JPH06506750A - 斜板式ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 斜板式ピストンポンプ 本発明の基礎となる斜板式ピストンポンプは次の原理で動作する。駆動軸か回る と、駆動軸の中心を中心とする円錐を描くように、斜板軸が運動する。この円錐 の中心軸線に対して斜板の軸が傾斜位置にあるので、斜板軸に対して垂直に位置 する斜板は、斜板を収容するポンプ室の中で、この中心軸線上に位置する揺動中 心点を中心として揺動運動を行う。斜板を貫通しこの軸方向で延在する中間壁が 、ポンプ室を吸込側部分と吐出側部分とに分割している。斜板が運動するとポン プ室の中に、斜板と中間壁で分けられ、回転し容積が変化する２つの搬送室が形 成される。

ドイツ特許出願公告第ＤＥ−Ｂ−１０９０９６６号公報から、斜板がポンプ室の 中に配置され、ポンプ室の斜板に対向して位置するケーシング壁面が円錐形に形 成されているこの形式の斜板式ピストンポンプが公知である。ポンプ室の平面は 、駆動軸の平面に垂直に延在する。ポンプ室の中に斜めに配置されている斜板に より斜板の両側に、容積が可変の搬送室が形成される。ポンプ室の中を運動する 斜板は円形リングとして形成されている。これの−谷内側部分は斜板の球面上に 配置されている。この球面は、ポンプ室を包囲するポンプケーシングに整合して 形成されている対向面の中に支承されている。これらの支承面の間に搬送媒体が ポンプ室から流出し、斜板軸を包囲する室の中に流入し、そこから外部へ流出す るので、これを防止するため斜板ハブと斜板軸軸受との間に弾性のへローズ密封 部材が設けられている。このベローズの一端は、定置のポンプケーシングに接続 され、他端は、斜板軸の回りにはめ込まれているスリーブに固定され、両端は静 的に密封されている。

これらの斜板式ピストンポンプにおいては、搬送媒体が供給される室の周囲に対 する気密密封は実現されているが、しかしこの構造に起因して、ポンプ室と、ポ ンプの中に設けられ斜板軸を包囲する室との間の液体交換か僅かしか行われない 空間が形成される。従ってこの空間はデッドスペースであり、搬送媒体が集積し てほぼ不動に滞留する。例えば食料品及び衛生管理の要求か厳しいその他の物質 等の劣化しやすい製品を搬送するためにはこの構造は不適切である。デッドスペ ースは、ポンプが停止する都度にケーシングを開放し、て洗浄しなければならな い。そうしないと、デ・ノドスペースの中に残った媒体が腐敗して細菌が発生し 、搬送媒体が損なわれる。

第１項に記載の本発明は、例えば食料品又は生物学的溶液等の短時間での処理を 必要とし経時変化する媒体の搬送のための自浄能力の高い斜板式ピストンポンプ を提供するとの問題か基礎となっている。

この問題は、請求項１に記載の手段により解決される。

本発明により得られる利点によりこのポンプをバイオテクノロジー、食料品技術 又は劣化しやすい媒体を搬送するために使用することか可能となる。側方空間が 貫流されるので、ポンプは組込み状態で殺菌可能である。さらに本発明では、ポ ンプ室からの搬送媒体が流入できる全空間例えば側方空間が、導管、チャネル等 によりポンプ又は搬送媒体の導管系の中に組込まれ、搬送媒体が連続的又は規則 的に貫流する。これにより搬送媒体の粒子の滞在時間を短縮し、沈澱を阻止また は少なくとも制限することができる。搬送媒体に接触するすべての構成部分を解 体せずに完全に洗浄することが保証される。洗浄のためには、ポンプにより洗浄 液を搬送し、これによりケーシングからすべての製品残留物を排出するだけでよ い。

第２項〜第４項の実施例は、ポンプ室及び側方空間の貫流の異なる順序を示す。

貫流のために側方空間は、少なくともそれぞれ１つの搬送媒体流入及び流出管接 続部を有する。搬送媒体とその性質と処理条件に依存して、その都度に適切な貫 流順序を選択できる。従って簡単に沈澱の発生を阻止して連続的洗浄を実現でき る。この場合、ポンプの作動中に搬送流全体がこれらの側方空間を貫流するか、 あるいは部分流のみかは重要でない。通常の作動状態で側方空間の貫流を一時的 に行わないことも、搬送媒体によっては可能である。

