JPH08210248A - 複式ピストン・ポンプ - Google Patents

複式ピストン・ポンプ

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JPH08210248A
JPH08210248A JP7304980A JP30498095A JPH08210248A JP H08210248 A JPH08210248 A JP H08210248A JP 7304980 A JP7304980 A JP 7304980A JP 30498095 A JP30498095 A JP 30498095A JP H08210248 A JPH08210248 A JP H08210248A
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JP
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piston
pistons
spring
pump
tube
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JP7304980A
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Harry Ono
オノ ハリー
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
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    • F04B17/04Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/046Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves
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    • F04B53/125Reciprocating valves
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の流体ポンプは欠点が多く、とくに出力
のためのエネルギー効率が悪い。 【解決手段】 二重の浮遊ピストンをもち、第1のスプ
リング・ベアリングがピストンの一つを押し、第2の軸
方向に調節可能なスプリングが運動のストロークを制限
し運動エネルギーを蓄え、スロットル・バルブがピスト
ンのストロークを制限する電磁ポンプ構造を得た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流体ポンプ、更に特定
すれば二重のピストンをもつポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来市販されている流体ポンプにはさま
ざまな欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの欠点は深刻
で、このタイプのポンプを、高圧で小さな容積または小
さな容積で高圧の出力容量をもつ小さなサイズのものに
限定する。典型的には、ポンプのサイズは約2インチ半
平方で、全長が6インチである。出力範囲は30psi
で毎分1/20ガロンから5psiで毎分1/2ガロン
である。
【0004】望ましくない特性は次の点である。 1 ノイズ 2 圧力変動 3 ポンプの振動 4 もし空回ししたとき、および/または出力を閉じて
運転したときの温度上昇 5 もし空回ししたときのピストンの衝撃と損傷 6 出力エネルギーの入力エネルギーに対する比が1%
程度であるような効率のよくない出力。
【0005】したがって本発明の第1の目的は、従来よ
り市販のこのタイプのポンプの欠点をなくした、効率の
よい電磁ピストンをもつ流体ポンプを提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の実施例の通り、
二重の浮遊ピストンをもち、第1のスプリング・ベアリ
ングがピストンの一つを押し、第2の軸方向に調節可能
なスプリングが運動のストロークを制限し運動エネルギ
ーを蓄え、スロットル・バルブがピストンのストローク
を制限する電磁ポンプ構造が提示されている。
【0007】
【作用】この方式で製作されるポンプは、現在市販のポ
ンプに比べて優れた性能をもっている。
【0008】本発明のこれらの、またはその他の目的や
利点は、以下の記述及び添付の図面の参照により明らか
になろう。
【0009】
【実施例】図1は本発明の断面図で、この図は、また、
このタイプのポンプの基本部品を図示する。磁気物質で
できたピストン3と6が磁気物質でできた管23の中を
振動し、管は中央部で分割され非磁性物質でできた管1
9により連結されている。磁気回路を閉じるために、管
はフランジ26と外側管25をもつ。電気コイル24は
円周に巻かれ、AC電圧がワイヤー8を通じて印加され
る。
【0010】一方のワイヤーはサイン波を整流するダイ
オード7をもつ。半波入力は非常に荒っぽく言うと半分
の時間だけ電磁力をつくり、この電磁力がピストン3と
6を一緒に引っ張り、スプリング18が一サイクルのあ
との半分の時間ピストンを分離する。
【0011】新しいデザインのポンプは二つの浮遊ピス
トンで構成され、一方現在市販のポンプは一個の浮遊ピ
ストンをもち,もう一方のピストンは管に固定されてい
る。
【0012】一方のピストンが管に固定されていると、
図2に示されるように、磁石とスプリングの全力がハウ
