KR101597502B1

KR101597502B1 - 1축 편심 나사 펌프

Info

Publication number: KR101597502B1
Application number: KR1020157031826A
Authority: KR
Inventors: 아키타카 구와야마; 다이스케 사에키
Original assignee: 헤이신 엘티디.
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2016-02-24
Also published as: CN103370540B; EP2669522A4; JP5724096B2; WO2012102288A1; KR20130118962A; CN103370540A; JP2012154215A; EP2669522B1; KR20150129866A; EP2669522A1

Abstract

본 발명의 과제는 플렉시블 로드와 로터를 덜걱거림이 발생하지 않도록 용이하게 연결 가능한 동시에, 프레팅 마모, 응력 집중에 수반하는 축의 파손 및 유동물의 침입에 의한 부식 등의 문제를 방지 가능한 1축 편심 나사 펌프의 제공을 목적으로 하였다.
1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 플렉시블 로드(62)와 로터(30)가 연결 구조부(100)를 통해 접속되어 있다. 연결 구조부(100)는 로터(30)의 단부면(112)에 형성된 축 삽입 구멍(110)에 대해, 플렉시블 로드(62)의 선단에 설치된 나사 축부(104)를 삽입하여 나사 결합시킨 것이다. 연결 구조부(100)에 있어서 플렉시블 로드(62)측의 플랜지부(102)와, 로터(30)측의 단부면이 면 접촉하고 있다.

Description

1축 편심 나사 펌프 {SINGLE-SHAFT ECCENTRIC SCREW PUMP}

본 발명은 동력 전달 기구부에 설치된 플렉시블 로드와 로터를 연결하는 연결 구조부의 구조에 특징을 갖는 1축 편심 나사 펌프에 관한 것이다.

종래, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 1축 편심 나사 펌프 등에 있어서는, 구동기의 출력축으로부터 출력된 회전 동력을 플렉시블 로드를 통해 로터로 전달 가능하게 되어 있다. 플렉시블 로드에 접속되는 축체(특허문헌 1에 있어서는 드라이브 샤프트)와의 연결 부분(연결 구조부)은 「수축 끼워 맞춤」이라고 칭해지는 방법 등에 의해 형성되어 있다. 수축 끼워 맞춤에 의한 접합은 가열 상태에 있어서 출력축 및 수동축 중 한쪽의 단부에 대해 다른 쪽을 삽입하여, 팽창 혹은 수축시킴으로써 행해진다. 이와 같이 하여 접합함으로써, 덜걱거림이 발생하지 않는 상태가 되도록 양 축을 접합할 수 있다.

또한, 하기 특허문헌 2에 개시되어 있는 로터에 연결되는 가요성 구동축(플렉시블 로드) 및 로터 및 구동축 장치에 있어서는, 접착제에 의해 가요성 구동축(플렉시블 로드)에 고정된 플랜지가 부착된 헤드 부분을 로터에 대해 볼트 고정한 구조로 되어 있다.

일본 특허 제3629100호 공보 일본 특허 제3030265호 공보

그러나, 상술한 수축 끼워 맞춤에 의해 플렉시블 로드와 드라이브 샤프트나 로터 등의 축체(피접속축)를 접합한 경우에는, 메인터넌스 등으로 인해 양자를 분리시킬 때에 접합 부분(연결 구조부)을 가열해야만 해, 상당한 수고나 전용의 설비 등을 필요로 한다는 문제가 있다.

또한, 상술한 수축 끼워 맞춤에 의한 연결 방법 외에, 한쪽의 축에 세레이션을 사용하여 접착에 의해 연결하는 방법, 단부가 테이퍼 형상으로 형성된 축을 다른 쪽에 형성한 축 구멍에 삽입함으로써 연결 방법 등에 의해 연결 구조부를 형성하는 방책도 생각된다. 그러나, 전자의 방법에서는 접착 강도의 신뢰성이 부족하다는 문제가 있다. 또한, 후자의 방법에서는 축 단부를 일정한 품질로 테이퍼 형상으로 하는 것이 어려운 것에 추가하여, 테이퍼 체결부의 프레팅 마모를 억제하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

또한, 상술한 특허문헌 2에 개시되어 있는 구조에 있어서는, 플랜지가 부착된 헤드 부분을 복수의 볼트에 의해 둘레 방향의 복수 개소에서 고정하게 되지만, 각 볼트의 체결 토크의 조정을 잘못하면, 체결력이 치우친 상태(소위, 편체결 상태)로 되어 버리는 경우가 있다. 또한, 각 볼트의 체결 토크를 대략 균일화하기 위해서는, 숙련을 필요로 한다. 따라서, 특허문헌 2에 관한 구조를 채용한 경우에는 각 볼트의 체결 토크의 조정에 수고를 필요로 해, 용이하게 플렉시블 로드를 착탈할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명자들은, 도 8에 도시한 바와 같이 플렉시블 로드(200)의 단부에 나사(202)를 형성하는 동시에, 로터(204)의 단부에 전술한 나사(202)와 나사 결합 가능한 나사 구멍(206)을 형성하여, 양자를 나사 결합에 의해 연결시키는 구성에 대해 검토하였다. 그 결과, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 나사 구멍(206)의 저부에 도달할 때까지 플렉시블 로드(200)의 나사(202)를 나사 결합시킨 경우에는, 플렉시블 로드(200)의 선단부(208) 근방에 있어서 나사가 효과가 있으므로, 나사(202)의 선단 근방 이외의 수나사 골부의 대부분이 운전 부하, 구체적으로는 모멘트, 축 방향의 힘, 혹은 토크에 대한 응력 집중부가 되어, 크랙이 발생하는 것이 판명되었다. 또한, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 나사 구멍(206)의 저부와 플렉시블 로드(200)의 선단부(208) 사이에 간극이 형성되도록 나사 결합시킨 경우에는, 나사 구멍(206)의 개구 부분 근방 및 나사(202)의 수나사 골부에 있어서 플렉시블 로드(200)에 응력이 집중하여, 크랙이 발생하는 것이 판명되었다. 또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 바와 같은 나사 결합에 의한 연결 형태를 채용한 경우, 1축 편심 나사 펌프를 작동시키면, 나사 구멍(206)과 플렉시블 로드(200) 사이에 형성된 간극에 유동물이 침입하여, 부식 등의 원인이 될 가능성이 있는 것이 판명되었다.

상술한 지식에 기초하여, 본 발명은 플렉시블 로드와 로터를 덜걱거림이 발생하지 않도록 용이하게 연결 가능한 동시에, 프레팅 마모, 응력 집중에 수반하는 축의 파손 및 유동물의 침입에 의한 부식 등의 문제를 방지 가능한 1축 편심 나사 펌프의 제공을 목적으로 하였다.

