JP2010209732A

JP2010209732A - 一軸偏心ねじポンプ

Info

Publication number: JP2010209732A
Application number: JP2009054803A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Hayashimoto; 和智林元; Hideaki Sakamoto; 秀章坂本
Original assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP5356868B2

Abstract

【課題】軸受の潤滑性能を維持しつつ、高圧側から低圧側への液漏れによる圧送性能の低下を抑制し得る一軸偏心ねじポンプを提供する。
【解決手段】この一軸偏心ねじポンプ１は、駆動軸３に直結された雄ねじ状のロータ２が回転しつつステータ４の軸心に対して偏心運動を行うことによって流体を吸入側から吐出側へ圧送するものであって、自己潤滑軸受５、６とステータ４との間の位置に軸方向に沿って形成された連通路２０を備え、この連通路２０は、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないようにする分断部２２を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば食料原料や、化学原料、下水汚泥などの粘性の高い流体等の圧送に用いられる一軸偏心ねじポンプに関する。

この種の一軸偏心ねじポンプとしては、雌ねじ状の内面をもつ固定されたステータに雄ねじ状のロータを内装し、そのロータを、ユニバーサルジョイントを介して駆動軸に連結したものがある（例えば特許文献１の第１図参照）。この一軸偏心ねじポンプによれば、その駆動軸を回転させることにより、ロータが回転しつつステータの軸心に対して偏心運動を行うことによって流体を吸入側から吐出側へ圧送することができる。

しかし、上記ユニバーサルジョイントを用いた一軸偏心ねじポンプでは、ステータが固定され、ロータが大きな反力を受けながら回転することになるので、ステータ内面に摩耗が生じ易い。また、ユニバーサルジョイント部分には圧送流体が付着しやすく、さらに、ユニバーサルジョイントのデッドスペースを洗浄するためには、ユニバーサルジョイントを分解しなければその洗浄が困難である。

そこで、ユニバーサルジョイントを介さずに、駆動軸に直結された雄ねじ状のロータと、軸受を介して回転可能に支承されるとともにその回転軸線がロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備える一軸偏心ねじポンプが開発されてきた（例えば特許文献１の第３図、ないし特許文献２の第１図参照）。

特開昭５９−１５３９９２号公報特開昭５０−４９７０７号公報

しかしながら、この種の一軸偏心ねじポンプでは、吸込側に比べて吐出側が高圧となるため、低圧となる吸込側において吐出側からの逆流が生じ、この逆流からの液漏れにより圧送性能の低下が生じる懸念がある。この点に対し、例えば特許文献１（第３図）に開示される一軸偏心ねじポンプは、ステータの両端を比較的に小面積で支持する軸受構造を有するだけであり、また、例えば特許文献２（第１図）に開示される一軸偏心ねじポンプについても、ステータを支持する軸受として通常の玉軸受を用いてステータの両端を支持するだけなので、高圧側から低圧側への液漏れによる圧送性能の低下を抑制する上で未だ検討の余地が残されている。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、軸受の潤滑性能を維持しつつ、高圧側から低圧側への液漏れによる圧送性能の低下を抑制し得る一軸偏心ねじポンプを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、駆動軸に直結された雄ねじ状のロータと、すべり軸受として自己潤滑軸受または水中軸受を介して回転可能に支承されるとともにその回転軸線が前記ロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備え、前記ロータが回転しつつ前記ステータの軸心に対して偏心運動を行うことによって流体を吸入側から吐出側へ圧送する一軸偏心ねじポンプであって、前記すべり軸受とステータとの間の位置に、軸方向に沿って形成された連通路を備え、当該連通路は、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないように分断する分断部を有することを特徴としている。

ここで、前記連通路は、前記すべり軸受に複数条形成されており、隣り合う連通路相互の分断部は、軸方向の位置が互いに異なる位置に設けられていることは好ましい。

本発明に係る一軸偏心ねじポンプによれば、すべり軸受とステータとの間の位置に、軸方向に沿って形成された連通路を備えており、この連通路は、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないように分断する分断部を有するので、軸受の潤滑性能を維持しつつ、高圧側から低圧側への液漏れによる圧送性能の低下を抑制することができる。

