(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ交互に前進および後退する搬送ピストンを有するとともに、前記搬送ピストンの後退時に被搬送流体を吸い込み、前記搬送ピストンの前進時に吸い込んだ被搬送流体を吐出するようになっている２つの搬送シリンダと、各搬送シリンダ毎に設けられ、それぞれ前記搬送ピストンを前進後退させる駆動手段と、各搬送シリンダ毎に設けられた吸込バルブおよび吐出バルブと、これらの吸込バルブおよび吐出バルブ毎に設けられそれぞれこれらのバルブを開閉するためのバルブ作動シリンダとを少なくとも備えた往復動ピストンポンプにおいて、
前記２つの搬送シリンダのうち、一方の搬送シリンダが押し出す被搬送流体の圧力と他方の搬送シリンダが押し出す被搬送流体の圧力とを検出する圧力計と、この圧力計からの圧力検出信号により、これらの圧力の圧力差が設定値より大きくなったとき警報信号を出力する監視装置とを備えていることを特徴とする往復動ピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば脱水ケーキ等の高粘稠性物質を管輸送する場合等に使用される往復動ピストンポンプの技術分野に属し、特に騒音を可及的に低減しかつ管理を容易にする往復動ピストンポンプの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば脱水ケーキ等の高粘稠性物質を管輸送する場合、高圧の吐出圧を要することから、従来から往復動ピストンポンプが使用されている。そして、このような高圧を発生させるために、従来この往復動ピストンポンプの駆動には油圧シリンダが使用されている。油圧シリンダを用いた場合、高圧であるが故に操作切替弁の切替時等に騒音や衝撃が発生するために、このような騒音や衝撃の発生をできるだけ抑制することが求められる。
【０００３】
そこで、本発明者は、往復動ピストンポンプとして油圧シリンダを使用しても、騒音や衝撃の発生を抑制することができる往復動ピストンポンプを特開２００１−２０７９５２号公報により提案している。
【０００４】
図３は、この公開公報に開示されている往復動ピストンポンプの一例を示す図である。図中、１は往復動ピストンポンプ、２はポンプ作動制御回路、３は第１搬送シリンダ、４は第２搬送シリンダ、５は第１搬送ピストン、６は第２搬送ピストン、７は第１ピストンロッド、７ａ,７ｂは第１ピストンロッド７の部材、７ｃはフランジカップリング、８は第２ピストンロッド、８ａ,８ｂは第２ピストンロッド８の部材、８ｃはフランジカップリング、９は第１吸込バルブ、１０は第２吸込バルブ、１１は第１吐出バルブ、１２は第２吐出バルブ、１３は第１搬送流体供給室、１４は第２搬送流体供給室、１５は第１搬送流体導入室、１６は第２搬送流体導入室、１７はポンプ吐出口、１８は第１液圧シリンダ、１９は第２液圧シリンダ、２０は第１液圧ピストン、２１は第２液圧ピストン、２２は第１押し側パイロットバルブ、２４は第１引き側パイロットバルブ、２３は第２押し側パイロットバルブ、２５は第２引き側パイロットバルブ、２６は第１吸込バルブ作動シリンダ、２８は第２吸込バルブ作動シリンダ、３０は第１吐出バルブ作動シリンダ、３２は第２吐出バルブ作動シリンダ、３９は液ポンプ、３９ａ,３９ｂは吐出ポート、４１は第１液ポンプ吐出液路、４２は第２液ポンプ吐出液路、４３は第１バルブ開閉制御液路、４８は第２バルブ開閉制御液路、６５は第１液圧シリンダ制御液路、６６は第２液圧シリンダ制御液路、６７は液圧シリンダ連通液路、７４は第１シーケンス弁、７５は第２シーケンス弁、７６,７７はリミットスイッチＬＳ（近接スイッチ）、７８はコントローラである。なお、この往復動ピストンポンプの制御装置の具体的な構成、具体的な動作、および具体的な効果は前述の公開公報を参照すれば理解できるので、ここでは、簡単にその動作を説明する。
