JP4890831B2

JP4890831B2 - プログレッシブキャビティポンプを備えたポンピングシステム

Info

Publication number: JP4890831B2
Application number: JP2005304898A
Authority: JP
Inventors: ジャン−ピエール・マリール
Original assignee: ペセエム・ポンプ
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: EP1650403A1; US20060083637A1; FR2876755A1; JP2006118504A; CN1763391A; FR2876755B1; US7473082B2; DE602005005263D1; EP1650403B1; DE602005005263T2; CN100458202C

Description

本発明は、プログレッシブキャビティポンプの分野、すなわち、モーノ（Moineau）ポンプの分野、に関するものである。

より詳細には、本発明は、図１に図示されたようなポンピングシステムに関する従来構成に対してなされた改良に関するものである。この従来的ポンピングシステムは、
−外側ステータ３と、この外側ステータ３のヘリカルキャビティ４の内部に配置されたヘリカルロータ２と、を備えてなるプログレッシブキャビティポンプ１と；
−ロータ２を駆動するためのモータ手段５であるとともに、ステータキャビティ４の軸線に対して実質的に同軸的とされたモータシャフト６を駆動するものとされたモータ手段５と；
−モータシャフト６とロータ２のシャフト１４とを回転力伝達可能に連結するための中間シャフト８と；
−一端がモータシャフト６に対して連結されかつ他端が中間シャフト８に対して連結された第１関節結合カップリング１０と；
−一端が中間シャフト８に対して連結されかつ他端がロータ２のシャフト１４に対して連結された第２関節結合カップリング９と；
−上記構成の中において互いに連結されている少なくとも２つの部材に関しての連結手段と；
を具備している。

さらに、ケーシング１１は、中間シャフト８を収容しているとともに、ポンプ１のロータ２に対して密封的に連結されている。このケーシング１１は、ポンプ１によって搬送されることとなる製品のための導入口（矢印１３）を形成する側面開口１２を備えている。

従来技術においては、モータシャフト６は、円滑な外面を有するものとされ、例えばスタフィングボックスタイプのものといったようなシールデバイス１５によって把持されている。シールデバイス１５は、中間ケーシング（すなわち、フランジ）１６によって、軸方向に固定されている。中間ケーシング１６は、ケーシング１１の端部とモータ手段５のケーシングとの間の構造的連結を形成している。

従来より広範に使用されているけれども、この公知の構成は、実際に、いくつかの欠点を有している。

まず最初に、軸方向において回転力伝達可能に連結されているすべての部材が、通常は径方向ピンとされたようなピンによって従来的に連結されている。ここで、ピン連結を行うに際しては、連結対象をなす部材に、径方向反対側のところにおいて、穴を開ける必要がある。このようにして径方向反対側に開けられた穴の存在は、部材の強度を著しく低下させる。このため、伝達可能なトルクが、中実部材の場合に伝達可能なトルクと比較して、より小さなものとなってしまう。言い換えれば、同じ大きさのトルクを伝達するに際して、ピン連結型の部材の場合には、寸法を大きくする必要がある。このことは、このような部材に関し、回転質量および重量という点において不利であり、したがって、価格的に不利である。

また、そのような構成を適正に動作させるには、遊びを、できるだけ小さなものとする必要がある。特に、ピンは、互いに連結されることとなる各部材の互いに位置合わせされた穴内において、感知できるほどの遊びさえ有することなく、適合したものでなければならない。さて、組立時には、ピンの取付は、互いに連結されることとなる各部材に形成された穴に対して、位置合わせを必要とする。この位置合わせは、全く正確なものでなくてはならない。そのため、ピンの直径に対して寸法的により良好に適合するようなものとして各穴が形成されていることのために、そのような位置合わせは、実現が困難である。そのため、ピンの取付は、困難な操作となり、品質の高い操作が求められる。

