しかし、図12に示す従来のオルダム型偏心継手5では、同図の左右両側に引っ張られる力が掛かると、その引っ張り力を、係合溝13aの内面が係合突条12aの外面を挟み込む力によって保持することとなるので、或る程度の引っ張り力を許容できるが、比較的大きい引っ張り力を許容できるようにすることは困難である。なぜなら、引っ張り力を大きくするために偏心継手5を大きくすると、このポンプ装置1全体の嵩も大きくなるし、強度の大きい材料を使用すると、高価となるし重量が大きくなることがあるからである。
なお、この偏心継手5に対して引っ張り力や圧縮力が働くのは、例えばロータ3を正転方向及び逆転方向に回転させた場合に起こる。そして、ロータ3を正転方向に回転させること以外に、逆転方向に回転させる場合として、例えば液体を逆流させて洗浄する運転をする場合、及び液体の移送方向を変更する場合等がある。
そして、図12に示す従来のオルダム型偏心継手5では、膨大部12bを有する係合突条12a、及びこの係合突条12aが係合する係合溝13aの形状が複雑であるので、これらを精度よく加工することが困難であり、その結果、製造コストが嵩み、納期が長く掛かる。
また、オルダム型偏心継手5の寿命を長くするためには、材料の強度を大きくすること、及び摺動部分を適切な寸法精度に仕上げることが必要とされる。しかし、上記のように、係合突条12a及び係合溝13aを適切な精度で加工することが困難であるため、これら両方の要求を満たすことは困難であり、その結果、比較的短い寿命となってしまう。
更に、このポンプ装置1を使用して腐食性を有する液体や、潤滑性の低い液体を移送する場合、この偏心継手5をそれらに対応できる材料で形成したり、摺動部の表面をそれらに対応できるように加工や処理を施す必要があるが、偏心継手5をそのような材料で形成したり、加工や処理を施すと、切削等の加工性が悪くなったり、処理によっては変形、割れが生じたりする場合がある。しかも、上記のように、係合突条12a及び係合溝13aを適切な精度で加工することが困難であることによって、これらの要求を満たすことは極めて困難であり、その結果、腐食性を有する液体や、潤滑性の低い液体を移送する場合、この偏心継手5を使用できないことがある。
そして、このオルダム型偏心継手5では、係合突条12aが係合溝13aに嵌合する構成であるので、例えばロータ3の中心軸と、駆動軸6の中心軸とが互いに平面交差したり立体交差する状態でこれらロータ3及び駆動軸6が回転すると、係合突条12aの外面が係合溝13aの内面に片当たりする状態で摺動して、それぞれの外面及び内面に偏磨耗が生じる可能性がある。このように偏磨耗が生じると、この偏心継手5の寿命が短くなる。なお、このような片当たりを防止するために、図12に示す係合突条12aの基端部と、係合溝13aの開口縁との隙間を大きくすることが考えられるが、このようにすると、係合突条12aの強度が低下するので、片当たりを防止するにも或る一定の限界がある。
また、このオルダム型偏心継手5が回転すると、係合突条12aが係合溝13aに沿って往復摺動して、この摺動によって係合突条12aの外面、及び係合溝13aの内面の両方が磨耗する。このように、係合突条12a及び係合溝13aの両方が磨耗して使用できなくなると、この係合突条12a(従動側部12及び駆動側部14)が設けられているロータ3及び駆動軸6、並びに係合溝13aが設けられている中間部13を交換する必要がある。よって、消耗部品のコストが嵩むこととなる。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、嵩及び重量を小さくすることができ、しかも比較的大きな圧縮力及び引っ張り力を許容できるようにすることができる偏心継手を備えるポンプ装置を提供することを目的としている。
本発明に係るポンプ装置は、
回転駆動される駆動側部と、従動側の従動側部と、前記駆動側部と前記従動側部とを連結し、前記駆動側部の回転を前記従動側部に伝達するための中間部とを備える偏心継手と、
この偏心継手によって伝達される動力によって回転駆動される一軸偏心ねじポンプとを備え、
前記一軸偏心ねじポンプは、前記従動側部に結合する雄ねじ型ロータと、この雄ねじ型ロータが嵌挿する雌ねじ型ステータとを有し、
前記雌ねじ型ステータは、合成樹脂製であって、当該ステータの外周面が開放され、前記偏心継手が配置されている側と反対側の端部がケーシングに固定された片持ち構造で設けられ、
前記偏心継手の前記駆動側部と前記中間部との第1連結構造、及び前記従動側部と前記中間部との第2連結構造は、互いに連結されるいずれか一方に設けた連結孔部と、互いに連結される他方に設けられ前記連結孔部に対して軸方向に摺動自在に挿通する連結軸部とを有し、前記第1連結構造の連結軸部と、前記第2連結構造の連結軸部とが互いに立体交差していることを特徴とするものである。
この発明に係るポンプ装置によると、第1及び第2連結構造のそれぞれの連結軸部は、連結孔部に対して相対的に軸方向に摺動自在であること、及び第1連結構造の連結軸部と、第2連結構造の連結軸部とが互いに立体交差していることによって、駆動側部の回動の中心と、従動側部の回動の中心とが食い違って偏心している場合でも、駆動側部の回転を、中間部を介して従動側部に伝達することができる。そして、第1及び第2のそれぞれの連結構造は、連結軸部が連結孔部に挿通する構成であるので、これらの連結構造に対して引っ張り力及び圧縮力が働いたときは、これらの力を連結軸部の外周面と連結孔部の内周面とが互いに押し付け合う力として受けることができる。従って、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容できるようにすることができる。
