TWI635220B - 單軸偏心螺旋泵 - Google Patents

Abstract

具備：外殼(1)、及將一端部連接在外殼(1)且內周面是形成母螺紋型的定子(2)、及可插通定子(2)且由公螺紋型的軸體所構成的轉子(3)、及與定子(2)的另一端部連接的端部螺樁(4)。定子(2)，可朝徑方向膨脹及收縮。

Description

單軸偏心螺旋泵

本發明，是有關於單軸偏心螺旋泵者。

習知已公知單軸偏心螺旋泵，將定子由定子本體及外筒所構成，可以從定子本體將外筒容易地分割者(例如專利文獻1參照)。

在前述習知的單軸偏心螺旋泵中，朝定子本體內供給水蒸氣和熱水等的高溫的流動體，將內面洗淨的同時進行殺菌。此時，定子本體雖膨脹，但是朝其外徑側的變形因為是藉由外筒被阻止，所以朝內徑側的變位量即過盈量(轉子的外面及定子的內面的重疊)會變大。在此狀態下，將轉子旋轉的話，對於定子本體的轉子的摩擦力會成為過大，所以在定子本體會發生異常磨耗，或轉子會損傷。且轉子也有可能成為無法旋轉。因此，藉由在定子本體及外筒之間配置墊片等來調整過盈量。

但是過盈量的調整作業複雜需透過人手進行而麻煩，且每將運轉形態(通常運轉及洗淨運轉)切換就 有必要有進行，因此被要求改善。

[習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2012-137038號公報

本發明的課題是提供一種單軸偏心螺旋泵，不是只有不會因為轉子的旋轉在定子產生異常磨耗，且不需要複雜且麻煩的調整作業就可將定子內由高溫洗淨及殺菌。

本發明的解決前述課題用的手段，是提供一種單軸偏心螺旋泵，具備：外殼、及將一端部與前述外殼連接且內周面形成母螺紋型的定子、及可插通前述定子且由公螺紋型的軸體所構成的轉子、及與前述定子的另一端部連接的端部螺樁，前述定子，可朝徑方向膨脹及收縮。

藉由此構成，即使高溫的流體流動，定子也可朝外徑方向膨脹，使由朝內徑側的膨脹所產生的朝轉子的壓接被抑制。因此，不需要調整對於轉子的定子的過盈量，即使將轉子相對地對於定子繞軸心周圍旋轉，與定子的接觸壓也不會增大使過盈量過度地變大。即，不需要麻 煩的調整作業，可以抑制定子的異常磨耗的發生。

前述定子，是在一端部及外殼的連接部分、及另一端部及端部螺樁的連接部分，至少具備防止異物從外部侵入的閉鎖構造較佳。

藉由此構成，藉由閉鎖構造就不用害怕被包含於周圍氣氛的雜菌等會侵入定子的內部，可以將洗淨後的環境持續。因為不必要將定子分解，所以可以提高作業性。

前述閉鎖構造，可防止從前述定子的兩端部朝外部漏出的密封構造較佳。

藉由此構成，通常運轉時及洗淨運轉時的其中任一皆可以維持氣密性，移送的流動物是藥品等也不需擔心朝周圍洩漏污染。

前述定子，是由：由橡膠材料所構成的定子本體、及在與前述定子本體的外周部密合狀態下被配置且在通常運轉時由比前述橡膠材料更硬質的樹脂材料所構成的外筒所構成較佳。

藉由此構成，因為在通常運轉時藉由硬質的外筒使定子本體的變形被抑制，可以維持適切的過盈量，所以可以藉由轉子的旋轉將流動物由所期的吐出壓移送。

前述定子，是只有由定子本體所構成也可以。

前述密封構造，是具備：各別形成在前述定子的兩端部的第1鍔部及第2鍔部、及形成於與前述定子 的一端部的鍔部抵接的端部螺樁的第3鍔部、及形成於與前述定子的另一端部的鍔部抵接的外殼的第4鍔部、及將前述第1鍔部及前述第3鍔部挾持的第1挾具、及將前述第2鍔部及前述第4鍔部挾持的第2挾具較佳。

