JPH0756256B2 - 複作動型液化ガスポンプ - Google Patents

複作動型液化ガスポンプ

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JPH0756256B2
JPH0756256B2 JP60131247A JP13124785A JPH0756256B2 JP H0756256 B2 JPH0756256 B2 JP H0756256B2 JP 60131247 A JP60131247 A JP 60131247A JP 13124785 A JP13124785 A JP 13124785A JP H0756256 B2 JPH0756256 B2 JP H0756256B2
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洋一 福井
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大阪酸素工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は液化ガスポンプに関し,特に液化酸素,液化窒
素,液化アルゴン,液化水素,液化天然ガス党の非常に
気化し易い状態にある液体を処理する為に使用される液
化ガスポンプに関するものである。
(従来の技術) 液化ガスポンプは貯蔵タンクやガス生産器の液溜から,
液化ガスを吸入し,移送又は,蒸発器へ払出し,蒸発ガ
スを消費又は,容器に充填する分野に広く使用されてお
り,液化ガスの種類として,酸素,窒素,アルゴン,水
素,天然ガス等がある。
液化ガスポンプを設計するにあって考慮すべき重要な項
目は,キャビテーションと,強度と,シールである。高
圧力のポンプは,強度上から重構造となり,払出し残留
量が増しその残液も高温となる事及びシールに必要な面
圧による発熱によりキャビテーション対策が困難であ
る。
液化ガスポンプについての公知文献として米国特許3181
473号明細書,同4396362号明細書,実公昭51−44165号
公報,特公昭59−32668号公報がある。
米国特許第3181473号明細書は払出し残留液を少くする
構造を示し,米国特許第4396362号明細書は払出し残留
液を吸入しない構造を示し,実公昭51−44165号公報は
シリンダのピストン下死点部に吸入口を設けた構造を示
し,特公昭59−32668号公報が払出し残留液を少くする
構造と吸入弁をピストンの動作で開閉する構造を示して
いる。
(発明が解決しようとする問題点) 液化ガスポンプにおけるキャビテーション防止対策とし
て, 1)吸入流路,吸入弁の圧力損失の減少 2)熱による流体のガス化防止 3)弁のリーク減少 4)払出残留量の減少 5)吸入流体に含まれるガスの除去 6)ピストンリングからのリーク流体の処理等がある。
防止対策1)項について, 吸入流路を短縮するには,シリンダヘッド側から吸入
(米国特許第3,181.473号)する方法があり,その場合
吸入弁体の重量と,吸入弁用スプリングが,圧力損失と
なる。吸入流路をピストンの中に設ける場合は,流路が
長くなりその流路内のガス分離が出来ない。特公昭59−
32668号公報の弁作動圧力損失は零に近いが吸入流路の
圧力損失は残り弁シートの面圧が過大となり損耗が大き
いと考えられる。
防止対策2)項について, 外界からのポンプに対する熱影響を防止するためにポン
プ部を断熱(真空,簡易,浸セキ)する事は既知の事実
であり,用途に応じて採用する。ピストンリングの摩擦
熱や,圧縮熱の発生は,高圧を要求される場合程に防止
出来ず,ピストンリングからの洩れ流体を用いて冷却す
る一般的な方法しかない。
防止対策3)項について 吸入弁リーク防止として,スプリングによりシート面圧
を上げる方法があるが,スプリング力が流入抵抗とな
る。吸入弁リーク防止として,吸入弁リフトを小さくす
る方法があるが,流入速度の増加によって流入抵抗が増
加する。
防止対策4)項について 特公昭59−32668号公報はピストンとシリンダヘッド間
のクリアランスは零に出来るが,吸入弁シート部と吐出
弁シート部間の残留液は,零に出来ない。
