JP5331253B2 - 一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造 - Google Patents
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Description
本発明は、食品原料、化学原料、下水汚泥などの粘性液を定量圧送する一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造に関する。
従来のこの種の一軸偏心ねじポンプとして、例えば、特許文献１に示すものが知られている。この特許文献１の一軸偏心ねじポンプは、駆動軸に直結された雄ねじ状のロータと、ハウジングに軸受を介して回転可能に支承されるとともにその回転軸線がロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備え、ロータが回転しつつステータの回転軸線に対して偏心運動を行うことによって流体を吸込側から吐出側へ圧送するようになっている。
ところで、この特許文献１に記載された、ステータがハウジングに軸受を介して回転可能に支承された一軸偏心ねじポンプにおいては、吸込側に吸入された流体がハウジングとステータとの間に入り込むのを防止するため及び吐出側から流体がハウジングとステータとの間に入り込むのを防止するために、固定されたハウジングと回転するステータの吸込側端部及び吐出側端部との間にシール部材を配置し、ハウジングとステータとの間を封止するようにしている。
図６にこの種のハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間にシール部材を配置した一軸偏心ねじポンプの一例を示す。
図６に示す一軸偏心ねじポンプ１０１は、モータ（図示せず）に連結された駆動軸１０２２が収容されるフレーム１１１を有している。駆動軸１０２は、軸受１１６によりフレーム１１１に回転可能に支承されている。フレーム１１１には、ハウジング１１０が装着されている。このハウジング１１０は、吸込側（同図の右側）から順に、吸込部１１０ａ、本体部１１０ｂおよび吐出部１１０ｃを備えて構成されている。ハウジング１１０の吸込部１１０ａには圧送流体の吸込口１１２が形成されており、また、吐出部１１０ｃには圧送流体の吐出口１１３が形成されている。
図６に示す一軸偏心ねじポンプ１０１は、モータ（図示せず）に連結された駆動軸１０２２が収容されるフレーム１１１を有している。駆動軸１０２は、軸受１１６によりフレーム１１１に回転可能に支承されている。フレーム１１１には、ハウジング１１０が装着されている。このハウジング１１０は、吸込側（同図の右側）から順に、吸込部１１０ａ、本体部１１０ｂおよび吐出部１１０ｃを備えて構成されている。ハウジング１１０の吸込部１１０ａには圧送流体の吸込口１１２が形成されており、また、吐出部１１０ｃには圧送流体の吐出口１１３が形成されている。
そして、この一軸偏心ねじポンプ１０１は、ハウジング１１０内に、雄ねじ状のロータ１０３と、雌ねじ状の内面をもつステータ１０４とを備えている。
ロータ１０３は、先端側の螺旋部１０３ａと、後端側の基端部１０３ｂとから構成されている。基端部１０３ｂは、ケーシング１１１内に直線状に延び、自在継手（ユニバーサルジョイント）を用いることなく駆動軸１０２に連結される。ロータ１０３の基端部１０３ｂは、駆動軸１０２に連結されて駆動軸１０２とともに回転する。一方、螺旋部１０３ａは、自身の回転軸線に対して偏心した長円形断面を有しており、この螺旋部３ａが、雌ねじ状の内面を形成したステータ１０４に内装されている。そして、このステータ１０４の回転軸線に対して、ロータ１０３の回転軸線は、所定の偏心量だけ偏心するように配置されている。
ロータ１０３は、先端側の螺旋部１０３ａと、後端側の基端部１０３ｂとから構成されている。基端部１０３ｂは、ケーシング１１１内に直線状に延び、自在継手（ユニバーサルジョイント）を用いることなく駆動軸１０２に連結される。ロータ１０３の基端部１０３ｂは、駆動軸１０２に連結されて駆動軸１０２とともに回転する。一方、螺旋部１０３ａは、自身の回転軸線に対して偏心した長円形断面を有しており、この螺旋部３ａが、雌ねじ状の内面を形成したステータ１０４に内装されている。そして、このステータ１０４の回転軸線に対して、ロータ１０３の回転軸線は、所定の偏心量だけ偏心するように配置されている。
ステータ１０４は、その両端が、１対の軸受１０５および１０６を介してハウジング１１０に対して回転可能に支承されている。１対の軸受１０５，１０６のうち軸受１０５は、自己潤滑軸受であり、ステータ１０４の吐出側に配置される。その一方、軸受１０６は、自己潤滑軸受であり、吸込側に配置される。軸受１０５は、ハウジング１１０の本体部１１０ｂに直接取り付けられ、その一方、軸受１０６は、ハウジング１１０の吸込部１１０ａ及び本体部１１０ｂに軸受ハウジング１０７を介して取り付けられる。軸受ハウジング１０７は、キー部材１０８により回転止めがなされる。
そして、ステータ１０４は、金属製のステータ外筒１０４ａと、このステータ外筒１０４ａ内に配置されたゴム製のステータ内筒１０４ｂとからなる。ステータ内筒１０４ｂには、ロータ１０３の螺旋部１０３ａの２倍のピッチからなる横断面長円形の雌ねじ孔が螺旋状に形成されている。
そして、ステータシール構造として、吸込口１１２から吸入された流体がハウジング１１０とステータ１０４との間に入り込むのを防止するために、ハウジング１１０とステータ１０４の吸込側端部との間にはリップシール１１４が配置され、吐出口１１３から流体がハウジング１１０とステータ１０４との間に入り込むのを防止するために、ハウジング１１０とステータ１０４の吐出側端部との間にはリップシール１１５が配置されている。リップシール１１４及び１１５は、テフロン（登録商標）やゴムで製作され、ハウジング１１０とステータ１０４との間を封止する。
