JPH03217674A - 翼式確実排除量型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は一般的には翼式確実排除量型ポンプ（又はモー
タ）に関し、詳細には、ポンプユニットの効率又は全ポ
ンプ設計の機械的完全性を損なうことのない単一軸多ポ
ンプユニットの翼式確実排除量型ポンプ（又はモータ）
に関する。

（背景技術） 翼式確実排除量型ポンプ又はモータはポンプとして作用
するときには流体を圧縮するための機械的動力を、また
モータとして作用するときには動力源としての圧縮流体
を使用する。説明の複雑化を避けるためポンプにつき説
明するが、逆の作用がモータとして同様に可能であるこ
とは理解されるべきである。

典型的にこれらのポンプは穴をもつライナと一対の端部
軸受を含むハウジングを備え、前記軸受はロータ軸を支
持し、ロータ軸はライナ軸線と平行であるかそれから片
寄った軸線をもつ。翼又は羽根は前記軸を貫通するスロ
ット内で半径方向に出入りするよう摺動して各軸回転毎
に膨張収縮するポケットを画成する。

従来のポンプの翼又は羽根の端部の軸線方向位置決めと
密封は夫々利点と欠点をもつ種々の方法で行われてきた
。１つの技術は最大の容積効率を得ることができるが、
設計と構造の融通性を制限する。他の技術は容積効率を
低下させるが、設計の融通性は増大する。これに関連し
て、容積効率はロータ軸をライナ穴に出来るたけ接する
ように配置したときに増大する。また機械的完全性は多
ポンプユニットを単一のロータ軸に据え付けたときに高
められる。

これら従来技術の第１のものはライナの両端においてロ
ータ軸に段付きジャーナルを備えることを含む。このよ
うにすれは、軸ジャーナルに取付けた端部軸受はライナ
（以後時々“ロータ胴体部”と称する）によって囲まれ
た軸外径領域に径方向面上で重なることができ、かくし
て羽根先端の最内方引っ込み位置が実質上ロータ胴体部
の外径領域に一致するときでも翼又は羽根を軸線方向に
おいて位置決めする働きをする。しかしこの設計は軸当
たりに２つ以上のポンプユニットを設けることは出来な
い。というのは、このポンプユニットのための端部軸受
は軸の両端から組み込まなければならないからである。

従って、この設計を使用する多ポンプユニットを提供す
るためには種々の型式の駆動継手を用いて複数の個別の
ポンプユニットの軸を相互連結する必要があり、そのた
めポンプ設計の機械的完全性を犠牲にし、総コストを増
大させることになる。

この型式のポンプの翼又は羽根の軸線方向の位置決めに
ついての他の従来技術は、多数のポンプユニットを単一
の軸に据え付けることを可能ならしめる等しい直径の軸
を使用する。しかし、これは容積効率を犠牲にする。そ
れは、羽根先端がそれらの最内方引っ込み位置にあると
きに翼又は羽根を軸線方向において位置決めするため、
ロータ胴体部はライナ穴に接する位置から外れた状態に
据え付けられるからである。そのため、羽根先端は完全
に引っ込まず、少なくとも各羽根の端面の少量が夫々の
端部軸受に当接して羽根を軸線方向において位置決めす
るロータ胴体部の外径領域を越えて径方向外方へ突き出
す。ロータ胴体部がライナ穴に接する状態に配置されな
いので、羽根は胴体部内に完全に引っ込まず、そのため
容積効率が減少することになる。

多数のポンプユニットを単一の軸に据え付けることを可
能ならしめる他の従来技術は米国特許第４，　６１９，
　５９４号に開示されている。本願の譲受け人に譲渡さ
れ、本願の参考となすことができるこの特許では、羽根
（翼）の軸線方向位置決めはその軸線方向の一端におい
て径方向に延在する出っ張りを各羽根に備えることによ
って行う。前記出っ張りは各ポンプライナの端ぐりによ
り又はライナ内径より大きな内径をもつ各ポンプライナ
の一端にある別涸の薄片により形成される環状溝に嵌合
する。このポンプ設計の容積効率はライナ穴に接する位
置から外れた状態にロータ胴体部を据え付けた従来技術
の容積効率より大きいが、前述の軸設計当たりの単一ポ
ンプユニットの容積効率には及ばない。それは、繰越し
量と称される流体の少量か前述出っ張り間で端ぐり内の
ポケット内に残り、この流体が実際上ポンプから排出さ
れないからである。

