Screw pump with field refurbishment provision

本発明は、スクリュー・ポンプに関し、より詳細には、現場改修対策を備えたスクリュー・ポンプに関する。

スクリュー・ポンプは、一般的に、吸込端部から排出端部まで軸方向に延在し、回転する際に互いに噛み合う螺旋状のフライトを有する、少なくとも２つのスクリューを備える。 これらのスクリューは、一般的に、同様に吸込端部から排出端部まで軸方向に延在するスクリュー・ハウジング内に収容される。

スクリュー・ポンプは、いくつかの要素にしたがって分類することが可能である。 ２つのかかる要素には、（１）スクリュー及びシャフトが、別個のピースであるか、又はモノリシック・ユニットとして形成されるか、及び（２）スクリューが、一方の端部のみにより支持されるか、又は両端部により支持されるか、が含まれる。

スクリュー及びシャフトが、別個のピースである場合には、スクリューは、一般的に、スクリューを貫通する中央ボアによってそれらのシャフト上を摺動するが、各スクリューをそのそれぞれのシャフトに固定する従来的な先行技術の方法は、キー及びキー溝を使用することによるものである。 スクリューが、そのシャフトと共にモノリシック・ユニットとして形成される場合には、このモノリシック・ユニット構造は、当然ながらキー及びキー溝の可能性を回避し、シャフト部分は、シャフトではなく、シャフト・スタブと呼ぶことができる。

１ピース構造及び２ピース構造以外にも、２つの異なる型のスクリュー支持がある。 すなわち、スクリューが、一方の端部のみにより支持される場合には、これは、カンチレバー型スクリュー・ポンプと呼ばれる。 カンチレバー・スクリューと呼ばれる一方で、このスクリュー配向は、一般的に、水平ではなく垂直であり、吸込端部が、高い位置にあり、排出端部が、低い位置にある。 このスクリューのためのシャフト（又はシャフト・スタブ）は、一般的に、排出端部から、軸受及びシール担体内などに突出（垂下）し、この軸受及びシール担体にて、軸受、シール、及び駆動源が全て、このシャフト（又はシャフト・スタブ）に結合される。 スクリューの吸込端部には、一般的には軸受もシールも存在しないため、いかなる突出物も、スクリューの吸込端部を越える必要がない。

他の型のスクリュー支持は、単純支持と呼ばれる。 カンチレバー・スクリューと同様に、単純支持スクリューは、吸込端部と排出端部との間に延在する。 カンチレバー・スクリューとは異なり、単純支持スクリューのためのシャフト（又はシャフト・スタブ）は、スクリューが両端部にて軸受により支持されるため、両端部から突出する。 また、単純支持スクリューは、一般的に、両端部に軸受シールをさらに有する。

単純支持スクリュー及びカンチレバー・スクリューの両方のためのシャフトは、一般的に、一方の端部のみにて駆動され、一般的に、これは、排出端部から突出するシャフトの部分である。 一般的に、２つの平行なシャフトのそれぞれが、それ自身に固定され、他方のシャフトのはす歯歯車と噛み合う、はす歯歯車を有する。 一方のシャフトが、直接的に駆動され、他方のシャフトは、直接駆動されるシャフトから離隔して駆動される。

点検に関しては、あらゆるタイプのスクリュー・ポンプが、様々な欠点を有する。 スクリュー・ポンプは、殆どの場合において、腐食性物質及び／又は磨耗性物質から、スクリューのフライト上に被覆物を残す物質を含む（それらに限定されない）他の物質に至るまでを含み得る圧縮性媒体を汲み上げるような使用環境において使用される。 長期間の運転の後には、スクリュー・ポンプは、ラインから外し、点検する必要がある。 スクリューは、シャフトから引き抜かれ、洗浄又は交換しなければならない場合がある。 これを実施するためには、一般的に、軸受及びシール担体からスクリュー・ハウジングを取り外すためだけではなく、さらにはスクリューのタイミング調整を再度行なうために軸受及びシール担体にも取り掛かるために、スクリュー・ポンプの大掛かりな分解が必要となる。