第５項の実施例は、ポンプの製作を大幅に簡単化し、ポンプの密封性を高め、ひ いてはポンプの効率を高める。ポンプ室は、２つの側方部分と、それらの間に位 置し球面状内面を有するリングと、斜板のより短い直径の球面とにより囲まれる 。リングの球面状内面と、斜板の円形リングとは共働して、搬送室相互間の動的 密封を形成する。すなわち静圧に対する密封ではなく、ポンプとして動作してい るときにはその部分からの流出・流入が少ない。ポンプ室壁を構造的に４分割す ることによりただ１つの構成部品のみが、斜板外径を外部に対して密封するため の球面状内面を備えるだけでよい。ポンプ室の構成部品の間の継ぎ目は、球面上 に延在するのではなく、２つの継ぎ目が側面との間に配置される。継ぎ目には、 使用条件を満足する密封が行われている。リングの球面状内面は、搬送室を互い に密封するための密封面であり、斜板の外径はこの面の上を動く。継ぎ目を側面 との間に移動したことにより、密封性を実現するために可及的最良の斜板の外部 輪郭とリングの球面状内面の間の摺り合わせが実現される。

分離している側面及びリングを有するポンプ室のこの構造は、リングの中に凹部 を設けることにより可能となる。斜板は、凹部の部分に垂直方向にリングの中に 入れられ、中心を少し動かして同心に配置し、旋回させてリングと斜板を同一平 面内にして作動可能な状態にする。次いで中間壁は凹部の個所で係留され、リン グに対して密封される。凹部の最小幅は、斜板の幅から定まる。その後に側方部 分が取付けられる。

第６項に記載の実施例は、側方壁に対する密封のために弾性の密封素子が中間壁 と側方壁との間に設けられている中間壁の利用を教示する。これは、中間壁にお ける・加硫層であることもあるが、しかし独立の密封素子も使用可能である。中 間壁は、斜板をリングの中に取付けた後に凹部の場所に取付けられる。中間壁は 、斜板を担持する球面と同一の半径の球面状面を有し、密封間隙を保持して球状 面の上に取付けられている。

取付けのために中間壁は、中間壁とリングとの間にさらに１つの中間室が形成さ れるように寸法法めされる。

この中間室の中には、リングに対して中間壁を弾性密封するために弾性密封素子 が挿入される。この弾性密封素子は、このスペーサすなわち弾性密封素子に押圧 力を印加し、これにより側壁において間隙のない静的密封が実現される。

第７項の実施例は、大気に対するポンプ室の２重の静的密封を形成する。これに より、侵食性及び毒性の媒体を搬送するためにポンプを使用する用途が広がる。

搬送媒体が接触する第２の静的密封素子が故障したときには、第１の静的密封素 子が付加的保護部材とじて機能する。

第８項の実施例では第２の静的密封素子の可動性が、弾性ダイヤフラムの使用に より高まる。付加的に第９項では、第１の静的密封素子と第２の静的密封素子と の間に包囲されている空間に液体を充填させることが可能である。液体は非圧縮 性と見なされ、ダイヤフラムにより分割されている室の容積は一定であるので、 ダイヤフラムには圧力が印加されない。ダイヤフラムの両側には同一の圧力が印 加され、ダイヤフラムには、斜板運動による力のみが印加される。

これは、第１の密封素子と第２の密封素子との間の空間の中の監視媒体のある特 性を監視することにより作動安全性を高める利点を有する。監視媒体の中に侵入 する搬送媒体による、監視されている特性の変化はセンサによりただちに検出さ れる。これにより、搬送媒体を周囲に排出することなしに損傷を早期に検出でき る。