なお、駆動軸１０２に連結されたロータ１０３の基端部１０３ｂとフレーム１１１との間には、メカニカルシール１２０が設けられている。このメカニカルシール１２０は、吸込口１１２から流入した圧送流体が基端部１０３ｂとフレーム１１１との間の隙間を通ってフレーム１１１内に流入するのを阻止する機能を有する。
メカニカルシール１２０は、基端部１０３ｂの周囲に配設された回転環１２１と、回転環１２１に対して基端部１０３ｂの回転軸線方向に対向配置され、フレーム１１１に固定された固定環１２２とを備えている。基端部１０３ｂの回転環１２１よりも螺旋部１０３ａ側の周囲には、フランジ部材１２４が固定ピン１２５により固定さている。フランジ部材１２４と回転環１２１との間には、回転環１２１を固定環１２２に向かう方向に付勢し、回転環１２１を固定環１２２に対して押圧するスプリング１２３が配設されている。これにより、回転環１２１の摺動シール面と固定環１２２の摺動シール面とが周方向に摺動可能に接触し、所定の面圧が確保され、回転環１２１と固定環１２２との間が封止される。
しかしながら、図６に示す一軸偏心ねじポンプ１０１におけるステータシール構造にあっては、以下の問題点があった。
即ち、圧送される流体が摩耗性の高い液体である場合には、テフロン（登録商標）やゴムで製作されたリップシール１１４，１１５が短期間で摩耗してしまうといった問題があった。これは、固定されているハウジング１１０と回転体であるステータ１０４の間を耐摩耗性に劣るテフロン（登録商標）やゴムで製作されたリップシール１１４，１１５で封止しているためである。
即ち、圧送される流体が摩耗性の高い液体である場合には、テフロン（登録商標）やゴムで製作されたリップシール１１４，１１５が短期間で摩耗してしまうといった問題があった。これは、固定されているハウジング１１０と回転体であるステータ１０４の間を耐摩耗性に劣るテフロン（登録商標）やゴムで製作されたリップシール１１４，１１５で封止しているためである。
また、リップシール１１４，１１５は、中央に窪みを有しており、圧送される流体がその窪みに停滞してしまうことがあり、完全な洗浄が難しいという問題があった。
従って、本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間の封止機構の耐摩耗性を高めるとともに、当該封止機構において圧送流体が停滞するのを防止することができる、一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造を提供することにある。
従って、本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間の封止機構の耐摩耗性を高めるとともに、当該封止機構において圧送流体が停滞するのを防止することができる、一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造は、駆動軸に連結された雄ねじ状のロータと、ハウジングに対して軸受を介して回転可能に連結されるとともにその回転軸線が前記ロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備えた一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造であって、前記ハウジングと前記ステータの吸込側端部及び吐出側端部との間を封止する１対の封止機構を備えたステータシール構造において、前記１対の封止機構の各々は、前記ステータに対して前記ロータの回転軸線方向に対向配置され、前記ステータの摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、前記ハウジングに固定された環状の固定環を備え、該固定環には、その弾性力により前記ステータの摺動シール面と前記固定環の摺動シール面との面圧を確保するとともに、前記固定環と前記ハウジングとの間を封止する弾性体を装着し、前記固定環がセラミックスや超硬合金からなるとともに、前記ステータの摺動シール面にセラミックスコーティングを施してある。
この一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造によれば、１対の封止機構の各々は、ステータに対してロータの回転軸線方向に対向配置され、ステータの摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、ハウジングに固定された固定環を備え、該固定環には、その弾性力によりステータの摺動シール面と固定環の摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環とハウジングとの間を封止する弾性体を装着したので、ハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間を確実に封止めすることができる。そして、固定環がセラミックスや超硬合金からなるとともに、ステータの摺動シール面にセラミックスコーティングを施したので、耐摩耗性に優れる摺動材同士でシール部を構成できるため、ハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間の１対の封止機構の耐摩耗性を高めることができる。これにより、圧送される流体が摩耗性が高い場合であっても、短期間で摩耗してしまう問題が回避でき、長期に安定したシール性能を確保することができる。
また、固定環の摺動シール面と回転体を構成するステータの摺動シール面とでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
また、固定環の摺動シール面と回転体を構成するステータの摺動シール面とでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
