(57)【要約】ガス圧駆動流体ポンプ（１０）は、液体入口（３６）および液体出口（３４）を備えたポンプタンク（１２）を有する。フロートアセンブリ（１４）はポンプタンクの内部で運ばれ、低レベル位置と高レベル位置の間を移動することができる。圧縮ばね（２２）は、フロートアセンブリとピボット部材（２４）の間に接続されている。ピボット部材は、フロートがその高レベル位置に到達したときに、圧縮ばねによって加えられる力によって第１の位置まで回転し、フロートがその低レベル位置に到達したときに第２の位置まで回転する。弁アセンブリ（２６）は、前記ピボット部材に接続され、前記第１の位置と前記第２の位置の間の前記ピボット部材の回転によって動力ポーティングと排気ポーティングの間をスナップ式に切り替わる。動力ポーティングと排気ポーティングの間の弁アセンブリの移動を減速するために、弁アセンブリに減衰システム（８２）を接続してもよい。
2006509965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体入口および液体出口を有するポンプタンクと、
前記ポンプタンクの内部で運ばれる浮力フロートを含み、前記フロートは、低レベル位置と高レベル位置の間を移動するように動作可能なフロートアセンブリと、
第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端部は、前記フロートアセンブリに動作可能に接続されている圧縮ばねと、
前記圧縮ばねの前記第２の端部に動作可能に接続され、前記フロートが前記高レベル位置に到達したときに第１の位置まで回転し、前記フロートが前記低レベル位置に到達したときに第２の位置まで回転するピボット部材と、
前記ピボット部材に接続され、前記第１の位置と前記第２の位置の間の前記ピボット部材の回転によって動力ポーティングと排気ポーティングの間をスナップ式に切り替わることができる弁アセンブリと
を含むことを特徴とするガス圧駆動流体ポンプ。
【請求項２】
前記圧縮ばねの前記第２の端部に位置するアンカーをさらに含み、前記アンカーは、前記ピボット部材が係合するソケットを有することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記ピボット部材は、前記アンカーの前記ソケットと係合した先端部分を有することを特徴とする請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記先端部分が横方向に外れることを防ぐために、前記ソケットの周囲から少なくとも１つの壁が突き出していることを特徴とする請求項２に記載のポンプ。
【請求項５】
前記先端部分は炭化タングステンから形成されていることを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
【請求項６】
前記フロートアセンブリは、固定された支持構造にピボット式に接続された一対のフロートアームを含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項７】
それぞれの前記フロートアームから延びる支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
【請求項８】
前記圧縮ばねは前記フロートアーム間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
【請求項９】
前記ピボット部材に動作可能に接続された減衰システムをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１０】
前記減衰システムは前記ピボット部材に取り付けられた板を含むことを特徴とする請求項９に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記タンクの中に置かれた磁石をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１２】
前記フロートは加圧されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１３】
前記ピボット部材は支点を軸に、前記第１の位置と前記第２の位置の間を回転し、前記弁アセンブリはプッシュロッドを有し、前記プッシュロッドは、前記支点から外れた位置で前記ピボット部材にピボット式に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１４】
