TWI836479B

TWI836479B - 往復運動泵

Info

Publication number: TWI836479B
Application number: TW111123051A
Authority: TW
Inventors: 山中善尊; 柴田達夫
Original assignee: 日商丸山製作所股份有限公司; 日商旭燦納克股份有限公司
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2024-03-21

Abstract

本發明提供一種往復運動泵。往復運動泵具備：驅動部，其包括第1缸；往復運動構件，其第1端部配置於第1缸的內側，並在第1缸的軸向上往復運動；泵部，其包括第2缸，該第2缸在內側配置有往復運動構件的與上述端部相反側的端部；以及密封件壓緊件，其具有筒形狀，在周向上包圍往復運動構件的一部分，並配置於第1缸與第2缸之間，在密封件壓緊件的周壁形成有貫通孔。

Description

往復運動泵

本公開涉及一種往復運動泵。

在日本特公平4-24551號公報中公開了往復運動泵。該泵包括作為驅動部的曲軸箱和與曲軸箱連接的歧管。曲軸箱包括引導往復運動構件的引導部，歧管包括供往復運動部分的頂端側貫穿的泵室。在引導部與泵室之間的部分形成有分別利用密封構件使泵室和引導部之間液密地密封而成的空間。在構成該空間的周壁形成有與油盤連通的孔。

在如上述的往復運動泵中，從泵室側的密封構件所洩漏的流體和從引導部側的密封構件所洩漏的液體(油)經由在引導部與泵室之間的部分形成的孔而積存於油盤。例如，在油積存到引導部與泵室之間的部分的情况下，認為油進入泵室的內部。

本公開以提供一種對從泵部和驅動部洩漏的液體恰當地進行排液的往復運動泵為目的。

一個技術方案的往復運動泵具備：驅動部(10)，其包括第1缸(11)；往復運動構件(50)，其第1端部(51a)配置於第1缸(11)的內側，並在第1缸(11)的軸向上往復運動；泵部(30)，其包括第2缸(31)，該第2缸(31)在內側配置有往復運動構件(50)的與第1端部(51a)相反側的第2端部(53a)；密封件壓緊件(60)，其具有筒形狀，在周向上包圍往復運動構件(50)的一部分，並配置於第1缸(11)與第2缸(31)之間；環狀的第1密封件(70)，其配置於第1缸(11)與密封件壓緊件(60)之間，與往復運動構件(50)滑動接觸而使第1缸(11)內液密地密封；以及環狀的第2密封件(49)，其配置於第2缸(31)與密封件壓緊件(60)之間，與往復運動構件(50)滑動接觸而使第2缸(31)內液密地密封，在密封件壓緊件(60)的周壁(61)形成有：第1貫通孔(67)；和第2貫通孔(69)，其形成於在軸向上比第1貫通孔(67)靠近第2密封件(49)的位置，在往復運動泵載置於水平面的狀態下，第1貫通孔(67)和第2貫通孔(69)形成於密封件壓緊件(60)的周壁(61)的下表面。

利用上述的往復運動泵，配置於第1缸(11)和第2缸(31)的內側的往復運動構件(50)在軸向上往復運動。配置於第1缸(11)與密封件壓緊件(60)之間的第1密封件(70)使第1缸(11)內液密地密封。同樣地，配置於第2缸(31)與密封件壓緊件(60)之間的第2密封件(49)使第2缸(31)內液密地密封。因此，在液體存在於第1缸(11)內和第2缸(31)內的情况下，第1密封件(70)和第2密封件(49)抑制該液體向密封件壓緊件(60)內洩漏。在密封件壓緊件(60)的下表面設置有靠近第1密封件(70)的第1貫通孔(67)和靠近第2密封件(49)的第2貫通孔(69)。由此，在第1缸(11)內的液體從第1密封件(70)側洩漏了的情况下，其易於從第1貫通孔(67)進行排液，而在第2缸(31)內的液體從第2密封件(49)側洩漏了的情况下，其易於從第2貫通孔(69)進行排液。如此，由於設置有與各缸內的液體相對應的貫通孔，因此，能够對從密封件洩漏的液體恰當地進行排液。

