WO2015114946A1 - 一軸偏心ネジポンプ - Google Patents

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WO2015114946A1
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casing
screw pump
eccentric screw
uniaxial eccentric
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PCT/JP2014/082143
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English (en)
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田中 圭
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兵神装備株式会社
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    • F04C2240/80Other components
    • F04C2240/805Fastening means, e.g. bolts

Definitions

  • the present invention relates to a uniaxial eccentric screw pump.
  • a single-shaft eccentric screw pump is known in which a stator is composed of an outer cylinder and a stator body, and a stator bolt is used to hold the stator between a casing and an end stud (for example, Patent Documents). 1).
  • a high-temperature cleaning operation is performed in which a high-temperature fluid such as water vapor or hot water is supplied into the stator body and the inner surface is cleaned and sterilized at the same time.
  • a high-temperature fluid such as water vapor or hot water
  • the stator body expands, but since the deformation to the outer diameter side is prevented by the outer cylinder, the displacement amount to the inner diameter side, that is, the tightening margin (overlap between the outer surface of the rotor and the inner surface of the stator) is large.
  • the frictional force of the rotor with respect to the stator body becomes excessive, and abnormal wear may occur in the stator body or the rotor may be damaged. In addition, the rotor may not be able to rotate.
  • the present invention is capable of transferring a fluid at a desired discharge pressure during normal operation, cleaning and sterilizing at a high temperature without causing abnormal wear on the stator, and being exposed to the ambient atmosphere to intrude various bacteria. It is an object of the present invention to provide a uniaxial eccentric screw pump capable of maintaining the environment after cleaning without fear of the occurrence.
  • the present invention provides: A casing, A stator having one end connected to the casing and having an inner peripheral surface formed into a female screw type; A rotor that is insertable into the stator and comprises a male screw shaft; An end stud connected to the other end of the stator; A uniaxial eccentric screw pump comprising: The stator is composed of a stator body and an outer cylinder that is detachably disposed on the outer periphery thereof, Provided is a uniaxial eccentric screw pump comprising a closing structure for preventing foreign substances from entering at least at a connecting portion between the stator body and the casing and a connecting portion between the stator body and the end stud. .
  • This configuration allows the outer cylinder to be removed from the stator body when the stator body is cleaned and sterilized with a heated fluid.
  • the stator can expand in the outer diameter direction, and the pressure contact with the rotor due to the expansion toward the inner diameter side can be suppressed. Therefore, even during high temperature cleaning, the contact pressure with the stator does not increase and the tightening allowance does not increase more than necessary.
  • the closed structure prevents invasion of germs and the like during the work of removing the outer cylinder and after the outer cylinder has been removed. Switching of operation can be performed.
  • the closing structure is a seal structure that prevents leakage from both ends of the stator to the outside.
  • stator body is made of rubber or a resin material
  • outer cylinder is made of a metal material
  • the closing structure is formed at a connecting portion between the end stud and the stator, a first clamp that holds both the flange portions in contact with each other, and a connecting portion between the casing and the stator. It is preferable to include a collar part and a second clamp that holds both collar parts in contact with each other.
  • This configuration makes it possible to obtain a closed state simply by attaching the clamps with the end surfaces of the buttocks in contact with each other.
  • the stator body can be easily replaced by simply removing the clamp.
  • Adapters made of a metal material are attached to both ends of the stator, Each of the adapters preferably constitutes the flange portion.
  • This configuration makes it possible to easily form the collar on a stator having a complicated inner surface structure. If the stator needs to be replaced due to wear, the adapter can be removed and reused.
  • Stay bolts connecting the casing and the end stud A spacer that is externally mounted on the stay bolt and abuts on the casing and the end stud respectively to maintain both at a constant interval; Is preferably provided.
  • the distance between the casing and the end stud can be maintained at a constant value by the spacer, and the stator body can be held in a desired compressed state.
  • the outer cylinder is composed of a plurality of covers divided in the circumferential direction, It is preferable to provide an adjusting means for adjusting the distance between the covers.
  • Detecting means for detecting the degree of expansion toward the outer diameter side of the stator body; Control means for automatically adjusting the distance between the covers by drivingly controlling the adjustment means based on the detection value of the detection means; Is preferably provided.
  • the interval between the covers can be automatically adjusted according to the degree of expansion of the stator body in the outer diameter direction, so that the operator works by determining whether the operation is normal or cleaning / sterilization. It is not necessary and convenient.
  • the outer cylinder when the inside of the stator main body is cleaned and sterilized with the heating fluid, the outer cylinder can be removed from the stator main body, so that even when the stator main body is thermally expanded, deformation to the outer diameter side is possible, and the rotor Rotation is not hindered. For this reason, the rotor does not come into pressure contact with the stator body and does not cause abnormal wear during both normal operation and cleaning / sterilization. Moreover, since the closed structure is provided, it is not necessary to disassemble the stator body, and the cleaning operation can be switched to the normal operation while maintaining the environment after the cleaning.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the uniaxial eccentric screw pump concerning this embodiment
  • (b) is the sectional view on the AA line. It is a schematic front view of the uniaxial eccentric screw pump shown in FIG. It is an expanded sectional view which shows the state which decomposed
  • FIG. 1 is a schematic front view of the uniaxial eccentric screw pump which concerns on other embodiment
  • (b) is a side view which shows a 1st support frame
  • (c) is a side view which shows a 2nd support frame.
  • FIG. 1 ist support frame
  • (c) is a side view which shows a 2nd support frame.
  • It is a schematic front view of the uniaxial eccentric screw pump concerning other embodiments.
  • FIG. 1 shows a uniaxial eccentric screw pump according to this embodiment.
  • the uniaxial eccentric screw pump includes a driving machine (not shown) provided on one end side of the casing 1, and a stator 2, a rotor 3, and an end stud 4 provided on the other end side.
  • the casing 1 is a cylindrical metal material, and a coupling rod 5 is accommodated. One end of the coupling rod 5 is connected to the coupling 6 so that power from the driving machine is transmitted.