ジングに伝達され、こらが大きな振動と騒音と引き起こ
す。
【0013】もし図2のピン31が取り除かれると、1
00ポンドの力が二つのブロック32と33の間に働
き、ベースへ伝達される力は(摩擦力を除いて)生じな
い。
【0014】また一方のピストンだけが振動すると、サ
イクルの半分で流体に圧力をかけ、あとの半分でチェン
バーに流体を再吸入し、これが大きな出力圧力の変動を
もたらす。
【0015】複式ピストンをもつポンプは、小さなしか
し重要な変更で実現され、さまざまな出力を提供する。 − 一定圧力(または調節可能な一定圧力) − 一定容量(または調節可能な一定容量) − 変動する入力電圧に対して一定容量および/または
一定圧力 − 特定の応用に対して調整された圧力/容量
【0016】図1は、本発明の例示的実施例の詳細を図
示する。それは前述の機能に加えて、衝撃を除去する制
動および空転や高圧に対する抑制機能をもつ。また、ピ
ストン6の背後に大きなスプリング22を配置すること
により、両ピストンの面領域が電磁力による最大の引っ
張り力に対して最大化され、それが最大圧力に平均化す
る。
【0017】動作では、磁気力がピストン3と6を互い
に引き付け、これが二つのピストンの間にある流体をポ
ペット・バルブ17により矢印33で示される方向に流
すようにする。もし出力の接続で特に制限するものがな
ければ、スプリング22は両ピストンを矢印33の方向
に、フランジ15がO−リングのバンパー14に接触す
るまで押す。ポンプを通って流体が自由に流れるように
するため、ロッド端部のキャップ2と27に軸方向の穴
35と36があけられている。
【0018】このポンプの使用時には次の三つの状況に
遭遇する。 1 ポンプへの流体の供給が十分にあり、正常な圧力の
出力に排出する定常状態での正常な動作。 2 スタートの時または流体の供給がなくなり空気がシ
ステムに入り込むような空回り。 3 ポンプが駆動された状態で出力の流れが遮断される
ときの高圧力阻害。
【0019】ピストン3を押し付けるに十分でスプリン
グ22をわずかに圧縮するに十分な内部流体の圧力を発
生させるだけの抵抗がポンプの下流にあるものと仮定す
ると、二つピストンが閉じる動作はいくぶんかの流体が
ポンプから流れ出すようにし、残りが圧力(スプリング
22による)のもとで蓄積される。
【0020】電磁力がゼロになったとき、スプリング1
8が双方のピストンを分離し、しかし、スプリング22
が絶えずピストン3を流体の流れる方向に押しているの
で流れは続く。この時間の間、ピストン6はスプリング
18により右側へ加速される。
【0021】ピストン3がその“自由に動ける”ストロ
ークの終端に到達する前のある時間で、交流電流が入力
されるために電磁力が再びかけられる。
【0022】ピストン6は、通常、その表面9が堅い波
打つスプリング・ワッシャー10に突き当たるまで右側
に押される。これらのピストンの運動は次のサイクルの
準備のために二つのピストンの間の空間を再び流体で満
たす。
【0023】ピストン6はうるさい外部振動を引き起こ
すに十分な速度で右側に動く。したがって端部9でのピ
ストン直径は、波打つスプリング10の空房とともに水
力学的制動動作が行われるような寸法である。波打つス
プリング10は圧縮され、ピストンを反対方向に押し、
それがピストン6の運動エネルギーの大部分を保存す
る。振動のタイミングは正確に調節されなければならな
いので、この較正のためにねじ切りをしたねじ込み部品
11が使用される。
【0024】図3は上記の装置の運動力学を模式的に示
す。電磁力が両ピストンを引っ張り、流体が左へ流れる
ようにする。約半分の流体がポンプから流れだし、もう
半分がピストン3の背後に蓄えられてピストンをスプリ
ング22に対して押し付ける。このとき、ピストン3は
緩衝器として動作し、またピストンがその再充填の位置
まで戻る。
【0025】電磁力がなくなると、ピストン3に働くス
プリング22によって連続的な流れ(および圧力)が作
られる。スプリング18がピストン6を標準的な再充填
の開始位置まで押し戻す。両ピストンの動作が、外部振
動のほとんどないスムーズで安定した流れを作るのに寄
与する。
【0026】銅の巻線が発熱し、それは消散されなけれ
ばならない。通常の動作中は、ポンプを流れる流体がワ
イヤーで発生した熱を消散する。このポンプは基本的に
は非常に誘導的な装置なので、電流はピストンが開いて
いるか閉じているかに依存して大きく変化する。
【0027】流体がない状態でポンプが動作するとき、
これは一般に空転として知られる。このポンプを空転す
ることは、通常、発熱と、またピストンにかかる強い力
による衝撃損傷の理由で好ましくない。これらの問題は
小さな電流入力により電磁力およびスプリング力を減少
させることにより、また、二つのピストンの間の空気間
隙を制限することにより軽減することができる。これら
の修正は出力能力を下げポンプを低性能のカテゴリーの
ものにしてしまう。発熱および衝撃損傷の修正は本発明
においては以下の手段により実現される。
【0028】図4に示されるように、ポンプに流体がな
いとき、スプリング18はピストン6を棒端キャップ2
7に対して、スナップ・リング21がキャップ27に接
触するまで押し付ける。同時にスプリング22が両方の
ピストンを、ピストン端部15がO−リング14に押し
あたる点まで、左側に押す。
【0029】この位置では、ピストン6の前方表面26
は電磁管の端29と並んだ位置にくる。ピストン6のこ
の位置は磁力線にとっては良い磁気回路を提供し、これ
が巻線を流れる電流(そして発熱)を減少させ、ピスト
