(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン継手（７）を備える偏心ねじポンプ（１）であって、ステータ（３）と、ロータ（４）と、駆動軸（５）とを備え、２個のピン継手（７）により、前記ロータ（４）及び前記駆動軸（５）の間に結合ロッド（６）がカルダン式に配置され、各ピン継手（７）は、内側継手部分（８）及び外側継手部分（９）で構成された継手ヘッド（10）を含み、前記内側継手部分（８）及び前記外側継手部分（９）はそれぞれ、ピン（15，15*）を通過させる径方向孔（11，12，12*）を有し、前記ピン（15，15*）を構成するベース部（16，16*）の自由端には、前記ピン（15，15*）の断面を拡大させるヘッド部（17，17*，18，18*）が配置及び固定されている偏心ねじポンプにおいて、
少なくとも１つのベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）の間の境界領域に、シール要素（32）が配置されており、
前記ベース部（16*）の少なくとも１つの自由端に、及び／又は、前記ベース部（16*）の自由端に対向するヘッド部（18*）における少なくとも１つの側面（24*）に、溝（30）が形成され、
前記シール要素（32）の少なくとも一部は、前記溝（30）内に配置され、
前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）が互いにねじ締結されている際に、前記シール要素（32）が、前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）によって圧縮されて、前記溝（30）内で広がることを特徴とする偏心ねじポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の偏心ねじポンプ（１）であって、前記シール要素（32）は、シールリング（33）又は接着式のシール材（34）として構成されている偏心ねじポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の偏心ねじポンプ（１）であって、前記シール要素（32）は、少なくとも１つのベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）の間の前記境界領域で、側方方向に前記ベース部（16*）よりも突出している偏心ねじポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の偏心ねじポンプ（１）であって、前記シール要素（32）の外周は、前記ピン（15*）の前記ベース部（16*）の外周よりも大きいが、前記ピン（15*）の前記ヘッド部（18*）の外周よりも小さい偏心ねじポンプ。
【請求項５】
ステータ（３）と、ロータ（４）と、駆動軸（５）とを備える偏心ねじポンプ（１）用のピン継手（７）であって、２個のピン継手（７）により、前記ロータ（４）及び前記駆動軸（５）の間に結合ロッド（６）がカルダン式に配置され、各ピン継手（７）は、内側継手部分（８）及び外側継手部分（９）で構成された継手ヘッド（10）を含み、前記内側継手部分（８）及び前記外側継手部分（９）はそれぞれ、ピン（15，15*）を通過させた径方向孔（11，12，12*）を有し、前記ピン（15，15*）を構成するベース部（16，16*）の自由端には、前記ピン（15，15*）の断面を拡大させるヘッド部（17，17*，18，18*）が固定されているピン継手において、
前記ピン（15*）のベース部（16*）及び少なくとも１つのヘッド部（18*）の間の境界領域に、シール要素（32）が配置されており、
前記ベース部（16*）の少なくとも１つの自由端に、及び／又は、前記ベース部（16*）の自由端に対向するヘッド部（18*）における少なくとも１つの側面（24*）に、溝（30）が形成され、
前記シール要素（32）の少なくとも一部は、前記溝（30）内に配置され、
前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）が互いにねじ締結されている際に、前記シール要素（32）が、前記ベース部（16，16*）及び前記ヘッド部（17，17*，18，18*）によって圧縮されて、前記溝（30）内で広がることを特徴とするピン継手。
【請求項６】
請求項５に記載のピン継手（７）であって、前記シール要素（32）は、シールリング（33）若しくは接着式のシール材（34）として構成され、及び／又は、前記シール要素（32）は、少なくとも１つの前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）の間の前記境界領域で、側方方向に前記ベース部（16*）よりも突出しているピン継手。
