JPS5820397B2 - ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプに関するものである。

今までに知られている最も簡単なポンプはピストン−シ
リンダ型ポンプであるがそれでも構造は比較的複雑であ
る。

従来のピストン−シリンダ型ポンプではシリンダ内部の
精密な機械仕上げが必要とされる。

また、ピストンロッドバッキングは摩擦により磨耗され
るので定期的な手入れが必要とされる。

さらに、この種のポンプにおいてはピストンロッドに往
復運動を伝達するには引張りと圧縮との両方の荷重が伝
達されねばならず、したがって、補強のためにしばしば
耐圧支柱またはロッドが吐出パイプの内部に同軸的に配
置される。

しかし、これにより吐出パイプの寸法が大きくなるので
高価となりかさ張ったものとなる。

また、別個に形成された数条のピストンロッドを互いに
結合するのに大直径の連結用スリーブがさらに必要だと
いう点も注目されるべきである。

よって、既知のピストン−シリンダ型ポンプの欠陥を排
除し且つ構造の点で簡単である確実なポンプを提供する
ことが本発明の一目的である。

この目的を構成するために、本発明により可変容量の作
動室と、媒体を該作動室内に導入するための入力装置と
、媒体を該作動室から送り出すための出口装置と、前記
作動室の容量が増大しているときに該作動室と前記入口
装置とを連通させる第１弁装置と、前記作動室の容量が
減少しているときに該作動室と前記出口装置とを連通さ
せる第２弁装置とを有するポンプであって、前記作動室
がエラストマー材でできた壁を有する管状ポンプ要素と
、該壁内に埋められた少な（とも２つの態別の補強装置
とを有し、該補強装置の各々が少なくとも１つのらせん
状に巻かれたフィラメントを有しかつ前記管状ポンプ要
素の軸線に関して両方向に延びており、さらに前記ポン
プは、軸線方向の伸びと縮みとを交互にあたえて前記管
状ポンプ要素の壁をひずませるための装置を有し、この
伸縮により前記壁の直径が変化し前記管状ポンプ要素の
内部容積全体の変化が生じることを特徴とするポンプが
提供される。

本発明の好ましい実施例において、ポンプは汲み出され
る媒体の取入れと吐出とのための開口を有するポンプハ
ウジングと、ポンプ要素と協同し且つポンプ・・ウジン
グ内で垂直方向に動かされる作動リンクとを含み、弁装
置は逆止め弁を有し、ポンプ要素の一方の端部が作動リ
ンクに連結されまた他方の端部がポンプハウジング内に
固定されて、引張り力が作動リンクへ加えられた場合に
はポンプ要素が伸長されかくして容積を減少せしめられ
、その結果ポンプ要素内に存在している汲み出されるべ
き媒体が出口の逆止め弁を通して噴出させられ、また作
動リンクの戻り運動で、容積が増大せしめられ、その結
果汲み出されるべき媒体が入口の逆止め弁を通してポン
プ要素内に流入させられるようになっている。

できれば、作動リンクが中空であって、出口逆止め弁と
連通してポンプ要素からの媒体を吐出させるポンプ吐出
導管として作用することが好ましい。

できれば、管状ポンプ要素が補強材を埋込まれたニジス
トマー性の化合物から成り、補強材が両。

方向にらせん状に巻付けられたフィラメントから成るこ
とが好ましい。

媒体の流入及び吐出、すなわちポンプ効果はポンプ要素
が伸長された際にポンプ要素の直径を収縮させるこれ等
のらせん状に巻付けられたフィラメントにより達成され
る。

フィラメントの巻付けがＣｏｔ’、／”Ｎすなわち３５
．２°のピッチ角で行なわれている場合、直径の収縮か
ら生ずる容積の減少は伸長により生成される容積の増加
により帳消しされる。

上記の値より大きいピッチ角の場合には、直径の収縮か
ら生ずる容積の減少が軸線方向の伸長から生ずる容積の
増加を超過し、かくしてポンプ要素は伸長の際に容積が
減少される。

