CN105247213A - 单轴偏心螺杆泵 - Google Patents

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Abstract

【课题】本发明的目的在于提供一种单轴偏心螺杆泵，该单轴偏心螺杆泵的装置构成简单且小型化，并且该单轴偏心螺杆泵无需进行复杂的动作控制便能够使转子自转和公转；【解决方案】单轴偏心螺杆泵(10)具备能够使转子(20)一边自转一边公转的转子驱动机构(50)；转子驱动机构(50)具有能够以固定的中心轴(C1)为中心自转的自转动力传递部件(52)和容许转子(20)的基轴部(54)自转并且能够使基轴部(54)公转的公转轨道形成部件(56)；转子驱动机构(50)通过将从同一电动机(80)输出的动力并行分配并传递至自转动力传递部件(52)和公转轨道形成部件(56)，能够使自转动力传递部件(52)和公转轨道形成部件(56)机械地同步并动作，从而能够使转子(20)一边自转一边公转。

Description

单轴偏心螺杆泵
技术领域
本发明涉及一种单轴偏心螺杆泵，该单轴偏心螺杆泵具备能够使转子一边自转一边公转的转子驱动机构。
背景技术
目前，提供有下述专利文献1～3中所公开的单轴偏心螺杆泵。在下述专利文献1所公开的单轴偏心螺杆泵中，构成泵机构的转子经由联杆而与动力源连接。由此，能够使转子一边自转一边公转(偏心旋转)。
另外，在下述专利文献2所公开的单轴偏心螺杆泵中，在动力源侧与转子之间设有转子驱动机构，由此容许转子的自转和公转。该单轴偏心螺杆泵中所使用的转子驱动机构形成为所谓的行星齿轮机构或与此类似的机构。
另外，下述专利文献3所公开的单轴偏心螺杆泵构成为分别设置有用于使转子自转的自转用速度控制驱动部和用于使转子公转的公转用速度控制驱动部。在该单轴偏心螺杆泵中，通过执行使构成自转用速度控制驱动部和公转用速度控制驱动部的各电动机的动作同步这一控制，从而使转子一边自转一边公转。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本公报、特开2012-154215号
专利文献2：日本公报、特许第5070515号
专利文献3：日本公报、特开2009-047061号
在此，在上述专利文献1和专利文献3所涉及的现有技术的单轴偏心螺杆泵中，需要设置联杆等长杆。因此，在这些现有技术所涉及的单轴偏心螺杆泵中，存在全长较长从而大型化的问题。进而，基于该问题，还存在流体的加压输送停止时泵壳内的流体的残存量变多这一问题。
另外，在如上述专利文献3的单轴偏心螺杆泵那样作为转子的自转用和公转用而分别设置驱动源时，存在装置构成及动作控制相应地复杂化这一问题。同样地，在如上述专利文献2所涉及的现有技术的单轴偏心螺杆泵那样将所谓的行星齿轮机构或与此类似的机构作为转子驱动机构配置于动力源侧与转子之间的情况下，也存在装置构成复杂化的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种单轴偏心螺杆泵，该单轴偏心螺杆泵的装置构成简单且小型化，并且该单轴偏心螺杆泵无需进行复杂的动作控制便能够使转子进行自转和公转。
为了解决上述课题而提供的本发明的单轴偏心螺杆泵是将阳螺纹型的转子插入具备阴螺纹型插通孔的定子中的单轴偏心螺杆泵，该单轴偏心螺杆泵的特征在于：具备能够使所述转子一边自转一边公转的转子驱动机构；所述转子驱动机构具有自转动力传递部件和公转轨道形成部件，所述自转动力传递部件通过以固定的中心轴为中心进行自转而使所述转子自转，所述公转轨道形成部件容许所述转子的基轴部自转，并且使所述基轴部沿规定的公转轨道进行公转；所述转子驱动机构通过将从同一动力源输出的动力并行分配并传递至所述自转动力传递部件和所述公转轨道形成部件，能够使所述自转动力传递部件和所述公转轨道形成部件机械地同步并动作，从而使所述转子一边自转一边公转。
本发明的单轴偏心螺杆泵具备能够使转子一边自转一边公转的转子驱动机构。由此，在本发明的单轴偏心螺杆泵中，无需设置现有技术下为了使转子能够一边自转一边公转而与动力源连接用的联杆等长杆，从而能够相应地缩短单轴偏心螺杆泵的全长。因此，根据本发明，能够提供全长较短且构成小型化的单轴偏心螺杆泵。另外，能够将单轴偏心螺杆泵停止动作时残存于内部的流体的剩余量抑制于最低限度。