  • a connecting pipe 7 is connected to the outer peripheral surface of one end side of the casing 1 so that fluids (for example, highly viscous foods such as margarine and miso) can be supplied from a tank or the like (not shown). Further, a flange 8 extending to the outer diameter side is formed at the other end opening of the casing 1.
  • the stator 2 is composed of an outer cylinder 9 and a stator body 10 arranged in close contact with the inner surface thereof.
  • the outer cylinder 9 includes an upper cover 27 and a lower cover 28 made of a metal material (for example, stainless steel). Both covers 27, 28 are composed of semi-cylindrical portions 27a, 28a and extending portions 27b, 28b extending outward from both side edges.
  • the outer cylinder 9 is formed in the extending portions 27b and 28b in a state where the semi-cylindrical portions 27a and 28a of the upper cover 27 and the lower cover 28 are respectively disposed on the upper and lower sides of the stator 2 and the extending portions are opposed to each other.
  • the bolts 38a and nuts 38b are used to tighten the through holes.
  • the extending portions come into contact with each other, and the semi-cylindrical portions 27 a and 28 a are in close contact with the outer peripheral surface of the stator 2.
  • the deformation of the stator body 10 is suppressed by the outer cylinder 9 made of a metal material, and an appropriate tightening allowance can be maintained. Therefore, the discharge pressure when transferring the fluid can be set to a desired value.
  • FIGS. 3 to 8 the connection between the casing 1 and the stator 2 and the connection between the stator 2 and the end stud 4 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8.
  • the tip portions of the ring portions 11a and 11b are the adapters 12a and 12b. It protrudes from the collar parts 14a and 14b.
  • the flange portion 8 of the casing 1 and the flange portion 18 of the end stud 4 are brought into contact with the end surfaces of the adapters 12a and 12b, respectively.
  • the ring portions 11a and 11b are located in the annular recess 8b of the flange 8 and the annular recess 18b of the flange 18, respectively.
  • the annular protrusion 8a of the flange 8 and the annular protrusion 18a of the flange 18 are located in the first annular recesses 14a1 and 14b1 of the ring portions 11a and 11b, respectively.
  • the ring portions 11 a and 11 b are pushed into the annular recesses 8 b and 18 b of the flange portions 8 and 18 to be elastically deformed, and a part of the stator main body 10 is displaced in the axial direction. Accordingly, as shown in FIGS. 4 and 7, the outer cylinder 9 is separated from the adapters 12a and 12b.
  • the first clamp 15 and the second clamp 16 are attached to the adapters 12a and 12b and the flanges 8 and 18, respectively, so that the connection between the stator body 10, the end stud 4 and the casing 1 is strengthened.
  • the nut 22 is tightened on the stay bolt 19, and the outer cylinder 9 is sandwiched between the casing 1 and the end stud 4 via the support piece 20.
  • the stator main body 10 is compressed to an axial direction.
  • the end surface of the ring portion 11a is in pressure contact with the inner end surface of the annular recess 18b of the end stud 4.
  • the end surface of the ring portion 11 b is in pressure contact with the inner end surface of the annular recess 8 b formed in the flange portion 8 of the casing 1.
  • the stator body 10 is formed in a cylindrical shape (for example, a cylindrical shape) from an elastic material such as rubber or resin (for example, a silicone rubber or a fluoro rubber for cosmetics containing silicone oil) selected according to the material to be transferred. It is a thing.
  • the center hole of the stator 2 has a single-stage or multi-stage female screw shape with an inner circumferential surface of n-shaped. Ring portions 11a and 11b having slightly larger outer diameters are formed at both end portions of the stator body 10, and adapters 12a and 12b are respectively mounted using the ring portions 11a and 11b.
  • the adapters 12a and 12b are made of a metal material such as stainless steel. As shown in FIG. 1, the cylindrical portions 13a and 13b and the flange portions 14a protruding from one end of the cylindrical portions 13a and 13b to the outer diameter side, 14b. In the flange portions 14a and 14b, first annular recesses 14a1 and 14b1 and second annular recesses 14a2 and 14b2 having smaller inner diameters are formed in this order from the end face.
  • the attachment of the adapters 12a and 12b to the stator body 10 is performed while elastically deforming the ring portions 11a and 11b to the inner diameter side because the stator body 10 is made of an elastic material.
  • the adapter 12a is held by the first clamp 15 in a state in which the flange portion 14a is in contact with a flange portion 18 of the end stud 4 described later.
  • the first clamp 15 includes a pair of semicircular clamp portions 15b and 15c rotatably connected to the support shaft portion 15a, and the clamp portions 15b and 15c are in an annular state.
  • the clip part 15d to fix is provided.
  • Both clamp portions 15b and 15c are annular grooves (not shown) formed in the inner peripheral surface in an annular state, and hold the flange portion 14a of the adapter 12a and the flange portion 18 of the end stud 4.
  • the adapter 12b is held by a second clamp 16 having the same configuration as that of the first clamp 15 in a state where the flange 14b is in contact with the flange 8 of the casing 1.
  • the first clamp 15 and the second clamp 16 are both made of the same metal material (here, stainless steel) as the adapters 12a and 12b. That is, the adapters 12a, 12b made of the same hard material can be brought into direct contact with the first clamp 15 and the second clamp 16. For this reason, there is no part which deform
  • the adapters 12a and 12b made of a hard metal material are soft against the flange portions 14a and 14b, the flange portion 8 of the casing 1, and the flange portion 18 of the end stud 4.
  • the press contact state of the stator body 10 made of rubber or resin material can be set to a desired state. As a result, airtightness at each connecting portion is maintained, and invasion of germs due to liquid leakage or exposure to the ambient atmosphere is prevented in both cases of normal operation and cleaning operation.
  • a metal ring 39 may be incorporated in the ring portions 11a and 11b formed at both ends of the stator body 10 (however, in FIG. 10, in the ring portion 11a. Only the side is shown). According to this, the clamp state by the clamps 15 and 16 can be made even stronger, and the airtightness of the connection portion can be further enhanced. Further, not only a configuration in which the metal ring 39 and the adapters 12a and 12b are used in combination, but also a configuration in which at least one of the adapter 12a or 12b is omitted by providing the ring 39 with the function of the adapter 12a or 12b is adopted. You can also
  • the rotor 3 is a shaft body made of a metal material having a single-stage or multi-stage male screw shape with n-1 strips.