也可以是，一個技術方案的第1貫通孔(67)包括在與軸向交叉的方向上具有長度方向的第1長孔形狀部分(67a)。利用該結構，能够向第1貫通孔(67)引導已在與軸向交叉的方向上擴展了的液體。

也可以是，一個技術方案的第1貫通孔(67)包括在軸向上具有長度方向的第2長孔形狀部分(67b)。利用該結構，能够向第1貫通孔(67)引導沿著往復運動構件(50)滴下的液體。

也可以是，一個技術方案的密封件壓緊件(60)包括環狀的端壁(63)，該環狀的端壁(63)從周壁(61)朝向徑向內側突出，並與第1密封件(70)抵接。也可以是，第1貫通孔(67)的周緣的一部分沿著端壁(63)形成。利用該結構，沿著端壁(63)移動的液體能不經由周壁(61)地向第1貫通孔(67)引導。

也可以是，一個技術方案的密封件壓緊件(60)包括環狀的分隔壁(68)，該環狀的分隔壁(68)在軸向上的第1貫通孔(67)與第2貫通孔(69)之間的位置處從周壁(61)朝向徑向內側突出。利用該結構，可抑制從第1缸(11)所洩漏的液體與從第2缸(31)所洩漏的液體在周壁(61)上混合。

如此，根據本公開的一技術方案，能够提供一種對從泵部和驅動部洩漏的液體恰當地進行排液的往復運動泵。

1:往復運動泵

10:驅動部

11:第1缸

12:定位構件

13:曲軸箱

13a:注油口

13b:放液塞

13c:支脚部

15:曲軸

17:連桿

18:活塞銷

19:驅動機構

30:泵部

31:第2缸

32:噴出口

33:第1歧管

35:第2歧管

36,41:流路

37:泵室

37a:開口

38:吸入閥

39:吸入口

42:供水口

43:噴出閥

45:連通管

46:排水口

47:高壓密封件

48:墊圈

48a,65:臺階部

49:低壓密封件(第2密封件)

50:往復運動構件

51:柱塞桿

51a:端部(第1端部)

53:柱塞套筒

53a:端部(第2端部)

55:螺栓

57:平墊圈

60,160:密封件壓緊件

61:周壁

62:保持部

62a:凹部

63:端壁

66:O形密封圈

67,167:第1貫通孔

67a,69a:第1長孔形狀部分

67a1,167a:周緣

67b,69b:第2長孔形狀部分

68:分隔壁

69,169:第2貫通孔

70:油封(第1密封件)

L1,L3:距離

L2:高度

圖1是一個例子的往復運動泵的剖視圖。

圖2是表示一個例子的密封件壓緊件的立體剖視圖。

圖3是表示一個例子的密封件壓緊件的縱剖視圖。

圖4是圖1的局部放大圖。

圖5是表示另一個例子的密封件壓緊件的立體剖視圖。

以下，一邊參照附圖一邊對一個例子的往復運動泵進行說明。在本說明書中，作為一個例子的往復運動泵，對構成往復運動構件的柱塞在水平方向上並列設置有3列的、所謂的橫型三聯柱塞泵進行說明。其中，在以下的說明中，“上”、“下”以往復運動泵載置於水平面的狀態為基準而定義，“前”、“後”以往復運動構件的軸向為基準，泵部側定義為前，驅動部側定義為後。

圖1是表示構成往復運動泵的3個柱塞泵中的1個柱塞泵的剖視圖。在一個例子的往復運動泵1，圖1所示的泵結構沿著X方向並列設置有3個。如圖1所示，往復運動泵1具備驅動部10、泵部30、往復運動構件50以及密封件壓緊件60。驅動部10包括第1缸11。一個例子的第1缸11形成於曲軸箱13。曲軸箱13構成為空心。在曲軸箱13內配置有如下構件等：曲軸15；連桿17，其以能够旋轉的方式與曲軸15連結起來；以及活塞銷18，其將柱塞桿51以能够旋轉的方式與連桿17連結，由此，構成對往復運動構件50進行往復驅動的驅動機構19。

第1缸11呈圓筒狀，具有與曲軸15的軸向正交的軸向。在圖示例中，曲軸15的軸向沿著X方向，第1缸11的軸向沿著Y方向。在第1缸11的內側能配置連桿17的頂端和活塞銷18。

