供液泵的製作方法

2023-07-19 21:09:06 3

專利名稱：供液泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過在泵頭內滑動柱塞、反覆進行從吸入口吸入液體及從排出口排出液體而進行供液的供液泵。
背景技術：
常見的柱塞式供液泵的泵室附近的概略剖面圖如圖3(A)所示。供液泵通過在泵頭8的泵室8a內滑動柱塞3的頂端部，反覆進行從吸入口 8b吸入液體及從排出口 8c排出液體，由此進行供液。在泵室8a的柱塞3的插入部分，為了防止液體從泵室8a的內壁與柱塞3的外周間的間隙洩漏而設有緊貼柱塞3的外周的樹脂制的柱塞密封體13。泵頭8被泵體18保持。柱塞密封體13夾在泵頭8與泵體18之間。泵體18通過泵頭8側的壁面支撐柱塞密封體13的背面。該壁面上設有用於貫通柱塞3的孔20。該孔20與柱塞3間的間隙大的話，則在供液壓力為高壓(例如40MPa左右)時會引起冷流，如圖3(B)所示，柱塞密封體13的內周部會進入到孔20與柱塞3之間的間隙。一旦達到這種狀態，柱塞3與柱塞密封體13間的摩擦就會增大，會發生對柱塞3 的驅動造成影響、降低柱塞密封體13的密封壽命等不良情況。因此，需要管理孔20的內徑的尺寸公差，減小其與柱塞3的外形間的間隙。但是， 由於泵體18用不鏽鋼等金屬構成，孔20的內周面接觸柱塞3時會引起燒結，因此，孔20的內徑的縮小較為有限。因此，在供液壓力例如超過70MPa的高壓情況下，如圖4㈧所示，在柱塞密封體13 的背面配置支撐環22 (參照例如日本特開2001-254686號公報)。支撐環22的材質為比柱塞密封體13的材質硬且即使與柱塞3的外周接觸也不會影響柱塞3的PEEK(聚醚醚酮) 樹脂等樹脂材料。但是，在供液壓力超過IOOMPa的更高壓的條件下，若使用PEEK樹脂制的支撐環 22，則如圖4(B)所示，可以看出柱塞密封體13因高壓而變形，並導致支撐環22受壓迫而向內徑方向變形，內徑變小而與柱塞3間的接觸阻力增加，對柱塞3的驅動造成影響。此外，可以看出為了防止支撐環22變形，使支撐環22的材料為能夠承受柱塞密封體13變形的樹脂即具有比PEEK樹脂高的彈性模量的材質時，反而由於支撐環22完全不變形而使柱塞密封體13向內徑方向變形，由此增大向柱塞3的緊固力，而發生對柱塞3的驅動造成影響、降低柱塞密封體13的密封壽命等不良情況。

發明內容
因此，本發明的目的在於，即使在供液壓力為高壓、例如超過IOOMPa的條件下供液，也能夠抑制密封壽命的降低並正常驅動柱塞。本發明的供液泵，具有泵頭，該泵頭具有用於吸入液體的進液口、用於存儲從進液口吸入的液體的泵室、以及用於排出泵室內的液體的出液口 ；柱塞，該柱塞的頂端側插入到泵頭，在泵頭內滑動；柱塞密封體，該柱塞密封體安裝在泵頭的柱塞插入部分，呈開設有使柱塞通過的孔的環狀，對泵頭與柱塞間的間隙進行密封；圓盤狀的支撐環，該支撐環安裝在柱塞密封體的背面側，開設有使柱塞通過的孔。並且，支撐環為合成支撐環，該合成支撐環與柱塞密封體的背面接觸的面由可變形樹脂實質性構成，該合成支撐環的使柱塞通過的孔的內周面由不變形樹脂實質性構成。可變形樹脂的彈性模量比柱塞密封體大且為能夠吸收柱塞密封體的變形的大小，不變形樹脂的彈性模量比可變形樹脂的彈性模量大。在該供液泵中，合成支撐環的與柱塞密封體的背面接觸的面由可變形樹脂實質性構成的意思是，並不限定合成支撐環的與柱塞密封體的背面接觸的面完全為由可變形樹脂構成的面。即使與柱塞密封體的背面接觸的支撐環的面的一部分含有不變形樹脂，只要可變形樹脂的面的比例為與柱塞密封體的背面接觸的支撐環的面能夠吸收柱塞密封體的變形，就可以稱為合成支撐環的與柱塞密封體的背面接觸的面由可變形樹脂實質性構成。艮口， 合成支撐環的與柱塞密封體的背面接觸的面的一部分也可以包含不變形樹脂。同樣地，合成支撐環的內周面由不變形樹脂實質性構成的意思是，並不限定合成支撐環的內周面完全為由不變形樹脂構成的面。只要高壓供液狀態下的合成支撐環的孔的內周面的變形量為不會妨礙柱塞的驅動的程度的變形，則該孔的內周面也可以具有可變形樹脂。