JP2005344587A - Uniaxial eccentric screw pump - Google Patents
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Description
本発明は、液体移送用の一軸偏心ねじポンプにおける本体部分を雄ねじ形ロータとともに構成するステータで、詳しくは、開口断面長円形で長手方向に貫通する雌ねじ孔を有する硬質樹脂製ステータに関するものである。 The present invention relates to a stator in which a main body portion of a uniaxial eccentric screw pump for liquid transfer is configured with a male screw type rotor, and more particularly to a rigid resin stator having an oval cross section and a female screw hole penetrating in the longitudinal direction. .
一軸偏心ねじポンプ用ステータは、一般的にゴム製、樹脂製、金属製からなっている。ゴム製ステータおよび樹脂製ステータはいずれも金属製の外筒付きで、高温の液体を移送する場合などステータの温度上昇により、内径側へ膨張し、雌ねじ孔の口径が小さくなるという欠点がある。 A uniaxial eccentric screw pump stator is generally made of rubber, resin, or metal. Each of the rubber stator and the resin stator has a metal outer cylinder, and has a drawback that it expands toward the inner diameter side due to an increase in the temperature of the stator, such as when a high-temperature liquid is transferred, and the diameter of the female screw hole is reduced.
一方、金属製ステータの場合、鋳造成形品はゴム製ステータと同様に金型の製作に日数とコストがかかり、また、機械加工品は丸棒状の金属材料から雌ねじ孔を放電加工や切削加工して形成されているが、その加工が複雑で困難なうえに、放電加工機や複合旋盤などの高価で特殊な加工機械を使用する必要があるため、機械の操作に熟練を要し、量産が難しく、高コストになっている。また、ステータの重量が非常に重くて取り扱いが不便なほか、とくに大型サイズのステータの製造が困難である。 On the other hand, in the case of a metal stator, a cast molded product takes days and costs to manufacture a mold in the same manner as a rubber stator, and in a machined product, a female screw hole is formed by electric discharge machining or cutting from a round bar-shaped metal material. However, the machining is complicated and difficult, and it is necessary to use expensive special processing machines such as electric discharge machines and compound lathes. Difficult and expensive. In addition, the stator is very heavy and inconvenient to handle, and it is particularly difficult to manufacture a large-sized stator.
その他の先行技術に、粉体移送用一軸ねじポンプのステータとして、熱可塑性プラスチックで形成し、このステータの一端部周囲に鍔部を設け、ステータを円筒状のホルダー内に鍔部とともに収容した構造のものが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記公報に記載のステータでは、次のような点で不都合がある。すなわち、粉体移送用の一軸偏心ねじポンプであり、液状物の移送が可能か不明である。また、ステータをプラスチックで形成する場合には、ゴムのような弾性性状をもたないために、ロータとの係合関係において両者間に隙間を開けることが必要であるが、プラスチックで成型する場合には一般的に内径(雌ねじ孔内周面)側の寸法精度が悪いので、ステータとロータ間の隙間を大きくする必要がある。このため、移送液の吐出性能が低く、液の粘性度が低くなればなるほど吐出性能が低下する。さらに、高温の液状物を移送する場合、樹脂製ステータは熱膨張率が高く、膨張しやすいうえに、ステータの温度が上昇して膨張する際に、外周面側にホルダー(通常は金属製)があってステータの外径側への熱膨張が拘束され邪魔されるために、内径側すなわち雌ねじ孔側に膨張し、変形が生じたりする。この結果、ロータの外周面が雌ねじ孔の内周面に接触し、ロータが高押圧力下で接触してロータおよびステータの両方が短期間で摩耗したり、ロータが円滑に回転しなかったり、主に樹脂製のステータが摩耗したり破損したりし、その摩耗部分や破損部分が移送液注に混入し、液変色の原因になるおそれがある。最悪な場合は、ステータの雌ねじ孔内表面が剥離。破損することがある。そこで、従来は移送液の温度に応じてステータ内径(膨張時)に比べて外径の小さいロータを選択して使用することにより、不具合を回避している。 However, the stator described in the above publication has the following disadvantages. That is, it is a uniaxial eccentric screw pump for powder transfer, and it is unclear whether liquid material can be transferred. Also, when the stator is made of plastic, it does not have elastic properties like rubber, so it is necessary to make a gap between the two in engagement with the rotor. In general, since the dimensional accuracy on the inner diameter (inner peripheral surface of the female screw hole) side is poor, it is necessary to increase the gap between the stator and the rotor. For this reason, the discharge performance of a transfer liquid is low, and discharge performance falls, so that the viscosity of a liquid becomes low. Furthermore, when transferring a high-temperature liquid material, the resin stator has a high coefficient of thermal expansion and is likely to expand. In addition, when the stator temperature rises and expands, a holder (usually made of metal) is placed on the outer peripheral surface