JPS63302186A - 無漏洩往復動ポンプ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プランジャあるいはピストンなどの往復動に
よりポンプ作用を行なう往復動ポンプに係り、殊に移送
液の外部への漏洩を防止できるように構成した無漏洩往
復動ポンプに関する。

〔従来の技術〕

一般に、往復動ポンプは、その特性として高圧性ならび
に定量性に優れる反面、その構造上通常の構成では移送
液の外部への漏洩が免れない難点を有する。

そこで、前述の難点を解消して外部への漏洩を防止でき
るよう構成した往復動ポンプ、例えば、シール部材とし
てダイアフラムまたはベローズなどを装着したダイアフ
ラムポンプまたはベローズポンプなど（以降シールポン
プと称する）や、このシールポンプのシール部材におけ
る片側を更に油圧室に構成した油圧ダイアフラムポンプ
または油圧ベローズポンプなど（以降油圧シールポンプ
と称する）のような特殊な構成の往復動ポンプが、従来
から開発され使用に供されている。

次に、シールポンプの１例としてのベローズポンプと油
圧シールポンプの１例としての油圧ダイアフラムポンプ
について簡単に説明する。

ベローズポンプは、例えば第５図に示すように、吸込弁
１０と吐出弁１２との間にケーシング１４に囲繞されて
設定されるポンプ室１６の内部に円筒形状のベローズ１
８が突出状に配置されて構成されている。ベローズ１８
はその一端部１８ａをケーシングの隔壁１４ａに、他端
部１８ｂをプランジャ２０に固着された環状プレート２
２にそれぞれビスを介して液密に取付けられており、駆
動装置（図示せず）によって往復動されるプランジャ２
０によって伸縮される。これによってポンプ室１６内に
容積変動が発生しすなわちポンプ作用が発生し、移送液
が吸込弁１０ならびに吐出弁１２を介して圧送されるが
、この場合、ポンプ室１６内はベローズ１８によって液
密に保持されているので、移送液がポンプ室１６から漏
洩されることがない。

油圧ダイアフラムポンプは、例えば第６図に示すように
、ポンプ室１６が吸込弁１０と吐出弁１２との間にポン
プ側ケーシング２４とダイアフラム２６とに区画されて
設定されると共に、ダイアフラム２６の他面側に油圧室
２８が形成されて構成される。ダイアフラム２６はポン
プ側ケーシング２４と駆動側ケーシング３０との間に有
孔バックアッププレー）３２．３２を介して液密に取付
けられており、油圧室２８は油圧路３４を通じて油溜室
３６に連通さている。

このような構成において、プランジャ２０が駆動装置（
図示せず）によって往復動されると、油圧室２８内に圧
力変動が発生し、これによってダイアフラムが脈動して
ポンプ室１６内に容積変動が発生しすなわちポンプ作用
が発生し、移送液が吸込弁１０ならびに吐出弁１２を介
して圧送される。この場合、ポンプ室１６内はダイアフ
ラム２６によって液密に保持されているので、移送液が
ポンプ室１６から漏洩されることかない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述のような従来のこの種ポンプは、そ
の構造上、ポンプを構成するシール部材に正負の圧力荷
重が繰返して反転負荷され、このためシール部材が短期
間にしかも突発的に破損され、したがって、ポンプの耐
用寿命が短かくしかも信頼性に劣るなどの欠点を本来有
していた。また、その構造も複雑重量化するものであっ
た。すなわち、ベローズポンプ（シールポンプ）におい
ては、ポンプ作用下におけるポンプ室１６内の圧力Ｐａ
は通常負圧からポンプ吐出圧力以上の高圧にまで変動さ
れるのに対して、駆動室内の圧力ｐｂは通常大気圧に保
持されており、したがって、ベローズ１８にはその伸縮
に対応して内、外圧殊に強い外圧が繰返し脈動的に負荷
される。このため、この種の構成のポンプは、殊に比較
的高圧の用途においては、特に耐用寿命が短く、また定
量性に劣るものである。

