JP2001512215A - 液圧ベーン作動を有するロータリポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 一定容積の液圧ベーン作動を有する摺動ベーンロータリポンプ。ポンプは実質上少なくとも１つのポンプ室を画定するようにロータ室内に回転自在に位置するロータ組立体を有する。ポンプ室は主要な室と補助の室とに分割される。ロータ室の軸方向の壁は複数の移送溝を画定し、ロータは複数のロータ移送穴を画定する。ロータ移送穴及び移送溝は、ベーンが補助の室を通って運動する度に、補助の室から伸長するベーンのベーン溝穴への流れ経路を提供するように、配列される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景 本発明はポンプに関し、特に、液圧ベーン作動を有するロータリベーンポンプ
に関する。

【０００２】 ロータリポンプは産業界で広く使用されている。従来のロータリベーンポンプ
はロータ室内で位置決めされたロータ組立体を有する。ロータ組立体はロータ室
を一連の別個の空洞に分割するためにロータのまわりで離間した多数のベーンを
有する。ロータ組立体が回転すると、ベーンはロータ室の壁に沿って回転し、空
洞をロータ室のまわりで回転させる。典型的な単動ロータリポンプにおいては、
ロータは偏心ロータ室内でこれと同心的に装着され、単一のポンプ室を画定する
。同心整合の結果、空洞はロータ組立体の各回転中１回だけ膨張及び収縮する。
複動ロータリポンプにおいては、ロータは楕円形のロータ室内に装着され、一対
の半径方向で対向するポンプ室を画定する。その結果、空洞はロータ組立体の各
回転中２回だけ膨張及び収縮する。入口は、空洞が膨張する位置でポンプ室に連
通する。同様に、出口は空洞が収縮する位置でポンプ室に連通する。各空洞が膨
張すると、部分的な真空が発生し、ポンピングされる物質（以下、「被ポンピン
グ物質」という）を入口を介して空洞内へ吸引する。各空洞が収縮すると、空洞
内の圧力が増大し、被ポンピング物質を出口を介して空洞から押し出す。各空洞
に対して膨張及び収縮プロセスが続行され、連続的なポンプ作用を提供する。

【０００３】 摺動ベーンロータリポンプはロータ内に形成された半径方向に延びる溝穴内に
摺動自在に嵌合するほぼ真っすぐなベーンを有する。ロータが旋回すると、遠心
力がベーンを溝穴から引き出し、ロータ室の壁に接触させる。ベーン上のこの外
向きの力は、被ポンピング物質の粘度及びベーンとベーン溝穴との間の摩擦を含
む多数の力により抵抗を受ける。しばしば、これらの抵抗力は、ベーンをベーン
溝穴からゆっくり移動させるか又はベーンをベーン溝穴内で動かないようにする
のに十分な大きさになることがある。これは、高粘度の被ポンピング物質をポン
ピングする場合は特にそうである。このような場合は、ベーンはロータ室の壁と
緊密に接触維持できず、それ故、被ポンピング物質が隣接する空洞間を流通でき
るようになってしまう。これがポンプの「スリップ」を生じさせ、ある程度の効
率を低下させてしまう。

【０００４】 この問題を克服する努力として、ベーン上の外向きの力を増大させる多数の方
法が開発されてきた。例えば、ベーン上の外向きの力を増大させるためにポンプ
により発生された流体圧力を利用する種々のポンプが開発されてきた。１つのこ
のようなデザインにおいては、排出部からの被ポンピング物質がベーンの下方へ
導かれて、ベーン上に増大した外向きの力を提供する。このデザインにおいては
、ポンプは排出出口からベーン溝穴のベースへ延びる流れ通路を有する。理論的
には、排出出口内の高圧が被ポンピング物質の一部を、通路を通してベーンの下
方でベーン溝穴内へ強制流入させ、ベーン上の外向きの力を増大させる。しかし
、この型式のデザインには多数の欠点がある。第１に、このデザインは典型的に
は、ベーンを引き戻すべきときにベーン上に一定の外向きの圧力を作用させる。
その結果、このデザインは典型的には摩耗を増大させてしまう。第２に、ベーン
溝穴内へ流れる被ポンピング物質の容積が、被ポンピング物質の特性（例えば、
粘度）、ベーン溝穴内の抵抗量及び排出部内に発生する圧力量を含む多数の因子
に応じて、変化する。その結果、この型式のデザインの効率が用途毎に大幅に変
化することがある。

【０００５】 発明の概要 上述の問題は一定容積の液圧ベーン作動を有するロータリポンプを提供する本
発明により克服される。好ましい実施の形態はロータ室内に回転可能な状態で位
置するロータ組立体を有する複動ポンプを提供する。ロータ室は長円形のライナ
ー及び一対の軸方向の端壁により画定される。ライナーのこの長円形の形状及び
ロータの円筒形の形状が一対の半径方向で対向するポンプ室を有するポンプを提
供する。各ポンプ室は主要な室と、補助の室とを画定する。軸方向の端壁は複数
の移送溝を画定し、ロータは複数のロータ移送穴を画定する。ロータ移送穴及び
移送溝は、補助の室から、伸長するベーンのベーン溝穴のベースへの流れ経路を
選択的に提供するように位置決めされる。