なお、偏心継手に対して比較的大きな引っ張り力及び圧縮力が働く場合として、例えばこの偏心継手を、ポンプ装置のロータと回転駆動軸とを連結する継手として使用するときに、正転及び逆転するロータに対して両方向にスラスト荷重が働く場合がある。また、この偏心継手を軸継手として使用するときに、その連結された軸に対して両方向にスラスト荷重が働く場合もある。
そして、このポンプ装置によると、従動側部が駆動側部に駆動されて正転又は逆転すると、一軸偏心ねじポンプのロータが正転又は逆転して、流体を一方又は他方の開口部から吸込んで、他方又は一方の開口部から吐出することができる。また、ロータが回転すると、ロータの従動側部と結合する端部は、自転しながら雌ねじ型ステータの中心軸線の周りを公転移動するが、上述したように、このロータと結合する従動側部は、ロータの端部の公転移動に伴って自転しながら公転移動することができる構成であるので、駆動側部からの回転力をロータに伝達することができる。
また、雌ねじ型ステータが片持ち支持されているので、ステータの自由端側部がロータの回転によって、片持ちによる撓み方向を主とした変形が可能であり、よって、従動側部の中心と、駆動側部の中心との偏心量を更に小さく抑えることができる。その結果、ロータを極めて滑らかに回転させることができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記第1連結構造の連結軸部と、前記第2連結構造の連結軸部とが互いに略直交するものである。
この発明に係るポンプ装置によると、第1連結構造の連結軸部と、第2連結構造の連結軸部とが互いに略直交しているので、回転中における中間部の移動量の変動を小さくすることができるし、摺動距離を短くすることができる。これによって、駆動側部の回転を、安定して従動側部に伝達することができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記第1及び第2連結構造の前記連結軸部は、両方又はいずれか一方がその軸心を中心に連結孔部に対して揺動自在に挿通するものである。
この発明に係るポンプ装置によると、駆動側部の中心軸と、従動側部の中心軸とが互いに平面交差又は立体交差する状態で、これら駆動側部及び従動側部が回転したときに、第1及び第2連結構造のそれぞれの連結軸部は、その軸心を中心に連結孔部に対して揺動することができる。よって、駆動側部の中心軸と、従動側部の中心軸とが互いに立体交差等する状態で回転しても、連結軸部の外面が連結孔部の内面に片当たりすることが少なく、それぞれの外面及び内面に偏磨耗が生じることを防止できる。このように偏磨耗を防止できるので、比較的寿命の長い偏心継手を提供できる。
この発明に係るポンプ装置において、前記連結軸部及び前記連結孔部の互いに接触するそれぞれの部分の形状を略短円筒形としたものである。
この発明に係るポンプ装置によると、連結軸部及び連結孔部の互いに接触するそれぞれの部分の形状を略短円筒形としたので、連結軸部及び連結孔部を、精度よく簡単に形成することができる。これによって、互いに接触する連結軸部の外周面、又は連結孔部の内周面に対して表面硬化等の処理を施した場合でも、その処理を施した表面を精度よく形成することが容易となる。そして、例えばこの接触部分にスリーブを装着して使用する場合、スリーブの形状を略短円筒形とすることができ、この略短円筒形のスリーブは、比較的簡単に製造できるので、例えば加工が比較的困難な耐摩耗性材料又は耐食性材料等を使用して製造することも比較的簡単に行うことができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記連結軸部及び前記連結孔部の互いに接触する部分のうち、いずれか一方、又は両方に耐摩耗性材料又は耐食性材料で形成したスリーブを設けたものである。
この発明に係るポンプ装置によると、連結軸部及び連結孔部の互いに接触する摺動部分のうち、いずれか一方に耐摩耗性材料又は耐食性材料で形成したスリーブを設けることによって、このスリーブが設けられる側の部材であって、その摺動部分の磨耗又は腐食を低減又は防止することができる。そして、スリーブが設けられない側の部材を消耗部品として特定することができ、この消耗部品として使用される部材を小型にすることによって、消耗部品のコストを低減することができる。特に、連結軸部を消耗部品として特定すると、消耗部品のコストを大幅に低減することができる。また、連結軸部及び連結孔部の両方にスリーブを設けることによって、いずれの側の摺動部分の磨耗又は腐食を低減又は防止することができる。そして、一方のスリーブが他方のスリーブよりも耐磨耗性が優れているとすることによって、他方のスリーブを消耗部品として特定できる。
この発明に係るポンプ装置において、前記連結軸部及び前記連結孔部の互いに接触する部分のうち、いずれか一方に合成樹脂製のスリーブを設けたものである。
この発明に係るポンプ装置によると、連結軸部及び連結孔部の互いに接触する部分のうち、いずれか一方に合成樹脂製のスリーブを設けることによって、この接触部分における両者の摺動を滑らかに行わせることができる。そして、この摺動によってこの合成樹脂製のスリーブが磨耗するようにすると、合成樹脂製のスリーブを消耗部品として特定することができ、消耗部品のコストを低減することができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記中間部を合成樹脂で形成したものである。
