JP5698079B2

JP5698079B2 - 一軸偏心ねじポンプ

Info

Publication number: JP5698079B2
Application number: JP2011142943A
Authority: JP
Inventors: 林元　和智; 和智林元; 準種市; 諭史大坪
Original assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: JP2013011188A

Description

本発明は、流動性の悪い液体を圧送する上で好適な一軸偏心ねじポンプに関する。

従来の、この種の一軸偏心ねじポンプは、図２に例示する一軸偏心ねじポンプ１００のように、吐出口１０３側に設けられたねじポンプ部１１０と、このねじポンプ部１１０の吸込み側であって、ねじポンプ部１１０と駆動部１３０との間に設けられた押し込みスクリュー部１２０とを備えている（例えば特許文献１参照）。
詳しくは、ねじポンプ部１１０は、雌ねじ状の内面を有する固定されたステータ１１１と、このステータ１１１内で回転駆動される雄ねじ状のロータ１１２とを備えている。一方、押し込みスクリュー部１２０は、ロータ１１２の軸線方向に沿ってコネクチングロッド１２３がケーシング１２５内に配設され、このコネクチングロッド１２３の両端が、二つのユニバーサルジョイント１２１，１２２によって、ロータ１１２の基端部と駆動軸１３１の先端部とをそれぞれ繋いでいる。そして、押し込みスクリュー部１２０は、コネクチングロッド１２３の外周面に、押し込みスクリュー１２４が形成されており、また、押し込みスクリュー部１２０のケーシング１２５の上部には吸入口１０２が形成されている。

この一軸偏心ねじポンプ１００によれば、押し込みスクリュー部１２０の外周面に形成された押し込みスクリュー１２４の作用で吸入口１０２から導かれた液体は、押し込みスクリュー１２４の力でねじポンプ部１１０のステータ１１２の吸込み口に押し込まれ、更に、ねじポンプ部１１０にてステータ１１１の開口部から液体を吸引し、吐出口１０３に向けて吐出される。

特開２００７−１２６２７６号公報

しかしながら、上述した構成の一軸偏心ねじポンプ１００は、押し込みスクリュー部１２０が、二つのユニバーサルジョイント１２１，１２２を連結するコネクチングロッド１２３の外周面の押し込みスクリュー１２４の力でステータ１１１の吸込み口に液体を押し込む構成なので、コネクチングロッド１２３が偏心運動をしつつ押し込みスクリュー１２４が回転駆動されることになる。そのため、特に流動性の悪い液体を圧送する場合、ケーシング１２５の内周面と押し込みスクリュー１２４外周部分相互のクリアランスが、常に周方向片側においてロータ１１２の偏心量よりも大きくなり（例えば二倍以上）、十分な押し込み力を得ることが困難であった。また、ユニバーサルジョイントを用いてロータの基端部と駆動軸の先端部とを連結する構成であると、吸込み側のケーシング内に長大なスペースができてしまうため、特に、流動性の悪い液体の圧送での滞留も発生しやすく、被送液の腐敗の原因ともなる。

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、ねじポンプ部と、このねじポンプ部よりも吸込み側に配設された押し込みスクリュー部とを備える一軸偏心ねじポンプにおいて、ステータの吸込み口近傍にまで押し込みスクリューの押し込み力を効率良く作用させ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、押し込みスクリュー部とねじポンプ部とを吸込み側から吐出側に向けてこの順に備える一軸偏心ねじポンプであって、前記ねじポンプ部は、雌ねじ状の内面を有する回転可能に支承されたステータと、該ステータに雄ねじ状の螺旋部が内挿されるとともに直線状の基端部が水平な駆動軸に直結されたロータとを備え、前記ロータの回転軸線が前記ステータの回転軸線に対して所定距離だけ偏心して配置されるとともに、前記ロータの回転力で前記ステータを前記ロータの二分の一の回転数で追従回転させるように構成されており、前記押し込みスクリュー部は、前記ステータの吸込み口に連通するケーシングと、該ケーシング内に回転可能に支承されるとともに前記ロータの駆動軸とは別個に駆動される押し込みスクリューとを備え、前記押し込みスクリューは、前記ステータの回転軸線に対して前記ロータの回転軸線が配置された側とは反対の側に配置されるとともに、前記押し込みスクリューの先端部が前記駆動軸に近接して且つ前記ステータの吸込み口に臨むように配置されていることを特徴とする。