防止対策5)項について 一般的にガス戻りラインを設けている。しかし気液混合
状態では,ガスが微細な気泡状態で存在するため比重差
原理による分離は限界がある。
防止対策6)項について 一般的にピストンリングからのリーク流体は,シリンダ
ー冷却後にガス戻りラインに送られる。
本発明は上述従来の技術における問題点,特にキャビテ
ーションが発生しやすく,容積効率が減少するという問
題点を解決する複作動型液化ガスポンプを提供すること
を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば,主および予圧ポンプ室を設けたシリン
ダと主および予圧ピストン部を設けたピストンとにより
該ピストンの1往復で複作動する機構と,該ピストンに
設けられ主および予圧ポンプ室間に配置された予圧調整
弁とを含み,予圧吸入弁と予圧吐出弁とをピストンの動
作によって開閉するスプリング張り自動弁とした複作動
型液化ガスポンプが提供される。
(作 用) 主ピストン部と予圧ピストン部とを設け,主ピストン部
を予圧ピストン部の予圧下で作動せしめることによりキ
ャビテーションを確実に防止することができる。
主および予圧ピストン部間に予圧調整弁を設けることに
より,予圧ピストン部によって与えられる予圧力が過大
となることを防止とすることができる。
予圧吸入弁および予圧吐出弁をピストンの動作で開閉す
る自動弁としたから予圧ポンプ室が過度に低圧となるこ
とを防止することができる。
(実施例) 図において1はハウジングで,吸入口2,吐出口3,ガス戻
り口4を具えている。ハウジング1内にシリンダ5が嵌
装され,シリンダ5には小径孔5Aと大径孔5Bとを含む段
つき孔が形成されている。シリンダ5の小径孔5Aに摺動
自在にピストン6が嵌装され,ピストン6に連結された
ピストンロッド7が大径孔5B内を延びている。ピストン
6にはピストンリング8が設けられている。ピストン6
の前端とシリンダ5の小径孔5Aとの間に主ポンプ室9が
画成され,吸入弁10,吐出弁11が主ポンプ室9に関連し
て設けられている。
シリンダ5の大径孔5Bとピストンロッド7との間に環状
の予圧ポンプ室12が画成される。予圧ポンプ室12の後端
(第1図右端)には予圧シリンダヘッド13が設けられ,
予圧シリンダヘッド13内に予圧吸入弁14が配置される。
予圧吸入弁14は,吸入口2とガス戻り口4との間にハウ
ジング1内に形成される気液分離室15に環状の流路16を
介して連通し,ピストン6の左方へ運動時に予圧吸入弁
14がシリンダヘッド13に対して左方に運動して流路16を
開き,ピストン6の右方への運動時に予圧吸入弁14が右
方に運動して流路16を閉じる。
予圧吸入弁14は第2図,第3図に示す如く段つきの切欠
部14Bを有する割リング形式のもので内周面によってピ
ストンロッド7と摺動接触し,外周面に設けた円周溝に
張設されたスプリング14Aによって半径方向内方に押付
けられている。予圧吸入弁14は第1図および第3図にお
いて右方に運動したときシリンダヘッド13に設けられた
弁座と当接し,左方への運動はリテーナ17によって制限
されている。
予圧ポンプ室12の前方端はピストンロッド7に固定され
た環状の予圧ピストン18によって限定され,予圧ピスト
ン18の外周環状溝内にピストンリングとしても作用する
予圧吐出弁19が設けられる。予圧吐出弁19は予圧吸入弁
14と同様な段つきの切欠部を有する割リング形式のもの
で内周環状溝に張設されたスプリング19Aによって半径
方向外方に向う張力を与えられてシリンダ5の大径孔5B
と摺動接触する。すなわち予圧吸入弁14が内張りスプリ
ングを有するものであるのに対して外張りスプリング19
Aを持っている。予圧吐出弁19は予圧ピストン18に対し
て第1図左方に動いたときに開き,第1図右方に動いた
ときに閉じる。
ピストンロッド7にはその前端から後方に延び中心孔20
が形成され,孔20は予圧ピストン18に設けた半径方向孔
とピストンロッド7に設けた半径方向孔21とを介して予
圧吐出弁19の出口に連通している。孔20の前端の端ぐり
部に設けた弁座に吸入弁10が接離する。吐出弁11は吸入