この発明に係るポンプ装置によると、中間部を合成樹脂製としているので、中間部を比較的簡単に製造することができるし、偏心継手の軽量化を図ることができる。そして、比較的強度の小さい中間部を消耗部品として特定することができ、消耗部品のコストを低減することができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記中間部に前記連結孔部、及び前記連結孔部と同等の予備連結孔部を設けたものである。
この発明に係るポンプ装置の予備連結孔部は、他の連結孔部が例えば磨耗によって使用できなくなったときに使用することによって、この予備連結孔部が設けられている中間部を継続して使用できるようにすることができる。これによって、この予備連結孔部が設けられている中間部の長寿命化、及び省資源化を図ることができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記連結軸部は、いずれか一方又は両方の端部と中央側部とで外側に開口する開口部を有し、これらの開口部が連通孔を介して互いに連通するものである。
この発明に係るポンプ装置によると、連結軸部は、この偏心継手の回転の半径方向に延びているので、偏心継手の回転によって連結軸部が回転すると、連通孔内の流体を、遠心力によって連結軸部の端部に形成された開口部から強制的に流出させることができる。そして、流体を、連結軸部の中央側部に形成された開口部から連通孔内に流入させることができる。これによって、連結軸部は、この偏心継手が浸漬される液体を撹拌する機能を発揮することができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記中間部を略短円筒形部材で形成したものである。
この発明に係るポンプ装置によると、中間部を略短円筒形部材とすることによって、中間部を軽量にすることができ、比較的簡単に精度よく製造することができる。
この発明に係るポンプ装置において、前記雄ねじ型ロータは、金属製であり、前記雌ねじ型ステータは、前記雄ねじ型ロータとの接触圧によって外周面が突出変形可能なように当該外周面が開放されているものである。
この発明に係るポンプ装置によると、ロータが回転すると、ロータの端部と結合する従動側部は、自転しながら雌ねじ型ステータの中心軸線の周りを公転移動するが、この際、雌ねじ型ステータは、ロータとの接触圧によって外周面が突出変形することができるので、従動側部の中心と、駆動側部の中心との偏心量を小さく抑えることができる。これによって、駆動側部の回転を、従動側部を介してロータに滑らかに伝達することができ、その結果、ロータを滑らかに回転させることができる。
本発明に係るポンプ装置が備える偏心継手によると、第1及び第2のそれぞれの連結構造は、連結軸部が連結孔部に挿通する構成であり、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容できるので、この偏心継手を比較的小さくしたり、強度の小さい材料を使用して形成しても、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を確保できるようにすることができる。よって、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容でき、しかも軽量な偏心継手を提供することができる。
そして、第1及び第2のそれぞれの連結構造は、連結軸部が連結孔部に挿通する簡単な構成であるので、容易に精度よく加工することができ、これによって製造コストを低く抑えることができ、短い納期で製造することができる。
また、本発明のポンプ装置が備える偏心継手によると、容易に精度よく加工できるので、強度の大きい材料を使用すること、及び摺動部分を適切な寸法精度に仕上げることの条件を従来よりも簡単に達成することができる。よって、低コストで、比較的長寿命の偏心継手を提供することができる。
更に、この偏心継手を、腐食性を有する流体や、潤滑性の低い流体が接触する用途に使用する場合、この偏心継手をそれらに対応できる材料で形成したり、摺動部の表面をそれらに対応できるように加工や処理を施す必要があるが、この偏心継手は、精度よく加工することが容易であるので、そのような加工が困難な耐腐食性材料や自己潤滑性を有する材料(合成樹脂材料を含む)で形成したり、適切な処理を施すことができる。その結果、腐食性を有する流体や、潤滑性の低い流体を移送する場合にも、この偏心継手を使用できる。
そして、本発明に係るポンプ装置によると、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容できる偏心継手を備えているので、ロータを正転及び逆転の両方向に回転駆動させる用途、つまりロータに両方向のスラスト荷重が掛かる用途に使用することができる。また、ロータを所望の方向に回転させて使用することもできるので、例えばポンプ装置を設置する場合に、予めロータの回転方向を決めておく必要がなく、設計の自由度を大きくすることができる。
以下、本発明に係る偏心継手を備えるポンプ装置の第1実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。この実施形態の偏心継手16は、図1に示すように、駆動部17によって回転駆動される駆動軸18の中心と、一軸偏心ねじポンプ19のロータ20の中心とが食い違って偏心している場合でも、駆動軸18の回転をロータ20に伝達することができるものである。この偏心継手16を備えるポンプ装置21は、一軸偏心ねじポンプ19、偏心継手16、マグネット型連結部22、及び駆動部17を備えている。