【０００６】 ベーンが主要な室を通って進行するとき、ベーンはその先行する空洞のシール
を解除し、その先行する空洞内へ被ポンピング物質を吸引する。ベーンが主要な
室を通って進行し続けると、先行する空洞が収縮を開始し、その中の被ポンピン
グ物質を排出部を通して押し出す。ついには、ベーンは排出部を通過して補助の
室内へ進行し、先行する空洞を排出部からシールする。同時に、先行する空洞の
ロータ移送穴が移送溝と連通し、移送溝が伸長するベーンのベーン溝穴のベース
と連通する。ベーンが進行し続けると、先行する空洞は収縮し続け、被ポンピン
グ物質を補助の室からロータ移送穴及び移送溝を通して伸長するベーンのベーン
溝穴のベース内へ押し出す。従って、補助の室の容積に対応する一定の容積の被
ポンピング物質が伸長するベーンのベーン溝穴のベース内へ押し込まれる。

【０００７】 一定容積の液圧ベーン作動は幅広い種々の作動状態にわたって増大する効率を
本発明のロータリポンプに提供する。伸長するベーン上の外向きの力の量は補助
の室の容積を変化させることにより制御できる。好ましくは、ポンプは、補助の
室の容積が完全に伸長したベーンの下方のベーン溝穴内の空隙に等しくなるかそ
れを越えるように、設計される。

【０００８】 更に、ロータ移送穴は好ましくはロータの軸方向端部から出るように被ポンピ
ング物質を導くように配列される。被ポンピング物質のこの対向した軸方向の流
れが、ロータ室内でのロータ組立体の軸方向のセンタリングを補助する静圧を発
生させる。

【０００９】 本発明のこれら及び他の目的、利点並びに特徴は好ましい実施の形態の詳細な
説明及び図面を参照することにより一層容易に理解及び認識できよう。 好ましい実施の形態の詳細な説明 本発明の好ましい実施の形態に係る摺動ベーンロータリポンプを図１に符号１
０にて示す。開示のために、ただし限定のためではなく、本発明は内部駆動モー
タを有する半密封シールされた二重室ポンプに関連して説明される。説明するポ
ンプは液化ガスをポンピングするために使用するように構成される。しかし、本
発明はこのような応用に決して限定されない。当業者なら、本発明が実質上任意
の型式の被ポンピング物質をポンピングするように設計された実質上任意の摺動
ベーンロータリポンプと一緒に使用するのに十分適していることを認識し、理解
できよう。例えば、本発明が単一室のポンプ及び外部駆動ポンプと一緒に使用す
るのに十分適していることを容易に認識できよう。

【００１０】 一般に、ポンプ１０は駆動部分１２及びポンプ部分１４を有する。駆動部分１
２は普通のモータ組立体２０を収容するモータハウジング端ベル１８及びモータ
ハウジング１６を有する。モータ組立体２０はモータロータ２２及びモータステ
ータ２４を有し、ポンプ１０を駆動するように普通の方法で作動する。駆動部分
はまた、モータ組立体２０にパワーを供給する電気的なハウジング３０を有する
。作動において、モータ組立体２０はポンプ１０を駆動して、被ポンピング物質
を、ポンプ入口２８を通してポンプ部分１４内へ進入させ、ポンプ部分１４から
モータハウジング１６の内部を通し、次いでポンプ排出部２６を通してポンプ１
０から排出させる。普通の入力及び出力ライン（図示ぜず）がポンプ入口２８及
びポンプ排出部２６に接続されていて、被ポンピング物質を運ぶ。ポンプが作動
したとき、被ポンピング物質は入力ラインを通してポンプ内へ吸引され、出力ラ
インを通してポンプから押し出される。モータ部分１２は、電気又は液圧モータ
及びプーリー組立体（図示せず）の如き外部の駆動組立体を含む実質上任意の回
転駆動機構と交換することができる。

【００１１】 ポンプ部分１４は一般に外側ヘッド３８と、ポンプケーシング３２と、ライナ
ー３４と、ロータ組立体４０と、内側ディスク３６とを有する。ポンプケーシン
グ３２はモータハウジング１６に直接装着され、外側ヘッド３８はポンプケーシ
ング３２（図１参照）に直接装着される。更に、内側ディスク３６はポンプケー
シング３２とモータハウジング１６との間に位置し、ライナー３４は内側ディス
ク３６と外側ヘッド３８（図３参照）との間でポンプケーシング３２内に装着さ
れる。ライナー３４、内側ディスク３６及び外側ヘッド３８は共働して長円形の
ロータ室（図２参照）を画定する。ロータ組立体４０はロータ室４２内に回転可
能な状態で装着され、ロータ室４２を一対の半径方向で対向するポンプ室４６ａ
、４６ｂに分割する。ロータ組立体４０は、モータシャフト４４の回転がロータ
組立体４０の回転を生じさせるように、モータシャフト４４に作動的に接続され
る。明らかに、ロータ組立体４０は電気又は液圧モータ及びプーリー組立体（図
示せず）或いは磁気トルクカップリングの如き外部の駆動組立体を含む実質上任
意の回転駆動組立体のシャフトに作動的に接続できる。

【００１２】 ポンプケーシング３２は、ライナー３４を受け入れる円筒状の空隙５０、及び
、空隙５０（図３、４参照）の対向する軸方向端部に位置する一対の装着くぼみ
５２、５４を画定する。装着くぼみ５２はモータハウジング１６とインターフェ
イス接続し、装着くぼみ５４は外側ヘッド３８とインターフェイス接続する。ポ
ンプケーシング３２はまた、内側ディスク３６を着座させる内側ディスクくぼみ
５８と、ポンプ入口２８からライナー３４の半径方向で対向する側部へ被ポンピ
ング物質を送るように分割した入口通路４８ａ−ｂとを画定する。ポンプケーシ
ング３２はまた、ポンプケーシング３２をモータハウジング１６に固定するため
の複数の装着穴１０４と、外側ヘッド３８をポンプケーシング３２に固定するた
めの複数の装着穴１０５とを画定する。所望ならば、ポンプケーシング３２は普
通の圧力逃し組立体（図示せず）又は他の普通の付属品を含むことができる。

