KR101930664B1 - 1축 편심 나사 펌프 - Google Patents

Abstract

내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터(9)와, 스테이터(9)에 삽입 관통 가능하고, 수나사형의 축체로 이루어지는 로터(10)와, 스테이터(9)의 외주측의 제1 위치와 스테이터(9)를 압축하는 제2 위치 사이를 이동 가능한 외장체(8)와, 외장체(8)를 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동시키는 이동 수단(7)을 구비한다. 이에 의해, 스테이터(9)에 의한 로터(10)에의 접촉압을 안정시켜, 원하는 토출압으로 유동물을 토출시킨다.

Description

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

본 발명은, 1축 편심 나사 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 1축 편심 나사 펌프에서는, 액온이나 기온의 변화에 따라서 스테이터가 팽창 및 수축되기 때문에, 그것들의 변화에 대응한 적절한 상태에서 유동물을 반송하는 것이 어려운 경우가 있다. 예를 들어, CIP(Cleaning In Place: 정치 세정)나 SIP(Sterilizing In Place: 정치 멸균)에서는 고온의 증기나 열수를 스테이터 내에 유동시키기 때문에, 이 문제가 발생한다. 또한, 스테이터가 마모되어 로터에 대한 체결 여유가 작아져 버리면, 유동물을 적절하게 반송할 수 없게 되지만, 전술한 바와 같이 스테이터가 크게 팽창되면 마모되기 쉬워, 조기에 스테이터 또는 로터를 신규의 것으로 교환할 필요가 발생해 버린다.

종래, 이러한 문제에 대처 가능한 1축 편심 나사 펌프로서, 케이싱 내에 탄성체로 이루어지는 스테이터를 수용하고, 스테이터 내에 로터를 삽입 관통시킨 상태에서, 케이싱과 스테이터 사이에 형성된 공간 내의 공기압을 조정하고, 스테이터를 직경 방향으로 탄성 변형시킴으로써, 로터와의 접촉압을 일정하게 유지하도록 한 것이 공지이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

그러나, 로터에 대한 스테이터의 접촉압을 일정하게 유지하기 위해 공간 내를 어느 정도의 압력으로 할지는, 실제로는 제어가 곤란하다. 압력이 크면, 예를 들어 도 9에 도시하는 바와 같이, 로터(101)와 스테이터(102) 사이에 형성되는 유동물 반송용 공간인 캐비티(103)가 작아져 원하는 토출량이 얻어지지 않는다. 또한 로터(101)와 스테이터(102) 사이의 마찰력이 커져, 로터(101)를 회전시키기 위한 토크가 증대되거나, 스테이터(102)가 조기에 마모되거나 한다. 한편, 압력이 작으면, 로터(101)를 회전시켜도 유동물을 충분히 유동시킬 수 없어, 원하는 토출압으로 유동물을 토출하는 것은 불가능하다.

또한, 스테이터(102)에 대해 직접 공기압을 작용시키고 있기 때문에, 스테이터(102)에 균열 등의 손상이 발생한 경우, 손상 부분으로부터 공기가 누설될 가능성이 있다. 이 경우, 로터(101)에 대해 스테이터(102)를 원하는 접촉압으로 압박할 수 없다. 게다가, 손상 부분을 통해 유동물에 공기가 혼입되거나, 유동물이 외부로 유출되거나 하기도 한다. 유동물(특히, 식품)에 공기가 혼입되는 것은 품질상 문제가 있고, 반대로 주위로 유출되면 그 유출 개소가 오염되어 버린다.

일본 특허 공개 소60-173381호 공보

본 발명은, 스테이터에 의한 로터에의 접촉압을 안정시켜, 원하는 토출압으로 유동물을 토출시킬 수 있는 1축 편심 나사 펌프를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터와,

상기 스테이터에 삽입 관통 가능하고, 수나사형의 축체로 이루어지는 로터,

를 구비한 1축 편심 나사 펌프이며,

상기 스테이터의 외주측의 제1 위치와 상기 스테이터를 압축하는 제2 위치 사이를 이동 가능한 외장체와,

상기 외장체를, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 이동시키는 이동 수단,

을 구비한 것을 특징으로 하는 1축 편심 나사 펌프를 제공한다.

이 구성에 의해, 이동 수단에 의해 외장체의 위치를 변경하는 것만으로, 로터에 대한 스테이터의 접촉압을 변경할 수 있다. 따라서, 스테이터에 의한 체결력을 안정시켜, 스테이터의 마모, 로터의 회전 토크의 증대, 혹은 유동물의 토출압의 변동을 방지하는 것이 가능해진다.

