KR102100423B1 - 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 펌프 운전 상태 검지 시스템 - Google Patents

Abstract

가령 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동함으로써 마모물 등이 발생해 버렸다고 해도, 마모물 등의 발생을 신속하고 또한 정확하게 파악 가능한 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 당해 펌프용 미끄럼 이동 부재를 사용한 펌프에 대한 펌프 운전 상태 검지 시스템의 제공을 목적으로 하였다. 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)은 1축 편심 나사 펌프(20)와, 1축 편심 나사 펌프(20)로부터 토출된 유동물 중의 금속분을 검출 가능한 검출 장치(100)와, 판정 장치(120)를 구비하고 있다. 1축 편심 나사 펌프(20)의 내부에는 유동물이 유통하는 유체 반송로(56)에 노출되도록 배치된 스테이터가 있다. 스테이터는 1축 편심 나사 펌프(20)의 작동에 수반하여 로터와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 것이다. 스테이터는 수지제 혹은 고무제로 되어 있고, 중량비로 10 내지 30%의 금속분을 포함하고 있다.

Description

1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 펌프 운전 상태 검지 시스템 {SLIDING MEMBER FOR UNIAXIAL ECCENTRIC SCREW PUMP AND PUMP OPERATION STATE DETECTION SYSTEM}

본 발명은 펌프에 사용되는 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 펌프에 있어서의 펌프용 미끄럼 이동 부재의 마모를 검지 가능한 펌프 운전 상태 검지 시스템에 관한 것이다.

종래, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 1축 편심 나사 펌프 등의 펌프가 제공되어 있다. 1축 편심 나사 펌프는 액체 등의 저점도의 유동물뿐만 아니라, 물엿 등의 고점도의 유동물, 변질 등이 되기 쉽고 취급에 주의를 필요로 하는 유동물, 고형물ㆍ섬유질ㆍ기포 등을 포함하는 유동물 등을 압송할 수 있다. 그로 인해, 1축 편심 나사 펌프는 식품 등을 압송하기 위해서도 적절히 사용할 수 있다.

일본 특허 출원 공개 제2008-175199호 공보

여기서, 상술한 1축 편심 나사 펌프는 암나사 형상의 삽입 관통 구멍을 갖는 스테이터의 내부에 있어서 수나사 형상의 로터가 회전함으로써 펌프 작용을 발휘하는 것이다. 또한, 1축 편심 나사 펌프에 있어서의 스테이터와 같이, 펌프의 작동에 수반하여 다른 부재(1축 편심 나사 펌프에 있어서는 로터)와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 미끄럼 이동 부재가, 압송 대상인 유동물이 흐르는 유통 경로에 노출되도록 배치되는 경우가 있다. 그로 인해, 1축 편심 나사 펌프 등의 펌프에 있어서는, 상정 외의 사용 형태로 사용되고, 스테이터나 로터에 과도한 부하가 작용하면, 미끄럼 이동 부재의 마모물이나 파편이 발생하여 유동물에 혼입될 가능성이 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 마모물 등이 발생하는 것과 같은 사용 상태로 사용되었다고 해도, 이를 신속하고 또한 정확하게 파악할 수 있는 펌프용 미끄럼 이동 부재나, 이를 구비한 펌프 운전 상태 검지 시스템의 제공이 요구되고 있다. 특히, 상술한 1축 편심 나사 펌프와 같이, 식품 등을 압송 가능한 펌프에 있어서는, 유동물 중으로의 마모물 등의 혼입을 신속하고 또한 정확하게 검출하고 싶다는 요망이 강하다.

따라서, 본 발명은 가령 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동함으로써 마모물 등이 발생해 버렸다고 해도, 마모물 등의 발생을 신속하고 또한 정확하게 파악 가능한 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 당해 펌프용 미끄럼 이동 부재를 사용한 펌프에 대한 펌프 운전 상태 검지 시스템의 제공을 목적으로 하였다.