在曲軸箱13內填充有驅動機構19的潤滑、冷却用的油(第1液體)。因此，在一個例子的曲軸箱13設置有用於向內側空間注入油的注油口13a和用於排出油的放液塞13b。另外，在曲軸箱13的外表面形成有用於載置往復運動泵1的支脚部13c。例如，在以支脚部13c與水平的地面抵接的方式載置了往復運動泵1的情况下，第1缸11的軸向與水平面大致平行。

泵部30與構成驅動部10的曲軸箱13的前端連結。泵部30包括呈圓筒狀的第2缸31。一個例子的泵部30具有作為噴出歧管的第1歧管33和作為吸水歧管的第2歧管35。例如，在第1歧管33設置有泵室37。另外，第2歧管35與第1歧管33以及曲軸箱13連結。第2歧管35具有與泵室37連通的第2缸31。第2缸31呈圓筒狀，具有與第1缸11的軸線一致的軸線。

在與曲軸箱13抵接的第2歧管35設置有用於向泵室37導入水等使用液體的吸入口39，在與第2歧管35抵接的第1歧管33設置有用於噴出已在泵室37內壓縮的使用液體的噴出口32。在連通吸入口39和泵室37的流路36設置有吸入閥38，在連通泵室37和噴出口32的流路41設置有噴出閥43。

第1歧管33與第2歧管35借助連通管45連接。連通管45是呈大致圓筒狀的構件。連通管45跨在第1歧管33形成的泵室37的與第2缸31連通的開口37a和在第2歧管35形成的第2缸31地配置。泵室37與第2缸31之間的連接部分由連通管45液密地密封。在第2缸31的內側，在連通管45的後側的位置設置有高壓密封件47。高壓密封件47與隨後論述的柱塞套筒53滑動接觸而使第2缸31內液密地密封。

在第2歧管35的第2缸31內，在相對於高壓密封件47向曲軸箱13側遠離的位置配置有密封壓力比高壓密封件47的密封壓力低的低壓密封件49(第2密封件)。低壓密封件49與柱塞套筒53滑動接觸而使第2缸31內液密地密封。另外，在第2歧管35，在高壓密封件47與低壓密封件49之間設置有與第2缸31內連通的供水口42和排水口46。能向供水口42供給冷却水。供給到供水口42的冷却水在第2缸31內的由高壓密封件47和低壓密封件密封著的空間內循環。該冷却水冷却高壓密封件47、柱塞套筒53以及低壓密封件49，並從排水口46排水。

往復運動構件50包括柱塞桿51和柱塞套筒53。柱塞桿51包括配置於第1缸11內的圓柱狀部分。柱塞桿51借助活塞銷18以能够旋轉的方式與連桿17連結。柱塞套筒53包括配置於第2缸31內的圓柱狀部分。柱塞套筒53利用例如螺栓55與柱塞桿51的前端連結。在一個例子中，柱塞套筒53的直徑比柱塞桿51的直徑大地構成。在圖示例中，在柱塞套筒53與柱塞桿51之間的連結位置處，配置於柱塞套筒53的端部的平墊圈57由柱塞套筒53和柱塞桿51夾持。平墊圈57的直徑比柱塞套筒53的直徑大。

往復運動構件50由於曲軸15旋轉而借助連桿17和活塞銷18在第1缸11內和第2缸31內沿著軸向往復運動。由於往復運動構件50 在第1缸11內和第2缸31內往復運動，利用在第2缸31的頂端側形成的泵室37進行泵作用。此時，柱塞桿51的後側的端部51a(第1端部)配置於第1缸11的內側，柱塞套筒53的前側的端部53a(第2端部)能配置於第2缸31的內側。柱塞桿51與柱塞套筒53之間的連結部分配置於密封件壓緊件60的內側，該密封件壓緊件60配置於第1缸11與第2缸31之間。

密封件壓緊件60配置於第1缸11與第2缸31之間。密封件壓緊件60具有筒形狀，在周向上包圍往復運動構件50的一部分。在圖示例中，密封件壓緊件60具有大致圓筒狀。例如，柱塞桿51與柱塞套筒53之間的連結部分由密封件壓緊件60圍繞。

