JP5519082B2 - プランジャー式水ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、容積式液圧ポンプに関し、具体的には、プランジャー式水ポンプに関し、更に具体的には、全水潤滑超高圧プランジャー式水ポンプに関する。

世界のエネルギー危機の出現及び人間の環境保護意識の向上に従い、且つ水媒介自身の有する特殊な物理化学特性により、水液圧技術は、多くの分野（例えば、水中作業、有人潜水器浮力調節等）で油圧システムが比べられない長所を有するようになり、これによって、水液圧技術が素早く発展してきた。

しかしながら、水の粘度が常用の液圧油の１／３０〜１／５０であるため、水膜を形成しにくく、潤滑性が悪いとともに、水、特に海水の腐食性が強いため、材料の選択上に制限があり、水圧素子の摩擦対の設計に困難をもたらしたので、油圧ポンプに対して、成熟した軸方向水圧ポンプの圧力が中高圧を主とし、圧力が主に１２〜２１ＭＰａである。

従来の技術における全水潤滑の海水／淡水ポンプは、ポートプレートを用いて流量分布し、その流量が１０Ｌ／ｍｉｎ〜１７０Ｌ／ｍｉｎであり、圧力が１４〜１６ＭＰａに達し、総効率が８２％より大きく、このシリーズのポンプの構造原理図は、図１に示すように、構造がコンパクトであり、摩擦対全体が水によって潤滑され、メンテナンスが便利である利点を有するが、このポンプには以下のような不足点が存在する。
１．最高動作圧力が１６ＭＰａであり、例えば、大深度（潜水深度が３０００メートルより大きい）有人潜水器浮力調節システムの要求のような特殊な場合のニーズに応えられなかった。
２．ポートプレートを用いて流量分布することになり、一方は汚染に敏感であり、開放型システムに適用されなく、他方は、高圧化後の容積効率を保証しにくかった。
３．スウォシュプレートシュー機構を用いて、プランジャーのシリンダー体に対する側方向力が大きく、高圧化後、この摩擦対の摩損が深刻になった。

圧力がより高い水圧ポンプは、常にクランク連接棒構造を用い、主な摩擦対が鉱油潤滑による油水分離構造を用いており、この構造の水圧ポンプが今国際において最も幅広く使用されている超高圧水ポンプの１つであり、例えば、従来の技術における三連式プランジャーポンプが挙げられ、圧力範囲が５５〜２７５ＭＰａであった。しかしながら、この構造の水ポンプには主に以下のような問題が存在する。
１．回転速度が低く（１００〜５００ｒｅv／ｍｉｎ）、体積が大きく、パワーウェイトレシオが低いとしており、回転速度を向上させると、ポンプの体積を低減させることができるが、水室と潤滑油室との間の密封部品の発熱がひどくなり、失効しやすく、特に高圧の場合に、この情況がより深刻になるとともに、潤滑油室を密閉する油液も不順調な放熱によって温度が高くなって、油液の変質を引き起こしてしまった。
２．油を用いて潤滑を行う必要があるため、必然的に油汚染をもたらすことになり、なお、深海環境に用いる場合に、圧力補償装置を加える必要があり、その全体構造が複雑になった。

本発明の実施例は、摩擦対全体の水潤滑を実現でき、超高圧動作条件下で、このポンプが高い容積効率とパワーウェイトレシオを有することを保証するとともに、高速重負荷条件での摩擦対の摩擦摩損を低減させ、ポンプの使用寿命を延長させるプランジャー式水ポンプを提供することを目的とする。このポンプは、海水又は淡水を動作媒介とすることが適宜であり、その他の低粘度流体を動作媒介とすることも適宜である。

