JPS587833B2 - 圧力可変往復動ポンプ - Google Patents

圧力可変往復動ポンプ

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JPS587833B2
JPS587833B2 JP54055212A JP5521279A JPS587833B2 JP S587833 B2 JPS587833 B2 JP S587833B2 JP 54055212 A JP54055212 A JP 54055212A JP 5521279 A JP5521279 A JP 5521279A JP S587833 B2 JPS587833 B2 JP S587833B2
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/142—Intermediate liquid-piston between a driving piston and a driven piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/06—Control
    • F04B1/066—Control by changing the phase relationship between the actuating cam and the distributing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • F04B49/121—Lost-motion device in the driving mechanism

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、緩衝機構を介してプランジャを往復運動せし
める圧力可変往復動ポンプに関する。
従来、所謂プランジャポンプと呼はれるものにおいて、
設定圧力を調節する場合、流体の吐出回路に設けた圧力
調整弁から、設定圧力を超える分の流体をリリーフさせ
て外部へ放出するものが多い。
しかしながら、このような方法では機構が複雑である、
操作が煩雑である等の欠点があった。
また、特開昭48−37703号公報において提案され
ているように、ピストンとシリンダとから構成された緩
衝機構をプランジャの手前に設けて吐出圧力を一定にす
るようにしたプランジャポンプがあるが、この緩衝機構
は、シリンダ内のピストンによって画定される油室間に
作動油が制御弁を介して循環するように構成されている
ので油温が上昇し、また、油漏れに対する補充手段かな
いので、シール部から油が漏れると、油漏れの分空気を
吸い込んで設定圧力が不安定になるという欠点があった
。
本発明の目的はかかる在来技術の諸欠点を解消し、構造
が簡単で、かつ圧力を容易に変更できる圧力調節機構を
具えた往復動ポンプを提供することにある。
すなわち、本発明に係る圧力可変往復動ポンプは、クラ
ンク軸、コネクテイングロツド、クロスヘッド及び緩衝
機構を介してプランジャを往復運動せしめる往復動ポン
プにおいて、前記緩衝機構は、前記クロスヘッドの先端
にピストンロンドを介して設けられたピストンと、該ピ
ストンを摺接自在に内装し、先端に前記ブランジャを連
接したシリンダと、前記ピストンの前端面部に対向する
部分に設けられた該シリンダの通孔を介して当該シリン
ダに連通した蓄圧器と、該蓄圧器に後続し、圧力調節可
能でかつ遮断自在な液体圧発生装置とを備えた構成から
なり、緩衝機構の緩衝力の調節により吐出圧力を調節す
ると共に、蓄圧器等により油漏れ対策を講じて安定した
吐出圧力を得るようにしたものである。
以下本発明を添付図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す縦断側面図で、1はポ
ンプ装置、2はクランク軸、3は一端は該クランク軸2
に回転自在に枢看されたコネクテイングロツドで、その
他端はクロスヘッド4に回転自在に枢着されている。
クロスヘッド4は、ベース5上に固設された支承部材6
に軸方向に摺動自在に貫装されて、クランク軸2及びコ
ネクテイングロツド3を介して往復動可能であると共に
、その先端側にはピストンロツド7が一体に延設されて
端部に所定加圧断面積を有するピストン8が設けられて
いる。
9は、ピストン8と該ピストン8を摺接自在に内装しか
つ先端にプランジャ10を連設したシリンダ11とより
