JPH0321757B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ダイアフラムポンプであつて、搬送
室を液体の満たされた圧力室に対して仕切る、ロ
ーリングダイアフラムとして構成されたダイアフ
ラムポンプと、該ダイアフラムポンプを操作する
ために前記圧力室と液圧貯蔵室との間のケーシン
グ本体の孔内でしゆう動可能な振動運動を行なう
液圧ピストンとを有しており、前記ダイアフラム
は、その外周縁がケーシング本体とポンプカバー
との間で固く緊締されていて、圧力室の内周壁に
よつて形成された外側の転動シリンダと内側の転
動シリンダとに沿つて交互に往復転動運動を行な
い、該内側の転動シリンダは、前記ローリングダ
イアフラムのための、圧力室内で軸方向しゆう動
可能な支持ピストンの外周面によつて形成されて
いて、この転動シリンダの端面はローリングダイ
アフラムの所属の区分に接続されている形式のも
のに関する。

従来の技術 公知のダイアフラムポンプにおいては、種種異
なる形式で支持された種種異なる形状のダイアフ
ラムが設けられているが、このダイアフラム形状
及び支持形式に基づいて最大許容搬送圧が規定さ
れる。

ダイアフラムがもつぱら液圧式に操作される形
式の高圧ダイアフラムポンプのためには、平らな
又は前変形可能なプレート状の扁平ダイアフラム
が使用されている。この扁平ダイアフラムは搬送
圧約250ボールまでの使用限界を有する合成樹脂
により成つているが又は搬送圧3000バールを越え
る使用限界をするメタルより成つている。

合成樹脂より成る扁平ダイアフラムを使用した
場合、メタルダイアフラムとは異なり、高い弾性
及びひいては大きい変異性が得られるという利点
があり、しかもこのような形式の合成樹脂扁平ダ
イアフラムは比較的小さい直径を有しているが効
率の同じピストンポンプと比較すればポンプヘツ
ドの直径はまだ著しく大きい。またピストンポン
プとダイアフラムポンプとの間の費用の差も相応
に大きい。

従つて、ダイアフラムポンプ、特に高い搬送厚
のためのダイアフラムポンプとにおいて、扁平ダ
イアフラムよりも変位性が大きくしかも直径の小
さいダイアフラムを使用できるようにすることが
望まれている。

ローリングダイアフラムとして構成されたダイ
アフラムを有する前記式のダイアフラムポンプは
すでに公知である。この公知のダイアフラムポン
プにおいては、ローリングダイアフラムが、圧力
室の壁によつて形成された外側の転動シリンダと
内側の転動シリンダとに沿つて交互に往復運動す
る。この内側の転動シリンダは、圧力室で軸方向
にしゆう動可能な、ローリングダイアフラムのた
めの支持ピストンの外周面によつて形成されてお
り、その端面はローリングダイアフラムの所属の
面区分に接続されている。

このような形式の公知のダイアフラムにおいて
は外側の転動シリンダと内側の転動シリンダとの
間の移行箇所にローリングダイアフラムのための
いわゆる液体支持部が設けられている。しかしな
がらこの液体支持部は、ローリングダイアフラム
が生じた圧力差に対して比較的敏感であり従つて
常に十分な支持部分を必要とするということを考
慮していない点が欠点である。これは特に、ピス
トン吹込み行程の最後におけるローリングダイア
フラムの後ろの制限装置にもあてはまる。それと
いうのは、この後ろの制限位置には一般にポンプ
の漏らし弁を介しての漏れ補償及び場合によつて
は排気若しくはガス抜きも行なわれるからであ
る。このようなポンプの後漏らし状態において
は、ローリングダイアフラムを申し分ない形式で
支持するか若しくは適当な箇所に当てつける必要
がある。それというのは漏らし弁は、液圧室と搬
送室との間に十分な圧力差が形成された時に始め
て応答するからである。しかしながらこれは、ロ
ーリングダイアフラムが申し分なく支持されてい
ない時にはローリングダイアフラムが比較的強い
負荷を受けるということを意味する。極端な場
合、後ろの制限位置におけるダイアフラムに、ポ
ンプの完全な搬送圧、例えば350バールに相当す
る圧力差が作用する。このような高い圧力差は、
例えばポンプが静止している場合にわずかな漏れ
によつてポンプ作業室内の送り出し弁がシステム
圧に等しいポンプの搬送圧に調節されると生じ
る。安全性の理由により、ローリングダイアフラ
ムは前記負荷に耐えられるものでなければならな
い。