  • the rotor 3 is disposed in the center hole of the stator 2 and forms a transfer space 17 connected in the longitudinal direction.
  • One end of the rotor 3 is connected to the coupling rod 5 on the casing side, and rotates around the stator 2 and revolves along the inner peripheral surface of the stator 2 by a driving force from a driving machine (not shown). That is, the rotor 3 is eccentrically rotated in the center hole of the stator 2, so that the material in the transfer space 17 can be transferred in the longitudinal direction.
  • the end stud 4 is a cylindrical metal material.
  • a flange 18 extending outward is formed at one end opening of the end stud 4. As described above, the flange 18 is held by the first clamp 15 in contact with the flange 14a of the adapter 12a.
  • the end stud 4 and the casing 1 are connected to each other by a stay bolt 19. That is, the support pieces 20 are formed on the outer peripheral surfaces of the end stud 4 and the casing 1 at two point-symmetrical positions around the axis.
  • the stay bolt 19 is passed through the end stud 4 and each support piece 20 of the casing 1 with a cylindrical spacer 21 made of a metal material (for example, stainless steel), and a nut 22 is screwed to one end.
  • a cylindrical spacer 21 made of a metal material (for example, stainless steel)
  • the nut 22 can no longer be tightened, and the distance between the end stud 4 and the casing 1 is maintained at a constant value.
  • the adapters 12 a are respectively attached to the both ends of the stator body 10. It contacts the cylindrical portions 13a and 13b of 12b. For this reason, the nut 22 can no longer be tightened, and the distance between the end stud 4 and the casing 1 is maintained at a constant value wider than the distance maintained by the spacer 21 (about 1 mm).
  • the outer cylinder 9 is removed from the outer periphery of the stator 2. Then, steam or pressurized hot water (heating fluid) is supplied, and the drive unit is driven to rotate the rotor 3. At this time, the stator 2 expands due to heat, but since the outer cylinder 9 is removed, the stator 2 can expand to the outer diameter side, and expansion to the inner surface side can be suppressed. Therefore, the rotation of the rotor 3 is not hindered, and the inner space of the stator 2 can be cleaned and sterilized by causing the heating fluid to flow smoothly by moving the transfer space 17 by the rotation of the rotor 3.
  • stator body 10 returns to its original shape. Can be resumed.
  • the outer cylinder 9 is removed when the heating fluid is supplied. Therefore, expansion of the stator body 10 to the outer diameter side by the heating fluid can be allowed. For this reason, the stator body 10 does not expand toward the inner diameter side and the rotation of the rotor 3 is not hindered, and the inside of the stator 2 can be cleaned and sterilized by supplying a heating fluid. Further, both end portions of the stator body 10 are always kept in an airtight state connected to the end stud 4 and the casing 1, so that germs in the surrounding atmosphere do not enter the internal space and can be removed after sterilization. A clean environment can be maintained.
  • the uniaxial eccentric screw pump is arranged in the horizontal direction (horizontal direction), but the fluid may be transferred downward by arranging it in the vertical direction (vertical direction).
  • the end stud 4 and the casing 1 are supported by the first support frame 23 fixed to the base.
  • the first support frame 23 includes a bottom surface portion 23a and both side surface portions 23b and 23c.
  • the first support frame 23 is screwed to the base at the center of the bottom surface portion, and a bolt is screwed to the end stud 4 and the casing 1 via both side surface portions.
  • the stator 2 is supported by a second support frame 24 fixed to the base.
  • the second support frame 24 includes both side surface portions 24a and 24b and an upper surface portion 24c that connects upper end portions thereof.
  • the lower end portions of the side surface portions 24a and 24b are bent in the horizontal direction and screwed to the base. Further, a convex portion 25 that is in contact with the outer cylinder 9 is integrated with the inner side surface of one side surface portion.
  • a wing screw 26 is screwed onto the other side surface portion from the outer surface, and a tip portion thereof is brought into contact with the outer cylinder 9. By changing the screwing position of the thumbscrew 26, the pressing force of the tip portion against the outer cylinder 9 can be adjusted.
  • the upper cover 27 and the lower cover 28 constituting the outer cylinder 9 may be held by a clamping member 29.
  • the holding member 29 includes an upper plate 30 and a lower plate 31 that hold the extending portions 27b and 28b of the upper cover 27 and the lower cover 28 in a state where they are stacked one above the other.
  • a mounting plate 33 is integrated with the lower plate 31 via a connecting rod 32. The mounting plate 33 is screwed to the base.
  • the upper plate 30 and the lower plate 31 of the holding member 29 are inserted with bolts 38a and screwed with nuts 38b in a state where the extending portions 27b and 28b of the upper cover 27 and the lower cover 28 of the outer cylinder 9 are held. .
  • the upper cover 27 and the lower cover 28 of the outer cylinder 9 can be firmly fixed.
  • the lower surface of the extending portion 28 b of the lower cover 28 may be supported by the support base 34, and the pressing portion 35 may be pressed against the upper surface of the extending portion 27 b of the upper cover 27.
  • the pressing part 35 can be moved up and down by a hydraulic cylinder 36. According to this, when the inside of the stator body 10 is cleaned and sterilized with the heated fluid, the holding state of the stator body 10 by the upper cover 27 is released by driving the hydraulic cylinder 36 and raising the pressing portion 35. Thereby, even if a heating fluid is supplied into the stator body 10, the stator body 10 can be deformed to the outer diameter side by thermal expansion.
  • the inner surface of the stator main body 10 does not expand inward to prevent the rotor 3 from rotating.
  • the heating fluid can be transferred by rotating the rotor 3 in the stator body 10.
  • the hydraulic cylinder 36 not only the hydraulic cylinder 36 but also various driving means such as a pneumatic cylinder, a solenoid, and a motor can be employed for raising and lowering the pressing portion 35.
  • the upper cover 27 should just regulate the movement range at the time of raising the press part 35 by forming a through-hole in the extension part 27b, inserting a guide shaft.
