(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口ポート、流体出口ポート、および圧力リリーフバルブポートを有するネット成形されたプラスチックポンプハウジングであって、流体入口ポート、流体出口ポート、および圧力リリーフバルブポートのそれぞれがポンプキャビティと流体連通するネット成形されたプラスチックポンプハウジングを製造する方法であって、
ハウジングの第１部分の外部トポグラフィにネガティブに対応し、ハウジングの流体入口ポート、出口流体ポート、およびリリーフバルブポートに関連付けられたトポグラフィにネガティブに対応するように構成された内面トポグラフィを有する第１金型を提供するステップと、
ハウジングの第２部分の外部トポグラフィにネガティブに対応するように構成された内面トポグラフィを有する第２金型を提供するステップと、
ハウジングのキャビティ（空洞）の近位部分の内部トポグラフィにネガティブに対応するように構成された外形を有する第１コアを提供するステップと、
ハウジングのキャビティ（空洞）の遠位部分の内側トポグラフィにネガティブに対応するように構成された外形を有する第２コアを提供するステップとを含み、
前記第１および第２金型と前記第１および第２コアは、金型およびコアを用いて製造されたハウジングの流体入口ポート、流体出口ポート、または圧力リリーフバルブポートのどれもが交差する幾何学的配置をもたないように構成されており、
第１および第２金型は、プラスチックを導入した後、第１および第２金型内でエンド・ツー・エンドの関係で互いに隣接して配置された第１および第２コアと互いに対向するように組み立てられており、
ネットシェイプ成形されたハウジングを引き出すために、前記プラスチックが硬化した後、金型は互いに反対に引き離され、コアは、互いに反対に、かつ、金型の引き離しに対して実質的に垂直に引き離されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記プラスチックは、ガラス充填されたプラスチックを含む請求項１の方法。
【請求項３】
ハウジングのネット成形の性質により、ガラス繊維の総露出が１平方インチ以下に維持され、僅少の二次的機械加工を超える処理の必要性は排除される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ハウジングは、容積式ベーンポンプで使用するためのハウジングである請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ハウジングのキャビティの遠位部分に近接する第２コアに隣接して配置された遠位ボアインサートをさらに含む請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
遠位ボアインサートはねじ山がつけられている請求項５に記載の方法。
【請求項７】
流体入口ポート、流体出口ポート、および圧力リリーフバルブポートを有するネット成形されたプラスチックポンプハウジングであって、流体入口ポート、流体出口ポート、および圧力リリーフバルブポートのそれぞれがポンプキャビティと流体連通するネット成形されたプラスチックポンプハウジングを製造するための金型およびコアのシステムであって、
ハウジングの第１部分の外部トポグラフィにネガティブに対応し、ハウジングの流体入口ポート、出口流体ポート、およびリリーフバルブポートに関連付けられたトポグラフィにネガティブに対応するように構成された内面トポグラフィを有する第１金型と、
ハウジングの第２部分の外部トポグラフィにネガティブに対応するように構成された内面トポグラフィを有する第２金型と、
ハウジングのキャビティ（空洞）の近位部分の内部トポグラフィにネガティブに対応するように構成された外形を有する第１コアと、
ハウジングのキャビティ（空洞）の遠位部分の内側トポグラフィにネガティブに対応するように構成された外形を有する第２コアとを含み、
前記第１および第２金型と前記第１および第２コアは、金型およびコアを用いて製造されたハウジングの流体入口ポート、流体出口ポート、または圧力リリーフバルブポートのどれもが交差する幾何学的配置をもたないように構成されており、
第１および第２金型は、プラスチックを導入した後、第１および第２金型内でエンド・ツー・エンドの関係で互いに隣接して配置された第１および第２コアと互いに対向するように組み立てられており、