상술한 과제를 해결하기 위해 제공되는 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 회전 동력을 발생시키는 것이 가능한 구동기와, 상기 구동기로부터 입력된 회전 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구부와, 수나사형의 축체에 의해 구성된 로터와, 상기 로터를 삽입 관통 가능하고, 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터를 구비하고 있다. 또한, 상기 동력 전달 기구부는 상기 구동기에 있어서 발생한 회전 동력에 의해 회전하는 구동측 축체 및 상기 로터를 구성하여 상기 구동측 축체와 비동심의 수동측 축체를 접속하고, 가요성을 갖는 플렉시블 로드를 구비하고 있고, 상기 로터를, 상기 스테이터의 내측에 있어서 자전하면서, 상기 스테이터의 내주면을 따르도록 공전하도록 편심 회전시키는 것이 가능한 것이다. 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 상기 구동측 축체 및/또는 수동측 축체를 피접속축으로 하고, 상기 피접속축에 대해 상기 플렉시블 로드를 접속함으로써 형성된 연결 구조부가, 상기 플렉시블 로드의 일단부 혹은 양단부에 형성되어 있다. 또한, 상기 플렉시블 로드 및 상기 피접속축 중 한쪽을 축 A, 다른 쪽을 축 B로 한 경우에, 상기 축 A의 선단부에 나사 축부가 설치되어 있고, 상기 축 B의 선단부에 상기 나사 축부를 삽입 가능하고 상기 나사 축부와 나사 결합 가능한 나사 홈이 내주면에 형성된 축 삽입 구멍이 형성되어 있다. 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 상기 연결 구조부에 있어서, 상기 축 A에 설치된 상기 나사 축부가 상기 축 B에 형성된 상기 축 삽입 구멍에 삽입되고, 상기 나사 축부가 상기 나사 홈과 나사 결합되어, 상기 축 A와 상기 축 B가 면 접촉한 상태로 연결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 나사 축부와 나사 홈이 나사 결합하고, 또한 플렉시블 로드와 피접속축(구동측 축체 및/또는 수동측 축체)이 면 접촉하고 있다. 이에 의해, 연결 구조부에 있어서 플렉시블 로드와 피접속축이, 심플한 구조이면서, 덜걱거림이 발생하지 않도록 견고하게 연결되어 있다. 또한, 연결 구조부에 있어서 플렉시블 로드와 피접속축이 면 접촉한 상태로 연결되므로, 편심 회전에 수반하여 반복해서 작용하는 굽힘 모멘트를, 나사의 인장력에 의해 발생하는 탄성 효과를 이용하여 면 접촉 부분에 있어서 받아내는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 편심 회전에 수반하여 작용하는 모멘트의 영향을 받아도, 연결 구조부에 있어서의 연결력의 저하가 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 프레팅 마모 및 응력 집중에 수반하는 파손이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 연결 구조부에 있어서 플렉시블 로드 및 피접속축이 면 접촉되어 있고, 나사 축부 및 나사 홈을 통해 유동물이 침입하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 유동물의 침입에 수반하는 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 부식 등의 문제가 발생하지 않는다.

본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서, 연결 구조부는 나사 축부 및 나사 홈을 나사 결합시켜, 플렉시블 로드와 피접속축을 면 접촉시킨 것이고, 상술한 수축 끼워 맞춤 등에 의해 형성한 구조에 비해, 동등한 심플함을 가지면서, 착탈성, 양산성이 우수할 뿐만 아니라, 그 밖의 종래 구조에 비하면 극히 심플한 구조이고, 조립 및 분해를 용이하게 실시하는 것이 가능한 구조이다. 따라서, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 따르면, 제작 비용 및 메인터넌스의 수고 등을 최소한으로 억제하는 것이 가능하다.

상술한 과제를 해결하기 위해 제공되는 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 회전 동력을 발생시키는 것이 가능한 구동기와, 상기 구동기로부터 입력된 회전 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구부와, 상기 동력 전달 기구부를 통해 전달된 회전 동력에 의해 구동되어 편심 회전하는 수나사형의 축체에 의해 구성된 로터와, 상기 로터를 삽입 관통 가능하고, 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터를 구비하고 있고, 상기 동력 전달 기구부에는 상기 구동기에 있어서 발생한 회전 동력에 의해 회전하는 구동측 축체와, 상기 로터를 구성하는 수동측 축체 사이를 접속하여, 가요성을 갖는 플렉시블 로드가 설치되어 있고, 상기 구동측 축체 및/또는 수동측 축체를 피접속축으로 하고, 상기 피접속축에 대해 상기 플렉시블 로드를 접속함으로써 형성된 연결 구조부가, 상기 플렉시블 로드의 일단부 혹은 양단부에 형성되어 있다. 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 상기 플렉시블 로드 및 상기 피접속축 중 한쪽을 축 A, 다른 쪽을 축 B로 한 경우에, 상기 축 A에, 직경 방향 외측으로 돌출된 플랜지부와, 상기 플랜지부보다도 축 A의 선단측에 설치된 나사 축부가 설치되어 있고, 상기 축 A의 나사 축부를 삽입 가능하고 상기 나사 축부와 나사 결합 가능한 나사 홈이 내주면에 형성된 축 삽입 구멍이 상기 축 B의 단부면으로 개방되도록 형성되어 있고, 상기 연결 구조부에 있어서, 상기 축 A에 설치된 상기 나사 축부가 상기 축 B에 형성된 상기 축 삽입 구멍에 삽입되고, 상기 나사 축부가 상기 나사 홈과 나사 결합되고, 상기 축 A의 플랜지부가 상기 축 B의 상기 단부면에 면 접촉함으로써, 상기 축 A 및 상기 축 B가 연결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 나사 축부와 나사 홈의 나사 결합에 의해 피접속축(구동측 축체 및/또는 수동측 축체)과 플렉시블 로드를 덜걱거림이 발생하지 않도록 용이하게 연결하는 것이 가능하다. 또한, 연결 구조부에 있어서 축 A의 플랜지부가 축 B의 단부면에 면 접촉한 상태에서 축 A와 축 B가 연결되므로, 편심 회전에 수반하여 반복해서 작용하는 굽힘 모멘트를, 나사의 인장력에 의해 발생하는 탄성 효과를 이용하여 면 접촉 부분에 있어서 받아내는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 연결 구조부가 극히 심플한 구조임에도, 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)에 덜걱거림이 발생하지 않도록 견고하게 연결하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 프레팅 마모 및 응력 집중에 수반하는 파손이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 연결 구조부에 있어서 축 A의 플랜지부와 축 B의 단부면이 면 접촉하고 있어, 나사 축부 및 나사 홈을 통하는 유동물의 침입을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 유동물의 침입에 수반하는 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 부식 등의 문제가 발생하지 않는다.

본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서, 연결 구조부는 나사 축부 및 나사 홈을 나사 결합시켜, 플렉시블 로드와 피접속축을 면 접촉시킨 것이고, 상술한 수축 끼워 맞춤에 의해 형성한 것과 동등한 심플함을 가지면서, 착탈성, 양산성이 우수할 뿐만 아니라, 그 밖의 종래 구조에 의해 형성한 것에 비해 극히 심플하다. 이에 의해, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 제조 비용을 최소한으로 억제하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 나사 축부 및 나사 홈을 나사 결합시킴으로써 조립 가능하고, 양자의 나사 결합을 해제함으로써 분해하는 것이 가능한 구조이므로, 메인터넌스의 수고도 최소한으로 억제할 수 있다.

상술한 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 상기 축 A의 선단부와, 상기 축 B에 형성된 상기 축 삽입 구멍의 저부 사이에 간극이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 편심 회전에 수반하여 축 방향 및 축 회전 방향으로 작용하는 모멘트를, 축 A의 플랜지부와 축 B의 단부면이 면 접촉하고 있는 부분에 확실하게 작용시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 편심 회전에 수반하는 모멘트에 기인하는 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 상기 축 A가, 나사 축부와 플랜지부로 분할 가능한 것이어도 된다.

이러한 구성으로 한 경우에는, 나사 축부를 플랜지부에 대해 장착함으로써 축 A가 형성되는 동시에, 나사 축부를 축 B에 나사 결합시킴으로써 축 A, B를 연결하는 것이 가능해진다.