密封件壓緊件60能向前側推壓低壓密封件49。在圖示例中，在密封件壓緊件60與低壓密封件49之間配置有圓筒狀的墊圈48。密封件壓緊件60隔著墊圈48推壓低壓密封件49。墊圈48的內徑例如比柱塞套筒53的外徑稍大。另外，在墊圈48的後端設置有將外徑形成得較小而得到的臺階部48a。

另外，密封件壓緊件60保持油封70(第1密封件)，並且，能向後側推壓油封70。油封70是與柱塞桿51的外周面液密地滑動接觸的構件。油封70抑制曲軸箱13內的油的漏出。例如油封70是金屬環由橡膠構件包覆而成的構件，呈圓環狀。

以下，詳細地說明密封件壓緊件60的形狀。圖2是密封件壓緊件60的立體剖視圖，圖3是密封件壓緊件60的縱剖視圖。另外，圖4是圖1的局部放大圖，且是表示密封件壓緊件及其周邊的剖視圖。密封件壓緊件60包括呈大致圓筒狀的周壁61和從周壁61朝向徑向內側突出的環狀的端壁63。另外，在密封件壓緊件60的前端形成有內徑比其他部分的內徑大的臺階部65。在一個例子中，墊圈48的臺階部48a與密封件壓緊件60的臺階部65嵌合。

在密封件壓緊件60的周壁61形成有第1貫通孔67和第2貫通孔69。第1貫通孔67連通周壁61的內側和外側。一個例子的第1貫通孔67具有組合第1長孔形狀部分67a和第2長孔形狀部分67b而成的大致T字狀。第1長孔形狀部分67a呈以與軸向交叉的X方向為長度方向的跑道形狀。第2長孔形狀部分67b呈以軸向為長度方向的跑道形狀。第1長孔形狀部分67a以X方向上的中心位置相互一致的方式與第2長孔形狀部分67b的後側連續，從而使第1貫通孔呈大致T字狀。

第2貫通孔69形成於在軸向上比第1貫通孔67靠近低壓密封件49的位置、即前側的位置。一個例子的第2貫通孔69具有組合第1長孔形狀部分69a和第2長孔形狀部分69b而成的大致T字狀。第1長孔形狀部分69a呈以與軸向交叉的方向為長度方向的跑道形狀。第2長孔形狀部分69b呈以軸向為長度方向的跑道形狀。第1長孔形狀部分69a以X方向上的中心位置相互一致的方式與第2長孔形狀部分69b的前側連續，從而使第2貫通孔69呈大致T字狀。

例如，第1長孔形狀部分67a、69a的長度方向(X方向)上的大小與柱塞桿51的直徑大致相同為佳。其中，與柱塞桿51的直徑大致相同作為一個例子是指與柱塞桿51的直徑之間的誤差處於±20%。

第1貫通孔67和第2貫通孔69在往復運動泵1載置於水平面的狀態下位於密封件壓緊件60的周壁61的下表面側為佳。在一個例子中，第1貫通孔67和第2貫通孔69的X方向上的中心位置從Z方向看來與柱塞桿51的中心線一致。即，第1貫通孔67和第2貫通孔69位於柱塞桿51的正下方。

端壁63在周壁61的軸向上的後端的位置處從周壁61朝向徑向內側突出。一個例子的端壁63呈圓環板狀。端壁63的內徑比至少柱塞桿51的外徑大。在圖示例中，在比端壁63靠後側的位置形成有從周壁61起在軸向上延伸的保持部62。保持部62具有大致圓筒狀。保持部62的內徑比周壁61的內徑小，且比端壁63的內徑大。保持部62是用於保持油封70的部分。因而，保持部62的內徑與油封70的外徑相同為佳，保持部62的軸向上的長度與油封70的厚度相同為佳。此外，對於一個例子的往復運動泵1，密封件壓緊件60的後端部與第1缸11的開口部分嵌合。在第1缸11的開口部分配置有圓環板狀的定位構件12。密封件壓緊件60向後側的移動被定位構件12限制。另外，定位構件12防止被保持於保持部62的油封70的脫落。例如，在油封70被保持於保持部62的狀態下，油封70與端壁63以及定位構件12抵接。

