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JP2818410B2 - Leakless reciprocating pump - Google Patents

Leakless reciprocating pump

Info

Publication number
JP2818410B2
JP2818410B2 JP62133316A JP13331687A JP2818410B2 JP 2818410 B2 JP2818410 B2 JP 2818410B2 JP 62133316 A JP62133316 A JP 62133316A JP 13331687 A JP13331687 A JP 13331687A JP 2818410 B2 JP2818410 B2 JP 2818410B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
suction
pump
chamber
piston
bellows
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 - Lifetime
Application number
JP62133316A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63302186A (en
Inventor
義昭 小西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikkiso Co Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikkiso Co Ltd filed Critical Nikkiso Co Ltd
Priority to JP62133316A priority Critical patent/JP2818410B2/en
Publication of JPS63302186A publication Critical patent/JPS63302186A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2818410B2 publication Critical patent/JP2818410B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プランジャあるいはピストンなどの往復動
によりポンプ作用を行なう往復動ポンプに係り、殊に移
送液の外部への漏洩を防止できるように構成した無漏洩
往復動ポンプに関する。 〔従来の技術〕 一般に、往復動ポンプは、その特性として高圧性なら
びに定量性に優れる反面、その構造上通常の構成では移
送液の外部への漏洩を免れない難点を有する。 そこで、前述の難点を解消して外部への漏洩を防止で
きるよう構成した往復動ポンプ、例えば、シール部材と
してダイアフラムまたはベローズなどを装着したダイア
フラムポンプまたはベローズポンプなど(以下、シール
ポンプと称する)や、このシールポンプのシール部材に
おける片側を更に油圧室に構成した油圧ダイアフラムポ
ンプまたは油圧ベローズポンプなど(以下、油圧シール
ポンプと称する)のような特殊な構成の往復動ポンプ
が、従来から開発され使用に供されている。 次に、シールポンプの1例としてのベローズポンプと
油圧シールポンプの1例としての油圧ダイアフラムポン
プについて簡単に説明する。 ベローズポンプは、例えば第5図に示すように、吸込
弁10と吐出弁12との間にケーシング14に囲繞されて設定
されるポンプ室16の内部に円筒形状のベローズ18が突出
状に配置されて構成されている。ベローズ18はその一端
部18aをケーシングの隔壁14aに、他端部18bをプランジ
ャ20に固着された環状プレート22にそれぞれビスを介し
て液密に取付けられており、駆動装置(図示せず)によ
って往復動されるプランジャ20によって伸縮される。こ
れによってポンプ室16内に容積変動が発生しすなわちポ
ンプ作用が発生し、移送液が吸込弁10ならびに吐出弁12
を介して圧送されるが、この場合、ポンプ室16内はベロ
ーズ18によって液密に保持されているので、移送液がポ
ンプ室16から漏洩されることがない。 油圧ダイアフラムポンプは、例えば第6図に示すよう
に、ポンプ室16が吸込弁10と吐出弁12との間にポンプ側
ケーシング24とダイアフラム26とに区画されて設定され
ると共に、ダイアフラム26の他面側に油圧室28が形成さ
れて構成される。ダイアフラム26はポンプ側ケーシング
24と駆動側ケーシング30との間に有孔バックアッププレ
ート32,32を介して液密に取付けられており、油圧室28
は油圧路34を通じて油溜室36に連通さている。このよう
な構成において、プランジャ20が駆動装置(図示せず)
によって往復動されると、油圧室28内に圧力変動が発生
し、これによってダイアフラムが脈動してポンプ室16内
に容積変動が発生しすなわちポンプ作用が発生し、移送
液が吸込弁10ならびに吐出弁12を介して圧送される。こ
の場合、ポンプ室16内はダイアフラム26によって液密に
保持されているので、移送液がポンプ室16から漏洩され
ることがない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前述のような従来のこの種ポンプは、
その構造上、ポンプを構成するシール部材に正負の圧力
荷重が繰返して反転負荷され、このためシール部材が短
期間にしかも突発的に破損され、したがって、ポンプの
耐用寿命が短かくしかも信頼性に劣るなどの欠点を本来
有していた。また、その構造も複雑重量化するものであ
った。すなわち、ベローズポンプ(シールポンプ)にお
いては、ポンプ作用下におけるポンプ室16内の圧力Paは
通常負圧からポンプ吐出圧力以上の高圧にまで変動する
のに対して、駆動室内の圧力Pbは通常大気圧に保持され
ており、したがって、ベローズ18にはその伸縮に対応し
て内,外圧殊に強い外圧が繰返し脈動的に負荷される。
このため、この種の構成のポンプは、殊に比較的高圧の
用途においては、特に耐用寿命が短く、また定量性に劣