상술한 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 축 A에 있어서 상기 플랜지부와 상기 나사 축부 사이에 비나사 축부가 존재하고, 상기 연결 구조부에 있어서, 상기 비나사 축부가 상기 축 삽입 구멍 내에 삽입되어 있는 것인 것이 바람직하다.

이러한 구성으로 한 경우, 축 A의 플랜지부 및 축 B의 단부면의 면 접촉 부분과, 나사 축부 및 비나사 축부의 경계 부분과 축 삽입 구멍의 내주면의 접촉 부분의 2개소에 있어서 편심 회전에 수반하는 모멘트를 받아내는 것이 가능해진다. 이에 의해, 편심 회전에 수반하는 모멘트에 기인하는 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 파손을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 비나사 축부를 설치함으로써, 편심 회전 시에 비나사 축부가 축 방향으로 연신되어, 축 A, B를 연결 고정하고 있는 나사가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 상기 축 A의 플랜지부가, 상기 축 B의 단부면에 면 접촉하는 접촉면을 갖고, 상기 축 A의 상기 접촉면 및/또는 상기 축 B의 단부면이, 평활하게 형성되어 있는 것인 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 축 A, B를 연결했을 때에, 축 A의 접촉면과 축 B의 단부면이 거의 간극 없이 면 접촉하여 거의 밀착한 상태로 되어, 나사 축부와 나사 홈이 나사 결합에 의해 접촉면 및 단부면에 작용하는 면압이 높아진다. 이에 의해, 연결 구조부에 있어서 유동물의 침입에 수반하는 부식 등이 발생하는 것을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.

상술한 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 축 A의 플랜지부의 단부면 및/또는 상기 축 B의 단부면에 홈부가 형성되어 있고, 상기 홈부에 시일 부재가 끼워 넣어져 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 축 A의 플랜지부 및 축 B의 단부면의 면 접촉에 의한 시일 효과에 추가하여, 시일 부재에 의한 시일 효과에 의해 연결 구조부로의 유동물의 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 유동물의 침입에 수반하는 피접속축 및 플렉시블 로드(축 A, B)의 부식 등의 문제를 확실하게 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 1축 편심 나사 펌프는 상기 피접속축이 주로 소정의 회전 방향으로 회전하는 것이고, 상기 나사 축부가, 상기 피접속축의 회전 방향에 대해 역방향이 되도록 나사를 형성한 것인 것이 바람직하다.

본 발명의 1축 편심 나사 펌프에 있어서는, 피접속축의 회전 방향과는 역방향으로 나사 축부 및 나사 홈부의 나사가 형성되어 있으므로, 피접속축 및 플렉시블 로드의 회전에 수반하여 연결 구조부에 있어서의 연결력이 저하되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 로터와 플렉시블 로드를 덜걱거림이 발생하지 않도록 용이하게 연결 가능한 동시에, 프레팅 마모, 응력 집중에 수반하는 축의 파손 및 유동물의 침입에 의한 부식 등의 문제를 방지 가능한 1축 편심 나사 펌프를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2의 (a)는 연결 구조부의 분해 사시도, (b)는 연결 구조부의 사시도이다.
도 3은 로터 및 플렉시블 로드의 연결 방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
도 4의 (a)는 변형예에 관한 연결 구조부의 분해 사시도, (b)는 (a)에 도시하는 연결 구조부의 단면도이다.
도 5는 변형예에 관한 연결 구조부의 단면도이다.
도 6은 변형예에 관한 플렉시블 로드의 사시도이다.
도 7의 (a)는 변형예에 관한 연결 구조부의 분해 상태를 도시하는 단면도, (b)는 (a)에 도시하는 연결 구조의 조립 상태를 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명자들이 검토한 로터 및 플렉시블 로드의 연결 구조의 일례를 도시하는 단면도이다.

계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프(10)에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 1축 편심 나사 펌프(10)는, 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이 플렉시블 로드(62)와, 이 플렉시블 로드(62)에 접속되는 피접속축인 로터(30)(수동측 축체)의 연결 부분[연결 구조부(100)]의 구조에 특징을 갖는 것이지만, 이하의 설명에서는 이들의 설명에 앞서 전체 구조에 대해 설명한다.

≪1축 편심 나사 펌프(10)의 전체 구조에 대해≫

1축 편심 나사 펌프(10)는, 소위 회전 용적형의 펌프이고, 도 1에 도시한 바와 같이 케이싱(12)의 내부에 스테이터(20)나, 로터(30), 동력 전달 기구(50) 등이 수용된 구성으로 되어 있다. 케이싱(12)은 금속제이고 통 형상의 부재이고, 길이 방향 일단부측에 설치된 원판형의 엔드 스터드(12a)에 제1 개구(14a)가 형성되어 있다. 또한, 케이싱(12)의 외주 부분에는 제2 개구(14b)가 형성되어 있다. 제2 개구(14b)는 케이싱(12)의 길이 방향 중간 부분에 위치하는 중간부(12d)에 있어서 케이싱(12)의 내부 공간에 연통하고 있다.

제1, 2 개구(14a, 14b)는 각각 1축 편심 나사 펌프(10)의 흡입구 및 토출구로서 기능하는 부분이다. 더욱 상세하게 설명하면, 본 실시 형태의 1축 편심 나사 펌프(10)는 로터(30)를 정방향으로 회전시킴으로써, 제1 개구(14a)가 토출구로서 기능하고, 제2 개구(14b)가 흡입구로서 기능하도록 유동물(유체)을 압송하는 것이 가능하다. 또한 이것과는 반대로, 1축 편심 나사 펌프(10)는 로터(30)를 역방향으로 회전시킴으로써, 제1 개구(14a)가 흡입구로서 기능하고, 제2 개구(14b)가 토출구로서 기능하도록 유동물을 압송시키는 것이 가능하다. 본 실시 형태의 1축 편심 나사 펌프(10)는 제1 개구(14a)가 토출구로서 기능하고, 제2 개구(14b)가 흡입구로서 기능하도록 작동한다. 본 실시 형태의 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서는, 특별한 경우를 제외하고 로터(30)가 정방향으로 회전하므로, 제1 개구(14a)가 토출구, 제2 개구(14b)가 흡입구로서 기능한다.

스테이터(20)는 고무로 대표되는 탄성체나 수지 등으로 작성되어 있다. 스테이터(20)에는 원통형의 것 외에, 단면 형상이 다각형이고 통 형상인 것을 사용하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에 있어서는, 스테이터(20)로서, 외관 형상이 대략 원통형의 외관 형상을 갖는 것이 사용되어 있다. 스테이터(20)의 재질은 1축 편심 나사 펌프(10)를 사용하여 이송하는 피반송물인 유동물의 종류나 성상 등에 맞추어 적절하게 선택된다. 스테이터(20)는 케이싱(12)에 있어서 제1 개구(14a)에 인접하는 위치에 있는 스테이터 설치부(12b) 내에 존재하고 있다. 스테이터(20)의 외경은 스테이터 설치부(12b)의 내경과 거의 동일하다. 그로 인해, 스테이터(20)는 그 외주면이 스테이터 설치부(12b)의 내주면에 거의 밀착하는 상태로 설치되어 있다. 또한, 스테이터(20)는 일단부측에 있는 플랜지부(20a)를 케이싱(12)의 단부에 있어서 엔드 스터드(12a)에 의해 끼워 넣고, 엔드 스터드(12a)와 케이싱(12)의 본체 부분에 걸쳐서 스테이 볼트(16)를 설치하여 체결함으로써 고정되어 있다. 그로 인해, 스테이터(20)는 케이싱(12)의 스테이터 설치부(12b) 내에 있어서 위치 어긋남 등을 일으키지 않는다. 스테이터(20)의 내주면(24)은 n조이고 단단 혹은 다단의 암나사 형상으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 1이나 도 2에 도시한 바와 같이 2조이고 다단의 형상으로 되어 있다.

