JPH0660836B2 - 流動媒体の測定または配量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は液体、ガス等の流動媒体を測定または配量する
ための装置に関し、より厳密には、流入部と流出部を備
えたハウジングと、測定ピストンにより第１の測定室と
第２の測定室に分割されているハウジング室と、ハウジ
ング内の流入部と流出部の間に配置される制御弁にし
て、その２つの終端位置で前記２つの測定室を流入部ま
たは流出部と交互に連通させる制御弁と、測定ピストン
と結合されるピストン棒にして、該ピストン棒よりも直
径が大きく形成される制御弁の軸方向の制御ダクトを軸
方向に移動可能に貫通し、且つ制御弁に対して相対的に
軸方向に移動可能なピストン棒と、制御弁の周に沿って
配置される複数個の移行ダクトにして、流入部と流出部
と測定室とを連通させるためにハウジング内に設けられ
る複数個の連通ダクトを制御するための移行ダクトと、
制御弁内に設けられ中央の制御ダクトを流入部と連通さ
せている横方向連通部とを有する装置に関するものであ
る。

従来技術 制御弁を機械的に操作するためのピストン棒が形成され
ているこの種の装置は、ドイツ特許公開第２５４９５７
６号公報から知られている。制御弁を機械的に操作する
ため、ピストンスライダはその都度の運動方向で弾性手
段を介して、第１の終端位置にロックされた制御弁に作
用を及ぼし、弾性手段が緊張した後制御弁をロック位置
から押し出す。その後弾性手段の緊張が解かれると、制
御弁は加速されて移動し第２の終端位置に達する。この
第２の終端位置でも制御弁はロックされる。

制御弁が１つの終端位置を占めているとき、第１の測定
室は制御弁に設けられる横方向連通部と中央の制御ダク
トを介して流入部と連通し、第２の測定室はハウジング
に設けられる連通ダクトと制御部に設けられる移行ダク
トとを介して流出部と連通している。制御弁が他の終端
位置にあるとき、制御弁は中央の制御ダクトを介して第
１の測定室を流出部と連通させ、且つ連通ダクトを介し
て流入部を第２の測定室と連通させる。

この公知の装置の場合多数の構成要素が設けられている
ので製造コストが高くなり、装置の保守も非常にコスト
高になる。またばねが設けられているので、装置を作動
させるためには流動媒体がある程度の始動圧をもつ必要
がある。さらに多数の構成要素が設けられていることは
騒音が比較的大きくなる原因になる。特に侵食性の媒体
の場合には頻繁に故障するので、装置の使用は不可能で
ある。

他の公知装置（ドイツ特許公告第２４０２８２８号公
報）では、流動媒体の一部によって駆動が行なわれる。
流動媒体の大部分はハウジングの内部に設けられている
制御装置を取り囲み、直接流出部に誘導される。流動媒
体のほんの一部だけが測定ピストンを駆動させるために
用いられる。この流動媒体の一部は流入絞り部に案内さ
れ、それによって圧力の損失が生じる。別の圧力損失
は、流出部の領域に設けられ弾性的に付勢されている制
御弁によっても生じる。この制御弁は衝撃音をも発生さ
せ、機械的な抵抗力に欠けている。この公知の配量ポン
プも貫流量が多い場合にだけ使用でき、圧力損失が少な
くないので、弾性力の作用を受ける制御弁により比較的
高い始動圧が必要である。従ってこの公知の装置は、貫
流量が少ない場合及び／または流動媒体の圧力が低い場
合には使用不可能である。

目 的 本発明の目的は、流動媒体を測定または配量する装置に
おいて、構成要素の数量を少なくさせ、始動圧を低くさ
せて騒音も摩耗も少ない故障のない装置を提供すること
である。

構 成 本発明は、上記目的を達成するため、制御弁の前記各終
端位置で１つの移行ダクトと横方向連通部とを介して制
御ダクトが流入部と連通し、制御弁を液圧により作動さ
せるため、制御弁が軸方向にて両側にそれぞれ１つの液
圧制御のための制御室を有し、該制御室に制御ダクトが
通じ、制御室が流出部に通じる排出孔を有し、制御ダク
トがピストン棒に設けられるパッキン体を介して一方の
制御室または他の制御室に対し交互に遮断可能であるこ
とを特徴とするものである。

