WO2016075993A1 - 流動体搬送装置 - Google Patents

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教晃 榊原
英史 上辻
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兵神装備株式会社
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/20—Rotors

Definitions

  • the present invention relates to a fluid transfer device.
  • a fluid transfer device As a fluid transfer device, it is formed into a cylindrical, screw-shaped through hole in the form of an external thread, and is inserted into the through hole of the stator to transfer between the inner circumferential surface and the stator. And a rotor for moving the transfer space from the suction port side to the discharge port side by forming a space and rotating, the through hole of the stator has an interference which is elastically deformed by being pressed by the rotor, DESCRIPTION OF RELATED ART
  • the uniaxial eccentric screw pump which made the interference on the exit side smaller than the interference on the suction port side is known (for example, refer patent document 1).
  • the fluid is a highly volatile liquid or a liquid with a large amount of dissolved gas
  • the following problems may occur. That is, when the transport space is larger on the downstream side in the transport direction than on the upstream side in the transport direction due to manufacturing tolerance or the like, bubbles may be generated from the fluid due to negative pressure. Specifically, the highly volatile liquid is vaporized, and the liquid having a large amount of dissolved gas can not be completely dissolved to generate bubbles. Then, once air bubbles are generated from the fluid, when the fluid is used for coating and coating, for example, the air bubbles become defects.
  • Patent No. 5388187 gazette
  • An object of the present invention is to securely prevent generation of air bubbles from a fluid when the fluid is transported by a transport space formed by a stator and a rotor.
  • a cylindrical stator having a female screw-shaped through hole formed at a predetermined pitch in the flow direction from the suction port to the discharge port; It is formed in an external thread shape, and is inserted into the through hole of the stator to form a transfer space with the inner peripheral surface, and by rotating it flows in the transfer space while being inscribed in the inner peripheral surface.
  • a rotor for moving the body from the suction port side to the discharge port side; Equipped with A fluid transfer device is provided, characterized in that the volume of the transfer space is reduced in the flow direction.
  • the volume of the transfer space may be reduced by reducing the pitch of the internal thread of the through hole of the stator and the external thread of the rotor.
  • the volume of the transfer space may be reduced by reducing the cross-sectional area of the through hole of the stator.
  • the volume of the transfer space may be reduced by increasing the rotor diameter of the rotor.
  • the volume of the transfer space may be reduced by reducing the amount of eccentricity of the rotor.
  • the reduction rate of the pitch of the female screw shape and the male screw shape of the rotor in the through hole of the stator, the reduction rate of the cross sectional area of the through hole of the stator, the increase rate of the rotor diameter of the rotor, or the eccentricity of the rotor is preferably equal to or more than the manufacturing tolerance.
  • the present invention since the volume of the transfer space is reduced in the flow direction of the fluid, it is possible to reliably prevent generation of air bubbles from the fluid due to negative pressure in the flow space. Can.
  • FIG. 1 is a fragmentary schematic sectional view of the uniaxial eccentric screw pump which concerns on 3rd Embodiment, (b) is sectional drawing in the each part.
  • A) is a fragmentary schematic sectional view of the uniaxial eccentric screw pump which concerns on 4th Embodiment, (b) is sectional drawing in the each part.
  • FIG. 1 shows a uniaxial eccentric screw pump according to the present embodiment.
  • the uniaxial eccentric screw pump includes a driving device (not shown) provided on one end side of the casing 1, a stator 2 provided on the other end side, a rotor 3 and an end stud 4.
  • the casing 1 is a cylindrical metal material, and the coupling rod 5 is accommodated therein. One end of the coupling rod 5 is connected to the coupling 6 so that power from the driving machine is transmitted. Further, a connection pipe 7 is connected to an outer peripheral surface at one end side of the casing 1 so that a fluid can be supplied from a tank or the like not shown.
  • the stator 2 is composed of an outer cylinder 8 and a stator main body 9 disposed in close contact with the inner surface thereof.
  • the outer cylinder 8 has a cylindrical shape made of a metal material.
  • the stator main body 9 is cylindrical (for example, cylindrical), an elastic material (for example, silicone rubber; fluororubber for silicone oil-containing cosmetics, etc.) selected appropriately according to the material to be transported. ).
  • the central hole 10 of the stator 2 has n inner circumferential surfaces and is formed into a single-step or multi-step female screw shape.
  • the rotor 3 is a single-step or multi-step male screw in the form of n-1 bars of a shaft made of a metal material.
  • the rotor 3 is disposed in the central hole 10 of the stator 2 to form a conveyance space 11 connected in the longitudinal direction.
