JP2006522265A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】円周経路上を運動するポンプピストンとポンプハウジングとを具備するポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ(1)において、円周経路上を運動するポンプピストン(2,3)と、ポンプハウジング(18)とを有し、ポンプピストン(2,3)が剛結合にて１または複数の他のポンプピストン(2,3)と連結されて２つの反転位置を具備する運動経路上を回転軸(5)に対して振動形態で運動し、一方の反転位置から他方の反転位置への運動の途中に入口バルブ(9)が開かれ、その後、圧力上昇過程において前記媒体がポンプピストン(2,3)の加圧側にて吐出され、ポンプピストン(2,3)の吸引側にて取り入れられる。

Description

本発明は、共通の円周経路上を運動する少なくとも２つのポンプピストンを具備するポンプに関する。

ポンプ、いわゆる真空ポンプでは、種々の構造が知られている。例えば、連続的に回転するラジアルコンプレッサが知られているが、往復運動すなわち振動運動を行うピストンコンプレッサポンプも知られている。

これに対して、本発明は、円周経路上を運動する少なくとも１つのポンプピストンとポンプハウジングとを具備する新規のポンプに関する。

円周経路上を運動する少なくとも１つのポンプピストンは、任意であるが剛結合にて１または複数の他のポンプピストンに連結される。それらのポンプピストンは、２つの反転位置をもつ運動経路上を回転軸に対して往復運動し、さらに、一方の反転位置から他方の反転位置へ移動する過程で出口バルブを介して媒体が放出され、入口バルブが開かれ、その後、圧力上昇過程でポンプピストンの加圧側に媒体が吐出され、そしてポンプピストンの吸引側から取り入れられる。

このようなポンプにより、例えば、ラジアルコンプレッサに匹敵する強力な出口バルブを得ることができる。この場合、このポンプは比較的簡易な構造である。

本発明の他の請求項の要旨は、請求項１の要旨に関連して以下に説明するが、それらの従属項の形態もまた重要である。

一実施形態では、入口バルブが、一方の反転位置から他方の反転位置までの移動中に通過される。

ポンプピストンはポンプ室内で運動する。ポンプ室は、ポンプピストンに固定されて回転するように形成された径方向内側の内壁を形成されている。複数のポンプピストンを設ける場合は、２またはそれ以上のポンプピストンの間に連結壁を設けることが好適である。ポンプ室を取り囲む外側のハウジング壁が径方向外側に固定された形態で適切に形成される。しかしながら、以下にさらに詳述するように可動的であってもよい。入口バルブは、ポンプ室床部及び／またはポンプ室天井部及び／またはハウジング壁及び／またはハウジング分割壁に形成してもよい。

ポンプ室は、固定されたハウジング分割壁によりポンプピストンの運動方向（両方向）で仕切られている。ピストンが２つの場合、ハウジング分割壁は２つのポンプ室に分割する。このハウジング分割壁は、ポンプピストンが反転位置まで移動するときに所望する程度までの圧力上昇を可能とする。出口バルブは、好適にはチェックバルブで形成される。出口バルブは、ハウジング分割壁及び／またはポンプ室床部及び／またはポンプ室天井部及び／またはハウジング外壁に形成してもよい。

ポンプは、例えば電気モータにより駆動してもよい。しかしながら、他のモータにより駆動することもできる。後述するように、クランクシャフトを用いた動力伝達を行うことが特に好ましい。

モータは、往復運動を直接発生する電気モータでもよい。この場合、この電気モータは特に慣用的な万能モータでもよい。しかしながら、いわゆるインダクタンスモータでもよい。ステッピングモータは、例えば、往復運動を直接発生するのに適している。さらに、駆動手段として電気的または電磁気的なスプリング・マス・システムを設けることもできる。それらのマスは均衡していなければならない。

ここで重要な点は、例えば、１つの中心をもつ駆動手段を具備する２つのポンプが互いに接続されている場合における、駆動手段の軸とポンプの軸の配置である。２つのポンプのピストンの反転位置は同相であるが、中間位置においては異なる角度位置となり、位相のずれは中心点の位置に依存する。これは、駆動軸とポンプ軸との間の精密な高さ設定により最小にできる。

駆動力がクランクシャフトによりポンプへ伝達されるとき、２またはそれ以上のこのようなポンプを同時に駆動することが好ましい。クランクシャフトは、モータ特に電気モータが連続運動を行うことを可能とする。制限された角度でのポンプすなわちポンプピストンの往復運動は、公知の手法でクランクシャフトに対して作用する連結ロッドを用いて生成され、自動車部品であるガソリンエンジンやジーゼルエンジンと同様である。このタイプの２つのポンプは、好適には同じクランクシャフトを用いて駆動され、反対方向に適切に運動する。

ポンプハウジング内でのポンプピストンのシール（密閉）にも特に注意すべきである。先ず、例えば、円周方向の外縁領域だけでなく、ハウジング分割壁に当接し相互作用する内側の円周領域も、有効ギャップが形成されることによりそのギャップのみで適切なシールを行うことができる。このギャップは、少なくとも十分に小さい寸法をもち、好適には０．０１ミリメートル程度であり、少なくとも０．１ミリメートルを大きく超えることはない。さらに好適なギャップ寸法は、０．０１ミリメートルの数倍程度である。

さらに、別個のシールリップをその部分またはシール形態で相互作用する１または複数の表面に用いてもよい。かつ／または、ポンプの動作中に摩擦的に働くコーティングを、互いに相互作用する表面領域の少なくとも一方に適用してもよい。

