JP2014047664A - Plunger pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液体クロマトグラフの移動相を送液するために使用される送液ポンプの一種であって、ポンプヘッドに設けられたポンプ室内でプランジャを摺動させることにより送液を行なうプランジャポンプに関するものである。 The present invention is a kind of a liquid feed pump used, for example, to feed a mobile phase of a liquid chromatograph, and a plunger that feeds liquid by sliding the plunger in a pump chamber provided in a pump head. It is about a pump.
一般的なプランジャポンプについて図3を用いて説明する。
ポンプボディ30の先端にプランジャ33の洗浄用の洗浄チャンバ44を挟んでポンプヘッド38が装着されている。ポンプボディ30内にカム機構(図示は省略)とバネ36によって一方向に往復動するクロスヘッド34が収容され、クロスヘッド34の先端にプランジャ33にプランジャが装着されている。プランジャ33の先端部はポンプヘッド38内に設けられたポンプ室38a内に挿入されており、ポンプ室38aの内壁に沿ってポンプ室38内を摺動する。
A general plunger pump will be described with reference to FIG.
A
ポンプヘッド38にはポンプ室38aに通じる入口流路38b及び出口流路38cが設けられている。入口流路38bと出繰り流路38cにはポンプ室38a内の圧力に応じて開閉するチェック弁39a及び39bが設けられている。プランジャ33が吸入側(図において右側)へ移動したときはチェック弁39aが開いてポンプ室38a内に入口流路38bから液が吸入され、プランジャ33が吐出側(図において左側)へ移動したときはチェック弁39bが開いてポンプ室39a内の液が出口流路38cから吐出される。
The
ポンプヘッド38のポンプボディ30側の面にポンプ室38aに通じる凹部40が設けられている。凹部40にプランジャ33を貫通させて摺動可能に保持するプランジャシール42が嵌め込まれており、プランジャシール42の背面側(ポンプボディ30側の面側)にバックアップリング43が挿入されている。プランジャシール42はポンプ室38aからの液がポンプボディ30側へ漏れ出ることを防止するためのものである。洗浄チャンバ44にも洗浄液の漏れを防止するための洗浄シール46が装着されている。
A
プランジャシール42はポンプ室38aに面する前面にリング状の凹部42aが設けられており、送液圧力が高圧のときにポンプ室38aから漏れ出た液を貯留することによって凹部42aを押し広げ、プランジャシール42のシール性能を高める構造となっている。さらに、凹部42a内にリング状の金属バネ50が挿入されており、金属バネ50の弾性力によってプランジャシール42のシール性能をさらに高めている。
The
上記のように、プランジャシール42の前面の凹部42aにはポンプ室38aから漏れ出た液が貯留されるため、送液対象の液が金属に対して強い腐食性をもつ液である場合には、凹部42aに挿入されている金属バネ50が腐食されてしまう。そのため、送液圧力が高圧となる条件では、金属に対して強い腐食性をもつ液の送液を行なうことができなかった。また、このプランジャポンプが液体クロマトグラフの移動相の送液に使用される場合において、移動相が金属に対して強い腐食をもつ液でない場合であっても、金属バネ50が移動相に触れることで金属イオンが移動相に溶出し、分離カラムの官能基や分析サンプルと化学反応を起こし、分析結果に悪影響を及ぼすことがある。
As described above, since the liquid leaking from the
そこで、本発明は、金属に対して腐食性をもつ液であっても高圧で送液を行なうことが可能なプランジャポンプを提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a plunger pump capable of feeding a liquid at a high pressure even if it is a liquid corrosive to metals.
本発明の対象とするプランジャポンプは、ポンプボディと、ポンプボディの先端部に装着され内部にポンプ室、ポンプ室に通じる入口流路及び出口流路を備えたポンプヘッドと、基端がポンプボディ内で保持され先端がポンプ室内に挿入され、ポンプ室の内壁に沿ってその軸方向に摺動するプランジャと、前面がポンプ室側、背面がポンプボディ側を向くようにポンプ室とポンプボディとの間に配置され、前面から背面に至る貫通孔を有し、該貫通孔の内壁でプランジャを摺動可能に保持してポンプ室からポンプボディ側への液漏れを防止するリング状のプランジャシールと、を備えたプランジャポンプである。
かかるプランジャポンプにおいて、本発明では、プランジャシールはその内部に貫通孔を取り囲むリング状の空洞部が設けられ、その空洞部内に該空洞部を弾性力によってプランジャの径方向に広げるリング状の弾性部材を有し、空洞部はプランジャシールの背面側に通じ、前面側には通じておらず、プランジャシールの前面側に金属製の弾性部材が設けられていないことを特徴としている。
A plunger pump that is an object of the present invention includes a pump body, a pump head that is attached to a distal end portion of the pump body, and has a pump chamber, an inlet channel and an outlet channel that communicate with the pump chamber, and a proximal end of the pump body. A plunger that is held inside and the tip is inserted into the pump chamber and slides in the axial direction along the inner wall of the pump chamber, and the pump chamber and the pump body so that the front faces the pump chamber and the back faces the pump body. A ring-shaped plunger seal that has a through-hole extending between the front surface and the back surface and holds the plunger slidably on the inner wall of the through-hole to prevent liquid leakage from the pump chamber to the pump body side And a plunger pump.