ネットシェイプ成形されたハウジングを引き出すために、前記プラスチックが硬化した後、金型は互いに反対に引き離され、コアは、互いに反対に、かつ、金型の引き離しに対して実質的に垂直に引き離されることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１１年３月１４日に出願された「プラスチックポンプハウジングおよびその製造」と題する米国仮出願第６１／４５２，３０４号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［技術分野］
本開示は、流体ポンプ製造の分野に関する。特に、本開示は、金型およびコアを用いて製造されたハウジングの流体ポートのどれもが何らかの交差するジオメトリを有することがないように構成された金型およびコアを用いることによって、ネットシェイプ成形されたプラスチックポンプハウジングを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
容積式ポンプ、特に食品用途で使用されるタイプのものの製造に関連するコストを低減するために、ポンプハウジングを作るために使用される従来の真鍮とステンレス鋼の材料よりも安価な材料を使用することが望ましい。食品用途のためのポンプハウジング材料としての使用に好適なプラスチック材料は、典型的には、しばしば300度Ｆを超える高温条件下での使用に適していなければならない。プラスチックの使用はまた、ポンプシステムから鉛の材料を排除できる点が有利である。食品および飲料水の用途において、これは非常に望ましい特徴である。
【０００４】
ガラス充填のプラスチックはそのような高温での使用のためにしばしば適しているが、ＮＳＦインターナショナルによって表明されたものなど食品用途におけるプラスチックの使用に典型的に関連付けられたガイドラインは、ポンプハウジングの内部表面などのぬれ部分の表面に露出したガラス繊維の量を、１インチ以下の露出したガラス繊維に典型的には制限する。実際問題として、プラスチック部品の意味のある二次機械加工が必要である場合、露出した繊維のレベルは、通常、この制限を超えてしまうであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラスチック製ポンプハウジングの製造に関連して、従来の金型および成形技術の改善が求められている。このような金型および技術の結果は、かなりの二次機械加工を必要とするハウジングになり、したがって、食品用途のためのハウジングを製造するためには適していない。
【０００６】
したがって、望まれているのは、食品用途に適したプラスチックハウジングを製造する改良された方法である。その方法によれば、成形されたものはすぐに使用可能な状態になっており、必要な追加的な機械加工は僅少であり、成形により形成された後、約１平方インチ未満の濡れ内側表面にさらなる機械加工が施される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記および他のニーズは、流体入口ポート、流体出口ポート、および圧力リリーフバルブポートを有するネット成形されたプラスチックポンプハウジングであって、流体入口ポート、流体出口ポート、および圧力リリーフバルブポートのそれぞれがポンプキャビティと流体連通するネット成形されたプラスチックポンプハウジングを製造する方法によって達成される。
【０００８】
本開示に係る方法では、この方法は、ハウジングの第１部分の外部トポグラフィにネガティブに対応し、ハウジングの流体入口ポート、出口流体ポート、およびリリーフバルブポートに関連付けられたトポグラフィにネガティブに対応するように構成された内面トポグラフィを有する第１金型を提供するステップと、ハウジングの第２部分の外部トポグラフィにネガティブに対応するように構成された内面トポグラフィを有する第２金型を提供するステップと、ハウジングのキャビティ（空洞）の近位部分の内部トポグラフィにネガティブに対応するように構成された外形を有する第１コアを提供するステップと、ハウジングのキャビティ（空洞）の遠位部分の内側トポグラフィにネガティブに対応するように構成された外形を有する第２コアを提供するステップとを含む。
【０００９】
前記第１および第２金型と前記第１および第２コアは、金型およびコアを用いて製造されたハウジングの流体入口ポート、流体出口ポート、または圧力リリーフバルブポートのどれもが交差する幾何学的配置をもたないように構成されている。
【００１０】
第１および第２金型は、プラスチックを導入した後、第１および第２金型内でエンド・ツー・エンドの関係で互いに隣接して配置された第１および第２コアと互いに対向するように組み立てられている。ネットシェイプ成形されたハウジングを引き出すために、前記プラスチックが硬化した後、金型は互いに反対に引き離され、コアは、互いに反対に、かつ、金型の引き離しに対して実質的に垂直に引き離される。
【００１１】
得られたポンプハウジングは、二次機械加工を必要とせず、食品用途に適している。