前記圧縮ばねの前記第２の端部に位置するアンカーをさらに含み、前記ピボット部材は、前記アンカーのソケットと係合した先端部分を有することを特徴とする請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
前記ピボット部材の寸法は、前記支点と前記ピボット部材の前記先端部分の遠位端との間に定められた第１の距離が、前記支点と前記プッシュロッド−前記ピボット部材間の前記ピボット接続との間に定められた第２の距離よりも大きくなるように決められていることを特徴とする請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１６】
前記ピボット部材の回転運動によって、前記プッシュロッドの縦軸に沿って前記プッシュロッドの運動が生じることを特徴とする請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１７】
前記プッシュロッドの経路を制御するためのガイドをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１８】
前記弁アセンブリは、前記ポンプタンクと動力ガス源の間に接続された動力弁と、前記タンクとシンクの間に接続された排気弁とを含み、前記動力弁と前記排気弁はどちらも、一方が開くと他方が閉じるように動作可能に相互接続されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１９】
前記フロートアセンブリの上方への運動が前記高レベル位置を超えて起こることを制限するための上部ストップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項２０】
前記フロートアセンブリの下方への運動が前記低レベル位置を超えて起こることを制限するための下部ストップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項２１】
前記圧縮ばねの前記第１の端部に位置するアンカーをさらに含み、前記アンカーは、前記フロートアームのうちの少なくとも１本のアームが係合したソケットを有することを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
【請求項２２】
前記フロートアームのうちの少なくとも１本のアームは前記ソケットと係合した先端部分を有することを特徴とする請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２３】
前記先端部分は、約０．０３０インチ（０．０７６ｃｍ）から約０．０４７インチ（０．１２ｃｍ）の範囲の半径を有することを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記ソケットは、約０．０４７インチ（０．１２ｃｍ）から約０．０６３インチ（０．１６ｃｍ）の範囲の半径を有することを特徴とする請求項２３に記載のポンプ。
【請求項２５】
前記弁アセンブリは硬い金属合金から形成された弁座を有することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項２６】
液体入口および液体出口を有するポンプタンクと、
前記ポンプタンクの内部で運ばれる浮力フロートを含み、低レベル位置と高レベル位置の間を移動するように動作可能なフロートアセンブリと、
前記フロートに動作可能に接続され、前記高レベル位置と前記低レベル位置の間の前記フロートの回転によって動力ポーティングと排気ポーティングの間をスナップ式に切り替わることができる弁アセンブリと、
前記弁アセンブリに動作可能に接続され、前記動力ポーティングおよび前記排気ポーティングへの前記弁アセンブリの移動を減速させる減衰システムと
を含むことを特徴とするガス圧駆動流体ポンプ。
【請求項２７】
前記減衰システムは、前記タンクの液体の中で抗力を生み出すように構成された板を含むことを特徴とする請求項２６に記載のポンプ。
【請求項２８】
前記タンクの中に置かれた磁石をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のポンプ。
【請求項２９】
液体入口および液体出口を有するポンプタンクと、
前記ポンプタンク内の低液面および前記ポンプタンク内の高液面を検出する手段と、