로터(30)는 금속제의 축체이고, n-1조이고 단단 혹은 다단의 암나사 형상으로 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 로터(30)는 1조이고 다단으로 되어 있다. 로터(30)는 이후에 상세하게 서술하는 플렉시블 로드(62)가 접속되는 축체(피접속축)이다. 또한, 로터(30)는 플렉시블 로드(62)를 통해 전달된 동력에 의해 편심 회전하는 축체(수동측 축체)이기도 하다. 더욱 상세하게는, 로터(30)는 스테이터(20)의 내측에 있어서 자전하면서, 스테이터(20)의 내주면(24)을 따르도록 공전한다. 로터(30)는 길이 방향의 어떤 위치에서 단면을 보아도, 그 단면 형상이 거의 원형이 되도록 형성되어 있다. 로터(30)는 상술한 스테이터(20)에 형성된 관통 구멍(22)에 삽입 관통되어, 관통 구멍(22)의 내부에 있어서 자유롭게 편심 회전 가능하게 되어 있다.

로터(30)를 스테이터(20)에 대해 삽입 관통하면, 로터(30)의 외주면(32)과 스테이터(20)의 내주면(24)이 양자의 접선에 걸쳐서 접촉한 상태로 된다. 또한, 이 상태에 있어서, 관통 구멍(22)을 형성하고 있는 스테이터(20)의 내주면(24)과, 로터(30)의 외주면 사이에는 유체 반송로(40)가 형성된다. 유체 반송로(40)는 상술한 스테이터(20)나 로터(30)의 리드의 길이 L을 기준 길이 S로 한 경우에, 스테이터(20)나 로터(30)의 축 방향으로 리드의 기준 길이 S의 d배의 길이를 갖는 다단(d단)의 유로로 되어 있다.

유체 반송로(40)는 스테이터(20)나 로터(30)의 길이 방향을 향해 나선 형상으로 연장되어 있다. 또한, 유체 반송로(40)는 로터(30)를 스테이터(20)의 관통 구멍(22) 내에 있어서 회전시키면, 스테이터(20) 내를 회전하면서 스테이터(20)의 길이 방향으로 진행한다. 그로 인해, 로터(30)를 회전시키면, 스테이터(20)의 일단부측으로부터 유체 반송로(40) 내로 유동물을 흡입하는 동시에, 이 유동물을 유체 반송로(40) 내에 가둔 상태에서 스테이터(20)의 타단부측을 향해 이송하고, 스테이터(20)의 타단부측에 있어서 토출시키는 것이 가능하다. 즉, 로터(30)를 정방향으로 회전시키면, 제2 개구(14b)로부터 흡입한 유동물을 압송하여, 제1 개구(14a)로부터 토출하는 것이 가능하다. 또한, 로터(30)를 역방향으로 회전시키면, 제1 개구(14a)로부터 흡입한 유동물을 제2 개구(14b)로부터 토출하는 것이 가능하다.

동력 전달 기구(50)는 케이싱(12)의 외부에 설치된 모터 등의 동력원(도시하지 않음)으로부터 상술한 로터(30)에 대해 동력을 전달하기 위해 설치되어 있다. 동력 전달 기구(50)는 동력 접속부(52)와 편심 회전부(54)를 갖는다. 동력 접속부(52)는 케이싱(12)의 길이 방향의 일단부측, 더욱 상세하게는 상술한 엔드 스터드(12a)나 스테이터 설치부(12b)가 설치된 것과는 반대측(이하, 단순히 「기단부측」이라고도 칭함)에 설치된 축 수용부(12c) 내에 설치되어 있다. 또한, 편심 회전부(54)는 축 수용부(12c)와 스테이터 설치부(12b) 사이에 형성된 중간부(12d)에 설치되어 있다.

동력 접속부(52)는 드라이브 샤프트(56)를 갖고, 이것이 2개의 베어링(58a, 58b)에 의해 자유롭게 회전 가능하도록 지지되어 있다. 드라이브 샤프트(56)는 케이싱(12)의 기단부측의 폐색 부분으로부터 외부로 취출되어 있고, 동력원에 접속되어 있다. 그로 인해, 동력원을 작동시킴으로써, 드라이브 샤프트(56)를 회전시키는 것이 가능하다. 동력 접속부(52)가 설치된 축 수용부(12c)와 중간부(12d) 사이에는, 예를 들어 메커니컬 시일이나 그랜드 패킹 등으로 이루어지는 축봉 장치(60)가 설치되어 있고, 이에 의해 중간부(12d)측으로부터 축 수용부(12c)측으로 피반송물인 유동물이 누출되지 않는 구조로 되어 있다.

편심 회전부(54)는 상술한 드라이브 샤프트(56)와 로터(30)를 동력 전달 가능하도록 접속하는 부분이다. 편심 회전부(54)는 플렉시블 로드(62)와, 유니버설 조인트(80)를 갖는다. 플렉시블 로드(62)는 유니버설 조인트(80)를 통해 드라이브 샤프트(56)와 연결되어 있다. 또한, 플렉시블 로드(62)는, 이후에 상세하게 서술하는 연결 구조부(100)를 통해 로터(30)에 연결되어 있다. 이들 구성에 의해, 편심 회전부(54)는 드라이브 샤프트(56)를 통해 전달되어 온 회전 동력을 로터(30)로 전달하여, 로터(30)를 편심 회전시키는 것이 가능하다.

≪연결 구조부(100)의 구조에 대해≫

계속해서, 연결 구조부(100)의 구조에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 연결 구조부(100)는 플렉시블 로드(62)(축 A)와 로터(30)(축 B)를 연결하는 부분이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플렉시블 로드(62)는 연결 구조부(100)측(이하, 「선단측」이라고도 칭함)의 단부에 플랜지부(102), 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)를 갖는다. 플랜지부(102)는 플렉시블 로드(62)의 직경 방향 외측으로 돌출된 플랜지 형상의 부분이다.

플랜지부(102)는 연결 구조부(100)를 형성한 상태에 있어서, 로터(30)의 단부면(112)에 면 접촉하는 면[이하, 「시트면(102a)」이라고도 칭함]이 대략 평활해지도록 표면 마무리 가공이 실시되어 있다. 시트면(102a)의 표면 마무리 가공은 다양한 방법에 의해 실시하는 것이 가능하지만, 예를 들어 선반에 의한 절삭 가공, 지석 등에 의한 연삭 가공, 래핑 처리에 의한 연마 가공 등에 의해 실시하는 것이 가능하다. 시트면(102a)을 선반에 의한 절삭 가공에 의해 표면 처리 가공한 경우에는 Ra＝1.6 정도의 표면 거칠기가 되도록 형성하는 것이 가능하다. 또한, 지석 등에 의한 연삭 가공을 실시한 경우에는, Ra＝0.1 내지 0.8 정도의 표면 거칠기가 되도록 시트면(102a)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 래핑 처리에 의한 연마 가공을 행함으로써, Ra＝0.1 이하의 표면 거칠기가 되도록 시트면(102a)을 형성하는 것이 가능하다.

