JPS6123669Y2

JPS6123669Y2 -

Info

Publication number: JPS6123669Y2
Application number: JP1981175309U
Authority: JP
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1986-07-15
Also published as: JPS57115968U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は油圧、水圧、空圧等の流体圧を動力源
として駆動する型式の差動形往復動ポンプの往復
動切換装置に関するものである。

一般に地盤改良工事等に於て採用されるケミカ
ルグラウト工法では差動形往復動ポンプが多く使
用されている。これはケミカルグラウト工法が通
常２種のグラウトを一定の混合比に保ち乍ら改良
すべき地盤に注入して地盤を改良する工法であ
り、前記一定の混合比を保持するためには、左右
各行程に於ける吐出量をピストン径とピストン杆
径とを適宜設計して厳密に同一量にすることがで
きる差動形往復動ポンプが好適であるからであ
る。

然し乍ら、従来の差動形往復動ポンプは一般に
駆動側ポンプの往復動切換え構造が複雑なため流
体の圧力損失が大きくなつて、左右行程速度等を
厳密に一定に保持できなくなり、左右各行程に於
けるグラウト等の吐出量が設計値通りの同一量に
ならないことが多い。

本考案は上記のような観点から、差動形往復動
ポンプに於て、その往復動切換えのための駆動側
ポンプの構造を簡潔にし、流体の圧力損失をなく
すと共にポンプ全体の動作を確実にすることので
きる往復動切換装置を提供することを目的として
なされたもので、その構成は、差動形往復動ポン
プを駆動する流体圧シリンダーの両端に該シリン
ダーのピストンの外径より小さくピストン杆の外
径より大きい小シリンダーを一体に且つ連通させ
て設け、ピストンの両側に前記小シリンダーに隙
間なく嵌入する円筒部を突設し、前記小シリンダ
ーにその圧力により切換えられるパイロツトバル
ブを、また該パイロツトバルブにその切換えによ
り切換えられるパイロツトオペレーテイツドバル
ブをそれぞれ適宜導管により接続する一方、適宜
流体圧源からの流体圧を、前記流体圧シリンダー
の一端部には直接に他端部には前記オペレーテイ
ツドバルブを介してそれぞれ供給するようにする
と共に、前記パイロツトバルブには直接供給し得
るようにし、且つ前記パイロツトバルブ及びパイ
ロツトオペレーテイツドバルブに前記流体圧の排
出管を接続して成り、前記流体圧シリンダーのピ
ストンとピストン杆の断面積の比を、前記差動形
往復動ポンプのピストンとピストン杆の断面積の
比と同一にしたことを特徴とするものである。

次に本考案の実施の一例を図に拠り説明する。

１は油圧シリンダーで、その両端に内径がピス
トン２の外径より小さくピストン杆３の外径より
大きい小シリンダー４，４ａを一体に且つ連通さ
せて設け、ピストン２の両側には小シリンダー
４，４ａに隙間なく嵌入する円筒部５，５ａを設
けてある。６はパイロツトバルブ、７はパイロツ
トオペレーテイツドバルブ、８は始動弁、９は圧
油供給源たる高圧ポンプ（図示せず）と前記油圧
シリンダー１の一端部（図の左端）を直接接続す
る給油管、９ａ，９ｂは前記給油管９から分岐さ
れた分岐管で、それぞれパイロツトバルブ６、パ
イロツトオペレーテイツドバルブ７の圧油入口側
に接続される一方、該オペレーテイツドバルブ７
の圧油入口側は連結管１０を介して前記油圧シリ
ンダー１の他端部（図の右端）に接続されてい
る。１１は前記パイロツトバルブ６、パイロツト
オペレーテイツドバルブ７及び始動弁８の圧油出
口側と油槽（図示せず）を連結する排油管で、そ
れぞれ分岐管１１ａ，１１ｂ及び１１ｃを介して
接続されている。１２，１３は前記給油管９及び
連結管１０と小シリンダー４及び同４ａの間にそ
れぞれ配設した逆止弁、１４，１５はパイロツト
バルブ６に供給される分岐管９ａからの圧油の導
管でパイロツトオペレーテイツドバルブ７の左右
に連結されている。１６，１７は前記の小シリン
ダー４，４ａからの圧油を始動弁８に導く導管、
１８，１９は該始動弁８を通過した前記小シリン
ダー４，４ａからの圧油をパイロツトバルブ６の
両側に導く導管で、以上により往復動切換装置を
構成する。