るものである。 一方、油圧ダイアフラムポンプ(油圧シールポンプ)
においては、ポンプ室16内の圧力Paと油圧室28内の圧力
Pcとの圧力差は比較的軽少ではあるが、圧力Paは圧力Pc
に追随して変動するので、ダイアフラム26には、前述の
シールポンプの場合と同様に前,後方向の圧力荷重が繰
返し脈動的に負荷され、このためダイアフラム26には比
較的短時間に疲労破壊が発生する。しかも、この種の構
成のポンプには、ダイアフラム26の一方の面に油圧室28
が形成されているために、ダイアフラム26の前記疲労破
壊の途次において油圧室28内の作動油がポンプ室16内の
移送液内に浸入混合し、例えば化学プロセスなどにおい
て重大な危険と損害を発生する。更に、この種のポンプ
は、駆動部側に高圧の油圧室28,油圧路34、ならびに油
溜室36を有し、構造が複雑,重量化する大きな難点を有
する。 したがって、本発明の目的は、構造が簡単で無漏洩性
を達成でき、しかも信頼性に優れた往復動ポンプを提供
することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 先の目的を達成するために、本発明に係る無漏洩往復
動ポンプは、吸込口と吸込弁との間に設定される吸込室
と、吸込弁と吐出弁との間に設定されるポンプ室と、シ
リンダ室内に往復動可能に配置されてポンプ作用を行う
ピストンと、ポンプ室とシリンダ室とを連通し移送液で
満たされる連通部とを備えた往復動ポンプにおいて、 前記ピストンを駆動するピストンロッドを前記吸込室
内に挿通配置すると共に、このピストンロッドには前記
吸込室内において移送液に対してシールするための可撓
性シール部材を囲繞装着し、さらに前記可撓性シール部
材の有効断面積をピストンの断面積の約1/2に設定し、 吐出工程において、前記吸込室と可撓性シール部材と
の間の空間は、前記ピストンの一方向の移動により増大
して吸込が行われ、 吸込工程において、前記吸込室と可撓性シール部材と
の間の空間は、前記ピストンの他方向の移動により減少
するが、移送液が前記連通部を介して前記シリンダ室に
移送されることにより吸込が行われることを特徴とす
る。 この場合、可撓性シール部材にはベローズあるいはベ
ローフラムを好適に使用することができる。 〔作用〕 ピストンロッドの移送液に対するシール部材が吸込室
内において装着されているので、シール部材には吐出圧
力とは無関係に吸込圧力に対応する軽微なしかもほぼ一
定の大きさの差圧が、ポンプ作用中の全期間に亘って反
転することなく常に一定方向から負荷される。したがっ
て、シール部材の寿命延長され、ポンプの無漏洩が長期
に亘って確実に保証される。また、ポンプは、高圧の作
動油を必要としないので、ポンプの構造が簡単軽量とな
り且つ安価となると共に、作動油が誤って移送液中に混
入し、重大な事故あるいは損失を発生することがない。 〔実施例〕 次に、本発明に係る無漏洩往復動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。なお、
説明の便宜上第5図および第6図に示す従来の構造と同
一構成部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は
省略する。 第1図において、本発明に係る無漏洩往復動ポンプ10
0は、吸込口40と吸込弁10との間に設定される吸込室42
と、吸込弁10と吐出弁12との間に設定されるポンプ室16
と、ポンプ室16に連通部44を介して連通し且つ吸込室42
に連続するシリンダ室46内に配置されてポンプ作用を行
なうピストン48を有し、ピストン48を駆動するピストン
ロッド50は吸込室42内に往復動可能に配置され、このピ
ストンロッド50には吸込室42内の移送液をシールするベ
ローズ52が装着されている。そして、シリンダ室46とピ
ストン48との摺接面には液封用のOリングおよびパッキ
ングが装着され、またピストン48とピストンロッド50と
の嵌合部には液封用のOリングが装着されている。ま
た、ベローズ52は、その底面52bをピストン48に対して
ビスを介して液密に取付けられ、開口鍔部52aの周縁部
をポンプ側ケーシング54に対して駆動側ケーシング56を
介して液密に挾持されており、これにより、ベローズ52
はポンプ内部を液密に保持している。また、ピストンロ
ッド50は駆動装置(図示せず)に連結されており、これ
によりピストン48が往復動すると同時にベローズ52が伸
縮される。 このような構成において、図7を参照して動作を説明
すると、ピストン48がピストンロッド50を介して図にお
いて右側へ移動する(以下、吐出工程と称する)と、シ
リンダ室46,連通室44およびポンプ室16からなる部分
(以下、ポンプ作用室58と総称する)内の移送液が加圧
されて吐出弁12を開いて吐出口60から容積変化量(減
少)q1分が圧送される。この場合、吸込室42はその容積
を増大して内部が僅かに負圧となり、容積変化(増大)
q2の移送液が吸込口40から吸込室42内に吸込まれる。一
方、ピストン48が図において左側へ移動する(以下、吸
込工程を称する)と、ポンプ作用室58はその容積を増大
して内部が僅かに負圧となり、所定量の移送液が吸込弁
10を開いてポンプ作用室58内に吸込まれる。 この場合、吸込室42の容積はq2だけ減少するが、この
減少量q2は、次に説明するように、ポンプ作用室58内の
容積増大分q1より小さいので、所定量(q1−q2)の移送
液が吸込口40から吸込室42内に吸込まれる。すなわち、
本発明に係る往復動ポンプ100においては、吐出ならび
に吸込みの全工程下において、それぞれ所定量の移送液
が連続して吸込室42内に吸込まれる。 ここで往復動ポンプがクランク駆動または偏心カム駆
動として、クランク半径またはカム偏心量をR、クラン
クの回転角をθ、ピストン変位量をχとすると、一般に
χ≒R sinθが成立する。そこで、χ=R sinθとして、 (1)吐出工程(0≦θ≦π)において、シリンダ室46
の容積変化(減少)量q1は、直径DPのピストン48によ
り、q1=(π/4)RDP 2sinθとなり、吐出弁12は開き、
吸込弁10は閉じているため、吐出口60側へq1=(π/4)