本発明に係る一軸偏心ねじポンプによれば、ねじポンプ部は、駆動軸に直結したロータを、その回転軸線がステータの回転軸線から所定距離だけ偏心するように構成するとともに、ロータの回転力でステータをロータの二分の一の回転数で追従回転するように構成したので、従来の一軸偏心ねじポンプで必要とされたユニバーサルジョイントが不要である。そのため、吸込み側のケーシングの回転軸線に沿った方向のスペースをコンパクトにでき、これにより、特に、流動性の悪い液体の圧送での滞留を抑制または防止できるため、被送液の腐敗を防ぐ上で好適である。そして、ロータと一体の駆動軸は、ステータの回転軸線に対して所定距離だけ偏心した位置で回転する構成であり、さらに、ステータの回転軸線に対してロータの回転軸線が配置された側とは反対の側に、押し込みスクリューの先端部を、駆動軸に近接して且つステータの吸込み口に臨むように配置したので、押し込みスクリューの押し込み力でステータの吸込み口近傍にまで直接、流動性の悪い液体を押し込むことが可能となる。さらに、上述した従来の一軸偏心ねじポンプでは、固定されたステータの開口部から液体を吸引する構成であったのに対し、本発明によれば、ステータが回転しつつ液体を吸引する構成なので、吸引領域が広くなり、そのため、流動性の悪い液体であっても効率良く吸引することができる。

ここで、前記ロータの回転軸線が、前記ステータの回転軸線よりも下方に配置され、前記押し込みスクリューが、前記ステータの回転軸線よりも上方に配置されていれば、特に、流動性の悪い液体を圧送するに際し、重力を効果的に被送液に作用させる上で一層好ましい。

上述のように、本発明によれば、ステータの吸込み口近傍にまで押し込みスクリューの押し込み力を効率良く作用させることができる。

本発明に係る一軸偏心ねじポンプの一実施形態を説明する図である。従来の一軸偏心ねじポンプの一例を説明する図である。

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に示すように、この一軸偏心ねじポンプ１は、水平に配置された駆動軸３１を回転自在に支承するブラケット３０を有している。ブラケット３０には、駆動軸３１の先端側（同図の左側）の面に装着部３２が形成されており、この装着部３２に、押し込みスクリュー部２０のケーシング２８が不図示の締めねじによって連結されている。そして、このケーシング２８の吐出側（同図の左側）に、ねじポンプ部１０のハウジング１８が、へルールクランプ４０によって更に連結されている。また、ハウジング１８の吐出側には吐出部１９が締めねじ１９ａによって装着されている。これにより、この一軸偏心ねじポンプ１は、押し込みスクリュー部２０とねじポンプ部１０とを吸込み側２から吐出側３に向けてこの順に備えている。

上記ねじポンプ部１０は、円筒状のハウジング１８内に、雄ねじ状のロータ１２と、雌ねじ状の内面をもつステータ１１とを備えている。
ロータ１２は、先端側の螺旋部１２ａと、直線状の基端部１２ｂとから構成されている。基端部１２ｂは、ユニバーサルジョイントを用いることなく駆動軸３１の先端に一体形成されることで直結している。螺旋部１２ａ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１１に内挿されている。そして、このステータ１１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だけ偏心して下方に配置されている。

