JPS6343591B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6343591B2 JPS6343591B2 JP14507480A JP14507480A JPS6343591B2 JP S6343591 B2 JPS6343591 B2 JP S6343591B2 JP 14507480 A JP14507480 A JP 14507480A JP 14507480 A JP14507480 A JP 14507480A JP S6343591 B2 JPS6343591 B2 JP S6343591B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- cam
- rotation speed
- drive motor
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- 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
- F04B49/20—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 changing the driving speed
-
- 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
- F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
- F04B11/005—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
- F04B11/0058—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons with piston speed control
-
- 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
- F04B2203/00—Motor parameters
- F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
- F04B2203/0209—Rotational speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、往復動形プランジヤポンプを使用
した無脈動定量ポンプの改良に関し、特に無脈動
特性を安定化するための制御機構部の改良に関す
るものである。
した無脈動定量ポンプの改良に関し、特に無脈動
特性を安定化するための制御機構部の改良に関す
るものである。
一般に、シングルプランジヤ式往復動ポンプ
は、吸入行程時に吐出量が零となるため、吐出流
体は大きな脈動を発生する。このような吐出流体
の脈動を防止するため、2本の同径のプランジヤ
を配設すると共に各プランジヤの往復動の位相を
1/2サイクルずらして各プランジヤの合計移動容
積が常に一定となるように制御するポンプが提案
され実施されている。この種のポンプは、前記の
ように各プランジヤの合計移動容積が常に一定に
なるよう作動させる特殊な曲線を有する1個また
は2個のカムを使用し、2本のプランジヤのポン
プ動作による合成吐出量を理論上無脈動とするこ
とができる。すなわち、この種の無脈動往復動形
プランジヤポンプの具体例を示せば、第1図に示
す通りである。第1図に示すポンプは、2本のプ
ランジヤ10,10をカム駆動により往復動させ
て各プランジヤのポンプ動作による合成吐出量を
得るよう構成した往復動ポンプにおいて、各プラ
ンジヤ10,10を平行に並設すると共にこれら
のプランジヤに対し円筒体の一端面にカム面を構
成した単一の回転カム12を係合し、前記カム面
を円周方向に沿つて前記各プランジヤのポンプ動
作による合成吐出量が常に一定となる曲面に構成
したものである。なお、第1図において、参照符
号14は回転カム12の変位をそれぞれのプラン
ジヤ10,10に伝達するためのクロスヘツドで
あり、これらクロスヘツド14,14は、カム面
との当接部にカムフオロア16,16を備えると
共に常時カムフオロア16,16がカム面に当接
するようクロスヘツド14,14の外周にスプリ
ング18,18が囲繞配置される。また、回転カ
ム12は、カム面と反対の端面中心に回転軸20
を固着して片持構造となつている。さらに、プラ
ンジヤ10,10はそれぞれポンプ室22,22
にグランドシール24,24を介して挿通し、各
ポンプ室22,22から導出される吐出配管2
6,26が合流点Aで合流するよう構成されてい
る。
は、吸入行程時に吐出量が零となるため、吐出流
体は大きな脈動を発生する。このような吐出流体
の脈動を防止するため、2本の同径のプランジヤ
を配設すると共に各プランジヤの往復動の位相を
1/2サイクルずらして各プランジヤの合計移動容
積が常に一定となるように制御するポンプが提案