【０００５】
この公開公報に記載の往復動ピストンポンプにおいては、図３に示す状態でモータＭの駆動により液ポンプ３９が運転されると、液ポンプ３９の一方の吐出ポート３９ａから吐出された液は液路４３に流れ、更にこの液路４３から前述の従来例と同様にして各シリンダ２６,２８,３０,３２に供給されるので、バルブ９,１２が開状態に保持され、またバルブ１０,１１が閉状態に保持される。このとき、液ポンプ３９からの液は液路６６を介して第２シーケンス弁７５にも流動するが、この時点では、ポンプ吐出圧がまだ第２シーケンス弁７５の設定圧力以下であるため、第２シーケンス弁７５が液路６６を遮断しており、液はシリンダ１９の室１９ａの方へは流動しなく、各ピストン２１,６;２０,５はいずれも作動しない。
【０００６】
ポンプ吐出圧が第２シーケンス弁７５の設定圧力を超えると、第２シーケンス弁７５が液路６６を開通し、ポンプ３９からの液が室１９ａに供給される。すると、前述の従来例と同様にしてピストン２１,６が前進するとともにピストン２０,５が後退し、室１６の被搬送流体が第２吐出バルブ１２を通ってポンプ吐出口１７から吐出されるとともに室１３の被搬送流体が第１吸込バルブ９を通って室１５内に吸い込まれる。なお、このとき、各シリンダ２６,２８,３０,３２から排出される液は液路４８に流れ、更にこの液路４８から他方の吐出ポート３９ｂに吸い込まれ、一方の吐出ポート３９ａから吐出される。また、シリンダ１８から排出される室１８ａの液も液路６５および第１シーケンス弁７４を通って液路４８に流れ、この液路４８から同様にして他方の吐出ポート３９ｂに吸い込まれ、一方の吐出ポート３９ａから吐出される。
【０００７】
ピストン２１,６が押し側のストロークエンドにくると、ピストン２０,５が引き側のストロークエンドにくるので、ピストンロッド７のフランジカップリング７ｃが第１リミットスイッチＬＳ７６の検出位置に位置するようになる。すると、第１リミットスイッチＬＳ７６はフランジカップリング７ｃの外周を検出してその検出信号をコントローラ７８に出力する。コントローラ７８は閉回路の液ポンプ３９の電磁制御アクチュエータを作動制御して、ポンプ吐出を他方の吐出ポート３９ｂ側に切り替え、ポンプ吐出液の液路を切り替える。
【０００８】
すると、液ポンプ３９からの液は他方の吐出ポート３９ｂから液路４８に流れ、更にこの液路４８から前述の従来例と同様にして各シリンダ２６,２８,３０,３２に供給されるので、バルブ９,１２が閉状態に設定され、またバルブ１０,１１が開状態に設定される。このとき、液ポンプ３９からの液は液路６５を介して第１シーケンス弁７４にも流動するが、この時点では、ポンプ吐出圧がまだ第１シーケンス弁７４の設定圧力以下であるため、第１シーケンス弁７４が液路６５を遮断しており、液はシリンダ１８の室１８ａの方へは流動しなく、各ピストン２０,５;２１,６はいずれも作動しない。
【０００９】
ポンプ吐出圧が第１シーケンス弁７4の設定圧力を超えると、第１シーケンス弁７4が液路６5を開通し、ポンプ３９からの液が室１8ａに供給される。すると、前述の従来例と同様にしてピストン２０,５が前進するとともにピストン２１,６が後退する。このとき、既にバルブ１０,１１が開きかつバルブ９,１２が閉じているので、室１５の被搬送流体が第２吐出バルブ１２を通ってポンプ吐出口１７から吐出されるとともに室１４の被搬送流体が第２吸込バルブ１０を通って室１６内に吸い込まれる。なお、このとき、各シリンダ２６,２８,３０,３２から排出される液は液路４３に流れ、更にこの液路４３から一方の吐出ポート３９ａに吸い込まれ、他方の吐出ポート３９ｂから吐出される。また、シリンダ１９から排出される室１９ａの液は液路６６および第２シーケンス弁７５を通って液路４３に流れ、この液路４３から同様にして一方の吐出ポート３９ａに吸い込まれ、他方の吐出ポート３９ｂから吐出される。
【００１０】