上記の値より小さいピッチ角の場合は、伸長により生ず
る容積の増加が直径の収縮から生ずる容積の減少を超過
し、かくしてポンプ要素は伸長の際に容積が増大される
。

媒体の流れを一様にするため、本発明の好ましい一実施
例ではポンプ要素出口より下流に開口し、かつ吐出導管
の前方に開口したアキュムレータ要素が配設されている
。

このアキュムレータ要素はエラストマー材料製で、Ｃｏ
ｔ −１ｙ’Ｔ （即ち３５．２°）を外れたピッチ角
で両方向にらせん状に配置された補強用糸が埋込まれて
おり管状を呈しており、ポンプ要素内とアキュムレータ
要素内の補強材のピッチがＣｏｔ−１ｖηの対向両側に
あるようにされかくして伸長と同時におこるアキュムレ
ータ要素）の容積の変更がポンプ要素の容積の同時変更
とは反対の符号を有するようにされている。

全ての汲み出された流れがアキュムレータ要素を通り抜
けるように、アキュムレータ要素がポンプ要素と直列に
接続されてもよいしあるいはアキュムレータ；要素がポ
ンプ要素内に配設されかつポンプ要素の上方及び下方端
部に接続され、一方の端部は閉鎖され且つ他方の端部は
ポンプ要素の出口より下流の空間と開放連通されていて
もよい。

以下添付図面を参照して本発明の詳細な説明す；る。

第１図及び第２図に図示されているポンプは外側保護パ
イプ１ａを有するポンプハウジング１を含んでいる。

パイプ１ａの下方部分２には汲み出されるべき媒体を半
径方向内方に導入するための好適にはみぞ孔の形状の多
数の開口３が設げられている。

またパイプ１ａの上方部分４は頂部開放の環状室５にな
っており、ポンプリングすなわち作動リンク７用に中心
部に軸線方向の案内ベース６が設げられている。

リンクＩはまた汲み上げらｉれている媒体のための吐出
パイプの作用もする。

外側パイプ１ａ内へ突出しているリンク７の延長部は以
下において詳細に述べられる可撓性のあるアキュムレー
タ要素８を介して可撓性のあるポンプ要素９に連結され
、また外側パイプ１ａの下；端部２内に配設された吸込
みチューブ１０に接続されている。

吸込みチューブ１０には、好適にはみぞ礼状の多数の開
口１１が設げられており、かつ部材１２により外側パイ
プ１ａに固定されている。

１ 図示されている実施例においては可撓性ポンプ要素
９自体は補強用フィラメント１３を有する弾性ゴム材料
で構成された弾性チューブから成っている。

この補強用フィラメントの材料自体はわずかな引張り弾
性を有するのみでなくかなりの曲げ剛さを有すべきであ
る。

また補強用フィラメントは、フィラメントと弾性チュー
ブとの複合構造体すなわちポンプ要素に良好な弾性が与
えられるように両方向にらせん状に巻付ゆられるべきで
ある。

この目的のためには、フィラメントは金属で形成される
のが好ましい。

第３図、第４図および第５図にきわめて明瞭に図示され
ているように、補強用フィラメント１３のピッチ角α１
は可撓性ポンプ要素９の機能にとって決定的に重要であ
る。

ポンプが企図されている条件と、所望の特性と、その他
寸法等により適切なピッチ角が選択されることが最適で
ある。

α。

（αｏ＝Ｃｏｔ ” 、／Ｔ＝ ３５．２°）より大
きいピッチ角はより大きい媒体の流れを与えるがより大
きい牽引力をも必要とする。

いずれの場合にも媒体のヘッドを増大するにはより大き
い牽引力を必要とする。

かくして媒体のヘッドが犬である場合の吸上げポンプで
は、当然ながらポンプの流量を犠牲にして、小さいピッ
チ角を使用することで、牽引力が補償される。

第５図で明らかなとおり、下記の容積の変化が各種のピ
ッチ角に対する１％伸長ごとに得られている。

第１図および第２図に図示されている実施例においては
、ポンプ要素９と往復運動する作動リンク７との間に配
設されたアキュムレータ要素８はポンプ要素９に類似し
ているが、補強材１４が小さいピッチ角、すなわち３５
．２°より小さいピッチ角で配設されたニジストマー材
料のチューブから成っている。