検出手段に動作可能に接続され、前記検出手段に応答して動力ポーティングと排気ポーティングの間をスナップ式に切り替わることができる弁アセンブリと、
前記弁アセンブリに動作可能に接続され、前記動力ポーティングおよび前記排気ポーティングへの前記弁アセンブリの移動を減速させる減衰システムと
を含み、
前記弁アセンブリは、前記検出手段が前記ポンプタンク内の高液面を検出したときに前記動力ポーティングに移動し、前記検出手段が前記ポンプタンク内の低液面を検出したときに前記排気ポーティングに移動し、そのため液体は代わる代わる前記ポンプタンクに導入され前記ポンプタンクから排出される
ことを特徴とするガス圧駆動流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にガス圧駆動流体ポンプに関する。詳細には、本発明は、そのようなポンプで、圧縮ばねリンク機構を利用してガスポートをスナップ作動式で選択的に開閉するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気配管設備における復水除去システムは、無電力で機能するガス圧駆動ポンプを利用することが多い。（参照によって本明細書に組み込まれる）Ｒａｄｌｅの特許に関する特許文献１に記載されているように、このようなポンプは一般に液体入口および液体出口を備えたタンクを有する。タンクの底の近くに配置された液体入口および液体出口は、ポンピング方向にしか液体が流れないようにする入口逆止め弁および出口逆止め弁を備える。相互接続された一対の弁がガス動力ポートおよび排気ポートを制御する。
【０００３】
このポンプは、液体充填段階と排液段階を交互に繰り返すことによって動作する。液体充填段階の間、動力ポートは閉じており、排気ポートは開いている。タンクに入る液体の液面が上昇するとともに、スナップ作動式リンク機構に接続されたフロートも上昇する。フロートが高いレベル位置に達すると、リンク機構がスナップ式に切り替わって、動力ポートを開き同時に排気ポートを閉じる。その結果、ポンプは排液段階に切り替わる。
【０００４】
排液段階では、動力ポートを通してポンプタンクに水蒸気または他の動力ガスが導入される。動力ガスがタンクから液体を押し出し、それによる液面の低下とともにフロートも下がる。フロートが低レベル位置に達すると、リンク機構がスナップ式に切り替わって、排気ポートを開き同時に動力ポートを閉じる。その結果、ポンプは再び液体充填段階に入る。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５９３８４０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術のガス圧駆動ポンプに使用されているスナップ作動式リンク機構は全般的によく機能するが、当該技術分野では追加のスナップ作動式弁を配置する余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来技術の構造および方法の上記の考慮事項およびその他の考慮事項を認識し、それらに対処するものである。
【０００８】
一態様では本発明はガス圧駆動流体ポンプを提供する。このポンプは、液体入口および液体出口を有するポンプタンクを含む。タンクの内部で運ばれるフロート部材は、低レベル位置と高レベル位置の間を移動する。
【０００９】
圧縮ばねは、フロート部材に動作可能に接続された第１の端部を備える。ピボット部材は、圧縮ばねの第２の端部に動作可能に接続されている。ピボット部材は、フロート部材がその高レベル位置に到達したときに、圧縮ばねによって加えられる力によって第１の位置までスナップ式に回転する。ピボット部材は、フロート部材がその低レベル位置に到達したときに、圧縮ばねによって加えられる力によって第２の位置までスナップ式に回転する。
【００１０】
弁アセンブリはピボット部材に接続されている。弁アセンブリは、第１の位置と第２の位置の間のピボット部材の回転によって、動力ポーティングと排気ポーティングの間をスナップ式に切り替わることができる。弁アセンブリは、ピボット部材がその第１の位置へスナップ式に移動したときに動力ポーティングに移動し、ピボット部材がその第２の位置へスナップ式に移動したときに排気ポーティングに移動し、そのため液体は代わる代わるにポンプタンクに導入されポンプタンクから排出される。
【００１１】
本発明の他の態様では、ポンプが、ピボット部材に動作可能に接続された減衰システムを含む。減衰システムは弁アセンブリの移動を減速させて、弁を開閉している衝突力を低減させる。その結果、弁のシール面の衝突損傷が大幅に排除され、ポンプの騒音レベルが低減する。