本発明の実施例によって提供するプランジャー式水ポンプは、ポンプ主体、回転ユニット及びプランジャー流量分布ユニットを含み、このポンプ主体は、チャンバー、水ポンプ入口及び水ポンプ出口を含み、この回転ユニットは、回転主軸を含み、このポンプ主体内に設けられ、このプランジャー流量分布ユニットは、このポンプ主体内に設けられ、平弁部材、プランジャーシュー部材及び支持弁部材を含み、このプランジャーシュー部材は、このチャンバー内に設けられ、このチャンバーを互いに独立した高圧室、低圧室及び潤滑室に分け、この支持弁部材は、低圧室に流体連通され、この平弁部材は、高圧室に流体連通され、この回転ユニットは、この潤滑室内に設けられ、流通路及び支持弁部材を介してこの低圧室に流体連通され、このプランジャーシュー部材は、この回転主軸の駆動によって、往復運動を行って、この平弁部材とこの支持弁部材との協同的な動作を促進して、この平弁部材が水ポンプ入口と水ポンプ出口によって吸水と排水動作を行うようにするとともに、この支持弁部材がこの回転ユニットに流体潤滑を提供するようにした。

本発明の好適な実施例によれば、この平弁部材は、一体的に設置される吸入弁及び押出弁を含み、この吸入弁の入口がこの水ポンプ入口に流体連通され、この押出弁の出口がこの水ポンプ出口に流体連通され、この吸入弁の出口がこの押出弁の入口に流体連通された。

本発明のもう１つの好適な実施例によれば、この回転ユニットは、この回転主軸に順次に設けられるリターンスプリング、復帰プレート及びスウォシュプレートを更に含み、このプランジャーシュー部材は、階段プランジャー、連接棒及びシューを含み、この連接棒は、球状ヒンジ対により両端でそれぞれこの階段プランジャーとこのシューに可動に接続され、このチャンバー内にプランジャー通路が更に設けられ、この階段プランジャーは、片端が摺動可能にこのプランジャー通路内に設置され、この復帰プレートは、片側がこのリターンスプリングに接触し、他側がこのシューに接触し、このリターンスプリングの作用によって、このシューの底部をこのスウォシュプレートの表面に密着させて、このスウォシュプレートの回転運動をこのシュー、この連接棒を介してこの階段プランジャーまでに伝達させて、このプランジャー通路内におけるこの階段プランジャーの往復運動を促進し、この階段プランジャーの小直径端及び大直径端がそれぞれこのプランジャー通路との間に互いに独立したこの高圧室及びこの低圧室を形成した。

本発明の更に１つの好適な実施例によれば、このプランジャーシュー部材は、このプランジャー通路内に設置される階段プランジャーカバーを更に含み、この階段プランジャーがこの階段プランジャーカバー内に設けられ、この階段プランジャーカバーに摺動可能に直接接触した。

本発明の更に１つの好適な実施例によれば、この階段プランジャーは、その表面に設けられる凹みと、径方向に設置される、この高圧室に流体連通されるダンピング孔とを含み、この凹みがこのダンピング孔に連通された。

本発明の更に１つの好適な実施例によれば、このスウォシュプレートの、このシューの底部に接触するこの表面に高分子材料耐摩耗層が嵌め込まれ、この高分子材料耐摩耗層がＰＥＥＫ又はテフロンであってよい。

本発明の更に１つの好適な実施例によれば、この連接棒とこの階段プランジャーとが形成した球状ヒンジ対の球頭端は、２つの半球リングを用いて係止され、この半球リングの表面にねじ山が加工され、この半球リングとこの階段プランジャー又はこの連接棒との間がねじ山で接続された。

本発明の更に１つの好適な実施例によれば、この支持弁部材は、支持吸入弁及び支持押出弁を含み、この低圧室は、この支持吸入弁の出口及びこの支持押出弁の入口に流体連通され、この回転ユニットは、この回転主軸と協力する軸方向摺動軸受及び径方向摺動軸受を更に含み、この回転主軸及びこのポンプ主体の内部のそれぞれに、対応的に、この支持押出弁がこの軸方向摺動軸受及び径方向摺動軸受との流体連通を保持するようにして、この軸方向摺動軸受及びこの径方向摺動軸受に対する潤滑及び支持を実現する流体通路が設置された。

本発明の更に１つの好適な実施例によれば、このプランジャーシュー部材のシューの底部に、この低圧室に流体連通される階段形の支持室が設けられ、この回転ユニットは、このポンプ主体の内部に設けられるダンパーを更に含み、この軸方向摺動軸受の片端面に、このダンパーに流体連通されるリング形溝が設けられ、このダンパーがこのポンプ主体の内部に設置される流通路によりこの支持押出弁の出口に流体連通された。

