WO2015025635A1 - ポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システム - Google Patents

ポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システム Download PDF

Info

Publication number
WO2015025635A1
WO2015025635A1 PCT/JP2014/068470 JP2014068470W WO2015025635A1 WO 2015025635 A1 WO2015025635 A1 WO 2015025635A1 JP 2014068470 W JP2014068470 W JP 2014068470W WO 2015025635 A1 WO2015025635 A1 WO 2015025635A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pump
stator
sliding member
metal powder
fluid
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/068470
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正浩 東波
裕子 片山
Original Assignee
ヘイシンテクノベルク株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヘイシンテクノベルク株式会社 filed Critical ヘイシンテクノベルク株式会社
Priority to US14/913,243 priority Critical patent/US10233923B2/en
Priority to CN201480045959.5A priority patent/CN105473861B/zh
Priority to MYPI2016700493A priority patent/MY182391A/en
Priority to KR1020187013317A priority patent/KR102100423B1/ko
Priority to KR1020167007072A priority patent/KR20160044549A/ko
Priority to DE112014003836.9T priority patent/DE112014003836B4/de
Publication of WO2015025635A1 publication Critical patent/WO2015025635A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/28—Safety arrangements; Monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
    • F04C2/1075—Construction of the stationary member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/81—Sensor, e.g. electronic sensor for control or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/16—Wear
    • F04C2270/165—Controlled or regulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/20—Resin

