JP3288043B2 - 液体を一定量ずつ送給するためのピストン式ダイアフラムポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ポンプ圧力室を取り巻くポンプチューブ
内に変位可能にガイドされるとともに、ポンプチューブ
の周囲を取り巻く磁気コイルによってリターンスプリン
グの力に抗して電磁的に駆動されるように設計されたポ
ンプピストンと、片側がポンプ吸い込み室に面するよう
に、吸い込み側でポンプピストンに固定的に結合される
とともに、その周囲がポンプハウジング内に締め付けて
固定され、圧力室を吸い込み室に連通させる全長にわた
る長手方向の孔を備えて形成されたポンプピストンによ
って中心部が移動させられるポンプダイアフラムとを備
え、ポンプピストンは、更に、長手方向の孔に組み込ま
れたピストンバルブを備えている、液体、とりわけ界面
活性剤，湿潤剤あるいは同種のものを一定量ずつ送給す
るためのピストン式ダイアフラムポンプに関する。

上記タイプのピストン式ダイアフラムポンプは、DE−
OS 28 31 437号により公知である。ところが、この
公知のピストン式ダイアフラムポンプでは、各液体は柔
軟性のあるダイアフラムを通り抜けて吸い込み室内に引
き込まれ、一定量ずつ送られるべき液体は、もっぱら、
ダイアフラムに固定的に結合され、この目的のために、
圧力室を取り巻くポンプチューブ内にシールされながら
ガイドされたポンプピストンにより圧力室から移動させ
られる。このことは、それ相応のシールを要するだけで
なく、長い作動休止の後における一定量ずつ送られる液
体の乾燥によるポンプピストンの焼き付きをも招来す
る。更に、ポンプピストンはポンプダイアフラムよりも
はるかに有効断面積が小さいので、そして、それらは両
側で固定的に結合されているから両者は同じリフト量で
作動するので、ポンプの各送給ストロークの間にポンプ
圧力室から移動させられる液体は、ダイアフラムを通り
抜けて吸い込み室に取り入れられるよりも常に少ない。
この結果、吸い込み室は、ポンプ隔膜のリターンストロ
ークの間、吸い込み室に過剰に送給された分の液体が貯
蔵容器に還流され得るように逆止弁によって閉じられる
ように設定された特別な液体ラインにより、液体貯蔵容
器に接続されなければならない。公知のポンプの今一つ
の不都合は、その送給断面積が比較的小さいことに起因
して、ある量の液体を一定量ずつの形で送給するために
は、ポンプピストン、そして、それ故、ダイアフラム
が、比較的大きいストロークを達成しなければならない
ことである。

従って、本発明によって注力された問題は、冒頭で述
べたタイプのピストン式ダイアフラムポンプを、上述の
ような不都合が何等なく、その代わりに、より短いスト
ロークで匹敵する量の液体を処理し、ポンプチューブ内
のポンプピストンのシールされたガイドを必要とせず、
そして、それ故、長い作動休止の後でもピストンの焼き
付きが生じないように、改良しそして完成することであ
った。冒頭に述べたタイプのピストン式ダイアフラムポ
ンプから出発して、本発明によって与えられたこの問題
の解決法は、ポンプダイアフラムの吸い込み室から離れ
た側に設けられた作動室が、ポンプピストンのピストン
バルブ背面側にある横方向通路を通じて、ポンプチュー
ブ圧力室に通じるピストンを貫通した長手方向の孔に常
時接続された追加的なポンプ圧力室として働くことを特
徴としている。このことは、ダイアフラムのポンプ動作
が、圧力室側でも十分に有効となり、そして、ポンプピ
ストンが、それに作用する電磁コイルとリターンスプリ
ングによって作動させられるように設定された、ポンプ
ダイアフラムのための単なる駆動要素として働くことを
確かなものとする。従って、ピストンは、もはやポンプ
チューブ内で特別にシールされる必要がなくなり、その
どころか、より大きな許容差でもってその中でガイドさ
れ得る結果、長い作動休止の後においても乾燥した液体
による焼き付きの危険性は実質的になくなる。更に、ポ
ンプダイアフラムを経て圧力室から移動させられる液体
は、吸い込み室に引き込まれる液体の特定の量に容積に
おいて対応しているので、吸い込み室から液体貯蔵容器
に至る特別なリターン配管を設ける必要はない。ダイア
フラムの比較的小さい送給ストロークで匹敵する液体の
送給量を得ることが可能で、それ故、代わりのピストン
は、−ポンプチューブ内でのそのシールされていないガ
イドと同様に、−より少ない発熱と摩擦損失の減少とを
導く。