また、本発明の別の実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造は、駆動軸に連結された雄ねじ状のロータと、ハウジングに対して軸受を介して回転可能に連結されるとともにその回転軸線が前記ロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備えた一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造であって、前記ハウジングと前記ステータの吸込側端部及び吐出側端部との間を封止する１対の封止機構を備えたステータシール構造において、前記１対の封止機構の各々は、前記ステータに取り付けられた環状の回転環と、該回転環に対して前記ロータの回転軸線方向に対向配置され、前記回転環の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、前記ハウジングに固定された固定環を備え、該固定環には、その弾性力により前記回転環の摺動シール面と前記固定環の摺動シール面との面圧を確保するとともに、前記固定環と前記ハウジングとの間を封止する弾性体を装着し、前記回転環がセラミックスや超硬合金からなるとともに、前記固定環がセラミックスや超硬合金からなる。
この別の実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造によれば、１対の封止機構の各々は、ステータに取り付けられた環状の回転環と、回転環に対してロータの回転軸線方向に対向配置され、回転環の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、ハウジングに固定された固定環を備え、固定環には、その弾性力により回転環の摺動シール面と固定環の摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環とハウジングとの間を封止する弾性体を装着したので、ハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間を確実に封止めすることができる。そして、回転環がセラミックスや超硬合金からなるとともに、固定環がセラミックスや超硬合金からなるので、一実施形態に係るステータシール構造と同様に、耐摩耗性に優れる摺動材同士でシール部を構成できるため、ハウジングとステータのっ吸込側端部及び吐出側端部との間の１対の封止機構の耐摩耗性を高めることができる。これにより、圧送される流体が摩耗性が高い場合であっても、短期間で摩耗してしまう問題が回避でき、長期に安定したシール性能を確保することができる。
また、固定環と回転体を構成するステータに取り付けられた回転環とでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
更に、この別の実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造において、前記回転環が、前記ステータに焼きばめされていてもよい。
更に、この別の実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造において、前記回転環が、前記ステータに焼きばめされていてもよい。
また、この別の実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造において、前記回転環が、前記ステータに回り止めピンにより固定されていてもよい。
また、一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造において、前記ステータの吐出側端部の内径、前記１対の封止機構のうち前記ハウジングと前記ステータの吐出側端部との間を封止する封止機構の前記固定環の内径、該固定環に装着された弾性体の内径、及び前記ハウジングの吐出部の内径を同一径として、受圧面を円筒型にしてもよい。
また、一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造において、前記ステータの吐出側端部の内径、前記１対の封止機構のうち前記ハウジングと前記ステータの吐出側端部との間を封止する封止機構の前記固定環の内径、該固定環に装着された弾性体の内径、及び前記ハウジングの吐出部の内径を同一径として、受圧面を円筒型にしてもよい。
この一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造によれば、ステータの吐出側端部の内径、１対の封止機構のうちハウジングとステータの吐出側端部との間を封止する封止機構の固定環の内径、固定環に装着された弾性体の内径、及びハウジングの吐出部の内径を同一径として、受圧面を円筒型にしたので、ハウジングの吐出部側からかかる流体の圧力が固定環にスラスト荷重としてそのままかかることが回避される。これにより、吐出部においてデットスペースが無くなりスムーズな流体の流れを形成することができる。
上述のように、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造によれば、ハウジングとステータの吸込側端部及び吐出側端部との間の１対の封止機構の耐摩耗性を高めるとともに、当該封止機構において圧送流体が停滞するのを防止することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第１実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面にて図示している。
図１に示す一軸偏心ねじポンプ１は、モータ（図示せず）に連結された駆動軸１２が収容されるフレーム１１を有している。駆動軸２は、軸受２０によりフレーム１１に回転可能に支承されている。フレーム１１には、ハウジング１０が装着されている。このハウジング１０は、吸込側（同図の右側）から順に、吸込部１０ａ、本体部１０ｂおよび吐出部１０ｃを備えて構成されている。ハウジング１０の吸込部１０ａには圧送流体の吸込口１２が形成されており、また、吐出部１０ｃには圧送流体の吐出口１３が形成されている。