弁10に対向してシリンダ5の前端部の段つき孔5C,5D内
に配置される。30,31は吐出弁11をその弁座に向って押
しつけるスプリングおよびスプリングガイドであり,32
は吸入弁の運動を制限するストッパである。
ピストンロッド7の中心孔20は半径方向孔22を介して,
ピストン6の後方かつ予圧ピストン18の前方でシリンダ
5の孔5A,5Bとピストンロッド7との間に画成される環
状の中間室23に予圧調整弁24を介して連通している。予
圧調整弁24は段つきの内径孔を有するスリーブ状部材で
大径孔端部がピストン6の側面に形成された弁座と接離
し,小径孔部はピストンロッド7の外周と気密的に摺動
する。ばね25が予圧調整弁24と予圧ピストン18との間に
配置される。中間室23はシリンダ5に設けた半径方向孔
26を介してシリンダ5の外周のハウジング1の内面との
間に形成された環状のガスシール室27に連通し,半径方
向孔26はガス逃し流路を構成する。ガスシール室27はガ
ス戻り通路28によってガス戻り口4に連通する。29は予
圧調整弁24とピストンロッド7との間に設けたシールリ
ングである。
図示装置の作動はつぎのとおりである。第1図に示す状
態はピストン6,予圧ピストン18が最前部位値にあり,主
ポンプ室9は吐出行程の終了時にあり,予圧ポンプ室12
は吸入行程終了状態である。主ポンプ室9の吐出行程終
了に伴って吐出弁11はスプリング30の力によって閉鎖
し,吐出口3から主ポンプ室9に逆が逆流することが防
止される。
ピストンロッド7が後退,すなわち第1図の位置から右
方に運動すると,予圧吸入弁14は内張りスプリング14A
によってピストンロッド7に軽く押しつけられているの
でピストンロッドと共に後退するから弁は閉鎖する。予
圧吐出弁19は外張りスプリング19Aによってシリンダ孔5
Bに押付けられているから,弁は自動的に開となる。ピ
ストンロッド7が後進運動をつづけると予圧ピストン18
はピストンロッド7と共に後進し,予圧ポンプ室12内の
流体はピストンロッド7の中心孔20内に流入する。予圧
吐出弁19は予圧ピストン18のピストンリングとして作用
し,予圧ポンプ室12内の流体が中間室23内に流入するこ
とを防止する。予圧吸入弁14は閉状態に保たれる。すな
わちピストンロッド7の後進時に予圧ポンプ室12は吐出
行程にある。
このとき主ポンプ室9は吸入行程にあり,ピストンロッ
ド7の中心孔20内の流体は吸入弁10を押し開いて主ポン
プ室9内に流入する。すなわち主ポンプ室9は吸入行程
にある。
主ポンプ室9に流入する流体は予圧ポンプ室12によって
予圧されているので,(イ)主ポンプ室9の払出し残留
液がガス化すること,(ロ)吸入弁10を通るときの流体
抵抗によってガス化生じること,(ハ)ピストンリング
8の摺動抵抗による熱によってガス化が生じること,
(ニ)吐出弁11からのリーク流体がガス化すること,等
の不具合が防止される。
予圧圧力が必要以上に上昇すれば予圧調整弁24がスプリ
ング25に抗して開き,一部の流体が中間室23内に流出す
る。
ピストンロッド7が最後方位置に到達すると主ポンプ室
9の吸入行程および予圧ポンプ室12の吐出行程が終了す
る。
ピストンロッド7が前進運動を開始すると予圧吸入弁14
はスプリング14Aによってピストンロッド7に押しつけ
られているために自動的に開き,予圧ピストン18はピス
トンロッド7と共に前進し予圧吐出弁19はスプリング19
Aによってシリンダすなわち大径孔5Bに押しつけられて
いるため自動的に閉じ,流体は小抵抗で予圧ポンプ室12
内に流入する。これはNPSHを下げることに有効である、
吸入弁10は閉じ,主ポンプ室内の流体はピストン6の前
進運動に伴って閉出弁11を押し開いて吐出口3から吐出
される。このとき中心孔20内の流体はピストンロッド7
と共に前進するが,吸入弁10,予圧吐出弁19,予圧調整弁
24がいずれも閉であるから流れを生じない。上述により
ピストンロッド7の前進運動時には主ポンプ室9が吐出
行程,予圧ポンプ室12が吸入行程にあることが判る。
主ポンプ室9の吐出行程時にピストンリング8を通るリ
ーク流体を中間室23に入る。中間室23の流体は逃し流路