され実施されている。この種のポンプは、前記の
ように各プランジヤの合計移動容積が常に一定に
なるよう作動させる特殊な曲線を有する1個また
は2個のカムを使用し、2本のプランジヤのポン
プ動作による合成吐出量を理論上無脈動とするこ
とができる。すなわち、この種の無脈動往復動形
プランジヤポンプの具体例を示せば、第1図に示
す通りである。第1図に示すポンプは、2本のプ
ランジヤ10,10をカム駆動により往復動させ
て各プランジヤのポンプ動作による合成吐出量を
得るよう構成した往復動ポンプにおいて、各プラ
ンジヤ10,10を平行に並設すると共にこれら
のプランジヤに対し円筒体の一端面にカム面を構
成した単一の回転カム12を係合し、前記カム面
を円周方向に沿つて前記各プランジヤのポンプ動
作による合成吐出量が常に一定となる曲面に構成
したものである。なお、第1図において、参照符
号14は回転カム12の変位をそれぞれのプラン
ジヤ10,10に伝達するためのクロスヘツドで
あり、これらクロスヘツド14,14は、カム面
との当接部にカムフオロア16,16を備えると
共に常時カムフオロア16,16がカム面に当接
するようクロスヘツド14,14の外周にスプリ
ング18,18が囲繞配置される。また、回転カ
ム12は、カム面と反対の端面中心に回転軸20
を固着して片持構造となつている。さらに、プラ
ンジヤ10,10はそれぞれポンプ室22,22
にグランドシール24,24を介して挿通し、各
ポンプ室22,22から導出される吐出配管2
6,26が合流点Aで合流するよう構成されてい
る。
このように、第1図に示されるポンプは、構造
的観点から、第2図aに示すような無脈動特性を
得ることができ、合成吐出量を無脈動とすること
ができる。しかしながら、実際には、次のような
理由から合成吐出量の脈動を完全に回避すること
は困難である。
的観点から、第2図aに示すような無脈動特性を
得ることができ、合成吐出量を無脈動とすること
ができる。しかしながら、実際には、次のような
理由から合成吐出量の脈動を完全に回避すること
は困難である。
カムの変曲点には加工上丸みを持たせる必要
があること。
があること。
カムの加工誤差により、カムないしはプラン
ジヤの速度特性が変化すること。
ジヤの速度特性が変化すること。
2本のプランジヤに対する位相差を180゜ずら
すためのカムの加工ないしは構成配置を正確か
つ精密に行うこと。
すためのカムの加工ないしは構成配置を正確か
つ精密に行うこと。
ポンプの配管系に接続されるチエツク弁から
微量の逆流を生じること。
微量の逆流を生じること。
ポンプ取扱液にはそれぞれ固有の圧縮性があ
ること。
ること。
取扱液中に気泡や粒子が含まれることがある
こと。
こと。
従来、上記理由の内比較的規則的に変動する
,項を補正する手段として、次の2方法が提
案されている。
,項を補正する手段として、次の2方法が提
案されている。
〔〕 プランジヤ吐出行程初期のある範囲だ
け、プランジヤ速度を速くするようなカム速度
曲線を設計することにより、取扱液の圧縮ない
しは逆流によつて吐出量が減少するのを補正す
る方法。
け、プランジヤ速度を速くするようなカム速度
曲線を設計することにより、取扱液の圧縮ない
しは逆流によつて吐出量が減少するのを補正す
る方法。
〔〕 プランジヤの何ストロークかの吐出圧力
の平均値を求め、以後の行程の吐出圧力をその
平均値に近づける方法。
の平均値を求め、以後の行程の吐出圧力をその
平均値に近づける方法。
しかしながら、前記方法では、吐出圧力が比
較的低い領域では液の圧縮ないしは逆流が少ない
ため、逆に脈動が増大したり、カムの補正曲線設
計圧力と使用圧力とがずれるに従い補正による減
脈効果が低下する等の難点がある。また、前記方
法では、常に何ストロークかの平均圧力を求め
てこれに近い吐出圧力を維持しようとするもので
あるため、実際の吐出圧力変動に追従できない欠
点がある。さらに、前記方法,共に不規則に
発生する脈動には即応が不可能であり、結局はカ
ムの特性に左右されることになり、満足し得るも
のではなかつた。
較的低い領域では液の圧縮ないしは逆流が少ない
ため、逆に脈動が増大したり、カムの補正曲線設
計圧力と使用圧力とがずれるに従い補正による減
脈効果が低下する等の難点がある。また、前記方
法では、常に何ストロークかの平均圧力を求め
てこれに近い吐出圧力を維持しようとするもので
あるため、実際の吐出圧力変動に追従できない欠
点がある。さらに、前記方法,共に不規則に
発生する脈動には即応が不可能であり、結局はカ
ムの特性に左右されることになり、満足し得るも
のではなかつた。
そこで、本発明者は、前述した従来の無脈動定
量ポンプの問題点を全て克服すべく種々検討並び
に試作を重ねた結果、2本のプランジヤを駆動す
るカムに駆動モータを連結すると共にこの駆動モ
ータに回転数制御回路を接続し、一方合成吐出量
の圧力を検出する圧力検出器を設け、この圧力検
出器によつて検出された圧力変動信号を回転数制