상기 외장체는, 복수의 외장부로 구성되고, 상기 제2 위치까지 이동함으로써, 인접하는 상기 외장부끼리의 측부가 각각 접촉하여 환상으로 이어져, 그 이상의 이동이 저지되는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 외장부가 제2 위치를 넘어 스테이터를 압입하는 일이 없다. 따라서, 스테이터가 필요 이상으로 압입되어, 스테이터의 마모, 로터의 회전 토크의 증대, 혹은 유동물의 토출압의 변동이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

상기 외장부를 보유 지지하는 보유 지지 부재를 구비하고,

상기 보유 지지 부재는 탄성 재료로 이루어지고, 상기 이동 수단에 의해 상기 외장부를 이동시키는 경우, 양 부재 사이에 개재되어 상기 외장부를 가압하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 이동 수단이, 탄성을 갖는 보유 지지 부재를 통해 간접적으로 외장체를 이동시키게 된다. 따라서, 스테이터로부터 로터에 대해 무리한 접촉압이 작용하기 어려워져, 한층 더 양호한 체결 상태를 얻는 것이 가능해진다.

상기 이동 수단은, 상기 스테이터를 덮는 케이싱 내에 배치되고, 내측으로 탄성 변형되어 상기 외장체를 이동시키는 슬리브를 구비하도록 하면 된다.

상기 이동 수단에 의한 상기 외장체의 이동은 유체압에 기초하여 행하도록 하면 된다.

이 구성에 의해, 외장체에 대해 파스칼의 원리에 의해 균일하게 힘을 작용시킬 수 있다. 따라서, 부분적으로 힘이 집중되어 외장체가 기울어지는 등에 의해 스테이터의 변형량이 치우치는 등의 결함의 발생을 방지할 수 있다.

상기 이동 수단에 의한 상기 외장체의 이동은 압박 부재에 의해 행하도록 해도 된다.

이 경우, 상기 압박 부재는 스프링에 의해 구동 가능하게 하면 된다.

또한, 상기 압박 부재는 솔레노이드에 의해 구동 가능하게 해도 된다.

본 발명에 따르면, 외장체를 이동시키는 위치에 따라 스테이터에 의한 로터의 체결력을 설정하도록 하였으므로, 이 체결력을 원하는 값으로 안정시킬 수 있다. 따라서, 스테이터의 마모, 로터의 회전 토크의 증대, 혹은 유동물의 토출압의 변동을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프의 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 제2 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프의 부분 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 외장체 및 권취체만의 단면도이다.
도 6은 다른 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프의 부분 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프의 부분 단면도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프의 부분 단면도이다.
도 9는 종래 기술에 관한 1축 편심 나사 펌프의 스테이터 및 로터의 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시 형태를 첨부 도면에 따라서 설명한다. 또한, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 불과하며, 본 발명, 그 적용물, 혹은 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 실제의 것과는 상위하다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 제1 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프를 도시한다. 이 1축 편심 나사 펌프는, 케이싱(1)의 일단부측에 설치한 구동기(도시하지 않음)와, 타단부측에 설치한 펌프 본체(2)를 구비한다.

케이싱(1)은 금속 재료를 통 형상으로 한 것이며, 커플링 로드(3)가 수용되어 있다. 커플링 로드(3)의 일단부는 커플링(4)에 접속되어, 구동기로부터의 동력이 전달되도록 되어 있다. 또한 케이싱(1)의 일단부측 외주면에는 접속관(5)이 접속되어, 도시하지 않은 탱크 등으로부터 유동물을 공급 가능하게 되어 있다.

펌프 본체(2)는, 스테이터 케이싱(6) 내에, 슬리브(7), 외장체(8), 스테이터(9) 및 로터(10)를 수용하고, 스테이터(9)의 단부에 엔드 스터드(11)를 장착한 것이다.