（発明の開示） 本発明のポンプはポンプユニットの効率又は全ポンプ設
計の機械的完全性を犠牲にすることのない単一軸多ポン
プユニットの翼式確実排除量型ポンプからなる。

本発明によれば、単一の軸に３つの個別の翼式ポンプユ
ニットを備え、中央ポンプユニットと両端部ポンプユニ
ット間にスペーサを設け、各ポンプユニットの寸法を適
切に選択して、夫々のロータ胴体部とそれを囲む空洞部
間の運転隙間を実質上軸設計当たりの現在慣用の単一ポ
ンプユニットのものと実質上同じとなす。

スペーサを据え付ける中央ポンプユニットのジャーナル
寸法は２つの端部ポンプユニットのためのロータ胴体部
の外径を決めるために使用する。

端部ポンプユニットの羽根の最内方引っ込み位置は中央
ポンプユニットと端部ポンプユニット間のスペーサの内
径面に実質上一致する。公差を合計した極端な状態でス
ペーサ内径領域の内側へ羽根がはみ出る場合に羽根とス
ペーサの起こり得る衝突を防止するため、スペーサの内
径領域は好適には面取りされて、最内方引っ込み位置を
過ぎて羽根が外方へ移動する間にスペーサ内径領域の内
側から外方へ羽根先端を円滑に案内するようになす。

本発明を図示の実施例につき説明する。

（実施例の説明） 第１図に示すように、本発明の確実排除量型ポンプ１は
３つの翼式ポンプユニット２、３、４を含み、前記ユニ
ットは共通のロータ軸５を共有する。前記軸５は前記軸
の両端に例えば一対のスリーブ軸受８、９によりポンプ
ハウジング７の円筒形穴６内に回転自在に据え付ける。

前記穴６の一端に保持リンクＩＯかあり、これは種々の
部品を組立て状態に保持し、前記穴の他端にはばね緊張
座金１１があり、これは種々のポンプ部品に所望のプリ
ロードを印加して部品間を所要の流体密封状に維持する
。

ポンプユニット２〜４の各々は夫々１組の翼又は羽根１
５、１６．１７、１８．１９、２０をもち、前記翼はロ
ータ軸５の長手方向に離間した胴体部２７、２８、２９
の夫々のスロット２ｌ１　２２、；２３、２４．２５、
２６を通過する。胴体部２７、２８、２９をライナ３０
、３１，３２が囲む。夫々のスロット２１〜２６と胴体
部２７〜２９はロータ軸５を縦断面図で示す第４図に明
示している。

各ライナ３０、３１、３２は止めねじ３３によりハウジ
ング穴６内に保持する。前記止めねじはハウジング壁３
５の穴３４を貫通し、第２、３図に示す如く、各ライナ
の外部凹み３６に入る。

２つの互いに直角をなすスロット２１、２２・２３、２
４　．２５、２６は各胴体部２７、２８、２９を長手力
向に延びて２対の羽根ｌ５、１６；１７、１８．１９、
２０を受入れる。各対の羽根１５、１６．１７、１８・
ｌ９、２０は各対が図示の如く夫々のスロット内で反対
方向を向くようにして略Ｃ形の単一ユニットとして形成
するか、又は所望に応じて分割して形成する。

