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技術 往復動ポンプおよび関連する方法

出願人 ホワイトナイトフルイドハンドリングインコーポレーテッド
発明者 ジョン・エム・シモンズトム・エム・シモンズデーヴィッド・エム・シモンズケンジ・アレン・キングスフォード
出願日 2013年1月17日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2015-500422
公開日 2015年4月13日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2015-510985
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 漏出口 入口逆止め弁 一体フランジ 駆動チャンバ 端部ピース 裁頭円錐状 長手方向ボア 空圧作動
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題・解決手段

往復動流ポンプは、空洞部を備えるポンプ本体と、空洞部内に少なくとも部分的に配置されたプランジャと、空洞部内に配設されたシフトキャニスタアセンブリとを備える。シフトキャニスタアセンブリは、ポンプ本体に対接してシールを形成するための封止表面を備える。封止表面とポンプ本体との間のシールにより占められる面積は、シフトキャニスタアセンブリの外方断面積の約75%未満である。シフトキャニスタアセンブリは、シフトキャニスタと、シフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備えてもよく、シフトキャニスタキャップは、封止表面を備える。往復動流体ポンプは、シフトキャニスタと、シフトキャニスタ内に少なくとも部分的に配設されたシフトピストンと、シフトピストンの対向側のシフトキャニスタの長手方向端部においてシフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備える。方法は、かかる往復動ポンプを形成するステップを含む。

概要

背景

往復動流ポンプは、多くの産業において使用される。往復動流体ポンプは、一般的には、ポンプ本体内に2つの対象流体チャンバを備える。往復動ピストンまたは往復動シャフトが、ポンプ本体内において前後に駆動される。1つまたは複数のプランジャ(例えば、ダイヤフラムまたはベローズ)が、往復動ピストンまたは往復動シャフトに対して連結され得る。往復動ピストンが、一方向に移動すると、プランジャの移動により、対象流体が、2つの対象流体チャンバの中の第1のチャンバ内に引き込まれ、第2のチャンバから押し出される結果となる。往復動ピストンが、逆方向に移動すると、プランジャの移動により、流体は、第1のチャンバから押し出され、第2のチャンバ内に引き込まれる結果となる。流体入口および流体出口が、第1の対象流体チャンバと流体連通状態に設けられてもよく、別の流体入口および別の流体出口が、第2の対象流体チャンバと流体連通状態に設けられてもよい。第1の対象流体チャンバおよび第2の対象流体チャンバへの流体入口は、共通の単一のポンプ入口と流体連通状態にあってもよく、第1の対象流体チャンバおよび第2の対象流体チャンバからの流体出口は、共通の単一のポンプ出口と流体連通状態にあってもよく、これにより、対象流体は、単一の流体源からポンプ入口を通りポンプ内に引き込まれ、対象流体は、ポンプから単一のポンプ出口を通り押し出され得る。流体が、流体入口を通り対象流体チャンバ内にのみ流れることが可能となり、流体出口を通り対象流体チャンバから外にのみ流れることが可能となるように、逆止め弁が、流体入口および流体出口に設けられ得る。

従来の往復動流体ポンプは、ポンプ本体内において往復動ピストンを前後にシフトすることにより、動作する。一方向から他方向への往復動ピストンのシフトは、シャトル弁を使用することにより達成されてもよく、このシャトル弁は、第1のプランジャに関連付けられた第1の駆動チャンバに対して駆動流体(例えば加圧空気)を供給し、次いで、第1のプランジャが完全伸展位置に到達すると、第2のプランジャに関連付けられた第2の駆動チャンバへとこの駆動流体をシフトする。シャトル弁は、第1の駆動チャンバに駆動流体を送る第1の位置から、第2の駆動チャンバに駆動流体を送る第2の位置までシフトする、スプールを備える。シャトル弁のスプールのシフトは、各プランジャが完全に伸展された場合に、駆動チャンバとシフト導管との間に流体連通をもたらすことにより達成されてもよく、これにより、駆動流体は、シフト導管を加圧してシャトル弁のスプールをある位置から他の位置へと変位させることが可能となる。しかし、ポンプストロークの残りの部分の最中には、シフト導管への開口は、シャトル弁のスプールを時期尚早にシフトさせないように、および往復動流体ポンプの効率を向上させるために、駆動チャンバから封止された状態に維持される。

シフト導管への開口は、封止され、各ポンプストロークの終了時に、いわゆる「シフトキャニスタ」の使用により駆動チャンバから封止解除され得る。従来のシフトキャニスタは、シフト導管に最も近い端部側に封止表面を有するほぼ円筒状のものである。この封止表面端部は、シフトキャニスタの側壁部と一体である。シフトキャニスタの内部は、シフトピストンの端部を配設するために中空である。シフトキャニスタキャップが、例えばねじ山などを使用して、封止表面の対向側のシフトキャニスタの端部に対して装着される。シフトキャニスタキャップは、シフトピストンが貫通して延在するための穴を備える。シフトキャニスタキャップは、シフトキャニスタ側壁部の内径よりも小さい内径を有する。シフトピストンは、シフトキャニスタキャップの内径よりも大きな直径を有する拡張端部を備え、それにより、プランジャが完全伸展位置に近づくと、シフトピストンは、シフトキャニスタキャップに当接し、シフトキャニスタを引いて、シフト導管への開口を封止解除する。

往復動流体ポンプおよびその構成要素の例は、例えば、1994年12月6日に発行されたDunnらの米国特許第5,370,507号、1996年9月24日に発行されたSimmonsらの米国特許第5,558,506号、1999年4月13日に発行されたSimmonsらの米国特許第5,893,707号、2000年8月22日に発行されたSteckらの米国特許第6,106,246号、2001年10月2日に発行されたSimmonsらの米国特許第6,295,918号、2004年2月3日に発行されたSimmonsらの米国特許第6,685,443号、2008年12月2日に発行されたSimmonsらの米国特許第7,458,309号、および2010年7月15日に発行されたSimmonsらの米国特許出願公開2010/0178184号に開示される。

概要

往復動流体ポンプは、空洞部を備えるポンプ本体と、空洞部内に少なくとも部分的に配置されたプランジャと、空洞部内に配設されたシフトキャニスタアセンブリとを備える。シフトキャニスタアセンブリは、ポンプ本体に対接してシールを形成するための封止表面を備える。封止表面とポンプ本体との間のシールにより占められる面積は、シフトキャニスタアセンブリの外方断面積の約75%未満である。シフトキャニスタアセンブリは、シフトキャニスタと、シフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備えてもよく、シフトキャニスタキャップは、封止表面を備える。往復動流体ポンプは、シフトキャニスタと、シフトキャニスタ内に少なくとも部分的に配設されたシフトピストンと、シフトピストンの対向側のシフトキャニスタの長手方向端部においてシフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備える。方法は、かかる往復動ポンプを形成するステップを含む。

目的

効果

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請求項1

対象流体ポンプ送給するための往復動ポンプであって、少なくとも1つの空洞部を備えるポンプ本体と、前記ポンプ本体の前記少なくとも1つの空洞部内に少なくとも部分的に配置された少なくとも1つのプランジャであって、往復動作において伸展および圧縮されることにより前記往復動ポンプの動作時に前記少なくとも1つの空洞部内の少なくとも1つの対象流体チャンバを通して対象流体をポンプ送給するように構成された、少なくとも1つのプランジャと、前記少なくとも1つの空洞部内に配設された少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリであって、前記少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリは、封止表面を備え、前記封止表面は、前記ポンプ本体と接触することにより前記往復動ポンプの動作時に前記封止表面と前記ポンプ本体との間にシールを形成するように構成され、前記往復動ポンプの動作時に封止された場合に前記封止表面と前記ポンプ本体との間の接触エリアの外周部により囲まれる面積が、動作時の前記シフトキャニスタアセンブリの意図された移動方向に対して少なくとも実質的に垂直な平面内における前記シフトキャニスタアセンブリの断面の外周部により囲まれる面積の約75%未満である、少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリとを備える、往復動ポンプ。

請求項2

前記少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリは、外方断面において少なくとも実質的に円形であり、前記封止表面は、少なくとも実質的に円形である、請求項1に記載の往復動ポンプ。

請求項3

前記封止表面は、約2.03cm(0.8インチ)未満の直径を有する実質的に円形の封止表面を備える、請求項1に記載の往復動ポンプ。

請求項4

前記ポンプ本体および前記少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリの前記封止表面の一方に形成された環状凹部内に少なくとも部分的に位置決めされた環状シール部材をさらに備える、請求項1に記載の往復動ポンプ。

請求項5

前記シフトキャニスタアセンブリは、前記封止表面を備える突出部を備え、前記突出部は、円錐状、裁頭円錐状、または半球状の形状を有する、請求項1に記載の往復動ポンプ。

請求項6

前記シフトキャニスタアセンブリは、第1の外径を有する第1の長手方向部分と、前記第1の外径未満である第2の外径を有する第2の長手方向部分とを備える、請求項1に記載の往復動ポンプ。

請求項7

前記往復動ポンプの動作時に封止された場合に前記封止表面と前記ポンプ本体との間の前記接触エリアの前記外周部により囲まれる前記面積が、動作時の前記シフトキャニスタアセンブリの前記意図された移動方向に対して少なくとも実質的に垂直な前記平面内における前記シフトキャニスタアセンブリの前記断面の前記外周部により囲まれる面積の約50%未満である、請求項1に記載の往復動ポンプ。

請求項8

前記ポンプ本体の前記少なくとも1つの空洞部内に少なくとも1つの駆動流体チャンバをさらに備え、前記少なくとも1つのプランジャは、前記少なくとも1つの空洞部内の前記少なくとも1つの対象流体チャンバから前記少なくとも1つの駆動流体チャンバを隔離する、請求項1から7のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。

請求項9

前記ポンプ本体の外部と前記少なくとも1つの駆動流体チャンバとの間に少なくとも延在するシフト導管をさらに備え、前記シフト導管は、前記少なくとも1つの駆動流体チャンバ内から加圧駆動流体を受けた場合に、前記少なくとも1つのプランジャの移動方向をシフトするためのものである、請求項8に記載の往復動ポンプ。

請求項10

前記シフトキャニスタアセンブリは、前記駆動流体チャンバ内に配設され、前記往復動ポンプの動作サイクルの一部の間にわたって前記駆動流体チャンバから前記シフト導管を隔離するためにシールを形成するように構成され、前記シールを克服するために必要とされるシフト力が、約414kPa(60psi)から約689kPa(100psi)に及ぶ動作駆動流体圧力範囲内において約222N(50lbs)未満である、請求項9に記載の往復動ポンプ。

