(57)【要約】偏心ねじポンプ（2）用のステータ（10）は，ロータを収めるエラストマ体（20）用のステータケーシング（16）を備える。このエラストマ体（20）には少なくとも１つのカラー（18）が設けられ，該カラー（18）はステータケーシング（16）と結合部材（4, 6）との間に配置されている。ステータケーシング（16）内におけるエラストマ体（20）の固定を改良するため，本発明では，ステータケーシング（16）が，端面の少なくとも一側に開放キャビティ（50），凹部及び／又は隆起部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心ねじポンプ（2）用のステータ（10）であって，ロータを収めるエラストマ体（20）用のステータケーシング（16）を備え，前記エラストマ体（20）に少なくとも１つのカラー（18）が設けられ，該カラー（18）が前記ステータケーシング（16）と結合部材（4, 6）との間に配置されているステータにおいて，前記ステータケーシング（16）が，端面の少なくとも一側に開放キャビティ（50），凹部及び／又は隆起部を備えることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータであって，前記ステータケーシング（16）と前記結合部材（4, 6）との間隔が前記カラーの厚み（s）よりも小さいことを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステータであって，前記ステータケーシング（16）が型付け材として構成されていることを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項３に記載のステータであって，前記ステータケーシング（16）がチャンバ形状部（50）を有することを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項４に記載のステータであって，前記チャンバ形状部（50）の壁厚が前記カラーの厚み（s）よりも小さいことを特徴とするステータ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のステータであって，前記ステータ（10）が多分割部分からなることを特徴とするステータ。
【請求項７】
請求項６に記載のステータであって，前記ステータケーシング（16）が，長手方向の分割面に沿って分割され，少なくとも２個の分割シェル（12, 14）を備えるステータケーシング（16）として構成されていることを特徴とするステータ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のステータであって，前記分割シェル（12, 14）が互いに着脱可能に結合されていることを特徴とするステータ。
【請求項９】
請求項８に記載のステータであって，前記分割シェル（12, 14）が，一方では形状嵌合結合により，また他方ではクロージャユニット（28）により，互いに結合されていることを特徴とするステータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のステータであって，前記クロージャユニット（28）がクイック操作クロージャとして構成されていることを特徴とするステータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のステータであって，前記クイック操作クロージャ（28）がねじスナップクロージャとして構成されていることを特徴とするステータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のステータ（10）のためのステータケーシング（16）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，偏心ねじポンプ用のステータに関し，特に，ロータを収めるエラストマ体用のステータケーシングを備え，前記エラストマ体に少なくとも１つのカラーが設けられ，該カラーが前記ステータケーシングと結合部材との間に配置されているステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
偏心ねじポンプは，ステータ内にねじ形状のロータを回転可能に配置し，該ロータが，その長手方向軸線周りでステータ軸線に対して偏心回転させる構成を有している。ステータのロータに対向する側は，二重ピッチを有し，かつロータ形状に対応する二条つる巻き部を備える。ロータとステータとの間には，寸法の等しい複数のチャンバが形成される。これらチャンバ内において，送給媒体がロータ及びステータの異なるピッチに基づいて軸線方向に搬送される。通常，ロータは鋼等の低摩耗材料で構成され，ステータはゴム等の弾性材料で構成されている。
【０００３】
