JPS6030489A - ダイヤフラム・ポンプのダイヤフラム - Google Patents

ダイヤフラム・ポンプのダイヤフラム

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Publication number
JPS6030489A
JPS6030489A JP13868883A JP13868883A JPS6030489A JP S6030489 A JPS6030489 A JP S6030489A JP 13868883 A JP13868883 A JP 13868883A JP 13868883 A JP13868883 A JP 13868883A JP S6030489 A JPS6030489 A JP S6030489A
Authority
JP
Japan
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diaphragm
diameter
bending point
pump
peripheral edge
Prior art date
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Pending
Application number
JP13868883A
Other languages
English (en)
Inventor
Masato Miyazaki
正人 宮崎
Susumu Arima
有馬 晋
Yoko Oikawa
及川 容子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iwaki Co Ltd
Original Assignee
Iwaki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6030489A publication Critical patent/JPS6030489A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009Special features
    • F04B43/0054Special features particularities of the flexible members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/02Diaphragms

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】 本発明は、ダイヤフラム・ポンプに用いラレるダイヤフ
ラムの改良に関する。
かかるダイヤフラムは、テフロン(商品名)などの弗素
樹脂を素材とした平坦状の取材が用いられているが、当
該フラット形状のものでは、コールドフローの問題が生
ずるためにあまり作動変位量を犬きくとれないため、ポ
ンプ容置の増大のためには、いきおいダイヤフラムの径
を犬きくせねばならなかった。このことが、ポンプ装置
全体の小型化、材料の節約に対する設計上の1つの障害
となっていi。
これにかんがみて、本件出願人は先に特願昭57−22
9426号にてダイヤフラムの改良を提案し、平板状の
ダイヤフラム構造に代えて、周縁部のみが平坦状で、そ
の周縁部を除いて一定の直径をなす円形部分が球面状に
突出した形状に一体に成型されたダイヤフラムの全く新
しい構造を示した。
かかる新たなダイヤフラムを用いると、同じポンプ容量
で比較した場合に、その径を大幅に縮小し得るので、当
該ダイヤフラムの材料の節約は勿論の乙と、ポンプ装置
全体の使用材料を約半分に減らすことができ、しかも、
ダイヤフラムの耐久性も大幅に向上するなど、画期的効
果ケ得ることができる0 本発明は、かかる新しい構造のダイヤフラムについてポ
ンプ・フレームに対するダイヤフラムの周縁部の最適な
固定部16を究明し、より小型で、かつ耐久性に富んだ
ダイヤフラム・ポンプのダイヤフラムを提供することを
