JP2001254686A - プランジャーポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送液ポンプにおいて、プランジャーとプランジ
ャーシールの同心度が得られ、プランジャーとプランジ
ャーシールの摺動面の適切な摩擦力を得る。 【解決手段】ポンプヘッド１に形成されたスペース３２
にシール装着部３０を装入する。シール装着部３０には
プランジャー８にプランジャーシール９を嵌合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプランジャーポンプ
に関するもので、特にポンプの耐久性、耐圧性、安定性
を得るためのプランジャーシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プランジャーシールは大別してフローテ
ィングシールとフランジ付き型シールの二種類ある。図
３に示すフランジ付き型シールは、ポンプヘッド取付ブ
ロック１６にポンプヘッド1を取付ける際に、ポンプチ
ャンバーに出入自在のプランジャー8を挿通する通孔８
１の後端に設けたスペース３５に、フランジを有し、且
プランジャー8の挿通孔３６と外側壁３７を形成させ、
その間にスプリング３３を装着してシールを構成したも
のである。

【０００３】一方、図４に示すフローティングシール
は、上記のフランジを形成しない型のものである。又、
カバーシールの一端に取付溝を設け、該取付溝に螺旋ば
ね等のエナジヤイザーを設け、シーリングリッジを側壁
に押付ける構造は特表平11−502931に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プランジャーポンプ
は、プランジャーとプランジャーシールの間に直接接触
した摩擦面、或いは摺動面が存在しているので、プラン
ジャーシールの磨耗がポンプの信頼性、安定性にとって
潜在的な問題である。又、プランジャーシールは保守に
最も手間がかかる部品でもある。高圧での送液を行った
場合に、プランジャーとプランジャーシールの間に存在
している摩擦力がポンプの耐久性、耐圧性といった性能
に重大な影響を及ぼす。

【０００５】このような摩擦力がある範囲では高いほど
プランジャーシールのシール性、耐圧性がよく、シール
からの液漏れ量も少なくなるので、送液の正確さが良く
なる。しかし、摩擦力が高すぎると、プランジャーとプ
ランジャーシールの磨耗が激しく、耐久性が著しく低下
してしまう。逆に摩擦力が低い場合には、耐久性を向上
させる効果があるが、高圧での送液精度、耐圧性が悪く
なる。適正な摩擦力がプランジャー往復運動の線速度、
プランジャーとプランジャーシールの材質、表面粗さな
どに依存している。

【０００６】プランジャーシールを製作するときに、そ
の精度はシールの材質、シールの内径、シールに装着し
たスプリングの収縮力などの調整により一応管理できる
が、一旦シールをポンプチャンバー内に取付けると、シ
ールが強制的に変形され、摩擦力が大きく変わってしま
う。特に、シール取付け相手の寸法や螺子の締付けトル
クなどのバラツキがあった場合に、摩擦力が大きく変わ
ってしまうので、ポンプの耐久性、耐圧性及び性能の安
定性を図る品質管理が困難である。

【０００７】ポンプヘッドに取付けられたフローティン
グ型シールは、プランジャーの往復運動時に、シール自
身の弾力性とシールに装着したスプリングなどの弾力性
によりある程度ポンプヘッド内でプランジャー軸に垂直
な方向へのフローティング（シフト）ができるので、プ
ランジャーとプランジャーシールの同心度が若干ずれた
ときに、又はプランジャーが中心軸に対して角度が存在
したときに、ある程度で不都合な状況をカバーすること
ができる。しかし、この種のシールは、ポンプヘッド内
でプランジャー往復運動の軸方向にもある程度の移動が
必要とされるので、送液脈流の原因になり、シール移動
面の耐久性も低下する。