なるシリンダ・ピストン装置12と、該シリンダ・ピス
トン装置12のヘッド側に可撓管13を介して連通配設
された油圧発生装置14及び蓄圧器15とからなる緩衝
機構で、蓄圧器15の容積はシリンダ室16の容積より
極めて犬となるように形成され、又ピストン8の後端面
17はシリンダ内壁後端面18に当接自在に構成されて
いる。
19はシリンダ室16と可撓管13を連通する通孔であ
り、ピストン8の前端部(符号17の反対側)に対向す
る位置に設けられている。
10はシリンダτ1の先端中央に一体に連設された所定
の加圧断面積を有するプランジャ、20はベース5上所
定位置に固設された上記プランジャ10を摺動自在に嵌
合支承する吐出ヘソ下、21はパッキング、22は吐出
ヘッド20に連結された吐出回路である。
次に本発明における作用及び効果について説明する。
先ず図示していない原動機を駆動してクランク軸2を回
転せしめる。
この時、シリンダ室16、通孔19、可撓管13、蓄圧
器15から成る緩衝回路内の圧力は、大気圧乃至はそれ
と同程度の低い圧力に保たれていると共に、蓄圧器15
の容量がシリンダ室16の容量に比べて、極めて大きく
、シリンダ室16の容量を全て収納しても、緩衝回路内
の圧力が極くわずかしか変動しない様に構成されている
ことと相俟って、吐出回路22が閉塞されていても、ク
ランク軸2は極めて軽微な負荷で運転することができる
。
原動機乃至はクランク軸2が定常回転に達すると、油圧
発生装置14を起動せしめて、緩衝回路内の油圧を所望
圧力まで昇圧し、次いで緩衝回路との連結を遮断して油
圧発生装置14を停止する。
ここで、油圧発生装置14は、緩衝回路内を昇圧するだ
けで、ポンプ装置1の容量には関与しないため、極く小
容量の装置で良い。
緩衝回路内が昇圧されてからは、クランク軸2の回転に
よって、コネクテイングロツド3、クロスヘッド4を介
してクロスヘッド4の延長部7に設けたピストン8は前
後に往復運動する際、圧縮行程においては、緩衝回路内
の圧力に抗して前進し、シリンダ室16内の油を蓄圧器
15に圧入するため、圧力;PN容量;■の油を押しの
ける仕事;W=P×Vをすることになる。
一方、吸入行程においては、緩衝回路内の圧力によって
ピストン8が押し戻され、圧縮行程とは逆に仕事;W=
P×Vを受けることになる。
圧力;Pは前記の通り、蓄圧器15の容積がシリンダ室
16の容積に比べて極めて大きく構成されているため、
圧縮行程の始点と終点乃至は吸入行程の始点における差
は極めて小さいものである。
次に吐出回路22から流体を一定圧で吐出する場合につ
いて述べる。
圧縮行程で、クロスヘッド4に設けたピストン8はクラ
ンク軸2の回転によって前進運動するが、ここでポンプ
装置1の構成上、吐出回路22乃至は吐出ヘッド20内
の圧力とプランジャの加圧断面積との積F1が、シリン
ダ室16の圧力とピストン8の加圧断面積との積F2と
常に平衡するように作動する。
すなわち、F1=F2となるように作動する。
従って、吐出回路の圧力が設定値よりも少さくてF1<
F2のときは、ピストン8とシリンダ11とは一体とな
って1つの剛性として作用し、プランジャ10を前進さ
せて吐出圧力を高めるように作用する。
つまり、ここではピストン8はシリンダ11内を摺動せ
ず、シリンダ11と共にプランジャ10と同一速度で前
進する。
次に、吐出回路22の圧力が伺らかの原因で上昇して(
例えば管径が細くなった場合、閉じた場合)、F1>F
2になると、クロスヘッド4すなわちピストン8のみが
前進し、プランジャ10すなわち油圧シリンダ11は停
止して吐出圧力が高まらないように作用する。
この時、ピストン8は油圧シリンダ11との速度差で相
対的に油圧シリンダ11内を摺動し、それによって押し
のけられたシリンダ室16の油は通孔19、可撓管13
を経て蓄圧器15に圧入される。
吸入行程においては、緩衝回路内の圧力によってピスト
ン8は押圧されて油圧シリンダ11内を後退するが、こ
の時、圧縮行程においてピストン8が油圧シリンダ11
内を前進した距離の間は油圧シリンダ11は停止したま
まであり、油圧シリンダ11内をピストン8のみが移動
するものである。
そして、ピストン後端面17がシリンダ後端面18に当
接してからは、クランク軸2の回転によってクロスヘッ
ド4を後退せしめ、ピストン8、油圧シリンダ11を介
してプランジャ10を後退せしめるものであり、プラン
