KR102262381B1 - 무맥동 펌프 - Google Patents

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니기소 가부시키가이샤
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Abstract

공통의 모터(11)의 회전 운동을 소정의 위상차의 왕복 운동으로 변환하는 캠 기구(16)와, 캠 기구(16)에 의해 소정의 위상차로 왕복 운동하는 복수의 크로스 헤드(28, 48)와, 크로스 헤드(28, 48)에 접속되는 플런저(26, 46)를 포함하여 소정의 위상차로 구동하는 복수의 왕복 운동 펌프(20, 40)를 구비하고, 공통 토출관(36)에 유출되는 합계 토출 유량을 일정하게 하는 무맥동 펌프(100)로서, 흡입 행정의 후이며 토출 행정의 전에 왕복 운동 펌프(20, 40)의 플런저(26, 46)를 토출측으로 미소량만큼 이동시키는 예비 압축 행정을 포함하고, 예비 압축 행정 동안의 플런저(26)의 유효 스트로크 길이를 조정하는 스트로크 조정 기구(80)를 가진다. 이에 따라, 설정 압력이 변화된 경우에도 맥동의 발생을 억제할 수 있다.

Description

무맥동 펌프
본 발명은, 왕복 운동 펌프에 관한 것으로서, 특히 토출 유량이 일정한 무맥동 펌프의 구조에 관한 것이다.
복수, 통상은 2개(2연형) 혹은 3개(3연형)의 왕복 운동 펌프로 이루어지는 무맥동 펌프가 이용되고 있다. 예를 들면, 2연형의 것에 있어서는, 공통의 흡입 배관, 토출 배관, 및, 캠 샤프트와 모터 등으로 이루어지는 구동 장치를 구비하고, 편심 구동 캠을 개재하여 각 펌프의 플런저를 소정의 위상차(이 경우, 180°의 위상차)로 구동하도록 구성한 2개의 왕복 운동 펌프로 구성되어 있다. 그리고, 양 펌프의 토출 유량을 합성함으로써, 이 합성 토출 유량이, 항상 일정해지도록, 즉 무맥동이 달성되도록 구성되어 있다.
그러나, 이와 같은 무맥동 펌프에 있어서는, 접액부나 유압 구동부로의 공기의 혼입을 회피할 수 없다. 이 때문에, 플런저가 작동해도, 토출 개시점에 있어서는 혼입되고 있는 공기가 압축되어 토출 압력에 도달할 때까지 시간이 걸리고, 한편 흡입 개시점에 있어서는, 공기가 팽창하여 흡입 부압에 도달할 때까지 시간이 걸린다. 이 때문에, 흡입 행정으로부터 토출 행정으로 이행할 때에 토출 지연, 토출 유량의 결손이 발생한다. 또한, 이 종류의 펌프에 있어서는, 구동부에 있어서의 기계적 유극(遊隙)의 발생을 회피할 수 없다. 이 때문에, 유극의 분만큼 플런저의 이동이 지연되어, 기계적 유극에 의한 토출 지연, 토출 유량의 결손이 발생한다.
이와 같이, 이 종류의 종래의 무맥동 펌프에 있어서는, 공기 혼입 및 기계적 유극에 의한 토출 지연, 토출 유량 결손이 발생하기 때문에, 정확한 무맥동을 달성할 수 없었다.
이 때문에, 토출 행정으로 이행하기 직전의 행정에 있어서 토출 유량의 결손분에 대한 보충분을 추가 토출하도록 구동 캠의 형상을 설정하고, 토출 유량의 결손을 보정하여, 무맥동 특성을 향상시키는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 토출 행정의 직전에 추가 토출시키는 유량이 토출 유량의 결손분의 최대값보다 커지는 캠의 형상으로 하고, 과잉한 추가 토출분을 공기 빼기 밸브로부터 배출하도록 구성하여 무맥동 특성을 향상시키는 것도 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
일본 공개특허 특개평7-119626호 공보 일본 공개특허 특개평8-114177호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 종래 기술의 무맥동 펌프에서는, 펌프를 운전하는데 있어서 설정된 토출 압력인 설정 압력에 의해 토출 유량의 결손분이 변화된다. 예를 들면, 설정 압력이 높은 경우에는, 혼입된 공기의 체적 감소분이 커지므로, 설정 압력에 도달할 때까지의 시간이 걸려, 토출 유량의 결손분도 커진다. 반대로 설정 압력이 낮은 경우에는, 토출 유량의 결손분이 작아진다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 무맥동 펌프에서는, 펌프의 설정 압력에 의해, 추가 토출시키는 유량이 토출 유량의 결손분보다 커짐에 따라 맥동이 발생하거나, 반대로 추가 토출시키는 유량이 토출 유량의 결손분보다 작아짐으로써 맥동이 발생하거나 한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 종래 기술의 무맥동 펌프는, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술의 무맥동 펌프의 문제점은 해결되지만, 설정 압력에 따라 공기 빼기 밸브로부터 배출되는 유량을 조정하거나, 배출 용량이 상이한 조정 밸브로 교환하거나 하는 것이 필요해, 취급이 번거로워진다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 종래 기술의 무맥동 펌프는, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술의 무맥동 펌프의 문제점은 해결되어, 유압 다이어프램 타입으로의 적용에는 문제 없지만, 직접 취급액을 압송하는 팩드 플런저(packed plunger) 타입에는 적용이 곤란했다.
따라서, 본 발명은, 설정 압력이 변화된 경우에도, 간편한 방법으로 다수의 용도로 맥동의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 무맥동 펌프는, 공통의 모터의 회전 운동을 소정의 위상차의 왕복 운동으로 변환하는 캠 기구와, 상기 캠 기구에 의해 소정의 위상차로 왕복 운동하는 복수의 크로스 헤드와, 상기 각 크로스 헤드에 접속되는 각 플런저를 포함하며, 소정의 위상차로 구동하는 복수의 왕복 운동 펌프를 구비하고, 공통의 토출관에 유출되는 합계 토출 유량을 일정하게 하는 무맥동 펌프로서, 흡입 행정의 후이며 토출 행정의 전에 상기 왕복 운동 펌프의 플런저를 토출측으로 미소량만큼 이동시키는 예비 압축 행정을 포함하고, 상기 예비 압축 행정 동안의 상기 플런저의 유효 스트로크 길이를 조정하는 스트로크 조정 기구를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무맥동 펌프에 있어서, 상기 스트로크 조정 기구는, 상기 크로스 헤드에 대한 축 방향의 위치가 변화되도록 상기 크로스 헤드에 장착되며, 상기 크로스 헤드와 상기 플런저와의 사이의 축 방향의 간극을 변화시키는 스토퍼로 해도 된다.