스테이터 케이싱(6)의 일단부에는, 케이싱(1)이, 플랜지부끼리를 볼트와 너트에 의해 연결하고 있다. 또한 스테이터 케이싱(6)의 타단부에는 엔드 스터드(11)가 마찬가지로 플랜지부끼리를 볼트와 너트에 의해 연결하고 있다. 이들 연결 부분은 도시하지 않은 패킹 등에 의해 밀봉되어 있다. 스테이터 케이싱(6)의 하방측 중앙부에는 주입 포트(12)가 접속되고, 상방측 중앙부에는 주출 포트(13)가 접속되어 있다. 주입 포트(12)에 접속되는 배관 도중에는, 스테이터 케이싱(6) 측으로부터 차례로 제1 개폐 밸브(14), 제어 밸브(15), 제1 압력계(16a) 및 레귤레이터(압력 조정기)(16b)가 설치되어 있다. 이에 의해, 공급되는 제어 유체(기체여도 되지만, 액체로 대표되는 비압축성 유체인 것이 바람직함)를, 레귤레이터(16b)에 의해 압력을 조정하여, 개방 위치로 전환된 제어 밸브(15) 및 개방된 제1 개폐 밸브(14)로부터 주입 포트(12)를 통해 후술하는 밀봉 공간(21) 내에 주입할 수 있도록 되어 있다. 주출 포트(13)에 접속되는 배관 도중에는, 스테이터 케이싱(6) 측으로부터 차례로 제2 압력계(18) 및 제2 개폐 밸브(17)가 설치되어 있다. 제2 압력계(18)는, 밀봉 공간(21) 내의 제어 유체의 압력을 검출한다. 검출 압력은, 도시하지 않은 제어 장치에 입력된다. 제어 장치는, 입력된 검출 압력에 기초하여, 주입 포트(12)를 통해 주입되는 제어 유체의 유량이나 압력을 조정하여, 제2 개폐 밸브(17)를 개폐함으로써 밀봉 공간(21) 내의 제어 유체를 주출할 수 있도록 되어 있다.

슬리브(7)는, 탄성 재료를 통 형상으로 한 것이다. 슬리브(7)는, 일단부 개구부를 스테이터 케이싱(6)의 일단부측 내주면과 제1 클램프(19)의 외주면 사이에 끼움 지지하고, 타단부 개구부를 스테이터 케이싱(6)의 타단부측 내주면과 제2 클램프(20)의 외주면 사이에 끼움 지지한다. 이와 같이, 제1 클램프(19)와 제2 클램프(20)에 의해 간단하게, 슬리브(7)와 스테이터 케이싱(6) 사이에 환상의 밀봉 공간(21)을 형성할 수 있다. 밀봉 공간(21)에는, 제어 유체가 주입 포트(12)를 통해 주입되고, 주출 포트(13)를 통해 주출된다. 도 2 중, 제어 유체가 주입됨으로써 가장 변형된 슬리브(7)의 최대 변형 상태를 2점 쇄선으로 나타내고, 변형 전의 초기 상태를 실선으로 나타낸다. 또한, 슬리브(7)는 본 발명에 관한 이동 수단을 구성하고, 주입 포트(12)로부터 밀봉 공간(21) 내에 제어 유체를 주입함으로써 내측으로 팽창되어, 외장체(8)를 압박한다.

외장체(8)는, 경질인 스테인리스 등의 금속 재료 또는 합성 수지 재료로 이루어지는 강체이며, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)로 구성되어 있다. 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)로, 단면의 외주가 대략 원형, 내주가 대략 10각형이 되는 통 형상을 이룬다. 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)의 대향면끼리는 위치 결정 핀(24)에 의해 위치 결정되어 있다. 위치 결정 핀(24)은 일단부측에 수나사가 형성되어 있다. 도 3에서는, 2개소를 위치 결정 핀(24)(제1 위치 결정 핀(24a) 및 제2 위치 결정 핀(24b))에 의해 위치 결정하고 있다. 제1 위치 결정 핀(24a)은 일단부가 제1 외장부(22)에 나사 결합되고, 타단부가 제2 외장부(23)의 제2 위치 결정 구멍(23a)에 미끄럼 이동 가능하게 배치된다. 제2 위치 결정 핀(24b)은 일단부가 제2 외장부(23)에 나사 결합되고, 타단부가 제1 외장부(22)의 제1 위치 결정 구멍(22a)에 미끄럼 이동 가능하게 배치된다. 이에 의해, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)는 위치 결정 핀(24)에 의해 가이드된 상태에서 접촉 분리된다. 이 경우, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)는, 스테이터(9)를 가압하고 있지 않은 제1 위치와, 대향면끼리를 서로 접촉시켜 10각형이 되는 제2 위치 사이를 이동 가능하다. 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)는 제1 위치로부터 제2 위치를 향해 접근할 때, 스테이터(9)의 외표면에 대해 내면측을 면 접촉시킨다. 그리고, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)는 강체이며, 스테이터(9) 전체를 균일하게 내측으로 압축한다. 따라서, 로터(10)에 대한 스테이터(9)의 접촉압이 축심 방향에서 변동되어 맥동 등이 발생한다고 하는 결함은 없다. 또한, 제2 위치를 넘어서는 접근하지 않으므로, 로터(10)에 대한 스테이터(9)의 접촉압은 이 이상 높아지는 일은 없다.