中央ポンプユニット３の寸法は適切に選択して、軸設計
当たりの慣用の単一ポンプユニットと、この特定のポン
プユニットのための標準ジャーナル寸法を使用するのが
望ましい。中央ポンプユニット３のライナ３１は偏心穴
４０をもち、前記偏心穴の軸線は第２図に示すように、
ロータ軸５の軸線に対して平行であるが片寄っており、
ロータ胴体部２８は出来るだけライナ穴４０に接するよ
うに据え付けられる。ロータ胴体部２８とライナ穴４０
間の隙間はロータ軸５とライナ３ｌの機械加工公差に起
因する。

従来のポンプ構造における如く、中央ポンプユニット３
の羽根先端４１はライナ穴４０に掛合してポケット４２
〜４５を画成する。前記ポケットはロータ軸５の回転に
つれて膨張、収縮する。ポケットがライナ通路４６、４
７及びこれと関連するポンプハウジング７のポート４８
、４９を通過するにつれて、流体が１つのポートから引
き込まれ、他のポートから押し出される。ロータ軸５が
第２図で見て時計回りに回転すれば、流体はポンプユニ
ット３にポート４８及びこれと関連するライナ通路４６
を通って入り、ライナ通路４７及ひこれと関連するハウ
ジングポート４９を通って放出される。ロータ軸５か反
対方向に回転すると、流体はポンプユニット３を通って
逆に流れる。他のポンプユニット２、４の各々は上記と
同様に作用する。

ポンプユニット２〜４のロータスロット２１〜２６は夫
々ライナ３０〜３２と実質上同じ長さをもつ夫々の羽根
１５〜２０より長い軸線方向長さをもつ。中央ポンプユ
ニット３はスペーサ５４、５５により２つの端部ポンプ
ユニット２、４から分離している。前記スペーサは中央
ポンプユニット３の胴体部２８の対向端部に隣接してロ
ータ軸５に取付けられ、好適にはこの特定のポンプユニ
ットのための標準のジャーナル寸法を用いる。そのため
、２つのスペーサ５４、５５用のシャーナル５６、５７
の外径は中央ポンプユニットの胴体部２８の外径より僅
かに小さくなし、スペーサ５４、５５の対向する端面５
８、５９かライナ３１と胴体部２８の両者の対向する端
部に径方向面上で重なるようになし、かくして羽根１７
、１８が径方向の最内方へ引っ込んだ位置にあるときで
さえも、前記羽根をスロット２３、２４内で軸線方向に
おいて位置決めする働きをする。

夫々の端部ポンプユニット２、４の羽根ｌ５、Ｉ６及び
ｌ９、２０は一端のスペーサ５４、５５と反対端の端部
軸受８、９により夫々のスロット２ｌ、２２及ひ２５、
２６（これらスロットは羽根より長い）内で軸線方向に
おいて位置決めされる。２つの端部ポンプユニット２、
４用の胴体部直径は中央ポンプユニット３のジャーナル
５６、５７の直径に一致するように作る。また、２つの
端部ポンプユニット２、４のライナ３０、３２の寸法は
適切に選択して夫々の胴体部２７、２９とライナ穴６０
、６１間の運転隙間が軸設計当たりの現在の慣用の単一
のポンプユニットと実質上同じになるようになす。この
ため中央ポンプユニット３の効率は２つの端部ポンプユ
ニット２、４と同様に軸設計当たりの現在の慣用の単一
のポンプユニットのものと実質上同じに′なる。

かかるポンプ構造では、実質上同じ２つの端部ポンプユ
ニット２、４の夫々のライナ穴６０、６１の羽根１５、
１６及び１９、２０の行程は、端部ポンプユニットの羽
根先端６２の最内方の引っ込み位置がスペーサ５４、５
５の内径面に極めて近いものとなる（第１、３図参照）
。公差を合計した極端な状態では、羽根１５、ｌ６及び
１９、２０はスペーサ内径領域の内側へはみ出て衝突を
起こす可能性かある。これを防止するために、好適には
、特別の面取り部６５を端部ポンプユニット２、４に向
き合う端部でスペーサ５４、５５の内径領域に形成して
、羽根１５、ｌ６及び１９、２０がそれらの最内方引っ
込み位置を過ぎて外方へ移動する間に羽根先端６ｌを円
滑に案内するようになす。

