JP2004522044A - 振動型の容積式ポンプ - Google Patents

Abstract

振動型の容積式ポンプ、特に液状のまたはガス状の圧送媒体のためのダイヤフラムポンプ（Ｐ）は圧送室を有している。この圧送室は、一方ではポンプヘッドによって仕切られていて、他方では特にダイヤフラム（６）により形成された圧送エレメントによって仕切られている。この圧送エレメントは行程駆動装置に駆動結合されている。この場合、圧送室には、入口管片に接続された入口弁と、出口管片に接続された出口弁とが接続されている。ポンプは吐出し側に脈動減衰器（４５）を有していて、吐出し側と吸込み側との間に過圧制限装置（２７）を有している。この場合、両装置はポンプヘッドに組み込まれている。液体ポンプとしての使用時には、ポンプヘッドの吸込み側の部分に振動チャンバ（１６）が組み込まれている。これによって、吸込み側および吐出し側における圧力ピークが低下させられ、吐出し側における圧力上昇が、設定可能な値に制限される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型の容積式ポンプ、特に液状のまたはガス状の圧送媒体のためのダイヤフラムポンプであって、圧送室が設けられており、該圧送室が、一方ではポンプヘッドによって仕切られていて、他方では特にダイヤフラムにより形成された圧送エレメントによって仕切られており、該圧送エレメントが、行程駆動装置に駆動結合されており、圧送室に、入口管片に接続された入口弁と、出口管片に接続された出口弁とが接続されている形式のものに関する。
【０００２】
液体ポンプとしても、ガスポンプとしても使用されるダイヤフラムポンプは、振動型の容積式ポンプの原理により作業する。当然ながら、この原理は、吸込み側だけでなく吐出し側にも脈動を生ぜしめる。
【０００３】
吸込み側における脈動は、ダイヤフラムポンプおよび特に迅速運転型のダイヤフラムポンプでは、キャビテーション、圧力衝撃および振動を生ぜしめ得る。
【０００４】
液体ポンプにおけるキャビテーションによる損害は知られている。さらに、キャビテーションは騒音を生ぜしめ、不安定な圧送量を招く。
【０００５】
圧力衝撃は、吸込み管路内に取り付けられた機器に損傷を与え得るかまたはその機能に影響を与え得る。振動は騒音を生ぜしめ、周辺機器または全ての機器に伝達される。
【０００６】
吐出し側における脈動は、ダイヤフラムポンプでは、圧力衝撃および振動を生ぜしめる。その影響は吸込み側と同じではあるものの、一層過激である。なぜならば、吐出し側では、吸込み側と異なり、圧力ピークがかなり高く上昇し得るからである。
【０００７】
システムが閉じられているかまたは塞がれている場合には、チェーンにおける最も弱いリンクが崩壊するまで、ダイヤフラム式の液体ポンプが液体を圧縮する。これによって、このエレメントが損なわれる。
【０００８】
本発明の課題は、容積式ポンプ、特に液状のまたはガス状の圧送媒体のためのダイヤフラムポンプを改良して、吸込み側だけでなく吐出し側でも圧力ピークが回避され、ダイヤフラムポンプが、高められた安全要求をも満たしているにもかかわらず、さらに、コンパクトな構造を有しているようにすることである。
【０００９】
この課題を解決するためには、ポンプが、吐出し側に脈動減衰器を有していて、吐出し側と吸込み側との間に過圧制限装置を有しており、両装置が、ポンプヘッドに組み込まれていることが提案される。
【００１０】
液体ポンプとしての使用時にポンプヘッドの吸込み側の部分に振動チャンバが組み込まれている。
【００１１】
本発明は、吸込み側および吐出し側における圧力ピークを低下させ、吐出し側における圧力上昇を、設定可能な値に制限する。
【００１２】
脈動減衰のために設けられた全ての装置をポンプヘッド内に組み込むかまたはポンプヘッドに統合することによって、コンパクトな構造が得られる。複数の装置を離して配置する場合に恐らく必要となる接続管路は回避される。
【００１３】
過圧制限装置によって圧力監視または圧力制限が行われており、圧力が、閉じられたシステムまたは塞がれたシステムによって上昇する場合には、ポンプが損傷に対して防護されている。
【００１４】
ポンプヘッドの吐出し側と吸込み側との間に設けられた過圧制限装置は、ポンプの吐出し側における最大限に許容可能な圧力を調整するために働くかまたは通流量とは無関係にポンプの吐出し側におけるコンスタントな圧力を維持するために働く。
【００１５】
ポンプヘッドが、ほぼ直方体状のポンプヘッドハウジングを有しており、該ポンプヘッドハウジングが、弁を有する中間プレートのための接続面と、該接続面とは反対の側に過圧制限装置とを備えており、その他の４つの周面に、互いに向かい合って位置するように、入口管片および出口管片ならびに吐出し側の脈動減衰器および場合によって吸込み側の振動チャンバが設けられていると有利である。