In such a plunger pump, in the present invention, the plunger seal is provided with a ring-shaped cavity that surrounds the through hole therein, and the ring-shaped elastic member that expands the cavity in the radial direction of the plunger by an elastic force in the cavity. The hollow portion is connected to the back side of the plunger seal, is not connected to the front side, and no metal elastic member is provided on the front side of the plunger seal.
本発明のプランジャポンプでは、プランジャシールの前面側に金属製の弾性部材が装着されていないので、ポンプ室からの液によって金属製の弾性部材が腐食されたり、ポンプ室からの液が金属製の弾性部材に触れることによって金属イオンが溶出したりすることがない。さらに、プランジャシールはその内部に貫通孔を取り囲むリング状の空洞部が設けられ、その空洞部内に該空洞部を弾性力によってプランジャの径方向に広げるリング状の弾性部材を有し、空洞部はプランジャシールの背面側に通じ、前面側には通じていないので、弾性部材の弾性力によってプランジャシールのシール性能を向上させることができ、耐圧を高めることができる。金属製の弾性部材が設けられている空洞部は前面側には通じていないので、金属製の弾性部材がポンプ室からの液と接触することはなく、金属に腐食性をもつ液であっても高圧で送液することができる。 In the plunger pump of the present invention, since the metal elastic member is not attached to the front surface side of the plunger seal, the metal elastic member is corroded by the liquid from the pump chamber, or the liquid from the pump chamber is made of metal. Metal ions are not eluted by touching the elastic member. Furthermore, the plunger seal is provided with a ring-shaped cavity that surrounds the through hole therein, and has a ring-shaped elastic member that expands the cavity in the radial direction of the plunger by an elastic force in the cavity. Since it leads to the back side of the plunger seal and does not lead to the front side, the sealing performance of the plunger seal can be improved by the elastic force of the elastic member, and the pressure resistance can be increased. Since the hollow portion provided with the metal elastic member does not communicate with the front side, the metal elastic member does not come into contact with the liquid from the pump chamber, and the liquid is corrosive to the metal. Can be fed at high pressure.
本発明のプランジャポンプにおいては、プランジャシールの前面側に通じ、送液される液が入ることによりその圧力でプランジャシールをプランジャの径方向に押し付けるリング状の圧力空間を備えていることが好ましい、そうすれば、プランジャシールの前面側においてポンプ室からの液を利用してプランジャシールのシール性能を高めることができ、該プランジャシールの耐圧をさらに高めることができる。 In the plunger pump of the present invention, it is preferable that the plunger pump has a ring-shaped pressure space that leads to the front surface side of the plunger seal and presses the plunger seal in the radial direction of the plunger with the pressure of the liquid to be fed. If it does so, the sealing performance of a plunger seal can be improved using the liquid from a pump chamber in the front side of a plunger seal, and the pressure resistance of this plunger seal can be raised further.
上記圧力空間はプランジャシール内に設けられており、内部圧力の上昇によりプランジャの径方向に広がってプランジャシールをプランジャとポンプヘッドの内壁面に押し付けるものであることが好ましい。そうすれば、ポンプ室からの液を利用してプランジャシールとプランジャとの間のシール性及びプランジャシールとポンプヘッドの内壁面との間のシール性をそれぞれ向上させることができる。 The pressure space is provided in the plunger seal, and is preferably expanded in the radial direction of the plunger due to an increase in internal pressure to press the plunger seal against the plunger and the inner wall surface of the pump head. If it does so, the sealing performance between a plunger seal and a plunger and the sealing performance between a plunger seal and the inner wall surface of a pump head can each be improved using the liquid from a pump chamber.