另外，在本发明的单轴偏心螺杆泵中，能够将从同一动力源输出的动力并行分配并输入至构成转子驱动机构的自转动力传递部件和公转轨道形成部件中。另外，当动力被输入时，自转动力传递部件和公转轨道形成部件机械地同步并动作，从而无需进行特别控制等便能够使转子一边自转一边公转，由此能够发挥泵功能。因此，根据本发明的单轴偏心螺杆泵，能够简化用于驱动转子的动作控制及装置构成。
上述本发明的单轴偏心螺杆泵中优选：所述转子驱动机构具有自转侧动力传递系统和公转侧动力传递系统，所述自转侧动力传递系统形成为能够以单级或多级方式从所述动力源向所述自转动力传递部件传递动力，所述公转侧动力传递系统形成为能够以单级或多级方式从所述动力源向所述公转轨道形成部件传递动力；并且，所述自转侧动力传递系统和所述公转侧动力传递系统的级数相同。
通过形成为该构成，能够简化单轴偏心螺杆泵的构成及动作控制。
上述本发明的单轴偏心螺杆泵中优选：所述转子驱动机构具有与所述动力源的旋转轴连接的输入侧锥齿轮、与所述公转轨道形成部件连接的公转侧锥齿轮、以及与所述自转动力传递部件连接的自转侧锥齿轮；并且，所述公转侧锥齿轮和所述自转侧锥齿轮与所述输入侧锥齿轮啮合。
通过形成为该构成，能够从输入侧锥齿轮对公转侧锥齿轮和自转侧锥齿轮机械地分配由动力源输出的动力，从而能够可靠且顺利地使自转动力传递部件和公转轨道形成部件联动。因此，在本发明的单轴偏心螺杆泵中，无需进行使自转动力传递部件和公转轨道形成部件的动作同步的控制等，便能够使转子一边自转一边公转。
上述本发明的单轴偏心螺杆泵中优选：所述公转侧锥齿轮和所述自转侧锥齿轮中的至少任意一个锥齿轮的外径大于与该锥齿轮连接的所述公转轨道形成部件或所述自转动力传递部件的外径。
通过形成为该构成，能够提高转矩向公转轨道形成部件或自转动力传递部件的传递效率。
上述本发明的单轴偏心螺杆泵中优选：所述基轴部与所述自转动力传递部件通过动力传递部连接，所述动力传递部构成为容许所述基轴部公转，并且能够将所述自转动力传递部件的旋转传递至所述基轴部而使所述基轴部自转。
通过形成为该构成，能够顺利地使转子一边自转一边公转。
对于上述动力传递部，能够使用例如十字头联轴节和滚柱联轴节等各种部件。
(发明效果)
根据本发明，能够提供如下的单轴偏心螺杆泵，即，全长较短且构成小型化、并能够将停止动作时残存于内部的流体的剩余量抑制于最低限度这一单轴偏心螺杆泵。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵的剖视图。
图2是表示图1所示实施方式中的转子的基轴部插通于公转轨道形成部件中的状态的剖视图。
图3是表示图1所示的单轴偏心螺杆泵的变形例的剖视图。
图4是组装动力传递部件时能够使电动机转动的单轴偏心螺杆泵的侧视图。
(符号说明)
10…单轴偏心螺杆泵
20…转子
30…定子
50…转子驱动机构
52…自转动力传递部件
54…基轴部
56…公转轨道形成部件(公转引导部)
60…动力传递部件
62…输入侧锥齿轮
64…自转侧锥齿轮
66…公转侧锥齿轮
80…电动机
70…自转侧动力传递系统
72…公转侧动力传递系统
C1、C2…中心轴
具体实施方式
以下，参照附图对本发明一实施方式涉及的单轴偏心螺杆泵10进行详细说明。
单轴偏心螺杆泵10是旋转容积式泵。如图1所示，单轴偏心螺杆泵10具有在动力的作用下进行偏心旋转的阳螺纹型的转子20和内周面形成为阴螺纹型的定子30。单轴偏心螺杆泵10构成为：将主要部分由转子20和定子30构成的泵机构12内置于泵壳14中。
转子20是n条(本实施方式中n＝1)阳螺纹形状的金属制轴体。转子20形成为在长度方向的任意位置处剖视时其剖面形状均呈大致正圆形。定子30是呈大致圆筒形且内周面32形成为n+1条(本实施方式中n＝1)阴螺纹形状的部件。定子30的贯通孔34形成为：在定子30长度方向的任意位置处剖视时其剖面形状(开口形状)均呈大致长圆形。
转子20插通于上述定子30上所形成的贯通孔34中，并能够在贯通孔34的内部自如地偏心旋转。转子20的基端侧的端部经由之后详述的转子驱动机构50与作为驱动源的电动机80连接。转子驱动机构50构成为能够利用从电动机80输入的动力使转子20一边自转一边公转(偏心旋转)。
当将转子20插通在定子30中时，成为转子20的外周面22与定子30的内周面32以两者的切线紧密接触的状态，并形成流体输送路40(空腔)。流体输送路40形成为沿着定子30或转子20的长度方向呈螺旋状地延伸。
