CN109424512A - 往复式活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供往复式活塞泵。被收纳保持于吸水阀座(21b)的外周侧的圆环状的凹槽(21f)且与气缸管(3)内周面滑接的由弹性体构成的垫圈(21a)在使用含有杂质的工作液运转的情况下多少有所磨损，如此，则吸水阀座(21b)中位于垫圈(21a)的后侧且在与气缸管(3)之间具有微小间隙(S)的阀座后部(21e)与气缸管(3)的内表面接触，由于吸水阀座(21b)由树脂构成，因此即使与气缸管(3)接触也能够几乎不对气缸管(3)造成损伤而抑制垫圈(21a)的磨损，而且与气缸管(3)接触的吸水阀座(21b)还抑止垫圈(21a)的其以上(微小间隙以上)的磨损，从而起到垫圈(21a)的后援的作用。

Description

往复式活塞泵

技术领域

本发明涉及往复式活塞泵。

背景技术

目前，在以下的专利文献1中记载有作为往复式活塞泵的强制阀式活塞泵。图4表示专利文献1中记载的往复式活塞泵的主要部分的概要。如图4所示，在圆筒状的气缸管50内收纳有在前后方向上进行往复运动的活塞杆51。在活塞杆51的前端侧，固定有具备多个将前后连通的通孔52a的圆板状的止动件52。在较活塞杆51的前端侧更后侧固定有圆板状的吸水阀53。设置在大致圆筒状的吸水阀座54的外周侧的大致圆筒状的垫圈(packing)55与气缸管50的内周面滑接。吸水阀座54在止动件52与吸水阀53之间相对于活塞杆51设置游隙地嵌入。

此处，与气缸管50内周面滑接的垫圈55一般为橡胶制。吸水阀座54、吸水阀53、止动件52和气缸管50一般为金属制。此外，垫圈55一般熔接于吸水阀座54。将在吸水阀座54一体地熔接有垫圈55的部件称为活塞垫圈56。

而且，在活塞杆51向后方移动的图4所示的吸水工序时，止动件52的较通孔52a更外周侧的部分与吸水阀座54的前部抵接，并且吸水阀座54与吸水阀53分离。由此，气缸管50内的流路开放，工作液如箭头所示那样流向前方的泵室。另一方面，在活塞杆51向前方移动的吐出工序时，如图5所示，止动件52与吸水阀座54的前部分离，并且吸水阀座54与吸水阀53抵接。由此，气缸管50内的流路闭合，泵室的工作液被加压，与泵室相连的吐出阀开放，吐出工作液。此处，金属制的吸水阀座54为了避免与金属制的气缸管50内周面的往复运动时的接触而其外径比气缸管50的内径小，设置有足够的余隙。

专利文献1：日本特开平11-50970号公报

发明内容

但是，在上述往复式活塞泵中，使用含有细沙等的工作液的情况下，会加剧在气缸管50内滑动的垫圈55的磨损，垫圈55的寿命变短。由此，被指出气缸垫圈56的更换程度变高的问题。

特别是近年来，向海外的输出增加，例如在东南亚和中国等防除用的水多从水渠和河流等直接吸水，该水中含有各种杂质。尤其细沙对垫圈55的寿命存在大的影响。具体而言，如图5所示，工作液中含有的杂质A多沉淀堆积于气缸管50的下部。如果使用后的清洗不充分，则下次使用时垫圈55以杂质A介于垫圈55与气缸管50之间的状态(夹于垫圈55与气缸管50之间的状态)进行往复运动。因此，垫圈55的磨损显著加快。

垫圈55的磨损在金属制的吸水阀座54的图示下侧的外表面与金属制的气缸管50的图示下侧的内表面接触的时刻停止。但是，在该状态下，在垫圈55的图示上侧与气缸管50的图示上侧之间，由于垫圈55的磨损而产生不能确保密封性的程度的空间B，不能发挥作为泵的作用。不仅如此，由于吸水阀座54和气缸管50为金属制，所以当垫圈55磨损时吸水阀座54和气缸管50会彼此接触而受损伤。气缸管50内周面受损伤的结果是，在气缸管50内周面滑动的垫圈55的磨损变得更快。