ピストンの往復運動または振動運動は、ハウジング分割壁と全く接触しないような方法で行われることが好ましい。反転位置において、個々のポンプピストンが、ハウジング分割壁の０．１ミリメートルまたはその数倍程度手前で停止するか、あるいは、ポンプピストンが一方の反転位置から他方の反転位置まで移動する際に通過する回転角の範囲の数％若しくは好適にはその十分の１程度の角度だけ手前で停止する。

特に、ハウジング分割壁は、関係するピストン領域間の距離が、おおよそ円周角の範囲において径方向に亘って一定となるように形成される。しかしながら、関係するピストン領域間において（平面領域が）くさび形状で、（径方向に）外側に拡大するギャップを設けてもよい。

ピストンの回転角度範囲は、好適には９０°である。しかしながら、これを超えて例えば±３０°拡げてもよく、対応する中間段階も含む。例えば、９５°、１００°、１０５°、１１０°等である。同様にそれらの間の角度範囲も含む。同じことが９０°未満の値についても云える。このようにして、個々の充填体積とピストンサイズとを調和させることができる。

ポンプピストン自体は、アルミニウム等の軽量材料からなることが好適である。さらに好適には、それらが押し出し部品である（このことは材料がアルミニウムであることに依存しない）。ポンプピストンの回転軸に対して可能な限りにおいて大質量が径方向外側に押し出されるように構造設計される。慣性モーメントがあるので、運動する質量はできるだけ小さくすべきである。この理由から、アルミニウムのような軽量材料が運動質量として最適である。

押し出し部品として形成されるとき、ポンプピストンに中空室が設けられる。これらはカバーにより頂部及び底部を閉じてもよい。

ポンプピストンの高さすなわちその回転共通軸の軸方向における長さは、ポンプピストンの回転軸から円周外縁壁までの径の直径にほぼ一致することが好適である。これは、ギャップを最小とするためである。

入口バルブは、単純な永久開口として形成してもよい。例えば、孔の形態や溝の形態である。さらに、チェックバルブ（例えばボールバルブ）として形成してもよい。

２つのポンプピストンを具備するポンプの場合、４つの出口バルブと２つの入口バルブがそれぞれ設けられる。しかしながら、例えば２つずつ交互に閉じられる場合は４つの入口バルブを設けてもよい。

別の例として、入口バルブ及び出口バルブを、運動経路の同じ端部領域に取り付けてもよい。いうなれば、個々の反転位置である。その場合、入口バルブと出口バルブは、互いに隣り合わせで設けられる。この点に関して、入口バルブと出口バルブが同じハウジング分割壁に設置される場合が有用であると判明した。

その場合、入口バルブ及び／または出口バルブは、バルブ開口と連係する閉鎖プレートと結合用曲出部分とを具備する型抜きされたまたは曲げ加工された金属板部品から形成される。この点に関して、鋼板の金属部品、特にバネ鋼から形成されるものを設けてもよい。さらに好適には、入口バルブ及び／または出口バルブが、共通面内で互いに一体化した閉鎖プレートと曲出部分とを具備してもよい。これらは、一平面に対して互いに全くずれることなく設置されるので好適である。さらに、入口バルブ及び／または出口バルブが装着脚を具備し、これは、例えば、クランプ方式で装着され、特にハウジング分割壁の領域にクランプ方式で装着される。好適には、この装着脚もまた少なくとも部分的には曲出部分と共通面内で一体化される。

入口バルブ及び／または出口バルブを密閉状態で閉鎖するために、閉鎖プレートがシール支持体上に載置されることが好適であり、シール支持体は、バルブとそれに連係する筐体部分との間にクランプ方式で装着される。例えば、接着により取り付けてもよい。クランプ方式で装着する場合、クランプ部品または加圧部品を用いて行うことが好ましい。支持体は、プラスチック例えばエラストマーからなる部品により形成してもよい。

特に、型抜きされたまたは曲げ加工された金属板部品の形態でバルブを形成する場合は、実質的に装着脚と、曲出部分と、閉鎖プレートとから構成され、入口バルブ及び／または出口バルブは、ポンプピストンの回転軸の方向に縦長に延在する。従って、複数の出口バルブを回転軸の方向に沿って一列に配置することもできる。同様に、複数の入口バルブを対応するように回転軸の方向に沿って一列に配置することもできる。

ハウジング分割壁において、バネ付勢された入口バルブの、出口バルブに対する部分的な位置決めは、吸入すなわち新たな圧力室の充填の際における動力消費を低減するために有利であることが判明した。その結果、圧力差が低減される。入口バルブと出口バルブの双方のバルブとも、潤滑剤を用いないバネバルブとして形成され、特にエラストマーからなるシールを具備した舌状バルブとして形成される。

さらに、容易に交換または変更できるバルブ片でバルブを形成することが好適である。これには、単にバルブ片を回すだけで、入口バルブの外縁の取り付けを出口バルブの外縁の取り付けと交換することが可能であり、あるいはその逆が可能であることが含まれる。これは、複数のポンプを直列または並列に互いに接続可能とするために重要である。そのような状況では、長いガス送流ダクトを必要としないように（バルブ片を回すことにより）必要なバルブを設置する。このため、バルブ片は、縦軸に対して鏡対称となるように形成される。入口バルブと出口バルブは、バルブ片の中央縦軸に対して互いに反対側にそれぞれ載置される。