御回路に補正信号として供給するよう構成するこ
とにより、前記問題点を一挙に解消し得ることを
突き止めた。
量ポンプの問題点を全て克服すべく種々検討並び
に試作を重ねた結果、2本のプランジヤを駆動す
るカムに駆動モータを連結すると共にこの駆動モ
ータに回転数制御回路を接続し、一方合成吐出量
の圧力を検出する圧力検出器を設け、この圧力検
出器によつて検出された圧力変動信号を回転数制
御回路に補正信号として供給するよう構成するこ
とにより、前記問題点を一挙に解消し得ることを
突き止めた。
従つて、本発明の目的は、簡単な構成でしかも
無脈動定量性を安定に保持することができる無脈
動定量ポンプを提供するにある。
無脈動定量性を安定に保持することができる無脈
動定量ポンプを提供するにある。
前記の目的を達成するため、本発明において
は、2本のプランジヤをカム駆動により往復動さ
せて各プランジヤのポンプ動作による合成吐出量
を得るよう構成した往復動ポンプにおいて、2本
のプランジヤを駆動するカムに駆動モータを連結
すると共にこの駆動モータに回転数設定回路と主
増幅器と駆動モータの出力を主増幅器にフイード
バツクするタコジエネレータとからなる回転数制
御回路を接続し、さらに合成吐出量が得られる配
管に接続した圧力検出器と圧力検出器の出力信号
から直流分を除去する回路と増幅回路とからな
り、前記増幅回路で得られた信号を反転して回転
数設定回路から出力される信号に加えて回転数制
御回路の制御信号を補正する回路を設けることを
特徴とする。
は、2本のプランジヤをカム駆動により往復動さ
せて各プランジヤのポンプ動作による合成吐出量
を得るよう構成した往復動ポンプにおいて、2本
のプランジヤを駆動するカムに駆動モータを連結
すると共にこの駆動モータに回転数設定回路と主
増幅器と駆動モータの出力を主増幅器にフイード
バツクするタコジエネレータとからなる回転数制
御回路を接続し、さらに合成吐出量が得られる配
管に接続した圧力検出器と圧力検出器の出力信号
から直流分を除去する回路と増幅回路とからな
り、前記増幅回路で得られた信号を反転して回転
数設定回路から出力される信号に加えて回転数制
御回路の制御信号を補正する回路を設けることを
特徴とする。
この場合、駆動モータは、モータ単体の機械的
時定数が12msec以下の直流モータを使用すれば
最も好適である。
時定数が12msec以下の直流モータを使用すれば
最も好適である。
次に、本発明に係る無脈動定量ポンプの実施例
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
第3図は、本発明ポンプの制御系統図を示すも
ので、参照符号30は、例えば第1図に示す構成
からなる2本のプランジヤを有する往復動形プラ
ンジヤポンプを示す。このプランジヤポンプ30
の2個のポンプ室からそれぞれ導出される吐出配
管が合流する配管32の一部に圧力検出器34を
設け、この圧力検出器34で検出された信号を直
流分除去回路36および増幅回路38を介して吐
出圧力の変動を検出するよう構成する。一方、プ
ランジヤポンプ30の回転カムを駆動する駆動モ
ータ40を設けて、この駆動モータ40の回転出
力を適宜減速機42を介してカム回転軸に伝達す
るよう構成する。そして、前記駆動モータ40
は、前記圧力検出器34から得られる信号により
回転数設定回路44で予め設定した回転数を補正
しながら、主増幅器46を介して回転数制御を行
うよう構成する。なお、駆動モータ40にはタコ
ジエネレータ48を接続配置してその出力を前記
主増幅器46にフイードバツクするよう構成す
る。
ので、参照符号30は、例えば第1図に示す構成
からなる2本のプランジヤを有する往復動形プラ
ンジヤポンプを示す。このプランジヤポンプ30
の2個のポンプ室からそれぞれ導出される吐出配
管が合流する配管32の一部に圧力検出器34を
設け、この圧力検出器34で検出された信号を直
流分除去回路36および増幅回路38を介して吐
出圧力の変動を検出するよう構成する。一方、プ
ランジヤポンプ30の回転カムを駆動する駆動モ
ータ40を設けて、この駆動モータ40の回転出
力を適宜減速機42を介してカム回転軸に伝達す
るよう構成する。そして、前記駆動モータ40
は、前記圧力検出器34から得られる信号により
回転数設定回路44で予め設定した回転数を補正
しながら、主増幅器46を介して回転数制御を行
うよう構成する。なお、駆動モータ40にはタコ
ジエネレータ48を接続配置してその出力を前記
主増幅器46にフイードバツクするよう構成す
る。
次に、このように構成される本発明ポンプの作
用につき、第4図に示す動作特性と共に説明す
る。
用につき、第4図に示す動作特性と共に説明す
る。
まず、プランジヤポンプ30の動作特性に若干
の脈動を生ずる場合、圧力検出器34において
は、例えば第4図aに示すような出力信号が得ら
れる。この場合、得られる出力信号は、その絶対
値ではなく変動分すなわちリツプル分のみが問題
となるため、直流分除去回路36で直流分を除去
