JP4599407B2 - スクレーパとスクレーパのガイドを含む回転容積ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、“サインポンプ” （ドイツ、ｌｌｌｓｆｅｌｄ７４３５８にあるＭＡＳＯ Ｐｒｏｃｅｓｓ−Ｐｕｍｐｅｎ ＧｍｂＨ社が、何年もの間、製造販売してきたポンプを“サインポンプ”と称する）で知られる型の回転容積ポンプに関する。

この型のポンプは、起伏した形状（つまり、ディスクの少なくとも一つの前面がディスクの回転軸に垂直な平面を形成せず、回転軸を中心に周方向の道に沿ってたどるとき、ディスクの仮想の中央平面から周期的に変化する距離を備えている）を備えた回転可能なディスクを有している。ディスク、より正確にはロータの半径方向に突出するウェブは、ポンプの周方向に固定されるとともに、ポンプの実質的に軸方向には自由に往復運動するスクレーパと係合し、これによりウェブの軸方向の振動運動に“追従する”。スクレーパの一方つまりポンプの吸い込み側では、“チャンバ”はロータが回転することで開かれ、大きさが徐々に増加する。スクレーパのもう一方つまりポンプの圧力側では、チャンバ内に含まれる物質がスクレーパによって円形の道に沿って動くことを妨害されるので、これらの“チャンバ”の大きさがロータが回転することで徐々に減少する。

この型のポンプは本技術分野で知られている。この型のポンプは広い範囲の用途に適しているが、用途の最も顕著な分野は、食品材料産業、化学やバイオ化学産業、医療産業および化粧品産業における流動性があり、かつ比較的粘性のある物質のポンプ輸送である。ヨーグルト、スープ、ソース、マヨネーズ、フルーツジュース、チーズ材料、チョコレート、塗料、化粧用クリームおよびリップスティック材料は、本技術のポンプの手段で汲み上げることが可能な物質の一部として説明され得る。

サイン型ポンプとサイン型モータ（ポンプのように設計されているが、駆動トルクを発生させる圧力流れを利用している）が様々な構造で知られている。米国特許第３，１５６，１５８号は、サイン型モータを備えた歯科用ドリル装置を開示している。モータのハウジングは、中空の円筒形状である。ステータは、約１８０°の範囲のロータのウェブの外側周方向の面に接するようにハウジング内に位置している。ステータは概ねスリーブ型の形状だが、完全な３６０°の円に延びてはおらず、スロットによりスクレーパを保持するように軸方向に延びる断続スロットを含んでいる。作動流体の漏れに対してモータをシールすることは、ロータウェブ、入口ポートおよび出口ポートから比較的離れた所にあるハウジングの軸方向の端部付近に位置するシールリングによって効果的になされる。

ドイツ、ｌｌｌｓｆｅｌｄ７４３５８にあるＭＡＳＯ Ｐｒｏｃｅｓｓ−Ｐｕｍｐｅｎ ＧｍｂＨ社が、ハウジングの内側周方向に沿って１８０°よりも少し広い範囲に延びるステータを備えたサインポンプを何年間も製造販売してきた。入口チャンバと出口チャンバを形成しているハウジングの部分は、ステータに整列していない。スクレーパは、複雑な支持部材の手段によってハウジング内に支持されている。軸方向に見ると、支持部材は反転したＵ型をなし、ブロック型スクレーパを搭載している。支持部材は、複雑な機械加工を必要とする。

本発明の目的は、比較的簡潔で安価な製造を可能にするサインポンプを提供することである。

本発明によると、回転容積ポンプは、
（ａ）ハウジング（２０）と、
（ａ）前記ハウジング（２０）内に固定されたステータ（４２）と、
（ｃ）シャフト部（８）および起伏のあるディスク形状を備えた半径方向に突出したウェブ（１２）を有するロータと、
（ｄ）所定の半径方向の高さと所定の軸方向の幅を備え、前記ロータの前記突出したウェブ（１２）と係合している噛み合いスロット（１１２）を備えたスクレーパ（１１０）と、
（ｅ）概ね凹型形状を備え、前記ハウジング（２０）内に直接的または間接的に固定されているとともに、前記スクレーパ（１１０）を周方向で固定し、かつ実質的に軸方向に往復運動することを許容する前記スクレーパ（１１０）のガイド（９２）と、
を備えてなり、
（ｆ）前記噛み合いスロット（１１２）に加えて、前記スクレーパ（１１０）は、所定の深さを備え、半径方向外側のエッジ面に沿って延びる第１の溝（１２０）と、各々所定の深さを有し、半径方向に前記スクレーパ（１１０）の一つの前側エッジ面ともう一つの前側エッジ面それぞれに沿って延びる第２の溝（１２４）および第３の溝と、を備え、
前記３つの溝（１２０，１２４）は、前記ガイド（９２）の一部を収容し、前記スクレーパ（１１０）が前記実質的に軸方向に前記往復運動するように設計され、
（ｇ）前記ハウジング（２０）は、前記ステータ（４２）および前記スクレーパ（１１０）と共に、入口ポート（６８）を備えたポンプ（２）の入口チャンバ（１３８）と、出口ポート（７０）を備えた前記ポンプ（２）の出口チャンバ（１４２）と、前記入口チャンバ（１３８）から前記出口チャンバ（１４２）へ延びる通路（１４０）と、を画定し、
前記スクレーパ（１１０）は、前記入口チャンバ（１３８）と前記出口チャンバ（１４２）との間の仕切りを形成し、前記ロータの前記ウェブ（１２）は、前記入口チャンバ（１３８）、前記通路（１４０）、前記出口チャンバ（１４２）および前記スクレーパ（１１０）の前記噛み合いスロット（１１２）を通って回転可能である。