一軸偏心ねじポンプ19は、回転容積型ポンプであり、図1に示すように、ステータ23とロータ20とを備えている。ステータ23は、雌ねじ形状の内孔23aを有する筒形に形成され、この内孔23aの縦断面形状が長円であり、例えば合成ゴムや合成樹脂で形成されている。ステータ23は、図1に示すように、左側先端部にエンドスタッド24が装着され、右側後端部にケーシング25が装着されている。このエンドスタッド24に形成されている第1開口部26を例えば吐出口及び吸込み口として使用することができ、ケーシング25に形成されている第2開口部27を例えば吸込み口及び吐出口として使用することができる。
ロータ20は、図1に示すように、雄ねじ形状に形成され、縦断面形状が略真円であり、螺旋形状のピッチは、ステータ23のピッチの約1/2に設定されている。ロータ20は、例えばステンレス等の金属製であり、ステータ23の内孔23aに回動自在に嵌挿されている。そして、ロータ20の後端部は、偏心継手16を構成する従動側部28と結合している。
このロータ20が回転するときは、ロータ20の後端部と結合する従動側部28が、自転しながらステータ23の中心軸線(駆動側部30の中心軸線と一致している。)29の周りを公転移動する。このように、ロータ20の後端部と結合する従動側部28が自転しながらステータ23の中心軸線29の周りを公転移動するのは、ステータ23の内孔23aが雌ねじ形状に形成され、ロータ20が雄ねじ形状に形成されていることに基づくものである。なお、ロータ20が回転するときは、ロータ20の長さ方向の各部分がロータ20の中心軸線と直交する半径方向、つまり、ステータ23に形成されている内孔23aの長円の長さ方向に沿って往復移動する。
偏心継手16は、図1及び図2に示すように、駆動軸18の回転をロータ20に伝達するためのものであり、従動側部28、駆動側部30、及び中間部31を備えている。図2(a)は、偏心継手16を模式的に表した分解斜視図、図2(b)は、偏心継手16を模式的に表した斜視図である。
従動側部28は、図1及び図2に示すように、従動側本体32と、連結軸部33とを備えている。従動側本体32は、略短円柱形に形成され、ロータ20の後端部と結合している。そして、従動側本体32には、その中心軸と直交する結合孔32aが形成され、この結合孔32aに連結軸部33が挿通されて固着されている。連結軸部33は、所定長さの短円柱形であり、両端部が従動側本体32の側面から互いに略等しい長さで突出している。
駆動側部30は、図1及び図2に示すように、従動側部28と同等のものであり、駆動側本体34と、連結軸部33とを備えている。駆動側本体34は、略短円柱形に形成され、駆動軸18の先端部と結合している。そして、駆動側本体34には、従動側本体32と同様に、連結軸部33が挿通されて固着されている。連結軸部33は、所定長さの短円柱形であり、両端部が駆動側本体34の側面から互いに略等しい長さで突出している。
中間部31は、図1及び図2に示すように、略短円筒形に形成され、その内径は、従動側本体32及び駆動側本体34の外径よりも大きい寸法である。中間部31は、その一方の開口端部の互いに対向する位置に2つの連結孔部35、35が設けられている。この2つの連結孔部35、35には、従動側部28に設けられている連結軸部33の両方の各端部が挿通している。この連結軸部33は、図2(b)に示すように、その軸方向に連結孔部35、35に対して摺動自在であって、図3に示すように、その軸心を中心に連結孔部35、35に対して揺動自在である。
そして、中間部31は、図1及び図2に示すように、その他方の開口端部にも、連結孔部35、35が互いに対向する位置に設けられている。この2つの連結孔部35、35には、駆動側部30に設けられている連結軸部33の両方の各端部が挿通している。この連結軸部33は、図2(b)に示すように、その軸方向に連結孔部35、35に対して摺動自在であって、その軸心を中心に連結孔部35、35に対して揺動自在である。ただし、それぞれの連結孔部(35、35)、(35、35)に挿通する2つの連結軸部33、33は、互いに略直交するように各連結孔部35、・・・が設けられている。
また、それぞれの連結軸部33、33は、図4(a)、(b)に示すように、両端部が中央部よりも細く形成され、各端部にスリーブ36、36が装着されている。つまり、このスリーブ36は、その外周面が連結孔部35に対して軸方向に摺動自在であり、軸心を中心に揺動自在に形成されている。スリーブ36は、連結軸部33の端部に接着剤37で接着されて取り付けられている。そして、この接着剤37が溶出しないように、接着剤37が塗布された部分の両側を2つの環状シール38、38で密封している。各環状シール38は、連結軸部33の端部の外周面に形成されている各環状溝39に装着されている。
この駆動側部30と中間部31とを連結する連結孔部35、35、及びこの連結孔部35、35に挿通する連結軸部33が第1連結構造40である。そして、従動側部28と中間部31とを連結する連結孔部35、35、及びこの連結孔部35、35に挿通する連結軸部33が第2連結構造41である。
なお、従動側本体32及び駆動側本体34の材質は、例えばステンレス鋼、チタン、チタン合金等の金属であり、連結軸部33の材質は、例えば金属である。そして、スリーブ36の材質は、例えば耐摩耗性又は耐食性を有するものであり、セラミックス等である。また、中間部31の材質は、例えばポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の合成樹脂である。