舌状バルブのバルブ舌は、対称的に形成される。バネ鋼は材料として適切であり、例えば、Vitonがある。バルブが平面状であるという事実により、ピストンの反転位置に関して無駄な空間を極めて最小化することができる。入口バルブは、バルブ片の表面と同一面内にある。出口バルブについては、バルブ片において薄壁の厚さを実現し、かつ／または、バルブ要素の前面の無駄な空間を避けるためにＵ字状部品をポンプピストン上にさらに形成してもよい。

ポンプピストンは、出口バルブのトリガーとなるために出口バルブと連係する開動突起を具備してもよい。複数の出口バルブが並設されている場合、対応する数の開動突起がポンプピストンの一部に設けられる。ポンプピストン上のこれらの表面隆起要素は、反転位置において出口バルブ特にバネバルブと相互作用し、それによって出口バルブを機械的に開かせる。

ポンプが、３つ、４つまたはそれ以上のポンプピストンを具備するようにしてもよい。そのうち少なくとも２つは、共通円周経路上で運動する。異なる円形部品を設け、それぞれにおいて例えば２つのポンプピストンが運動する場合は、これらの別個の円周経路が別個のポンプハウジングで実現されることが好適である。ここで、各ポンプハウジングは振動方式で運動可能な２つのポンプピストンを具備してもよく、かつ各ポンプハウジングにおける２つのポンプ室はハウジング分割壁により互いに分離される。

上記の４つのポンプピストンの場合においては、共通の駆動手段が設けられることが好適である。駆動手段は第３のハウジングすなわち駆動ハウジング内に設置され、これは２つのポンプハウジングからは分離されていることが好適である。さらに好適には、駆動ハウジングの両側に隣接して２つのポンプハウジングが連結される。

駆動ハウジング及びポンプハウジングの双方のハウジングは、押し出し部品で形成してもよい。しかしながら、例えば、キャスト部品で形成してもよい。ハウジング同士の互いの（最初の）連結と固定は、互いに対応する縦溝と縦突起（ポンプピストンの回転軸方向）を結合することにより得られる。押し出し部品の場合は、単純な方法で同時に作製できる。しかしながら、これらの縦溝と嵌合する縦突起とは一般的に組み立ての補助にすぎないものである。さらに、ハウジング同士の結合には、ネジ結合及び／または接着接合あるいは他の接続も適切である。

特に、ハウジングが押し出し部品で形成される場合、簡単な方法で移送路をハウジングに組み込むことができる。これは、ポンプピストンの回転軸方向に延在しかつ両端の一方または両方を対応するカバーで実質的に閉鎖された空洞としてハウジング内に同時に組み込むことができるからである。

ポンプ室のシールについては、ポンプピストン及び／またはポンプハウジングの関連する運動用ギャップの表面領域において詰め物（フロッキング）を設けてもよい。この詰め物は、可動部のコーティングを形成し、最初の動作サイクルの間に切削により除去されることで最小のギャップを形成する。この詰め物は、潤滑効果を奏する。この点に関し、それ自体が切削性を以て作用する他のコーティング（必ずしも潤滑性のあるシールである必要はない）で代替できる。

アルミニウムからなるポンプピストンでは、例えば、物理的回転軸を形成するためにシュリンクフィット（焼きばめ）鋼シャフトを設けてもよい。

ポンプ室の幾何学形状は、好適には正方形であり、すなわち反転位置間のポンプピストンの自由経路が、回転軸方向のポンプ室の長さにほぼ相当する。これは、ギャップ長さを最小とするためである。これは、ギャップ長さの２倍と、ポンプ室の外径と内径の差の２倍との和を最小とする公式に一致している点で好ましい。反転位置間のポンプピストンの自由経路が回転軸方向のポンプ室の長さより短いポンプ室の幾何学形状、及び、ポンプピストンの自由経路が回転軸方向のポンプ室の長さより長いポンプ室の幾何学形状とすることもまた可能である。

以下、本発明をさらに詳細に説明するが、これらは単に実施例及び構成の変形例を示すものである。

図１は、２つのポンプピストン２、３を具備するポンプ１である第１の実施形態を示す。２つのポンプピストンは共通の中央領域４を介して互いに連結されている。図示の実施例は基本的に円形断面を具備する。中央領域４には、回転軸５も設けられ、この軸の周りでポンプピストン２、３が振動する形態で後方及び前方に回転する。

動作中、ポンプピストン２、３は、図１に示された位置（第１反転位置）から時計回りに離れて、それらが第２反転位置に到達するまで動く。そのとき、入口バルブ９をそれぞれ通過する。通過後、ポンプピストンとハウジングウェブ（ハウジング分割壁）６、７との間で圧力が上昇し、出口バルブ８の設定された反力に到達するまで上昇する（あるいは、以下に詳述するように強制的開口が生じる）。これらのポンプピストンは、その後、一方の反転位置に位置する。そこから始動して、最初の運動と反対方向にポンプピストンは復帰動作を行い、この反対方向の回転で同じ過程が繰り返される。

図示の例では、約６０°の角度範囲αに拡がる各々のポンプピストンが、それぞれ１２０°の角度範囲で動く。１８０°の領域において、２つのハウジング分割壁６、７がポンプハウジング１６（概略的にのみ表示）の対向する位置に形成されている。図１の例では、出口バルブ８がポンプピストン２、３の回転方向にハウジング分割壁６、７の上流側にそれぞれ形成されている。ポンプピストン２、３が動く１８０°のポンプ室のほぼ９０°領域には入口バルブ９が形成される。

