(57)【要約】本発明は、ステータ（２）およびその内部で動くロータ（１）並びにロータを駆動する駆動モータを含む偏心ねじポンプに関する。駆動モータのアーマチュアは、ロータと堅固に連結されるとともに、円筒状のポット（５）の内部における偏心軌道上を回転する。駆動のためのトルクが、ステータ巻線（４）によって生じる。
2008509335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）、その内部で動くロータ（１）およびロータを駆動する駆動モータを備え、この駆動モータはロータ（１）に連結され、ステータ巻線（４）、アーマチュア（３、３ａ）を備え、このアーマチュアは、ほぼ円筒状のアーマチュアとして形成されるとともに、ほぼ円筒状のポット（５）の内部における偏心軌道上を回転し、このポットにはステータ巻線（４）が配置され、アーマチュアとロータとが堅固に連結されたことを特徴とする偏心ねじポンプ。
【請求項２】
第２アーマチュアが、ほぼ円筒状のアーマチュア（３ａ）として、ロータ（１）の、前記第１アーマチュアとは逆側の端部に配置されるとともに、ほぼ円筒状のポット（５ａ）の内部における偏心軌道上を回転し、このポットには第２ステータ巻線（４ａ）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項３】
従動アーマチュアをそれぞれ有する複数のロータ（１）が、一連のアーマチュアおよびロータに配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項４】
前記アーマチュア（３）の内部に、永久磁石、リラクタンス磁石または軟磁性材料が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項５】
トルクがロータに作用するように、アーマチュア（３）の位置に応じてステータ巻線（４）の対応する部材を制御する制御ユニットが設けられており、磁束が、好適にはポット（５）の、アーマチュア（３）の表面から最短の距離を有する領域を通ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項６】
前記アーマチュア（３）が穿孔を有し、媒体がこの穿孔を通過可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項７】
アーマチュア（３）の内部に、永久磁石、およびさらにコイル（４）が、所定の軸力がロータ（１）に作用するように配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項８】
アーマチュア（３）の内部に、永久磁石またはコイル（４）が群として配置され、それぞれの群の軸力がロータに対し好適には逆向きに作用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項９】
前記ロータが軸力によって軸線方向に摺動可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項１０】
ポンプ開始時の始動トルクを軽減するために、さらに別の軸力が作用し、またはさらに別の動作がなされることを特徴とする請求項７または８に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項１１】
さらに別の軸線方向移動が、ポンプ出口を閉鎖し、または弁体を作動させるために利用されることを特徴とする請求項７または８に記載の偏心ねじポンプ。
【請求項１２】
さらに別の軸線方向移動が、ポンプ出口を閉鎖し、または弁体を作動させるために利用されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の偏心ねじポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじポンプまたは偏心ねじポンプに関するものであり、特に、高粘性の媒体または固体が混合された媒体の移送のため使用されるポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野に属する偏心ねじポンプは、通常、固定外部ステータとその内部で動作するロータとを有する。ロータは、通常、カルダンシャフトまたは可とう軸によってロータに接続される外部電気モータにより駆動される。以下の説明においては、本発明の基礎を形成する原理には何ら影響を及ぼさないので、ねじポンプと偏心ねじポンプとの間の区別は行わない。
【０００３】
しかし、既知の偏心ねじポンプは、長大な全体形状を有するとともに、モータ、カルダンシャフトおよびポンプの多数の可動部品のため、メンテナンスを必要とする。さらに、このような構成では、ポンプの少なくとも一方の側に、カルダンシャフトに対するシールが必要である。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２５１８４６号明細書（特許文献１）に記載の構成では、この点に関し重要な改良がなされている。この構成では、偏心ねじポンプのロータは、同時にモータの部材でもある。従って、特にカルダンシャフトを省略することができる。このような構成には、高価な磁性材料を備える特別なロータのみが使用可能であるという欠点がある。さらに、ステータがらせん形の構成を有するため、ステータ巻線が比較的複雑になり、その結果、生産コストも比較的高くなってしまう。
