TWI620871B - Single-axis eccentric screw pump - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種裝置構成簡單、小型，能夠在不進行複雜的動作控制的情況下，使轉子自轉以及公轉的單軸偏心螺旋泵為目的。
其解決手段為單軸偏心螺旋泵(10)包括能夠使轉子(20)自轉的同時公轉移動的轉子驅動機構(50)。轉子驅動機構(50)具有自轉動力傳遞構件(52)和公轉軌道形成構件(56)，該自轉動力傳遞構件能夠以固定的中心軸C1為中心自轉，該公轉軌道形成構件容許轉子(20)的基軸部(54)自轉的同時公轉。轉子驅動機構(50)能夠對於自轉動力傳遞構件(52)以及公轉軌道形成構件(56)並列分配傳遞從同一電動機(80)輸出的動力，使自轉動力傳遞構件(52)以及公轉軌道形成構件(56)機械式同步的同時自轉，並使轉子(20)自轉的同時公轉。

Description

單軸偏心螺旋泵
本發明係關於一種包括能夠使轉子自轉的同時公轉的轉子驅動機構的單軸偏心螺旋泵。
現有技術提供了一種下述專利文獻1~3所揭示的單軸偏心螺旋泵。在下述專利文獻1所揭示的單軸偏心螺旋泵中，構成泵機構的轉子經由連接桿與動力源連接。從而使得轉子能夠自轉的同時公轉(偏心旋轉)。
並且，下述專利文獻2所揭示的單軸偏心螺旋泵藉由在動力源側與轉子之間設置轉子驅動機構，來容許轉子的自轉以及公轉。使用在該單軸偏心螺旋泵中的轉子驅動機構為所謂的行星齒輪機構或者類似的機構。
並且，下述專利文獻3所揭示的單軸偏心螺旋泵構成為分別設置有使轉子自轉用的自轉用速度控制驅動部和使轉子公轉用的公轉用速度控制驅動部。在該單軸偏心螺旋泵中，藉由執行使形成自轉用速度控制驅動部以及公轉用速度控制驅動部的各個馬達的動作同步的控制，使轉子自轉的同時公轉。
〔先前技術文獻〕
[專利文獻1]日本特開2012-154215號公報
[專利文獻2]日本專利第5070515號公報
[專利文獻3]日本特開2009-047061號公報
〔發明概要〕
這裡，在上述專利文獻1以及專利文獻3中的現有技術的單軸偏心螺旋泵中，需要設置連接桿等的長桿。造成在該等現有技術的單軸偏心螺旋泵中，存在有全長較長且大型化的問題。並且，該問題還帶來了在停止流動體的壓送時，泵殼內的流動體的殘存量變多的問題。
並且，在如上述專利文獻3的單軸偏心螺旋泵中，分別設置驅動源用作轉子的自轉以及公轉時，存在有裝置構成以及動作控制因該設置而變得複雜的問題。同樣，在如上述專利文獻2的現有技術的單軸偏心螺旋泵，將所謂的行星齒輪機構或者類似的機構作為轉子驅動機構配置在動力源側與轉子之間時，也存在有裝置構成變得複雜的問題。
於是，本發明的目的係提供一種裝置結構簡單、小型，能夠在不進行複雜的動作控制的情況下，使轉子自轉 以及公轉的單軸偏心螺旋泵。
為解決上述課題所提供的本發明的單軸偏心螺旋泵是對具備內螺紋型的插通孔的定子***外螺紋型的轉子，包括能夠使上述轉子在自轉的同時公轉的轉子驅動機構，上述轉子驅動機構包括自轉扭矩傳遞構件和公轉軌道形成構件，該自轉扭矩傳遞構件藉由以固定的中心軸為中心進行自轉，來使上述轉子自轉，該公轉軌道形成構件在容許上述轉子的基軸部自轉的同時，以規定的公轉軌道使上述基軸部公轉，能夠藉由對於上述自轉扭矩傳遞構件以及上述公轉軌道形成構件並列分配傳遞從同一動力源輸出的動力，來使上述自轉扭矩傳遞構件以及上述公轉軌道形成構件機械式同步的同時動作，並使上述轉子在自轉的同時公轉。