此外，在一個例子中，也可以是，密封件壓緊件60的後端部與第1缸11的開口部分具有相互卡合的一對卡合部，而進行密封件壓緊件60的周向上的定位。一對卡合部如缺口和與缺口卡合的凸部、在軸向上形成的凹部和與凹部卡合的凸部等這般，只要能够進行周向上的定位，就沒有特別限定。利用包括如此的一對卡合部的結構，能够將密封件壓緊件60容易地配置成第1貫通孔67和第2貫通孔69處於周向上的下表面側。

在保持部62的外周設置有在周向上連續地形成的凹部62a。在凹部62a配置有O形密封圈66。O形密封圈66使保持部62的外周與第1缸11的開口部分的內周之間液密地密封。

另外，一個例子的密封件壓緊件60包括圓環狀的分隔壁68。在軸向上的、第1貫通孔67與第2貫通孔69之間的位置處，分隔壁68在周向上連續地形成。分隔壁68從周壁61朝向徑向內側突出。分隔壁68的內徑比至少平墊圈57的外徑大。

另外，從分隔壁68到第1貫通孔67的軸向上的距離L1比分隔壁68的高度L2小。同樣地，從分隔壁68到第2貫通孔69的軸向上的距離L3比分隔壁68的高度L2小。其中，分隔壁68的高度L2是相對於周壁61的內表面突出的突出方向(徑向)上的大小。

另外，第1貫通孔67的周緣的一部分沿著端壁63形成。在一個例子中，第1貫通孔67包括沿著端壁63的外緣形成的周緣。在圖示例中，構成第1貫通孔67的第1長孔形狀部分67a的沿著長度方向的周緣中的、軸向上的後側的周緣67a1的位置與端壁63的外緣的位置實質上對齊。

如以上進行了說明的那樣，一個例子的往復運動泵1具備：驅動部10，其包括第1缸11；往復運動構件50，其端部51a配置於第1缸11的內側，並在第1缸11的軸向上往復運動；泵部30，其包括第2缸31，該第2缸31在內側配置有往復運動構件50的與端部51a相反側的端部53a；密封件壓緊件60，其具有筒形狀，在周向上包圍往復運動構件50的一部分，並配置於第1缸11與第2缸31之間；環狀的油封70，其配置於第1缸11與密封件壓緊件60之間，與往復運動構件50滑動接觸而使第 1缸11內液密地密封；以及環狀的低壓密封件49，其配置於第2缸31與密封件壓緊件60之間，與往復運動構件50滑動接觸而使第2缸31內液密地密封。在密封件壓緊件60的周壁61形成有：第1貫通孔67；和第2貫通孔69，其形成於在軸向上比第1貫通孔67靠近低壓密封件49的位置。在往復運動泵1載置於水平面的狀態下，第1貫通孔67和第2貫通孔69形成於密封件壓緊件60的周壁61的下表面。

對於上述的往復運動泵1，曲軸15旋轉，借助連桿17以及活塞銷18與曲軸15連結起來的往復運動構件50往復運動。在吸水工序中，由於往復運動構件50朝向驅動部10側後退移動，從而使泵室37減壓。由此，分別使第1歧管33的吸入閥38打開，噴出閥43關閉。使用液體經由吸入口39和吸入閥38向泵室37吸入。另一方面，在噴出工序中，由於往復運動構件50朝向泵部30側前進移動，從而使泵室37加壓。由此，吸入閥38關閉，噴出閥43打開。泵室37的使用液體經由噴出閥43向噴出口32噴出。即，進行泵作用。

配置於第1缸11與密封件壓緊件60之間的油封70使第1缸11內液密地密封。同樣地，配置於第2缸31與密封件壓緊件60之間的低壓密封件49使第2缸31內液密地密封。由此，油封70抑制了第1缸11內的油向密封件壓緊件60內洩漏。而且，低壓密封件49抑制了第2缸31內的冷却水和使用流體向密封件壓緊件60內洩漏。