スクリューの再組立の各実例は、「タイミング調整」と呼ばれる作業を要する。 タイミング調整は、回転の際の各螺旋状フライトの適切な噛み合い及び隙間のために、スクリューの互いに対する相対角度配向の調節を伴う。 また、シャフトは、一般的に、はす歯歯車を有する。 はす歯歯車は、一般的に、軸受及びシール担体からスクリュー・ハウジングを取り外し、次いで軸受及びシール担体に取り掛かることにより、アクセスされる。 少なくとも１つのはす歯歯車が、そのシャフトから緩められて外され、そのシャフトを中心として回転され、次いで、再度締め付けられることにより、フライトの相互の隙間が適切にタイミング調整される。

その後、シールが交換され、軸受及びシール担体が元のように閉じられ、スクリュー・ハウジングが再度取り付けられ、等々となる。

スクリュー・ポンプの現地回収と関連して、前述のものを単純化し、先行技術の欠点を克服するための改良が、必要である。

本発明の１つの目的は、キー及びキー溝を使用せずに、スクリュー・ポンプのシャフト及びスクリューを共に回転的にロックすることである。

本発明の１つの目的は、かかるスクリュー・ポンプのタイミング調整を、タイミング・ギアを用いてではなく、スクリュー・シャフトとスクリューとの間において行なうことである。

本発明の１つの目的は、かかるスクリュー・ポンプのタイミング調整を、スクリュー・ポンプが完全に組み付けられた状態において、スクリュー・ポンプの頂部にて行なうことである。

本発明の１つの目的は、スクリュー・ポンプを分解することなく、スクリュー・ポンプからスクリューを固定解除及び摺動により引き抜くことを可能にすることである。

本発明の１つの目的は、スクリュー・ポンプを完全には分解することなく、シールを点検することを可能にすることである。

本発明の１つの目的は、冷温の周囲温度においては、スクリューとそのシャフトとの間において滑合が生じるが、作動温度においては、締まり嵌めが生じ、それによりシャフトに対するスクリューの芯合わせ及び能動ロッキングが促進されるように、スクリュー及びそのシャフトについて異なる熱膨張率を有する材料を使用することである。

これらの及び他の態様及び目的は、本発明によれば、多様な現場における改修が可能なスクリュー・ポンプにおいて実現される。 かかるポンプは、好ましくは、少なくとも２つのスクリューと、ベースと、スクリューのためのシャフトとを備える。 これらのスクリューは、回転する際に互いに噛み合う螺旋状フライトを有する。 また、スクリューは、内方端部と外方端部との間に延在する。 シャフトは、内方端部と外方端部との間に延在し、また内方端部の近辺からベースからカンチレバー式に突出する。 各スクリューは、各スクリューのための各シャフトの外方端部を覆ってこの各シャフト上に摺動するように、そのシャフトを受けるための中空コアを有して形成される。

本発明の一態様は、各シャフトとスクリューとの中間にキーレス・ロッキング機構を備える。 このキーレス・ロッキング機構は、キー又はキー溝を用いることなくシャフト及びスクリューを共に回転的にロックするように作動する。

好ましくは、キーレス・ロッキング機構は、スクリュー間のタイミング調整が、シャフトを中心としてスクリューを回転摺動させることによって調節可能となるように、解除可能である（すなわちユーザによるロック解除が可能である）。

さらに、好ましくは、キーレス・ロッキング機構は、各シャフトと各シャフトのためのスクリューとの中間に配設されるだけでなく、そのスクリュー及びシャフトの外方端部の近位に配設される。

スクリュー・ポンプは、スクリュー・ハウジングをさらに備えてもよい。 かかるスクリュー・ハウジングは、その内方端部の近位にてベースからカンチレバー式に突出するように、内方端部と外方端部との間に延在する。 このスクリュー・ハウジングは、それらのシャフト上に位置する際にスクリューを受けるためのスクリュー・チャンバを有して形成される。 本発明のさらなる一態様は、キーレス・ロッキング機構の解除により、スクリューが、ベースからスクリュー・ハウジングを取り外すことなくそれらのシャフトから取り外すことが可能となる。