しかしながら実験によつて明らかなように、公
知の液体支持部材は、前記要求を十分に満たす位
置に配置されていない。従つて、ダイアフラムの
両側に形成される補償された圧力を得るために、
特に高い搬送圧に耐えることができひいては液圧
式のダイアフラム駆動形式が利点であるところの
ダイアフラムポンプにローリングダイアフラムを
使用することは従来行なわれていない。

発明の課題 そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式のダ
イアフラムポンプで前記欠点を避けるために、ロ
ーリングダイアフラムがその後ろの制限位置にお
いても、特に高い圧力差が原因となつて場合によ
つては生じる高い応力に耐えられるように構成さ
れたものを提供することである。

課題を解決するための手段 前記課題を解決した本発明によれば、きのこ状
支持部材として構成された支持ピストンの外周面
によつて形成された内側の転動シリンダがローリ
ングダイアフラムの後ろの制限位置で支持シヨル
ダを介して外側の転動シリンダに移行しており、
前記支持シヨルダが、ローリングダイアフラムを
完全に機械的に支持するために前記内側及び外側
シリンダと協働して、ローリングダイアフラムの
自然な幾何学的変形及び転動特性に合つた、ギヤ
ツプのまつたく存在しない支持面を形成してい
る。

また、きのこ状支持部材がローリングダイアフ
ラムの後ろの制限位置で少なくとも部分的に、直
径の小さい方の圧力室区分に侵入し、該圧力室区
分が、外側の転動シリンダを形成する、直径の大
きい方の圧力室区分に連続していて、ローリング
ダイアフラムのための支持シヨルダを形成してい
る。

作 用 本発明によつて得られた、液圧式に駆動される
ローリングダイアフラムを備えたダイアフラムポ
ンプは、搬送圧が高い場合においても有利な形式
で適しており、この場合に後ろの制限位置でロー
リングダイアフラムの申し分のない支持部材が得
られ、これによつて送り側に負荷がかかつた時に
ローリングダイアフラムが損傷を蒙むることは確
実に避けられる。

本発明によれば、ローリングダイアフラムはそ
の後ろの制限位置で完全に機械的に支持されてい
るので、ローリングダイアフラムがその後ろの制
限位置でちようど形成される圧力差によつて損傷
を蒙むる危険性なしに、圧力内に生じるわずかな
漏れは通常の漏らし弁によつて補償される。

こうしてローリングダイアフラムのためのギヤ
ツプのまつたく存在しない当接面が得られ、この
当接面はローリングダイアフラムがその後ろの制
限位置に存在する時に、ローリングダイアフラム
のためのきのこ支持部材及び圧力室の相応の面に
よつて形成される。このような形式の面はもちろ
ん孔を有していない。これは、ポンプの漏らし状
態において圧力差が形成されている時にローリン
グダイアフラムが前記孔に当接するのを防げる。

しかも本発明によれば直径の著しく小さいダイ
アフラムを使用することができる。これによつて
所要空間が著しく減少されるので構造費用が安価
であるという利点が得られた。これは扁平ダイア
フラムに比較してローリングダイアフラムが著し
く大きく変位するためにダイアフラムを駆動させ
る液圧シリンダが同様に著しく小さい直径を有
し、従つて圧力を負荷される面が小さくなるとい
うことに基づいていることは明らかである。さら
に、ポンプに必要なねじ込み力は著しく減少され
る。これによつて、ローリングダイアフラムを備
えたダイアフラムポンプを著しく安価にすること
ができる。