最後に、ピンと連結部材との間には、小さいものではあるにしても、いくらかの遊びが存在する。特に、動作時には、モータシャフト（ステータの軸線に対して同軸的）に対してロータシャフトが偏心的に回転することのために、中間シャフトは、円錐形包絡線内において回転することとなる。このため、ピンを介して互いに連結された部材どうし（関節結合されたカップリングの各端部、および、対応シャフトの各端部）が相対回転することとなる。この相対回転が大きさとしては非常に小さなものではあっても、加熱効果を引き起こしてしまう。この加熱効果は、遊びが小さいほど、大きなものである。そして、長期的には、部材どうしの表面溶接（“fritting”効果）を引き起こす。このため、分解が複雑なものとなり、また、分解に長時間を要するものとなる。そのため、分解がコスト高のものとなる。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。

本発明の目的は、上述した様々な問題点のうちの少なくとも一部を解決することであるとともに、特に構造的単純さや組立の単純さや分解の単純さやコストといったような観点において、当業者の様々な要望をより良好に満たし得るような、改良された構成を提供することである。

この目的のために、プレアンブル部分において規定されたようなポンピングシステムは、本発明に基づいて構成された場合には、２つの部材が、軸方向スタブを備えたオス型部材という形態で、および、遊びを有することなくスタブを受容し得るよう構成された軸方向ハウジングを備えたメス型部材という形態で、構成され；メス型部材の軸方向ハウジングを規定している側壁には、少なくとも２つのネジ山付き径方向穴が設けられており、これら穴が、周縁回りにおいて互いにオフセットされており、かつ、互いに位置合わせされておらず、さらに、これら穴が、それぞれ対応するねじを受領し、この場合、これらねじのうちの少なくとも一方が、円錐状頂点付き位置決めねじとされ；オス型部材の軸方向スタブが、径方向穴のそれぞれ対応するものに対して位置合わせされた少なくとも２つの径方向凹所を備え、これら凹所のうちの少なくとも一方が、円錐状頂点付き位置決めねじに適合するような円錐形状またはテーパー形状を有したものとされ、円錐状頂点付き位置決めねじの端部を受領し得るものとされていることを特徴とする。

この構成においては、互いに連結される２つの部材は、もはや、周縁方向において互いに厳密に位置合わせする必要がない。これら２つの部材が互いに適切な向きとされた状態において、円錐状頂点付き位置決めねじを締め付けたときには、この円錐状頂点付き位置決めねじは、その円錐状頂点が、オス型部材に形成された円錐形状凹所内に位置することにより、２つの部材を、軸方向においてもまた周縁方向においても、相互に適切な位置および適切な向きへと誘導することができる。これにより、連結工程を大幅に単純化することができる。

さらに、互いに連結される２つの部材は、もはや、径方向反対側において穴開けされることがない。したがって、これら部材は、機械的強度を維持することができ、より大きな（典型的には、３０％程度大きな）トルクを伝達することができる。言い換えれば、同じ大きさのトルクを伝達するに際して、連結される部材を小型化することができ、コスト的に有利なものとなる。

好ましくは、メス型部材のハウジングの側壁は、周縁方向において分散配置された３つのネジ山付き径方向穴を備え、オス型部材の軸方向スタブは、周縁方向において分散配置されかつそれぞれ対応する穴に対して位置合わせされた３つの径方向凹所を備えている。有利には、その場合に、穴と、それぞれ対応する凹所とは、周縁方向において互いに等間隔をなす角度でもって配置される。このような組立の場合には、もはや、連結される部材どうしを互いに厳密に位置合わせする必要がない。これにより、機械加工コストを低減することができ、さらに、組立を容易とすることができるだけでなく、上述した“fritting”効果を排除することもできる。したがって、両部材は、より容易にかつより迅速に分解することができる。

想定される構成に応じて、すべてのねじを円錐状頂点付き位置決めねじとすることができなおかつすべての凹所を円錐形状またはテーパー形状とすることができる、あるいは、ただ１つのねじだけを円錐状頂点付き位置決めねじとすることができなおかつ他のねじを棒先付き位置決めねじかつスタブのそれぞれ対応する凹所に対して位置合わせされた位置決めねじとすることができなおかつこれらねじを軸対称に配置することができる。

