JPS598671B2 - ポンプ輸送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ輸送時の液の脈動を除去または少くとも
極めて減少せしめたポンプ輸送装置に関する。

従来の往復ポンプはそのストロークの終り頃に送出量が
減少し、ストロークの開始時に送出量が増す。

これらの影響で生じる送出液の脈動は、例えばドース計
量ポンプにおいて厄介なものである。

故に、これらの分野ではギヤポンプあるいは簡単な往復
ポンプ以外の形態のポンプが用いられる。

無脈動ポンプは周知（英国特許第１３００５００号）で
あり、ケミカルボンブとして用いうる。

しかし、このポンプは最大ストロークに対しては無脈動
であるが、ストロークの長さの変化につれて゛脈動が増
加し、遂に最小長さのストロークにおいて脈動が最犬に
なる。

本発明の一目的は、薬液計量用に使用でき、ストローク
の長さにかかわらず無脈動または殆んど無脈動の、簡単
な可変行程ポンプを提供することである。

「無脈動」なる語は吸込行程または送出行程あるいはそ
の両行程が無脈動であるポンプを含むものとする。

本発明は流体の入口と出口との間に設けられた流動経路
に複数の同じ往復ポンプを接続し、ハウジングから外方
へ突出する各ポンプのポンプ往復動部材を有するハウジ
ングを含むポンプ往復動手段を設け、前記ハウジングは
、各ポンプ往復動部材のカム従動子装置と、このカム従
動子装置を作動させるカム手段とを有し、このカム手段
はカムの最大と最小の作用点を有し、１つのポンプが最
大カム半径において送出ストロークの終シに近づくとき
の送出量の減少を、同時に他のポンプの最小カム半径に
おける送出量の増大により補償して、各ポンプの総合吐
出流動が一定になるような形状のものになし、各カム従
動子装置は枢動可能なキャリャ手段に枢着せしめ、また
その形状は上記総合吐出流量を一定に維持しながらキャ
リャ手段の枢動により各ポンプのストロークを変化させ
るようにしたポンプ輸送装置を提供する。

本発明の一実施例においては２個のポンプを設け、各カ
ムはポンプの吸込量を実質的に一定にする如き形状にす
る。

あるいは、カムはポンプの総合吐出流量を実質的に一定
にする如ぎ形状にする。

かかるポンプは特に簡単であり、腐食性の薬品を計量す
るケミカルポンプとして使用できる。

しかも、このポンプは２個以上のポンプを有しうる。

３個のポンプを使用すれば、装置の吸込速度ならびに送
出速度が滑らかになるようにこれらのポンプを配置でき
る。

好ましくは、カムはカムの対称軸線上に位置する最大と
最小のカム作用点を有し、まだカムのまわりに等しく延
びた６個のセクタを有し、これらのセクタは最大点と最
小点との間に定加速区間６０、定速区間６０°および定
減速区間６０°として作用する。

