JPH071035B2

JPH071035B2 - 偏心ウオ−ムポンプ用ステ−タ−

Info

Publication number: JPH071035B2
Application number: JP61166848A
Authority: JP
Inventors: オイゲン・ウンターシュトレーサー; ヨハン・クライドル
Original assignee: ネツシユ−モ−ノプンペン・ゲ−エムベ−ハ−
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS6220684A; ATE39731T1; EP0209099B1; EP0209099A1; DE3525529C1; BR8603356A; DE3661645D1; US4863359A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、偏心ウオームポンプ用ステーター、特に
は、内面が複数条のねじを形成する管状剛体ケーシング
と、このケーシングにその軸線方向の全長に亘って寄り
掛かる（寄り添う）弾性ライニングとを具え、前記弾性
ライニングが、ステーターの縦方向中心軸線に関して対
称であり、また、この弾性ライニングが、前記ケーシン
グと同様の複数条のねじを形成する内面を有するととも
に、その断面で見て、前記弾性ライニングのねじの条数
に等しい数の、前記軸線に近接する部分と、この軸線に
近接する部分に連続的遷移部を介して隣接する、前記部
分と同数の凹形弧状部分とからなり、そして、前記ライ
ニングが前記凹形弧状部分の各々にて極小厚さとなるス
テーターに関するものである。

このタイプのステーターの初期の段階を提供した、ある
公知のステーター（ドイツ国特許第2017620号）にあっ
ては、管状剛体ケーシングは内外面とも円筒状のもので
あり、それゆえ、ライニングの外面もまた円筒状であ
る。そして、そのライニングの内面は、二条ねじのもの
とされるともに、その軸線に近接する二つの部分とこれ
らの部分を連結する二つの半円形弧状部分とを含む実質
的に長円形の断面形状を有する。ここで、前記軸線に近
接する前記二つの部分は、若干凸状であり、言い換えれ
ば、これらの部分は、ステーターの縦方向中心軸線に向
って湾曲している。かかる構成は、前記ステーターと、
単螺旋ねじ状に形成された円形断面のローターとの間の
密封をより良くするためのものである。

しかるに、前記弾性ライニングの、軸線に近接する部分
を構成する特に肉厚の区域は、ポンプの作動中に移送さ
れる媒体の圧力によってより多く変形される傾向がある
という点および、エネルギーロスに起因する熱を管状ケ
ーシングに分散させるにはライニングの薄い区域よりも
適していないとう点で、不利益となることが立証されて
いる。

このことから、当初に述べた種類の、他の公知のステー
ター（ドイツ国特許第2709502号）にあっては、その管
状剛体ケーシングの内面と、弾性ライニングの外面と
は、そのライニングの二重螺旋状にねじを形成された内
面に概略対応する形状を有している。

しかしながら、そのライニングの内面の、共働するロー
ターとの間に最高摺動速度が生ずる、軸線に近接する部
分は、再び、内方へ突出するように湾曲する高所を含
み、そして、そのライニングはまた、軸線の近接する前
記部分に、半径方向外方へ突出する高所をも含む。ここ
で、外部の高所の厚さは、内部の高所の厚さに対し、数
十倍のオーダーであり、この外部の高所は、管状剛性ケ
ーシングに設けられた対応する凹部内に収容される。か
かる構成は、ステーターに対するローターの締付けをさ
らに一様なものとして、より効率を高め、これと同時
に、より長期の使用に耐えられるものとすることを意図
するものである。

さらに他の公知のステーター（ドイツ国特許出願公開DE
−OS2817280号）は、内壁に二重螺旋ねじが形成される
一方、外壁に、それに概略対応する二重螺旋ねじが形成
された弾性ライニングを有しているが、ここにおける外
壁の二重螺旋ねじは、軸線方向に隣り合う複数の部分に
分割されている。ここで、これらの部分はそれぞれ、螺
旋の全長の1/8の軸線方向長さに対応し、また、これら
の部分はそれぞれ、断面形状が長円形の筒状面を形成す
る。

上記ステーターのかかる部分を、ステーターの縦方向中
心軸線と直交するとともに前記部分の中央に位置する平
面で切断した場合には、その長円形外面の直線状部分
は、内面の直線状部分と平行に延在する。この一方、前
記部分を、ステーターの縦方向中心軸線とは直交するが
前記中央平面からは離間する平面で切断した場合には、
この断面における外部輪郭の長円は、この断面が前記中
央平面のどちら側に位置するかに応じて、前記縦方向中
心軸線に関し、内部輪郭の長円に対して一の方向もしく
は他の方向に食違う。

またこの例では、軸線に近接する弾性ライニング内壁の
直線状部分と平行に延在して、互いに直径方向に対抗す
る二つの接線方向溝が、前記中央平面において、各ステ
ーター部分の外側から形成されている。これらの接線方
向溝は、弾性ライニング内壁の、軸線に近接する部分
と、それに対応するローターとの間の結合力を減少させ
る自由空間を画成し、これによって、摩擦力の減少をも
たらす。