상술한 과제를 해결하기 위해 제공되는 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재는 펌프 내에 있어서의 유동물의 유통 경로에 노출되도록 배치되고, 상기 펌프의 작동에 수반하여 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 것이고, 수지제 혹은 고무제로 되어 있고, 상기 중량비로 10 내지 30%의 금속분을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재는 수지제 혹은 고무제의 것이지만, 중량비로 10 내지 30%의 금속분을 포함하고 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 가령 상정 외의 사용 형태로 사용되는 것 등에 의해, 펌프용 미끄럼 이동 부재의 마모물이나 파편이 발생하여, 유통 경로 중을 흐르는 유동물 중에 혼입되어 버렸다고 해도, 금속 검출기나 X선 이물 검사기 등으로 대표되는 금속분의 존재를 검출 가능한 검출 장치를 사용함으로써, 마모물 등의 혼입을 신속하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

상술한 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재는 동력을 받아 편심 회전하는 수나사형의 로터와, 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터를 갖고, 상기 스테이터 내에 상기 유통 경로가 형성된 1축 편심 나사 펌프에 있어서 상기 스테이터로서 적절히 이용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 1축 편심 나사 펌프의 스테이터는 수나사형의 로터가 삽입 관통되어, 로터가 내부에서 편심 회전하는 것임과 함께, 내부에 형성되는 유통 경로에 노출되는 펌프용 미끄럼 이동 부재이다. 그로 인해, 본 발명에 따르면, 1축 편심 나사 펌프에 있어서의 펌프용 미끄럼 이동 부재인 스테이터의 마모물이나 파편이 발생하여 압송 대상인 유동물 중에 혼입되어 버렸다고 해도, 금속 검출기나 X선 이물 검사기 등의 검출 장치에 의해 금속분의 소재를 검지함으로써, 마모물이나 파편의 혼입 유무를 신속하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

상술한 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재는 상기 스테이터에 있어서의 유동물의 토출측 및/또는 흡입측의 단부면이 테이퍼 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성으로 함으로써, 토출압이나 흡입압의 영향에 의해 스테이터의 토출측 및/또는 흡입측의 단부면에 있어서 깨짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재는 수지 혹은 고무의 두께가 일정한 것이어도 된다.

이러한 구성으로 한 경우에 대해서도, 금속분의 존재를 검출 가능한 검출 장치를 사용함으로써, 금속분이 포함된 마모물 등의 혼입을 신속하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

여기서, 상술한 펌프용 미끄럼 이동 부재에 있어서는, 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 미끄럼 이동면 근방에 있어서 마모물이나 파편이 발생하여 유동물 중에 혼입될 가능성이 높고, 미끄럼 이동면으로부터 이격된 영역에 있어서 마모물 등이 발생할 가능성이 낮다고 생각된다.

이러한 지견에 기초하여 제공되는 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재는 상기 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 미끄럼 이동면을 갖고, 상기 금속분의 함유량이, 상기 미끄럼 이동면측의 영역에 있어서 다른 영역보다도 높은 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성으로 함으로써, 금속분의 존재를 검출 가능한 검출 장치를 사용하는 것에 의한 마모물 등의 혼입 검지를 가능하게 하면서, 미끄럼 이동면측의 영역을 제외한 다른 영역에 대해 금속분의 함유량이 적어 파손되기 어려운 것으로 하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 미끄럼 이동면측의 영역 및 다른 영역을 다른 재질로 제작하는 것도 가능해진다.

본 발명의 펌프 운전 상태 검지 시스템은 상술한 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재를 구비한 펌프와, 상기 펌프로부터 토출된 유동물 중에 포함되는 금속분의 존재를 검출 가능한 검출 장치와, 상기 검출 장치가 금속분의 존재를 검출하는 것을 조건으로 하여, 상기 스테이터의 마모에 수반하여 발생한 마모물 등이, 상기 펌프로부터 토출된 유동물에 혼입된 것이라고 판정 가능한 제어 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 펌프 운전 상태 검지 시스템에서는 중량비로 10 내지 30%의 금속분을 포함한 펌프용 미끄럼 이동 부재를 사용하고 있다. 또한, 본 발명의 펌프 운전 상태 검지 시스템에서는 유동물이 반송되는 반송 경로 중의 적어도 일부에, 금속 검출기나 X선 이물 검사기 등으로 대표되는 금속분의 존재를 검출 가능한 검출 장치가 배치되어 있다. 이에 의해, 검출 장치에 의한 금속분의 검출을 조건으로 하여, 유동물 중에 마모물 등이 혼입되고 있는지 여부를 신속하고 또한 정확하게 검출할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가령 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동함으로써 마모물 등이 발생해 버렸다고 해도, 마모물 등의 발생을 신속하고 또한 정확하게 파악 가능한 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 당해 펌프용 미끄럼 이동 부재를 사용한 펌프에 대한 펌프 운전 상태 검지 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 펌프 운전 상태 검지 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 펌프 운전 상태 검지 시스템이 구비하는 1축 편심 나사 펌프의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 펌프 운전 상태 검지 시스템의 동작의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 4는 변형예에 따른 스테이터를 도시한 단면도이다.
도 5는 변형예에 따른 스테이터를 도시한 단면도이다.
도 6은 실시예 1에 따른 실험 데이터를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 펌프 운전 상태 검지 시스템을 적용한 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서 설명하는 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)은 펌프의 운전 상태, 구체적으로는 펌프가 구비하는 펌프용 미끄럼 이동 부재의 마모물이나 파편이 발생하고 있는지 여부를 검출하여, 이상의 유무를 판정하기 위한 것이다. 도 1에 도시한 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)은 펌프로서 1축 편심 나사 펌프(20)를 구비하고 있고, 검출 장치(100)에 의해 마모물 등을 검출하고, 제어 장치(120)에 의해 동작 이상의 유무를 판정 가능하게 되어 있다. 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)은, 특히 펌프용 미끄럼 이동 부재인 스테이터(50)나, 검출 장치(100), 제어 장치(120) 등의 구성이나 동작 제어에 특징을 갖고 있지만, 스테이터(50) 등의 상세한 구성이나 동작 제어의 설명에 앞서, 1축 편심 나사 펌프(20)의 구성에 대해 개요를 설명한다.