請求項11

前記ポンプ本体および前記シフトキャニスタアセンブリはそれぞれ、少なくとも1つのポリマー材料から少なくとも実質的に構成される、請求項10に記載の往復動ポンプ。

請求項12

前記少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリは、シフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップを備え、前記シフトキャニスタキャップは、前記少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリの前記封止表面を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。

請求項13

前記シフトキャニスタ内に少なくとも部分的に配設されたシフトピストンをさらに備え、前記シフトキャニスタキャップは、前記シフトピストンの対向側の前記シフトキャニスタの長手方向端部において前記シフトキャニスタに対して装着される、請求項12に記載の往復動流体ポンプ。

請求項14

前記シフトピストンは、拡張端部を有する細長本体を備え、前記拡張端部は、前記シフトキャニスタ内に配設され、前記シフトキャニスタはリップをさらに備え、前記リップは内方に延在し、前記往復動流体ポンプの動作の少なくとも一部分の間に前記シフトピストンの前記拡張端部に対接して係合するように構成される、請求項13に記載の往復動流体ポンプ。

請求項15

前記リップは、前記シフトキャニスタの側壁部と一体的に形成される、請求項14に記載の往復動流体ポンプ。

請求項16

前記往復動ポンプの動作時に前記少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリの前記封止表面と共にシールを形成するように構成された前記ポンプ本体の一部分が、交換可能シートを備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の往復動ポンプ。

請求項17

前記交換可能シートは、前記交換可能シートと前記ポンプ本体との間に液密シールを形成するために前記交換可能シートと前記ポンプ本体との間に追加的な表面エリアを形成するための環状突出部を備え、前記環状突出部は、前記往復動流体ポンプの内部に位置する前記交換可能シートの側に位置決めされる、請求項16に記載の往復動ポンプ。

請求項18

往復動流体ポンプを形成するための方法であって、シフトキャニスタ内にシフトピストンの拡張端部を配設し、前記シフトキャニスタに対して前記シフトピストンを結合するために前記シフトキャニスタの長手方向端部に前記拡張端部の対向側の前記シフトピストンの別の端部を貫通させるステップと、プランジャに対して前記拡張端部の対向側の前記シフトピストンの前記別の端部を結合するステップと、前記シフトピストンの前記別の端部が貫通する前記長手方向端部の対向側の前記シフトキャニスタの別の長手方向端部に対してシフトキャニスタキャップを装着するステップであって、前記シフトキャニスタキャップは、封止表面を備える、ステップとを含む、方法。

請求項19

ポンプ本体の空洞部内に前記シフトピストン、前記シフトキャニスタ、前記シフトキャニスタキャップ、および前記プランジャを配設するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。

請求項20

長手方向ボアを備えない実質的に中実の側壁部を有するように前記シフトキャニスタを形成するステップと、前記封止表面を備える前記シフトキャニスタキャップの側部から前記シフトキャニスタキャップの別の対向側の側部まで延在する少なくとも1つの貫通穴を備えるように、前記シフトキャニスタキャップを形成するステップとをさらに含む、請求項18または19に記載の方法。

技術分野

0001

優先権の主張
本出願は、2012年3月15日に出願された「Reciprocating Pumps and Related Methods」についての米国特許出願第13/420,978号の出願日に基づく利益を主張するものである。

0002

本発明の実施形態は、一般的には、シフトキャニスタアセンブリを備える往復動流ポンプと、かかるポンプと共に使用するための構成要素と、かかる往復動流体ポンプおよび構成要素を形成する方法とに関する。

背景技術

0003

往復動流体ポンプは、多くの産業において使用される。往復動流体ポンプは、一般的には、ポンプ本体内に2つの対象流体チャンバを備える。往復動ピストンまたは往復動シャフトが、ポンプ本体内において前後に駆動される。1つまたは複数のプランジャ(例えば、ダイヤフラムまたはベローズ)が、往復動ピストンまたは往復動シャフトに対して連結され得る。往復動ピストンが、一方向に移動すると、プランジャの移動により、対象流体が、2つの対象流体チャンバの中の第1のチャンバ内に引き込まれ、第2のチャンバから押し出される結果となる。往復動ピストンが、逆方向に移動すると、プランジャの移動により、流体は、第1のチャンバから押し出され、第2のチャンバ内に引き込まれる結果となる。流体入口および流体出口が、第1の対象流体チャンバと流体連通状態に設けられてもよく、別の流体入口および別の流体出口が、第2の対象流体チャンバと流体連通状態に設けられてもよい。第1の対象流体チャンバおよび第2の対象流体チャンバへの流体入口は、共通の単一のポンプ入口と流体連通状態にあってもよく、第1の対象流体チャンバおよび第2の対象流体チャンバからの流体出口は、共通の単一のポンプ出口と流体連通状態にあってもよく、これにより、対象流体は、単一の流体源からポンプ入口を通りポンプ内に引き込まれ、対象流体は、ポンプから単一のポンプ出口を通り押し出され得る。流体が、流体入口を通り対象流体チャンバ内にのみ流れることが可能となり、流体出口を通り対象流体チャンバから外にのみ流れることが可能となるように、逆止め弁が、流体入口および流体出口に設けられ得る。

0004

従来の往復動流体ポンプは、ポンプ本体内において往復動ピストンを前後にシフトすることにより、動作する。一方向から他方向への往復動ピストンのシフトは、シャトル弁を使用することにより達成されてもよく、このシャトル弁は、第1のプランジャに関連付けられた第1の駆動チャンバに対して駆動流体(例えば加圧空気)を供給し、次いで、第1のプランジャが完全伸展位置に到達すると、第2のプランジャに関連付けられた第2の駆動チャンバへとこの駆動流体をシフトする。シャトル弁は、第1の駆動チャンバに駆動流体を送る第1の位置から、第2の駆動チャンバに駆動流体を送る第2の位置までシフトする、スプールを備える。シャトル弁のスプールのシフトは、各プランジャが完全に伸展された場合に、駆動チャンバとシフト導管との間に流体連通をもたらすことにより達成されてもよく、これにより、駆動流体は、シフト導管を加圧してシャトル弁のスプールをある位置から他の位置へと変位させることが可能となる。しかし、ポンプストロークの残りの部分の最中には、シフト導管への開口は、シャトル弁のスプールを時期尚早にシフトさせないように、および往復動流体ポンプの効率を向上させるために、駆動チャンバから封止された状態に維持される。

0005

シフト導管への開口は、封止され、各ポンプストロークの終了時に、いわゆる「シフトキャニスタ」の使用により駆動チャンバから封止解除され得る。従来のシフトキャニスタは、シフト導管に最も近い端部側に封止表面を有するほぼ円筒状のものである。この封止表面端部は、シフトキャニスタの側壁部と一体である。シフトキャニスタの内部は、シフトピストンの端部を配設するために中空である。シフトキャニスタキャップが、例えばねじ山などを使用して、封止表面の対向側のシフトキャニスタの端部に対して装着される。シフトキャニスタキャップは、シフトピストンが貫通して延在するための穴を備える。シフトキャニスタキャップは、シフトキャニスタ側壁部の内径よりも小さい内径を有する。シフトピストンは、シフトキャニスタキャップの内径よりも大きな直径を有する拡張端部を備え、それにより、プランジャが完全伸展位置に近づくと、シフトピストンは、シフトキャニスタキャップに当接し、シフトキャニスタを引いて、シフト導管への開口を封止解除する。

0006

往復動流体ポンプおよびその構成要素の例は、例えば、1994年12月6日に発行されたDunnらの米国特許第5,370,507号、1996年9月24日に発行されたSimmonsらの米国特許第5,558,506号、1999年4月13日に発行されたSimmonsらの米国特許第5,893,707号、2000年8月22日に発行されたSteckらの米国特許第6,106,246号、2001年10月2日に発行されたSimmonsらの米国特許第6,295,918号、2004年2月3日に発行されたSimmonsらの米国特許第6,685,443号、2008年12月2日に発行されたSimmonsらの米国特許第7,458,309号、および2010年7月15日に発行されたSimmonsらの米国特許出願公開2010/0178184号に開示される。

発明が解決しようとする課題

0007

従来の往復動ポンプにおいては、シフト導管の開口を封止解除するために必要とされる力により、シフトピストン、シフトキャニスタキャップ、またはシフトキャニスタの破損または変形による、ポンプの摩耗およびさらには故障が引き起こされる。このシフトキャニスタキャップの位置は、シフトピストンが、その螺合連結部の付近においてシフトキャニスタキャップに対して直接的に押圧することを必要とし、これにより、螺合連結部の変形、摩耗、および故障が引き起こされる場合がある。かかる摩耗または故障を回避するために、往復動ポンプは、低い駆動流体圧力にて駆動され、これにより、シフト導管への開口を封止解除するために克服されなければならない封止力が低下する。しかし、駆動流体圧力の低下により、対象流体がポンプ送給され得る速度が制限される。さらに、従来のシフトキャニスタは、シフトキャニスタの側壁部を貫通して長手方向に延在するボアを備えてもよく、これにより、駆動流体チャンバと封止表面端部との間に流体連通がもたらされて、ストロークの終了時にシャトル弁をシフトさせるのに十分な駆動流体がシフト導管へと送られる。かかるボアの形成は、時間および資金を要するため、往復動ポンプの製造コストが増大する。さらに、従来のシフトキャニスタの外方表面と周囲ポンプ本体との間の界面が、しばしば摩耗を被り、高い摩擦力を生じさせ、これにより、上述の問題をさらに悪化させる恐れがある、または別個故障モードの一因となる恐れがある。したがって、本発明者らは、改良された往復動ポンプおよび対応するシフト機構の必要性を認識するに至った。

課題を解決するための手段

0008

一実施形態においては、本開示は、対象流体をポンプ送給するための往復動ポンプを含む。この往復動ポンプは、少なくとも1つの空洞部を備えるポンプ本体と、少なくとも1つの空洞部内に少なくとも部分的に配置された少なくとも1つのプランジャと、空洞部内に配設された少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリとを備える。少なくとも1つのプランジャは、往復動作において伸展および圧縮されることにより往復動ポンプの動作時に少なくとも1つの空洞部内の少なくとも1つの対象流体チャンバを通して対象流体をポンプ送給するように構成される。少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリは、封止表面を備え、この封止表面は、ポンプ本体と接触することにより往復動ポンプの動作時に封止表面とポンプ本体との間にシールを形成するように構成される。往復動ポンプの動作時に封止された場合に封止表面とポンプ本体との間の接触エリアの外周部により囲まれる面積は、シフトキャニスタアセンブリの断面の外周部により囲まれる面積の約75%未満である。