또한, 나사 축부(104)는 플랜지부(102)보다도 더욱 선단측에 위치하고, 로터(30)의 정회전 방향을 기준으로 하여 역방향으로 수나사(104a)가 형성된 부분이다. 비나사 축부(106)는 나사 축부(104)와 플랜지부(102) 사이에 위치하는 부분이다. 비나사 축부(106)에 있어서는 나사가 형성되어 있지 않고, 표면이 평활하게 되어 있다. 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)는 플랜지부(102)의 대략 중앙에 설치되어 있다.

로터(30)는 상술한 기본적 구성 외에, 기단부측에 축 삽입 구멍(110)이 형성되어 있다. 축 삽입 구멍(110)은 로터(30)의 기단부측의 단부면(112)에 개방되어 있고, 로터(30)의 길이 방향을 향해 플렉시블 로드(62)의 나사 축부(104)를 삽입 가능한 구멍이다. 축 삽입 구멍(110)의 내측에는 나사 축부(104)의 나사와 나사 결합 가능한 나사 홈(110a)이 형성되어 있다.

또한, 로터(30)의 단부면(112)은 상술한 플렉시블 로드(62)의 시트면(102a)(접촉면)과 마찬가지로 대략 평활해지도록 표면 마무리 가공이 실시되어 있다. 단부면(112)의 표면 마무리 가공은 다양한 방법에 의해 실시하는 것이 가능하지만, 상술한 시트면(102a)과 마찬가지로, 예를 들어 선반에 의한 절삭 가공, 지석 등에 의한 연삭 가공, 래핑 처리에 의한 연마 가공 등에 의해 실시하는 것이 가능하다.

연결 구조부(100)는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 상술한 플렉시블 로드(62)의 나사 축부(104)를 로터(30)의 축 삽입 구멍(110)에 삽입하고, 그 후 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 양자를 나사 결합시킴으로써 형성된다. 이와 같이 하여 연결 구조부(100)를 형성함으로써, 플렉시블 로드(62)를 로터(30)와 접속하면, 도 2의 (b) 및 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 플렉시블 로드(62)측에 설치된 플랜지부(102)가 로터(30)의 단부면(112)에 면 접촉한 상태로 된다. 또한, 플렉시블 로드(62)의 선단부와, 축 삽입 구멍(110)의 저부(110b) 사이에는 간극이 형성된다. 또한, 비나사 축부(106)가 축 삽입 구멍(110)의 내측에 삽입된 상태로 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서는, 나사 축부(104)와 나사 홈(110a)을 나사 결합시킴으로써 플렉시블 로드(62)를 로터(30)에 대해 접속 가능하므로, 양 축의 접속 작업 및 분해 작업을 극히 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상술한 연결 구조부(100)에 의해 플렉시블 로드(62)와 로터(30)를 접속하면, 플렉시블 로드(62)의 플랜지부(102)가 로터(30)의 단부면(112)에 면 접촉한 상태로 된다. 이에 의해, 편심 회전에 수반하여 반복해서 작용하는 굽힘 모멘트를, 나사의 인장력에 기인하여 발생하는 탄성 효과에 의해, 시트면(102a)과 단부면(112)의 면 접촉 부분에 있어서 받아내는 것이 가능하다. 따라서, 연결 구조부(100)를 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 로터(30) 및 플렉시블 로드(62)를 덜걱거림이 발생하지 않도록 연결하는 것이 가능해, 프레팅 마모, 로터(30) 및 플렉시블 로드(62)의 파손 등의 문제를 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상술한 연결 구조부(100)는 나사 축부(104)를 축 삽입 구멍(110)에 삽입하여 나사 결합시키는 것만으로 플렉시블 로드(62)와 로터(30)를 연결하여, 시트면(102a)과 단부면(112)을 면 접촉시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 종래 기술로서 설명한 수축 끼워 맞춤에 의해 플렉시블 로드(62)와 로터(30)를 연결하는 경우와 동등한 심플함을 가지면서, 착탈성, 양산성이 우수할 뿐만 아니라, 그 밖의 종래 구조에 의해 연결하는 경우에 비해, 극히 심플한 구성이면서, 조립 및 분해를 용이하게 실시 가능하게 할 수 있다. 따라서, 1축 편심 나사 펌프(10)는 제작 비용 및 메인터넌스의 수고 등이 최소한으로 된다.

또한, 연결 구조부(100)에 있어서는, 플렉시블 로드(62)의 선단부와, 로터(30)에 형성된 축 삽입 구멍(110)의 저부(110b) 사이에 간극이 형성된다. 이와 같은 구성이므로, 편심 회전에 수반하여 축 방향 및 축 회전 방향으로 작용하는 모멘트를, 플렉시블 로드(62)의 플랜지부(102) 및 로터(30)의 단부면(112)의 면 접촉 부분에 작용시키는 것이 가능해진다. 따라서, 연결 구조부(100)를 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 로터(30) 및 플렉시블 로드(62)를 보다 한층 덜걱거림이 발생하지 않도록 연결하여, 프레팅 마모 등을 방지할 수 있다.

상술한 구성에 추가하여, 본 실시 형태의 1축 편심 나사 펌프(10)에서는, 플렉시블 로드(62)에 있어서 플랜지부(102)와 나사 축부(104) 사이에 비나사 축부(106)가 존재하고 있다. 이에 의해, 편심 회전에 수반하는 모멘트를, 플렉시블 로드(62)의 플랜지부(102)와 로터(30)의 단부면(112)의 면 접촉 부분에 가하여, 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)의 경계 부분과 축 삽입 구멍(110)의 내주면의 접촉부 P[도 3의 (c) 참조]의 2개소로 분산시켜 받아내는 것이 가능해진다. 따라서, 플렉시블 로드(62) 및 로터(30)의 프레팅 마모 및 이들의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 비나사 축부(106)를 설치함으로써, 플랜지부(102)와 단부면(112)의 면 접촉 부분 및 접촉부 P의 2개소에 있어서 모멘트를 분산 지지하는 구조를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 비나사 축부(106)를 설치하지 않는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 한 경우에 대해서도, 편심 회전에 수반하는 모멘트를 플랜지부(102)와 단부면(112)의 면 접촉 부분에 있어서 충분히 받아내는 것이 가능해, 프레팅 마모 등의 문제가 발생하지 않는다.

또한, 플렉시블 로드(62)의 플랜지부(102)와 로터(30)의 단부면(112)이 연결 구조부(100)에 있어서 면 접촉하고 있다. 또한, 플랜지부(102)의 시트면(102a) 및 단부면(112)이 표면 마무리 가공에 의해 대략 평활하게 되어 있으므로, 시트면(102a)과 단부면(112)이 대략 밀착하고 있다. 따라서, 연결 구조부(100)에 있어서는, 나사 축부(104) 및 나사 홈(110a) 등의 간극에 유동물이 침입하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서는, 유동물의 침입에 수반하는 로터(30) 및 플렉시블 로드(62)의 부식 등의 문제가 발생하지 않는다.

연결 구조부(100)에 있어서는, 편심 회전에 의한 덜걱거림이 발생하지 않으므로, 로터(30) 및 플렉시블 로드(62)의 프레팅 마모에 의한 마모분이 발생하지 않는다. 또한, 플렉시블 로드(62)와 로터(30) 사이에는 유동물이 침입하지 않는다. 그로 인해, 1축 편심 나사 펌프(10)는 식품 등의 위생 관련의 용도에 적절하게 사용 가능하다.