ン6の振動を小さくし、振動の大きさは両方のピストン
を衝突させるほど大きくないけれども、ポンプに呼び水
を入れ正常な動作を始動させるのに十分である。ポンプ
が流体で満たされると、圧力が蓄積され、両方のピスト
ンが急速に右側に動き、振動力と振幅が増加し、正常な
動作に戻る。
【0030】指示された実施例での電流測定は以下のよ
うである。 ピストンが閉じた状態での電流 − 1アンペア ピストンが1/8インチの間隙で開いた状態での電流
− 2アンペア ピストンがアイドル状態での電流 − 1.5アンペア 正常な動作状態での電流 − 2アンペア
【0031】通常使用中に遭遇する第3の状態は、高圧
での遮断である。図3の様に、もしポンプの出力が完全
に遮断されると、電力が加えられたときにピストン3と
6は常に閉状態となり、両方のピストンは自由に振動す
るので、電磁力による圧力がスプリング力よりも大きい
限り、ピストンは閉状態に保たれる。
【0032】出力の詰まりにより両ピストンが互いにロ
ックされると、磁気回路は最小の磁気抵抗をもち、した
がって最小の電流がコイルを流れる
【0033】現在のポンプでは、一つの運動できるピス
トンだけが通常使用される。フレームの一部として機能
する磁気材料の挿入物がついており、固定ピストンとし
て機能する。
【0034】現在のデザインの様に、ピストン3がシリ
ンダーにしっかりと固定されていると、電磁力がピスト
ン6を流れの方向に引っ張る。したがって、電磁力が圧
力と流れをつくる。この配置では、ピストン6は空転の
間自由に振動し、電流が最大出力負荷の運転に比べて急
速に減少し、両方向への衝撃が最大の力で起きる。高圧
での遮断は、ピストン6が動くのを妨げ、そのために大
きな空気間隙を生じさせ、電流を最大にする。
【0035】現在のデザインで、もしピストン6がシリ
ンダーにしっかりと固定されていると、電磁力がピスト
ン3を再充填の方向に引っ張る。スプリング22が流体
圧力と流れをつくる。固定ピストンの場合の空転動作の
間は、しっかりと固定されたピストンについて上に記述
されたのと同様の望ましくない状態が起きる。高圧遮断
が起きると、ピストンが互いに閉じ、本発明と同じよう
に好ましい効果が生じる。
【表1】
【0036】一定圧力のポンプに対しては、スプリング
22は適度に強く適度に長くて、あらかじめ非常に圧縮
された状態でポンプに組み込まれることが必要である。
長いあらかじめの圧縮はピストン3の正常なストローク
にわたって比較的一定のスプリング力を提供する。
【0037】一定容積のポンプに対しては、棒端キャッ
プ2は伸ばされて先端に傾斜がついている。スロットル
・オリフィス挿入部品13が端部キャップ12にねじ込
まれている。この挿入部品は棒端キャップ2に対してわ
ずかにクリアランスがある内径をもつ。正常動作では、
ピストン3のストロークは、出口が閉じているので空間
30に閉じ込められる流体により制限される。これがそ
れぞれのストロークで排出される一定容積を保証する。
【0038】遮断バルブの動作もまたもう一つの重要な
機能を提供する。流れる流体はシステムを通して十分な
慣性をもち、ピストンの運動が反転しても流れは続く。
ポンプ圧力が減少すると、背圧が流体を減速して止め
る。容積を通っての流体の流れは出口圧力に依存する。
したがって、それぞれのサイクルで流れが完全に停止す
るならば流量は非常に一定となる。排出される液体を瞬
時に停止することはできず、したがって流体とポンプへ
の衝撃を避けるために傾斜1がつけられている。出力容
積は挿入部品13の位置を変えることにより変化させる
ことができる。
【0039】ピストン3とピストン6の衝突を避けるた
めに、ピストン3には小さな突起部4がついている。こ
の突起部はピストン6のきっちりはまり合う空房5には
め込まれ、これが二つのピストンの間に流体を閉じ込
め、二つのピストンの徐々の減速を行わせる。
【0040】本発明の重要な詳細がほぼ重要性の順番に
以下に記述されている。 1 二重浮遊ピストン。 2 空転するとき、ピストン3をシフトさせてより効率
的な電磁回路をつくる位置に移動させ、したがって発熱
とピストンの衝撃を減少させる手段。 3 電磁インターフェースの反対側に配置され、その力
を固体部品を通じてピストンに与え、インターフェース
を通じて再先端にあるピストンに伝えることのできる強
力なスプリング。 4 振動の終わりに流体を減衰させる対策。 5 ストロークを制限し、またピストンの運動エネルギ
ーを回復する、軸方向に調節可能な強力な衝撃スプリン
グ。 6 ピストンのストロークを制限し、そして/または流
体の流れを停止させるスロットル・バルブ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の模式的実施例に従い製作されたポンプ
の長手方向の断面図である。
【図2】現在の市販のポンプを特徴づける振動を説明す
る模式的例示図である。
【図3】図1の装置の単純化した例の透視図である。
【図4】空転条件での図1の装置の例示図である。
【符号の説明】
2 ロッド端部のキャップ 3 ピストン 6 ピストン 7 ダイオード 8 ワイヤー 9 端部 10 スプリング・ワッシャー 11 ねじ込み部品 12 端部キャップ 13 スロットル・オリフィス挿入部品 14 バンパー 15 フランジ 17 ポペット・バルブ 18 スプリング 19 非磁性管 21 スナップ・リング 22 スプリング 23 磁性管 24 電気コイル 25 外側管 26 フランジ 27 ロッド端部のキャップ 29 電磁管の端 31 ピン 32、33 ブロック 35、36 穴