  • a portal guide member 37 driven by a hydraulic cylinder (not shown) is displaced downward to press the upper cover 27 against the lower cover 28. You may do it.
  • the distance between the upper cover 27 and the lower cover 28 may be adjusted. That is, screw holes are formed in the extending portion 27b of the upper cover 27 and the extending portion 28b of the lower cover 28, respectively. Then, both screw bolts having different screw cutting directions on both ends are screwed into the screw holes. Thereby, when both screw bolts are rotated, the upper cover 27 and the lower cover 28 come into contact with and separate from each other.
  • both screw bolts may be rotated by a driving means such as a motor (not shown).
  • a driving means such as a motor (not shown).
  • the driving means is automatically driven to rotate both screw bolts so as to widen the space between the upper cover 27 and the lower cover 28.
  • This operation may be performed automatically based on detection signals from a detection device such as a temperature sensor that detects the temperature of the stator body 10 or a pressure sensor that detects the degree of expansion of the stator body 10.
  • the interval between the upper cover 27 and the lower cover 28 may be changed stepwise based on whether or not the detection signal from the detection device is taken into the control device and the detected value exceeds a preset value. According to this, the space
  • the automatic adjustment of the distance between the upper cover 27 and the lower cover 28 is performed by using both screw bolts. However, for example, it may be performed by using the bolt 38a and the nut 38b as shown in FIGS. it can. In addition, the automatic adjustment function can be provided similarly in the configuration shown in FIG. 13 or 14.
  • the outer cylinder 9 is not limited to the upper cover 27 and the lower cover 28, and the number of divisions is not particularly limited as long as the outer cylinder 9 is composed of a plurality of covers divided in the circumferential direction.
  • the outer cylinder 9 is divided into three parts in the circumferential direction
  • the outer cylinder 9 is divided into four parts.
  • second support frame 25 ... convex part 26 ... thumbscrew 27 ... upper cover 27a ... semi-cylindrical part 27b ... Extension part 28 ... lower cover 28a ... semi-cylindrical part 28b ... extension part 29 ... clamping member 30 ... upper plate 31 ... lower plate 32 ... Connecting rod 33 ... Mounting plate 34 ... Support base 35 ... Pressing portion 36 ... Hydraulic cylinder 37 ... Guide member 38a ... Bolt 38b ... Nut 39 ... Ring

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Abstract

 ケーシング1と、ケーシング1に一端部を接続され、内周面が雌ネジ型に形成されたステータ2と、ステータ2に挿通可能であり、雄ネジ型の軸体からなるロータ3と、ステータ2の他端部に接続されるエンドスタッド4とを備える。ステータ2は、ステータ本体10と、その外周部に取外可能に配置される外筒9とからなる。ステータ本体10とケーシング1の接続部分、及び、ステータ本体10とエンドスタッド4の接続部分に、少なくとも外部からの異物の侵入を防止する閉鎖構造を備える。

Description

一軸偏心ネジポンプ
 本発明は、一軸偏心ネジポンプに関するものである。
 従来、一軸偏心ネジポンプとして、ステータを外筒とステータ本体とで構成し、ステーボルトを使用してステータをケーシングとエンドスタッドとの間に保持するようにしたものが公知である(例えば、特許文献1参照)。