Definitions

  • the present invention relates to a pump sliding member used in a pump and a pump operation state detection system capable of detecting wear of the pump sliding member in the pump.
  • the uniaxial eccentric screw pump described above exhibits a pumping action by rotating a male threaded rotor inside a stator having a female threaded insertion hole.
  • a sliding member that slides in contact with another member (a rotor in a uniaxial eccentric screw pump) in contact with the operation of the pump flows through the fluid to be pumped. May be arranged so as to be exposed.
  • pumps such as single-shaft eccentric screw pumps are used in unexpected modes of use, and if excessive loads are applied to the stator or rotor, wear and fragments of sliding members can be generated and mixed into the fluid. There is sex.
  • the present invention provides a pump sliding member capable of quickly and accurately grasping the occurrence of worn articles, etc., even if worn articles have been generated by sliding while in contact with other members, and
  • An object of the present invention is to provide a pump operating state detection system for a pump using the pump sliding member.
  • the pump sliding member of the present invention provided to solve the above-described problem is disposed so as to be exposed to the flow path of the fluid in the pump, and slides while contacting with other members as the pump operates. It is made of resin or rubber and contains 10 to 30% of metal powder in the weight ratio.
  • the pump sliding member of the present invention is made of resin or rubber, but contains 10 to 30% metal powder by weight.
  • wear parts and fragments of the sliding member for the pump are generated due to, for example, being used in an unexpected usage pattern, and mixed into the fluid flowing in the flow path.
  • a detection device that can detect the presence of metal powder, such as a metal detector or an X-ray foreign substance inspection machine, it is possible to quickly and accurately detect contamination of a worn object or the like.
  • the above-described sliding member for a pump of the present invention has a male screw type rotor that rotates eccentrically upon receiving power, and a stator having an inner peripheral surface formed into a female screw type, and the flow path is formed in the stator.
  • the single-shaft eccentric screw pump can be suitably used as the stator.
  • the stator of the uniaxial eccentric screw pump is a pump sliding member that is inserted into the male screw type rotor and rotates eccentrically inside, and is exposed to a flow path formed inside. . Therefore, according to the present invention, even if a worn object or a fragment of a stator, which is a sliding member for a pump in a uniaxial eccentric screw pump, is generated and mixed in a fluid to be pumped, a metal detector or By detecting the location of the metal powder by a detection device such as an X-ray foreign matter inspection machine, it is possible to quickly and accurately detect the presence or absence of contamination of wear or debris.
  • a detection device such as an X-ray foreign matter inspection machine
  • the end surface on the discharge side and / or the suction side of the fluid in the stator is tapered.
  • the above-described sliding member for a pump of the present invention may have a constant resin or rubber thickness.
  • the sliding member for a pump of the present invention provided based on such knowledge has a sliding surface that slides in contact with the other member, and the content of the metal powder is a region on the sliding surface side. It is characterized by being higher than other regions.
  • the content of the metal powder in other regions except the sliding surface region can be detected while using a detection device capable of detecting the presence of the metal powder to enable detection of contamination of worn objects and the like. It is possible to make it less damaging.
  • a detection device capable of detecting the presence of the metal powder to enable detection of contamination of worn objects and the like. It is possible to make it less damaging.
  • the pump operating state detection system of the present invention includes a pump including the above-described sliding member for a pump of the present invention, a detection device capable of detecting the presence of metal powder contained in the fluid discharged from the pump, Provided with a control device capable of determining that a worn object or the like generated due to wear of the stator is mixed in the fluid discharged from the pump on condition that the detection device detects the presence of metal powder. It is characterized by being.
  • the pump operating state detection system of the present invention uses a pump sliding member containing 10 to 30% by weight of metal powder. Further, the pump operating state detection system of the present invention can detect the presence of metal powder as represented by a metal detector, an X-ray foreign matter inspection machine, etc. in at least a part of the conveyance path through which the fluid is conveyed. A simple detection device is arranged. Accordingly, it is possible to quickly and accurately detect whether or not a worn object or the like is mixed in the fluid on the condition that the metal powder is detected by the detection device.
  • a sliding member for a pump capable of quickly and accurately grasping the occurrence of a worn article, etc., even if a worn article or the like is generated by sliding while in contact with another member, and A pump operation state detection system for a pump using the pump sliding member can be provided.
  • FIG. 1 It is the block diagram which showed the pump driving
  • the pump operation state detection system 10 described in the present embodiment detects the operation state of the pump, specifically, whether or not wear or debris of a sliding member for a pump included in the pump is generated, and whether there is an abnormality. It is for judging.
  • the pump operation state detection system 10 shown in FIG. 1 includes a uniaxial eccentric screw pump 20 as a pump, detects a worn object or the like by the detection device 100, and can determine whether or not there is an abnormal operation by the control device 120. Yes.
  • the pump operation state detection system 10 is particularly characterized in the configuration and operation control of the stator 50, which is a sliding member for the pump, the detection device 100, the control device 120, and the like. Prior to the description of the operation control, an outline of the configuration of the uniaxial eccentric screw pump 20 will be described.
  • the uniaxial eccentric screw pump 20 is a so-called rotary displacement pump configured with a uniaxial eccentric screw pump mechanism 30 as a main part.
  • the uniaxial eccentric screw pump 20 has a configuration in which a stator 50, a rotor 60, a power transmission mechanism 70, and the like are accommodated in a casing 40.
  • the casing 40 is a cylindrical member made of metal, and a first opening 42 is provided on one end in the longitudinal direction.
  • a second opening 44 is provided on the outer peripheral portion of the casing 40. The second opening 44 communicates with the internal space of the casing 40 at an intermediate portion 46 located at an intermediate portion in the longitudinal direction of the casing 40.
  • the first opening 42 and the second opening 44 are portions that function as a suction port and a discharge port of the pump mechanism 30, respectively.
  • the uniaxial eccentric screw pump 20 can function the first opening 42 as a discharge port and the second opening 44 as a suction port by rotating the rotor 60 in the forward direction. Further, by rotating the rotor 60 in the reverse direction, the first opening 42 can function as a suction port and the second opening 44 can function as a discharge port.
  • the stator 50 is a member having a substantially cylindrical external shape formed of an elastic body such as rubber or a material mainly composed of resin or the like.
  • the through hole 54 of the stator 50 is formed so that its cross-sectional shape (opening shape) is substantially oval when viewed in cross section at any position in the longitudinal direction of the stator 50.
  • the stator 50 is tapered at both ends of the discharge side and the suction side of the uniaxial eccentric screw pump 20.
  • the rotor 60 is formed so that its cross-sectional shape is substantially a perfect circle when viewed in cross section at any position in the longitudinal direction.
  • the rotor 60 is inserted into the through hole 54 formed in the stator 50 described above, and can be freely rotated eccentrically inside the through hole 54.
  • the fluid conveyance path 56 extends spirally in the longitudinal direction of the stator 50 and the rotor 60.
  • the fluid conveyance path 56 advances in the longitudinal direction of the stator 50 while rotating in the stator 50. Therefore, when the rotor 60 is rotated, the fluid is sucked into the fluid conveyance path 56 from one end side of the stator 50 and is transferred toward the other end side of the stator 50 in a state of being confined in the fluid conveyance path 56. It is possible to discharge at the other end side of the stator 50.
  • the pump mechanism 30 of the present embodiment is used by rotating the rotor 60 in the forward direction, and can pump the viscous liquid sucked from the second opening 44 and discharge it from the first opening 42. Yes.
  • the power transmission mechanism 70 is for transmitting power from the drive unit 80 to the rotor 60 described above.
  • the power transmission mechanism 70 includes a power transmission unit 72 and an eccentric rotation unit 74.
  • the power transmission unit 72 is provided on one end side in the longitudinal direction of the casing 40. Further, the eccentric rotating portion 74 is provided in an intermediate portion 46 formed between the power transmission portion 72 and the stator mounting portion 48.
  • the eccentric rotation part 74 is a part which connects the power transmission part 72 and the rotor 60 so that power transmission is possible.
  • the eccentric rotating part 74 includes a connecting shaft 76 constituted by a conventionally known coupling rod, screw rod, or the like. Therefore, the eccentric rotating unit 74 can transmit the rotational power generated by operating the driving machine 80 to the rotor 60 and rotate the rotor 60 eccentrically.
  • the stator 50 is a sliding member for a pump that slides in contact with the rotor 60 that is another member as the uniaxial eccentric screw pump 20 operates.
  • the stator 50 has the fluid conveyance path 56 functioning as a fluid flow path formed by inserting the rotor 60 through the through hole 54. Therefore, the stator 50 is arranged so that the inner peripheral surface 52 is exposed to the fluid conveyance path 56.
  • the stator 50 is a member mainly composed of resin or rubber, but has a feature in that it contains metal powder.
  • the content of metal powder is adjusted based on the detection accuracy of detection devices used to detect metal powder, such as metal detectors and X-ray foreign matter inspection machines, and the deterioration of physical properties of resin and rubber by mixing metal powder. It is preferable to do. Assuming the detection accuracy of commonly used detectors and the deterioration of physical properties due to the blending of metal powder, the blending ratio of the metal powder is preferably in the range of 10 to 30% by weight.
  • the size (average particle diameter) of the metal powder blended in the stator 50 may be anything, but the detection accuracy of the detection device used for the detection of metal powder, such as a metal detector or an X-ray foreign substance inspection machine, It is preferable to adjust in consideration of the influence on the physical properties of the resin and rubber. Assuming the detection accuracy of commonly used detectors and the deterioration of physical properties due to the blending of metal powder, it is desirable to be within the range of 0.1 ⁇ m to 300 ⁇ m, and within the range of 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m. It is even more desirable to be.