藉由此構成，藉由鍔部及挾具可以獲得所期的密封狀態。且只將挾具取下，就可以簡單地進行定子的交換。

在前述定子的兩端部裝設有由金屬材料所構成的轉接環，前述各轉接環，是將前述第1鍔部及前述第2鍔部各別構成較佳。

藉由此構成，在內面構造複雜的定子可以簡單地形成鍔部。且定子是因為磨耗而必需交換的話，將轉接環取下再利用也可以。

前述密封構造，是包含將前述外殼及前述端部螺樁連結的支撐螺栓較佳。

藉由此構成，可以將定子挾持在外殼及端部螺樁之間，成為可獲得所期的密封狀態。

具備：被外裝在前述支撐螺栓，各別與前述外殼及前述端部螺樁抵接將兩者一定間隔維持的隔片較佳。

藉由此構成，因為可以將外殼及端部螺樁的間隔藉由隔片維持在一定間隔，所以可以將定子在所期的壓縮狀態下挾持。因此，成為可抑制朝定子的外徑側的膨出且確保所期的密封性。

依據本發明的話，不需要分解，即使在定子內將加熱流體流動，因為定子會朝外徑方向膨脹，所以就可以抑制朝內部的轉子的壓接。因此，不會產生定子的異常磨耗，藉由轉子的旋轉將加熱流體平順地移送就可洗淨及殺菌。此時，因為不必要將定子分解，所以被包含於周圍氣氛的雜菌等不會侵入內部，可以維持殺菌效果。且在通常運轉中，因為不必要將定子的內面及轉子的外面的間隔多餘地設定，所以可以將流動物由所期的吐出壓效率良好地移送。

1‧‧‧外殼

2‧‧‧定子

3‧‧‧轉子

4‧‧‧端部螺樁

5‧‧‧聯接器桿

6‧‧‧聯接器

7‧‧‧連接管

8‧‧‧鍔部

9‧‧‧外筒

10‧‧‧定子本體

11a、11b‧‧‧環部

12a、12b‧‧‧轉接環

13a、13b‧‧‧筒狀部

14a、14b‧‧‧鍔部

14a1、14b1‧‧‧第1環狀凹部

14a2、14b2‧‧‧第2環狀凹部

15‧‧‧第1挾具

16‧‧‧第2挾具

17‧‧‧移送空間

18‧‧‧鍔部

19‧‧‧支撐螺栓

20‧‧‧支撐片

21‧‧‧隔片

22‧‧‧螺帽

23‧‧‧第1支撐框架

24‧‧‧第2支撐框架

25‧‧‧凸部

26‧‧‧旋螺釘

27‧‧‧上半部

28‧‧‧下半部

29‧‧‧挾持構件

30‧‧‧半圓筒部

31‧‧‧延伸部

32‧‧‧上托板

33‧‧‧下托板

34‧‧‧連結棒

35‧‧‧安裝托板

[第1圖](a)是本實施例的單軸偏心螺旋泵的概略俯視圖，(b)是其A-A線剖面圖。

[第2圖]顯示第1圖的挾具的概略前視圖。

[第3圖](a)是其他的實施例的單軸偏心螺旋泵的概略前視圖，(b)是顯示第1支撐框架的側面圖，(c)是顯示第2支撐框架的側面圖。

[第4圖]其他的實施例的單軸偏心螺旋泵的概略前視圖。

[第5圖]顯示將第1圖(b)的外殼及定子分解的狀態的放大剖面圖。

[第6圖]顯示從第5圖將外殼及定子連接的狀態的放大剖面圖。

[第7圖]顯示從第6圖藉由支撐螺栓旋緊的狀態的放大剖面圖。

[第8圖]顯示將第1圖(b)的定子及端部螺樁分解的狀態的部分放大圖。

[第9圖]顯示從第8圖將定子及端部螺樁連接的狀態的放大剖面圖。

[第10圖]顯示從第9圖將支撐螺栓旋緊的狀態的放大剖面圖。

[第11圖](a)是顯示其他的實施例的定子本體的一端部的側面圖，(b)是顯示其一部分的正面剖面圖。

以下，依據添付圖面說明本發明的實施例。又，在以下的說明中，雖依據需要使用顯示特定的方向和位置的用語(例如包含「上」、「下」、「側」、「端」的用語)，但是那些的用語的使用是為了容易參照圖面理解發明，並不是藉由那些的用語的意思限定本發明的技術的範圍。且，以下的說明，在本質上只是例示，不是意圖限制本發明的適用物，或是其用途者。進一步，圖面只是意示者，各尺寸的比率等與現實相異。