【００１２】
また、ネット成形されたプラスチックポンプハウジングを製造するための金型およびコアシステムが開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示のさらなる利点は、詳細な説明を参照し、より明確に詳細を示すように縮尺通りではない図面と併せて考慮することにより明らかである。類似の参照番号はいくつかの図を通して類似の要素を示している。
【００１４】
【図１】本開示に従って作られたポンプの正面斜視図である。
【００１５】
【図２】本開示に従って作られたポンプハウジングの正面斜視図である。
【００１６】
【図３】図２のポンプハウジングの背面斜視図である。
【００１７】
【図４】図２のポンプハウジングの断面後端図である。
【００１８】
【図５】図２のポンプハウジングの側断面図である。
【００１９】
【図６】本開示による図２のハウジングを作るために使用される金型とコアの組立分解図である。
【図７】本開示による図２のハウジングを作るために使用される金型とコアの組立分解図である。
【００２０】
【図８】本開示に従って作られたポンプの別の実施の形態の正面斜視図である。
【００２１】
【図９】図８のポンプのためのポンプハウジングの正面斜視図である。
【００２２】
【図１０】図９のポンプハウジングの背面斜視図である。
【００２３】
【図１１】図９のポンプハウジングの断面後端図である。
【００２４】
【図１２】図９のポンプハウジングの側断面図である。
【００２５】
【図１３】本開示に係る図９のハウジングを作るために使用される金型およびコアの組立分解図である。
【図１４】図１３の金型およびコアの組み立て斜視図である。
【００２６】
【図１５】ポンプの付加的な構成要素を示す組立分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示は、ネットシェイプ成形されているプラスチックハウジングを持つポンプを製造するための方法に関する。本開示に係るポンプは、特に、飲料において使用する水を圧送するため、たとえば、炭酸水システム、エスプレッソマシン、ビール冷却システム内の水を圧送するために適している。
【００２８】
本明細書で用いる「ネットシェイプ成型」とは、ハウジングを成形した後、使用のために実質的に準備できており、たとえば、典型的には、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機器を使用して達成されるタイプのさらなる大幅な機械加工、成形、研磨を必要としないことを意味する。すなわち、本明細書で使用する用語「ネットシェイプ成型」は、成形されたハウジングが実質的にすぐに使用可能な状態であり、追加の機械加工はわずかであり、成形により形成された後、さらなる機械加工を施されるのは、約１平方インチ未満のぬれ内面であることを意味すると理解される。
【００２９】
したがって、成形されたハウジングは、さらなる機械加工、成形、研磨、またはすぐに使用可能にするための他の処理を必要としないから、ぬれ面を乱して、ぬれ面にガラス繊維を露出させ、ポンプを食品級の用途のためには容認できないものにしてしまうことはない。このように、ガラス充填されたプラスチック製のポンプハウジングは、ガラス繊維の総露出が１平方インチ以下に維持されるべく、ガラス繊維の制限を満たすように作成することができる。また、大幅なさらなる機械加工等の必要性を回避することによって、さらなる処理に関連する製造コストが節約される。
【００３０】
図１−７を最初に参照して、第１の実施の形態では、本開示は、ネットシェイプ成形されるプラスチックハウジング１２を有するポンプ１０を製造する方法に関するものである。ポンプ１０は、例えば、ハウジング１２と協働する種々の可動ポンプ部品および静的ポンプ部品（例えばリアキャップ、エンドプレート、Ｏ（オー）リング、ベアリング、シール、ライナー、ロータ、ベーン、整列ピン、スナップリング、シャフト、圧力逃がしバルブ１４、ポートインサート１５および１６、ワッシャー、入口ストレーナなど）を有する容積型ベーンポンプとして構成される。ポンプ１０は、出力軸を有し、内蔵型または外付けの電動機などのポンプモータにボルト締めされるか、またはクランプされるか、さもなければ接続されることによって、結合される。
【００３１】
ポンプハウジング１２は、一体成形されたプラスチック構造のものであり、プラスチック材料は、強度と耐熱性を加えるためにガラス繊維などの繊維で補強されてもよい。ハウジング１２は、近位部分２０および遠位部分２２を含むように構成される。近位部分および遠位部分２２は、ポンプキャビティ（空洞）の端部を定義し、キャップ、シール等を使用することによってポンプモータに装着されるように構成された近接部分２０とともに封止されている。