【請求項７】
請求項６に記載のピン継手（７）であって、前記シール要素（32）の外周は、前記ピン（15*）の前記ベース部（16*）の外周よりも大きいが、前記ピン（15*）の前記ヘッド部（18*）の外周よりも小さいピン継手。
【請求項８】
偏心ねじポンプ（１）用のピン継手（７）を製造するための方法であって、前記ピン継手（７）は、内側継手部分（８）及び外側継手部分（９）で構成された継手ヘッド（10）を含み、前記内側継手部分（８）及び前記外側継手部分（９）はそれぞれ、ピン（15，15*）を通過させた径方向孔（11，12，13）を有し、前記ピン（15，15*）のベース部（16，16*）の自由端には、前記ピン（15，15*）の断面を拡大させるヘッド部（17，17*，18，18*）を固定する、方法において、
前記ベース部（16*）の少なくとも１つの自由端に、及び／又は、前記ベース部（16*）の自由端に対向するヘッド部（18*）における少なくとも１つの側面（24*）に、溝（30）を形成し、
少なくとも１つのヘッド部（18*）を前記ベース部（16*）に固定する際、前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）の間の境界領域に、シール要素（32）を配置し、
前記シール要素（32）の少なくとも一部は、前記溝（30）内に配置され、
前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）が互いにねじ締結されている際に、前記シール要素（32）が、前記ベース部（16*）及び前記ヘッド部（18*）によって圧縮されて、前記溝（30）内で広がることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
・前記ピン（15*）の前記ベース部（16*）の自由端領域に、及び／又は、前記ベース部（16*）に対向する前記ヘッド部（18*）における側面（24*）に、フライス加工により少なくとも１つの溝（30）を形成し、
・前記少なくとも１つの溝（30）内にシールリング（33）を嵌め込むか又はシール材（34）を充填し、
・前記ベース部（16*）を前記ヘッド部（18*）にねじ締結し、
・前記ねじ締結によって生じる摩擦係合的及び形状係合的な結合により、前記シールリング（33）又は前記シール材（34）を圧縮する、方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の方法であって、請求項１〜４の何れか一項に記載のピン継手（７）を備える偏心ねじポンプ（１）を製造するための方法、及び／又は、請求項５〜８の何れか一項に記載の偏心ねじポンプ（１）用のピン継手（７）を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１、５及び８の前提部の構成に従う偏心ねじポンプ、ピン継手、及びピン継手を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、偏心ねじポンプ用のピン継手におけるピンに関する。このような偏心ねじポンプとは、特に粘性媒体、高粘性媒体及び研磨媒体といった多様な媒体、例えばスラッジ、液体肥料、原油及びグリースを搬送するために使用されるポンプのことである。媒体の搬送に際して駆動される螺旋状のロータは、ステータに接触しつつ該ステータ内で回転を生じる。ステータは、螺旋状の内側を有するハウジングとして構成される。媒体の搬送に際して駆動されるロータの形状軸は、ステータ軸線周りに偏心回転運動を生じる。外側のねじ、即ちステータは２条ねじとして構成されるのに対して、内側のねじ、即ちロータは１条ねじとして構成される。ロータは通常、高度な耐摩耗性を有する材料、例えば鋼で構成されるのに対して、ステータは、弾性材料、例えばラバーで構成される。ロータ及びステータは特殊な形状を有するため、これらロータ及びステータの間にはシール状態の中空スペースが形成され、ロータの回転に伴い媒体が軸線方向に搬送される。これら中空スペースの体積は一定であるため、搬送媒体が押し潰されることはない。偏心ねじポンプを適切に構成すれば、流体のみならず固体も搬送可能である。
【０００３】
特許文献１(独国特許出願公開第102006058166号明細書)には、偏心ねじポンプ用のピン継手が開示されている。この場合のピン継手は、潤滑剤を継手領域に留めておくためにカラーに包囲されている。継手の内部空間は、潤滑剤の除去及び交換のために、各継手の中央部に配置される１つの付加的な潤滑剤チャネルを有する構成とすることができる。
【０００４】