스테이터(9)는, 적절하게 반송하는 유동물에 따라서 선택되는 고무, 수지 등의 탄성 재료(예를 들어, 실리콘 고무, 불소 고무(후자는 유동물이 실리콘 오일을 함유하는 화장품 등에 대해 사용됨))를 통 형상(예를 들어, 단면 형상이 원형)으로 형성한 것이다. 스테이터(9)의 중심 구멍(9a)은, 그 내주면이 n조이고 단단 혹은 다단의 암나사 형상으로 되어 있다.

로터(10)는, 스테인리스 등의 금속 재료로 이루어지는 축체를 n-1조이고 단단 혹은 다단의 수나사 형상으로 한 것이다. 로터(10)는, 스테이터(9)의 중심 구멍(9a) 내에 배치되고, 그 긴 방향으로 연결된 반송 공간(9b)을 형성한다. 로터(10)의 일단부는 케이싱측의 커플링 로드(3)에 연결되고, 구동기(도시하지 않음)로부터의 구동력에 의해, 스테이터(9)의 내측에서 자전함과 함께 스테이터(9)의 내주면을 따라 공전한다. 즉, 로터(10)는 스테이터(9)의 중심 구멍(9a) 내에서 편심 회전함으로써, 반송 공간(9b) 내의 재료를 긴 방향으로 반송할 수 있도록 되어 있다.

계속해서, 상기 구성으로 이루어지는 1축 편심 나사 펌프의 조립 방법에 대해 설명한다.

먼저, 스테이터(9)의 일단부에 제2 클램프(20)를 압입 등에 의해 일체화한다. 그리고, 스테이터(9)의 대략 10각형으로 된 외면에 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)의 각 내면이 접촉하도록 조합한다. 이때, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)는 위치 결정 핀(24)에 의해 위치 정렬된다. 계속해서, 스테이터(9)에 조립 장착된 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)의 외주에 슬리브(7)를 축심 방향으로 슬라이드시키면서 장착한다. 제2 클램프(20)를 일체화한 것과는 반대측의 단부에 제1 클램프(19)를 압입 등에 의해 일체화한다.

이와 같이 하여 조립된 각 부재(조립품)에서는, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)의 외주면에는 슬리브(7)가 밀착되고, 양단부에는 제1 클램프(19)와 제2 클램프(20)가 일체화되어 있다. 따라서, 슬리브(7)의 내측은 밀폐되고, 가령 스테이터(9)에 균열 등이 발생하여 내부의 유동물이 누설되었다고 해도, 슬리브(7)로부터 더욱 외측으로 유출되는 일이 없다. 또한 상기 조립품은, 케이싱(1)의 일단부에 제1 클램프(19)를 통해 연결된다. 그리고, 케이싱(1)의 타단부측, 즉 구동기측으로부터 스테이터(9)의 중심 구멍(9a) 내에 로터(10)를 삽입한다. 또한 슬리브(7)의 외주에 스테이터 케이싱(6)을 장착하여, 조립 작업을 완료한다. 스테이터 케이싱(6)을 장착하면, 제1 클램프(19)와 제2 클램프(20)에 의해 슬리브(7)와 스테이터 케이싱(6) 사이의 기밀성이 유지되어, 밀봉 공간(21)을 형성할 수 있다. 따라서, 밀봉 공간(21)에 주입되는 제어 유체가 슬리브(7)의 내측으로 유입되는 일이 없다. 또한 슬리브의 내측뿐만 아니라, 밀봉 공간(21)에 의해서도 기밀성을 유지할 수 있으므로, 가령 스테이터(9)에 균열 등이 발생하였다고 해도 유동물이 외부로 누출될 우려는 없다.

다음으로, 상기 구성으로 이루어지는 1축 편심 나사 펌프의 동작에 대해 설명한다.