半径方向に突出したウェブ（つまり“起伏のあるディスク”）は、ロータの一体型の部分であり得る。しかし、ディスクは、ロータのシャフト部分と分けて機械加工し、加工後にシャフト部分に固定される部品であることがより望ましい。シャフト部分とディスク部分は、通常は金属で形成されている。

ウェブ面を周方向（半径方向にロータの中心に向かって見るように）にスキャンするとき、ディスクの一つの前面または両方の前面が正確にまたは概ね数学的なサイン曲線に追従することが好ましい。ウェブは、該ウェブの各々の側に２つのチャンバを備え、合計４つのチャンバが３６０°の円周に沿って９０°間隔にあるように、３６０°の“円周”内に２つの完全なサイン曲線の周期を描写することが望ましい。しかし、例えばサイン曲線のカーブの代わりに、一定の半径のカーブを備えたような他の種類の起伏のある形状も可能である。曲率半径は、スクレーパとの共同の作動を促進するのに小さくしすぎない方が良い。

スクレーパの噛み合いスロットは、ウェブが平面でなくともロータのウェブと係合できる形状を有している。結果的に、スクレーパの入口側と出口側の両方およびウェブの両側に湾曲した移行部がある。スロットの半径方向内側の端部では、ウェブのそれぞれの面とディスクのハブの隣接する円筒面との間の湾曲した移行部に適合するスクレーパの半径方向内側の面へ湾曲した移行部がある。

スクレーパのガイドは、概ね凹型プレートの形状である。ＭＡＳＯ Ｐｒｏｃｅｓｓ−Ｐｕｍｐｅｎ社の従来のサインポンプに設けられている複雑なワークより、凹型プレートは非常に容易に、かつ安価に製作でき、望ましくはレーザ切断される。ハウジング内に間接的にガイドを固定する一つのオプションは、ステータ内にガイドを固定することである。ガイドは金属で形成されることが望ましい。

ガイドの凹部は長方形で、スクレーパの第１の溝、第２の溝および第３の溝は、ガイドの凹部の近傍でガイドの縁と係合していることが望ましい。

前記ガイドのエッジ領域と両面で係合している数個のピンヘッド手段によって、前記ハウジング内にガイドが固定されることが望ましい。ピンは、ねじ型ピンであり得る。ピンヘッドはピンシャフトより幅が広くなり得るが、そうでなくともよい。ピンは、ハウジング本体に直接固定され得るが、代替的にステータに固定され得る。代替として、ハウジングまたはステータの溝にあるエッジ領域の少なくとも一部によって、ステータにガイドが固定され得る。ガイドがハウジングまたはステータに接触するガイドのこれらのセクションでは、汲み上げられた物質が出口チャンバから入口チャンバに実質的に逆流しないように設計するべきである。ある場合には正確な寸法設定で十分であり、他のある場合には一つまたは複数のシール要素がより効果的である。

ハウジングは以下の主な部品を構成されることが望ましい。：円筒ボディ、２つの円形端部プレート、２つのパイプソケット；残りは、ねじ、固定用ピン等の補助的部品である。主な部分は金属で形成されることが望ましい。ステンレス鋼は非常に適した金属であるが、汲み上げられる物質によって腐食しない他の金属も適している。ハウジングのボディとして、内周と２つの前面の最小限の機械加工のみが必要であるチューブ形状をしたワークを利用することが可能である。端部プレートも最小限の機械加工が必要である。汲み上げられた物質が入口パイプソケットからハウジングの内部に行き、そこから出口パイプソケットに流れ得るように、２つの半径方向の開口部を備えるハウジングのボディに２つのパイプソケットが一般的に溶接されている。

ステータは、ロータ軸に垂直な平面で接する２つのステータ部材を備えていることが望ましい。ステータまたはステータ部材は、後の機械加工が必要ないほどの正確さで型成形され得る。代替として、機械加工が型成形の後に提供され得る。