本発明による構成が、汎用的な特性のものであることにより、本発明による構成は、ポンピングシステムの回転駆動系における少なくとも２つの部材を固定するに際して、適用することができる。

よって、ロータのシャフトをオス型部材として構成し、かつ、第２関節結合カップリング９の対応端部をメス型部材Ａとして構成すること；および／または、中間シャフトをオス型部材として構成し、かつ、第２関節結合カップリングの対応端部をメス型部材Ａとして構成すること；および／または、中間シャフトをオス型部材として構成し、かつ、第１関節結合カップリングの対応端部をメス型部材として構成すること；および／または、モータシャフトをオス型部材Ｂとして構成し、かつ、第１関節結合カップリングの対応端部をメス型部材として構成すること；を想定することができる。実用的には、モータシャフトは、リンクシャフトすなわちドライバを備えることができる。このリンクシャフトは、モータ手段の出力シャフトと、第１関節結合カップリングの対応端部と、の間に介装されている。この場合、リンクシャフトの対応端部が、オス型部材として構成される。また、リンクシャフトが、着脱可能なブッシングを少なくとも部分的に収容することができ、このブッシングの内径は、モータ手段の出力シャフトの直径に応じた適切なものとされる。この場合、リンクシャフトが、メス型部材として構成され、ブッシングが、オス型部材として構成される。

本発明は、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。以下の説明においては、添付図面を参照する。

さて、特に図２を参照して、本発明の主要な構成について説明する。本発明による構成は、図１に示すポンプの回転駆動系において軸方向にかつ回転力伝達可能に連結される任意の対をなす部材Ａ，Ｂを固定するに際して実施し得るものではあるけれども、以下において明らかとなるように、例示の目的のために、また、技術思想をより具体的に明示するために、図２においては、第１関節結合カップリング１０のカップリング半体１０ｂ（部材Ａ）と、中間シャフトの端部（部材Ｂ）と、が示されている（図２においては、各部材の配置は、図１における配置とは、逆となっている）。

本発明においては、互いに連結される２つの部材Ａ，Ｂは、軸方向スタブ１７を備えたオス型部材Ｂという形態で、および、感知できるほどの遊びを有することなくスタブ１７を受容し得るよう構成された軸方向ハウジング１８を備えたメス型部材Ａという形態で、構成されている。また、図３Ａおよび図３Ｂからわかるように、メス型部材Ａの軸方向ハウジング１８を規定している側壁１９には、ネジ山付きの少なくとも２つの径方向穴２０，２１が設けられており、これら穴２０，２１は、周縁回りにおいて互いにオフセットされており、かつ、互いに位置合わせされていない。穴２０，２１は、それぞれ対応するねじ２２，２３を受領する。ねじ２２，２３のうちの少なくとも一方２２は、円錐状頂点付き位置決めねじとされている。最後に、オス型部材Ｂの軸方向スタブ１７は、メス型部材Ａの径方向穴２０，２１のそれぞれ対応するものに対して位置合わせされた少なくとも２つの径方向凹所２４，２５を備えている。これら凹所２４，２５のうちの少なくとも一方２４は、円錐状頂点付き位置決めねじ２２に適合するような円錐形状またはテーパー形状を有したものとされ、円錐状頂点付き位置決めねじ２２の端部を受領することができる。

この構成においては、２つの部材Ａ，Ｂは、穴２０，２１とそれぞれ対応する凹所２４，２５とを互いに厳密に位置合わせすることなく、互いに挿入することができる。円錐状頂点付き位置決めねじ２２は、締め付けられたときには、２つの部材Ａ，Ｂを、軸方向においてもまた周縁方向においても、相互に適切な位置へと誘導し、これにより、他の穴と他の凹所とを適切な位置に配置することができる。これにより、他のねじ２３を、容易に取り付けることができる。２つのねじ２２，２３が、径方向反対側に配置されていないことにより、また、互いに位置合わせされていないことにより、これら２つのねじは、互いに連結される２つの部材Ａ，Ｂに関しての回転軸線を形成することがない。よって、２つの部材Ａ，Ｂは、相対回転を引き起こし得るものではなく、互いに堅固にロックされる。