본 발명의 무맥동 펌프에 있어서, 상기 크로스 헤드는, 전단부(前端部)에 상기 플런저의 후단의 단부가 삽입되는 바닥이 있는 구멍을 가지고, 상기 스토퍼는, 상기 바닥이 있는 구멍의 내주면에 형성된 나사부에 나사 끼움되는 원환부(圓環部)를 가지고, 상기 원환부의 선단(先端)이 상기 플런저의 상기 단부(段部)의 전면(前面)에 맞닿는 것으로 해도 된다.
본 발명은, 설정 압력이 변화된 경우에도, 간편한 방법으로 다수의 용도로 맥동의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 무맥동 펌프의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 무맥동 펌프의 스트로크 조정 기구의 구성을 나타내는 단면도로서, 예비 압축 행정 개시 시의 크로스 헤드와 플런저와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타내는 스트로크 조정 기구의 구성을 나타내는 단면도로서, 예비 압축 행정 중에 크로스 헤드와 플런저와의 간극이 제로가 된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 나타내는 스트로크 조정 기구의 구성을 나타내는 단면도로서, 토출 행정 중의 크로스 헤드와 플런저와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 나타내는 스트로크 조정 기구의 구성을 나타내는 단면도로서, 흡입 행정 개시 시의 크로스 헤드와 플런저와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 나타내는 스트로크 조정 기구에 의해 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 제로로 한 경우의 예비 압축 행정 중의 크로스 헤드와 플런저와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 나타내는 스트로크 조정 기구에 의해 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 제로로 한 경우의 토출 행정 중의 크로스 헤드와 플런저와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 8a는 도 1에 나타내는 무맥동 펌프의 플런저 속도와 합계 토출 유량의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 도 1에 나타내는 무맥동 펌프의 플런저 위치의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8c는 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd와 동일하고, 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 제로로 한 경우의 도 1에 나타내는 무맥동 펌프의 토출 압력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8d는 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 작은 경우에, 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 제로로 한 경우의 도 1에 나타내는 무맥동 펌프의 토출 압력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8e는 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 작은 경우에, 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 소정의 폭 d로 한 경우의 도 1에 나타내는 무맥동 펌프의 토출 압력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)는, 프레임(10)과, 프레임(10)의 중심에 배치되어 모터(11)에 의해 회전되는 특수 형상의 회전 캠(15)과, 회전 캠(15)에 의해 180°의 위상차로 전후로 왕복 운동하는 크로스 헤드(28, 48)와, 크로스 헤드(28, 48)에 접속된 플런저(26, 46)를 포함하는 왕복 운동 펌프인 제 1, 제 2 펌프(20, 40)와, 플런저(26, 46)의 유효 스트로크 길이를 조정하는 스트로크 조정 기구(80)를 구비하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 회전 캠(15)은, 모터(11)에 의해 회전 구동되는 샤프트(13)의 회전축으로 경사지게 고정된 원반 형상의 캠이며, 그 선단이 제 1 펌프(20)의 크로스 헤드(28)에 고정된 2개의 롤러(29)의 사이에 끼워져 있다. 또한, 회전 캠의 반대측은, 제 2 펌프(40)의 크로스 헤드(48)에 고정된 2개의 롤러(49)의 사이에 끼워져 있다. 그리고, 모터(11)에 의해 회전 캠(15)이 회전되면, 회전 캠(15)은, 크로스 헤드(28, 48)를 각각 180°의 위상차에서 전후로 왕복 운동시킨다. 도 1은, 제 1 펌프(20)의 플런저(26)가 압출 위치(토출 행정의 위치)에 있으며, 제 2 펌프의 플런저(46)가 당김 위치(흡입 행정의 위치)에 있는 상태를 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 파선으로 나타내는 회전 캠(15)은, 실선으로 나타내는 상태로부터 샤프트(13)가 180° 회전하였을 때의 회전 캠(15)의 위치를 나타내고 있다. 또한, 샤프트(13)와 회전 캠(15)과 크로스 헤드(28, 48)에 장착된 롤러(29, 49)는, 공통의 모터(11)의 회전 운동을 180°의 위상차의 복수의 왕복 운동으로 변환하는 캠 기구(16)를 구성한다.
제 1 펌프(20)는, 기름을 저류하는 유압실(22)과, 유체를 흡입, 토출하는 펌프실(25)을 구비하고 있다. 유압실(22)과 펌프실(25)은 다이어프램(23)에 의해 구분되어 있다. 또한, 유압실(22)에는, 크로스 헤드(28)에 접속되어 유압실(22) 내의 안을 전후로 왕복 운동하며, 유압실(22)의 용적을 변화시키는 플런저(26)가 수용되어 있다. 플런저(26)의 외주면과 유압실(22)의 내주면과의 사이에는 패킹(27)이 배치되어, 유압실(22)의 기름이 외부에 누설되지 않도록 구성되어 있다. 또한, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 접속 구조에 대해서는, 이후에 설명한다.
제 1 펌프(20)의 펌프실(25)에는, 유체를 펌프실(25)의 안에 흡입하는 흡입관(30)과, 펌프실(25)로부터 유체를 토출하는 토출관(32)이 접속되어 있다. 또한, 흡입관(30), 토출관(32)에는 유체의 역류를 방지하는 역지 밸브(31, 33)가 장착되어 있다.
제 2 펌프(40)는, 제 1 펌프(20)와 동일 구조이다. 도 1에 있어서, 제 1 펌프(20)와 동일한 부분에는, 일의 자리가 동일한 40번대의 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다. 또한 ,제 2 펌프(40)의 흡입관(50), 토출관(52)도 제 1 펌프(20)의 흡입관(30), 토출관(32)과 마찬가지로 역지 밸브(51, 53)가 장착되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 펌프(20)의 흡입관(30)과 제 2 펌프(40)의 흡입관(50)은, 각각 공통 흡입관(35)에 접속되어 있다. 또한, 제 1 펌프(20)의 토출관(32)과 제 2 펌프(40)의 토출관(52)은, 각각 공통 토출관(36)에 접속되어 있다.
공통 토출관(36)에는, 공통 토출관(36)의 압력 P3을 감시하는 압력 센서(63)가 장착되어 있다. 이것은, 맥동의 검출이 가능하면 되고, 예를 들면, 유량 센서여도 된다.
