JPH01500449A - 水中型の容積式ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水中型の容積式ピストンポンプ 発明の背景 本発明は、一般に、水中型の容積式ピストンポンプに関し、より詳しくは、少量 の液体を利用装置に吐出することに特別の応用可能性を備えた水中型の容積式ピ ストンポンプに関する。

少量の液体を搬送ドラムから利用装置に計量するために、ポンプを使用すること は周知である。例えば、本発明と承継人が同一の、米国特許出願節０６／　５［ ｉ６．３６３号（出願臼、１９８３年１２月２８日）には、一定の割合で液体パ ルスを吐出し、搬送ドラムから利用個所まで１日２〜３リツトルの化学物質を移 送するようにした、空気駆動されるダイヤプラムポンプが記載されている。利用 個所は、−例として、ガラス瓶に被覆するための被覆フードであってもよい。

このポンプの利点は、通常のボールチェックバルブを使用するポンプに通常見ら れる液漏れを防止する空圧作動弁を用いていることである。しかし、このポンプ が良好な結果をもたらすとしても、加工公差及び膜の品質の差によって、例えば ２０％の行程容積の差異が、別々の空圧駆動されるダイヤフラムポンプの間に存 在していることがありうる。

これらの欠点を克服するために、本発明と承継人が同一の、米国特許第３．１６ ８．１１７２号、第３．２５７．９５３号、第４，００８，００３号及び特に米 国特許第４，５３８，１４０号によって改良された容積式ピストンポンプが用い られている。

米国特許第４，５３６．１４０号の全体の開示は、引照によってここに本明細書 の一部分となる。この後者の米国特許によるポンプは、酸化錫又は他の金属酸化 物によってガラス瓶を被覆する際に用いられる液状有機金属化合物を圧送する上 で適合することがわかっている。

これらのポンプにおいて、圧送室は搬送ドラムの外部におかれ、流体入口からの ホースは搬送ドラム中に延長している。そのため、化学物質は該ドラムからホー スを経て圧送室中へと圧送される。しかし、米国特許第４．５３１３．１４０号 にも述べられているように、容積式ピストンポンプの１つの問題は、往復ピスト ンとシリンダ内側壁との間の製造公差を最もきつくした場合でも、ピストンとシ リンダ内側壁との間のスペースに化学物質が圧送室から定期的に移行することで ある。化学物質が三塩化モノブチル錫含有調合物のような腐食性物質である場合 には、わずかな液状化学物質が移行しただけでも、往復ピストンとシリンダ内側 壁との間に金属ヒドロキシ化合物が付着することとなる。この化合物は周囲空気 中の水蒸気と化学物質との反応によって生成されるものである。ピストンはこの 生成によってシリンダ中において固着され、装置を故障させる。

前記米国特許第４．５３６，１４０号においては、一定の油圧の別の油障壁をピ ストンとシリンダ内側壁との間に配することによって、これらの欠点を克服する ことが試みられている。しかし、このような障壁を用いた場合には装置が著しく 複雑化する。また、用途によってはシール油がポンプ作動を妨害する。

これらのポンプの別の問題は、ポンプに入る少量の空気が適切な作動を妨げて圧 送速度を低下させることである。より詳細には、流体中に含まれるガス、例えば 空気、水素、二酸化炭素その他が、ポンプ作動中の流体の攪拌又は圧力及び温度 の変化の結果として、シリンダ中にしばしば放出される。例として、成る流体は 液体フラクションとガスフラクションとに化学的に分離されることによって、攪 拌と温度及び圧力の変化のどちらか一方又は両方に応答し、他の流体は単に気化 し液体形から気体形に物理的に変化する。その結果として、気体から気泡が形成 され、これらの気泡がシリンダの圧送ヘッド中にトラップされることにより、ポ ンプの計量精度を低下させ、成る場合には流れを完全に閉止する。気泡は、一般 に、ピストンの凹部とシリンダの内側壁との間にトラップされる。