  • the metal powder contained in the stator 50 may be any metal powder that can be detected by a metal detector represented by a metal detector, an X-ray foreign matter inspection machine, or the like.
  • the metal powder include various types such as iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), cobalt (Co), nickel (Ni), samarium (Sm), and stainless steel (SUS).
  • Metal powder can be used singly or in combination.
  • iron oxide Fe 3 O 4
  • the metal powder is selected as the metal powder from the viewpoint that there is little influence on the human body due to ingestion and high oxidation resistance and low reaction activity.
  • the detection device 100 is a device that can detect the presence of metal powder. As shown in FIG. 1, the detection device 100 is disposed in a part or all of a conveyance path 110 through which the fluid discharged from the uniaxial eccentric screw pump 20 is conveyed. As a result, even if wear and debris of the stator 50 are generated by using the uniaxial eccentric screw pump 20 in an unexpected use state and mixed into the fluid, the presence or absence of this wear can be detected.
  • the detection device 100 can be a metal detector, an X-ray foreign object detector, or the like.
  • a metal detector any of a coaxial type, a counter type, or a permanent magnet type may be used.
  • the metal detector has a characteristic that the detection sensitivity decreases as the water content or salt content of the product to be inspected increases.
  • the X-ray foreign matter detection device detects foreign matter based on the difference in X-ray absorption amount, the detection sensitivity may be reduced when the X-ray absorption amount approximates that of metal powder.
  • the detection device 100 is a metal blended in the stator 50 in consideration of these characteristics, the characteristics of the fluid conveyed (pressed) by the uniaxial eccentric screw pump 20, the size of the worn object to be detected at a minimum, and the like. It is preferable to select a powder that can detect powder with high accuracy.
  • the control device 120 is a device for determining whether or not wear and debris of the stator 50 are mixed in the fluid discharged from the uniaxial eccentric screw pump 20 based on the detection result by the detection device 100 described above. is there. The control device 120 determines that wear or the like is mixed in the fluid on the condition that the detection device 100 detects the presence of the metal powder.
  • step 1 it is confirmed by the control device 120 whether or not the uniaxial eccentric screw pump 20 is operating.
  • step 2 the control flow proceeds to step 2, and the detection device 100 applies metal to the fluid discharged from the uniaxial eccentric screw pump 20 and passing through the conveyance path 110. Powder is detected.
  • step 3 wear determination based on the detection result of the metal powder in step 2 is performed.
  • various determination conditions can be set.
  • the determination condition is whether or not metal powder is detected as a result of the metal powder detection in step 2. Further, when metal powder is detected, it is determined that there is an abnormality, assuming that the stator 50 is worn to such an extent that a problem in maintaining the quality of the fluid passing through the conveyance path 110 occurs. . In other words, when no metal powder is detected in step 2, it is not determined that there is an abnormality because the quality of the fluid is not deteriorated due to wear of the stator 50.
  • Step 4 If it is determined that there is an abnormality as a result of the wear determination in Step 3 described above, the control flow proceeds from Step 4 to Step 5, and the operation of the uniaxial eccentric screw pump 20 is stopped. Thereby, a series of control flow is completed. On the other hand, if it is determined in step 3 that there is no abnormality, the control flow is returned from step 4 to step 1 and the control flow according to FIG. 3 is continued.
  • the above-described stator 50 of the present embodiment is made of resin or rubber, but contains 10 to 30% metal powder by weight. As a result, even if the uniaxial eccentric screw pump 20 is used in an unexpected usage pattern, wear of the stator 50 or the like is generated and mixed into the fluid flowing in the fluid conveyance path 56. In addition, the detection device 100 and the control device 120 can quickly and accurately detect and determine the mixing of worn objects and the like.
  • the stator 50 of the present embodiment has a tapered end surface on the discharge side and / or suction side of the fluid in the stator 50. Therefore, cracks can be prevented from occurring on the discharge side and / or suction side end faces of the stator 50 due to the influence of the discharge pressure and the suction pressure, and contamination of foreign matters such as worn objects of the stator 50 can be minimized.
  • stator 50 described above has a cylindrical external shape and has a female screw-like through hole 54 formed therein, the thickness of the resin or rubber at each portion is not uniform. It is not limited to. That is, instead of the stator 50, for example, a stator 150 shown in FIG. 4 may have a uniform resin or rubber thickness in each part and may contain metal powder. In the case of such a configuration, as shown in FIG. 4, the stator 150 can be used in the same usage method as the stator 50 by being held by an outer cylinder 152 made of metal, resin, or the like.
  • the stator 50 contains metal powder over substantially the whole regardless of the portion, but the present invention is not limited to this. Specifically, it is assumed that the wear material or the like is generated in the stator 50 in an area on the inner peripheral surface 52 (sliding surface) side that slides while contacting the rotor 60. Therefore, like the stator 250 shown in FIG. 5, the content of the metal powder in the vicinity region 252a of the inner peripheral surface 252 (the region closer to the through hole 254 than the two-dot chain line in FIG. 5) 252b: In FIG. 5, what is molded so as to be higher than the content in the region radially outside the two-dot chain line) may be used instead of the stator 50.
  • the metal forming layer 252a of the inner peripheral surface 252 contains metal powder, and the outer peripheral region 252b radially outside the metal is not contained in the outer region 252a.
  • the powder content may be reduced.
  • the neighboring region 252a and the outer peripheral region 252b have a single layer structure is shown.
  • the present invention is not limited to this, and any one of the neighboring region 252a and the outer peripheral region 252b is used. Either one or both may have a multilayer structure.
  • a metal detector, an X-ray foreign object detector, and the like are illustrated as an example of the detection device 100.
  • the present invention is not limited to this, and the metal in the fluid flowing through the transport path 110 is used. Any material can be used as long as the presence of the powder can be detected.
  • the transport path 110 is provided with a capturing means capable of capturing a metal-containing material using a magnetic force such as a magnet filter, and the presence of metal powder in the fluid is detected based on the captured state by the capturing means. Any possible device may be used as the detection device 100.
  • an apparatus capable of detecting a change in the surface magnetic flux density in the capturing means such as a magnet filter is provided as the detection device 100, and the disturbance of the magnetic field is detected based on the change in the surface magnetic flux density to detect the foreign matter.
  • a device such as a CCD camera or the like installed in the vicinity of the capturing means such as a magnet filter, and a device that determines the presence or absence of wear powder using an image obtained by photographing the filter portion may be used as the detection device 100. Even when such a device is used as the detection device 100, it is possible to detect the presence or absence of foreign matter accompanying wear of the stator 50, as in the case of using a metal detector, an X-ray foreign matter detector, or the like. Become.
  • the uniaxial eccentric screw pump 20 is illustrated as an example of the pump constituting the pump operation state detection system 10
  • the stator 50 is illustrated as an example of the pump sliding member.
  • the present invention is limited to this. It is not a thing. That is, in other pumps such as a rotary pump, for example, the above-described sliding member for a pump which is disposed so as to be exposed to the flow path of the fluid in the pump and slides while contacting with other members as the pump is operated. It is also possible to contain metal powder like the stator 50.
  • the tensile strength is preferably 19 [MPa] or more
  • the tear strength is 50 [N / mm]. The above is preferable. Based on this knowledge and experimental data of this example, it was found that the content of the metal powder in the sliding member for the pump is preferably 10% or more and 30% or less from the viewpoint of tensile strength and tear strength. .
  • the rubber piece which is a test piece used in the present example, has a cubic shape and has a size of 3 mm square, 2 mm square, and 1 mm square as shown in Table 2 below. Moreover, each size test piece contains iron oxide (Fe 3 O 4 ) as a metal powder. In this example, test pieces were prepared in which the metal powder content was changed to 30% by weight, 20% by weight, and 10% by weight for each size. Furthermore, as a comparative example, a rubber piece of 3 mm square and containing no metal powder was prepared.
  • a metal detector manufactured by Anritsu Industry Co., Ltd .: model number KD8113AW
  • an X-ray foreign object detector manufactured by Anritsu Industries Co., Ltd .: model number KD7405A
  • miso and mayonnaise which are assumed to be extremely low in detection accuracy by the above-described metal detector and X-ray foreign object detector, were selected as the workpiece mixed with the test piece.
  • miso and mayonnaise were each put into a polypropylene (PP) container having a diameter of 35 mm and a height of 45 mm, and each test piece was mixed in this, and a metal detector or X Inspection was performed with a wire foreign object detector to confirm whether or not the presence of each test piece could be detected.
  • PP polypropylene
  • test pieces when miso was used as a workpiece, none of the test pieces could be detected by the X-ray foreign matter detector, but any test piece could be detected by the metal detector. That is, not only a test piece that is 3 mm square and contains 30% iron oxide, but also a test piece that is 1 mm square and contains 10% iron oxide, which is the smallest and contains a small amount of metal powder. It could be detected by the detector.
  • the iron detector content of the test piece is 10% to 30%. If the size of the test piece is 2 mm square or more, the metal detector can be used. I was able to detect it. In addition, when an X-ray foreign matter detector was used, it was found that if the iron oxide content was 20% or more, detection was possible even when the size of the test piece was as small as about 1 mm.
  • a test piece assuming a worn object can be detected even in a workpiece such as miso and mayonnaise, which is assumed to have extremely low detection accuracy by a metal detector or an X-ray foreign matter detector.
  • the detection accuracy can be optimized by selecting a metal detector or an X-ray foreign object detector corresponding to the detection device 100 in consideration of the type of workpiece and the minimum size of the wear object to be detected. .
  • the present invention relates to a general sliding member for a pump which is arranged so as to be exposed to a flow path of a fluid in a pump in a uniaxial eccentric screw pump, a rotary pump, etc., and slides while contacting with other members as the pump operates.
  • the pump operation state detection system of the present invention can be suitably used when, for example, foods or the like dislike mixing of wear on the pump sliding member.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)