이어서, 도 2를 참조하면서 크로스 헤드(28)와 플런저(26)의 접속 구조와 스트로크 조정 기구(80)의 구조에 대하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)의 전단부에는, 플런저(26)의 후단(26g)에 마련된 단부(26a)의 외경보다 내경이 조금 큰 바닥이 있는 구멍(28a)이 마련되어 있다. 바닥이 있는 구멍(28a)의 바닥면(28b)에는, 플런저(26)의 후단면(26d)에 대향하는 보강 부재(83)가 장착되어 있다. 보강 부재(83)의 외경은, 바닥이 있는 구멍(28a)의 내경보다 작고, 보강 부재(83)의 외면과 바닥이 있는 구멍(28a)의 내면과의 사이에 가압 부재인 코일 스프링(84)이 장착되어 있다. 또한, 크로스 헤드(28)의 바닥이 있는 구멍(28a)의 개방측의 내면에는 내측 나사(28c)가 마련되어 있다.
스트로크 조정 기구(80)는, 본체(81)와, 지지 링(85)과, 본체(81)에 대하여 전후 방향으로 슬라이딩하는 스토퍼(82)를 구비하고 있다.
스토퍼(82)는, 외면에 외측 나사가 마련된 원환부(82a)와, 원환부(82a)로부터 반경 방향으로 연장되는 복수의 아암(82b)과, 각 아암(82b)의 선단에 마련된 슬라이더(82c)를 구비하고 있다. 원환부(82a)는, 이후에 설명한 바와 같이, 플런저(26)의 관통부(26e)가 관통한다.
본체(81)는, 내면에 슬라이더(82c)를 가이드하는 복수의 가이드(81a)를 구비하는 원환 형상 부재로 프레임(10)의 측에 원통면(81b)를 구비하고 있다. 또한, 본체(81)의 프레임(10)의 측의 단면에는, 원통면(81b)보다 외경측으로 돌출된 플랜지(81c)가 마련되어 있다.
지지 링(85)은, 내측의 원통면(85a)의 직경이 본체(81)의 원통면(81b)의 외경보다 조금 큰 원환 형상의 부재이며, 본체(81)의 플랜지(81c)에 대응하는 위치에 컷 아웃(85b)이 마련되어 있다. 또한, 지지 링(85)에는, 반경 방향으로 끼웠다 뺐다 가능한 볼트(87)가 장착되어 있다.
플런저(26)의 후단(26g)은, 스토퍼(82)의 원환부(82a)의 내경보다 가는 관통부(26e)와, 그 외경이 원환부(82a)의 내경보다 큰 단부(26a)와, 관통부(26e)와 동일한 직경의 후단부(26f)를 구비하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)의 바닥이 있는 구멍(28a)에 보강 부재(83)을 삽입하고, 보강 부재(83)와 바닥이 있는 구멍(28a)의 내면과의 사이에 코일 스프링(84)을 장착한 후, 플런저(26)의 후단(26g)을 바닥이 있는 구멍(28a)에 삽입하면, 플런저(26)의 단부(26a)의 후면(26c)이 코일 스프링(84)의 일단(一端)에 닿는다. 이 때문에, 코일 스프링(84)은, 바닥이 있는 구멍(28a)의 바닥면(28b)과 플런저(26)의 단부(26a)의 후면(26c)과의 사이에 끼워진다.
이어서, 스트로크 조정 기구(80)의 지지 링(85)을 볼트(86)에 의해 프레임(10)에 조립하면, 지지 링(85)의 컷 아웃(85b)이 본체(81)의 플랜지(81c)를 프레임(10)에 눌러 본체(81)를 프레임(10)에 조립할 수 있다. 지지 링(85)의 원통면(85a)의 직경은 본체(81)의 원통면(81b)의 외경보다 조금 크게 되어 있으므로, 본체(81)는, 프레임(10)에 대하여 회전 가능하게 장착된다. 그리고, 스토퍼(82)의 원환부(82a)의 선단을 크로스 헤드(28)의 내측 나사(28c)에 맞춘 위치까지 후측으로 압입한 후, 본체(81)를 시계 방향으로 회전시키면, 원환부(82a)의 외면에 형성된 외측 나사가 크로스 헤드(28)의 내측 나사(28c)에 나사 끼움되어, 스토퍼(82)의 원환부(82a)는, 크로스 헤드(28) 안으로 인입되어 간다. 그러면, 원환부(82a)의 선단면이 플런저(26)의 단부(26a)의 전면(26b)에 맞닿는다. 그리고, 그 이상, 본체(81)를 시계 방향으로 회전시켜 나가면, 스토퍼(82)의 원환부(82a)의 선단면은, 플런저(26)의 단부(26a)를 개재하여 코일 스프링(84)을 누른다. 조립의 시에는, 플런저(26)의 후단면(26d)과 보강 부재(83)의 전단면(83a)과의 사이의 간극이 소정의 폭 d가 될 때까지 본체(81)를 회전시킨다. 플런저(26)의 후단면(26d)과 보강 부재(83)의 전단면(83a)과의 사이의 간극이 소정의 폭 d가 되면, 볼트(87)를 나사 끼움하여, 본체(81)가 회전하지 않도록 고정한다.
이와 같이 하여, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와 스트로크 조정 기구(80)를 조립하면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플런저(26)는, 코일 스프링(84)에 의해 크로스 헤드(28)로부터 스토퍼(82)쪽으로 가압되며, 플런저(26)의 후단면(26d)과 보강 부재(83)의 전단면(83a)은 소정의 폭 d만큼 간극이 벌어져 있는 상태가 된다. 간극의 폭 d는, 본체(81)를 회전시킴으로써 스토퍼(82)의 축 방향 위치를 조정함으로써 조정할 수 있고, 본체(81)를 또한 시계 방향으로 나사 끼움하여, 도 6에 나타내는 바와 같이, 간극의 폭 d를 제로로 하는 것도 가능하다. 또한, 스토퍼(82)는, 슬라이더(82c)가 본체(81)의 가이드(81a)에 가이드되어 크로스 헤드(28)와 함께 전후로 왕복운동 이동한다.
이어서, 이상과 같이 구성된 무맥동 펌프(100)의 동작에 대하여 설명한다. 무맥동 펌프(100)는, 모터(11)에 의해 회전 캠(15)을 회전시키면, 회전 캠(15)에 의해 각 크로스 헤드(28, 48)가 180°의 위상차로 왕복 운동하고, 펌프실(25, 45)의 유체를 번갈아 공통 토출관(36)에 토출하여 유체를 무맥동으로 압송하는 것이다. 이하의 설명에서는, 펌프를 운전하는데 있어서 설정된 토출 압력을 설정 압력 P*, 예비 압축 행정에서의 회전각 φ에 대한 플런저(26)의 속도의 커브를 결정할 때의 토출 압력을 설계 압력 Pd로서 설명한다.