次の本発明を実施例に基づき図を用いて詳細に説明する。

第１図は第２図のＩ−Ｉ切断線に沿って切断して示す斜板式ピストンポンプの縦 断面図、第２図は第１図のｌｌ−Ｔｌ切断線に沿って切断して示す部分横断面図 である。

第１図には斜板式ピストンポンプが示されている。

斜板軸１は、図示されていない駆動装置により円錐形面を描きっつ揺動中心点２ の回りを運動する。揺動中心点２は、斜板４の球面３の中心及びリング６の球形 内面５の中心と一致する。これらの面は、駆動側に位置し中央開口を有する第１ の側方部分９及び第２の側方部分１０と共働してポンプ室１１の境界をなす。ポ ンプ室１１の中には円形リング１２が設けられている。

円形リング１２は、斜板４の球面３の上に設けられている。円形リング１２は、 斜板軸１を介してポンプ室１１の中を運動する。駆動側の第１の側方部分９の中 の中央開口は、斜板軸１を貫通させるために用いられる。

斜板軸１は、例えば溶接、ねじ止め等の異なる方法で斜板４に接続できる。斜板 ４は、可及的最大の精度を得るために単一部品として製造できる。しかし、複数 の部品から成る構造も可能である。斜板４の円形リング１２の外側端縁は、動的 密封を実現するために有利には、球形内面５に対応する輪郭に形成されている。

ポンプ室１１は、ポンプの内部空間に対して、球面３とこれに対応する球面１３ ．１４との間の動的密封により密封されている。斜板４はこれらの個所において 支承されていることも可能である。球面３．　１３．　１４における動的密封の 間隙を介してポンプの側方空間１５．１６に搬送媒体が供給される。

搬送媒体が供給される側方空間１５は駆動側でダイヤフラム１７により密封され ている。ダイヤフラム１７は球面３と側方部分９に固定され、そしてそこで静的 に密封されている。ダイヤフラム１７は、大気に対する圧力差を受止めるように 形成される必要はない。

この実施例では圧力差は、例えば図示のベローズ１８の形式の別の密封素子によ り受止められる。ベローズ１８とダイヤフラム１７との間には、非貫流空間１９ が形成されている。この非貫流空間１９には監視媒体を満たすことかできる。非 貫流空間１９は弾性的であり変形可能であるので、非貫流空間１９の中には側方 空間１５の中と同一の液圧が印加され、ダイヤフラム１７は変形のためにのみ利 用される。

ベローズ１８は圧力差を受止める。またベローズ１８は、斜板４の揺動運動に追 従し、その際にその折畳み形状が弾性的に変形する。ベローズ１８は非貫流空間 １９を大気に対して及び斜板軸１の支承空間２０に対して静的に密封する。それ を実現するためにベローズ１８の一端は揺動部分に取付けられ、他端は、例えば この実施例では斜板軸１の貫通穴のための中央開口を有する蓋２１の形のケーシ ングの定置部分に接続されている。付加的にベローズ１８は斜板４を、ベローズ １８の中実軸の回りを回転してずれないことを保証する。しかし、この回転ずれ 防止の保証は、別の公知の方法で行うこともできる。本実施例では蓋２１は膜１ ７の密封も行い、その実現のために側方部分９に接続されている。

側方部分９には管接続部Ｃ，Ｄが設けられている。

管接続部Ｃ，Ｄを介して側方空間１５を完全に搬送流の中に入れることができる 。側方空間１６を貫流するために側方部分１０に管接続部Ａ、Ｂが設けられてい る。これらの管接続部Ａ、Ｂにより側方空間１５，１６を斜板式ピストンポンプ の導管系の中に入れることができる。これにより本発明の利点を実現できる。側 方空間１５．１６及びポンプ室１１の貫流順序は、その都度の使用条件に応じて 選択できる。例えば、側方空間１５．１６は、ポンプ室１１へ搬送媒体が流入す る前に貫流することもできる。例えば、外部からの搬送媒体をＢから取り込み、 Ａから排出し、それを流入開口２７に接続し、流出開口２８をＣに接続し、Ｄか ら外部に送ることにより、又はポンプ室１１から搬送媒体が流出した後に貫流す ることもできる。一方の側方空間の貫流は、ポンプ室１１へ搬送媒体が流入する 前に行い、他方の側方空間の貫流は、ポンプ室１１からの流出の後に行うことも 可能である。さらに、全搬送流ではなくその一部を側方空間へ分離流入させる装 置を設けることもできる。側方空間を常時貫流するのではなく、ある時間間隔を おいて貫流することも可能である。貫流をどのように定めるかは、搬送媒体とそ の状態条件とに依存する。ケーシングにおける管接続部Ａ−Ｄの位置も、側方空 間の貫流に影響する。また、図示のように流入開口又は流出開口Ａ−Ｄを対向し て配置する以外の配置も可能である。