公知のように、ローリングダイアフラムは基本
的に、著しく長い耐用年数を有するストツキング
状のゴムダイアフラムより成つている。それとい
うのはこのストツキング状のゴムダイアフラムは
壊われることなしに高いひん度で往復転動運動を
行なうことできるからである。ゴム材料より成る
ローリングダイアフラムは、圧力室の内周壁によ
つて形成された外側の転動シリンダと、軸方向し
ゆう動可能なきのこ状支持部材の外周面によつて
形成された内側の転動シリンダとに沿つて交互に
転動する。このローリングダイアフラムの往復転
動運動は、ストツキング又はソツクスをはいたり
ぬいだりする時の運動と同じように行なわれる。

本発明によれば、特に高い搬送圧を克服し、ひ
いてはダイアフラムの両側で補償された圧力が生
じるようにするために液圧式のダイアフラム駆動
装置が有利であるダイアフラムポンプにローリン
グダイアフラムを使用することが可能である。

本発明のダイアフラムポンプにおいては、きの
こ支持部材の端面は、ローリングダイアフラムの
所属の面区分にしつかりと接続されている。内側
の転動シリンダは、ローリングダイアフラムの後
ろの制限装置で外側の転動シリンダと協働して、
ローリングダイアフラムの自然な変形性及び幾学
的な転動特性に合致した、ギヤツプのまつたく存
在しない支持面を形成するように構成されてい
る。

これによつて、ローリングダイアフラムの後ろ
の死点位置に明確な位置制限部若しくは支持部が
得られるので、ダイアフラムの後ろの制限位置
で、ローリングダイアフラムがちようど形成され
た圧力差に基づいて損傷を蒙むる危険性なしに、
通常の漏らし弁によつて圧力室内に生じるわずか
な漏れを補償することができる。

さらに本発明によれば、きのこ状支持部材がロ
ーリングダイアフラムの後ろの制限位置で少なく
とも部分的に、直径の小さい方の圧力室区分に侵
入し、該圧力室区分が、外側の転動シリンダを形
成する、直径の大きい方の圧力室部分に連続して
いて、ローリングダイアフラムのための支持シヨ
ルダを形成している。

これによつて、きのこ状支持部材の周壁に設け
られ、圧力室と漏らし弁との間を接続するために
用いられる半径方向に伸びる流れ通路を、この流
れ通路が後ろの制限位置で直径の小さい方の圧力
室区分内に完全に侵入するように配置することが
できる。

有利には、きのこ状支持部材の後ろの位置を制
限するためのストツパがケーシング本体の環状シ
ヨルダによつて形成されている。この環状シヨル
ダは直径の小さい方の圧力室区分の端部に設けら
れている。

本発明の実用的な実施態様によれば、きのこ状
支持部材が、このきのこ支持部材を正確に中央軸
方向運動させるためのガイドロツドを有してい
る。

ローリングダイアフラムの液圧式の操作装置が
設けられているので、きのこ状支持部材もしくは
そのガイドロツドは液圧式ピストンへの機械的な
支持部材は有していない。これはつまり、きのこ
状支持部材がローリングダイアフラムだけによつ
て往復運動せめられることを意味している。従つ
て液圧ピストンの運動学とは無関係であるきのこ
状支持部材は２つの作用を満たす。まず１つの作
用によれば、きのこ支持部材はローリングダイア
フラムの転動をつ許容する。このローリングダイ
アフラムは転動時に、圧力室の壁部によつて形成
された外側の転動シリンダと、きのこ支持部材の
外周面によつて形成された内側の転動シリンダと
を必要とする。また別の作用によれば、きのこ状
支持部材はローリングダイアフラムの支持作用を
満たす。