アキュムレータ要素８の上方部分１５は連結片１６を介
して作動リンク７に連結されている。

アキュムレータ要素８の下端部１７は連結片１８に固定
され、この連結片１８はポンプ要素９の上端部内へ突出
しかつ結合されている。

連結片１８には第２のボール弁２０と協同するように構
成された中心孔１９が設げられている。

さらに、ポンプ要素９の下端部内へ突出してこれに連結
されている吹込みチューブ１０の上端部は第１のボール
弁２１と協同するように構成されている。

第１図に図示されている実施例においては充填体２２も
またポンプ要素９の内部に図示されている。

好適には非圧縮性のニジストマー材料から成る充填体２
２がポンプ要素９０両端において連結片１８と吸込みチ
ューブ１０とに固定されている。

添付図面に図示されているポンプは下記のとおりに作動
する： 井戸の汲み上げに使用するため、ポンプ１は井戸内へ降
下されるが井戸は保護パイプ１ａよりもわずかだげ大き
い直径を有する必要がある。

ポンプ１から突出した管状作動リンク７の端部が矢印Ａ
の軸線方向に動かされた場合、補強材に起因してポンプ
要素９は直径を収縮される（第２図と比較）がこの直径
の収縮はポンプ要素の軸線方向の伸長よりポンプ要素の
容積変化に対して大きい影響を及ぼす。

かくしてポンプ要素の容積が減ぜられる。

押し除けられた容積分の媒体はボール弁２０を通り抜け
て流れる。

作動リンクＴの戻り運動で、ポンプ要素の容積が再び増
大し、汲み上げられるべき媒体がさらに入口のボール弁
２１を通して導入される。

かくしてポンプ要素９は断続的に作動して、汲み上げら
れるべき媒体を交互に吐き出し且つ導入する。

前述のように、ポンプ要素９と管状作動リンク７との間
にアキュムレータ要素８が配設されることにより汲み上
げ中における吐出パイプすなわち作動リンク内の媒体の
流れを円滑にする簡単な方法が提供される。

すなわち、補強用の糸のピッチ角を小さくし、その結果
矢印Ａの方向における作動リンク７の軸線方向の移動で
アキュムレータ要素８が伸長されてアキュムレータ要素
８内の容積を増大するように構成することにより達成さ
れる。

できればアキュムレータ要素８の長さはポンプ要素９に
関連して選択されて、作動リンク７が矢印への方向に引
張られた場合に、ポンプ要素９により供給された媒体の
容積のはｇ半分がアキュムレータ要素８の容積の増大に
より吸収されるがポンプ要素９から供給された容積の他
の半分はリンク１を通して引続いて上昇するようにされ
ることが好ましい。

次いで、ポンプ要素９から供給されて、アキュムレータ
要素８内に吸収された媒体の量の貯蔵された半分は作動
リンクの戻りの降下中に汲み上げられる。

このように構成されたアキュムレータ要素８によれば、
両方の要素８および９の外側の容積が同様に変更するの
で井戸からの供給においても円滑な流れが同様に得られ
る。

かくすることで、不安。定な形での座屈およびつまりの
おそれが軽減される。

液体の連続した流れは逆にされた構成、すなわちポンプ
要素９の補強材に３５．２°より小さいピッチ角を与え
且つアキュムレータ要素の補強材には３５．２°より大
きいピッチ角を与えることで得られるのはもちろんであ
る。

この場合には、ポンプ要素９は伸長中に吸込みを行なう
、すなわち作動リンクが持上げられている間に媒体が吸
込まれ、またこの場合にはアキュムレータ要素は同時に
空にされるであろう。