 前記従来の一軸偏心ネジポンプでは、ステータ本体内に水蒸気や熱水等の高温の流動体を供給して、内面を洗浄すると同時に殺菌する高温洗浄運転を行うことがある。このとき、ステータ本体が膨張するが、その外径側への変形が外筒によって阻止されているので、内径側への変位量すなわち締め代(ロータの外面とステータの内面との重なり)が大きくなる。この状態で、ロータを回転させると、ステータ本体に対するロータの摩擦力が過大となり、ステータ本体に異常摩耗が発生したり、ロータが損傷したりすることがある。またロータを回転させることができなくなることもあり得る。
 一方、このような事態を回避するため、高温洗浄運転時にもロータを回転できるようにステータの内面とロータの外面との間により大きな隙間を形成しておくことも考えられるが、その場合には通常運転時の吐出圧が小さくなってしまい所望の吐出量を得ることができない。
特開2011-256748号公報
 本発明は、通常運転時に流動物を所望の吐出圧で移送することができると共に、ステータに異常摩耗を発生させることなく、高温で洗浄及び殺菌し、しかも周囲雰囲気に晒されて雑菌等が侵入する恐れをなくして洗浄後の環境を維持することのできる一軸偏心ネジポンプを提供することを課題とする。
 本発明は、前記課題を解決するための手段として、
 ケーシングと、
 前記ケーシングに一端部を接続され、内周面が雌ネジ型に形成されたステータと、
 前記ステータに挿通可能であり、雄ネジ型の軸体からなるロータと、
 前記ステータの他端部に接続されるエンドスタッドと、
を備えた一軸偏心ネジポンプであって、
 前記ステータは、ステータ本体と、その外周部に取外可能に配置される外筒とからなり、
 前記ステータ本体と前記ケーシングの接続部分、及び、前記ステータ本体と前記エンドスタッドの接続部分に、少なくとも外部からの異物の侵入を防止する閉鎖構造を備えたことを特徴とする一軸偏心ネジポンプを提供する。
 この構成により、ステータ本体内を加熱流体で洗浄、殺菌する場合、ステータ本体から外筒を取り外すことができる。これにより、高温の流体を流動させたとしても、ステータが外径方向に膨張可能となり、内径側への膨張によるロータへの圧接が抑えられる。したがって、高温洗浄時にも、ステータとの接触圧が増大して締め代が必要以上に大きくなることがない。また、外筒を脱着する作業の間や、外筒を取り外した後にも、閉鎖構造により外部からの雑菌等の侵入が防止されるので、洗浄後の環境を持続させたまま、洗浄運転と通常運転の切り換えを行うことができる。
 前記閉鎖構造は、前記ステータの両端部からの外部への漏れを防止するシール構造であるのが好ましい。
 この構成により、通常運転時及び洗浄運転時のいずれであっても気密性を維持することができ、移送する流動物が薬品等であっても周囲に漏洩して汚染する心配がない。
 前記ステータ本体はゴム又は樹脂材料からなり、前記外筒は金属材料からなるのが好ましい。
 この構成により、通常運転時には金属材料からなる外筒によって、ステータ本体の変形が抑えられ、適正な締め代に維持することができるので、ロータの回転により流動物を移送する際の吐出圧を所望の値とすることができる。
 前記閉鎖構造は、前記エンドスタッド及び前記ステータの接続部分に形成した鍔部と、両鍔部を互いに当接させた状態で保持する第1クランプと、前記ケーシング及び前記ステータの接続部分に形成した鍔部と、両鍔部を互いに当接させた状態に保持する第2クランプと、を備えるのが好ましい。
 この構成により、鍔部の端面同士を当接させてクランプを装着するだけで簡単に閉鎖状態を得ることができる。またクランプを外すだけで簡単にステータ本体を交換することができる。
 前記ステータの両端部には金属材料からなるアダプタが装着され、
 前記各アダプタは、前記鍔部をそれぞれ構成するのが好ましい。
 この構成により、内面構造が複雑なステータに簡単に鍔部を形成することができる。またステータが摩耗により交換が必要になれば、アダプタを取り外して再利用することもできる。
 前記ケーシングと前記エンドスタッドとを連結するステーボルトと、
 前記ステーボルトに外装されて前記ケーシングと前記エンドスタッドにそれぞれ当接して両者を一定間隔に維持するスペーサと、
を備えるのが好ましい。
 この構成により、外筒を取り外した状態であっても、ケーシングとエンドスタッドの間隔をスペーサによって一定値に維持することができ、ステータ本体を所望の圧縮状態に保持することが可能となる。
 前記外筒は、周方向に分割された複数のカバーからなり、
 前記カバーの間隔を調整する調整手段を備えるのが好ましい。
 この構成により、ステータ本体からカバーを分解することなく、調整手段によって間隔を広げるだけで、ステータ本体の外径方向への膨張を許容させることができる。
 前記ステータ本体の外径側への膨張度合いを検出する検出手段と、
 前記検出手段での検出値に基づいて前記調整手段を駆動制御して前記カバーの間隔を自動調整させる制御手段と、
を備えるのが好ましい。
 この構成により、ステータ本体の外径方向への膨張度合いに応じてカバーの間隔を自動的に調整することができるので、作業者が通常運転時及び洗浄・殺菌時の別を判断して作業する必要がなく便利である。
 本発明によれば、ステータ本体内を加熱流体で洗浄、殺菌する場合、ステータ本体から外筒を取り外すことができるので、ステータ本体が熱膨張しても外径側への変形が可能となり、ロータの回転が妨げられることがない。このため、通常運転時及び洗浄・殺菌時のいずれであっても、ステータ本体にロータが圧接して異常摩耗を生じさせることがない。しかも、閉鎖構造を備えているので、ステータ本体を分解する必要がなく、洗浄後の環境を持続したまま、洗浄運転から通常運転に切り換えることができる。
(a)は本実施形態に係る一軸偏心ネジポンプの概略平面図、(b)はそのA-A線断面図である。 図1に示す一軸偏心ネジポンプの概略正面図である。 図1(b)のケーシングとステータとを分解した状態を示す拡大断面図である。 図3からケーシングとステータとを接続した状態を示す拡大断面図である。 図4からステーボルトによって締め付けた状態を示す拡大断面図である。 図1(b)のステータとエンドスタッドとを分解した状態を示す部分拡大図である。 図6からステータとエンドスタッドとを接続した状態を示す拡大断面図である。 図7からステーボルトを締め付けた状態を示す拡大断面図である。 図1のクランプを示す概略正面図である。 (a)は他の実施形態に係るステータ本体の一端部を示す側面図、(b)はその一部を示す正面断面図である。 (a)は他の実施形態に係る一軸偏心ネジポンプの概略正面図、(b)は第1支持フレームを示す側面図、(c)は第2支持フレームを示す側面図である。 他の実施形態に係る一軸偏心ネジポンプの概略正面図である。 他の実施形態に係る外筒の支持構造を示す概略説明図である。 他の実施形態に係る外筒の支持構造を示す概略説明図である。 他の実施形態に係る外筒を示す概略説明図である。
 以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