此外，吸水阀座54、吸水阀53、止动件52为金属制，因此在运转中产生吸水阀座54与吸水阀53抵接的击打音、吸水阀座54与止动件52抵接的击打音。这些击打音作为泵自身的噪声而成为问题。

本发明对能够抑制垫圈的磨损且提高泵的耐久性、并且能够降低运转中的击打音而实现降低噪声的往复式活塞泵进行说明。

本发明的往复式活塞泵(100)，其特征在于，具备：在气缸管(3)内进行往复运动的活塞杆(7)；活塞垫圈(21)，其具备吸水阀座(21b)和垫圈(21a)，该吸水阀座(21b)相对于活塞杆(7)设置游隙地嵌入，可在轴线方向上移动，该垫圈(21a)由弹性体构成，被收纳保持于吸水阀座(21b)的外周侧的圆环状的凹槽(21f)且与气缸管(3)内周面滑接；吸水阀(20)，其固定于活塞杆(7)，可抵接地位于吸水阀座(21b)的轴线方向后侧；和止动件(22)，其固定于活塞杆(7)，可抵接地位于活塞垫圈(21)的轴线方向前侧，具备将前后连通的通孔(22a)，吸水阀座(21b)由树脂构成，在位于吸水阀座(21b)的较垫圈(21a)更后侧的位置的阀座后部(21e)的外周面与气缸管(3)的内周面之间，具有预先确定的微小间隙(S)。

根据这样的往复式活塞泵(100)，当使用含有杂质(A)的工作液进行运转时，由于堆积于气缸管(3)的内表面的杂质(A)，在气缸管(3)的内周面滑动的垫圈(21a)会多少有所磨损。由此，吸水阀座(21b)中位于垫圈(21a)的后侧且在与气缸管(3)之间具有微小间隙(S)的阀座后部(21e)与气缸管(3)的内表面接触。由于吸水阀座(21b)由树脂构成，所以即使与气缸管(3)接触也能够几乎不对气缸管(3)造成损伤地抑制垫圈(21a)的磨损。再有，与气缸管(3)接触的吸水阀座(21b)抑止垫圈(21a)的其以上(微小间隙量以上)的磨损，起到垫圈(21a)的后援的作用。在该状态下，垫圈(21a)能够在利用工作压力充分地对气缸管(3)确保密封性的状态下扩展。由此，往复式活塞泵(100)能够进行确保更长时间压力的状态下的运转。即，往复式活塞泵(100)能够抑制垫圈(21a)的磨损并提高泵的耐久性。此外，吸水阀座(21b)由树脂构成，吸水阀(20)和止动件(22)一般为金属制。因此，往复式活塞泵(100)能够降低运转中吸水阀座(21b)与吸水阀(20)抵接的击打音、吸水阀座(21b)与止动件(22)抵接的击打音，能够实现降低噪声。

此处，也可以在垫圈(21a)的后端部的外周缘部设置有凹陷部(21g)，该凹陷部(21g)向轴线方向前侧且内侧凹陷，并且面向阀座后部(21e)的前表面，在气缸管(3)内流动的工作液能够进入该凹陷部(21g)。在这种情况下，利用进入凹陷部(21g)的工作液，从后部在冷却和润滑的方面对垫圈(21a)进行补足。由此，往复式活塞泵(100)能够实现垫圈(21a)的长寿命化并能够提高泵的耐久性。

此外，也可以是在吸水阀座(21b)的后端面呈环状设置有向后方突出的凸部(21h)，凸部(21h)的外径比吸水阀(20)的外径小的结构。在这种情况下，在吐出工序时吸水阀(20)在加压状态下按压活塞垫圈(21)时，吸水阀(20)的外周部边缘部(20a)不直接碰触到吸水阀座(21b)而与凸部(21h)抵接。由此抑制吸水阀座(21b)的变形。因此，往复式活塞泵(100)能够确保树脂制的吸水阀座(21b)的寿命并提高泵的耐久性。

