JP5894684B2 - ロータリーピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は，互いに逆方向に回転する少なくとも２つのダブルローブ型又はマルチローブ型のロータリーピストンを備え，該ロータリーピストンの駆動シャフトがシールを有するロータリーピストンポンプに関する。

ドイツ特許出願公開第19806657号明細書（特許文献１）は，ローターを回転させるために２本の駆動シャフトを備えるロータリーピストンポンプを開示している。何れの駆動シャフトも，ポンプ室内における端部にねじ結合を有し，これによりローターを駆動シャフトに固定する。何れの駆動シャフトも一体部品として製造されており，ローターの組み立て及び分解の間にポンプハウジング内に留置される。組み立て作業を容易とするため，一方の駆動シャフトは継手により駆動源に結合され，従って非結合状態では他方の駆動シャフトに対して自由に回転可能である。

米国特許第6283740号明細書（特許文献２）は，改良されたシールをローターとシャフトの外周面との間に配置したロータリーピストンポンプを開示している。駆動シャフトにアダプターが設けられており，このアダプターにより駆動シャフトが多数の駆動源に対して容易に結合可能とされている。異なる駆動源に適合させるため，アダプターは別のアダプターと交換可能とされている。

米国特許出願公開第2008/00381138号明細書（特許文献３）は，ポンプ本体，駆動ユニット及び外部ハウジングを有し，ハウジングにインサートを設けたロータリーピストンポンプを開示している。そのインサートは，プラスチックよりなるハウジングを備え，入口開口部及び出口開口部が設けられている。そして，ハウジングは開口部を備え，この開口部を通してローターを互いに係合させた状態で回転駆動することにより，流体を入口開口部から出口開口部に向けて圧送する構成としている。

ドイツ特許出願公開第19806657号明細書 米国特許第6283740号明細書 米国特許出願公開第2008/00381138号明細書

上述した従来技術に鑑み，本発明の解決しようとする課題は，ロータリーピストンの取り付け及び取り外しを最適化したロータリーピストンポンプを提案することである。

この課題は，ロータリーピストンポンプの機械設計上の観点から，請求項１に記載した特徴により解決される。

本発明の課題をロータリーピストンの取り付け及び同期化の観点から解決する手段については，請求項１１に記載した特徴を参照されたい。

本発明の有利な実施形態については，各従属請求項に記載した通りである。

本発明は，互いに逆方向に回転する少なくとも２つのダブルローブ型又はマルチローブ型のロータリーピストンを備え，該ロータリーピストンの駆動シャフトがシールを有するロータリーピストンポンプを開示する。シールは，それぞれ対応するロータリーピストンに属するシャフト肩部に配置される。シャフト肩部は，ドリル加工又は成形加工により中空に形成され，各ロータリーピストンに固定結合している。シャフト肩部に取り付けられるシールには，シールのハウジング上における多数の固定位置を有するロック手段が設けられている。

本発明に係るロック手段は，シールのハウジングに結合されるリングである。更に，ロック手段は，ロータリーピストン軸線に対して平行に延在する複数の軸線方向溝を有する。これらの軸線方向溝は，環状ロック手段の全周に亘って延在し，かつ，環状ロック手段上で互いに均等な間隔で配置されている。軸線方向溝は，環状ロック手段の外周における部分領域のみをカバーする構成とすることができる。好適には，２箇所の45°部分領域のみをカバーする構成とする。このような構成によれば，固定素子をそれぞれ45°部分領域の一方と係合させ，当該部分領域において対応する軸線方向溝と復帰係合させることが可能である。軸線方向溝に面取りを施すことにより，固定素子を理想的な態様で係合させることができる。更に，面取りにより，固定素子を軸線方向溝内へより迅速かつ高い信頼性をもって復帰係合させることが可能である。