《1축 편심 나사 펌프(20)의 개략 구성에 대해》

도 2에 도시한 바와 같이, 1축 편심 나사 펌프(20)는 1축 편심 나사 펌프 기구(30)를 주요부로 하여 구성되는, 소위 회전 용적형의 펌프이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 1축 편심 나사 펌프(20)는 케이싱(40)의 내부에 스테이터(50), 로터(60) 및 동력 전달 기구(70) 등을 수용한 구성으로 되어 있다. 케이싱(40)은 금속제이고 통형상의 부재이고, 길이 방향 일단부측에 제1 개구부(42)가 형성되어 있다. 또한, 케이싱(40)의 외주 부분에는 제2 개구부(44)가 형성되어 있다. 제2 개구부(44)는 케이싱(40)의 길이 방향 중간 부분에 위치하는 중간부(46)에 있어서 케이싱(40)의 내부 공간에 연통되어 있다.

제1 개구부(42) 및 제2 개구부(44)는 각각 펌프 기구(30)의 흡입구 및 토출구로서 기능하는 부분이다. 1축 편심 나사 펌프(20)는 로터(60)를 정방향으로 회전시킴으로써, 제1 개구부(42)를 토출구, 제2 개구부(44)를 흡입구로서 기능시킬 수 있다. 또한, 로터(60)를 역방향으로 회전시킴으로써, 제1 개구부(42)를 흡입구, 제2 개구부(44)를 토출구로서 기능시킬 수 있다.

스테이터(50)는 고무 등의 탄성체, 또는 수지 등을 주성분으로 하는 재료에 의해 형성된 대략 원통형의 외관 형상을 갖는 부재이다. 스테이터(50)의 내주면(52)은 n+1조(본 실시 형태에서는 n=1)로 암나사 형상으로 된 부재이다. 또한, 스테이터(50)의 관통 구멍(54)은 스테이터(50)의 길이 방향의 어떤 위치에 있어서 단면을 보아도, 그 단면 형상(개구 형상)이 대략 타원형이 되도록 형성되어 있다. 또한, 스테이터(50)는 1축 편심 나사 펌프(20)의 토출측 및 흡입측의 양쪽의 단부에 있어서 테이퍼 형상으로 되어 있다.

로터(60)는 n조(본 실시 형태에서는 n=1)의 수나사 형상으로 된 금속제의 축체이다. 로터(60)는 길이 방향의 어떤 위치에서 단면을 보아도, 그 단면 형상이 대략 원형이 되도록 형성되어 있다. 로터(60)는 상술한 스테이터(50)에 형성된 관통 구멍(54)에 삽입 관통되어, 관통 구멍(54)의 내부에 있어서 자유롭게 편심 회전 가능하게 되어 있다.

로터(60)를 스테이터(50)에 대해 삽입 관통하면, 로터(60)의 외주벽(62)과 스테이터(50)의 내주면(52)이 양자의 접선에서 밀접한 상태가 되어, 스테이터(50)의 내주면(52)과 로터(60)의 외주벽 사이에 유체 반송로(56)(캐비티)가 형성된다. 유체 반송로(56)는 스테이터(50)나 로터(60)의 길이 방향을 향해 나선 형상으로 연신되어 있다.