ジャ10は必要最少限のストロークのみ往復動ずること
になる。
このような一連の動作によりF1とF2とが平衡し、吐
出回路22の圧力は一定に保持される。
そして、プランジャ10の加圧断面積とピストン8の加
圧断面積とはそれぞれ一定であるから、シリンダ室16
の圧力すなわち油圧発生装置14の設定圧力を調節する
ことによって、吐出回路22の圧力も容易に変更設定で
きる。
第2図の実施例は、第1図に示したポンプ装置2組を位
相を1800ずらして並列に配設し、各シリンダ・ピス
トン装置12.12のヘッド側をそれぞれ可撓管13を
介して油圧発生装置14及び蓄圧器15に連通せしめた
ものである。
このような2連式ポンプの場合には、上述のような作用
によって、一方のポンプ装置が圧縮工程において成す仕
事は他方のポンプ装置が吸入行程で受ける仕事によって
補償され、吐出がない場合には実質的に機械的損失によ
る所要動力の消費のみでポンプ装置を無負荷運転できる
。
また、流体を一定圧で吐出する場合においても実質的に
要する動力はプランジャ10の行程に要する動力のみで
あり、ピストン8のシリンダ11内における移動は互い
に補償され、消費動力には関与しないものである。
これを、外部放出型の圧力調節弁を有する従来のポンプ
装置と比べると、プランジャの全行程容積に相当する流
体全てを一旦使用圧力まで昇圧し、余乗分を圧力調節弁
から外部へ放出する場合、所要動力は常に全ポンプ容量
に相当する動力、つまり全負荷動力となるのに対し、こ
の実施例では、使用容量が少なければ所要動力も少なく
、使用容量が多くなれば所要動力も大きくなるもので、
エネルギー節約に大きく貢献するものである。
この発明は上述のごとく構成したので構造簡単でありな
がら圧力を容易に変更設定でき、外部リリーフが困難な
、あるいは危険な流体、例えば有毒流体や液化ガス、及
び、外部リリーフによって物性の変化する流体、例えば
高分子化合物溶液等に使用することによって、極めて著
しい効果を得ることができるものである。
また、本発明においては、シリンダの片側にのみ作動油
を満たすようにしているから、先に述べた特開昭48−
37703号公報のポンプのように循環せず、従って油
温の上昇が抑さえられている。
さらに、油圧発生装置と蓄圧器とが設けられており、油
圧発生装置により作動油が加圧供給され、あるいは蓄圧
器により作動油系が加圧状態に保持されているので、油
漏れに対する補充がなされ、長期間にわたって安定した
吐出圧力が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す縦断側面図、第2図は
第1図のポンプを2連式に使用した状態を示す縦断側面
図である。 1:ポンプ装置、2:クランク軸、3:コネクテイング
ロツド、4:クロスヘッド、7:ピストンロンド、8:
ピストン、9:緩衝機構、10:プランジャ、11:シ
リンダ、13:可撓管、14:油圧発生装置、15:蓄
圧管、20:吐出ヘッド、22:吐出回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 クランク軸、コネクテイングロツド、クロスヘッド
    及び緩衝機構を介してプランジャを往復運動せしめる往
    復動ポンプにおいて、 前記緩衝機構は、前記クロスヘッドの先端にピストンロ
    ンドを介して設けられたピストンと、該ピストンを摺接
    自在に内装し、先端に前記プランジャを連接したシリン
    ダと、前記ピストンの前端面部に対向する部分に設けら
    れた該シリンダの通孔を介して当該シリンダに連通した
    蓄圧器と、該蓄圧器に後続し、圧力調節可能でかつ遮断
    自在な液体圧発生装置とを備えたことを特徴とする圧力
    可変往復動ポンプ。
JP54055212A 1979-05-08 1979-05-08 圧力可変往復動ポンプ Expired JPS587833B2 (ja)

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US06/143,317 US4500262A (en) 1979-05-08 1980-04-24 Variable pressure and displacement reciprocating pump
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