本發明的單軸偏心螺旋泵包括能夠使轉子在自轉的同時公轉的轉子驅動機構。因此，在本發明的單軸偏心螺旋泵中，不必如現有技術為了使轉子在自轉的同時公轉而設置用於連接動力源的連接桿等長桿，使全長能夠縮短該長桿的長度。因此，根據本發明，能夠提供全長較短且結構小型的單軸偏心螺旋泵。並且，能夠將停止單軸偏心螺旋泵時在內部的流動體的殘存量抑制在最小限度。
並且，在本發明的單軸偏心螺旋泵中，能夠將從同一動力源輸出的動力並列分配，輸入到構成轉子驅動機構的自轉動力傳遞構件以及公轉軌道形成構件。並且，在動力輸入後，自轉動力傳遞構件以及公轉軌道形成構件在機械 同步的同時動作，能夠在不進行特殊控制等的情況下，使轉子自轉的同時公轉，從而發揮泵功能。因此，使用本發明的單軸偏心螺旋泵，能夠簡化用於驅動轉子的動作控制以及裝置構成。
在上述本發明的單軸偏心螺旋泵中，上述轉子驅動機構以包括自轉側動力傳遞系統和公轉側動力傳遞系統，該自轉側動力傳遞系統形成為能夠以一個階段或者多個階段從上述動力源向上述自轉動力傳遞構件傳遞動力，該公轉側動力傳遞系統形成為能夠以一個階段或者多個階段從上述動力源向上述公轉軌道形成構件傳遞動力，且上述自轉側動力傳遞系統以及上述公轉側動力傳遞系統的階段數相同為佳。
藉由上述構成，能夠簡化單軸偏心螺旋泵的構呈以及動作控制。
上述本發明的單軸偏心螺旋泵，以上述轉子驅動機構包括：連接到上述動力源的旋轉軸的輸入側傘齒輪、連結到上述公轉軌道形成構件的公轉側傘齒輪和連結到上述自轉動力傳遞構件的自轉側傘齒輪，上述公轉側傘齒輪以及上述自轉側傘齒輪相對於上述輸入側傘齒輪咬合為佳。
藉上述構成，從輸入側傘齒輪對於公轉側傘齒輪以及自轉側傘齒輪機械式分配從動力源輸出的動力，可靠且順利地使自轉動力傳遞構件以及公轉軌道形成構件連動。因此，使用本發明的單軸偏心螺旋泵，能夠在不進行使自轉動力傳遞構件以及公轉軌道形成構件的動作同步的控制等 的情況下，使轉子自轉的同時公轉。
上述本發明的單軸偏心螺旋泵，以上述公轉側傘齒輪以及上述自轉側傘齒輪中的至少一個傘齒輪的外徑大於連結該傘齒輪的上述公轉軌道形成構件或者上述自轉動力傳遞構件的外徑為佳。
藉上述構成，能夠提高向公轉軌道形成構件、自轉動力傳遞構件傳遞的轉矩之傳遞效率。
上述本發明的單軸偏心螺旋泵，以上述基軸部以及上述自轉動力傳遞構件經由動力傳遞部連接，上述動力傳遞部能夠容許上述基軸部公轉的同時，將上述自轉動力傳遞構件的旋轉傳遞到上述基軸部而使其自轉為佳。
藉上述構成，能夠使轉子順利自轉的同時公轉。
能夠將例如十字滑塊聯軸器及銷滾子連接器等各種裝置用於上述動力傳遞部。
根據本發明，能夠提供一種裝置全長較短且結構小型，能夠將停止動作時在內部的流動體的殘存量抑制在最小限度的單軸偏心螺旋泵。
10‧‧‧單軸偏心螺旋泵
20‧‧‧轉子
30‧‧‧定子
50‧‧‧轉子驅動機構
52‧‧‧自轉動力傳遞構件
54‧‧‧基軸部
57‧‧‧公轉軌道形成構件(公轉引導部)
60‧‧‧動力傳遞構件
62‧‧‧輸入側傘齒輪
64‧‧‧自轉側傘齒輪
66‧‧‧公轉側傘齒輪
80‧‧‧電動機
70‧‧‧自轉側動力傳遞系統
72‧‧‧公轉側動力傳遞系統
C1、C2‧‧‧中心軸
第1圖係表示本發明一實施形態的單軸偏心螺旋泵的剖面圖。
第2圖係表示將轉子的基軸部插通到第1圖所示實施 形態的公轉軌道形成構件的狀態的剖面圖。
第3圖係表示第1圖所示的單軸偏心螺旋泵的變形例的剖面圖。
第4圖係安裝動力傳遞構件時能夠使電動機轉動的單軸偏心螺旋泵的側面圖。
以下，參照附圖對本發明一實施形態的單軸偏心螺旋泵10進行詳細說明。單軸偏心螺旋泵10為旋轉容積式泵。如第1圖所示，單軸偏心螺旋泵10具有接受動力而進行偏心旋轉的外螺紋型的轉子20和內周面形成為內螺紋型的定子30。單軸偏心螺旋泵10構成為被內裝在泵殼14中的泵機構12，該泵機構12的主要部分是由轉子20以及定子30所構成。