作用及び効果 ピストン棒に設けられるパッキン体により一方または他
方の制御室に対して遮断可能な制御ダクトはもっぱら圧
力の供給にだけ用いられ、一方体積を測定される主流は
それぞれの測定室を介して流出部に案内される。液圧的
に行なわれる方向転換は２つの可動要素だけを用いて行
なわれ、即ち制御弁と測定ピストンに連結されているピ
ストン棒とを用いて行なわれ、従って本発明による装置
は騒音が少なく故障もない。方向転換を行なうために弾
性力を克服する必要がなく、しかも測定ピストンを移動
させるために流動媒体の全体積が利用されるので、本発
明による装置の始動圧は低く、従って流動媒体が低圧の
場合でも使用でき、故障なしに作動する。制御弁はもっ
ぱら液圧により操作されるので著しい機械的な摩耗は生
じない。従って本発明による装置は、長時間にわたって
保守の必要なく作動し、測定の不正確さや故障は生じな
い。

実施例 本発明による装置１は、前容積制御式ポンプ装置として
形成され、液体及びガス等の流動媒体を測定または配量
するために使用することができる。装置１はハウジング
２を有している。ハウジング２は、軸方向にて上側と下
側でそれぞれ１つのフード状のカバー３，４を介して密
閉されている。ハウジング２の中央部には、シリンダ６
に挿着されているハウジング挿着部５が配置されてい
る。ハウジング挿着部５は、シリンダ６の壁とハウジン
グの壁に対してパッキンリング７によりパッキンされて
いる。同様にシリンダ６もパッキンリング７によりハウ
ジング２の壁に対してパッキンされている。さらにハウ
ジング２は、上部ハウジング室８と下部ハウジング室９
と有している。上部ハウジング室８は主にカバー３とハ
ウジング挿着部５によって画成され、一方下部ハウジン
グ室９は挿着されたシリンダ６の底部１０の下側のカバ
ー４によって画成されている。ハウジング挿着部５とシ
リンダ６とは、例えばスナップリング状の固定要素１１
を介してハウジング２内に着脱可能に固定することがで
きる。下側のカバー４には中心部に開口部４９が設けら
れており、該開口部４９は密閉ねじ５０によって密閉さ
れている。

流動媒体をハウジング２の長手方向軸線に対して直角に
流動させるため、第１図でハウジング２の左側には接続
パイプとして形成された流入部１２が設けられている。
流入部１２に対向する側、即ち第１図でハウジング２の
右側には、同様に接続パイプとして形成された流動媒体
排出用の流出部１３が設けられている。ハウジング２、
シリンダ６、ハウジング挿着部５はプラスチックまたは
金属から製造することができる。

下部ハウジング室９内には測定ピストンとしてダイヤフ
ラムピストン１４が設けられている。ダイヤフラムピス
トン１４の周縁１５は、ハウジング２とカバー４の間に
緊塞に固定することができる。測定ピストとしてのダイ
ヤフラムピストン１４は、下部ハウジング室９を第１の
測定室４５と第２の測定室４６とに分割している。本実
施例でダイヤフラムとして形成されたピストン１４は、
下部ハウジング室９内で筒状の内面に沿って緊塞に滑動
可能に案内される非弾性的な円板状ピストンまたは円筒
体状ピストンとして形成することもできる。ダイヤフラ
ムピストン１４の中央部にはピストン棒１６が固定され
ている。ピストン棒１６は装置１の鉛直方向中心軸線に
同軸に設けられ、シリンダ６の底部１０にて緊塞に案内
されている。ピストン棒１６は、ハウジング挿着部５内
は軸方向に移動可能に支持されている制御弁１７を貫通
している。制御弁１７を軸方向に貫通している孔の直径
はピストン棒１６の直径よりも大きく、その結果環状間
隙として形成された流動媒体用の制御ダクト１８が形成
されている。制御ダクト１８は、ハウジング挿着部５に
設けられた上部制御室１９とシリンダ６の底部１０に形
成されている下部制御室２０とを連通させている。