各シャフトは、好ましくは、外方端部の近位に甲を有して形成され、この甲が肩を形成する。 スクリュー・シャフトの当該部分は、肩を越えるステップインを施され、スクリュー中の中空コアとの間に環状空洞部を形成する。 この環状空洞部は、キーレス・ロッキング機構の導入及び作動のための作動空間を与える。

本発明の別の態様は、キーレス・ロッキング機構が、軸方向クランピング構成体、ドリフト・フリー型のキーレス・ブシュ、リフト型のキーレス・ブシュ、又はシンク型のキーレス・ブシュの中のいずれか１つなど（それらに限定されない）の任意の形態をとることが可能である。

本発明の他の一態様は、スクリューが、熱膨張率特性を有する材料から作製され、対照的に、シャフトが、周囲温度から作動温度までの温度範囲にわたり、スクリューの熱膨張率特性よりも数値においてより高い熱膨張率特性を有する異なる材料から作製される。 さらに、このようにすることで、スクリュー及びシャフトは、周囲温度にて滑合し、また、スクリュー及びシャフトは、スクリューのそれらのシャフトへの能動ロッキングをさらに促進する作動温度にて締まり嵌めを有する。

ベースはパネルを有し、スクリュー・ハウジングの内方端部は、このパネルからカンチレバー式に突出する。 オプションとして、スクリュー・ポンプは、シャフトの内方端部の近位にて、及びベースのパネルの表面の近位にて、シャフトを囲むシール・アセンブリをさらに備える。 さらに、本発明の別の態様は、シール・アセンブリが、シャフトを取り外すことなく、又はベースの内部からパネルの背後にアクセスすることなく、スクリュー及びスクリュー・ハウジングの取外し後に交換可能となるように、アクセス可能な態様で設置される。

軸方向クランピング構成体は、シャフトに連結されるか、又はシャフト上に形成された一対のジョーを備え、少なくとも一方のジョーが、クランプ圧力を生じさせるように可動である。 この可動ジョーは、任意には、ネックドイン・シャフトの肩を越えたネックドイン・シャフトと、スクリューの外方端部の近位のスクリュー中のコアとの間の環状空洞部の内部に適合するリングを備える。 クランプ圧力を生じさせるために、可動ジョーは、任意には、肩にてシャフトに係合されるねじロッドによって駆動される。 各シャフトは、内方シート及び外方シートを有して構成され、軸方向クランピング構成体のジョーは、内方シート及び外方シートの上にクランプ固定される。 シャフトへのスクリューのロッキングは、２つのキーレス・ロッキング技術の任意の組合せによって達成されてもよい。

スクリュー・ポンプは、代替的には、ベースのパネルにスクリュー・ハウジングを設置するための一連の固定具をさらに備え、スクリュー・ハウジングは、シャフト又はベース上のパネルに外乱をもたらすことなく、又はベースの内部からパネルの背後へのアクセスを得ることなく、ベースから取り替えることが可能である。

本発明の好ましい一実施例においては、シャフトは、合金鋼を含み、スクリューは、周囲温度から作動温度までの温度範囲にわたり、約ゼロ・パーセント（０％）の熱膨張を有する材料を含む。 一般的には、スクリューは、作動温度では、外方端部よりも内方端部の付近にてより高温である。 したがって、シャフトとスクリューのコアとの間の界面圧力が、それに応じて、外方端部の比較的付近よりも内方端部の比較的付近にてより高くなる。

好ましい実施例及び実例の以下の説明との関連において、本発明の複数の特徴及び目的が明らかになろう。

図面においては、現時点において好ましい本発明のいくつかの例示的な実施例が図示される。 本発明は、実例として開示される実施例に限定されず、本発明が関係する技術における当業者の技術の範囲内において変形が可能であることを理解されたい。