図１に示す一軸偏心ねじポンプ１は、モータ（図示せず）に連結された駆動軸１２が収容されるフレーム１１を有している。駆動軸２は、軸受２０によりフレーム１１に回転可能に支承されている。フレーム１１には、ハウジング１０が装着されている。このハウジング１０は、吸込側（同図の右側）から順に、吸込部１０ａ、本体部１０ｂおよび吐出部１０ｃを備えて構成されている。ハウジング１０の吸込部１０ａには圧送流体の吸込口１２が形成されており、また、吐出部１０ｃには圧送流体の吐出口１３が形成されている。
そして、この一軸偏心ねじポンプ１は、ハウジング１０内に、雄ねじ状のロータ３と、雌ねじ状の内面をもつステータ４とを備えている。
ロータ３は、先端側の螺旋部３ａと、後端側の基端部３ｂとから構成されている。基端部３ｂは、ケーシング１１内に直線状に延び、自在継手（ユニバーサルジョイント）を用いることなく駆動軸２に連結される。ロータ３の基端部３ｂは、駆動軸２に連結されて駆動軸２とともに回転するよう構成される。一方、螺旋部３ａは、自身の回転軸線Ｌ２に対して偏心した長円形断面を有しており、この螺旋部３ａが、雌ねじ状の内面を形成したステータ４に内装されている。そして、このステータ４の回転軸線Ｌ１に対して、ロータ２の回転軸線Ｌ２は、所定の偏心量Ｅだけ偏心するように配置されている。
ロータ３は、先端側の螺旋部３ａと、後端側の基端部３ｂとから構成されている。基端部３ｂは、ケーシング１１内に直線状に延び、自在継手（ユニバーサルジョイント）を用いることなく駆動軸２に連結される。ロータ３の基端部３ｂは、駆動軸２に連結されて駆動軸２とともに回転するよう構成される。一方、螺旋部３ａは、自身の回転軸線Ｌ２に対して偏心した長円形断面を有しており、この螺旋部３ａが、雌ねじ状の内面を形成したステータ４に内装されている。そして、このステータ４の回転軸線Ｌ１に対して、ロータ２の回転軸線Ｌ２は、所定の偏心量Ｅだけ偏心するように配置されている。
ステータ４は、その両端が、１対の軸受５および６を介してハウジング１０に対して回転可能に支承されている。１対の軸受５，６のうち軸受５は、ステータ４の吐出側に配置され、その一方、軸受６は、吸入側に配置される。軸受５は、自己潤滑軸受であり、ハウジング１０の本体部１０ｂに直接取り付けられる。その一方、軸受６は、自己潤滑軸受であり、ハウジング１０の吸込部１０ａ及び本体部１０ｂに軸受ハウジング７を介して取り付けられる。軸受ハウジング７は、キー部材８により回転止めがなされる。
そして、ステータ４は、金属製のステータ外筒４ａと、このステータ外筒４ａ内に配置されたゴム製のステータ内筒４ｂとからなる。ステータ内筒４ｂには、ロータ３の螺旋部３ａの２倍のピッチからなる横断面長円形の雌ねじ孔が螺旋状に形成されている。
そして、ステータシール構造として、吸込口１２から吸入された流体がハウジング１０とステータ４との間に入り込むのを防止するために、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部との間には封止機構１４ａが配置される。その一方、吐出口１３から流体がハウジング１０とステータ４との間に入り込むのを防止するために、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間には封止機構１４ｂが配置される。
そして、ステータシール構造として、吸込口１２から吸入された流体がハウジング１０とステータ４との間に入り込むのを防止するために、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部との間には封止機構１４ａが配置される。その一方、吐出口１３から流体がハウジング１０とステータ４との間に入り込むのを防止するために、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間には封止機構１４ｂが配置される。
ここで、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部との間に設けられる封止機構１４ａは、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部との間を封止するものであり、固定環１５ａを備えている。固定環１５ａは、ステータ４のステータ外筒４ａの吸込側端部の内径と同一の内径を有する環状部材であり、ステータ外筒４ａに対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、ステータ４（ステータ外筒４ａ）の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有している。この固定環１５ａは、１対の回り止めピン１８ａにより軸受ハウジング７に固定され、軸受ハウジング７がハウジング１０の吸込部１０ａ及び本体部１０ｂに固定されているから、結果として固定環１５ａはハウジング１０に固定される。そして、この固定環１５ａには、その弾性力によりステータ４（ステータ外筒４ａ）の摺動シール面と固定環１５の摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５とハウジング１０（吸込部１０ａ）との間を封止する弾性体１６ａが装着されている。固定環１５ａは、セラミックスや超硬合金で製造される。また、ステータ４（ステータ外筒４ａ）の摺動シール面には、セラミックスコーティング１７ａが施されている。
一方、ハウジング１０とステータ４の吐出側との間に設けられる封止機構１４ｂは、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間を封止するものであり、固定環１５ｂを備えている。固定環１５ｂは、ステータ４のステータ外筒４ａの吐出側端部の内径と同一の内径を有する環状部材であり、ステータ外筒４ａに対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、ステータ４（ステータ外筒４ａ）の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有している。この固定環１５ｂは、１対の回り止めピン１８ｂによりシールケース１９に固定される。シールケース１９は、ハウジング１０の吐出部１０ｃ及び本体部１０ｂに固定されているから、結果として固定環１５ｂはハウジング１０に固定される。そして、この固定環１５ｂには、その弾性力によりステータ４（ステータ外筒４ａ）の摺動シール面と固定環１５ｂの摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５ｂとハウジング１０（吐出部１０ｃ）との間を封止する弾性体１６ｂが装着されている。固定環１５ｂは、セラミックスや超硬合金で製造される。また、ステータ４（ステータ外筒４ａ）の摺動シール面には、セラミックスコーティング１７ｂが施されている。