偏心ねじポンプは、食料品、医薬品及び医療品の分野に関して使用されることが一般的であり、頻繁に洗浄しなければならない。洗浄においては、厳しい衛生基準が遵守されなければならない。特に、製品変更に伴い偏心ねじポンプの洗浄が行われる場合には、前の製品の残留物又は搬送媒体が全て除去されていることが重要である。そのためには、ポンプが洗浄可能な個々の部品に容易かつ迅速に解体できることが望ましい。ポンプの解体をせずに洗浄が行われるいわゆるＣＩＰ法においては、残留物が蓄積し得るキャビティやコーナーなどが可能な限りポンプに形成されていないことが極めて重要である。ＣＩＰ法とは、「定置洗浄法」又は場所の制約を有する洗浄法のことを指す。このＣＩＰ法においては、製品に接触したポンプ表面の大幅な解体をせずに、フラッシュ法及び／又は煮沸法によりポンプの洗浄が行われる。この洗浄で特に問題になるのは、カルダン軸受を介してロータを駆動軸に可動に結合するピン継手である。なぜならピン継手には、不都合な残留物が特に蓄積しやすいからである。
【０００５】
特許文献２（独国特許出願公開第10116641号明細書）には、駆動軸の一部及び結合ロッドの一部を含むピン継手が開示されている。この場合に駆動軸の端部には、同軸状の差し込み収容部が設けられている。この差し込み収容部に、結合ロッドの結合ピンが突入している。差し込み収容部の内壁は、差し込み収容部の内部空間を洗浄するために、互いに対向する２つの洗浄孔を有する。
【０００６】
特許文献３（独国特許第102012006025号明細書）には、衛生分野で使用される偏心スクリューポンプの開放ピン継手を開示している。この開放ピン継手は、内側及び外側継手ヘッドを備え、これら継手ヘッドは、両端にそれぞれ１個のキャップが設けられたピンが貫通する、少なくとも１つの対称的な孔を有する。内側継手ヘッドの端面には、継手軸の長手方向軸線に対して偏心状に配置された少なくとも２つのチャネルが設けられ、これら２つのチャネルが、駆動軸の長手方向軸線からピン継手の外側に向けて、それぞれ10°〜30°の角度Ａで延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第102006058166号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第10116641号明細書
【特許文献３】独国特許第102012006025号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、偏心ねじポンプ用のピン継手を更に改良することにより、ピン継手をより容易に洗浄可能とすること又は搬送製品の堆積をより低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１、５及び８の構成を有する偏心ねじポンプ、ピン継手、並びにピン継手を製造するための方法により解決される。他の有利な実施形態は、従属請求項に記載するとおりである。
【００１０】
本発明は、少なくとも１個、好適には２個のピン継手を備える偏心ねじポンプに関する。偏心ねじポンプは、従来技術に既知であるように、ステータ、ロータ及び駆動軸を備えるものである。ロータは、結合ロッドにより駆動軸に結合され、特に結合ロッドは、２個のピン継手によってロータ及び駆動軸の間にカルダン式に固定される。各ピン継手は、内側継手部分及び外側継手部分で構成される継手ヘッドを含む。これら内側及び外側継手部分はそれぞれ、ピンを通過させる径方向孔を有する。好適には、ピンを構成する円柱状のベース部の自由端には、ピンの断面を拡大させるヘッド部が配置及び固定される。各ヘッド部は、ベース部の２つの端部を構成する雄ねじに対応する雌ねじを含む。代替的には、ベース部は、少なくとも１つの雌ねじを含む構成とされるのに対して、ヘッド部は、雄ねじが形成され、かつベース部内にねじ締結可能な第１領域と、ベース部に対してより大きな断面を有する第２領域とを含む構成とする。
【００１１】
特に第１ヘッド部は、ピンを継手部分の径方向孔に通過させる前に、ベース部と形状係合的及び摩擦係合的に結合される。特にこの第１ヘッド部は、例えば溶接されることにより、ベース部と取り外し不能に結合される。他方の第２ヘッド部は、継手部分の径方向孔にベース部を通過させた後に、ベース部に固定されるため、ベース部及び継手部分が互いに可動に結合される。
【００１２】
ベース部及び第２ヘッド部の間のねじ締結領域にて、搬送製品が蓄積又は堆積することを回避するため、ベース部及び第２ヘッド部の間の境界領域にシール要素が配置される。当業者にとって、第２ヘッド部の固定に関する以下の記載は、ピンにおけるベース部の第１ヘッド部の固定についても当てはまることは自明である。
【００１３】
好適な実施形態によれば、ベース部の自由端の少なくとも１つには、特に継手部分を通過させた後のみにヘッド部が配置及び固定される自由端には、溝が形成される。代替的又は付加的には、ベース部の自由端に対向する少なくとも１つのヘッド部の端面に溝が形成される。上述したシール要素の少なくとも一部は、この溝内に配置される。好適には、シール要素の少なくとも一部は、ベース部及びヘッド部の非締結状態において、溝から外方に突出し又ははみ出す。