実用上の見地から，エラストマ体には往々にしてケーシングが設けられ，この場合にステータは，例えば加硫によりケーシング内に結合される。ステータは，弾性材料からなるために大きな摩耗を生じ，それ故にステータ又はステータケーシングの定期交換が必要となる。その交換に必要とされる保守作業を最小限とする見地から，適切な対応策が模索されている。
【０００４】
特許文献１（独国特許第10241753号明細書）はステータケーシングを有する偏心ねじポンプを開示しており，そのステータケーシングは，エラストマ体の組立て及び分解を容易とするために複数のセグメントを備え，これらセグメントが互いに結合され，かつ長手方向分割面に沿って延在する構成とされている。これらセグメントの長手方向縁部は，隣接するセグメントが互いに係合して引っ張り荷重を作用させ得る形状嵌合結合部を形成するよう構成されている。更に，セグメントはエラストマ体に対向する側部が実質的に平坦な表面をなすよう構成されている。即ち，複数のセグメントを結合することにより，多角形の閉鎖ケーシングが形成される。この多角形をエラストマ体における外側部の対応する多角形と係合させることにより，トルク伝達のための形状嵌合が生じ，ステータケーシング内におけるエラストマ体の回転運動を防止する。
【０００５】
しかしながら，ステータケーシング及びエラストマ体を備えるステータとしては，エラストマ体の回転運動防止に止まらない機能も発揮できるものを入手可能とすることが望ましい。ポンプの作動中，特にロータによる送給作動により半径方向及び軸線方向の力も発生してエラストマ体に作用するため，エラストマ体の湖底に関しては更なる改善が望ましい。特別な実施形態が，例えば特許文献２（国際公開WO2011/155312号パンフレット）に開示されており，この場合にはエラストマ体に両端部にカラーを設けてポンプの有効なシールを達成することを意図している。カラーは，ステータケーシングと結合部材（結合フランジ，ポンプハウジング）との間の凹部内に配置される。ステータケーシング及びエラストマ体をねじロッドにより結合フランジとポンプハウジングとの間にクランプし，ステータケーシングと結合部材の間隔をカラーの肉厚以下とすることにより，カラーを潰してステータと結合部材との間にシール結合を生じさせる。これによりエラストマ体も軸線方向に固定されるが，カラーの領域内で半径方向に作用する力はもっぱら摩擦ロック結合のみにより吸収しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許第10241753号明細書
【特許文献２】国際公開WO2011/155312号パンフレット
【発明の概要】
【０００７】
上記に鑑み，本発明の課題は，本明細書の冒頭に記載した形式のステータケーシングにおいて，エラストマ体の固定を改良することである。
【０００８】
この課題は，請求項１〜１１に記載した特徴により解決される。本発明において，ステータケーシングは，端面の少なくとも一側に開放キャビティ，凹部及び／又は隆起部を備える。
【０００９】
本発明は，ステータケーシング内におけるエラストマ体の固定を改良可能とするためにエラストマ体を，少なくともその一端部において，付加的に作用する結合部によりステータケーシングと結合部材との間に固定することに着目したものである。その結合部は，カラー領域で半径方向に作用する力も吸収すべきであり，着脱可能な構造とすべきである。
【００１０】
そのため，ステータケーシングは，カラーに対応する端部において，開放キャビティ，凹部及び／又は隆起部を備える。カラーをステータケーシングに対して押圧するとカラーがステータケーシング内にその端部で埋設され，その際にカラーはそのエラストマ特性に基づいて開放キャビティ又は凹部内に突出する。ステータケーシングとカラーの間に摩擦ロック型及び形状嵌合型の結合部が形成され，半径方向に作用する力を吸収する。カラーには，開放キャビティ，凹部及び／又は隆起部の形状に対応する突部又は凹部を形成することもできる。一方において接触圧が比較的低い形状嵌合結合を形成することができ，また他方においてはロータを収めるための開口部に対する位置決めが特に容易となる。これは，エラストマ体が，特定の回転位置でしかステータケーシング内に圧入できないからである。
【００１１】
本発明に係る結合部を形成するため，結合部材はカラーを収める凹部を備える。カラーは長手方向で結合部材のステータ側端面から突出し，従ってステータケーシングがカラーに対して押圧されるとカラーが潰されてステータケーシングの端面開口部内に圧入される。確定的な圧力を達成するため，ステータケーシングは結合部材の凹部よりも大きな特定の外径を有する。外側ステータケーシングと結合部材は，その端面にストッパを形成する。これにより，例えば同一の結合部材を使用し，カラーの厚みを適切に設定することで接触圧が発生する。
【００１２】