 図1は、本実施形態に係る一軸偏心ネジポンプを示す。この一軸偏心ネジポンプは、ケーシング1の一端側に設けた駆動機(図示せず)と、他端側に設けたステータ2、ロータ3及びエンドスタッド4とを備える。
 ケーシング1は金属材料を筒状としたもので、カップリングロッド5が収容されている。カップリングロッド5の一端部はカップリング6に接続され、駆動機からの動力が伝達されるようになっている。またケーシング1の一端側外周面には接続管7が接続され、図示しないタンク等から流動物(例えば、マーガリン、味噌等の粘性の高い食品等)が供給可能となっている。さらにケーシング1の他端開口部には外径側に延在する鍔部8が形成されている。
 ステータ2は、外筒9と、その内面に密着した状態で配置されるステータ本体10とで構成されている。
 外筒9は、図2に示すように、金属材料(例えば、ステンレス鋼等)からなる上カバー27と下カバー28とで構成されている。両カバー27、28は、半円筒部27a、28aと、その両側縁部から外側に延びる延在部27b、28bとからなる。外筒9は、上カバー27及び下カバー28の半円筒部27a、28aをステータ2の外周上下にそれぞれ配置し、延在部同士を互いに対向させた状態で、延在部27b、28bに形成した貫通孔を利用してボルト38a及びナット38bにより締め付ける。これにより、延在部同士が当接し、半円筒部27a、28aがステータ2の外周面に密着する。そしてこの状態で、ロータ3を回転させて流動物を移送する通常運転では、金属材料からなる外筒9によってステータ本体10の変形が抑えられ、適正な締め代を維持することができる。したがって、流動物を移送する際の吐出圧を所望の値とすることができる。
 ここで、ケーシング1とステータ2の接続、及び、ステータ2とエンドスタッド4の接続について図3から図8を参照しつつ詳述する。
 外周部に外筒9を装着したステータ本体10の両端部にアダプタ12a、12bをそれぞれ装着した状態では、図3及び図6に示すように、リング部11a、11bの先端部分がアダプタ12a、12bの鍔部14a、14bからはみ出している。この状態で、各アダプタ12a、12bの端面にケーシング1の鍔部8、エンドスタッド4の鍔部18をそれぞれ当接させる。リング部11a、11bは鍔部8の環状凹部8b、鍔部18の環状凹部18bにそれぞれ位置する。鍔部8の環状突部8a、鍔部18の環状突部18aはリング部11a、11bの第1環状凹部14a1、14b1にそれぞれ位置する。そして、リング部11a、11bが各鍔部8、18の環状凹部8b、18bに押し込まれて弾性変形し、一部がステータ本体10の軸方向への変位をもたらす。これに伴い、図4及び図7に示すように、外筒9がアダプタ12a、12bから離間する。
 続いて、アダプタ12a、12bと各鍔部8、18とに第1クランプ15、第2クランプ16をそれぞれ装着し、ステータ本体10とエンドスタッド4及びケーシング1との接続を強固なものとする。そして、ステーボルト19に対してナット22を締め付け、支持片20を介して外筒9をケーシング1とエンドスタッド4との間に挟持する。これにより、図5及び図8に示すように、ステータ本体10が軸方向に圧縮される。そしてリング部11aの端面がエンドスタッド4の環状凹部18bの内端面に圧接する。またリング部11bの端面がケーシング1の鍔部8に形成した環状凹部8bの内端面に圧接する。これにより、接続部分に所望の気密性を確保することができ、通常運転時・洗浄運転時いずれの場合にも、液漏れや、周囲雰囲気に晒されることによる雑菌の侵入が防止される。
 ステータ本体10は、適宜移送する材料に応じて選択されるゴム、樹脂等の弾性材料(例えば、シリコンゴム、シリコンオイルを含有する化粧品等ではフッ素ゴム)を筒状(例えば、円筒状)に形成したものである。ステータ2の中心孔は、その内周面がn条で単段あるいは多段の雌ネジ形状とされている。ステータ本体10の両端部には、若干外径寸法が大きくなったリング部11a、11bが形成され、このリング部11a、11bを利用してアダプタ12a、12bがそれぞれ装着されている。
 アダプタ12a、12bは、ステンレス等の金属材料からなり、図1に示すように、筒状部13a、13bと、この筒状部13a、13bの一端から外径側へと突出する鍔部14a、14bとで構成されている。鍔部14a、14bには、その端面から順に、第1環状凹部14a1、14b1と、これよりも内径寸法の小さい第2環状凹部14a2、14b2とが形成されている。ステータ本体10へのアダプタ12a、12bの装着は、ステータ本体10が弾性材料で構成されているので、そのリング部11a、11bを内径側へと弾性変形させながら行う。
 アダプタ12aは、その鍔部14aを後述するエンドスタッド4の鍔部18に当接させた状態で、第1クランプ15によって保持される。第1クランプ15は、図9に示すように、支軸部15aにそれぞれ回動可能に連結した一対の半円状クランプ部15b、15cからなり、両クランプ部15b、15cを環状とした状態で固定するクリップ部15dを備えている。両クランプ部15b、15cは、環状とした状態で内周面に形成される環状溝(図示せず)で、アダプタ12aの鍔部14aとエンドスタッド4の鍔部18とを保持する。またアダプタ12bは、その鍔部14bを前記ケーシング1の鍔部8に当接させた状態で、前記第1クランプ15と同様な構成の第2クランプ16によって保持される。
 第1クランプ15及び第2クランプ16はいずれもアダプタ12a、12bと同様な金属材料(ここでは、ステンレス鋼)で構成されている。つまり、同質の硬質な材料からなるアダプタ12a、12bと第1クランプ15、第2クランプ16とを直接接触させることができる。このため、樹脂、ゴム材料等からなるステータ本体と、金属材料からなる第1クランプ15又は第2クランプ16とを直接接触させる場合のように変形する部分がなく、保持状態を安定させることができる。これにより、接続部分での位置ずれを防止し、硬質な金属材料からなるアダプタ12a、12bの鍔部14a、14b、ケーシング1の鍔部8、及び、エンドスタッド4の鍔部18に対する、軟質なゴム又は樹脂材料からなるステータ本体10の圧接状態を所望の状態とすることができる。この結果、各接続部分での気密性が維持され、通常運転時及び洗浄運転時のいずれの場合であっても、液漏れや周囲雰囲気に晒されることによる雑菌の侵入が防止される。
 なお、前記ステータ本体10の両端部に形成したリング部11a、11bには、図10に示すように、金属製のリング39を内蔵させるようにしてもよい(但し、図10では、リング部11a側のみを図示)。これによれば、前記クランプ15及び16によるクランプ状態をより一層強固なものとして、接続部分の気密性をさらに高めることができる。また金属製のリング39とアダプタ12a、12bとを併用した構成だけではなく、リング39にアダプタ12a又は12bの機能を持たせることにより、アダプタ12a又は12bの少なくともいずれか一方を省略した構成を採用することもできる。