ステータは、プラスチック材料、さらに好ましくはデュロプラスチック樹脂で形成されることが望ましい。高い強度、小さい熱膨張および低い吸湿性により、ポリアミドが特に望ましい。他に、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような他の適切なプラスチック材料が存在する。ステータ部材の材料について説明してきたことは、スクレーパの望ましい材料にも適用できる。ステータ部材とスクレーパは、同じ材料で形成される必要はない。

周方向の壁を画定するように、概ねカップ型の第１の部材および概ねカップ型の第２の部材を含むようにステータを設計することが可能である。以下のパラグラフでは、本発明の望ましい特徴と実施例を開示し、２つの概ねカップ型のステータ部材を用いること、および２つのステータ部材がハウジングに対して、もしくは互いに対してどのようにシールされるかを説明する。

“概ねカップ型の部材”という用語は、ステータ部材の全体の形状を非常に大まかに説明するものである。前記用語は、“概ねカップ型の部材”の底は実質的に平らであり、かつ閉じているということ（一般的な飲み物用カップのように）は意味していない。図に示される本発明の実施例は、“概ねカップ型”の意図的な幅広い意味を表している。ステータは２つのカップ型部材から構成され、補足の部材が含まれないことが望ましい（シール要素または固定要素のような補助的な要素は考慮していない）。

第１のステータ部材および第２のステータ部材は、円弧形状を備えた第１の接触エリア（入口ポートと出口ポートの大きさに依存した一般的に約１６０〜２１０°）と円弧形状を備えた第２の接触エリア（一般的に１０〜６０°）で互いに接触することが望ましい。入口ポートは、第１のステータ部材と第２のステータ部材の周方向の壁内にある一対の第１の凹部によって構成されることが望ましい。各凹部は、半径方向から見て実質的に半円形状を備え得る。出口ポートは同様の方法で構成され得る。

汲み上げられた物質によって汚されるハウジングの領域を小さくするために、ハウジングとステータとの間の隙間（一般的に狭い）へ汲み上げた材料が漏れることに対して、接触エリア付近と入口ポートおよび出口ポート付近でステータ部材をシールすることが望ましい。一つの望ましい設計は、短い距離で接触エリアと入口ポートおよび出口ポートに実質的に平行に延びるように、第１のステータ部材に第１のシール部材（好ましくはＯ−リング）を提供し、同様の方法で第２のステータ部材に第２のシール部材を提供することである。シール部材を収容している溝は、ステータ部材の周方向の壁の外側面に、好ましくはステータ部材が型成形されるのと同時に形成され得る。

第２の望ましい設計は、前記第１の接触エリアと前記第２の接触エリア内に提供された溝内および入口ポートと出口ポートに実質的に平行な周方向の壁の外側面内に提供された溝内に位置する一つの単一に型成形されたシール部材を提供することである。

第３の望ましい設計は、前記第１の接触エリアと前記第２の接触エリア内に提供された溝および前記入口ポートと前記出口ポートの壁内に提供された溝内に位置する一つの単一に型成形されたシール部材を提供することである。前記入口ポートと前記出口ポートの壁内に提供された溝内に位置する単一に型成形されたシール部材のこれらのセクションが、各パイプソケットの外側円筒面と係合し得る。

第２の望ましいシール設計および第３の望ましいシール設計は、単一の型成形されたシール部材が４つのシール部材に置き換わるように変更し得る。一つのシール部材は第１の接触エリアの長さで、一つのシール部材は第２の接触エリアの長さで、２つのシール部材は各々入口ポートと出口ポートを囲んでいる（ステータの外側円筒面にある溝内に位置するか、入口ポートと出口ポートの壁の溝内に位置している）。

ステータとパイプソケットの間を代替的にシールすることは、パイプソケットの周方向の溝内に位置するシールリングによって効果的に実施され得る。この代替案は、独立したシールリングを用いるか、単一に型成形されたシール部材の対応するセクションを用いて実行され得る。

ロータは、ステータ内またはハウジング内に位置する軸受によって支持されるのではなく、ステータ付近またはハウジング付近に位置する軸受によって支持されることが望ましい。ポンプ全体（一般的に電気モータである駆動モータは考慮しない）は、ロータの軸受を収容している支持部分を備えていることが望ましく、ステータまたはハウジング（つまり、ポンプハウジング本体）は前記支持部分に固定されている。

本発明は、ポンプ全体だけでなく構成要素に関係していることも重要である。特に、ここに開示されるようなステータは、本発明のさらなる主題であり、ここに開示されるようなガイドは、本発明のさらなる主題であり、ここに開示されるようなスクレーパは、本発明のさらなる主題であり、ここに開示されるようなガイドとスクレーパアッセンブリは、本発明のさらなる主題であり、ここに開示される様々なシールとシール部材は、本発明のさらなる主題である。