し増幅回路38で適当に増幅すれば、第4図bに
示すような特性曲線が得られる。このようにして
得られた信号を逆位相〔第4図c参照〕にして、
回転数設定回路44からの信号に加えて主増幅器
46へ供給すれば、主増幅器46の出力は第4図
dに示すようになり、この結果圧力検出器34で
検出した圧力が上昇した際には駆動モータ40の
回転数を低減し、また圧力検出器34で検出した
圧力が低下した際には駆動モータ40の回転数を
増大することができる。このようにし、本発明に
よれば、吐出圧力を検出してこれによりポンプの
駆動モータの回転数をネガテイブフイードバツク
制御し、ポンプの吐出圧力変動を極めて小さくす
ることができる。
の脈動を生ずる場合、圧力検出器34において
は、例えば第4図aに示すような出力信号が得ら
れる。この場合、得られる出力信号は、その絶対
値ではなく変動分すなわちリツプル分のみが問題
となるため、直流分除去回路36で直流分を除去
し増幅回路38で適当に増幅すれば、第4図bに
示すような特性曲線が得られる。このようにして
得られた信号を逆位相〔第4図c参照〕にして、
回転数設定回路44からの信号に加えて主増幅器
46へ供給すれば、主増幅器46の出力は第4図
dに示すようになり、この結果圧力検出器34で
検出した圧力が上昇した際には駆動モータ40の
回転数を低減し、また圧力検出器34で検出した
圧力が低下した際には駆動モータ40の回転数を
増大することができる。このようにし、本発明に
よれば、吐出圧力を検出してこれによりポンプの
駆動モータの回転数をネガテイブフイードバツク
制御し、ポンプの吐出圧力変動を極めて小さくす
ることができる。
なお、本発明ポンプを最も効果的に駆動制御す
るには、各機構部の慣性を極力小さくする必要が
あるが、特に駆動モータ40の応答特性が最も重
要である。このため、種々実験を行つた結果、駆
動モータ単体の機械的時定数が12msec以下の直
流モータを使用することにより、カム特性のみに
依存する方式に比べて容易に数分の1以下まで脈
動を小さくすることができることを確認した。従
つて、機械的時定数が15msec以上のモータを使
用する場合には、吐出圧力の変動に充分追従制御
することが困難となり、減脈を期待することはで
きないことが判つた。
るには、各機構部の慣性を極力小さくする必要が
あるが、特に駆動モータ40の応答特性が最も重
要である。このため、種々実験を行つた結果、駆
動モータ単体の機械的時定数が12msec以下の直
流モータを使用することにより、カム特性のみに
依存する方式に比べて容易に数分の1以下まで脈
動を小さくすることができることを確認した。従
つて、機械的時定数が15msec以上のモータを使
用する場合には、吐出圧力の変動に充分追従制御
することが困難となり、減脈を期待することはで
きないことが判つた。
前述した実施例から明らかなように、本発明ポ
ンプによれば、ポンプの吐出流体の脈動を電気的
手段により補正制御するものであるから、吐出圧
力のリツプルに対する補正量を電気的に変えるだ
けで、カムを交換することなく、しかも脈動の大
きさを、例えば第2図cに示すように、所定範囲
で任意に調節することができるという優れた利点
を有する。
ンプによれば、ポンプの吐出流体の脈動を電気的
手段により補正制御するものであるから、吐出圧
力のリツプルに対する補正量を電気的に変えるだ
けで、カムを交換することなく、しかも脈動の大
きさを、例えば第2図cに示すように、所定範囲
で任意に調節することができるという優れた利点
を有する。
従つて、本発明ポンプは、第1図に示す構成か
らなる往復動形プランジヤポンプについて効果的
に応用することができるが、その他種々の無脈動
定量ポンプ構成体にも広く応用し得ることは勿論
である。
らなる往復動形プランジヤポンプについて効果的
に応用することができるが、その他種々の無脈動
定量ポンプ構成体にも広く応用し得ることは勿論
である。
以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
第1図は無脈動定量ポンプのポンプ構造の一例
を示す説明図、第2図a〜cは第1図に示すポン
プの無脈動特性曲線図、第3図は本発明に係る無
脈動定量ポンプの制御系の系統図、第4図a〜d
は第3図に示すポンプの制御系の動作特性線図で
ある。 10…プランジヤ、12…回転カム、14…ク
ロスヘツド、16…カムフオロア、18…スプリ
ング、20…カム軸、22…ポンプ室、24…グ
ランドシール、26…吐出配管、30…往復動形
プランジヤポンプ、32…合流配管、34…圧力
検出器、36…直流分除去回路、38…増幅回
路、40…駆動モータ、42…減速機、44…回
転数設定回路、46…主増幅器、48…タコジエ
ネレータ。
を示す説明図、第2図a〜cは第1図に示すポン
プの無脈動特性曲線図、第3図は本発明に係る無
脈動定量ポンプの制御系の系統図、第4図a〜d
は第3図に示すポンプの制御系の動作特性線図で
ある。 10…プランジヤ、12…回転カム、14…ク