ところで、上述の如きライニングが、ポンプの作動中、
ローターの最高摺動速度の区域に、ローターに先行する
膨出部を形成するということは、良く知られている（オ
ベルンキルヒエンＤ−3063、ボーネマン・ポンプ会社発
行の“偏心ウオームポンプの作動状態”（“Wirkungswe
ise von Exzenter schnecken-pumpen"）参照）。これ
は、ローターとステーターとの間に必要な密封を確立す
るための、ライニングによるローターの被覆をもたらす
弾性偏倚力のゆえであり、ローターは、上述した区域内
で上記の膨出部を追越して、ライニングの一の凹形弧状
部分に入り込む。そして、これに引続き、ローターが凹
形弧状部分から出る際には、ローターの前方にて前進す
る新しい膨出部が形成される。

この発明は、ライニングが被る摩耗の主要部が、前記膨
出部の形成および追い越しの絶え間ない反復に関係する
という点の発見を基礎としており、それゆえ、この発明
の目的は、この種の摩耗およびそれに起因する不完全な
密封の減少にある。

かかる目的のためこの発明では、当初に述べたステータ
ーにおいて、ライニングの厚さを、共働するローターに
加わる回転運動および平行移動の方向へ、少なくとも、
軸線に近接する部分の中央部における厚さから、凹形弧
状部分への遷移部における極大厚さまで連続的に増加さ
せるとともに、その極大厚さから、前記凹形弧状部分の
範囲内における極小厚さまで連続的に減少させてある。

それゆえ、この発明にあっては、ライニング厚さの極大
値は、もはや、ローターの摺動速度が最高値に達する、
軸線に近接する各部分の中央範囲には存在せず、この極
大値は、軸線に近接する部分の端部もしくは、それに隣
接する凹形弧状部分の始部範囲内に移動する。

この結果、軸線に近い各部分の中央部におけるライニン
グの厚さは極大厚さよりは小さい値となり、これによっ
て、ローターがライニングの内面の凹形弧状部分の一方
に入る際の、ローターによる、その前方に形成された突
起の追越しは、公知の同様な種類のステーターよりもさ
らに容易となる。そして、このことは、ライニングの保
護をもたらす。

この発明の一実施例にあっては、ケーシングの内面と、
ライニングの内面とは、幾何学的には相似形であるが縦
方向中心軸線まわりに、互いに５゜〜15゜食違ってい
る。この場合、ライニング厚さの極大値は、軸線に近接
する各部分の一端部のみに存在し、それゆえ、ここにお
けるローターは、その前方に形成されるライニングの突
起の、ローターによる上述した極大厚さでの追越しを可
能ならしめるためには、一定方向の回転のみ許容され
る。しかしながら、このように偏心ウオーム型ポンプの
回転方向を一定方向に固定することは珍しいことではな
く、これによって適用範囲が制限されることはない。

この発明の他の一実施例は、一定の回転方向を決定する
ことを避け得る場合に対応するものであり、この例にあ
っては、ライニング厚さは、各凹形弧状部分の中央部に
おいて極小厚さとなるとともに、軸線に近接する各部分
の中央部においても極小厚さとなる。このようにする
と、回転方向がいずれの方向であっても問題なく、ロー
ターの前方に形成されるライニングの突起が、ローター
が凹形弧状部分の一方に入る際にローターと入れ換わる
ことになり、ここでも、不要なひねり動作と発熱とが回
避される。

尚、この実施例では、軸線に接する各部分の中央部にお
ける極小厚さは、各凹形弧状部分の中央部における極小
厚さよりも大きな値とはならないことをさらに明らかに
しておく。

以下、上述の二つの実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図はこの発明のステーターを偏心ウオームポンプに
用いた一実施例を示す断面図であり、図中10は、鋳鋼も
しくはアルミニウムの如き、剛性を有する材料から製造
された管状ケーシングを示す。

ここにおけるケーシング10は、概ね、縦方向中心軸線Ａ
に関して対称であり、円筒状の外面を有するとともに、
二重螺旋ねじが形成され、それゆえいずれの断面におい
ても長円形をなす内面を有する。ここで、ケーシング10
の前記内面は、軸線Ａに近接する二つの直線状部分12を
具えており、それらの部分12は、二本の横断軸線16の間
で主軸線14と平行に延在するとともに、半円形弧状部分
18によって連結される。

またケーシング10は、エラストマー製のライニング20を
内包しており、このライニング20は、ケーシング10の内
面12,18と連続的に結合してそこに寄り掛かる外面を有
する。このことはすなわち、前記外面にも、ケーシング
10の内面と同様の二重螺旋が形成され、それゆえ前記外
面がいずれの断面でも長円形であることを意味する。

ライニング20の内面も、ケーシング10の内面と同様いず
れの断面においても長円形をなし、そして、軸線Ａに近
接する二つの直線状部分22を具えており、それらの部分
22は、主軸線24と平行に延在する。尚、部分22は若干凸
状であっても良い。