泵壳14大致分为泵机构收容部14a和驱动机构收容部14b。泵机构收容部14a中收容有泵机构12，该泵机构12是具有圆筒状外观形状的筒状体，且主要部分由转子20和定子30构成。另外，驱动机构收容部14b中收容有上述转子驱动机构50。
转子驱动机构50是能够使转子20一边自转一边公转的驱动机构。转子驱动机构50具有自转动力传递部件52、公转轨道形成部件56、齿轮机构部58以及动力传递部件60(动力传递部)。
自转动力传递部件52是通过自身进行自转而使转子20自转用的部件。具体而言，自转动力传递部件52是在驱动机构收容部14b内被轴承53支承、并能够以固定的中心轴C1为中心进行自转的轴状部件。自转动力传递部件52经由动力传递部件60以能够传递动力的方式与转子20的基轴部54连接。因此，通过自转动力传递部件52进行自转，能够使转子20自转。
动力传递部件60是容许基轴部54(转子20)公转(偏心旋转)，并且能够将自转动力传递部件52的旋转传递至基轴部54并使基轴部54(转子20)自转的部件。在本实施方式中，使用十字头联轴节(Oldham′sjoint)作为动力传递部件60。即，动力传递部件60通过设置槽60c、60d并使圆板状的中间圆盘60g介于槽60c、60d之间，由此将自转动力传递部件52与基轴部54连接，其中，槽60c、60d与分别设置在自转动力传递部件52和基轴部54的端部上的圆板60a、60b相互垂直，中间圆盘60g在表面和背面具有相互呈垂直的突起60e、60f。
公转轨道形成部件56是容许转子20的基轴部54自转(参照图2的箭头A)，并且使基轴部54沿规定的公转轨道公转(参照图2的箭头B)用的部件。具体而言，如图1所示，公转轨道形成部件56是在驱动机构收容部14b内以旋转自如的方式被轴承57加以支承的筒状部件。公转轨道形成部件56具备插通孔56a，且能够经由轴承59将基轴部54以能够旋转(自转)的方式支承在插通孔56a中。因此，插通于插通孔56a中的基轴部54能够自如地自转。
另外，如图2所示，插通孔56a是设置在偏离公转轨道形成部件56的轴心位置的位置上的圆孔。由此，如图2所示，基轴部54能够以偏离中心轴C1的中心轴C2为中心进行自转。另外，通过使公转轨道形成部件56如图2的箭头B所示进行自转，从而能够引导插通于插通孔56a中的基轴部54进行公转(偏心旋转)。因此，基轴部54能够一边以中心轴C2为中心自转一边以中心轴C1为中心公转。
齿轮机构部58具备输入侧锥齿轮62、自转侧锥齿轮64以及公转侧锥齿轮66。输入侧锥齿轮62是与作为动力源的电动机80的旋转轴连接的锥齿轮。输入侧锥齿轮62被设置成：其旋转轴朝向与自转动力传递部件52或公转轨道形成部件56的旋转轴交叉(本实施方式中为大致垂直)的方向。
自转侧锥齿轮64是与自转动力传递部件52连接并能够与自转动力传递部件52呈一体地进行旋转的锥齿轮。自转侧锥齿轮64嵌合在自转动力传递部件52的外侧。因此，自转侧锥齿轮64的外径比自转动力传递部件52的外径大。自转侧锥齿轮64与自转动力传递部件52以两者的旋转轴一致的方式连接。
公转侧锥齿轮66是连接于上述公转轨道形成部件56的轴向一端侧、且能够与公转轨道形成部件56呈一体地进行旋转的锥齿轮。公转侧锥齿轮66嵌合在公转轨道形成部件56的外侧。因此，公转侧锥齿轮66的外径比公转轨道形成部件56的外径大。公转侧锥齿轮66与公转轨道形成部件56以两者的旋转轴一致的方式连接。
上述自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66分别与输入侧锥齿轮62啮合。因此，当在电动机80的驱动下动力被输入至输入侧锥齿轮62时，经由自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66，动力被并行地分支并传递至自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56。即，动力被并行分支并传递至以下两个系统，即：从电动机80向自转动力传递部件52传递动力的自转侧动力传递系统70和从电动机80向公转轨道形成部件56传递动力的公转侧动力传递系统72。另外，通过输入侧锥齿轮62进行动作，能够使自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66机械地同步并动作。
自转侧动力传递系统70形成为将从输入侧锥齿轮62传递来的动力经由自转侧锥齿轮64传递至自转动力传递部件52的单级动力传递系统。另外，公转侧动力传递系统72形成为将从输入侧锥齿轮62传递来的动力经由公转侧锥齿轮66传递至公转轨道形成部件56的单级动力传递系统。因此，自转侧动力传递系统70和公转侧动力传递系统72的动力传递级数形成为最低限度且相同。