ロスヘツド、16…カムフオロア、18…スプリ
ング、20…カム軸、22…ポンプ室、24…グ
ランドシール、26…吐出配管、30…往復動形
プランジヤポンプ、32…合流配管、34…圧力
検出器、36…直流分除去回路、38…増幅回
路、40…駆動モータ、42…減速機、44…回
転数設定回路、46…主増幅器、48…タコジエ
ネレータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 2本のプランジヤをカム駆動により往復動さ
せて各プランジヤのポンプ動作による合成吐出量
を得るように構成した往復動ポンプにおいて、2
本のプランジヤを駆動するカムに駆動モータを連
結すると共にこの駆動モータに回転数設定回路と
主増幅器と駆動モータの出力を主増幅器にフイー
ドバツクするタコジエネレータとからなる回転数
制御回路を接続し、さらに合成吐出量が得られる
配管に接続した圧力検出器と圧力検出器の出力信
号から直流分を除去する回路と増幅回路とからな
り、前記増幅回路で得られた信号を反転して回転
数設定回路から出力される信号に加えて回転数制
御回路の制御信号を補正する回路を設けることを
特徴とする無脈動定量ポンプ。 2 駆動モータは、モータ単体の機械的時定数が
12msec以下の直流モータからなる特許請求の範
囲第1項記載の無脈動定量ポンプ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14507480A JPS5770975A (en) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | Non-pulsation metering pump |
| EP19810108256 EP0050296B1 (en) | 1980-10-18 | 1981-10-13 | A pulsation-free volumetric pump |
| DE8181108256T DE3170869D1 (en) | 1980-10-18 | 1981-10-13 | A pulsation-free volumetric pump |
| CA000387924A CA1181509A (en) | 1980-10-18 | 1981-10-14 | Pulsation-free volumetric pump |
| MX18967081A MX154463A (es) | 1980-10-18 | 1981-10-15 | Mejoras a bomba volumetrica de pulsacion libre y movimiento alterno para fluidos |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14507480A JPS5770975A (en) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | Non-pulsation metering pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5770975A JPS5770975A (en) | 1982-05-01 |
| JPS6343591B2 true JPS6343591B2 (ja) | 1988-08-31 |
Family
ID=15376772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14507480A Granted JPS5770975A (en) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | Non-pulsation metering pump |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0050296B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5770975A (ja) |
| CA (1) | CA1181509A (ja) |
| DE (1) | DE3170869D1 (ja) |
| MX (1) | MX154463A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2180467A (en) * | 1985-09-18 | 1987-04-01 | Philips Electronic Associated | Liquid chromatograph |
| GB2195473B (en) * | 1986-09-17 | 1990-08-15 | Philips Electronic Associated | Liquid chromatograph |
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