0009

別の実施形態においては、本開示は、対象流体をポンプ送給するための往復動ポンプを含む。この往復動ポンプは、ポンプ本体と、シフト導管と、ポンプ本体内の駆動流体チャンバ内のシフトキャニスタアセンブリとを備える。シフト導管は、ポンプ本体の外部と駆動流体チャンバとの間に少なくとも延在する。シフトキャニスタアセンブリは、往復動ポンプの動作サイクルの一部の間にわたって駆動流体チャンバからシフト導管を隔離するためにポンプ本体に対接してシールを形成するように構成される。シフトキャニスタとポンプ本体との間のシールを克服するために必要とされるシフト力は、約414kPa(60psi)〜約689kPa(100psi)に及ぶ動作駆動流体圧力範囲内において約222N(50lbs)未満である。

0010

別の実施形態においては、本開示は、シフトキャニスタと、シフトキャニスタ内に少なくとも部分的に配設されたシフトピストンと、シフトピストンの対向側のシフトキャニスタの長手方向端部においてシフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備える、往復動流体ポンプを含む。

0011

別の実施形態においては、本開示は、ポンプ本体と、ポンプ本体内の駆動流体チャンバと、往復動流体ポンプの動作時に駆動流体流をシフトするための駆動流体チャンバ内のシフトキャニスタアセンブリとを備える、往復動流体ポンプを含む。シフトキャニスタアセンブリは、第1の外方外周長さを有する第1の長手方向部分と、第1の外方外周長さ未満である第2の外方外周長さを有する第2の長手方向部分とを備える。

0012

別の実施形態においては、本開示は、往復動流体ポンプを形成するための方法を含む。この方法は、シフトキャニスタ内にシフトピストンの拡張端部を配設し、シフトキャニスタに対してシフトピストンを結合するためにシフトキャニスタの長手方向端部に拡張端部の対向側のシフトピストンの別の端部を貫通させるステップを含む。拡張端部の対向側のシフトピストンのこの別の端部は、プランジャに対して結合される。シフトキャニスタキャップが、シフトピストンのこの別の端部が貫通する長手方向端部の対向側のシフトキャニスタの端部に対して装着され、シフトキャニスタキャップは、封止表面を備える。シフトピストン、シフトキャニスタ、シフトキャニスタキャップ、およびプランジャは、ポンプ本体の空洞部内に配設されてもよい。シフトキャニスタは、長手方向ボアを備えない実質的に中実の側壁部を有するようにシフトキャニスタを形成されてもよく、シフトキャニスタキャップは、封止表面を備えるシフトキャニスタキャップの側部からシフトキャニスタキャップの別の対向側の側部まで延在する少なくとも1つの貫通穴を備えるように形成されてもよい。

図面の簡単な説明

0013

本開示の一実施形態によるポンプの概略断面図である。
第1のプランジャが完全伸展位置にある状態の、図1のポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の一実施形態による、図4の線3−3に沿った、図1のポンプの第1のシフトキャニスタキャップの断面図である。
図3の線4−4に沿った、図1のポンプの第1のシフトキャニスタキャップの正面平面図である。
図1のポンプの第1のシフトキャニスタキャップの斜視図である。
図2の同様の、しかし第1のプランジャが完全圧縮位置にある状態の、図1のポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の一実施形態によるシフトキャニスタキャップを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の別の実施形態によるシフトキャニスタキャップを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の別の実施形態によるシフトキャニスタキャップを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の別の実施形態による交換可能シートおよびシフトキャニスタキャップを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の一実施形態によるシフトキャニスタを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。
本開示の一実施形態による、図1のポンプなどのポンプを形成するための方法を示す流れ図である。

実施例

0014

本明細書において示される図は、いくつかの例においては、いかなる特定の往復動流体ポンプまたはその構成要素の実際の図ではない場合があり、本発明の実施形態を説明するために採用された単に理想化された図に過ぎない場合がある。さらに、図面間で共通する要素は。同一の数字記号を有し得る。

0015

本明細書においては、「実質的に」という用語は、所与パラメータ、特性、または条件が、許容し得る製造公差内などの小さな変化度合致すると当業者により理解される度合いまでを意味する。

0016

本明細書においては、「第1の」、「第2の」、「の上方の」、「の下方の」、「の上の」、等々の任意の相関的な用語は、本開示および添付の図面の理解における明瞭化および便宜を目的として使用され、コンテクストによって別様の事が明示されない限りは、いかなる特定の優先性配向、もしくは順序暗示しない、またはいかなる特定の優先性、配向、もしくは順序にも依拠しない。

0017

図1は、本開示の一実施形態によるポンプ100の概略断面図である。いくつかの実施形態においては、ポンプ100は、例えば加圧ガス(例えば空気)などの加圧駆動流体を使用して、例えば液体(例えば、水、油、酸等々)、ガス、または粉末状物質などの対象流体をポンプ送給するために構成される。したがって、いくつかの実施形態においては、ポンプ100は、空圧作動液体ポンプを備えてもよい。

0018

ポンプ100のポンプ本体102が、共に組み立てられることによりポンプ本体102を形成し得る2つ以上の構成要素を備えてもよい。例えば、ポンプ本体102は、中央本体104と、中央本体104の第1の側において中央本体104に対して装着され得る第1の端部ピース106と、中央本体104の対向側において中央本体104に対して装着され得る第2の端部ピース108とを備えてもよい。また、ポンプ本体102は、任意には、以下においてさらに詳細に説明される1つまたは複数の交換可能シート194(図10を参照)を備えてもよい。

0019

ポンプ本体102は、第1の空洞部110および第2の空洞部112を備えてもよい。第1のプランジャ120が、第1の空洞部110内に配設されてもよく、第2のプランジャ122が、第2の空洞部112内に配設されてもよい。いくつかの実施形態においては、プランジャ120、122は、それぞれ、可撓性ポリマー材料(例えばエラストマーまたは熱可塑性材料)から形成され、それらを含んでもよい。以下においてさらに詳細に論じるように、プランジャ120、122はそれぞれ、ポンプ本体100が動作時に循環される(すなわち図1視点において左右の水平方向に)際に、プランジャ120、122が長手方向に伸展および圧縮され得るように、例えばダイヤフラムまたはベローズなどを備えてもよい。第1のプランジャ120は、第1の空洞部110を、第1のプランジャ120の第1の側の第1の対象流体チャンバ126と、第1のプランジャ120の対向側の第2の側の第1の駆動流体チャンバ127とに分割し得る。同様に、第2のプランジャ122は、第2の空洞部112を、第2のプランジャ122の第1の側の第2の対象流体チャンバ128と、第2のプランジャ122の対向側の第2の側の第2の駆動流体チャンバ129とに分割し得る。

0020

第1のプランジャ120の外周エッジ121が、ポンプ本体102に対して装着されてもよく、液密シールが、駆動流体チャンバ127内の駆動流体から第1の対象流体チャンバ126内の対象流体を隔離するために、ポンプ本体102と第1のプランジャ120との間に設けられてもよい。同様に、第2のプランジャ122の外周エッジ123が、ポンプ本体102に対して装着されてもよく、液密シールが、ポンプ本体102と第2のプランジャ122との間に設けられてもよい。ポンプ100は、主要対象流体入口114および主要対象流体出口116を備えてもよい。ポンプ100の動作時に、対象流体が、主要対象流体入口114を通りポンプ100内に引き込まれ、主要対象流体出口116を通りポンプ100から外に押し出され得る。

0021

ポンプ本体102を貫通して主要対象流体入口114から第1の対象流体チャンバ126内へと続く第1の対象流体入口130が、ポンプ本体102中に設けられてもよく、ポンプ本体102を貫通して第1の対象流体出口134から主要対象流体出口116へと続く第1の対象流体出口134が、ポンプ本体102中に設けられてもよい。同様に、ポンプ本体102を貫通して主要対象流体入口114から第2の対象流体チャンバ128内へと続く第2の対象流体入口132が、ポンプ本体102中に設けられてもよく、ポンプ本体102を貫通して第2の対象流体チャンバ128から主要対象流体出口116へと続く第2の対象流体出口136が、ポンプ本体102中に設けられてもよい。

0022

流体が、第1の対象流体入口130を通り第1の対象流体チャンバ126内に流れることが可能となるが、第1の対象流体チャンバ126から第1の対象流体入口130を通る流出は不可能となるまたは制限されるように、第1の入口逆止め弁131が、第1の対象流体入口130の付近に設けられてもよい。流体が、第1の対象流体チャンバ126から第1の対象流体出口134を通り流出することが可能となるが、第1の対象流体出口134を通る第1の対象流体チャンバ126内への流入は不可能となるまたは制限されるように、第1の出口逆止め弁135が、第1の対象流体出口134の付近に設けられてもよい。同様に、流体が、第2の対象流体入口132を通り第2の対象流体チャンバ128内に流れることが可能となるが、第2の対象流体入口132を通る第2の対象流体チャンバからの流出は不可能となるまたは制限されるように、第2の入口逆止め弁133が、第2の対象流体入口132の付近に設けられてもよい。流体が、第2の対象流体チャンバ128から第2の対象流体出口136を通り流出することが可能となるが、第2の対象流体出口136を通る第2の対象流体チャンバ128内への流入は不可能となるまたは制限されるように、第2の出口逆止め弁137が、第2の対象流体出口136の付近に設けられてもよい。

0023

第1の対象流体チャンバ126および第2の対象流体チャンバ128へとそれぞれ続く対象流体入口130、132は、主要対象流体入口114と流体連通状態にあってもよく、第1の対象流体チャンバ126および第2の対象流体チャンバ128からそれぞれ続く対象流体出口134、136は、対象流体が、単一の流体源から主要対象流体入口114を通りポンプ100内に引き込まれ得るように、および対象流体が、ポンプ100から主要対象流体出口116を通り押し出され得るように、主要対象流体出口116と流体連通状態にあってもよい。