轉子20為n條(本實施形態中n=1)外螺紋形狀的金屬製軸體。轉子20形成為即使在長度方向上的任意位置從剖面看，其剖面形狀大致正圓形。定子30大致為圓筒形，內周面32為n+1條(本實施形態中n=1)內螺紋形狀的構件。定子30的貫穿孔34形成為即使在定子30的長度方向的任意位置從剖面看，其剖面形狀(開口形狀)大致為長圓形。
轉子20***通到形成在上述定子30的貫穿孔34，在貫穿孔34的內部可自由偏心旋轉。轉子20的基端側的端部經由後面詳述的轉子驅動機構50被連接在驅動源的 電動機80上。轉子驅動機構50能夠藉由從電動機80輸入的動力而使轉子20自轉的同時公轉(偏心旋轉)。
在將轉子20插通到定子30時，轉子20的外周面22和定子30的內周面32在兩者的切線位置上為密接狀態，形成流體搬送路40(槽)。流體搬送路40形成為朝著定子30、轉子20的長度方向呈螺旋狀延伸。
泵殼14大致分為泵機構收納部14a和驅動機構收納部14b。在泵機構收納部14a收納有泵機構12，該泵機構12為具有圓筒狀外觀形狀的筒狀體，主要部分由轉子20以及定子30所構成。並且，在驅動機構收納部14b收納有上述轉子驅動機構50。
轉子驅動機構50為能夠使轉子20自轉的同時公轉的驅動機構。轉子驅動機構50具有自轉動力傳遞構件52、公轉軌道形成構件56、齒輪機構部58和動力傳遞構件60(動力傳遞部)。
自轉動力傳遞構件52用於藉由自身自轉而使轉子20自轉的構件。具體而言，自轉動力傳遞構件52在驅動機構收納部14b內由軸承53支撐，為能夠以固定的中心軸C1為中心而自轉的軸狀構件。自轉動力傳遞構件52使用經由動力傳遞構件60而以可傳遞動力的方式來連接在轉子20的基軸部54。因此，能夠藉由自轉動力傳遞構件52自轉來使轉子20自轉。
動力傳遞構件60能夠容許基軸部54(轉子20)公轉(偏心旋轉)的同時，將自轉動力傳遞構件52的旋轉傳遞到基 軸部54而使其自轉的構件。在本實施形態中，將十字滑塊聯軸器用作動力傳遞構件60。即，動力傳遞構件60藉著設置在與自轉動力傳遞構件52以及基軸部54的端部所設置圓板60a、60b相互正交的溝60c、60d，同時使在表裏面具有相互正交方向形成的突起60e、60f的圓板狀的中間圓盤60g介於溝60c、60d之間，來連接自轉動力傳遞構件52以及基軸部54。
公轉軌道形成構件56為容許轉子20的基軸部54自轉(參照第2圖的箭頭A)的同時，使基軸部54在規定的公轉軌道上公轉(參照第2圖的箭頭B)的構件。具體而言，如第1圖所示，公轉軌道形成構件56為在驅動機構收納部14b內藉軸承57支撐為可自由旋轉的筒狀構件。公轉軌道形成構件56包括插通孔56a，能夠在插通孔56a內經由軸承59支撐基軸部54使其可自由旋轉(自轉)。因此，能夠使插通到插通孔56a的基軸部54自由自轉。
並且，如第2圖所示，插通孔56a為設置在離開公轉軌道形成構件56的軸心位置的位置的圓孔。因此，如第2圖所示，基軸部54能夠以離開中心軸C1的中心軸C2為中心自轉。並且，如第2圖的箭頭B所示，能夠藉由使公轉軌道形成構件56自轉，來引導插通到插通孔56a的基軸部54而使其在第2圖中如箭頭A表示地公轉(偏心旋轉)。因此，基軸部54能夠以中心軸C2為中心自轉的同時，以中心軸C1為中心公轉。
齒輪機構部58包括輸入側傘齒輪62、自轉側傘齒輪 64和公轉側傘齒輪66。輸入側傘齒輪62連接在作為動力源的電動機80的旋轉軸上的傘齒輪。輸入側傘齒輪62設置為旋轉軸朝向相對於自轉動力傳遞構件52、公轉軌道形成構件56的旋轉軸交叉(本實施形態為大致正交)的方向。