ポンプを媒体の表面以下に浸漬させ且つ液体が外のレベ
ルまでポンプを自由に充満することができる場合に、前
記の機能がよく発揮される。

しかし、吸込みチューブ１０が長（されねばならずポン
プが媒体の表面より上方に配置されその結果セルフプラ
イミング効果を生じさせねばならない場合には、ポンプ
要素９内に符号２２で示されているもののごとき充填体
を使用することが好ましい。

充填体２２は両端が弁ハウジングすなわち連結片に連結
されているので、充填体２２はポンプ要素９と一緒に伸
長され直径が収縮される。

だがこれはせいぜい始めの容積を達成させるだけである
。

その外側形状は伸長された状態においてはその時に最小
の容積をなしているポンプ要素９を完全に充満し、その
結果、必要な媒体流路と弁用の空間とを残して全ての内
部空間が排除されるような形状であるべきである。

保護パイプ１ａの上方部の環状室５は井戸の壁から落ち
る砕片を捕え、砕片がポンプ内に（さびのように喰込む
のを防止するためのものである。

水を導入するために保護パイプ１ａの下方部分２に設け
られている複数の開口は吸込＾チューブ１０内へ大きめ
の粒子が進入するのを制限するように設計されるべきで
ある。

また、吸込みチューブ１０に設けられている複数のみぞ
孔はそれ以上の沢過機能を発揮するように設計されるべ
きである。

さらに、保護パイプ１ａと吸込みチューブ１０とは、水
中に浸漬された場合、ポンプを井戸の下方に保持するの
に、別個の固定装置を使用することができないならば、
要素８および９を汲み出しのため（帳させるのに必要と
される作動リンク７に作用する牽引力より大きい重量を
有していなげればならない。

第６図に図示されている別の実施例においては、アキュ
ムレータ要素ぎおよびポンプ要素９′は前述の第１の実
施例の場合と同様な構造にされている。

第６図から明らかなように、アキュムレータ要素８′は
下方の閉鎖端部１７′にてポンプ要素９′の下端部に連
結され、また上端部１５′はアキュムレータ要素８′の
内部容積２３をポンプ要素９′の出口の弁２０′の上方
すなわち下流の空間２４と開放連通した状態でポンプ要
素９′の上端部に接続されている。

ポンプ要素９′とアキュムレータ要素８′とに使用され
ている補強用フィラメントとこれ等のフィラメントのピ
ッチ角とは第１図および第２図に関して述べられたのと
同様に選択される。

だが本実施例においては、ポンプ要素９′から媒体泊仕
出される状態にある時すなわちポンプ要素が（ｌしアキ
ュムレータ要素８′が収縮される度毎に、ポンプ要素９
′から押し出された媒体の流量の半分がアキュムレータ
要素８′内に確実に蓄積されるようにするため、これ等
の要素の容積変化特性を調節する場合にはアキュムレー
タ要素８１とポンプ要素γとの直径の差が考慮に入れら
れねばならない。

アキュムレータ要素８′は、ポンプ要素９′が最小容積
状態にあるとき外側の輪郭がポンプ要素９′を完全に充
満するように設計されることが好ましい。

第７図には本発明の更に別の実施例が図示されている。

この実施例のポンプはポンプ要素９から成り、その吸込
み端部は井戸壁を画定しているパイプ２５内で円錐形エ
キスパンダ型の保持用アンカ２６に着脱自在に取り付け
られている。

ポンプ要素９の上端部は作動リンク７に連結されまたこ
の作動リンク７はまた吐出パイプとしても役立ち且つポ
ンプバンドルまたはレバー２７と協同する。

井戸内の水位が符号Ｂで示されている。

この実施例は本発明によればいかに構成が簡単なポンプ
を実際に作ることができるかを示している。

本発明は添付図面に図示されている実施例に制限されな
いで、本発明の範囲内で各種に変更されることができる
のはもちろんである。

最後に、本発明によるポンプは輸送時等の損害に対して
かなり強くしかも製造にあたって従来のポンプよりも著
しく廉価に作ることができるということが再度指摘され
るべきである。

