JP2008157164A - スラリー用ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】パッキンボックスを設けることなく、簡素な構造でスラリーの漏出防止を図ることができるスラリーポンプを提供する。
【解決手段】吸入口５及び吐出口６を有し、加圧室２を形成する本体ケーシング３と、加圧室２に開口するシリンダライナー４と、シリンダライナー４に摺動自在に設けられ、往復作動することにより吸入口５から吸入したスラリーを加圧して吐出口６から吐出させるピストン１８とを備えたピストンポンプであって、ピストン１８の外周にその軸方向に間隔を置いて設けられ、シリンダライナー内周との間で密閉された環状隙間２１を形成する１対のピストンシール２０，２０と、隔壁によって区画された第１、第２の２つの室を有し、第１の室に潤滑液が収容され、第２の室が加圧室２と連通することにより該加圧室のスラリー圧を隔壁を介して第１の室に伝えるルブリケータ２２と、第１の室と環状隙間２１との間を連通する管路３５とを備えてなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、スラリー用ピストンポンプに関し、さらに詳細には、地盤改良等の各種土木工事に用いられるグラウト液や、泥水等のスラリーを搬送するためのスラリー用ピストンポンプに関する。

従来、この種のピストンポンプ（プランジャポンプ）として、シリンダライナーのクランクケース側にピストン加圧時のスラリー漏出を防止するために、グランドと称されるパッキンボックスを設けたものが知られている。このパッキンボックスは、多数のＶパッキンを直列に配置し、押さえブッシュ及びネジによりパッキン列を軸方向に押し込むようにしたものである。

しかしながら、このパッキンボックスは構造が複雑であるだけでなく、ポンプ全体の大型化の原因となっている。このパッキンボックスを適用したまま、ポンプの小型化を図ろうとするとピストン径を小さくせざるを得ない。そうすると所要のポンプ吐出量を維持するためにはピストンの往復サイクル数を増加させなければならず、パッキンの早期摩耗の原因となる。

特許文献１には、シリンダライナーの内周に潤滑液供給室を形成し、その前部に片リップパッキンを設け、後部をグランドパッキンでシールしたスラリーポンプが開示されている。このポンプでは、潤滑液に圧送室の圧力を作用させる一方、さらに圧力を付加して潤滑液を圧送室よりも大きな圧力で潤滑液供給室に供給している。すなわち、潤滑液の一部を圧送室に流入させることによりスラリーの漏出を防止するとともに、片リップパッキンとピストンとの間に隙間を常時生じさせ、リップパッキンの寿命向上を図っている。

しかしながら、同文献に記載のものは、シリンダライナーの内周に潤滑液供給室を形成し、また片リップパッキンをシリンダライナーに取り付ける構造であることから、構造が複雑となるだけでなく、加工しにくいシリンダライナーの内周の加工もしなければならない。また、潤滑液を圧送室に常時流入させるため、スラリーの種類によっては悪影響を及ぼすおそれがある。さらに、潤滑液供給室の後部にはグランドパッキンが用いられており、構造の簡素化は依然として図られていない。
特開平１−２４７７７０号公報（第４３９頁右下欄第１８行〜第４４０頁右上欄第２０行、第４図）

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、パッキンボックスを設けることなく、簡素な構造でスラリーの漏出防止を図ることができるスラリーポンプを提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、吸入口及び吐出口を有し、内部に加圧室を形成する本体ケーシングと、この加圧室に開口するシリンダライナーと、このシリンダライナーに摺動自在に設けられ、往復作動することにより前記吸入口から吸入したスラリーを加圧して前記吐出口から吐出させるピストンとを備えたスラリー用ピストンポンプであって、
前記ピストンの外周にその軸方向に間隔を置いて設けられ、前記シリンダライナー内周との間で密閉された環状隙間を形成する１対のピストンシールと、
隔壁によって区画された第１、第２の２つの室を有し、第１の室に潤滑液が収容され、第２の室が前記加圧室と連通することにより該加圧室のスラリー圧を前記隔壁を介して第１の室に伝えるルブリケータと、
前記第１の室と前記環状隙間との間を連通する管路と
を備えてなることを特徴とするスラリー用ピストンポンプにある。

具体的には、前記管路は前記シリンダライナー周壁に設けた孔を介して前記環状隙間と連通している構造を採用することができる。また、前記管路はピストン内部に設けた孔を介して前記環状隙間と連通している構造を採用することもできる。