マグネット型連結部22は、図1に示すように、駆動部17の出力軸17aの回転を駆動軸18に伝達するためのものであり、従動側マグネット部42と、駆動側マグネット部43とを備えている。従動側マグネット部42は、短円筒状体であり、駆動軸18の後端部にねじ止めされている。この駆動軸18は、内側軸受44を介して回動自在にベアリングハウジング45に保持されている。そして、従動側マグネット部42の内周面とベアリングハウジング45の外周面との間に外側軸受46が介在している。また、この従動側マグネット部42は、パーティションキャン47及びベアリングハウジング45によって形成されている空間内に収容されている。これらパーティションキャン47及びベアリングハウジング45は、カップリングハウジング48及びケーシング25に取り付けられている。
更に、パーティションキャン47の外側に駆動側マグネット部43が配置されている。駆動側マグネット部43は、短円筒状体であって、出力軸17aが結合しており、この出力軸17aは、駆動部17によって回転駆動される。駆動部17は、例えば減速機付き電気モータである。そして、これら出力軸17a、駆動軸18、及びステータ23は、それぞれの中心軸が一致するように設けられており、中心軸線29上にある。
図1に示すマグネット型連結部22は、磁極間の吸引力及び反発力を利用して、駆動側マグネット部43の回転を従動側マグネット部42に伝達することができるものである。
上記のように構成された図1に示すポンプ装置21によれば、駆動部17が正転方向又は逆転方向に回転駆動すると、この駆動部17の回転が、出力軸17a、駆動軸18、及び偏心継手16を介して一軸偏心ねじポンプ19のロータ20に伝達されて、このロータ20を正転方向又は逆転方向に回転させることができる。そして、ロータ20が正転又は逆転すると、第2開口部27又は第1開口部26から流体(例えば液体)を吸い込んで、この吸い込んだ流体を第1開口部26又は第2開口部27から吐出することができる。
この際、ロータ20は、自転しながらステータ23の中心軸線の周りを公転移動する。このように、ロータ20が自転しながらステータ23の中心軸線の周りを公転移動するのは、ステータ23の内孔23aが雌ねじ形状に形成され、ロータ20が雄ねじ形状に形成されていることに基づくものである。そして、このロータ20の公転移動は、偏心継手16によって許容することができるので、駆動軸18の回転がロータ20に確実に伝達される。
このように、偏心継手16によって、駆動軸18の回転を公転移動するロータ20に伝達することができるのは、図2(a)、(b)に示すように、第1及び第2連結構造40、41のそれぞれの連結軸部33、33は、連結孔部(35、35)、(35、35)に対して相対的に軸方向に摺動自在であること、及び第1連結構造40の連結軸部33と、第2連結構造41の連結軸部33とが互いに立体交差しているからであり、これによって、駆動側部30の回動の中心と、従動側部28の回動の中心とが食い違って偏心している場合でも、駆動側部30の回転を、中間部31を介して従動側部28に伝達することができる。
そして、第1及び第2のそれぞれの連結構造40、41は、図1及び図2に示すように、連結軸部33が連結孔部35、35に挿通する構成であるので、これらの連結構造40、41に対して引っ張り力及び圧縮力が働いたときは、これらの力を連結軸部33、33の外周面と連結孔部35、・・・の内周面とが互いに押し付け合う力として受けることができる。従って、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容できるようにすることができる。
なお、偏心継手16に対して比較的大きな引っ張り力及び圧縮力が働く場合として、例えばロータ20が正転及び逆転するときに、このロータ20に対して両方向にスラスト荷重が働く場合である。
また、図1及び図2に示す偏心継手16によると、第1及び第2のそれぞれの連結構造40、41は、連結軸部33が連結孔部35、35に挿通する構成であり、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容できるので、この偏心継手16を比較的小さくしたり、強度の小さい材料を使用して形成しても、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を確保できるようにすることができる。よって、比較的大きな引っ張り力及び圧縮力を許容でき、しかも軽量な偏心継手16を提供することができる。
そして、第1及び第2のそれぞれの連結構造40、41は、連結軸部33が連結孔部35、35に挿通する簡単な構成であるので、容易に精度よく加工することができ、これによっても製造コストを低く抑えることができ、短い納期で製造することができる。
また、この偏心継手16によると、容易に精度よく加工できるので、強度の大きい材料を使用すること、及び摺動部分を適切な寸法精度に仕上げることの条件を従来よりも簡単に達成することができる。よって、低コストで、比較的長寿命の偏心継手16を提供することができる。
更に、この偏心継手16を、腐食性を有する流体や、潤滑性の低い流体が接触する用途に使用する場合、この偏心継手16をそれらに対応できる材料で形成したり、摺動部の表面をそれらに対応できるように加工や処理を施す必要があるが、この偏心継手16は、精度よく加工することが容易であるので、そのような加工が困難な耐腐食性材料や無給油材料で形成したり、適切な処理を施すことができる。その結果、腐食性を有する流体や、潤滑性の低い流体を移送する場合にも、この偏心継手16を使用できる。