【００１３】 ライナー３４は内側ディスク３６と外側ヘッド３８との間でポンプケーシング
空隙５０内に着座する。ライナー３４はロータ組立体４０を回転自在に受け入れ
る長円形のロータ室６０を画定する。上述のように、ロータ組立体４０はロータ
室６０を２つの半径方向で対向するポンプ室４６ａ−ｂ（図２、１７、１８参照
）に分割する。ライナー３４は更に、入口通路４８ａ−ｂをポンプ室４６ａ−ｂ
にそれぞれ相互接続する一対の半径方向の流れ通路６２ａ−ｂと、ロータ組立体
４０の外側端部から排出された流体がロータ組立体４０の内側端部へ軸方向に流
れるのを許容する一対の軸方向の流れ通路６４ａ−ｂとを画定する。ライナー３
４はこのライナー３４の内側端部から軸方向に延びる円筒状のキー６６を有する
。キー６６は内側ディスク３６の円形のキー開口６８内に嵌合し、ディスクを正
しい係止位置に整合させる。ライナーはケーシングのボア（穴）との締まり嵌め
によりケーシング内に保持される。

【００１４】 内側ディスク３６は内側ディスクくぼみ５８内でポンプケーシング３２とモー
タハウジング１６との間に挟まれる。内側ディスク３６はほぼ円形であり、円形
のキー開口６８及び同心の円形シャフト開口７０を画定する。これら両方の開口
６８、７０はディスク３６を完全に貫通して延びる。内側ディスク３６はまた一
対の通気溝７２ａ−ｂを画定し、これらの溝は、後述するように、ベーンが退避
したときに、被ポンピング物質をベーンから流出できるようにする流れ経路を生
じさせる。通気溝７２ａ−ｂはディスク３６の半径方向で対向する側部上に位置
し、各々、湾曲セグメント７４と、この湾曲セグメント７４に対して角度をなし
て延びる直線セグメント７６とを有する。内側ディスク３６はまた一対の移送溝
７８ａ−ｂを画定し、これらの溝は、後述するように、被ポンピング物質が補助
のポンプ室から伸長したベーンのベーン溝穴のベースへ流通できるようにする流
れ経路の一部を生じさせる。各移送溝７８ａ−ｂは入口部分８０と出口部分８２
とを有し、これらの部分は半径方向で互いに片寄っていて、中央部分８により相
互連結されている。通気溝７２ａ−ｂ及び移送溝７８ａ−ｂは内側ディスク３６
の表面内へ凹んでおり、ディスクを完全に貫通して延びない。そして、最後に、
内側ディスク３６はポンプ室４６ａ−ｂからモータハウジング１６への出口流れ
経路を形成する一対の排出開口８６ａ−ｂを画定する。上述のように、モータハ
ウジング１６は端ベル１８内のポンプ排出部２６への出口流れ経路を画定する。
排出開口８６ａ−ｂは内側ディスク３６を完全に貫通して延び、ポンプ室４６ａ
−ｂ及び通気溝７２ａ−ｂに連通する半径方向部分８８と、モータハウジング１
６の内部及びライナー３４の軸方向の流れ通路６４ａ−ｂに連通する湾曲部分９
０とを有する。

【００１５】 外側ヘッド３８はほぼ円形であり、ポンプケーシング３２に直接装着される。
外側ヘッド３８の内側表面は装着くぼみ５４内に嵌合する隆起した円形部分９２
を有する。隆起した円形部分９２は内側ディスク３６と同様の寸法を有し、同様
の特徴を有する。更に詳細には、部分９２は、シャフト４４の端部を回転自在に
受け入れる同心の円形シャフトくぼみ９４のみならず、一対の移送溝９６ａ−ｂ
、一対の通気溝９８ａ−ｂ及び一対の排出溝１００ａ−ｂをも画定し、これらの
溝は内側ディスク３６の溝と同じ方法で機能する。移送溝９６ａ−ｂ、通気溝９
８ａ−ｂ及び排出溝１００ａ−ｂは内側ディスク３６の溝と実質上鏡面対称であ
り、それらと軸方向で整合する。排出溝１００ａ−ｂが内側ディスク３６の排出
開口８６ａ−ｂと異なる点は、外側ヘッド９２を完全に貫通して延びないことで
ある。むしろ、排出溝１００ａ−ｂはポンプ室４６ａ−ｂ及び通気溝９８ａ−ｂ
からライナー３４の軸方向の流れ通路６４ａ−ｂへの出口流れ経路を画定する。
被ポンピング物質は軸方向の流れ通路６４ａ−ｂから排出開口８６ａ−ｂの湾曲
部分９０及びモータハウジング１６の内部を通ってポンプ排出部２６へ流れる。
外側ヘッド３８はまた、この外側ヘッド３８をポンプケーシング３２に固定する
ための複数の装着穴１０２を画定する。