유체 반송로(56)는 로터(60)를 스테이터(50)의 관통 구멍(54) 내에 있어서 회전시키면, 스테이터(50) 내를 회전하면서 스테이터(50)의 길이 방향으로 진행된다. 그로 인해, 로터(60)를 회전시키면, 스테이터(50)의 일단부측으로부터 유체 반송로(56) 내에 유체를 흡입함과 함께, 이 유체를 유체 반송로(56) 내에 가둔 상태에서 스테이터(50)의 타단부측을 향해 이송하고, 스테이터(50)의 타단부측에 있어서 토출시키는 것이 가능하다. 본 실시 형태의 펌프 기구(30)는 로터(60)를 정방향으로 회전시킴으로써 사용되고, 제2 개구부(44)로부터 흡입한 점성액을 압송하여, 제1 개구부(42)로부터 토출하는 것이 가능하게 되어 있다.

동력 전달 기구(70)는 구동기(80)로부터 상술한 로터(60)에 대해 동력을 전달하기 위한 것이다. 동력 전달 기구(70)는 동력 전달부(72)와 편심 회전부(74)를 갖는다. 동력 전달부(72)는 케이싱(40)의 길이 방향의 일단부측에 설치되어 있다. 또한, 편심 회전부(74)는 동력 전달부(72)와 스테이터 설치부(48) 사이에 형성된 중간부(46)에 설치되어 있다. 편심 회전부(74)는 동력 전달부(72)와 로터(60)를 동력 전달 가능하도록 접속하는 부분이다. 편심 회전부(74)는 종래 공지된 커플링 로드나, 스크루 로드 등에 의해 구성된 연결축(76)을 구비하고 있다. 그로 인해, 편심 회전부(74)는 구동기(80)를 작동시킴으로써 발생한 회전 동력을 로터(60)에 전달시켜, 로터(60)를 편심 회전시키는 것이 가능하다.

《스테이터(50)의 상세에 대해》

계속해서, 스테이터(50)의 상세에 대해 설명한다. 스테이터(50)는 1축 편심 나사 펌프(20)의 작동에 수반하여 다른 부재인 로터(60)와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 펌프용 미끄럼 이동 부재이다. 상술한 바와 같이, 스테이터(50)는 관통 구멍(54)에 로터(60)를 삽입 관통함으로써, 유동물의 유통 경로로서 기능하는 유체 반송로(56)가 형성된다. 그로 인해, 스테이터(50)는 내주면(52)이 유체 반송로(56)에 노출되도록 배치되어 있다.

스테이터(50)는 수지 혹은 고무를 주성분으로 하는 부재이지만, 금속분을 포함하고 있는 점에 있어서 특징을 갖는다. 금속분의 함유량에 대해서는, 금속 탐지기나 X선 이물 검사기 등의 금속분의 검출에 사용하는 검출 장치의 검출 정밀도나, 금속분을 배합하는 것에 의한 수지나 고무의 물성 저하를 상정하여 조정하는 것이 바람직하다. 일반적으로 사용되고 있는 검출 장치의 검출 정밀도 및 금속분을 배합하는 것에 의한 물성 저하를 상정하면, 금속분의 배합료는 중량비로 10 내지 30%의 범위 내인 것이 바람직하다.

스테이터(50)에 배합하는 금속분의 크기(평균 입경)에 대해서도, 어떤 것이어도 되지만, 금속 탐지기나 X선 이물 검사기 등의 금속분의 검출에 사용하는 검출 장치의 검출 정밀도나, 수지나 고무의 물성 저하에 미치는 영향을 고려하여 조정하는 것이 바람직하다. 일반적으로 사용되고 있는 검출 장치의 검출 정밀도 및 금속분을 배합하는 것에 의한 물성 저하를 상정하면, 0.1㎛ 내지 300㎛ 범위 내인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 내지 3㎛의 범위 내인 것이 더 한층 바람직하다.

스테이터(50)에 함유시키는 금속분으로서는, 금속 탐지기나 X선 이물 검사기 등으로 대표되는 금속용의 검출 장치에 의해 검출 가능한 것이면 된다. 구체적으로는, 금속분으로서는, 예를 들어 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 사마륨(Sm), 스테인리스강(SUS) 등의 다양한 금속분을 단일 또는 복합적으로 이용할 수 있다. 또한, 스테이터(50)에 배합되는 금속분에 대해서는, 1축 편심 나사 펌프(20)의 용도나 피반송물의 관계를 고려하여 선정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1축 편심 나사 펌프(20)를 식품의 압송(반송)에 사용하는 경우에는, 철(Fe)과 같이, 가령 체내에 도입되었다고 해도 인체에 악영향을 미치지 않는 것으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 섭취에 수반하는 인체로의 영향이 적음과 함께, 산화 내성이 높고 반응 활성이 낮다는 관점에서 산화철(Fe₃O₄)이 금속분으로서 선정되어 있다.