従つて本発明の構造によれば、ローリングダイ
アフラムの後ろの制限位置で圧力室を含有するキ
ノコ状支持部材の次のような全体的輪郭が形成さ
れている。つまり、ギヤツプの存在しない面が得
られ、ひいては圧力差が生じた時にローリングダ
イアフラムが完全に滑らかな面にのみ押しつけら
れ、従つて損傷を蒙る危険性にさらされることが
ない。

本発明によれば、特に高い搬送圧のために設け
られたダイアフラムポンプにおいて液圧式に駆動
されるローリングダイアフラムを使用することが
でき、これによつてダイアフラムポンプの直径を
著しく減少させることができる。この際、ローリ
ングダイアフラムの直径は液圧ピストンの直径の
大きさ内にあるのでダイアフラムポンプのための
必要なねじ込み力も得られる。従つて例えばダイ
アフラムの直径は従来の直径の1/2に減少され、
ねじ込み力は従来のねじ込み力の1/4に減少され
る。

実施例 次に図面に示した実施例について本発明の構成
を具体的に説明する。

図面で分かるように、図示のダイアフラムポン
プは、ポンプカバー１によつて端面側の閉じられ
たケーシング本体２を有しており、該ケーシング
本体２で液圧式のダイアフラムとしての振動運動
する液圧ピストン３が作業する。この液圧ピスト
ン３はケーシング本体の孔４内で往復運動可能で
あつて、圧力室５を液圧貯蔵室６に対して仕切つ
ている。

ケーシング本体２とポンプカバー１との間で
は、ローリングダイアフラム７の外周縁がしつか
りと緊締されている。このローリングダイアフラ
ム７は圧力室５を搬送室８に対して仕切つてい
る。圧力室５は完全に液圧によつて満たされてい
るので、縁圧ピストン３の往復運動時にローリン
グダイアフラム７も相応形式で操作され吸込み行
程若しくは送り出し行程で供給室８に作用する。

ポンプカバー１はばね負荷された吸込み弁９並
びに負荷された送り出し弁１０を有している。こ
れらの弁９，１０は、吸込み通路１１若しくは吐
出通路１２を介して搬送室８に接続されているの
で、搬送媒体は、図面で右側へ移動するローリン
グダイアフラム７の吸込み行程時に矢印Ａ方向で
吸込み弁９及び吸込通路１１を介して搬送室８内
に吸込まれる。これに対して図面で左側へ移動す
るローリングダイアフラム７の送り出し行程には
搬送媒体は吐出通路１２および送出し１０を介し
て矢印Ｂ方向で調量されて搬送室８から押し出さ
れる。

圧力室５内にはきのこ状支持部材１３が軸方向
しゆう動可能に配置されており、このきのこ状支
持部材１３は軸方向下部で液圧ピストン３方向に
突出するガイドロツド１４を有している。このガ
イドロツド１４は、きのこ状支持部材１３の正確
な中央軸方向運動を保証するように圧力室５内に
配置されたアイ１５の中央でガイドされている。

きのこ状支持部材１３はその端面でローリング
ダイアフラム７の所属の面区分を備えているの
で、これによつてきのこ状支持部材１３はローリ
ングダイアフラム７の軸方向運動に追従する。

ローリングダイアフラム７のために必要な転動
面は外側の転動シリンダ並びに内側の転動シリン
ダによつて形成されている。この場合、圧力室５
の外周面１６が外側の転動シリンダを形成し、こ
れに対して内側の転動シリンダはきのこ状支持部
材１３の外周面１７によつて形成されている。

図面で解るように、従来の圧力室５には軸方向
で後方つまり液圧ピストン３の方向で圧力室５よ
りも小さい直径を有する圧力室区分５′が連続し
ており、これらの２つの圧力室区分５，５′間に
ローリングダイアフラム７のための支持シヨルダ
１８が形成されている。この支持シヨルダ１８は
図示の実施例では凹状に形成されていて、その曲
率半径は、ローリングダイアフラム７の転動範囲
における曲率半径に相当している。