Abstract

【課題】仮に他部材と接触しつつ摺動することにより摩耗物等が発生してしまったとしても、摩耗物等の発生を迅速かつ的確に把握可能なポンプ用摺動部材、及び当該ポンプ用摺動部材を用いたポンプについてのポンプ運転状態検知システムの提供を目的とした。 【解決手段】ポンプ運転状態検知システム１０は、一軸偏心ねじポンプ２０と、一軸偏心ねじポンプ２０から吐出された流動物中の金属粉を検出可能な検出装置１００と、判定装置１２０とを備えている。一軸偏心ねじポンプ２０の内部には、流動物が流通する流体搬送路５６に露出するように配置されたステータがある。ステータは、一軸偏心ねじポンプ２０の作動に伴いロータと接触しつつ摺動するものである。ステータは、樹脂製若しくはゴム製とされており、重量比で１０～３０％の金属粉を含んでいる。

Description

ポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システム
　本発明は、ポンプに用いられるポンプ用摺動部材、及びポンプにおけるポンプ用摺動部材の摩耗を検知可能なポンプ運転状態検知システムに関する。
　従来、下記特許文献１に開示されているような一軸偏心ねじポンプ等のポンプが提供されている。一軸偏心ねじポンプは、液体等の低粘度の流動物のみならず、水飴等の高粘度の流動物、変質等しやすく取り扱いに注意を要する流動物、固形物・繊維質・気泡などを含む流動物等を圧送することができる。そのため、一軸偏心ねじポンプは、食品等を圧送するためにも好適に使用することができる。
特開２００８－１７５１９９号公報
　ここで、上述した一軸偏心ねじポンプは、雌ねじ状の挿通孔を有するステータの内部において雄ねじ状のロータが回転することによりポンプ作用を発揮するものである。また、一軸偏心ねじポンプにおけるステータのように、ポンプの作動に伴い他部材（一軸偏心ねじポンプにおいてはロータ）と接触しつつ摺動する摺動部材が、圧送対象である流動物が流れる流通経路に露出するように配置されることがある。そのため、一軸偏心ねじポンプ等のポンプにおいては、想定外の使用形態で使用され、ステータやロータに過度な負荷が作用すると、摺動部材の摩耗物や破片が発生して流動物に混入する可能性がある。従って、前述したような摩耗物等が発生するような使用状態で使用されたとしても、これを迅速かつ的確に把握できるようなポンプ用摺動部材や、これを備えたポンプ運転状態検知システムの提供が求められている。特に、上述した一軸偏心ねじポンプのように、食品等を圧送可能なポンプにおいては、流動物中への摩耗物等の混入を迅速かつ適確に検出したいとの要望が強い。
　そこで、本発明は、仮に他部材と接触しつつ摺動することにより摩耗物等が発生してしまったとしても、摩耗物等の発生を迅速かつ的確に把握可能なポンプ用摺動部材、及び当該ポンプ用摺動部材を用いたポンプについてのポンプ運転状態検知システムの提供を目的とした。
　上述した課題を解決すべく提供される本発明のポンプ用摺動部材は、ポンプ内における流動物の流通経路に露出するように配置され、前記ポンプの作動に伴い他部材と接触しつつ摺動するものであり、樹脂製若しくはゴム製とされており、前記重量比で１０～３０％の金属粉を含むことを特徴とするものである。
　本発明のポンプ用摺動部材は、樹脂製若しくはゴム製のものであるが、重量比で１０～３０％の金属粉を含んでいる。このような構成とすることにより、仮に想定外の使用形態で使用される等により、ポンプ用摺動部材の摩耗物や破片が発生し、流通経路中を流れる流動物中に混入してしまったとしても、金属検出器やＸ線異物検査機等に代表される金属粉の存在を検出可能な検出装置を用いることにより、摩耗物等の混入を迅速かつ的確に検出することができる。
　上述した本発明のポンプ用摺動部材は、動力を受けて偏心回転する雄ねじ型のロータと、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを有し、前記ステータ内に前記流通経路が形成された一軸偏心ねじポンプにおいて前記ステータとして好適に利用することができる。
　上述したように、一軸偏心ねじポンプのステータは、雄ねじ型のロータが挿通され、ロータが内部で偏心回転するものであると共に、内部に形成される流通経路に露出するポンプ用摺動部材である。そのため、本発明によれば、一軸偏心ねじポンプにおけるポンプ用摺動部材であるステータの摩耗物や破片が発生して圧送対象である流動物中に混入してしまったとしても、金属検出器やＸ線異物検査機等の検出装置によって金属粉の所在を検知することにより、摩耗物や破片の混入の有無を迅速かつ的確に検出することができる。
　上述した本発明のポンプ用摺動部材は、前記ステータにおける流動物の吐出側及び／又は吸込み側の端面がテーパ状とされていることが好ましい。
　かかる構成とすることにより、吐出圧や吸込圧の影響によりステータの吐出側及び／又は吸込み側の端面において割れが生じることを防止できる。
　上述した本発明のポンプ用摺動部材は、樹脂若しくはゴムの肉厚が一定であるものであっても良い。
　かかる構成とした場合についても、金属粉の存在を検出可能な検出装置を用いることにより、金属粉が含まれた摩耗物等の混入を迅速かつ的確に検出することができる。
　ここで、上述したポンプ用摺動部材においては、他部材と接触しつつ摺動する摺動面近傍において摩耗物や破片が発生して流動物中に混入する可能性が高く、摺動面から離れた領域において摩耗物等が発生する可能性が低いと考えられる。
　かかる知見に基づいて提供される本発明のポンプ用摺動部材は、前記他部材と接触しつつ摺動する摺動面を有し、前記金属粉の含有量が、前記摺動面側の領域において他の領域よりも高いことを特徴とするものである。
　かかる構成とすることにより、金属粉の存在を検出可能な検出装置を用いることによる摩耗物等の混入検知を可能としつつ、摺動面側の領域を除く他の領域について金属粉の含有量が少なく破損しにくいものとすることが可能である。また、上述したような構成とすることで、摺動面側の領域及び他の領域を異なる材質で作成することも可能となる。
　本発明のポンプ運転状態検知システムは、上述した本発明のポンプ用摺動部材を備えたポンプと、前記ポンプから吐出された流動物中に含まれる金属粉の存在を検出可能な検出装置と、前記検出装置が金属粉の存在を検出することを条件として、前記ステータの摩耗に伴い発生した摩耗物等が、前記ポンプから吐出された流動物に混入したものと判定可能な制御装置とを備えていることを特徴とするである。
　本発明のポンプ運転状態検知システムでは、重量比で１０～３０％の金属粉を含んだポンプ用摺動部材を用いている。また、本発明のポンプ運転状態検知システムでは、流動物が搬送される搬送経路中の少なくとも一部に、金属検出器やＸ線異物検査機等に代表されるような金属粉の存在を検出可能な検出装置が配置されている。これにより、検出装置による金属粉の検出を条件として、流動物中に摩耗物等が混入しているか否かを迅速かつ的確に検出することができる。
　本発明によれば、仮に他部材と接触しつつ摺動することにより摩耗物等が発生してしまったとしても、摩耗物等の発生を迅速かつ的確に把握可能なポンプ用摺動部材、及び当該ポンプ用摺動部材を用いたポンプについてのポンプ運転状態検知システムを提供できる。
本発明の一実施形態に係るポンプ運転状態検知システムを示した構成図である。 図１に示したポンプ運転状態検知システムが備える一軸偏心ねじポンプの断面図である。 図１に示したポンプ運転状態検知システムの動作の一例を示したフローチャートである。 変形例に係るステータを示した断面図である。 変形例に係るステータを示した断面図である。 実施例１に係る実験データを示したグラフである。
　以下、本発明のポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システムを適用した実施形態について説明する。本実施形態において説明するポンプ運転状態検知システム１０は、ポンプの運転状態、具体的にはポンプが備えるポンプ用摺動部材の摩耗物や破片が発生しているか否かを検出し、異常の有無を判定するためのものである。図１に示したポンプ運転状態検知システム１０は、ポンプとして一軸偏心ねじポンプ２０を備えており、検出装置１００によって摩耗物等を検出し、制御装置１２０によって動作異常の有無を判定可能とされている。ポンプ運転状態検知システム１０は、特にポンプ用摺動部材であるステータ５０や、検出装置１００、制御装置１２０等の構成や動作制御に特徴を有しているが、ステータ５０等の詳細な構成や動作制御の説明に先だって、一軸偏心ねじポンプ２０の構成について概要を説明する。
≪一軸偏心ねじポンプ２０の概略構成について≫
　図２に示すように、一軸偏心ねじポンプ２０は、一軸偏心ねじポンプ機構３０を主要部として構成される、いわゆる回転容積型のポンプである。図２に示すように、一軸偏心ねじポンプ２０は、ケーシング４０の内部にステータ５０、ロータ６０、及び動力伝達機構７０等を収容した構成とされている。ケーシング４０は、金属製で筒状の部材であり、長手方向一端側に第一開口部４２が設けられている。また、ケーシング４０の外周部分には、第二開口部４４が設けられている。第二開口部４４は、ケーシング４０の長手方向中間部分に位置する中間部４６においてケーシング４０の内部空間に連通している。
