JP3764438B2 - ベーンポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高粘度の被送流体を送り出すベーンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、先行技術のベーンポンプ１の構成を示す断面図であり、図４はカバー１６を取り外した状態のベーンポンプ１の左側面図である。流体出入口７，８が形成されるケーシング２の内部に、ロータ３のロータ本体１９が回転軸線２２まわりに回転自在に配設される。ロータ３の軸部１８には、ロータ３の回転軸線２２と同軸に、回転軸４の軸線方向一端部（図３の左方）が挿入されて結合される。また、ロータ３のロータ本体１９には、軸線２２を交点として直交する２本のベーン溝２０が形成され、各ベーン溝２０にはベーン１２がそれぞれ装着される。
【０００３】
ロータ３の軸部１８は、ハウジング６内に収納され、ブッシュ１３，２３を介して、回転自在に軸支される。このハウジング６は、ケーシング２とブラケット５との間に設けられて相互に固定され、ハウジング６の軸線方向他端部２４は、ブラケット５内に収納される。ブラケット５は、回転軸４の軸線方向他方（図３の右方）に設けられる一対の軸受１１を介して、回転軸４を回転自在に軸支する。ハウジング６の他端部２４と回転軸４との間には、複数のグランドパッキング１４が嵌挿されてシールされ、このグランドパッキング１４は、グランド押え１５によって押し止めされる。グランドパッキング１４の内周面は、回転軸４と相互に当接する。
【０００４】
上記のように構成されるベーンポンプ１は、回転軸４が軸線２２まわりに回転すると、ロータ本体１９がケーシング２内で回転する。すると、２枚のベーン１２は、それぞれベーン溝２０を摺動しながら、ケーシング２の内周面に接した状態で回転し、一方の流体出入口７から供給された、たとえばオカラ、ソーセージの原料またはポテトサラダなどの高粘度の被送流体を他方の流体出入口８まで送り出す（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７３１１２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ベーンポンプ１が送り出す被送流体は、高粘度であるため、この被送流体が送り出されるとき、被送流体の抵抗によって、ベーン１２およびロータ３には大きな荷重が作用する。回転軸４は、軸受１１を介してブラケット５に確実に支持されるけれども、軸受１１による回転軸４の支持位置２５と、ロータ３に大きな荷重が作用する作用位置２６との間の距離Ａ１が長くなると、ロータ３に荷重が作用したとき、この荷重に耐えるために少なくともロータ３の軸部１８は、ハウジング６に軸支される必要がある。
【０００７】
先行技術のベーンポンプ１では、軸部１８をブッシュ１３，２３を介してハウジング６に軸支し、さらに軸部１８よりも軸線方向他方側（図３の右方）をグランドパッキング１４によって確実にシールする必要がある。このように、軸部１８よりも軸線方向他方側でシールすると、回転軸４が長くなる。したがって前述の作用位置２６と支持位置２５との距離Ａ１が長くなってしまう。
【０００８】
また、ハウジング６内を回転軸４が挿通する構成であるため、ハウジング６の厚みのために、回転軸４を太くすることができず、また、回転軸４を太くすると、装置全体が大型化してしまう。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、コンパクトで、大きな吐出圧力に耐えるベーンポンプを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸線まわりに回転する回転軸と、回転軸が挿通され、軸受を介して回転軸を回転自在に軸支するブラケットと、流体吸入口および流体吐出口を有するケーシングと、回転軸に結合され、ケーシング内部に回転自在に配設されるロータと、ロータに設けられるベーンとを含み、回転軸を回転駆動することによって、流体吸入口からケーシング内部に供給された被送流体を流体吐出口まで送り出すベーンポンプにおいて、