自轉側傘齒輪64連結在自轉動力傳遞構件52上且可一體旋轉的傘齒輪。自轉側傘齒輪64外嵌於自轉動力傳遞構件52。因此，自轉側傘齒輪的外徑大於自轉動力傳遞構件52的外徑。自轉側傘齒輪64與自轉動力傳遞構件52連結成旋轉軸一致。
公轉側傘齒輪66連結在上述公轉軌道形成構件56的軸方向一端側，能夠與公轉軌道形成構件56一體旋轉的傘齒輪。公轉側傘齒輪66被外嵌於公轉軌道形成構件56。因此，公轉側傘齒輪66的外徑大於公轉軌道形成構件56的外徑。公轉側傘齒輪66與公轉軌道形成構件56連結成旋轉軸一致。
上述自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66分別與輸入側傘齒輪62咬合。因此，當伴隨電動機80的驅動而將動力輸入到輸入側傘齒輪62時，動力經由自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66而被並列分配傳遞到自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56。即，被並列分支傳遞到自轉側動力傳遞系統70和公轉側動力傳遞系統72的兩個系統，上述自轉側動力傳遞系統70是從電動機80向自轉動力傳遞構件52傳遞動力，上述公轉側動力傳遞系 統72是從電動機80向公轉軌道形成構件56傳遞動力。並且，能夠藉由輸入側傘齒輪62動作，來使自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66機械式同步的同時動作。
自轉側動力傳遞系統70為經由自轉側傘齒輪64將從輸入側傘齒輪62傳遞的動力傳遞到自轉動力傳遞構件52的單階段動力傳遞系統。並且，公轉側動力傳遞系統72為經由公轉側傘齒輪66將從輸入側傘齒輪62傳遞的動力傳遞到公轉軌道形成構件56的單階段動力傳遞系統。因此，自轉側動力傳遞系統70以及公轉側動力傳遞系統72的動力傳遞的階段數為最小限度且相同。
能夠藉經由上述自轉側動力傳遞系統70傳遞電動機80的旋轉動力，來使自轉動力傳遞構件52自轉。因此，能夠使經由動力傳遞構件60連接在自轉動力傳遞構件52的基軸部54以及轉子20自轉。並且，能夠藉經由公轉側動力傳遞系統72傳遞電動機80的動力，來使公轉軌道形成構件56自轉。從而，能夠使基軸部54(轉子20)偏心旋轉。
接著，對單軸偏心螺旋泵10的動作進行說明。單軸偏心螺旋泵10能夠藉由使轉子20在定子30的貫穿孔34內旋轉，來使流體搬送路40在定子30內沿長度方向前進。因此，能夠藉由使轉子20旋轉，來將黏性液體從定子30的一端側吸入到流體搬送路40內，並搬送到定子30的另一端側。並且，能夠藉由切換轉子20的旋轉方向來切換流體搬送路40的前進方向。
在此，單軸偏心螺旋泵10中，藉由使電動機80動作，來使轉子驅動機構50進行特徵性的動作。具體而言，使電動機80啟動時，形成齒輪機構部58的輸入側傘齒輪62旋轉。伴隨於此，動力被並列分支傳遞到自轉側動力傳遞系統70和公轉側動力傳遞系統72的兩個系統，上述自轉側動力傳遞系統70包含咬合到輸入側傘齒輪62的自轉側傘齒輪64，上述公轉側動力傳遞系統72包含公轉側傘齒輪66。藉由傳遞到自轉側動力傳遞系統70側的動力，使自轉側傘齒輪64以及自轉動力傳遞構件52以中心軸C1為中心自轉。伴隨於此，經由動力傳遞構件60連結到自轉動力傳遞構件52的基軸部54(轉子20)以中心軸C2為中心自轉。