【００１２】
本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の１つまたは複数の実施形態を図解し、本明細書の記述とともに本発明の原理を説明する役目を果たす。
【００１３】
当業者にとっての本発明の最良の形態を含む本発明の完全かつ実施可能な開示は、添付図面を参照した本明細書の以下の部分により具体的に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書および図面で繰返し使用される参照符号は、本発明の同じまたは類似の特徴または要素を表すことを意図したものである。
【００１５】
次に、現時点における本発明の好ましい実施形態を詳細に参照する。そのうちの１つまたは複数の例は添付図面に示されている。それぞれの例は本発明を説明するために示されたものであり、本発明を限定するためのものではない。
【００１６】
図１および２に、本発明に従って構築された圧力駆動ポンプ１０を示す。図示のとおり、ポンプ１０はタンク１２を有し、タンク１２は、その中にフロート１４が配置された内部を定める。フロート１４は加圧されたフロートとすることができ、それによって浮力を増大させ重量を低下させることができる。このような加圧されたフロートは、高圧または水撃下での圧潰を有利に防ぐ。
【００１７】
次に図３を参照すると、フロート１４は、支持フレーム１８にピボット式に取り付けられた一対のフロートアーム１６に堅く接続されている。また、フロート１４に接続されたスパッド２０が、圧縮ばね２２の一端に動作可能に接続されている。図示の実施形態では、スパッド２０は、フロート１４およびフロートアーム１６に堅く接続されているが、図２２に示し後に説明するように、フロート１４とフロートアーム１６の間の接続を関節式接続として、ある程度自由なフロート１４の運動を可能にすることもできることはもちろんである。
【００１８】
圧縮ばね２２の反対側端は、プッシュロッド４４を制御するピボット部材２４にピボット式に接続されている。そして、プッシュロッド４４は弁アセンブリ２６に接続されている。弁アセンブリ２６は動力弁２８および排気弁３０の動作を制御する。
【００１９】
フロート１４の位置に基づいて弁２８および３０はそれぞれ、タンク１２の内部に動力ガスを導入し、タンク１２の内部からガスを排出する働きをする。この目的のために、動力弁２８と水蒸気源などの動力ガス源との間に動力パイプ３２が接続されている。同様に、排気弁３０とタンク１２の内側のガスをそこへ排出することができる適当なシンクとの間に、バランスパイプ３４が接続されている。いくつかのケースでは、バランスパイプ３４の末端を例えば、ガスが単に周囲の大気中に排出されるように終端させることができる。
【００２０】
一実施形態では、弁２８および３０は、耐久性を増大させるためにそれぞれの弁座上に形成された適当な合金を有する。例えば米ミズーリ州Ｓｔ．ＬｏｕｉｓのＳｔｏｏｄｙ  Ｄｅｌｏｒｏ  Ｓｔｅｌｌｉｔｅ，Ｉｎｃ．社からＳＴＥＬＬＩＴＥの名称で販売されている製品は、弁２８および３０の弁座用に適した合金である。例えば図２１には、硬い金属合金から形成された弁座３１と接触する弁棒２９を有した動力弁２８の一実施形態が示されている。
【００２１】
図１および２に示すように、タンク１２は、ポンピングされる液体がそこを通して導入される液体入口３６を定める。タンク１２はさらに、戻り管路４０にポンピングされるときに液体がそこを通過する液体出口３８を定める。所望の方向にだけ液体が流れるように、液体入口３６および液体出口３８にはそれぞれ逆止め弁４１および４２が取り付けられている。
【００２２】
タンク１２が空になると、フロート１４は図２に示された低レベル位置まで下がる。低レベル位置に到達すると、圧縮ばね２２の力によって、ピボット部材２４がスナップ式にその排気位置まで回転する。言い換えると、ピボット部材２４の回転によってプッシュロッド４４が動いて、動力弁２８および排気弁３０を、動力ポーティングから排気ポーティングへスナップ式に同時に切り替える。排気ポーティングの間、排気弁３０は開いて、タンク１２の内部とバランスパイプ３４の間の流体連通を可能にする。しかし動力弁２８は閉じていて、動力パイプ３２とタンク１２の間の流体連通を妨げる。動力弁２８および排気弁３０に対して様々なタイプの弁を使用できることは当業者にとって明らかである。
【００２３】