前記ブラケットの軸線方向一端面と前記ケーシングの軸線方向他端面とが突き合わされて接合され、この接合部の内側に短円筒状のシール保持部材が装着され、このシール保持部材に環状のシール部材が保持され、このシール部材の内側に前記回転軸とロータとの結合部を挿入して、ケーシング内部の被送流体の漏れを防止することを特徴とするベーンポンプである。
【００１１】
本発明に従えば、上記のように構成することによって、ブラケットとケーシングとの接合部の内側で、シール部材がケーシング内部の被送流体の漏れを防止する。環状のシール部材の内側には、回転軸とロータとの結合部が配置され、このシール部材の内周面は、ロータに当接する。
【００１２】
したがって、従来技術のベーンポンプのように、ロータの軸線方向他方側にシール部材を設け、回転軸にシール部材の内周面を当接させる構成と比較して、回転軸を短くして、ロータと軸受との距離を短くすることができる。つまり、軸受を介して回転軸を支持する支持位置と、ロータに荷重が作用する作用位置との間の距離を短くすることができるので、ロータの軸ぶれがより生じにくくなる。これによって、従来技術のベーンポンプに設けられている回転軸を軸支するハウジングを省略することができ、このハウジングに保持されるブッシュを省略することができる。
【００１３】
このように回転軸を短くすることによって、ベーンポンプの軸線方向の長さを短くして、ベーンポンプをコンパクトに構成することができる。また、ハウジングを省略することによって、ベーンポンプを大型化することなく回転軸を太くすることができる。このように回転軸を太くすると、先行技術と同等あるいは以下のコンパクトな構成のベーンポンプであっても、大きな回転トルクをとることができ、先行技術のベーンポンプよりも大きな吐出圧力に耐えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のベーンポンプ３１を示す断面図であり、図２はカバー４６を取り外した状態のベーンポンプ３１の左側面図である。本発明のベーンポンプ３１は、オカラ、ソーセージの原料またはポテトサラダなどの高粘度の被送流体の輸送に特に好適に使用される。
【００１５】
ベーンポンプ３１は、回転軸線５２まわりに、図１の左方から見て右または左方向に回転駆動される回転軸３４と、軸線方向一方（図１の左方）に配置されるケーシング３２と、軸線方向他方（図１の右方）に配置されるブラケット３５と、ケーシング３２内に回転自在に配設されるロータ３３と、ロータ３３に設けられる２枚のベーン４２と、ブラケット３５に取付けられる一対の軸受４１ａ，４１ｂと、シール部材である円環状のグランドパッキング４４と、シール保持部材である短円筒状のスタッフィングボックス４３と、短円筒状のグランド押え４５とを含んで構成される。なお、上記軸線方向とは、回転軸線５２に沿う方向であり、図１の左右方向である。
【００１６】
本実施の形態のベーンポンプ３１では、前記回転軸３４が、図１の左方から見て右方向に回転駆動される場合について述べる。
【００１７】
回転軸３４の軸線方向両端部の外周面には、軸線方向に延びるキー溝６８，７８が形成される。この回転軸３４の軸線方向他端部（図１の右方）３４Ｂは、たとえば、モータなどの駆動装置８５に、キー止めされて相互に回り止めされた状態で取付けられる。
【００１８】
ケーシング３２には、上方および側方のそれぞれに臨んで開口する２つの流体出入口３７が形成される。回転軸３４の回転方向によって、前記流体出入口３７のうちの一方が、所定の被移送体が供給される流体吸入口となり、他方が流体吸入口から吸入される被移送体を吐出する流体吐出口となる。
【００１９】
本実施の形態のベーンポンプ３１では、図１の左方から見て右方向、つまり図２に示す矢符８９の方向にロータ３３が回転するので、ケーシング３２の上方に臨んで開口する流体出入口３７が流体吸入口３７Ａとなり、ケーシング３２の側方に臨んで形成される流体出入口３７が流体吐出口３７Ｂとなる。