side. Therefore, thermal expansion to the outer diameter side of the stator is restricted and obstructed, so that it expands to the inner diameter side, that is, the female screw hole side, and deformation occurs. As a result, the outer peripheral surface of the rotor contacts the inner peripheral surface of the female screw hole, the rotor contacts under a high pressing force, and both the rotor and the stator wear in a short period of time, the rotor does not rotate smoothly, The resin-made stator may be worn or damaged, and the worn or damaged portion may be mixed into the transfer liquid injection and cause liquid discoloration. In the worst case, the inner surface of the female screw hole peels off. It may be damaged. Therefore, conventionally, a problem is avoided by selecting and using a rotor having an outer diameter smaller than the inner diameter of the stator (during expansion) according to the temperature of the transfer liquid.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、移送液の温度によってロータの外径を選択して使用することなく、高温から低温までの幅広い温度域を有し、かつ低粘度から高粘度までの液状物をスムーズに移送することができ、吐出性能が高く、長期にわたり安定して使用でき、構造が簡単で全体重量を軽減できる液体移送用の一軸偏心ねじポンプを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and has a wide temperature range from a high temperature to a low temperature without selecting and using the outer diameter of the rotor according to the temperature of the transfer liquid, and from a low viscosity to a high viscosity. It is intended to provide a uniaxial eccentric screw pump for liquid transfer that can smoothly transfer liquid material, has high discharge performance, can be used stably over a long period of time, has a simple structure, and can reduce the overall weight .
上記の目的を達成するために本発明にかかる一軸偏心ねじポンプは、開口断面長円形で長手方向に螺旋状に連続する雌ねじ孔を有するステータを、硬質樹脂材により形成し、このステータの前記雌ねじ孔内に雄ねじ形ロータをわずかな隙間をあけて緩挿してなる一軸偏心ねじポンプであって、前記ステータの一端開口側にエンドスタッドを配置し、ステータの他端開口側を接続するポンプケーシングの先端部と前記エンドスタッドとを複数本のねじ杆(ステーボルト)により連結して締め付けることにより、前記ステータを前記エンドスタッドとともにポンプケーシングに一体に連結したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a uniaxial eccentric screw pump according to the present invention includes a stator having a female screw hole that is oval in an opening cross section and spirally continuous in a longitudinal direction, and is formed of a hard resin material. A uniaxial eccentric screw pump in which a male screw type rotor is loosely inserted in a hole with a slight gap, and an end stud is arranged on one end opening side of the stator, and a pump casing connecting the other end opening side of the stator The stator and the end stud are integrally connected to the pump casing by connecting and tightening the tip portion and the end stud with a plurality of screw rods (stay bolts).
上記の構成を有する一軸偏心ねじポンプによれば、硬質樹脂製ステータを備え、ねじ杆でポンプケーシングとエンドスタット間に一体に取り付けているので、構造が簡単で軽量化を図れる上に、ステータは外筒やホルダーなどのケーシングには収容せず、外周面を露呈した状態で取り付けできるので、例えば比較的温度の高い液状物や粘性液を移送する場合でも、ステータは外径側に膨張し、雌ねじ孔側に膨張や変形が起こることがない。このため、ロータとステータとの隙間が適正に保たれ、移送量がロータの回転数に比例する。 According to the single-shaft eccentric screw pump having the above-described configuration, since it is provided with a rigid resin stator and is integrally attached between the pump casing and the endstat with a screw rod, the structure is simple and the weight can be reduced. Because it can be attached with the outer peripheral surface exposed without being accommodated in the casing such as the outer cylinder or holder, the stator expands to the outer diameter side even when transferring a liquid or viscous liquid having a relatively high temperature, for example, No expansion or deformation occurs on the female screw hole side. For this reason, the gap between the rotor and the stator is properly maintained, and the transfer amount is proportional to the rotational speed of the rotor.