第1圖，是顯示本實施例的單軸偏心螺旋泵。此單軸偏心螺旋泵，是具備：設在外殼1的一端側的 驅動機(無圖示)、及設在另一端側的定子2、轉子3及端部螺樁4。

外殼1是將金屬材料形成筒狀者，收容聯接器桿5。聯接器桿5的一端部是與聯接器6連接，使來自驅動機的動力被傳達。且在外殼1的一端側外周面連接有連接管7，成為可從無圖示的槽桶等供給流動物(例如美乃滋等的具有黏性的材料等)。進一步在外殼1的另一端開口部形成有朝外徑側延伸的鍔部8。在鍔部8的內周緣部中，如第5圖所示，形成有從端面突出的環狀突部8a。從環狀突部8a的先端部分至軸心方向的規定範圍中形成有環狀凹部8b。

定子2，是由：外筒9、及在與其內面密合的狀態下被配置的定子本體10所構成。

外筒9，是由可彈性變形(或是熱膨脹)的樹脂材料(例如PEEK(聚醚乙醚酮、polyetheretherketone)、PTFE(聚四氟乙烯、polytetrafluoroethylene)、POM(聚縮醛、polyacetal)等)所構成，如後述，因加熱蒸氣等流動而使定子本體10內朝外徑方向膨脹時，成為可追隨此膨脹。但是，在外筒9中，在由單軸偏心螺旋泵移送流動物的通常的使用狀態中的溫度，使用至少比構成定子本體10的橡膠材料硬度更高者。由此，轉子3旋轉移送流動物時，藉由阻止定子本體10的變形來維持適切的過盈量而成為可獲得所期的吐出壓。

定子本體10，是對應適宜移送的材料被選擇 的橡膠，將樹脂等的彈性材料(例如在含有矽橡膠、矽油的化妝品等中為氟橡膠)形成筒狀(例如圓筒狀)者。定子2的中心孔，其內周面是形成n條的單段或是多段的母螺紋形狀。在定子本體10的兩端部中，形成有外徑尺寸若干變大的環部11a、11b，利用此環部11a、11b使轉接環12a、12b各別被裝設。

轉接環12a、12b，是由不銹鋼等的金屬材料所構成，由筒狀部13a、13b、及從此筒狀部13a、13b的一端朝外徑側突出的鍔部14a、14b所構成。在鍔部14a、14b中，從其端面依序形成有：第1環狀凹部14a1、14b1、及內徑尺寸比其小的第2環狀凹部14a2、14b2。又，朝定子本體10的轉接環12a、12b的裝設，因為定子本體10是由彈性材料所構成，所以將其環部11a、11b一邊朝內徑側彈性變形一邊進行即可。

轉接環12a，是在將其鍔部14a與後述的端部螺樁4的鍔部18抵接的狀態下，藉由第1挾具15被保持。第1挾具15，是如第2圖所示，由各別與支軸部15a可轉動地連結的一對的半圓狀挾具部15b、15c所構成，具備將兩挾具部15b、15c在環狀的狀態下固定的夾子部15d。兩挾具部15b、15c，是在環狀的狀態下由形成於內周面的環狀溝(無圖示)，將轉接環12a的鍔部14a及端部螺樁4的鍔部18保持。且轉接環12b，是在將其鍔部14b與前述外殼1的鍔部8抵接的狀態下，藉由與前述第1挾具15同樣構成的第2挾具16被保持。第1挾具15 及第2挾具16皆由與轉接環12a、12b同樣的金屬材料(在此為不銹鋼)所構成。即，可以將由同質的硬質的材料所構成的轉接環12a、12b及第1挾具15、第2挾具16直接接觸。因此，如將由樹脂、橡膠材料等所構成的定子本體、及由金屬材料所構成的第1挾具15或是第2挾具16直接接觸的情況，沒有變形的部分，可以使保持狀態穩定。由此，防止連接部分中的位置偏離，由硬質的金屬材料所構成的轉接環12a、12b的鍔部14a、14b、外殼1的鍔部8、及對於端部螺樁4的鍔部18的由軟質的橡膠或是樹脂材料所構成的定子本體10的壓接狀態可以成為所期的狀態。此結果，各連接部分中的氣密性被維持，通常運轉時及洗淨運轉時的其中任一的情況，皆可防止液漏出和由被曝露在周圍氣氛所產生的雜菌的侵入。