【００１６】 上述のように、ロータ組立体４０はロータ室４２内で回転自在に着座する。ロ
ータ組立体４０は、実質上、ロータ１０６と、複数のベーン１０８ａ−ｈ（図１
７、１８参照）とを有する。ここで、図１１−１３を参照すると、ロータ１０６
は好ましくはシャフト４４上に嵌合される一部品の機械加工された素子である。
ロータ１０６はほぼ円筒形であり、外表面１１０と、一対の対向する軸方向の端
表面１１２ａ−ｂとを有する。ロータ１０６はシャフト４４上に摺動嵌合するよ
うになった同心で長手方向のボア１１４と、ベーン１０８ａ−ｈを着座させるよ
うになった複数の８個の半径方向で対称的なベーン溝穴１１６ａ−ｈとを画定す
る。ベーン溝穴１１６ａ−ｈの数及び寸法はポンプのデザイン及びベーンの形状
に応じて変化する。しかし、好ましい実施の形態においては、各ベーン溝穴１１
６ａ−ｈは、ロータの半径に沿って画定され、軸方向でロータ１０６を完全に貫
通して延びる実質上矩形の空隙を有する。一対の移送穴１１８ａ−ｂは各ベーン
溝穴１１６ａ−ｈと外表面１１０との交点からロータ１０６の対向する軸方向の
端表面１１２へ延びる。ロータ移送穴１１８ａ−ｂは、適当な位置にあるときに
被ポンピング物質が補助のポンプ室１４０ａ−ｂから移送溝７８ａ−ｂ、９６ａ
−ｂへ流れるのを許容する流れ経路を生じさせる。ロータ１０６はまた、ロータ
１０６をシャフト４４にキー止めするための軸方向に延びるキー溝１３０を画定
する。シャフト４４にキー止めされたとき、ロータ１０６はロータ室４２内でシ
ャフト４４に沿って軸方向に自由に浮揚する。

【００１７】 ここで、図１４−１６を参照すると、各ベーン１０８ａ−ｈはほぼ矩形であり
、内表面１２０と、外表面１２２と、前表面１２４と、後表面１２６と、一対の
端表面１２８とを有する。突起１３２が各ベーン１０８ａ−ｈの内表面１２０か
ら延びる。突起１３２はベーンの底部とベーン溝穴のベース（図１７、１８参照
）との間にギャップ１３４を提供するストッパとしての機能を果たす。ギャップ
１３４は、ベーンが完全に退避したときに、被ポンピング物質がベーン溝穴内へ
流入するのを許容する。突起１３２の長手方向の縁部は角度づけられていて、被
ポンピング物質がベーン溝穴のベース全体を横切って流れるのを許容し、ベーン
がベーン溝を横切ってシールするのを許容する。各ベーン１０８ａ−ｈの外表面
１２２はライナー３４の内表面を追従するような形状を有する。更に詳細には、
外表面１２２の長手方向の縁部は図１６に示すように角度づけられている。

【００１８】 製造及び組立て ポンプ１０は実質上普通の方法で製造され、組立てられる。ポンプの種々の素
子を、鋳造又は機械加工の如き普通の方法を使用して製造するか又は周知の供給
者から購入する。上述のように、ポンプ１０の上記駆動部分は単なる例示であり
、内部及び外部の駆動子を含む実質上任意の型式の回転駆動機構と交換すること
ができる。駆動部分１２が普通のものであるとすれば、その製造及び組立てを詳
細に説明しない。モータ組立体２０がモータハウジング１６内で組立てられ、端
ベル１８及び電気的なハウジング３０がモータハウジング１６に装着されると言
えば十分である。モータシャフト４４はポンプ部分１４を受け入れるためにモー
タハウジング１６から延びる。

【００１９】 移送溝７８ａ−ｂが外側方向に（即ち、ロータ組立体４０の方に）向いた状態
で、内側ディスク３６をモータシャフト４４上に嵌合させる。次いで、内側ディ
スク３６を内側ディスクくぼみ５８内に嵌合させた状態で、ボルト１４４により
ポンプケーシング３２をモータハウジング１６に装着する。普通のシール１４２
をポンプケーシング３２とモータハウジング１６との間で内側ディスク３６の周
辺のまわりに設置する。

【００２０】 次いで、ライナー３４をポンプケーシング空隙５０内に取り付ける。ライナー
３４は、キー６６がキー開口６８内に嵌合するように、位置決めされる。これに
より、ディスクがポンプケーシング３２に関して整合する。

【００２１】 ロータ組立体４０は、単一のベーン１０８ａ−ｈを各ベーン溝穴１３６ａ−ｈ
内に設置することにより、組立てられる。完成したロータ組立体４０をロータ室
４２内に取り付け、普通の方法でキー１５０によりモータシャフト４４に固定さ
れる。モータシャフト４４はキー１５０を受け入れる細長い軸方向に延びたキー
溝１５２を画定する。この構成は比較的緩いもので、ロータ組立体４０がモータ
シャフト４４に沿って軸方向に浮揚するのを許容する。

【００２２】 最後に、ボルト１４６により外側ヘッド３８をポンプケーシング３２の外側に
設置する。モータシャフト４４はシャフトくぼみ９４内に回転自在に受け入れら
れる。普通のシール１４８をポンプケーシング３２と外側ヘッド３８との間に設
置する。