斜板式ピストンポンプのケーシングは、公知の手段により一体的に組立られて保 持される。この斜板式ピストンポンプの１つの特徴は、ポンプ室１１の吸込側と 吐出側との分離が、ポンプ室１１に対して横方向で配置されている中間壁２２に より行われることにある。

その実現のために斜板４の円形リング１２は、少なくとも中間壁２２の壁厚の幅 を有する凹部を有する。

ポンプ室１１の中の斜板４の揺動運動は、ポンプ室１１の中実軸（第１図の横方 向軸）と共働して３次元直角座標を形成する２つの軸（第１図の縦方向の軸と、 紙面に垂直な軸）を中心とする２つの回動運動か重畳して形成される。すなわぢ 斜板軸１が揺動中心点２を頂点とする円錐を描くように回動する。従って、中間 壁に面する凹部面は、定置の中間壁２２に対して相対運動を行う。第１の側方部 分９とリング６の内部球面と斜板４の外部球面で囲まれる空間は斜板４の円形リ ング１２によって２分割されている。斜板軸１が円錐運動すると円形リング１２ によって分割される空間は回転するか各部分の体積は一定である。しかし、各部 分は第２図に示すように中間壁によって仕切られているので流体をそこを越えて 流すことはできない。流入開口２７と流出開口２８か中間壁の両側に設けられて いるので、斜板軸が円錐運動をすると、流入開口２７から流体か吸い込まれ、流 出開口２８から吐出される。

凹部の最小幅は、その面の形状に依存する。凹部の面は、中間壁２２を密封する 機能を有する必要はない。

凹部の面と中間壁２２との間により大きい遊びを許容することも可能である。中 間壁２２は遊びをもって球面３の上に設けられ、この状態に対応する密封面２３ を有し、側方部分９．１０の中に例えばビン２４等により係留される。中間壁２ ２の側縁の弾性コーティング２５は、静的密封を保証する。これは、弾性コーテ ィング２５が側面７．９に当接することにより実現される。しかし、別の形の静 的密封も可能である。

側方空間１５．１６及び空間１９及び支承空間２０には、図示されていない監視 装置を設けることができる。監視装置は、密封の漏洩の早期発見を可能にする。

その実現のために空間１９には監視媒体が充填される。

監視媒体の例えば電気抵抗等の特性の変化はセンサにより監視される。監視媒体 は、搬送媒体と適合する媒体が選択される。

洗浄動作は、洗浄液を側方空間１５．１６及びポンプ室１１に導入することによ り行われる。洗浄液は洗浄動作中に、搬送媒体と接触したすべての面及び室に接 触する。斜板式ピストンポンプの搬送動作中、側方空間１５．１６を貫流する際 に連続的に自浄が行われ、これにより搬送媒体の粒子がポンプ内に滞在する時間 が制限される。これにより、劣化しやすく短時間処理を要する媒体の搬送が可能 となる。

第２図は、第１図のＩＩ−ＩＩ切断線に沿って切断した部分断面図を示す。第２ 図から、側方空間９と１０との間に位置するリング６が例えば溝２６等の凹部を 有することが分かる。溝２６は、装置の組立のために使われる。溝２６は、ポン プの流入開口２７と流出開口２８との間に位置する。溝２６と中間壁２２とは一 直線上に並んで位置する。斜板４の取付は終了後、中間壁２２か取付けられる。