そして、このポンプ装置21によると、ロータ20を所望の正転方向及び逆転方向に回転させて使用することができるので、ロータ20を逆転方向に回転させることによって、例えばポンプ装置21内を効果的に洗浄することができる。そして、逆転運転することによって、流体の移送方向を変更することができる。更に、ポンプ装置21を設置する場合に、予めロータ20の回転方向を決めておく必要がないので、設計の自由度を大きくすることができる。
また、図2(a)、(b)に示すように、この偏心継手16によると、第1連結構造40の連結軸部33と、第2連結構造41の連結軸部33とが互いに直交又は略直交しているので、回転中における中間部31の移動量の変動を小さくすることができる。これによって、駆動側部30の回転を、安定して従動側部28に伝達することができる。
更に、図3に示すように、この偏心継手16によると、駆動側部30の中心軸29と、従動側部28の中心軸49とが互いに平面又は立体交差(交差角度θ)する状態で、これら駆動側部30及び従動側部28が回転したときに、第1及び第2連結構造40、41のそれぞれの連結軸部33、33は、その軸心を中心に連結孔部35に対して揺動することができる。よって、駆動側部30の中心軸29と、従動側部28の中心軸49とが互いに交差する状態で回転しても、連結軸部33、33の外面が連結孔部35、・・・の内面に片当たりすることが少なく、それぞれの外面及び内面に偏磨耗が生じることを防止できる。このように偏磨耗を防止できるので、比較的寿命の長い偏心継手16を提供できる。
そして、図2及び図4に示すように、この偏心継手16によると、連結軸部33及び連結孔部35の互いに接触するそれぞれの外周面及び内周面の形状を略短円筒形としたので、連結軸部33及び連結孔部35を、精度よく簡単に形成することができる。そして、例えばこの接触部分にスリーブ36を装着して使用する場合、スリーブ36の形状を略短円筒形とすることができ、この略短円筒形のスリーブ36は、比較的簡単に製造できるので、例えば加工が比較的困難な耐摩耗性材料又は耐食性材料等を使用して製造することも比較的簡単に行うことができる。
また、図4(a)、(b)に示すように、この偏心継手16によると、連結軸部33及び連結孔部35の互いに接触する摺動部分のうち、各連結軸部33の両方の各端部に耐摩耗性材料又は耐食性材料で形成したスリーブ36を設けることによって、このスリーブ36が設けられる側の部材であって、その摺動部分の磨耗又は腐食を低減又は防止することができる。これによって、このスリーブ36が設けられる側の連結軸部33の寿命を延すことができる。そして、スリーブ36が設けられない側の中間部31を消耗部品として特定することができ、この消耗部品として使用される中間部31を小型にすることによって、消耗部品のコストを低減することができる。
更に、図1及び図2に示す偏心継手16によると、中間部31を合成樹脂製としているので、中間部31を比較的簡単に製造することができるし、偏心継手16の軽量化を図ることができる。そして、比較的強度の小さい中間部31を消耗部品として特定することができ、消耗部品のコストを低減することができる。
そして、図2(a)、(b)に示すように、中間部31を短円筒形部材とすることによって、中間部31を軽量にすることができ、比較的簡単に精度よく製造することができる。
次に、図5(a)、(b)の模式図を参照して、本発明に係る偏心継手を備えるポンプ装置の第2実施形態を説明する。この第2実施形態と第1実施形態とが相違するところは、第1実施形態の偏心継手16は、図2(a)、(b)に示すように、駆動側本体34及び従動側本体32のそれぞれに連結軸部33、33を設け、中間部31に対して、それぞれの連結軸部33、33が挿通される連結孔部35、・・・を設けているのに対して、第2実施形態の偏心継手50は、図5(a)、(b)に示すように、駆動側本体34及び従動側本体32のそれぞれに連結孔部35、35を設け、中間部31に対して、それぞれの連結孔部35に挿通される連結軸部33、33を固定して設けているところである。
なお、図5(a)、(b)には示していないが、2本の各連結軸部33、33の中央部には、図4(a)、(b)に示すスリーブ36及び環状シール38と同等のものが1組ずつ装着されている。そして、それぞれのスリーブ36に対して、従動側及び駆動側本体32、34のそれぞれに形成されている連結孔部35、35が摺動及び揺動自在に装着されている。
そして、図には示さないが、第2実施形態のポンプ装置は、第1実施形態の偏心継手16に代えて、第2実施形態の偏心継手50を備えるものである。これ以外は、第1実施形態の偏心継手16及びポンプ装置21と同等であるので、それらの詳細な説明を省略する。
次に、図6(a)、(b)の模式図、及び図7を参照して、本発明に係る偏心継手を備えるポンプ装置の第3実施形態を説明する。この第3実施形態と第1実施形態とが相違するところは、第1実施形態の偏心継手16は、図2(a)、(b)に示すように、中間部31には、従動側及び駆動側のそれぞれの連結軸部33、33が挿通される合計4つの連結孔部35、・・・が設けられているのに対して、第3実施形態の偏心継手51は、図6(a)、(b)に示すように、中間部31には、図2(a)、(b)に示す4つの連結孔部35、・・・が設けられ、更に、これと同等の予備連結孔部52がこの中間部31の両方の開口端部に2つずつ合計4つ設けられているところである。
この図6(a)、(b)に示す第3実施形態に係る偏心継手51の予備連結孔部52、・・・は、他の連結孔部35、・・・が例えば磨耗によって使用できなくなったときに使用することによって、この予備連結孔部52、・・・が設けられている中間部31を継続して使用できるようにすることができる。これによって、この予備連結孔部52、・・・が設けられている中間部31の長寿命化、及び省資源化を図ることができる。