　第一開口部４２及び第二開口部４４は、それぞれポンプ機構３０の吸込口および吐出口として機能する部分である。一軸偏心ねじポンプ２０は、ロータ６０を正方向に回転させることにより、第一開口部４２を吐出口、第二開口部４４を吸込口として機能させることができる。また、ロータ６０を逆方向に回転させることにより、第一開口部４２を吸込口、第二開口部４４を吐出口として機能させることができる。
　ステータ５０は、ゴム等の弾性体、又は樹脂等を主成分とする材料によって形成された略円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ５０の内周面５２は、ｎ＋１条（本実施形態ではｎ＝１）で雌ネジ形状とされた部材である。また、ステータ５０の貫通孔５４は、ステータ５０の長手方向のいずれの位置において断面視しても、その断面形状（開口形状）が略長円形となるように形成されている。また、ステータ５０は、一軸偏心ねじポンプ２０の吐出側及び吸込み側の双方の端部においてテーパー状とされている。
　ロータ６０は、ｎ条（本実施形態ではｎ＝１）の雄ねじ形状とされた金属製の軸体である。ロータ６０は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状が略真円形となるように形成されている。ロータ６０は、上述したステータ５０に形成された貫通孔５４に挿通され、貫通孔５４の内部において自由に偏心回転可能とされている。
　ロータ６０をステータ５０に対して挿通すると、ロータ６０の外周壁６２とステータ５０の内周面５２とが両者の接線で密接した状態になり、ステータ５０の内周面５２とロータ６０の外周壁との間に流体搬送路５６（キャビティ）が形成される。流体搬送路５６は、ステータ５０やロータ６０の長手方向に向けて螺旋状に伸びている。
　流体搬送路５６は、ロータ６０をステータ５０の貫通孔５４内において回転させると、ステータ５０内を回転しながらステータ５０の長手方向に進む。そのため、ロータ６０を回転させると、ステータ５０の一端側から流体搬送路５６内に流体を吸い込むと共に、この流体を流体搬送路５６内に閉じこめた状態でステータ５０の他端側に向けて移送し、ステータ５０の他端側において吐出させることが可能である。本実施形態のポンプ機構３０は、ロータ６０を正方向に回転させることにより使用され、第二開口部４４から吸い込んだ粘性液を圧送し、第一開口部４２から吐出することが可能とされている。
　動力伝達機構７０は、駆動機８０から上述したロータ６０に対して動力を伝達するためのものである。動力伝達機構７０は、動力伝達部７２と偏心回転部７４とを有する。動力伝達部７２は、ケーシング４０の長手方向の一端側に設けられている。また、偏心回転部７４は、動力伝達部７２とステータ取付部４８との間に形成された中間部４６に設けられている。偏心回転部７４は、動力伝達部７２とロータ６０とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部７４は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成された連結軸７６を備えている。そのため、偏心回転部７４は、駆動機８０を作動させることにより発生した回転動力をロータ６０に伝達させ、ロータ６０を偏心回転させることが可能である。
≪ステータ５０の詳細について≫
　続いて、ステータ５０の詳細について説明する。ステータ５０は、一軸偏心ねじポンプ２０の作動に伴い他部材であるロータ６０と接触しつつ摺動するポンプ用摺動部材である。上述した通り、ステータ５０は、貫通孔５４にロータ６０を挿通することにより、流動物の流通経路として機能する流体搬送路５６が形成される。そのため、ステータ５０は、内周面５２が流体搬送路５６に露出するように配置されている。
　ステータ５０は、樹脂若しくはゴムを主成分とする部材であるが、金属粉を含んでいる点において特徴を有する。金属粉の含有量については、金属探知機やＸ線異物検査機等の金属粉の検出に用いる検出装置の検出精度や、金属粉を配合することによる樹脂やゴムの物性低下を想定して調整することが好ましい。一般的に使用されている検出装置の検出精度、及び金属粉を配合することによる物性低下を想定すると、金属粉の配合料は重量比で１０～３０％の範囲内であることが望ましい。
　ステータ５０に配合する金属粉の大きさ（平均粒径）についても、いかなるものであっても良いが、金属探知機やＸ線異物検査機等の金属粉の検出に用いる検出装置の検出精度や、樹脂やゴムの物性低下に与える影響を考慮して調整することが好ましい。一般的に使用されている検出装置の検出精度、及び金属粉を配合することによる物性低下を想定すると、０．１μｍ～３００μｍの範囲内であることが望ましく、０．１μｍ～３μｍの範囲内であることがより一層望ましい。
　ステータ５０に含有させる金属粉としては、金属探知機やＸ線異物検査機等に代表される金属用の検出装置によって検出可能なものであれば良い。具体的には、金属粉としては、例えば鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、サマリウム（Ｓｍ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の種々の金属粉を単一又は複合的に利用することができる。また、ステータ５０に配合される金属粉については、一軸偏心ねじポンプ２０の用途や非搬送物との関係を考慮して選定することが望ましい。具体的には、一軸偏心ねじポンプ２０を食品の圧送（搬送）に用いる場合には、鉄（Ｆｅ）のように、仮に体内に取り込まれたとしても人体に悪影響を及ぼさないようなものとすることが望ましい。本実施形態では、摂取に伴う人体への影響が少ないと共に、酸化耐性が高く反応活性が低いとの観点から酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）が金属粉として選定されている。
≪検出装置１００について≫
　検出装置１００は、金属粉の存在を検出可能な装置である。図１に示すように、検出装置１００は、一軸偏心ねじポンプ２０から吐出された流動物が搬送される搬送経路１１０の一部又は全部に配置されている。これにより、一軸偏心ねじポンプ２０を想定外の使用状態で使用することによりステータ５０の摩耗物や破片が発生し、流動物中に混入したとしても、この摩耗物有無を検出することができる。
　検出装置１００には、金属検出機やＸ線異物検出機などを用いることができる。金属検出機を用いる場合には、同軸型、対向型、あるいは永久磁石型のいずれのものを用いても良い。金属検出機は、被検査品の含有水分や含有塩分が多いほど検出感度が低下する特性を有する。また、Ｘ線異物検出装置は、Ｘ線吸収量の差異に基づいて異物を検出するものであるため、Ｘ線吸収量が金属粉と近似するものについては検出感度が低下する可能性がある。検出装置１００は、これらの特性や一軸偏心ねじポンプ２０によって搬送（圧送）される流動物の特性、最低限検出したい摩耗物等の大きさ等を考慮しつつ、ステータ５０に配合されている金属粉を精度良く検知可能ものを選択することが好ましい。
≪制御装置１２０について≫
　制御装置１２０は、上述した検出装置１００による検出結果に基づき、一軸偏心ねじポンプ２０から吐出された流動物にステータ５０の摩耗物や破片が混入しているか否かの判定を行うための装置である。制御装置１２０は、検出装置１００により金属粉の存在が検出されることを条件として流動物中に摩耗物等が混入しているとの判定を行う。
≪ポンプ運転状態検知システム１０の動作について≫
　続いて、ポンプ運転状態検知システム１０の動作について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。ポンプ運転状態検知システム１０においては、先ずステップ１において制御装置１２０により一軸偏心ねじポンプ２０が作動しているか否かが確認される。一軸偏心ねじポンプ２０が作動中である場合には、制御フローがステップ２に進み、検出装置１００により、一軸偏心ねじポンプ２０から吐出されて搬送経路１１０を通過している流動物を対象として金属粉の検知がなされる。
　その後、ステップ３においては、ステップ２における金属粉の検知結果に基づく摩耗判定が行われる。摩耗判定においては、種々の判定条件を設定することが可能であるが、本実施形態では、ステップ２における金属粉検知の結果、金属粉が検知されるか否かを判定条件としている。また、金属粉が検知された場合には、搬送経路１１０を通過している流動物の品質保持上問題が生じる程度にステータ５０の摩耗が発生しているとして、異常有りとの判定がなされる。言い換えれば、ステップ２において金属粉が検知されていない場合には、ステータ５０の摩耗を原因とする流動物の品質低下が想定されないため、異常有りとの判定がなされない。
　上述したステップ３の摩耗判定の結果、異常有りとの判定がなされた場合には、制御フローがステップ４からステップ５に進められ、一軸偏心ねじポンプ２０の動作が停止される。これにより、一連の制御フローが完了する。一方、ステップ３で異常有りとの判定がなされなかった場合には、制御フローがステップ４からステップ１に戻され、引き続き図３に係る制御フローが継続される。
　上述した本実施形態のステータ５０は、樹脂製若しくはゴム製のものであるが、重量比で１０～３０％の金属粉を含んでいる。これにより、仮に一軸偏心ねじポンプ２０が想定外の使用形態で使用される等してステータ５０の摩耗物等が発生し、流体搬送路５６中を流れる流動物中に混入してしまったとしても、検出装置１００及び制御装置１２０により摩耗物等の混入を迅速かつ的確に検出し、判定することができる。