ピストン２０,５が押し側のストロークエンドにくると、ピストン２１,６が引き側のストロークエンドにくるので、ピストンロッド８のフランジカップリング８ｃが第２リミットスイッチＬＳ７７の検出位置に位置するようになる。すると、第２リミットスイッチＬＳ７７はフランジカップリング８ｃの外周を検出してその検出信号をコントローラ７８に出力する。コントローラ７８は閉回路の液ポンプ３９の電磁制御アクチュエータを作動制御して、ポンプ吐出を一方の吐出ポート３９ａ側に切り替える。
【００１１】
すると、液ポンプ３９からの液は再び一方の吐出ポート３９ａから液路４３に流れ、更にこの液路４３から前述の従来例と同様にして各シリンダ２６,２８,３０,３２に供給されるので、図示のようにバルブ９,１２が開状態に設定され、またバルブ１０,１１が閉状態に設定される。
以後、前述の各作動が繰り返されることで、往復動ピストンポンプ１は被搬送流体を連続してポンプ吐出口１７から吐出するようになる。
【００１２】
この公開公報に記載の往復動ピストンポンプによれば、閉回路の液ポンプ１の２つの吐出ポート３９ａ,３９ｂを交互に選択することで液路を切り替えるとともに、吐出側のポートからの液の吐出量が徐々に増大するため、吸込側のポートからの液に吸込量がこの液の吐出量の漸増に影響されて漸減するようになる。このため、液圧シリンダ１８,１９の各室１８ａ,１９ａからの液の排出が一気に行われないで徐々に行われるので、液路切替時の衝撃を小さくでき、発生する騒音を低減することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の公開公報に記載の往復動ピストンポンプは第１および第２吐出バルブ１１,１２にポペットバルブが用いられており、このポペットバルブは弁体が弁座に繰り返し押し付けられることから摩耗し、長期間使用するうちにシール性が低下して、搬送能力が低下する。このシール性の低下は、図４に示すスィング式バルブを用いた往復動ピストンポンプにおいても、その可撓性配管からなり、２つの搬送シリンダα,βに選択的に接続切替するスィング式バルブγの摺動部が摩耗して長期間使用することにより発生する。
【００１４】
これらのポペットバルブやスィング式バルブの摩耗部分は消耗品として交換可能になっているが、その交換時期は搬送能力がかなり低下しないとわからなかった。このため、ポンプの運転計画および修理計画を事前に確実に設定することが難しいものとなっている。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、バルブの所定の摩耗を搬送能力がそれほど低下しないうちに確実に知ることができる往復動ピストンポンプを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明は、それぞれ交互に前進および後退する搬送ピストンを有するとともに、前記搬送ピストンの後退時に被搬送流体を吸い込み、前記搬送ピストンの前進時に吸い込んだ被搬送流体を吐出するようになっている２つの搬送シリンダと、各搬送シリンダ毎に設けられ、それぞれ前記搬送ピストンを前進後退させる駆動手段と、各搬送シリンダ毎に設けられた吸込バルブおよび吐出バルブと、これらの吸込バルブおよび吐出バルブ毎に設けられそれぞれこれらのバルブを開閉するためのバルブ作動シリンダとを少なくとも備えた往復動ピストンポンプにおいて、前記２つの搬送シリンダのうち、一方の搬送シリンダが押し出す被搬送流体の圧力と他方の搬送シリンダが押し出す被搬送流体の圧力とを検出する圧力計と、この圧力計からの圧力検出信号により、これらの圧力の圧力差が設定値より大きくなったとき警報信号を出力する監視装置とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
【作用】
