JPS62294779A - バルブレス確動変位計量ポンプ - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、バルブレス確動変位測定ポンプ、特にこのよ
うなポンプの全範囲に亙って流体伝搬性の精度を向上さ
せるための改良に関するものである。

（従来の技術と発明か解決しようとする問題点）ポンプ
駆動軸の２区間の間の角度を単に可変することにより、
可逆性のポンプ機能及び制御可使な変位か得られること
は、バルブレス確動変位ピストンポンプの分野において
周知である。例えば、米国特許第３，１６８，８７２及
び第４，００１！、（１０３（共に発明者は同じピンカ
ートンてあり、内容は参考のため後述されている）にお
いて、一端でシリンダヘッド室を形成するように閉鎖さ
れた２ポートシリンダで同時に往復動し、かつ回転する
ダクト付きピストンを含むバルブレス可変、可逆ポンプ
か開示されている。ピストンダクトは、一方のポートが
ピストンの下降行程てシリンダヘッド室と連通し、他方
のポートか上昇行程においてシリンダヘッド室と連通ず
るように、それぞれのポートと交互に液体連通を行うシ
リンダの壁との組み合わせて、ピストンにおいて液体移
動導管を構成している。ポートに対するダクトの関係か
反転することにより、流体流の方向か反転する。

このタイプの典型的なポンプては、ピストンな作動させ
て適切なポンプ作用を惹起するために。

ピストンアセンブリは離心ヨークアセンブリを通して駆
動軸の出力部に連結している。ピストンは、その出力端
にヨークアセンブリの周囲の支承部材に摺動可能に取り
付けらて横方向へ伸びたアームを含み、これにより単一
点ユニバー→ルジョイントを設けられる。ピストンを受
容する２ポートシリンダは、ヨークアセンブリの回転軸
に対して直交方向の単一中心軸の周りに関節支承のため
に取り付けられている。かくして、ヨークアセンブリ回
転軸（駆動軸）及びピストンの回転軸が実質上同軸状で
あると、ピストンはヨークの回転中にシリンダにおいて
往復動を行わず、ポンプ作用も生じない、しかしながら
、シリンダ軸、即ちピストン軸が直交軸において（ヨー
クの軸に対して）関節支持されていると往復動が生じる
。右または左への偏向方向が、ポンプ室を通しての流体
供給の方向を決定し、角度運動の角度がピストン行程の
振幅、結果として駆動モータ軸の各回転に対する変位を
決定する。

シリンダの直径、ピストン行程の長さ及び行程繰り返し
率はすべて決定可能であるので、流体の流量率も同様に
依存的に決定されるはずである。

しかしながら、意外なことに、流体流の依存的な制御は
かならずしも可能てはない。何故なら、液体流における
例えば飛沫又は溶解ガスの結果として予見できない流体
の撹乱が発生し、有効な変位値を大巾に乱すからである
。これは、特にこのようなポンプの流量率範囲の低流量
域で当てはまる。その理由は、低流量に設定されると高
流量設定よりもシリンダ室の大きな死点容ｆｆ１（不規
則発泡の根本的な原因）か生じるからである。それ故、
大きな室死点容積（低流量率）は小さな容積　。

（高流量率）に比べてシリンダヘッド室に滞留する発泡
の可能性を大きくするので、このタイプのポンプは、Ｆ
ｉｔ量：Ｕ範囲の１５％の低い範囲ての正確な液体伝搬
が要求されるような用途ではしばしば不適当となる。

正確に流量率を設定てきるポンプに対する需要の増加及
び用途の拡大の観点から、調節可能範囲のより広くに亙
り流体伝搬が容易に利用されるポンプを提供する必要が
生じている。

よって１本発明の目的は、ポンプの全調ＷＩ範囲に亙り
容積が最小且つ一定に留まる室死点容量を有することに
より、流体伝搬の精度がその動作範囲の低容積部分にお
いても著しく向上させられるように成った制御可能に可
変であり、可逆性の確動変位計量ポンプを提供すること
を目的とする。