此外，活塞垫圈(21)也可以为将垫圈(21a)组装到吸水阀座(21b)的结构。在这种情况下，在垫圈(21a)磨损的情况下，吸水阀座(21b)保持原样而仅更换垫圈(21a)即可，从而是经济的。

这样，根据本发明，能够提供能够抑制垫圈的磨损并提高泵的耐久性，并且能够降低运转中的击打音而实现降低噪声的往复式活塞泵。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的往复式活塞泵的纵截面图。

图2是图1所示的往复式活塞的吸水工序时的主要部分的动作说明图。

图3是图1所示的往复式活塞的吐出工序时的主要部分的动作说明图。

图4表示现有技术的往复式活塞的主要部分的结构，是吸水工序时的动作说明图。

图5是用于指出现有技术的往复式活塞的问题的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的往复式活塞泵的实施方式进行说明。图1是表示实施方式所涉及的往复式活塞泵的纵截面图。图2是往复式活塞泵的吸水工序时的主要部分的动作说明图。图3是往复式活塞的吐出工序时的主要部分的动作说明图。本实施方式的往复式活塞泵例如应用于以动力喷雾器等为代表的设备中。本实施方式的往复式活塞泵例如还称为单流式活塞泵或强制阀式活塞泵。此外，作为用于往复式活塞泵的工作液，根据用途使用各种液体。

如图1所示，往复式活塞泵100包括曲轴箱1、吸水侧歧管2、气缸管3和吐出侧歧管4。曲轴箱1、吸水侧歧管2、气缸管3和吐出侧歧管4大致从图示右侧向左侧按该顺序连结。在曲轴箱1的内部配置有曲轴5、连杆6。在从曲轴箱1遍及气缸管3的内部配置有活塞杆7。活塞杆7经由连杆6而与曲轴5连结。于是，利用从外部的例如发动机或电动机等输入的动力旋转驱动曲轴5，经由连杆6，活塞杆7在气缸管3内进行往复运动。

另外，图1中中心线C的上侧部分表示活塞杆7通过曲轴5的旋转而前进的吐出工序中位于上死点的状态。图1中中心线C的下侧部分表示活塞杆7通过曲轴5的旋转而后退的吸水工序中位于下死点的状态。

在曲轴箱1内填充有润滑油。在活塞杆7通过的位置，设置有与该活塞杆7滑接且用于防止曲轴箱1内的润滑油向吸水侧歧管2侧泄漏的油封8。此外，在吸水侧歧管2内，设置有与活塞杆7滑接且用于防止吸水侧歧管2侧的工作液向油封8侧的泄漏的密封垫圈9。此外，在吸水侧歧管2设置有用于将工作液吸入到内部的吸水口15。

在气缸管3内，设置有与活塞杆7一起在轴线方向上进行往复运动的吸水阀机构11(详情下述)。吸水阀机构11在通过往复运动对向在气缸管3的前端侧形成的泵室10的流路进行开闭的同时通过泵作用对泵室10进行加压/减压。

此外，在吐出侧歧管4内，在泵室10的前端部设置有吐出阀12，该吐出阀12随着利用吸水阀机构11的泵作用的泵室10的加压/减压而对流路进行开闭，通过打开而将泵室10内的工作液向室外吐出。另外，在吐出侧歧管4，设置有对通过泵作用吐出的工作液的压力进行调节的调压阀13，并且设置有对通过泵作用吐出的工作液的脉动进行缓冲的空气室14。

如图2所示，吸水阀机构11作为主体包括吸水阀20、活塞垫圈21和止动件22，并且进一步具备法兰盘23、垫片24和螺母25，其中，活塞垫圈21包括与气缸管3的内周面滑接的垫圈21a和吸水阀座21b。