請求項2に記載のように、前記ステータを、PEEK、PPS樹脂のような高機能エンジニアリングプラスチックまたは同エンジニアリングプラスチックに少なくとも炭素繊維をコンパウンドした優れた摺動特性を付与した硬質樹脂で一体に形成することができる。 According to a second aspect of the present invention, the stator is integrally formed of a high-performance engineering plastic such as PEEK or PPS resin or a hard resin imparted with excellent sliding characteristics obtained by compounding at least carbon fiber to the engineering plastic. be able to.
上記エンジニアリングプラスチックはいずれも熱可塑性プラスチックで、高強度、高剛性であり、耐薬品性および耐摩耗性に優れ、高温下でも特性が変化しにくいので、温度が高い各種溶液などの移送に好適であり、また材質的に高い寸法精度が確保されるので、ロータとステータとの隙間を小さく設定することにより、吐出性能を向上して水のような低粘性の液状物も移送できる。さらに高粘性液では5.0MPaの高圧力の下でも長期にわたり使用できる。 All of the above engineering plastics are thermoplastics, high strength and high rigidity, excellent chemical resistance and wear resistance, and their properties do not easily change even at high temperatures, making them suitable for transferring various solutions at high temperatures. In addition, since high dimensional accuracy is ensured in terms of material, by setting the gap between the rotor and the stator small, the discharge performance can be improved and a low-viscosity liquid such as water can be transferred. Furthermore, a highly viscous liquid can be used for a long time even under a high pressure of 5.0 MPa.
請求項3に記載のように、前記ステータの雌ねじ孔内周面と前記ロータ外周面との隙間を、0.2mm以下(例えば、0.05mm)に設定することができる。 According to a third aspect of the present invention, the gap between the inner peripheral surface of the female screw hole of the stator and the outer peripheral surface of the rotor can be set to 0.2 mm or less (for example, 0.05 mm).
この構成により、例えばロータ外径20mm、ステータ長さ210mmの場合に、ロータ回転数450r.p.mで最大吐出圧力0.5MPaの水吐出性能が得られる。 With this configuration, for example, when the rotor outer diameter is 20 mm and the stator length is 210 mm, water discharge performance with a maximum discharge pressure of 0.5 MPa can be obtained at a rotor rotation speed of 450 r.p.m.
本発明にかかる一軸偏心ねじポンプ用ステータは上記の構成からなるから、硬質樹脂製のステータを外周側を外筒やホルダーで覆うことなくポンプケーシングに組み込むことができる。このため、例えば高温の液状物を移送する場合でも、ステータが外径側に膨張し内径側には膨張しないので、ロータとの隙間が適正に保たれ、ステータとロータが短期間に摩耗したりステータ内側表面が剥離したり破損したりすることがない。したがって、ステータとロータとの隙間を小さく設定でき、吐出性能が向上するので、水のような低粘度の液体でも確実に移送できる。 Since the stator for a uniaxial eccentric screw pump according to the present invention has the above-described configuration, the rigid resin stator can be incorporated into the pump casing without covering the outer peripheral side with an outer cylinder or a holder. For this reason, even when a high-temperature liquid material is transferred, for example, the stator expands to the outer diameter side and does not expand to the inner diameter side, so that the gap with the rotor is maintained properly, and the stator and the rotor are worn in a short time. The inner surface of the stator is not peeled off or damaged. Accordingly, the gap between the stator and the rotor can be set small, and the discharge performance is improved. Therefore, even a low viscosity liquid such as water can be reliably transferred.
以下、本発明の一軸偏心ねじポンプについて実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of a uniaxial eccentric screw pump according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)は本発明の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す平面図、図1(b)は図1(a)のA−A線断面である。 Fig.1 (a) is a top view which shows the uniaxial eccentric screw pump concerning the Example of this invention, FIG.1 (b) is the sectional view on the AA line of Fig.1 (a).
図2(a)は図1のステータを拡大して示す縦断面図、図2(b)はステータとロータの関係を説明するための横断面図である。 2A is an enlarged longitudinal sectional view showing the stator of FIG. 1, and FIG. 2B is a transverse sectional view for explaining the relationship between the stator and the rotor.