なお、駆動軸２に連結されたロータ３の基端部３ｂとフレーム１１との間には、メカニカルシール３０が設けられている。このメカニカルシール３０は、吸込口１２から流入した圧送流体が基端部３ｂとフレーム１１との間の隙間を通ってフレーム１１内に流入するのを阻止する機能を有する。
メカニカルシール３０は、基端部３ｂの周囲に配設された回転環３１と、回転環３１に対して基端部３ｂの回転軸線方向に対向配置され、フレーム１１に固定された固定環３２とを備えている。基端部３ｂの回転環３１よりも螺旋部３ａ側の周囲には、フランジ部材３４が固定ピン３５により固定さている。フランジ部材３４と回転環３１との間には、回転環３１を固定環３２に向かう方向に付勢し、回転環３１を固定環３２に対して押圧するスプリング３３が配設されている。これにより、回転環１３の摺動シール面と固定環３２の摺動シール面とが周方向に摺動可能に接触し、所定の面圧が確保され、回転環３１と固定環３２との間が封止される。
このように構成された一軸偏心ねじポンプ１において、モータの駆動軸２が回転するとロータ３は基端部３ｂを含めてその回転軸線Ｌ２を中心として回転し、ロータ２の螺旋部２ａが回転軸線Ｌ２に対して偏心運動をする。そして、ロータ２の螺旋部２ａの動きに伴ってステータ４もその回転軸線Ｌ１を中心としてロータ３の回転と同期して従動回転することにより、圧送流体は吸込口１２から吐出口１３へ圧送される。
ここで、吸込口１２から吐出口１３へ圧送される圧送流体のステータ４（ステータ外筒４ａ）とハウジング１０（吸込部１０ａ）との間の流入は、封止機構１４ａにより確実に阻止される。封止機構１４ａが、ステータ４（ステータ外筒４ａ）に対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、ステータ４の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、ハウジング１０に固定された環状の固定環１５ａを備え、固定環１５ａには、その弾性力によりステータ４の摺動シール面と固定環１５ａの摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５ａとハウジング１０との間を封止する弾性体１６ａが装着されているからである。
また、固定環１５ａがセラミックスや超硬合金からなるとともに、ステータ４の摺動シール面にセラミックスコーティング１７ａを施したので、耐摩耗性に優れる摺動材同士でシール部を構成できるため、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部との間の封止機構１４ａの耐摩耗性を高めることができる。これにより、圧送される流体が摩耗性が高い場合であっても、短期間で摩耗してしまう問題が回避でき、長期に安定したシール性能を確保することができる。
一方、吐出口１３からの流体のステータ４（ステータ外筒４ａ）とハウジング１０（吐出部１０ｃ）との間の流入は、封止機構１４ｂにより確実に阻止される。封止機構１４ｂが、ステータ４（ステータ外筒４ａ）に対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、ステータ４の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、ハウジング１０に固定された環状の固定環１５ｂを備え、固定環１５ｂには、その弾性力によりステータ４の摺動シール面と固定環１５ｂの摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５ｂとハウジング１０との間を封止する弾性体１６ｂが装着されているからである。
また、固定環１５ｂがセラミックスや超硬合金からなるとともに、ステータ４の摺動シール面にセラミックスコーティング１７ｂを施したので、耐摩耗性に優れる摺動材同士でシール部を構成できるため、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間の封止機構１４ｂの耐摩耗性を高めることができる。これにより、圧送される流体が摩耗性が高い場合であっても、短期間で摩耗してしまう問題が回避でき、長期に安定したシール性能を確保することができる。
また、固定環１５ａ，１５ｂの摺動シール面と回転体を構成するステータ４の摺動シール面とでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
また、固定環１５ａ，１５ｂの摺動シール面と回転体を構成するステータ４の摺動シール面とでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
次に、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第２実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第２実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面にて図示している。図２において、図１に示すものと同様のものについては同一の符号を付し、その説明は省略する。
図２に示す一軸偏心ねじポンプ１は、図１に示す一軸偏心ねじポンプ１とほぼ同様の構成を有するが、封止機構１４ａ，１４ｂの構成が相違している。
図２に示す一軸偏心ねじポンプ１は、図１に示す一軸偏心ねじポンプ１とほぼ同様の構成を有するが、封止機構１４ａ，１４ｂの構成が相違している。