吸水阀20是在中央具备用于使活塞杆7通过的贯通孔的圆板。法兰盘23是在中央具备用于使活塞杆7通过的贯通孔的圆筒，与吸水阀座21b相比在厚度方向上充分长。

止动件22是在中央具备用于使活塞杆7通过的贯通孔的圆板。在该止动件22，沿周向分离地设置有多个在前后方向上贯通且将前后连通的通孔22a。

于是，在活塞杆7，从活塞杆7的基端侧(图示右侧)起，吸水阀20、法兰盘23、止动件22、垫片24按该顺序被嵌入。在形成于活塞杆7的前端的阳螺纹7a安装有螺母25，通过拧紧螺母25，吸水阀20与在活塞杆7形成的大径的台阶部7b相碰上。由此，这些部件20、22、23、24被夹持·固定于台阶部7b与螺母25之间。

活塞垫圈21构成为大致圆筒状。活塞垫圈21包括垫圈21a和保持垫圈21a的吸水阀座21b。活塞垫圈21在吸水阀20与止动件22之间的位置上，在内部穿过法兰盘23。

垫圈21a是具有大致矩形截面的环状的弹性体，此处，由作为耐化学性的橡胶类材料的氟橡胶构成。

吸水阀座21b由树脂构成，此处，例如由聚乙烯构成。吸水阀座21b包括：大致圆筒状的主体部21c；设置在主体部21c的前端，向径向外侧呈大致圆环状突出的凸缘状的前侧凸部21d；和设置在主体部21c的后端，向径向外侧呈大致圆环状突出的凸缘状的后侧凸部21e。由这些前侧凸部21d、主体部21c、后侧凸部21e划出凹槽21f。吸水阀座21b的前侧凸部21d的外径比后侧凸部21e的外径小，与止动件22的外径大致相同。

垫圈21a被压入吸水阀座21b的凹槽21f内，以收纳于凹槽21f内的状态被保持。垫圈21a以其外周面与气缸管3的内周面滑接并且垫圈21a的前部被夹在气缸管3的内周面与吸水阀座21b的前侧凸部21d之间的方式配置。

位于吸水阀座21b的较垫圈21a更后侧的位置的阀座后部为后侧凸部21e。在该后侧凸部21e的外周面与气缸管3的内周面之间，设置有预先确定的微小间隙S。此处，微小间隙S特别优选设定为0.05～0.1mm左右。

此外，在垫圈21a的后端部的外周缘部，呈圆环状设置有凹陷部21g，该凹陷部21g向轴线方向前侧且内侧凹陷，并且面对吸水阀座21b的后侧凸部21e的外周侧的前表面。在气缸管3内流动的工作液能够经由上述微小间隙S而进入该凹陷部21g。

此外，在吸水阀座21b的后侧凸部21e的后端面，在从外周面向内侧(轴心侧)分离的位置，设置有呈圆环状向后方突出的凸部21h。凸部21h的外径比吸水阀20的外径小。

于是，在活塞垫圈21的吸水阀座21b的内周面与法兰盘23的外周面之间形成圆环状的间隙C1。活塞垫圈21相对于吸水阀20与止动件22之间的法兰盘23设置游隙地嵌入，能够在轴线方向上移动。

在具有这样的结构的吸水阀机构11，如图2和图3所示，垫圈21a与气缸管3的内周面滑接。止动件22的外周面位于气缸管3的内周面附近。在吸水阀座21b的后侧凸部21e的外周面与气缸管3的内周面之间设置有微小间隙S。此外，止动件22的外周部的后端面处于与吸水阀座21b的前侧凸部21d的前表面相对的位置关系。于是，如图2所示，在止动件22的外周部的后端面与吸水阀座21b的前侧凸部21d的前表面抵接时，在吸水阀20与凸部21h之间形成圆环状的间隙C2。

这样的往复式活塞泵100在旋转驱动曲轴5时活塞杆7在气缸管3内进行往复运动，重复进行从上死点向下死点移动的吸水工序(参照图2)和从下死点向上死点移动的吐出工序(参照图3)。