ここで、主軸線24は、主軸線14と同様に縦方向中心軸線
と直交する。そして、主軸線14と主軸線24とは、この例
では10゜の角度で互いに交差する。この一方、軸線Ａに
近接する二つの直線状部分22は、二本の横断軸線26によ
って限定され、かつ、二つの半円形弧状部分28によって
連結される。そして、各横断軸線26は、先の横断軸線16
と10゜の角度で交差する。

このことから、ライニング20の内面22,28は、図示の断
面において、他の断面におけると同様に、二つの頂部I,
Vと、四つの遷移部II,IV,VI,VIIIとを有する。ここで、
内面28は、頂部I,Vにおいて主軸線24と交差し、また遷
移部II,IV,VI,VIIIにおいて横断軸線26と交差する。そ
して、軸線に近接する部分22はそれぞれ、遷移部II,IV
間および遷移部VI,VIII間にて延在するとともに、中央
部IIIおよびVIIを有し、また、凹形弧状部分28もそれぞ
れ、遷移部VIII,II間および遷移部IV,VI間にて延在する
とともに、頂部ＩおよびＶをそれらの中央部として有す
る。

一方、ここにおけるライニング20の内外面は、幾何学的
には相似形であるものの、主軸線14,24が食違っている
がゆえに、厚さの異なる範囲を画成する。そしてこのこ
とから、ライニング20は、時計方向へ見て、頂部Ｉおよ
びＶのそれぞれの前方位置にて、極小厚さ30となるとと
もに、遷移部VIおよびIIのそれぞれの後方で、かつ、横
断軸線16,26の間の位置にて、極大厚さ32となる。

かかるライニング20内には、円形断面の一条ねじロータ
ー34が偏倚力下で装着されており、このローター34は、
図中矢印で示す方向へ回転する。そして、ローター34の
最高摺動速度Ｖ_ｇは中央部VIIにおいて生じ、この摺動
速度Ｖ_ｇは、ローター34の、速度Ｖ_ｔでの平行移動と、
それ自身の軸線を中心とする回転とから成る。

第２図に示す他の実施例においても、ライニング20は、
第１図に示したものと同様の二重螺旋ねじが形成された
内面22,28を有する。しかしながら、この内面22,28は、
ケーシング10の、二重螺旋ねじが形成された内面と食違
うものではなく、その内面と幾何学的に相似形をなすも
のでもない。

また、ここにおけるライニング20の外面は、ケーシング
10の内面と連続的に結合しており、そのケーシング10の
内面は、概略正弦曲線を辿って軸線に近接する、二つの
互いに対向する凸形部分12を有するとともに、概略半円
形であるが主軸線14の範囲で幾分平坦な二つの凹形弧状
部分18を有する。

これによって弾性ライニング20は、互いに一致する主軸
線14および24上の二個所にてそれぞれ極小厚さ30となる
とともに、これも互いに一致する横断軸線16および26上
の四個所にて、それぞれ極大厚さ32となり、さらに加え
て、軸線に近接する部分22の中央部IIIおよびVIIの二個
所にても、それぞれ極小厚さ36となる。

第２図に示す弾性ライニング20の断面形状によれば、ロ
ーター34が図中矢印で示す方向へ回転しても、あるいは
反対方向へ回転しても、何等の差異を生じることがな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のステータを偏心ウオームポンプに用
いた一実施例を示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例を示す断面図である。 10……管状ケーシング、12,18……内面 20……弾性ライニングＡ……縦方向中心軸線 II,IV,VI,VIII……遷移部 22……軸線に近接する部分 28……凹形弧状部分、30,36……極小厚さ 32……極大厚さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−176378（ＪＰ，Ａ) 米国特許4104009（ＵＳ，Ａ) 西独国特許公開2817280（ＤＥ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面（12,18）が複数条のねじを形成する
管状剛体ケーシング（10）と、前記ケーシング（10）に
その軸線方向の全長に亘って寄り掛かる弾性ライニング
（20）とを具え、前記弾性ライニング（20）がステーターの縦方向中心軸
線（Ａ）に関して対称であり、また前記弾性ライニング（20）が、前記ケーシングと同
様の複数条のねじを形成する内面（22,28）を有すると
ともに、その断面で見て、前記弾性ライニングのねじの
条数に等しい数の、前記軸線（Ａ）に近接する部分（2
2）と、軸線に近接する前記部分（22）に連続的遷移部
（II,IV,VI,VIII）を介して隣接する、軸線に近接する
前記部分と同数の凹形弧状部分（28）とからなり、さらに、前記弾性ライニング（20）が前記各凹形弧状部
分（28）の各々にて極小厚さ（30）となる偏心ウオーム
ポンプ用ステーターにおいて、前記ライニング（20）の厚さを、共働するローター（3
4）に加わる回転運動および平行移動の方向へ、少なく
とも軸線に近接する前記部分（22）の中央部における厚
さから、前記凹形弧状部分（28）への遷移部における極
大厚さ（32）まで連続的に増加させるとともに、その極
大厚さ（32）から、前記凹形弧状部分（28）の範囲内に
おける極小厚さ（30）まで連続的に減少させてあること
を特徴とする偏心ウオームポンプ用ステーター。