好適な実施形態において，軸線方向溝は，ロック手段内に完全に導入するものでなく，固定素子をシール自体から離間させるためのウェブを備える。ロック手段の後端面は，ポンプハウジングの後側と積極的に当接する軸線方向ストッパーを形成する。ロック手段とポンプハウジングの後側との相互作用により，スリップリングシールは所望のプリテンション状態におかれる。

更に，スリップリングシールの内径部を開放し，スリップリングシールをシャフト肩部上で自由状態とすることができる。補充的な実施形態においては，スリップリングシールの内径部にリップシール又は第２のスリップリングシールが配置される。

ロック手段を製造し，及び／又は装着するために多くの可能性があることは，当業者にとって明白である。ロック手段は，スリップリングシール上に装着されるリングとして構成することが可能である。更なる実施形態において，ロック手段は，シールの製造の間にシールハウジングの切削可能により形成する。

少なくとも１つの固定素子を軸線方向溝に割り当て，その固定素子を少なくとも１つの軸線方向溝内に係合させることができる。この場合，固定素子は，軸線方向溝内に係合する少なくとも２つのピン又はボルトを備える構成とすることができる。好適な実施形態において，固定素子は，シールの周りで約180°超に亘って延在する環状素子を備える。更に，固定素子は，シールのハウジングの部分に固定状態又は回り止め状態で結合する。

シールは，リップシール又はスタッフィングボックスシールとして，好適にはスリップリングシールとして構成することができる。シールをスリップリングシールとして構成する場合には，ハウジングをスリップリングシールにおけるスリップリングに対して回り止め状態で結合する。

管状シャフト肩部を介して，各ロータリーピストンはクランプ手段により駆動シャフトに結合している。

本発明は，更に，ロータリーピストンポンプにシールを取り付ける方法を開示する。本発明においては，シールをロータリーピストンの管状シャフト肩部上に装着する，次に，ロータリーピストンをポンプハウジング内に導入する。次にロータリーピストンを回転させることにより，ピン及び／又はボルトをロック手段内に係合させる。そして，シールに対して固定素子を形状密着結合させる。そして，管状シャフト肩部を該当する駆動シャフトに対して回り止め状態で結合する。これにより，各ロータリーピストンは，その環状シャフト肩部において，駆動シャフトに対して摩擦係合状態で着脱可能に結合させる。

ロータリーピストンの管状シャフト肩部上に上述した構成のシールを装着することにより，各構成要素の確固たる配置が可能となる。その構成要素の配置により，ロータリーピストンを，ポンプ室のハウジング後壁から正規の間隔をもって離隔させることが可能である。従来技術によれば，この間隔はロータリーピストンの組み込みの間の測定及び調整によって担保していた。この従来方法は，組立工の多大な労力を必要とし，組み立ての間にロータリーピストンを何度も組み込み，かつ取り外さなければならなかったことを意味する。

以下，図面を参照して本発明の実施形態及び利点について更に詳述する。図中，個別的な構成要素間の寸法比は，必ずしも実際の寸法比に対応するものではない。明瞭性を期する目的で，形状がある部分では簡略化され，他の部分では誇張されているからである。

ロータリーポンプの全体図である。 ロータリーピストン及びクランプ手段と共にスリップリングシールを示す部分図である。 軸線方向溝を有するスリップリングの斜視図である。 固定素子及び収容ハウジングの一実施例を示す斜視図である。 固定素子及び収容ハウジングの他の実施例を示す斜視図である。

図１に示すロータリーピストンポンプ10は，機台12上に固定したモーター14により２つのロータリーピストン16, 18を駆動するものである。これら２つのロータリーピストン16, 18は，例えば従来技術におけると同様に駆動シャフト20, 22に結合され，図示の配置においては駆動シャフト20, 22の中心軸線周りで同時に逆方向に回転する。ロータリーピストンの回転の間，ロータリーピストンはポンプハウジングと接触しつつ定常的に去来するポンプ室26を形成し，このポンプ室内に圧送すべき製品を吸い込み，かつポンプの反対側から吐出する。ポンプ室を外界から遮蔽するシールは，図示されていないが，必須の構成要素である。