또한, 플랜지부(102) 및 단부면(112)이 면 접촉한 부분에 있어서 유동물이 침입하는 것을 방지하기 위해, 상술한 구성에 추가하여 O링 등의 시일 부재에 의해 시일을 실시한 구성으로 하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 플랜지부(102)의 나사 축부(104)측의 면에 홈(108)을 형성하고, 이 홈(108) 내에 O링 등의 시일 부재(116)를 끼워 넣은 구성으로 해도 된다. 또한 마찬가지로, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 단부면(112)측에 홈(108)을 형성하여, 이 홈(108) 내에 시일 부재(116)를 끼워 넣은 구조로 하는 것도 가능하다. 또한, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 플랜지부(102) 및 단부면(112)을 면 접촉시킨 상태에 있어서 서로 연통하도록 홈(108, 118)을 형성하여, 홈(108, 118) 내에 시일 부재(116)를 끼워 넣은 구성으로 해도 된다. 또한, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 홈(108)을 형성하는 위치를 플랜지부(102)의 외측 테두리 부분보다도 직경 방향 내측으로 벗어난 위치에 형성하여, 시일 부재(116)를 끼워 넣은 구성으로 해도 된다. 또한, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 홈(108)을 플랜지부(102)의 외측 테두리 부분 및 외측 테두리 부분보다도 직경 방향 내측으로 벗어난 위치의 양쪽에 형성하여, 양자에 시일 부재(116)를 끼워 넣은 구성으로 해도 된다. 이들의 구조로 함으로써, 유동물의 침입을 보다 한층 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상술한 시일 부재(116) 등을 사용함으로써 플랜지부(102) 및 단부면(112) 사이를 시일하는 것 외에, 액상 가스킷을 플랜지부(102) 및 단부면(112)에 도포함으로써 시일하는 것도 가능하다. 이러한 구성으로 함으로써, 플랜지부(102) 및 단부면(112) 사이에 유동물의 침입 방지 효과를 보다 한층 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서는, 플렉시블 로드(62)의 나사 축부(104) 및 로터(30)의 나사 홈(110a)에 형성된 나사가, 모두 로터(30)가 주로 회전하는 방향과는 역방향으로 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 나사 축부(104) 및 나사 홈(110a)에 형성된 나사는 로터(30) 및 플렉시블 로드(62)의 회전 시에 체결되도록 형성되어 있다. 그로 인해, 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서는, 운전 중에 연결 구조부(100)에 있어서의 연결력이 저하되지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 플랜지부(102)의 시트면(102a) 및 단부면(112)이 표면 마무리 가공에 의해 대략 평활하게 되어 있으므로, 1축 편심 나사 펌프(10)의 작동 시에 작용하는 토크의 영향에 의한 연결 구조부(100)의 연결력의 저하가 발생하기 어렵다. 즉, 본 실시 형태의 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서는, 연결 구조부(100)를 형성할 때의 체결 토크 T1과, 연결 구조부(100)를 분해할 때의 풀림 토크 T2가 대략 동일(T2≒T1)하다.

본 실시 형태에서는, 플렉시블 로드(62)의 나사 축부(104) 및 로터(30)의 나사 홈(110a)에 형성된 나사가 1축 편심 나사 펌프(10)를 통상 운전시킨 경우에 체결되도록 형성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 나사 축부(104) 및 나사 홈(110a)의 나사를 풀림이 되는 방향, 즉 로터(30)의 회전과 동일 방향으로 형성한 것이어도 된다. 또한, 전술한 바와 같이 나사를 풀림 방향으로 형성하는 경우에는, 연결 구조부(100)에 있어서의 체결력이 저하되지 않도록, 풀림 멈춤을 위한 구성을 부가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 연결 구조부(100)에 있어서의 체결력의 유지, 시트면(102a)과 단부면(112) 사이에 간극이 형성되는 것에 의한 문제의 방지 등의 관점으로부터, 플랜지부(102)의 시트면(102a) 및 단부면(112)의 양쪽을 표면 마무리 가공에 의해 대략 평활하게 한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 시트면(102a) 및 단부면(112)의 어느 한쪽만을 표면 상태가 평활해지도록 표면 마무리 가공을 실시한 것이어도 된다. 또한, 시트면(102a) 및 단부면(112)을 평활하게 하지 않았던 경우에 연결 구조부(100)에 있어서 생기는 간극, 혹은 연결 구조부(100)에 있어서의 체결력 저하의 정도가 운전을 실시하는 데 영향이 없을 정도로 상정되는 경우에는, 시트면(102a) 및 단부면(112)의 어느 한쪽, 또는 양쪽에 표면 마무리 가공을 실시하지 않는 것으로 해도 된다. 또한, 연결 구조부(100)는 로터(30)의 단부면(112) 및 플렉시블 로드(62)의 시트면(102a) 사이에 고무 시트 등의 시일성을 갖는 시일 부재를 개재시키는 것으로 해도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 단부면(112) 및 시트면(102a) 사이에 유동물이 혼입되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는 플렉시블 로드(62)의 선단측에, 플렉시블 로드(62)와 동심이며 원반 형상인 플랜지부(102)를 설치하여, 플랜지부(102)의 시트면(102a)을 로터(30)의 단부면(112)에 면 접촉시키는 구성을 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 플렉시블 로드(62)의 선단측을 직경 축소시킴으로써 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)를 형성한 구성으로 하는 것이 가능하다. 이러한 구성으로 한 경우, 나사 축부(104)를 로터(30)의 축 삽입 구멍(110)에 삽입하여, 나사 결합시킴으로써, 플렉시블 로드(62) 본체와, 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)가 형성된 부위의 경계에 형성된 단차부(114)를 이루는 면이 시트면(114a)이 되고, 로터(30)의 단부면(112)과 면 접촉한 상태로 된다. 이에 의해, 시트면(114a)이 상술한 플랜지부(102)의 시트면(102a)과 동일한 기능을 발휘하게 되어, 플랜지부(102)를 설치한 경우와 동일한 작용 효과가 얻어진다.

또한, 상술한 바와 같은 플렉시블 로드(62)의 전체 둘레에 걸쳐서 직경 방향으로 돌출된 플랜지부(102)를 설치하는 대신에, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 플렉시블 로드(62)의 둘레 방향 일부의 영역에 있어서 직경 방향 외측으로 돌출된 돌출부(116)를 설치함으로써, 시트면(116a)을 형성한 것이어도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 시트면(116a)이 로터(30)의 단부면(112)과 면 접촉시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 시트면(116a)이 상술한 플랜지부(102)의 시트면(102a)과 동일한 기능을 발휘하게 되어, 플랜지부(102)를 설치한 경우와 동일한 작용 효과가 얻어진다.

본 실시 형태에서는, 플렉시블 로드(62)측에 플랜지부(102), 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)를 설치하고, 로터(30)측에 나사 홈(110a)을 갖는 축 삽입 구멍(110) 및 플랜지부(102)와 면 접촉 가능한 단부면(112)을 설치한 구성을 예시하였지만, 양자의 구성이 역전되어 있어도 된다. 구체적으로는, 로터(30)측에 플랜지부(102), 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)를 설치하고, 플렉시블 로드(62)측 및 축 삽입 구멍(110) 및 단부면(112)을 설치한 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 한 경우에 대해서도, 본 실시 형태에 있어서 도시한 연결 구조부(100)와 동일한 작용, 효과가 얻어진다.