RDP 2sinθの量の吐出が行われる。 この時、吸込室42では、ピストン48により、容積変化
(増大)q2が、q2=(π/4)R(DP 2−DB 2)sinθの量
だけ起こる。このため、吸込室42にはq2の量の吸込みが
行われる。 (2)吸込工程(π≦θ≦2π)において、吐出弁12は
閉じ、吸込弁10は開いている。このため、直径DPのピス
トン48により、 q1=(π/4)RDP 2sinθの量の容積変化(増大)により
吸込みが、シリンダ室46に行われるが、吐出弁12が閉
じ、吸込弁10は開いているため吐出口60に吐出はされ
ず、吸込室42を負圧とする。 この時、吸込室42では、逆にピストン48により容積変
化(減少)が起こり、その減少量q2は q2=(π/4)R(DP 2−DB 2)sinθの量となる。 この結果、ピストン48により吸込室42らシリンダ室46
へ吸込みが行われ、q1−q2=(π/4)RDP 2sinθ−
{(π/4)RDP 2sinθ−(π/4)R(DP 2−DB 2)sinθ}
=(π/4)RDB 2sinθの量の吸込みが行われる。 (3)従って、吐出工程では、q1=(π/4)RDP 2sinθ
の吐出が行われとともに、q2=(π/4)R(DP 2−DB 2
sinθの量の吸込みが行われ、また吸込工程では、q1−q
2=(π/4)RDP 2sinθの量の吸込みが行われる。 ここで、ピストン48の断面積(πDP 2)に対し、ベロ
ーズ52の有効断面積(πDB 2)を小さく(πDP 2>π
DB 2)、例えば、DB/DP=0.6〜0.8と設定すれば、DB 2
DP 2=0.36〜0.64となる。 そこで、 とすれば、DB 2/DP 2=1/2となり、このような条件にお
いては、吐出工程でも、吸込工程でも、|(π/4)RDP 2
sinθ|=|(π/4)RDP 2sinθ|/2の量の吸込みが行わ
れる。これを表に表すと以下のとおりとなる。 (4)この時、吐出工程と吸込工程における総吐出量
は、吐出工程の吐出流量をQDとすれば、 ストローク長をLとすれば、L=2Rより、 となる。 同時に、吐出工程の吸込流量をQUとすれば、 さらに、吸込工程における吸込流量QVは、 となる。 そこで、前述したように、ピストン48の断面積(πDP
2)に対し、ベローズ52の有効断面積(πDB 2)を小さく
(πDP 2>πDB 2)、有効直径の比 DB/DP=0.6〜0.8、
例えば と設定すれば、DB 2=DP 2/2となり、吐出流量 に比べて、前記吸込流量はQVとなり、 1/2になり、吸込時と吐出時に同量だけ流入するので、
ベローズに対する負荷が最も小さくなる。第2図は、こ
のように設定した場合の吐出および吸込流量の波形を示
したものである。 (5)さらに、吸込みに掛かる負荷は、往復動ポンプに
おいては、管摩擦抵抗の他に、慣性抵抗が掛かる。 ベローズが無ければ、ポンプの吸込流量は、q=(π
/4)RDP 2sinθになる筈であり、吸込配管の内径をdと
すれば、流速vは、となる。 従って、配管内の移送液の加速度αは、 となり、 回転速度一定として、(dθ/dt)=ωとすると、 となり、 吸込配管内に満たされた液の質量をmとすれば、ポンプ
は吸込時に、 の力を受ける。 ところが、ベローズにより、ポンプの吸込流量は、 (π/8)RDP 2sinθとなるから、 吸込加速度も、 となり、吸込負荷も となり、半減する。 従って、ベローズに対する負荷が軽くなり、ベローズ
も長寿命となる。また、ベローズには、常に負圧のみが
掛り、正圧は掛からない。このため、ベローズの反転も
生じないので、ベローズはより長寿命となる。 このように、本発明に係る往復動ポンプ100において
は、吐出ならびに吸込の全工程すなわちポンプ作用中の
全期間に亘って移送液が吸込室42内に吸込まれるので、
ベローズ52には吸込室42内の吸込圧に対応する軽微な一
方向の荷重すなわち内圧が常負荷される。したがって、
ベローズに反転応力が負荷される従来のポンプに比例し
て、ベローズ52の寿命が大幅に延長することができ、ま
たこれと同時に、ポンプ流量の脈動率が低下することが
できる。また、ポンプの吸込は2連ポンプ状に行なわれ
るので、吸込配管における最大流速値が低下し、加速度
抵抗が減少することにより吸込性能が更に向上すること
ができる。このため、吸込配管口径は、他の単連の往復
動ポンプに比べて小さくて済み、配管設備費も少なくな
る。また更に、ポンプは高圧作動油を必要としないの
で、構造が簡単となり安価となると共に、作動油が移送
液中に誤って混入されることがない。 第3図に本発明に係る無漏洩往復動ポンプの別の実施
例を示す。本実施例におけるポンプ102は、第1図に示
す実施例におけるポンプ作用室58すなわちポンプ室16,
連通部44およびシリンダ室46の構成と、ならびに吸込弁
10および吐出弁12の配置とを変更したものである。すな
わち、吐出弁12は図においてシリンダ室46の上方に配置
され、ポンプ室は吸込弁室62,連絡部64および吐出室66
から形成され、シリンダ室46は連通部68を介して吐出室
66に連通している。本実施例においても、第1図に示す
実施例におけると同様の作用あるいは効果が確実に達成
される。 第4図に本発明に係る無漏洩往復動ポンプの更に別の
実施例を示す。本実施例におけるポンプ104は、第1図
に示す実施例におけるベローズ52をベローフラム70に変
更したものである。ベローフラム70は、その折返し環状
部70aをピストン48に対してビスを介して液密に取付け
られ、拡開鍔部70bの周縁部をポンプ側ケーシング54に
対して駆動側ケーシング56を介して液密に挾持されてお
り、これにより、ベローフラム70がポンプ内部を液密に
保持している。このような構成において、ベローフラム
70は軽微な内圧を常時負荷されているので、ピストンロ
ッド50の往復動に対応して無理なくスムーズに変位変形
し、吸込室42内の有効容積を比例的に変動する。したが
って、このように構成すれば、第1図あるいは第2図に
示す実施例の場合と同様な作用あるいは効果が達成され
ると共に、ベローズ52と比較して簡単な構造を有するベ
ローフラム70を使用することによる利点が付加される。 以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明はその精神を逸脱することなく多くの設計変更が可