《검출 장치(100)에 대해》

검출 장치(100)는 금속분의 존재를 검출 가능한 장치이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 검출 장치(100)는 1축 편심 나사 펌프(20)로부터 토출된 유동물이 반송되는 반송 경로(110)의 일부 또는 전부에 배치되어 있다. 이에 의해, 1축 편심 나사 펌프(20)를 상정 외의 사용 상태로 사용함으로써 스테이터(50)의 마모물이나 파편이 발생하여, 유동물 중에 혼입되었다고 해도, 이 마모물 유무를 검출할 수 있다.

검출 장치(100)에는 금속 검출기나 X선 이물 검출기 등을 사용할 수 있다. 금속 검출기를 사용하는 경우에는, 동축형, 대향형, 혹은 영구 자석형 중 어떤 것을 사용해도 된다. 금속 검출기는 피검사품의 함유 수분이나 함유 염분이 많을수록 검출 감도가 저하되는 특성을 갖는다. 또한, X선 이물 검출 장치는 X선 흡수량의 차이에 기초하여 이물을 검출하는 것이므로, X선 흡수량이 금속분과 근사하는 것에 대해서는 검출 감도가 저하될 가능성이 있다. 검출 장치(100)는 이들 특성이나 1축 편심 나사 펌프(20)에 의해 반송(압송)되는 유동물의 특성, 최저한으로 검출하고 싶은 마모물 등의 크기 등을 고려하면서, 스테이터(50)에 배합되어 있는 금속분을 고정밀도로 검지 가능한 것을 선택하는 것이 바람직하다.

《제어 장치(120)에 대해》

제어 장치(120)는 상술한 검출 장치(100)에 의한 검출 결과에 기초하여, 1축 편심 나사 펌프(20)로부터 토출된 유동물에 스테이터(50)의 마모물이나 파편이 혼입되고 있는지 여부의 판정을 행하기 위한 장치이다. 제어 장치(120)는 검출 장치(100)에 의해 금속분의 존재가 검출되는 것을 조건으로 하여 유동물 중에 마모물 등이 혼입되고 있다는 판정을 행한다.

《펌프 운전 상태 검지 시스템(10)의 동작에 대해》

계속해서, 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)의 동작에 대해, 도 3의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)에 있어서는, 우선 스텝 1에 있어서 제어 장치(120)에 의해 1축 편심 나사 펌프(20)가 작동하고 있는지 여부가 확인된다. 1축 편심 나사 펌프(20)가 작동 중인 경우에는, 제어 플로우가 스텝 2로 진행되고, 검출 장치(100)에 의해, 1축 편심 나사 펌프(20)로부터 토출되어 반송 경로(110)를 통과하고 있는 유동물을 대상으로 하여 금속분의 검지가 이루어진다.

그 후, 스텝 3에 있어서는, 스텝 2에 있어서의 금속분의 검지 결과에 기초하는 마모 판정이 행해진다. 마모 판정에 있어서는, 다양한 판정 조건을 설정하는 것이 가능하지만, 본 실시 형태에서는, 스텝 2에 있어서의 금속분 검지의 결과, 금속분이 검지될지 여부를 판정 조건으로 하고 있다. 또한, 금속분이 검지된 경우에는, 반송 경로(110)를 통과하고 있는 유동물의 품질 유지상 문제가 발생할 정도로 스테이터(50)의 마모가 발생하고 있는 것으로 하여, 이상 있음의 판정이 이루어진다. 바꿔 말하면, 스텝 2에 있어서 금속분이 검지되어 있지 않은 경우에는, 스테이터(50)의 마모를 원인으로 하는 유동물의 품질 저하가 상정되지 않으므로, 이상 있음의 판정이 이루어지지 않는다.

상술한 스텝 3의 마모 판정의 결과, 이상 있음의 판정이 이루어진 경우에는, 제어 플로우가 스텝 4로부터 스텝 5로 진행되고, 1축 편심 나사 펌프(20)의 동작이 정지된다. 이에 의해, 일련의 제어 플로우가 완료된다. 한편, 스텝 3에서 이상 있음의 판정이 이루어지지 않았던 경우에는, 제어 플로우가 스텝 4로부터 스텝 1로 돌아가고, 계속해서 도 3에 관한 제어 플로우가 계속된다.