ピストンバルブは、ポンプダイアフラムを貫通する側
のポンプピストンの端部のすぐ近くに設けられるのが最
も良く、一方、横方向通路は、ポンプピストンの上記端
部のすぐ背面側に設けられるのが最も良い。このこと
は、圧力室側に位置するポンプ部分、更に、もし特に、
ポンプハウジングが、横方向通路とダイアフラム圧力室
とを取り囲む領域で、ポンプチューブの方に向かって、
じょうごの場合と同様に、先細に形成されていれば、圧
力室側に位置するポンプ部分に特にコンパクトな構造を
もたらす。

本発明の今一つの実施例では、一つのシールを備えた
ポンプピストンのストップ部が、ハウジングのポンプ吸
い込み室を取り囲む部分において好都合に設けられ、リ
ターンスプリングによってもたらされるポンプピストン
のストップ位置において、吸い込み室から圧力室を分離
する安全弁として働く。このように、ピストンバルブが
乾燥し結晶化された液体の残留物によって閉弁が妨げら
れる可能性が生じる長いポンプ休止期間の後であって
も、圧力室から吸い込み室への及びその逆の送給媒体の
望ましくない流れが効果的に阻止される。

最後に、今一つの実施例では、磁気コイルに供給する
電流を脈動する直流電流に変換する整流器が電流リード
線に組み込まれ、好ましくは、ポンプハウジングの電磁
コイルを取り囲む部分に収納されている。このことは、
静粛さと、接極子として動作するポンプピストンを介し
てのダイアフラムポンプを駆動する電流の節約とをもた
らす。電磁気的なダイアフラムの駆動のスイッチのオン
／オフが、一定量ずつ送られるべき液体が充填された消
費側のパイプあるいは容器に組み込まれ、そして、当該
液体に対する個々の要求に応えるパルス発生器により、
一般的に制御されることは言うまでもない。

本発明に係るピストン式ダイアフラムポンプの好適な
一実施例が、長手軸方向の断面として、約２対１の尺度
で添付図面に示されている。

例示されたピストン式ダイアフラムポンプは、その周
囲がハウジング内において締め付けて固定されたポンプ
ダイアフラム２により上側の吸い込みゾーン1'と下側の
圧力ゾーン1"とに分割され、また、ポンプ駆動機構を収
容している、複数の仕切られた小室を有するポンプハウ
ジング１を備えている。

吸い込みゾーン1'では、吸い込み室４がハウジングの
上側部分３とダイアフラム２との間に位置させられてい
る。吸い込み室４は、吸い込みバルブ−スプリング5,バ
ルブボール６及びそれに組み合わされるシール７とで成
る−と接続ソケット８とそれに接続される送りラインを
介して、一定量ずつ送られるべき液体用の貯蔵容器（不
図示）に接続されるように設定されている。それに加え
て、ハウジングの上側部分３は、その中での変位のため
に配設されたストローク調整ねじ９を収納している。ス
トローク調整ねじ９は、ハウジングの上側部分３に関し
て、Ｏ−リング10でシールされた状態でガイドされてい
る。更に、ストローク調整ねじ９は、装着されたＯ−リ
ング11と連繋してポンプピストンのストップ部としての
作用と、後でより詳しく説明するように、ピストンポン
プの端面と連繋して安全弁としての作用の両方を行う、
段付きの径を有するフロント端部9'を備えている。

下側のポンプゾーン1"では、ポンプ圧力室12の周囲を
取り巻くポンプチューブ13が設けられ、その上端部はハ
ウジングの中間部分14に固定的に結合されている。ハウ
ジングの中間部分14は、ポンプチューブ13の方に向かっ
てじょうごのように先細に形成されている。それは、ポ
ンプダイアフラム２と共に、チューブ13で囲まれた上述
の圧力室12に常時連通する付加的なポンプ圧力室12'を
取り囲んでいる。

