリンダのそれぞれの中 で駆動して往復運動させ吸入ストロークと圧送ストロークとを交互に行わせ、前 記カム装置が、少なくとも一つの前記ピストンが常に前記圧送ストロークを行っ ておりまた前記圧送ストロークにおける前記ピストンの速度の和が前記カム装置 の与えられた任意の速度においてほぼ一定になるように、前記ピストンを駆動し 、前記ピストンが前記吸入ストロークから前記圧送ストロークヘ切り替わるとき 前記カム装置が前記速度の和を若干増加させて前記チェックバルブが着座すると きのポンプ出力の非線形性を補正する流体ポンプ。
2. ２．ほとんどパルスを含まない出力を発生する流体ポンプであって、複数のピス トン／シリンダ・コンビネーションと、前記シリンダの中で前記ピストンを駆動 するためのカム装置と、ハウジングと、 高圧シールと、 シーリング用のダイヤフラムと、 を有し、前記カム装置が前記ピストンのそれぞれを前記シリンダのそれぞれの中 で駆動して往復運動させ吸入ストロークと圧送ストロークとを交互に行わせ、前 記カム装置が、少なくとも一つの前記ピストンが常に前記圧送ストロークを行っ ておりまた前記圧送ストロークにおける前記ピストンの速度の和が前記カム装置 の与えられた任意の速度においてほぼ一定になるように、前記ピストンを駆動し 、前記高圧シールが、圧送される材料をシーリングするために、前記ピストンと 前記シリンダとの間に設けられ、前記ダイヤフラムが前記高圧シールと前記カム 装置の中間において前記ハウジングと前記ピストンへ取り付けられており、圧送 される前記材料と周囲環境との間のバリヤとして、前記高圧シールから漏れる可 能性のある材料を収容している流体ポンプ。
3. ３．流入チェックバルブが設けられ、前記ピストンが前記吸入ストロークから前 記圧送ストロークヘ切り替わるとき前記カム装置が前記速度の和を若干増加させ て前記チェックバルブが着座するときのポンプ出力の非線形性を補正する請求の 範囲第２項記載の流体ポンプ。
4. ４．前記ダイヤフラムと前記高圧シールとの中間において前記ピストンの周囲へ 、圧送される材料の源から延びるフラッシング流入通路が設けられていて、淀み を最小限に抑え、圧送される材料が前記ピストンの上で溜ったり硬化したりする のを防止するようになっている請求の範囲第２項記載の流体ポンプ。
5. ５．前記シリンダと前記ピストンと前記高圧シールとでポンピングチャンバが形 成され、前記ポンプが前記フラッシング流入通路と前記ポンピングチャンバとを 連通するメイン流入通路を有する請求の範囲第４項記載の流体ポンプ。
6. ６．前記メイン流入通路が流入チェックバルブを有する請求の範囲第５項記載の 流体ポンプ。
7. ７．前記流入通路が一般に鉛直方向に延びるように配置され、また前記チャンバ 及び前記通路の中にガスが溜らないように形成されていて、すべてのガスが前記 通路の中を上昇して前記ポンプから排出されるようになっている請求の範囲第６ 項記載の流体ポンプ。
8. ８．前記ポンピングチャンバから延びる流出通路が設けられ、前記流入通路と前 記流出通路が一般に鉛直方向に延びるように配置され、また前記チャンバ及び前 記通路の中にガスが溜らないように形成されていて、すべてのガスが前記通路の 中を上昇して前記ポンプから排出されるようになっている請求の範囲第６項記載 の流体ポンプ。
9. ９．前記カム装置が速度可変モータによって駆動される請求の範囲第１項記載の 流体ポンプ。
10. １０．動力駆動のバルブが設けられている請求の範囲第１項記載の流体ポンプ。
11. １１．ほとんどパルスを含まない出力を発生する流体ポンプであって、複数のピ ストン／シリンダ・コンビネーションと、前記シリンダの中で前記ピストンを駆 動するためのカム装置と、ハウジングと、 高圧シールと、 シーリング用のダイヤフラムと、 フラッシング流入通路と、 を有し、前記カム装置が前記ピストンのそれぞれを前記シリンダのそれぞれの中 で駆動して往復運動させ吸入ストロークと圧送ストロークとを交互に行わせ、前 記カム装置が、少なくとも一つの前記ピストンが常に前記圧送ストロークを行っ ておりまた前記圧送ストロークにおける前記ピストンの速度の和が前記カム装置 の与えられた任意の速度においてほぼ一定であるように、前記ピストンを駆動し 、前記高圧シールが、圧送される材料をシーリングするために、前記ピストンと 前記シリンダとの間に設けられ、前記ダイヤフラムが前記高圧シールと前記カム 装置の中間において前記ハウジングと前記ピストンへ取り付けられており、圧送 される前記材料と周囲環境との間のバリヤとして、前記高圧シールから漏れる可 能性のある材料を収容しており、前記フラッシング流入通路が前記ダイヤフラム と前記高圧シールとの中間において前記ピストンの周囲へ、圧送される材料の源 から延びていて、淀みを最小限に抑え、圧送される材料が前記ピストンの上で溜 ったり硬化したりするのを防止するようになっており、前記シリンダと前記ピス トンと前記高圧シールとでポンピングチャンバが形成され、前記ポンプが前記フ ラッシング流入通路と前記ポンピングチャンバとを連通するメイン流入通路を有 する流体ポンプ。
12. １２．前記流入通路が一般に鉛直方向に延びるように配置され、また前記チャン バ及び前記通路の中にガスが溜らないように形成されていて、すべてのガスが前 記通路の中を上昇して前記ポンプから排出されるようになっている請求の範囲第 １１項記載の流体ポンプ。
13. １３．前記ポンピングチャンバから延びる流出通路が設けられ、前記流入通路と 前記流出通路が一般に鉛直方向に延びるように配置され、また前記チャンバ及び 前記通路の中にガスが溜らないように形成されていて、すべてのガスが前記通路 の中を上昇して前記ポンプから排出されるようになっている請求の範囲第１２項 記載の流体ポンプ。
14. １４．前記カム装置が速度可変モータによって駆動される請求の範囲第１１項記 載の流体ポンプ。
15. １５．動力駆動のバルブが設けられている請求の範囲第１１項記載の流体ポンプ 。