【００２３】 作動 作動において、ロータ１０６、内側ディスク３６及び外側ヘッド３８の種々の
溝及び開口が共働して、一定容積の液圧ベーン作動を提供する。これらの溝及び
開口の寸法、形状及び位置は液圧ベーン作動のための適当なタイミングを提供す
るように選定される。図１７、１８を参照してポンプ１０の作動を更に詳細に説
明する。図１７は、ポンプ室４６ａ−ｂ、ロータ組立体４０及び流れ経路の相互
関係を示すために外側ヘッド３８を取り外した状態での、ポンプ１０の一部の断
面図である。図１８はポンプの同様の図であるが、異なる位置でのロータ組立体
４０を示す。これらの図において、内側ディスク３６の通気溝７２ａ−ｂ、移送
溝７８ａ−ｂ及び排出開口８６ａ−ｂは破線で示す。外側ヘッド３８の対応する
素子は内側ディスク３６の通気溝７２ａ−ｂ、移送溝７８ａ−ｂ及び排出開口８
６ａ−ｂと軸方向で整合していて、外側ヘッド３８の素子が図示された場合、こ
れらの素子が内側ディスク３６の素子上に直接重なるようにする。ロータ組立体
４０の回転方向は矢印Ｒにて示す。

【００２４】 図示のように、ロータ組立体４０はロータ室４２内で中央に位置し、半径方向
で対向するポンプ室４６ａ−ｂを画定する。回転中、ベーン１０８ａ−ｈはベー
ン溝穴１１６ａ−ｈ内で外方に押圧され、ライナー３４の内表面に係合する。ベ
ーン１０８ａ−ｈは、その回転中にライナー３４のカム形状壁に沿って動くカム
ホロワとしての機能を果たす。このように、ベーン１０８ａ−ｈはロータ室４２
を多数の別個の空洞１３６ａ−ｈに分割し、これらの空洞はロータ１０６と一緒
に回転し、ロータ室４２の長円形形状により容積を常に変化させる。一般に、空
洞１３６ａ−ｈは、これらがロータ室４２の細長い部分内へ移動するときに膨張
する容積、及び、これらがロータ室４２の細長い部分から出るように移動すると
きに収縮する容積を有する。

【００２５】 更に、排出開口８６ａ−ｂ及び排出溝１００ａ−ｂは各ポンプ室４６ａ−ｂを
主要な室１３８ａ−ｂと補助の室１４０ａ−ｂとに分割するように位置する。更
に詳細には、主要な室１３８ａ−ｂは排出開口８６ａ−ｂの後縁１５４の（ロー
タ組立体の回転方向に関して）背後に位置するポンプ室４６ａ−ｂの部分であり
、補助の室１４０ａ−ｂは排出開口８６ａ−ｂの後縁１５４の前方に位置するポ
ンプ室４６ａ−ｂの部分である。これらの室の目的及び機能については後述する
。

【００２６】 単一のポンプ室を通る単一の空洞の運動に関連して好ましい実施の形態の作動
を説明する。各空洞１３６ａ−ｈが各ポンプ室４６ａ−ｂを通って移動するとき
の各空洞に対する本発明の作動が同一であることを認識すべきである。

【００２７】 各空洞は先行するベーン及び後行するベーンにより部分的に画定される。先行
ベーンがポンプ室に入ると、空洞が膨張を開始する（図１７のベーン１０８ｄ、
１０８ｈ、空洞１３６ａ、１３６ｅ及びポンプ室４６ａ−ｂを参照）。空洞が膨
張すると、部分的な真空が発生し、半径方向の流れ通路６２ａ−ｂを通してポン
プ室内へ被ポンピング物質を吸引する。この流れは、流れ通路６２ｂからポンプ
室４６ａ内への被ポンピング物質の流れを示す矢印により図１７に示される。後
に詳述するが、本発明の液圧作動機構は被ポンピング物質を先行ベーンのベーン
溝穴のベース内へ押し込んでそのベーンを押し出し、ライナー３４の壁との接触
の維持を補助する。同様に、後行ベーンはポンプ室内へ移動するときに液圧作動
を受ける。

【００２８】 空洞は、ポンプ室の中央に達するまで、膨張し続け、ポンプ室内へ被ポンピン
グ物質を吸引し続ける。空洞がポンプ室の中央を通過すると、空洞は収縮し始め
、空洞内の被ポンピング物質の圧力を増大させる（図１７の空洞１３６ｃ、１３
６ｇを参照）。この圧力の増大により、空洞内に収容された被ポンピング物質が
排出開口８６ａ−ｂ及び排出溝１００ａ−ｂを通ってポンプ室から押し出される
。この流れ経路は、空洞１３６ｃから出て排出開口８６ａ内へ入る被ポンピング
物質の流れを示す矢印により図１７に示される。それらがロータ室４２の細長い
部分から出るように動くときに、先行及び後行ベーンはそれぞれのベーン溝穴内
へ強制退避される（図１７のベーン１０８ｂ−ｃ、１０８ｆ−ｇ及びベーン溝穴
１１６ｇ−ｈ、１１６ｃ−ｄを参照）。同時に、ベーン溝穴はベーン溝穴７２ａ
−ｂ、９８ａ−ｂに連通する（図１７のベーン溝穴１１６ｄ、１１６ｈを参照）
。ベーンが退避すると、液圧作動機構によりベーン溝穴内へ押し込まれた被ポン
ピング物質は湾曲セグメント７４内へ吐き出される。湾曲セグメント７４から、
被ポンピング物質は直線セグメント７６を通って排出開口８６ａ−ｂ及び排出溝
１００ａ−ｂ内へ流入する。この流れ経路は、通気溝７２ａを通してのベーン溝
穴１１６ｈから排出開口８６ａ内への被ポンピング物質の流れを示す矢印により
図１７に示される。