　上述したように、本実施形態のステータ５０は、ステータ５０における流動物の吐出側及び／又は吸込み側の端面がテーパ状とされている。そのため、吐出圧や吸込圧の影響によりステータ５０の吐出側及び／又は吸込み側の端面において割れが生じることを防止でき、ステータ５０の摩耗物等の異物の混入を最小限に抑制できる。
　上述したステータ５０は、筒状の外観形状を有し、内部に雌ねじ状の貫通孔５４を形成したものであるため、各部における樹脂若しくはゴムの肉厚が不均一であが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ステータ５０に代えて、例えば図４に示すステータ１５０のように各部における樹脂若しくはゴムの肉厚が均一のものであって、金属粉を含有したものであっても良い。このような構成とする場合、図４に示すように、ステータ１５０を金属や樹脂などによって作成された外筒１５２によって保持することにより、ステータ５０と同様の使用方法で使用することができる。
　また、ステータ５０は、部位によらず略全体に亘って金属粉を含有させたものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、ステータ５０において摩耗物等が発生するのは、ロータ６０と接触しつつ摺動する内周面５２（摺動面）側の領域であると想定される。そのため、図５に示すステータ２５０のように、内周面２５２の近傍領域２５２ａ（図５において二点鎖線よりも貫通孔２５４側の領域）における金属粉の含有量が、他の領域（外周領域２５２ｂ：図５において二点鎖線よりも径方向外側の領域）における含有量よりも高くなるように成形したものをステータ５０に代えて使用しても良い。
　具体的には内周面２５２の近傍領域２５２ａをなす層に金属粉を含有させ、これよりも径方向外側の領域外周領域２５２ｂには金属粉を含有させない等して、近傍領域２５２ａよりも金属粉の含有量を少なくしても良い。かかる構成とすることにより、ステータ２５０についても、上述したステータ５０を採用した場合と同様にして異物検知を可能としつつ、外周領域２５２ｂが破損しにくいものとすることが可能である。また、ステータ２５０のような構成とすることで、近傍領域２５２ａと外周領域２５２ｂとを同一の材質で作成するだけでなく、近傍領域２５２ａと外周領域２５２ｂとを異なる材質で作成することも可能となる。なお、図５に示す例においては、近傍領域２５２ａ及び外周領域２５２ｂをそれぞれ一層構造とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、近傍領域２５２ａ及び外周領域２５２ｂのいずれか一方又は双方を多層構造としても良い。
　上述した実施形態においては、検出装置１００の一例として金属検出機やＸ線異物検出機等を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、搬送経路１１０を流れる流動物中における金属粉の存在を検出できるものであればいかなるものであっても良い。具体的には、搬送経路１１０にマグネットフィルターなどの磁力を使いて金属を含有するものを捕捉可能な捕捉手段を設け、この捕捉手段による捕捉状態に基づいて流動物中における金属粉の存在を検出可能なものを検出装置１００として用いても良い。さらに詳細には、マグネットフィルター等の捕捉手段における表面磁束密度の変化を検知可能なものを検出装置１００として設け、表面磁束密度の変化に基づいて磁界の乱れを検知し、異物を検知するようにしても良い。また、マグネットフィルター等の捕捉手段の近傍にＣＣＤカメラ等のカメラを設置し、フィルター部分を撮影した画像を用いて摩耗粉の存否を判定するものを検出装置１００として用いても良い。これらのようなものを検出装置１００として用いた場合についても、金属検出機やＸ線異物検出機等を用いた場合と同様に、ステータ５０の摩耗に伴う異物の存否を検知することが可能となる。
　本実施形態では、ポンプ運転状態検知システム１０を構成するポンプの一例として一軸偏心ねじポンプ２０を例示し、ポンプ用摺動部材の一例としてステータ５０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えばロータリーポンプ等の他のポンプにおいて、ポンプ内における流動物の流通経路に露出するように配置され、このポンプの作動に伴い他部材と接触しつつ摺動するポンプ用摺動部材を上述したステータ５０のように金属粉を含有したものとすることも可能である。
　本実施例では、ポンプ用摺動部材において金属粉を含有させることによる物性の変化を確認する試験を行った。本実施例では、金属粉を含有していない（含有量０％）ゴムを比較例のサンプルＡとして準備すると共に、金属粉である酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）のゴムへの含有量を３０重量％、２０重量％、及び１０重量％と変化させたサンプルＢ～Ｄを準備した。また、これらのサンプルＡ～Ｄについて、引っ張り強度、伸び、及び引き裂き強度を調べた。その結果、下記表１及び図６に示すグラフのような結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１及び図６に示すように、金属粉（酸化鉄）の含有量を増加させると、伸びが増大する一方で、引っ張り強度及び引き裂き強度が低下する傾向が得られた。上記実施形態に係る一軸偏心ねじポンプ２０のステータ５０等のポンプ用摺動部材として用いることを想定すると、引っ張り強度は１９［ＭＰａ］以上であることが好ましく、引き裂き強度は５０［Ｎ／ｍｍ］以上であることが好ましい。かかる知見及び本実施例の実験データに基づき、引っ張り強度及び引き裂き強度の観点からすると、ポンプ用摺動部材における金属粉の含有量は、１０％以上３０％以下であることが好ましいことが判明した。
　以下、金属粉を含有させたゴム製のポンプ用摺動部材から発生した摩耗物を想定した試験片を準備し、この試験片を用いて行った検出試験結果について説明する。本実施例において用いられる試験片であるゴム片は、立方体状の形状であって、下記表２に示すように、３ｍｍ角、２ｍｍ角、及び１ｍｍ角の大きさのものとされている。また、各サイズの試験片には、金属粉として酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を含有させている。本実施例では、各サイズ毎に金属粉の含有量を３０重量％、２０重量％、及び１０重量％と変化させた試験片を準備した。さらに比較例として、３ｍｍ角のゴム片であって、金属粉を含有していないものを準備した。
　また、本実施例では、検出装置１００に相当するものとして、金属検出機（アンリツ産機株式会社製：型番ＫＤ８１１３ＡＷ）、及びＸ線異物検出機（アンリツ産機株式会社製：型番ＫＤ７４０５Ａ）を準備した。
　本実施例では、試験片が混入されるワークとして、特に上述した金属検出機やＸ線異物検出機による検出精度が極めて低くなるであろうと想定される味噌及びマヨネーズを選定した。本実施例では、味噌及びマヨネーズをそれぞれ直径が３５ｍｍであって高さが４５ｍｍであるポリプロピレン（ＰＰ）製の容器に投入し、これに各試験片を混入させたものについて、金属検出機やＸ線異物検出機によって検査し、各試験片の存在を検出できるか否かを確認した。その結果、下記表２のような結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表２に示すように、味噌をワークとした場合には、Ｘ線異物検出機ではいずれの試験片も検出できなかったものの、金属検出機ではいずれの試験片も検出することができた。すなわち、３ｍｍ角であって３０％の酸化鉄を含有した試験片はもちろんのこと、最も小さく金属粉の含有量も少ない１ｍｍ角であって１０％の酸化鉄を含有した試験片についても、金属検出機によって検出することができた。
　一方、マヨネーズをワークとした場合には、試験片における酸化鉄の含有量が１０％～３０％のいずれの含有量であっても、試験片のサイズが２ｍｍ角以上であれば金属検出機によって検出することができた。また、Ｘ線異物検出機を用いた場合には、酸化鉄の含有量が２０％以上であれば、試験片の大きさが１ｍｍ程度まで小さくても検出できることが判明した。
　上述した結果により、金属検出機やＸ線異物検出機による検出精度が極めて低くなるであろうと想定される味噌及びマヨネーズのようなワークにおいても、摩耗物を想定した試験片を検出できることが判明した。また、ワークの種類や、検出したい摩耗物の最小サイズ等を考慮し、検出装置１００に相当するものとして金属検出機やＸ線異物検出機を選定することにより、検出精度の最適化が図り得る。
　本発明は、一軸偏心ねじポンプやロータリーポンプ等においてポンプ内における流動物の流通経路に露出するように配置され、ポンプの作動に伴い他部材と接触しつつ摺動するポンプ用摺動部材全般において利用可能である。また、本発明のポンプ運転状態検知システムは、例えば食品等のようにポンプ用摺動部材の摩耗物の混入を嫌う場合に好適に利用可能である。
　　１０　　　　　　　　　ポンプ運転状態検知システム
　　２０　　　　　　　　　一軸偏心ねじポンプ（ポンプ）
　　５０，１５０，２５０　ステータ（ポンプ用摺動部材）
　　５２，２５２　　　　　内周面
　　５６　　　　　　　　　流体搬送路
　　６０　　　　　　　　　ロータ
　１００　　　　　　　　　検出装置
　１１０　　　　　　　　　搬送経路
　１２０　　　　　　　　　判定装置
　２５２ａ　　　　　　　　近傍領域
　２５２ｂ　　　　　　　　他の領域