在低壓密封件49和油封70的密封性能由於老化等而降低了的情况下，油可能從油封70與柱塞桿51之間洩漏，冷却水可能從低壓密封件49與柱塞套筒53之間洩漏。所洩漏的油等經由密封件壓緊件60排出。例如，若所洩漏的油積存到密封件壓緊件60的內側，則認為與柱塞套筒53接觸了的油從低壓密封件49與柱塞套筒53之間進入第2缸31內。對於上述的往復運動泵1，在密封件壓緊件60的周壁61設置有第1貫通孔67。由此，在第1缸11內的油從油封70側洩漏了的情况下，該油會從第1貫通孔67容易地進行排液。

另外，即使從低壓密封件49存在洩漏，所洩漏的冷却水也會從第2貫通孔69容易地進行排液。如此，設置有與各缸內的液體相對應的貫通孔，因此，能够使從密封件洩漏的液體恰當地進行排液。

一個例子的第1貫通孔67包括在與軸向交叉的方向上具有長度方向的第1長孔形狀部分。在該結構中，能够向第1貫通孔67容易地引導已在與軸向交叉的方向上擴展了的液體。

一個例子的第1貫通孔67包括在軸向上具有長度方向的第2長孔形狀部分。利用該結構，能够容易地向第1貫通孔67引導沿著柱塞滴下的液體。

一個例子的密封件壓緊件60包括環狀的端壁63。端壁63從周壁61朝向徑向內側突出，並與油封70抵接。利用該結構，從油封70所洩漏的油易於沿著端壁63移動。在一個例子的往復運動泵1，第1貫通孔67的周緣的一部(周緣67a1)沿著端壁63形成。因此，沿著端壁63移動的油不經由周壁61地容易地向第1貫通孔67引導。

另外，密封件壓緊件60也可以不具有分隔壁68。在該情况下，認為從油封70所洩漏的油與從低壓密封件49所洩漏的冷却水在密封件壓緊件60的內側混合。在油與冷却水混合了的情况下，其混合液能與各洩漏部分接觸。在該情况下，例如，認為含有油的混合液從低壓密封件49與柱塞套筒53之間的接觸部分進入第2缸31內。一個例子的密封件壓緊件60包括環狀的分隔壁68，該環狀的分隔壁68在軸向上的第1貫通孔67與第2貫通孔69之間的位置處從周壁61朝向徑向內側突出。利用該結構，可抑制從第1缸11所洩漏的液體與從第2缸31所洩漏的液體在周壁61上混合。

以上，對本公開的實施方式進行了說明，但具體的形態並不限定於上述的例子。

圖5是表示密封件壓緊件的另一形狀的立體剖視圖。在一個例子中，能够利用圖5的密封件壓緊件160來替代往復運動泵1的密封件壓緊件60。密封件壓緊件160僅在第1貫通孔和第2貫通孔的形狀上與密封件壓緊件60不同。即，密封件壓緊件160包括周壁61、端壁63、保持部62等。

密封件壓緊件160的第1貫通孔167連通周壁61的內側和外側。第1貫通孔167與密封件壓緊件60的第1貫通孔67中的第1長孔形狀部分67a同樣地具有長孔形狀。即，第1貫通孔167呈以與軸向交叉的方向為長度方向的跑道形狀。另外，第1貫通孔167的沿著長度方向的周緣中的、軸向上的後側的周緣167a的位置與端壁63的外緣的位置實質上對齊。

密封件壓緊件160的第2貫通孔169形成於在軸向上比第1貫通孔167靠近低壓密封件49的位置、即前側的位置。一個例子的第2貫通孔169與密封件壓緊件60的第2貫通孔69中的第1長孔形狀部分69a 同樣地具有長孔形狀。即，第2貫通孔169呈以與軸向交叉的方向為長度方向的跑道形狀。

此外，第1貫通孔167和第2貫通孔169的形狀並不限定於上述所例示的形狀。例如，第1貫通孔167和第2貫通孔169的形狀既可以是圓形、橢圓形、半圓形等，也可以是三角形、四邊形等多邊形。另外，第1貫通孔167與第2貫通孔169也可以具有互不相同的形狀。此外，例如，在利用不具有第2貫通孔69而僅具有第1貫通孔67的密封件壓緊件的情况下，存在所洩漏的油與冷却水混合的可能性，但即使是在該情况下，所洩漏的油也會沿著端壁移動，而不經由周壁地容易地向第1貫通孔引導。