構成合成支撐環的可變形樹脂與不變形樹脂的組合的一例為，可變形樹脂為聚醚醚酮樹脂，不變形樹脂為非熱可塑性聚醯亞胺樹脂。在本發明中，因為設置在柱塞密封體的背面側的合成支撐環的與柱塞密封體的背面接觸的面由可變形樹脂實質性構成，該合成支撐環的內周面由不變形樹脂實質性構成， 所以，一方面通過合成支撐環的可變形樹脂吸收由泵室內的壓力造成的柱塞密封體的變形，另一方面，由於內周面由不變形樹脂構成，所以內周面不易因為由柱塞密封體的變形造成的壓迫而發生變形，合成支撐環的內徑不易變小。因此，能夠抑制柱塞密封體與柱塞間的摩擦力的增大，還能夠抑制支撐環與柱塞間的摩擦力的增大。由此，能夠抑制柱塞密封體的壽命下降，並能夠減小由於柱塞密封體與柱塞間的摩擦力的增大、以及支撐環與柱塞間的摩擦力的增大而造成的對柱塞的驅動的影響。


圖1是表示供液泵的一實施例的圖，(A)是泵體的頂端側部分的剖面圖，(B)是放大表示(A)的泵室附近的剖面圖。圖2(A)、(B)都是表示同一實施例供液泵的支撐環的變形例的泵室附近的剖面圖。圖3是表示現有的供液泵的一例的泵室附近的剖面圖，㈧表示正常時，⑶表示發生異常時。圖4是表示具有現有的支撐環的供液泵的一例的泵室附近的剖面圖，(A)表示正常時，(B)表示對柱塞密封體施加高壓的狀態。
具體實施例方式使用圖1，對供液泵的一實施例進行說明。如圖KA)所示，該實施例的供液泵中， 在泵體2的頂端夾著清洗腔12地設有泵頭8。在泵體2內可移動地收納有十字頭4。十字頭4始終被彈簧等彈性體6向遠離泵頭8的方向(圖中的右方向)按壓，追隨設置在十字頭4的基端部側的凸輪(省略圖示)的周面。十字頭4通過追隨旋轉的凸輪的周面而在泵體2內向靠近和遠離泵頭8的方向(圖中的左右方向)往復運動。十字頭4的頂端保持有柱塞3的基端部。柱塞3的頂端部貫通清洗腔12，插入到設置在泵頭8內部的泵室8a。柱塞3的頂端部通過十字頭4的往復運動沿著泵室8a的壁面滑動。泵頭8具有用於泵室8a吸入液體的進液口流路Sb、和用於從泵室8a排出液體的出液口流路8c。進液口流路8b及出液口流路8c上分別設有用於防止逆流的單向閥9a、9b。泵室的柱塞3的插入部分設有柱塞密封體10，為了防止液體從泵室8a的內壁與柱塞3的周面間的間隙洩漏而可滑動地保持柱塞3的外周面；支撐環11，對柱塞密封體10的背面進行支撐。支撐環11的背面由清洗腔12的壁面進行支撐。清洗腔12內部具有使清洗液流通的流路、和通過該清洗液對貫通的柱塞3的外周面進行清洗的空間。在清洗腔12的內部空間的柱塞3的插入部，為了防止清洗液的洩漏而設有可滑動地保持柱塞3的外周面的清洗密封體16。清洗密封體16的背面由泵體2的背面支撐。在該供液泵中，柱塞3被向遠離泵室8a的方向(圖中的右方向)驅動，由此，泵室 8a內被減壓，單向閥9b關閉，單向閥9a打開，液體被從進液口流路8b吸入到泵室8a內。 相反，柱塞3被向插入泵室8a內的方向(圖中的左方向)驅動，由此，泵室8a內被加壓，單向閥9a關閉，單向閥9b打開，液體被從泵室8a向出液口流路8c推出。通過反覆進行該動作而進行供液。使用圖1 (B)對柱塞密封體10及支撐環11進行說明。柱塞密封體10由例如聚醯亞胺樹脂等彈性材料構成。在柱塞密封體10的柱塞3 的周圍，為了存儲從泵室8a的內壁與柱塞3的外周間洩漏出來的液體，設有泵室8a側開口的矩形的空間10a。空間IOa為與柱塞3同軸的環形狀，柱塞3的軸方向的截面形狀為矩形。柱塞密封體10與支撐環11分別設有使柱塞3通過的孔，支撐環11的孔的直徑比柱塞密封體10的孔的直徑大。此外，支撐環11的孔的直徑比支撐支撐環11的清洗腔12 的壁面的使柱塞3通過的孔14的直徑小。支撐環11為用可變形樹脂層Ila與不變形樹脂層lib兩種樹脂層構成的合成支撐環。可變形樹脂層Ila的彈性模量比柱塞密封體10的彈性模量大，其是一種由樹脂構成的層，該樹脂具有在柱塞密封體10因壓力而變形時能夠吸收該變形的大小的彈性模量。可變形樹脂層Ila的材質為例如PEEK樹脂。另一方面，不變形樹脂層lib是一種由彈性模量比可變形樹脂層Ila的樹脂還大的樹脂構成的層，其彈性模量大小為即使施加例如IOOMPa 左右的高壓也不會發生變形。不變形樹脂層lib的材質為例如非熱可塑性聚醯亞胺樹脂。 非熱可塑性聚醯亞胺樹脂的一例為Vespel (註冊商標，杜邦公司的產品)。支撐環11合成為與柱塞密封體10的背面接觸的面為可變形樹脂層Ila的面， 與柱塞3相對的內周面為不變形樹脂層lib的面。支撐環11為中央具有使柱塞3通過的孔的圓盤形，柱塞密封體10側為可變形樹脂層11a，清洗腔12側為不變形樹脂層lib。可變形樹脂層Ila與不變形樹脂層lib的柱塞3的軸方向的截面形狀都為三角形，兩樹脂層 IlaUlb的交界從內徑的柱塞密封體10側的邊緣延伸到外徑的清洗腔12側的邊緣。