【００２０】
被送流体は、流体吸入口３７Ａからケーシング３２内部に投入され、流体吐出口３７Ｂから排出される。ケーシング３２の内部には、回転軸線５２と同軸に、ロータ３３のロータ本体４９が回転自在に配設される。
【００２１】
ロータ３３は、ケーシング３２内に偏心して配設される短円柱状のロータ本体４９と、このロータ本体４９から同軸に、段差を介して連なる短円柱状の軸受け部４７および軸部４８とが、一体的に形成されて成る。軸部４８には、回転軸線５２と同軸に、軸部４８の軸線方向他端面６６から軸線方向一方に延びる嵌合孔５３が形成され、この嵌合孔５３に臨む内周面には、軸線方向に延びるキー溝５４が形成される。また、ロータ本体４９には、回転軸線５２を交点として直交する２本のベーン溝５０が形成され、各ベーン溝５０の交差部と、前記嵌合孔５３とは、連通孔５１を介して連通する。上記嵌合孔５３に、回転軸３４の軸線方向一端部３４Ａが挿入され、回転軸３４の軸線方向一端部３４Ａのキー溝６８および軸部４８のキー溝５４にキー４０を嵌め込んで相互に回り止めした状態で、連通孔５１に挿通されるボルト６９によって回転軸３４とロータ３３とは相互に着脱自在に結合される。
【００２２】
図２に示すように、ロータ本体４９の各ベーン溝５０には、各ベーン４２がそれぞれ組子状に組合わされた状態で、ロータ本体４９の直径線方向に沿ってそれぞれ変位自在に装着される。
【００２３】
再び図１を参照して、ケーシング３２の軸線方向一端部３２Ａの開口端は、Ｏリング６３を介してカバー４６によって塞がれる。カバー４６は、複数本（本実施の形態では１２本）のボルト１００によってケーシング３２に固定される。このＯリング６３は、ケーシング３２内の被送流体が軸線方向一方側（図１の左方）に漏れることを防止する。
【００２４】
ブラケット３５は、中空でロータ３３側、つまり軸線方向一方側から順に３つの第１〜第３隔壁７１〜７３を有し、第１隔壁７１と第２隔壁７２との間には、外部に開放する空間７４を有する。第１隔壁７１には、スタッフィングボックス４３が挿通される挿通孔１０１が形成され、スタッフィングボックス４３は、空間７４内に突出する。
【００２５】
スタッフィングボックス４３は、内径がロータ３３の軸部４８の外径よりも大きい円筒部８１と、この円筒部８１に軸線方向一端部８１Ａに連なり、円筒部８１よりも半径方向外方に張り出したフランジ部７９とが一体的に形成されて成る。上記フランジ部７９は、ケーシング３２とブラケット３５との接合部８８に形成される嵌合凹所７７に嵌挿され、円筒部８１はその外周面がブラケット３５の第１隔壁７１に当接した状態で、ブラケット３５内の空間７４に突出する。このスタッフィングボックス４３の内部に、ロータ３３と回転軸３４との結合部７０およびロータ３３の軸受け部４７の一部が挿通される。また、フランジ部７９の軸線方向一端面７９Ａには、回転軸線５２を中心とする円環状の切欠きが形成され、この切欠きにＯリング８０が嵌まり込む。このＯリング８０は、ケーシング３２内の被送流体がブラケット３５側に漏れ出すことを防止する。
【００２６】
円筒部８１の内周面と結合部７０の外周面、つまりロータ３３の軸部４８の外周面との間には、紐状のグランドパッキング４４が介在される。このグランドパッキング４４は、軸部４８に巻回され、スタッフィングボックス４３に保持される。グランドパッキング４４は、木綿、麻、石綿、四フッ化エチレン樹脂、炭素繊維、金属線または金属箔などを材料として、これらの材料を単独に、あるいは組合せて撚り合せたり、編んだり、巻いたり、重ね合せたりして紐状に形成されるブレーデッドパッキン、綿状パッキン、金属質パッキンおよび積層パッキンである。また、その断面形状は、正方形、長方形、台形、平行四辺形または円形などである。なお、本実施形態では、グランドパッキング４４として石綿と四フッ化エチレン樹脂とを撚り合せたブレーデッドパッキンが使用される。このグランドパッキング４４は、グランド押え４５によって軸線方向一方に押圧されて、拡径する。