<설정 압력 P*가 설계 압력 Pd와 동일하며 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 제로로 한 경우의 무맥동 펌프의 동작>
먼저, 펌프를 운전하는데 설정된 토출 압력인 설정 압력 P*가, 예비 압축 행정에서의 회전각 φ에 대한 플런저(26)의 속도의 커브를 결정할 때의 토출 압력인 설계 압력 Pd와 동일한 경우에 있어서의 무맥동 펌프(100)의 동작에 대하여 설명한다. 이 경우, 도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극의 폭은 제로가 되도록 조정되어 있으며, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)는 예비 압축 행정, 압축 행정, 휴지(休止) 행정, 흡입 행정 중, 항상 일체가 되어 전후 방향으로 왕복 이동한다.
도 8a에 있어서, 실선(92)은 샤프트(13)의 회전각 φ, 즉, 모터(11)의 회전각 φ에 대한 제 1 펌프(20)의 플런저(26)의 속도를 나타내고, 파선(93)은 제 2 펌프(40)의 플런저(46)의 속도를 나타내며, 일점 쇄선(91)은, 제 1 펌프(20)와 제 2 펌프(40)의 합계 토출 유량, 즉, 공통 토출관(36)에 토출되는 유체 유량의 변화를 나타내고 있다. 도 8a에 있어서, 플러스의 플런저 속도는, 플런저(26)가 펌프실(25)로부터 유체를 토출하는 방향으로 이동하는(전진하는) 것을 나타내고, 마이너스의 플런저 속도는, 플런저(26)가 펌프실(25)에 유체를 흡입하는 방향으로 이동하는(후진하는) 것을 나타낸다.
본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)에 있어서는, 유압실(22, 42)로의 공기의 혼입을 회피할 수 없고, 또한, 구동부에 있어서의 미소인 유극도 존재한다. 따라서, 본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)에서는, 흡입 행정으로부터 토출 행정으로 이행하기 직전의 행정에 있어서 플런저(26, 46)를 토출측(전측)으로 미소 이동시킨 후에 플런저(26, 46)를 일단 정지시키고, 유압실(22, 42)의 압력을 높여 혼입된 기포를 미리 압축시킴과 함께 플런저(26, 46)의 운동 방향이 변경됨으로써, 미소인 유극에 의한 플런저(26, 46)의 불가동부를 토출 개시 전에 없애, 토출 유량의 결손을 보충하는 예비 압축 행정을 가지고 있다.
도 8a의 실선(92)에 나타내는 바와 같이, 제 1 펌프(20)는, 회전각 φ가 -φ0에서부터 0°의 사이가 상기의 예비 압축 행정, 회전각 φ가 0°에서부터 회전각 φ1까지의 사이가 토출 행정, 회전각 φ1에서부터 회전각 φ2까지 사이가 휴지 행정, 회전각 φ2에서부터 (360° -φ0)까지의 사이가 흡입 행정, 그리고, 회전각 φ가 (360° -φ0)(=-φ0)에서부터는, 이전과 마찬가지로 예비 압축 행정, 토출 행정, 휴지 행정, 흡입 행정이 반복된다.
한편, 도 8a의 파선(93)에 나타내는 바와 같이, 제 2 펌프(40)는, 회전각 φ가 -φ0에서부터 회전각 φ3까지의 사이는 토출 행정, 회전각 φ3에서부터 회전각 φ4까지의 사이가 휴지 행정, 회전각 φ4에서부터 회전각 φ가 (180°-φ0)까지의 사이가 흡입 행정, 회전각 φ가 (180°-φ0)에서부터 180°까지의 사이가 예비 압축 행정, 회전각 φ가 180° 이후가 토출 행정이 된다. 제 2 펌프(40)는, 제 1 펌프(20)와 회전각 φ가 180° 어긋나 예비 압축 행정, 토출 행정, 휴지 행정, 흡입 행정이 반복된다.
도 8a의 실선(92)에 나타내는 바와 같이, 제 1 펌프(20)에서는, 회전각 φ가 -φ0에서부터 0°까지의 예비 압축 행정에 있어서, 플런저(26)는, 특수 형상의 회전 캠(15)에 의해, 회전각 φ3에서부터 회전각 φ가 180°까지의 사이의 토출 행정에 있어서의 정상 속도보다 작은 미소 속도로 유체를 토출하는 방향으로 이동한다. 그리고, 회전각 φ가 φ1이 되면 이동을 정지한다. 이 때의 플런저(26)의 위치를 도 8b의 실선(95)에 나타낸다. 도 8b의 실선(95)에 나타내는 바와 같이, 회전각 φ가 -φ0에서부터 회전각 φ가 0°의 직전까지 플런저(26)는, 0% 위치(당김 위치)로부터 천천히 상승하고, 회전각 φ가 0°가 되면 일단, 플런저(26)의 이동이 정지된다(예비 압축 행정). 이와 같이, 플런저(26)가 토출 방향으로 천천히 이동함으로써, 유압실(22) 내의 기포가 터져, 유압실(22)의 유압이 상승한다. 그리고, 도 8c의 실선(97)에 나타내는 바와 같이, 회전각 φ가 0°에 있어서, 다이어프램(23)이 펌프실(25)의 측으로 이동을 개시하고, 펌프실(25)의 압력 P1은, 공통 토출관(36)의 압력 P3, 즉, 설정 압력 P*와 대략 동일한 압력에 도달하여, 펌프실(25)로부터 유체가 공통 토출관(36)에 유체의 토출이 개시된다. 한편, 도 8a의 파선(93)에 나타내는 바와 같이, 제 2 펌프(40)는, 회전각 0°에서부터 플런저 속도, 토출 유량이 저하를 개시한다. 제 1 펌프(20)의 회전각 φ가 0°에서부터의 토출량의 증가와 제 2 펌프의 회전각 φ가 0°에서부터의 토출량의 저하가 상쇄되며, 공통 토출관(36)에는, 일정 유량의 유체가 흐른다. 또한, 공통 토출관(36)의 압력 P3도 설정 압력 P*가 일정하게 유지된다. 그리고, 특수 형상의 회전 캠(15)에 의해 회전각 φ가 0°에서부터 회전각 φ3까지는, 플런저(26)의 속도는 일정한 비율로 증가하고, 그 후 일정 속도로 토출 방향으로 이동해 간다(토출 행정). 또한, 도 8a에 나타나 있는 바와 같은 플런저(26)의 속도 변화는, 특수 형상의 회전 캠(15)에 의한 것이며, 모터(11)의 회전수는 일정하다.