本発明の実施例は、以下のような技術効果を含むが、これらに限られない。
１．この水ポンプの摩擦対全体が動作媒介水により潤滑されて、ポンプの体積を低減させるとともに、ポンプ動作で発生した熱を動作媒介によって持ち去り、このポンプの低い熱平衡温度を保証し、全水潤滑によってこのポンプが定期な潤滑油の交換が不要になり、メンテナンスを簡単にし、使用コストを低減させ、同時に潤滑油の脱出による環境汚染を解決したことになり、環境に優しい特点を有する。
２．階段プランジャーと階段プランジャーカバーとの間に形成された２つの密閉収容室それぞれは、互いに独立した平弁部材と支持弁部材に連通されて、超高圧ポンプが吐出した高圧水と静圧支持及び潤滑のための低圧水とが互いに独立するようにし、超高圧水ポンプの超高圧条件での容積効率及び摩擦対高速重負荷条件での流体支持と潤滑を保証した。
３．動静圧混合流体支持によって、高速重負荷条件下で、摺動軸受が水潤滑動作状態で発生した深刻な摩擦摩損問題を解決し、高圧水ポンプの全水潤滑を実現した。全水潤滑超高圧水ポンプは、環境にやさしく、メンテナンスが便利である長所を有し、特に深海に用いる場合に、油水分離の高圧水ポンプに比らべて、圧力補償器を増設する必要がなく、構造を簡単にし、信頼性を向上させた。
４．スウォシュプレート連接棒の駆動構造形式によれば、プランジャーの階段プランジャーカバーに対する側方向力を低減させて、この摩擦対の摩損を低減させた。
５．階段プランジャーは、超高圧条件下で、連接棒の球頭とプランジャー及びシュー対との間の接触圧を低減させ、シューの流体支持面積を増加させることができ、シューとスウォシュプレートとの間の流体支持及び潤滑性能を向上させた。
６．プランジャーに位置する球形凹みは、細小なダンピング孔により高圧室に連通され、プランジャーと階段プランジャーカバーとの間にダブルダンピング効果を形成させ、プランジャーの固着を防止するとともに、両者間の直接摩損を低減させた。プランジャーの表面の凹みは、協力面の接触応力を低減させ、砥粒運動を制限し、局部動圧支持を形成する作用を有し、これによって、高速重負荷条件でのプランジャー対の摩損問題を解決し、超高圧ポンプの使用寿命を向上させた。
７．平弁は、吸入弁と押出弁が一体になった全体部材形式であり、メンテナンスの場合に部材を素早く交換でき、メンテナンス時間を短縮させた。平弁は、球弁構造を用いるとともに、硬軟結合密封形式を用い、弁座がＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）、弁芯がセラミックであり、構造がコンパクトであり、高圧条件での密封信頼性を向上させるとともに、弁芯と弁座との間の衝突音を低減させたことになり、これによって、ポンプの騒音全体を低減させた。弁芯として、エンジニアリングセラミックを用い、セラミックが金属に比べて硬度が高く、密度が小さい特点を有するため、キャビテーション抵抗の能力を向上させるとともに、弁芯の重量を低減させ、流量分布の応答特性を向上させ、平弁の遅延時間を低減させたことになり、これによって高速での容積効率を向上させた。

本発明の実施例における技術方案を詳しく説明するために、以下、実施例の記載は要する図面を簡単に説明するが、明らかに、以下に記載の図面はただ本発明のある実施例であり、当業者にとって、創造的労働をしないで、これらの図面によりその他の図面を取得できる。
図１は従来の技術におけるプランジャーポンプの構造原理図である。 図２は本発明の実施例によるプランジャー式水ポンプの構造模式図であり、図２ａは高圧室容積が最小である場合に対応する状態を示し、図２ｂが高圧室容積が最大である場合に対応する状態を示す。 図３は図２に示すプランジャー式水ポンプの平弁部材の構造模式図である。 図４は図２に示すプランジャー式水ポンプのプランジャーシュー部材の構造模式図である。 図５は図４に示すプランジャーシュー部材の半球リングの構造模式図である。 図６は図４に示すプランジャーシュー部材の階段プランジャーの局部構造模式図であり、具体的には、固着防止のダンピング構造を示す。