より特定的には、ポンプが全能力で作動していない場合、即ちピストンがその最 大の値よりも少ない程度で回動した場合、ピストンはその後退位置と伸長位置と の間のより小さな距離にわたって往復運動をする。従って、凹部の上端はピスト ンの往復運動の間常に排出ポートの上方にとどまっている。そのため、前記四部 とシリンダの内側壁との間に形成された気泡はポンプ作動の間残留し、ポンプ作 動を妨害する。明らかなように、ピストン行程が小さいほど、より多くのガスが 凹部中にトラップされることにより、ポンプの吐出量に対するトラップされたガ スの容積の割合を大きくする。換言すれば、ポンプはガスに対して敏感になる。

この問題により、最大能力よりも低い能力において作動するポンプはその流量を 数回変更しなければならない。

その場合、トラップされたガスはポンプの外部に流出し、その設定吐出量を回復 する。しかし、この能力の変更は時間がかかり、面倒である。例えば、瓶の被覆 用に流体を圧送するためにポンプを使用した場合、能力の変更によって高価な被 覆材の使用量が過大となったり瓶の被覆が不十分となったりする。

このように少量の空気がポンプに流入することによる問題は、米国特許出願第７ ４９．０［ｉ６号（出願日、１９８５年６月２６日）によって解決されており、 この米国特許出願の全体の開示は、引照によって、本明細書に一体化される。

発明の目的及び概要 従って、本発明の１つの目的は、シリンダ中においてのピストンの固着を防止す るようにした容積式ピストンポンプを提供することにある。

本発明の別の目的は、往復ピストンとシリンダ内側壁との間に金属ヒドロキシ化 合物が付着することを防止するようにした容積式ピストンポンプを提供すること にある。

本発明の更に別の目的は、障壁流体を使用する必要をなくした容積式ピストンポ ンプを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、シリンダ室中に所望しない気泡が形成されることを防 止するようにした容積式ピストンポンプを提供することにある。

本発明の１つの態様によれば、入口ボート及び排出ポートを備えている、液体中 に入れられるようにしたシリンダ手段と、該入口ポートから排出ポートに液体を 圧送するように該シリンダ手段中において回転可能及び往復運動可能に配され、 該入口ボート及び該排出ポートと交互に流体連通される凹部を備えているピスト ン手段と、該シリンダ手段中において該ピストン手段を回転可能且つ往復運動可 能に駆動するために駆動手段に回動自在に連結された回動組立体と、該回動組立 体を該ピストン手段に連結し、該ピストン手段が該液体中に位置された時に該回 動組立体及び該駆動手段が該液体と接触しないように位置されることを保証する ための延長手段とを有して成るポンプが提供される。

本発明の別の態様によれば、作用端部、入口ボート、排出ポート及び該排出ポー トと作用端部によって画定された作用室を備えている、液体中に入れられるよう にしたシリンダ手段と、該入口ボートから該排出ポートに液体を圧送するように 該シリンダ中において後退位置と伸長位置との間に回転可能及び往復運動可能に 配され、該入口ボート及び該排出ボートと交互に流体連通される凹部を形成した 自由端を備えているピストン手段と、該シリンダ手段中において該ピストン手段 を回転可能且つ往復運動可能に駆動するために駆動手段に回動自在に連結された 回動組立体と、該ピストン手段が該伸長位置にある時に該ピストン手段と該駆動 手段との間の角度と係わりなく前記凹部が前記作用室中に完全に位置されること を保証する保証手段と、該回動組立体を該ピストン手段に連結し、該ピストン手 段が該液体中に位置された時に該回動組立体及び該駆動手段が該液体と接触しな いように位置されることを保証するための延長手段とを有して成るポンプが提供 される。

本発明の前記の目的及び他の目的、特徴並びに利点は添付図面を参照とした以下 の詳細な説明によって一層明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例による水中型の容積式ピストンポンプを示す部分的な 縦断面図、 第２図は第１図のポンプの、一部は想像線によって示した平面図、 第３図は第１図のポンプのピストン−シリンダ端の部分断面図である。