図１は、ポンプ部分４即ちポンプ本体４および支持部分６を備えた全体のポンプ２を示す。ポンプ本体４は、図２から図９を参照してより詳細に説明される。さらに、支持部分６は以下に説明される。図１の右手側において、シャフト８の端部は、支持部分６から突出している。図示していないが一般的に電気モータであるドライブモータが直接連結されるか、または、例えばギアまたはプーリなどを介して、あるいは、シャフト８に連結されたカップリングを介して、シャフト８にトルクを伝達している。

図４を参照すると、シャフト８の左手部分が見られる。ディスク部材１０は、キーでシャフト８に固定され、シャフト８と一体で回転する。以下、ディスク部材１０を“ディスク１０”と示す。シャフト８とディスク１０は、ロータ１１の一部である。

ディスク１０は、半径方向に突出したウェブ１２を備えている。ウェブ１２は、軸方向の厚さ１４と所定の外部直径を有する。ウェブ１２は、右手（表面）面１６と左手（表面）面１８を備えている。例えば、指先で外部直径、右手（表面）面１６の外周に沿ってたどると、半径方向に（厳密な数学的な意味は必要ない）シヌソイド曲線が描かれ、シャフト８の軸に直角に交わる中央平面に対して起伏がある。３６０°の円周に沿って、サイン曲線の２つの完全な周期がある。つまり、第１の周期は、図４の最も左手側から図４の最も右手側に行き、かつ戻り、また、第２の周期は、図４の最も左手側から図４の最も右手側に行き、かつ戻ってくる。右手面１６に関してなされたものと同じ説明が、左手面１８についても適用できる。

ポンプ本体４（以下、簡単に“ポンプ４”として示す）は、以下の主な部品を備えたハウジング２０を含む。管状円筒ボディ２２、右手の円形の第１の端部プレート２４、左手の円形の第２の端部プレート２６、入口パイプソケット２８（図２）および出口パイプソケット３０（図２）。さらに、第１の端部プレート２４を管状円筒ボディ２２に固定する３つのねじ３２が１２０°間隔にあり、第２の端部プレート２６を管状円筒ボディ２２に固定する手つまみ３６を備えた３つのねじ３４が１２０°間隔にあり、後述される軸方向に延びた支持ピン３８がある。パイプソケット２８，３０は、管状円筒ボディ２２に溶接され（図示せず）、外側の管との連結を可能にするねじ山（図示せず）を半径方向外側の端部に有する。２つのパイプソケット２８，３０の軸は直交する。管状円筒ボディ２２は、パイプソケット２８，３０に対応する２つの開口部４０を有する。
管状円筒ボディ２２、端部プレート２４，２６およびパイプソケット２８，３０は、ステンレス鋼で構成されている。

ステータ４２は、ハウジング２０の内側面を完全に覆っている。ステータ４２は、概ねカップ型の第１のステータ部材４４（図４の右手）および概ねカップ型の第２のステータ部材４６（図４の左手）から構成されている。図５は、図４の矢印Ｖ方向から見た第１のステータ部材４４を示している。

第１のステータ部材４４は、部材４４の下側部分（第１のステータ部材４４のおおよそ下側の半分を構成している）内に、上側部分内の厚さ５０より実質的に大きな底壁の厚さ４８を備えている。第１のステータ部材４４は、部材４４の中央部分内に、下側部分が厚い底壁によって、上側部分内が円筒型の壁５４によって各々囲まれた円筒開口部５２を備えている。第１のステータ部材４４の底壁の右手前面は平面である。第１のステータ部材４４の左手前面も平面である。

一般的に、第２のステータ部材４６は、中央の円筒開口部５２がなく底壁が完全に密閉されているという最も関連性のある事実以外は、第１のステータ部材４４に対して左右対称のものである。もう一つの関連性のある例外は、第１のステータ部材４４の右手前面に円形の凹部５６があることである。凹部５６は、外側のスリーブ５８の端部を収容している。

第１のステータ部材４４の左手前面６０および第２のステータ部材４６の右手前面６２は、互いに接している。実際の上側の第１の接触エリア６４は、約４０°の“範囲”を有し、実際の下側の第２の接触エリア６６は、約２００°の“範囲”を有する。第１の接触エリア６４と第２の接触エリア６６との間にステータ４２の入口ポート６８があり、第２の接触エリア６６と第１の接触エリア６４との間にステータ４２の出口ポート７０がある。入口ポート６８および出口ポート７０は、半径方向から見ると円形で、直径および位置がハウジング２０の環状円筒ボディ２２内の開口部４０に対応している。しかし、入口ポート６８および出口ポート７０は、開口部４０より小さく、または大きくなり得る。