0024

上述の構成においては、第1のプランジャ120は、図1の視点において右方向に伸展し、左方向に圧縮されることが可能であってもよい。同様に、第2のプランジャ122は、図1の視点において、左方向に伸展し、右方向に圧縮されることが可能であってもよい。第1のプランジャ120および第2のプランジャ122は、第2のプランジャ122の圧縮時に第1のプランジャ120が伸展し、第2のプランジャ122の伸展時に第1のプランジャ120が圧縮されるように、連結棒138に対して剛体的に結合されてもよい。連結ロッド138は、ポンプ本体102の一部分を貫通して延在してもよい。連結棒138の周囲のポンプ本体102を通して第1の対象流体チャンバ126と第2の対象流体チャンバ128との間で対象流体が連通するのを防止するために、液密シールが、例えば1つまたは複数のOリング(図示せず)などにより連結棒138とポンプ本体102との間に設けられてもよい。

0025

第1のプランジャ120が伸展し、第2のプランジャ122が圧縮されると、第1の駆動流体チャンバ127の容積は増大し、第1の対象流体チャンバ126の容積は減少し、第2の対象流体チャンバ128の容積は増大し、第2の駆動流体チャンバ129の容積は減少する。その結果、対象流体は、第1の対象流体出口134を通り第1の対象流体チャンバ126から押し出され、対象流体は、第2の対象流体入口132を通り第2の対象流体チャンバ128内に引き込まれ得る。以下においてさらに詳細に説明されるように、1つまたは複数の第1の駆動流体ライン140を通して第1の駆動流体チャンバ127内の加圧駆動流体を供給することにより、第1のプランジャ120は伸展され、第2のプランジャ122は圧縮され得る。例として、および非限定的なものとして、2つの第1の駆動流体ライン140が、図1に示される。また、第1のシフト導管144が、以下においてさらに詳細に説明されるように、図1の視点において見た場合に第1のプランジャ120が右に完全に伸展される場合など、ポンプ100のサイクルの少なくとも一部分の間に第1の駆動流体チャンバ127と流体連通状態にあってもよい。

0026

対照的に、第2のプランジャ122が伸展し、第1のプランジャ120が圧縮されると、第2の駆動流体チャンバ129の容積は増大し、第2の対象流体チャンバ128の容積は減少し、第1の対象流体チャンバ126の容積は増大し、第1の駆動流体チャンバ127の容積は減少する。その結果、対象流体は、第2の対象流体出口136を通り第2の対象流体チャンバ128から押し出され、対象流体は、第1の対象流体入口130を通り第1の対象流体チャンバ126内に引き込まれ得る。以下においてさらに詳細に説明されるように、1つまたは複数の第2の駆動流体ライン142を通して第2の駆動流体チャンバ129内の加圧駆動流体を供給することにより、第2のプランジャ122は伸展され、第1のプランジャ120は圧縮され得る。例として、および非限定的なものとして、2つの第2の駆動流体ライン142が、図1に示される。また、第2のシフト導管146が、図1の視点において見た場合に第2のプランジャ122が左に完全に伸展される場合など、ポンプ100のサイクルの少なくとも一部分の間に第2の駆動流体チャンバ129と流体連通状態にあってもよい。

0027

いくつかの実施形態においては、ポンプ本体102およびポンプ100の他の構成要素は、少なくとも実質的に、少なくとも1つのポリマー材料から構成されてもよい。例として、および非限定的なものとして、かかるポリマー材料には、フッ素重合体ネオプレンブナNエチレンジエンクラス(EPDM)、VITON(登録商標)、ポリウレタン、HYTREL(登録商標)、SANTOPRENE(登録商標)、フッ化エチレンプロピレン(FEP)、ペルフルオロアルコキシ(PFAフルオロカーボン樹脂、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ナイロンポリエチレンポリフッ化ビニリデンPVDF)、NORDEL(商標)、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、およびニトリルの中の1つまたは複数が含まれてもよい。

0028

上記のように、第1の駆動流体チャンバ127は、ポンプ100の動作時に第1の駆動流体ライン140の中の1つまたは複数を通して供給される駆動流体により加圧されてもよい。加圧駆動流体は、第1のプランジャ120を右に(図1の視点において)押し得る。第1のプランジャ120が右に移動すると、第2の駆動流体チャンバ129は減圧され、第2のプランジャ122は連結棒138を介して第1のプランジャ120により右に押され得る。第2の駆動流体チャンバ129は、周囲への通気により、または第2の駆動流体ライン142および第2のシフト導管146の中の少なくとも1つを通して中に減圧を供給することにより、減圧されてもよい。第1のプランジャ120および第2のプランジャ122が、右に(図1の視点において)移動すると、第1の対象流体チャンバ126内の対象流体は、第1の対象流体出口134を通して第1の対象流体チャンバ126から押し出され得ると共に、対象流体は、第2の対象流体入口132を通して第2の対象流体チャンバ128内に引き込まれることになる。

0029

第1のプランジャ120が、完全伸展位置に(すなわち図1の視点において見た場合に右に)近づくと、直前に説明した動作が、反転され得る。例えば、第2の駆動チャンバ129が、第2の駆動流体ライン142の中の1つまたは複数を通して供給される加圧駆動流体で加圧されてもよく、これにより、第2のプランジャ122は左に(図1の視点において)押されることとなる。第2のプランジャ122が、左に移動すると、第1の駆動流体チャンバ127は、減圧され得る(例えば周囲に通気されて、減圧を被る)と共に、第1のプランジャ120は、連結棒138を介して第2のプランジャ122により左に押され得る。上述の第2の駆動流体チャンバ129の減圧と同様に、第1の駆動流体チャンバ127は、第1の駆動流体ライン140および第1のシフト導管144の中の少なくとも1つを通して減圧されてもよい。第1のプランジャ120および第2のプランジャ122が、左に(図1の視点において)移動すると、第2の対象流体チャンバ128内の対象流体は、第2の対象流体出口136を通して第2の対象流体チャンバ128から押し出され、対象流体は、第1の対象流体入口130を通して第1の対象流体チャンバ126内に引き込まれることとなる。

0030

したがって、ポンプ100のポンプ動作を駆動するために、第1の駆動流体チャンバ127および第2の駆動流体チャンバ129は、上述のようにポンプ本体102内において第1のプランジャ120および第2のプランジャ122を前後に往復移動させるために、交互にまたは循環的に加圧され得る。

0031

図2は、第1のプランジャ120が完全伸展位置にある状態の、図1のポンプ100の構成要素の拡大部分断面図である。図2と組み合わせて図1を参照すると、ポンプ100は、第1の駆動流体チャンバ127と第2の駆動流体チャンバ129との間において加圧駆動流体流を前後にシフトするためのシフト機構を備え得る。シフト機構は、例えば、1つまたは複数のシフトピストン150、152と、1つまたは複数のシフトキャニスタアセンブリ158、168と、シャトル弁(図示せず)とを備えてもよい。例として、および非限定的なものとして、ポンプ100と共に使用するのに適したシャトル弁は、2010年1月8日に出願された「BELLOWSPLUNGERSHAVING ONE OR MOREHEICALLY EXTENDING FEATURES, PUMPS INCLUDING SUCH BELLOWS PLUNGERS, AND RELATED METHODS」と題する米国特許出願第12/684,528号(以降「528号出願」)において開示される。

0032

第1のシフトキャニスタアセンブリ158は、第1のシフトキャニスタ160および第1のシフトキャニスタキャップ162を備えてもよい。第1のシフトピストン150が、ねじ山、接着剤圧入機械的干渉、等々により、第1のプランジャ120に対して結合されてもよい。例としては、第1のシフトピストン150は、ねじ山により第1のプランジャ120に対して結合されてもよく、長手方向穴151が、第1のシフトピストン150の少なくとも一部分を貫通して、および第1のプランジャ120の少なくとも一部分内に、形成(例えば穿孔)されてもよい。保持部材(例えばピン)(図示せず)が、追加的な機械的干渉をもたらすために、および第1のプランジャ120に対して定位置に第1のシフトピストン150をロックするために、長手方向穴151内に挿入されてもよい。別の例としては、第1のシフトピストン150は、第1のプランジャ120の一体部分であってもよい。第1のシフトピストン150は、第1のプランジャ120が伸展するおよび圧縮される方向に沿った軸に対してほぼ平行に配向された、細長いほぼ円筒状の本体を備えてもよい。ポンプ100が、組み立てられる場合には、第1のシフトピストン150は、第1のシフトキャニスタ160に対して第1のプランジャ120を結合する(例えば摺動自在に結合する)ために、第1のシフトキャニスタ160内に少なくとも部分的に配設されてもよい。第1のシフトピストン150の第1の端部153は、組み立てられた場合に第1のシフトキャニスタ160内に配設される、一体フランジ152(すなわち拡張部分)を備えてもよい。第1のシフトキャニスタ160は、ほぼ円筒状かつ中空であってもよい。第1のシフトキャニスタ160の一端部は、内方に延在するリップ161を備えてもよい。リップ161は、シフトキャニスタ160の側壁部(例えば側壁部と同一の本体の一部)と一体的に形成されてもよい。第1のシフトピストン150のフランジ152は、図2に示すように、第1のプランジャ120が完全伸展位置に近づくことにより、第1のシフトキャニスタ160のリップ161に対接して係合するように構成されてもよい。

0033

図3図5は、本開示の一実施形態によるポンプ100の第1のシフトキャニスタキャップ162の様々な図を示す。図1および図2と組み合わせて図3図5を参照すると、第1のシフトキャニスタキャップ162は、リップ161の対向側の第1のシフトキャニスタ160の端部に対して装着される(例えば、ねじ山により、接着剤を使用して、圧入により、機械的干渉により、等々)ことにより、第1のシフトキャニスタアセンブリ158を形成し得る。第1のシフトキャニスタキャップ162は、第1のシフトキャニスタキャップ162の一方の側部からその対向側の側部まで(すなわち、シフトキャニスタアセンブリ158の内側と外側との間に)流体連通をもたらすために、少なくとも1つの貫通穴163を備えてもよい。図4および図5に示すように、いくつかの実施形態においては、複数の貫通穴163が、第1のシフトキャニスタキャップ162を貫通して形成されてもよい。第1のシフトキャニスタキャップ162は、封止表面165を備えてもよく、この封止表面165は、ポンプ本体102に対接して封止するために設けられて、結果的に、封止時には第1の駆動流体チャンバ127と第1のシフト導管144との間における駆動流体流を阻止する。任意には、第1のシフトキャニスタキャップ162は、その封止側から第1のシフトキャニスタキャップ162の本体内に部分的に延在する、少なくとも1つの止まり穴164を備えてもよく、この止まり穴164は、第1のシフトキャニスタ160に第1のシフトキャニスタキャップ162を組み付ける場合に有用となり得る。例えば、第1のシフトキャニスタキャップ162がねじ山により第1のシフトキャニスタ160に対して装着されることとなる一実施形態においては、2つの止まり穴164が、第1のシフトキャニスタ160に対して第1のシフトキャニスタキャップ162を回転させ、それらのねじ山同士を係合させるために使用される、工具の対応する特徴部に係合されてもよい。