【００２７】
グランド押え４５は、大径部４５Ａと小径部４５Ｂとが一体的に形成されて成り、この小径部４５Ｂがグランドパッキング４４に当接した状態で、複数本のボルト１０１によって、スタッフィングボックス４３の円筒部８１に取付けられる。グランド押え４５によって押圧されて拡径したグランドパッキング４４は、スタッフィングボックス４３の内周面およびロータ３３の軸部４８の外周面に圧接し、これによってケーシング３２内の被送流体がブラケット３５側に漏れ出すことが防止される。
【００２８】
回転軸３４の軸線方向他方は、ブラケット３５の第２，第３隔壁７２，７３に取付けられた一対の軸受４１ａ，４１ｂを介して、ブラケット３５に回転自在に軸支される。一対の軸受４１ａ，４１ｂは、軸線方向に所定の間隔をあけて設けられる。また、ブラケット３５の軸線方向他端面１０２には、軸受４１ａ，４１ｂを保護するベアリングカバー８６がボルト１０３によってブラケット３５に取付けられる。また、第２隔壁７２よりも軸線方向一方には、軸受４１ａ，４１ｂの潤滑油が、回転軸線５２方向一方（図１の左方）に漏れ出すことを防止するオイルシール８７が設けられる。
【００２９】
ブラケット３５の軸線方向一端面１０４と、ケーシング３２の軸線方向他端面１０５とは、相互に突き合わされて、ボルト１０６によって接合される。ブラケット３５とケーシング３２との接合部８８の内側には、ケーシング３２の軸線方向他端部３２の開口端面に形成される円環状の段差１０７とブラケット３５の軸線方向他端面１０５とによって構成される円環状の嵌合凹所７７が形成される。
【００３０】
ケーシング３２の軸線方向他端部３２Ｂの前記円環状の段差１０７と、嵌合凹所７７に嵌合されるフランジ部７９との内側には、ブッシュ１１０が設けられ、このブシュ１１０を介してロータ３３の軸受け部４７が回転自在に軸支される。
【００３１】
上記のようにして、ブラケット３５とケーシング３２との接合部８８の内側で、スタッフィングボックス４３内のグランドパッキング４４がケーシング３２内部の被送流体の漏れを防止する。グランドパッキング４４の内側には、回転軸３４とロータ３３との結合部７０が配置され、このグランドパッキング４４の内周面は、ロータ３３の軸部４８に当接する。
【００３２】
上記のように構成されるベーンポンプ３１では、駆動装置８５がロータ３３を回転軸線５２まわりに回転駆動すると、ロータ３３は、図２の矢符８９に示す方向に回転する。これによって２枚のベーン４２は、それぞれベーン溝５０内をロータ３３の直径線方向に移動しながら、両端部をケーシング３２の内周面１１１に摺接して回転し、流体吸入口３７Ａから取り込まれた被送流体を流体吐出口３７Ｂまで送り出す。
【００３３】
以上のようにベーンポンプ３１は、従来技術のベーンポンプ１のように、ロータ３の軸線方向他方側にグランドパッキング１４を設け、回転軸４にグランドパッキング１４の内周面を当接させてシールする構成と比較して、回転軸３４を短くして、ロータ３３と軸受１１との距離を短くすることができる。つまり、軸受４１ａを介してブラケット３５が回転軸３４を軸支する支持位置８３と、被送流体によってロータ３３に荷重が作用する作用位置８４との間の距離Ａ２が、先行技術の距離Ａ１よりも短くなるので、ロータ３３の軸ぶれがより生じにくくなる。これによって、ロータ３３の軸部４８を支持するブッシュを設けることなく、回転軸３４を軸支することができるので、従来技術のベーンポンプ１に設けられているハウジング６およびブッシュ１３を省略することができる。
【００３４】
このように、ベーンポンプ３１の回転軸線５２方向の長さを短くすることができるので、ベーンポンプ３１をコンパクトに構成し、省スペース化を図ることができる。
【００３５】
さらに、ハウジング６を省略することによって、先行技術のベーンポンプ１と同等あるいは以下のコンパクトな構成で、先行技術のベーンポンプ１よりも回転軸３４を太くすることができる。これによって、回転トルクを大きくとることができるので、先行技術のベーンポンプ１よりもさらに大きな吐出圧力にも耐えることができる。