상술한 본 실시 형태의 스테이터(50)는 수지제 혹은 고무제의 것이지만, 중량비로 10 내지 30%의 금속분을 포함하고 있다. 이에 의해, 가령 1축 편심 나사 펌프(20)가 상정 외의 사용 형태로 사용되는 등 하여 스테이터(50)의 마모물 등이 발생하여, 유체 반송로(56) 중을 흐르는 유동물 중에 혼입되어 버렸다고 해도, 검출 장치(100) 및 제어 장치(120)에 의해 마모물 등의 혼입을 신속하고 또한 정확하게 검출하여, 판정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 스테이터(50)는 스테이터(50)에 있어서의 유동물의 토출측 및/또는 흡입측의 단부면이 테이퍼 형상으로 되어 있다. 그로 인해, 토출압이나 흡입압의 영향에 의해 스테이터(50)의 토출측 및/또는 흡입측의 단부면에 있어서 깨짐이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 스테이터(50)의 마모물 등의 이물의 혼입을 최소한으로 억제할 수 있다.

상술한 스테이터(50)는 통형상의 외관 형상을 갖고, 내부에 암나사 형상의 관통 구멍(54)을 형성한 것이므로, 각 부에 있어서의 수지 혹은 고무의 두께가 불균일하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 스테이터(50) 대신에, 예를 들어 도 4에 도시하는 스테이터(150)와 같이 각 부에 있어서의 수지 혹은 고무의 두께가 균일한 것이며, 금속분을 함유한 것이어도 된다. 이와 같은 구성으로 하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 스테이터(150)를 금속이나 수지 등에 의해 제작된 외통(152)에 의해 보유 지지함으로써, 스테이터(50)와 동일한 사용 방법으로 사용할 수 있다.

또한, 스테이터(50)는 부위에 따르지 않고 대략 전체에 걸쳐서 금속분을 함유시킨 것이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 스테이터(50)에 있어서 마모물 등이 발생하는 것은 로터(60)와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 내주면(52)(미끄럼 이동면)측의 영역이라고 상정된다. 그로 인해, 도 5에 도시하는 스테이터(250)와 같이, 내주면(252)의 근방 영역(252a)[도 5에 있어서 이점쇄선보다도 관통 구멍(254)측의 영역]에 있어서의 금속분의 함유량이, 다른 영역[외주 영역(252b): 도 5에 있어서 이점쇄선보다도 직경 방향 외측의 영역]에 있어서의 함유량보다도 높아지도록 성형한 것을 스테이터(50) 대신에 사용해도 된다.

구체적으로는 내주면(252)의 근방 영역(252a)을 이루는 층에 금속분을 함유시키고, 이것보다도 직경 방향 외측의 영역 외주 영역(252b)에는 금속분을 함유시키지 않는 것 등을 하여, 근방 영역(252a)보다도 금속분의 함유량을 적게 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 스테이터(250)에 대해서도, 상술한 스테이터(50)를 채용한 경우와 마찬가지로 하여 이물 검지를 가능하게 하면서, 외주 영역(252b)이 파손되기 어려운 것으로 하는 것이 가능하다. 또한, 스테이터(250)와 같은 구성으로 함으로써, 근방 영역(252a)과 외주 영역(252b)을 동일한 재질로 제작할 뿐만 아니라, 근방 영역(252a)과 외주 영역(252b)을 다른 재질로 제작하는 것도 가능해진다. 또한, 도 5에 도시하는 예에 있어서는, 근방 영역(252a) 및 외주 영역(252b)을 각각 일층 구조로 한 예를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 근방 영역(252a) 및 외주 영역(252b) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 다층 구조로 해도 된다.