通过经由上述自转侧动力传递系统70传递电动机80的旋转动力，能够使自转动力传递部件52自转。由此，能够使经由动力传递部件60而与自转动力传递部件52连接的基轴部54和转子20进行自转。另外，通过经由公转侧动力传递系统72传递电动机80的动力，能够使公转轨道形成部件56自转。由此，能够使基轴部54(转子20)进行偏心旋转。
接下来，对单轴偏心螺杆泵10的动作进行说明。
在单轴偏心螺杆泵10中，通过使转子20在定子30的贯通孔34内旋转，能够使流体输送路40在定子30内沿长度方向前进。因此，通过使转子20旋转，能够从定子30的一端侧将粘性液体吸入流体输送路40内，并向定子30的另一端侧输送该粘性液体。另外，通过切换转子20的旋转方向，能够切换流体输送路40的前进方向。
在此，在单轴偏心螺杆泵10中，通过使电动机80运转，转子驱动机构50进行特征性的动作。具体而言，当使电动机80运转时，构成齿轮机构部58的输入侧锥齿轮62进行旋转。伴随着该旋转，动力被并行地分支并传递至包含与输入侧锥齿轮62啮合的自转侧锥齿轮64的自转侧动力传递系统70和包含与输入侧锥齿轮62啮合的公转侧锥齿轮66的公转侧动力传递系统72这两个系统中。利用传递至自转侧动力传递系统70侧的动力，自转侧锥齿轮64和自转动力传递部件52以中心轴C1为中心进行自转。伴随着该旋转，经由动力传递部件60而与自转动力传递部件52连接的基轴部54(转子20)以中心轴C2为中心进行自转。
另一方面，利用传递至公转侧动力传递系统72侧的动力，公转轨道形成部件56以中心轴C1为中心进行自转。伴随着该旋转，插通于位于偏离中心轴C1位置的插通孔56a中的基轴部54(转子20)相对于中心轴C1进行公转(偏心旋转)。因此，基轴部54(转子20)进行如下动作，即：一边利用从自转侧动力传递系统70侧传递来的动力进行自转，一边利用从公转侧动力传递系统72侧传递来的动力进行公转。如此，通过使转子20在定子30的贯通孔34内进行动作，能够使流体输送路40在定子30内沿长度方向前进从而加压输送流体。
如上所述，本实施方式的单轴偏心螺杆泵10具有转子驱动机构50，并能够使转子20一边自转一边公转。由此，无需为了容许转子20进行偏心旋转而设置所谓的联杆等长杆，从而能够使单轴偏心螺杆泵10的全长相应地缩短。另外，与单轴偏心螺杆泵10的全长变短相对应地，能够减少流体加压输送动作停止时残存在泵壳14内的流体的剩余量。
另外，在上述单轴偏心螺杆泵10中，能够将从同一电动机80输出的动力并行地分配并输入至自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56。由此，能够顺利地进行使转子20一边偏心旋转一边自转这一动作，从而发挥出色的泵功能。因此，在单轴偏心螺杆泵10中，无需单独地对转子20的自转及公转的动作进行控制。另外，无需单独准备用于分别实施转子20的自转和公转的动力源。因此，根据单轴偏心螺杆泵10，能够简化用于驱动转子20的动作控制及构成。
在上述单轴偏心螺杆泵10中，设置有用于向转子20传递自转用动力的自转侧动力传递系统70和用于向转子20传递公转用动力的公转侧动力传递系统72，且各动力传递系统70、72中的动力传递的级数相同。具体而言，单轴偏心螺杆泵10构成为：转子驱动机构50具有与电动机80的旋转轴连接的输入侧锥齿轮62、与自转动力传递部件52连接的自转侧锥齿轮64、以及与公转轨道形成部件56连接的公转侧锥齿轮66，并且，自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66与输入侧锥齿轮62啮合。
通过形成为该构成，能够简化各动力传递系统70、72，从而能够简化单轴偏心螺杆泵10的构成及动作控制。另外，能够机械地分配从电动机80输出的动力，并可靠且顺利地使自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56联动。因此，在单轴偏心螺杆泵10中，无需实施使自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56的动作同步的控制等，便能够使转子20一边自转一边公转。