一方、前記切換装置に於けるピストン杆３に
は、差動形往復動ポンプがピストン杆を連接して
配設されている。即ち、２０は差動形往復動ポン
プのシリンダー、２１は該シリンダー２０のピス
トン、２２は前記ピストン杆３と一体的に連接形
成したピストン杆、２３は適宜原料槽（図示せ
ず）と前記シリンダー２０の一端側（図の左端）
を接続する吸入管、２４は該吸入管２３に設けた
逆止弁による吸込弁、２５は前記シリンダー２０
の一端側に逆止弁による吐出弁２６を介在させて
接続した吐出管で、該吐出管２５は吐出弁２６の
先方で分岐され連結管２５ａを介してシリンダー
２０の他端側に接続されており、以上２０乃至２
６により差動形往復動ポンプの一例を構成する。

而して上記に於て、流体圧シリンダー１のピス
トン２とピストン杆３の断面積の比は、差動形往
復動ポンプ２０のピストン２１とピストン杆２２
の断面積の比と同一にする。即ち、上記実施例に
於ては、ピストン２１とピストン杆２２のそれぞ
れの断面積S₂₁，S₂₂を、S₂₁＝２×S₂₂の関係と
し、ピストン２とピストン杆３のそれぞれの断面
積S₂，S₃が、S₂＝２×S₃となるようにそれぞれの
直径が定められている。

以下、上記装置の作動例を説明する。

まず、往復動ポンプは、そのピストン２１が図
の実線矢印方向に移動する時、シリンダー２０の
ピストン２１で仕切られた左室Ａは体積が減少
し、吸込弁２４が閉じられる一方、吐出弁２６が
開けられる。該吐出弁２６が開かれるとシリンダ
ー２０の右室Ｂは連結管２５ａによつて左室Ａと
連通した状態になり、ピストン２１の前後面（図
の左右面）に単位面積当り同一の圧力Ｐが作用す
る。而して、前記ピストン２１の行程長をＬとす
れば左行程での吐出量はS₂₂×Ｌとなり、同様に
右行程では、左室Ａの体積が増大し負圧となつて
吸込弁２４を開くと共に吐出弁２６を閉じ、吐出
量は（S₂₁−S₂₂）×Ｌ、即ちS₂₁＝２×S₂₂の関係か
らS₂₂×Ｌとなつて上記左行程に於ける吐出量と
同一になるから、この往復動ポンプは左右行程の
切換が正確に行なわれれば、左右行程に於て同一
の吐出量を維持できるように構成されている。

然し、上記の往復動ポンプの左右行程を正確に
切換え且つそれを維持するには、該ポンプを駆動
する切換装置が正確に連続動作しなければならな
い。そこで、そのための本考案切換装置の作動に
ついて説明すれば次の通りである。

いま、圧油供給源たる高圧ポンプ（図示せず）
から圧油が給油管９に導入されると該圧油は油圧
シリンダー１の左室Ｃに直接供給される一方、一
部は分岐管９ａ，９ｂに導びかれてパイロツトバ
ルブ６を通り導管１４からパイロツトオペレーテ
イツドバルブ７の左側に到り、該バルブ７を図示
の位置に固定すると共に、分岐管９ｂからの圧油
がパイロツトオペレーテイツドバルブ７を通つて
連結管１０に導びかれ油圧シリンダー１の右室Ｄ
に供給される。

この時、油圧シリンダー１の右室Ｄに供給され
る圧油は導管１８、始動弁８を経て前記パイロツ
トバルブ６の左側に供給され、また前記シリンダ
ー１の左室Ｃに供給される圧油が導管１９、始動
弁８を経てパイロツトバルブ６の右側に供給され
るので、パイロツトバルブ６には両側に同一の油
圧がかかることになるが、該バルブ６の左側には
スプリング６ｓが設けられているので、結局該バ
ルブ６は前記スプリング６ｓの撥力によつて図示
の位置に固定された状態を保持する。尚、前記の
パイロツトオペレーテイツドバルブ７の右側は導
管１５、パイロツトバルブ６を径て分岐管１１ｂ
及び排油管１１により油槽（図示せず）に連結さ
れている。

上記の状態に於て、前記シリンダー１の左右両
室の油圧P₁が作用すると、ピストン２は、左室Ｃ
側で（S₂−S₃）×P₁の力を図の右方に向けて受け
る一方、右室Ｄ側でS₂×P₁の力を図の左方へ向け
て受けるから、該ピストン２はS₂・P₁−（S₂−
S₃）・P₁＝S₃・P₁の力によつて左行程の運動を行
い、そのまま移動して左行程端に到ると、ピスト
ン２の円筒部５が小シリンダー４に進入して該部
の圧力がP₁以上に上昇する。この上昇した圧力は
導管１９、始動弁８、導管１７を経てパイロツト
バルブ６の右側に供給伝達され、該バルブ６を図
の左方に移動させて切換え、それまで分岐管９ａ
から導管１４へ導入されていた圧油を導管１５へ
導き、これによつてパイロツトオペレーテイツド
バルブ６が左方へ移動して切換えられ、それまで
分岐管９ｂから連結管１０に導入されていた圧油
をブロツクすると共に、該連結管１０が分岐管１
１ａに連結され、従つて前記シリンダー１の右室
Ｄの圧力が降下し始めるが、先に切換えられるパ
イロツトバルブ６の左側は導管１６、始動弁８、
導管１８を介して前記シリンダー１の右室Ｄに連
結されているので、その圧力は該シリンダー１の
右室Ｄの圧力降下と共に降下し、結局油圧シリン
ダー１の右室Ｄは油槽に繋つた連結管１０に連結
されることになり、管内損失を無視すれば、圧力
が大気圧まで降下し、ピストン２を左方向へ押す
力は零になる。