目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、−当該ダイヤ
フラムの作動を究明し、その結果、ダイヤフラムが円形
部分が突出した側より他力に向って、たとえばピストン
による作動圧で押圧した場合に、周縁部上に明確に現わ
れる変形屈曲点を見出し、その髪形屈曲点よりもダイヤ
フラムの半径方向外力において当該変形屈曲点に近接し
た位置で周縁部をポンプ・フレームに固定するように構
成しfc。
かかる構成とすることによシ、ダイヤフラムの変形屈曲
点がポンプ・フレームに固定されないので、自由な曲げ
変形が許されてダイヤフラム上に過度の局部応力の発生
を避けることができ、しかも、ダイヤフラムに対する取
付同定位置を最小の径のところに設定し得るので、耐久
性を十分に維持しつつ、かつ、小型化し得るダイヤフラ
ムの極限の設計値をめることができる。
以下、図面に示す本発明の実施例に従って更に説明する
第1図において、本発明に係るダイヤフラム1をダイヤ
フラム・ポンプのポンプ・フレーム2に取付は固定した
状態で示しており、図示の状態が当該ダイヤフラム1に
圧力が加わっていないときの原形である0すなわち、ダ
イヤフラム1は全体に円形をなす。平坦状で環状(+−
女す周縁部3を除いて中央部分が中心軸線X−Xのまわ
シに一定の直径(図中、Dlと示しである)をもつ円形
部分4となっておシ、ダイヤフラムの一側、つまシ、図
において、作動ピストン5が配置されたフレーム2内の
油圧作動室6側に向って球面状に突出しておp1テフロ
ン(商品名)などの弗素樹脂を材料として一体成型され
ている。
ピストン5の作動による作動室6内の圧力増加により、
ダイヤフラム1は図において鎖線で示すように変形して
、ポンプ室7にインレット8より流入した流体をアウト
レット971\らボ量スツ吐出するようになっている。
このダイヤフラム1の周縁部3は、第2図で拡大して示
しである通り、外周端にフランジ状ニ一体ニ成型された
シール用の環状突起10を有する。直径方向に泊う断面
、つまり、ダイヤフラムを直径方向に破断して見た図示
の断面が矩形の当該突起10の内周縁11と外周縁12
及び両側面でフレーム2に7−ル状態で固定される。
上記ダイヤフラム1の構造は、先の特願昭57−229
426号で示したものと基本的に同一でろる0 周縁部3のうち、フレーム2に固定される固定部分3a
を除(周縁部3の部分3b(以下、可動部分という)は
、図においてポンプ室7に丸みをもって形成した逃げ部
13のところで、ダイヤフラム作動時に自由移動可能で
bる。
第1図に示すように、今、ダイヤフラム上の円形部分4
の径、可動部分3bの径(つまシ、可動部分3bと固定
部分3aとの境をなすダイヤフラムの固定位置のところ
の径)、突起10の内周縁11の径及び外周縁12の径
を、軸線X−Xに対し、それぞれ同心をなす径D□、D
、。
D8・D4とする0 本発明では、D、の設計上望ましい最小値、更にはD8
. D、の妥当な最小値を見出したものである0 すなわち、第3図には、本発明に係るダイヤフラム1を
軸線X−Xについて対称であるから、その半分の部分を
示してあυ、(a)は矢印で示すような作動圧の力Fが
作用する前の原状態の形状を示し、(b)は力Fによる
抑圧行程の途中におけるダイヤフラムの形状を示し、(
C)は抑圧行程の終端、つまシ(a)の原状態を行程の
下死点とすれば上死点の位置におけるダイヤフラムの形
状を示す。第3図(C)では、一方の側に突出していた
円形部分4が形状変更して完全に反転した状態であシ、
戻9行程、つまり、力Fが反対方向の吸込行程に入った
際には、ダイヤフラム1が(C)から(a)へと順次、
形状変更する。
この図の(b)でわかるように周縁部3上の位置A及び
円形部分4上の位置りで明確に角度分もって屈曲する変
形個所(以下、変形屈曲点と称す)が生じ、これら両変
形屈曲点B、Dは円形部分4と周縁部3の間の境界位置
C(以下、屈曲点と称す)の両側に生じ、丁度、点B、
C。
Dを結んで小さな円弧状をなし、更に点りから中心にか
けて緩やかな円弧を描く○そして、上死点(c)の位置