好ましくは、各カム従動子は、キャリャ手段に一端で枢
着されかつ他端にカム従動子を担持した腕であり、各腕
は各ポンプのラムと係合する凸曲面を有する。

好ましくは、キャリャ手段における腕の枢着装置は円形
に配置され、腕はキャリャ手段の枢動にかかわらずポン
プの最大放出量において前記円上に位置する。

次に本発明の実施例を添付図面について詳述する。

第１図のポンプ輸送装置は入口１を有しこの入口は１対
の平行な流動経路２，３に分岐し、これらの経路により
ポンプ輸送液が共通出口４へ送出される。

流動経路２，３はそれぞれポンプ５，６を含んでいる。

これらは同一構造のものであり、各々入口側に逆止弁７
が、また出口側に逆止弁８が設けられている。

ポンプ５ぱポンプを働かすために前後に往復動せしめら
れるピストンラム１０を有する。

同様にポンプ６も同一のピストンラム１１を有する。

ラム１０，１１０作用線は、２個のカム従動子１４，１
５と両側で係合するカム１３を装着した軸１２の回転軸
線を通る。

カム従動子１４は弧状レバー腕１６の一端に担持され、
この弧状レバー腕は他端１８で枢支されかつラム１０が
これに対接している。

同様に、ラム１１ぱ、１９にて枢支されかつカム従動子
１５を担持する第二のレバー腕１７の凸曲外面に対接し
ている。

枢支点１８，１９は軸１２の回転軸線のまわりに角Ｌだ
け手動で可動なキャリャ２０に装着されている。

第１図から明らかな如く、角Ｌを１秤じる効果は、カム
従動子１５がカム１３の表面輪廓に追従するときにラム
１０を往復動させるのに有効なレバー腕の有効長を減じ
ることになる。

キャリャ２０、カム１３および枢支腕１６，１７ぱラム
１０，１１が延入するハウジング１０５に収容されてい
る。

ハウジング１０５ぱ、各ラムのまわりからの逃出を適当
なシール（図示せず）により阻止された潤滑剤を収容し
うる。

しかして、流動経路２，３内でポンプ輸送されている液
（この液は腐食性の高いものであってよい）は潤滑剤か
らのみならずハウジング１０５内の機構からも分離した
状態に保たれる。

各ポンプの総送出流量はカムの回転と同期して正弦波状
に変化しない。

カムの輪廓は、一方のポンプがそのストロークの終りに
近づくときの減少送出量が同時に他方のポンプの増大送
出量により補償されるようにしてある。

第２図は第１図のカム１３の機能を略示したものである
。

カム１３は四つの帯域Ａ，Ａ′およびＶ，Ｖに分けられ
ている。

各帯域Ａ，ＡＩ’は９０°にわたっておシ、従動子１４
，１５を一定の加速度で動かす。

帯域Ｖ，Ｖはそれぞれ１５０°と３０°にわたっており
、従動子１４，１５を一定速度で動かす。

第２図のカムに沿う点は文字ａないしｄで示され、ａは
最小カム半径（即ち、送出行程の開始）、ｄぱ最大カム
半径（即ち、送出行程の終り）であり、故に全送出行程
はａからｂとＣを経てｄまで延びている。

ｂからＣへ１５０°にわたって延びた第２図の部分、即
ち一定速度セクタＶに対応する各ポンプの送出行程の一
部分において、ポンプの送出速度は一定である。

一定速度セクタＡのＣとｄとの間では、一ポンプはｄに
おけるその行程の終りに近づくときにその送出速度が低
下する。

しかし、他方のポンプはその送出行程を点Ｃと直径方向
に対向した位置ａにおいて開始する。

しかして、Ｃとｄとの間におけるーポンプのポンプ送出
量の低下は、ａとｂとの間で働く他方のポンプの追加の
送出量により補償される。

一ホンプの送出速度がｄにおいてゼロにまで低下すると
他方のポンプの送出速度が点ｂにおいて最大まで増加す
る。

このようにして各ポンプによる総送出流量がほぼ一定に
維持され、ポンプのラムの速度変化による送出液の脈動
は除去あるいは極めて減少される。

ポンプの運転中、送出速度は、軸１２の回転速度および
キャリャ２００角位置により専ら制御される。

軸１２が一定の速度で回転すれば、ポンプの操作頻度は
一定であるに対し、ストロークの長さを変化することに
より送出量を変化させることができる。

これはキャリャ２０を異なる角位置へ手動で動かすこと
により達成される。

レバー腕１６，１７は拡大効果を有し、各ポンプラムの
ストローク長は、枢支点１８，１９と、対応レバー腕１
６，１７とのラム１０．１１の接点との間の距離に依存
する。

角Ｌ（第１図）がゼロであれば、枢支点１Ｂ，１９はラ
ム１０，１１の作用線上にあり、故に、ラム１０，１１
ぱカム従動子１４，１５がカム１３の輪廓に追従し続け
るにもかかわらず静止状態に留まる。