小さい方の圧力室区分５′の直径及び深さは、
きのこ状支持部材１３が第３図による最大吸込み
位置、つまり後方の制限位置でほとんどの部分が
小さい圧力室区分５′内に侵入する程度に選定さ
れている。この際、きのこ状支持部材１３の前部
が小さい方の圧力室区分５′から突出する程度は、
きのこ状支持部材１３の端面と外周面１７との間
の移行部分を形成する、丸味のつけられたきのこ
状支持部材１３の面が大きい方の圧力室区分５内
に残る程度である。

これによつて、第３図に示されたローリングダ
イアフラム７の後ろの制御位置にギヤツプのまつ
たく存在しない支持面（内周壁１６、支持シヨル
ダ１８、面区分１９、及び場合によつては外周面
１７）が形成され、これらの支持面はローリング
ダイアフラム７の幾何学的な自然変形性若しくは
転動特性に合致している。これらの支持面は図示
の実施例では、圧力室５の内周壁１６によつて形
成された外側の転動シリンダと、支持シヨツダ１
８と、丸味のつけられた面区分１９若しくは、き
のこ状支持部端面を含むきのこ状支持部材１３の
外周面１７（内側の転動シリンダ）とから構成さ
れている。

きのこ状支持部材１３の後方位置を制限するた
めのストツパとして環状シヨルダ２０が設けられ
ており、この環状シヨルダ２０はケーシング本体
２内で直径の小さい方の圧力室区分５′の軸方向
後端部に形成されている。

図面で分るように、液圧貯蔵室６には、組み合
わされたガス排出及び圧力制限弁２１が接続され
ており、このガス排出及び圧力制限弁２１は通路
２２介して直径の小さい方の圧力室区分５′内に
開口している。そのために、きのこ状支持部材１
３の周壁２５には半径方向の流れ通路２６が設け
られている。これらの流れ通路２６は、第３図に
よるローリングダイアフラム７若しくはきのこ状
支持部材１３の後方の制限位置で小さい方の圧力
室区分５′内に完全に侵入するように配置されて
いる。これによつて同様に、ローリングダイアフ
ラム７の後方の制限位置でギヤツプのまつたく存
在しない支持面が形成される。

さらに漏らし弁２３も設けられており、この漏
らし弁２３は通路２４を介して液圧貯蔵室６を直
径の小さい方の圧力室区分５′に接続する。これ
によつて、ローリングダイアフラム７の後ろの制
限位置、つまり液圧ピストン３の吹込み行程終了
時に液圧貯蔵室からの必要な漏れ補償が漏らし弁
２３及び通路２４を介して得られる。この場合、
この通路２４は、第３図で分るように、きのこ状
の支持部材１３が後ろの制限位置に達すると始め
て、ガイドウエブ１４に設けられた環状溝２７お
よび孔２８を介して液圧貯蔵室６への接続が形成
される。これによつて所望の形式で、きのこ状支
持部材１３の前記後ろの制限位置においてのみ圧
力室５の漏れ補償が得られる。換言すれば早期の
漏れ補償は行なわれない。