【００１６】
これによって、ポンプヘッドの組込み部材または組付け部材（過圧制限装置、脈動減衰器、振動チャンバ）が互いに無関係に接近可能となり、これによって、特に容易に組付け可能となると共に取外し可能となる。
【００１７】
本発明の有利な構成では、吐出し側の脈動減衰器が、直列に接続された少なくとも２つの減衰チャンバをポンプヘッドの内部にまたはポンプヘッドに所属する減衰器ハウジングの内部に有しており、このために、入口に接続された管路区分が、第１の減衰チャンバに通じる接続通路を有していて、入口絞り機構を介して、出口絞り機構を介して出口に接続された第２の減衰チャンバに接続されており、両減衰チャンバの内部に、ばね弾性的な材料から成る減衰エレメントが配置されている。
【００１８】
複数の減衰器段の直列接続によって、減衰器段の数と共に指数的に上昇する高い減衰作用が達成される。減衰チャンバとの接続部に設けられた絞り機構は減衰部材を形成している。この減衰部材は、圧力変動の発生時に圧送媒体を一時的にとどめることができ、再び放出することができる。絞り機構によって、圧力衝撃の間、動圧が形成される。この動圧によって、圧力段階に続く圧力減少段階における減衰部材の圧力過給および圧送媒体の絞られた放出が可能となる。
【００１９】
吐出し側の脈動減衰器の減衰チャンバが、分離ダイヤフラムによって、減衰エレメントのための収容室と、圧送媒体を案内する領域とに分割されていると有利である。
【００２０】
これによって、減衰エレメントは圧送媒体に接続され得ないので、使用される減衰エレメントを、要求された減衰特性に専ら調和させることができ、各圧送媒体に対する耐性は不要となる。これによって、侵食性の圧送媒体も問題なく分離ダイヤフラムの適宜な材料選択で使用することができる。
【００２１】
吸込み側の振動チャンバが、振動ダイヤフラムを有しており、該振動ダイヤフラムが、振動チャンバを、吸込み側に接続されたチャンバ部分と、開口を介して周辺空気に接続されたチャンバ部分とに分割している。
【００２２】
液体の圧送時には、この吸込み側の脈動減衰によって、液体流入が入口弁の閉鎖時に急激に停止されず、この場合に変位する振動ダイヤフラムによって、まだほぼ「流れ状態」に保持され得る。
【００２３】
これによって、吸込み側における脈動を有効に低減させることができ、特に迅速運転型のダイヤフラムポンプにおいて、キャビテーション、圧力衝撃および振動を回避することができる。さらに、騒音が減衰され、不安定な圧送量が回避される。
【００２４】
本発明の付加的な構成はその他の従属請求項に記載してある。
【００２５】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２６】
図面に示したポンプＰはポンプハウジング１を有している。このポンプハウジング１には側方でモータ５０がフランジ接続されている。ポンプダイヤフラム６のためのクランク駆動装置は、２つのクランクシャフト軸受け２と、１つの偏心体３と、１つのコネクティングロッド軸受け４とを有している。コネクティングロッド５は接続箇所１５を有している。この接続箇所１５を介して、コネクティングロッド５がポンプダイヤフラム６に結合可能となる。クランク駆動装置の回転時には、ポンプダイヤフラム６が行程運動にもたらされる。
【００２７】
ポンプハウジング１には中間プレート７が組み付けられる。この中間プレート７とポンプダイヤフラム６との間には圧送室が形成されている。中間プレート７は弁プレート８の載着時に入口弁と出口弁とを有している。中間プレート７と、この中間プレート７に接続された接続ブロック９とは、主として、ポンプヘッドを形成している。
【００２８】
ポンプヘッドの一部として形成された接続ブロック９は、本実施例では、ほぼ直方体状に形成されている。６つの面の１つは中間プレート７のための接続面を形成している。
【００２９】
反対の側には、過圧制限装置２７の機能部材が図示してある。この過圧制限装置２７は、ポンプＰの吐出し側における最大限に許容可能な圧力を調整するために働き、このために、吐出し側と吸込み側との間の流れ接続部を有している。この流れ接続部は、ノーマル運転事例では、オーバフロー弁によって閉鎖されている。
【００３０】
本実施例では、圧力調整ダイヤフラム２０が接続ブロック９の内側凹部に係合していて、そこで、吸込み側に接続された開口２８に密に接触している。圧力調整ダイヤフラム２０はばね２１によって圧力負荷されている。この場合、この圧力負荷は調整ねじ２３によって調節可能である。座金２５を備えたロックナット２４は調整ねじ２３のその都度の調整を確保するために働く。