本発明の別の目的は、基本的なポンプ及び駆動連結部分
の設計変更なしにこのようなポンプの動作範囲に亙る流
体伝搬精度を向上させることである。

さらに、別の目的は、流体伝搬の流量方向の決定及び調
整の同じ方法でこのようなポンプの全動作範囲に亙り流
体伝搬の精度を向上させることである。

〔問題を解決するための手段と作用〕

本発明は、流体を人出流させるポート手段と。

軸及びポート手段に連通可能なダクト手段を有する回転
可能なピストンを有するシリンダを含む改良型バルブレ
ス可変変位可逆ポンプを前提にしている。そして、ポン
プは、さらに同様に軸とピストンを往復動させ、かつポ
ート手段に対して所定の時間関係下で回転させる手段と
を有するピストンに接続された駆動手段と、回転方向を
反転させることなく時間関係を反転させる手段を含む。

反転手段は、流体流を反転させるべき軸間の角度方向を
反転させるように動作する。相対的な角度はポンプ作用
を受ける流体容積を決定する。

最後に、本発明の改良ポンプは、軸間の相対的な角度及
び方向の範囲に亙りシリンダにおいて行程ごとに実質上
一定の死点容積点にピストンを復帰させる手段を含む。

（発明の効果） 本発明による死点容積の改良制御により、流体の流量：
Ｊ調整の全範囲に亙り流体伝搬の精度か向上される。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明による支持アセンブリ４０に】秋り付
けられた確動変位ピストンーシリンタアセンブリ１０を
示す０回転駆動シャフト１２はヨーク１４に固定されて
いる。ヨーク１４はハウジング１１のベアリング支持部
に取り付けられている。

ヨーク１４には、ユニバーサルボール及びソケット支承
部のソケット１６か形成され、この中においてシリンダ
２６に往復動可能で、かつ回転可能に取り付けられてい
るとスト２４に固定されて横方向に伸びているアーム２
０に、ボール１８が摺動可能に取り付けられている。単
一点ユニバーサル連結部Ｉ６／１８の円形路は、ピスト
ン２４の回転及び行程動作を駆動する動力路である。

図示説明するように、シリンダ２６には、自在台、４２
の確動変位により選択される流れ方向に依存して入口又
は出口ポートとして作動する２個のポート２５及び２７
が設けられている。

シリンダ２６は１時計方向及び反時計方向の双方へ支持
フレーム４４に関して角度的にシリンダ２５の自在運動
を許容する取り付はスタッド４１により、自在台４ｚに
取り付けられている。ピストン２４、シリインダ２１ｉ
及びヨーク１４か実質上互に同軸上に整列されていると
、即ち台４２が支持フレーム４４の中央に配向されてい
ると、ピストンは行程運動を行わず、またヨーク１４の
回転の際に往復運動もしない、したがって、この位置て
はポンプ動作は起こらない。

この性質を備えた確動変位ポンプについて自明のように
、第１図に示す如く、シリンダ２６が反時計方向に枢支
されると、ピストンはポートＺ７が出口ポートとなり、
ポート２５が入口ポートとして機能してポート２７から
流体を圧送するように配向され、かつ動作する。シリン
ダ２６の確動変位か支持フレーム４４のセンタから大き
くなる程、シリンダ２６におけるピストンの変位はより
大きくなり、流体の流量率が大きくなる。シリンダ２６
が支持部の中央部に接近される程、ポンプ作用を行うピ
ストンの変位はシリンダ２６内でより小さくなり、流体
流量の容積はより小さくなる。シリンダ２６が、支持フ
レーム４４の中央位置から時計方向に枢着されると、流
体流の方向は逆になり、ポート２５は出口ポートそして
ポート２７は入口ポートになる。再度云うと、支持フレ
ーム４４の中央部からのシリンダ２６の角度変位の振幅
がピストン行程の振幅、結果として流体の流量率を決定
する。