軟鋼で成るポンプピストン15は、いかなるシールも設
けられることなく、ポンプチューブ13内において変位の
ためにガイドされている。その上端側15'では、ポンプ
ピストンは、ダイアフラム２にその中心部を通って固定
的に結合されている。この固定的な結合は、ポンプピス
トンの端部15'にねじ込まれるように設定されるととも
にそれを越えて突出し、そして、ポンプピストン15の図
示された非作動位置では、ストローク調整ねじ９のフロ
ント端部9'とストローク調整ねじ９上にあるＯ−リング
11とを取り囲み、従って、安全弁として働くブッシング
16によってもたらされる。

ポンプピストン15は、それを図示された非作動位置に
保とうとするリターンスプリング17の影響下にある。ピ
ストン15は、更に、その全長に渡って伸長し、その上端
側ではバルブボール19及びリターンスプリング20で成る
ピストンバルブがダイアフラム２のすぐ近辺に組み付け
られた長手方向の孔18を備えている。ピストン15の長手
方向の孔18内に組み込まれたアバットメント21が、二つ
のスプリング17及び20に対する支持部として作用してい
る。それを通じて、ダイアフラム圧力室12'が、長手方
向の孔18、従って圧力室12に常時連通する横方向通路22
が、ピストンバルブボール19の直下方でピストンに加工
されている。従って、室12及び12'は比較的大容積の一
つの共通したポンプ圧力室を形成している。

ポンプ圧力室12は、ポンプチューブ13に固定的に結合
され、そして、スプリング24とバルブボール25とで成る
ポンプ圧力弁を収納する閉塞エレメント23でその下端部
が閉塞されており、ポンプ圧力弁は、閉塞エレメント23
内で消費側に導く圧力ライン26を開閉可能にしている。

ポンプチューブ13の周囲には、電流によって対応した
励磁が行なわれると、各媒体を送給するために、ポンプ
ピストン15を、それに作用するリターンスプリング17の
力に抗して駆動可能とする磁気コイル27が直接に配設さ
れている。磁気コイル27は、その外側に２個の電流ター
ミナル30を備えたハウジングの一部分29によって反対側
が取り囲まれた樹脂製のジャケット28で取り囲まれてい
る。それ自体は公知の整流器（不図示）が、磁気コイル
27への電流リード線においてハウジング29に収納されて
おり、磁気コイル27に供給される電流を脈動する直流電
流に変換している。

もし、磁気コイル27が、消費側の近辺にあり、一定量
ずつ送られるべき液体に対する要求をモニタするパルス
発生器（不図示）による電流で励磁された場合には、ポ
ンプピストン15及びそれに固定的に結合されたダイアフ
ラム２は図における下方に移動させられ、その結果、一
方では、液体が共通の圧力室12,12'から圧力弁25を通じ
て消費ラインに送給され、他方では、吸い込み室４は、
そのとき開く吸い込みバルブ６を介して、ダイアフラム
２を通り抜けて一定量ずつ送られるべき液体の量に対応
する量の液体で再び満たされる。ピストンバルブ19は、
ダイアフラム及びピストンの上述の動作の間は閉じてい
る。十分な量の液体が投与された後、電磁駆動のスイッ
チがオフされた際には、ポンプピストン15及びそれに固
定的に結合されたダイアフラム２は、図に示された非作
動位置に復帰する。この復帰動作中、吸い込みバルブ６
及び圧力弁25は閉じているが、ピストンバルブ19は開い
ており、その結果、液体が吸い込み室４から共通の圧力
室12,12'へ流れ込むことができる。スプリング17の影響
下でのこの復帰動作の終了近くでは、ピストンポンプの
端部15'にねじ込まれた固定ブッシング16は、ストロー
ク調整ねじ９上にあるストップ端部9'のＯ−リング11を
越えて移動する。このことが、吸い込み室４と圧力室12
及び12'とので間での付加的なそして効果的なシールを
もたらし、それは、例えば結晶化された液体残留物の存
在により、ピストンバルブ19並びに他の２つのバルブ６
及び25がもはや有効に閉弁しないときに特に重要であ
る。

フロントページの続き (72)発明者 クライン、ヨアヒム ドイツ連邦共和国、デー−83377、バッ チェンドルフ、ノイミュラーシュトラー セ13番 (56)参考文献 特開 昭52−143502（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−83908（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−88212（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−31317（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭43−7981（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 43/00 - 47/14