本発明による、現場改修対策を備えたスクリュー・ポンプの斜視図である。

スクリュー・ポンプからスクリュー・ハウジングを取り外した状態を示すことを除いては、図１と同等である、斜視図である。

図２の分解図を含むことを除いては、図２と同等である、斜視図である。

カバー・ワッシャ（６２）及びキーレス・ブシュ（５８）が取り除かれていることを除く、図２の線ＩＶ−ＩＶに沿った拡大部分断面図である。

図３のキーレス・ブシュ（５８）の拡大斜視図である。

図５の分解図を含むことを除いては、図５と同等である、斜視図である。

拡大図に基づいており、複数部分が破断されていることを除いては、さらにはカバー・ワッシャ（６２）及びキーレス・ブシュ（５８）が図４に戻されていることを除いては、図４と同等である、部分断面図である。

図７の詳細部分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの拡大部分断面図である。

本発明によるキーレス・スクリュー・シャフト間ロッキング機構の代替的な一実施例を示すことを除いては、図７と同等である、部分断面図である。

本発明によるキーレス・スクリュー・シャフト間ロッキング機構の別の実施例を示すことを除いては、図７及び図９と同等である、部分断面図である。

複数部分が図４から取り除かれ、高温の運転温度に達した後、及び外乱影響が影響を及ぼした後の、スクリューとシャフトとの間の界面圧力に関する圧力対軸の曲線を示すことを除いては、図４と同等である、部分断面図である。

図１は、本発明による、バイパス及び現地改修対策を備えたスクリュー・ポンプ２０を図示する。 このスクリュー・ポンプ２０は、上述のようなカンチレバー型スクリュー・ポンプである。 スクリュー・ポンプ２０は、吸込みポートハウジング２４と軸受及びシール担体２６、又はより正確には軸受及びシール担体２６の頂部パネル２８との間に挟まれたスクリュー・ハウジング２２を有する。 軸受及びシール担体２６は、排出ポート３２を有して形成される。 スクリュー・ハウジング２２は、水ジャケット・カバー・プレート３４及びバイパス・カバー・プレート３６を備える。

図２は、スクリュー・ポンプ２０が、互いに逆回転で回転される一対の鏡像相対スクリュー４０を備えることを示す。 これらのスクリュー４０は、吸込端部又は入口端部４２と排出端部４４との間に延在する。 図３は、各スクリュー４０が、螺旋状フライトの第１の段４６及び螺旋状フライトの第２の段４８を備えることを示す。 第２の段４８のためのフライトは、比較的より粗大な第１の段４６のためのフライトよりも、より微細である。

排出ポート３２は、軸受及びシール担体２６内を通る排出プレナム（図面では隠れている）の終端部である。 図２及び図３は、かかる排出プレナム（やはり図面では隠れているが、そのポート３２がその出口である）の内方開口５２を示す。

図３は、スクリュー４０が、部分的にはキーレス・ロッキング機構５６及び５８により、それらのスクリュー・シャフト５０に連結されることを示す。 本発明の一態様は、キーレス・ロッキング機構５６及び５８が、スクリュー４０の吸込端部４２にてアクセスされる。 スクリュー４０は、周囲温度にてスクリュー・シャフト５０を覆って非常にぴったりと滑合するように寸法設定された中央ボア８０を有する。 また、これは、スクリュー・シャフト５０とシャフト・ボア８０との間の周囲温度滑合とも呼ばれる。 キーレス・ロッキング機構５６及び／又は５８は、この周囲温度「滑」合を部分的に抑制する。 キーレス・ロッキング機構５６及び／又は５８は、スクリュー４０間のタイミング調整を部分的に維持する。 また、タイミング調整は、回転の際のスクリュー４０のそれぞれの螺旋状フライトの適切な噛み合い及び隙間のための、スクリュー４０の互いに対する相対角度配向に影響を及ぼす。