又，在形成於前述定子本體10的兩端部的環部11a、11b中，如第11圖所示，將金屬製的環39內藏也可以(但是在第11圖中，只有圖示環部11a側)。由此，可以將由前述挾具15及16所產生的挾持狀態更強固，將連接部分的氣密性進一步提高。且不是只有併用金屬製的環39及轉接環12a、12b的構成，採用藉由在環39具有轉接環12a或是12b的功能，而省略轉接環12a或是12b的至少其中任一方的構成也可以。

轉子3，是將由金屬材料所構成的軸體形成n-1條的單段或是多段的公螺紋形狀者。轉子3，是被配置於定子2的中心孔內，形成在其長度方向連接的移送空 間17。轉子3的一端部是與外殼側的聯接器桿5連結，藉由來自驅動機(無圖示)的驅動力，在定子2的內側自轉並且沿著定子2的內周面公轉。即，轉子3是藉由在定子2的中心孔內偏心旋轉，而可以將移送空間17內的材料朝長度方向移送。

端部螺樁4是將金屬材料形成筒狀者。在端部螺樁4的一端開口部形成有朝外方擴大的鍔部18。此鍔部18，是如前述在與轉接環12a的鍔部14a抵接的狀態下，藉由第1挾具15被保持。且在鍔部18的端面中，形成有與前述外殼1同樣的環狀突部18a及環狀凹部18b。

端部螺樁4及前述外殼1是藉由支撐螺栓19彼此連結。即，在端部螺樁4及外殼1的外周面中，在以軸心為中心的點對稱的位置2處各別形成有支撐片20。支撐螺栓19，是在將由金屬材料(例如不銹鋼)所構成的筒狀的隔片21外裝的狀態下，貫通端部螺樁4及外殼1的各支撐片20，被螺合在一端部螺帽22。藉由將螺帽22旋緊，將定子2挾持於端部螺樁4及外殼1之間。在此狀態下，藉由隔片21使端部螺樁4及外殼1的間隔被維持在一定值。因此，定子本體10，不會過度地被壓潰，在所期的壓縮狀態下被挾持。如此，藉由前述隔片21的存在，不會將定子本體10過度地壓縮，或在兩端部發生間隙。但是，因為外筒9是與定子本體10相比充分地硬質，所以此外筒9可以達成將端部螺樁4及外殼1的間隔一定地維持的角色的話，隔片21就不一定必要。

在此，對於外殼1及定子2的連接、及定子2及端部螺樁4的連接，一邊參照第5圖~第10圖一邊詳述。

在將轉接環12a、12b各別裝設於將外筒9裝設在外周部的定子本體10的兩端部的狀態下，如第5圖及第8圖所示，環部11a、11b的先端部分是從轉接環12a、12b的鍔部14a、14b超出。在此狀態下，將外殼1的鍔部8、端部螺樁4的鍔部18各別與各轉接環12a、12b的端面抵接。環部11a、11b是各別位在鍔部8的環狀凹部8b、鍔部18的環狀凹部18b。鍔部8的環狀突部8a、鍔部18的環狀突部18a是各別位在環部11a、11b的第1環狀凹部14a1、14b1。且，環部11a、11b是朝各鍔部8、18的環狀凹部8b、18b被壓入而彈性變形，使一部分朝定子本體10的軸方向變位。伴隨此，如第6圖及第9圖所示，外筒9是從轉接環12a、12b分離。