また、上記圧力空間は、プランジャシールの外面とポンプヘッドの内壁面との間に設けられた隙間であってもよい。この場合にも、ポンプ室からの液を利用してプランジャシールとプランジャとの間のシール性を向上させることができる。 Further, the pressure space may be a gap provided between the outer surface of the plunger seal and the inner wall surface of the pump head. Also in this case, the sealing performance between the plunger seal and the plunger can be improved by utilizing the liquid from the pump chamber.
図1を用いてプランジャポンプの一実施例を説明する。
プランジャポンプは、ポンプボディ2とポンプボディ2の先端に装着されたポンプヘッド8を備えている。ポンプボディ2とポンプヘッド8の間に洗浄チャンバ14が挿入されている。ポンプボディ2内にはクロスヘッド4が移動可能に収容されている。クロスヘッド4はバネなどの弾性体6によってポンプヘッド8から遠ざかる方向(図において右方向)へ付勢されており、クロスヘッド4の基端部側に設けられたカム機構(図示は省略)と弾性体6の弾性力により、クロスヘッド4はポンプボディ2内で一方向(図において左右方向)に往復駆動される。
An embodiment of the plunger pump will be described with reference to FIG.
The plunger pump includes a pump body 2 and a
クロスヘッド4の先端にプランジャ3の基端部が装着されている。プランジャ3の先端部は洗浄チャンバ12を貫通してポンプヘッド8の内部に設けられたポンプ室8aに挿入されている。プランジャ3はクロスヘッド4が駆動されることによってその軸方向に往復動し、プランジャ3の先端部はポンプ室8aの壁面に沿って摺動する。ポンプヘッド8はポンプ室8aに液を吸入するための入口流路8bとポンプ室8aから液を吐出するための出口流路8cを備えている。液入口流路8b上及び液出口流路8c上にはそれぞれ逆流を防止するためのチェック弁9a,9bが設けられている。
The proximal end portion of the
ポンプヘッド8のポンプボディ2側の面にプランジャシール装着部10が設けられている。プランジャシール装着部10はポンプ室8aの内径よりも大きい内径をもつポンプ室8aと同軸の凹部であり、その底面がポンプ室8aに通じている。プランジャシール装着部10にプランジャシール12が挿入されており、さらにプランジャシール12の背面側にバックアップリング13が挿入されている。プランジャシール12はプランジャ3を貫通させる貫通孔をもち、プランジャ3を摺動可能に保持してポンプ室8aからの液がポンプボディ2側へ漏れ出ることを防止している。バックアップリング13は洗浄チャンバ14のポンプヘッド3側の面によって支持され、プランジャシール12をポンプ室8a側へ押し付ける役割を果たしている。
A plunger
洗浄チャンバ14は洗浄液を流通させる流路と貫通するプランジャ3の外周面をその洗浄液によって洗浄する空間を内部に備えている。洗浄チャンバ14の内部空間のプランジャ3挿入部には、洗浄液の漏れを防止するためにプランジャ3の外周面を摺動可能に保持する洗浄シール16が設けられている。洗浄シール16の背面はポンプボディ2の壁面により支持されている。
The
この送液ポンプでは、プランジャ3がポンプ室8aから遠ざかる方向(図において右方向)へ駆動されることにより、ポンプ室8a内が減圧されてチェック弁9bが閉じてチェック弁9aが開き、液入口流路8bからポンプ室8a内に液が吸入される。逆に、プランジャ3がポンプ室8a内へ挿入される方向(図において左方向)へ駆動されることにより、ポンプ室8a内が加圧されてチェック弁9aが閉じてチェック弁9bが開き、ポンプ室8aから液出口流路8cへ液が押し出される。この動作を繰り返すことにより送液が行なわれる。
In this liquid feed pump, when the
プランジャシール12は例えばポリエチレン樹脂などの弾性材料からなる。プランジャシール12の背面側に空洞部12aが設けられている。空洞部12aは背面側が開口したプランジャ3と同軸のリング状の空洞である。空洞部12a内にリング状の金属バネ(弾性部材)18が背面側から挿入されている。金属バネ18は金属バネ18とプランジャ3の間に存在するプランジャシール12の一部12cをプランジャ3側へ押し付ける方向に弾性力を作用させるものである。
The
この構造により、金属バネ18の弾性力によってプランジャシール12の内周面とプランジャ3の外周面との間のシール性が向上し、ポンプ室8aから漏れ出た液がプランジャシール12の背面側にまで到達することを防止できる。空洞部12aの開口は背面側にあるため、ポンプ室8aから漏れ出た液が空洞部12内に侵入することがなく、空洞部12内に挿入されている金属バネ18がポンプ室8aから漏れ出た液と触れることがない。したがって、プランジャシール12のシール性能を高める金属バネ18が腐食されることがなく、金属バネ18からの金属イオンが送液対象の液中に溶出することもない。これにより、送液対象の液が金属に対し腐食性をもつ液であっても、ポンプ室8aからプランジャシール12の前面部に液が漏れ出すような高圧の条件で送液を行なうことも可能である。
With this structure, the sealing performance between the inner peripheral surface of the
