(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体を懸濁した流体の加圧用の高圧ポンプの摺動部のシール方法において、ポンプの加圧時には、ポンプの加圧力よりも高圧力の流体を導入してプランジャーとシリンダとの摺動部に配置した圧力流体導入リング、および圧力流体導入リングの両側に配置したＯリングを変形させることによって、Ｏリングの外側に配置された主シールを変形させて、プランジャーとシリンダの間を密封すると共にポンプの加圧力よりも高圧力の空間を形成することによって固体を懸濁した液体のシール部への侵入を防止したことを特徴とする高圧ポンプのシール方法。
【請求項２】
固体を懸濁した流体の加圧用の高圧ポンプの摺動部のシール装置において、ポンプの加圧時には、ポンプの加圧力よりも高圧力の流体を導入する圧力流体導入リングをプランジャとシリンダとの摺動面に有し、圧力流体導入リングの両側には、Ｏリングが配置され、更にＯリングの外側には主シールが配置され、圧力流体の作用によって変形して摺動面を密封するとともに、ポンプの加圧力よりも高圧力の空間を形成したことを特徴とする高圧ポンプのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を高圧に加圧する高圧ポンプのシール方法および装置に関し、とくに固体を懸濁した流体の加圧を長期間にわたり停止することなく連続的に運転することができる高圧ポンプのシール方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体を高圧に加圧するために各種のポンプが用いられている。高圧ポンプには、プランジャ式、ダイヤフラム式等のポンプが知られており、それらの駆動方法もプランジャ等をモータによって直接駆動するもの、油圧等によって間接的に駆動するものが知られている。
これらの高圧ポンプは、使用する流体の種類や使用圧力に応じて各種のものが用いられている。金属や硬度の大きな物質のウォータージェット加工に使用する高圧水の発生用のポンプでは、１５００気圧以上の高圧が用いられており、これらのポンプでは、一般に５００〜２０００時間程度で重要な部分が磨耗等を起こし使用することができなくなり、運転を停止して部品の交換等を行う必要が生じていた。
【０００３】
そこで、本発明者は、固液混相流体の加圧用の高圧ポンプとして、鉛直方向に上下動するプランジャが上方より嵌入する高圧シリンダを有し、高圧シリンダの最底部に流体の流入もしくは流出する少なくとも１個の開口部を有し、高圧シリンダの上部にはプランジャの駆動用の油圧シリンダを有し、油圧シリンダと高圧シリンダの間には、プランジャ駆動軸に接して油圧シリンダから漏洩した作動油の高圧シリンダへ嵌入するプランジャ面への移行防止手段を設けた高圧ポンプを提案した。
ところがこのような固液混相流体を取り扱う高圧ポンプにおいてもより長期間にわたり安定して動作させることが求められていた。
【０００４】
また、特開平４−１８１０７２号公報において、プランジャーの往復動によりスラリーを吸引・吐出する高圧スラリーポンプにおいて、スラリー室と室外との間で、プランジャー摺動部を複数のパッキンによりシールし、複数のパッキンの列設方向中間部にスラリー室側の圧力以上の圧力でシール液を供給する高圧スラリーポンプのシール方法が記載されている。この方法では、シール液は必ず微量がＶパッキンの隙間からスラリー中へ混入することになり、スラリー濃度の厳密な管理は不可能である。また、添付の図面のＶパッキンの取付方法では、吸入時には、シリンダー内部は陰圧となり、このときシール液はＶパッキンの隙間から大量にシリンダー内へ流入することになり、これを防止するためには、シール液圧よりも高い圧力でシリンダー内部へスラリーを押し込むポンプが必要となるので、現実的にそのような方法は実施不可能と思われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐久性の優れた高圧ポンプ用のシールを提供することと課題とするものであり、とくに固液混相流体のように機器の構成部材を磨耗する流体を高圧に加圧することが可能な、耐久性に優れた高圧ポンプ用のシールを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固体を懸濁した流体の加圧用の高圧ポンプの摺動部のシール方法において、ポンプの加圧時には、ポンプの加圧力よりも高圧力の流体を導入してプランジャーとシリンダとの摺動部に配置した圧力流体導入リング、および圧力流体導入リングの両側に配置したＯリングを変形させることによって、Ｏリングの外側に配置された主シールを変形させて、プランジャーとシリンダの間を密封すると共にポンプの加圧力よりも高圧力の空間を形成することによって固体を懸濁した液体のシール部への侵入を防止した高圧ポンプのシール方法である。