【００３１】
組付け位置では、接続ブロック９の内側凹部が、圧力調整ダイヤフラム２０およびこれに類するものを収容するために圧力カバー２２によって閉鎖されている。この圧力カバー２２はねじ２６によって保持されている。切欠きの内部には、さらに、吐出し側に接続された開口２９が認知可能である。
【００３２】
接続ブロック９の残りの４つの面の２つには、互いに反対の側に位置するように、一方で管路接続部１４（入口管片）がかつ他方で管路接続部１２（出口管片）が位置している。
【００３３】
接続ブロック９の残りの両周面は、一方では吐出し側に接続された脈動減衰器４５を有していて、他方では振動チャンバ１６を有している。
【００３４】
脈動減衰器４５は大きいな減衰エレメント４０と小さな減衰エレメント４１とを有している。両減衰エレメント４０，４１は、分離された減衰器チャンバ内に位置している。減衰エレメント４０，４１はその質量および／または体積に関して互いに異なっていてよい。
【００３５】
所属の両減衰チャンバは管路区分を介して互いに接続されている（図示せず）。この管路区分は、第１の減衰チャンバに通じる接続通路を備えた吐出し側の入口を有している。入口絞り機構を介して管路区分が第２の減衰チャンバに接続されている。この第２の減衰チャンバ自体は出口絞り機構を介して出口に接続されている。この出口自体は吐出し側の管路接続部１２に接続されている。
【００３６】
減衰チャンバの内部に位置する減衰エレメント４０，４１はばね弾性的な材料から成っている。
【００３７】
吐出し側の脈動減衰器４５の減衰チャンバは分離ダイヤフラム４２によって、減衰エレメント４０，４１のための収容室と、圧送媒体を案内する領域とに分割されている。
【００３８】
本実施例では、脈動減衰器４５の外側の閉鎖手段として減衰器カバー４３が設けられている。この減衰器カバー４３は、ここでは、減衰チャンバの一部を有していてもよいし、減衰チャンバの全容積を有していてもよい。しかし、他方では、減衰チャンバが完全に接続ブロック９に組み込まれている可能性もある。ねじ４４によって減衰器カバー４３が接続ブロック９に保持される。
【００３９】
脈動減衰器４５と反対の側には振動チャンバ１６が位置している。この振動チャンバ１６は、吸込み側に接続された、接続ブロック９に設けられた内側凹部を有している。振動ダイヤフラム１０は振動チャンバ１６を、吸込み側に接続されたチャンバ部分と、開口１７を介して周辺に接続されたチャンバ部分とに分割している。
【００４０】
振動ダイヤフラム１０を保持するためにかつ振動チャンバ１６の閉鎖手段として閉鎖カバー１１が使用される。この閉鎖カバー１１はねじ１３によって接続ブロック９に保持されている。
【００４１】
振動チャンバ１６によって吸込み側の脈動減衰器が形成されている。振動ダイヤフラム１０の直径・厚さ比の種々異なる選択によって、振動減衰を各圧送媒体に関連して最適化することもできる。
【００４２】
さらに、一点鎖線で示したように、ポンプヘッドもしくは接続ブロック９に加熱装置が組み込まれていてよい。この加熱装置は、詳しく図示していないように、ケーブル接続部を含む加熱プレート３０と、場合によって熱分配プレート３１と、場合によって流込み材料３２とを有することができる（図示せず）。これによって、適宜な圧力および温度比率でポンプヘッドの凍結を回避することができるかまたはポンプヘッドの凍結時にこのポンプヘッドを解凍することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるダイヤフラムポンプの分解図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ポンプハウジング、 ２ クランクシャフト軸受け、 ３ 偏心体、 ４ コネクティングロッド軸受け、 ５ コネクティングロッド、 ６ ポンプダイヤフラム、 ７ 中間プレート、 ８ 弁プレート、 ９ 接続ブロック、 １０ 振動ダイヤフラム、 １１ 閉鎖カバー、 １２ 管路接続部、 １３ ねじ、 １４ 管路接続部、 １５ 接続箇所、 １６ 振動チャンバ、 １７ 開口、 ２０ 圧力調整ダイヤフラム、 ２１ ばね、 ２２ 圧力カバー、 ２３ 調整ねじ、 ２４ ロックナット、 ２５ 座金、 ２６ ねじ、 ２７ 過圧制限装置、 ２８ 開口、 ２９ 開口、 ３０ 加熱プレート、 ３１ 熱分配プレート、 ３２ 流込み材料、 ４０ 減衰エレメント、 ４１ 減衰エレメント、 ４２ 分離ダイヤフラム、 ４３ 減衰器カバー、 ４４ ねじ、 ４５ 脈動減衰器、 ５０ モータ、 Ｐ ポンプ

Claims (14)