こうしてピストン２が左行程端に到りそれを左
方向へ押す力がなくなれば、シリンダー１の左室
Ｃには高圧ポンプ（図示せず）からの圧油が直接
供給されているので、該ピストン２は（S₂−S₃）
×P₁の力を受けて右方向へ移動し始めるが、その
断面積がS₂＝Ｚ×S₃であるから、その力はS₃・P₁
となり前述の左行程に於ける力と同一になる。而
して、ピストン２が右行程端に到りピストン２の
円筒部５ａが小シリンダー４ａに進入すると、該
小シリンダー４ａ部分の圧力はP₁以上に上昇し、
この圧力が導管１８、始動弁８、導管１６を経て
パイロツトバルブ６の左側に供給伝達され、先に
左方に移動されて切換えられていた該バルブ６を
元の位置（図示の位置）に戻して切換え、この切
換えに伴つてパイロツトオペレーテイツドバルブ
７の左側に再び分岐管９ａ、導管１４を通つた圧
油が供給され、該バルブ７も右方に移動して元の
位置に切換えられ、給油管９からの圧油が分岐管
９ｂ、オペレーテイツドバルブ７、連結管１０を
通り油圧シリンダー１の右室Ｄに供給されて、ピ
ストン２は左動行程に入るのであり、以上の左右
行程を繰返してピストン２は正確に往復動するの
である。尚、逆止弁１２，１３は、例えば、左行
程端でピストン２の円筒部５が小シリンダー４に
突入し、各バルブ類が切換え動作を完了して前記
ピストン２が右行程に移行する際、該小シリンダ
ー４部に生ずる負圧を防止するよう作動するもの
である。

上記実施例は油圧駆動の場合について述べたも
のであるが、本考案はこれに限らず、他の適宜流
体を駆動源として利用する場合でも適用し得るこ
と勿論である。

以上より明らかなように、本考案装置は駆動流
体の圧力損失を少なくし、全体効率の向上を図る
ため、油圧シリンダーの一方の室を流体圧源に直
接連結すると共に、他方の室はパイロツトオペレ
ーテイツドバルブを介して連結したから、ピスト
ンに作用する流体圧の流路に圧力損失の大きな制
御弁を必要としない上に従来四方弁を用いたパイ
ロツトオペレーテイツドバルブも三方弁で済むの
で、従来のこの種切換装置に比べ、全体として構
造が簡単になるばかりでなく、動作の正確、作動
効率の向上を期待でき、また製作費も低廉になる
等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本考案装置を差動形往復動ポンプに利用し
た一例を示す油圧系統図である。１……油圧シリンダー、２……ピストン、３…
…ピストン杆、４，４ａ……小シリンダー、５，
５ａ……円筒部、６……パイロツトバルブ、７…
…パイロツトオペレーテイツドバルブ、８……始
動弁、９……給油管、９ａ，９ｂ……分岐管、１
０……連結管、１１……排油管、１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ……分岐管、１２，１３……逆止弁、
１４〜１９……導管。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

差動形往復動ポンプを駆動する流体圧シリンダ
ーの両端に該シリンダーのピストンの外径より小
さくピストン杆の外径より大きい小シリンダーを
一体に且つ連通させて設け、ピストンンの両側に
前記小シリンダーに隙間なく嵌入する円筒部を突
設し、前記小シリンダーにその圧力により切換え
られるパイロツトバルブを、また該パイロツトバ
ルブにその切換えにより切換えられるパイロツト
オペレーテイツドバルブをそれぞれ適宜流体圧源
からの流体圧を、前記流体圧シリンダーの一端部
には直接に他端部には前記オペレーテイツドバル
ブを介してそれぞれ供給するようにすると共に前
記パイロツトバルブには直接供給し得るように
し、且つ前記パイロツトバルブ及びパイロツトオ
ペレーテイツドバルブは前記流体圧の排出管を接
続して成り、前記流体圧シリンダーのピストンと
ピストン杆の断面積の比を、前記差動形往復動ポ
ンプのピストンとピストン杆の断面積の比と同一
にしたことを特徴とする差動形往復動ポンプの往
復動切換装置。