JPS6331673B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力液体で満たされている圧力室か
ら搬送室を切離している少なくとも１つのダイヤ
フラムを備えたダイヤフラムポンプであつて、ダ
イヤフラムが、該ダイヤフラムの周縁部によつて
形成されている緊締面においてケーシング本体と
ポンプカバーとの間に緊締されており、圧力室と
圧力液体貯え室との間でケーシング本体内を摺動
する往復動式の容積形ピストンの形の液力式ダイ
ヤフラム駆動装置が設けられており、圧力室を外
方に向かつてシールしている環状シール部材が、
ポンプカバーとケーシング本体との間に配置され
ている形式のものに関する。

液力式のダイヤフラム駆動装置によつて作動せ
しめられるこのような形式のダイヤフラムポンプ
には、大きく分けると２つの基本構造形式が、す
なわち単数又は複数のプラスチツクダイヤフラム
を使用する形式と、メタルダイヤフラムを使用す
る形式とが公知である。

通常ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）又
はエラストマから成るプラスチツクダイヤフラム
が使用されている公知のダイヤフラムポンプに
は、その構成がコンパクトで廉価でかつ極めて運
転確実であるという利点があり、この利点に基づ
いて、今日では主としてこの形式のダイヤフラム
ポンプが使用されている。このことは、プラスチ
ツクダイヤフラムが本来高い弾性度を有し、ゆえ
に極めて大きな変位並びに小さな直径を可能にし
ていることに由来している。この結果、プラスチ
ツクダイヤフラムが表面の損傷に対し抵抗力があ
ることによつて、例えばサスペンシヨンのような
扱いにくい搬送媒体が搬送される場合にも、
20000運転時間以上のダイヤフラム耐用寿命にお
いて現われる極めて高い運転確実性が得られる。

外周部をケーシング本体とポンプカバーとの間
において緊締することによつて達成されるダイヤ
フラムの緊締は、上記形式のダイヤフラムポンプ
において同時に外気に対する圧力室のシールとし
ても働いている。この結果、上述の構造形式では
最大で350バールまでの搬送圧しか得られない。
なぜならば、ダイヤフラムポンプのシール性は、
例えば有毒な浸食性の調量媒体のような危険な搬
送媒体が搬送される場合にも、保証されていなく
てはならないからである。

そこで、350バール以上の所望の高い搬送圧の
ためには、先に述べた別の形式の、すなわちメタ
ルダイヤフラムを備えたダイヤフラムポンプが使
用されねばならない。しかしながらメタルダイヤ
フラムは本来僅かな変位しか可能でなく、ゆえに
プラスチツクダイヤフラムに比べて著しく大きな
ダイヤフラム直径を必要とする。さらに、シール
面の加工品質に対してつまりメタルダイヤフラム
の緊締面に対して、並びにダイヤフラム材料の表
面品質に対して極めて高い要求がなされる。メタ
ルダイヤフラムの直径が大きいことに応じて、メ
タルダイヤフラムを緊締するねじのためにも大き
な力が必要である。ゆえにメタルダイヤフラムを
備えたダイヤフラムポンプは、プラスチツクダイ
ヤフラムを備えたダイヤフラムポンプに比べて著
しく大きくかつ高価である。これに加えてメタル
ダイヤフラムは、例えば搬送媒体中のサスペンシ
ヨン粒又は汚染粒によつて容易に惹起される損傷
に対して比較的敏感なので、メタルダイヤフラム
を備えたダイヤフラムポンプの運転確実性は、比
較的僅かだと言える。

すなわち以上述べたことからわかるようにプラ
スチツクダイヤフラムとメタルダイヤフラムとを
比較した場合、高い弾性度に基づき小さな直径が
可能である点、緊締が容易で製作費が安価である
点並びに長い耐用寿命に基づき運転確実性が高い
点において、プラスチツクダイヤフラムを使用し
たダイヤフラムポンプの方が全体として有利であ
る。しかしながらプラスチツクダイヤフラムを用
いたダイヤフラムポンプにおいては従来、ケーシ
ング本体とポンプカバーとの間におけるダイヤフ
ラム緊締面が同時に外気に対する圧力室のシール
としても働くことに基づいて、最大で350バール
までの搬送圧しか可能でないという欠点があつ
た。