上記支持ピン３８は、ハウジング２０の第１の端部プレート２４および第２の端部プレート２６に対して、第１のステータ部材４４と第２のステータ部材４６を固定し、これら２つの部材が回転しないように支持している。第１のステータ部材４４および第２のステータ部材４６は、ハウジング２０の第１の端部プレート２４および第２の端部プレート２６の間で互いにクランプされている。

第１のシール部材７２および第２のシール部材７４は、各々Ｏ−リング形状で、ポンプで汲み上げた物質がステータ４２とハウジング２０との間の間隙７６（狭い隙間）に漏れないように、第１のステータ部材４４と第２のステータ部材４６を密閉する。入口ポート６８または出口ポート７０がない第１のステータ部材４４の部分では、第１のシール部材７２は、第１のステータ部材４４の外周で利用され、第１の接触エリア６４および第２の接触エリア６６の近くに位置する。入口ポート６８または出口ポート７０がある第１のステータ部材４４の部分では、第１のシール部材７２が外周壁に設けられているが、入口ポート６８の半円および出口ポート７０の半円に短い距離で沿っている。同様の説明が、第２のステータ部材４６の外周壁で利用される第２のシール部材７４に同様に適用される。第１のシール部材７２および第２のシール部材７４は、各々溝７８内に配置している。図３は、溝７８およびシール部材７２，７４がステータ部材４４，４６をどのように取り巻いているかを示している。

ディスク１０のハブは、ナット８２によって内側スリーブ８０に対して軸方向にクランプされている。内側スリーブ８０の右手前面は、シャフト８の肩８４に接している。ディスク１０のハブは、第１のステータ部材４４と滑り接触している右手前面８６および第２のステータ部材４６と滑り接触している左手第２の前面８８を備えている。これらの滑り接触は確実な密閉効果をもたらす。静止した内側スリーブ５８と回転する内側スリーブ８０との間に位置するリップシールリング９０により完全に密閉される。滑りリングシールは、代替として使用され得る。

ウェブ１２の右手前面１６の軸方向に最も突出した部分およびウェブ１２の左手前面１８の軸方向に最も突出した部分は、ステータ４２と接触している（半径方向の線接触で）。

図６に、ガイド９２を拡大して示す。ガイド９２は、中央部分に概ね長方形の凹部９４を備えた長方形の金属製プレートである。ガイド９２は、ステータ部材４４，４６内の溝によってステータ４２内に固定されている。ステータ部材４４，４６の周壁の内側面に軸方向に延びた溝９６がある。第１のステータ部材４４の底壁の内側に半径方向に延びた溝９８がある。第２のステータ部材４６の底壁の内側に半径方向に延びた溝１００がある。第１のステータ部材４４の壁５４内に軸方向に延びた溝１０２がある。第２のステータ部材４６の対応している壁５４内に軸方向に延びた溝１０４がある。これら全ての溝９６，９８，１００，１０２，１０４は同一平面上にある。これらの溝は、破線１０６によって示される。図４の組立状態では、ガイド９２は、４つの全てのエッジ領域１０８（つまり、長方形のプレートの長いエッジと短いエッジ）が、溝９６，９８，１００，１０２，１０４内に延びる。これによりガイド９２は、各々の軸方向、各々の半径方向および周方向に固定されている。

図７、図８および図９に、スクレーパ１１０を示す。スクレーパ１１０は、概ね長方形のプレートの形状を備えるが、以下に記述される噛み合いスロットと様々な溝を備えている。スクレーパ１１０は、ガイド９２の約５倍の厚さを有する。ガイド９２とスクレーパ１１０は、共通の中央平面を備える。

スクレーパ１１０は、一般的に周方向に延びた交差する噛み合いスロット１１２を備えている。噛み合いスロット１１２（図８）を半径方向外側に見ると、噛み合いスロット１１２の最も狭い部分１１６とスクレーパ１１０の広い領域の平面１１８（両方の周方向に面している）との間に４つの湾曲した移行部１１４がある。噛み合いスロット１１２の最も狭い部分の軸方向の寸法１１６は、スクレーパ１１０がウェブ１２をまたぐように噛み合いスロット１１２がウェブ１２に亘って配置できるように、インペラディスク１０のウェブ１２の軸方向の寸法１４より少しだけ広い。湾曲した移行部１１４は、平面形状と異なり、ウェブ１２が湾曲したまたは起伏のある形状であることを考慮している。