能であることは勿論である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係る無漏洩往復動ポン
プは、ポンプ室に対してポンプ作用を行なうピストンの
ピストンロッドを吸込室内に配置し、そしてこのピスト
ンロッドに吸込室内において、移送液をシールする可撓
性シール部材、例えばベローズあるいはベローフラムを
装着することにより、シール部材に働く応力を軽微にす
ると同時に常に一定方向から負荷されるように構成した
ので、反転応力が負荷される従来のシール部材に比較し
て、シール部材の寿命ならびに信頼性が大幅に向上する
ことができる。すなわち、ポンプの無漏洩性が長期に亘
って確実に保証される。また、本発明の往復動ポンプに
おいては、高圧の作動油を必要としないので、構造が簡
単軽量となり低コストと製造し得ると共に、作動油が誤
って移送液中に混入し、重大な事故あるいは損失を引起
す危険がない。更に、本発明の往復動ポンプは、ポンプ
の吸込みが2連ポンプ状に行なわれると共に脈動率が低
下するので、ポンプの吸込性能ならびに定量性を向上す
ることができる。 すなわち、本願発明においては、可撓性シール部材の
有効断面積をピストンの断面積の約1/2に設定すること
により、吐出工程における吸込室内への吸込量と吸込工
程における吸込室内への吸込量とが等しくなり、従って
吸込室内への移送液の吸込量が、吐出並びに吸込みの全
工程に亘って同一となるため、吸込側の液の働きは2連
ポンプのように常に吸込動作を行い、吸込条件の改善が
達成される。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reciprocating pump that performs a pumping operation by reciprocating a plunger or a piston, and more particularly, to prevent a transfer liquid from leaking outside. The present invention relates to a non-leakage reciprocating pump configured. [Related Art] In general, a reciprocating pump is excellent in high-pressure property and quantitative property as its characteristics, but has a drawback that the structure cannot be inevitably leaked to the outside of a transfer liquid in a normal configuration. Therefore, a reciprocating pump configured to solve the above-described difficulties and prevent leakage to the outside, such as a diaphragm pump or a bellows pump having a diaphragm or a bellows as a sealing member (hereinafter referred to as a seal pump), Conventionally, a reciprocating pump having a special configuration such as a hydraulic diaphragm pump or a hydraulic bellows pump in which one side of a seal member of the seal pump is further configured as a hydraulic chamber (hereinafter referred to as a hydraulic seal pump) has been developed and used. Has been offered to. Next, a bellows pump as an example of a seal pump and a hydraulic diaphragm pump as an example of a hydraulic seal pump will be briefly described. As shown in FIG. 5, for example, a bellows pump has a cylindrical bellows 18 protrudingly arranged inside a pump chamber 16 set between a suction valve 10 and a discharge valve 12 so as to be surrounded by a casing 14. It is configured. The bellows 18 is liquid-tightly attached at one end 18a to a partition wall 14a of the casing and at the other end 18b to an annular plate 22 fixed to the plunger 20 via screws, respectively, and is driven by a driving device (not shown). It is expanded and contracted by the reciprocating plunger 20. As a result, a volume fluctuation occurs in the pump chamber 16, that is, a pump action occurs, and the transfer liquid is supplied to the suction valve 10 and the discharge valve 12.