ゆえに本発明の課題は、メタルダイヤフラムに
比べて種々の利点を有するプラスチツクダイヤフ
ラムの唯一の欠点つまり350バールを越える高い
搬送圧が不可能であるという欠点を回避して、運
転確実でかつ強力な搬送力を備えたプラスチツク
ダイヤフラムを従来不可能であつた350バールよ
りはるかに高い搬送圧においても使用することが
できるダイヤフラムポンプを提供することであ
る。

この課題を解決するために本発明の構成では、
冒頭に述べた形式のダイヤフラムポンプにおい
て、ダイヤフラムの緊締面の半径方向で見て外側
に環状の圧力補償室が環状溝の形で設けられ、該
圧力補償室が少なくとも１つの接続通路を介して
圧力室と接続されており、ポンプカバーとケーシ
ング本体との間に配置された環状シール部材が圧
力補償室の半径方向で見て外側に設けられてい
る。

また、本発明の有利な実施態様は特許請求の範
囲の第２項以下に記載されている。

本発明は、ダイヤフラムの緊締面が従来同時に
引受けねばならなかつた２つの作用（ポンプカバ
ーとケーシング本体との間におけるダイヤフラム
の緊締作用と外気に対して圧力室及び搬送室をシ
ールするシール作用）のうちのシール作用に関す
る働きをダイヤフラム緊締面において果す必要が
なくなれば、先に述べたプラスチツクダイヤフラ
ムにおける唯一の欠点つまり高い搬送圧には適し
ていないという欠点を排除することができるとい
う認識に基づいている。そこで本発明の構成では
ダイヤフラム緊締面の半径方向外側に、少なくと
も１つの接続通路を介して圧力室と接続された環
状の圧力補償室が設けられており、これによつて
いかなる搬送圧においても半径方向で見てダイヤ
フラム緊締面の内側と外側とにおいては常に圧力
室における圧力と等しい圧力が生じてそこには圧
力差が存在しなくなるので、ダイヤフラム緊締面
の半径方向内側と外側との間における圧力液体の
流動は回避される。ひいては揮発性の又は攻撃的
な搬送媒体が圧力室と共に増圧する搬送室から緊
締面を介して半径方向外側に向かつて流れること
もなくなり、この結果ダイヤフラムの緊締面はダ
イヤフラムを緊締するというその本来の働きだけ
を果せばよいことになる。これによつて得られる
大きな利点としては、ダイヤフラムの緊締面がも
はやシール作用を引受けなくてもよいということ
のみならず、ダイヤフラムポンプにおいて350バ
ールよりもはるかに大きな搬送圧を得ることが望
まれている場合に、メタルダイヤフラムとは異な
り、大きな搬送能力、耐損傷性、高い耐用寿命、
小さな直径等の先に述べた種々の利点を備えてい
るプラスチツクダイヤフラムを使用することがで
きるということが挙げられる。

本発明に基づいて構成されたダイヤフラムポン
プでは、圧力室を外気に対してシールすることは
圧力補償室の半径方向外側に設けられた別体の環
状シール部材によつて達成されている。この場合
前記圧力補償室の働きにより搬送媒体が圧力補償
室に流入することはないので、この環状シール部
材によつては、通常鉱油である圧力液体だけがシ
ールされればよい。従つて、揮発性の又は攻撃的
な又は有毒な搬送媒体を脈動する高い圧力で搬送
する場合に確実なシールを行なうという従来困難
であつた課題は、技術的に簡単かつ確実な解決策
に環元される。すなわち上記課題は、オイルを脈
動する圧力で搬送する場合に確実なシールを行な
うという課題に等しくなる。シールには、例えば
Ｏリングのような周知のシール部材が用いられ得
る。

緊締面の半径方向で見て内側においても外側に
おいても常に等しい圧力が生じるようにするとい
う、本発明の根本をなす思想を実際に実現するた
めに、本発明の有利な構成では、圧力補償室とし
て働く環状溝がケーシング本体の端面に設けられ
ていて、少なくとも１つの箇所において、同様に
ケーシング本体内を延びている接続通路を介して
圧力室と接続されている。この場合接続通路は圧
力室と直接接続されていてもよいし、又は、圧力
液体貯え室と接続されている漏し弁装置を受容し
ていて別の通路を介して圧力室に接続されてい
る、ケーシング本体に設けられた袋孔に通じてい
てもよい。

