JP2004538182A - 容積式ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の欠点を解消できる、特にゴム配合物に使用することを意図した容積式ポンプより詳しくはギヤポンプを提供することにある。
【解決手段】本発明のポンプは、材料（配合物）をハウジング（１１）に向けて押しやるブースト手段を有している。ハウジング（１１）は出口ポート（１７）に開口し、かつ互いに逆回転する２つのスクリュー（２４、３４）を収容している。これらの２つのスクリューは、それぞれの螺旋ねじ山を介して互いに係合している。これらのスクリュー（２４、３４）の噛合いゾーンの軸線方向長さは、ねじ山の螺旋ピッチと、該螺旋ピッチに各スクリューのねじ山の数を掛け、更に２を掛けた長さとの合計に等しいかこれより大きい。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にゴム配合物に使用することを意図した容積式ポンプ、より詳しくはギヤポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記文献１に開示されているような容積式ギヤポンプを高粘性プラスチック材料に使用することは知られている。この形式のポンプは、モータ駆動される歯車（「駆動歯車」）と、該第一歯車と係合しかつこれにより駆動される第二歯車と、ポンプへの高粘性高粘性プラスチック材料の強制送給（force-feed）を可能にするフィードスクリューとを有している。
ゴム配合物も非常に高い粘性を有し、駆動歯車に非常に高い抵抗トルクを引起こす。歯車の幅を増大させることにより高い流量を達成することが望まれているので、この抵抗トルクはますます大きくなっている。ゴム配合物に使用されるギヤポンプの場合にはこれらの問題は非常に大きく、歯車の破壊がしばしば見られる。
また、ゴム配合物について高流量を達成することは温度の観点から制限される。なぜならば、流量の増大（これは、主として歯車回転速度の増大に関連している）は、ゴム配合物の温度上昇を伴うからである。ところで、これらのゴム配合物の早期加硫を防止するには、この温度は制御されなくてはならず、特に温度上昇は制限されなくてはならない。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，１２０，２０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記欠点を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、特にゴム配合物のような材料に使用する容積式ポンプは、出口オリフィスに開口した包囲体に材料を配給(delivering)するための送給手段を有し、包囲体内では、逆回転する２つのスクリューが、該スクリューに支持されたそれぞれの螺旋ねじ山を介して互いに噛合っており、これらのスクリューの噛合いゾーンの軸線方向長さは、ねじ山の螺旋ピッチと、該螺旋ピッチに各スクリューのねじ山の数を掛け、更に２を掛けた長さとの合計に等しいかこれより大きい。
前記逆回転するスクリューは、接触することなく噛合う。
この実施例は、駆動トルクを各スクリューに伝達することにより、ポンピングの容積式流れおよびポンプの信頼性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面を参照して述べる本発明による容積式ポンプの一実施例についての以下の記載を読むことにより明らかになるであろう。
図１に示すように、ギヤポンプ１は本体１０を有し、該本体１０は、互いに平行な軸線を有しかつ互いに逆回転する２つのスクリュー２、３を支持している。これらの２つのスクリュー２、３の自由端２４、３４は、本体１０により支持された包囲体１１内で、２つのスクリューの螺旋ねじ山を介して協働し、容積的に（volumetrically）ポンピングする。図１には、スクリュー３のねじ山のみが破線で示されている。