では、屈曲点Cは伸び切った状態になり、円形部分4が
丁度変形屈曲点Bを境として形成される状態となる。又
、この場合、内側の変形屈曲点りも伸び切った状態とな
る。また、この行程で、点Bよシも更に半径方向外方の
点Aから点Bの間は、ごくわずかに移動する。
しかし点Aよシも半径方向外方の部分は殆んど動かない
。この場合、ダイヤフラムの変形状態を解析するために
周縁部3は、第1図の実施例の場合より半径方向外方に
更に延長して位置Eで固定した。
この解析にまり、本発明に係るダイヤフラム1は原状態
(a)から反転すると、円形部分4が屈曲点Bのとこに
まで拡大すること、及び屈曲点Bにはダイヤフラムの往
復動中、絶えず曲げ運動が他の部分よりも顕著になされ
ることが見出された。
このことより、変形屈曲点Bの部分は少なくともポンプ
・フレーム内に固定すべきでなく、最小の逆位置で固定
するとしても、当該屈曲点Bよすも半径方向外力で、そ
の屈曲点Bに近接した位置で固定するのがよいことがわ
かった。
換言すれば、ダイヤフラム1の周縁部3の固定部分3a
と可動部分3bの境界は、屈曲点Bよシ半径方向外力で
かつ点Bに近接した位置に設定するのが望貰しい。この
位置は直径D2の設定位置である。近接した位置とは、
当該屈曲点Bの部分が自由に運動できる状態で最も設計
上点Bに近づき得る位#を指す。
又、シール用突起10の位置は点A、cJも半径方向外
方の位置に設定するのが望ましい。なぜなら、この位置
ではダイヤフラムが殆んど振動ないし移動を起こさない
から、シール効果を十分にあけることができるからであ
る。従って、突起10の内周縁11を点Aに設定すれば
、最小の径D8を得ることができる。
又、ダイヤフラム1の外径り、は、シール用突起10の
必要とされるソール面の長さにょシ決まるもので、ダイ
ヤフラムの仕様、たとえばポンプ容量を決める往復動の
変位量などとの関連で設計上適切な値が選ばれる。
第4図及び第5図には、変形屈曲点B及び点Aがダイヤ
フラムの円形部分の径D工に比してどの程度の逆位置に
現われる力・を実験した態様を示しである。
今、第4図のように、一定の径の弾性球G。
Hを用意して、−力の球Gに近接して、内径■の孔をあ
けた紙Jをおき、球qの球面部が凪Jの孔より突出する
ように配し、これに他方の球Hを対向させ、その球Hの
面に着色インク(rfi付しておく。突出した球面部は
球Gの中心により角度θの見込み角をもち、これは、本
発明のダイヤフラムの円形部分の最も適切な見込み角、
45度に合わせておく。そうして、着色インクをつけた
球Hを球Gに所定の距離、押し伺けて行(と、円球G、
Hの接触部分が、あたかもダイヤフラムの円形部分を模
して変形し、この過程で球H上の着色インクは、第5図
で斜線部で示すように、球G及び紙Jに付着すゐことか
認められた。第5図において、紙Jの孔径工より突出し
た球面部にインクの付着した円形部分の径をL1紙紙上
上リング状に付着した部分の内径をM、外径をNとする
これを、第3図のダイヤフラムと対比させると、内径I
は点Cにおける径、つま9円形部分4に、又、径Mは点
Bにおける径、径Nは点Aにおける径に相当することが
認められた。すなわち、第5図において、径り、Mの間
に残されたインクの付着しない領域は、弾性球の接触領
域の周縁に若干〈はんだ状態で生ずる変形部分で、これ
は、第3図における点りからBまでの領域に相当する0
又、径Nよシカ側ではインクが付着しなかったのは、そ
れ以上では紙Jが球Hの面廷対して接線方向に泊って離
れるからであり、径MNの間の領域が第3図における点
ABの間、つまり周縁部3の可動部分に相当し、又、径
Nよシ外方の領域は第3図における点Aよシ外方の部分
、つまり周縁部3の固定部分に相当する。
上記実験の具体例を列誉する。
実験2 弾性球G 、 I−1の径ニア4FJφ実験3
 弾性球Gの径: 1808φ Hの径: 129mφ
以上の実験よシ、弾性状の径の違いによシ若干の変化は
あるが、径り、M、Nの径工に対する比率(倍率)ld
おおむね下記の範囲に入ることが認められた。