此处，当从吐出工序切换为吸水工序时，如图1的中心线C的下侧部分所示，活塞杆7向轴线方向后方移动，如图2所示，吸水阀20从凸部21h向轴线方向分离，止动件22与吸水阀座21b的前侧凸部21d抵接。

此外，通过吸水阀20从凸部21h向轴线方向分离，而在吸水阀20与凸部21h之间产生间隙C2，流路开放。由此，间隙C2与间隙C1连通，并进一步连通通孔22a。然后，从吸水侧歧管2的吸水口15(参照图1)流入的工作液通过间隙C2而流入间隙C1。

然后，在和活塞杆7一起向轴线方向后方移动的吸水阀20与凸部21h之间维持间隙C2且垫圈21a与气缸管3的内周面滑接的状态下，吸水阀座21b被和活塞杆7一起向轴线方向后方移动的止动件22带动，活塞垫圈21向轴线方向后方移动。

在泵室10中，由于活塞杆7的向轴线方向后方的移动，容积增大而被减压，从而成为负压。流入间隙C1的工作液通过通孔22a而被吸引并流入泵室10。

此外，当从吸水工序移至吐出工序时，如图1的中心线C的上侧部分所示，活塞杆7向轴线方向前方移动，如图3所示，止动件22与吸水阀座21b的前侧凸部21d分离，吸水阀20与凸部21h抵接，间隙C2消失，流路闭合。

然后，在维持和活塞杆7一起向轴线方向前方移动的吸水阀20与凸部21h的抵接且垫圈21a与气缸管3的内周面滑接的状态下，吸水阀座21b被和活塞杆7一起向轴线方向前方移动的吸水阀20带动，活塞垫圈21向轴线方向前方移动。

在泵室10中，如图1所示，由于活塞杆7的向轴线方向前方的移动而被加压，吐出阀12开放。泵室10内的工作液经由吐出阀12而从吐出侧歧管4的吐出口16向外部吐出。然后，重复进行上述的吸水工序、吐出工序。

此处，如图3所示，当工作液中含有杂质A时，在运转中杂质A堆积在气缸管3的内表面下部。由于该杂质A，在气缸管3的内周面滑动的垫圈21a会多少有所磨损。如此，则在本实施方式中，吸水阀座21b中位于垫圈21a的后侧且在与气缸管3之间具有微小间隙S的阀座后部即后侧凸部21e与气缸管3的内表面接触。此处，由于吸水阀座21b由树脂构成，所以即使与气缸管3接触也能够几乎不对气缸管3造成损伤地抑制垫圈21a的磨损。再有，与气缸管3接触的吸水阀座21b抑止垫圈21a的其以上(微小间隙量以上)的磨损，起到垫圈21a的后援(backup)的作用。在该状态下，垫圈21a能够通过工作压力在相对于气缸管3充分地确保密封性的状态下扩展。由此，往复式活塞泵(100)能够实现确保更长时间压力的状态下的运转。即，能够抑制垫圈21a的磨损并提高泵的耐久性。此外，吸水阀座21b由树脂构成，吸水阀20和止动件22为金属制。因此，往复式活塞泵100能够降低在运转中吸水阀座21b与吸水阀20抵接的击打音、吸水阀座21b与止动件22抵接的击打音，能够实现降低噪声。

此外，根据本实施方式，在垫圈21a的后端部的外周缘部设置有凹陷部21g，该凹陷部21g向轴线方向前侧且内侧凹陷，并且面对作为阀座后部的后侧凸部21e的前表面，在气缸管3内流动的工作液能够进入该凹陷部21g。因此，利用进入凹陷部21g的工作液，从后部在冷却和润滑方面对垫圈21a进行补足。由此，往复式活塞泵100能够实现垫圈21a的长寿命化并能够提高泵的耐久性。