図示の例における別の実施例では、ポンプピストンが約９０°の角度範囲に拡がるように形成され、それにより各ポンプピストンがそれぞれ９０°の角度範囲を動く。シール長さをより大きくすることによりシール効果の利点が得られる。さらに、入口バルブの開期間が長くなりすぎず、ガスが（戻る経路を通り）部分的に再び押し出されないという利点もある。

さらに、ポンプピストンにおいて９０°を超える角度範囲もまた可能である。例えば、１１０°、１２０°若しくは１３０°またはこれらの中間の値の範囲である。背面側に対する圧縮により吐出することも可能である。その場合、入口バルブは、圧縮の開始時におけるポンプピストンの近傍に適切に配置される。

出口バルブ８はチェックバルブであるが、入口バルブ９は単なる開口として形成される。

図２は、２つのピストンの斜視図である。ピストン２または３の高さｈは、回転軸５からピストン外壁１０までの半径ｒに一致させてもよい。さらに、中央領域４の直径Ｄは、好適には、中央領域４と共に単一ユニットとして形成される２つのポンプピストン２及び３の全体直径ｄの約３分の１に相当する。

図３は、電気モータ１１を用いて一緒に駆動される２つのポンプ１の駆動状態を概略的に示す。図３ａに概略的に示すように、クランクシャフト１２が電気モータ１１上にフランジ状に装着され、これを用いて駆動されるポンプピストン２、３は、連結ロッド１３を用いて反対方向に駆動される。クランクシャフト１２には、バランス錘またはフライホイールマス１４を設けてもよい。

図示された配置は、シャフトの水平位置を保持しつつ空間を節約する方法での配置が可能であるという利点がある。すなわち、１つのポンプをベース領域として全体ユニットを立設でき、水平シャフトと同様にモータと別のポンプをタワーのように上方に拡張できるということである。このことは、少なくとも２つの起立領域を提供できるという意味において、直方体形状で同時に形成されるハウジングにより好適に実現できる。一方の起立領域は図３の配置に対応し、他方の起立領域の配置もまた上述の通りである。

図４〜図６は、高性能ポンプに要求されるギャップシールの詳細を示す。

図４は、ポンプピストン３の径方向外側のギャップシールを概略的に示す。前述で提示したギャップシールに代えて、ポンプピストン３が、ギャップ寸法に基づいたシールリップ１５を具備してもよい。シールリップ１５はポンプピストン３に強固に結合され、ポンプハウジングの内壁１６に密着する。シールリップ１５は、例えば、ＰＶＣ、ＰＰまたはＰＥ等のプラスチック製でもよい。

同様に、径方向内側においても可能である。すなわち、ハウジング分割壁とポンプピストンの連結壁との間のギャップシールに関してである。図５は、ハウジング分割壁７と中央領域４の間のギャップシールを概略的に示す。この場合、シールリップ１７が、ハウジング分割壁７に対して強固に結合されかつ、中央領域４により形成されポンプピストン２、３と固定され回転可能に形成されたポンプ室内壁と相互作用する。

図７は、ハウジング分割壁６の別の実施例の断面を示す。２つのハウジング分割壁６、７の各々において、１、２またはそれ以上の出口バルブ８が形成される。出口バルブ８は、バルブプレート１９、２０を具備し、それらは図示の例では互いに断面Ｕ字状に結合され、孔２１、２２に対して付勢するバネとして設置されている。孔２１、２２とバルブプレート１９、２０の間にはそれぞれシール２３、２４が設置され、それらはそれぞれ孔２１、２０に対応する開口を具備する。

生成される正の圧力を用いた出口バルブの開口の別の例として、特に出口バルブが図７に示されるようにハウジング分割壁に設置されるとき、図６に示すように、出口バルブを強制的に開口する。各ポンプピストンに強固に結合された開動部位を用いて各バルブプレートをその開位置へと押し込む。これは、特に制御時間に関して利点が得られる。

これに関連するが、独立して、ポンプピストン２、３の関係する側壁がその反転位置においてハウジング分割壁６、７と当接するようにしてもよい。ここで、ハウジング分割壁上及び／またはポンプピストン２、３の関連する壁上に、例えば発泡ゴム部品による柔軟な汎用コーティングを設けることも有用である。

図８は、出口バルブ８及び入口バルブ９の別の配置を示す。ここで、これらは双方ともハウジング分割壁６の領域に配置されている。ハウジング分割壁６は２つのポンプ室２５をそれぞれから分割している。直径方向の反対側に配置されたハウジング分割壁７は、ハウジング分割壁６と同じように形成されている。

図９は、ハウジング分割壁６を詳細に示す。ハウジング分割壁６は、ポンプピストン２、３の回転軸５に平行に延びるよう配置された中空部分を形成されている。形成された中空部分はほぼ中央で横壁２６により遮断されている。この横壁２６の両側に、出口バルブ８と入口バルブ９とが形成されている。ポンプ室２５に向いたハウジング分割壁６の両壁には、孔２１、２２が設けられる。

入口バルブ９及び出口バルブ８は、ハウジング分割壁６における孔２１、２２を設けた側面とそれぞれ関係する。各バルブは、その機能に関係なく、曲出部分２８に結合された閉鎖プレート２７を具備する。閉鎖プレート２７及び曲出部分２８は一部品として形成され、これらは互いに同一面内で一体化され、特にバネ鋼材から型抜きされまたは曲げられて形成されている。曲出部分２８は、ハウジング分割壁６のほぼ長手方向、すなわち回転軸５に対して平行に延びている。