液体充填段階の始め、液体の圧力が、逆止め弁４１の前後の圧力降下に打ち勝つだけの十分な圧力であるときに、液体はタンク１２の中へ流入し始める。液体の圧力が十分に高い場合、液体は逆止め弁４２を通過し続けて戻り管路４０へ流れる。しかし、戻り管路４０の背圧がタンク１２の内部の圧力を超えると、液体はタンク１２を満たし始める。液面が上昇するにつれてフロート１４も上昇する。しかし、フロート１４の上昇中、動力弁２８および排気弁３０の位置は変化しない。
【００２４】
フロート１４が図１に示された高レベル位置に到達すると、圧縮ばね２２の力によって、ピボット部材２４がスナップ式にその動力位置まで回転する。言い換えると、プッシュロッド４４が動いて、動力弁２８および排気弁３０を、排気ポーティングから動力ポーティングへスナップ式に同時に切り替える。動力ポーティングの間、動力弁２８は、タンク１２の内部と動力パイプ３２の間の流体連通を可能にする。このようにしてタンク１２に導入された動力ガスは、液体出口３８から戻り管路４０へ液体を押し出す。タンク１２の液面の低下とともにフロート１４も下がる。しかし、フロート１４が低レベル位置に到達するまで、動力弁２８および排気弁３０の位置は変わらない。最終的にフロート１４が低レベル位置まで下がると、ポンピングサイクルが再開する。本明細書で使用される用語「低レベル位置」および「高レベル位置」は、スナップ式の回転が起こるフロートの位置を指示することを意図したものである。当業者には理解されるとおり、これらの位置はフロートが移動する限界位置とほぼ同じだが、これとまったく同じである必要はない。
【００２５】
次に、図３から８を参照して、フロートアーム１６およびピボット部材２４のピボット動作について説明する。フロートアーム１６はそれぞれ、ピボット要素４８を有する横向き部材４６を備えた遠位端を有する。このようなピボット要素４８はそれぞれ、ブッシュ５１の中に定められた対応するソケット５０の中に受け取られる先端部分４９を含む。ブッシュ５１は支持フレーム１８に固定されている。
【００２６】
したがって、フロートアーム１６の横向き部材４６は、支持フレーム１８の後部にピボット式に接続され、ブッシュ５１のソケット５０の中で自由に回転することができる。それぞれのピボット要素４８の先端部分４９とブッシュ５１の間の小さな接触面積は摩擦を最小化し、それによってこれらの構成要素の破損を低減する。ピボット要素４８およびブッシュ５１は、炭化タングステン、ステンレス鋼などの耐摩耗性の高い材料から形成されることが好ましい。
【００２７】
支持フレーム１８は、その中をピボット部材２４が延びる開口５２（図８）を含む。図８に最もよく示されているが、ピボット部材２４は、支持フレーム１８のフロート側（「前面」）に平面部分５４を含む。図示のようにピボット部材２４の平らな部分５４によって一対のピボット要素５６が担持されている。ピボット要素５６はそれぞれ、ブッシュ５１の中に定められた対応するソケット５７の中に受け取られる。図６および７に示されているように、ピボット部材２４およびフロートアーム１６はしたがって、支持フレーム１８の前面と後面にそれぞれ位置するブッシュ５１の反対方向を向いたソケットの中で回転する。
【００２８】
再び図８を参照すると、図示の実施形態では、それぞれのフロートアーム１６からさらに支持部材５８が延びている。支持部材５８はそれぞれ、支持フレーム１８と接触し支持フレーム１８に関して回転するテーパの付いたピボット点６０（図４および５参照）を定め、それによってポンプの組立てが容易になり、フロートアーム１６の横方向の運動を低減する。フロートアーム１６の回転範囲を限定するため、したがってフロート１４の運動範囲を望ましく制限するために、支持フレーム１８には、上部ストッパ６２およびより下部ストッパ６４（図１０）が固定されている。
【００２９】
図１１から図１３を参照すると、圧縮ばね２２は、第１のアンカー６６と第２のアンカー６８の間に配置される。（アンカー６６の代わりに、圧縮ばね２２のこの端を図１４に示すようにフロート１４に固定してもよい）。第１のアンカー６６にはスパッド２０が動作可能に接続され、第２のアンカー６８にはピボット部材２４の平らな部分５４が動作可能に接続されている（図８参照）。
【００３０】
詳細には、第１のアンカー６６および第２のアンカー６８が、スパッド２０の先端部分６７およびピボット部材２４の先端部分６９を受け取るソケット７０および７１をそれぞれ定める。低レベル位置と高レベル位置の間でフロート１４が移動すると、それぞれのソケット７０および７１の中で先端部分６７および６９も動く。先端部分６７および６９と対応するソケット７０または７１との間の接触面積は比較的に小さく、それによって摩擦が低減する。