도 8b의 실선(95)에 나타내는 바와 같이, 플런저(26)는 회전각 φ1에 있어서 100% 위치(압출 위치)에 도달하고, 회전각 φ2까지 100% 위치(압출 위치)의 상태를 유지한다(휴지 행정). 그 후, 도 8a의 실선(92)에 나타내는 바와 같이 플런저(26)의 속도가 마이너스가 되면, 플런저(26)는, 100% 위치(압출 위치)로부터 0% 위치(당김 위치)를 향해 펌프실(25)과 반대측을 향해 이동한다. 이에 따라, 회전각 φ가 φ2가 되면, 도 8c의 실선(97)과 같이 펌프실(25)의 압력 P1은 부압의 흡입 압력이 되어, 펌프실(25)에 유체가 흡입된다(흡입 행정). 회전각 φ가 (360°-φ0)에 흡입 행정이 종료되면, 펌프실(25)의 압력 P1은, 공통 흡입관(35)에 접속되어 있는 흡입 탱크(도시 생략)의 수두 압력과 대략 동일한 약간의 정압, 예를 들면, 0.01Mpa 정도가 된다. 그리고, 회전각 φ가 (360°-φ0)으로부터는, 이전에 설명한 것과 마찬가지로, 예비 압축 행정, 토출 행정, 휴지 행정, 흡입 행정이 반복된다.
제 2 펌프(40)의 플런저(46)는, 도 8b의 파선(94), 도 8c의 파선(98)에 나타내는 바와 같이, 도 8b의 실선(95), 도 8c의 실선(97)에 나타내는 제 1 펌프(20)의 플런저(26)와 회전각 φ가 180° 어긋나 0% 위치(당김 위치)와 100% 위치(압출 위치)를 왕복한다.
이와 같이, 제 1 펌프(20)의 플런저(26)와 제 2 펌프(40)의 플런저(46)가 회전각 φ가 180° 어긋나 0% 위치(당김 위치)와 100% 위치(압출 위치)를 왕복하고, 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd와 동일한 경우에, 도 6에 나타내는 바와 같이 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극이 제로가 되도록 조정되어 있는 경우에는, 예비 압축 행정 종료 시(회전각 φ가 0°)에 있어서, 제 1 펌프(20)의 펌프실(25)의 압력 P1이 공통 토출관(36)의 압력 P3(설정 압력 P*)과 대략 동일한 압력이 되므로, 제 1 펌프(20)의 토출 행정 개시와 동시에 펌프실(25)로부터 지연없이 유체가 공통 토출관(36)에 토출된다. 그리고, 제 1 펌프(20)의 회전각 φ가 0°에서부터의 토출량의 증가와 제 2 펌프(40)의 회전각 φ가 0°에서부터의 토출량의 저하가 상쇄되고, 제 1 펌프(20)와 제 2 펌프(40)의 합계 토출 유량은, 도 8a의 일점 쇄선(91)에 나타내는 바와 같이 맥동이 없는 일정한 정격 유량이 된다. 또한, 공통 토출관(36)의 압력 P3도 도 8c의 일점 쇄선(96)에 나타내는 바와 같이 맥동이 없는 일정 압력이 된다.
<설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 낮은 경우에 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 제로로 한 경우의 무맥동 펌프의 동작>
공통 토출관(36)의 압력 P3, 즉, 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 낮은 경우에는, 토출 유량의 결손이 작으며, 앞서 설명한 것과 마찬가지로 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 간극을 제로로 하여 모터(11)를 일정 회전시켜 예비 압축 행정을 행하면, 도 8d의 실선(97a)에 나타내는 바와 같이, 예비 압축 행정이 종료되기 전, 예를 들면, 회전각 φ가, -φ0'인 시에, 펌프실(25)의 압력 P1이 공통 토출관(36)의 압력 P3(설정 압력 P*)에 도달해버려, 예비 압축 행정 동안에 펌프실(25)로부터 공통 토출관(36)에 유체가 토출되어버린다. 회전각 φ가 -φ0'에서는 도 8a의 파선(93)에 나타내는 바와 같이, 제 2 펌프(40)의 플런저(46)는 일정 속도로 토출 방향으로 이동하고, 소정의 유량을 펌프실(45)로부터 공통 토출관(36)에 토출되고 있다. 이 때문에, 공통 토출관(36)에 흐르는 유체의 유량은, 제 2 펌프(40)로부터 토출되는 일정한 유량에 제 1 펌프(20)로부터 토출되는 유체 유량의 합계 유량이 되고, 공통 토출관(36)의 압력 P3은, 도 8d의 일점 쇄선(96a)에 나타내는 바와 같이 설정 압력 P*를 초과해버려, 합계 토출 유량에 맥동이 발생해버린다. 따라서, 본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)는, 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 낮은 경우에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 스트로크 조정 기구(80)의 스토퍼(82)를 회전시켜 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극이 폭 d가 되도록 함으로써 예비 압축 행정 동안의 유효 스트로크 길이를 조정하여, 맥동의 발생을 억제한다. 이하, 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 폭 d는, 회전각 φ가 -φ0에서부터 -φ0'까지 이동했을 때의 크로스 헤드(28)의 전진 거리와 동등한 길이인 것으로 하여 설명한다.
<설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 낮은 경우에 크로스 헤드와 플런저와의 간극을 소정의 폭 d로 한 경우의 무맥동 펌프의 동작>
설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 낮은 경우에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 스트로크 조정 기구(80)의 스토퍼(82)을 회전시켜 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극이 폭 d가 되도록 조정한다. 여기서, 폭 d는, 회전각 φ가 -φ0에서부터 -φ0'까지 이동하였을 때의 크로스 헤드(28)의 전진 거리와 동등한 길이이다.
앞서 도 8c을 참조하여 설명한 바와 같이, 회전각 φ가 φ2에서부터 (360°-φ0)까지의 흡입 행정에 있어서는, 펌프실(25)의 압력 P1은 부압의 흡입 압력이 된다. 이 때문에, 크로스 헤드(28)가 후퇴해도 플런저(26)는 후퇴하지 않으며, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이에는 간극이 벌어져 간다. 그리고, 간극이 폭 d가 되면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)의 선단에 나사 끼움된 스토퍼(82)의 원환부(82a)의 후측면이 플런저(26)의 단부(26a)의 전면(26b)에 접촉하여 플런저(26)를 0% 위치(당김 위치)로 되돌리기 시작한다. 따라서, 회전각 φ가 φ2에서부터 (360°-φ0)까지의 흡입 행정에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극이 폭 d로 되어 있다. 그리고, 흡입 행정 종료 후, 예비 압축 행정 개시 시(회전각 φ가 360°-φ0, -φ0)에도, 도 2에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극은 폭 d로 되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제 1 펌프(20)의 흡입 행정 종료 시(예비 압축 행정 개시 시)의 회전각 φ가 -φ0(360°-φ0)에서는, 도 8e의 실선(97b)에 나타내는 바와 같이 펌프실(25)의 압력 P1은, 공통 흡입관(35)에 접속되어 있는 흡입 탱크(도시 생략)의 수두 압력과 대략 동일한 약간의 정압, 예를 들면, 0.01Mpa 정도로 되어 있다.