曲出部分２８は、閉鎖プレート２７と反対側の末端において装着脚２９を形成している。閉鎖プレート２７により形成される入口バルブ９のバネ部品、曲出部分２８、及び装着脚２９は、鍵のような外郭形状となっている。しかしながら、連続的な真っ直ぐな舌状であってもよい。

出口バルブ８のバネ部品３０は、曲出部分２８の末端に２つの反対向きに配置された装着脚２９を具備する。それにより、装着脚２９及び曲出部分２８が、互いにＴ字状の外郭形状となっている。

バネ部品３０とハウジング分割壁６の関係する壁の間には、膜状支持体３１が設けられる。これは、入口バルブ９の外郭形状が、関係するバネ部品３０の外郭形状に適合する場合であり、図１０に示される。ここで、茎状部分３２もまた設けられ、その末端に装着脚３３が設けられる。装着脚３３は茎上部分３２に対してほぼ直角に設けられる。茎上部分３２の他方の末端にはシール部分３４が設けられ、一実施例では円形リングの形態である。その外側直径は、閉鎖プレート２７の外側直径に適合され、かつその内側直径は、ハウジング分割壁６の関連する孔２２の直径に適合する。

出口バルブ８の支持体３１は、長方形の外郭形状で形成され、一体的なシール部分３４を具備する。シール部分３４はバネ部品３０の閉鎖プレート２７と関係する。シール部分３４の貫通孔は、同様に、ハウジング分割壁７の関係する孔２１の直径に一致する。

２つの入口バルブ９と出口バルブ８は、ハウジング分割壁６、７の各々に対して設けられる。各バルブは、ハウジング分割壁６、７により互いにシールされているポンプ室２５にそれぞれ向いている。従って、これらのバルブは、一対が互いに逆向きに配置される。

出口バルブ８、すなわち出口バルブ８を形成するバネ部品３０及び支持体３１は、ハウジング分割壁６に対してその筐体の内側に設けられ、支持体３１はバネ部品３０と関係する筐体部品の間にクランプ方式で装着される。圧力部品３５はこの目的のために設けられる。圧力部品３５は、中空室状のハウジング分割壁内で２つのバネ部品３０の離間した装着脚２９の領域に配置されている。この結果、バネバルブとして形成された出口バルブ８のための脚部側の支持体を形成する。クランプ方式で装着する替わりに接着結合してもよいが、適切であれば両者を適用してもよい。

入口バルブ９の支持体３１及びバネ部品３０は、ハウジング分割壁６、７の外側壁の輪郭適合した凹部３６にそれぞれ載置される。それらの凹部３６はポンプ室２５に向いている。各支持体３１は、バネ部品３０と関係する筐体壁との間にクランプ部品３７を用いてクランプ方式で装着される。このクランプ部品３７は、凹部領域においてハウジング分割壁６、７の上面側を超える。クランプ位置において、断面Ｃ字状のクランプ部品３７の２つの脚は、支持体３１及びバネ部品３０の装着脚部３３及び２９の上に係合し、それにより舌状バルブの末端装着もここで行うことができる。

ハウジング分割壁に出口バルブ及び入口バルブを設けると、無駄な空間が少なくなり、より良好な圧縮効果が得られる。

バルブ制御は、好適には、圧力に依存して生じる。従って、一方の反転位置から開始して、ハウジング分割壁６、７からポンプピストン２、３がそれぞれ離れると負圧が生成される。それにより、予め設定されたしきい値を超えたとき、入口バルブ９が開く効果を伴う。ポンプピストン２、３が媒体圧縮動作をしているとき、ハウジング分割壁６、７の方向に圧力上昇が生じることにより、出口バルブ８が開く。

出口バルブ８のバネ部品３０は、関係するポンプ室２５の方向に付勢されているので、圧力がしきい値を超えたとき、ハウジング分割壁６、７の中空室の内側方向に開く。逆に、入口バルブ９のバネ部品３０は、ハウジング分割壁６、７の関係する中空室の方に付勢されているので、予め設定されたより低い圧力値を超えたときポンプ室２５の方に曲がることにより開く。

図１１は、ハウジング分割壁６、７に一列に並べて複数の出口バルブ８を設けた実施例の断面図である。ここでは、例えば、３つの出口バルブ８が各ハウジング分割壁６、７に設けられている。これらの出口バルブ８は、前述の出口バルブ８と同様な方法で形成され、よって舌状バルブのようなバネ部品３０を具備する。ハウジング分割壁６、７の３つの出口バルブ８全てのバネ部品３０は、１つの部品で形成され、それぞれの装着脚２９が共通基部３８につながっている。

この実施例では、各ポンプ室２５の個々の入口バルブ９は、永久的な開口３９として形成される。従って、ポンプ室２５の底部領域に孔の形状で形成される（図１２を参照）。このように形成される入口バルブ９は、一方の反転位置から他方の反転位置への移動中に通過されるように形成される。

さらに、図１３は別の実施例を示す。ポンプピストン２、３が、ハウジング分割壁６、７に一列に設けた複数の出口バルブ８に関係して、一方の反転位置において作動することにより出口バルブ８のトリガーとなる複数の開動突起４０を具備する。これらの開動突起４０を用いて、出口バルブ８の閉鎖プレート３７が機械的にそのバルブ開口位置へと隆起させられる。

図１４及び図１５は、ポンプピストン２、３とポンプハウジングの間のギャップシールをさらに詳細に示す。例えば、ポンプピストン２、３がその移動ギャップ領域の径方向外側に詰め物４１を設けている。この詰め物４１は、潤滑層として働き、最初の動作サイクルにおいて切削により除去されて最小ギャップを形成する。同様のことが、径方向内側でも可能である。例えば、図１５は、ハウジング分割壁７と中央領域４の間における詰め物４１によるシールを示す。さらに、このような詰め物は、ポンプピストン２、３の端面に設けてもよい（図示せず）。この詰め物は、所望のシール効果を得るための単なる好適なコーティングである。他のコーティングもまた可能である。