【０００８】一方、フランジ型シールは、シールのフラ
ンジ部がしっかり固定されるので、ポンプヘッド内での
プランジャー軸方向に移動しない。又、シールと外面と
ポンプヘッドのシール装着面との間に摺動面も存在しな
いので、耐圧性が比較的によく、シールのプランジャー
軸方向の移動による送液脈流も抑制される。しかし、フ
ランジ型シールを使用する場合に、プランジャーとプラ
ンジャーシールの同心度が悪い場合に、プランジャーシ
ールの耐久性も悪くなる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、プランジャーとプランジャーシールの同心度は、プ
ランジャーとプランジャーシールとの取付けの相互関
係、プランジャー往復運動時の同心度の維持能力と大き
く関係することに着目し、複雑な機構及び高度な機械化
高精度が不要であり、プランジャーとプランジャーシー
ルの同心度が自動調整でき、しかもプランジャー往復運
動のときに同心度及びシール摺動面の適切な摩擦力を維
持することができ、それによってポンプの耐久性、耐圧
性、安定性の向上と維持を可能とするプランジャーポン
プを提案せんとするもので、ポンプヘッドをポンプヘッ
ド取付ブロックに調整螺子にて調整着脱自在に設置する
プランジャーポンプにおいて、ポンプヘッドに形成させ
たスペースにシール装着部を装入し、該シール装着部に
はプランジャーに挿通したプランジャーシールを装通し
たことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、プランジャー8とプラ
ンジャーシール9の同心度を保ち、プランジャー8とプラ
ンジャーシール9の間の摩擦力を最適な値に自動調整す
ることを可能とする。プランジャーシール装着部３０は
ポリマー製のものであり、先端部の外径が収束してお
り、後部の外径より小さい。ポンプヘッド部1にテーパ
ー状スペース３４を形成し、ポンプヘッド部1がポンプ
ヘッド取付ブロック１６に取付けられる際に、前記プラ
ンジャーシール装着部３０の先端が絞られて、プランジ
ャーシール9がプランジャー8に垂直な方向に圧迫力を与
える。その圧迫力がプランジャーシール9に装着したス
プリング３３を介してプランジャー8と接触するプラン
ジャーシール9のシール面９１に伝えられる。然も、調
整螺子31を締めるほど、プランジャーシール装着部30の
先端部が絞られてプランジャーシール9に与える圧迫力
が大きく、往復運動時にプランジャー8とプランジャー
シール9の間の摩擦力も大きくなる。逆に、調整螺子31
を緩めていくと、プランジャーシール装着部30の先端部
が徐々に開放され、プランジャー8にプランジャー8とプ
ランジャーシール9の間の摩擦力が小さくなる。前記調
整螺子31のトルク調整により、プランジャー8とプラン
ジャーシール9の間の摩擦力を最適な値に簡単に調整す
ることを可能とする。

【００１１】又、ポンプヘッド1内にプランジャーシー
ル9を、プランジャーシール9の後ろに前記シールの材質
より硬く、ステンレススチールより柔らかいポリマー製
のバックアップリング１０を装着し、前記ポンプヘッド
1をポンプヘッド取付ブロック１６に取付ける際に、前
記バックアップリング１０が前記プランジャーシール9
を押さえる力を与えることは推奨される。前記バックア
ップリング１０の使用目的として、前記プランジャーシ
ール9の耐久性及び耐圧性を高めることと、プランジャ
ー8の保護ガイドとして働くことにある。

【００１２】前記バックアップリング１０を使用しない
ときに、材質の硬い前記ブロック１６（通常には、ステ
ンレススチールやセラミックなど）と前記プランジャー
8の間に形成された十分に大きな隙間３２が存在しない
と、前記プランジャー8が往復運動する際に前記ポンプ
ヘッド取付ブロック１６との接触で傷つくことがある。
逆に、必要以上の隙間３２が存在すると、ポンプチャン
バー7内の圧力が高い場合に、プランジャーシール9が変
形し、大気圧側に接するプランジャーシール9の非接液
部が隙間３２に逃げてしまう。それにより、プランジャ
ーシール9の耐圧性或いはシール性が悪くなる。

【００１３】適切な硬さのポリマー製バックアップリン
グ１０を使用することにより前記ポンプヘッド取付ブロ
ック１６と接触しないように隙間３２を若干大きくして
も、その隙間３２がバックアップリング１０によりカバ
ーされるので、プランジャーシール9が高圧時に変形し
て低圧側に逃げ、耐圧性が悪くなることを防ぐことがで
きる。又、バックアップリング１０の使用により、プラ
ンジャー8とプランジャーシール9の間の最適摩擦力を得
るために、ポンプヘッド1をポンプヘッド取付ブロック
１６へ取付ける際に、螺子トルクの調整が簡単になる。