ポンプの組み立て後にカラーをステータケーシングの端面に押圧するため，ステータケーシングと結合部材との間隔はカラーの厚みよりも小とすべきである。結合部材内における凹部の形状は，カラーに対応する形状とするのが好適である。これにより，カラーステータ系シングの方向のみに変位可能であり，その結果としてカラーを，ステータケーシング内に特に効果的に埋設することができる。
【００１３】
本発明に係るステータを実現するためには，ステータケーシングと結合部材との間で端部の形状嵌合結合が形成される限り，任意の開放キャビティ，凹部及び／又は隆起部を設けることができる。その構造に基づいてカラーを開放キャビティ，凹部及び／又は隆起部内に埋設できるものであれば，例えば簡単な構造でも十分である。結合部材にも，単独で又は付加的に，その端面に開放キャビティ，凹部及び／又は隆起部を設けることができる。
【００１４】
ステータは，カラーのための開放キャビティが端部に形成される型付け材として構成するのが好適である。この実施形態は，ステータケーシングが材料節約の下でも十分に高い強度及び剛性を有する利点がある。
【００１５】
特に好適な実施形態において，ステータケーシングはチャンバ形状を有する。チャンバは，エラストマ体を包囲する内側ステータケーシング壁，外側ステータケーシング壁及びこれら両者間に配置された隔壁によって区画される。隔壁は，例えばステータケーシングの長手方向に延在し，これにより開放キャビティがチャンバ構造によって端面に形成される構成とする。ステータの組み立て後，エラストマ体のカラーは，ステータケーシングに対する接触圧により圧入され，埋設される。カラーの外径は，内側ステータケーシング壁の肉厚がカラーの高さよりも小さいことにより，カラーの少なくとも一部が端面で開放チャンバと重なる寸法に設定される。
【００１６】
好適な実施形態において，ステータケーシングは長手方向の分割面に沿って分割された，少なくとも２個の分割シェルを備えるステータケーシングとして構成する。これにより，組み立てを容易に行うことができる。これは，ステータケーシングの分割構造により，エラストマ体の交換を特に容易に行うことができるからである。この目的のため，分割シェルは互いに着脱可能に結合する。
【００１７】
例えば，分割シェルは，一方では形状嵌合結合部により，また他方ではクロージャユニットにより，互いに結合する。特に好適な形状嵌合結合の実施形態では，分割シェルから突出する保持素子が隣接する分割シェルの凹部内にフック状に係合させる。クロージャユニットを開放した後，ステータケーシングは形状嵌合結合部を中心として旋回させることができ，これにより分割シェルはエラストマ体から容易に取り外すことが可能である。
【００１８】
好適には，クロージャユニットをクイック操作型のクロージャとして，特に一種のねじスナップクロージャとして構成する。スナップ型のクロージャによれば，分割シェルを互いに結合してステータケーシングを閉塞することができる。付加的なねじ結合により，特に分割シェル間のギャップを閉じることが可能である。
【００１９】
クロージャユニットは，クロージャ素子がステータケーシングから離脱するのを防止する紛失防止手段として構成することもできる。クロージャユニット内には，センサケーブルのための収容部を設けることもできる。この収容部は，好適にはケーブルダクトとして構成し，クロージャユニットの開放時にケーブルダクトがセンサケーブルを露出させる構成とする。この場合，センサの分解に際して，センサをセンサケーブルと共に容易に除去して分割シェルを取り外すことが可能である。
【００２０】
本発明により達成される利点は，交換可能なエラストマ体を備える偏心ねじポンプ用のステータにおいて，エラストマ体をステータケーシング内に確実に固定できることである。特に，回転運動により生じかねないエラストマ体の変位を効果的に防止することが可能である。
【００２１】
以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。図中，同一の構成要素は同一の参照数字で表す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ステータを結合部材の間にクランプした状態で本発明に係る偏心ねじポンプの前側部分を示す斜視図である。
【図２】図１に示す二分割ステータの横断面図である。
【図３】クロージャユニットの一実施例を示す説明図である。
【図４】クロージャユニットの他の実施例を示す説明図である。
【図５】クロージャユニットの更に他の実施例を示す説明図である。
【図６】両端部にカラーが設けられ，多角形外側部を有するエラストマ体の説明図である。
【図７】クランプ状態にあるステータの結合部材との結合領域における拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は，ステータ10を有する偏心ねじポンプ２の前側部を示す。ステータ10は，ねじロッド８により結合部材相互間に，即ちハウジング４及びフランジ６の間にクランプされている。ステータ10は，長手方向分割面に沿って分割されたステータケーシング16を備え，このステータケーシング16は２個の分割シェル12, 14を含んでいる。ステータケーシング16は，ロータを収めるエラストマ体20のケーシングである。エラストマ体20には少なくとも１つのカラー18が設けられている。ステータケーシング16は，アルミニウム合金で製造されている。