本発明に係る一軸偏心ねじポンプの一実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面図にて図示している。図１に示す一軸偏心ねじポンプの自己潤滑軸受の説明図であり、同図（ａ）はその軸線を含む断面図、同図（ｂ）は正面図である。図２に示す自己潤滑軸受の変形例である。連通路に分断部を形成しない場合の一軸偏心ねじポンプの比較例を示す図である。連通路に分断部を形成しない場合の自己潤滑軸受の比較例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプの一実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面図にて図示している。
図１に示すように、この一軸偏心ねじポンプ１は、不図示のモータが収容されるブラケット１１を有しており、このブラケット１１には、モータの駆動軸３側の面にハウジング７が装着されている。そして、このハウジング７内に、雄ねじ状のロータ２と、雌ねじ状の内面をもつステータ４とを備えて構成されている。

ロータ２は、先端側の螺旋部２ａと、直線状の基端部２ｂとから構成されている。基端部２ｂは、ユニバーサルジョイントを用いることなくモータ１０の駆動軸３に直結されている。一方、螺旋部２ａは、自身の回転軸線Ｌ２に対して偏心した長円形断面を有しており、この螺旋部２ａが、雌ねじ状の内面を形成したステータ４に内装されている。そして、このステータ４の回転軸線Ｌ１に対して、上記ロータ２の回転軸線Ｌ２は、所定の偏心量Ｅだけ偏心するように配置されている。なお、ステータ４の雌ねじ状のピッチは螺旋部２ａの２倍である。

そして、この一軸偏心ねじポンプ１は、モータの駆動軸３によってロータ２を回転させると、ロータ２はその回転軸線Ｌ２を中心として回転し、ロータ２の螺旋部２ａの動きに伴ってステータ１もその回転軸線Ｌ１を中心としてロータ２の回転と同期して従動回転することにより、圧送流体を吸込口８から吐出口９へ圧送可能になっている。
ここで、上記ステータ４は、その両端が、すべり軸受としての、円環状の自己潤滑軸受５および自己潤滑軸受６を介して、ハウジング７内に回転自在に支承されている。このハウジング７は、吸込側（同図右側）から順に、吸込部７ａ、本体部７ｂおよび吐出部７ｃを備えて構成されている。そして、このハウジング７の吸込部７ａには圧送流体の吸込口８が形成されており、また、吐出部７ｃには圧送流体の吐出口９が形成されている。なお、ハウジング７を構成する吸込部７ａおよび本体部７ｂの内周面には、凹の段部７ｔがそれぞれ形成されている。また、上記各ステータ４の外周面にも、両端部に凹の段部４ｔがそれぞれ形成されており、これら凹の段部７ｔおよび４ｔによって、上記の自己潤滑軸受５、６の軸方向への移動が拘束されるようになっている。

また、この一軸偏心ねじポンプ１は、各自己潤滑軸受５、６とステータ４との間の摺動部に、軸方向に沿って４条の連通路２０が設けられている。ここで、この連通路２０は、ステータ４および自己潤滑軸受５、６の少なくとも一方に溝等を設けて構成することができるが、本実施形態の例では、自己潤滑軸受５、６の内周面およびステータ４側の互いに対向する端面に略Ｌ字状の溝を形成することによって連通路２０としている。また、本実施形態の例では、ハウジング７の本体部７ｂの内周面に拡径部２１を形成している。この拡径部２１は、上記二つの自己潤滑軸受５、６の連通路２０相互を連通させるように形成されており、これにより、各自己潤滑軸受５、６の連通路２０相互間の連通状態をより安定させている。

ここで、この自己潤滑軸受５、６の４条の各連通路２０は、一軸偏心ねじポンプ１の吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないように分断する分断部２２を有して形成されている。
詳しくは、図２に示すように、各自己潤滑軸受５、６の連通路２０は、各自己潤滑軸受５、６の内周面に、且つその周方向の４箇所に等配されている。そして、隣り合う連通路２０相互の分断部２２は、軸方向で異なる位置に設けられている（なお、図１に示す自己潤滑軸受５、６は、相互の周方向の位相が９０度ずれた位置を図示している）。つまり、図２（ｂ）において、上下二つの連通路２０Ａは、各自己潤滑軸受５、６の内周面の端部まで溝が形成されておらず（同図（ａ）参照）、当該溝が形成されていない端部２０ａの部分が分断部２２になっている。一方、左右二つの連通路２０Ｂは、各自己潤滑軸受５、６の内周面の途中部分（Ｌ字状に折れる角の近傍）２０ｂに溝が形成されておらず、当該溝が形成されていない途中部分２０ｂが分断部２２になっている。