Claims (6)

  1. 　ポンプ内における流動物の流通経路に露出するように配置され、前記ポンプの作動に伴い他部材と接触しつつ摺動するポンプ用摺動部材であって、
    　樹脂製若しくはゴム製とされており、重量比で１０～３０％の金属粉を含むことを特徴とするポンプ用摺動部材。
  2. 　動力を受けて偏心回転する雄ねじ型のロータと、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを有し、前記ステータ内に前記流通経路が形成された一軸偏心ねじポンプにおいて前記ステータとして用いられることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用摺動部材。
  3. 　前記ステータにおける流動物の吐出側及び／又は吸込み側の端面がテーパ状とされていることを特徴とする請求項２に記載のポンプ用摺動部材。
  4. 　樹脂若しくはゴムの肉厚が一定であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のポンプ用摺動部材。
  5. 　前記他部材と接触しつつ摺動する摺動面を有し、
    　前記金属粉の含有量が、前記摺動面側の領域において他の領域よりも高いことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のポンプ用摺動部材。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載のポンプ用摺動部材を備えたポンプと、
    　前記ポンプから吐出された流動物中に含まれる金属粉の存在を検出可能な検出装置と、
    　前記検出装置が金属粉の存在を検出することを条件として、前記ステータの摩耗に伴い発生した摩耗物が、前記ポンプから吐出された流動物に混入したものと判定可能な制御装置とを有することを特徴とするポンプ運転状態検知システム。
PCT/JP2014/068470 2013-08-20 2014-07-10 ポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システム WO2015025635A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/913,243 US10233923B2 (en) 2013-08-20 2014-07-10 Sliding member for pump and pump operation state detection system
CN201480045959.5A CN105473861B (zh) 2013-08-20 2014-07-10 泵用滑动部件和泵运转状态检测系统
MYPI2016700493A MY182391A (en) 2013-08-20 2014-07-10 Sliding member for pump and pump operation state detection system
KR1020187013317A KR102100423B1 (ko) 2013-08-20 2014-07-10 1축 편심 나사 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 펌프 운전 상태 검지 시스템
KR1020167007072A KR20160044549A (ko) 2013-08-20 2014-07-10 펌프용 미끄럼 이동 부재 및 펌프 운전 상태 검지 시스템
DE112014003836.9T DE112014003836B4 (de) 2013-08-20 2014-07-10 Gleitelement für eine Pumpe und Pumpenbetriebszustandserfassungssystem