【００２９】 収縮する空洞が回転し続けると、後行ベーンが排出開口８６ａ−ｂの後縁１５
４及び排出溝１００ａ−ｂを通過して移動し、空洞はもはや排出開口８６ａ−ｂ
及び排出溝１００ａ−ｂと連通しなくなる（図１７のベーン１０８ｂ、１０８ｆ
及び空洞１３６ｂ、１３６ｆを参照）。この時点で、空洞は主要な室１３８ａ−
ｂから補助の室１４０ａ−ｂへ移動してしまっている。同時に、収縮する空洞の
ロータ移送穴１１８ａ−ｂは内側ディスク３６及び外側ヘッド３８の移送溝７８
ａ−ｂ、９６ａ−ｂと連通する。移送溝７８ａ−ｂ、９６ａ−ｂは伸長するベー
ン１０８ａ−ｈのベーン溝穴１１６ａ−ｈのベースと連通する（図１７のベーン
溝穴１１６ｂ、１１６ｆ及びベーン１０８ｄ、１０８ｈを参照）。ロータ組立体
４０が回転し続けると、空洞は収縮し続け、残りの被ポンピング物質を、空洞か
らロータ移送穴１１８ａ−ｂ及び移送溝７８ａ−ｂ、９６ａ−ｂを通して伸長す
るベーンのベーン溝穴のベース内へ押し込む。この流れ経路は、ロータ移送穴１
１８ａ及び移送溝７８ｂを通しての空洞１３６ｂからベーン１０８ｈの下方のベ
ーン溝穴１１６ｂへの被ポンピング物質の流れを示す矢印により図１７に示され
る。図示のように、被ポンピング物質はロータ移送穴１１８ａから移送溝７８ｂ
の入口部分８０内へ流れる。入口部分８０から、被ポンピング物質は中央部分８
４を通って出口部分８２へ流れ、出口部分８２からベーン溝穴１１６ｂ内へ流れ
る。このようにして、一定容積の被ポンピング物質が補助の室から伸長するベー
ンのベーン溝穴内へ押し込まれ、増大した外向きの力をベーン上に提供する。

【００３０】 液圧作動特徴のタイミング及び容積は移送溝、排出穴、排出溝及びロータ移送
穴の形状及び位置により制御されることに留意すべきである。これらの素子の形
状及び位置を変更することにより、作動の容積及びタイミングを容易に制御する
ことができる。例えば、排出溝の半径方向の位置は補助室の容積従ってベーンを
作動させるために使用される被ポンピング物質の容積を制御するように変更する
ことができる。同様に、移送溝の入口及び出口部分のそれぞれの寸法は、被ポン
ピング物質がベーン溝穴へ供給される時期を制御するように変更することができ
る。例えば、回転の初期に被ポンピング物質をベーン溝穴へ進入させるために、
入口部分の長さを減少させ、出口部分の長さを増大させることができる。

【００３１】 以上は本発明の好ましい実施の形態の説明である。等価の理論を含む特許法の
原理に従って解釈すべき特許請求の範囲に記載されたような本発明の精神及び幅
広い態様から逸脱することなく、種々の変形及び変更を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の原理を組み込んだポンプの断面側立面図、

【図２】は外側ヘッドを図示省略した状態でのポンプの前立面図、

【図３】はポンプ部分の断面側立面図、

【図４】はポンプ部分の分解部品斜視図、

【図５】はライナーの斜視図、

【図６】はライナーの上平面図、

【図７】は内側ディスクの上平面図、

【図８】は図７のＶＩＩＩーＶＩＩＩ線における内側ディスクの断面図、

【図９】は外側ヘッドの底平面図、

【図１０】は図９のＸーＸ線における外側ヘッドの断面図、

【図１１】はロータの斜視図、

【図１２】はロータの上平面図、

【図１３】は図１２のＸＩＩＩーＸＩＩＩ線におけるロータの断面図、

【図１４】はベーンの斜視図、

【図１５】はベーンの側立面図、

【図１６】はベーンの端立面図、

【図１７】はロータが第１の位置にある状態でのポンプの部分の断面図、

【図１８】はロータが第２の位置にある状態でのポンプの部分の断面図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１月１８日（２０００．１．１８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】 この問題を克服する努力として、ベーン上の外向きの力を増大させる多数の方法
が開発されてきた。例えば、ベーン上の外向きの力を増大させるためにポンプに
より発生された流体圧力を利用する種々のポンプが開発されてきた。１つのこの
ようなデザインにおいては、排出部からの被ポンピング物質がベーンの下方へ導
かれて、ベーン上に増大した外向きの力を提供する。このデザインにおいては、
ポンプは排出出口からベーン溝穴のベースへ延びる流れ通路を有する。理論的に
は、排出出口内の高圧が被ポンピング物質の一部を、通路を通してベーンの下方
でベーン溝穴内へ強制流入させ、ベーン上の外向きの力を増大させる。しかし、
この型式のデザインには多数の欠点がある。第１に、このデザインは典型的には
、ベーンを引き戻すべきときにベーン上に一定の外向きの圧力を作用させる。そ
の結果、このデザインは典型的には摩耗を増大させてしまう。第２に、ベーン溝
穴内へ流れる被ポンピング物質の容積が、被ポンピング物質の特性（例えば、粘
度）、ベーン溝穴内の抵抗量及び排出部内に発生する圧力量を含む多数の因子に
応じて、変化する。その結果、この型式のデザインの効率が用途毎に大幅に変化
することがある。 米国特許第３，５８９，８４１号はロータ室の壁とベーンとの間の強固な接触
を提供するように設計されたポンプの一例である。この特許はベーン上に外向き
の圧力を提供するために排出圧力を利用するポンプに関する。この特許は隣接す
るベーン溝穴間でロータ内に位置する通路を含む。これらの通路は圧力板内の対
応する通路に連通する。圧力板内の通路は次いで複数のベーン溝穴のベースに連
通する。作動において、排出圧力が被ポンピング物質をロータ通路を通して圧力
板内の通路内へ導き、最後に複数のベーン溝穴のベース内へ導く。ベーン溝穴内
で、この被ポンピング物質は対応するベーン上に外向きの圧力を提供し、ロータ
室の壁とのベーンの強固な接触を維持させる補助を行う。この発明はベーン上に
外向きの圧力を提供するために排出圧力に頼っているので、その効率は、上述の
理由で、応用毎に著しく変わってしまう。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H040 AA00 BB05 BB09 BB10 BB11 CC05 CC09 CC18 DD01 DD02 DD03 DD06 DD07 DD08 DD09 DD11 DD13 DD18 DD19 DD20 DD21 DD23 DD28 DD37 DD40