0034

また、図1に示すように、ポンプ100は、第2のプランジャ122に対して結合された第2のシフトピストン156と、第2のシフトキャニスタ170および第2のシフトキャニスタキャップ172を備える第2のシフトキャニスタアセンブリ168とを備えてもよい。第2のシフトピストン156および第2のシフトキャニスタアセンブリ168は、第1のシフトピストン150および第1のシフトキャニスタアセンブリ158とそれぞれ少なくとも実質的に同一であってもよく、したがって別途詳細には説明しない。

0035

図面には示さないが、シャトル弁が、第1の駆動流体チャンバ127と第2の駆動流体チャンバ129との間において加圧駆動流体流を交互にシフトするために、第1の駆動流体ライン140および第2の駆動流体ライン142に対して、ならびにポンプ100の第1のシフト導管144および第2のシフト導管146に対して、作動的に連結されてもよい。かかるシャトル弁は、往復動ポンプの技術においては周知のものであり、したがって本開示内において詳細には図示または説明しない。上記のように、本開示のポンプと共に使用するのに適し得る一例のシャトル弁は、’528号出願に開示されている。一般的には、シャトル弁は、第1の位置から第2の位置へとシフトするスプールを備えてもよい。第1の位置においては、加圧駆動流体が、シャトル弁を通しておよび第1の駆動流体ライン140内に供給され、駆動流体は、第2の駆動流体ライン142および第2のシフト導管146の中の少なくとも1つを通り第2の駆動流体チャンバ129から流出可能となる。したがって、シャトル弁のスプールが、第1の位置にある間は、加圧駆動流体は、上述のように、第1のプランジャ120および第2のプランジャ122を、図1の視点において見た場合に右へと追いやる。第2の位置においては、加圧駆動流体は、シャトル弁を通しおよび第2の駆動流体ライン142内へと供給され、駆動流体は、第1の駆動流体ライン140および第2のシフト導管144の中の少なくとも1つを通り第1の駆動流体チャンバ127から流出可能となる。したがって、シャトル弁のスプールが、第2の位置にある間は、加圧駆動流体は、上述のように、第1のプランジャ120および第2のプランジャ122を、図1の視点において見た場合に左へと追いやる。

0036

ポンプ100および関連するシフト機構の動作の完全な理解を促すために、ポンプ100の全ポンプサイクル(プランジャ120、122のそれぞれの右方向ストロークおよび左方向ストロークを含む)を、図1および図2を参照として次に説明する。

0037

ポンプサイクルは、ポンプ100の内部構成要素図1および図2に示す位置にある状態で開始され得る。換言すれば、第1のプランジャ120は、完全に圧縮されてもよく、第2のプランジャは、図1および図2の視点において左へと完全に伸展されてもよい。上述のように、加圧駆動流体は、第1の駆動流体ライン140を通して第1の駆動流体チャンバ127内へと導入されて、第1のプランジャ120および第2のプランジャ122を右に追いやり得る。

0038

第1のプランジャ120が、完全伸展位置に(すなわち図1および図2の視点で見た場合に右に)近づくと、第1のシフトピストン150のフランジ152は、第1のシフトキャニスタ160のリップ161(図2を参照)に当接し得るため、これにより、第1のシフトキャニスタアセンブリ158が右に(図1および図2の視点において見た場合に)追いやられて(引かれて)、ポンプ本体102との当接状態から第1のシフトキャニスタキャップ162を封止解除し、駆動流体チャンバ127と第1のシフト導管144との間の流体連通を可能にする。図2において矢印で示すように、駆動流体は、第1の駆動流体チャンバ127から第1のシフトピストン150のフランジ152の周囲を流れて、第1のシフトキャニスタ160の内部に到達し得る。駆動流体は、第1のシフトキャニスタ160の内部から第1のシフトキャニスタ端部キャップ162中の少なくとも1つの貫通穴163を通り、第1のシフト導管144の内部開口付近のエリア内に流れ得る。次いで、駆動流体は第1のシフト導管144に進入し、第1のシフト導管144内の圧力が上昇し得る。また、いくつかの実施形態においては、および組み立てられた構成要素同士の間の間隙によっては、駆動流体は、第1のシフトキャニスタ160の側壁部の周囲を、および/または第1のシフトピストン150およびフランジ152の周囲を通過することにより、第1のシフト導管144に向かって流れ得る。したがって、第1の駆動流体チャンバ127内の圧力は、第1のプランジャ120が完全伸展位置に近づくまたは位置する場合には、第1のシフト導管144内に導入され得る。かかる圧力は、第1の位置から第2の位置へとシャトル弁のスプールをシフトさせ得る。

0039

シャトル弁のスプールが、第1の位置から第2の位置へとシフトすると、駆動流体は、第2の駆動流体ライン142に送られ、第1の駆動流体ライン140は、例えば周囲に通気されること、減圧を被ること、等々により、減圧され得る。上述のように、駆動流体圧力のかかるシフトにより、第1のプランジャ120および第2のプランジャ122は、逆方向に(すなわち図1の視点において見た場合に左に)移動されて、第2のプランジャ122を伸展させ、第1のプランジャ120を圧縮し得る。第1のプランジャ120が、短い距離にわたり圧縮されると、第1のシフトキャニスタ160に対する第1のシフトピストン150の力が、解除され得る。したがって、第1のシフトキャニスタアセンブリ158は、例えば流体が第1の駆動流体チャンバ127内に導入されるなどに応答して、第1のシフトキャニスタキャップ162がポンプ本体102に当接することにより第1のシフト導管144の内部開口の周囲にシールが形成される位置へと自由に移動して戻ることができる。

0040

図1に示すように、第2のプランジャ122が、完全伸展位置に近づくと、第2のシフトピストン156は、第2のシフトキャニスタ170に係合し、第2のシフトキャニスタアセンブリ168を左に追いやり(引き)、これによりポンプ本体102との対接から第2のシフトキャニスタキャップ172を封止解除する。その結果、第2のシフト導管146は、第1のシフト導管144を参照として上述したものと同様に、第2の駆動流体チャンバ129からの圧力にさらされ得る。シャトル弁のスプールは、第2のシフト導管146内の圧力に応答して第1の位置へとシフトして戻り得る。シャトル弁のスプールが、第1の位置へとシフトして戻った後に、加圧駆動流体は、第1の駆動流体チャンバ127内へと再び導入され、第2の駆動流体ライン142は、減圧されて第2の駆動流体チャンバ129を減圧させ得る。この時点において、ポンプ100は、図1および図2に示す位置に戻り、これによりポンプ100の1つの全サイクルが完了する。この往復動作は、反復されてもよく、その結果として、上述のようにポンプ100を通る少なくとも実質的に連続的である対象流体流が得られ得る。

0041

図6は、図2と同様の、しかし第1のプランジャ120が完全圧縮位置にある状態の、図1のポンプ100の構成要素の拡大部分断面図である。図6と組み合わせて図1を参照すると、加圧駆動流体が、シャトル弁のシフトにより第1の駆動流体チャンバ127内に導入される場合に、加圧駆動流体は、第1のシフトキャニスタ端部キャップ162の封止表面165により封止された面積に比例する力により、第1のシフトキャニスタアセンブリ158を押圧し得る。駆動流体が第1のシフトキャニスタアセンブリ158を押圧する力は、以下の方程式(1)により、すなわち
F=P×A (1)
により表される。ここで、Fは、加圧駆動流体により加えられる力であり、Pは、駆動流体の圧力であり、Aは、ポンプ100の動作時にシールが形成される場合における封止表面165とポンプ本体102との間の接触エリアの外周部により囲まれる面積である。また、面積Aは、本明細書中においては「シール面積A」とも呼ぶ。したがって、所与の圧力Pにてシフトする場合に封止表面165とポンプ本体102との間のシールを克服するのに必要とされる力F(本明細書中においては「シフト力F」とも呼ばれる)は、シール面積Aと比例する。

0042

いくつかの実施形態においては、シフト力Fは、以前より公知のシフトキャニスタとの比較においてシール面積Aを縮小することにより低下させ得る。以前より公知のシール面積は、対応するシフトキャニスタの外方断面積の比較的高い割合に及び得るものであり、例えば、動作時のシフトキャニスタの意図される移動方向に対して少なくとも実質的に垂直な平面内における対応するシフトキャニスタの断面の外周部により囲まれる面積の約77%超となり得る。しかし、本開示の封止表面165とポンプ本体102との間のシール面積Aは、シフトキャニスタ160の外方断面積の比較的より低い割合になってもよい。例として、および非限定的なものとして、本開示のシール面積Aは、動作時のシフトキャニスタアセンブリの意図される移動方向に対して少なくとも実質的に垂直な平面内における対応するシフトキャニスタ160の外方面積の約75%未満であってもよい。いくつかの実施形態においては、シール面積Aは、例えば、シフトキャニスタ160の外方断面積の約50%未満であってもよい。一実施形態においては、シール面積Aは、例えば、シフトキャニスタ160の外方断面積の約40%未満であってもよい。

0043

本開示の図面に示す実施形態などの、少なくとも実質的に円形の封止表面165を備える実施形態においては、シール面積Aは、以下の方程式(2)にしたがって、すなわち、
A=π×(DS)2/4 (2)
にしたがって、シフトシール直径DSの関数として表され得る。これらの2つの方程式(1)および(2)を組み合わせることにより、力Fは、以下の方程式(3)、すなわち
F=P×π×(DS)2/4 (3)
において、圧力Pおよびシフトシール直径DSの関数として表され得る。したがって、実質的に円形の封止表面165を備える実施形態においては、所与の圧力Pにおけるシフト力Fは、シフトシール直径DSの平方に比例する。