しかしながら、２つの部材Ａ，Ｂの相互ロックは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、メス型部材Ａのハウジング１８の側壁１９が、周縁方向において等間隔で配置された３つのネジ山付き径方向穴２０，２１，２６を備えており、かつ、オス型部材Ｂの軸方向スタブ１７が、周縁方向において等間隔で配置されかつそれぞれ対応する穴２０，２１，２６に対して位置合わせされた３つの径方向凹所２４，２５，２７を備えている場合には（第３ねじは、符号２８によって示されている）、増強されることとなる。最も効果的な連結をもたらし得る手段は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、互いに等間隔をなす角度（１２０°）でもって配置された、穴２０，２１，２６と、それぞれ対応する凹所２４，２５，２７と、を備えることである。

このような構成に関し、様々な例示としての実施形態を想定することができる。第１の例においては、すべてのねじが、円錐状頂点付き位置決めねじとされ、すべての凹所が、円錐形状またはテーパー形状とされている（図２および図３Ａに示されている）。より容易に実施し得るような他の例（ただ１つだけの円錐形状凹所しか必要としない）においては、図３Ｂに示すように、ただ１つのねじ２２だけが、円錐状頂点付き位置決めねじとされ、他のねじ２３，２８は、棒先付き位置決めねじとされかつスタブ１７のそれぞれ対応する凹所２５，２７に対して位置合わせされた位置決めねじとされ、さらに、これらねじ２２，２３，２８は、軸対称に配置されている。

上述したように、本発明による構成は、図１に示すようなモータ手段５によってポンプのロータ２を駆動するための回転駆動系を構成することとなるいくつかのまたはすべての部材を固定するに際して、適用することができる。

よって、ロータ２のシャフト１４をオス型部材Ｂとして構成し、かつ、第２関節結合カップリング９の対応端部すなわちカップリング半体９ｂをメス型部材Ａとして構成することができる。および／または、中間シャフト８をオス型部材Ｂとして構成し、かつ、第２関節結合カップリング９の対応端部すなわちカップリング半体９ａをメス型部材Ａとして構成することができる。および／または、中間シャフト８をオス型部材Ｂとして構成し、かつ、第１関節結合カップリング１０の対応端部すなわちカップリング半体１０ｂをメス型部材Ａとして構成することができる。および／または、モータシャフト６をオス型部材Ｂとして構成し、かつ、第１関節結合カップリング１０の対応端部すなわちカップリング半体１０ａをメス型部材Ａとして構成することができる。

実用的には、図４Ａに示すように、モータシャフト６は、リンクシャフト２９を備えている。このリンクシャフト２９は、第１関節結合カップリング１０の対応端部すなわちカップリング半体１０ａと、モータ手段５の出力シャフト３０（一点鎖線によって図示されている）と、の間に介装されている。出力シャフト３０は、例えば、リンクシャフト２９の対応端部に設けられたスロット３２付き軸方向穴３１内に受領されている。同様のスロットが形成されている出力シャフト３０と、リンクシャフト２９とは、キー結合（図示せず）によって、回転力伝達可能に連結されている。さらに、リンクシャフト２９の対応端部１７が、オス型部材Ｂとして構成され、かつ、第１関節結合カップリング１０のカップリング半体１０ａが、メス型部材Ａとして構成される。