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータリポンプにおいて、 主要な室及び補助の室を含むポンプ室を画定するハウジングと； 上記ハウジング内に回転自在に装着されたロータ組立体であって、ロータと、
   複数のベーンとを有し、上記ロータが複数のベーン溝穴を画定し、上記各ベーン
   が上記ベーン溝穴の１つ内に摺動自在に装着されており、当該ベーンが、上記ポ
   ンプ室を、ロータ組立体が回転するときに当該ポンプ室を通って進行する複数の
   空洞に分割し、ロータ組立体が当該ハウジング内で回転するときに、該ベーンが
   伸長及び退避するようになっており、かつ、上記空洞が膨張及び収縮するように
   なっているようなロータ組立体と； 収縮する空洞が上記補助の室を通って移動するときに、被ポンピング物質を、
   上記収縮する空洞から、伸長するベーンの下方のベーン溝穴内へ移動させるため
   の一定容積の液圧作動手段と； を有することを特徴とするロータリポンプ。
2. 【請求項２】 上記ハウジングが排出部を画定し、上記排出部が上記ポンプ
   室を上記主要な室と上記補助の室とに分割することを特徴とする請求項１に記載
   のポンプ。
3. 【請求項３】 収縮する空洞が上記主要な室を通って移動するときに、被ポ
   ンピング物質を上記収縮する空洞から上記排出部内へ移動させるための排出手段
   を更に有することを特徴とする請求項２に記載のポンプ。
4. 【請求項４】 上記一定容積の液圧ベーン作動手段が上記ロータ内に画定さ
   れたロータ移送穴を有することを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
5. 【請求項５】 上記ロータが外表面と、一対の軸方向の端表面とを有し、上
   記ロータ移送穴が上記外表面から上記端表面の１つへ延びることを特徴とする請
   求項４に記載のポンプ。
6. 【請求項６】 上記一定容積の液圧ベーン作動手段が上記ハウジング内に画
   定された移送溝を有し、上記移送溝が上記ロータ移送穴と上記伸長するベーンの
   下方の上記ベーン溝穴との間の連通を提供することを特徴とする請求項５に記載
   のポンプ。
7. 【請求項７】 上記ハウジングが外側ヘッドを有し、上記外側ヘッドが上記
   移送溝を画定することを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
8. 【請求項８】 上記ハウジングが内側ディスクを有し、上記内側ディスクが
   上記移送溝を画定することを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
9. 【請求項９】 上記ハウジングが外側ヘッドと、内側ディスクと、複数の移
   送溝とを有し、上記外側ヘッド及び上記内側ディスクの各々が上記移送溝の１つ
   を画定することを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
10. 【請求項１０】 上記ロータが一対のロータ移送穴を画定し、上記ロータ移
    送穴が上記外表面と当該ロータの対向する軸方向端部との間を延びることを特徴
    とする請求項９に記載のポンプ。
11. 【請求項１１】 上記一定容積の液圧ベーン作動手段が上記ハウジング内に
    画定された通気溝を有し、上記通気溝が退避するベーンのベーン溝穴から上記排
    出部への被ポンピング物質の流通を許容することを特徴とする請求項１０に記載
    のポンプ。
12. 【請求項１２】 上記ベーン溝穴がベースを有し、上記ベーンが内側縁部を
    有し、当該ベーンは、同ベーンが完全に退避した場合でさえ、同ベーンと当該ベ
    ーン溝穴の上記ベースとの間にギャップを形成するように上記内側縁部から延び
    る突起を含むことを特徴とする請求項１１に記載のポンプ。
13. 【請求項１３】 ポンプにおいて、 ロータ室及び排出部を画定するハウジングと； 上記ロータ室内に回転自在に装着されたロータ組立体であって、当該ロータ室
    を一対の半径方向で対向するポンプ室に分割し、上記排出部が上記ポンプ室の少
    なくとも１つを主要な室と補助の室とに分割し、ロータ組立体がロータと、複数
    のベーンとを有し、上記ロータが上記ベーンの１つを摺動自在にそれぞれ収容す
    る複数のベーン溝穴を画定し、当該ベーンが、上記ロータ室を、当該ロータと一
    緒に回転し当該ポンプ室を通って進行する複数の別個の空洞に分割し、該ロータ
    が回転するときに、上記空洞が膨張及び収縮するようになっており、かつ、該ベ
    ーンが伸長及び退避するようになっているようなロータ組立体と； 上記補助の室から伸長するベーンのベーン溝穴へ至り、もって、当該補助の室
    を通って移動している収縮する空洞からの被ポンピング物質が該補助の室から上
    記伸長するベーンの上記ベーン溝穴へ移動できるようにする流れ経路と； を有することを特徴とするポンプ。