一方、油圧ダイアフラムポンプ（油圧シールポンプ）に
おいては、ポンプ室１６内の圧力Ｐａと油圧室２８内の
圧力Ｐｃとの圧力差は比較的軽少ではあるが、圧力Ｐａ
は圧力Ｐｃに追随して変動されるので、ダイアフラム２
６には、前述のシールポンプの場合と同様に前、後方向
の圧力荷重が繰返し脈動的に負荷され、このためダイア
フラム２６には比較的短時間に疲労破壊が発生する。し
かも、この種の構成のポンプには、ダイアフラム２６の
一方の面に油圧室２８が形成されているために、ダイア
フラム２６の前記疲労破壊の途次において油圧室２８内
の作動油がポンプ室１６内の移送液内に浸入混合し、例
えば化学プロセスなどにおいて重大な危険と損害を発生
する。更に、この種のポンプは、駆動部側に高圧の油圧
室２８．油圧路３４、ならびに油溜室３６を有し、構造
が複雑１重量化する大きな難点を有する。

したがって、本発明の目的は、構造が簡単で無漏洩性を
達成でき、しかも信頼性に優れた往復動ポンプを提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

先の目的を達成するために、本発明に係る無漏洩往復動
ポンプは、吸込口と吸込弁との間に設定される吸込室と
、吸込弁と吐出弁との間に設定されるポンプ室と、ポン
プ室に連通し且つ吸込室に連続するシリンダ室内に配置
されてポンプ作用を行なうピストンとを有する往復動゛
ポンプにおいて、ピストンロッドを前記吸込室内に配置
すると共にこのピストンロッドに吸込室内の移送液に対
する可撓性シール部材を装着してなることを特徴とする
。

この場合、可撓性シール部材にはベローズあるいはベロ
ーフラムを好適に使用することができる。

〔作用〕

ピストンロッドの移送液に対するシール部材が吸込室内
において装着されているので、シール部材には吐出圧力
とは無関係に吸込圧力に対応する軽微なしかもほぼ一定
の大きさの差圧が、ポンプ作用中の全期間に亘って反転
することなく常に一定方向から負荷される。したがって
、シール部材の寿命が延長され、ポンプの無漏洩が長期
に亘って確実に保証される。また、ポンプは、高圧の作
動油を必要としないので、ポンプの構造が簡単軽量とな
り且つ安価となると共に、作動油が誤って移送液中に混
入し、重大な事故あるいは損失を発生することがない。

〔実施例〕

次に、本発明に係る無漏洩往復動ポンプの実施例につき
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説
明の便宜上第５図および第６図に示す従来の構造と同一
構成部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明を省
略する。

第１図において、本発明に係る無漏洩往復動ポンプ１０
０は、吸込口４０と吸込弁１０との間に設定される吸込
室４２と、吸込弁１０と吐出弁１２との間に設定される
ポンプ室１６と、ポンプ室１６に連通部４４を介して連
通し且つ吸込室４２に連続するシリンダ室４６内に配置
されてポンプ作用を行なうピストン４８を有し、ピスト
ンロッド５０は吸込室４２内に配置され、このピストン
ロッド５０には吸込室４２内の移送液をシールするベロ
ーズ５２が装着されている、そして、シリンダ室４６と
ピストン４８との摺接面には液封用の０リングおよびバ
ッキングが装着され、またピストン４８とピストンロッ
ド５０との嵌合部には液封用の０リングが装着されてい
る。また、ベローズ５２は、その底面５２ａをピストン
４８に対してビスを介して液密に取付けられ、開口鍔部
５２ｂの周縁部をポンプ側ケーシング５４に対して駆動
側ケーシング５６を介して液密に挾持されており、これ
により、ベローズ５２はポンプ内部を液密に保持してい
る。また、ピストンロッド５０は駆動装置（図示せず）
に連結されており、これによりピストン４８が往復動さ
れると同時にベローズ５２が伸縮される。