상술한 실시 형태에 있어서는, 검출 장치(100)의 일례로서 금속 검출기나 X선 이물 검출기 등을 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 반송 경로(110)를 흐르는 유동물 중에 있어서의 금속분의 존재를 검출할 수 있는 것이면 어떤 것이어도 된다. 구체적으로는, 반송 경로(110)에 마그네트 필터 등의 자력을 사용하여 금속을 함유하는 것을 포착 가능한 포착 수단을 마련하고, 이 포착 수단에 의한 포착 상태에 기초하여 유동물 중에 있어서의 금속분의 존재를 검출 가능한 것을 검출 장치(100)로서 사용해도 된다. 더욱 상세하게는, 마그네트 필터 등의 포착 수단에 있어서의 표면 자속 밀도의 변화를 검지 가능한 것을 검출 장치(100)로서 설치하고, 표면 자속 밀도의 변화에 기초하여 자계의 혼란을 검지하고, 이물을 검지하도록 해도 된다. 또한, 마그네트 필터 등의 포착 수단의 근방에 CCD 카메라 등의 카메라를 설치하고, 필터 부분을 촬영한 화상을 사용하여 마모분의 존부를 판정하는 것을 검출 장치(100)로서 사용해도 된다. 이들과 같은 것을 검출 장치(100)로서 사용한 경우에 대해서도, 금속 검출기나 X선 이물 검출기 등을 사용한 경우와 마찬가지로, 스테이터(50)의 마모에 수반하는 이물의 존부를 검지하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는 펌프 운전 상태 검지 시스템(10)을 구성하는 펌프의 일례로서 1축 편심 나사 펌프(20)를 예시하고, 펌프용 미끄럼 이동 부재의 일례로서 스테이터(50)를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들어 로터리 펌프 등의 다른 펌프에 있어서, 펌프 내에 있어서의 유동물의 유통 경로에 노출되도록 배치되고, 이 펌프의 작동에 수반하여 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 펌프용 미끄럼 이동 부재를 상술한 스테이터(50)와 같이 금속분을 함유한 것으로 하는 것도 가능하다.

실시예 1

본 실시예에서는 펌프용 미끄럼 이동 부재에 있어서 금속분을 함유시키는 것에 의한 물성의 변화를 확인하는 시험을 행하였다. 본 실시예에서는 금속분을 함유하고 있지 않은(함유량 0%) 고무를 비교예의 샘플 A로서 준비함과 함께, 금속분인 산화철(Fe₃O₄)의 고무로의 함유량을 30중량％, 20중량％ 및 10중량％로 변화시킨 샘플 B 내지 D를 준비하였다. 또한, 이들 샘플 A 내지 D에 대해, 인장 강도, 연신율 및 인열 강도를 조사하였다. 그 결과, 하기 표 1 및 도 6에 나타내는 그래프와 같은 결과가 얻어졌다.

표 1 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 금속분(산화철)의 함유량을 증가시키면, 연신율이 증대되는 한편, 인장 강도 및 인열 강도가 저하되는 경향이 얻어졌다. 상기 실시 형태에 따른 1축 편심 나사 펌프(20)의 스테이터(50) 등의 펌프용 미끄럼 이동 부재로서 사용하는 것을 상정하면, 인장 강도는 19[㎫] 이상인 것이 바람직하고, 인열 강도는 50[N/㎜] 이상인 것이 바람직하다. 이러한 지견 및 본 실시예의 실험 데이터에 기초하여, 인장 강도 및 인열 강도의 관점에서 보면, 펌프용 미끄럼 이동 부재에 있어서의 금속분의 함유량은 10% 이상 30% 이하인 것이 바람직한 것이 판명되었다.

실시예 2

이하, 금속분을 함유시킨 고무제의 펌프용 미끄럼 이동 부재로부터 발생한 마모물을 상정한 시험편을 준비하고, 이 시험편을 사용하여 행한 검출 시험 결과에 대해 설명한다. 본 실시예에 있어서 사용되는 시험편인 고무편은 입방체 형상의 형상이며, 하기 표 2에 나타내는 바와 같이, 한 변이 3㎜, 2㎜ 및 1㎜의 크기인 것으로 되어 있다. 또한, 각 사이즈의 시험편에는 금속분으로서 산화철(Fe₃O₄)을 함유시키고 있다. 본 실시예에서는 각 사이즈마다 금속분의 함유량을 30중량％, 20중량％ 및 10중량％로 변화시킨 시험편을 준비하였다. 또한 비교예로서, 한 변이 3㎜인 고무편이며, 금속분을 함유하고 있지 않은 것을 준비하였다.

또한, 본 실시예에서는 검출 장치(100)에 상당하는 것으로서, 금속 검출기(안리츠산키 가부시키가이샤제: 모델 넘버 KD8113AW) 및 X선 이물 검출기(안리츠산키 가부시키가이샤제: 모델 넘버 KD7405A)를 준비하였다.

본 실시예에서는, 시험편이 혼입되는 워크로서, 특히 상술한 금속 검출기나 X선 이물 검출기에 의한 검출 정밀도가 극히 낮아질 것으로 상정되는 된장 및 마요네즈를 선정하였다. 본 실시예에서는, 된장 및 마요네즈를 각각 직경이 35㎜이며 높이가 45㎜인 폴리프로필렌(PP)제의 용기에 투입하고, 이것에 각 시험편을 혼입시킨 것에 대해, 금속 검출기나 X선 이물 검출기에 의해 검사하여, 각 시험편의 존재를 검출할 수 있는지 여부를 확인하였다. 그 결과, 하기 표 2와 같은 결과가 얻어졌다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 된장을 워크로 했을 경우에는, X선 이물 검출기에서는 어떤 시험편도 검출할 수 없었지만, 금속 검출기에서는 어떤 시험편이든 검출할 수 있었다. 즉, 한 변이 3㎜이며 30%의 산화철을 함유한 시험편은 물론, 가장 작고 금속분의 함유량도 적은 한 변이 1㎜이며 10%의 산화철을 함유한 시험편에 대해서도, 금속 검출기에 의해 검출할 수 있었다.