実用的に使用可能であり図４Ｂに示されているような他の構成においては、リンクシャフト２９のうちの、モータ手段５に対して最も近くに位置した端部に、軸方向穴３３が形成されている。この軸方向穴３３は、着脱可能なブッシング３４（アダプタブッシング）を少なくとも部分的に収容している。ブッシング３４には、スロット３２付きの軸方向穴３１が形成されている。軸方向穴３１の内径は、モータ手段５の出力シャフト３０（一点鎖線によって図示されている）の直径に応じた適切なものとされる。この場合、リンクシャフト２９の対応端部を、メス型部材Ａとして構成し、かつ、アダプタブッシング３４を、オス型部材Ｂとして構成することができる（ここでは、円錐状頂点付き位置決めねじ２２だけが図示されている）。

本発明の対象をなすポンピングシステムを概略的に示す側断面図である。図１のポンプにおける２つの部材を示す長手方向断面図であって、本発明に基づいて連結された様子が示されている。図２におけるIII−III線に沿った横断面図であり、図２の構成に関する一例を示している。図２におけるIII−III線に沿った横断面図であり、図２の構成に関する他の例を示している。モータシャフトを対応する関節結合カップリング端部に対して連結するに際しての、本発明による構成の実施状況を示す長手方向断面図であり、一例を示している。モータシャフトを対応する関節結合カップリング端部に対して連結するに際しての、本発明による構成の実施状況を示す長手方向断面図であり、他の例を示している。

符号の説明

１プログレッシブキャビティポンプ
２ヘリカルロータ
３外側ステータ
４ヘリカルキャビティ
５モータ手段
６モータシャフト
８中間シャフト
９第１関節結合カップリング
９ａ対応端部、カップリング半体
９ｂ対応端部、カップリング半体
１０第１関節結合カップリング
１０ａ対応端部、カップリング半体
１０ｂ対応端部、カップリング半体
１４シャフト
１７軸方向スタブ
１８軸方向ハウジング
１９側壁
２０ネジ山付き径方向穴
２１ネジ山付き径方向穴
２２ねじ
２３ねじ
２４径方向凹所
２５径方向凹所
２６ネジ山付き径方向穴
２７径方向凹所
２９リンクシャフト
３０出力シャフト
３４着脱可能なブッシング、アダプタブッシング
Ａメス型部材
Ｂオス型部材