通過使與柱塞密封體10的背面接觸的面為可變形樹脂層Ila的面，使得在泵室8a 內的壓力為高壓時由該壓力產生的柱塞密封體10的變形被可變形樹脂層Ila的彈性吸收。 由此，柱塞密封體10不易向內徑方向變形，柱塞3與柱塞密封體10間的摩擦力的增大被抑制。此外，支撐環11因柱塞密封體10的變形而被壓迫，但是，因為內周面為不變形樹脂層 lib的面，所以支撐環11向內徑方向的變形被抑制，柱塞3與支撐環11間的摩擦力的增大也被抑制。在圖I(B)的例子中，將樹脂層Ila和lib合成為，以支撐環11的柱塞3的軸方向截面的對角線為交界線，可變形樹脂層Ila靠近柱塞密封體10的背面側、不變形樹脂層lib 靠近清洗腔12側，但是，如圖2(A)所示，即便是可變形樹脂層Ila的柱塞3軸方向的截面形狀為梯形、以使得可變形樹脂層Ila的外徑側的一部分與清洗腔12的壁面接觸的合成方法，也能夠得到同樣的效果。此外，如圖2(B)所示，在可變形樹脂層Ila為支撐環11的孔的內周面的一部分的情況下，因為由柱塞密封體10的變形而產生的壓迫，面向內周面的可變形樹脂層Ila的內徑變小，支撐環11與柱塞3的摩擦力有一定程度地增大，但是，可變形樹脂層Ila與柱塞3 接觸的面積較小的情況與內周面完全為可變形樹脂的情況相比，也能夠抑制支撐環11與柱塞3的摩擦力的增大。此外，不變形樹脂層lib也可以為與柱塞密封體10的背面接觸的面的一部分，只要通過可變形樹脂層Ila能夠吸收柱塞密封體10的變形即可。
權利要求
1.一種供液泵，具有泵頭，該泵頭具有用於吸入液體的進液口、用於存儲從所述進液口吸入的液體的泵室、 以及用於排出所述泵室內的液體的出液口；柱塞，該柱塞的頂端側插入到所述泵頭，在所述泵頭內滑動；柱塞密封體，該柱塞密封體安裝在所述泵頭的柱塞插入部分，呈開設有使所述柱塞通過的孔的環狀，對所述泵頭與柱塞間的間隙進行密封；圓盤狀的支撐環，該支撐環安裝在所述柱塞密封體的背面側，開設有使所述柱塞通過的孔，該供液泵的特徵在於，所述支撐環為合成支撐環，該合成支撐環與所述柱塞密封體的背面接觸的面由可變形樹脂實質性構成，該合成支撐環的使所述柱塞通過的所述孔的內周面由不變形樹脂實質性構成，所述可變形樹脂的彈性模量比所述柱塞密封體大且為能夠吸收所述柱塞密封體的變形的大小，所述不變形樹脂的彈性模量比所述可變形樹脂的彈性模量大。
2.根據權利要求1所述的供液泵，其特徵在於，所述支撐環的所述孔的直徑比所述柱塞密封體的所述孔的直徑大。
3.根據權利要求2所述的供液泵，其特徵在於，所述支撐環由清洗腔的壁面支撐，該壁面具有穿過所述柱塞的孔，所述支撐環的所述孔的直徑比所述清洗腔的所述孔的直徑小。
4.根據權利要求1所述的供液泵，其特徵在於，所述可變形樹脂為聚醚醚酮樹脂，所述不變形樹脂為非熱可塑性聚醯亞胺樹脂。
全文摘要
本發明提供一種供液泵。泵室的柱塞插入部分設有柱塞密封體和支撐環。支撐環的背面由清洗腔的壁面支撐。支撐環是用可變形樹脂層和不可變形樹脂層兩種樹脂層構成的合成支撐環。支撐環的與柱塞密封體接觸的面由可變形樹脂層的面構成，該支撐環的內周面由不變形樹脂層的面構成。可變形樹脂層是一種彈性模量比柱塞密封體大且大到能夠吸收柱塞密封體的變形的樹脂層。不變形樹脂是一種彈性模量比可變形樹脂層的樹脂大的樹脂層。
文檔編號F04B53/02GK102345595SQ20111021412
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月28日 優先權日2010年8月3日
發明者麻生喜昭 申請人:株式會社島津製作所