接著，將第1挾具15、第2挾具16各別裝設在轉接環12a、12b及各鍔部8、18，來強固定子本體10及端部螺樁4及外殼1的連接。且，對於支撐螺栓19將螺帽22旋緊，透過支撐片20將外筒9挾持在外殼1及端部螺樁4之間。由此，如第7圖及第10圖所示，定子本體10是朝軸方向被壓縮。且環部11a的端面是壓接在端部螺樁4的環狀凹部18b的內端面。且環部11b的端面是壓接在形成於外殼1的鍔部8上的環狀凹部8b的內端面。由此，可以在連接部分確保所期的氣密性，通常運轉 時、洗淨運轉時其中任一的情況時，皆可防止：液漏出、和由曝露在周圍氣氛所產生的雜菌的侵入。

接著，說明由前述構成所構成的單軸偏心螺旋泵的動作。

從槽桶等將流動物吐出的情況，將無圖示的驅動機驅動，透過聯接器6及聯接器桿5使轉子3旋轉。藉由定子2的內周面及轉子3的外周面形成的移送空間17是朝這些的長度方向移動。從槽桶被吐出的流動物是朝移送空間17被吸入，朝端部螺樁4被移送。到達端部螺樁4後，進一步朝其他的場所被移送。

但是在前述單軸偏心螺旋泵中，停止流動物的移送時，流動物是殘留在定子2內，就這樣放置的話衛生上不佳。且，此殘留物也有附著在內面的情況。因此，定子2內的清掃及殺菌作業是成為必要。在此，進行：不需將生產設備分解，由簡單的操作就可安全地自動洗淨的定置洗淨(CIP：Cleaning in Place)；及不需將機器、配管類從製造時的狀態分解就可殺菌的定置殺菌(SIP：sterilizing in place)。由此，不必擔心周圍氣氛的雜菌等侵入而衛生。

例如，在SIP中，朝單軸偏心螺旋泵供給水蒸氣和加壓熱水等(以下，總稱加熱流體)，將驅動機驅動使轉子3旋轉。此時，加熱流體通過的定子2是藉由熱而膨脹。定子2，是如前述，由：由橡膠材料所構成的定子本體10、及被配置於其外周側的外筒9所構成。且， 不只定子本體10，外筒9也由可膨脹的材料所構成。因此，定子本體10即使是藉由加熱流體而朝外徑側膨脹，外筒9也成為一起膨脹，其變形不會被阻止。因此，可以抑制朝定子本體10的內面側的膨脹，不會妨害轉子3的旋轉。即，藉由轉子3的旋轉將移送空間17移動就可以使將加熱流體平順地流動將定子2的內面洗淨及殺菌。且洗淨運轉時，外筒9也朝長度方向膨脹，藉由一端部與外殼1的鍔部8壓接，另一端部與端部螺樁4的鍔部18壓接，成為可提高兩端部中的密封性。

SIP終了後，時間經過使單軸偏心螺旋泵被冷卻的話，定子本體10及外筒9皆收縮復歸至原來的形狀，可以將原本的流動物的移送再開。

如此，依據前述實施例的單軸偏心螺旋泵的話，藉由加熱流體的供給使定子本體10熱膨脹，且配置於其外周側了的外筒9也一起膨脹。因此，不需要將單軸偏心螺旋泵分解就可以供給加熱流體將內部空間洗淨及殺菌。因為不必要將構成零件分解，所以周圍氣氛中的雜菌等不會朝內部空間侵入，殺菌效果不會減損。

且洗淨及殺菌時，因為定子2可熱膨脹，所以不熱膨脹的通常的運轉狀態的話，不必要將定子本體10的內面及轉子3的外面的間隔多餘地設定。且，定子本體10的內面及轉子3的外面的接觸壓、及過盈量(定子本體10的內面及轉子3的外面的重疊)可以設成所期的值。因此，通常運轉時的流動物的移送成為可由所期的 吐出壓有效率地進行。