さらに、プランジャシール12の前面にプランジャ3と同軸の凹部からなる圧力空間12bが設けられている。圧力空間12bはポンプ室8aからの液が入り込むことによる圧力上昇を利用して広がり、プランジャシール12の内周面とプランジャ3との間のシール性及びプランジャシール12とプランジャシール装着部10の内周面との間のシール性を向上させるものである。これにより、ポンプ室8aから漏れ出た液がプランジャシール12の背面側へ達することをさらに防止できる。
Further, a
なお、圧力空間12bは必ずしもプランジャシール12に設けられている必要はない。例えば、図2の実施例では、プランジャシール22の先端部外面とポンプヘッド8に設けられたプランジャシール装着部20の内壁面との間に圧力空間となる隙間が設けられており、この隙間にポンプ室8aからの液が入り込むことで隙間内の圧力を上昇させ、プランジャシール22の先端部をプランジャ3側へ押し付けるようになっている。プランジャシール22の背面側にはプランジャシール12と同様に空洞部22aを備えており、その空洞部22a内に弾性部材である金属バネ24が背面側から挿入されている。金属バネ24の弾性力により金属バネ24とプランジャ3の間に存在するプランジャシール22の一部22cがプランジャ3側へ押し付けられ、プランジャシール22のシール性能が向上する。これにより、ポンプ室8aから漏れ出た液がプランジャシール22の背面側へ到達することが防止され、金属バネ24が送液対象の液と触れることを防止できる。
Note that the
2 ポンプボディ
3 プランジャ
4 クロスヘッド
6 弾性体
8 ポンプヘッド
8a ポンプ室
8b 液入口流路
8c 液出口流路
9a,9b チェック弁
10 プランジャシール装着部
12 プランジャシール
12a 空洞部
12b 圧力空間
12c プランジャシール一部
13 バックアップリング
14 洗浄チャンバ
16 洗浄シール
18 弾性部材
2
Claims (4)
前記ポンプボディの先端部に装着され内部にポンプ室、前記ポンプ室に通じる入口流路及び出口流路を備えたポンプヘッドと、
基端が前記ポンプボディ内で保持され先端が前記ポンプ室内に挿入され、前記ポンプ室の内壁に沿ってその軸方向に摺動するプランジャと、
前面が前記ポンプ室側、背面が前記ポンプボディ側を向くように前記ポンプ室と前記ポンプボディとの間に配置され、前記前面から前記背面に至る貫通孔を有し、該貫通孔の内壁で前記プランジャを摺動可能に保持して前記ポンプ室から前記ポンプボディ側への液漏れを防止するリング状のプランジャシールと、を備えたプランジャポンプにおいて、
前記プランジャシールはその内部に前記貫通孔を取り囲むリング状の空洞部が設けられ、その空洞部内に該空洞部を弾性力によって前記プランジャの径方向に広げるリング状の弾性部材を有し、
前記空洞部は前記プランジャシールの背面側に通じ、前面側には通じておらず、
前記プランジャシールの前面側に金属製の弾性部材が設けられていないことを特徴とするプランジャポンプ。 A pump body;
A pump head mounted at the tip of the pump body and provided with a pump chamber, an inlet channel and an outlet channel leading to the pump chamber;
A plunger whose proximal end is held in the pump body and whose distal end is inserted into the pump chamber and slides in the axial direction along the inner wall of the pump chamber;
It is arranged between the pump chamber and the pump body so that the front surface faces the pump chamber side and the back surface faces the pump body side, and has a through-hole extending from the front surface to the back surface. In a plunger pump comprising a ring-shaped plunger seal that slidably holds the plunger and prevents liquid leakage from the pump chamber to the pump body side,
The plunger seal is provided with a ring-shaped cavity that surrounds the through hole therein, and has a ring-shaped elastic member that expands the cavity in the radial direction of the plunger by an elastic force in the cavity,
The hollow portion leads to the back side of the plunger seal, does not lead to the front side,
A plunger pump characterized in that a metal elastic member is not provided on the front side of the plunger seal.
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