【０００５】
独国特許出願公開第４３１３４４２号明細書（特許文献２）には、解決案に対する別のアプローチが記載されている。例えば図２４に示されるように、電磁継手によって駆動される弾力的なステータおよびロータを有する偏心ねじポンプが提供される。この構成では、ねじの動きが弾力的なステータによって補償されるので、単純な軸受の使用により電磁継手を取付けることができる。これらのポンプは、ジャケットのないステータが高弾性を有するため、高圧に適さない。
【０００６】
欧州特許第０３５７３１７号明細書（特許文献３）は、偏心ネジポンプと連動して、回転運動および昇降動を同時に実行するモータを開示する。この場合にも、同様に、ねじの偏心運動を補償するため、ジャケットのない弾力的なステータが使用される。従って、このポンプは高圧に適さない。
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２５１８４６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４３１３４４２号明細書
【特許文献３】欧州特許第０３５７３１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、ポンプを駆動するのに必要なトルクが、ポンプの全体形状にわたって延在する付加的な手段、並びにシャフトシールおよびシャフト軸受に依ることなく供給されると同時に高圧にも適するように偏心ねじポンプを構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題に対する解決策を、独立請求項１に示す。従属請求項に、本発明のさらなる発展形態を示す。
【００１０】
本発明による装置は、ステータ２とその内部で動くロータ１とを備えた偏心ねじポンプを備える。ロータ１を駆動するため、モータ１を設け、ロータと連結する。駆動モータは、アーマチュア３およびステータ巻線４を備える。アーマチュアは、ほぼ円筒状のアーマチュアとして形成するとともに、ロータと堅固に連結することによって、ほぼ円筒状のポット５の内部における偏心軌道上を回転させる。このポット５は、ステータ巻線４に少なくとも部分的に取り巻かれる。あるいは、ステータ巻線は、このポットに組み込むこともできる。このような構成によって、駆動装置およびポンプが極めてスペースを取らない形で単一ユニットに組み込まれる。同時に、機械的な構成が大幅に単純化される。従って、ロータが、ステータおよび連絡線を備える系の内部に完全に閉じられた状態で作動するので、脆弱なカルダンシャフトは不要である。ロータから系外の点に対する連絡部または接点は不要である。従って、ロータおよびステータを含むポンプは、付加的な連絡部および軸封を使用することなく、既存の管にフランジにより取付けられる。
【００１１】
本発明による構成により、駆動モータの円運動をロータの偏心運動に変換するための、例えばカルダンシャフトまたは可とう軸のような変換部材を省略することもできる。
【００１２】
本発明の特に有利な実施態様において、第２アーマチュア３ａをほぼ円筒状のアーマチュアとして設ける。このアーマチュアは、ロータの、第１アーマチュアとは逆側の端部に配置する。このアーマチュアは、ロータに堅固に連結し、従って、同様にポット５の内部における偏心軌道上を回転する。この第２ポットは、同様に第２ステータ巻線に取り巻かれ、または、第２ステータ巻線を収容する。
【００１３】
本発明のさらに有利な実施態様では、アーマチュア３およびステータ巻線４を備えるモータを、リラクタンスモータの形で実現する。このために、ステータ巻線は、回転磁界を生じるコイルを有する。アーマチュアに、導磁性または弱磁性材料、例えば鉄からなる好適には歯形状の部材を設ける。この場合、磁場に応じて歯を位置合わせする。従って、磁場の回転によってロータの回転を実現することができる。
【００１４】
ステータ巻線４の対応する部材を制御する制御ユニットを設ける。この制御ユニットは、この場合、トルクを発生させるため、磁束が、好適にはポット５の、アーマチュア３の表面から最短の距離を有する領域を通るように、ステータに流れる電流を制御する。
【００１５】
好適には、コイルを適切に制御するため、ステータに対するロータまたはアーマチュアの正確な位置を指示する位置センサを設ける。このような位置センサは、例えばロータに組み込んだ磁石により実現できる。
【００１６】
本発明のさらに有利な実施態様では、モータを非同期モータの形で設計する。このために、アーマチュアは、抵抗アーマチュアまたは好適には短絡アーマチュアとして実現する。さらに、回転磁界を生じるための巻線を、ステータ巻線に設ける。回転磁界は、巻線または導電ロータ構造の電気抵抗に応じた適切な電流を発生させる電圧を、ロータ巻線または導電ロータ構造に誘導する。これらの電流は、順繰りに磁場、および従ってトルクを発生する。巻線の制御のため、所望の回転周期を有する回転磁界を生成する、周波数が可変的な位相変移された信号を発生させる随意的な制御回路、有利には周波数インバータを設ける。