【００３２】
ハウジング１２はまた、ポンプの動作中に所望の流体の流動を許容するように構成された３つの流体通路を含む。その３つの流体通路は、第一の圧力で流体を受け取るための流体入口ポート２４、第二のより大きな圧力で流体を放出するための流体出口ポート２６、および所定のレベルを超える圧力となった場合に流体および圧力を逃がすことができる圧力逃がしバルブポート２８である。ハウジング１２は、ポート２４、２６および２８で内側ポンプキャビティ（空洞）３０を定義しており、ポート２４、２６および２８のそれぞれは、ポート２４、２６および２８にそれぞれ関連付けられたポートの入り口部２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂおよび２８ａ、２８ｂを介して流体連通している。
【００３３】
ネット成形ハウジングを提供する際、流体通路ポート（例えば、流体入口ポート２４、流体出口ポート２６、および圧力逃がしバルブポート２８）のどれもが交差しない幾何学的配置になるようにハウジング１２を作るために使用される金型（鋳型）を構成することが有利であることがわかった。金型およびポンプハウジングのこの構成は、ハウジングがネット成形され、わずかな仕上げしか要求しないという要件に由来する。というのは、仮にポートが交差する幾何学的配置で作られたとすれば、ポートは複雑な構造を表し、わずかな仕上げ以上のものを必要としたであろうからである。
【００３４】
したがって、図６および図７を参照して、ハウジング１２は、上部金型４０、下部金型４２、近位コア４４、および遠位コア４６を利用して製造される。金型４０、４２およびコア４４、４６は、金型やコアを使用して製造されたハウジング１２の流体通路ポート（例えば、流体入口ポート２４、流体出口ポート２６、圧力逃がしバルブポート２８）のいずれもが幾何学的に交差する配置とならないように有利に構成される。したがって、この結果、コア４４および４６は、流体通路ポートのいずれをも通過しないことが理解されるであろう。
【００３５】
金型やコアの構造はまた、成形されたハウジング１２から金型やコアを分離する際の簡素化を含む成形プロセスの単純化を促進する。この点に関して、金型４０および４２は、金型４０および４２内でエンド・ツー・エンドの関係で互いに隣接して配置されたコア４４および４６と互いに対向して組み立てられ、その後、プラスチックが導入されることが理解されるであろう。プラスチックが硬化した後、金型４０および４２は、矢印ＡおよびＢ（図６）で示されるように、互いに反対方向に引き離され、コア４４および４６は、矢印ＣおよびＤ（図６）で示すように、互いに反対方向で金型４０および４２の引張りに対して実質的に垂直な方向に引き離される。
【００３６】
上部金型４０は、内面形状（トポグラフィ）５０を有する。この内面形状５０は、ハウジング１２の上部の外部形状にネガティブに（凹凸が反対に）対応し、流体入口ポート２４、流体出口ポート２６および逃がしバルブポート２８と関連づけられた形状にネガティブに対応するように構成されている。下部金型４２は、内面形状（トポグラフィ）５２を有する。この内面形状５２は、ハウジング１２の下部の外部形状にネガティブに対応するように構成されている。コア４４は、中が詰まっており、外形５４を有する。この外形５４は、実質的に円筒状であるハウジング１２のキャビティ３０の近位部分の内面形状にネガティブに対応するように構成されている。コア４６は、中が詰まっており、外形５６を有する。この外形５６は、段付き円筒状の輪郭をもつハウジング１２のキャビティ３０の遠位部分の内面形状にネガティブに対応するように構成されている。上金型４０は、ロッド５７、５８および５９を含み、その上にはそれぞれインサート１４、１５および１６が摺動可能に付けられる。
【００３７】
図から理解されるように、流体入口ポート２４、流体出口ポート２６、および逃がしバルブポート２８に対応する金型４０のすべての部分は、遠位コア４６において終了し、コア４６は、ハウジング１２のこれらの流路ポートのいずれも通過しない。この構造および金型とコアの構成のゆえに、成形された部分がすぐに使用可能な状態になり、それ以上の機械加工、成形または研磨を必要としなくなるように、金型を製造することができることがわかった。つまり、成形面は、それ以上の処理をしなくても、所望の最終形状および寸法に従う。
【００３８】
このことに関連して、金型部品のこの機能が単純な金型引き離し処理を可能にしていることがわかった。この単純な金型引き離し処理において、上部金型および下部金型は、上部金型および下部金型が互いに引き離される第１引き離し直線運動によって除去され、また、コアは、第２引き離し直線運動によって除去される。ここで、第２引き離し直線運動において近位コアおよび遠位コアは反対方向に引き離され、第２引き離し直線運動は第１引き離し直線運動に対して実質的に垂直である。