好適な実施例の詳細な説明 図面を参照して、最初に第１図を参照して詳細に説明すると、酸化錫又は他の金 属酸化物によってガラス瓶を被覆するために用いられる液状の有機金属化合物を 圧送するために例えば適当な、本発明の一実施例による水中型の容積式ポンプが 図示されている。

第１，３図に示すように、ポンプ１０は中空シリンダ１２を有し、このシリンダ は閉ざされた作用端部１４と、内孔１６を備えた反対側の端部１５とを偏えてい る。直径上に向い合った入口ポート及び排出ボート１８．２０は作用端部１４に 隣接してシリンダ１２中にそれぞれ形成されている。排出管連結部２２は排出ボ ート２０を包囲する関係において、シリンダ１２の外部に固着されており、吐出 しホース２４の一端を固着するためのカップリング２３を備えている。従って、 圧送すべき流体は排出ボート２０から吐出しホース２４に向って圧送される。作 用室２Ｂはシリンダ１２中に同様に形成してあり、作用端部１４とボート１８． ２０とによって画定され、ボート１８．２０と連通している。

ピストン２８は内孔１６を介してシリンダ１２中に回転可能及び往復運動可能に 配設してあり、自由端３０と被動端３２とを備えている。自由端３０は扁平な凹 部３４を有し、この凹部はピストン２８がシリンダ１２中において回転する時に ボート１８．２０と順次流体連通される。従って、凹部３４はボート１８．　２ ０間のダクトとして作用し、ボート１８．２０を順に交互に開放又は閉止する。

凹部３４はピストン２８０頂部にある作用室２６の部分と共働して、シリンダ圧 送室を形成し、この圧送室によって流体をボート１８．２０の間に圧送する。

ポンプ１０の他側には、出力駆動軸３８を備えた駆動モータ３６があり、この駆 動モータは基板４０上に取付けられている。電気ケーブル４２はケーブル保護ホ ース４４を通って延長しており、ホース４４はモータに動力を供給するためにモ ータ３Ｂのハウジングに連結されている。小さなボス４′＆を備えたカラー又は ヨーク４Ｂはボス４８及び駆動軸３８を通って延長するビンのような適宜の手段 によって駆動軸３８にキー止めされている。ヨーク４６はソケット５２を備えて いる。横方向に突出しているアーム即ち横アーム５４は軸５６の一端に固着して あり、このアーム５４の他端にはボールベアリング５８が固着されている。ボー ル５８はソケット５２中に受入られて自在式のボールソケット継手を形成する。

そのため、駆動軸３８が回転すると、軸５６は容積式ピストンポンプについての 前記米国特許に記載されているように周知の方法で回転し往復運動をする。

明らかなように、このボールソケット継手装置は軸５６に対する駆動軸３８の回 動を可能にする。周知のように往復運動の量（従って、シリンダ１２中のピスト ン２８の位置）は駆動軸３８が軸５Ｂに対して回動する角度に依存して変化する 。そのためポンプ行程はこの角度によって変化する。

例えば、駆動軸３８が軸５６に対ｌ、て最大限度回動すると、即ち、ポンプが最 大ポンプ行程で作動していると、ピストンはシリンダ１２中の後退位置と伸長位 置との間において最大距離にわたって往復運動をする。

本発明によれば、ピストン２８は延長軸６０によって軸５６に連結されているの で、モータ３Ｃはシリンダ１２中のピストン２８の回転と往復運動の両方を制御 する。ピストンコネクタ６１はピストン２８を延長軸６０に連結するために延長 軸６０の下端部に連結されている。この構成によれば、シリンダ１２及びピスト ン２８はドラム６４中の液体６２の底に沈められており、モータ３６及び組立体 の駆動端の関係する部材はドラム８４及び液体６２の外部に保持される。