ステータ１１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、６を介して上記ハウジング１８内に回転自在に支承されている。ステータ１１は、その雌ねじ状のピッチが、上記ロータ１２の螺旋部２ａの２倍である。この例では、ステータ１１は、ステータ内筒１１ａと、このステータ内筒１１ａを軸方向の両側から挟み込むように形成された段付き形状のステータ外筒１１ｄ、１１ｅとを有して構成されている。また、ステータ内筒１１ａは、円筒状の外周部１１ｂと、この外周部１１ｂの内側に焼き嵌めされたゴム製の内周部１１ｃとから構成され、上記雌ねじ状の内面は、内周部１１ｃの内面に形成されている。両端のステータ外筒１１ｄ、１１ｅは、それぞれ押しねじ１１ｆによってステータ内筒１１ａの外周部１１ｂに固定されることで、ステータ外筒１１ｄ、１１ｅとステータ内筒１１ａとが全体として一体で回転するようになっている。そして、ケーシング２８とハウジング１８とには、相互が軸方向で対向する側の内面に、ステータ１１を収容するための、凹の段部がそれぞれ形成されている。さらに、ステータ１１の外周面には、ステータ外筒１１ｄ、１１ｅによって凸の段部が形成されている。そして、ステータ外筒１１ｄ、１１ｅの凸の段部の両端部に対して、自己潤滑軸受５、６の端面を当接させつつ自己潤滑軸受５、６の径方向にて外嵌され、ケーシング２８とハウジング１８とをへルールクランプ４０によって組み付けることでケーシング２８とハウジング１８相互の内面に形成された凹の段部の内側面が自己潤滑軸受５、６の軸方向への移動を拘束しつつ、ステータ１１を回転自在に支持するように構成されている。

そして、このねじポンプ部１０は、駆動軸３１に連結された不図示のモータを駆動すると、駆動軸３１と一体のロータ１２が回転する。このとき、ロータ１２はその回転軸線Ｌ２を中心として回転し、ロータ１２の螺旋部１２ａの動きに伴ってステータ１１もその回転軸線Ｌ１を中心としてロータ１２の回転と同期してロータ１２の二分の一の回転数で従動回転することにより、圧送流体を吸込み口４から吐出口３へ圧送するようになっている。

一方、上記押し込みスクリュー部２０は、ケーシング２８の上部が、吸込み側２となる上部に向けて拡幅する漏斗状に形成されることによって圧送流体の吸込口２５を兼ねて形成されている。そして、ケーシング２８の上部内（つまり、上記漏斗状に形成された吸込口２５内）に、回転可能に押し込みスクリュー２３が支承されている。この押し込みスクリュー２３は、その回転軸線Ｌ３がステータ１１の回転軸線Ｌ１に対して交差して配設され、基端部に設けられた不図示のモータにより、ねじポンプ部１０のロータ１２の駆動軸３１とは別個に駆動されるようになっている。ここで、この押し込みスクリュー２３全体は、ステータ１１の回転軸線Ｌ１よりも上方に配置されるとともに、押し込みスクリュー２３の先端部２３ｓが駆動軸３１に近接して且つステータ１１の吸込み口４に臨むように配置されている。このような構成により、図２に示した従来例と比較して、押し込みスクリュー２３の回転軸線Ｌ３が偏心運動をしないことから、ケーシング２８の漏斗状に形成された吸込口２５内周面とスクリュー２４外周部分相互のクリアランスが常に一定に保たれる。これにより、ステータ１１の吸込み口４に向けて、十分な押し込み力を得ることが可能となっている。

次に、この一軸偏心ねじポンプ１の作用・効果について説明する。
この一軸偏心ねじポンプ１によれば、ねじポンプ部１０は、駆動軸３１に直結したロータ１２を、その回転軸線Ｌ２がステータ１１の回転軸線Ｌ１から所定距離Ｅだけ偏心するように構成するとともに、ロータ１２の回転力でステータ１１をロータ１２の二分の一の回転数で追従回転するように構成したので、従来の一軸偏心ねじポンプ（例えば上述の一軸偏心ねじポンプ１００）で必要とされたユニバーサルジョイント（例えば上記ユニバーサルジョイント１２１，１２２）が不要である。そして、ロータ１２と一体の駆動軸３１は、ステータ１１の回転軸線Ｌ１からロータ１２の偏心量Ｅ分だけ下方の位置で回転する構成なので、押し込みスクリュー２３の先端部２３ｓを、駆動軸３１に近接して且つステータ１１の吸込み口４に臨むように配置することができる。