In this case, since the inside of the pump chamber 16 is kept liquid-tight by the bellows 18, the transfer liquid does not leak from the pump chamber 16. In the hydraulic diaphragm pump, for example, as shown in FIG. 6, a pump chamber 16 is divided between a suction valve 10 and a discharge valve 12 into a pump-side casing 24 and a diaphragm 26, A hydraulic chamber 28 is formed on the surface side. Diaphragm 26 is pump side casing
Liquid-tightly mounted between the drive casing 24 and the drive-side casing 30 through perforated backup plates 32
Is connected to an oil reservoir 36 through a hydraulic path 34. In such a configuration, the plunger 20 is driven by a driving device (not shown).
When reciprocating, the pressure fluctuation occurs in the hydraulic chamber 28, which causes the diaphragm to pulsate, causing a volume fluctuation in the pump chamber 16, that is, a pump action occurs, and the transfer liquid is sucked into the suction valve 10 and discharged. It is pumped through the valve 12. In this case, since the inside of the pump chamber 16 is maintained in a liquid-tight manner by the diaphragm 26, the transfer liquid does not leak from the pump chamber 16. [Problems to be Solved by the Invention] However, such a conventional pump as described above is
Due to its structure, positive and negative pressure loads are repeatedly and reversibly applied to the seal member constituting the pump, so that the seal member is damaged in a short period of time and suddenly. It had inherent disadvantages such as inferiority. Further, the structure is also complicated and heavy. That is, in a bellows pump (seal pump), the pressure Pa in the pump chamber 16 under the action of the pump usually fluctuates from negative pressure to a high pressure equal to or higher than the pump discharge pressure, whereas the pressure Pb in the drive chamber is usually large. The bellows 18 is repeatedly and pulsatively loaded with internal and external pressures, particularly strong external pressures, corresponding to its expansion and contraction.
For this reason, pumps of this type have a short service life and are inferior in quantitative performance, especially in applications of relatively high pressures. On the other hand, a hydraulic diaphragm pump (hydraulic seal pump)
, The pressure Pa in the pump chamber 16 and the pressure in the hydraulic chamber 28
Although the pressure difference from Pc is relatively small, the pressure Pa is equal to the pressure Pc
, The front and rear pressure loads are repeatedly and pulsatively applied to the diaphragm 26 in the same manner as in the case of the seal pump described above. Occurs. In addition, the pump of this type has a hydraulic chamber 28 on one side of the diaphragm 26.
Is formed, the hydraulic oil in the hydraulic chamber 28 penetrates and mixes into the transfer liquid in the pump chamber 16 on the way of the fatigue failure of the diaphragm 26, thereby causing serious danger and damage in, for example, a chemical process. Occur. Further, this type of pump has a high-pressure hydraulic chamber 28, a hydraulic path 34, and an oil reservoir 36 on the drive unit side, and has a major drawback in that the structure is complicated and the weight is increased. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a reciprocating pump having a simple structure, achieving leak-free performance, and having excellent reliability. [Means for Solving the Problems] To achieve the above object, a non-leak reciprocating pump according to the present invention includes a suction chamber set between a suction port and a suction valve, a suction valve and a discharge valve. A reciprocating unit including a pump chamber set between the valve, a piston disposed reciprocally in the cylinder chamber to perform a pumping operation, and a communicating part that communicates the pump chamber with the cylinder chamber and is filled with the transfer liquid. In the dynamic pump, a piston rod for driving the piston is inserted and disposed in the suction chamber, and a flexible seal member for sealing against a transfer liquid in the suction chamber is mounted on the piston rod, The effective cross-sectional area of the flexible seal member is set to about 1/2 of the cross-sectional area of the piston. In the discharge step, the space between the suction chamber and the flexible seal member is one direction of the piston. By moving In the suction step, the space between the suction chamber and the flexible seal member is reduced by the movement of the piston in the other direction, but the transfer liquid is transferred through the communication portion. The suction is performed by being transferred to the cylinder chamber. In this case, bellows or bellows flam can be suitably used for the flexible seal member. [Operation] Since the seal member for the transfer liquid of the piston rod is mounted in the suction chamber, a slight and substantially constant differential pressure corresponding to the suction pressure is applied to the seal member regardless of the discharge pressure. The load is always applied from a certain direction without reversing during the entire operation. Therefore, the life of the seal member is extended, and no leakage of the pump is reliably guaranteed for a long period of time. Also, since the pump does not require high-pressure hydraulic oil, the structure of the pump is simple, lightweight and inexpensive, and the hydraulic oil is erroneously mixed into the transfer liquid, which may cause a serious accident or loss. Absent. Embodiment Next, an embodiment of a non-leakage reciprocating pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition,
For convenience of description, the same components as those of the conventional structure shown in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 1, a leak-free reciprocating pump 10 according to the present invention is shown.
0 is a suction chamber 42 set between the suction port 40 and the suction valve 10.