【００２４】
偏心ねじポンプ２は，ポンプ２をポンプステーション上で組み立てるための２本の支持脚22が設けられている。ねじロッド８上でナット24を締め付けてカラー18をステータケーシング16と結合部材4, 6との間でクランプし，ステータケーシング16を結合部材4, 6に圧接させる。２個の分割シェル12, 14は，一方では形状嵌合結合部により，また他方ではクロージャユニット28により，互いに結合される。クロージャユニット28は保護カバー30の下方に配置されるものである。
【００２５】
図２は，図１に示す二分割ステータ10の断面を表している。ステータ10は多角形の内側部を有すると共に上側分割シェル12及び下側分割シェル14を備えている。これらの分割シェルは，一方では形状嵌合結合部26によりステータケーシングの全長に亘って互いに結合され，また他方では対向して配置されたクロージャユニット28によりステータケーシングの全長に亘って互いに結合されている。形状嵌合結合部26は，上側分割シェル12の一端に一体成形されたフック状の保持素子32で構成され，この保持素子は下側分割シェル14の対向端に設けられた凹部32内に係合する。形状嵌合結合部26に対向してクロージャユニット28が配置されている。クロージャユニット28は，一種のねじスナップ結合部を構成するものである。分割シェル12, 14の端部は，ステータ10のこの側において半径方向外向きに延在し，上方から導入される締結ねじ38の受孔が設けられている。この締結ねじ38は，内ねじを設けたリンクロッド40内にねじ込まれるものである。ねじの頭部と上側分割シェル12との間には，貫通孔を設けた中間プレート42が配置されている。中間プレート42は，特に，ねじ締結時における力を分散させる機能を発揮する。
【００２６】
２個の分割シェル12, 14には，半径方向に延在する分割シェル12, 14の端部端面に凹部が設けられ，この凹部はセンサのためのケーブルダクト44を形成する。ケーブルダクト44は，特殊な配置としたことにより，分割シェル12, 14の分解の間に開放する。分解のために締結ねじ38を緩めると，締結ねじ38を中間プレート42と共に，リンクロッド40の回転軸線46周りでステータ10から離れるよう折り去ることができる。これによりクロージャユニット28が開放され，分割シェル12, 14を形状嵌合結合部26の周りで展開させて取り除くことが可能である。分割シェル12, 14の組立ては，上述した分解時とは逆の手順で行う。
【００２７】
分割シェル12, 14は，複数のこのようなねじスナップ型の結合部36により互いに結合される。しかしながら，締結ねじ38は一連の作業サイクルによりステータ10から分離することができる。これは，ステータ40がねじ付きのロッド40と中間プレート42により互いに結合されるからである。クロージャ素子が，分割シェル12, 14の展開後に，下側分割シェル14における収容部から脱落するのを阻止するため，半径方向ウェブとして構成された紛失防止手段48がねじ付きロッド40の下方に配置されている。クロージャユニット28を汚染から保護するため，クロージャユニットによって保護カバー30がステータ10上に装着されている。
【００２８】
図２に示すように，ステータ10はチャンバ形状を有する。チャンバ50は，外側ステータケーシング壁52，内側ステータケーシング壁45及び隔壁56により区画されており，隔壁56はステータ10に沿って延在するものである。本発明において，チャンバ50はエラストマ体20のカラー18が埋設可能な開放キャビティを有する。
【００２９】
図３〜５は，クロージャユニットの種々の実施例を示す。即ち，図３は，ステータケーシング16のねじ固定を，ケーシング16内に押し込み可能としたクランプストリップ60で行う構成としたクロージャユニット28を示す。本例においては，上側分割シェル12内の開口部（図示せず）が，ねじ頭部よりも小さく，締結ねじ62の紛失防止手段として機能する。従って，締結ねじ62はステータケーシング16内部で可能な限度内において，即ちねじ頭部が上側分割シェル12の内面に当接するまで，開口部側から緩めることができる。締結ねじ62の一部は依然としてクランプストリップ60の内側に留まり，従ってねじ62が内部に落下することはない。
【００３０】
図４は，２個の分割シェル12, 14をクロージャストリップ64により閉塞するクロージャユニット28を示す。クロージャストリップ64は，締結ねじ66と，上側分割シェル12内に一体化されたナット68によりステータケーシング16に装着され，これにより２個の分割シェル12, 14が円錐状の接触面70を介して互いに閉塞される。