0044

いくつかの実施形態においては、本開示のシフトシール直径DSが、以前より公知のシール直径と比較した場合に小さいことにより、所与の駆動流体圧力にてシフトシールを克服するために必要とされる力を低下させてもよい。例えば、以前より公知の封止表面は、例えば関連付けられるシフトキャニスタの外径の約85%超など、関連付けられるシフトキャニスタの直径にほぼ等しい。しかし、本開示のシフトシール直径DSは、第1のシフトキャニスタ160の外径未満であってもよい。例として、および非限定的なものとして、シフトシール直径DSは、第1のシフトキャニスタ160の外径の約85%未満であってもよい。いくつかの実施形態においては、シフトシール直径DSは、シフトキャニスタ160の外径の約70%未満であってもよい。一実施形態においては、シフトシール直径DSは、シフトキャニスタ160の外径の約60%未満であってもよい。例として、および非限定的なものとして、シフトシール直径DSは、シフトキャニスタ160の外径が約2.41cm(0.95インチ)超の場合には、約2.03cm(0.8インチ)未満であってもよい。例えば、特定の一実施形態においては、シフトシール直径DSは、シフトキャニスタ160の外径が約2.41cm(0.95インチ)である場合には、約1.65cm(0.65インチ)であってもよい。別の実施形態においては、シフトシール直径DSは、シフトキャニスタの外径が約2.84cm(1.12インチ)である場合には、約1.65cm(0.65インチ)であってもよい。

0045

本開示によるいくつかの実施形態においては、シフト力は、約414kPa(60psi)〜約689kPa(100psi)に及ぶ動作駆動流体圧力範囲内においては約222N(50lbs)未満であってもよい。いくつかの実施形態においては、シフト力は、同一の動作駆動流体圧力範囲内においては約178N(40lbs)未満であってもよい。さらに他の実施形態においては、シフト力は、同一の動作駆動流体圧力範囲内において約156N(35lbs)未満であってもよい。

0046

上記で約言したように、シフトキャニスタを備える以前より公知のポンプは、シフトシールを克服するために必要とされる力に少なくとも部分的に起因する制約を有する。本開示の縮小されたシフトシール直径DSにより、ポンプ100の構成要素の機械的故障を伴うことなく、所与の駆動流体圧力にて第1のシフト導管144の開口を封止解除するために必要とされる力を低下させることが可能となる、またはより高い駆動流体圧力にてポンプ100を稼働させることによってポンプ100のポンプ速度を上昇させることが可能となる、またはそれらの両方が可能となる。したがって、以前より公知のポンプの制約の少なくともいくつかは、本開示の比較的より小さなシフトシール直径DSにより解消または軽減される。

0047

さらに、上記のように、以前より公知のポンプは、封止表面の対向側のシフトキャニスタの側に配置されたシフトキャニスタキャップを備える。したがって、シフトピストンは、各ポンプストローク時に、シフトシールを克服するのに必要とされる力により、シフトピストンおよびシフトキャニスタキャップのねじ山の付近においてシフトキャニスタキャップを直接的に押圧するが、これは、シフトピストンおよびシフトキャニスタキャップの変形、摩耗、およびさらには故障を引き起こすことが判明している。対照的に、本開示の第1のシフトキャニスタキャップ162は、第1のシフトキャニスタアセンブリ158の封止側に配置されてもよく、第1のシフトキャニスタキャップ162と第1のシフトキャニスタ160との間の結合部(例えばねじ山)は、シフト力が印加される位置から比較的離れていてもよい。シフト力は、シフトキャニスタ160の側壁部と一体であってもよいシフトキャニスタ160のリップ161に対して印加され得る。かかる構成は、シフト力の印加時に第1のシフトピストン150のフランジ152により押圧されるより強靭な本体を形成し得るため、これにより、対応する力印加位置においてまたはその付近においてしばしばみられる変形、摩耗、および故障が回避または軽減され得る。

0048

さらに、以前より公知のシフトキャニスタは、駆動流体チャンバとシフトシールに最も近いシフトキャニスタの端部との間に流体連通をもたらすために、そのシフトキャニスタの側壁部を貫通して長手方向に延在する1つまたは複数のボアを備える。かかるボアの形成により、以前より公知の往復動ポンプの製造コストが増加する。しかし、本開示の第1のシフトキャニスタキャップ162は、シフトキャニスタの側壁部を貫通するボアの代わりに、少なくとも1つの貫通穴163を備えるため、シフトキャニスタの側壁部は、実質的に中実となり得る。以前より公知のシフトキャニスタの封止端部中に貫通穴を形成することは、シフトシールがシフトキャニスタの全幅にわたってラジアル方向に延在し、それにより、シールを損なわずにシフトキャニスタの長手方向端部を貫通して形成すべき貫通穴のための余地が殆どまたは全くなくなることによって、困難または不可能となっていた場合がある。本開示による貫通穴163の製造は、シフトキャニスタの側壁部を貫通する以前より公知のボアの形成に比べて、より容易であり、より迅速であり、その結果としてより安価なものとなり得る。したがって、本開示によるポンプ100は、以前より公知のポンプと比較した場合に、第1の駆動流体チャンバ127と第1のシフト導管144との間に流体連通をもたらすことに付随する製造コストを削減することができる。

0049

図7図10は、本開示によるシフトキャニスタキャップ162A、162B、162C、および162Dの様々な実施形態を備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。明瞭化および便宜上の理由により、シフトピストン150は、図7図10の図面からは省略されているが、シフトピストン150は、完全に組み立てられたポンプには含まれることとなる点を理解されたい。

0050

図7を参照すると、本開示の一実施形態によるシフトキャニスタキャップ162Aは、シフトキャニスタキャップ162Aが、第1のシフト導管144に最も近い第1のシフトキャニスタ160の長手方向端部において第1のシフトキャニスタ160に対して装着されるように構成され得る点において、図1図6を参照として上述した第1のシフトキャニスタキャップ162と同様であってもよい。さらに、少なくとも1つの貫通穴163が、図7の第1のシフトキャニスタ160の内部と、第1のシフト導管144の内部開口付近の容積部との間に流体連通をもたらすために、図7のシフトキャニスタキャップ162Aを貫通して延在してもよい。しかし、シフトキャニスタキャップ162Aは、シフトキャニスタキャップ162Aが、環状シール部材180(例えばOリング)により対接されて封止され得る実質的に平坦なエリアを形成するように構成された封止表面165Aを備え得る点において、上述の第1のシフトキャニスタキャップ162とは異なってもよい。かかる構成においては、ポンプ本体102は、図7に示すように、環状シール部材180の少なくとも一部分を位置決めするおよび受けるために、第1のシフト導管144の内部開口の周囲に形成された環状凹部182を備えてもよい。封止された場合に環状シール部材180に当接し得るシフトキャニスタキャップ162Aの封止表面165Aは、シフトキャニスタ160の長手方向端部表面と実質的に同一平面になるように構成されてもよい。他の実施形態(図示せず)においては、シフトキャニスタキャップ162Aは、封止表面165Aがシフトキャニスタ160の長手方向端部表面よりもポンプ本体102に対してより近くなるように、突出部を備えてもよい。図7に示すように、この実施形態におけるシフトシール直径DSは、環状シール部材180の直径と一致してもよい。

0051

図8を参照すると、本開示の別の実施形態によるシフトキャニスタキャップ162Bは、シフトキャニスタキャップ162Bが、第1のシフト導管144に最も近い第1のシフトキャニスタ160の長手方向端部にて第1のシフトキャニスタ160に対して装着されるように構成され得る点において、図1図6を参照として上述した第1のシフトキャニスタキャップ162と同様であってもよい。さらに、少なくとも1つの貫通穴163が、第1のシフトキャニスタ160の内部と第1のシフト導管144の内部開口付近の容積部との間に流体連通をもたらすために、図8のシフトキャニスタキャップ162Bを貫通して延在してもよい。しかし、シフトキャニスタキャップ162Bは、シフトキャニスタキャップ162Bが、第1のシフト導管144の内部開口に最も近い表面中に形成された環状凹部184を備え得る点において、上述の第1のシフトキャニスタキャップ162とは異なってもよい。環状凹部184は、環状シール部材181の少なくとも一部分を位置決めするおよび受けるように構成されてもよい。環状凹部184は、中に位置決めされた環状シール部材181がポンプ本体102に対接して封止される場合に、第1のシフト導管144の内部開口に外接するように構成されてもよい。図8に示すように、この実施形態におけるシフトシール直径DSは、環状シール部材181の直径に一致する。

0052

図9を参照すると、本開示の別の実施形態によるシフトキャニスタキャップ162Cは、シフトキャニスタキャップ162Cが、第1のシフト導管144に最も近い第1のシフトキャニスタ160の長手方向端部にて第1のシフトキャニスタ160に対して装着されるように構成され得る点において、図1図6を参照として上述した第1のシフトキャニスタキャップ162と同様であってもよい。さらに、少なくとも1つの貫通穴163が、第1のシフトキャニスタ160の内部と第1のシフト導管144の内部開口付近の容積部との間に流体連通をもたらすために、図9のシフトキャニスタキャップ162Cを貫通して延在してもよい。しかし、シフトキャニスタキャップ162Cは、シフトキャニスタキャップ162Cが、第1のシフト導管144の内部開口に対接して封止するように構成され得る突出部186を封止側に備え得る点において、上述の第1のシフトキャニスタキャップ162とは異なってもよい。突出部186は、封止時に、第1のシフト導管144の内部開口内に少なくとも一部分が配設されるように、サイズ設定および構成されてもよい。例として、および非限定的なものとして、突出部186は、実質的に円錐状の、裁頭円錐状の(図9に図示)、または半球状の形状を有してもよい。図9に示すように、この実施形態におけるシフトシール直径DSは、封止時に突出部186により当接され得る第1のシフト導管144の内部開口の直径と一致してもよい。

0053

図10は、本開示の別の実施形態による交換可能シート194およびシフトキャニスタキャップ162Dを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。シフトキャニスタキャップ162Dは、図10に示すシフトキャニスタキャップ162が、第1のシフトキャニスタ160の長手方向端部に当接するように構成され得る実質的に環状の突出部166を備え得る点を除いては、先述のシフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dの中の任意のものと実質的に同様であってもよい。したがって、第1のシフトキャニスタ160にシフトキャニスタキャップ162Dを組み付ける際には、シフトキャニスタキャップ162Dは、環状突出部166が第1のシフトキャニスタ160の長手方向端部に当接するまでは、シフトキャニスタ160に対して位置決め(例えば、螺合、挿入、圧入等々)され得る。さらに、上述のシフトキャニスタキャップ162、162A、162B、および162Cの中の任意のものが環状突出部166を備えてもよい点が、当業者には理解されよう。