即ち、図２に示す一軸偏心ねじポンプ１における封止機構１４ａは、図１に示す封止機構１４ａと同様に、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部との間を封止するものであるが、回転環２１ａを備えている点で相違している。回転環２１ａは、環状部材で構成されてステータ４のステータ外筒４ａの吸込側端部の内周面に焼きばめによって取り付けられている。回転環２１ａは、セラミックスや超硬合金からなる。また、封止機構１４ａは、図１に示す封止機構１４ａと同様に、固定環１５ａを備えている。固定環１５ａは、回転環２１ａの内径と同一の内径を有する環状部材であり、回転環２１ａに対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、回転環２１ａの摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有している。この固定環１５ａは、図１に示す固定環１５ａと同様に、１対の回り止めピン１８ａにより軸受ハウジング７に固定され、軸受ハウジング７がハウジング１０の吸込部１０ａ及び本体部１０ｂに固定されているから、結果として固定環１５ａはハウジング１０に固定される。そして、この固定環１５ａには、その弾性力により回転環２１ａの摺動シール面と固定環１５ａの摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５ａとハウジング１０（吸込部１０ａ）との間を封止する弾性体１６ａが装着されている。固定環１５ａは、図１に示す固定環１５ａと同様に、セラミックスや超硬合金で製造される。
一方、図２に示す一軸偏心ねじポンプ１における封止機構１４ｂは、図１に示す封止機構１４ｂと同様に、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間を封止するものであるが、回転環２１ｂを備えている点で相違している。回転環２１ｂは、環状部材で構成されてステータ４のステータ外筒４ａの吐出側端部の内周面に焼きばめによって取り付けられている。回転環２１ｂは、セラミックスや超硬合金からなる。また、封止機構１４ｂは、図１に示す封止機構１４ｂと同様に、固定環１５ｂを備えている。固定環１５ｂは、回転環２１ｂの内径と同一の内径を有する環状部材であり、回転環２１ｂに対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、回転環２１ｂの摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有している。この固定環１５ｂは、図１に示す固定環１５ｂと同様に、１対の回り止めピン１８ｂにより軸受ハウジング７に固定され、軸受ハウジング７がハウジング１０の吸込部１０ａ及び本体部１０ｂに固定されているから、結果として固定環１５ｂはハウジング１０に固定される。そして、この固定環１５ｂには、その弾性力により回転環２１ｂの摺動シール面と固定環１５ｂの摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５ｂとハウジング１０（吐出部１０ｃ）との間を封止する弾性体１６ｂが装着されている。固定環１５ｂは、図１に示す固定環１５ｂと同様に、セラミックスや超硬合金で製造される。
この図２に示す一軸偏心ねじポンプ１におけるステータシール構造によれば、１対の封止機構１４ａ，１４ｂの各々は、ステータ４に取り付けられた環状の回転環２１ａ，２１ｂと、回転環２１ａ，２１ｂに対してロータ３の回転軸線Ｌ２方向に対向配置され、回転環２１ａ，２１ｂの摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、ハウジング１０に固定された固定環１５ａ，１５ｂを備え、固定環１５ａ，１５ｂには、その弾性力により回転環２１ａ，２１ｂの摺動シール面と固定環１５ａ，１５ｂの摺動シール面との面圧を確保するとともに、固定環１５ａ，１５ｂとハウジング１０との間を封止する弾性体１６ａ，１６ｂを装着した。このため、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部及び吐出側端部との間を確実に封止めすることができる。
そして、回転環２１ａ，２１ｂがセラミックスや超硬合金からなるとともに、固定環１５ａ，１５ｂがセラミックスや超硬合金からなるので、図１に示す封止機構１４ａ，１４ｂと同様に、耐摩耗性に優れる摺動材同士でシール部を構成できるため、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部及び吐出側端部との間の１対の封止機構１４ａ，１４ｂの耐摩耗性を高めることができる。これにより、圧送される流体が摩耗性が高い場合であっても、短期間で摩耗してしまう問題が回避でき、長期に安定したシール性能を確保することができる。
また、固定環１５ａ，１５ｂと回転体を構成するステータ４に取り付けられた回転環２１ａ，２１ｂとでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
次に、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第３実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第３実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面にて図示している。図３において、図１及び図２に示すものと同様のものについては同一の符号を付し、その説明は省略する。
次に、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第３実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第３実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面にて図示している。図３において、図１及び図２に示すものと同様のものについては同一の符号を付し、その説明は省略する。