さらに、スクレーパ１１０は、スクレーパの半径方向外側のエッジ面１２２に沿って延びた第１の溝１２０を備える。さらに、スクレーパ１１０は、一つの前端面１２６に沿って、半径方向に延びた第２の溝１２４を備える。さらに、スクレーパ１１０は、スクレーパのもう一つの前端面１２８に沿って、半径方向に延びた第３の溝（図示せず）を備えている。溝１２０，１２４および第３の溝の３つの溝全ては、所定の深さ（半径方向に延びた溝１２４が第１の溝１２０よりかなり大きい）を有し、ガイド９２の厚さより少しだけ広い幅を有する。スクレーパ１１０とガイド９２を組み立てるために、スクレーパ１１０を、矢印Ａの方向（図６および図７に示す）にガイド９２上をスライドさせる。組み立てられた状態において、スクレーパ１１０は、噛み合いスロット１１２を残して凹部９４を“充填”する。３つの溝１２０，１２４および第３の溝は、サンドイッチ構造となるように、ガイド９２の凹部９４に沿ったエッジ領域１３０つまり縁部を収容している。ガイド９２の半径方向に延びたエッジ領域１３０とスクレーパ１１０の半径方向に延びる第２の溝１２４および第３の溝の底面１３１は互いに、軸方向の各々でインペラディスク１０の起伏に追従できるような距離を有する。図４において、２点鎖線として描かれる半径方向の直線１３２は、スクレーパ１１０の前方エッジ面１２６，１２８を示している。図４に示される状態は、スクレーパ１１０の左手の限界位置である。

再び図１を参照すると、回転可能なシャフト８が、支持部分６内でどのように支持されているかが描かれている。２つのアンギュラころ軸受けが、支持部分ハウジング内に距離をおいて位置している。ころ軸受け１３４の内側レースがシャフト８に固定されている。シャフト８は、支持部分６から左手方向に突出していて、片持ち梁式にポンプ本体４内に延びている。外側スリーブ５８は、該スリーブ５８の右手前面で支持部分６の位置決め面１３６に接している。ポンプ本体４のハウジング２０は、１２０°間隔の３つのねじ（図示せず）によって支持部分６に対して軸方向に固定されている。

ポンプ本体４を支持部分６およびこの支持部分６から突出したシャフト８と組み立てるために、初めに外側スリーブ５８が挿入され、次に３つのリップシールリング９０が挿入される。次に、第１の端部プレート２４と右側の支持ピン３８と第１のステータ部材４４と管状円筒ボディ２２とのアッセンブリが、外側スリーブ５８の周りにスライドされる。この後、内側スリーブ８０が挿入される。それから、離れた場所で、スクレーパ１１０とガイド９２が矢印Ａ方向に連結され、上述したような“サンドイッチ構造”のようなものが、ディスク１０のウェブ１２上に配置される。この後、スクレーパ１１０とガイド９２を含んだディスク１０は、シャフト８の左手の端部の上を軸方向に滑りながら挿入され、ガイド９２の３つのエッジ領域１０８は、第１のステータ部材４４の溝９６，９８，１０２に到達していく。次に、ナット８２が所定の位置に取り付けられて締め付けられる。この後、第２のステータ部材４６、左側の支持ピンおよび第２の端部プレート２６が所定の位置に取り付けられる。そして、ねじ３４が締め付けられる。

図２、図４および図５を参照すると、入口チャンバ１３８（第１のパイプソケット２８、開口部４０および入口ポート６８に隣接）を備えたポンプ本体４、実質的に半円の通路１４０および出口チャンバ１４２（出口ポート７０、開口部４０およびパイプソケット３０に隣接）が見られる。入口チャンバ１３８と出口チャンバ１４２は、半円の通路１４０より大きい軸方向の寸法を有する。入口チャンバ１３８と出口チャンバ１４２は、“スクレーパ１１０にガイド９２を加えたサンドイッチ構造”によって互いに仕切られている。スクレーパ１１０（図９）の外側エッジ面１２２は、ステータ４２の内側面に接し、凹状のスクレーパ１１０の内側面１４４は、ステータ４２の２つの壁５４に接している。

ステータ４２とスクレーパ１１０は、ポリアミドで構成されるのが望ましい。名称“ポリアミド１２”のポリアミドは、特にステータ４２に適していて、名称“ポリアミド６”のポリアミドは、特にスクレーパ１１０に適している。

ステータ４２は、シール部材７２，７４用の溝７８およびガイド９２のエッジ領域１０８用の溝９６，９８，１００，１０２，１０４を含めて型成形で製造できる。スクレーパ１１０も型成形で製造できるが、この場合、特にスロット１１２，１２０，１２４に関しては機械加工がより望ましい。

代替として、ポンプ本体４がステータ４２を収容しているハウジング２０を備えないように設計する場合には、適切な方法、例えば好ましくは、ステータ４２の外側円筒面に沿って配置された軸方向に延びた多数のテンションボルトによって、第１および第２のステータ部材４４、４６を互いに単に固定することが考えられる。これらのテンションボルトは、第１および第２のステータ部材４４，４６の外側前面に係合する端部を有し得る。パイプソケット２８，３０は、ステータ４２に固定されなければならない。好ましいオプションは、各パイプソケット２８，３０に例えば円形のフランジを設け、ステータ４２の外側にある接合平面に固定されるようにすることである。パイプソケットの外側円筒面と入口ポート６８または出口ポート７０の円筒面とを使用するか、またはパイプソケットのフランジとステータ４２の接合平面との間の接触平面を使用して、ステータ４２に対してそれぞれのパイプソケット２８，３０をシールすることが可能である。