0054

図7図10の図面には図示しないが、シフトキャニスタキャップ162A、162B、162C、および162Dの中のいずれかが、第1のシフトキャニスタキャップ162を参照として上述した少なくとも1つの止まり穴164と同様の1つまたは複数の止まり穴164を、第1のシフトキャニスタ160との組み付けを支援するために備えてもよい。さらに、図7図10は、第1のシフトキャニスタ160に対して結合するためのシフトキャニスタキャップ162A、162B、162C、および162Dの様々な実施形態を参照として説明したが、シフトキャニスタキャップ162A、162B、162C、および162Dは、第2のシフトキャニスタ170(図1)に結合するために第2のシフトキャニスタキャップ172の代わりに使用されてもよい点が、当業者には理解されよう。

0055

再び図10を参照すると、ポンプ本体102は、少なくとも1つの交換可能シート194を備えてもよい。交換可能シート194は、図10のみにおいて示されるが、図1図2、および図6図9のいずれかの実施形態が、交換可能シート194を備えるように変更されてもよい点を理解されたい。交換可能シート194は、例えば、ねじ連結、機械的干渉、圧入、等々により、ポンプ本体102の第1の端部ピース106に対して装着されてもよい。交換可能シート194は、第1のシフト導管144の少なくとも一部分を備えてもよい。代替的には、交換可能シート194は、シフト導管144を装着し得る雌連結部(例えば、雌ねじ山、圧入開口等々)を備えてもよい。交換可能シート194は、動作時にシフトキャニスタキャップ160Dの(または図1図9に示すシフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、もしくは172のいずれかの)封止表面により対接されてシールを形成し得るシールシート表面195を備えてもよい。

0056

任意には、交換可能シート194は、液密シールを形成することにより駆動流体が交換可能シート194の周囲をポンプ本体102からポンプ本体102の外部まで移動するのを阻止するために、交換可能シート194と第1の端部ピース106との間に追加的な表面エリアを形成するための環状突出部196を備えてもよい。第1の端部ピース106は、環状突出部196と相補的である溝を備えてもよく、環状突出部196が、この溝の中に少なくとも部分的に配設されることにより、いわゆる「さね継ぎ」連結部198を形成し得る。しかし、いくつかの実施形態においては、十分な液密シールが、環状突出部196を用いずに交換可能シート194と第1の端部ピース106との間に形成され得るため、環状突出部196は、かかる実施形態においては省かれてもよい。さらに、環状突出部196が備えられる場合には、環状突出部196は、往復動流体ポンプの内部側にではなく(図10に示すように)、その外部に位置する、交換可能シート194の側に位置決めされてもよい点が、当業者には自明となろう。

0057

交換可能シート194は、図10においてはシフトキャニスタ160が配設される内部ボアよりもほぼラジアル方向により小さいものとして示されるが、本開示は、それに限定されない。例えば、いくつかの実施形態においては、交換可能シート194は、内部ボアとほぼ同一サイズである直径を有してもよい。他の実施形態においては、交換可能シート194は、内部ボアよりも大きな直径を有してもよい。したがって、当業者は理解されるように、交換可能シート194および第1の端部ピース106の様々な構成が、本開示の実施形態において使用されてもよい。

0058

上述のポンプの往復動作により、封止表面165は、シールシート表面195に反復的に係合および係合解除し得るため、これにより、シールシート表面195の摩耗が誘発され得る。かかる摩耗により、封止表面165とシールシート表面195との間に形成されたシールが、少なくとも部分的に故障し、したがって少なくとも幾分かの駆動流体を第1のシフト導管144内に進ませ得る漏出口が、形成される場合がある。かかる漏出口が拡大すると、ポンプの効率は低下し得る、またはさらにはポンプが動作不能に陥る場合がある。交換可能シート194は、かかる故障を防止するために定期的に交換され得るか、またはポンプを一新するもしくは交換するコストを削減するために、かかる故障後に交換され得る。

0059

図11は、ポンプ100(図1)の第1のシフトキャニスタ160および第2のシフトキャニスタ170の一方または両方の代わりに使用され得る、本開示の別の実施形態によるシフトキャニスタ160Aを備えるポンプの構成要素の拡大部分断面図である。明瞭化および便宜上の理由により、シフトピストンは、図10の図からは省略されている。シフトキャニスタ160Aは、第1の外方外周長さを有する第1の長手方向部分190と、第1の外方外周長さ未満である第2の外方外周長さを有する第2の長手方向部分192とを備えてもよい。図11に示すものなどの実質的に円形であるシフトキャニスタ160Aを備える実施形態においては、第1の長手方向部分190は、第1の外径D1を有してもよく、第2の長手方向部分192は、第1の外径D1未満である第2の外径D2を有してもよい。図11に示すように、第1の長手方向部分190は、第2の長手方向部分192よりも第1のシフト導管144に対してより近くに位置する。例として、および非限定的なものとして、第1の外径D1と第2の外径D2との間の差は、約0.5mm(0.020インチ)〜約1.0mm(0.040インチ)の間であってもよい。第1の外径D1と第2の外径D2とのこの差の結果として、シフトキャニスタ160Aの第1の長手方向部分190とポンプ本体102の周囲部分との間の第1の間隙X1の厚さは、シフトキャニスタ160Aの第2の長手方向部分192とポンプ本体102の周囲部分との間の第2の間隙X2の厚さよりも小さくなり得る。一実施形態においては、例えば、第1の間隙X1の厚さは、約0.18mm(0.007インチ)であってもよく、第2の間隙X2の厚さは、約0.43mm(0.017インチ)であってもよい。

0060

シフトキャニスタ160Aの第1の長手方向部分190と第2の長手方向部分192との間の移行部が、段状移行部として図11に示されるが、本開示は、それに限定されない。例えば、第1の長手方向部分190と第2の長手方向部分192との間の移行部は、単段状、複段状、曲線状、およびテーパ状の中の少なくとも1つであってもよい。さらに、シフトキャニスタ160Aは、上述のシフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162D、または172の中のいずれかと共に使用されてもよい。

0061

シフトキャニスタ160Aの構成は、ほぼ一定の外径を有するシフトキャニスタを有する実施形態と比較した場合に、シフトキャニスタ160Aの第2の長手方向部分192とポンプ本体102との間により大きな間隙を与えることにより、シフトキャニスタ160Aと周囲のポンプ本体102との間の摩擦および摩耗を軽減させ得る。比較的より大きな第2の間隙X2により、シフトキャニスタ160Aは、第2の長手方向部分192の少なくとも一部分に沿って周囲のポンプ本体102に対して摩擦を生じさせる可能性が低い状態において、長手方向に(すなわち、図10の視点において見た場合に左右に)移動することが可能となり得る。

0062

本開示は、ポンプを形成する方法を含む。図12は、本開示の一実施形態による、図1のポンプ100などのポンプを形成するための方法500を示す流れ図である。方法500の作業502は、シフトキャニスタ160、106Aに対してシフトピストン150を結合する(例えば摺動自在に結合する)ことを含む。例えば、シフトピストン150の拡張端部が、シフトキャニスタ160、160A内に配設されてもよく、拡張端部の対向側のシフトピストン150の別の端部が、シフトキャニスタ160、160Aの長手方向端部を貫通してもよい。作業504に示すように、シフトピストン150のこの別の端部は、ねじ山、機械的干渉、接着剤、圧入、等々の中の少なくとも1つなどにより、プランジャ120に対して結合されてもよい。作業506において、シフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dが、ねじ山、機械的干渉、接着剤、圧入、等々の中の少なくとも1つなどにより、シフトキャニスタ160、160Aに対して装着されてもよい。シフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dは、シフトピストン150の前出の別の端部が貫通する長手方向端部の対向側のシフトキャニスタ160、160Aの端部にて装着されてもよい。シフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dは、封止表面を備えてもよい。

0063

いくつかの実施形態においては、方法500は、別の作業(図示せず)を含んでもよく、シフトピストン150、シフトキャニスタ160、160A、シフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162D、およびプランジャ120は、ポンプ本体の空洞部内に配設されてもよい。例えば、プランジャ120は、プランジャ120の一方の側に対象流体チャンバを画成し、プランジャ120の別の対向側に駆動流体チャンバを画成するように、空洞部内に配設されてもよい。シフトピストン150、シフトキャニスタ160、160A、およびキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dは、駆動流体チャンバ内に少なくとも部分的に配設されてもよい。

0064

いくつかの実施形態においては、方法500は、シフトキャニスタ160、160Aおよびシフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dが形成される、別の作業(図示せず)を含んでもよい。例えば、シフトキャニスタ160、160Aは、長手方向ボアを備えない実質的に中実の側壁部を有するように形成されてもよく、シフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dは、少なくとも1つの貫通穴を備えるように形成されてもよい。少なくとも1つの貫通穴は、封止表面を備えるシフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dの側部から、シフトキャニスタキャップ162、162A、162B、162C、162Dの別の対向側の側部まで延在してもよい。また、ポンプを形成する方法500は、本開示を全体として考察した場合に当業者には自明となる他の作業を含んでもよい。

0065

さらなる非限定的な例の実施形態を以下に示す。
実施形態1:対象流体をポンプ送給するための往復動ポンプであって、少なくとも1つの空洞部を備えるポンプ本体と、ポンプ本体の少なくとも1つの空洞部内に少なくとも部分的に配置された少なくとも1つのプランジャであって、往復動作において伸展および圧縮されて、往復動ポンプの動作時に少なくとも1つの空洞部内の少なくとも1つの対象流体チャンバを通して対象流体をポンプ送給するように構成された、少なくとも1つのプランジャと、少なくとも1つの空洞部内に配設された少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリであって、往復動ポンプの動作時に封止表面とポンプ本体との間にシールを形成するためにポンプ本体に接触するように構成された封止表面を備える、少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリとを備え、往復動ポンプの動作時に封止された場合に、封止表面とポンプ本体との間の接触エリアの外周部により囲まれる面積が、動作時にシフトキャニスタアセンブリの意図される移動方向に対して少なくとも実質的に垂直な平面内におけるシフトキャニスタアセンブリの断面の外周部により囲まれる面積の約75%未満である、往復動ポンプ。