Claims

ポンピングシステムであって、
−外側ステータ（３）と、この外側ステータ（３）のヘリカルキャビティ（４）の内部に配置されたヘリカルロータ（２）と、を備えてなるプログレッシブキャビティポンプ（１）すなわちモーノポンプと；
−前記ロータ（２）を駆動するためのモータ手段（５）であるとともに、前記ステータキャビティ（４）の軸線に対して同軸的とされたモータシャフト（６）を駆動するものとされたモータ手段（５）と；
−前記モータシャフト（６）と前記ロータ（２）のシャフト（１４）とを回転力伝達可能に連結するための中間シャフト（８）と；
−一端（１０ａ）が前記モータシャフト（６）に対して連結されかつ他端（１０ｂ）が前記中間シャフト（８）に対して連結された第１関節結合カップリング（１０）と；
−一端（９ａ）が前記中間シャフト（８）に対して連結されかつ他端（９ｂ）が前記ロータ（２）の前記シャフト（１４）に対して連結された第２関節結合カップリング（９）と；
−上記構成の中において互いに連結されている２つの部材（Ａ，Ｂ）に関しての連結手段と；
を具備してなり、
このようなポンピングシステムにおいて、
前記２つの部材（Ａ，Ｂ）が、軸方向スタブ（１７）を備えたオス型部材（Ｂ）という形態で、および、感知できるほどの遊びを有することなく前記スタブ（１７）を受容し得るよう構成された軸方向ハウジング（１８）を備えたメス型部材（Ａ）という形態で、構成され、
前記メス型部材（Ａ）の前記軸方向ハウジング（１８）を規定している側壁（１９）には、少なくとも２つのネジ山付き径方向穴（２０，２１）が設けられており、これら穴（２０，２１）が、周縁回りにおいて互いにオフセットされており、かつ、互いに位置合わせされておらず、さらに、これら穴（２０，２１）が、それぞれ対応するねじ（２２，２３）を受領し、この場合、これらねじ（２２，２３）のうちの少なくとも一方が、円錐状頂点付き位置決めねじとされ、
前記オス型部材（Ｂ）の前記軸方向スタブ（１７）が、前記径方向穴（２０，２１）のそれぞれ対応するものに対して位置合わせされた少なくとも２つの径方向凹所（２４，２５）を備え、これら凹所（２４，２５）のうちの少なくとも一方（２４）が、前記円錐状頂点付き位置決めねじ（２２）に適合するような円錐形状またはテーパー形状を有したものとされ、前記円錐状頂点付き位置決めねじ（２２）の端部を受領し得るものとされていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１記載のポンピングシステムにおいて、
前記メス型部材（Ａ）の前記ハウジング（１８）の前記側壁（１９）が、周縁方向において分散配置された３つのネジ山付き径方向穴（２０，２１，２６）を備え、
前記オス型部材（Ｂ）の前記軸方向スタブ（１７）が、周縁方向において分散配置されかつそれぞれ対応する前記穴（２０，２１，２６）に対して位置合わせされた３つの径方向凹所（２４，２５，２７）を備えていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項２記載のポンピングシステムにおいて、
前記穴（２０，２１，２６）と、それぞれ対応する前記凹所（２４，２５，２７）とが、周縁方向において互いに等間隔をなす角度でもって配置されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンピングシステムにおいて、
前記すべてのねじ（２２，２３，２８）が、円錐状頂点付き位置決めねじとされ、
前記すべての凹所（２４，２５，２７）が、円錐形状またはテーパー形状とされていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンピングシステムにおいて、
ただ１つのねじ（２２）だけが、円錐状頂点付き位置決めねじとされ、
他のねじ（２３，２８）が、棒先付き位置決めねじとされかつ前記スタブ（１７）のそれぞれ対応する前記凹所（２５，２７）に対して位置合わせされた位置決めねじとされ、
これらねじ（２２，２３，２８）が、軸対称に配置されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンピングシステムにおいて、
前記ロータ（２）の前記シャフト（１４）が、前記オス型部材（Ｂ）として構成され、
前記第２関節結合カップリング（９）の対応端部（９ｂ）が、前記メス型部材（Ａ）として構成されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のポンピングシステムにおいて、
前記中間シャフト（８）が、前記オス型部材（Ｂ）として構成され、
前記第２関節結合カップリング（９）の対応端部（９ａ）が、前記メス型部材（Ａ）として構成されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１〜７のいずれか１項に記載のポンピングシステムにおいて、
前記中間シャフト（８）が、前記オス型部材（Ｂ）として構成され、
前記第１関節結合カップリング（１０）の対応端部（１０ｂ）が、前記メス型部材（Ａ）として構成されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のポンピングシステムにおいて、
前記モータシャフト（６）が、前記オス型部材（Ｂ）として構成され、
前記第１関節結合カップリング（１０）の対応端部（１０ａ）が、前記メス型部材（Ａ）として構成されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項９記載のポンピングシステムにおいて、
前記モータシャフト（６）が、リンクシャフト（２９）を備え、
このリンクシャフト（２９）が、前記モータ手段（５）の出力シャフト（３０）と、前記第１関節結合カップリング（１０）の前記対応端部（１０ａ）と、の間に介装されたものとされ、
前記リンクシャフト（２９）の対応端部が、前記オス型部材（Ｂ）として構成されていることを特徴とするポンピングシステム。
請求項１０記載のポンピングシステムにおいて、
前記リンクシャフト（２９）が、着脱可能なブッシング（３４）を少なくとも部分的に収容し、
このブッシング（３４）の内径は、前記モータ手段（５）の出力シャフト（３０）の直径に応じた適切なものとされ、
前記リンクシャフト（２９）が、前記メス型部材（Ａ）として構成され、
前記ブッシング（３４）が、前記オス型部材（Ｂ）として構成されていることを特徴とするポンピングシステム。