【００１４】
シール要素は、好適には、シールリング又は接着式のシール材として構成される。ベース部及びヘッドを互いにねじ締結する際に生じる摩擦係合的及び形状係合的な結合により、シールリング又はシール材が圧縮され、上述した溝内で広がる。これにより、ピンは、ベース部及びヘッド部の間の境界領域で、搬送媒体の進入に対して特に効果的にシールされる。
【００１５】
本発明の好適な実施形態によれば、シール要素は、ベース部及びヘッド部の締結状態において、少なくとも１つのベース部及びヘッド部の間の境界領域で、側方方向にピンのベース部よりも突出している。このことは特に、ベース部及びヘッド部を互いにねじ締結した後のシール要素の外周が、ピンのベース部の外周よりも大きいが、ピンのヘッド部の外周よりも小さいことを意味する。
【００１６】
本発明は更に、上述した偏心ねじポンプ用のピン継手に関する。ピン継手においては、ピンのベース部及び少なくとも１つのヘッド部の間の境界領域にシール要素が配置される。好適には、ベース部の少なくとも１つの自由端に、及び／又は、ベース部の自由端に対向するヘッド部における少なくとも１つの側面に、溝が形成される。シール要素の少なくとも一部は、この溝内に配置することができる。ピン継手は、上述した構成の代替又は付加として、上述した偏心ねじポンプにおける１つ以上の構成及び特性を有することができる。
【００１７】
本発明は更に、偏心ねじポンプ用の上述したピン継手を製造するための方法に関する。この方法においては、フライス加工により、ピンのベース部の自由端領域に溝を形成する。代替的又は付加的には、フライス加工により、ベース部に対向するヘッド部の側面に溝を形成する。この溝は必ずしも深く形成する必要はなく、基本的にはフライス加工により浅く形成すれば所望の結果を得るのに十分である。溝内には、シールリングを嵌め込み、シール材を充填し、又はシール手段を他の方法で導入する。その後にベース部をヘッド部にねじ締結すれば、摩擦係合的及び形状系合的な結合によりシール材が圧縮される。ピンの締結状態においては、シール又はシール材が側方方向にピンのベース部よりも数mmに亘って突出するのが有利である。
【００１８】
本発明に係る方法は、特に、上述したピン継手を備える偏心ねじポンプを製造するために、及び／又は上述した偏心ねじポンプ用のピン継手を製造するために、適用される。
【００１９】
本発明に係る方法は、上述した構成の代替又は付加として、上述した装置における１つ以上の構成及び／又は特性を含んでいてもよい。同様に本発明に係る装置は、代替又は付加として、上述した方法における１つ以上の構成及び／又は特性を有していてもよい。
【００２０】
上述した偏心ねじポンプ又はピン継手は、食料品、医薬品及び／又は医療品の搬送に関して、特に衛生分野で使用されるものである。この点で特に重要なことは、偏心ネジポンプを洗浄する間に、前の製品の残留物又は搬送媒体が全て除去されていることである。従来技術に既知のピン又はピン継手においては、ピンのベース部及びヘッド部の間に、製品又は搬送媒体が僅かに進入することが多い。いわゆるＣＩＰ法を利用してポンプを洗浄した場合、上述した残留物を完全に除去することはできない。従来技術に対する上述した発明の主な利点は、シールを備える本発明に係るピンにより、残留物の問題が回避されることである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術に係る偏心ねじポンプの略図である。
【図２】従来技術に係る偏心ねじポンプにおけるピン継手の概略断面図である。
【図３】偏心ねじポンプにおけるピン継手用の、本発明に係るピンの概略断面図である。
【図４】偏心ねじポンプにおけるピン継手用の、本発明に係るピンの部分拡大詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態の実施例及びその利点を詳述する。図面における個々の要素間の寸法比は、実際の寸法比を必ずしも表すものではない。これは、幾つかの要素は簡略化して表されているのに対して、他の幾つかの要素は明瞭性を高める見地から拡大して表されているからである。
【００２３】
本発明に係る同一又は類似の要素には、同一参照符号を付すものとする。また、明瞭性を高めるために、個々の図面における参照符号は、該当する図面を説明するのに必要なものに限定されている。図面に示す実施形態は、本発明に係る装置を構成するための単なる例示であり、限定的なものではない。
【００２４】