本発明では、２個の並列制御軸が、シリンダ死点容積を
行程長調整の全範囲に亙って一定であるように設けられ
ている。これら２個の軸は、ソケ・ント１６及びボール
１８により与えられた接続自在連結部により移動させら
れる円形路の面に接触して位置付けされている。かくし
て、ピストン−シリンダアセンブリか支持フレーム４４
の中心位置から反時計方向に確動的に偏向されると、こ
のような偏向の制御軸は第２図のポイント８６において
円形路の最右端（３時）に実質上接し、一方時計方向の
確動変位に対する制御軸は、第２図のポイント８７にお
いて自在カップリング＋６／１８の円形路の最左端（９
時）に接している。

これらの対状の軸を角度偏向させるために、シリンダ２
６は、２個の直交上のボスト４６及び４７の形をした支
承手段を有する自在台４２に取り付けられ、これらのポ
ストは、双方の枢看軸が台４２の偏向を制御するように
、カム面５０に当ることにより台４２の指針エツジ４３
と、支持フレーム４４に形成されたベアリングソケット
５６及び５７とに協働する。

ベアリングボスト４６／４７の１つは、ポンプ駆動軸に
対してピストン及びシリンダのそれぞれの方向の角度偏
向のために用いられる。ボスト４６及び４７の中心線８
Ｂ／８７は、ソケット５６及び５７に適合するように、
ポイント７６．７７に接している。

かくして、カム面５０は１時点で１個のベアリングポス
トのみにフローティングの自由を与え、それぞれの支承
ポストに対して−・方向にのみこのようなフローティン
グを許容する方向性の拘束を行う。この特異な構成の結
果として、双方の軸が同時に制限されると角度偏向もピ
ストン往復動も起らず、流体は圧送されない。

例えば、第１図に示すように、ピストン軸が右に偏向さ
れると、左のポスト４７がその拘束部からフローティン
グし、一方力のボスト４６はその拘束ソケット５６に係
合し、これによりポスト４６の中心線８６は制御軸とな
る。それぞれの制御軸は、シリンダのピストンの最小容
積点に相当するそれぞれのポンプサイクルにおける点て
カップリング１［ｉ／１Ｂの周辺移動路に接して、同じ
最小容積点がピストンの偏向角度に無関係にそれぞれの
サイクルで得られる。かくして、一定の最小死点容積が
ポンプ装置の動作範囲に亘って維持され、精度及び制御
性が向上する。