본 실시 형태에서는, 플렉시블 로드(62)의 일단부측과 로터(30)를 연결 구조부(100)를 통해 연결하고, 플렉시블 로드(62)의 타단부측과 드라이브 샤프트(56)를 유니버설 조인트(80)에 의해 연결한 구조를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 유니버설 조인트(80) 대신에, 연결 구조부(100)에 의해 플렉시블 로드(62)와 드라이브 샤프트(56)를 연결한 구조로 해도 된다. 즉, 드라이브 샤프트(56)를 플렉시블 로드(62)가 접속되는 피접속축으로 해도 된다. 또한, 상술한 바와 같이 플렉시블 로드(62)와 로터(30)의 접속 부분에 연결 구조부(100)를 형성하는 대신에, 플렉시블 로드(62)와 드라이브 샤프트(56)의 접속 부분에 연결 구조부(100)를 형성해도 된다. 즉, 1축 편심 나사 펌프(10)는 플렉시블 로드(62)의 일단부측에만 연결 구조부(100)를 설치한 구성, 혹은 플렉시블 로드(62)의 양단부에 연결 구조부(100)를 설치한 구성 중 어느 것이어도 좋다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 플렉시블 로드(62)에 대해 로터(30)를 직접 접속하는 구성을 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 로터(30)와 플렉시블 로드(62) 사이에 별도 축체(이하, 「중간축」이라고도 칭함)를 설치하고, 이 중간축을 통해 플렉시블 로드(62)를 접속한 구조로 해도 된다. 이 경우, 로터(30)의 단부면(112)에 형성한 축 삽입 구멍(110)에 상당하는 것을 중간축에 형성함으로써 상술한 연결 구조부(100)에 상당하는 것을 형성하여, 동일한 작용 효과를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 중간축과 로터(30)의 접속 부분에 대해서도, 연결 구조부(100)에 상당하는 것을 형성함으로써, 동일한 작용 효과가 얻어진다. 마찬가지로, 플렉시블 로드(62)와 드라이브 샤프트(56)의 접속 부분에 대해서도, 양 축 사이에 중간축을 설치하는 것이 가능하다. 이 경우, 중간축과 플렉시블 로드(62)의 접속 부분 및 중간축과 드라이브 샤프트(56)의 접속 부분의 어느 한쪽 또는 양쪽에 연결 구조부(100)에 상당하는 것을 형성함으로써, 본 실시 형태에 있어서 설명한 것과 동일한 작용 효과가 얻어진다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 플렉시블 로드(62)의 선단부에 있어서, 플랜지부(102)에 대해 나사 축부(104)를 일체적으로 형성한 것을 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 상술한 나사 축부(104)를 형성하는 것[나사축(120)]을 별도의 부재로서 준비하고, 이 나사축(120)을 통해 플렉시블 로드(62)와 로터(30)를 연결하는 구조로 해도 된다.

본 변형예에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 본 변형예에 있어서는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 양 단부에 수나사(120a, 120b)가 형성된 나사축(120)이 플렉시블 로드(62)에 대해 착탈 가능한 부재로서 준비된다. 또한, 본 변형예에 있어서는, 플렉시블 로드(62)의 선단측에 설치된 플랜지부(102)의 대략 중앙에 돌출부(108)를 설치하는 동시에, 돌출부(108)에 나사축(120)을 나사 결합시키는 것이 가능한 암나사로 이루어지는 나사 구멍(109)을 형성한다. 나사 구멍(109)에 대해 나사축(120)을 나사 결합에 의해 장착하면, 상술한 플렉시블 로드(62)와 동등한 것이 형성된다. 즉, 나사축(120)의 수나사(120a)가 나사 축부(104)에 상당하고, 돌출부(108)가 비나사 축부(106)에 상당한다.

또한, 본 변형예에 있어서는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 나사 축부(104) 및 비나사 축부(106)에 상당하는 부분을 나사축(120) 및 돌출부(108)에 의해 형성함으로써, 플렉시블 로드(62)의 형상 및 구조가 변경된다. 이에 수반하여, 로터(30)측에 형성하는 축 삽입 구멍(110)의 형상 및 구조에 대해서도 일부 변경된다. 구체적으로는, 축 삽입 구멍(110)의 입구 부분에 돌출부(108)가 들어가는 크기의 구멍[돌출부 수용부(110x)]이 형성되고, 돌출부 수용부(110x)의 안측에 나사축(120)을 나사 결합하기 위한 암나사로 이루어지는 나사 구멍(110y)이 형성된다.

상술한 바와 같은 구성으로 한 경우, 돌출부(108)에 형성된 나사 구멍(109)에 나사축(120)을 장착하는 동시에, 플렉시블 로드(62)의 선단부에 접속된 나사축(120) 및 돌출부(108)를 로터(30)의 축 삽입 구멍(110)에 삽입하여 나사 결합시킴으로써, 로터(30)와 플렉시블 로드(62)를 연결하는 것이 가능해진다[도 7의 (b) 참조]. 또한, 이와 같이 하여 양 축(30, 62)을 연결한 경우에 대해서도, 상기 실시 형태에 있어서 설명한 구조를 채용한 경우와 동일한 작용 효과가 얻어진다.

또한, 상술한 나사축(120)에 수나사(120a, 120b)를 형성하고, 암나사로 이루어지는 나사 구멍(109, 110y)을 형성한 구성을 예시하였지만, 수나사 및 암나사의 관계가 역전되어 있어도 된다. 또한, 플랜지부(102)의 대략 중앙부에 돌출부(108)를 설치하고, 이 돌출부(108)에 비나사 축부(106)에 상당하는 기능을 갖게 한 구성을 예시하였지만, 돌출부(108)에 상당하는 부분을 설치하지 않는 구성으로 해도 된다. 이와 같은 구성으로 하는 경우에는, 플랜지부(102)의 시트면(102)을 평탄한 것으로 하고, 대략 중앙부에 수나사(120b)가 나사 결합 가능한 나사 구멍을 형성함으로써, 나사축(120)과 플랜지부(102)를 연결 가능하게 할 수 있다. 또한, 돌출부(108)를 설치하지 않는 경우에는, 나사축(120)의 수나사(120a, 102b) 사이에 나사가 형성되어 있지 않은 부분을 설치하고, 이 부분을 비나사 축부(106)에 상당하는 것으로 하여 이용하는 것도 가능하다.

(실시예)

계속해서, 상술한 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서, 플렉시블 로드(62)와 로터(30) 사이에 형성된 연결 구조부(100)에 있어서의 체결 토크 T1과 풀림 토크 T2의 관계에 대한 실험 결과에 대해 설명한다. 상술한 1축 편심 나사 펌프(10)에 있어서, 플렉시블 로드(62)의 나사 축부(104)에 형성한 나사 및 로터(30)의 축 삽입 구멍(110) 내에 형성된 나사 홈(110a)의 나사의 나사 직경 M, 체결 토크 T1, 풀림 토크 T2 및 로터(30)의 편심량의 관계를 조사하는 실험을 행하였다. 이 실험에 있어서의 1축 편심 나사 펌프(10)의 운전 시간은 1개월 내지 3개월, 회전 속도는 300[min-1]이었다. 또한, 플렉시블 로드(62)의 재질은 SUS630 혹은 티탄 합금(Ti-6Al-4V)이었다. 또한, 드라이브 샤프트 및 로터(30)의 재질은 SUS316이었다. 본 실험에 있어서는, 가변식 토크렌치를 사용함으로써 플렉시블 로드(62)와 로터(30)를 연결하여, 연결 시의 설정 토크를 체결 토크 T1로 하였다. 또한, 연결 구조부(100)를 분해할 때에, 가변식 토크렌치의 설정 토크를 서서히 크게 하여, 연결 구조부(100)에 있어서 풀림이 발생했을 때의 설정값을 풀림 토크 T2로 하였다. 실험 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 어떤 조건 하에 있어서 체결 토크 T1 및 풀림 토크 T2를 계측한 경우에 대해서도, 풀림 토크 T2가 체결 토크 T1과 대략 동등했다. 이에 의해, 시트면(102a)과 단부면(112)을 면 접촉시킨 상태에서 연결시킴으로써, 플렉시블 로드(62)와 로터(30)를 견고하고 또한 풀림이 발생하지 않도록 연결 가능한 것이 판명되었다.