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ圧力室（12）を取り巻くポンプチュ
   ーブ（13）内に変位可能にガイドされるとともに、ポン
   プチューブの周囲を取り巻く磁気コイル（27）によって
   リターンスプリング（17）の力に抗して電磁的に駆動さ
   れるように設計されたポンプピストン（15）と、片側が
   ポンプ吸い込み室（４）に面するように、吸い込み側で
   ポンプピストンに固定的に結合されるとともに、その周
   囲がポンプハウジング（１）内に締め付けて固定され、
   圧力室（12）を吸い込み室（４）に連通させる全長にわ
   たる長手方向の孔を備えて形成されたポンプピストン
   （15）によって中心部が移動させられるポンプダイアフ
   ラム（２）とを備え、ポンプピストンは、更に、長手方
   向の孔に組み込まれたピストンバルブ（19）を備えてい
   る、液体、とりわけ界面活性剤，湿潤剤あるいは同種の
   ものを一定量ずつ送給するためのピストン式ダイアフラ
   ムポンプであって、ポンプダイアフラム（２）の吸い込
   み室（４）から離れた側に設けられた作動室が、ポンプ
   ピストン（15）のピストンバルブ（19）の背面側にある
   横方向通路（22）を通じて、ポンプチューブ圧力室（1
   2）に通じるピストンを貫通した長手方向の孔（18）に
   常時接続された追加的な圧力室（12'）として働くこと
   を特徴とするピストン式ダイアフラムポンプ。
2. 【請求項２】上記ピストンバルブ（19）は、ポンプダイ
   アフラム（２）を貫通する側のポンプピストンの端部
   （15'）のすぐ近くに設けられる一方、横方向通路（2
   2）は、ポンプピストンの上記端部のすぐ背面側に最も
   好適に設けられることを特徴とする請求の範囲第１項記
   載のポンプ。
3. 【請求項３】ポンプハウジング（１）が、横方向通路と
   ダイアフラム圧力室（12'）とを取り囲む領域（14）
   で、ポンプチューブ（13）の方に向かって、じょうごの
   ように先細に形成されていることを特徴とする請求の範
   囲第２項記載のポンプ。
4. 【請求項４】一つのシール（11）を備えたポンプピスト
   ンのストップ部が、ハウジングのポンプ吸い込み室
   （４）を取り囲む部分（３）において好適に設けられ、
   リターンスプリング（17）によってもたらされるポンプ
   ピストン（15）のストップ位置において、吸い込み室
   （４）から圧力室（12,12'）を分離して両室間における
   送給媒体の流れを阻止するための安全弁として働くこと
   を特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一
   に記載のポンプ。
5. 【請求項５】上記ポンプピストンのストップ部が、調整
   のためにハウジング（３）内に取り付けられたストロー
   ク調整ねじ（９）のフロント端部（９）−ポンプピスト
   ン（15）に対面する−によって形成され、当該フロント
   端部は、径について段付きであり、シールとしてのＯ−
   リング（11）を備えるとともに、ポンプピストン（15）
   の端面（15'）からそのストップ位置へシールされた状
   態で変位するように設定されていることを特徴とする請
   求の範囲第４項記載のポンプ。
6. 【請求項６】ねじが螺設されたブッシング（16）が、ポ
   ンプダイアフラム（２）を貫通するとともにダイアフラ
   ム（２）をポンプピストン（15）上に固定する、ポンプ
   ピストン（15）の端部（15'）に設けられ、ポンプピス
   トン（15）は、その休止状態あるいはストップ位置にお
   いて、ブッシング（16）によりストローク調整ねじ
   （９）のフロント端部（9'）を越えて突出していること
   を特徴とする請求の範囲第５項記載のポンプ。
7. 【請求項７】磁気コイル（27）に供給する電流を脈動す
   る直流電流に変換する整流器が、磁気コイル（27）への
   電流リード線に組み込まれていることを特徴とする請求
   の範囲第１項から第６項のいずれか一に記載のポンプ。
8. 【請求項８】上記整流器は、ポンプハウジングの電磁コ
   イル（27）を取り囲む部分（29）に収納されていること
   を特徴とする請求の範囲第７項記載のポンプ。