これは、従来の技術によっては達せられなかった明確な利点を与える。詳細には 、シリンダ中の化合物は周囲の空気にさらされないでいないので、金属ヒドロキ シ化合物がピストンとシリンダ壁との間のスペースに形成される問題は克服され る。そのためピストンがシリンダ中に固着されることはない。また、従来の技術 においてのこれらの不利が克服されるので、米国特許第４．５３６．１４０号に 記載されたような油隙壁は不要となる。

第１図に示したように、延長軸６０は中空延長管６６により囲まれており、延長 管６６はシリンダ１２の上端部１５に下端部が封止状に固着されていると共に、 ドラム６４の外方に延長し、ブラケット６８に上端部が固着されている。基板４ ０もブラケット６８に固着されている。延長管６６はその下端部に通し孔７０を 、ドラム６４から延長している端部に通し孔７２を、それぞれ備えている。この ように吐出しホ−ス２４は下方の通し孔７０と延長管６６とを経て上部の通し孔 ７２から外方に延長し、そこでロックリング７６により延長管６６の外面に固着 したカップリング７４に連結されている。

また、延長管６６は別の１組の開ロア８を下端部に備えており、これらの開口は シリンダ１２への連結部よりも少し上方の位置に形成されている。従って、延長 管６６がシリンダ１２の上端部に封止されているため、ドラム６４の液体がなく なっても（又は液位がシリンダ１２の上方のレベルよりも下方となっても）、液 体はなおもピストン２８がシリンダ１２の外方に延長する個所に存在している。

このようにシリンダ１２の上端部に液体シールが形成され、（ドラム６４の交換 時以外は）空気又は水蒸気がポンプ中に侵入することはないため、ピストンとシ リンダ内側壁との間の金属ヒドロキシ化合物の生成が避けられる。そのため、ポ ンプの作動を妨害することのあるオイルシールは不要となる。また十分な油圧を 保つための装置も不要となる。

明らかなように、前記のシールを形成するに足る高さに開ロア８が形成され、ド ラム交換に際して液体のドレンも可能にする。

第１図に示すように、ドラム６４は延長管６６がそれを通って延長している通し 孔８０を上端部に備えており、延長管６６はこの点でドラム６４に固着されてい る。より詳細には、ドラム６４の通し孔８０はボントルねじ８２を有しており、 雄ねじを伺えたボントルキャップ８４はボントルねじ８２と係合して通し孔８０ のシールを与えるように、延長管６Ｂに対する包囲関係に配設されている。ロッ クソング８５はボントルキャップ８４の直上にボルト８Ｂによって延長管６６１ ；固着してあり、ロックリング８８はボントルキャップ８４の直下においてボル ト９０により延長管６６に固着されている。

このように、ボントルキャップ８４は延長管６６に固着されており、延長管６６ はドラム６４に固着されている。

管間止部材９２は延長管６６の上端部中に配設され、ポル）・８６によりこれに 固着されている。ボルト８Ｂは前述したようにロックリング８５を延長管６６に 固定するためにも用いられている。管間止部材９２は延長軸６０を通過させるた めの軸方向に延長する中心孔９４と、吐出しホース２４を通過させるための別の 軸方向に延長する開口９６を備えている。

やはり第１図に示したように、ブラケット板９８は延長管６６の上端部中にボル ト１００によって同軸的に固着されており、ボルト１００は延長管６６の外面に カップリング７４を固着するためにも用いられている。ブラケット板９８には駆 動ベアリング１０２が固着してあり、駆動ベアリング１０２は軸５６がその内部 において回転し往復運動をすることを許容するように軸５６を包囲している。

しかし、前述したように、流体中に含有されたガス、例えば空気、水素、二酸化 炭素その他はポンプ作動の間の流体の攪拌又は圧力及び温度の変化の結果として 、シリンダ１２のポンプ室中にしばしば放出される。そのため、放出されたガス は気泡を形成し、この気泡はシリンダ１２のポンプ室にトラップされることによ ってポンプ１０の計量精度を低下させ、成る事情の下では、特にポンプがその最 大能力よりも少ない能力の下に作動している場合、即ち駆動軸３８がその最大の 程度よりも小さな角度で軸５６に対して回動した場合には流れを完全に阻止する 。一般に、気泡は川魚によってその全体の開示が本明細書に一体化された前記同 一の承継人による米国特許出願により詳細に示されているように、ピストン２８ の凹部３４とシリンダ１２の内側壁との間にトラップされる。