図1に示すように、一軸偏心ねじポンプ1のポンプ本体部分2は、断面真円形の雄ねじ形ロータ3とこのロータ3の2倍のピッチをもつ開口断面長円形の雌ねじ孔7を備えたステータ5とから構成されており、図2に示すようにロータ3は雌ねじ孔7内でその中心軸線sを中心に距離eだけ偏心して回転する。ロータ3は雌ねじ孔7内で、一方向に自転しながら中心軸線sを中心とする自転と逆の方向へ公転し、雌ねじ孔7の任意位置における断面ではロータ3は自転しながら長円形口7bの直線部分7c・7cでガイドされて長軸方向に往復移動する。
As shown in FIG. 1, a
本実施例のステータ5は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)を使用して射出成形により金型を用いて一体成形される。その他の製造方法として、PPS樹脂などの円柱状硬質樹脂材から多軸制御の高精度工作機械を用いて機械加工することにより、製造することもできる。一方、ロータ3はSUS316等の軟鋼が一般的であるが、PPS、PEEKなどの硬くて剛性の高いエンジニアリングプラスチックあるいは同エンジニアリングプラスチックにガラス繊維を充填した汎用グレードをそのまま用いたステータ5に対しては短時間でロータ3の表面が摩耗し、ポンプ性能が大きく低下する。そこで本実施例では、PPS樹脂ベースポリマーに少なくとも炭素繊維をコンパウンドして優れた摺動特性を付与した硬質樹脂であるPPS樹脂を使用している。この良摺動グレードをステータ5に使用することによって、ロータ3の摩耗を解消している。
The
図1(a)に示すように、ロータ3はステンレス鋼などからなる金属製で、電動モータ10の駆動軸10aにピンジョイント11aで接続される回転軸11と、この回転軸11の一端にユニバーサルジョイント12を介して接続されるカップリングロッド13とを備え、カップリングロッド13の一端にユニバーサルジョイント14を介してロータ3の一端が接続される。ロータ3の他端側のステータ5にはエンドスタット15が装着され、吐出口あるいは吸込口になる。一方、ステータ5の反対端はポンプケーシング16に接続され、ポンプケーシング16の長手方向中間位置に吸込口あるいは吐出口となるフランジ付き開口部16aが上向きに突設されている。
As shown in FIG. 1A, the
回転軸11は軸受ユニット17内に軸受17aを介して回転自在に支持され、軸受ユニット17のポンプケーシング16側において回転軸11の周囲にメカニカルシールなどの軸封部18が装着されている。これらの構成は公知であるので、以下、本発明の特徴部分であるステータ5について詳しく説明する。
The rotating shaft 11 is rotatably supported in the
図1に示すステータ5は、上記したとおりPPSにより一体成形されている。このステータ5は円筒体で、両端面の中央部に雌ねじ孔7の一部を構成する長円形口7bがそれぞれ開口されている。ポンプケーシング16の先端開口部16c内に内向きの鍔部16bが一体に形成されており、この鍔部16bにステータ5の一端外周縁部を当接する。一方、ステータ5の反対端側外周縁部に、エンドスタッド15の基端側開口枠部15bを嵌合する。そして、ポンプケーシング16の先端面四隅部のねじ孔16dに、ねじ杆としてのステーボルト19の一端ねじ部19aをそれぞれねじ込み、ねじ部に螺合させたナット20により締め付けて固定する。4本のステーボルト19の他端側ねじ部19bは、エンドスタッド15の基端面四隅部の貫通孔15aに貫通して貫通孔15aの反対側へ突出させ、ナット21を螺合して締め付けることによってステータ5をエンドスタッド15とポンプケーシング16との間にエンドスタッド15とともに一体に固定して取り付ける。
The
この構成により、樹脂製のステータ5をステータ5には取付のための加工を施すことなく、ホルダー等を用いずにエンドスタッド15とポンプケーシング16間に取り付けることができる。したがって、高温の液体を移送する際にステータ5のねじ孔7内に流してステータ5が熱膨張しても、ステータ5は外径側に膨張するが、内径側には膨張しない。また、ステータ5は露呈状態になるため、例えば透明な硬質ウレタン樹脂などの透明あるいは半透明の樹脂でステータ5を形成すれば、ねじ孔7内を移送される液体の移送状態を外部から観察することができる。
With this configuration, the resin-made
本実施例の場合、4本のステーボルト19を用いているが、本数は2本以上であれば、例えば3本でも5本あるいは6本でもよい。また、ステーボルト19に代えて板状の接続部材を使用することもできる。
In the present embodiment, four
以上に本発明の一軸偏心ねじポンプの実施例を説明したが、例えば、下記のように実施することができる。 Although the embodiment of the uniaxial eccentric screw pump of the present invention has been described above, for example, it can be implemented as follows.