【００３６】
また、先行技術のベーンポンプ１のハウジング６は、大きく複雑な形状を有しているため、その製造コストは高かったが、本発明のベーンポンプ３１では、ハウジング６に代えて、小さく単純な形状のスタッフィングボックス４３を用いる構成であるので、製造コストは低減する。
【００３７】
さらに、本発明のベーンポンプ３１は、以下の手順によって分解することができる。まずカバー４６とケーシング３２との接合状態を解除する、すなわちボルト１００を取り外して、カバー４６をケーシング３２から取り外す。つぎに、２枚のベーン４２をロータ３３から取り外す。つぎに、ロータ３３と回転軸３４とを締結しているボルト６９を取り外し、ロータ３３を取り外す。つぎに、ケーシング３２とブラケット３５との接合状態を解除する、すなわちケーシング３２とブラケット３５とを締結しているボルト１０６を取り外し、ケーシング３２を取り外す。これによってスタッフィングボックス４３を取り外すことができる。このような手順でベーンポンプ３１を容易に分解することができるので、ベーンポンプ３１の清掃が容易であり、またグランドパッキング４４が摩耗したときの交換作業が先行技術のベーンポンプ１よりも容易となる。また通常は、ロータ３３を取り外せば、ケーシング３２内が空洞となるので、ケーシング３２内を洗浄水によって容易に洗浄することができる。
【００３８】
なお、本発明のベーンポンプ３１の他のシール部材として、グランドパッキング４４に代えてメカニカルシールを用いることもできる。
【００３９】
また、ケーシング３２内にライナを嵌挿し、各ベーン４２が、このライナの内周面に摺接して、回転する構成であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明のベーンポンプによれば、ロータと回転軸との結合部を軸支するハウジングを省略して、回転軸の長さを短く、かつ太くすることができる。これによって、回転トルクを大きくとることができるので、大きな吐出圧力に耐えることができる。また、ハウジングが省略され、かつ回転軸が短くなるので、ベーンポンプをコンパクトにすることができ、省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のベーンポンプ３１を示す断面図である。
【図２】カバー４６を取り外した状態のベーンポンプ３１の左側面図である。
【図３】先行技術のベーンポンプ１を示す断面図である。
【図４】カバー１６を取り外した状態のベーンポンプ１の左側面図である。
【符号の説明】
１，３１ ベーンポンプ
２，３２ ケーシング
３，３３ ロータ
４，３４ 回転軸
５，３５ ブラケット
６ ハウジング
１１，４１ 軸受
１４，４４ グランドパッキング
１５，４５ グランド押え
２２，５２ 回転軸線
２５，８３ 支持位置
２６，８４ 作用位置
４３ スタッフィングボックス
７０ 結合部
８８ 接合部

Claims (1)

1. 回転軸線まわりに回転する回転軸と、回転軸が挿通され、軸受を介して回転軸を回転自在に軸支するブラケットと、流体吸入口および流体吐出口を有するケーシングと、回転軸に結合され、ケーシング内部に回転自在に配設されるロータと、ロータに設けられるベーンとを含み、回転軸を回転駆動することによって、流体吸入口からケーシング内部に供給された被送流体を流体吐出口まで送り出すベーンポンプにおいて、
   前記ブラケットの軸線方向一端面と前記ケーシングの軸線方向他端面とが突き合わされて接合され、この接合部の内側に短円筒状のシール保持部材が装着され、このシール保持部材に環状のシール部材が保持され、このシール部材の内側に前記回転軸とロータとの結合部を挿入して、ケーシング内部の被送流体の漏れを防止することを特徴とするベーンポンプ。

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