図３及び図４に比較的良く示されるように、キーレス・ロッキング機構５６は、スクリュー４０に対してそのシャフト５０の方向に軸方向クランプ力を共に加える、一連の構成要素及び特徴部を備える。 キーレス・ロッキング機構５６は、可動ジョー５４としての役割を果たすリング５４を備える。 スクリュー・シャフト５０は、それぞれが肩を形成する一対の甲を有して形成される。 スクリュー・シャフト５０のための第１の甲は、比較的大きな直径から中間直径へと移行し、内方肩６８を形成する（「内方」という言及は、肩が後に説明される隣接する肩よりも、軸受及びシール担体２６に比較的近いことを指す）。 スクリュー・シャフト５０のための第２の甲は、中間直径から比較的小さな直径へと移行し、外方肩７４を形成する。 外方肩７４は、ポンプ２０の吸込端部２４により近い。 外方肩７４を越えるステップドイン・スクリュー・シャフト５０は、スクリュー４０内のボア８０と共に環状空洞部を形成する。 この環状空洞部は、キーレス・ロッキング機構５６及び５８の導入及び作動のための作動空間を与える。

内方肩６８は、軸方向クランプ（例えば５６）の被固定ジョーとしての役割を果たす。 スクリュー４０の排出端部４４は、内方肩６８に当接するシートとしての役割を果たす。 外方肩７４は、スクリュー４０に連結されたものの上に可動ジョー５４を引き、それにより軸方向クランプ力を生じさせるための、環状に並ぶ機械ねじのための固定部としての役割を果たす。 このために、外方肩７４は、機械ねじを中に締め付けるための環状パターンのねじソケットを有するように、雌ねじを切られる。 リング５４は、機械ねじが貫通して摺動するための同じパターンの貫通穴を有し、ねじ固定具を受ける。 可動ジョー５４が、スクリュー４０に対して押さえつけるものを要するため、スクリュー４０は、以下のものを有して構成される。 スクリュー４０の中央ボア８０は、スクリュー４０の吸込端部４２の付近に陥凹環状リング溝を有して形成される。 このリング溝は、取外し可能保持リング６６を受ける。 実際には、螺旋状保持リング６６を使用することが好ましい。

前述の場合には、リング・ジョー５４は、外方肩７４中のねじソケット内にねじ込まれる環状パターンの機械ねじ固定具により、被固定ジョー（内方肩６８）に対して締め付けられ、緩められる。

したがって、キーレス・ロッキング機構５６は、軸方向クランピング構成を形成して、スクリュー４０の保持リング６６とスクリュー４０の排出端部４４との間にクランプ圧縮を生じさせ、これが、内方肩６８に対するシートとしての役割を果たす。

図３及び図４から図８に比較的良く示されるように、キーレス・ロッキング機構５８は、キーレス・ブシュ５８として知られている環状圧縮継手を含む。 さらにより詳細には、このキーレス・ブシュ５８は、ある特定の型のキーレス・ブシュを含み、３つのかかる型の中の１つであるこれを、本明細書においてはリフト型キーレス・ブシュ５８と呼ぶ。 図３及び図７は、汚物をシールにより防ぐためのＯリングを有するカバー・ワッシャ６２を図示する。 リング５４及びキーレス・ブシュ５８を保持するための機械ねじは共に、カバー・ワッシャ６２の取外し後にアクセスされる。 適切なキーレス・ブシュは、Ｂ−ＬＯＣ（登録商標）という商標名のものが、米国デラウェア州ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ在のＦｅｎｎｅｒ Ｕ． Ｓ． ，Ｉｎｃ． 社から入手可能であるが、それに限定されない。

キーレス・ブシュ５８は、一対の相互嵌合分割カラーを含み、一方は、フランジ付き内方カラーを含み、他方は、リング外方カラーを含む。 フランジ付き内方カラーは、外方肩７４の上方のシャフト５０のネックイン部分に対してクランプするための円筒状内方壁部を有する。 リング外方カラーは、スクリュー４０の内部のシャフト・ボア８０の側壁部に対接するための円筒状外方壁部を有する。 これらの一対のカラーは、一対の円錐形テーパ状セクションと嵌合する。 機械ねじが、フランジ付き内方カラーのフランジ中の環状パターンの貫通穴を貫通して挿入され、リング外方カラー中の機械ねじ用のねじソケット内にねじ込まれる。 機械ねじを締め付けることにより、ユニットとしてのキーレス・ブシュ５８が定位置にはまり込み、シャフト５０とスクリュー４０との間にラジアル方向クランプ力を与える。