 ロータ3は、図1に示すように、金属材料からなる軸体をn-1条で単段あるいは多段の雄ネジ形状としたものである。ロータ3は、ステータ2の中心孔内に配置され、その長手方向につながった移送空間17を形成する。ロータ3の一端部はケーシング側のカップリングロッド5に連結され、駆動機(図示せず)からの駆動力により、ステータ2の内側で自転すると共にステータ2の内周面に沿って公転する。つまり、ロータ3はステータ2の中心孔内で偏心回転することにより、移送空間17内の材料を長手方向へと移送することができるようになっている。
 エンドスタッド4は金属材料を筒状としたものである。エンドスタッド4の一端開口部には外方に広がった鍔部18が形成されている。この鍔部18は、前述の通りアダプタ12aの鍔部14aに当接した状態で、第1クランプ15によって保持される。
 エンドスタッド4と前記ケーシング1はステーボルト19によって互いに連結されている。すなわち、エンドスタッド4及びケーシング1の外周面には、それぞれ軸心を中心とする点対称の位置2箇所に支持片20が形成されている。ステーボルト19は、金属材料(例えば、ステンレス鋼)からなる筒状のスペーサ21を外装した状態で、エンドスタッド4とケーシング1の各支持片20に貫通され、一端部にナット22が螺合される。この場合、ステータ本体10から外筒9を取り外した状態で、ナット22を締め付けると、スペーサ21がエンドスタッド4とケーシング1の支持片20に当接する。このため、それ以上ナット22を締め付けることができなくなり、エンドスタッド4とケーシング1の間隔が一定値に維持される。一方、ステータ本体10に外筒9を取り付けた状態で、ナット22を締め付けると、スペーサ21が支持片20に当接する前に、外筒9がステータ本体10の両端部にそれぞれ装着したアダプタ12a、12bの筒状部13a、13bに当接する。このため、それ以上ナット22を締め付けることができなくなり、エンドスタッド4とケーシング1の間隔が、前記スペーサ21により維持される間隔よりも(約1mm)広い一定値に維持される。
 次に、前記構成からなる一軸偏心ネジポンプの動作について説明する。
 タンク等から流動物を吐出させる場合、図示しない駆動機を駆動し、カップリング6及びカップリングロッド5を介してロータ3を回転させる。これにより、ステータ2の内周面とロータ3の外周面とによって形成される移送空間17がこれらの長手方向へと移動する。これにより、タンクから吐出された流動物が移送空間17に吸い込まれ、エンドスタッド4へと移送される。そして、エンドスタッド4に至った流動物はさらに他の場所へと移送される。
 ところで、前記一軸偏心ネジポンプでは、流動物の移送を停止した際、ステータ2内に流動物が残留し、そのまま放置すると衛生上望ましくないことがある。また、この残留物が内面に付着することもある。このため、ステータ2内の洗浄及び殺菌作業が必要となる。ここでは、生産設備を分解せずに、簡単な操作で安全に自動洗浄する定置洗浄(CIP:Cleaning in Place)や、機器、配管類を製造時の状態から分解せずに殺菌する定置殺菌(SIP:sterilizing in place)を行う。これによれば、周囲雰囲気の雑菌等が侵入する恐れがなく衛生的である。
 例えば、SIPを行う場合、ステータ2の外周から外筒9を取り外す。そして、水蒸気又は加圧熱水(加熱流体)を供給し、駆動機を駆動してロータ3を回転させる。このとき、ステータ2は熱によって膨張するが、外筒9が取り外されているので、外径側に膨張することができ、内面側への膨張を抑えることができる。このため、ロータ3の回転が妨げられることがなく、ロータ3の回転によって移送空間17を移動させることにより加熱流体をスムーズに流動させてステータ2の内面を洗浄及び殺菌することができる。
 その後、SIPが終了し、時間が経過して一軸偏心ネジポンプが冷却されることにより、ステータ本体10が元の形状へと復帰すれば、その外周部に外筒9を装着し、本来の流動物の移送を再開することができる。
 このように、前記実施形態に係る一軸偏心ネジポンプによれば、加熱流体を供給する際には外筒9を取り外すようにしている。したがって、加熱流体によるステータ本体10の外径側への膨張を許容することができる。このため、ステータ本体10が内径側へと膨張してロータ3の回転が妨げられることがなく、加熱流体を供給してステータ2内を洗浄及び殺菌することができる。また、ステータ本体10の両端部は、常にエンドスタッド4とケーシング1に気密状態で接続された状態を維持するので、周囲雰囲気中の雑菌等が内部空間へと侵入することがなく、殺菌後の清潔な環境を維持することができる。
 また、洗浄及び殺菌時、ステータ本体10の外径側への熱膨張が可能であるため、内径側への熱膨張を考慮してステータの内面とロータの外面の隙間を大きくする必要がない。このため、熱膨張しない通常の運転状態で、ステータ本体10の内面とロータ3との外面との接触圧と、締め代(ステータ本体10の内面とロータ3の外面の重なり)とを適正な値とすることができる。したがって、通常運転時の流動物の移送を、吐出圧が所望の値となるように効率的に行うことが可能となる。
 なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
 例えば、前記実施形態では、一軸偏心ネジポンプを横向き(水平方向)に配置するようにしたが、縦向き(垂直方向)に配置することにより流動物を下方側へと移送するようにしてもよい。
 また前記実施形態では、一軸偏心ネジポンプ、特にステータ2の支持構造について特に言及しなかったが、次のような構成としてもよい。
 すなわち、図11では、エンドスタッド4とケーシング1はベースに固定される第1支持フレーム23に支持されている。第1支持フレーム23は、底面部23aと両側面部23b、23cとからなり、底面部の中央をベースにネジ止めされ、両側面部を介してエンドスタッド4とケーシング1にボルトが螺合されている。またステータ2はベースに固定される第2支持フレーム24に支持されている。第2支持フレーム24は、両側面部24a、24bとその上端部を連結する上面部24cとからなる。両側面部24a、24bの下端部は水平方向に折り曲げられてベースにネジ止めされている。また一方の側面部の内側面には外筒9に当接する凸部25が一体化されている。他方の側面部には外面から蝶ネジ26が螺合され、その先端部分を外筒9に当接させている。蝶ネジ26の螺合位置を変化させることにより、先端部分の外筒9への押付力を調整できるようになっている。
 また図12に示すように、外筒9を構成する上カバー27と下カバー28を挟持部材29によって保持するようにしてもよい。挟持部材29は、上カバー27及び下カバー28の延在部27b、28bを上下に重ねた状態で挟持する上プレート30と下プレート31を備える。下プレート31には連結棒32を介して取付プレート33が一体化されている。取付プレート33はベースにネジ止めされている。挟持部材29の上プレート30と下プレート31は、外筒9の上カバー27と下カバー28の延在部27b、28bを挟持した状態で、ボルト38aを挿通され、ナット38bを螺合される。ナット38bを締め付けることにより、外筒9の上カバー27と下カバー28とを強固に固定することができる。