図１６は、ポンプハウジングＧの断面図である。これは押し出し部品として例えばアルミニウムから製造される。中央に、電気モータ１１の受容部を具備する。電気モータ１１の両側には、２つのポンプピストン２、３によるポンプ室があり、それぞれ共通の円周経路を動く。各ポンプピストン２、３はポンプ室２５に関係付けられ、各ポンプ室２５は、直径方向に反対に位置するハウジング分割壁６、７により互いに分離されている。ハウジング分割壁６、７における出口バルブ８は同時に設けられる。入口バルブ９はポンプ室２５の端面に形成される。

図１７は、ポンプ１の背面図である。中央に配置された電気モータ１１がその両側にそれぞれ配置された２対のポンプピストンを駆動するために用いられる。このために、回転可能に装着された延長アーム４３が電気モータ１１上またはその駆動シャフト４２上に設けられ、２対のピストンポンプを反対方向に駆動するために連結ロッド１３を駆動するべく用いられる。

別の実施例として、図示しないが、各対のポンプピストンをステッピングモータで駆動してもよい。さらに別の実施例として、電磁的振動機でもよい。

最後に、図１８は、ポンプハウジングＧの別の実施例を示す。これは３つの部品で形成される。従って、駆動ハウジング４４と、それぞれ一対のポンプピストンを受容するための２つのポンプハウジング１８とが設けられる。これらのハウジングは、押し出し部品として製造され、さらに好適にはアルミニウムから製造される。

駆動ハウジング４４は、電気モータ１１を受容するために適切に形成される。

２つのポンプハウジング１８は、同一に形成されることにより互いに交換可能であり、駆動ハウジング４４に対して対称的に配置することができる。これに対応して、２つのポンプハウジング１８は、１つの同じ押し出し部品から形成される。

駆動ハウジング４４に対する２つのポンプハウジングの固定は、押し出しによる縦溝４５と、対応する断面嵌合突起４６とを用いて行われる。さらに、ピン接続、ネジ結合、または接着結合を（それぞれ単独でまたは組み合わせて）用いてもよい。

ポンプハウジング１８について選択された構造は、最も単純な方法でポンプ回転軸方向におけるポンプ室２５の異なる長さを実現することを可能とする。それにより、ポンプ室２５の幾何学形状を種々の要求に適用するように、これも最も単純な形態で予め設定できる。ここで、ポンプ室形状はできるだけ正方形であることが好ましい。すなわち、ポンプピストンの直径が回転軸５の方向におけるポンプ室２５の長さにほぼ相当する。

さらに、吸引接続部品または吐出接続部品等のアクセサリ部品を、回転軸方向の前方端及び／または後方端に設けてもよい。このようなアクセサリは、図示の例では割れ目として形成されたポンプハウジングと駆動ハウジングの間の中間空間に嵌合するような形態で一体化することもできる。

これらのポンプは、それ自体分離したハウジングを有してもよい。その後それらは図示のような全体ハウジングに組み立てられる。

材料の選択に関して、ポンプピストンとポンプハウジングとが同じ材料からなるように設ける。異なる材料とする場合は、ポンプピストンの材料が、ポンプハウジングの材料よりも小さい膨張係数をもつようにする。

図１９及び図２０は、入口バルブと出口バルブのさらに別の例を示す。

図１９の例では、出口バルブが、ハウジング分割壁６の内側に設けられたバルブフラップ４７と、ハウジング分割壁６または７に設けられた孔（ここでは特徴的な孔）とを具備するだけである。多数の個々の孔４８が出口の領域に形成されることにより、ハウジング分割壁はバルブフラップ４７を支持する働きをする。このバルブフラップは非常に柔軟でもよく、負圧下でも過度な力で出口孔の方へ押し付けられない。

原理的に、同じ形態が入口バルブについても可能である。ここで、バルブフラップが載置される凹部を外壁に形成することが好ましい。これは、バルブフラップと外側表面の間の外壁内においてできるだけ平坦な変位を維持するためである。

図２２は、図１９の断面図である。一方のバルブフラップ４７が吐出位置にあり、他方のバルブフラップ４７がシールされた形態で内壁に対して当接している。

図２０の例では、ボールバルブにより実施している。図２１の例もそうであるが、出口バルブと入口バルブとが組み合わされたバルブとして形成されていることが重要である。入口バルブの吸入位置は、出口バルブのシール位置と速やかに連動され、その逆も同様である。ここでは閉鎖ボール５３である動作要素は、入口バルブとしての動作要素と、出口バルブとしての動作要素の双方を兼ねている。

図２０の例では、ガス供給ライン（図示せず）及びガス放出ラインと接続された開口５０を具備するケージ４９を設けている。ケージ４９は、ハウジング分割壁６または７に取り付けられており、周囲シールフランジ５１、５２を具備する。これは、例えばゴムやエラストマー等のシール材料で内側すなわちボール側を適切に覆ってもよい。また、ケージ４９がこのような材料で一体的に形成されてもよい。ケージ４９内に閉鎖ボール５３が閉じ込められている。受ける圧力に依存して、ボールはその対応するシール位置へと移動する。ケージはハウジング分割壁６、７の間に延在してそれらを横方向に接続している。