1. 振動型の容積式ポンプ、特に液状のまたはガス状の圧送媒体のためのダイヤフラムポンプであって、圧送室が設けられており、該圧送室が、一方ではポンプヘッドによって仕切られていて、他方では特にダイヤフラムにより形成された圧送エレメントによって仕切られており、該圧送エレメントが、行程駆動装置に駆動結合されており、圧送室に、入口管片に接続された入口弁と、出口管片に接続された出口弁とが接続されている形式のものにおいて、当該ポンプ（Ｐ）が、吐出し側に脈動減衰器（４５）を有していて、吐出し側と吸込み側との間に過圧制限装置（２７）を有しており、両装置（４５，２７）が、ポンプヘッドに組み込まれていることを特徴とする、振動型の容積式ポンプ。
2. 液体ポンプとしての使用時にポンプヘッドの吸込み側の部分に振動チャンバ（１６）が組み込まれている、請求項１記載のポンプ。
3. 当該ポンプの吐出し側と吸込み側との間の過圧制限装置（２７）が、当該ポンプの吐出し側における最大限に許容可能な圧力を調整するために調節可能である、請求項１または２記載のポンプ。
4. 過圧制限装置（２７）が、当該ポンプの吐出し側と吸込み側との間の接続部を有しており、該接続部内に、有利には応答圧に関して調節可能なオーバフロー弁（２０，２８）が挿入されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のポンプ。
5. 過圧制限装置（２７）の、調節可能なオーバフロー弁が、ばね負荷された圧力調整ダイヤフラム（２０）を有しており、該圧力調整ダイヤフラム（２０）のばね負荷が、調整ねじ（２３）によって調節可能である、請求項４記載のポンプ。
6. ポンプヘッドが、ほぼ直方体状のポンプヘッドハウジング（接続ブロック９）を有しており、該ポンプヘッドハウジング（９）が、弁を有する中間プレート（７）のための接続面と、該接続面とは反対の側に過圧制限装置（２７）とを備えており、その他の４つの周面に、互いに向かい合って位置するように、入口管片（１４）および出口管片（１２）ならびに吐出し側の脈動減衰器（４５）および場合によって吸込み側の振動チャンバ（１６）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のポンプ。
7. 吐出し側の脈動減衰器（４５）が、質量に関して種々異なる少なくとも２つの減衰エレメント（４０，４１）もしくは材料および／または容積に関して種々異なる少なくとも２つの減衰チャンバを有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のポンプ。
8. 吐出し側の脈動減衰器（４５）が、直列に接続された少なくとも２つの減衰チャンバをポンプヘッドの内部にまたはポンプヘッドに所属する減衰器ハウジング（４３）の内部に有しており、このために、入口に接続された管路区分が、第１の減衰チャンバに通じる接続通路を有していて、入口絞り機構を介して、出口絞り機構を介して出口に接続された第２の減衰チャンバに接続されており、両減衰チャンバの内部に、ばね弾性的な材料から成る減衰エレメント（４０，４１）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のポンプ。
9. 吐出し側の脈動減衰器の減衰チャンバが、分離ダイヤフラムによって、減衰エレメント（４０，４１）のための収容室と、圧送媒体を案内する領域とに分割されている、請求項８記載のポンプ。
10. ダイヤフラムポンプのヘッドカバーが、接続部材として形成されており、これによって、構成要素（オーバフロー弁、振動チャンバ）の機能チャンバが、接続部材に組み込まれている、請求項１から９までのいずれか１項記載のポンプ。
11. 吐出し側の脈動減衰器（４５）の脈動減衰チャンバが、当該ポンプのヘッドカバーとしてだけでなく、振動チャンバおよびオーバフロー弁に対する接続部材としても形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のポンプ。
12. 吸込み側の振動チャンバ（１６）が、振動ダイヤフラム（１０）を有しており、該振動ダイヤフラム（１０）が、振動チャンバを、吸込み側に接続されたチャンバ部分と、開口（１７）を介して周辺空気に接続されたチャンバ部分とに分割している、請求項２から１１までのいずれか１項記載のポンプ。
13. 吸込み側の振動チャンバの振動ダイヤフラム（１０）が、その直径・厚さ比に関して、振動減衰を最適化するために、各圧送媒体に調和されている、請求項１２記載のポンプ。
14. ポンプヘッドに加熱装置（３０，３１，３２）が組み込まれている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のポンプ。