도 8b에 나타내는 바와 같이, 회전각 φ가 -φ0에서부터 예비 압축 행정이 개시되면, 모터(11)가 회전하여, 크로스 헤드(28)가 전진을 개시한다. 앞서 서술한 바와 같이, 예비 압축 행정 개시 시(회전각 φ가 -φ0)에 있어서의 펌프실(25)의 압력 P1은, 예를 들면, 0.01Mpa 정도이며, 코일 스프링(84)의 가압력은, 펌프실(25)로부터 플런저(26)에 가해지는 힘보다 작으므로, 도 8의 일점 쇄선(95a)에 나타내는 바와 같이, 모터(11)의 회전에 의해 크로스 헤드(28)가 전진해도 플런저(26)는 전진하지 않고, 플런저(26)와 크로스 헤드(28)와의 사이에 장착되어 있는 코일 스프링(84)이 압축되어 간다.
그리고, 회전각 φ가 -φ0'에 도달하면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극은 제로가 되며, 도 8b의 일점 쇄선(95a)에 나타내는 바와 같이 모터(11)의 회전에 의해 플런저(26)가 토출 방향으로 이동하기 시작한다. 회전각 φ가 -φ0'로부터는, 모터(11)의 회전에 의해 플런저(26)가 토출 방향으로 이동함으로써, 유압실(22) 내의 기포가 터져, 유압실(22)의 유압이 상승해 온다. 다만, 다이어프램(23)은 아직 이동을 개시하지 않고 있으므로, 도 8e의 실선(97b)에 나타내는 바와 같이, 펌프실(25)의 압력 P1은 아직 변화되지 않는다. 그리고, 회전각 φ가 0°가 되면, 다이어프램(23)이 펌프실(25)의 측으로 이동을 개시하므로, 도 8e의 실선(97b)에 나타내는 바와 같이, 펌프실(25)의 압력 P1은, 공통 토출관(36)의 압력 P3, 즉, 설정 압력 P*와 대략 동일한 압력에 도달하고, 펌프실(25)로부터 유체가 공통 토출관(36)으로 유체의 토출이 개시된다. 그리고, 회전각 φ를 0°에서부터 증가시켜 토출 행정을 개시하면, 도 4에 나타내는 바와 같이 크로스 헤드(28)와 플런저(26)는 일체가 되어 전진하여 유체를 펌프실(25)로부터 공통 토출관(36)으로 토출해 간다.
한편, 도 8a의 파선(93)에 나타내는 바와 같이, 제 2 펌프(40)는, 회전각 0°에서부터 플런저 속도, 토출 유량의 저하를 개시한다. 제 1 펌프(20)의 회전각 φ가 0°로부터의 토출량의 증가와 제 2 펌프의 회전각 φ가 0°로부터의 토출량의 저하가 상쇄되고, 공통 토출관(36)에는, 일정 유량의 유체가 흐른다. 또한, 공통 토출관(36)의 압력 P3도 설정 압력 P*가 일정하게 유지된다. 특수 형상의 회전 캠(15)에 의해 회전각 φ가 0°에서부터는 회전각 φ3까지는, 플런저(26)의 속도는 일정한 비율로 증가하고, 그 후, 회전각 φ가 180°까지는 일정 속도로 토출 방향으로 이동해 간다(토출 행정). 또한, 도 8a에 나타나 있는 바와 같은 플런저(26)의 속도 변화는, 특수 형상의 회전 캠(15)에 의한 것이며, 모터(11)의 회전수는 일정하다.
도 8b의 실선(95)에 나타내는 바와 같이, 플런저(26)는 회전각 φ1에 있어서 100% 위치(압출 위치)에 도달한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전각 φ1에서는 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극은 제로로 되어 있다. 플런저(26)는 회전각 φ2까지 100% 위치(압출 위치)의 상태를 유지한다(휴지 행정). 그 후, 도 8a의 실선(92)에 나타내는 바와 같이 플런저(26)의 속도가 마이너스가 되면, 플런저(26)는, 100% 위치(압출 위치)로부터 0% 위치(당김 위치)를 향해 펌프실(25)과 반대측을 향해 이동한다. 이에 따라, 회전각 φ2로부터 흡입 행정이 개시되면, 도 8e의 실선(97b)에 나타내는 바와 같이, 펌프실(25)의 압력 P1은 부압의 흡입 압력이 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 크로스 헤드(28)가 후퇴해도 플런저(26)는 후퇴하지 않아, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이에는 간극이 벌어져 간다. 그리고, 간극이 폭 d가 되면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 크로스 헤드(28)의 선단에 나사 끼움된 스토퍼(82)의 원환부(82a)의 후측면이 플런저(26)의 단부(26a)의 전면(26b)에 접촉하여 플런저(26)를 0% 위치(당김 위치)로 되돌리기 시작한다. 이 때문에, 회전각 φ가 φ2에서부터 (360°-φ0)까지의 흡입 행정에 있어서는, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극이 폭 d로 되어 있다. 회전각 φ가 (360°-φ0)에 흡입 행정이 종료되면, 펌프실(25)의 압력 P1은, 공통 흡입관(35)에 접속되어 있는 흡입 탱크(도시 생략)의 수두 압력과 대략 동일한 약간의 정압, 예를 들면, 0.01Mpa 정도가 된다. 그리고, 회전각 φ가 (360°-φ0)에서부터는, 앞서 설명한 것과 마찬가지로, 예비 압축 행정, 토출 행정, 휴지 행정, 흡입 행정이 반복된다.
제 2 펌프(40)의 플런저(46)는, 도 8b의 파선(94), 도 8e의 파선(98b)에 나타내는 바와 같이, 도 8b의 일점 쇄선(95a), 도 8e의 실선(97b)에 나타내는 제 1 펌프(20)의 플런저(26)와 회전각 φ가 180° 어긋나 0% 위치(당김 위치)와 100% 위치(압출 위치)를 왕복한다.