上部制御室１９と下部制御室２０とは、制御弁１７の両
端部に形成されているピストン要素２１，２２によって
画成されている。ハウジング挿着部５に設けた上部制御
室１９はねじプラグ２３によって上部を緊塞に密閉する
ことができる。ねじプラグ２３は内部に袋穴２４を有す
ることができ、この袋穴２４のなかに、ピストン棒１６
が上方へ軸方向に移動する際このピストン棒１６の自由
端を侵入させることができる。制御弁１７は両端部のピ
ストン要素２１，２２の領域にそれぞれ１つの円錐状の
拡張部２６を有している。拡張部２６はピストン端面２
５の方向に、即ち制御室１９，２０の方向に拡張されて
いる。さらにピストン棒１６には、互いに間隔をおいて
配置される２つのパッキン体（Ｏ−リング）２７が設け
られている。パッキン体２７は、ピストン棒１６が移動
する際に制御弁１７の円錐状の拡張部２６のなかへ出入
し環状間隙状の制御ダクト１８を交互に閉塞開口させ
る。

制御弁１７は、両ピスト部分２１と２２の間の領域に３
つの移行ダクト２８，２９，３０を有している。移行ダ
クト２８，２９，３０は制御部１７の周面に設けた周鍔
３１と端部側のピストン部分２１，２２によって境界づ
けられている。従って移行ダクト２８，２９，３０は制
御弁１７に形成された周溝として設けられている。第１
図から第３図までに図示した実施例では周鍔３１の直径
がピストン部分２１，２２の直径よりも小さいので、移
行ダクト２８，２９，３０は比較的幅狭に形成されてい
る。従ってこの実施例での移行ダクト２８，２９，３０
は比較的幅狭の環状間隔であり、その幅方向の長さは半
径方向の深さの数倍である。ピストン部分２１，２２に
は、制御室を空にするための貫通孔３２がそれぞれ１つ
ずつ設けられている。ピストン部分２１の貫通孔３２は
上部制御室１９と上部移行ダクト２８を連通させ、一方
ピストン部分２２の貫通孔３２は下部制御室２０と下部
移行ダクト３０を連通させている。貫通孔３２は、流動
媒体を供給する制御ダクト１８よりもかなり小さな流動
横断面積を有している。さらに制御弁１７は、中央の移
行ダクト２９と制御ダクト１８とを連動させる横方向連
通部３３を有している。

ハウジング挿着部５は１つの流入室３４と、２つの転向
室３５，３６と、２つの流出室３７，３８とを有してい
る。これらの流入室、転向室、流出室とは異なる面内に
設けられ、互いに間隔をもってハウジング挿着部５内に
並設され、即ち重設されている。これらの室は、制御弁
１７を取り囲む環状室として形成することができる。流
入室３４はハウジング挿着部５のほぼ中央にしてその下
にある転向室３５とその下にある転向室３６との間に設
けられている。流出室３７は上部の面内にあり、一方流
出室３８は下部の面内にある。シリンダ６の壁には流入
部１２と流入部３４との間に孔３９が形成されている。
さらにシリンダ６の壁に対向する側には、流出部１３を
上部流出室３７と連通させるために孔４０が設けられ、
一方流出部１３を下部流出室３８と連通させるために他
の孔４１が設けられている。

流入室、転向室、流出室を移行ダクト２８，２９，３０
と連通させるため、室３４ないし３８の面内に孔４２が
設けられている。室３４ないし３８の間隔と移行ダクト
２８ないし３０の長さとは次のように選定され、即ち各
移行ダクト２８，２９，３０の軸方向の長さが室３４な
いし３８の隣り合う間隔よりもいくぶん大きいように選
定されている。移行ダクト２８ないし３０と室３４ない
し３８とは互いに次にように配置されており、即ち制御
弁１７の下部位置、即ち第１の終端位置（第１図及び第
２図）で、移行ダクト２９が流入室３４を転向室３６と
連通させ、且つ移行ダクト２８が転向室３５を上部流出
室３７と連通させるように配置されている。制御室１７
が上部位置にあるとき、即ち第２の終端位置（第３図及
び第４図）にあるときは、流入室３４と転向室３５とは
中央の移行ダクト２９を介して連通しており、一方転向
室３６と流出室３８とは移行ダクト３０を介して連通し
ている。