ポンプ５，６の最大吐出量を得るには、カム従動子１４
，１５がラム１０，１１の作用線上に位置するようにな
るまで角Ｌを増加させる。

第１図において、枢支点１８，１９は磁線で示した円１
００上にある。

キャリャ２００角部分（即ち、角Ｌの値）にかかわらず
、レバー腕１６，１７はカム１３が回転すると円１００
を横切って往復する。

ポンプの最小のストロークへ、即ちＬが０に近づくとき
、ラム１０，１１はポンプ５，６の各ス｝ｏ−クの中間
で往復動する。

このことは、液の静止柱がポンプ内に生じることを意味
し、この静止柱内の液の分離まだは液中の粒子の沈降が
生じる。

これを回避するために、ストロークの長さにかかわらず
、谷送出ストローク中、ポンプ内の液を殆んど完全に排
出することが必要である。

これは、第３図に略示しだ始く枢支腕１ ６，１ ７が
各送出の終シに常に円１００上に位置するよう・にする
ことによシ達成される。

各従動子の移行は線ＥＦで示される。

カム１３の実際の寸法（第３図に示さず）は枢支腕１６
，１７の最下方位置を決める。

カムを適当に選択することにより、枢支腕１６，１７を
最大ストロークにおいて常に円１００上に位置させるこ
とが可能である。

次の問題はラム１０，１１の長さを選択することであっ
て、これによりポンプ５，６の児全排出に対応するよう
にする。

一つには幾何学上の理由で、また一つにはラムに作用す
るサイドスラストを減少するために、ラム１０，１１の
軸線を動かしてそれぞれ線ＹＹの僅かに下方と上方で線
Ｙ１−Ｙ１ およびＹ２−Ｙ２上に位置させるのが望ま
しい。

このようにして、ラムと枢支腕との間の接触面は、スト
ローク全体にわたり、即ち腕がＥとＦとの間で動くとき
、接触面を通る法線の両側に実質的に等しくずれる。

枢支点１８は、それぞれストロークの最大および最小長
さに対する点ＣとＤとの間で、キャリャ（第３図に示さ
ず）の回転時に可動である。

第４図はストロークの長さにかかわらずポンプに一定の
吸込および吐出量を与えるカム１０１を示す。

３個のカム従動子１０２，１０３，１０４がカム１０１
のまわシに１２０°の角度で配置されている。

第４図から判る如く、カム１０１はその最犬一最小軸線
ｄ−ａの両側に対称であり、六つの等しいセクタに分け
られている。

点ａから始めて６０°にわたって点ｂまで一定加速度、
続（・て６０°にわたって点Ｃまで一定速度、次いで６
０°にわたって減速して点ｄで速度ゼロになる。

同様に、ｄからｅまで一定加速度の区間６０°、ｅから
ｆまで一定速度の区間６０°、およびｆからａまでａに
おいて速度ゼロになる一定減少速度の区間６０°がある
。

常時、ストローク長にかかわらず、ラムの前進速度の和
は一定でありかつラムの後退速度の和も一定である。

第４図に示す構成のものは第３図に示すものと同様に用
いてストロークの長さにかかわらずポンプの完全排出を
行うことができる。

第５図に示す改変例において、第１図に示すものに対応
する部分は同様に参照数字を付されているが参照数字に
プライム符号′を付加してある。

キャリャ２ ０’は軸１２の回転軸線のまわりに角α揺
動可能である。

揺動運動は、ストロークＴだけ軸方向に変位可能なプッ
シュロツド素子２５の拡大部分２４に形成されたスロッ
ト２゛３の縦方向に滑動可能でかつ板２０′に取り付け
たピン２２により制御される。

スロット２３の軸線はラム１α１１／の作用線に対して
垂直であり、素子２５を軸方向に動かすとレバー腕１
６’ ， １ ７’の有効長が円弧運動する。

ポンプストロークの長さはｓｉｎ αで変化し、またｓ
ｉｎ αはプッシュロント素子２５の制御量Ｔに比例
する。

その結果、ポンプのストローク長、従ってまだポンプ輸
送装置の送出速度はプッシュロツド素子２５の運動に比
例して変化する。

第６図はモータ３１から駆動を受ける減速ギヤボックス
３０から共通駆動軸１２によシ駆動されるポンプユニッ
トの集合体を示す。

各ユニット３２ ，３３は、第５図に示す如きプッシュ
ロンド素子２５を動かす作動器の形態になしうる動力式
ストローク変更器３６によりそれぞれのキャリャを回動
することによりポンプの送出流量を変更することを可能
にする制御器３４を有する一対の複式ポンプから成る。