And a pump chamber 16 set between the suction valve 10 and the discharge valve 12.
And the pump chamber 16 through the communication portion 44 and the suction chamber 42
A piston 48 is disposed in a cylinder chamber 46 continuous with the piston 48 and performs a pump action. A piston rod 50 for driving the piston 48 is reciprocally disposed in the suction chamber 42, and the piston rod 50 has a suction chamber. A bellows 52 for sealing the transfer liquid in 42 is mounted. An O-ring for liquid sealing and packing are mounted on the sliding contact surface between the cylinder chamber 46 and the piston 48, and an O-ring for liquid sealing is mounted on the fitting portion between the piston 48 and the piston rod 50. ing. The bellows 52 has a bottom surface 52b attached to the piston 48 in a liquid-tight manner via a screw, and a peripheral portion of the opening flange 52a is provided in a liquid-tight manner with respect to the pump-side casing 54 via a drive-side casing 56. The bellows 52
Keeps the inside of the pump liquid tight. The piston rod 50 is connected to a driving device (not shown), so that the piston 48 reciprocates and the bellows 52 expands and contracts at the same time. In such a configuration, the operation will be described with reference to FIG. 7. When the piston 48 moves rightward in the figure via the piston rod 50 (hereinafter, referred to as a discharge step), the cylinder chamber 46, the communication chamber 44, The transfer liquid in a portion including the pump chamber 16 (hereinafter, collectively referred to as a pump action chamber 58) is pressurized, the discharge valve 12 is opened, and a volume change (decrease) q1 is discharged from the discharge port 60. In this case, the suction chamber 42 has its volume increased and the inside thereof becomes slightly negative pressure, and the volume changes (increases).
The transfer liquid of q2 is sucked into the suction chamber 42 from the suction port 40. On the other hand, when the piston 48 moves to the left in the drawing (hereinafter, referred to as a suction step), the volume of the pump action chamber 58 is increased and the inside thereof becomes a slight negative pressure, and a predetermined amount of the transfer liquid is supplied to the suction valve.
10 is opened to be sucked into the pump action chamber 58. In this case, the volume of the suction chamber 42 is reduced by q2. Since the reduced amount q2 is smaller than the volume increase q1 in the pump action chamber 58 as described below, the predetermined amount (q1−q2) The transfer liquid is sucked into the suction chamber 42 from the suction port 40. That is,
In the reciprocating pump 100 according to the present invention, a predetermined amount of the transfer liquid is continuously sucked into the suction chamber 42 in all steps of discharge and suction. Here, assuming that the reciprocating pump is a crank drive or an eccentric cam drive, the crank radius or cam eccentric amount is R, the crank rotation angle is θ, and the piston displacement amount is χ, generally ΔR sin θ is established. Therefore, assuming that θ = R sin θ, (1) in the discharge step (0 ≦ θ ≦ π), the cylinder chamber 46
Change in the volume of the (reduced) amount q1 is by the piston 48 of a diameter D P, q1 = (π / 4) RD P 2 sinθ , and the discharge valve 12 is opened,
Since the suction valve 10 is closed, q1 = (π / 4) to the discharge port 60 side
Discharge of the amount of RD P 2 sinθ is performed. At this time, the suction chamber 42, the piston 48, the volume change (increase) q2 is, q2 = (π / 4) R (D P 2 -D B 2) occurs by an amount of sin [theta. Therefore, the suction chamber 42 is suctioned by the amount of q2. (2) In the suction step (π ≦ θ ≦ 2π), the discharge valve 12 is closed and the suction valve 10 is open. By this reason, the piston 48 of a diameter D P, suction by q1 = (π / 4) the amount of volume change of the RD P 2 sinθ (increase) is is carried out in the cylinder chamber 46, the discharge valve 12 is closed, the suction valve Since 10 is open, it is not discharged to the discharge port 60, and the suction chamber 42 is set at a negative pressure. At this time, in the suction chamber 42, opposite to occur volumetric change by the piston 48 (decrease), the decrease amount q2 becomes q2 = (π / 4) R (D P 2 -D B 2) The amount of sin [theta. As a result, the suction chamber 42 and the cylinder chamber 46 are moved by the piston 48.
Suction to is performed, q1-q2 = (π / 4) RD P 2 sinθ-
{(Π / 4) RD P 2 sinθ- (π / 4) R (D P 2 -D B 2) sinθ}
= (Π / 4) ingestion of amounts of RD B 2 sin [theta is performed. (3) Therefore, in the discharge step, q1 = (π / 4) RD P 2 sin θ
Is discharged, and q2 = (π / 4) R (D P 2 −D B 2 )
The suction of the amount of sin θ is performed, and in the suction process, q1−q
2 = (π / 4) RD P 2 Suction of the amount of sinθ is performed. Here, the effective cross-sectional area (πD B 2 ) of the bellows 52 is smaller than the cross-sectional area (πD P 2 ) of the piston 48 (πD P 2 > π).