在本实施方式的单轴偏心螺杆泵10中，自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66的外径大于与上述锥齿轮64、66连接的自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56的外径。因此，在单轴偏心螺杆泵10中，转矩从电动机80侧向自转动力传递部件52侧和公转轨道形成部件56侧的传递效率高。
另外，在本实施方式中，例示出使自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66的外径分别大于自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56的外径的例子，但本发明并不限于此。
即，也可以使自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66的任意一者或两者的外径小于等于自转动力传递部件52和公转轨道形成部件56的外径。
在上述单轴偏心螺杆泵10中，基轴部54与自转动力传递部件52通过由十字头联轴节构成的动力传递部件60而连接。由此，能够容许基轴部54公转，并且将自转动力传递部件52的旋转传递至基轴部54而使基轴部54进行自转。通过形成为该构成，随着从自转动力传递部件52传递动力，基轴部54(转子20)能够可靠且顺利地一边自转一边公转。
另外，如图4所示，单轴偏心螺杆泵10优选构成为：在组装动力传递部件60时，使电动机80能够以中心轴C1为中心在规定的角度范围θ内转动。通过形成为该构成，在进行组装作业时，能够容易地进行使自转侧锥齿轮64和公转侧锥齿轮66与安装在电动机80输出轴上的输入侧锥齿轮62啮合的作业，从而使得组装作业性得到进一步提高。
另外，在本实施方式中例示出将十字头联轴节用作动力传递部件60的例子，但本发明并不限于此。即，动力传递部件60只要能够使基轴部54(转子20)顺利地一边偏心旋转一边自转，便也可以为任意部件。具体而言，如图3所示，也可以构成为使用滚柱联轴节(pinrollerjoint)或铰链连接件(pinjoint)等作为动力传递部件60。
(工业上的可利用性)
本发明能够适用于所有通过使转子一边自转一边公转(偏心旋转)而发挥泵功能的单轴偏心螺杆泵中，尤其适用于要求小型化的用途中。

Claims (5)

1.一种单轴偏心螺杆泵，其将阳螺纹型的转子插入具备阴螺纹型插通孔的定子中，所述单轴偏心螺杆泵的特征在于，
具备能够使所述转子一边自转一边公转的转子驱动机构；
所述转子驱动机构具有自转动力传递部件和公转轨道形成部件，
所述自转动力传递部件通过以固定的中心轴为中心进行自转而使所述转子自转，
所述公转轨道形成部件容许所述转子的基轴部自转，并且使所述基轴部沿规定的公转轨道进行公转；
所述转子驱动机构通过将从同一动力源输出的动力并行分配并传递至所述自转动力传递部件和所述公转轨道形成部件，能够使所述自转动力传递部件和所述公转轨道形成部件机械地同步并动作，从而使所述转子一边自转一边公转。
2.如权利要求1所述的单轴偏心螺杆泵，其特征在于，
所述转子驱动机构具有：
自转侧动力传递系统，其形成为能够以单级或多级方式从所述动力源向所述自转动力传递部件传递动力，和
公转侧动力传递系统，其形成为能够以单级或多级方式从所述动力源向所述公转轨道形成部件传递动力；
并且，所述自转侧动力传递系统和所述公转侧动力传递系统的级数相同。
3.如权利要求1或2所述的单轴偏心螺杆泵，其特征在于，
所述转子驱动机构具有：
与所述动力源的旋转轴连接的输入侧锥齿轮，
与所述公转轨道形成部件连接的公转侧锥齿轮，以及
与所述自转动力传递部件连接的自转侧锥齿轮；
并且，所述公转侧锥齿轮和所述自转侧锥齿轮与所述输入侧锥齿轮啮合。
4.如权利要求3所述的单轴偏心螺杆泵，其特征在于，
所述公转侧锥齿轮和所述自转侧锥齿轮中的至少任意一个锥齿轮的外径大于与该锥齿轮连接的所述公转轨道形成部件或所述自转动力传递部件的外径。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的单轴偏心螺杆泵，其特征在于，
所述基轴部与所述自转动力传递部件通过动力传递部连接，
所述动力传递部构成为容许所述基轴部的公转，并且将所述自转动力传递部件的旋转传递至所述基轴部而使所述基轴部自转。
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