ここで開示されたバルブは、起動すなわち変位させるために必要な圧力差が非常に小さくてよいことが明らかである。これらのバルブは付勢がなくても、すなわち実質的な付勢がなくとも動作する。このことは、従来技術とは相違して、ここに開示されたポンプすなわちコンプレッサーが好適には小さい圧力差で動作することを意味する。少なくとも大量のフローの場合は重要なことである。圧力差は、０．１barまたはその数倍程度の範囲でよい。

図２１及び図２４は、出口バルブと入口バルブが同時に動作する図２２の例に相当するバルブを再び示している。特徴的な２つのバルブプレート５４、５５を有し、これらは図示の例では棒形状の連結部５６により互いに連結されており、好適には剛結合で連結されている。連結部５６は、ハウジング分割壁６、７に対して横方向に延在する。バルブプレートの内側、すなわち少なくともハウジング分割壁６、７の間において、連結部５６はバネ部材により垂下されている。その結果、入口バルブと出口バルブの双方が開く位置である中央位置に配置される。この手段により、入口バルブまたは出口バルブの閉鎖位置へと引き寄せられることもできる。

別の例としてまたはこれに付加して、単なる管状ガイドを設けてもよい。図示の例から離れて、特に、バルブプレート５４または５５のいずれかがシール位置でハウジング分割壁６、７の内側に当接するのに好適である。

図２５及び図２６は、ポンプピストンが第１のハウジング５７として示した別個のハウジング内で稼働し、その部分が外側ハウジング５８内に収容されているだけでなく、各ハウジング５７もまたハウジング５８に対してそれぞれ回転可能に収容され、図２６に示したクランク駆動手段を用いて各ハウジング５７がポンプピストンを駆動する同じ駆動手段により運動させられることが好適である。その運動はポンプピストンの場合と逆である。この結果、一方の反転位置から他方の反転位置へのポンプピストンの絶対的な運動を、（同じ吐出量において）例えば半分にすることができる。

この実施例では、ハウジング５８もまた図１８と同様に複数部品形態で構成できる。

全ての開示された特徴は（それら自体）本発明に関連する。関連し添付された優先権書類の開示内容もまた、本願のクレームにこれらの書類に記載の特徴を包含させる目的でその全ての開示を個々に包含するものとする。

第１の実施形態のポンプの概略平面図である。 互いに連結された２つのポンプピストンの概略斜視図である。 駆動手段により同時に駆動される２つのポンプの概略図である。 駆動手段上にフランジ状に装着されたクランクシャフトの概略図である。 ハウジングに対するポンプピストンのシールの詳細図である。 ハウジングに対するポンプピストンのシールの詳細図である。 ハウジングに対するポンプピストンのバルブの詳細図である。 出口バルブを具備するハウジング分割壁の構成図である。 別の実施例の部分図である。 入口バルブと出口バルブを内蔵するハウジング分割壁の斜視図である。 図９のハウジング分割壁の展開斜視図である。 出口バルブを具備するハウジング分割壁の別の実施例を具備するポンプハウジングの縦断面図である。 ハウジング分割壁内に設置された出口バルブを具備するポンプ室領域を示す詳細斜視図である。 出口バルブと連係する開動突起を具備するポンプピストンの、別の実施例の図１２に相当する詳細斜視図である。 ギャップシールの別の実施例についての図４に相当する詳細図である。 図１４のシール構造についての、図５に相当する詳細図である。 ポンプの断面図である。 背面側から見た図１６のポンプの図である。 別個のポンプハウジングを両側に配置した駆動ハウジングの斜視図である。 入口バルブと出口バルブのさらに別の実施例におけるバルブ部品の部分図である。 入口バルブと出口バルブのさらに別の実施例におけるバルブ部品の部分図である。 入口バルブと出口バルブのさらに別の実施例におけるバルブ部品の部分図である。 図１９の断面図である。 図２０の断面図である。 図２１の断面図である。 全体ハウジング内にポンプハウジングが別個に形成された別の実施例の、図１７に相当する図である。 ポンプハウジングに作用するクランク駆動手段を示す、図２５の実施例の別の図である。

Claims (36)