以下、図面と実施例を参照しながら本発明を更に説明する。

本発明の実施例によるプランジャー式水ポンプの構造模式図は図２に示す。このプランジャー式水ポンプは、ポンプ主体、回転ユニット及びプランジャー流量分布ユニット等のモジュールを含む。このポンプ主体は、チャンバー、水ポンプ入口及び水ポンプ出口を含む。この回転ユニットは、回転主軸１を含む。このプランジャー流量分布ユニットは、主に、プランジャーシュー部材２３、平弁部材１３及び支持弁部材を含む。この支持弁部材は、支持吸入弁１７及び支持押出弁１８を含む。このプランジャーシュー部材２３は、このチャンバー内に設けられ、このチャンバーを互いに独立した高圧室１６、低圧室１９及び潤滑室２８に分けて、この支持弁部材は、この低圧室１９に流体連通され、この平弁部材１３は、この高圧室１６に流体連通され、この回転ユニットは、この潤滑室２８内に設けられ、流通路及びこの支持弁部材を介してこの低圧室に流体連通された。

図に示すように、ポンプ主体は、主に、端蓋１０、シリンダー体９及びハウジング３を組み合わせて構成された。シリンダー体９は、片端がハウジング３に接続され、他端に端蓋１０が設けられ、端蓋１０、シリンダー体９及びハウジング３内の空室により上述したチャンバーを形成した。回転主軸１は、シリンダー体９とハウジング３によって構成された潤滑室２８内に固定された。回転主軸１を中心として同一の円周に沿って複数のプランジャー流量分布ユニット（一般的には、３つ〜７つであり、具体的な数量は、異なる使用環境の水圧ポンプ流量脈動に対する異なる要求に応じて決める）が均一に分布された。以下、具体的な構造及び動作過程を詳しく説明する。

後端蓋１０は、左端面に、それぞれが超高圧水ポンプの入口と出口である２つのねじ山孔が加工され、右端面に、通流孔１１とリング形通流溝１４が加工された。後端蓋１０の径方向に、プランジャー流量分布ユニット数に相当する階段孔が均一に分布され、階段孔の外側に、平弁部材１３の装着と固定のためのねじ山が加工され、平弁部材の装着後、平弁部材１３が液圧力循環の作用で弛むことを避けるように、ロックナット１２を装着して平弁部材１３をデッドロックして、この海水／淡水ポンプの水中使用時の信頼性を向上させた。

平弁部材は、図３に示すように、弁体２７、吸入弁及び押出弁を含み、吸入弁の入口がリング形通流溝１４により水ポンプ入口に連通され、吸入弁の出口が押出弁入口に連通され、押出弁の出口が水ポンプ出口に連通された。図において、弁体２７の上部分に押出弁を装着し、下部分に吸入弁を装着した。押出弁は、上から下まで順次に押出弁ロックナット３５、押出弁スプリング３４、押出弁弁芯３３、押出弁弁座３２であり、吸入弁は、上から下まで順次に吸入弁スプリング３１、吸入弁弁芯３０、吸入弁弁座２９、吸入弁ロックナット２８であった。押出弁と吸入弁との接続目は、吸入弁の出口も押出弁入口もとした。吸入弁と押出弁を部材の形式に設計し、メンテナンスの場合に平弁部材の全体交換ができ、故障の平均修復時間ＭＴＴＲ（Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｒｅｐａｉｒ，平均修復時間）を低減させ、現場のメンテナンス性を向上させた。

平弁部材は、径方向配置を用いて、水ポンプの軸方向寸法を低減させ、パワーウェイトレシオを向上させた。平弁の密封形式は、球弁を用いると共に、硬軟組合せを用い、弁座がＰＥＥＫ、弁芯がセラミックであり、構造がコンパクトであり、高圧条件での密封信頼性を向上させるとともに、弁芯と弁座との間の衝突音を低減させたことになり、これによって、水ポンプの騒音全体を低減させた。弁芯としてセラミックを用い、セラミックは、金属に対して、硬度が高く、密度が小さい特点を有するため、キャビテーション抵抗能力を向上させるとともに、弁芯の重量を低減させることに役立ち、平弁の応答特性を向上させ、平弁の遅延時間を減少させ、これによって高速での容積効率を向上させた。