第４図に図示した実施例の制御弁１７′では、周溝とし
て形成される移行ダクト２８，２９，３０が前記実施例
の場合よりもかなり深く形成されており、その結果流動
媒体を貫流させるためのより大きな横断面が、即ちより
大きな容積の環状空間が設けられている。制御弁１７′
ほぼ筒状に形成され、均一な外径を有している。即ちピ
ストン２１，２２の直径と周鍔３１の直径は等しい。移
行ダクト２９，３０，３１の横断面積が前記実施例より
も大きいので圧力損失が極めて小さいという利点があ
り、従って本発明による装置は、非常に低圧で流動する
媒体に特に有利に適用することができる。一方移行ダク
ト２８，２９，３０がより幅狭に形成されている制御弁
１７（第１図から第３図）を備えた本発明による装置
は、器具の最小始動限界が極めて低い場合に特に有利に
使用することができる。

第１図から第３図までに図示したように、上部転向室３
５は１つのダクト４３を介して上部ハウジング室８と連
通している。下部転向室３６は、１つのダクト４４を介
して下部ハウジング室９と連通している。

さらに第１図ないし第３図からわかるように、上部ハウ
ジング室８と密閉された第２の測定室４６との間には連
通管４７が設けられている。連通管４７はハウジング挿
着部５とシリンダ６の底部１０とを貫通し、例えばプラ
スチックから成る滑りスリーブ内で摩擦なしに軸方向に
移動可能に案内させることができる。連通管４７はダイ
ヤフラムピストン１４を貫通し、ねじナット４８を用い
てこれに着脱可能に固定させることができる。上部ハウ
ジング室８と下部測定室４６とを連通させている連通管
４７を本発明の範囲内で別の態様で配置することもで
き、例えばホース等の形状でハウジングの外部で案内す
ることもできる。

装置１が作動すると、流動媒体は流入部１２から孔３９
を通って流入室３４に流入し、ここから孔４２を通って
もっぱら液圧的に作動される制御弁１７の中央の移行ダ
クト２９に流入し、次に転向室３６内へ達した後ダクト
４４を通って、ダイヤフラムピストン１４の上方にある
上部の第１の測定室４５に流れ、ダイヤフラムピストン
１４を下方へ押す。下部測定室４６内にある流動媒体は
連通管４７を通って上部ハウジング室８内へ案内され、
ここからダクト４３を通って転向室３５に流れ、そして
孔４２を通って制御弁１７の上部移行ダクト２８に流れ
る。上部移行ダクト２８から流動媒体は上部流出室３７
内へ流れ、そして孔４０を通って流出部１３へ流れる。

ダイヤフラムピストン１４が第１図と第２図に示すよう
に下部制御点にあると、流動媒体の一部が制御弁１７に
設けた横方向連動部３３と制御ダクト１８を介して制御
弁１７下方の制御室２０へ流れ、制御弁１７を逆方向へ
上方へ移動させる。このとき上部制御室１９にある流体
媒体は排除され、上部ピストン部分２１に設けた貫通孔
３２を通って移行ダクト２８へ、次に流出室３７へ流
れ、ここから流出部１３へ流出する。

ダイヤフラムピストン１４が上部制御点（第３図と第４
図）にあると、流動媒体は流入部１２から流入室３４と
中央の移行ダクト２９とを通って転向室３５に流れる。
転向室３５から流動媒体はダクト４３を通って上部ハウ
イング室８へ流れ、ここから連通管４７を通って下部測
定室４６へ流れる。これによってダイヤフラムピストン
１４が上方へ押される。ダイヤフラムピストン１４上方
のハウジング室９内にある流動媒体はダクト４４と転向
室３６と下部移行ダクト３０と下部流出室３８とを通っ
て流出部１３へ案内される。

すでに述べたように、連通管４７がダイヤフラムピスト
ン１４の案内機能を有しないような実施例も可能であ
る。例えば図示した連通管４７の代わりに、測定室４６
とハウジング室８とを連通させるホースまたは他の連通
手段をハウジング２の外側に設けることが可能である。