【００３９】
金型およびコアの構成によって可能となった金型およびコアを引き離すこの方法によって、さらなる機械加工、成形または研磨を必要とする成形部品上のフラッシュ（ｆｌａｓｈ）、バリ（ｂｕｒｒ）、および他の異質なプラスチックを排除できることがわかっている。したがって、金型４０、４２およびコア４４、４６を用いて本開示にしたがって成形されたハウジング１２は、ネットシェイプ成形され、所望の最終形状および寸法に適合することが観察されている。
【００４０】
図８〜図１５を参照して、本開示に係る第２の実施の形態は、ネットシェイプ成形されるプラスチックハウジング１０２を有するポンプ１００の製造方法に関するものである。ハウジング１０２は、成形中に含まれる遠位ボア（孔）インサート１０３を含むこと以外は、ハウジング１２と実質的に同一である。ボアインサート１０３は、好ましくはステンレス鋼構造であり、ハウジング１０２の遠位部分２２’に対応する位置にある。このインサート１０３は、好ましくは、ねじ山がつけられる。このインサート１０３を追加することによって、ハウジングのプラスチック材料よりも強い接続ポイントが可能になり、ポンプ１０と比較して、ポンプ１００の動作中のノイズの減少を含む改良された動作を提供することが観察されている。
【００４１】
ハウジング１０２は、金型４０’、４２’およびコア４４’、４６’を使用して作られる。ここで、金型４０’、４２’およびコア４４’、４６’は、それぞれの形状（トポグラフィ）の一部がリア（背面）ボアインサート１０３を受け取れるように構成されていること以外は、金型４０、４２およびコア４４、４６と実質的に同一である。すなわち、ボアインサート１０３は、ハウジング１０２のより複雑な形状（トポグラフィ）の一部を提供することで金型の内面が簡略化されるように設けられている。この点で、ハウジング１０２、金型４０’、４２’およびコア４４’、４６’の様々な対応する部分は、符号にプライムを付けたことを除いて、図１〜７の実施の形態と同一の番号で参照されている。
【００４２】
図１５に示すように、ハウジング１０２は、ポンプ１００を生成するために、様々な内部ポンプ部品と互換性がある。例えば、図示されるように、ハウジング１０２は、バルブインサート５０、バルブ本体５２、ばね５４、Ｏ（オー）リング５６、逃がしバルブ５８、バルブカバー６０、ばね６２、調整ねじ６４、Ｏ（オー）リング６６、およびキャップ６８を含む圧力バルブ１４’を受け取るように構成されている。その他の構成は、ボールベアリング７０、シール７２、リア（後部）ベアリング７４、ピン７８ａによって離間したベーン７８を有するロータ７６、プラスチックライナー８０、アライメントピン８２、フロントベアリング８４、Ｏ（オー）リング８６、プレート８８、およびスナップリング９０を含む。
【００４３】
本開示の好ましい実施の形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。それは、網羅的なものでも、本開示を開示された厳密な形態に限定する趣旨のものでもない。明らかな修正や変形が上記の教示に照らして可能である。本開示の原理およびその実際の応用の最良の例示を提供し、それによって当技術分野の当業者が、意図する特定の用途に適合させるべく種々の実施の形態において種々の変形をもって本開示を利用することができるように、実施の形態が選択され記載されている。公平、合法的、かつ中立的な範囲に応じて解釈される限り、添付の特許請求の範囲によって決定されるような全ての改変および変形は本開示の範囲内である。
【図１】
0005903109.tif 000002
【図２】
0005903109.tif 000003
【図３】
0005903109.tif 000004
【図４】
0005903109.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005903109.tif 000008
【図８】
0005903109.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005903109.tif 000011
【図１１】
0005903109.tif 000012
【図１２】
0005903109.tif 000013
【図１３】
0005903109.tif 000014
【図１４】
0005903109.tif 000015
【図１５】
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