次に、この一軸偏心ねじポンプの作用・効果について説明する。
上述したように、この一軸偏心ねじポンプ１は、駆動軸３に直結された雄ねじ状のロータ２と、自己潤滑軸受５、６を介して回転可能に支承されるとともに回転軸線Ｌ１がロータ２の回転軸線Ｌ２に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータ４とを備え、自己潤滑軸受５、６によってステータ４を支持しているので、ステータ４の両端を比較的に広い面積で支持することができる。そのため、この一軸偏心ねじポンプ１の構造であれば、例えば上述したユニバーサルジョイントを用いた一軸偏心ねじポンプに比べて、圧送流体の液質に対する制限が少ないため、様々な液を圧送可能である。

ここで、仮に各自己潤滑軸受５、６の連通路２０に対し、上述した分断部２２を設けない連通路を想定すれば、図４および図５に示すように、各自己潤滑軸受１０５、１０６の連通路１２０によって吐出側から吐出側までが相互に連通して形成されることになる。したがって、このように構成した場合には、軸受の潤滑性能を維持する上では好適なものの、高圧となる吐出側から低圧となる吸込側への液漏れによる圧送性能の低下が生じることになる。

これに対し、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１によれば、各連通路２０は、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないようにする分断部２２をそれぞれ有するので、これにより、ステータ４の支承部分での逆流防止構造が構成される。したがって、軸受の潤滑性能を維持しつつ、高圧となる吐出側から低圧となる吸込側への液漏れによる圧送性能の低下を抑制することができる。

なお、本発明に係る一軸偏心ねじポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態の例では、すべり軸受の例として自己潤滑軸受５、６を用いた例で説明したが、これに限らず、例えばすべり軸受として、軸受部に異物の混入を防ぐ手立てを講じて潤滑液を供給すれば、セラミックス軸受やゴム軸受等の水中軸受も使用できる。

また、上記実施形態の例では、連通路２０が各自己潤滑軸受５、６に４条形成されており、さらに、各連通路２０は、自己潤滑軸受５、６の内周面に形成され且つその周方向の４箇所に等配されており、隣り合う連通路２０相互の分断部２２は、軸方向で異なる位置に設けられている例で説明したが、これに限らず、連通路２０は、自己潤滑軸受５、６の内周面の少なくとも一箇所に形成してよいし、また、複数条設ける場合でも必ずしも等配形成する必要はない。

しかし、軸受の潤滑状態を良好とする上では、複数箇所に連通路２０を形成することが好ましく、また、複数条の連通路２０を形成する場合において、隣接する連通路２０同士の分断部２２が、互いに軸方向で異なる位置に形成されていれば、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないようにする上で好適である。
また、例えば、上記実施形態では、各連通路２０の分断部２２を、自己潤滑軸受５、６の内周面に形成している例で説明したが、これに限らず、分断部２２は、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないように設けられていれば、他の部位に形成してもよい。

例えば図３に変形例を示す。
同図に示すように、この例では、Ｌ字状をなす連通路２０のうち上下二つの連通路２０Ａについて、自己潤滑軸受５、６の端面部分に位置する箇所２０ｃにも分断部２２を設けた例である。このような構成であっても、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないようにすることが可能であり、その潤滑状態を改善しつつ、吐出側から吸込側への液漏れによる圧送性能の低下を抑制する対策として好適である。

１一軸偏心ねじポンプ
２ロータ
３駆動軸
４ステータ
５自己潤滑軸受
６自己潤滑軸受
７ハウジング
８吸込口
９吐出口
１１ブラケット
１６シール部材
２０連通路
２１拡径部（連通路）
２２分断部

Claims

駆動軸に直結された雄ねじ状のロータと、すべり軸受として自己潤滑軸受または水中軸受を介して回転可能に支承されるとともにその回転軸線が前記ロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備え、前記ロータが回転しつつ前記ステータの軸心に対して偏心運動を行うことによって流体を吸入側から吐出側へ圧送する一軸偏心ねじポンプであって、
前記すべり軸受とステータとの間の位置に、軸方向に沿って形成された連通路を備え、当該連通路は、吸入側と吐出側とを直接の連通状態とならないように分断する分断部を有することを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。
前記連通路は、前記すべり軸受に複数条形成されており、隣り合う連通路相互の分断部は、軸方向の位置が互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。