以上のことから、本発明に基づいて構成された
ダイヤフラムポンプでは、運転確実で搬送量の大
きなプラスチツクダイヤフラムを使用することが
可能であり、かつ同時に、ダイヤフラムの耐用寿
命が20000運転時間以内ならば例えば1200バール
までの搬送圧を得ることができる。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

第１図からわかるように図示のダイヤフラムポ
ンプは、ポンプカバー１によつて端面を閉鎖され
ているケーシング本体２の形のポンプケーシング
を有している。ケーシング本体２のなかでは液力
式のダイヤフラム駆動装置として、往復動式の容
積形ピストン３が作動する。この容積形ピストン
３はケーシング本体２に設けられた軸方向の孔４
のなかで機械的に往復運動せしめられかつ、パツ
キン５によつて圧力液体貯え室６に対してシール
されている。

ポンプカバー１はケーシング本体２の端面にね
じ７によつて解離可能に固定されている。ポンプ
カバー１とケーシング本体２との互いに向かい合
つた端面には、等しい直径を備えた相応な大きさ
の凹面状の切欠きによつて搬送室８と、圧力液体
で満たされている圧力室９とが形成されている。
ケーシング本体２の、容積形ピストン３を摺動可
能に案内している孔４に、底部の中央で開口して
いる圧力室９はプラスチツク製のダイヤフラム１
０によつて搬送室８から切離されている。ダイヤ
フラム１０は図示の実施例では単体のダイヤフラ
ムからなつているが、互いにサンドイツチ状に重
ねられた複数のダイヤフラムから構成されていて
もよい。いずれにせよダイヤフラム１０は後で述
べるように、ポンプカバー１とケーシング本体２
との間においてしつかりと緊締されている。

ポンプカバー１はばね負荷された入口弁１１
と、同じくばね負荷された出口弁１２とを有して
おり、両弁１１，１２は入口通路１３ないしは出
口通路１４を介して搬送室８と接続されており、
これによつて搬送媒体は、ダイヤフラム１０が第
１図に見て右方向に変位する吸込み行程の際に、
入口弁１１と入口通路１３とを介して搬送室８の
なかに吸込まれるようになつており（矢印Ａ参
照）、これに対して、ダイヤフラム１０が第１図
で見て左方向に変位する圧縮行程の際に、搬送媒
体は出口通路１４と出口弁１２とを介して調量さ
れて搬送室８から押出される。

ダイヤフラム１０の圧縮行程時においてダイヤ
フラム１０並びにダイヤフラムポンプ全体の過負
荷を回避するために、ケーシング本体２には過圧
防止装置として働くオーバフロー弁１５が設けら
れている。このオーバ フロー弁１５は、ケーシ
ング本体２の袋孔１６の底部に配置されていて調
節可能なばね１７によつて周知のように負荷され
ている弁球１５′を有している。袋孔１６は通路
１８によつて圧力液体貯え室６と接続され、通路
１９によつて圧力室９と接続されている。図面か
らわかるように、オーバフロー弁１５が上述のよ
うに配置されかつ構成されていることに基づいて
圧力室９は通路１９及び通路１８を介して圧力液
体貯え室６と接続されており、ダイヤフラム１０
の圧縮行程時に許可され得ないほどの圧力が圧力
室９に生じないように、圧力を軽減するようにな
つている。

ケーシング本体２の別の袋孔２０には相応な形
式で漏し弁２１が受容されており、ダイヤフラム
１０の圧力室側において負荷が生じることを回避
するために、ダイヤフラム１０の吸込み行程中に
圧力室９が圧力液体貯え室６と接続されるように
なつている。このために、袋孔２０は通路２２を
介して圧力室９と接続され、通路２３を介して圧
力液体貯え室６と接続されている。図面に示され
ているように漏し弁２１は、挿入体２４の底部に
下側から接触しかつばね負荷されている弁球２５
を有している。弁球２５は、所定の前調節された
負圧が生じた場合に持上げられて、これに応じて
通路２２及び通路２３を介して圧力室９と圧力液
体貯え室６と接続せしめる。