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-170244 2013-08-20
JP2013170244A JP6352604B2 (ja) 2013-08-20 2013-08-20 回転容積型ポンプ用摺動部材、及び回転容積型ポンプ運転状態検知システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015025635A1 true WO2015025635A1 (ja) 2015-02-26

Family

ID=52483418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/068470 WO2015025635A1 (ja) 2013-08-20 2014-07-10 ポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システム

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10233923B2 (ja)
JP (1) JP6352604B2 (ja)
KR (2) KR102100423B1 (ja)
CN (1) CN105473861B (ja)
DE (1) DE112014003836B4 (ja)
MY (1) MY182391A (ja)
TW (1) TWI667410B (ja)
WO (1) WO2015025635A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106229783A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 陕西旋星电子科技有限公司 一种带在线自动诊断功能的滑环
CN111051698B (zh) * 2017-08-22 2022-04-22 株式会社Lg化学 用于确定用于散热材料的分配装置的方法
US11371503B2 (en) 2019-12-16 2022-06-28 Saudi Arabian Oil Company Smart drilling motor stator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6229781A (ja) * 1985-08-01 1987-02-07 Furukawa Mining Co Ltd 偏心ねじポンプ
JPH06229476A (ja) * 1991-12-03 1994-08-16 Hitachi Ltd 摺動装置、流体装置、圧縮機及びその製造方法
JPH10281077A (ja) * 1997-04-04 1998-10-20 Toshiba Mechatronics Kk ポンプの弁構造
JP2000509125A (ja) * 1996-04-24 2000-07-18 ウッド，スティーブン・エム 複合材料を使用する順送り空洞ポンプ
JP2006283643A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Ltd 往復動圧縮機
JP2010248978A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Heishin Engineering & Equipment Co Ltd 一軸偏心ねじポンプシステム、ステータ劣化状態判定装置およびステータ劣化状態判定方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2722623A1 (de) * 1976-05-21 1977-12-08 Mono Pumps Ltd Staender fuer exzenterschneckenpumpen oder -motoren, sowie herstellungsverfahren hierfuer
JPS55156403A (en) 1979-05-24 1980-12-05 Nec Corp Malfunction preventing circuit
KR100419308B1 (ko) * 1995-09-25 2004-06-12 헤이신 소비 가부시키가이샤 일축편심나사펌프
JP2000087873A (ja) * 1998-09-08 2000-03-28 Ebara Corp ベーン式回転機械
JP2003306217A (ja) * 2002-04-12 2003-10-28 Nippon Filcon Co Ltd 金属検知器で検出できる磁性を具備した合成樹脂を用いたコンベアベルト及び金属検知器を組み合わせたベルトコンベア装置
JP2004224557A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Tsubakimoto Chain Co 物品搬送用のチェーン
JP2006273528A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Sumitomo Titanium Corp ベルトコンベア用弾性樹脂及び異物除去方法
US7739792B2 (en) * 2006-07-31 2010-06-22 Schlumberger Technology Corporation Method of forming controlled thickness resilient material lined stator
JP2008175199A (ja) 2006-12-20 2008-07-31 Heishin Engineering & Equipment Co Ltd 一軸偏心ねじポンプ
JP4885083B2 (ja) * 2007-07-18 2012-02-29 小野ゴム工業株式会社 金属粉末含有弾性体
JP5412684B2 (ja) * 2009-06-05 2014-02-12 兵神装備株式会社 一軸偏心ねじポンプに使用するゴム製部材の劣化診断方法及び装置
KR101031157B1 (ko) 2011-03-20 2011-04-27 이상가 베인 펌프

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6229781A (ja) * 1985-08-01 1987-02-07 Furukawa Mining Co Ltd 偏心ねじポンプ
JPH06229476A (ja) * 1991-12-03 1994-08-16 Hitachi Ltd 摺動装置、流体装置、圧縮機及びその製造方法
JP2000509125A (ja) * 1996-04-24 2000-07-18 ウッド，スティーブン・エム 複合材料を使用する順送り空洞ポンプ
JPH10281077A (ja) * 1997-04-04 1998-10-20 Toshiba Mechatronics Kk ポンプの弁構造
JP2006283643A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Ltd 往復動圧縮機
JP2010248978A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Heishin Engineering & Equipment Co Ltd 一軸偏心ねじポンプシステム、ステータ劣化状態判定装置およびステータ劣化状態判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112014003836B4 (de) 2022-03-31
MY182391A (en) 2021-01-22
KR20160044549A (ko) 2016-04-25
JP6352604B2 (ja) 2018-07-04
US20160201667A1 (en) 2016-07-14
CN105473861A (zh) 2016-04-06
TW201508173A (zh) 2015-03-01
JP2015040476A (ja) 2015-03-02
KR20180054901A (ko) 2018-05-24
US10233923B2 (en) 2019-03-19
TWI667410B (zh) 2019-08-01
DE112014003836T5 (de) 2016-05-25
CN105473861B (zh) 2017-12-26
KR102100423B1 (ko) 2020-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015025635A1 (ja) ポンプ用摺動部材、及びポンプ運転状態検知システム
JP2015040476A5 (ja)
US20180223837A1 (en) Fluid transport device
AT502338B1 (de) Pumpe zur förderung eines flüssigen medium
WO2008133354A1 (ja) 純水用セラミックス摺動部材
US20200306765A1 (en) Drum type separation apparatus
TWI576513B (zh) Positive displacement pump
JP2018119790A5 (ja)
JP4914966B2 (ja) 化学品の粉体（電池粉、水素吸着材、トナー）の分割、形成、充填、ポンピングの装置、方法。
CN110404810A (zh) 用于分离金属颗粒的设备和方法
CN109968555A (zh) 橡胶挤压装置和橡胶挤压方法
JP2010248978A (ja) 一軸偏心ねじポンプシステム、ステータ劣化状態判定装置およびステータ劣化状態判定方法
JP5876656B2 (ja) 出麹塩水混合物輸送方法
US20060255510A1 (en) X-ray detection of polymer components in material processing
JP5948162B2 (ja) 流体送出装置
US20060261524A1 (en) Detection of polymer components using ceramic additive
CN104514886B (zh) 一种密封机构
TWI797030B (zh) 混合液分離裝置
TWI797031B (zh) 混合液分離裝置
CN207486201U (zh) 一种石油化工用控流阀
EP2828529B1 (en) Shear force pump with rotating cylinder
US20150136567A1 (en) Internal Screw Unit
CN110404671A (zh) 一种磁性过滤器
CN108223388A (zh) 一种高温泵

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480045959.5

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14837877

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: IDP00201600883

Country of ref document: ID

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14913243

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014003836

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120140038369

Country of ref document: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167007072

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14837877

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1