L/I = 0.82〜0.88 N/I = 1.05〜1.12 N/I = 1.15〜1.25 すなわち、このことよシ、ポンプ・フレームに固定され
た周縁部の固定部分を除いたダイヤフラムの直径、つ−
jJ第1図における直径り、を円形部分の直径D1のお
おむね1.1倍に設定し、シール用突起の内周縁までの
直径D8を円形部分の直径D0のおおむね1,2倍に設
定することを設計上の目安とすることができる。又、ダ
イヤフラムの外径り、は円形部分D工のおおむね1.3
倍が妥尚値と考えられる。
以上のように、本発明によれば、球面状に突出した円形
部分を反転させた場合に、その変形屈曲点が円形部分の
径よりも外力の位置にきて、当該屈曲点で曲げ運動がな
されることが見出されたので、当該屈曲点の部分を固定
することなく、その半径方向外力で屈曲点に近接した位
置でダイヤフラムを固定するようにした。これによって
−ダイヤフラムの周縁部の可動部分が自由に動き得て無
理な拘束力がダイヤフラムに作用しないので、ダイヤフ
ラムの自由な往復動が損なわれず、耐久性が向上し、シ
カも、かかる効果を維持しつつ最小の径のダイヤフラム
を容易に設計し得る等、種々の作用効果を萎する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るダイヤフラムをポンプに取付けた
態様で示す縦断面図、第2図は第1図の部分的拡大図、
第3図はダイヤフラムの変形態様分示す説明図で(a)
は原状態、(b)は抑圧行程の途中の状態、<Q)は押
し切った上死点の位置状態を示し、第4図及び第5図は
本発明に係るダイヤフラムのための実験例の説明図であ
る。 1・・・ダイヤフラム 3°′°周縁部4・・・円形部
分 lO・・・シール用環状突起B・・・変形屈曲点 出願人代理人 弁理士 朝 倉 勝 三手続補正浦−(
方べ) 昭和37年7θ月73日 特許庁長官 力 杉 全2友 殿 1 事件の表示 11イ願昭夕(9−/33〆8ざ 号 2e明の名称 ワ゛イN)5a−爪0ンフ0θ タ゛イヤフラム3 補
正をする者 事件との関係 特許出願ベ オ氷べbコX土二 イ ワ A 4代理人〒103 東京都中央区日本橋箱崎町32番3−411号秀和日本
橋箱崎レジデンス l=1借料・μ 6 補正の対象 頓と・・!]組 串■

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)平坦状の周縁部を除いて、一定の直径をなす円形
    部分が球面状に突出した形状に一体に成型されたダイヤ
    フラム・ポンプのダイヤフラムにおいて、当該ダイヤフ
    ラムを円形部分の突出した側より他方に向って押圧し′
    fc場合に、前記周縁部に生ずる変形屈曲点よシも当該
    ダイヤスラムの中径方向外方において、当該変形屈曲点
    に近接した位置で周縁部をポンプフレームに固定するよ
    うにしたことを特徴とするダイヤフラム・ポンプのダイ
    ヤスラム。
  2. (2)ポンプフレームに固定された周縁部の固定部分を
    除いたダイヤフラムの直径を、円形部分の直径のおおむ
    ね1.1倍の大きさに設定してなる特許請求の範囲第1
    項記載のダイヤフラム・ポンプのダイヤフラム。
  3. (3)周縁部の外周端にフランジ状に一体に形成される
    とともに直径方向に沿う断面が矩形をなすシール用の環
    状突起の内周縁までのダイヤフラムの直径を、円形部分
    の直径のおおむね1.2倍の大きさに設定してなる特許
    請求の範囲第1項記載のダイヤフラム・ポンプのダイヤ
    フラム。
  4. (4)前記環状突起の外周縁までのダイヤフラムの直径
    を、円形部分の直径のおおむね1.3倍の大きさに設定
    してなる特許請求の範囲第3項記載のダイヤフラム・ポ
    ンプのダイヤフラム。
JP13868883A 1983-07-30 1983-07-30 ダイヤフラム・ポンプのダイヤフラム Pending JPS6030489A (ja)

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