所望ならば、スペーサ５４、５５の面取り部６５は端部
ポンプユニット２、４では羽根ｌ５、ｌ６及ひ１９、２
０の最内方引っ込み位置の範囲に設けるだけでよい。然
し乍ら、経済的理由から、面取り部６５はスペーサの端
面がら計って、略１８〜２０゜の角度をなしてスペーサ
の回りに延在させるのか好適である。また、面取り部６
５の高さは内部漏れを制止するため略０．０２０〜０．
　０６０インチ（約０．　５０８　〜１．　５２４　ｍ
ｍ　）間の最小寸法に保ツノが望ましい。

また２つの端部軸受８、９のためのジャーナル６６．６
７の直径も好適には、２つの端部ポンプユニット２、４
のための標準ジャーナル寸法を用いて、適切な寸法に選
択し、羽根が径方向最内方引っ込み位置にあるときでも
端部軸受８、９が羽根１５、１６及びｌ９、２０の隣接
端部をスロット２ｌ、２２及び２５、２６内で位置決め
する働きをするようになす。更に、端部軸受８、９の対
向端部及びスペーサ５４、５５の対向端部はロータ軸５
の内側丸み付きかど部に適応するよう面取りする。

前述の如く、２つの端部ポンプユニット２、４は中央ポ
ンプユニット３と実質上同じ仕方で作用する。即ち、前
述の場合と同様に、軸５が第３図に示す如く、時計回り
に回転すると仮定すれば、流体はハウジングポート７０
及びこれと関連するライナ通路７ｌを通ってポンプユニ
ット２に入り、ライナ通路７２とハウジングポート７３
を通って加圧状態でポンプから放出される。同時に、流
体はハウジングポート７４及ひこれと関連するライナ通
路７５を通ってポンプユニット４に入り、ライナ通路７
６とハウジングポート７７を通って加圧状態でポンプか
ら放出される（第１図参照）。反対方向に軸５が回転す
ると、逆の流れが２つの端部ポンプユニット２、４を通
って起こる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の翼式確実排除量型ポンプの好適例の縦
断面図 第２図、第３図は第１図のポンプの、夫々線２２及び３
−３上の縮小横断面図： 第４図は第１図のロータ軸部分を示す拡大縦断面図； 第５図は第１図のポンプのスペーサの１つを示す他の拡
大縦断面図である。 １・・・確実排除量型ポンプ ２〜４・・・翼式ポンプユニット ５・・・ロータ軸　　　　　６・・・円筒形穴７・・・
ポンプハウジング　８、９・・・スリーブ軸受１５〜２
０・・・翼又は羽根２１〜２６・・・スロット２７〜２
９・・・胴体部　　３０〜３２・・・ライナ４１・・・
羽根先端゛　　　　４２〜４５・・・ポケット５４、５
５・・・スペーサ　５６、５７・・・ジャーナル６５・
・・面取り部 ＦＩＧ．　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウジングと、前記ハウジング内に回転自在に設け
   た軸と、翼式の中央ポンプユニットと、翼式の２つの端
   部ポンプユニットを備え、前記両端部ポンプユニットは
   前記端部ポンプユニットの中間に位置する前記中央ポン
   プユニットに対して軸線方向に離間して前記軸上に据え
   付けられ、各前記ポンプユニットは前記軸の軸線に対し
   て平行で片寄った軸線をもつ前記ハウジング内の空洞部
   と、前記軸に取付けられかつこの軸に対して径方向に摺
   動自在の１組の翼を有し、前記翼は前記軸が回転すると
   き前記空洞部の壁に掛合し、更に、前記翼を前記空洞部
   内で軸線方向において位置決めするための位置決め手段
   を備え、前記位置決め手段は前記中央ポンプユニットと
   端部ポンプユニット間のスペーサ手段を含み、前記軸は
   前記中央ポンプユニットのための前記空洞部の対向端部
   に隣接した縮小直径のジャーナル部分をもち、前記ジャ
   ーナル部分上に前記スペーサ手段を据え付けてそれらの