なお、図6(a)に示すように、それぞれの連結軸部33、33を、従動側本体32及び駆動側本体34に形成されている結合孔32a、32aに対して着脱自在に取り付けることができるように、各結合孔32aに装着された連結軸部33をセットボルト53で固定するようになっている。このセットボルト53は、各連結孔部35及び予備連結孔部52から挿入することができ、従動側本体32及び駆動側本体34に形成されている雌ねじ部54に螺合させることができる。また、各連結軸部33には、セットボルト53の先端部が係合される凹部33aが形成されている。また、図6(a)、(b)に示さないが、各連結軸部33の両端部には、第1実施形態と同様に、スリーブ36が装着されている。
そして、図7に示すように、第3実施形態のポンプ装置55は、第1実施形態の偏心継手16に代えて、第3実施形態の偏心継手51を備えるものである。これ以外は、第1実施形態の偏心継手16及びポンプ装置21と同等であるので、それらの詳細な説明を省略する。
次に、図8の模式図を参照して、本発明に係る偏心継手を備えるポンプ装置の第4実施形態を説明する。この第4実施形態と第3実施形態とが相違するところは、図6(a)、(b)に示す第3実施形態の偏心継手51は、図には示していないが、従動側及び駆動側のそれぞれの連結軸部33、33にスリーブ36、・・・を設け、連結軸部33を耐久部品とし、中間部31を消耗部品としたのに対して、第4実施形態の偏心継手56は、図8に示すように、中間部31に設けられている8つのそれぞれの連結孔部35及び予備連結孔部52にスリーブ57、・・・を設け、中間部31を耐久部品とし、各連結軸部33からスリーブ36を除去して、各連結軸部33、・・・を消耗部品としたところである。この中間部31に設けたそれぞれのスリーブ57の内周面は、連結軸部33の両端部の各外周面と摺動及び揺動自在に装着されている。
このように、中間部31にスリーブ57、・・・を設け、連結軸部33を消耗部品として特定すると、消耗部品のコストを大幅に低減することができる。
なお、図8には示していないが、8つの各連結孔部35の内周面には、図4(a)、(b)に示すスリーブ36及び環状シール38を孔用に適用したものを1組ずつ装着してもよいし、環状シール38を省略してもよい。そして、中間部31を金属製とし、各連結軸部33を合成樹脂製としてもよい。また、予備連結孔部52を省略してもよい。
そして、図には示さないが、第4実施形態のポンプ装置は、第3実施形態の偏心継手51に代えて、第4実施形態の偏心継手56を備えるものである。これ以外は、第3実施形態の偏心継手51及びポンプ装置55と同等であるので、それらの詳細な説明を省略する。
次に、図9の模式図を参照して、本発明に係る偏心継手を備えるポンプ装置の第5実施形態を説明する。この第5実施形態と第3実施形態とが相違するところは、図6(a)、(b)に示す第3実施形態の偏心継手51は、従動側及び駆動側のそれぞれの連結軸部33、33に連通孔59を設けていないのに対して、第5実施形態の偏心継手58は、図9に示すように、従動側及び駆動側のそれぞれの連結軸部33、33に連通孔59を設けているところである。
図9に示すように、第5実施形態の偏心継手58が備えている駆動側の連結軸部33は、両方の各端面と中央側部とで外側に開口する開口部59a、59a、59bを有し、これら3つの開口部59a、59a、59bが連通孔59を介して互いに連通する構成である。そして、連結軸部33の中央側部の開口部59bが外側に開口するように、駆動側本体34にもその中央側部の開口部59bと対応する位置に開口部34aが設けられている。また、従動側の連結軸部33に設けられている連通孔59及び3つの各開口部59a、59a、59bは、駆動側の連結軸部33に設けられている連通孔59及び3つの各開口部59a、59a、59bと同等のものであるので、その説明を省略する。
図9に示す第5実施形態に係る偏心継手58によると、各連結軸部33、33は、この偏心継手58の回転の半径方向に延びているので、偏心継手58の回転によって各連結軸部33、33が回転すると、それぞれの連通孔59、59内の流体を、遠心力によって連結軸部33、33の各端面に形成された開口部59a、・・・から強制的に流出させることができる。そして、流体を、各連結軸部33の中央側部に形成された開口部59bから連通孔59内に流入させることができる。これによって、この偏心継手58を備えるポンプ装置によると、例えば沈降性スラリーを含む液体を移送する場合、この液体を撹拌しながら移送することができるので、スラリーが一定の割合で含まれるように混合しながら液体を移送することができる。これにより、ポンプ内にスラリーが堆積するのを防止でき、ポンプの回転阻害要因を取り除くことができる。
なお、図9に示すように、第5実施形態の偏心継手58では、従動側及び駆動側のそれぞれの連結軸部33、33に対して連通孔59、59を設けたが、いずれか一方の連結軸部33に対して連通孔59を設けてもよい。そして、連結軸部33の両端面に開口部59a、59aを設けたが、一方の端面に開口部59aを設けてもよい。
そして、図には示さないが、第5実施形態のポンプ装置は、第3実施形態の偏心継手51に代えて、第5実施形態の偏心継手58を備えるものである。これ以外は、第3実施形態の偏心継手51及びポンプ装置55と同等であるので、それらの詳細な説明を省略する。