本発明による装置１は、ダイヤフラムピストン１４が流
入する流動媒体の量に応じて移動するので、液体の配量
装置であるばかりでなく、量測定装置としても使用する
ことができる駆動装置でもある。つまり単位時間あたり
のダイヤフラムの行程数は装置を貫流する流動媒体の量
に対応しており、従ってこの装置を正確に作動する量測
定装置として使用することができる。

本発明による装置１を配量装置に付設する場合には、ダ
イヤフラムピストン１４或いはそのピストン棒１６を配
量装置のピストン或いはピストン棒と連結させる。この
連結は開口部４９を介して可能である。この場合配量装
置の配量ピストンはダイヤフラムの運動に応じた運動を
実施し、配量されるべき媒体を同様に量に比例して搬送
する。

本発明による装置１では、流入する流動媒体の全部が前
述した室を介して測定ピストンの制御のために使用され
るので、流入した流動媒体の全体積が完全にダイヤフラ
ムピストン１４に作用を及ぼし、装置を作動させるため
にわずかな量の流動媒体しか必要とせず、流動媒体の圧
力も低圧でよい。従って比較的少量の流体を配分し測定
することができる。流動媒体がほとんど絞られずに装置
１を貫流することができ、且つ弾性的に付勢される弁制
御手段が設けられていないので、圧力の損失がわずかで
あり、従って高い効率が保証されている。本発明による
装置で可動要素がわずかしか設けられておらず、機械的
な弾性手段が設けられているので摩耗はほとんど生せ
ず、よって長時間にわたる確実な機能が保証されてい
る。本発明による構成により、本発明による装置１は極
めて騒音が少なく、衝撃音等の騒音は生じない。

次に、本発明の実施態様を列記しておく。

（１）制御弁（１７）がハウジング挿着部（５）内で案
内され、該ハウジング挿着部（５）内に、１つの移行ダ
クト（２９）を介して流入室（３４）と交互に連通可能
な２つの転向室（３５，３６）が配置され、該転向室
（３５，３６）がダクト（４３，４４）を介して測定室
（４５，４６）のそれぞれ１つと連通しており、制御弁
（１７）に設けられる他の２つの移行ダクト（２８，３
０）を介して交互に転向室（３５，３６）と連通可能な
２つの流出室（３７）が設けられていることを特徴とす
る、請求項１に記載の装置。

（２）流入室と転向室と流出室とが異なる面内に且つ互
いに間隔をもってハウジング挿着部（５）内に並設さ
れ、制御弁（１７，１７′）を取り囲む環状室として形
成されていることを特徴とする、上記第１項に記載の装
置。

（３）制御弁（１７，１７′）の移行ダクト（２８，２
９，３０）が周鍔（３１）によって仕切られた周溝とし
て形成され、その軸方向の長さは、ハウジング挿着部
（５）に設けられる前記室（３４ないし３８）のうちの
２つの室の間隔よりもいくぶん大きいことを特徴する、
上記第１項または第２項に記載の装置。

（４）制御弁（１７，１７′）が制御室（１９，２０）
の間に支持され、且つ両端にそれぞれ１つのピストン部
分（２１，２２）を有し、該ピストン部分（２１，２
２）が制御室（１９，２０）を画成しているピスト端面
を有し、ピスト部分（２１，２２）内に、制御室（１
９，２０）から流出室（３７，３８）のほうへ延びてい
る前記排出孔（３２）が設けられ、該排出孔（３２）は
制御弁（１７，１７′）内に設けられる隣接する移行ダ
クト（２８，３０）に通じていることを特徴とする、請
求項１または上記第１項から第３項までのいずれか１つ
に記載の装置。

（５）制御弁（１７，１７′）のピストン部分（２１，
２２）内に、パッキン体（２７）を出入させるための円
錐形の拡張部（２６）が形成されていることを特徴とす
る、請求項１または上記第１項から第４項までのいずれ
か１つに記載の装置。