図３に示す一軸偏心ねじポンプ１は、図２に示す一軸偏心ねじポンプ１とほぼ同様の構成を有するが、封止機構１４ａ，１４ｂにおける回転環２１ａ，２１ｂのステータ外筒４ａへの取り付け方が相違している。
即ち、図３に示す封止機構１４ａにおける回転環２１ａは、環状部材で構成されてステータ４のステータ外筒４ａの吸込側端部の内周面に取り付けられる点で、図２に示す回転環２１ａと同様であるが、図２に示す回転環２１ａが当該吸込側端部の内周面に焼きばめられているのに対して、図３に示す回転環２１ａは当該吸込側端部の内周面に１対の回り止めピン２２ａで固定されている。
即ち、図３に示す封止機構１４ａにおける回転環２１ａは、環状部材で構成されてステータ４のステータ外筒４ａの吸込側端部の内周面に取り付けられる点で、図２に示す回転環２１ａと同様であるが、図２に示す回転環２１ａが当該吸込側端部の内周面に焼きばめられているのに対して、図３に示す回転環２１ａは当該吸込側端部の内周面に１対の回り止めピン２２ａで固定されている。
また、図３に示す封止機構１４ｂにおける回転環２１ｂは、環状部材で構成されてステータ４のステータ外筒４ａの吐出側端部の内周面に取り付けられる点で、図２に示す回転環２１ｂと同様であるが、図２に示す回転環２１ｂが当該吐出側端部の内周面に焼きばめられているのに対して、図３に示す回転環２１ｂは当該吐出側端部の内周面に１対の回り止めピン２２ｂで固定されている。
この図３に示す一軸偏心ねじポンプ１におけるステータシール構造によれば、図２に示す封止機構１４ａ，１４ｂと同様に、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部及び吐出側端部との間を確実に封止めすることができる。また、図２に示す封止機構１４ａ，１４ｂと同様に、耐摩耗性に優れる摺動材同士でシール部を構成できるため、ハウジング１０とステータ４の吸込側端部及び吐出側端部との間の１対の封止機構１４ａ，１４ｂの耐摩耗性を高めることができる。これにより、圧送される流体が摩耗性が高い場合であっても、短期間で摩耗してしまう問題が回避でき、長期に安定したシール性能を確保することができる。
また、固定環１５ａ，１５ｂと回転体を構成するステータ４に取り付けられた回転環２１ａ，２１ｂとでシール部を構成するため、リップシールの場合のような窪み部に圧送される流体の停滞が起きるといった問題を解決することができる。
次に、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第４実施形態について図４を参照して説明する。図４は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第４実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面にて図示している。図４において、図１に示すものと同様のものについては同一の符号を付し、その説明は省略する。
図４に示す一軸偏心ねじポンプ１は、図１に示す一軸偏心ねじポンプ１とほぼ同様の構成を有するが、ステータ４の吐出側端部における封止機構１４ｂの構成が相違している。
即ち、図４に示す封止機構１４ｂにおいて、ステータ４のステータ外筒４ａの吐出側端部の内径、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間を封止する封止機構１４ｂの固定環１５ｂの内径、固定環１５ｂに装着された弾性体１６ｂの内径、及びハウジング１０の吐出部１０ｃの内径を同一径として、受圧面を円筒型にしてある。
即ち、図４に示す封止機構１４ｂにおいて、ステータ４のステータ外筒４ａの吐出側端部の内径、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間を封止する封止機構１４ｂの固定環１５ｂの内径、固定環１５ｂに装着された弾性体１６ｂの内径、及びハウジング１０の吐出部１０ｃの内径を同一径として、受圧面を円筒型にしてある。
この図４に示す一軸偏心ねじポンプ１におけるステータシール構造によれば、ステータ４のステータ外筒４ａの吐出側端部の内径、ハウジング１０とステータ４の吐出側端部との間を封止する封止機構１４ｂの固定環１５ｂの内径、固定環１５ｂに装着された弾性体１６ｂの内径、及びハウジング１０の吐出部１０ｃの内径を同一径として、受圧面を円筒型にしたので、ハウジング１０の吐出部１０ｃ側からかかる流体の圧力が固定環１５ｂにスラスト荷重としてそのままかかることが回避される。これにより、吐出部においてデットスペースが無くなりスムーズな流体の流れを形成することができる。
次に、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第５実施形態について図５を参照して説明する。図５は、本発明に係る一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造の第５実施形態の側面図であり、同図では要部を軸線に沿った断面にて図示している。図５において、図２及び図４に示すものと同様のものについては同一の符号を付し、その説明は省略する。
図５に示す一軸偏心ねじポンプ１は、図２に示す一軸偏心ねじポンプ１とほぼ同様の構成を有するが、ステータ４の吐出側端部における封止機構１４ｂの構成が相違している。
即ち、図５に示す封止機構１４ｂを、図４に示した封止機構１４ｂと同様の構成としている。
図５に示す一軸偏心ねじポンプ１は、図２に示す一軸偏心ねじポンプ１とほぼ同様の構成を有するが、ステータ４の吐出側端部における封止機構１４ｂの構成が相違している。
即ち、図５に示す封止機構１４ｂを、図４に示した封止機構１４ｂと同様の構成としている。