1. 真空ポンプまたはコンプレッサ等のポンプ(1)において、
   円周経路上を運動する少なくとも１つのポンプピストン(2,3)と、ポンプハウジング(18)とを有し、
   前記ポンプピストン(2,3)が剛結合にて１または複数の他のポンプピストン(2,3)と連結されて２つの反転位置を具備する運動経路上を回転軸(5)に対して振動形態で運動し、
   圧縮または加圧された媒体が出口バルブ(8)を経て吐出され、かつ、
   一方の反転位置から他方の反転位置への運動の途中において入口バルブ(9)が開かれ、その後、圧力上昇過程において前記媒体が前記ポンプピストン(2,3)の加圧側において吐出され、そして前記ポンプピストン(2,3)の吸引側において取り入れられる、ポンプ。
2. 前記入口バルブ(9)が、一方の反転位置から他方の反転位置への運動の途中において通過される、請求項１に記載のポンプ。
3. ポンプ室が、前記ポンプピストンに対して固定されて回転する内壁を径方向内側に形成されている、請求項１または２に記載のポンプ。
4. 前記ポンプ室の径方向外側を取り囲む外側の前記ハウジングの壁が固定された形態で形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ。
5. 前記ポンプ室の径方向外側を取り囲む外側の前記ハウジングの壁が可動的である、請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ。
6. 前記入口バルブ(9)が、前記ポンプ室の床部及び／または前記ポンプ室の天井部及び／または外側の前記ハウジングの壁及び／またはハウジング分割壁に形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のポンプ。
7. 前記ポンプ室が、前記ポンプピストン(2,3)の運動方向において、固定されたハウジング分割壁により囲まれている、請求項１〜６のいずれかに記載のポンプ。
8. 前記出口バルブ(8)がチェックバルブで形成されている、請求項１〜７のいずれかに記載のポンプ。
9. 前記出口バルブ(8)が、前記ハウジング分割壁及び／または前記ポンプ室の床部及び／または前記ポンプ室の天井部及び／または外側の前記ハウジングの壁に形成されている、請求項１〜８のいずれかに記載のポンプ。
10. 前記ポンプが電気モータにより駆動される、請求項１〜９のいずれかに記載のポンプ。
11. 前記ポンプがステッピングモータにより駆動される、請求項１〜１０のいずれかに記載のポンプ。
12. 前記ポンプが電磁的に振動する部品により駆動される、請求項１〜１１のいずれかに記載のポンプ。
13. 前記駆動手段がクランクシャフトを設けられている、請求項１〜１２のいずれかに記載のポンプ。
14. 前記駆動手段が同じクランクシャフトを用いて連結された２つまたはそれ以上のポンプに対して作用する、請求項１〜１３のいずれかに記載のポンプ。
15. 同じクランクシャフトを用いて駆動される２つのポンプ(1)を有する場合に、それらのポンプが互いに逆方向に運動する、請求項１〜１４のいずれかに記載のポンプ。
16. 前記入口バルブ(9)及び前記出口バルブ(8)が前記運動経路の同じ端部領域に設けられる、請求項１〜１５のいずれかに記載のポンプ。
17. 前記入口バルブ(9)及び前記出口バルブ(8)が同じ前記ハウジング分割壁(6,7)に設けられる、請求項１〜１６のいずれかに記載のポンプ。
18. 前記入口バルブ(9)及び／または前記出口バルブ(8)が型抜きまたは曲げ加工された金属板部品から形成され、バルブ孔(21,22)と連係する閉鎖プレート(27)と、結合用曲出部分(28)とを具備する、請求項１〜１７のいずれかに記載のポンプ。
19. 前記閉鎖プレートが、同じ直径をもつ前記曲出部分(28)と一体化されている、請求項１〜１８のいずれかに記載のポンプ。
20. 前記入口バルブ(9)及び／または前記出口バルブ(8)が、互いに共通面内で一体化されている閉鎖プレート(27)と曲出部分(28)とを具備する、請求項１〜１９のいずれかに記載のポンプ。
21. 前記入口バルブ(9)及び／または前記出口バルブ(8)が装着脚(29)を具備し、該装着脚がクランプ方式で装着される、請求項１〜２０のいずれかに記載のポンプ。
22. 前記装着脚(29)が、互いに共通面内で前記曲出部分と一体化されている、請求項１〜２１のいずれかに記載のポンプ。
23. 前記閉鎖プレート(27)が支持体(31)上に載置され、該支持体が前記バルブと関係する前記ハウジング分割壁の間にクランプ方式で装着される、請求項１〜２２のいずれかに記載のポンプ。
24. 前記クランプ方式の装着がクランプ部品(37)を用いて行われる、請求項１〜２３のいずれかに記載のポンプ。
25. 前記クランプ方式の装着が加圧部品(35)を用いて行われる、請求項１〜２４のいずれかに記載のポンプ。
26. 前記入口バルブ(9)及び／または前記出口バルブ(8)が、前記ポンプピストン(2,3)の回転軸に平行に縦方向に延在する、請求項１〜２５のいずれかに記載のポンプ。
27. 複数の出口バルブ(8)が前記回転軸の方向に平行に一列に設けられる、請求項１〜２６のいずれかに記載のポンプ。
28. 前記ポンプピストン(2,3)が、前記出口バルブ(8)のトリガーとなるべく該出口バルブ(8)と連係する開動突起(40)を具備する、請求項１〜２７のいずれかに記載のポンプ。
29. 前記ポンプピストン(2,3)の対応する端面から突出する前記開動突起が、押しロッドとして形成される、請求項１〜２８のいずれかに記載のポンプ。
30. 前記ポンプ(1)が４つまたはそれ以上の２の倍数のポンプピストン(2,3)を有し、そのうち２つまたはそれ以上がそれぞれ共通円周経路上を運動する、請求項１〜２９のいずれかに記載のポンプ。
31. 共通円周経路上を運動する２つのポンプピストン(2,3)がそれぞれ別個のポンプハウジング(18)内に設けられている、請求項１〜３０のいずれかに記載のポンプ。
32. 前記４つのポンプピストン(2,3)のために共通駆動手段が設けられ、該駆動手段が、前記ポンプハウジング(18)とは別個の駆動ハウジング(44)内に設けられている、請求項１〜３１のいずれかに記載のポンプ。
33. 前記駆動ハウジング(44)が前記ポンプハウジング(18)同士の間に設けられている、請求項１〜３２のいずれかに記載のポンプ。
34. 複数のポンプハウジング(18)を設ける場合、該複数のポンプハウジング(18)が互いに交換可能であるように同形状で形成される、請求項１〜３３のいずれかに記載のポンプ。
35. 前記ポンプピストン(2,3)及び／またはポンプハウジング(18)が関係する運動ギャップの表面領域をコーティングされる、請求項１〜３４のいずれかに記載のポンプ。
36. 前記コーティングが詰め物である、請求項１〜３５のいずれかに記載のポンプ。

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