以上、本発明の現状での好ましい実施例を説明したが、
当業者にとっては本発明の精神から離れることなく変更
・修正が可能であり、このような変更・修正は本発明の
特許請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダアセンブリ内のピストンを示す部分的
な破断図を伴う本発明の改良型確動変位ポンプの好まし
い実施例の斜視図、第２図はピストンシリンダアセンブ
リを除いた第１図の自在台の平面図、第３図は第２図に
示す台の底面図及び第４図は本発明の実施例による全ア
センブリの一部破断した側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体を案内すべきポート手段及び前記流体を含むた
   めのヘッド室を有するシリンダと、 前記シリンダにおける、軸を有する回転可能なピストン
   と、 前記シリンダヘッド室に対して前記流体を移動させるた
   めの前記ポート手段と連通可能な、ピストンにおけるダ
   クト手段と、 固定の死点容積点に対して前記シリンダにおいて前記ピ
   ストンを往復動させ、前記ポート手段に対して時間的な
   関係下で回転させる手段並びに軸を有する、前記ピスト
   ンに対する駆動手段と、前記２個の軸の相対角度により
   決定される流量率で流体流を反転させるように、前記軸
   間の相対的な角度の反転により前記時間関係を反転させ
   る手段とを具備して成るバルブレス確動変位計量ポンプ
   。 ２）前記流体流量率を制御するように、前記軸間の相対
   角度の調整を可能にする枢着手段か設けられている特許
   請求の範囲第１項記載のバルブレス確動変位測定ポンプ
   。 ３）前記枢着手段が、それぞれが逆方向の相対角度連動
   をさせる一対の対等のフローティングした自在軸を含む
   特許請求の範囲第２項記載のバルブレス確動変位測定ポ
   ンプ。 ４）２個の軸が、前記駆動手段により移動される円形路
   に接して対向的に位置付けされている特許請求の範囲第
   ３項記載のバルブレス確動変位測定ポンプ。 ５）１個又はそれ以上の前記自在軸のフローティングを
   拘束するカム手段か設けられ、前記カム手段は次のよう
   に位置付けされる、即ち両軸がフローティングを拘束さ
   れると角度偏向が０であり、ピストン往復動も流体のポ
   ンプ作用も生じず、前記軸間の相対的な角度が一方向へ
   シフトすると前記自在軸の一方を前記カム手段による阻
   止部からフローティングさせ、他方の前記自在軸を制御
   軸になるように拘束部に係合させ、前記軸の相対角度が
   反対方向に変化すると前記自在軸の他方が拘束部からフ
   ローティングして、一方の前記自在軸が制御軸となるよ
   うにその拘束部に係合する特許請求の範囲第４項記載の
   バルブレス確動変位測定ポンプ。 ６）カム手段が台を含み、この台は前記ポンプ用の固定
   の支持部における一対の離間したソケットに互に退去可
   能に係合するように一対の離間したポストを含み、それ
   ぞれの前記自在軸が前記ポストが前記ソケットに係合し
   たときに前記ポストを通して位置付けされる特許請求の
   範囲第５項記載のバルブレス確動変位測定ポンプ。 ７）一方向の台の自在運動が、前記１個のソケットを囲
   む前記支持部の表面を前記相手のポストに対して係合及
   び離脱させ、一方他のポストは他のソケットを囲む前記
   支持部の表面との係合から自由に解放される特許請求の
   範囲第６項記載のバルブレス確動変位測定ポンプ。 ８）自在軸が次のように配置されている、即ち制御軸が
   交差し、かつそれぞれのポンプサイクルの一点でピスト
   ンカップリング路に接し、その点において最小容積点が
   ピストンの偏向角度に無関係にそれぞれのサイクルごと
   に得られ、これによりポンプの動作範囲に亙って、実質
   上一定の最小死容積を維持して角度及び制御性の双方を
   向上させる特許請求の範囲第５項記載のバルブレス確動
   変位測定ポンプ。 ９）作動手段が前記駆動手段の動作の際に前記ピストン
   を往復動させるように設けられ、これにより流体が前記
   ポートの一方から前記ダクト手段を通して前記シリンダ
   ヘッド室へ引き込まれ、前記ダクト手段を通って他方の
   前記ポートを通り前記シリンダヘッド室から引き出され
   、 前記作動手段は、前記ピストンの軸間の角度関係を変化
   させ、かつ前記シリンダを枢着させる自在支承手段とピ
   ストンの行程長を変化させて流体流量を変化させる前記
   駆動手段とを含み、しかして前記シリンダは角度変位の
   選択された方向に依存して一対の離間した自在軸の一方
   の周りに枢着可能であり、前記２個の自在軸はその軸の
   周りを前記ピストンにより移動される円形路に接して対
   向的に位置付けされ、カム手段は前記自在軸の少なくと
   も一方に対して係合可能であることにより１時に１個の
   みの自在軸のフローティングの自由度を許容し、それぞ
   れの自在軸に対して１方向のフローティングを許容し、
   相対的な角度偏向が０でピストンの往復動及び流体のポ
   ンプ作用が無いときは同時に両方の自在軸を拘束し、 さらに、前記カム手段は、前記駆動軸に対して前記ピス
   トン軸の偏向に応答することにより偏向の方向に依存し
   て一方の自在軸のフローティングを許容し、他方を固定
   する特許請求の範囲第１項記載のバルブレス確動変位測
   定ポンプ。