前記米国特許出願はこの問題を克服するために、軸５６に対する駆動軸３８のど んな角度変位に対してもピストン行程を変更することなくピストン２８のシリン ダ１２中においての後退位置と伸長位置とをシフトさせる構成を提供する。その ため、流量を一定としてガスのトラップの問題が除かれる。

特定的には、第２図に示すように、基板４０は２つの細長いわずかに円弧状のス ロット１０４　、１０６を備えており、これらのスロットは延長軸６０及びピス トン２８の軸線に沿って延長する中心線１０ｇの全体的な方向に延長しており、 スロット１０４　、１０６は中心線１０８の両側に配置されている。

ヨーク４６及びモータ３６を固定した摩擦板１１０は２個のピボットビン１．１ ３　、１．１５　（第２図に破線によって示すンを有し、これらのピボットビン はそれぞれのスロット１０４　、１０６中に嵌合している。そのため、モータ３ ６を回動（これは、基板４０に固着したグリップ１１２を保持してモータ３６を 駆動させることにより達せられる）させると、前述のボールソケット継手によっ てヨーク４Ｂが軸５Ｂに対して相対的に回動する。そのためポンプ行程が変化す る。

このポンプ行程はグリッパ１１２に隣接したスケール１１４及び指針１１６によ って測定することができる。

一般に、ピボットビンｌ１３　、１１５の間の距離はヨーク４６の１回転の間に ボール５８の中心が経過する円の直径にほぼ等しい。

従来のポンプのシリンダ中の作用室に空気が侵入することに関連した前記の問題 は、以上に説明した構成によって避けられる。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、本発明はこの実施例以外 にもいろいろと変更して実施で。