シリンダー体９には、水ポンプ入口と潤滑室とを連通させるように、流通路８が加工された。シリンダー体９には、軸方向に沿ってプランジャーに連通される階段孔が加工され、径方向にプランジャー流量分布ユニット数の２倍の階段孔が分布され、２つが一組になって軸方向階段に連通された。軸方向階段孔内に階段プランジャーカバー７が装着され、各組の径方向に分布された階段孔がそれぞれ支持吸入弁１７と支持押出弁１８を装着するためのものであり、支持吸入弁１７の入口が流通路１５を通し、後端蓋のリング形通流溝１４が超高圧海水水ポンプの入口に連通された。図４に示すように、階段プランジャーカバー７内に階段プランジャー部材２３が装着された。階段プランジャー部材２３は、階段プランジャー３６、半球リング３８、連接棒３７及びシュー３９を含む。連接棒３７には、細長いダンピング孔が加工されてシュー３９の底部支持室４２に連通され、支持室４２が複数級階段形構造であった。階段プランジャーの大きい直径端に、底部にボールソケットが加工された階段形ねじ山孔を有する。プランジャー部材２３のそれぞれは、２つの半球リング３８を有し、図５に示すように、両者について、事前に外ねじ山とボールソケットが加工された部品を切って２つの部品になり、その外ねじ山がプランジャーの内ねじ山と協力し、ボールソケットが連接棒の球頭と協力した。連接棒３７の両端は、大きさが異なる球頭であり、小球頭をプランジャー内のボールソケットと協力させ、そして一対の半球リングを階段プランジャー３６のねじ山内にねじ込んで、連接棒を階段プランジャー３６に接続させ、両者の間に球状ヒンジ対を形成した。この構造は、常用のロールプレス法で連接棒の小球頭とプランジャーを装着する場合にプランジャーの表面で発生する塑性変形を避け、プランジャーの表面とプランジャー孔との間の協力精度を向上させ、密封性と摩擦性能とをともに向上させた。連接棒の大球頭がシューのボールソケットと協力することになり、ロールプレス成型により両者を接続して、球状ヒンジ対を形成することができた。階段プランジャー３６は、図６に示すように、小さい直径端の表面に球形凹み４１と細小なダンピング孔４０が加工された。

スウォシュプレート連接棒式駆動構造は、主に、階段プランジャー３６と階段プランジャーカバー７との間の側方向力及び階段プランジャー３６が受けた曲げモーメントを低減させた。プランジャーの小直径端と階段プランジャーカバー７との間の収容室が高圧室１６であり、この室の圧力水が端蓋に位置する平弁により水ポンプ出口に連通されて、超高圧圧力水を吐出したが、プランジャーの大直径端と階段プランジャーカバー７との間に、シュー３９とスウォシュプレートとの間の静圧支持を実現するように、シュー３９及び支持室４２に連通される低圧室１９が形成され、静圧支持とシュー３９の底部の複数級階段構造の支持室４２が発生した動圧支持とが共同で作用してシューとスウォシュプレートとの間の支持性能を向上させ、支持するための水媒介がシュー３９とスウォシュプレートとの軸方向の間隙を通して潤滑室２８（図２に示す）に流入し、潤滑室がポンプ入口に連通された。低圧室１９は、支持吸入弁１７の出口と支持押出弁１８の入口にも連通され、支持押出弁１８により軸方向摺動軸受６、径方向摺動軸受５及び２０に圧力支持を提供して、動静圧混合支持及び潤滑を実現した。階段プランジャー３６の表面の球形凹み４１は、細小なダンピング孔４０及び階段プランジャーの頭部にある一列の凹みにより高圧室１６に連通され、階段プランジャー３６と階段プランジャーカバー７との間にダブルダンピング効果を形成させて、超高圧ポンプの容積効率を向上させるために階段プランジャーカバー７と階段プランジャー３６との隙間を低減することによるプランジャーの固着問題を解決するとともに、両者間が直接接触する確率を低減させた。これらの凹みは、協力面の接触応力を低減させ、砥粒運動を制限した上に、局部動圧支持を形成した。連接棒機構、二級ダンピング、表面外観設計等の方法によって、高速重負荷条件でのプランジャー対の摩損問題を解決した。