このような構成において、ピストン４８がピストンロッ
ド５０を介して図において右側へ移動される（以降吐出
工程と称する）と、シリンダ室４６．連通部４４および
ポンプ室１６からなる部分（以降ポンプ作用室５８と総
称する）内の移送液が加圧されて吐出弁１２を開いて吐
出口６０から圧送される。この場合、吸込室４２はその
容積を増大されて内部が僅かに負圧となり、所定量の移
送液が吸込口４０から吸込室４２内に吸込まれる。一方
、ピストン４８が図において左側へ移動される（以降吸
込工程と称する）と、ポンプ作用室５８はその容積を増
大されて内部が僅かに負圧となり、所定量の移送液が吸
込弁１０を開いてポンプ作用室５８内に吸込まれる。こ
の場合、吸込室４２の容積は減少されるが、この減少量
は、次に説明するように、ポンプ作用室５８内の容積増
大分より小さいので、所定量の移送液が吸込口４０から
吸込室４２内に吸込まれる。すなわち、本発明に係る往
復動ポンプ１００においては、吐出ならびに吸込の全工
程下において、それぞれ所定量の移送液が連続して吸込
室４２内に吸込まれる。ここで、吐出工程における作用
室５８からの吐出量ならびに吸込室４２内への吸込量を
それぞれＱｏ。

Ｑｖとし、吸込工程における作用室５８ならびに吸込室
４２内への吸込量をそれぞれＱ；、Ｑｖとすれば、 ＱＣ＝Ｑｓ　＝Ｑｕ　＋Ｑｙ であることは明らかであり、そしてＱＤ、Ｑす。

Ｑｖはそれぞれ下記式 ％式％ 但し、ＤＰ＝ピストン４８の直径 ＤＩ、＝ベローズ５２の有効直径 Ｌ　＝ピストン４８のストローク で表される。したがって、この場合、ＤＰ　２　＝２Ｄ
Ｂ’　ｔｆｌｂ　ちＤＰ＝　／Ｔ−ＤＢ（７）ように設
定すれば、Ｑυ＝ＱＶとなり、吸込室４２内への移送液
の吸込量が吐出ならびに吸込の全工程に亘って同一に設
定される。第２図は、このように設定した場合の吐出な
らびに吸込流量の波形を示したものである。

このように、本発明に係る往復動ポンプ１００において
は、吐出ならびに吸込の全工程すなわちポンプ作用中の
全期間に亘って移送液が吸込室４２内に吸込まれるので
、ベローズ５２には吸込室４２内の吸込圧に対応する軽
微な一方向の荷重すなわち内圧が常時負荷される。した
がって、ベローズに反転応力が負荷される従来のポンプ
に比較して、ベローズ５２の寿命が大幅に延長され、ま
たこれと同時に、ポンプ流量の脈動率が低下される。ま
だ、ポンプの吸込は２連ポンプ状に行なわれるので、吸
込配管における最大流速値が低下し、加速度抵抗が減少
することにより吸込性能が更に向上される。このため、
吸込配管口径は、他の単連の往復動ポンプに比べて小さ
くて済み、配管設備費も少なくなる。また更に、ポンプ
は高圧作動油を必要としないので、構造が簡単となり安
価となると共に、作動油が移送液中に誤ワて混入される
ことがない。

第３図に本発明に係る無漏洩往復動ポンプの別の実施例
を示す。本実施例におけるポンプ１０２は、第１図に示
す実施例におけるポンプ作用室５８すなわちポンプ室１
６．連通部４４およびシリンダ室４６の構成と、ならび
に吸込弁１０および吐出弁１２の配置とを変更したもの
である。すなわち、吐出弁１２は図においてシリンダ室
４６の上方に配置され、ポンプ室は吸込弁室６２．連絡
部６４および吐出室６６から形成され、シリンダ室４６
は連通部６８を介して吐出室６６に連通されている０本
実施例においても、第１図に示す実施例におけると同様
の作用あるいは効果が確実に達成される。