  • One end of the rotor 3 is connected to the coupling rod 5 on the casing side, and rotates inside the stator 2 and revolves along the inner circumferential surface of the stator 2 by a driving force from a driving machine (not shown). That is, by eccentrically rotating the rotor 3 in the central hole 10 of the stator 2, the material in the transport space 11 can be transported in the longitudinal direction.
  • the external shape of the center hole 10 of the stator main body 9 and the rotor 3 is configured as follows.
  • the pitch of the internal thread of the through hole of the stator 2 and the pitch of the external thread of the rotor 3 become smaller toward the fluid transport direction (left side in the figure).
  • the pitch dimension is changed from P1 to P5 (P1>P2>P3>P4> P5).
  • FIG. 2B is a projection view in which the second sub-carrier space 13, the third sub-carrier space 14 and the fourth sub-carrier space 15 are superimposed on the first sub-carrier space 12 shown in FIG. 2 (a). Indicates As apparent from this figure, the proportion of the volume occupied by the transport space 11 gradually decreases as the pitch decreases in the transport direction.
  • the flow passage cross-sectional area of the transfer space 11 formed by the stator 2 and the rotor 3 gradually decreases in the direction of transfer of the fluid (left side in the figure).
  • the flow passage cross-sectional area, ie, the volume, of the transfer space 11 is reduced by gradually reducing the sizes of both the center hole 10 and the rotor 3 of the stator 2. I am trying to do it. That is, as shown in the projection view in each cross section of FIG. 3 (f), the first region 16 in FIG. 3 (e) and FIG. 3 (d), and the second in FIG. 3 (d) and FIG. In the region 17, FIG. 3C and FIG.
  • the cross-sectional area of the portion corresponding to the third region 18 is small.
  • the rotor 3 is made into the same position for convenience, it differs depending on the cross section in fact.
  • the size (rotor diameter) of the rotor 3 is made to gradually increase in the direction of transport of the fluid (left side in the drawing).
  • the shape of the central hole 10 of the stator 2 is also changed, but the cross-sectional area of the central hole itself at each position in the transport direction is the same.
  • the central hole 10 has a large diameter according to the rotor diameter, it becomes short in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 4B), and the cross-sectional area occupied by the transport space 11 as a whole decreases. That is, the volume of the transfer space 11 gradually decreases in the transfer direction.
  • the size of the rotor 3 may simply be increased without changing the shape of the stator 3.
  • the configuration shown in FIG. 4 can be said to be a modification of the one that reduces the cross-sectional area of the flow path in the transport direction.
  • the rotors 3 are at the same position, but in fact they differ depending on the cross section.
  • the amount of eccentricity of the rotor 3 is made smaller as it goes in the fluid transport direction (left side in the figure). That is, the rotational center of the rotor 3 gradually approaches the center line of the central hole 10 of the stator 2 as it goes in the transport direction.
  • the dimension of the central hole 10 in the longitudinal direction gradually decreases, and the ratio of the cross-sectional area occupied by the transfer space 11 decreases. That is, the volume of the transfer space 11 gradually decreases in the transfer direction.
  • the volume of the transfer space 11 is gradually reduced toward the downstream side in the transfer direction. Therefore, the fluid is always transported under pressure. For this reason, it can be reliably prevented that the transfer space 11 is under negative pressure and air bubbles are generated in the fluid. Since no bubbles are generated in the fluid conveyed in this manner, when using the fluid for coating or coating, the bubbles appear on the coated surface or the coated surface, and the appearance is deteriorated. And there is no risk of quality deterioration.
  • this invention is not limited to the structure described in the said embodiment, A various change is possible.
  • the configurations shown in FIG. 2 to FIG. 5 are adopted, but these may be used in combination as appropriate.
  • the rate of reducing the volume of the transfer space 11 in the transfer direction is not particularly mentioned, it is configured to surely reduce the volume even in consideration of manufacturing tolerances of components. Is preferred.
  • the reduction rate of the amount of eccentricity of the rotor 2 may be equal to or greater than the manufacturing tolerance.
  • the said embodiment demonstrated the structure for conveying without making a bubble generate
  • it can also be comprised as follows. That is, the rotor 3 is rotated in the reverse direction, and the fluid transport direction is the direction from the left to the right in FIG. 1 (opposite to the transport direction in the above embodiment). As a result, the transfer space 11 expands as it goes in the transfer direction, and is always in a negative pressure state. Therefore, the gas dissolved in the fluid can be discharged as a bubble, and can function as a degassing device.
  • the present invention can be used as an apparatus capable of conveying a fluid under pressure or conveying it under reduced pressure.