きるので、前述した特定の構成は単なる例示に過ぎず、本発明を限定するもので はない。

手続補正書（自発） 昭和６詳８月３１日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．入口ポート及び排出ポートを備えている、液体中に入れられるようにしたシ リンダ手段と；前記入口ポートから前記排出ポートに液体を圧送するように前記 シリンダ手段中において回転可能及び往復運動可能に配され、前記入口ポート及 び前記排出ポートに交互に流体連通される凹部を備えている、ピストン手段と； 前記シリンダ手段中において前記ピストン手段を回転可能に且つ往復運動可能に 駆動するために駆動手段に回動自在に連結された回動組立体と； 前記回動組立体を前記ピストン手段に連結し、前記ピストン手段が前記液体中に 位置された時に前記回動組立体及び前記駆動手段が前記液体と接触しないように 位置されることを保証するための、延長手段と；を有して成るポンプ。
2. ２．前記シリンダ手段が作用端部及び他方の端部を有し、前記延長手段が前記回 動組立体を前記ピストン手段に連結するための延長軸と、前記延長軸を包囲する 中空延長管とを含み、前記延長管は前記シリンダ手段の前記他方の端部に封止関 係に連結されていて、前記液体の液位が前記シリンダの前記他方の端部の下方に 下降した時に前記シリンダ手段の前記他方の端部に液体シールを保つように前記 封止関係の連結から少し距離をおいて開口を備えている請求の範囲第１項記載の ポンプ。
3. ３．前記シリンダ手段の前記排出ポートに固着されたホース手段を更に有し、前 記延長管は前記ホース手段を前記延長管を経て通すために上端部の開口及び下端 部の開口を備えている請求の範囲第２項記載のポンプ。
4. ４．前記回動組立体が前記駆動手段に連結されて内部にソケットを備えているヨ ーク手段と、前記延長軸に連結されてこれからほぼ横方向に延長しているアーム 手段と、前記アーム手段に取付けられていて前記ソケットにはめ合されボールソ ケット装置を形成するボールとを有する請求の範囲第２項記載のポンプ。
5. ５．上端部に開口を備えたコンテナ中に前記液体が収容され、前記延長管を前記 コンテナに固着して前記延長管を前記コンテナの前記開口を経て延長させるため の手段が設けられている請求の範囲第２項記載のポンプ。
6. ６．前記固定手段がボンドルねじ装置を含む請求の範囲第５項記載のポンプ。
7. ７．作用端部、入口ポート、排出ポート及び前記排出ポートと前記作用端部によ って画定された作用室を備えている、液中に入れられるようにしたシリンダ手段 と；前記入口ポートから前記排出ポートに液体を圧送するように前記シリンダ手 段中において収縮位置と伸長位置との間に回転可能及び往復運動可能に配され、 前記入口ポート及び前記排出ポートに交互に流体連通される凹部を形成した自由 端を備えている、ピストン手段と；前記シリンダ手段中において前記ピストン手 段を回転可能に且つ往復運動可能に駆動するために駆動手段に回動自在に連結さ れた回動組立体と； 前記ピストン手段が前記伸長位置にある時に前記ピストン手段と前記駆動手段と の間の角度と係わりなく前記凹部が前記作用室中に完全に位置されることを保証 する保証手段と； 前記回動組立体を前記ピストン手段に連結し、前記ピストン手段が前記液体中に 位置された時に前記回動組立体及び前記駆動手段が前記液体と接触しないように 位置されることを保証するための、延長手段と；を有して成るポンプ。
8. ８．前記保証手段が前記ピストン手段に対する前記駆動手段の回動運動の間前記 駆動手段を案内して前記ピストン手段が前記伸長位置にある時に前記凹部が完全 に前記作用室中に位置されることを保証する案内手段を含む請求の範囲第７項記 載のポンプ。
9. ９．前記案内手段が、基板手段と、前記基板手段と前記駆動手段とのうちどちら か１つに形成された２つの長く多少円弧状のスロットとを有し、これらのスロッ トは前記ポンプの中心線の全体的な方向に前記中心線の両側に延長し、更に、前 記基板手段と前記駆動手段とのどちらか他方に配設された２個のピン手段を有し 、これらのピン手段は前記ピストンが前記伸長位置にある時に前記凹部が完全に 前記ピストン手段中に位置されるように前記ピストン手段に対する前記駆動手段 の回動運動の間前記駆動手段を案内するために前記２個のスロット中において延 長するようにした請求の範囲第８項記載のポンプ。
10. １０．前記シリンダ手段は前記作用端部と反対側の端部を有し、前記延長手段は 前記回動組立体を前記ピストン手段に連結するための延長軸と、前記延長軸を包 囲する中空延長管とを含み、前記延長管は前記シリンダ手段の前記反対側の端部 に封止関係に連結されていて前記液体の液位が前記シリンダの前記反対側の端部 よりも下方になった時に前記シリンダ手段の前記反対側の端部の液体シールを保 つために前記封止関係の連結よりも少し距離をおいて開口を備えている請求の範 囲第７項記載のポンプ。
11. １１．前記シリンダ手段の前記排出ポートに固定されたホース手段を更に有し、 前記延長管は前記ホース手段を前記延長管を経て通すことを許容するように上端 部の開口及び下端部の開口を備えている請求の範囲第１０項記載のポンプ。
12. １２．前記回動組立体が、前記駆動手段に連結されて内部にソケットを備えてい るヨーク手段と、前記延長軸に連結されてこれからほぼ横方向に延長しているア ーム手段と、前記アーム手段に取付けられていて前記ソケットにはめ合されボー ルソケット装置を形成するボールとを有する請求の範囲第１０項記載のポンプ。
13. １３．上端部に開口を備えたコンテナ中に前記液体が収容され、前記延長管を前 記コンテナに固着して前記延長管を前記コンテナの前記開口を経て延長させるた めの固着手段が設けられている請求の範囲第１０項記載のポンプ。
14. １４．前記固着手段がボンドルねじ手段を含む請求の範囲第１３項記載のポンプ 。