14. 【請求項１４】 上記収縮する空洞が上記主要な室を通って移動するときに
    、被ポンピング物質を当該収縮する空洞から上記排出部内へ移動させるための排
    出手段を更に有することを特徴とする請求項１３に記載のポンプ。
15. 【請求項１５】 上記流れ経路が上記ロータ内に画定されたロータ移送穴を
    有することを特徴とする請求項１４に記載のポンプ。
16. 【請求項１６】 上記ロータが外表面と、一対の軸方向の端表面とを有し、
    上記ロータ移送穴が上記外表面から上記端表面の１つへ延びることを特徴とする
    請求項１５に記載のポンプ。
17. 【請求項１７】 上記流れ経路が上記ディスク内に画定された移送溝を有し
    、上記移送溝が上記ロータ移送穴と上記伸長するベーンの下方の上記ベーン溝穴
    との間の連通を提供することを特徴とする請求項１６に記載のポンプ。
18. 【請求項１８】 上記ハウジングが外側ヘッドを有し、上記外側ヘッドが上
    記移送溝を画定することを特徴とする請求項１７に記載のポンプ。
19. 【請求項１９】 上記ハウジングが内側ディスクを有し、上記内側ディスク
    が上記移送溝を画定することを特徴とする請求項１７に記載のポンプ。
20. 【請求項２０】 上記ハウジングが外側ヘッドと、内側ディスクと、複数の
    移送溝とを有し、上記外側ヘッド及び上記内側ディスクの各々が上記移送溝の１
    つを画定することを特徴とする請求項１７に記載のポンプ。
21. 【請求項２１】 上記ロータが一対のロータ移送穴を画定し、上記ロータ移
    送穴が上記外表面と当該ロータの対向する軸方向端部との間を延びることを特徴
    とする請求項２０に記載のポンプ。
22. 【請求項２２】 上記流れ経路が上記ハウジング内に画定された通気溝を有
    し、上記通気溝が退避するベーンのベーン溝穴からの被ポンピング物質の流通を
    許容することを特徴とする請求項２１に記載のポンプ。
23. 【請求項２３】 上記通気溝が上記退避するベーンの上記ベーン溝穴を上記
    排出部に相互接続して、当該退避するベーンの当該ベーン溝穴から当該排出部へ
    の被ポンピング物質の流通を許容することを特徴とする請求項２２に記載のポン
    プ。
24. 【請求項２４】 被ポンピング物質をポンピングするための摺動ベーンロー
    タリポンプにおいて、 主要な室及び補助の室を画定するポンプハウジングと； 軸線のまわりで回転するように上記ハウジング内に装着されたロータ組立体で
    あって、ロータと、同ロータにより担持された複数のベーンとを有し、ロータ組
    立体が回転するときに、上記ベーンが上記主要な室及び上記補助の室を通って移
    動するようになっており、当該主要な室及び当該補助の室は、ロータ組立体が回
    転するときに当該ベーンが作動するように、形状づけられているロータ組立体と
    ； 上記ベーンを作動させるために上記補助の室内の被ポンピング物質を使用する
    一定容積の作動手段と； を有することを特徴とするポンプ。
25. 【請求項２５】 上記ベーンが上記主要な室及び上記補助の室を複数の空洞
    に分割し、上記ロータ組立体が回転するときに、上記空洞が膨張及び収縮するよ
    うになっていることを特徴とする請求項２４に記載のポンプ。
26. 【請求項２６】 上記補助の室は、上記空洞が当該補助の室を通って移動す
    るときに当該空洞が収縮するように、形状づけられていることを特徴とする請求
    項２５に記載のポンプ。
27. 【請求項２７】 上記一定容積の作動手段が、上記ロータにより画定され、
    上記空洞の１つと上記ハウジングにより画定された移送溝とに連通するロータ移
    送穴を有し、当該空洞が上記補助の室を通って移動するときに、上記ロータ移送
    穴及び上記移送溝が互いに連通し、かつ、伸長するベーンのベーン溝穴と連通す
    るようになっていることを特徴とする請求項２６に記載のポンプ。
28. 【請求項２８】 上記一定容積の作動手段が、上記ロータにより画定され同
    ロータと一緒に回転するロータ移送穴を有し、上記ロータ移送穴が上記空洞のう
    ちの第１の空洞から当該ロータの軸方向端部へ至る流れ経路を画定することを特
    徴とする請求項２４に記載のポンプ。
29. 【請求項２９】 上記一定容積の作動手段が更に、上記ロータの上記軸方向
    端部に隣接して上記ハウジングにより画定された静止の移送溝を有し、上記第１
    の空洞が上記補助の室を通って移動するときに、上記ロータ移送穴及び上記静止
    の移送溝が互いに連通し、かつ、伸長するベーンのベーン溝穴と連通するように
    なっていることを特徴とする請求項２８に記載のポンプ。
30. 【請求項３０】 上記ベーン溝穴がベースを有し、上記ベーンが内側縁部を
    有し、当該ベーンは、同ベーンが完全に退避したときに同ベーンと上記ベーン溝
    穴の上記ベースとの間にギャップを提供するように上記内側縁部から延びる突起
    を有することを特徴とする請求項２９に記載のポンプ。