（６）移行ダクト（２８，２９，３０）を画成している
制御弁（１７，１７′）の周鍔（３１）の直径がピスト
ン部分（２１，２２）の直径よりも小さく、幅狭の移行
ダクト（２８，２９，３０）の半径方向の深さがその軸
方向の長さよりも数倍小さいことを特徴とする、請求項
１または上記第１項から第５項までのいずれか１つに記
載の装置。

（７）移行ダクト（２８，２９，３０）を画成している
制御弁（１７，１７′）の周鍔（３１）の直径がピスト
ン部分（２１，２２）の直径にほぼ等しいかこれよりも
大きく、移行ダクト（２８，２９，３０）の半径方向の
深さが、従ってその容積が比較的大であることを特徴と
する、請求項１または上記第１項から第５項までのいず
れか１つに記載の装置。

（８）ハウジング挿着部（５）が制御弁（１７，１
７′）及びピストン棒（１６）とともにシリンダ（６）
内に配置され、該シリンダ（６）がハウジング（２）内
にハウジング挿着部（５）と同軸に且つ２つのハウジン
グ室（８，９）の間に支持され、且つハウジング（２）
の流入部（１２）とハウジング挿着部（５）の流入室
（３４）との間及びハウジング挿着部（５）の流出室
（３７，３８）とハウジング（２）の流出部（１３）と
の間に流動媒体用の孔（３９，４０，４１）をそれぞれ
１つずつ有していることを特徴とする、請求項１または
上記第１項から第７項までのいずれか１つに記載の装
置。

（９）ハウジング挿着部（５）及びシリンダ（６）内で
軸方向に移動可能に案内される連通管（４７）にして測
定ピスト（１４）を貫通している連通管（４７）を介し
て他のハウジング室（８）が１つの測定室（４６）と連
通していることを特徴とする、上記第８項に記載の装
置。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の側断面図、第２図は第１図
の装置の内部を９０゜回転させた断面図、第３図は第２
図の装置の内部を示す図であって制御弁が他の位置にあ
る場合の断面図、第４図は第３図の装置の内部を示す図
であって制御弁の変形実施例を示す断面図である。 ２……ハウジング ５……ハウジング挿着部 ８，９……ハウジング室 １２……流入部 １３……流出部 １４……測定ピストン（ダイヤフラムピストン） １６……ピストン棒 １７……制御弁 １８……制御ダクト ２８，２９，３０……移行ダクト ３３……横方向連通部 ４５，４６……測定室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体、ガス等の流動媒体を測定または配量
   するための装置であって、流入部と流出部を備えたハウ
   ジングと、測定ピストンにより第１の測定室と第２の測
   定室に分割されているハウジング室と、ハウジング内の
   流入部と流出部の間に配置される制御弁にして、その２
   つの終端位置で前記２つの測定室を流入部または流出部
   と交互に連通させる制御弁と、測定ピストンと結合され
   るピストン棒にして、該ピストン棒よりも直径が大きく
   形成される制御弁の軸方向の制御ダクトを軸方向に移動
   可能に貫通し、且つ制御弁に対して相対的に軸方向に移
   動可能なピストン棒と、制御弁の周に沿って配置される
   複数個の移行ダクトにして、流入部と流出部と測定室と
   を連通させるためにハウジング内に設けられる複数個の
   連通ダクトを制御するための移行ダクトと、制御弁内に
   設けられ中央の制御ダクトを流入部と連通させている横
   方向連通部とを有する装置において、制御弁（１７）の
   前記各終端位置で１つの移行ダクト（２９）と横方向連
   通部（３３）とを介して制御ダクト（１８）が流入部
   （１２）と連通し、制御弁（１７）を液圧により作動さ
   せるため、制御弁（１７）が軸方向にて両側にそれぞれ
   １つの液圧制御のための制御室（１９，２０）を有し、
   該制御室に制御ダクト（１８）が通じ、制御室（１９，
   ２０）が流出部（１３）に通じる排出孔（３２）を有
   し、制御ダクト（１８）がピストン棒（１６）に設けら
   れるパッキン体（２７）を介して一方の制御室または他
   の制御室（１９，２０）に対し交互に遮断可能であるこ
   とを特徴とする装置。