効 果 以上のように本発明によれば、搬送圧が高い場
合にも適した、液圧式に駆動されるローリングダ
イアフラムポンプを備えたダイアフラムポンプが
提供され、このローリングダイアフラムにおいて
は後ろの制限位置で申し分のない支持部が得ら
れ、これによつて送り側に負荷がかかつた時にロ
ーリングダイアフラムが損傷を蒙むることは確実
に避けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例によるダイアフラム
ポンプのローリングダイアフラムの前方の制限位
置における概略的な断面図、第２図は第１図のダ
イアフラムポンプのローリングダイアフラムの中
央位置における概略的な断面図、第３図は第１図
によるダイアフラムポンプのローリングダイアフ
ラムの後ろの制限位置における概略的な断面図で
ある。 １……ポンプカバー、２……ケーシング本体、
３……液圧ピストン、４……孔、５……圧力室、
５′……圧力室区分、６……液圧貯蔵室、７……
ローリングダイアフラム、８……搬送室、９……
弁、１０……送り出し弁、１１……吸込通路、１
２……吐出通路、１３……きのこ状支持部材、１
４……ガイドロツド、１５……アイ、１６…内周
壁、１７……外周面、１８……支持シヨルダ、１
９……面区分、２０……環状シヨルダ、２１……
ガス排出及び圧力制限弁、２２……通路、２３…
…漏らし弁、２４……通路、２５……周壁、２６
……流れ通路、２７……環状溝、２８……孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダイアフラムポンプであつて、搬送室を液体
   の満たされた圧力室に体して仕切る、ローリング
   ダイアフラム７として構成されたダイアフラム
   と、該ダイアフラムを操作するために前記圧力室
   ５と液圧貯蔵室６との間にケーシング本体の孔内
   でしゆう動可能な振動運動を行なう液圧ピストン
   とを有しており、前記ダイアフラムは、その外周
   縁がケーシング本体２とポンプカバー１との間で
   固く緊締されていて、圧力室の内周壁によつて形
   成された外側の転動シリンダ１６と内側の転動シ
   リンダ１７とに沿つて交互に往復転動運動を行な
   い、該内側の転動シリンダ１７は、前記ローリン
   グダイアフラムのための、圧力室５内で軸方向し
   ゆう動可能な支持ピストンの外周面によつて形成
   されていて、この転動シリンダの端面はローリン
   グダイアフラムの所属の面区分に接続されている
   形式のものにおいて、きのこ状支持部材１３とし
   て構成された支持ピストンの外周面によつて形成
   された内側の転動シリンダ１７が、ローリングダ
   イアフラム７の後ろの制限位置で支持シヨルダ１
   ８を介して外側の転動シリンダ１６に移行してお
   り、前記支持シヨルダ１８が、ローリングダイア
   フラム７を完全に機械的に支持するために前記内
   側及び外側の転動シリンダ１７，１６と協力し
   て、ローリングダイアフラム７の自然な幾何学的
   変形及び転動特性に合つた、ギヤツプのまつたく
   存在しない支持面を形成しており、前記きのこ状
   支持部材１３がローリングダイアフラム７の後ろ
   の制限位置で、少なくとも部分的に、直径の小さ
   い方の圧力室区分５′に侵入し、該圧力室区分
   ５′が、外側の転動シリンダ１６を形成する、直
   径の大きい方の圧力室区分５に連続していて、ロ
   ーリングダイアフラム７のための支持シヨルダ１
   ８を形成していることを特徴とする、液圧式に駆
   動されるローリングダイアフラムを備えたダイア
   フラムポンプ。 ２ 圧力室区分５内に設けられた支持シヨルダ１
   ８が凹状に形成されていて、この支持シヨルダ１
   ８は転動範囲でローリングダイアフラム７の曲率
   半径に相当する曲率半径を有している、特許請求
   の範囲第１項記載のダイアフラムポンプ。 ３ 半径方向の流れ通路２６が、ローリングダイ
   アフラム７の後ろの制限位置で直径の小さい方向
   の圧力室区分５′に完全に侵入するように、きの
   こ状支持部材１３の周壁２５に配置されている、
   特許請求の範囲第１項記載のダイアフラムポン
   プ。 ４ きのこ状支持部材１３の後ろの位置を制限す
   るためのストツパがケーシング本体２の環状シヨ
   ルダ２０によつて形成されている、特許請求の範
   囲第１項から第３項までのいずれか１項記載のダ
   イアフラムポンプ。 ５ きのこ状支持部材１３が、このきのこ状支持
   部材１３を正確に中央軸方向運動させるためのガ
   イドロツド１４を有している、特許請求の範囲第
   １項から第４項までのいずれか１項記載のダイア
   フラムポンプ。