미리, 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량과, 유동물의 종류와, 로터(10)의 회전 속도와, 토출압의 관계를 설정해 둔다. 예를 들어, 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량을 최저치로 하여 슬리브(7)를 초기 상태에 위치시킨다. 그리고, 유동물의 종류마다, 로터(10)의 회전 속도와 토출압의 관계를 데이터 테이블로서 기억시킨다. 또한, 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량을 단계적으로 변경하여 마찬가지의 처리를 행하여, 데이터 테이블을 완성한다.

탱크 등으로부터 유동물을 토출시키는 경우, 먼저, 제1 개폐 밸브(14)를 개방하는 등에 의해, 스테이터 케이싱(6)과 슬리브(7)에 의해 형성되는 밀봉 공간(21) 내에 제어 유체를 주입한다. 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량은, 후술하는 로터(10)의 회전 속도에 따라서 원하는 토출압으로 유동물을 토출할 수 있도록 상기 데이터 테이블을 참조하여 결정한다. 이 경우, 제어 유체가 비압축성 유체이면, 주입량과 토출압의 관계를 변동이 없는 안정된 것으로 할 수 있는 점에서 바람직하다.

토출압을 상승시키는 것이면, 밀봉 공간(21) 내로의 제어 유체의 주입량을 증대시켜, 슬리브(7)를 통해 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)를 서로 접근시킨다. 이에 의해, 스테이터(9)가 가압되어, 로터(10)와의 접촉압이 상승한다. 한편, 토출압을 억제하는 것이면, 제어 유체의 주입량을 억제하여, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)가 그다지 접근하지 않도록 한다. 이에 의해, 로터(10)에 대한 스테이터(9)의 접촉압이 억제된다.

계속해서, 도시하지 않은 구동기를 구동하여, 커플링(4) 및 커플링 로드(3)를 통해 로터(10)를 미리 설정한 회전 속도로 회전시킨다. 이때의 회전 속도는, 단위 시간당 토출량을 고려하여 결정된다. 이에 의해, 스테이터(9)의 내주면과 로터(10)의 외주면에 의해 형성되는 반송 공간(9b)이 이것들의 긴 방향으로 이동한다. 탱크로부터 토출된 유동물이 반송 공간(9b)으로 흡입되어, 엔드 스터드(11)로 반송된다. 엔드 스터드(11)에 이른 유동물은 다시 다른 장소로 반송된다.

이와 같이, 상기 구성의 1축 편심 나사 펌프에 의하면, 다음과 같은 이점이 얻어진다.

(1) 로터(10)에 대한 스테이터(9)의 접촉압이 조정되어 있기 때문에, 원하는 토출압으로 유동물을 엔드 스터드(11)로부터 토출시킬 수 있다.

(2) 슬리브(7)로부터 외장체(8)에 작용시키는 힘은, 밀봉 공간(21)에 주입하는 제어 유체의 주입량으로 정해져 있어, 안정되어 있다. 또한 스테이터(9)에 대해 외장체(8)는 면 접촉하여, 균일하게 압박력을 작용시킨다. 이 때문에, 로터(10)가 회전 시에 받는 마찰 저항도 설정한 접촉압에 의한 것뿐이며, 변동되기 어렵다. 따라서, 로터(10)를 회전시킬 때 회전 토크가 증대되는 일도 없다.

(3) 로터(10)의 회전에 의해 스테이터(9)에 대해 일시적으로 과대한 힘이 작용하였다고 해도, 스테이터(9)에는 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량에 의해 정해지는 일정한 압력이 작용하고 있을 뿐이다. 이 때문에, 스테이터(9)는 외경측으로 유연하게 변형되어, 손상에 이르는 일은 없다. 게다가, 스테이터(9)는 슬리브(7)를 통해 압박되어 있다. 그 때문에, 가령 스테이터(9)에 균열 등이 형성되었다고 해도, 그 주위는 슬리브(7)에 의해 덮여 있으므로, 외부로부터 슬리브(7) 내에 외기 등이 침입하거나, 혹은 유동물이 주위로 누설되어 오염되거나 하는 일은 없다.

(4) 흡입측이 저압, 토출측이 고압이 되기 때문에, 밀봉 공간(21)에 제어 유체를 주입하면, 스테이터(9)가 토출측보다 흡입측에서 크게 압축(또는 토출측에서 크게 확장)되기 쉬워지지만, 외장체(8)의 존재에 의해, 흡입측에서의 압축(또는 토출측에서의 확장) 정도가 지나치게 커지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전체적으로 균일하게 압축할 수 있어, 유동물을 반송할 때의 압축 정도가 크게 변동되는 일이 없어진다.