この漏し弁２１は同時に、圧力室９の空気抜き
にも、すなわち圧力室９における圧力液体のガス
抜きのためにも役立つ。このことを目的として、
通路２２はケーシング本体２において登り勾配に
形成されている。すなわち、通路２２の測地学的
に低い方の端部（第１図において左側の通路端
部）は圧力室９の最も高い箇所と接続され、通路
２２の測地学的に高い方の端部（第１図において
右側の通路端部）は袋孔２０と接続されている。
これによつて、圧力液体の作用確実なガス抜きな
いしは圧力室９の空気抜きは常に自動的に行なわ
れ得る。

第１図及び特に第２図からはつきりとわかるよ
うに、ダイヤフラム１０はその周縁部によつて形
成されている緊締面２６において、ケーシング本
体２及びポンプカバー１の互いに向かい合つてい
る端面の、搬送室８及び圧力室９に隣接している
部分の間で緊締されている。この場合ダイヤフラ
ム１０の緊締面２６はケーシング本体２の端面に
形成された環状の切欠き２７のなかにはさみ込ま
れている。この緊締面２６の半径方向で見て外側
にはケーシング本体２の端面に、環状溝の形の圧
力補償室２８が設けられている。圧力補償室２８
は図示の実施例では、ケーシング本体２に形成さ
れた１つの接続通路２９を介して、漏し弁２１を
受容している袋孔２０と、ひいては通路２２を介
して圧力室９と接続されている。このように構成
されていることによつて、ダイヤフラム１０の緊
締面２６の半径方向で見て外側並びに内側におい
て、すなわち、圧力室９並びに圧力補償室２８に
おいては常に等しい圧力が生じて両者の間には圧
力差が存在しなくなり、従つて圧力室９からダイ
ヤフラム１０の緊締面２６を介して圧力液体が半
径方向外側に向かつて流出することもなくなる。
しかもこの場合圧力室９における増圧時に同様に
圧力が高まる搬送室８から半径方向外側に向かつ
て搬送媒体が流出することも、緊締面２６の半径
方向外側と内側との間における圧力バランスによ
つて回避される。

図面に示されているように、通路２２とまつた
く同様に接続通路２９は、ケーシング本体２にお
いて登り勾配に形成されており、接続通路２９は
圧力補償室２８の測地学的に最も高い箇所から圧
力室９の最も高い箇所に、すなわち、袋孔２０と
通路２２とを介して通じており、この構成によつ
ても、圧力補償室２８の確実なガス抜きが行なわ
れるようになつている。

圧力室９並びに圧力補償室２８は別体の環状シ
ール部材３０を介して、外方に向かつてシールさ
れている。この環状シール部材３０は圧力補償室
の半径方向で見て外側において、ケーシング本体
２の端面に設けられた環状溝３１に挿入されてい
る。

第３図に示されている第２実施例が第１図及び
第２図に示されている第１実施例と異なつている
点は、ダイヤフラム１０が緊締面２６の外側に付
加的な緊締縁２６′を有していることである。こ
の緊締縁２６′はダイヤフラム本体よりも著しく
僅かな厚さを有しており、この場合この外側の緊
締縁２６′の厚さは有利にはダイヤフラム本体の
厚さ約５−20％である。さらに外側の緊締縁２
６′の幅が該緊締縁２６′の厚さの少なくとも10倍
に相当していることが望ましい。

ダイヤフラム１０の緊締面２６並びに肉薄にさ
れた外側の緊締縁２６′を上述のように構成する
ことによつて、さらに大きなシール性及び緊締確
実性が得られる。例えば出口弁１２がひつかかつ
た場合又は出口弁１２のばね１３が破損した場合
に、場合によつてはダイヤフラムポンプの運転停
止状態においても、搬送室８における圧力が圧力
室９における圧力よりも大きくなることがある。
このような故障時にはダイヤフラム１０は、吸込
み行程時におけるダイヤフラム運動のように、変
位せしめられかつ圧力室９の凹面状の支持面に押
付けられる。このような場合ダイヤフラム１０
の、通常の緊締面２６によつて形成されている緊
締縁は能力以上に負荷される。なぜならば、その
瞬間に搬送室８に生じる圧力は搬送側のダイヤフ
ラム面を負荷するが、しかしながら同時にこの圧
力は圧力室９における相応な圧力によつて相殺さ
れないからである。この結果、上述のように負荷
されたダイヤフラム１０はその通常の緊締面２６
の箇所において搬送側では僅かだけ変形され、こ
れによつて生じた間隙を通つて搬送媒体が搬送室
８から圧力室９に侵入することもある。