図２は，ロータリーピストンポンプの細部として，ロータリーピストンの一部を管状シャフト肩部28と共に示す。ロータリーピストン16の左側には，スリップリングシール32を収容するための収容ハウジング30が接続している。スリップリングシール32は，ハウジング38と，２個のスリップリング34, 36と，それぞれのＯ−リングを備え，これらのリングによりスリップリングシール32の内部スペースを，スリップリングシール32の収容ハウジング30から遮蔽する。スリップリングシール32のハウジング38は，リップシール又はスタッフィングボックスシールのハウジング38としても機能させることができ，実際のシール領域を超えてロータリーピストンとは逆の方向に延在する。ハウジング38のこの延長領域によりロック手段40を形成し，このロック手段40は多数の固定位置又は軸線方向溝42（図３参照）を有するものとする。スリップリングシール32のハウジング38のうち，ロータリーピストン16の外側に位置する部分は，ピン又はボルト44により左側のスリップリング34の回り止め結合されている。

スリップリングシール32の収容ハウジング30にはその最外側端部に固定素子48を係合させるための凹部46が配置されている。固定素子48は，凹部46から半径方向内向きに，スリップリングシール32のハウジング38における軸線方向溝42内まで延在する。固定素子48がロック手段40内に係合する態様も図示されている。収容ハウジング30は，ポンプハウジング（図示せず）に対してねじ結合する。

シャフト肩部28がロータリーピストン16に固定結合され，クランプ手段50をスリップリングシール32に隣接する側で収容する。クランプ手段50は，円錐面を有する部品と機械的に協働し，ねじを操作することにより，互いに係合する管状部品の内断面を縮小させる。

本発明は，特定のシール／スリップリングシール32や本発明に係るシールの変形例における内部部品ではなく，むしろその外側の構成に関するものである。特に，本発明は図３に示すロック手段40を対象としており，このロック手段はアウターリング54を側方からスリップリングシール32に係合させるものである。アウターリング54は軸線方向溝42を備える。これらの軸線方向溝42は，互いに等間隔に配置され，ロータリーピストンをポンプハウジングハウジング内に導入する際，そのピン又はボルトが軸線方向溝42内に係合し得るよう，端部が自由に開放されている。この係合によりスリップリング34を不動化し，ポンプ室の所望の遮閉が可能である。スリップリングシール32のハウジング38を，本例においてスリップリングシール32の機能面から説明したが，ハウジング38はその内部にスタッフィングボックスシール又はリップシールを収容する構成としても差し支えない。本実施形態におけるこれらの例示は，シールパッケージ全体又はシャフト肩部及びポンプ室の遮閉を担保するものである。

図４，５は，固定素子48の異なる実施形態を示す。図４に示す固定素子48は環状素子56として構成され，スリップリングシールのためのハウジング30内に配置されている。環状素子56は，スリップリングシールのためのハウジング内に係合している。この係合により，スリップリングシールを不動化するものである。収容ハウジングの構成要素は，肩部60における孔を介して互いに結合している。この目的のため，更なる実施形態において，ピン又はボルト44を収容ハウジング30における孔（図示せず）内に係合させることもできる。

図５に示す固定素子48の実施形態の機能は，図４に示すものと同等である。相違点は，スリップリングの不動化のための構成要素の設計が異なるだけである。本例ではブロック形状の素子64として示されているが，ウェッジや同一機能を奏する実施形態でも差し支えない。本例では固定素子が半円形上のクラスプ62として形成されており，そのばね力により収容ハウジングに対してより確実な保持作用を担保するものである。

以上の記載は，本発明を好適な実施形態について説明するものである。しかしながら，本発明につき，その技術的範囲を逸脱することなく多くの修正や変更が可能であることは，言うまでもない。