この発明によれば、加圧室の圧力とピストン外周に形成された環状隙間に供給される潤滑液の圧力とが、加圧室側のピストンシールを挟んで常にバランスするので、スラリーが漏出することがない。したがって、従来のようなパッキンボックスが不要となり、ポンプ構造が極めて簡素なものとなる。また、その結果、シリンダの内径を容易に大径化することができるので、同じ吐出量であればピストンの往復サイクル数を少なくすることができ、ピストンやシリンダライナの摩耗や発熱を抑制することができる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示す断面図である。スラリー用ピストンポンプ（以下、単にピストンポンプという）１は、内部に加圧室２を形成する本体ケーシング３と、シリンダライナー４とを備えている。加圧室２には吸入口５及び吐出口６が設けられ、これら吸入口５及び吐出口６には吸入管７及び吐出管８がそれぞれ接続される。

吸入口５及び吐出口６に隣接して加圧室２側には、吸入バルブ室９及び吐出バルブ室１０がそれぞれ設けられている。吸入バルブ室９にはボール弁１１が配置され、このボール弁１１はコイルスプリング１２により吸入口５側に配置された弁座１３に向けて常時付勢されている。また、吐出バルブ室１０にも同様にボール弁１４が配置され、このボール弁１４はコイルスプリング１５により加圧室２側に配置された弁座１６に向けて常時付勢されている。

シリンダライナー４は加圧室２に開口するように、シリンダブロック１７により本体ケーシング３に固定されている。このシリンダライナー４内にピストン１８が摺動可能に配置されている。ピストン１８はその後端（加圧室と反対側の端）が図示しない駆動クランクに連結され、その回転駆動により往復作動するようになっている。このピストン１８の往復作動によりスラリーの吸入・吐出が行われる。

すなわち、図１鎖線位置で示すように、ピストン１８が後退すると加圧室２の容積が増大して負圧となり、これにより吸入バルブ室９のボール弁１１がコイルスプリング１２に抗して開き、スラリーが吸入口５から加圧室２に流入する。このとき、吐出バルブ室１０のボール弁１４はスプリング１５の付勢力により閉じられる。他方、図１実線位置で示すように、ピストン１８が前進すると加圧室２の容積が減少して高圧となり、これにより吐出バルブ室１０のボール弁１４がコイルスプリング１５に抗して開き、スラリーが吐出口６から吐出する。このとき、吸入バルブ室９のボール弁１１はスプリング１２の付勢力により閉じられる。なお、図１の符合１９はポンプの脈動を抑えるためのサージタンクを示している。

ピストン１８の外周にはその軸方向に間隔を置いてピストンシールとしての１対のパッキン２０，２０が設けられている。これらのパッキン２０はピストン１８の外周とシリンダライナー４の内周との間をシールするためのものであり、ゴム系のものが使用される。そして、これら１対のパッキン２０，２０により図４にも拡大して示すように、シリンダライナー４の内周との間に密閉された環状隙間２１が形成される。

再び、図１を参照し、本体ケーシング３にはルブリケータ２２が設けられている。図２はこのルブリケータ２２の内部を示す断面図である。ルブリケータ２２は、内部が隔壁を構成するダイヤフラム２３によって第１室２４と第２室２５との２つの室に区画され、第１室２４には潤滑液が収容されている。符合２９は潤滑液の補給口を示している。使用する潤滑液は、流動性と潤滑性があれば種類を問わず、ポンプの使用圧力やスラリーの種類、シールの摩耗度合い、外気温などにより適宜調整することができる。

このルブリケータ２２には第１室２４に開口するコネクタ２６と第２室２５に開口するコネクタ２７とが設けられている。本体ケーシング３には加圧室２に開口する孔２８が設けられ、ルブリケータ２２は、この孔２８にコネクタ２７がねじ込まれることに本体ケーシング３に取り付けられる。これにより、第２室２５は孔２８を介して加圧室２と連通する。その結果、加圧室２内のスラリーが第２室２５に流入し、第１室２４の潤滑液にはダイヤフラム２３を介してスラリー圧と等しい圧力が作用することとなる。

ルブリケータ２２に配置される隔壁としては、ダイヤフラム２３に限らず、ピストンを用いることもできる。図３は、その実施形態を示す断面図である。ルブリケータ２２はピストン３０によって第１室２４と第２室２５とに区画される。第１室２４にはピストン３０を第２室２５側に常時付勢するコイルスプリング３１が配置されている。この実施形態で示すルブリケータ２２においても、スラリーが第２室２５に流入し、ピストン３０を介してスラリー圧と等しい圧力を第１室２４の潤滑液に与える。

図４に拡大して示すように、シリンダライナー４の周壁には環状隙間２１に開口する孔３２が設けられている。この孔３２にはコネクタ３３が取り付けられ、コネクタ３３とルブリケータ２２のコネクタ２６との間は高圧ホース３５で連結されている（図１参照）。すなわち、ルブリケータ２２の潤滑液が収容された第１室２４と、ピストン１８のパッキン２０，２０間に形成された環状隙間２１とは、高圧ホース３５を介して連通している。