第４図に本発明に係る無漏洩往復動ポンプの更に別の実
施例を示す０本実施例におけるボン７’１０４は、第１
図に示す実施例におけるベローズ５２をベローフラム７
０に変更したものである。ベローフラム７０は、その折
返し環状部７０ａをピストン４８に対してビスを介して
液密に取付けられ、拡開鍔部７０ｂの周縁部をポンプ側
ケーシング５４に対して駆動側ケーシング５６を介して
液密に挟持されており、これにより、ベローフラム７０
がポンプ内部を液密に保持している。このような構成に
おいて、ベローフラム７０は軽微な内圧を常時負荷され
ているので、ピストンロッド５０の往復動に対応して無
理なくスムーズに変位変形し、吸込室４２内の有効容積
を比例的に変動する。したがって、このように構成すれ
ば、第１図あるいは第２図に示す実施例の場合と同様な
作用あるいは効果が達成されると共に、ベローズ５２と
比較して簡単な構造を有するベローフラム７０を使用す
ることによる利点が付加される。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明はその精神を逸脱することなく多くの設計変更が可能
であることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る無漏洩往復動ポンプ
は、ボーンプ室に対してポンプ作用を行なうピストンの
ピストンロッドを吸込室内に配置し、そしてこのピスト
ンロッドに吸込室内において、移送液をシールする可撓
性シール部材、例えばベローズあるいはベローフラムを
装着することにより、シール部材に働く応力を軽微にす
ると同時に常に一定方向から負荷されるように構成した
ので、反転応力が負荷される従来のシール部材に比較し
て、シール部材の寿命ならびに信頼性が大幅に向上され
る。すなわち、ポンプの無漏洩性が長期に亘って確実に
保証される。また、本発明の往復動ポンプにおいては、
高圧の作動油を必要としないので、ＪＲ造が簡単軽量と
なり安価に形成されると共に、したがってまた、作動油
が誤って移送液中に混入し、重大な事故あるいは損失を
引起す危険がない。更に、本発明の往復動ポンプは、ポ
ンプの吸込みが２連ポンプ状に行なわれると共に脈動率
が低下されるので、ポンプの吸込性能ならびに定量性が
向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る無漏洩往復動ポンプの一実施例を
示す断面図、第２図は第１図に示す無漏洩往復動ポンプ
の吐出ならびに吸込流量波形の特性図、第３図は本発明
に係る無漏洩往復動ポンプの別の実施例を示す断面図、
第４図は本発明に係る無漏洩往復動ポンプの更に別の実
施例を示す断面図、第５図は従来のベローズポンプを示
す断面図、第６図は従来の油圧ダイアフラムポンプを示
す断面図である。 １０、、、吸込弁　　　　　１２．、、吐出弁１６、、
、ポンプ室　　　　４０．、、吸込口４２、、、吸込室
　　　　　４４．、、連通部４６、、、シリンダ室　　
　４８．、、ピストン５０、、、ピストンロッド　５２
．、、ベローズ５４、、、ポンプ側ケーシング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸込口と吸込弁との間に設定される吸込室と、吸
   込弁と吐出弁との間に設定されるポンプ室と、ポンプ室
   に連通し且つ吸込室に連続するシリンダ室内に配置され
   てポンプ作用を行なうピストンとを有する往復動ポンプ
   において、ピストンロッドを前記吸込室内に配置すると
   共にこのピストンロッドに吸込室内の移送液に対する可
   撓性シール部材を装着してなることを特徴とする無漏洩
   往復動ポンプ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の往復動ポンプにおい
   て、可撓性シール部材はベローズでなる無漏洩往復動ポ
   ンプ。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の往復動ポンプにおい
   て、可撓性シール部材はベローフラムでなる無漏洩往復
   動ポンプ。