10 ロータリーピストンポンプ
12 機台
14 モーター
16 ロータリーピストン
18 ロータリーピストン
20 駆動シャフト
22 駆動シャフト
24 ポンプハウジング
26 ポンプ室
28 シャフト肩部
30 収容ハウジング
32 シール
34 スリップリング
36 スリップリング
38 ハウジング
40 ロック手段
42 軸線方向溝
44 ピン／ボルト
46 凹部
48 固定素子
50 クランプ手段
54 アウターリング
56 環状素子
62 取付け部
62 クラスプ
64 素子

Claims (14)

1. 互いに逆方向に回転する少なくとも２つのダブルローブ型又はマルチローブ型のロータリーピストン（16, 18）を備え，該ロータリーピストンの駆動シャフト（20, 22）がシール（32）を有するロータリーピストンポンプ（10）において，前記シール（32）が，それぞれ対応するロータリーピストン（16, 18）に属するシャフト肩部（28）に配置され，各シール（32）には，シール（32）のハウジング（38）上における少なくとも１つの固定位置を有するロック手段（40）が設けられ，前記ロック手段（40）はロータリーピストン軸線に対して平行に延在する複数の軸線方向溝（42）を有し、固定素子（48）を前記軸線方向溝（42）に係合することで、該ロック手段（40）が前記シール（32）のハウジング（38）に結合されることを特徴とするロータリーピストンポンプ（１０）。
2. 請求項１に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記ロック手段（40）が，リングであることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
3. 請求項１又は２に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記軸線方向溝（42）が，前記環状ロック手段（40）の全周に亘って延在することを特徴とするロータリーピストンポンプ。
4. 請求項３に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記軸線方向溝（42）が，前記環状ロック手段（42）の外周における部分領域のみ，好適には２箇所の45°部分領域のみをカバーすることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
5. 請求項３又は４に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記軸線方向溝（42）が，前記環状ロック手段（40）上で互いに均等な間隔で配置されていることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記軸線方向溝（42）に固定素子（48）が割り当てられ，該固定素子は少なくとも１つの軸線方向溝（42）内に係合することを特徴とするロータリーピストンポンプ。
7. 請求項６に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記固定素子（48）が，前記軸線方向溝（42）内に係合する少なくとも２つのピン又はボルト（44）を備えることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
8. 請求項５又は６に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，固定素子（48）が，前記シール（32）の周りで約180°以上に亘って延在する環状素子（56）を備えることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
9. 請求項５〜７の何れか一項に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，固定素子（48）が，前記シール（32）のハウジング（38）の部分に固定結合されていることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記シール（32）が，リップシール，スタッフィングボックスシール又はスリップリングシールであることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
11. 請求項９に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，スリップリングシールとして構成された前記シール（32）のハウジング（38）が，スリップリング（34）に対して回り止め状態で結合されていることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のロータリーピストンポンプ（10）において，前記ロータリーピストン（16, 18）の管状シャフト肩部（28）と前記駆動シャフト（20, 22）とが，クランプ手段（50）により互いに結合されていることを特徴とするロータリーピストンポンプ。
13. 請求項１〜１２の何れか一項に記載のロータリーピストンポンプ（10）にシール（32）を装着する方法において，
    ａ． 前記シール（32）をロータリーピストン（16, 18）の管状シャフト肩部（28）上に装着し，
    ｂ． 前記ロータリーピストン（16, 18）をポンプハウジング（24）内に導入し，
    ｃ． 前記ロータリーピストン（16, 18）を回転させることにより，前記シール（32）に対して固定素子（48）を形状密着結合させ，ピン又はボルト（44）はロック手段（40）内に係合し，
    ｄ． 前記管状シャフト肩部（28）を駆動シャフト（52）に対して回り止め状態で結合する，
    ことを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法において，前記ロータリーピストン（16, 18）を，管状シャフト肩部（28）において前記駆動シャフト（52）に対し，摩擦係合状態又は形状密着状態で着脱可能に結合することを特徴とする方法。

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