【００３１】
図５は，圧縮ねじ72を有するクロージャユニット28を示す。Ｕ字断面のストリップ74がクロージャストリップとして機能し，ストリップ74には圧縮ねじ72に対応する内ねじが設けられている。圧縮力を分散させるため，鋼製ストリップ76を中間プレートとして分割シェル12, 14内に押し込む。これらの分割シェル12, 14には，鋼製ストリップ76を収容すると共にＵ字形状ストリップ74をガイドするための，長手方向に延在する溝状の凹部78が設けられている。
【００３２】
図６は，ゴム状材料で構成され，両端にカラー18を設けたエラストマ体20の断面を示し，このエラストマ体20は多角形の外側部を有している。カラー18は厚みs及び高さh1, h2を有する。エラストマ体20は，ロータを収めるための二条のつる巻き状凹部80を備える。
【００３３】
偏心ねじポンプ２を組み立てる場合，当初はカラー18が結合部材4, 6から突出している。これは，カラー18の厚みsが，結合部材4, 6内における凹部の深さdよりも大きいからである。結合部材4, 6の相互間にステータ10をクランプした後，カラー18を結合部材4, 6内における凹部内に押し込んでステータケーシング16を組立て状態のポンプ２における結合部材4, 6に圧接させる。カラー18がステータケーシング16の端面における開放チャンバ50内に圧入され，これによりカラー18の埋設とエラストマ体20のステータケーシング16内での改良された固定が達成される。
【００３４】
エラストマ体20が多角形の断面形状を有するため，その外周部でカラー高さの違い（h1< h2）が生じる。ステータケーシング16を効果的に埋設可能とするため，カラー高さh1は内側ステータケーシング壁54の肉厚よりも大とする。エラストマ体20の固定を達成するため，本発明においては，少なくともカラー高さh2を内側ステータケーシング壁54の肉厚よりも大きく設定すべきである。大きいカラー高さh1, h2を設定する目的は，カラー18が内側ステータケーシング壁54から突出し，その結果としてカラー18を内側ステータケーシング壁54内に堅固に埋設できるからである。ステータケーシング16内における隔壁56もカラー18の付加的な固定に貢献し，カラー18の回転運動に対抗する。
【００３５】
図７は，ステータと結合部材との結合領域でクランプされたステータ10を示す拡大詳細図である。結合部材4, 6は，カラー18を収めるためにカラー18に対応する形状とした凹部を備える。この凹部の深さdはカラーの厚みsよりも小とし，従って内側ステータケーシング壁54から突出するカラー18はチャンバ50内に押し込まれる。外側ステータケーシング壁52と隔壁56の一部が結合部材4, 6の端面に圧接するのでカラー18に確定的な力が作用し，これによりカラー18がステータケーシング16の開放チャンバ50内に圧入される。
【００３６】
本発明を適用した偏心ねじポンプ２は，効果的で信頼性の高いポンプ作用のために特に設計されており，ステータ10を容易に組み立て，又は分解できるものである。エラストマ体20をステータケーシング16内に確実に固定するため，ステータケーシング16はその端面の少なくとも一側に開放キャビティ50，凹部及び／又は隆起部を備える。これによりエラストマ体20のカラー18が埋設され，その結果として付加的な摩擦ロック型及び形状嵌合型の結合部が，カラー18とステータケーシング16との間に形成される。
【符号の説明】
【００３７】
2  偏心ねじポンプ
4  ポンプハウジング
6  結合フランジ
8  ねじロッド
10  ステータ
12  上側分割シェル
14  下側分割シェル
16  ステータケーシング
18  カラー
20  エラストマ体
22  支持脚
24  ナット
26  形状嵌合結合部
28  クロージャユニット
30  保護カバー
32  保持素子
34  凹陥部
36  ねじスナップ結合部
38  締結ねじ
40  リンクロッド
42  中間プレート
44  ケーブルダクト
46  回転軸線
48  損失防止手段
50  チャンバ
52  外側ステータケーシング壁
54  内側ステータケーシング壁
56  隔壁
60  クランプストリップ
62  締結ねじ（クランプストリップ）
64  クロージャストリップ
66  締結ねじ（クロージャストリップ）
68  ナット
70  接触面
72  圧縮ねじ
74  Ｕ字断面ストリップ
76  鋼製ストリップ
78  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2015516038.tif 000010
2015516038.tif 000011
2015516038.tif 000012
2015516038.tif 000013
2015516038.tif 000014
2015516038.tif 000015