 また図13に示すように、下カバー28の延在部28bの下面を支持台34によって支持し、上カバー27の延在部27bの上面に押圧部35を押し付けるようにしてもよい。押圧部35は、油圧シリンダ36によって昇降可能となっている。これによれば、ステータ本体10内を加熱流体によって洗浄及び殺菌する際、油圧シリンダ36を駆動して押圧部35を上昇させることにより、上カバー27によるステータ本体10の保持状態を解除する。これにより、ステータ本体10内に加熱流体を供給しても、熱膨張によりステータ本体10を外径側へと変形させることができる。したがって、ステータ本体10の内面が内側へと膨張してロータ3の回転を妨げることがない。この結果、ステータ本体10内で、ロータ3を回転させて加熱流体を移送することができる。なお、押圧部35の昇降には、油圧シリンダ36に限らず、空気圧シリンダ、ソレノイド、モータ等、種々の駆動手段を採用することができる。また、上カバー27は、延在部27bに貫通孔を形成してガイド軸を挿通し、押圧部35を上昇させた際の移動範囲を規制しておけばよい。
 また図14に示すように、前記押圧部35に代えて、図示しない油圧シリンダ等によって駆動する門型のガイド部材37を下方側へと変位させることによって上カバー27を下カバー28へと押さえ付けるようにしてもよい。
 また、図示しないが、上カバー27と下カバー28の間隔を調整できるようにしてもよい。すなわち、上カバー27の延在部27bと、下カバー28の延在部28bとにそれぞれネジ孔を形成する。そして、両端側でネジ切り方向が相違する両ネジボルトを各ネジ孔に螺合する。これにより、両ネジボルトを回転させると、上カバー27と下カバー28とが接離する。
 この場合、両ネジボルトを図示しないモータ等の駆動手段によって回転させるようにしてもよい。そして、一軸偏心ネジポンプの洗浄及び殺菌処理を開始する際、自動的に前記駆動手段を駆動して両ネジボルトを回転させ上カバー27と下カバー28との間隔を広げるようにするのが好ましい。この動作は、例えば、ステータ本体10の温度を検出する温度センサやステータ本体10の膨張度合いを検出する圧力センサ等の検出装置での検出信号に基づいて自動的に行うようにしてもよい。例えば、検出装置での検出信号を制御装置に取り込み、その検出値が予め設定した値を超えているか否か等に基づいて段階的に上カバー27と下カバー28の間隔を変更すればよい。これによれば、人手を介さずに洗浄及び殺菌時のステータ本体10の膨張によりロータ3が回転しなくならないように上カバー27と下カバー28との間隔を自動的に調整することができる。
 なお、このような上カバー27と下カバー28との間隔の自動調整は、両ネジボルトにより行うようにしたが、例えば、図2及び図12に示したようなボルト38aとナット38bにより行うこともできる。またこのほかに、図13や図14に示す構成であっても同様に自動調整機能を持たせることが可能である。
 また、外筒9は、上カバー27と下カバー28の2分割に限らず、周方向に分割した複数のカバーで構成すれば、その分割数は特に限定されるものではない。例えば、図15(a)では、外筒9が周方向に3分割され、図15(b)では4分割されたものが図示されている。
 1…ケーシング
 2…ステータ
 3…ロータ
 4…エンドスタッド
 5…カップリングロッド
 6…カップリング
 7…接続管
 8…鍔部
 9…外筒
 10…ステータ本体
 11a、11b…リング部
 12a、12b…アダプタ
 13a、13b…筒状部
 14a、14b…鍔部
 15…第1クランプ
 15a…支軸部
 15b、15c…クランプ部
 15d…クリップ部
 16…第2クランプ
 17…移送空間
 18…鍔部
 19…ステーボルト
 20…支持片
 21…スペーサ
 22…ナット
 23…第1支持フレーム
 24a、24b…側面部
 24c…上面部
 24…第2支持フレーム
 25…凸部
 26…蝶ネジ
 27…上カバー
 27a…半円筒部
 27b…延在部
 28…下カバー
 28a…半円筒部
 28b…延在部
 29…挟持部材
 30…上プレート
 31…下プレート
 32…連結棒
 33…取付プレート
 34…支持台
 35…押圧部
 36…油圧シリンダ
 37…ガイド部材
 38a…ボルト
 38b…ナット
 39…リング

Claims (7)

  1.  ケーシングと、
     前記ケーシングに一端部を接続され、内周面が雌ネジ型に形成されたステータと、
     前記ステータに挿通可能であり、雄ネジ型の軸体からなるロータと、
     前記ステータの他端部に接続されるエンドスタッドと、
    を備えた一軸偏心ネジポンプであって、
     前記ステータは、ステータ本体と、その外周部に取外可能に配置される外筒とからなり、
     前記ステータ本体と前記ケーシングの接続部分、及び、前記ステータ本体と前記エンドスタッドの接続部分に、少なくとも外部からの異物の侵入を防止する閉鎖構造を備えたことを特徴とする一軸偏心ネジポンプ。
  2.  前記閉鎖構造は、前記ステータの両端部からの外部への漏れを防止するシール構造であることを特徴とする請求項1に記載の一軸偏心ネジポンプ。
  3.  前記ステータ本体はゴム又は樹脂材料からなり、前記外筒は金属材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の一軸偏心ネジポンプ。
  4.  前記閉鎖構造は、前記エンドスタッド及び前記ステータの接続部分に形成した鍔部と、両鍔部を互いに当接させた状態で保持する第1クランプと、前記ケーシング及び前記ステータの接続部分に形成した鍔部と、両鍔部を互いに当接させた状態に保持する第2クランプと、を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の一軸偏心ネジポンプ。
  5.  前記ケーシングと前記エンドスタッドとを連結するステーボルトと、
     前記ステーボルトに外装されて前記ケーシングと前記エンドスタッドにそれぞれ当接して両者を一定間隔に維持するスペーサと、
    を備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の一軸偏心ネジポンプ。
  6.  前記外筒は、周方向に分割された複数のカバーからなり、
     前記カバーの間隔を調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の一軸偏心ネジポンプ。
  7.  前記ステータ本体の外径側への膨張度合いを検出する検出手段と、
     前記検出手段での検出値に基づいて前記調整手段を駆動制御して前記カバーの間隔を自動調整させる制御手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項6に記載の一軸偏心ネジポンプ。
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