回転主軸１の左端は、径方向摺動軸受２０によりそれぞれシリンダー体９に接続され、右端は、軸方向摺動軸受６と径方向摺動軸受５によりハウジング３に接続されるとともに、機械密封２を通してハウジング３から伸びだした。軸方向摺動軸受６の左端面にリング形溝と球形凹みが加工され、リング形溝がダンパー４に連通され、ダンパー４がハウジング３上の流通路２６により支持押出弁１８の出口に連通され、ダンパー４により軸方向摺動軸受６の支持圧力を負荷に応じて変化させることができる。回転主軸１に流通路２７が加工されて、圧力水を軸方向摺動軸受６の内側を介して径方向摺動軸受５及び２０までに流させることができ、圧力支持、潤滑及び冷却を提供し、潤滑及び冷却のためのこの部分の水媒介は、軸方向摺動軸受６及び径方向摺動軸受５と２０によりハウジング３とシリンダー体９とからなる潤滑室２８に流入し、シリンダー体において潤滑室に連通される流通路８を介してポンプの入口に流れた。径方向摺動軸受５及び２０を偏心の構造に設計し、媒介水の作用で、動圧を形成して、動圧力混合支持及び潤滑を実現した。回転主軸１に、側面と回転主軸とが一定の傾角（７〜１５度）となるスウォシュプレート２４を加工し、スウォシュプレートの左側に高分子材料（例えば、ＰＥＥＫ、テフロン）を嵌め込み、高分子材料をシューに直接接触させ、両者の摩擦特性を向上させた。

この超高圧水ポンプの動作過程は以下のように実現される。回転主軸１が時計回り又は反時計回りに回転し、スウォシュプレート２４が回転主軸につれて回転した。リターンスプリング２１は、球状ヒンジ２５及び復帰プレート２２によって作用力をシュー３９に均一的に施し、シュー３９をスウォシュプレートに密着して摺動させた。階段プランジャー３６は、連接棒３７によってスウォシュプレート２４がシューに与えた作用力を受け、階段プランジャー３６が階段プランジャーカバー７において往復運動を行うようにした。スウォシュプレートは、限界位置、即ち高圧室１６の容積が最小（図２ａに示す）な位置に沿って、運動し始まる場合に、平弁部材１３の押出弁の弁芯３３が閉じた状態にあった。シュー３９は、復帰プレート２２のプレス力の作用によって、階段プランジャー３６を駆動して右に向かって運動させ、密閉した高圧室１６の容積が徐々に増加し、圧力が低減し、一定の値までに低減すると、吸入弁の弁芯３０は、入水口の圧力が高圧室１６内の圧力と吸入弁スプリングの作用力との総力より大きいので、吸入弁を開け、水が水ポンプ入口から吸入弁入口に入ってから、高圧室１６に流入し、吸水を実現した。スウォシュプレートは、図２ａに示す限界位置から１８０°を回した後、図２ｂに示す位置に達し、即ち高圧室１６の容積が最大になった場合に、この時の階段プランジャー３６は、全部が外に伸ばした状態にあった。回転主軸１は、続けて回転し、シュー３９は、スウォシュプレート２４の作用力を受け、プランジャー３９を押して左に向かって運動させ、高圧室１６の容積が徐々に低減し、高圧室内の圧力が高くなり、吸入弁を閉じるとともに、押出弁スプリング３４の作用力及び水ポンプ水口圧力の総力を克服し、押出弁芯３３を開け、高圧室１６内の高圧水を押出弁出水口を介して水ポンプ出口に流出させ、排水を実現した。回転主軸が一周回転すると、各プランジャーが吸水及び排水をそれぞれ一回行い、回転主軸の絶えない回転につれて、各プランジャーも連続的に吸水と排水の動作を独立的に完成し、これによってポンプが連続的に流量を吐出するようにした。回転主軸が３６０°回転する過程において、階段プランジャー３６と階段プランジャーカバー７が形成した低圧室１９も対応的に変化し、容積が大きくなった場合に、支持吸入弁１７により吸水し、容積が小さくなった場合に、一部の圧力水は、流通路により連接棒球状ヒンジ対内に流入し、そして連接棒を介してシュー３９の底部に流入して、シューを支持し、他方の一部の圧力水は、シリンダー体上の流通路２６を介してダンパー４に流入し、ダンパー４を介して軸方向摺動軸受６のリング形溝内に流入して、支持及び潤滑の作用を果たした。軸方向摺動軸受６の内側から流出した圧力水は、回転主軸内の流通路２７によって、左右の径方向摺動軸受５及び２０に流入し、静圧支持を提供することに、径方向軸受自身の動圧支持を加えて、動静圧混合支持及び潤滑を実現した。