後でより詳細に理解されようが、端部２４、３４は、これらが接触しないしかつこれらのねじ山も接触しないが、ギヤシステムに匹敵する関連要素を形成する。
かくして、各スクリュー２、３は複数のゾーンを有する。これらのゾーンの機能および環境は異なっており、より明瞭にするため図１および図２においてゾーンＡ、Ｂ、ＣおよびＤで示されている。
【０００７】
かくして、各スクリュー２、３は下記のゾーンを有する。
・スクリューをその軸線上で回転させ、従ってポンプを作動させることができる駆動手段に連結される端部２１、３１。これらの両端部２１、３１は、本体１０により支持された別のハウジング１２、１３内に配置され、ゾーンＡに対応する。
・スクリューが回転するとき、配合物の前進方向に向かってゾーンＡに続く送給ゾーン（feed zone）Ｂ。この送給ゾーンＢ内では、各スクリュー２、３の部分２２、３２が共通チャンバ４内で回転するが、ねじ山が接触することはなく、このゾーンＢ内では一方のスクリュー２の直径は他方のスクリュー３の直径より大きい。
・ゾーンＢの後に続く材料（配合物）の搬送ゾーンＣ。このゾーンＣでは、対応スクリュー部分２３、３３に到達する配合物の流れの分離が行なわれ、チャンバ４は２つのチャンバ４２、４３に分割されている。このゾーンＣでは、両スクリュー２、３は同じ直径を有している。
・最後は容積式ポンピングゾーンＤであり、このゾーンＤでは、スクリュー２、３の２つの自由端２４、３４が同じ包囲体（すなわち包囲体１１）内で協働する。
【０００８】
従って、ゾーンＡは、各スクリュー２、３の駆動によりポンプの駆動を行なうゾーンに相当する。この実施例では、特定減速ギヤを備えた単一モータを用いて各スクリューを駆動する。この減速ギヤは両スクリュー２、３間に角度的間隙を付与し、これにより、スクリューの自由端２４、３４の機械的接触が防止される。また、両端部２４、３４間のいかなる機械的接触をも防止するため、ゾーンＡの両方向性機械的ストップ（図示せず）が両スクリュー２、３を軸線方向に位置決めする。これらの構成は、ポンプの信頼性および頑丈性を一層向上させる。なぜならば、一種のギヤシステムを形成するスクリュー２４、３４の自由端が互いに独立してモータ駆動され、両端部のいずれもが他の端部の回転を拘束することがないからである。
【０００９】
配合物を送給するゾーンＢ自体は、半径方向壁６により形成されるゾーンＢ′とゾーンＢ″とに軸線方向に分割される。ゾーンＢ′は、本体１０の内壁１５により定められる。
ゾーンＢ″内に位置するチャンバ４には、ゾーンＢ′内でかつ両スクリュー２、３の軸線間空間（inter-axial space）内で（従って、両スクリューの部分２２′、３２′のレベルで）周方向に配置された単一送給オリフィス５を介して供給される。
直径が小さい方のスクリュー３のゾーン３２′は他のスクリュー２への送給ローラとして機能し、このゾーン３２′にはいかなるねじ山も設けられておらずかつその直径は本体１０の壁１５に接触する大きさを有している。配合物は、本体１０内に切り込まれたねじ１６（該ねじは、ゾーンＢ″内に開口している）により、両スクリューの軸線間空間からチャンバ４へと導かれる。
このゾーンＢ内での直径差により、配合物の供給、従ってポンプの送給を行なうことが可能になる。
【００１０】
ゾーンＢ″からゾーンＣへの通路は、チャンバ４を２つの部分と、スクリュー３の円錐状部分２３′とに分割することからなり、通路の直径をスクリュー３の直径と同じ直径まで小さくしている。実際に、ポンプが機能できるためには、スクリュー２、３は、これらの自由端より上流側で同じ捩りおよび流量を有する。
逆に、ゾーンＤでは、各スクリューはそれぞれ円錐状ゾーン２４′、３４′を有し、これらの円錐状ゾーンは、ゾーンＣとゾーンＤとの間の流量を調節すべくスクリューの直径を増大させている。
容積的なゾーンＤを作るため、各スクリュー端部２４、３４の螺旋ねじ山は、接触することなく他方のスクリュー端部３４、２４と協働しなければならない。しかしながら、これらのスクリュー端部２４、３４の間には非常に小さい間隙があり、これらのスクリュー端部２４、３４は、これらのそれぞれの軸線方向長さＬ（図２）が、ねじ山の螺旋ピッチと、該螺旋ピッチに各スクリューのねじ山の数を掛け、更に２を掛けた長さとの合計に等しいかこれより大きくなるようにしなければならない。