しかしながら上述のことは、通常の緊締面２６
の外側の付加的に設けられた肉薄に形成された緊
締縁２６′によつて効果的に回避される。という
のは、所定の最低幅との関連において緊締縁２
６′が僅かな厚さしか有していないことに基づい
て緊締縁２６′は一種の接着効果を生ぜしめるか
らである。なぜならば、ポンプカバー１及びケー
シング本体２の金属製のシール面の、通常の表面
凹凸に起因した突出部ないし隆起部に、肉薄のダ
イヤフラム材料が密着し、ひいてはこのダイヤフ
ラムの非所望の移動ないしは流動が回避されるか
らである。この結果先に述べたような故障時に
も、外側の緊締縁２６′の箇所を通過して搬送媒
体が搬送室８から圧力室９に侵入することはなく
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるダイヤフラムポンプの第
１実施例を示す断面図、第２図は第１図に示され
たダイヤフラムポンプのＡの部分の拡大断面図、
第３図は本発明によるダイヤフラムポンプの第２
実施例を示す断面図であつて第２図に示された部
分に相当する部分の拡大断面図である。 １……ポンプカバー、２……ケーシング本体、
３……容積形ピストン、４……孔、５……パツキ
ン、６……圧力液体貯え室、７……ねじ、８……
搬送室、９……圧力室、１０……ダイヤフラム、
１１……入口弁、１２……出口弁、１３……入口
通路、１４……出口通路、１５……オーバフロー
弁、１５′，２５……弁球、１６，２０……袋孔、
１７……ばね、１８，１９，２２，２３……通
路、２１……漏し弁、２４……挿入体、２６……
緊締面、２６′……緊締縁、２７……切欠き、２
８……圧力補償室、２９……接続通路、３０……
環状シール部材、３１……環状溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力液体で満たされている圧力室９から搬送
   室８を切離している少なくとも１つのダイヤフラ
   ム１０を備えたダイヤフラムポンプであつて、ダ
   イヤフラム１０が、該ダイヤフラムの周縁部によ
   つて形成されている緊締面２６においてケーシン
   グ本体２とポンプカバー１との間に緊締されてお
   り、圧力室９と圧力液体貯え室６との間でケーシ
   ング本体２内を摺動する往復動式の容積形ピスト
   ン３の形の液力式ダイヤフラム駆動装置が設けら
   れており、圧力室９を外方に向かつてシールして
   いる環状シール部材３０が、ポンプカバー１とケ
   ーシング本体２との間に配置されている形式のも
   のにおいて、ダイヤフラム１０の緊締面２６，２
   ６′の半径方向で見て外側に環状の圧力補償室２
   ８が環状溝の形で設けられ、該圧力補償室が少な
   くとも１つの接続通路２９を介して圧力室９と接
   続されており、ポンプカバー１とケーシング本体
   ２との間に配置された環状シール部材３０が圧力
   補償室２８の半径方向で見て外側に設けられてい
   ることを特徴とするダイヤフラムポンプ。 ２ 圧力補償室２８として働く環状溝がケーシン
   グ本体２の端面に設けられていて、少なくとも１
   つの箇所において、同様にケーシング本体２内を
   延びている接続通路２９を介して圧力室９と接続
   されている特許請求の範囲第１項記載のダイヤフ
   ラムポンプ。 ３ 接続通路２９が圧力補償室２８の測地学的に
   最も高い箇所から、圧力室９の最も高い箇所に通
   じている特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   ダイヤフラムポンプ。 ４ ダイヤフラム１０がその緊締面２６の外側の
   緊締縁２６′において、ダイヤフラム本体の範囲
   におけるよりも著しく僅かな厚さしか有していな
   い特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれ
   か１項記載のダイヤフラムポンプ。 ５ ダイヤフラム１０の肉薄に構成された緊締縁
   ２６′が、ダイヤフラム本体の厚さの約５〜20％
   である特許請求の範囲第４項記載のダイヤフラム
   ポンプ。 ６ ダイヤフラム１０の緊締面２６の外側に設け
   られた緊締縁２６′の幅が、該緊締縁２６′の厚さ
   の少なくとも10倍に相当している特許請求の範囲
   第４項又は第５項記載のダイヤフラムポンプ。