以上、本発明の好適な実施例を詳しく説明した。特に説明すべきなのは、以上の実施例が多種類の変型を有する。例えば、階段プランジャーカバー７を省略し、階段プランジャー３６をチャンバー内に対応するプランジャー通路内に直接放置してもよい。なお、図４に示すプランジャーシュー部材２３における階段プランジャー３６の大直径端がボールソケット構造であるが、連接棒３７と階段プランジャー３６の接続端を球頭に設置しており、実際の応用において、これに限られなく、球頭は、階段プランジャー上３６に設置されてもよく、対応的にボールソケットが連接棒に設置され、この場合に、半球リング３８と連接棒３７との間がねじ山で接続されることが必要である。なお、本発明実施例は、高圧全水潤滑水ポンプで説明したが、本発明はこれに限られなく、本発明実施例は、非全水潤滑の、さらに圧力がそれほど高くないプランジャーポンプに用いられてもよい。具体的には、請求項にカバーされる範囲を標準とする。

上述した実施例において、本発明をただ模式的に記載しており、当業者は、本特許出願を読んだ後、本発明の精神と範囲から脱離しないで本発明に対して各種の変化をしてよい。

１：回転主軸
２：機械密封
３：ハウジング
４：ダンパー
５：径方向摺動軸受
６：軸方向摺動軸受
７：プランジャーカバー
８：流通路
９：シリンダー体
１０：端蓋
１１：通流孔
１２：ロックナット
１３：平弁部材
１４：リング形通流溝
１５：流通路
１６：高圧室
１７：支持吸入弁
１８：支持押出弁
１９：低圧室
２０：径方向摺動軸受
２１：リターンスプリング
２２：復帰プレート
２３：プランジャーシュー部材
２４：スウォシュプレート
２５：球状ヒンジ
２６：流通路
２７：流通路/弁体
２８：潤滑室/吸入弁ロックナット
２９：吸入弁弁座
３０：吸入弁弁芯/吸入弁の弁芯
３１：吸入弁スプリング
３２：押出弁弁座
３３：押出弁弁芯/押出弁芯/押出弁の弁芯
３４：押出弁スプリング
３５：押出弁ロックナット
３６：階段プランジャー
３７：連接棒
３８：半球リング
３９：シュー
４０：細小なダンピング孔
４１：球形凹み
４２：支持室

Claims (10)