另一方面，藉由傳遞到公轉側動力傳遞系統72側的動力，公轉軌道形成構件56以中心軸C1為中心自轉。伴隨於此，***通到位於離開中心軸C1的位置的插通孔56a的基軸部54(轉子20)相對於中心軸C1公轉(偏心旋轉)。因此，基軸部54(轉子20)進行如下動作：在藉由從自轉側動力傳遞系統70側傳遞的動力自轉的同時，藉由從公轉側動力傳遞系統72側傳遞的動力公轉。如此，能夠藉由轉子20在定子30的貫穿孔34內動作，使流體搬送路40在定子30內沿長度方向前進，以壓送流動體。
如上所述，本實施形態的單軸偏心螺旋泵10具有轉子驅動機構50，能夠使轉子20自轉的同時公轉。因此，不必為了容許轉子20的偏心旋轉而設置所謂的連接桿等 的長桿，能夠使單軸偏心螺旋泵10的全長縮短相當於該長桿的長度。並且，藉由縮短單軸偏心螺旋泵10的全長，在停止流動體的壓送動作時能夠將泵殼14內的流動體的殘存量抑制在最小限。
並且，在上述單軸偏心螺旋泵10中，能夠將從同一電動機80輸出的動力並列分配，並輸入到自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56。因此，能夠使轉子20順利進行偏心旋轉的同時自轉的動作，從而發揮良好的泵功能。因此，在單軸偏心螺旋泵10中，不必單獨進行轉子20的自轉以及公轉的動作控制。並且，不必為了分別施行轉子20的自轉以及公轉準備各個動力源。因此，藉單軸偏心螺旋泵10，能夠簡化用於驅動轉子20的動作控制以及構成。
在上述單軸偏心螺旋泵10中，設置有用於對轉子20傳遞自轉用的動力的自轉側動力傳遞系統70以及用於對轉子20傳遞公轉用的動力的公轉側動力傳遞系統72，各個動力傳遞系統70、72的動力傳遞的階段數相同。具體而言，單軸偏心螺旋泵10構成為轉子驅動機構50具有輸入側傘齒輪62、自轉側傘齒輪64和公轉側傘齒輪66，該輸入側傘齒輪連接到電動機80的旋轉軸，該自轉側傘齒輪連結到自轉動力傳遞構件52，該公轉側傘齒輪連結到公轉軌道形成部件56，且自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66咬合於輸入側傘齒輪62。藉由以上的構成，能夠簡化各個動力傳遞系統70、72，簡化單軸偏心螺旋泵10 的構成以及動作控制。並且，能夠機械式分配從電動機80輸出的動力，可靠且順利地使自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56連動。因此，單軸偏心螺旋泵10，能夠不進行使自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56的動作同步的控制等，使轉子20自轉的同時公轉。
在本實施形態的單軸偏心螺旋泵10中，自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66的外徑大於連結有該等傘齒輪64、66的自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56的外徑。因此，在單軸偏心螺旋泵10中，從電動機80側向自轉動力傳遞構件52側以及公轉軌道形成構件56側的轉矩之傳遞效率高。
另外，在本實施形態中，雖例示出使自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66的外徑分別大於自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56的外徑的例子，但本發明並不限於此。即，自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66的其中一方或雙方的外徑在自轉動力傳遞構件52以及公轉軌道形成構件56的外徑以下也可以。