D B 2), for example, setting the D B / D P = 0.6~0.8, D B 2 /
The D P 2 = 0.36~0.64. Therefore, Then, D B 2 / D P 2 = 1/2. Under such conditions, in both the discharge step and the suction step, | (π / 4) RD P 2
Sin θ | = | (π / 4) RD P 2 Suction is performed in the amount of sin θ | / 2. This is shown in the table below. (4) At this time, the total discharge amount of the discharge process and the suction process, if the discharge flow rate of the discharge process and Q D, If the stroke length is L, from L = 2R, Becomes At the same time, if the suction flow rate of the discharge process and Q U, Furthermore, the suction flow rate Q V in the suction process is Becomes Therefore, as described above, the cross-sectional area of the piston 48 (πD P
2 ), the effective cross-sectional area (πD B 2 ) of the bellows 52 is reduced (πD P 2 > πD B 2 ), and the ratio of the effective diameter D B / D P = 0.6 to 0.8;
For example By setting a, D B 2 = D P 2 /2 , and the discharge flow rate The suction flow rate is Q V It becomes 1/2, and it flows in by the same amount at the time of suction and discharge, so
The load on the bellows is minimized. FIG. 2 shows the waveforms of the discharge and suction flow rates in such a case. (5) In addition, in the reciprocating pump, the load applied to the suction is not only the pipe frictional resistance but also the inertial resistance. If there is no bellows, the suction flow rate of the pump is q = (π
/ 4) RD P 2 sin θ, and if the inside diameter of the suction pipe is d, the flow velocity v is Becomes Therefore, the acceleration α of the transfer liquid in the pipe is Assuming that (dθ / dt) = ω with the rotation speed constant, Assuming that the mass of the liquid filled in the suction pipe is m, the pump Receive the power of However, the bellows, the suction flow rate of the pump, since the (π / 8) RD P 2 sinθ, suction acceleration also And the suction load And halved. Therefore, the load on the bellows is reduced, and the bellows also has a long life. Further, only negative pressure is always applied to the bellows, and positive pressure is not applied. For this reason, since the bellows do not reverse, the bellows has a longer life. As described above, in the reciprocating pump 100 according to the present invention, the transfer liquid is sucked into the suction chamber 42 over all the steps of the discharge and the suction, that is, the entire period during the pumping operation.
The bellows 52 is normally loaded with a slight one-way load corresponding to the suction pressure in the suction chamber 42, that is, an internal pressure. Therefore,
The service life of the bellows 52 can be greatly extended in comparison with a conventional pump in which a reversal stress is applied to the bellows, and at the same time, the pulsation rate of the pump flow rate can be reduced. Further, since the suction of the pump is performed in the form of a two-stage pump, the maximum flow velocity value in the suction pipe is reduced, and the acceleration resistance is reduced, so that the suction performance can be further improved. For this reason, the diameter of the suction pipe is smaller than that of another single reciprocating pump, and the cost of piping equipment is also reduced. Furthermore, since the pump does not require high-pressure hydraulic oil, the structure is simple and inexpensive, and the hydraulic oil is not erroneously mixed into the transfer liquid. FIG. 3 shows another embodiment of the leak-free reciprocating pump according to the present invention. The pump 102 in this embodiment is different from the pump working chamber 58 in the embodiment shown in FIG.
Configuration of communication part 44 and cylinder chamber 46, and suction valve
10 and the arrangement of the discharge valve 12 are changed. That is, the discharge valve 12 is disposed above the cylinder chamber 46 in the drawing, and the pump chamber is provided with the suction valve chamber 62, the communication portion 64, and the discharge chamber 66.
And the cylinder chamber 46 communicates with the discharge chamber via a communication portion 68.
It communicates with 66. In this embodiment, the same operation or effect as in the embodiment shown in FIG. 1 is surely achieved. FIG. 4 shows still another embodiment of the non-leak reciprocating pump according to the present invention. The pump 104 in this embodiment is obtained by replacing the bellows 52 in the embodiment shown in FIG. The bellows flam 70 has its folded annular portion 70a attached to the piston 48 in a fluid-tight manner via screws, and the peripheral edge of the expanded flange 70b is fluid-tightly attached to the pump-side casing 54 via the drive-side casing 56. The bellows flam 70 holds the inside of the pump in a liquid-tight manner. In such a configuration, the bellows flam