溝２６は密封部材２９により閉成される。密封部材２９は中間壁２２を静的密封 によりケーシングに対して密封する。密封部材２９はリング６に比して僅かに幅 が広い。密封部材２９は、側方部分９，１０の取付けの際に側方部分９．１０に より圧縮されるが、密封部材２９は非圧縮性なので中間壁２２へ向かってずれ、 これにより中間壁２２は、揺動中心点２へ向く力が印加される。この力により中 間壁２２は側面７．８に押圧される。これにより中間壁２２又はその一部が弾性 変形され、これにより静的密封が実現される。

食料品技術で使用することを可能にするために、複数の構成部品の間のすべての 静的密封は、このための公知の実施例に従って形成する。

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．斜板軸（１）により斜板（４）がポンプ室（１１）の中で揺動運動を行い、 前記ポンプ室（１１）は、２つの側面（７，８）と、前記側面（７，８）の間に 位置し異なる直径を有する球面状内面及び外面（３，５）とにより形成され、前 記斜板（４）は、球面（３）に付加的に形成されている円形リング（１２）を有 し、前記斜板（４）の前記円形リング（１２）を分割する中間壁（２２）がケー シングの中に配置され、その両側に吸込開口及び吐出開口を備え、前記ケーシン グの中に少なくとも１つの第１の側方空間（１６）が、前記斜板（４）の駆動装 置から背いて位置する側に形成され、前記ケーシングの中に少なくとも１つの第 ２の側方空間（１５）が、斜板（４）の前記駆動装置に面している側に形成され 、両側方空間（１５，１６）には、ポンプ室（１１）からの動的密封部を通過し た搬送媒体が供給され、第１の弾性静的密封部材（１８）が、搬送媒体が供給さ れる空間を斜板軸（１）側の空間に対して閉成するために設けられている斜板式 ピストンポンプにおいて、搬送媒体が供給される空間（１５，１６）が、ポンプ の吸込側及び／又は吐出側の開口に接続され、搬送流の流れの方向で連続的に又 は調節可能に搬送媒体が貫流することを特徴とする斜板式ピストンポンプ。
2. ２．搬送媒体が、ポンプ室（１１）への流入前に一方の側方空間を貫流し、ポン プ室（１１）からの流出後に他方の側方空間を貫流することを特徴とする第１項 に記載の斜板式ピストンポンプ。
3. ３．搬送媒体が、ポンプ室（１１）への流入前に両側方空間を貫流することを特 徴とする第１項に記載の斜板式ピストンポンプ。
4. ４．搬送媒体がポンプ室（１１）からの流出後に両側方空間を貫流することを特 徴とする第１項に記載の斜板式ピストンポンプ。
5. ５．側面（７，８）が、それらの間に位置し球面状内面（５）を有するリング（ ６）に当接し、前記リング（６）の前記内面（５）の中に凹部（２６）が設けら れ、前記凹部（２６）は、周縁に位置する流入開口及び流出開口（２７，２８） の間に位置し、前記凹部（２６）の幅が、少なくとも斜板（４）の円形リング（ １２）の幅を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のうちのいず れか１つの項に記載の斜板式ピストンポンプ。
6. ６．中間壁（２２）の斜板（４）の球面（３）に面している側が、前記球面（３ ）に係合する球面（２３）を有し、前記中間壁（２２）がポンプ室（１１）の側 面（７，８）に接続され、前記中間壁（２２）が、弾性密封素子（２５，２９） により側面（７，８）及びリング（６）に対して静的に密封されていることを特 徴とする第１項に記載の斜板式ピストンポンプ。
7. ７．第１の弾性の静的密封素子（１８）に第２の弾性の静的密封素子（１７）が 前置接続され、搬送媒体が供給される第２の側方空間（１５）が、球面（３，１ ３）における動的密封と第２の弾性の静的密封素子（１７）との間の空間である ことを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のうちのいずれか１つの項に記載 の斜板式ピストンポンプ。
8. ８．第２の静的密封素子（１７）が弾性ダイヤフラムであることを特徴とする第 ７項に記載の斜板式ピストンポンプ。
9. ９．第１の静的密封素子（１７）と第２の静的密封素子（１８）との間に形成さ れている空間（１９）に、監視媒体が充填され、監視媒体の特性変化を監視する 監視装置に接続されていることを特徴とする第７項又は第８項に記載の斜板式ピ ストンポンプ。