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Abstract

筒状で、吸込口から吐出口に向かう流動方向に所定ピッチで形成された雌ねじ形状の貫通孔１０を有するステータ２と、雄ねじ形状に形成され、ステータ２の貫通孔１０内に挿通されることにより、その内周面との間に搬送空間１１を形成し、回転することにより内周面に内接しながら搬送空間１１で流動体を吸込口側から吐出口側へと移動させるロータ３とを備える。搬送空間１１の容積を、流動方向に向かって減少させる。これにより、ステータ２とロータ３とで形成された搬送空間１１によって流動体を搬送する際に、下流側で流動体から気泡が発生することを確実に防止する。

Description

流動体搬送装置
　本発明は、流動体搬送装置に関するものである。
　従来、流動体搬送装置として、筒状で雌ねじ形状の貫通孔を形成されたステータと、雄ねじ形状に形成され、ステータの貫通孔内に挿通されることにより、その内周面との間に搬送空間を形成し、回転することにより、搬送空間を吸込口側から吐出口側へと移動させるロータとを備え、ステータの貫通孔は、ロータによって押圧されて弾性変形する締め代を有し、吐出口側における締め代を吸込口側の締め代よりも小さくした一軸偏心ねじポンプが公知である（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、前記従来の流動体搬送装置では、流動体が、揮発性の高い液体や、気体の溶解量が多い液体である場合、次のような問題が発生する恐れがある。すなわち、製造公差等により搬送空間が搬送方向上流側に比べて搬送方向下流側で大きくなると、負圧となって流動体から気泡が発生することがある。具体的には、揮発性の高い液体では気化することにより、気体の溶解量が多い液体では溶解し切れなくなることにより気泡が発生する。そして、一旦流動体から気泡が発生してしまうと、この流動体を例えば塗布、塗工用として使用した場合、気泡は欠陥となってしまう。
特許第５３８８１８７号公報
　本発明は、ステータとロータとで形成された搬送空間によって流動体を搬送する際に、流動体から気泡が発生することを確実に防止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、
　筒状で、吸込口から吐出口に向かう流動方向に所定ピッチで形成された雌ねじ形状の貫通孔を有するステータと、
　雄ねじ形状に形成され、前記ステータの貫通孔内に挿通されることにより、その内周面との間に搬送空間を形成し、回転することにより前記内周面に内接しながら前記搬送空間で流動体を吸込口側から吐出口側へと移動させるロータと、
を備え、
　前記搬送空間の容積を、前記流動方向に向かって減少させることを特徴とする流動体搬送装置を提供する。
　この構成により、すなわち、流動体の流動方向に向かって搬送空間の容積が減少している構成により、必ず流動体が加圧された状態で搬送されることになる。したがって、流動空間が負圧となって流動体から気泡が発生することがない。
　前記搬送空間の容積を、前記ステータの貫通孔の雌ねじ形状、及び、前記ロータの雄ねじ形状のピッチを小さくすることにより減少させるようにすればよい。
　前記搬送空間の容積を、前記ステータの貫通孔の断面積を小さくすることにより減少させるようにしてもよい。
　前記搬送空間の容積を、前記ロータのロータ径を大きくすることにより減少させるようにしてもよい。
　前記搬送空間の容積を、前記ロータの偏心量を小さくすることにより減少させるようにしてもよい。
　前記ステータの貫通孔に於ける雌ねじ形状及び前記ロータの雄ネジ形状のピッチの減少割合、前記ステータの貫通孔の断面積の減少割合、前記ロータのロータ径の増加割合、又は、前記ロータの偏心量の減少割合は、製造公差以上とするのが好ましい。
　本発明によれば、搬送空間の容積を、流動体の流動方向に向かって減少させるようにしたので、流動空間が負圧状態となって流動体から気泡が発生することを確実に防止することができる。
本実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの概略断面図である。 （ａ）は第１実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの部分概略断面図、（ｂ）は第１サブ搬送空間に他のサブ搬送空間を重ね合わせた図である。 （ａ）は第２実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの部分概略断面図、（ｂ）～（ｅ）はその各部での断面図、（ｆ）は（ｅ）に（ｂ）～（ｄ）を重ね合わせた図である。 （ａ）は第３実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの部分概略断面図、（ｂ）はその各部での断面図である。 （ａ）は第４実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの部分概略断面図、（ｂ）はその各部での断面図である。
　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。また、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ねじポンプを示す。この一軸偏心ねじポンプは、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が供給可能となっている。
　ステータ２は、外筒８と、その内面に密着した状態で配置されるステータ本体９とで構成されている。
　外筒８は、金属製材料を筒状としたものである。
　ステータ本体９は、適宜搬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に対してはフッ素ゴム）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１０は、その内周面がｎ条で単段あるいは多段の雌ねじ形状とされている。
　ロータ３は、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ねじ形状としたものである。ロータ３は、ステータ２の中心孔１０内に配置されることで、その長手方向につながった搬送空間１１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１０内で偏心回転することにより、搬送空間１１内の材料を長手方向へと搬送することができるようになっている。