【００３１】
スパッド２０、ピボット部材２４およびアンカー６６、６８の係合部分は、炭化タングステン、ステンレス鋼などの耐摩耗性の高い適切な材料から形成されることが好ましい。
【００３２】
いくつかの例示的な実施形態では、対応する先端部分の横方向の運動を低減させるためにアンカー６６および６８が側壁を備える。先端部分の横方向の運動によって、先端部分はそれぞれのソケット７０および７１から外れる可能性がある。例えば図１６から図１８に示すように、アンカー６８’は、ソケット７１’のそれぞれの側から突き出た側壁７３を有する。ピボット時、側壁７３は、ピボット部材２４の先端部分６９をアンカー６８のソケット７１’の中に維持する。
【００３３】
多くの実施形態では、圧縮ばね２２を、スパッド２０とピボット部材２４の間の所定の位置に単にその圧縮力によって保持する。しかし、ピンまたは所望の相対運動を可能にする他の適当な接続を使用して、スパッド２０およびピボット部材２４にアンカー６６および６８を接続してもよいことはもちろんである。
【００３４】
フロート１４がどちらかのしきい位置に到達したとき、圧縮ばね２２の力は、支点７２（図６および７に示されたブッシュを中心としたピボット点）を軸にピボット部材２４をスナップ式に回転させるのに十分である。フロート１４が高レベル位置に到達すると、ピボット部材２４は、図１２に示されたその動力位置まで回転する。フロート１４が低レベル位置に到達すると、ピボット部材２４は、図１１に示されたその排気位置まで回転する。
【００３５】
ピボット部材２４は、ピン７４を介してプッシュロッド４４にピボット式に接続されている。ピボット部材２４とプッシュロッド４４の間のピボット点は、支点７２から所定の距離だけずれており、それにより、ピボット部材２４の回転によってプッシュロッド４４はその縦軸に沿って縦に移動する。フロート１４が低レベル位置に到達すると、プッシュロッド４４はその縦軸に沿って第１の方向へ（図２に示すように下方へ）移動する。しかしフロート１４が高レベル位置に到達すると、プッシュロッド４４はその縦軸に沿って反対方向に（図１に示すように上方へ）動く。適当な経路に沿ってプッシュロッド４４を導くためにガイド７６（図６および７）を設けてもよい。
【００３６】
次に図１８を参照すると、ピン７４と支点７２の間の距離に対する先端部分６９の係合端と支点７２の間の相対距離を、機械的利点が得られるように構成することができる。例えばこの例示的な実施形態で、先端部分６９の係合端と支点７２の間の距離を「Ａ」とする。ピン７４と支点７２の間の距離を「Ｂ」とする。距離「Ａ」は距離「Ｂ」よりに大きいので、ピン７４を動かすために先端部分６９の係合端に加える力は相対的に小さくてすむ。これによって、そうでない場合に必要なばねよりも「軽い」ばねを使用することができる。
【００３７】
様々な先端部分および対応するそれらのソケットのサイズは、先端部分とソケットの間の相対運動および摩擦の最小化が容易になるように決められることが好ましい。例えば図１９に示すように、先端部分６９はＲ２で表された半径を有し、アンカー６８’のソケット７１’の半径はＲ１で表される。図２０の他の例では、先端部分４９の半径がＲ４で表されており、先端部分４９を受け取るブッシュ５１のソケットの半径がＲ３として設計されている。ピボット部材２４とアンカー６８’の間のピボット運動を可能にするため、半径Ｒ１は半径Ｒ２よりも大きいことが分かる。同様に、ブッシュ５１とピボット要素４８の間のピボット運動を可能にするため半径Ｒ３は半径Ｒ４よりも大きい。
【００３８】
先端部分４９および６９の起こり得る破損を防ぎつつ、先端部分４９および６９の半径はできるだけ小さいことが好ましい。好ましい一実施形態では、Ｒ１が約０．０４７インチから０．０６３インチ、Ｒ２が約０．０３０インチから０．０４７インチである。例示的な他の実施形態では、Ｒ３が約０．０４７インチから０．０６３インチ、Ｒ４が約０．０３０インチから０．０４７インチである。したがって、先端部分６９の小さな半径はピボット部材２４とアンカー６８’の間の摩擦を低減させ、それによってアンカー６８とピボット部材２４の両方の寿命を増大させる。同様に、先端部分４９の小さな半径はピボット要素４８とブッシュ５１の間の摩擦を低減させ、それによってピボット要素４８とブッシュ５１の両方の寿命を増大させる。