これにより、この一軸偏心ねじポンプ１によれば、押し込みスクリュー２３の押し込み力でステータ１０の吸込み口４の近傍にまで直接、流動性の悪い液体を押し込むことが可能となる。さらに、図２に示した従来の一軸偏心ねじポンプ１００では、固定されたステータ１１１の開口部から液体を吸引する構成であったのに対し、この一軸偏心ねじポンプ１によれば、ステータ１２が回転しつつ液体を吸引する構成なので、吸引領域が広くなり、そのため、流動性の悪い液体であっても効率良く吸引することができる。また、ユニバーサルジョイントを用いることなく、ロータ１２と駆動軸３１とを直結したので、吸込み側のケーシング２８の回転軸線Ｌ２に沿った方向のスペースをコンパクトにでき、これにより、特に、流動性の悪い液体の圧送での滞留を抑制または防止できるため、被送液の腐敗を防ぐ上でも好適である。
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、本実施形態では、ロータ１２の回転軸線Ｌ２がステータ１１の回転軸線Ｌ１よりも下方に所定距離Ｅだけ偏心して配置され、押し込みスクリュー部２０は、ケーシング２８内に回転可能に支承され、駆動軸３１とは別個に駆動される押し込みスクリュー２３が、ステータ１１の回転軸線Ｌ１よりも上方に、且つその先端部２３ｓが駆動軸３１に近接してステータ１１の吸込み口４に臨むように配置されている例で説明したが、回転軸線Ｌ１とＬ２との位置関係は、軸方向から見て１８０度の関係になっていれば良く、上下に限定されるものではない。例えば、押込みスクリュー２３をケーシング２８の側方に位置させた構成とし、ロータ１２の偏心方向を軸方向から見て押込みスクリュー２３とは反対側に配置してもよい。しかし、特に、流動性の悪い液体を圧送するに際し、重力を効果的に作用させる上では、上述した本実施形態の構成を採用することは好ましい。

１一軸偏心ねじポンプ
２吸込み側
３吐出側
４（ねじポンプ部のステータの）吸込み口
１０ねじポンプ部
１１ステータ
１２ロータ
２０押し込みスクリュー部
２３押し込みスクリュー２３ｓ押し込みスクリューの先端部
２８（押し込みスクリュー部の）ケーシング
３１駆動軸
Ｅ偏心された所定距離
Ｌ１ステータの回転軸線
Ｌ２ロータの回転軸線
Ｌ３押し込みスクリューの回転軸線

Claims

押し込みスクリュー部とねじポンプ部とを吸込み側から吐出側に向けてこの順に備える一軸偏心ねじポンプであって、
前記ねじポンプ部は、雌ねじ状の内面を有する回転可能に支承されたステータと、該ステータに雄ねじ状の螺旋部が内挿されるとともに直線状の基端部が水平な駆動軸に直結されたロータとを備え、前記ロータの回転軸線が前記ステータの回転軸線に対して所定距離だけ偏心して配置されるとともに、前記ロータの回転力で前記ステータを前記ロータの二分の一の回転数で追従回転させるように構成されており、
前記押し込みスクリュー部は、前記ステータの吸込み口に連通するケーシングと、該ケーシング内に回転可能に支承されるとともに前記ロータの駆動軸とは別個に駆動される押し込みスクリューとを備え、前記押し込みスクリューは、前記ステータの回転軸線に対して前記ロータの回転軸線が配置された側とは反対の側に配置されるとともに、前記押し込みスクリューの先端部が前記駆動軸に近接して且つ前記ステータの吸込み口に臨むように配置されていることを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。
前記ロータの回転軸線は、前記ステータの回転軸線よりも下方に配置され、前記押し込みスクリューは、前記ステータの回転軸線よりも上方に配置さ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。