   間で前記中央ポンプユニットの前記翼を軸線方向におい
   て位置決めすることを特徴とする翼式確実排除量型ポン
   プ。 ２、前記軸は前記縮小直径のジャーナル部分間に大きな
   直径の胴体部をもち、前記胴体部は前記中央ポンプユニ
   ットのための前記空洞部を含むライナにより囲まれ、各
   前記スペーサ手段は前記大きな直径の胴体部と前記中央
   ポンプユニットのための前記ライナに径方向面上で重な
   る、請求項１に記載のポンプ。 ３、前記中央ポンプユニットのための前記翼は前記大き
   な直径の胴体部の長手方向のスロット内に受入れられ、
   前記スロットは前記大きな直径の胴体部と前記スロット
   に入れられる前記翼より長くなして、前記スペーサー手
   段が前記翼を前記スロット内で軸線方向において位置決
   めする働きをするようになした、請求項２に記載のポン
   プ。 ４、前記軸は前記端部ポンプユニットのための縮小直径
   の胴体部を有し、この胴体部の直径は前記スペーサ手段
   のための前記ジャーナル部分の直径に一致する、請求項
   １に記載のポンプ。 ５、前記スペーサー手段は前記端部ポンプユニットのた
   めの前記空洞部の一端で前記端部ポンプユニットのため
   の前記翼を軸線方向において位置決めし、前記位置決め
   手段は前記端部ポンプユニットのための前記空洞部の他
   端に隣接した端部軸受を含んで、前記他端で前記端部ポ
   ンプユニットのための前記翼を軸線方向において位置決
   めする、請求項４に記載のポンプ。 ６、前記軸は前記端部ポンプユニットのための前記他端
   に隣接した追加のジャーナル部分を有し、その上に前記
   端部軸受を取付け、前記追加のジャーナル部分の外径は
   前記端部ポンプユニットのための前記胴体部の外径より
   小さい、請求項５に記載のポンプ。 ７、前記端部ポンプユニットのための前記胴体部は前記
   端部ポンプユニットのための前記空洞部を含む追加のラ
   イナにより囲まれる、請求項６に記載のポンプ。 ８、前記端部ポンプユニットのための前記翼は前記端部
   ポンプユニットのための前記胴体部の長手方向スロット
   に受入れられ、前記スロットは前記端部ポンプユニット
   のための前記翼より長くなし、前記スペーサ手段と前記
   端部軸受が前記端部ポンプユニットのための前記翼を前
   記端部ポンプユニットのための前記スロット内で軸線方
   向において位置決めする働きをするようになした、請求
   項７に記載のポンプ。 ９、前記端部ポンプユニットのための前記胴体部が前記
   端部ポンプユニットのための前記空洞部の壁に実質上接
   するように据え付けられ、前記スペーサ手段の内径領域
   は前記端部ポンプユニットに向き合う端部に面取り手段
   をもち、前記端部ポンプユニットのための前記翼が最内
   方引っ込み位置にあるときに前記スペーサ手段の前記内
   径領域の内側へはみ出るような場合において前記端部ポ
   ンプユニットのための前記翼が外方に移動する間に、前
   記端部ポンプユニットのための前記翼を前記スペーサ手
   段の前記内径領域の内側から外方へ円滑に案内するよう
   になす、請求項５に記載のポンプ。 １０、前記面取り手段は前記スペーサ手段の内径領域に
   沿って延在する、請求項９に記載のポンプ。 １１、前記面取り手段は前記端部ポンプユニットに向き
   合う前記スペーサ手段の前記端部から計って略１８〜２
   ０゜の角度をなして延在し、かつ内部漏れを制止するた
   め略０．０２０〜０．０６０インチ間の高さをもつ、請
   求項１０に記載のポンプ。 １２、前記軸上への前記スペーサ手段の組み込みを容易
   にするため前記スペーサ手段の他端の内径領域は追加の
   面取り手段をもつ、請求項９に記載のポンプ。