이와 같이, 제 1 펌프(20)의 플런저(26)와 제 2 펌프(40)의 플런저(46)가 회전각 φ가 180° 어긋나 0% 위치(당김 위치)와 100% 위치(압출 위치)를 왕복하고, 설정 압력 P*가 설계 압력 Pd보다 낮은 경우에도, 도 2, 도 5에 나타내는 바와 같이 크로스 헤드(28)와 플런저(26)와의 사이의 간극이 폭 d가 되도록 조정되고 있는 경우에는, 예비 압축 행정 종료 시(회전각 φ가 0°)에 있어서, 제 1 펌프(20)의 펌프실(25)의 압력 P1이 공통 토출관(36)의 압력 P3(설정 압력 P*)과 대략 동일한 압력이 되므로, 제 1 펌프(20)의 토출 행정 개시와 동시에 펌프실(25)로부터 지연없이 유체가 공통 토출관(36)으로 토출된다. 그리고, 제 1 펌프(20)의 회전각 φ가 0°에서부터의 토출량의 증가와 제 2 펌프(40)의 회전각 φ가 0°에서부터의 토출량의 저하가 상쇄되고, 제 1 펌프(20)와 제 2 펌프(40)의 합계 토출 유량은, 도 8a의 일점 쇄선(91)에 나타내는 바와 같이 맥동이 없는 일정한 정격 유량이 된다. 또한, 공통 토출관(36)의 압력 P3도 도 8e의 일점 쇄선(96b)에 나타내는 바와 같이 맥동이 없는 일정 압력이 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 폭 d의 간극을 마련한 경우, 예비 압축 행정 동안(예를 들면, 회전각 φ가 -φ0'까지)에는 크로스 헤드(28)가 전진해도 플런저(26)는 전진하지 않고, 예비 압축 행정 동안의 플런저(26)의 전진 거리가 작아지는, 즉, 예비 압축 행정 동안의 플런저(26)의 유효 스트로크 길이가 짧아지므로, 설정 압력 P*가 낮은 경우에 예비 압축 행정 중에 펌프실(25)을 과도하게 압축하고 예비 압축 행정 중에 펌프실(25)로부터 유체가 토출되는 것을 억제하여, 맥동의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)에서는, 유압실(22, 42)에 혼입된 공기의 체적 감소분이 큰 설정 압력 P*가 높은 경우에는, 간극의 폭을 작게 하여, 플런저(26)의 유효 스트로크 길이를 길게 하고, 혼입된 공기의 체적 감소분이 작은 설정 압력 P*가 낮은 경우에는, 간극의 폭을 크게 하여, 플런저(26)의 유효 스트로크 길이를 짧게 하고, 어느 경우에도 회전각 φ가 0°의 예비 압축 행정 종료 시에 펌프실(25)의 압력 P1이 정확히 설정 압력 P*에 도달하여 유체의 토출이 개시되도록 간극의 폭을 조정함으로써 맥동의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 예비 압축 행정 중의 플런저(26, 46)의 이동량을 크게 설계하고, 스토퍼(82)의 축 방향 위치의 조정 범위를 크게 하여 간극의 폭의 조정 가능 범위를 크게 함으로써 보다 넓은 설정 압력 P*의 범위에서 맥동을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 무맥동 펌프(100)에서는, 스트로크 조정 기구(80)의 본체(81)를 회전시킴으로써 간극의 폭의 조정을 행할 수 있으므로, 무맥동 펌프(100)가 정지하고 있는 경우뿐만 아니라, 무맥동 펌프(100)가 운전 중인 경우에도 간극의 폭의 조정을 행할 수 있다. 이 때문에, 무맥동 펌프(100)를 운전 중에 맥동이 최소가 되도록, 간극의 폭의 조정을 행하는 것이 가능하다.
이상 설명한 실시 형태에서는, 예비 압축 행정 동안에 있어서의 플런저(26)의 유효 스트로크 길이를 조정하는 스트로크 조정 기구(80)를 크로스 헤드(28)와 플런저(26)의 사이에 배치하는 것으로 하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 회전 캠(15)과 크로스 헤드(28)와의 사이, 플런저(26)의 중간 등에 동일한 기능을 가지게 하도록 구성해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가압 부재로서 코일 스프링(84)을 이용하는 것으로 하여 설명했지만, 가압력을 줄 수 있는 것이면, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 고무나 수지 등의 탄성체의 링을 이용해도 되고, 판 스프링을 조합시킨 것 같은 것을 이용해도 된다. 또한, 크로스 헤드(28)의 보강 부재(83)와 플런저(26)의 후단면(26d)의 충격음이 큰 것 같은 경우에는, 그 사이에 댐퍼 기구나 쿠션재를 배치하도록 해도 된다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에서는, 바닥이 있는 구멍(28a)의 바닥면(28b)에는, 플런저(26)의 후단면(26d)에 대향하는 보강 부재(83)가 장착되어 있으며, 보강 부재(83)의 외면과 바닥이 있는 구멍(28a)의 내면과의 사이에 가압 부재인 코일 스프링(84)이 장착되어 있는 것으로 하여 설명했지만, 바닥이 있는 구멍(28a)의 바닥면(28b)이 플런저(26)의 후단면(26d)의 접촉압에 충분히 견디어낼 수 있는 경우에는, 보강 부재(83)는 마련하지 않아도 된다. 또한, 코일 스프링(84)은, 흡입압이 높고, 패킹 슬라이딩 저항보다 그 흡입압에 의한 플런저(26)의 가압력이 커, 폭 d의 간극이 생기는 경우나, 크로스 헤드(28)와 플런저(26)의 후단면(26d)이 접촉압을 완화시키는 완충재가 필요한 경우에 마련하고, 흡입 압력이 낮은 경우에는 마련하지 않도록 해도 된다. 또한, 코일 스프링(84) 대신에 탄성 부재를 이용하도록 해도 된다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 예비 압축 행정이 종료되는 회전각 φ가 0°, 180°에 있어서, 플런저(26, 46)의 속도가 제로가 되는 것으로 하여 설명했지만, 본 발명은, 예비 압축 행정이 종료될 때에 플런저(26, 46)의 속도가 제로가 되지 않는 경우에도 적용 가능하므로, 예비 압축 행정이 종료되는 회전각 φ가 0°, 180°에 있어서, 플런저(26, 46)의 속도를 제로로 하지 않도록 해도 된다.