10 : 1축 편심 나사 펌프
20 : 스테이터
30 : 로터(피접속축, 수동측 축체)
50 : 동력 전달 기구
62 : 플렉시블 로드
100 : 연결 구조부
102 : 플랜지부
102a : 시트면(접촉면)
104 : 나사 축부
104a : 수나사
106 : 비나사 축부
110 : 축 삽입 구멍
110a : 나사 홈
110b : 저면
112 : 단부면

Claims

회전 동력을 발생시키는 것이 가능한 구동기와,
상기 구동기로부터 입력된 회전 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구부와,
수나사형의 축체에 의해 구성된 로터와,
상기 로터를 삽입 관통 가능하고, 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터를 구비하고 있고,
상기 동력 전달 기구부가, 상기 구동기에 있어서 발생한 회전 동력에 의해 회전하는 구동측 축체 및 상기 로터를 구성하고 상기 구동측 축체와 비동심의 수동측 축체를 접속하고, 가요성을 갖는 플렉시블 로드를 구비하고 있고, 상기 로터를, 상기 스테이터의 내측에 있어서 자전하면서, 상기 스테이터의 내주면을 따르도록 공전하도록 편심 회전시키는 것이 가능한 것이고,
상기 구동측 축체와 상기 수동측 축체 중 하나 이상을 피접속축으로 하고, 상기 피접속축에 대해 상기 플렉시블 로드를 접속함으로써 형성된 연결 구조부가, 상기 플렉시블 로드의 일단부 혹은 양단부에 형성되어 있고,
상기 플렉시블 로드 및 상기 피접속축 중 한쪽을 축 A, 다른 쪽을 축 B로 한 경우에,
상기 축 A가, 상기 축 B의 단부면에 면 접촉하는 접촉면과, 상기 접촉면보다도 선단측에 설치된 나사 축부와, 상기 접촉면과 상기 나사 축부 사이에 설치된 비나사 축부를 갖고,
상기 축 B의 선단부에 상기 나사 축부를 삽입 가능하고 상기 나사 축부와 나사 결합 가능한 나사 홈이 내주면에 형성된 축 삽입 구멍이 형성되어 있고,
상기 연결 구조부에 있어서, 상기 축 A에 설치된 상기 나사 축부가 상기 축 B에 형성된 상기 축 삽입 구멍에 삽입되고, 상기 나사 축부가 상기 나사 홈과 나사 결합되어, 상기 축 A의 상기 접촉면과 상기 축 B의 단부면이 면 접촉한 상태에서 상기 축 A 및 상기 축 B가 연결되어 있고,
상기 축 A의 상기 접촉면과 상기 축 B의 상기 단부면이 면 접촉하는 부분에 추가하여, 상기 나사 축부와 상기 비나사 축부의 경계 부분과 상기 축 삽입 구멍의 내주면의 접촉 부분에 있어서, 상기 편심 회전에 수반되는 모멘트를 받아냄 가능한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항에 있어서, 상기 비나사 축부와 상기 축 삽입 구멍이 접촉하는 상태에서 상기 축 A 및 상기 축 B가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
회전 동력을 발생시키는 것이 가능한 구동기와,
상기 구동기로부터 입력된 회전 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구부와,
상기 동력 전달 기구부를 통해 전달된 회전 동력에 의해 구동되어 편심 회전하는 수나사형의 축체에 의해 구성된 로터와,
상기 로터를 삽입 관통 가능하고, 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터를 구비하고 있고,
상기 동력 전달 기구부에는, 상기 구동기에 있어서 발생한 회전 동력에 의해 회전하는 구동측 축체와 상기 로터를 구성하는 수동측 축체 사이를 접속하고, 가요성을 갖는 플렉시블 로드가 설치되어 있고,
상기 구동측 축체와 상기 수동측 축체 중 하나 이상을 피접속축으로 하고, 상기 피접속축에 대해 상기 플렉시블 로드를 접속함으로써 형성된 연결 구조부가, 상기 플렉시블 로드의 일단부 혹은 양단부에 형성되어 있고,
상기 플렉시블 로드 및 상기 피접속축 중 한쪽을 축 A, 다른 쪽을 축 B로 한 경우에,
상기 축 A가, 직경 방향 외측으로 돌출된 플랜지부와, 상기 플랜지부보다도 상기 축 A의 선단측에 설치된 나사 축부와, 상기 플랜지부와 상기 나사 축부 사이에 설치된 비나사 축부를 갖고,
상기 축 A의 나사 축부를 삽입 가능하고 상기 나사 축부와 나사 결합 가능한 나사 홈이 내주면에 형성된 축 삽입 구멍이 상기 축 B의 단부면에 개방되도록 형성되어 있고,
상기 연결 구조부에 있어서, 상기 축 A에 설치된 상기 나사 축부가 상기 축 B에 형성된 상기 축 삽입 구멍에 삽입되고, 상기 나사 축부가 상기 나사 홈과 나사 결합되어, 상기 축 A의 상기 플랜지부에 설치된 접촉면과 상기 축 B의 단부면이 면 접촉한 상태에서 상기 축 A 및 상기 축 B가 연결되어 있고,
상기 축 A의 상기 접촉면과 상기 축 B의 상기 단부면이 면 접촉하는 부분에 추가하여, 상기 나사 축부와 상기 비나사 축부의 경계 부분과 축 삽입 구멍의 내주면의 접촉 부분에 있어서, 상기 편심 회전에 수반되는 모멘트를 받아냄 가능한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축 A의 상기 접촉면의 직경이 상기 축 B의 상기 단부면의 직경과 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비나사 축부가 상기 축 삽입 구멍 내에 삽입되고, 상기 축 A 및 상기 축 B가 연결된 상태에 있어서 상기 축 A의 선단부와 상기 축 B에 설치된 상기 축 삽입 구멍의 저부의 사이에 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축 A가, 직경 방향 외측으로 돌출된 플랜지부와, 상기 플랜지부보다도 축 A의 선단측에 설치된 나사 축부를 갖고,
상기 축 A가, 상기 나사 축부와 상기 플랜지부로 분할 가능한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축 A가, 상기 축 B의 단부면에 면 접촉하는 접촉면을 갖고,
상기 축 A의 상기 접촉면과 상기 축 B의 단부면 중 하나 이상이, 평활하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축 A가, 상기 축 B의 단부면에 면 접촉하는 접촉면을 갖고,
상기 축 A의 접촉면과 상기 축 B의 단부면 중 하나 이상에 홈부가 형성되어 있고,
상기 홈부에 시일 부재가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피접속축이 주로 소정의 회전 방향으로 회전하는 것이고,
상기 나사 축부가, 상기 피접속축의 회전 방향에 대해 역방향이 되도록 나사를 형성한 것인 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.