又，本發明，不限定於前述實施例的構成，可進行各種變更。

例如，在前述實施例中，雖將單軸偏心螺旋泵橫方向(水平方向)配置，但是藉由縱方向(垂直方向)配置將流動物朝下方側移送也可以。

且在前述實施例中，雖將定子2由定子本體10及外筒9所構成，但是由只有定子本體10所構成也可以。此情況，藉由外裝了隔片21的支撐螺栓19，將外殼1及端部螺樁4的間隔維持在一定值較佳。依據此構成的話，因為將定子2只有由定子本體10構成，所以加熱流體即使在內部流動，朝外徑方向的變形也不會被限制。因此，不需擔心轉子3與定子2的內面壓接而在定子2產生異常磨耗。且由定子2的兩端部可以將外殼1及端部螺樁4之間的密封性維持在所期的狀態，可以防止流動物的漏出和雜菌從外部侵入。

且在前述實施例中，單軸偏心螺旋泵，尤其是對於定子2的支撐構造雖未特別言及，但是可以如以下的構成。

即，如第3圖所示，端部螺樁4及外殼1是被支撐在被固定於基座的第1支撐框架23。第1支撐框架23，是由底面部23a及兩側面部23b、23c所構成，將底面部的中央螺固在基座，螺栓是透過兩側面部被螺合在端部螺樁4及外殼1。且定子2是被支撐在被固定於基座的第2支 撐框架24。第2支撐框架24，是由兩側面部24a、24b及將其上端部連結的上面部24c所構成。兩側面部24a、24b的下端部是朝水平方向被曲折地被螺固在基座。且在一方的側面部的內側面中與外筒9抵接的凸部25是被一體化。旋螺釘26是從外面被螺合在另一方的側面部中，其先端部分是與外筒9抵接。且，藉由將旋螺釘26旋轉，就可以調整先端部分的朝外筒9的壓住力。

且如第4圖所示，將外筒9由上半部27及下半部28所構成，將這些藉由挾持構件29保持也可以。上半部27及下半部28，是由：半圓筒部30、及從其兩側緣朝側方延伸的延伸部31所構成。挾持構件29，是具備將上半部27及下半部28的延伸部31呈上下重疊的狀態挾持的上托板32及下托板33。在下托板33中安裝托板35是透過連結棒34被一體化。安裝托板35是被螺固在基座。挾持構件29的上托板32及下托板33，是在將外筒9的上半部27及下半部28的延伸部31挾持的狀態下，將螺栓插通，將螺帽螺合。藉由將螺帽旋緊，就可以強力地固定外筒9的上半部27及下半部28。

Claims (4)

1. 一種單軸偏心螺旋泵，具備：外殼、及將一端部與前述外殼連接且內周面形成母螺紋型的定子、及可插通前述定子且由公螺紋型的軸體所構成的轉子、及與前述定子的另一端部連接的端部螺樁，其特徵為：前述定子，可朝徑方向膨脹及收縮，且在一端部及外殼的連接部分、及另一端部及前述端部螺樁的連接部分，至少具備防止異物從外部侵入的閉鎖構造，前述閉鎖構造，是防止從前述定子的兩端部朝外部漏出的密封構造，前述密封構造，是具備：各別形成在前述定子的兩端部的第1鍔部及第2鍔部、及形成於與前述定子的一端部的鍔部抵接的端部螺樁的第3鍔部、及形成於與前述定子的另一端部的鍔部抵接的外殼的第4鍔部、及將前述第1鍔部及前述第3鍔部挾持的第1挾具、及將前述第2鍔部及前述第4鍔部挾持的第2挾具，在前述定子的兩端部裝設有由金屬材料所構成的轉接 環，前述各轉接環，是將前述第1鍔部及前述第2鍔部各別構成。
2. 如申請專利範圍第1項的單軸偏心螺旋泵，其中，前述定子，是由：由橡膠材料所構成的定子本體、及與前述定子本體的外周部配置成密合狀態且由比前述橡膠材料更硬質的樹脂材料所構成的外筒所構成，前述外筒的樹脂材料，是在使比通常運轉時更高溫的流體流動的洗淨運轉時可朝徑方向膨脹。
3. 如申請專利範圍第2項的單軸偏心螺旋泵，其中，前述密封構造，是包含將前述外殼及前述端部螺樁連結的支撐螺栓。
4. 如申請專利範圍第3項的單軸偏心螺旋泵，其中，具備：被外裝在前述支撐螺栓，各別與前述外殼及前述端部螺樁抵接將兩者一定間隔維持的隔片。