　ステータ本体９の中心孔１０とロータ３の外形形状は次のように構成されている。
　図２では、流動物の搬送方向（図中、左側）に向かうに従ってステータ２の貫通孔の雌ねじ形状、及び、ロータ３の雄ねじ形状のピッチが小さくなるようにしている。ここでは、ピッチ寸法をＰ１からＰ５まで変化させている（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）。図２（ｂ）に、図２（ａ）に図示される第１サブ搬送空間１２に、第２サブ搬送空間１３、第３サブ搬送空間１４及び第４サブ搬送空間１５を重ね合わせた投影図を示す。この図から明らかなように、搬送方向に向かうに従ってピッチが小さくなった分、搬送空間１１が占める容積の割合が徐々に小さくなる。
　図３では、流動物の搬送方向（図中、左側）に向かうに従ってステータ２とロータ３とで形成される搬送空間１１の流路断面積が徐々に小さくなるようにしている。ここでは、図３（ｅ）から（ｂ）に示すように、ステータ２の中心孔１０及びロータ３のサイズを共に徐々に小さくすることにより、搬送空間１１の流路断面積、つまり容積を小さくするようにしている。すなわち、図３（ｆ）の各断面での投影図に示すように、図３（ｅ）と図３（ｄ）では第１領域１６、図３（ｄ）と図３（ｃ）では第２領域１７、図３（ｃ）と図３（ｂ）では第３領域１８に相当する部分の断面積が小さくなっている。但し、流動物の搬送方向に向かって搬送空間１１の容量を小さくするためには、ロータ３のサイズを変更することなく、単に、ステータ２の中心孔１０の開口面積のみを徐々に小さくするだけであってもよい。なお、図３では、便宜上、ロータ３は同じ位置としているが、実際には断面によって相違している。
　図４では、流動物の搬送方向（図中、左側）に向かうに従ってロータ３のサイズ（ロータ径）が徐々に大きくなるようにしている。これに伴い、ステータ２の中心孔１０の形状も変化させているが、搬送方向での各位置での中心孔自体の断面積は同じとしている。このため、中心孔１０は、ロータ径に応じて大径となるが、長手方向（図４（ｂ）中、上下方向）には短くなり、全体として搬送空間１１が占める断面積は小さくなる。つまり、搬送方向に向かうに従って搬送空間１１の容積が徐々に小さくなる。但し、搬送方向に向かって搬送空間１１の容積を小さくするためには、ステータ３の形状を変更することなく、単に、ロータ３のサイズ（ロータ径）のみを大きくするだけでもよい。なお、この図４の構成は搬送方向に向かって流路断面積を小さくするものの変形例とも言える。また、図４では、前記図３と同様に、便宜上、ロータ３は同じ位置としているが、実際には断面によって相違している。
　図５では、流動物の搬送方向（図中、左側）に向かうに従ってロータ３の偏心量を小さくするようにしている。すなわち、ロータ３の回転中心が搬送方向に向かうに従って徐々にステータ２の中心孔１０の中心線へと近付いている。これに伴い、中心孔１０の長手方向（図５（ｂ）中、上下方向）の寸法が徐々に小さくなり、搬送空間１１が占める断面積の割合が減少する。つまり、搬送方向に向かって搬送空間１１の容積が徐々に小さくなる。
　次に、前記構成からなる一軸偏心ねじ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搬送空間１１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搬送空間１１に吸い込まれ、エンドスタッド４へと搬送される。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搬送される。
　このとき、前記図２から図５に示すいずれの構成であっても、搬送方向下流側に向かうに従って搬送空間１１の容積が徐々に小さくなるように構成されている。したがって、流動物は常に加圧された状態で搬送されることになる。このため、搬送空間１１が負圧となって流動物に気泡が発生することを確実に防止可能となる。このようにして搬送される流動物には気泡が発生することがないため、流動物を塗布や塗工に利用する場合等には、塗布面や塗工面に気泡が表出して、見た目が悪化したり、品質低下を招いたりすることがない。
　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、搬送方向に向かって搬送空間１１の容積を徐々に減少させるために、図２から図５に記載の構成を採用するようにしたが、これらは適宜組み合わせて使用することができる。例えば、搬送方向に向かってロータ３及びステータ２のピッチを小さくすると共に、流路断面積を小さくするように構成することも可能である。
　また、前記実施形態では、搬送方向に向かって搬送空間１１の容積を減少させる割合については特に言及しなかったが、構成部品の製造公差を加味しても容積が確実に減少するように構成するのが好ましい。この場合、ステータ３の中心孔１０に於ける雌ねじ形状及びロータ２の雄ネジ形状のピッチの減少割合、ステータ３の中心孔１０の断面積の減少割合、ロータ２のロータ径の増加割合、又は、ロータ２の偏心量の減少割合は、製造公差以上とすればよい。これにより、製造公差が原因で、流動方向に向かって搬送空間の容積が拡大することはなく、気泡の発生を確実に防止することができる。
　また、前記実施形態では、流動物に気泡を発生させないようにして搬送するための構成について説明したが、次のように構成することもできる。すなわち、ロータ３を逆方向に回転させ、流動物の搬送方向を、図１中、左側から右側に向かう方向（前記実施形態に於ける搬送方向とは反対方向）とする。これにより、搬送空間１１は搬送方向に向かうに従って拡大し、必ず負圧状態となる。したがって、流動物に溶解していた気体を気泡として排出することができ、脱泡装置として機能させることができる。
　本発明は、流動物を加圧しながら搬送したり、あるいは、減圧しながら搬送したりすることができる装置として利用することができる。
　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…外筒
　９…ステータ本体
　１０…中心孔（貫通孔）
　１１…搬送空間
　１２…第１サブ搬送空間
　１３…第２サブ搬送空間
　１４…第３サブ搬送空間
　１５…第４サブ搬送空間
　１６…第１領域
　１７…第２領域
　１８…第３領域