次に上記実施形態のものの作用を説明する。ピストン１８が前進し、加圧室２内の圧力が高圧状態になると、スラリーがルブリケータ２２の第２室２５に流入する。そうすると、その圧力が隔壁２３，３０に作用して潤滑液が第１室２４から押し出され、潤滑液は高圧ホース３５を通ってパッキン２０，２０間の環状隙間２１に流入する。この潤滑液の圧力は加圧室２の圧力と等しく、したがって、加圧室２側のパッキン２０を挟んで、加圧室２内のスラリーと環状隙間２１に流入した潤滑液との圧力がバランスするため、スラリーがピストン側に漏出することはない。

他方、図５に示すように、ピストン１８が後退し、加圧室２内の圧力が低下し、さらにサクション工程に入り負圧状態になると、潤滑液はルブリケータ２２側に逆流する。このときも潤滑液の圧力は加圧室２の圧力と等しく、すなわち両者は常に等しく、スラリーがピストン側に漏出することはない。なお、潤滑液の逆流の際に、その濾過や冷却などを行うことも可能である。

図６は、別の実施形態を示す断面図である。この実施形態では、後端が開放した中空のピストン４０が用いられている。このピストン４０の周壁には、パッキン２０，２０間の環状隙間２１に開口する孔４１が設けられている。この孔４１にコネクタ４２が取り付けられ、高圧ホース３５が連結されている。この実施形態によっても、環状隙間２１の潤滑液の圧力が加圧室２の圧力と常に等しくなり、スラリーがピストン側に漏出するのを防止することができる。

以上のように、この発明によれば、加圧室２の圧力とピストン外周に形成された環状隙間２１に供給される潤滑液の圧力とが、加圧室側のピストンシール２０を挟んで常にバランスするので、スラリーが漏出することがなく、したがって従来のようなパッキンボックスが不要となり、ポンプ構造が極めて簡素なものとなる。また、その結果、シリンダの内径を容易に大径化することができるので、同じ吐出量であればピストンの往復サイクル数を少なくすることができ、ピストンやシリンダライナの摩耗や発熱を抑制することができる。

また、一般的なプランジャポンプと異なり、ゴム系のパッキンをピストンシールとして組み込むことにより、スラリーとして砂を含んだグラウト液（モルタル）の送液も可能である。

また、構造がシンプルであるため、メンテナンスが容易である。さらに、図示のように、シリンダ軸線に対してほぼ対称となるように吸入及び吐出のためのバルブ室を設けることにより、上下反転して使用することができる。これにより、一般的には吐出側が早期に摩耗するのであるが、適時反転して吸入側及び吐出側を変えることによりポンプ本体の寿命を延ばすことができる。

この発明の実施形態を示す断面図である。 ルブリケータを示す断面図である。 ルブリケータの別の例を示す断面図である。 ピストン前進時の作用を説明するための図である。 ピストン後退時の作用を説明するための図である。 別の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ピストンポンプ
２ 加圧室
３ 本体ケーシング
４ シリンダライナー
５ 吸入口
６ 吐出口
９ 吸入バルブ室
１０ 吐出バルブ室
１１ ボール弁
１４ ボール弁
１８ ピストン
２０ パッキン
２１ 環状隙間
２２ ルブリケータ
２３ ダイヤフラム
２４ 第１室
２５ 第２室
２８ 孔
３０ ピストン
３２ 孔
３５ 高圧ホース
４０ ピストン
４１ 孔

Claims (3)

1. 吸入口及び吐出口を有し、内部に加圧室を形成する本体ケーシングと、この加圧室に開口するシリンダライナーと、このシリンダライナーに摺動自在に設けられ、往復作動することにより前記吸入口から吸入したスラリーを加圧して前記吐出口から吐出させるピストンとを備えたスラリー用ピストンポンプであって、
   前記ピストンの外周にその軸方向に間隔を置いて設けられ、前記シリンダライナー内周との間で密閉された環状隙間を形成する１対のピストンシールと、
   隔壁によって区画された第１、第２の２つの室を有し、第１の室に潤滑液が収容され、第２の室が前記加圧室と連通することにより該加圧室のスラリー圧を前記隔壁を介して第１の室に伝えるルブリケータと、
   前記第１の室と前記環状隙間との間を連通する管路と
   を備えてなることを特徴とするスラリー用ピストンポンプ。
2. 前記管路は前記シリンダライナー周壁に設けた孔を介して前記環状隙間と連通していることを特徴とする請求項１記載のスラリー用ピストンポンプ。
3. 前記管路はピストン内部に設けた孔を介して前記環状隙間と連通していることを特徴とする請求項１記載のスラリー用ピストンポンプ。

Images