図５及び図６は、フランジ付き内方カラーのフランジが、ねじ山付き貫通穴を備えることを示す。 遠い過去にキーレス・ブシュ５６が初めから締め付けられていた場合には、将来的にある時点にて、このキーレス・ブシュ５６を緩めることが望ましい。 しかし、図５に図示される機械ねじを単に緩めるだけでは、この作業を行なうには十分ではない。 ２つのカラーを引き離すために（図示せず）、ねじ穴６０内に機械ねじを締め付けていかなければならない。

本発明の好ましい一実施例においては、各スクリュー４０及びスクリュー・シャフト５０のための一対のキーレス・ロッキング機構５６及び５８を組み込むことが好ましい。 キーレス・ロッキング機構５６は、軸方向クランプ力を生じさせる役割を果たす。 キーレス・ロッキング機構５８は、ラジアル方向クランプ力を生じさせる役割を果たす。 しかし、この設計嗜好は、単に便宜的な理由によるものに過ぎない。

試験により、キーレス・ロッキング機構５８は、始動時の冷温時の間だけでなく、作動時の温度においてもやはり容易に全定格トルク負荷の伝達を十分に果たすことが可能であることが判明した。 しかし、試験により、キーレス・ロッキング機構５８の締め付けによって、シャフト５０に対してスクリュー４０が「極めてわずかに」引き上げられる傾向にあるということもまた判明した。 しかし、公差が非常に厳しい場合には、「極めてわずかに」は、許容されない。 したがって、軸方向クランピング機構５６により、キーレス・ブシュ５８の引き上げられる傾向が抑制される。

２つ以上の型のキーレス・ブシュが存在することを上述した。 キーレス・ブシュ５８は、本明細書においては、リフト型のキーレス・ブシュと呼ばれる。 しかし、この特徴によれば、図９及び図１０によりそれぞれ示されるように、少なくとも２つの他の型のキーレス・ブシュが存在する。

図９は、一対の対向する環状テーパ状界面を有するキーレス・ブシュ９６を図示する。 したがって、これは、ドリフト・フリー型のキーレス・ブシュ９６である。 締め付けられた場合に、このキーレス・ブシュ９６は、シャフト５０上のスクリュー４０を引き上げる傾向もなく、その逆の傾向もない。

図１０は、図３及び図４から図８のキーレス・ブシュ５８と同様の、単一の環状テーパ状界面を有するキーレス・ブシュ９８を図示する。 しかし、キーレス・ブシュ９８においては、リング・カラーよりも広い接触表面積を有するフランジ付きカラーが、外方カラーの方へ配置転換されており、シャフト・ボア８０の側壁部に対接している。 キーレス・ブシュ９８の締め付けにより、キーレス・ブシュ５８の逆の影響が生じる傾向がある。 すなわち、キーレス・ブシュ９８の締め付けにより、スクリュー４０がシャフトの内方肩６８に対してきつく押し下げられる傾向がある。 したがって、キーレス・ブシュ９８は、シンク型のキーレス・ブシュと呼ばれる。

図９及び図１０を図７と比較することにより判明することは、キーレス・ブシュ９６又は９８を軸方向クランピング構成体５６と組み合わせる必要がないということである。 逆に、キーレス・ブシュ５６と並行して無用な軸方向クランピング装置５６が、実に好ましい。