さらに摩擦がないので、全エネルギーがポンプの汲み出
し作業にむだなく使われるし摩耗も排除される。

さらに、じゃまになるその他の構造上の要素がないので
、２つの逆止め弁はできればゴム引きの、大型のボール
弁の形をなしているのがよい。

かくすることで、良好な流れと、容易な汲み出しと、大
きな信頼性とが得られる。

実施例のように作動リンクに吐出パイプとしての機能を
与えれば、ロッドを同じポンプ面積の従来のポンプのも
のよりも著しく小さくすることができるし、また作動リ
ンクは汲み出し工程中は引張り状態にありまたポンプ要
素９，９′の弾性がリンクを引張るので戻り工程中でも
依然として引張り状態にあるので、圧縮作用を受けるこ
とがないので、ぐるぐる巻きに巻（ことのできるプラス
チックチューブで作ることさえできる。

媒体は作動リンクの上向き運動と下向き運動の両方の間
連続して流れるので、任意の瞬間における流量は同じ作
動能力を有する間欠ポンプに必要とされるものの半分に
過ぎないのでさらに小型にすることかできる。

本発明をもってすれば容易に可能である連続した流れは
またピストンプンプにより生成された全水柱の繰返し加
速値を減する。

吐出パイプの内部のスリーブとともに従来の引張り棒が
ないので、従来これらによりひき起されてきた流れの抵
抗によるポンプ効率の著しい低下をさけることができる
のでポンプ効率は上昇する。

従来のポンプでは吐出パイプと作動ロッドが全体のコス
トの大部分をしめていたが、前述の好ましい構造がこの
点に関して経済的に有利であることが容易に理解される
であろう。

引張り棒またはリンク７に吐出導管を組込むこともまた
ポンプの組立ておよび手入れの仕事を著しく簡単化する
。

このことはぐるぐる巻きにできるプラスチックチューブ
が使用された場合に特にあてはまる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常位置における本発明にしたがったポンプの
第１の実施例の縦断面図、第２図は作動位置における第
１図にしたがったポンプの同様な縦断面図、第３図およ
び第４図はそれぞれポンプ要素とアキュムレータ要素と
の壁の構造の詳細図、第５図は補強材のピッチ角と、伸
長の際の第１図 −から第４図までに図示さ
れているポンプ要素またはアキュムレータ要素の容積の
変化との間の相互関係を示したグラフ、第６図はポンプ
の別の実施例の縦断面図、第７図はポンプのさらに別の
実施例の縦断面図である。 １・・・・・・ポンプ・・ウジング、１ａ・・・・・・
外側保護パイプ、２・・・・・・パイプ下方部分、３・
・・・・・多数の開口、４・・・・・・パイプ上方部分
、５・・・・・・環状室、６・・・・・・軸線方向案内
ベース、Ｉ・・・・・・作動リンク、８・・・・・・可
撓性アキュムレータ要素、９・・・・・・可撓性ポンプ
要素、１０・・・・・・吸込みチューブ、１１・・・・
・・吸込みチューブ開口、１３・・・・・・補強用フィ
ラメント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変容量の作動室と、媒体を該作動室内に導。 入するための入口装置と、媒体を該作動室から送り出す
   ための出力装置と、前記作動室の容量が増大していると
   きに該作動室と前記入口装置とを連通させる第１弁装置
   と、前記作動室の容量が減少しているときに該作動室と
   前記出口装置とを連通；させる第２弁装置とを有するポ
   ンプであって、前記作動室がエラストマー材でできた壁
   を有する管状ポンプ要素と、該壁内に埋められた少なく
   とも２つの別々の補強装置とを有し、該補強装置の俗名
   が少なくとも１つのらせん状に巻かれたフィン。 メントを有しかつ前記管状ポンプ要素の軸線に関して両
   方向に延びており、さらに前記ポンプは、軸線方向の伸
   びと縮みとを交互にあたえて前記管状ポンプ要素の壁を
   ひずませるための装置を有し、この伸縮により前記壁の
   直径が変化し前記管状ポ。 ンプ要素の内部容積全体の変化が生じることを特徴とす
   るポンプ。