【００３９】
再び図１および２を参照すると、プッシュロッド４４はアクチュエータ板７８に取り付けられており、これにより、プッシュロッド４４が動くとアクチュエータ板７８も動くようにすることができる。当業者であれば、プッシュロッド４４とアクチュエータ板７８は単一の部材として構成し、あるいは互いに接続されまたは他の方法で調和して運動する２つの部片として構成することができることは明らかである。
【００４０】
図示のとおり、アクチュエータ板７８は動力弁２８と排気弁３０の両方に接続されている。したがってアクチュエータ板７８の動きは、動力弁２８および排気弁３０のポーティングを制御する。図２に示すように、アクチュエータ板７８がストッパ８０に載っているとき、動力弁２８は閉じ、排気弁３０は開いている。しかし、アクチュエータ板７８が図１に示された高い位置にあるとき、動力弁２８は開き、排気弁３０は閉じている。ストッパ８０はアクチュエータ板７８の下方への運動を制限し、上方への運動は排気弁３０によって制限される。
【００４１】
開閉する弁２８および３０の衝突力を低減させるために、減衰システム８２を取り付けてもよい。この実施形態では、減衰システムにはピボット部材２４に堅く接続された板８４が含まれる。タンク１２の液体の中を板８４が運動することによって生じる抗力がプッシュロッド４４の運動を減速させる。その結果、弁２８および３０のシール面の衝突損傷は大幅に排除される。減衰システム８２はさらに、動作中のポンプ１０の騒音レベルを低減させる。
【００４２】
図示のとおり、この実施形態では、一対のシャフト８６が板８４をピボット部材２４に接続している。しかし、単一のシャフトまたは他の適当な接続機構を利用して板８４をピボット部材２４に取り付けることもできることはもちろんである。さらに、板８４とピボット部材２４が一体の部材として構成された実施形態も考慮できる。
【００４３】
また、図１および２に示されているとおり、液体中に浮く酸化第一鉄を引きつけるためにタンク１２の中に磁石８８を配置してもよい。その結果、タンク１２の中の有害な破片の存在が大幅に低減する。
【００４４】
次に、この圧縮ばね機構の動作に関するさらなる詳細を図１〜２および１１〜１３を参照して説明する。タンク１２の中へ液体が流入し始めるとフロート１４が上昇する。このフロート１４の運動は、アンカー６６および６８のそれぞれのソケット７０および７１の中で先端部分６７および６９を回転させる。しかし、フロート１４が高レベル位置に到達するまではピボット部材２４はその動力位置まで回転しない。したがって、動力弁２８および排気弁３０の位置も変わらない。
【００４５】
フロート１４が高レベル位置に到達すると、圧縮ばね２２によってピボット部材２４に加えられる力が、ピボット部材２４を図１２に示されたその動力位置までスナップ式に回転させるのに十分な力となる。このピボット部材２４の回転によって、プッシュロッド４４はその縦軸に沿って上方へ移動する。動力位置では図１に示すように、アクチュエータ板７８が持ち上げられ、それによって動力弁２８は開位置に、排気弁３０は閉位置となる。したがって動力弁２８は、タンク１２の内部と動力パイプ３２の間の流体連絡を可能にする（一方、排気弁３０はバランスパイプ３４とタンク１２の間の流体連絡を妨げる）。
【００４６】
液体がタンク１２から出ていくにつれて、フロート１４およびタンク１２の液面は下がる。このフロート１４の運動は、アンカー６６および６８のソケット７０および７１の中で先端部分６７および６９を回転させる。しかし、フロート１４が低レベル位置に到達するまでピボット部材２４はその排気位置まで回転しない。したがって、動力弁２８および排気弁３０の位置も変わらない。
【００４７】
フロート１４が低レベル位置に到達すると、圧縮ばね２２によってピボット部材２４に加えられる力が、ピボット部材２４を図１１に示されたその排気位置までスナップ式に回転させるのに十分な力となる。このピボット部材２４の回転によって、プッシュロッド４４はその縦軸に沿って下方へ移動する。排気位置では図２に示すように、アクチュエータ板７８がストッパ８０の上に載っており、それによって排気弁３０は開位置に、動力弁２８は閉位置となる。したがって排気弁３０は、タンク１２の内部とバランスパイプ３４の間の流体連通を可能にする（一方、動力弁２８は動力パイプ３２とタンク１２の間の流体連通を妨げる）。タンク１２を満たす液体によってフロート１４が高レベル位置に到達すると、ポンピングサイクルが再開する。