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水圧ポンプで、以下の組み合わせ、すな
    わち、 一つの管と、磁気材料で作られ前記管の中を自由にスラ
    イドできるように配備された一対のピストンと、前記ピ
    ストンを互いに近づけるために選択的に磁束を発生させ
    る電磁気手段と、前記ピストンのそれぞれに装備され、
    前記管の中を一方方向に流体が流れるのを保証するバル
    ブ手段と、管の中に配備され前記ピストンの一方を前記
    流れの下流に向かって移動させるよう前記ピストンの一
    方に接続されたスプリング手段とで構成され、前記一対
    のピストンのもう一方はそれを上流の方向に動かすスプ
    リング手段をもたない水圧ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記ピストンの間に挟み込まれた第2の
    スプリング手段があり、前記第2のスプリング手段は、
    前記電磁流が流れているときを除いては、前記ピストン
    を引き離すように働くことを特徴とする請求項1に記載
    のポンプ。
  3. 【請求項3】 電気巻線に電流が流されるときに磁束を
    作る電気巻線があることを特徴とする、請求項1に記載
    のポンプ。
  4. 【請求項4】 前記管が軸方向に並んだ二つの磁気管で
    構成され、前記二つの管が一つの非磁気管で分離されて
    いることを特徴とする請求項1に記載のポンプ。
  5. 【請求項5】 前記ピストンが水圧を減衰するように動
    くために、少なくとも一つの前記ピストンの一方の端に
    隣接して通常は開となった空房があることを特徴とする
    請求項1に記載のポンプ。
  6. 【請求項6】 前記スプリング手段が、前記管と同軸に
    なったコイル・スプリングで形成され、前記コイル・ス
    プリングを調節してあらかじめ圧縮するために、前記コ
    イル・スプリングの一方の端に隣接する調節手段がある
    ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ。
  7. 【請求項7】 ポンプが空回りするとき、前記ピストン
    の少なくとも一つの位置を前記下流方向にシフトさせ、
    磁束の通路を変更し、こうして発熱と前記ピストンの衝
    撃を減少させることを特徴とする請求項1に記載のピス
    トン。
  8. 【請求項8】 前記ピストンの少なくとも一つのストロ
    ークを制限するスロットル・バルブを含むことを特徴と
    する請求項1に記載のポンプ。
  9. 【請求項9】 前記ポンプを通しての流体の流れをスト
    ップするスロットル・バルブを含むことを特徴とする請
    求項1に記載のポンプ。
  10. 【請求項10】 前記スプリングが両方のピストンの吸
    入側に位置する圧縮スプリングで、下流のピストンに接
    続された小さな直径の棒を含み、前記棒は上流のピスト
    ンを通って伸びていることを特徴とする請求項1に記載
    のポンプ。
JP7304980A 1994-10-31 1995-10-30 複式ピストン・ポンプ Pending JPH08210248A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33209294A 1994-10-31 1994-10-31
US08/332,092 1994-10-31

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JPH08210248A true JPH08210248A (ja) 1996-08-20

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ID=23296701

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JP7304980A Pending JPH08210248A (ja) 1994-10-31 1995-10-30 複式ピストン・ポンプ

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JP (1) JPH08210248A (ja)
DE (1) DE19542216A1 (ja)
FR (1) FR2726331A1 (ja)

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