このように構成された本発明の往復動ピストンポンプにおいては、２つの搬送シリンダが押し出す各被搬送流体の圧力の圧力差が設定値より大きくなったときに、警報が発せられる。この警報により、第１および第２バルブの所定の摩耗が搬送能力がそれほど低下しないうちに確実に把握され、第１および第２吐出バルブの摩耗部分の交換時期がより正確に把握されるようになる。
しかも、このようにバルブの摩耗部分の交換時期が把握されることから、ポンプの運転計画および修理計画が事前に確実に設定可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかる往復動ピストンポンプの実施の形態の一例を示す、図３と同様の図である。なお、以下の実施の形態の説明において、前述の図３に示す従来例の構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付すことでその詳細な説明は省略する。
【００１９】
図１に示すように、この例の往復動ピストンポンプ１は、前述の公開公報に記載の図３に示す従来例の往復動ピストンポンプ１の制御装置におけるポンプ吐出口１７に配管１１２が接続され、この配管１１２にはポンプ吐出口１７の圧力を検出する圧力計（ＰＴ）１１３が取り付けられている。
【００２０】
この圧力計１１３は例えばシーケンサ等の監視装置１１４に電気的に接続されている。この監視装置１１４は、図２に示すように第１および第２搬送ピストン５,６のうち、一方の搬送ピストンによる吐出圧Ｐ1と他方の搬送ピストンによる吐出圧Ｐ2との差の絶対値ΔＰ（＝｜Ｐ1−Ｐ2｜）が予め設定された設定値Ｐ0より大きくなったこと（ΔＰ＞Ｐ0）を確認したとき、警報するようになっている。
この例の往復動ピストンポンプ１の他の構成は、前述の公開公報に記載の往復動ピストンポンプの制御装置の構成と同じである。
【００２１】
このように構成されたこの例の往復動ピストンポンプ１の作動について説明する。
いま図１に示す状態で、往復動ピストンポンプ１が駆動されて、前述の従来例と同様にピストン１０５,６が前進するとともにピストン１０３,５が後退し、室１６の被搬送流体がピストン６により第２吐出バルブ１２を通って押し出されてポンプ吐出口１７から吐出されるとともに室１３の被搬送流体が第１吸込バルブ９を通って室１５内に吸い込まれる。ピストン６によって押し出される被搬送流体がポンプ吐出口１７から吐出される際、圧力計１１３によりポンプ吐出口１７における被搬送流体の圧力Ｐ1が計測される。この圧力Ｐ1の計測信号は監視装置１１４に送られて、この監視装置１１４に記憶される。
【００２２】
また、前述と逆にピストン１０３,５が前進するとともにピストン１０５,６が後退し、室１５の被搬送流体がピストン５により第１吐出バルブ１１を通って押し出されポンプ吐出口１７から吐出されるとともに室１４の被搬送流体が第２吸込バルブ１０を通って室１６内に吸い込まれる。ピストン５によって押し出される被搬送流体がポンプ吐出口１７から吐出される際、圧力計１１３によりポンプ吐出口１７における被搬送流体の圧力Ｐ2が計測される。この圧力Ｐ2の計測信号は監視装置１１４に送られて、この監視装置１１４に記憶される。
以後、前述の各作動が繰り返されることで、往復動ピストンポンプ１は被搬送流体を連続してポンプ吐出口１７から吐出するようになる。
【００２３】
ところで、往復動ピストンポンプ１が使用されていくと、次第に第１および第２吐出バルブ１１,１２におけるポペット弁が摩耗していく。このとき、第１および第２吐出バルブ１１,１２の間ではポペット弁の摩耗が異なるので、一方のポペット弁の摩耗が他方のポペット弁の摩耗より次第に大きくなり、第１および第２吐出バルブ１１,１２のシール性が大きく異なってくる。
【００２４】