(半径方向孔)26を通ってガスシール室27に入る。シリ
ンダ5を冷却することにより気化したガスはガス戻り流
路28を経てガス戻り口4に流れる。このようにすること
によりリークした流体を再吸入することによってキャビ
テーションが発生するという問題がない。
ピストンロッド7が最前進位置に到達すると主ポンプ室
9の吐出行程,予圧ポンプ室12の吸入行程が終了する。
なお図において15は気液分離室であり,貯蔵タンクやガ
ス生産器の液溜から液化ガスは吸入口2を経てハウジン
グ1内の気液分離室15に流入する。流体中に混入してい
る気泡は液体から分離しガス戻り口4から流出し,液体
が前述の如くして予圧ポンプ室内に吸入される。
(発明の効果) 主ピストン部と予圧ピストン部とを設け,主ピストン部
を予圧ピストン部の予圧下で作動せしめることによりキ
ャビテーションを確実に防止することができる。
主および予圧ピストン部間に予圧調整弁を設けることに
より,予圧ピストン部によって与えられる予圧力が過大
となることを防止することができる。
予圧吸入弁および予圧吐出弁をピストンの動作で開閉す
る自動弁としたから予圧ポンプ室が過度に低圧となるこ
と防止することができる。
したがってキャビテーションの発生を最小とし,容積効
率を最大とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による液化ガスポンプの実施例を示す断
面図,第2図は予圧吸入弁の平面図,第3図は第2図の
線III−IIIに沿う部分断面図で関連部品を断面図におい
て鎖線で略示してある。 1:ハウジング、2:吸入口、3:吐出口 4:ガス戻り口、5:シリンダ、5A:小径孔 5B:大径孔、5C,5D:吐出弁流路 6:ピストン、7:ピストンロッド 8:ピストンリング、9:主ポンプ室 10:吸入弁、11:吐出弁、12:予圧ボンプ室 13:予圧シリンダヘッド 14:予圧吸入弁、14A:スプリング、15:気液分離室 16:予圧吸入弁流路、17:リテーナ 18:予圧ピストン、19:予圧吐出弁 19A:スプリング、20:中心孔 21:半径方向孔、22:半径方向孔 23:中間室、24:予圧調整弁、25:スプリング 26:半径方向孔、27:ガスシール室 28:ガス戻り流路、29:シールリング 30:スプリング、31スプリングガイド 32:ストッパ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複作動型液化ガスポンプにおいて、 シリンダと、 該シリンダ内に往復動自在に設けられたピストンロッド
    と、 該ピストンロッドに固着され、前記シリンダ内の下流側
    端部に主ポンプ室を画成するピストンと、 前記ピストンロッドに固着され、前記シリンダ内の上流
    側端部に予圧ポンプ室を、該予圧ポンプ室と前記主ピス
    トン室の中間に中間室を夫々画成する予圧ピストンと、 前記ピストンロッド内に画成され、該予圧ポンプ室と前
    記主ポンプ室を連通させる中心孔と、 該ピストンロッドの外周に摺動自在に取り付けられ、該
    ピストンロッドの移動に応じて流体を前記予圧ポンプ室
    内へ流入させる環状の予圧吸入弁と、 前記予圧ピストン内に設けられ、予圧された前記予圧ポ
    ンプ室内の流体を流出せしめる環状の予圧吐出弁と、 前記主ポンプ室内に設けられ、前記予圧ポンプ室から前
    記中心孔を介して送られてくる流体を該主ポンプ室内へ
    流入せしめる吸入弁と、 前記シリンダに設けられ、前記主ポンプ室内の流体を吐
    き出すための吐出弁と、 前記ピストンロッドに摺動自在に取り付けられ、前記予
    圧ポンプ室内の流体の予圧が所定値以上に上昇した時
    に、流内の一部を前記中間室へ逃がして流体の予圧を調
    整する予圧調整弁と、から成ることを特徴とする複作動
    型液化ガスポンプ。
JP60131247A 1985-06-17 1985-06-17 複作動型液化ガスポンプ Expired - Fee Related JPH0756256B2 (ja)

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