또한, 제1 클램프(19) 또는 제2 클램프(20)에는, 슬리브(7)와 스테이터(9) 사이의 공간과 외부를 연통하는 관통 구멍을 형성하도록 해도 된다. 이것에 의하면, 밀봉 공간(21) 내에 제어 유체를 유입하였을 때, 관통 구멍을 통해 제1 외장부(22)나 제2 외장부(23)와, 슬리브(7)나 스테이터(9) 사이에 개재되는 공기를 배출할 수 있다. 이 결과, 슬리브(7)에 의해 외장체(8)를 통해 스테이터(9)에 대해 균등하게 압박력을 작용시키는 것이 가능해진다. 또한 스테이터(9)에 균열 등의 손상이 발생한 경우, 스테이터(9) 내부로부터 외부로 누출된 유동물이, 관통 구멍을 통해 유출되므로, 스테이터(9)의 이상을 조기에 발견할 수 있다. 또한 슬리브(7)가 손상된 경우, 혹은 슬리브(7)의 조립 장착 방법에 결함이 있는 경우, 관통 구멍을 통해 제어 유체가 유출되므로, 이것들의 이상도 조기에 발견할 수 있다.

또한, 밀봉 공간(21) 내로의 제어 유체의 주입량을 억제하는 경우, 슬리브(7)에 의한 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)의 압박력이 작아, 스테이터(9)가 압축되지 않도록 해도 된다. 예를 들어, 제어 유체 주입량을 억제함으로써, 압박력이 0으로 되도록 해도 된다. 이에 의해, 정치 세정이나 정치 멸균 등에 의해 스테이터(9)가 팽창되었다고 해도, 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)는 외측으로 이동 가능한 상태로 되어 있으므로, 스테이터(8)가 로터(10)에 압접하여 그 회전을 저지하는 등의 결함을 발생시키는 일이 없다.

(제2 실시 형태)

도 4는, 제2 실시 형태에 관한 1축 편심 나사 펌프를 도시한다. 이 1축 편심 나사 펌프에서는, 상기 제1 실시 형태와는 다음의 점에서 상위하다. 또한, 이하의 설명에서는, 제1 실시 형태와 동일 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

스테이터(9)의 외주에는, 외장체(8)(제1 외장부(28) 및 제2 외장부(29))와, 이것들을 스테이터(9)의 주위에 위치 결정하기 위해 권취되는 권취체(25)가 설치되어 있다. 이 권취체(25)는 본 발명의 보유 지지 부재의 일례이다. 그리고, 스테이터 케이싱(6)과 그 내경측에 배치된 슬리브(7)에 의해 형성되는 밀봉 공간(21) 내에 제어 유체를 주입하여 슬리브(7)를 내경측으로 팽창시킴으로써, 권취체(25), 제1 외장부(28) 및 제2 외장부(29)를 통해 스테이터(9)가 내경측으로 가압된다.

스테이터 케이싱(6)의 하부 중앙에는 주입 포트(26)가 접속되어 있다. 주입 포트(26)를 통해 제어 유체를, 스테이터 케이싱(6)과 슬리브(7)에 의해 구획되는 밀봉 공간(21)에 주입할 수 있도록 되어 있다. 또한, 스테이터 케이싱(6)의 상부 중앙에는 주출 포트(27)가 접속되어, 제어 유체를 주출할 수 있도록 되어 있다. 또한 주출 포트(27)에는 압력계가 설치되어, 밀봉 공간(21) 내의 제어 유체의 압력이 검출된다. 압력계에 의해 검출되는 압력은, 도시하지 않은 제어 장치에 입력되어, 주입 포트(26)를 통해 주입되는 제어 유체의 유량이나 압력을 제어하기 위해 이용된다.

제1 외장부(28) 및 제2 외장부(29)는, 상기 제1 실시 형태에 관한 것과는 달리, 판상으로 형성되어 있다. 이들 외장부(28, 29)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 스테이터(9)의 외주에 배치된 상태에서는, 스테이터(9)의 외면 형상을 따르는 대략 10각형이 된다. 단, 제1 외장부(28)와 제2 외장부(29)의 양 측부 에지끼리에는 간극이 형성되어 있다. 그리고, 제1 외장부(28)와 제2 외장부(29)를 압박함으로써 외장부(28, 29)를 접근시켜, 스테이터(9)를 내측으로 탄성 변형시킬 수 있도록 되어 있다. 단, 양 측부 에지가 서로 접촉하면, 그 이상 이동시킬 수 없으므로, 스테이터(9)가 필요 이상으로 압축되는 일도 없다.