上記ポンプ輸送装置はいろいろ改変することができる。

例えば、ラムポンプの代りにダイヤフラムポンプを用い
うる。

本発明のポンプ輸送装置の利点は送出される流体または
液が実質的に脈動を伴わず、故に下記の五つの例で示す
如き一連の用述を有することである。

Ａ．ローデイング弁を使用しないこと 送出点が薬品格納容器の頂レベルより低くなければ、ロ
ーデイング弁は不要である。

ローデイング弁があるとポンプの水頭はこの弁により生
ぜしめられる誤まった水頭である。

故に全体のポンプ機構および駆動系統をローデイング弁
の設定に対してシールせねばならない。

故に、この弁を除去することは利点である。

Ｂ．混合 薬液を脈動なく連続的に注入できることは薬液の完全混
合を行う場合に理想的なものである。

連続的な定量吐出はこれを向上し、またドースの「スラ
ツギングＪ （ ｓｌｕｇｇｉｎｇ）の故に賢明でない
と考えられていた低速にまでポンプの稼動速度を減じる
ことを可能とした。

Ｃ 駆動トルクの安定性 安定した駆動トルクはポンプの駆動上常に望ましいもの
であり、特にある種の変速装置においてそうである。

本発明は駆動トルクが安定化される輸送装置を提供し得
る。

Ｄ．流量検査 確実な吐出は従来のポンプに使用できない簡単な流量指
示まだは検出装置の使用を可能とする効果を奏する。

Ｅ．ポンプの故障の検出 ポンプ駆動装置が運動しているとき故障の形態として考
えられるものはパンキング部分の漏洩か弁の故障である
。

前者は視認でき、また従来の装置では検出困難な後者は
、本発明のポンプ輸送装置では流量変動として直ちに現
われるので、故障を検出しやすい。

使用ポンプは便利には複式であり、ラムまたはダイヤフ
ラムヘッドを有しうろことは理解されよう。

両ポンプのヘッドは勿論等しい出力を持たねばならない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のポンプ輸送装置の略示正面
図、第２図は第１図のカムの輪廓を示す正面図、第３図
はス｝ｏ−クの長さにかかわらずポンプの完全排出を達
成し得る操作を示す線図、第４図は変形実施例のカムの
輪廓を示す正面図、第５図は作動器の如き被駆動素子の
関連したキャリャの改変例を示す正面図、第６図は共通
駆動軸により駆動されるように連結した本発明のポンプ
輸送装置を示す正面図である。 １・・・入口、４・・・出口、２，３・・・経路、５，
６・・・ポンプ、１０５・・・ハウジング、１０，１１
・・・ラム、１３・・・カム、１６，１７・・・カム従
動子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体の入口と出口との間に設けられた流動経路に複
   数の同じ往復ポンプを接続し、・・ウジングから突出す
   る各ポンプのポンプ往復動部材を有する・・ウジングを
   含むポンプ往復手段を設け、前記ハウジングは、各ポン
   プ往復動部材のカム従動子装置と、このカム従動子装置
   を作動させるカム手段とを有し、このカム手段はカムの
   最大と最小の作用点を有し、１つのポンプが最大カム半
   径において送出ストロークの終りに近づくときの送出量
   の減少を、同時に他のポンプの最小カム半径における送
   出量の増大により補償して各ポンプの総合吐出流量が一
   定になるような形状のものとなし、各カム従動子装置は
   枢動可能なキャリャ手段に枢着し、またその形状は上記
   総合吐出流動を一定に維持しながらキャリャ手段の枢動
   により各ポンプのストロークを変化させるようにしたポ
   ンプ輸送装置。