10 프레임, 11 모터, 12, 13 샤프트, 15 회전 캠, 16 캠 기구, 20, 40 펌프, 22, 42 유압실, 23, 43 다이어프램, 25, 45 펌프실, 26, 46 플런저, 26a 단부, 26b 전면, 26c 후면, 26d 후단면, 26e 관통부, 26f 후단부, 26g 후단, 27 패킹, 28, 48 크로스 헤드, 28a 바닥이 있는 구멍, 28b 바닥면, 29, 49 롤러, 30, 50 흡입관, 31, 33, 51, 53 역지 밸브, 32, 52 토출관, 35 공통 흡입관, 36 공통 토출관, 63 압력 센서, 70 제어부, 71 CPU, 72 메모리, 73 인터페이스, 80 스트로크 조정 기구(위치 조정 기구), 81 본체, 81a 가이드, 81b 원통면, 81c 플랜지, 82 스토퍼, 82a 원환부, 82b 아암, 82c 슬라이더, 83 보강 부재, 83a 전단면, 84 코일 스프링, 85 지지 링, 85a 원통면, 86, 87 볼트.

Claims (3)

  1. 공통의 모터의 회전 운동을 소정의 위상차의 왕복 운동으로 변환하는 캠 기구와,
    상기 캠 기구에 의해 소정의 위상차로 왕복 운동하는 복수의 크로스 헤드와,
    상기 각 크로스 헤드에 접속되는 각 플런저를 포함하고, 소정의 위상차에서 구동되는 복수의 왕복 운동 펌프를 구비하며, 공통의 토출관에 유출되는 합계 토출 유량을 일정하게 하는 무맥동 펌프로서,
    흡입 행정의 후이며 토출 행정의 전에 상기 왕복 운동 펌프의 플런저를 토출측으로 미소량만큼 이동시키는 예비 압축 행정을 포함하고,
    상기 크로스 헤드에 대한 축 방향의 위치가 변화되도록 상기 크로스 헤드에 장착되며, 상기 크로스 헤드와 상기 플런저와의 사이의 축 방향의 간극을 변화시켜, 상기 예비 압축 행정 동안의 상기 플런저의 유효 스트로크 길이를 조정하는 스토퍼를 가지는 무맥동 펌프.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 크로스 헤드는, 전단부에 상기 플런저의 후단의 단부가 삽입되는 바닥이 있는 구멍을 가지고,
    상기 스토퍼는, 상기 바닥이 있는 구멍의 내주면에 형성된 나사부에 나사 끼움되는 원환부를 가지며, 상기 원환부의 선단이 상기 플런저의 상기 단부의 전면에 맞닿는 무맥동 펌프.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102112741B (zh) * 2008-08-07 2016-01-13 安捷伦科技有限公司 供应流路的同步
JP6952636B2 (ja) * 2018-03-28 2021-10-20 日機装株式会社 無脈動ポンプ及び無脈動ポンプの制御方法
BR112020024572A2 (pt) 2018-06-05 2021-03-02 Carl Zeiss Meditec Cataract Technology Inc. ferramentas microcirúrgicas oftálmicas, sistemas, e métodos de uso
KR20220010739A (ko) 2019-05-17 2022-01-26 칼 짜이스 메디텍 캐터랙트 테크놀로지 인크. 일체형 흡인 펌프를 갖는 안과 절단 기구
CA3142864A1 (en) 2019-06-07 2020-12-10 Carl Zeiss Meditec Cataract Technology Inc. Multi-stage trigger for ophthalmology cutting tool
CN110454353B (zh) * 2019-09-16 2024-04-09 西南石油大学 复合驱动往复泵
CN110552856A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 无锡迅元精密科技有限公司 一种高压泵
CN112814884A (zh) * 2021-01-13 2021-05-18 西南石油大学 一种双隔膜泵并联输送工况下流量脉动消减方法
US20230106780A1 (en) * 2021-10-01 2023-04-06 Board Of Regents, The University Of Texas System Reciprocating Pump
GB202115135D0 (en) * 2021-10-21 2021-12-08 Univ Dublin City An improved pump

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB220827A (en) 1923-09-24 1924-08-28 Eugen Woerner Oil pump with pistons arranged in a circle and with common driving disk
US2540328A (en) * 1947-06-13 1951-02-06 Charles B Gray Variable flow pump
US3112705A (en) * 1961-10-05 1963-12-03 Jane Wallen Two-speed hydraulic pumps
GB1433125A (en) 1972-07-21 1976-04-22 Cav Ltd Fuel injection pumping apparatus
DE2446805A1 (de) * 1974-10-01 1976-04-08 Ott Kg Lewa Pulsationsfrei arbeitende dosierpumpe
US4003679A (en) * 1975-04-02 1977-01-18 Hewlett-Packard Company High pressure pump with metering
IT1131917B (it) * 1979-07-31 1986-06-25 Agfa Gevaert Ag Dispositivo per lo sviluppo di supporti dello strato sensibile fotografico
JP3411071B2 (ja) 1993-10-29 2003-05-26 日機装株式会社 無脈動ポンプのカム機構
JP3322733B2 (ja) * 1993-10-29 2002-09-09 日機装株式会社 無脈動ポンプの脈動調整機構
US5993174A (en) * 1994-08-23 1999-11-30 Nikkiso Co., Ltd. Pulsation free pump
JP3507212B2 (ja) * 1994-08-23 2004-03-15 日機装株式会社 無脈動ポンプ
US5542827A (en) * 1995-02-08 1996-08-06 Navistar International Transportation Corp. Multiple nested pistons hand priming pump with spring biasing
SE9600748D0 (sv) * 1996-02-27 1996-02-27 Pharmacia Biotech Ab Pump
JP3728827B2 (ja) * 1996-09-30 2005-12-21 株式会社島津製作所 送液ポンプ
CN2391030Y (zh) 1999-08-30 2000-08-09 杭州大路实业有限公司 偏心滑块行程调节机构
CN2491620Y (zh) 2001-07-31 2002-05-15 李雄 高效计量隔膜泵
DE10139519A1 (de) * 2001-08-10 2003-02-27 Bosch Gmbh Robert Radialkolbenpumpe zur Kraftstoffhochdruckerzeugung, sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät
DE102006015845B3 (de) 2006-04-03 2007-07-05 Hofmann Gmbh Maschinenfabrik Und Vertrieb Verfahren zum Betreiben einer oszillierenden Verdrängerpumpe und oszillierende Verdrängerpumpe
JP5161003B2 (ja) 2008-08-26 2013-03-13 日本電信電話株式会社 スパム発信端末を判定する判定方法、判定装置、および判定プログラム
WO2011069241A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Les Chaussures Stc Inc. Fluid compression system
DE102010038468A1 (de) * 2010-07-27 2012-02-02 Robert Bosch Gmbh Hochdruckpumpe
JP5342605B2 (ja) * 2011-06-24 2013-11-13 日機装株式会社 無脈動ポンプ
JP6137341B2 (ja) 2014-01-20 2017-05-31 株式会社Ihi クロスヘッド型エンジン
DE102014221097A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Robert Bosch Gmbh Kolbenpumpe

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