【００１７】
随意に、回転子巻線を収容するための溝をロータに設けることができる。
【００１８】
本発明の異なる実施態様では、媒体を通過させることができる軸線方向穿孔を好適にはアーマチュア３に設ける。従って、媒体のための分流路は、もはや必要ない。従って、特に小型で、スペースをとらない構造の構成が得られる。
【００１９】
本発明の別の有利な実施態様では、所定の力が軸線方向にロータに作用するように、磁気部品または永久磁石をアーマチュアに、およびコイルをステータに配置する。軸力が同一の強さでポンプ圧に対して逆向きに作用すると、特に有利である。ロータ位置を監視するため、少なくとも１つの位置センサによってロータの位置を制御する位置制御装置を使用すると好適である。
【００２０】
本発明の別の実施例では、軸力によって軸線方向に摺動可能なロータを設ける。このような可動性によって、ポンプ開始時の始動トルクを軽減することができる。これにより、同様に、ポンプ出口を例えばロータ自体によって閉じることができる。あるいは、ロータの軸線方向移動により、弁体を自動的に作動させることもできる。特に定量ポンプの場合、これにより、超過を生じることなく特に微細に測定できるようになる。
【００２１】
本発明のさらに有利な実施態様では、アーマチュアのコイルが、トルクをロータに伝動するコイルに対して逆の極性を有する。このような制御可能な逆極性により、汲み出される媒体の流れの方向に対して逆方向に作用し、これによりロータの前側の媒体によって生じた動水力を補償または緩和する力がロータに発生する。逆極性のコイルの所要数は、生じる移送圧力に対して、可変的に適合させることができる。
【００２２】
以下では、図面とともに例示的な実施例を参照して本発明を説明するが、これらは発明の一般的な技術思想を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、回転軸に対して垂直に切断した本発明による装置を示す断面図である。偏心ねじポンプは、ステータ２の内部で動くロータ１を有する。ロータ１をアーマチュア３に堅固に連結する。アーマチュアは、ポット５の内部における偏心軌道上を回転する。この場合、移送される媒体は、ポット５を通過する。トルクを発生するため、ステータ巻線４を少なくとも一つ設ける。例示する実施態様では、ステータ巻線をポットに組み込むか、ポットの外側、および従って媒体の外側に好適に配置することもできる。しかし、ステータ巻線は随意にポットに組み込み、例えば密封することができる。ステータ巻線は、個別のコイルを備える。これらのコイルに、制御装置によって随意に電流を供給することができる。
【００２４】
好適には、コイルを適切に制御するため、ステータまたはポットに対するロータまたはアーマチュアの正確な位置を指示する位置センサを設ける。このような位置センサは、ロータに組み込んだ磁石、またはその補助により実現できる。
【００２５】
図２は、上記の構成の斜視図である。
【００２６】
図３は、第２アーマチュアを備える本発明の別の装置を示す。この第２アーマチュアは、ロータの第１アーマチュアとは逆側の端部に配置する。同様に、トルクを発生するため、第２ポット５ａおよび第２ステータ巻線４ａを第２アーマチュアに割り当てる。このような構成では、双方のアーマチュアが、これらおよびロータを所定の位置に保持する互いの方向に向いた軸線方向スラスト力を発生するように、アーマチュアを形成すると有利である。このために、アーマチュアを少なくともややテーパ状に有利に形成することができる。
【００２７】
図４は、上記の構成の斜視図である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による装置の全体形状を示す断面図である。
【図２】本発明による装置の全体形状を示す斜視図である。
【図３】第２アーマチュアを備えた本発明による装置の断面図である。
【図４】第２アーマチュアを備えた本発明による装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ロータ
２  ステータ
３  アーマチュア
４  巻線
５  ポット
【図１】
2008509335.tif 000003
【図２】
2008509335.tif 000004
【図３】
2008509335.tif 000005
【図４】
2008509335.tif 000006
【国際調査報告】
2008509335.tif 000007
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2008509335.tif 000009
2008509335.tif 000010
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