また、固体を懸濁した流体の加圧用の高圧ポンプの摺動部のシール装置において、ポンプの加圧時には、ポンプの加圧力よりも高圧力の流体を導入する圧力流体導入リングをプランジャとシリンダとの摺動面に有し、圧力流体導入リングの両側には、Ｏリングが配置され、更にＯリングの外側には主シールが配置され、圧力流体の作用によって変形して摺動面を密封するとともに、ポンプの加圧力よりも高圧力の空間を形成した高圧ポンプのシール装置である。
【０００７】
【実施例】
図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の高圧ポンプのシールを適用する高圧ポンプの１実施例を説明する図である。高圧ポンプ１は、上部からプランジャ２が嵌入する高圧シリンダ３を下部に有し、上部に設けた油圧シリンダ４に作動油５を供給し、プランジャを上下に往復運動させている。作動油はモータ６により駆動される油圧ポンプ７からなる加圧機構によって加圧され、四方切換弁８によって切り替えられて、油圧シリンダに供給され、左右の油圧シリンダを交互に往復動させている。シリンダー内部をプランジャが往復動し、逆止弁９および１０の作用によって流体が高圧力に加圧される。
【０００８】
図２は、本発明の高圧ポンプのシール装置を説明する図である。図の右側は、未加圧状態のシールの状態を示し、左側は、加圧した場合のシール装置を説明する断面図である。
プランジャー２と高圧シリンダ３の摺動部には、主シール１１ａ、１１ｂ、バックアップリング１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、Ｏリング１５ａ、１５ｂ、および圧力流体導入リング１６から構成されている。高圧ポンプの圧力流体供給口１７より圧力流体を、高圧ポンプの加圧圧力よりも５〜１０％大きな圧力に調整して流入させる。流入した圧力流体は、圧力流体導入リング１６の周囲に設けた溝１８部分に満たされるとともに、圧力流体によって、Ｏリング１５ａ、１５ｂが左側に示すように変形し、変形したＯリングおよび圧力流体の作用によって主シール１１ａ、１１ｂが変形し、主シール１１ａ、１１ｂで囲まれた空間に、ポンプの加圧力よりも高圧の高圧力空間１９が形成されることとなる。
その結果、プランジャーの下降時には懸濁流体２０は主シールまでは上昇するが、主シールの内部にポンプの加圧力よりも少し高圧の高圧力空間が形成されているので、主シール面に懸濁流体が浸入することは生じない。
【０００９】
本発明のシール装置において、シール装置に用いる材料は、使用流体あるいは圧力に応じて適宜選定することができるが、例えば、主シールには、超高分子量ポリエチレンを用いることができ、バックアップリング１２ａ、１２ｂには、ＳＵＳ３１６等のステンレス、バックアップリング１３ａ、１３ｂには、炭素繊維強化フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトンなどを、バックアップリング１４ａ、１４ｂには、フッ素樹脂、Ｏリング１５ａ、１５ｂには、フッ素樹脂系エラストマーなどを用いることができる。また、圧力流体導入リングには、ＳＵＳ３１６等の金属材料を用いることが好ましい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明は、高圧ポンプの加圧時にシール部に外部から導入した加圧流体によってシール部に高圧力空間を形成するとともに、加圧流体によって変形して摺動部と密着する主シールを設けたので、主シール部に固体粒子を懸濁した流体が浸入することはなく、固体を懸濁した流体を高圧力に加圧した場合であっても、長寿命のシールを有する高圧ポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールを適用する高圧ポンプを説明する図である。
【図２】本発明の高圧ポンプのシールを説明する図である。
【符号の説明】
１…高圧ポンプ、２…プランジャ、３…高圧シリンダ、４…油圧シリンダ、５…作動油、６…モータ、７…油圧ポンプ、８…四方切換弁、９…管路、１１ａ、１１ｂ…主シール、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ…バックアップリング、１５ａ、１５ｂ…Ｏリング、１６…圧力流体導入リング、１７…圧力流体供給口、１８…溝、１９…高圧力空間
【図１】
0003859750.tif 000002
【図２】
0003859750.tif 000003