此外，在吸水阀座21b的后端面，呈环状设置有向后方突出的凸部21h，凸部21h的外径比吸水阀20的外径小。因此，在图3所示的吐出工序时，当吸水阀20在加压状态下按压活塞垫圈21时，吸水阀20的外周部边缘部20a不直接碰触到吸水阀座21b而与凸部21h抵接。其结果，吸水阀座21b的变形受到抑制。由此，往复式活塞泵100能够确保树脂制的吸水阀座21b的寿命并提高泵的耐久性。另外，在图5所示的现有技术中，在吐出工序时，当吸水阀53在加压状态下按压活塞垫圈56时，吸水阀53的外周部边缘部53a直接与吸水阀座54抵接。因此，当该吸水阀座54为树脂制时，吸水阀座容易发生变形而难以实现高寿命化。

此外，根据本实施方式，活塞垫圈21为将垫圈21a组装于吸水阀座21b的结构。因此，在垫圈21a磨损的情况下，吸水阀座21b保持原样而仅更换垫圈21a即可，从而是经济的。

另外，在使用清水时，如果吸水阀座、吸水阀、止动件为金属制且由同种材料构成，则在运转中同种材料彼此抵接，因此存在产生相互贴附的现象的情况。但是，在本实施方式中，由于吸水阀座21b由树脂构成，因而不同种材料彼此抵接，能够抑制贴附现象。

以上，基于其实施方式对本发明进行了具体说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，采用在吸水工序时止动件22与作为吸水阀座21b的前部的前侧凸部21d抵接的类型，但例如也能够应用于如日本特开2014-224469号公报中记载的那样的、止动件的后部的突出部与垫圈的前部抵接的类型。

此外，垫圈特别优选设为橡胶，但只要是弹性体即可。

此外，在上述实施方式中，作为特别优选的例子对将往复式活塞泵应用于动力喷雾器的例子进行了说明，但也能够同样应用于担心清水引起的气穴的产生、击打音引起的噪声的细雾式制冷设备、雾化用的往复式活塞泵等。

3…气缸管、7…活塞杆、20…吸水阀、21…活塞垫圈、21a…垫圈、21b…吸水阀座、21e…后侧凸部(阀座后部)、21f…凹槽、21g…凹陷部、21h…凸部、22…止动件、22a…通孔、100…往复式活塞泵、S…微小间隙。

Claims (4)

1.一种往复式活塞泵(100)，其特征在于，

具备：活塞杆(7)，其在气缸管(3)内进行往复运动；活塞垫圈(21)，其具备吸水阀座(21b)和垫圈(21a)，所述吸水阀座(21b)相对于所述活塞杆(7)设置游隙地嵌入且能够在轴线方向上移动，所述垫圈(21a)被收纳保持于所述吸水阀座(21b)的外周侧的圆环状的凹槽(21f)且与所述气缸管(3)内周面滑接并且由弹性体构成；吸水阀(20)，其被固定于所述活塞杆(7)，且可抵接地位于所述吸水阀座(21b)的轴线方向后侧；和止动件(22)，其被固定于所述活塞杆(7)，且可抵接地位于所述活塞垫圈(21)的轴线方向前侧，并且具有将前后连通的通孔(22a)，

所述吸水阀座(21b)由树脂构成，

在位于所述吸水阀座(21b)的较所述垫圈(21a)更后侧的位置的阀座后部(21e)的外周面与所述气缸管(3)的内周面之间，具有预先确定的微小间隙(S)。

2.如权利要求1所述的往复式活塞泵(100)，其特征在于，

在所述垫圈(21a)的后端部的外周缘部，设置有凹陷部(21g)，所述凹陷部(21g)向轴线方向前侧且内侧凹陷，并且面向所述阀座后部(21e)的前表面，在所述气缸管(3)内流动的工作液能够进入所述凹陷部(21g)。

3.如权利要求1或2所述的往复式活塞泵(100)，其特征在于，

在所述吸水阀座(21b)的后端面，呈环状设置有向后方突出的凸部(21h)，

所述凸部(21h)的外径比所述吸水阀(20)的外径小。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的往复式活塞泵(100)，其特征在于，

所述活塞垫圈(21)为将所述垫圈(21a)组装到所述吸水阀座(21b)的结构。