Since 70 is always loaded with a slight internal pressure, it is smoothly and smoothly displaced and deformed in response to the reciprocation of the piston rod 50, and the effective volume in the suction chamber 42 fluctuates proportionally. Therefore, with this configuration, the same operation or effect as that of the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2 can be achieved, and the bellow flam 70 having a simpler structure than the bellows 52 is used. The advantage of this is added. Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that many design changes can be made to the present invention without departing from the spirit thereof. [Effects of the Invention] As described above, the non-leak reciprocating pump according to the present invention arranges the piston rod of the piston that performs the pumping action on the pump chamber in the suction chamber, and the piston rod moves the piston rod in the suction chamber. By mounting a flexible seal member for sealing the transfer liquid, for example, a bellows or a bellows flam, the stress acting on the seal member is reduced, and at the same time, it is configured to be always loaded from a certain direction. As compared with conventional seal members, the life and reliability of the seal member can be greatly improved. That is, the leak-free property of the pump is reliably ensured for a long period of time. Further, in the reciprocating pump of the present invention, since high-pressure hydraulic oil is not required, the structure is simple and lightweight, and can be manufactured at low cost. In addition, the hydraulic oil is erroneously mixed into the transfer liquid, and a serious accident or There is no risk of causing losses. Furthermore, in the reciprocating pump of the present invention, the suction of the pump is performed in a double pump shape and the pulsation rate is reduced, so that the suction performance and quantitativeness of the pump can be improved. That is, in the present invention, by setting the effective cross-sectional area of the flexible seal member to about 1/2 of the cross-sectional area of the piston, the amount of suction into the suction chamber in the discharge step and the amount of suction into the suction chamber in the suction step are set. Since the amount of the liquid to be transferred is equal to the amount of the liquid transferred into the suction chamber throughout the entire discharge and suction process, the function of the liquid on the suction side always performs a suction operation like a dual pump. Thus, improved suction conditions are achieved.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る無漏洩往復動ポンプの一実施例を
示す断面図、第2図は第1図に示す無漏洩往復動ポンプ
の吐出ならびに吸込流量波形の特性図、第3図は本発明
に係る無漏洩往復動ポンプの別の実施例を示す断面図、
第4図は本発明に係る無漏洩往復動ポンプの更に別の実
施例を示す断面図、第5図は従来のベローズポンプを示
す断面図、第6図は従来の油圧ダイアフラムポンプを示
す断面図、第7図は動作状態を示す概略構成図である。 10…吸込弁、12…吐出弁 16…ポンプ室、40…吸込口 42…吸込室、44…連通部 46…シリンダ室、48…ピストン 50…ピストンロッド、52…ベローズ 54…ポンプ側ケーシング 56…駆動側ケーシング、58…ポンプ作用室 60…吐出口、62…吸込弁室 64…連絡部、66…吐出室 68…連通部、70…ベローフラム 100,102,104…無漏洩往復動ポンプ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a non-leakage reciprocating pump according to the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram of discharge and suction flow rates of the non-leakage reciprocating pump shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the leak-free reciprocating pump according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing still another embodiment of the non-leak reciprocating pump according to the present invention, FIG. 5 is a sectional view showing a conventional bellows pump, and FIG. 6 is a sectional view showing a conventional hydraulic diaphragm pump. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an operation state. 10 ... Suction valve, 12 ... Discharge valve 16 ... Pump chamber, 40 ... Suction port 42 ... Suction chamber, 44 ... Communication part 46 ... Cylinder chamber, 48 ... Piston 50 ... Piston rod, 52 ... Bellows 54 ... Pump side casing 56 ... Drive side casing, 58 Pump working chamber 60 Discharge port, 62 Suction valve chamber 64 Communication part, 66 Discharge chamber 68 Communication part, 70 Bellow flam 100, 102, 104 Reciprocating pump with no leakage

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.吸込口と吸込弁との間に設定される吸込室と、吸込
弁と吐出弁との間に設定されるポンプ室と、シリンダ室
内に往復動可能に配置されてポンプ作用を行うピストン
と、ポンプ室とシリンダ室とを連通し移送液で満たされ
る連通部とを備えた往復動ポンプにおいて、 前記ピストンを駆動するピストンロッドを前記吸込室内
に挿通配置すると共に、このピストンロッドには前記吸
込室内において移送液に対してシールするための可撓性
シール部材を囲繞装着し、さらに前記可撓性シール部材
の有効断面積をピストンの断面積の約1/2に設定し、 吐出工程において、前記吸込室と可撓性シール部材との
間の空間は、前記ピストンの一方向の移動により増大し
て吸込が行われ、 吸込工程において、前記吸込室と可撓性シール部材との
間の空間は、前記ピストンの他方向の移動により減少す
るが、移送液が前記連通部を介して前記シリンダ室に移
送されることにより吸込が行われることを特徴とする無
漏洩往復動ポンプ。 2.可撓性シール部材はベローズまたはベローフラムか
らなる特許請求の範囲第1項に記載の無漏洩往復動ポン
プ。
(57) [Claims] A suction chamber set between the suction port and the suction valve, a pump chamber set between the suction valve and the discharge valve, a piston reciprocatingly arranged in the cylinder chamber to perform a pump action, and a pump. A reciprocating pump having a communication section that communicates the chamber with the cylinder chamber and is filled with the transfer liquid, wherein a piston rod for driving the piston is inserted through the suction chamber, and the piston rod is provided in the suction chamber. A flexible seal member for sealing against a transfer liquid is attached and mounted, and an effective sectional area of the flexible seal member is set to about 1/2 of a sectional area of a piston. The space between the chamber and the flexible seal member is increased by one-way movement of the piston, and suction is performed. In the suction step, the space between the suction chamber and the flexible seal member is: Said Although reduced by another movement of the piston, leak-free reciprocating pump, characterized in that the suction is performed by the transported liquid is transferred to the cylinder chamber via the communicating portion. 2. 2. The leak-free reciprocating pump according to claim 1, wherein the flexible sealing member comprises a bellows or a bellows flam.
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