1) 上記したポンプ本体部分2とその先端側のエンドスタッド15以外の構造、つまりポンプケーシング16内のカップリングロッド13や前後のユニバーサルジョイント12・14、軸受ユニット17などの構造については、あくまで一例であって他の部材を使用でき、適宜変更することができる。例えば、ポンプケーシング16の開口部16aの位置や構造も変更できることは言うまでもない。
1) The structure other than the pump
2) PPS樹脂の他、例えばPEEKのような高硬度で剛性の高いエンジニアリングプラスチックでステータを形成することで、図2(c)に示すようにステータ5’の外周面両端部に雄ねじ5b・5cをそれぞれ加工する。そして、各雄ねじ5b・5cに対応する雌ねじをエンドスタッド15の基端部内周面およびポンプケーシング16の先端部内周面に形成し、ねじ込んで取り付けることもできる。この結果、ステーボルト19を省くことができる。
2) In addition to PPS resin, the stator is formed of a high-hardness and high-rigidity engineering plastic such as PEEK. As shown in FIG. 2 (c), male screws 5b and 5c are formed at both ends of the outer peripheral surface of the stator 5 '. Each is processed. And the internal thread corresponding to each external thread 5b * 5c can be formed in the base end part inner peripheral surface of the
3) PPS、PEEKなどの硬くて剛性の高いエンジニアリングプラスチックの摺動特性をアップしていないグレードをそのまま用いたステータは、相手方の金属製ロータの金属、例えばSUS316等の軟鋼では外周面を摩耗させるという攻撃性がある。従来、ロータにはSUS316等の軟鋼が一般的に使用されているので、上記の実施例のような良摺動グレードのPPS樹脂製のステータ5に代えてPTFE樹脂などの軟質樹脂を使用することでも、ロータの摩耗を防止できる。しかし、本発明のようにステータ5を単体で使用する、つまり金属製外筒内に収容せずに使用する場合には、軟質樹脂は剛性の点で劣ることから、適用できない。
3) Stator that uses hard and rigid engineering plastics such as PPS, PEEK, etc. that do not have improved sliding characteristics, wears the outer peripheral surface of the other metal rotor metal such as SUS316. There is aggression. Conventionally, since soft steel such as SUS316 is generally used for the rotor, soft resin such as PTFE resin should be used instead of the
1 一軸偏心ねじポンプ
2 ポンプ本体部分
3 雄ねじ形ロータ
5・5’ステータ
7 雌ねじ孔
7a雌ねじ孔部
7b長円形口
10 電動モータ
10a駆動軸
11 回転軸
12・14 ユニバーサルジョイント
13 カップリングロッド
15 エンドスタット
16 ポンプケーシング
16aフランジ付き開口部
17 軸受ユニット
18 軸封部
19 ステーボルト(ねじ杆)
20・21 ナット
DESCRIPTION OF
20.21 Nut
Claims (3)
前記ステータの一端開口側にエンドスタッドを配置し、ステータの他端開口側を接続するポンプケーシングの先端部と前記エンドスタッドとを複数本のねじ杆により連結して締め付けることにより、前記ステータを前記エンドスタッドとともにポンプケーシングに一体に連結したこと
を特徴とする一軸偏心ねじポンプ。 A uniaxial shaft formed by forming a stator having a female screw hole that is oval in the opening cross section and spirally extending in the longitudinal direction with a hard resin material, and loosely inserting a male screw rotor into the female screw hole of the stator with a slight gap. An eccentric screw pump,
An end stud is disposed on one end opening side of the stator, and a tip end portion of a pump casing connecting the other end opening side of the stator and the end stud are coupled and tightened by a plurality of screw rods, thereby fixing the stator. A single-shaft eccentric screw pump that is connected to the pump casing together with the end stud.
The uniaxial eccentric screw pump according to claim 1 or 2, wherein a gap between the inner peripheral surface of the female screw hole of the stator and the outer peripheral surface of the rotor is 0.2 mm or less.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070514 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20091210 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100202 |
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A521 | Written amendment |
Effective date: 20100401 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100907 |