ただし、上記各実施形態では、図2等に示すように、従動側の連結軸部33と、駆動側の連結軸部33とが互いに直角又は略直角に立体交差する構成としたが、これに代えて、この両方の連結軸部33、33が互いに直角又は略直角以外の角度で立体交差する構成としてもよい。
そして、上記各実施形態では、図3に示すように、従動側及び駆動側のそれぞれの連結軸部33、33は、その軸心を中心に連結孔部35、35に対して揺動自在に挿通する構成としたが、これに代えて、これら2つの連結軸部33の両方又はいずれか一方が、その軸心を中心に連結孔部35に対して揺動しない構成としてもよい。例えば連結軸部33、連結孔部35、及び予備連結孔部52のそれぞれの断面形状を円形以外の矩形、多角形、楕円形等としてもよい。
また、上記各実施形態では、図1、図4、及び図8等に示すスリーブ36、57の材質を、耐摩耗性又は耐食性を有するものであり、セラミックス等としたが、これに代えて、合成樹脂としてもよい。スリーブ36、57を合成樹脂製とすると、接触部分における両者の摺動及び揺動を滑らかに行わせることができる。そして、この摺動等によってこの合成樹脂製のスリーブ36、57が磨耗するので、合成樹脂製のスリーブ36、57を消耗部品として特定することができ、消耗部品のコストを低減することができる。そして、このスリーブ36、57に対して摺動及び揺動する相手側の部品を耐久部品として使用することができる。
更に、上記各実施形態では、スリーブ36、57を設けた構成としたが、スリーブ36、57を使用しない構成としてもよい。つまり、連結軸部33の外周面と、連結孔部35の内周面とが直接に接触する構成としてもよい。そして、この場合、連結軸部33の外周面又は連結孔部35の内周面を、スリーブ36、57と同等の材料で形成してもよい。また、それら外周面又は内周面に対して表面硬化の処理や耐摩耗性の処理を施してもよい。表面硬化処理の方法として、例えば熱処理、コーティング、セラミックス化、加工硬化がある。
そして、上記第1実施形態では、図1に示すように、第1及び第2連結構造40、41の各連結軸部33、33にスリーブ36、36を設けた構成としたが、これに代えて、各連結軸部33、33、及び各連結孔部35、35のそれぞれにスリーブを設けた構成としてもよい。このように、連結軸部33、33、及び連結孔部35、35の両方にスリーブを設けることによって、いずれの側の摺動部分の磨耗又は腐食を低減又は防止することができる。そして、一方のスリーブが他方のスリーブよりも耐磨耗性が優れているとすることによって、他方のスリーブを消耗部品として特定できる。
そして、上記各実施形態では、中間部31を合成樹脂製としたが、これ以外の材質、例えば金属製としてもよい。そして、図2等に示すように、中間部31を短円筒形としたが、これ以外の形状としてもよい。
また、上記各実施形態では、図1に示すように、合成樹脂製のステータ23の外周面に金属製の外筒60を装着した構成としたが、この外筒60を省略した構成としてもよい。つまり、合成樹脂製のステータ23は、金属製のロータ20との接触圧によって外周面が突出変形可能なようにその外周面が開放されている構成とすることができる。
このように、外筒60を省略すれば、ロータ20が回転すると、ロータ20の端部と結合する従動側部28は、自転しながら雌ねじ型ステータ23の中心軸線29の周りを公転移動するが、この際、雌ねじ型ステータ23は、ロータ20との接触圧によって外周面が突出変形することができるので、従動側部28の中心軸線49と、駆動側部30の中心軸線29との偏心量を小さく抑えることができる。これによって、駆動側部30の回転を、従動側部28を介してロータ20に滑らかに伝達することができ、その結果、ロータ20を滑らかに回転させることができる。
更に、上記各実施形態では、図1に示すように、ステータ23の外周面に外筒60を装着すると共に、ステータ23の両端部をエンドスタッド24と、ケーシング25との間に挟みこんでボルトで固定する構成としたが、これに代えて、図には示さないが、外筒60を省略し、ステータ23は、偏心継手16側の端部がケーシング25に片持ち支持されている構成とすることができる。このような構成とすると、ステータ23の自由端側部がロータ20の回転によって変形可能であり、よって、従動側部28の中心と、駆動側部30の中心との偏心量を効果的に小さく抑えることができる。その結果、ロータ20を極めて滑らかに回転させることができる。
そして、図10に示すように、外筒60を省略し、ステータ23が、偏心継手16側と反対側の端部がケーシング25に片持ち支持されている構成としてもよい。なお、同図では、ステータ23の内孔23aを省略してある。このステータ23は、図10に示すように、ステータ23の一端に形成されているフランジ部23bがケーシング25の端部とエンドスタッド24の端部との間に挟持されており、ステータ23の他端が自由端となっている。そして、ステータ23の外周面とケーシング25の内周面との間には、隙間61が形成されている。
そして、上記各実施形態では、図1に示すように、偏心継手16をポンプ装置21等に適用したが、これに代えて、駆動軸と従動軸とを連結するための偏心軸継手に適用することができる。
また、上記各実施形態では、図1等に示すように、一軸偏心ねじポンプ19を備えるポンプ装置に対して本発明を適用したが、一軸偏心ねじポンプ19以外のポンプを備えるポンプ装置に対して本発明を適用することができる。そして、ポンプ装置は、例えば正転及び逆転のいずれか一方の回転に使用されるものであってもよい。
更に、上記各実施形態では、図2等に示すように、中間部31を略短円筒形としたが、これ以外の形状としてもよい。