本発明のポンプは比較的低いコストで生産できることが認識できるであろう。部品数は少なく、全ての部品に機械加工が必要なく、特にハウジング２０に関しては機械加工はほとんど必要なく、単純な機械加工のみが必要である。

ディスク１０のウェブ１２の波動の一般的な振幅は２０ｍｍである。

図１０は、２つのＯ−リング７２，７４の代わりに使用され得る単一の型成形されたシール部材１５０を示す。上記の第１の実施例と比較した変更点は、平行に延びているＯ−リング７２，７４の一部（入口ポート６８または出口ポート７０がない部分）を一つのストランド１５２に統一して、第１の接触領域６４および第２の接触領域６６内にある一対の溝にストランドを置くことである。各接触領域６４，６６の両端で、単一の型成形されたシール部材１５０は、第１の実施例のときのように、入口ポート６８と出口ポート７０に近接してステータ４２の周方向の壁の外側面にあるより大きな直径の溝への移行部として、ステップ１５４（図１１）を有する。

代替の単一の型成形されたシール部材１５０は、確かに図１０に示されるようになっているが、ステップ１５４はない。円形の区分１５６は、入口ポートおよび出口ポートの壁内にある溝に配置される。円形の区分１５６は、パイプソケット２８，３０の外側の円筒状の面を係合する。

この記述は、シール部材７２，７４，１５０の位置が、ポンプで汲み上げられる物質で満たされるチャンバ１３８，１４２や通路１４０に非常に近いことを示しており、簡単でとても効率的な方法によって定位置での清掃が可能である。洗浄液は、短時間でシール部材７２，７４，１５０に容易に到達する。清掃のためにポンプ本体４を分解することが必要となるのは稀である。

図１２は、本発明のポンプの第２の実施例のポンプ本体を示している。図１２に示されるポンプ本体は、図４に見られるポンプ本体の代替である。同様の部品は、図４と同じ参照番号を備えている。

図４の実施例と比較した重要な相違点は以下の通りである。

ステータ部材４４およびステータ部材４６はカップ型ではない。図４の実施例における円筒の壁５４より上方の部分は、“切り欠かれて”いる。ガイド９２は、中央に位置したステータ部分４２を用いずハウジング２０内に直接固定されている。円筒チューブ２２の前面と端部プレート２４,２６の一方との間に各々設けられた２つのシールリング１６０，１６２がある。２つのステータ部材４４,４６との間およびステータ部材４４,４６とハウジング２０との間にはシール部材がない。

ガイド９２は、図４の実施例のガイドと実質的に同じ形状である。図１２に見られるように、２つの前側エッジ面は、平面であり、各端部プレート２４,２６に単に接している。ガイド９２の半径方向外側のエッジ面は、凸型であり、ハウジング２０の内周に単に接している。しかし、これらの３つの接触領域でより完全にシールできるように、一つの単一のシール部材または３つのシール部材を設けても良いことが重要である。

ガイド９２は、６対のピンヘッド１５８によって、ハウジング２０内に固定されている。図１２のガイド９２の前方に位置する６つのピンヘッド１５８が図１２に示されている。残りの６つのピンヘッド１５８は、図１２のガイド９２の後方にある。ピンヘッド１５８は、ピンシャフトより幅が広く、各々、端部プレート２４,２６に軸方向に圧入、もしくはねじ留めされるか、円筒チューブ２２に半径方向に圧入、もしくはねじ留めされる。

スクレーパ１１０は、図４のように設計され、図４の実施例と同様にガイド９２と共同で作動している。

代替として、図１２で、端部プレート２４,２６の溝および円筒チューブ２２の溝にあるガイド９２の３つのエッジ領域によって、ガイド９２がハウジング２０に固定され得る。これにより、図４の実施例と同様にガイド９２を固定できるが、この場合は、図４に示されるようにステータ４２で間接的に固定するのではなく、ハウジングに直接固定される。例えば、図１２に見られる複数の対のピンヘッドの１５８によってガイド９２を固定することは、端部プレート２４,２６および円筒チューブ２２に機械加工するより製作が容易であることが明らかである。