図１は、従来技術に係る偏心ねじポンプ１の略図を示す。偏心ねじポンプ１は、ステータ３、ロータ４及び駆動軸５を備える。このロータ４は、結合ロッド６及び２個のピン継手７を介して、駆動軸５に可動に結合されている。またステータ３は、螺旋状の内側3*を有する。ロータ４は、ロータねじ4*として構成され、ステータの長手方向軸線Ｌ周りに偏心回転運動を生じるものである。ロータ４及びステータ３の形状により、これらロータ４及びステータ３の間にシール状態の中空スペース２が生じており、ロータねじ4*の回転に伴い、中空スペース２が軸線方向に移動し、媒体が軸線方向、即ち搬送方向FRに沿って搬送される。
【００２５】
図２は、従来技術に係る偏心ねじポンプ１におけるピン継手７（図１参照）の概略断面図を示す。ピン継手７は、内側継手部分８及び外側継手部分９で構成された継手ヘッド10を含む。これら内側及び外側継手部分８，９はそれぞれ、ピン15を通過させた径方向孔11，12，12*を有する。ピン15は、ベース部16と、通常はピン継手７のアセンブリ前にベース部16と取り外し不能に結合された第１ヘッド部17とを含む。
【００２６】
第１ヘッド部17の反対側の端部には、第２ヘッド部18が配置されている。ベース部16は、第１ヘッド部17の反対側の自由端に、雌ねじ19が形成された孔を有する。第２ヘッド部18は、例えば一種のねじ20として構成され、そのねじヘッド21は、ベース部16よりも大きな断面を有する。ねじ20は、ベース部16の雌ねじ19内にねじ締結可能な雄ねじ23が形成されたねじ領域22を更に含む。ピン15は、第２ヘッド部18が設けられていない状態で、内側及び外側継手部分８，９の径方向孔11，12，12*を通過するよう差し込み、その後に第２ヘッド部18がベース部16内にねじ締結される。これにより、継手ヘッド10における２個の継手部分８，９が可動に結合される。
【００２７】
図３は、偏心ねじポンプ１におけるピン継手７用の、本発明に係るピン15*（図１及び図２参照）の概略断面図を示し、図４は、本発明に係るピン15の部分拡大詳細図を示す。ベース部16への第１ヘッド部17*の固定に関しては説明を省略する。この第１ヘッド部17*の固定が、以下に記載する第２ヘッド部18*の固定と同様に可能であることは当業者にとって自明である。
【００２８】
第２ヘッド部18はねじ20*として構成され、該ねじ20*は、そのねじヘッド21*の一側面24*がベース部16*の自由端に接触するまで、ベース部16*の長手方向軸線Ｘに沿って雌ねじ19*内に少なくとも一部がねじ締結される。いわゆる下側面24*には、フライス加工により環状溝30が形成されている。環状溝30は内周及び外周を有し、外周は、ベース部16*の円周と実質的に等しい。
【００２９】
溝30内には、シール要素32、例えばシールリング33が嵌め込まれるか、又はシール材34が充填される。このような溝30及びシール要素32が設けられた第２ヘッド部18*をベース部16*にねじ締結する際に生じる摩擦係合的及び形状係合的な結合により、シール要素32が圧縮される。
【００３０】
溝30の配置及びシール要素32の大きさは、ベース部16*及び第２ヘッド部18*の締結状態で、シール要素32が側方方向にベース部16*よりも数mmに亘って突出するよう選択されるものとする。これにより、ピン15*のベース部16*及び第２ヘッド部18*の間が有利にシールされるため、搬送媒体が蓄積することがなく、ピン継手７（図２参照）が特に容易に洗浄可能となる。
【００３１】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて記載してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲に規定される保護範囲から逸脱することなく、本発明に修正又は変更を加え得ることは想定可能である。
【符号の説明】
【００３２】
1      偏心ねじポンプ
2      中空スペース
3，3*  ステータ、ステータ内側
4，4*  ロータ、ロータねじ
5      駆動軸
6      結合ロッド
7      ピン継手
8      内側継手部分
9      外側継手部分
10     継手ヘッド
11     径方向孔
12，12*       径方向孔
15     ピン
16     ベース部
17     第１ヘッド部
18     第２ヘッド部
19     雌ねじ
20     ねじ
21     ねじヘッド
22     ねじ領域
23     雄ねじ
24*    側面
30     溝
32     シール要素
33     シールリング
34     シール材
FR     搬送方向
L      ステータの長手方向軸線
X      ピンの長手方向軸線
【図１】
0006263632.tif 000002
【図２】
0006263632.tif 000003
【図３】
0006263632.tif 000004
【図４】
0006263632.tif 000005