한편, 마요네즈를 워크로 했을 경우에는, 시험편에 있어서의 산화철의 함유량이 10% 내지 30% 중 어떤 함유량이라도, 시험편의 사이즈가, 한 변이 2㎜ 이상이면 금속 검출기에 의해 검출할 수 있었다. 또한, X선 이물 검출기를 사용했을 경우에는, 산화철의 함유량이 20% 이상이면, 시험편의 크기가 1㎜ 정도까지 작아도 검출할 수 있는 것이 판명되었다.

상술한 결과에 의해, 금속 검출기나 X선 이물 검출기에 의한 검출 정밀도가 극히 낮아질 것으로 상정되는 된장 및 마요네즈와 같은 워크에 있어서도, 마모물을 상정한 시험편을 검출할 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 워크의 종류나, 검출하고 싶은 마모물의 최소 사이즈 등을 고려하여, 검출 장치(100)에 상당하는 것으로서 금속 검출기나 X선 이물 검출기를 선정함으로써, 검출 정밀도의 최적화를 도모할 수 있다.

본 발명은 1축 편심 나사 펌프나 로터리 펌프 등에 있어서 펌프 내에 있어서의 유동물의 유통 경로에 노출되도록 배치되고, 펌프의 작동에 수반하여 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 펌프용 미끄럼 이동 부재 전반에 있어서 이용 가능하다. 또한, 본 발명의 펌프 운전 상태 검지 시스템은, 예를 들어 식품 등과 같이 펌프용 미끄럼 이동 부재의 마모물의 혼입을 꺼리는 경우에 적절히 이용 가능하다.

10 : 펌프 운전 상태 검지 시스템
20 : 1축 편심 나사 펌프(펌프)
50, 150, 250 : 스테이터(펌프용 미끄럼 이동 부재)
52, 252 : 내주면
56 : 유체 반송로
60 : 로터
100 : 검출 장치
110 : 반송 경로
120 : 판정 장치
252a : 근방 영역
252b : 다른 영역

Claims (7)

1. 식품 이송용 1축 편심 나사 펌프 내에 있어서의 유동물의 유통 경로에 노출되도록 배치되고, 상기 1축 편심 나사 펌프의 작동에 수반하여 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재이며,
   상기 미끄럼 이동 부재는 고무제로 되어 있고, 고무로서의 50N/mm 이상의 인열 강도가 되는 동시에 금속분의 소재를 검지 가능하도록 중량비로 10 내지 30%의 금속분을 포함하고,
   상기 미끄럼 이동 부재의 마모물이나 파편이 발생하여 유동물에 혼입해도, 그 혼입을 금속분의 소재(所在)에 의해 검지 가능한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속분의 평균 입경이, 0.1㎛ 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재.
3. 제1항에 있어서, 동력을 받아 편심 회전하는 수나사형의 로터와, 내주면이 암나사형으로 형성된 스테이터를 갖고, 상기 스테이터 내에 상기 유통 경로가 형성된 1축 편심 나사 펌프에 있어서 상기 스테이터로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재.
4. 제3항에 있어서, 상기 스테이터에 있어서의 유동물의 토출측 및/또는 흡입측의 단부면이 테이퍼 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 고무의 두께가 일정한 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 부재와 접촉하면서 미끄럼 이동하는 미끄럼 이동면을 갖고,
   상기 금속분의 함유량이, 상기 미끄럼 이동면측의 영역에 있어서 다른 영역보다도 높은 것을 특징으로 하는, 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재를 구비한 펌프와,
   상기 펌프로부터 토출된 유동물 중에 포함되는 금속분의 존재를 검출 가능한 검출 장치와,
   상기 검출 장치가 금속분의 존재를 검출하는 것을 조건으로 하여, 상기 미끄럼 이동 부재의 마모에 수반하여 발생한 마모물이, 상기 펌프로부터 토출된 유동물에 혼입된 것이라고 판정 가능한 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는, 펌프 운전 상태 검지 시스템.
   
   

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