【００１１】
かくして、次に、入口のねじ溝、配給のねじ溝、およびこれらの両者の間のねじ溝に少なくとも対応することとなる各端部２４、３４での螺旋ねじ山の数を最適化することにより包囲体１１内への入口ゾーンにおける気密性が確保される。
螺旋ねじ山の構造には異なる形状を選択できる。より詳しくは、１つの有利な形状は、ねじ山の歯面（フランク）のサークルにインボリュート曲線を使用することである。
ポンプに充分な圧力が得られかつ送給が確保できるようにするには、送給ゾーンＢの流量がワーキングゾーンＣの流量より大きく、該ワーキングゾーンＣの流量がゾーンＤで得ることを望む流量より大きくなるようにスクリューを特大にするのが有利である。
図２に示すように、包囲体１１は、出口オリフィス１７に向かって収斂するシステムに開口している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるポンプを各スクリューの回転軸線を通る平面に沿って切断した部分縦断面図である。
【図２】本発明によるポンプを図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した横断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１ ギヤポンプ
２、３ スクリュー
４ チャンバ
５ 送給オリフィス
１０ 本体
１１ 包囲体
１７ 出口オリフィス
２４、３４ スクリューの自由端

Claims (7)

1. 特にゴム配合物のような材料に使用する容積式ポンプにおいて、出口オリフィス（１７）に開口した包囲体（１１）に材料を配給するための送給手段を有し、包囲体（１１）内では、逆回転する２つのスクリュー（２４、３４）が、該スクリューに支持されたそれぞれの螺旋ねじ山を介して互いに噛合っており、これらのスクリュー（２４、３４）の噛合いゾーンの軸線方向長さ（Ｌ）は、ねじ山の螺旋ピッチと、該螺旋ピッチに各スクリューのねじ山の数を掛け、更に２を掛けた長さとの合計に等しいかこれより大きいことを特徴とする容積式ポンプ。
2. 前記逆回転するスクリュー（２４、３４）が、接触することなく噛合うことを特徴とする請求項１記載の容積式ポンプ。
3. 前記互いに噛合う２つのスクリュー（２４、３４）が、同じ駆動トルクで直接駆動されることを特徴とする請求項１または２記載の容積式ポンプ。
4. 前記送給手段２つの送給スクリュー（２、３）により形成され、該送給スクリューの自由端が噛合いスクリュー（２４、３４）を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の容積式ポンプ。
5. 前記送給スクリュー（２、３）は、送給ゾーン（Ｂ）を有し、該送給ゾーン内では送給スクリューが共通送給チャンバ内に取付けられ、材料の流れを搬送するゾーン（Ｃ）を有し、該搬送ゾーン内では共通チャンバが２つの別々のチャンバ（４２、４３）に分割され、更に容積式ポンピングゾーン（Ｄ）を有し、該容積式ポンピングゾーン内では、別々のチャンバ（４２、４３）が再結合して包囲体（１１）を形成し、該包囲体内で噛合いスクリュー（２４、３４）が回転することを特徴とする請求項４記載の容積式ポンプ。
6. 前記送給スクリューのうちの一方の（３）は、送給ゾーン（Ｂ）内では他方のスクリュー（２）の送給ローラ（３２′）として作用することを特徴とする請求項５記載の容積式ポンプ。
7. 前記送給スクリュー（２、３）の直径は、異なる送給ゾーン（Ｂ）、搬送ゾーン（Ｃ）およびポンピングゾーン（Ｄ）において、送給ゾーン（Ｂ）での流量が搬送ゾーン（Ｃ）での流量より大きく、該搬送ゾーン（Ｃ）での流量がポンピングゾーン（Ｄ）での流量より大きくなるように決定されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載の容積式ポンプ。