0066

実施形態2:実施形態1の往復動ポンプであって、少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリが、外方断面において少なくとも実質的に円形であり、封止表面が、少なくとも実質的に円形である、往復動ポンプ。

0067

実施形態3:実施形態1および2のいずれかの往復動ポンプであって、約2.03cm(0.8インチ)未満の直径をゆする実質的に円形の封止表面を備える、往復動ポンプ。
実施形態4:実施形態1〜3のいずれかの往復動ポンプであって、ポンプ本体の少なくとも1つの空洞部内に少なくとも1つの駆動流体チャンバをさらに備え、少なくとも1つのプランジャが、少なくとも1つの空洞部内の少なくとも1つの対象流体チャンバから少なくとも1つの駆動流体チャンバを隔離する、往復動ポンプ。

0068

実施形態5:実施形態4の往復動ポンプであって、ポンプ本体の外側と少なくとも1つの駆動流体チャンバとの間に少なくとも延在するシフト導管であって、少なくとも1つの駆動流体チャンバないから加圧駆動流体を受けた場合に少なくとも1つのプランジャの移動方向をシフトするための、シフト導管をさらに備える、往復動ポンプ。

0069

実施形態6:実施形態5の往復動ポンプであって、封止表面が、ポンプ本体と接触してシフト導管の開口の周囲にシールを形成することにより、往復動ポンプのサイクルの一部分の間に駆動流体チャンバと少なくとも1つのシフト導管との間における駆動流体流を阻止するように構成される、往復動ポンプ。

0070

実施形態7:実施形態1〜6のいずれかの往復動ポンプであって、封止表面を備える少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリが、シフトキャニスタキャップおよびシフトキャニスタを備える、往復動ポンプ。

0071

実施形態8:実施形態7の往復動ポンプであって、シフトキャニスタキャップが、少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリの封止表面を備える、往復動ポンプ。
実施形態9:実施形態7および8のいずれかの往復動ポンプであって、シフトキャニスタキャップが、ねじ山、接着剤、圧入、および機械的干渉の中の少なくとも1つによりシフトキャニスタに対して装着される、往復動ポンプ。

0072

実施形態10:実施形態7〜9のいずれかの往復動ポンプであって、シフトキャニスタキャップが、シフトキャニスタアセンブリの内部とシフトキャニスタアセンブリの外部との間の流体連通をもたらすために配置された、シフトキャニスタキャップの厚さにわたって延在する少なくとも1つの貫通穴を備える、往復動ポンプ。

0073

実施形態11:実施形態1〜10のいずれかの往復動ポンプであって、ポンプ本体および少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリの封止表面の一方に形成された環状凹部内に少なくとも部分的に位置決めされた環状シール部材をさらに備える、往復動ポンプ。

0074

実施形態12:実施形態1〜11のいずれかの往復動ポンプであって、シフトキャニスタアセンブリが、封止表面を備える突出部を備え、突出部が、円錐状、裁頭円錐状、または半球状の形状を有する、往復動ポンプ。

0075

実施形態13:実施形態1〜12のいずれかの往復動ポンプであって、シフトキャニスタアセンブリが、第1の外径を有する第1の長手方向部分と、第1の外径未満の第2の外径を有する第2の長手方向部分とを備える、往復動ポンプ。

0076

実施形態14:実施形態1〜13のいずれかの往復動ポンプであって、往復動ポンプの動作時に少なくとも1つのシフトキャニスタアセンブリの封止表面と共にシールを形成するように構成されたポンプ本体の一部分が、交換可能シートを備える、往復動ポンプ。

0077

実施形態15:実施形態1〜14のいずれかの往復動ポンプであって、往復動ポンプの動作時に封止された場合に、封止表面とポンプ本体との間の接触エリアの外周部により囲まれる面積が、動作時のシフトキャニスタアセンブリの意図された移動方向に対して少なくとも実質的に垂直である平面内におけるシフトキャニスタアセンブリの断面の外周部により囲まれる面積の約50%未満である、往復動ポンプ。

0078

実施形態16:対象流体をポンプ送給するための往復動ポンプであって、ポンプ本体と、ポンプ本体の外部とポンプ本体内の駆動流体チャンバとの間に少なくとも延在するシフト導管と、往復動ポンプの動作サイクルの一部分の間に駆動流体チャンバからシフト導管を隔離するためにシールを形成するように構成された駆動流体チャンバ内のシフトキャニスタアセンブリとを備え、シールを克服するのに必要とされるシフト力が、約414kPa(60psi)〜約689kPa(100psi)に及ぶ動作駆動流体圧力範囲内において約222N(50lbs)未満である、往復動ポンプ。

0079

実施形態17:実施形態16の往復動ポンプであって、シフト力が、約414kPa(60psi)〜約689kPa(100psi)に及ぶ動作駆動流体圧力範囲内において約178N(40lbs)未満である、往復動ポンプ。

0080

実施形態18:実施形態16および17のいずれかの往復動ポンプであって、シフト力が、約414kPa(60psi)〜約689kPa(100psi)に及ぶ動作駆動流体圧力範囲内において約156N(35lbs)未満である、往復動ポンプ。

0081

実施形態19:実施形態7〜10および16〜18のいずれかの往復動ポンプであって、ポンプ本体およびシフトキャニスタのそれぞれが、少なくとも1つのポリマー材料から少なくとも実質的に構成される、往復動ポンプ。

0082

実施形態20:実施形態16〜19のいずれかの往復動ポンプであって、シフトキャニスタアセンブリと対接してシールを形成するように構成された、ポンプ本体に対して装着される交換可能シートをさらに備える、往復動ポンプ。

0083

実施形態21:実施形態20の往復動ポンプであって、交換可能シートが、交換可能シートとポンプ本体との間に液密シールを形成するためにそれらの間に追加的な表面エリアを与えるための環状突出部を備える、往復動ポンプ。

0084

実施形態22:実施形態21の往復動ポンプであって、環状突出部が、往復動流体ポンプの内側の交換可能シートの側に位置決めされる、往復動ポンプ。
実施形態23:シフトキャニスタと、シフトキャニスタ内に少なくとも部分的に配設されたシフトピストンと、シフトピストンの対向側のシフトキャニスタの長手方向端部上においてシフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備える、往復動流体ポンプ。

0085

実施形態24:実施形態23の往復動流体ポンプであって、シフトキャニスタキャップが、往復動流体ポンプのポンプ本体に対接する液密シールを形成するための封止表面を備える、往復動流体ポンプ。

0086

実施形態25:実施形態23および24のいずれかの往復動流体ポンプであって、シフトピストンが、拡張端部を有する細長本体を備え、拡張端部が、シフトキャニスタ内に配設される、往復動流体ポンプ。

0087

実施形態26:実施形態25の往復動流体ポンプであって、シフトキャニスタが、内方に延在し、往復動流体ポンプの動作の少なくとも一部分の間にシフトピストンの拡張端部に対接して係合するように構成された、リップを備える、往復動流体ポンプ。

0088

実施形態27:実施形態26の往復動流体ポンプであって、リップが、シフトキャニスタの側壁部と共に一体的に形成される、往復動流体ポンプ。
実施形態28:実施形態23〜27のいずれかの往復動流体ポンプであって、シフトピストンが、往復動流体ポンプのチャンバとシフトキャニスタの内部との間に流体連通をもたらすように構成された貫通穴を備える、往復動流体ポンプ。

0089

実施形態29:ポンプ本体と、ポンプ本体内の駆動流体チャンバと、往復動流体ポンプの動作時に駆動流体流をシフトするための駆動流体チャンバ内のシフトキャニスタアセンブリとを備え、シフトキャニスタアセンブリが、第1の外方外周長さを有する第1の長手方向部分と、第1の外方外周長さ未満である第2の外方外周長さを有する第2の長手方向部分とを備える、往復動流体ポンプ。

0090

実施形態30:実施形態29の往復動流体ポンプであって、シフトキャニスタアセンブリは、第1の長手方向部分および第2の長手方向部分を備えるシフトキャニスタと、シフトキャニスタの封止端部にてシフトキャニスタに対して装着されたシフトキャニスタキャップとを備える、往復動流体ポンプ。

0091

実施形態31:実施形態29および30のいずれかの往復動流体ポンプであって、第1の長手方向部分が、第1の外径を有し、第2の長手方向部分が、第1の外径未満の第2の外径を有し、第1の外径と第2の外径との間の差が、約0.5mm(0.020インチ)〜約1.0mm(0.040インチ)の間である、往復動流体ポンプ。

0092

実施形態32:往復動流体ポンプを形成するための方法であって、シフトキャニスタ内にシフトピストンの拡張端部を配設するステップと、シフトキャニスタの長手方向部分に拡張端部の対向側のシフトピストンの別の端部を貫通させることによりシフトキャニスタに対してシフトピストンを結合するステップと、プランジャに対して拡張端部の対向側のシフトピストンの別の端部を結合するステップと、シフトピストンの別の端部が貫通した長手方向端部の対向側のシフトキャニスタの別の長手方向端部に対してシフトキャニスタキャップを装着するステップとを含み、シフトキャニスタキャップが、封止表面を備える、方法。

0093

実施形態33:ポンプ本体の空洞部内にシフトピストン、シフトキャニスタ、シフトキャニスタキャップ、およびプランジャを配設するステップをさらに含む、方法。
実施形態34:実施形態32および33のいずれかの方法であって、長手方向ボアを備えない実質的に中実の側壁部を有するようにシフトキャニスタを形成するステップと、封止表面を備えるシフトキャニスタキャップの側部からシフトキャニスタキャップの別の対向側の側部まで延在する少なくとも1つの貫通穴を備えるようにシフトキャニスタキャップを形成するステップとをさらに含む、方法。

0094

実施形態35:往復動流体ポンプを形成するための方法であって、実施形態1〜31のいずれかによる往復動流体ポンプを形成するステップを含む、方法。
いくつかの実施形態を、説明し添付の図面に示したが、かかる実施形態は、単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定するものではない。既述の実施形態に対する様々な他の追加および修正ならびにそれらからの削除が、当業者には自明であるが故に、本開示は、図示し説明した特定の構造および構成に限定されない。例えば、一実施形態に関連して説明される要素または特徴が、本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態に実装され得る。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物のみによって限定される。

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