권취체(25)는, 내열 플라스틱 등으로 구성되고, 외장체(8)의 주위에 권취하여, 스테이터(9)에 대해 제1 외장부(28) 및 제2 외장부(29)를 가고정하여 위치 어긋남되는 것을 방지하기 위해 이용된다. 즉, 제1 외장부(28)와 제2 외장부(29)가 주위 방향으로 위치 어긋남되어, 양자의 에지부가 서로 겹쳐 버리는 것을 방지한다. 제1 외장부(28) 및 제2 외장부(29)는, 스테이터(9)의 외면 형상을 따라 배치된 상태에서, 외면이 대략 10각형이 된다. 권취체(25)는, 이러한 다각 형상이라도 권취할 수 있어, 스테이터(9)에 대해 제1 외장부(28) 및 제2 외장부(29)를 간단하게 가고정할 수 있다.

상기 구성의 1축 편심 나사 펌프에서는, 스테이터(9)에의 제1 외장부(28)와 제2 외장부(29)의 조립 장착 작업을, 그것들 주위에 권취체(25)를 권취할 뿐인 간단하고 또한 저렴한 구성에 의해 행할 수 있다. 외장부끼리를 고정밀도로 위치 정렬할 필요도 없다. 또한, 로터(10)를 회전하여 유동물을 반송하는 경우, 미리 원하는 토출압으로 반송할 수 있도록, 밀봉 공간(21) 내에 제어 유체를 주입해 둔다. 이에 의해, 슬리브(7)가 내측으로 팽출되어, 권취체(25)를 통해 외장체(8)에 의해 스테이터(9)가 압박된다. 그리고, 스테이터(9)에 의해 로터(10)를 원하는 접촉압으로 압박할 수 있어, 소정의 토출압으로 유동물을 토출시키는 것이 가능해지는 것은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

상기 구성의 1축 편심 나사 펌프에 의하면, 외장체(8)의 구성을 간략화하여, 스테이터(9)를 따르게 한 상태에서 권취체(25)를 권취하는 것만으로 가고정할 수 있다. 따라서, 작업성을 향상시킬 수 있고, 게다가 저렴하게 제작하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 기재된 구성에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량은, 로터(10)의 회전 속도에 따라서 원하는 토출압으로 토출할 수 있도록 결정하였지만, 스테이터(9)의 마모 상태나, 기온이나 유동물의 액온 변화에 수반되는 토출량이나 토출압의 변화에 맞추어 결정해도 된다. 전자의 경우, 미리 실험 등에 의해, 사용 개시부터의 경과 시간에 기초하여, 유동물의 토출량(또는 토출압)이 원하는 값으로 되도록, 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량을 결정하면 된다. 후자의 경우, 미리 실험 등에 의해, 기온이나 유동물의 액온에 기초하여, 유동물의 토출량(또는 토출압)이 원하는 값으로 되도록, 밀봉 공간(21)에의 제어 유체의 주입량을 결정하면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 외장체(8)를 제1 외장부(22)와 제2 외장부(23)의 2 분할로 구성하는 예에 대해 설명하였지만, 3 분할 이상으로 구성하는 것도 가능하다. 도 6은, 외장체(8)를 단면 1/4 원의 4개의 외장부(8a∼8d)로 이루어지는 4 분할로 구성하는 예를 나타낸다. 각 외장부(8a∼8d)는, 직경 방향(내경측 및 외경측)으로 이동 가능하고, 가장 내경측으로 이동함으로써 인접하는 외장부끼리의 측부 단부면이 서로 접촉하여, 환상으로 이어진 상태로 된다. 여기서는 언급하지 않았지만, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 외장부가 직경 방향으로 왕복 이동할 때에 가이드하는 위치 결정 핀을 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 외장체(8)를 밀봉 공간(21) 내에 유입시킨 제어 유체의 유체압에 의해 이동시키도록 하였지만, 도 7이나 도 8에 도시하는 바와 같이, 외장체(8)를 압박 부재(30)에 의해 이동시키도록 해도 된다.