【００４８】
他の実施形態を図１５に概略的に示す。この実施形態では、上記実施形態に比べてブッシュ５１のピボットソケットが約９０度回転している。それ以外は、この実施形態の動作は先に説明した実施形態の動作と実質的に同じである。
【００４９】
フロート１４とフロートアーム１６の間の別の接続を図２２に示す。フロート１４がある程度自由に運動できるように、堅い接続の代わりに、フロート１４がフロートアーム１６にピボット式に接続される。関節式に接続されたこのような接続はピボットおよびアンカーの物理的な移動を最小限にするが、依然として同じストロークまたは押しのけ容積を達成することができる。図示の実施形態では、フロートアーム１６がＵ字形の延長部分９０を有し、それにフロート１４が接続されている。フロート１４からは突起９２が延び、突起９２は、延長部分９０の穴と整列した穴を有する。延長部分９０および突起９２の穴にピン９４が通されて、ピボット接続が形成される。いくつかの実施形態では、フロート１４がピボットできる範囲を制限するためにストッパ９６が配置される。他の適当なピボット配置を使用して、フロート１４とフロートアーム１６を接続することもできることはもちろんである。
【００５０】
以上のようにして本発明は、ガス圧駆動ポンプとともに使用するための改良型のばね作動機構を提供することが分かる。炭化タングステンなどの耐摩耗性の高い材料の使用は、構成要素の寿命を３００万サイクル以上に延ばすことが分かっている。
【００５１】
当業者はさらに、本発明の圧縮ばねリンク機構を、ガス圧駆動ポンプ以外の様々な応用で利用することができることを理解されたい。このような応用では、様々な装置および機構によって（例えば手、フロート、電気、空圧などによって）この機構を操作することができる。
【００５２】
さらに、以上の様々な実施形態の諸態様は、その全体または一部を互いに交換することができることを理解されたい。さらに、以上の記述は例に過ぎず、添付の請求項に記載された発明を限定することを意図したものではないことを当業者は理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】フロートが高レベル位置にあるポンプハウジングの背面断面図である。
【図２】フロートが低レベル位置にある図１と同種の図である。
【図３】本発明の一実施形態に基づく弁アセンブリおよび圧縮ばねピボット機構の概略図である。
【図４】フロートが低レベル位置にある図１の圧縮ばねピボット機構の正面斜視図である。
【図５】フロートが高レベル位置にある図４と同種の図である。
【図６】図１の線６−６に沿った圧縮ばねリンク機構の詳細側面断面図である。
【図７】図２の線７−７に沿った圧縮ばねリンク機構の詳細側面断面図である。
【図８】図１の圧縮ばねピボット機構の平面図である。
【図９】フロートが低レベル位置にある図１の圧縮ばねピボット機構の背面斜視図である。
【図１０】フロートが低レベル位置にある図１の圧縮ばねピボット機構の側面図である。
【図１１】フロートが低レベル位置にある圧縮ばねリンク機構の（部分断面）詳細側面図である。
【図１２】フロートが高レベル位置にある図１１と同種の詳細側面図である。
【図１３】圧縮ばねとピボット部材の間のピボット接続の詳細図である。
【図１４】フロートと圧縮ばねの間の代替接続を示す図１１と同種の詳細側面図である。
【図１５】圧縮ばねピボット機構の代替実施形態の概略図である。
【図１６】代替実施形態に基づく圧縮ばねとピボット部材の間のピボット接続を示す部分断面詳細上面図である。
【図１７】図１６の線１７−１７に沿った圧縮ばねとピボット部材の間のピボット接続の詳細側面断面図である。
【図１８】図１６の実施形態に基づく圧縮ばねリンク機構の詳細上面断面図である。
【図１９】例示的な実施形態に基づくボット部材の先端部分およびアンカーの詳細側面断面図である。
【図２０】例示的な実施形態に基づくピボット要素の先端部分およびブッシュの詳細側面断面図である。
【図２１】弁座に硬い金属合金を有する本発明の一実施形態に基づく例示的な弁の詳細側面断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に基づくフロートとフロートアームの間の関節式接続を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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