よって、この図５に示す一軸偏心ねじポンプ１におけるステータシール構造によれば、図４に示したステータシール構造と同様に、吐出部においてデットスペースが無くなりスムーズな流体の流れを形成することができる。なお、図４、図５に示した封止機構１４ｂの構成は、図３に示す一軸偏心ねじポンプ１におけるステータシール構造に適用することも可能である。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、図１乃至図５に示す一軸偏心ねじポンプ１において、固定環１５ａ，１５ｂはハウジング１０に直接固定してもよい。
また、図２及び図３に示す一軸偏心ねじポンプ１において、回転環２１ａ，２１ｂは、ステータ外筒４ａに取り付けられればよく、ステータ外筒４ａに焼きばめされる場合や回り止めピン２２ａ，２２ｂによって固定される場合に限らない。
例えば、図１乃至図５に示す一軸偏心ねじポンプ１において、固定環１５ａ，１５ｂはハウジング１０に直接固定してもよい。
また、図２及び図３に示す一軸偏心ねじポンプ１において、回転環２１ａ，２１ｂは、ステータ外筒４ａに取り付けられればよく、ステータ外筒４ａに焼きばめされる場合や回り止めピン２２ａ，２２ｂによって固定される場合に限らない。
１ 一軸偏心ねじポンプ
２ 駆動軸
３ ロータ
３ａ 螺旋部
３ｂ 基端部
４ ステータ
４ａ ステータ外筒
４ｂ ステータ内筒
５ 軸受
６ 軸受
７ 軸受ハウジング
８ キー
１０ ハウジング
１０ａ 吸込部
１０ｂ 本体部
１０ｃ 吐出部
１１ フレーム
１２ 吸込口
１３ 吐出口
１４ａ，１４ｂ 封止機構
１５ａ，１５ｂ 固定環
１６ａ，１６ｂ 弾性体
１７ａ，１７ｂ セラミックスコーティング
１８ａ，１８ｂ 回り止めピン
１９ シールケース
２０ 軸受
２１ａ，２１ｂ 回転環
２２ａ，２２ｂ 回り止めピン
３０ メカニカルシール
３１ 回転環
３２ 固定環
３３ スプリング
３４ フランジ部材
３５ 固定ピン
２ 駆動軸
３ ロータ
３ａ 螺旋部
３ｂ 基端部
４ ステータ
４ａ ステータ外筒
４ｂ ステータ内筒
５ 軸受
６ 軸受
７ 軸受ハウジング
８ キー
１０ ハウジング
１０ａ 吸込部
１０ｂ 本体部
１０ｃ 吐出部
１１ フレーム
１２ 吸込口
１３ 吐出口
１４ａ，１４ｂ 封止機構
１５ａ，１５ｂ 固定環
１６ａ，１６ｂ 弾性体
１７ａ，１７ｂ セラミックスコーティング
１８ａ，１８ｂ 回り止めピン
１９ シールケース
２０ 軸受
２１ａ，２１ｂ 回転環
２２ａ，２２ｂ 回り止めピン
３０ メカニカルシール
３１ 回転環
３２ 固定環
３３ スプリング
３４ フランジ部材
３５ 固定ピン
Claims (5)
- 駆動軸に連結された雄ねじ状のロータと、ハウジングに対して軸受を介して回転可能に連結されるとともにその回転軸線が前記ロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備えた一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造であって、前記ハウジングと前記ステータの吸込側端部及び吐出側端部との間を封止する１対の封止機構を備えたステータシール構造において、
前記１対の封止機構の各々は、前記ステータに対して前記ロータの回転軸線方向に対向配置され、前記ステータの摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、前記ハウジングに固定された環状の固定環を備え、
該固定環には、その弾性力により前記ステータの摺動シール面と前記固定環の摺動シール面との面圧を確保するとともに、前記固定環と前記ハウジングとの間を封止する弾性体を装着し、
前記固定環がセラミックスや超硬合金からなるとともに、前記ステータの摺動シール面にセラミックスコーティングを施したことを特徴とする一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造。 - 駆動軸に連結された雄ねじ状のロータと、ハウジングに対して軸受を介して回転可能に連結されるとともにその回転軸線が前記ロータの回転軸線に対して偏心して配置される雌ねじ状の内面を有するステータとを備えた一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造であって、前記ハウジングと前記ステータの吸込側端部及び吐出側端部との間を封止する１対の封止機構を備えたステータシール構造において、
前記１対の封止機構の各々は、前記ステータに取り付けられた環状の回転環と、該回転環に対して前記ロータの回転軸線方向に対向配置され、前記回転環の摺動シール面に対して摺動する摺動シール面を有するとともに、前記ハウジングに固定された固定環を備え、
該固定環には、その弾性力により前記回転環の摺動シール面と前記固定環の摺動シール面との面圧を確保するとともに、前記固定環と前記ハウジングとの間を封止する弾性体を装着し、
前記回転環がセラミックスや超硬合金からなるとともに、前記固定環がセラミックスや超硬合金からなることを特徴とする一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造。 - 前記回転環が、前記ステータに焼きばめされていることを特徴とする請求項２記載の一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造。
- 前記回転環が、前記ステータに回り止めピンにより固定されていることを特徴とする請求項２記載の一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造。
- 前記ステータの吐出側端部の内径、前記１対の封止機構のうち前記ハウジングと前記ステータの吐出側端部との間を封止する封止機構の前記固定環の内径、該固定環に装着された弾性体の内径、及び前記ハウジングの吐出部の内径を同一径として、受圧面を円筒型にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の一軸偏心ねじポンプにおけるステータシール構造。
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