1. チャンバー、水ポンプ入口及び水ポンプ出口を含むポンプ主体と、
   回転主軸を含み、前記ポンプ主体内に設けられる回転ユニットと、
   前記ポンプ主体内に設けられ、平弁部材、プランジャーシュー部材及び支持弁部材を含むプランジャー流量分布ユニットと、を含み、
   前記プランジャーシュー部材は、前記チャンバー内に設けられ、前記チャンバーを互いに独立した高圧室、低圧室及び潤滑室に分け、前記支持弁部材は、前記低圧室に流体連通され、前記平弁部材は、前記高圧室に流体連通され、前記回転ユニットは、前記潤滑室内に設けられ、流通路及び支持弁部材を介して前記低圧室に流体連通され、
   前記プランジャーシュー部材は、前記回転主軸の駆動により往復運動を行って、前記平弁部材と前記支持弁部材との協同的な動作を促進して、前記平弁部材が水ポンプ入口と水ポンプ出口によって吸水と排水動作を行うようにするとともに、前記支持弁部材が前記回転ユニットに流体潤滑を提供するようにしたプランジャー式水ポンプ。
2. 前記平弁部材は、一体的に設置される吸入弁及び押出弁を含み、前記吸入弁の入口が前記水ポンプ入口に流体連通され、前記押出弁の出口が前記水ポンプ出口に流体連通され、前記吸入弁の出口が前記押出弁の入口に流体連通されたことを特徴とする請求項１に記載のプランジャー式水ポンプ。
3. 前記回転ユニットは、前記回転主軸に順次に設けられるリターンスプリング、復帰プレート及びスウォシュプレートを更に含み、
   前記プランジャーシュー部材は、階段プランジャー、連接棒及びシューを含み、前記連接棒が、球状ヒンジ対により両端でそれぞれ前記階段プランジャーと前記シューに可動に接続され、
   前記チャンバー内にプランジャー通路が更に設けられ、前記階段プランジャーは、片端が摺動可能に前記プランジャー通路内に設置され、
   前記復帰プレートは、片側が前記リターンスプリングに接触し、他側が前記シューに接触し、前記リターンスプリングの作用によって、前記シューの底部を前記スウォシュプレートの表面に密着させて、前記スウォシュプレートの回転運動を前記シュー、前記連接棒を介して前記階段プランジャーまでに伝達させて、前記プランジャー通路内における前記階段プランジャーの往復運動を促進し、前記階段プランジャーの小直径端及び大直径端がそれぞれ前記プランジャー通路との間に互いに独立した前記高圧室及び前記低圧室を形成したことを特徴とする請求項１に記載のプランジャー式水ポンプ。
4. 前記プランジャーシュー部材は、前記プランジャー通路内に設置される階段プランジャーカバーを更に含み、前記階段プランジャーが、前記階段プランジャーカバー内に設けられ、前記階段プランジャーカバーに摺動可能に直接接触したことを特徴とする請求項３に記載のプランジャー式水ポンプ。
5. 前記階段プランジャーは、その表面に設けられる凹みと、径方向に設置される、前記高圧室に流体連通されるダンピング孔とを含み、前記凹みが前記ダンピング孔に連通されたことを特徴とする請求項４に記載のプランジャー式水ポンプ。
6. 前記スウォシュプレートの、前記シューの底部に接触する前記表面に高分子材料耐摩耗層を嵌め込んだことを特徴とする請求項３に記載のプランジャー式水ポンプ。
7. 前記高分子材料耐摩耗層がＰＥＥＫ又はテフロンであったことを特徴とする請求項６に記載のプランジャー式水ポンプ。
8. 前記連接棒と前記階段プランジャー形成した球状ヒンジ対の球頭端は、２つの半球リングを用いて係止され、前記半球リングの表面にねじ山が加工され、前記半球リングと前記階段プランジャー又は前記連接棒との間がねじ山で接続されたことを特徴とする請求項３に記載のプランジャー式水ポンプ。
9. 前記支持弁部材は、支持吸入弁及び支持押出弁を含み、前記低圧室は、前記支持吸入弁の出口及び前記支持押出弁の入口に流体連通され、
   前記回転ユニットは、前記回転主軸と協力する軸方向摺動軸受及び径方向摺動軸受を更に含み、
   前記回転主軸及び前記ポンプ主体の内部のそれぞれに、対応的に、前記支持押出弁が前記軸方向摺動軸受及び径方向摺動軸受との流体連通を保持するようにして、前記軸方向摺動軸受及び前記径方向摺動軸受に対する潤滑及び支持を実現する流体通路が設置されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプランジャー式水ポンプ。
10. 前記プランジャーシュー部材のシューの底部に、前記低圧室に流体連通される階段形の支持室が設けられ、
    前記回転ユニットは、前記ポンプ主体の内部に設けられるダンパーを更に含み、前記軸方向摺動軸受の片端面に、前記ダンパーに流体連通されるリング形溝が設けられ、前記ダンパーが前記ポンプ主体の内部に設置される流通路により前記支持押出弁の出口に流体連通されたことを特徴とする請求項９に記載のプランジャー式水ポンプ。