【００１４】プランジャー8が往復運動するときに、プ
ランジャー8が対プランジャーシール9の中心振れ及びプ
ランジャー8の回転運動を防ぐために、ボールスプライ
ンを採用するのが良い。ボールスプラインは、スプライ
ン外筒１７に組込まれたボールが、精密研削されたスプ
ライン軸１１の転動溝を滑らかな直線運動をしながらト
ルク転達ができる直動システムである。又、プランジャ
ー8は、前記スプライン外筒１７で与圧を与えることに
より、外部の振動、衝撃などを殆ど受けず、位置決めの
高精度構造の簡単化が実現できる。前記スプライン軸１
１の一端にはロードセル又は電磁荷重センサー１４を取
付けるのが便である。前記スプライン軸１１の他端は連
結ユニット１９を介してボール螺子２０のナット２１と
連結し、前記ボール螺子２０径より大きく、前記プラン
ジャー8の最長ストロークより長い円筒形のスペース２
５を設ける。モーター２４の回転運動が前記ボール螺子
２０のナット２１の直線運動に変わる。該ボール螺子２
０のナット２１がスプライン軸１１を駆動し、プランジ
ャー往復直線運動を実現させる。

【００１５】スプライン軸１１の前後進により、プラン
ジャー８がポンプチャンバー７に進入、後退し、進入時
には液を押出しアウトレット導管が送出すことになる。
この際、プランジャー８の前進により液より受ける圧力
をプランジャー基部８１を介して荷重センサー１４に伝
達し、その信号は、信号伝達ライン２５を経て制御部２
６に送られる。制御部２６からの信号はモータ２４に送
られ、モータ２４の回転を制御する。この荷重センサー
１４により力伝達状況が常時モニタリングされ、プラン
ジャーシール９の使用状況、プランジャー８とプランジ
ャーシール９の組立て又は交換時の摩擦力が検出でき、
摩擦力の管理維持が出来、安定な送液ができる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明請求項１によれ
ば、ポンプヘッドをポンプヘッド取付ブロックに調整ネ
ジにて調整着脱自在に設置するプランジャーポンプにお
いて、ポンプヘッドに形成させたスペースにシール装着
部を装入し、該シール装着部にはプランジャーに挿通し
たプランジャーシールを装通したので、プランジャーシ
ールはシール装着部により常に押圧され、且つプランジ
ャーと同心度が維持され、且つ自動調整される。このた
めプランジャーシール往復運動の際、同心度及びシール
摺動面の適切な摩擦力が維持でき、ポンプの耐久性、耐
圧性の向上と長期の安定性の向上に資する。

【００１７】又、請求項２によれば、プランジャーシー
ルの後部にバックアップリングを装着したので、バック
アップリングによってプランジャーシールはシール装着
部と共同して安定的に押圧し、プランジャーシールの同
心度の維持に一層の効果を発揮せしめ、ポンプ性能の更
なる向上に役立つ。

【００１８】又、請求項３によれば、プランジャーの駆
動部にボールスプライン機構を設けたので、プランジャ
ーが対プランジャーシールの中心振れ及びプランジャー
の回転運動が防止できる。又。プランジャーがスプライ
ン外筒の有在により外部の振動、衝撃を受けず、高精度
が簡単に得られるポンプが達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例要部縦断側面図

【図２】本発明位置実施例一部縦断側面説明図

【図３】従来のフランジシールの要部縦断説明図

【図４】従来のフローティングシールの要部縦断説明図

【符号の説明】

１ ポンプヘッド部 ７ ポンプチャンバー ８ プランジャー ９ プランジャーシール １０ バックアップリング １１ スプラインライン軸 １６ ポンプヘッド取付ブロック １７ スプライン外筒 ３０ プランジャーシール装着部 ３１ 調整螺子 ３３ スプリング

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H071 AA01 BB01 CC28 DD51 3H075 AA01 BB03 CC16 DA30 DB03 DB22 3J043 AA12 BA02 BA07 CA06 DA03 DA05 DA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプヘッドをポンプヘッド取付ブロック
   に調整螺子にて調整着脱自在に設置するプランジャーポ
   ンプにおいて、ポンプヘッドに形成させたスペースにシ
   ール装着部を装入し、該シール装着部にはプランジャー
   に挿通したプランジャーシールを装通したことを特徴と
   するプランジャーポンプ。
2. 【請求項２】プランジャーシールの後部にバックアップ
   リングを装着したことを特徴とする請求項１に記載のプ
   ランジャーポンプ。
3. 【請求項３】プランジャーの駆動部にボールスプライン
   機構を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載のプランジャーポンプ。