Claims (6)

  1. 　筒状で、吸込口から吐出口に向かう流動方向に所定ピッチで形成された雌ねじ形状の貫通孔を有するステータと、
    　雄ねじ形状に形成され、前記ステータの貫通孔内に挿通されることにより、その内周面との間に搬送空間を形成し、回転することにより前記内周面に内接しながら前記搬送空間で流動体を吸込口側から吐出口側へと移動させるロータと、
    を備え、
    　前記搬送空間の容積を、前記流動方向に向かって減少させることを特徴とする流動体搬送装置。
  2. 　前記搬送空間の容積を、前記ステータの貫通孔の雌ねじ形状、及び、前記ロータの雄ねじ形状のピッチを小さくすることにより減少させることを特徴とする請求項１に記載の流動体搬送装置。
  3. 　前記搬送空間の容積を、前記ステータの貫通孔の断面積を小さくすることにより減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の流動体搬送装置。
  4. 　前記搬送空間の容積を、前記ロータのロータ径を大きくすることにより減少させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の流動体搬送装置。
  5. 　前記搬送空間の容積を、前記ロータの偏心量を小さくすることにより減少させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の流動体搬送装置。
  6. 　前記ステータの貫通孔に於ける雌ねじ形状及び前記ロータの雄ネジ形状のピッチの減少割合、前記ステータの貫通孔の断面積の減少割合、前記ロータのロータ径の増加割合、又は、前記ロータの偏心量の減少割合は、製造公差以上としたことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の流動体搬送装置。
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