도 7에서는, 제1 외장부(22)를 상반부, 제2 외장부(23)를 하반부에 배치하고 있다. 그리고, 제1 외장부(22)를 상하 방향으로 이동 가능하게 하고, 제2 외장부(23)를 위치 어긋남되지 않도록 지지한다. 제1 외장부(22)는, 일단부측에 플랜지 형상의 압박부(30a)를 갖고, 스프링(31)에 의해 하방측으로 가압된 봉상의 압박 부재(30)에 의해 압박되고 있다.

이 경우, 스프링(31)의 가압력은, 유동물에 의해 내압이 미리 설정한 값(설정값)보다 커진 경우, 제1 외장부(22)를 상방으로 이동할 수 있는 값으로 해 두면 된다. 설정값으로서는, 예를 들어 원하는 토출압보다 약간 큰 값으로 해 두고, 토출압의 변동을 흡수할 수 있도록 하면 된다.

또한, 스프링(31) 외에도, 공기압 등에 의해 스프링(31)의 가압력에 저항하여 제1 외장부(22)를 상방으로 이동시키는 구동 기구를 구비하도록 해도 된다. 이것에 의하면, 스프링(31)을 설치할 뿐인 경우와는 달리, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 외장체(8)에 작용시키는 힘의 조정을 세밀하게 행하는 것이 가능해진다.

도 8에서는, 도 7과 마찬가지의 구조로, 압박 부재(30)를 가동 철심으로 하고, 그 외주에 솔레노이드(32)가 배치되어 있다. 솔레노이드(32)를 여자, 소자함으로써 압박 부재(30)를 왕복 이동시키고, 여자시킬 때 도통하는 전류값을 크게 함으로써 압박 부재(30)에 의한 압박력을 증대시킨다.

또한, 도 7 및 도 8에서는, 압박 부재(30)에 의해 제1 외장부(22)만을 압박하도록 하였지만, 제2 외장부(23)도 다른 압박 부재에 의해 압박하도록 해도 되고, 외장체(8)의 분할 수에 따라서 압박 부재를 증가시킬 수도 있다.

1 : 케이싱
2 : 펌프 본체
3 : 커플링 로드
4 : 커플링
5 : 접속관
6 : 스테이터 케이싱
7 : 슬리브(이동 수단)
8 : 외장체
9 : 스테이터
9a : 중심 구멍
9b : 반송 공간
10 : 로터
11 : 엔드 스터드
12 : 주입 포트
13 : 주출 포트
14 : 제1 개폐 밸브
15 : 제어 밸브
16 : 제1 압력계
17 : 제2 개폐 밸브
18 : 제2 압력계
19 : 제1 클램프
20 : 제2 클램프
21 : 밀봉 공간
22 : 제1 외장부
23 : 제2 외장부
24 : 위치 결정 핀
25 : 권취체(보유 지지 부재)
26 : 주입 포트
27 : 주출 포트
28 : 제1 외장부
29 : 제2 외장부

Claims (8)

1. 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터와,
   상기 스테이터에 삽입 관통 가능하고, 수나사형의 축체로 이루어지는 로터를
   구비한 1축 편심 나사 펌프이며,
   상기 스테이터의 외주측의 제1 위치와 상기 스테이터를 압축하는 제2 위치 사이를 이동 가능한 외장체와,
   상기 외장체를, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 이동시키는 이동 수단을 구비하고,
   상기 이동 수단은, 상기 스테이터를 덮는 케이싱 내에 배치되고, 내측으로 탄성 변형하여 상기 외장체를 이동시키는 슬리브를 구비한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외장체는, 복수의 외장부로 구성되고, 상기 제2 위치까지 이동함으로써, 인접하는 상기 외장부끼리의 측부가 각각 접촉하여 환상으로 이어져, 그 이상의 이동이 저지되는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
3. 제2항에 있어서,
   상기 외장부를 보유 지지하는 보유 지지 부재를 구비하고,
   상기 보유 지지 부재는 탄성 재료로 이루어지고, 상기 이동 수단에 의해 상기 외장부를 이동시키는 경우, 양 부재 사이에 개재되어 상기 외장부를 가압하는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이동 수단에 의한 상기 외장체의 이동은 유체압에 기초하여 행하는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이동 수단에 의한 상기 외장체의 이동은 압박 부재에 의해 행하는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
7. 제6항에 있어서,
   상기 압박 부재는 스프링에 의해 구동 가능하게 한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.
8. 제6항에 있어서,
   상기 압박 부재는 솔레노이드에 의해 구동 가능하게 한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프.

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