代替として、シャフト８は支持部分６内ではなく、ステータ４２内で滑り軸受けによって支持され得る。

一般の例として本発明のポンプは、計測圧力１０バール（またはそれ以上）で、９０，０００ｌ／ｈ（リットル／時間）までの体積比の基に設計されている。

軸方向の断面を部分的に示したポンプ全体の側面図。 ｉｉ−ｉｉに沿った断面を部分的に示した図１に示されるポンプの正面図。 図１のポンプのステータを図２の矢印ｉｉｉの方向から見た半径方向の図。 軸方向断面で、図１よりも大きな縮尺で示した図１のポンプのポンプ部本体を示す図。 図１の矢印ｖ方向から見た第１のステータ部材の正面図。 図１よりも大きな縮尺で示したスクレーパのガイドの側面図。 図１よりも大きな縮尺で示したスクレーパの側面図。 図７の矢印ｖｉｉｉ方向から見た図７のスクレーパを示す図。 図７の矢印ｉｘ方向から見た図７のスクレーパを示す図。 図の平面に展開された単一に型成形されたシール部材を示す図。 図１０のシール部材の詳細を示す正面図。 図４と同様に軸方向に断面をとったポンプの第２の実施例のポンプ部全体を示した図。

Claims (13)

1. （ａ）ハウジング（２０）と、
   （ａ）前記ハウジング（２０）内に固定されたステータ（４２）と、
   （ｃ）シャフト部（８）および起伏のあるディスク形状を備えた半径方向に突出したウェブ（１２）を有するロータと、
   （ｄ）所定の半径方向の高さと所定の軸方向の幅を備え、前記ロータの前記突出したウェブ（１２）と係合している噛み合いスロット（１１２）を備えたスクレーパ（１１０）と、
   （ｅ）概ね凹型形状を備え、前記ハウジング（２０）内に直接的または間接的に固定されているとともに、前記スクレーパ（１１０）を周方向で固定し、かつ実質的に軸方向に往復運動することを許容する前記スクレーパ（１１０）のガイド（９２）と、
   を備えてなり、
   （ｆ）前記噛み合いスロット（１１２）に加えて、前記スクレーパ（１１０）は、所定の深さを備え、半径方向外側のエッジ面に沿って延びる第１の溝（１２０）と、各々所定の深さを有し、半径方向に前記スクレーパ（１１０）の一つの前側エッジ面ともう一つの前側エッジ面それぞれに沿って延びる第２の溝（１２４）および第３の溝と、を備え、
   前記３つの溝（１２０，１２４）は、前記ガイド（９２）の一部を収容し、前記スクレーパ（１１０）が前記実質的に軸方向に前記往復運動するように設計され、
   （ｇ）前記ハウジング（２０）は、前記ステータ（４２）および前記スクレーパ（１１０）と共に、入口ポート（６８）を備えたポンプ（２）の入口チャンバ（１３８）と、出口ポート（７０）を備えた前記ポンプ（２）の出口チャンバ（１４２）と、前記入口チャンバ（１３８）から前記出口チャンバ（１４２）へ延びる通路（１４０）と、を画定し、
   前記スクレーパ（１１０）は、前記入口チャンバ（１３８）と前記出口チャンバ（１４２）との間の仕切りを形成し、前記ロータの前記ウェブ（１２）は、前記入口チャンバ（１３８）、前記通路（１４０）、前記出口チャンバ（１４２）および前記スクレーパ（１１０）の前記噛み合いスロット（１１２）を通って回転可能であることを特徴とする回転容積ポンプ。
2. 前記ガイド（９２）のエッジ領域と該ガイド（９２）の両面で係合している数個のピンヘッド手段（１５８）によって、前記ハウジング（２０）内に前記ガイドが固定されることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
3. 前記ステータ（４２）は、プラスチック材料で形成されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のポンプ。
4. 前記ステータ（４２）は、ポリアミドで形成されることを特徴とする請求項３記載のポンプ。
5. 前記ステータ（４２）が、ロータ軸に垂直な平面で接する２つのステータ部材（４４，４６）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ。
6. 前記ハウジング（２０）が、円筒チューブ（２２）および２つの円形の端部プレート（２４，２６）で実質的に構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポンプ。
7. 前記ハウジング（２０）は、ステンレス鋼で主に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のポンプ。
8. 前記ガイド（９２）は、金属で形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のポンプ。
9. 前記スクレーパ（１１０）は、前記噛み合いスロット（１１２）を備えた概ねプレート状の構成を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のポンプ。
10. 前記スクレーパ（１１０）は、プラスチック材料で形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のポンプ。
11. 前記スクレーパ（１１０）は、ポリアミドで形成されることを特徴とする請求項１０記載のポンプ。
12. 前記ロータは、前記ハウジング（２０）の側に位置する軸受（１３４）によって支持され、片持ち梁の状態で前記ステータ（４２）へ延びていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のポンプ。
13. 前記ポンプ（２）は、前記軸受（１３４）を収容している支持部（６）を備え、前記ハウジング（２０）は、前記支持部（６）に固定されていることを特徴とする請求項１２記載のポンプ。

Images