在上述單軸偏心螺旋泵10中，基軸部54以及自轉動力傳遞構件52經由十字滑塊聯軸器所構成的動力傳遞構件60連接在一起。因此，能夠容許基軸部54公轉的同時，將自轉動力傳遞構件52的旋轉傳遞到基軸部54使其自轉。藉以上的構成，能夠隨著來自自轉動力傳遞構件52的動力傳遞而使基軸部54(轉子20)可靠且順利自轉的 同時公轉。
並且，如第4圖所示，單軸偏心螺旋泵10以構成在組裝動力傳遞構件60時能夠使電動機80以中心軸C1為中心而在規定的角度範圍θ內旋轉為佳。藉此構成，能夠容易進行將自轉側傘齒輪64以及公轉側傘齒輪66咬合到組裝作業時被安裝在電動機80的輸出軸的輸入側傘齒輪62的作業，使組裝作業性進一步提高。
另外，在本實施形態中，雖表示將十字滑塊聯軸器用作動力傳遞構件60的例子，但本發明不限於此。即，只要是能夠使基軸部54(轉子20)順利地偏心旋轉的同時自轉的構件，動力傳遞構件60可以是任何構件。具體而言，如第3圖所示，作為動力傳遞構件60，也可以是使用銷滾子連結器、銷連結器的構成。
〔產業上的可利用性〕
本發明能夠適用於藉由轉子自轉的同時公轉(偏心旋轉)，來發揮泵功能的所有單軸偏心螺旋泵，尤其適用於要求小型化的用途。

Claims (5)

  1. 一種單軸偏心螺旋泵，對於包括內螺紋型的插通孔的定子，***外螺紋型的轉子，其特徵為，具備：轉子驅動機構，能夠使上述轉子自轉的同時公轉，上述轉子驅動機構具有：自轉動力傳遞構件，藉以固定的中心軸為中心自轉，來使上述轉子自轉；公轉軌道形成構件，容許上述轉子的基軸部自轉的同時，以規定的公轉軌道使上述基軸部公轉；輸入側傘齒輪，連接到上述動力源的旋轉軸；公轉側傘齒輪，連結到上述公轉軌道形成構件；以及自轉側傘齒輪，連結到上述自轉動力傳遞構件；能夠藉由對上述自轉動力傳遞構件以及上述公轉軌道形成構件並列分配傳遞從同一動力源輸出的動力，來使上述自轉動力傳遞構件以及上述公轉軌道形成構件機械式同步的同時動作，並使上述轉子自轉的同時公轉；上述公轉側傘齒輪以及上述自轉側傘齒輪相對於上述輸入側傘齒輪咬合。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的單軸偏心螺旋泵，其中，上述轉子驅動機構具有：自轉側動力傳遞系統，形成為能夠以一個階段或者多個階段從上述動力源向上述自轉動力傳遞構件傳遞動力，以及 公轉側動力傳遞系統，形成為能夠以一個階段或者多個階段從上述動力源向上述公轉軌道形成構件傳遞動力，上述自轉側動力傳遞系統以及上述公轉側動力傳遞系統的階段數相同。
  3. 如申請專利範圍第1項記載的單軸偏心螺旋泵，其中，上述公轉側傘齒輪以及上述自轉側傘齒輪中的至少一個傘齒輪的外徑大於連結有該傘齒輪的上述公轉軌道形成構件或者上述自轉動力傳遞構件的外徑。
  4. 如申請專利範圍第2項記載的單軸偏心螺旋泵，其中，上述公轉側傘齒輪以及上述自轉側傘齒輪中的至少一個傘齒輪的外徑大於連結有該傘齒輪的上述公轉軌道形成構件或者上述自轉動力傳遞構件的外徑。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任意一項記載的單軸偏心螺旋泵，其中，上述基軸部以及上述自轉動力傳遞構件經由動力傳遞部連接，上述動力傳遞部能夠容許上述基軸部公轉的同時，將上述自轉動力傳遞構件的旋轉傳遞到上述基軸部而使其自轉。
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