このため、ピストン６によって押し出される被搬送流体の圧力が第１吐出バルブ１１のシール性の低下による圧力低下とピストン５によって押し出される被搬送流体の圧力が第２吐出バルブ１２のシール性の低下による圧力低下とは次第に大きく異なってくる。その結果、ピストン６によって押し出される被搬送流体の圧力Ｐ1とピストン５によって押し出される被搬送流体の圧力Ｐ2との圧力差ΔＰが次第に大きくなる。監視装置１１４は、この圧力差ΔＰが設定値Ｐ0より大きくなったことを確認すると図示しない警報装置を作動し、警報装置により警報が発せられる。
この例の往復動ピストンポンプ１の他の動作は、前述の公開公報に記載の往復動ピストンポンプ１と実質的に同じである。
【００２５】
この例の往復動ピストンポンプ１によれば、第１および第２吐出バルブ１１,１２のシール性の低下により、各ピストン５,６による被搬送流体の圧力の圧力差が設定値Ｐ0より大きくなったときは警報を発するようにしているので、第１および第２吐出バルブ１１,１２の所定の摩耗を搬送能力がそれほど低下しないうちに確実に把握でき、第１および第２吐出バルブ１１,１２の摩耗部分の交換時期をより正確に知ることができるようになる。
【００２６】
しかも、このようにバルブの摩耗部分の交換時期を知ることができるようになることから、ポンプの運転計画および修理計画を事前に確実に設定することが可能となる。これにより、保守管理をきわめて簡単にでき、それほど専門知識を有さない者でも保守管理作業に従事できるようになる。
この例の往復動ピストンポンプ１の他の効果は、前述の公開公報に記載の往復動ピストンポンプ１の制御装置と実質的に同じである。
【００２７】
なお、前述の例では往復動ピストンポンプ１の駆動装置として、液圧シリンダ１８,１９を用いているが、この駆動装置としては電動モータで駆動される電動シリンダを用いることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の往復動ピストンポンプによれば、２つの搬送シリンダが押し出す各被搬送流体の圧力の圧力差が設定値より大きくなったときに、警報を発するようにしているので、この警報により、第１および第２吐出バルブの所定の摩耗を搬送能力がそれほど低下しないうちに確実に把握でき、第１および第２吐出バルブの摩耗部分の交換時期をより正確に把握できるようになる。
しかも、このようにバルブの摩耗部分の交換時期を把握できることから、ポンプの運転計画および修理計画を事前に確実に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる往復動ピストンポンプの実施の形態の一例を示す図である。
【図２】  第１および第２搬送ピストンのうち、一方の搬送ピストンによる吐出圧Ｐ1と他方の搬送ピストンによる吐出圧Ｐ2との差の絶対値ΔＰを説明する図である。
【図３】  前述の公開公報に開示されている従来例の往復動ピストンポンプを示す図である。
【図４】  従来のスィング式バルブの往復動ピストンポンプを示す図である。
【符号の説明】
１…往復動ピストンポンプ、２…ポンプ作動制御回路、３…第１搬送シリンダ、４…第２搬送シリンダ、５…第１搬送ピストン、６…第２搬送ピストン、７…第１ピストンロッド、７ｃ…フランジカップリング、８…第２ピストンロッド、８ｃ…フランジカップリング、９…第１吸込バルブ、１０…第２吸込バルブ、１１…第１吐出バルブ、１２…第２吐出バルブ、１３…第１搬送流体供給室、１４…第２搬送流体供給室、１５…第１搬送流体導入室、１６…第２搬送流体導入室、１７…ポンプ吐出口、２６…第１吸込バルブ作動シリンダ、２８…第２吸込バルブ作動シリンダ、３０…第１吐出バルブ作動シリンダ、３２…第２吐出バルブ作動シリンダ、４３…第１バルブ開閉制御通路、４８…第２バルブ開閉制御通路、７８…コントローラ、１１３…圧力計、１１４…監視装置
【図１】
0003835682.tif 000002
【図２】
0003835682.tif 000003
【図３】
0003835682.tif 000004
【図４】
0003835682.tif 000005