図３及び図４に戻ると、これらの図は、各スクリュー４０が、第１の段セクション４６及び第２の段セクション４８を含む２つのピースから構成されることを示す。 これら２つの段４６及び４８は、合わせ釘６４によって互いの方向に角度配向される。 第２の段４８は、排出プレート７０の上方で回転し、排出プレート７０は、排出ポート３２からの圧縮性媒体の排出を制御する。 排出プレート７０の下方には、シール・アセンブリ７２がある。 シール・アセンブリ７２は、ガスケット及び／又は軸受（図示せず）を組み込む。 実際に、排出プレート７０の直下にシャフト５０ごとに１つの軸受が存在し、さらに軸受及びシール担体２６の内部のさらに深くにシャフトごとに１つ又は複数の他の軸受が存在してもよい。

途中であるがここで、「タイミング調整」について論じてみたい。 すなわち、「タイミング調整」として知られている、ドライ・スクリュー真空ポンプの設計における一要素が存在する。 簡単に説明すると、「タイミング」は、「タイミング調整」のみよりも幅広い概念である。 タイミングは、それ自体に２つの構成要素を概ね有する。 １つは、スクリュー４０が、同一速度で回転するということである。 本発明の一態様は、スクリュー・シャフト５０が、タイミング調整のために全く調節されない同期歯車によって駆動される。 また、先行技術においては、はす歯歯車によってシャフトを駆動させ、はす歯歯車とシャフトとの間においてそこでタイミング調節を行なうことが一般的である。 しかしまた、本発明の一態様は、スクリュー・シャフト５０が、タイミング調整のような作業のために妨げられることのない一定噛み合い同期歯車によって駆動される。

タイミング調整は、スクリュー４０の互いに対する相対角度配向の調節を伴う。 本発明の一態様は、タイミング調整が、歯車とシャフト５０との間によってではなく、スクリュー４０の自由（吸込）端部４２のキーレス・ロッキング機構５６、５８、９６、及び／又は９８の中の１つ又は複数によって達成される。

スクリュー４０間の適切な角度配向は、多数の方法により判断することが可能である。 例えば、スクリューが、その外周部上の任意の箇所に印を付けることが可能であると考える。 スクリューが回転すると、この任意の箇所は、全回転において周回する。 他方のスクリューがやはり回転すると、これは、その外周部上に、同様に全回転において周回する１つの特定の対応箇所を有する。 これら２つの箇所がスクリュー・シャフト軸間の平面を同時に横断する場合には、タイミング調整は適切となる。 実際には、これら２つの箇所は、各回転ごとに、同時にこの平面を横断するだけでなく、非常に高い精度でそれを成す必要がある。 これを適切に実現するためには、調節、実際には微調節が必要となる。

スクリュー・ポンプ・スクリュー４０及びスクリュー・ポンプ・スクリュー・シャフト５０の従来の製造は、単一のモノリシック・ユニットとしてそれらを作製する（又は単一のモノリシック・ユニットの均等物としてそれらを共にロックする）ものであった。 すなわち、スクリュー４０及びシャフト５０が、元々は２つの別個のピースであっても、キー溝内のキーによって共にキー固定されている場合には、実際には、これらは長期間の運転時間の後にはモノリシック・ユニットの均等物として共に融合することとなる。

これに応じて、タイミング調整の従来的な方法は、タイミング・ギアにより調節を行なうものである。 すなわち、少なくとも１つの歯車が、緩められることによってスクリュー間の角度調節が可能となるように、その各スクリュー・シャフトに取外し可能にクランプ固定される。

同期される速度とは異なり、タイミング調整は、スクリュー・ポンプの製造及び耐用年数において単に「一度だけ実施される」作業ではない。 実際には、スクリュー４０を再度タイミング調整する必要は非常に頻繁にある。 前述は、かかる場合の非包括的なリストである。
・ 初めの製造及び設置 ・ スクリュー４０の取外し（例えば機械的に洗浄のためなど）
・ 磨耗したスクリュー４０の交換 ・ 磨耗したシール７２の交換 ・ 磨耗した軸受の交換、等々

前述の場合には、タイミング調整が、スクリュー・ポンプの寿命において周期的な作業であることが容易に理解される。 また、このスクリュー・ポンプ２０については、シャフト５０は、同期歯車によって駆動される。 このスクリュー・ポンプ２０の同期歯車の相互に対する配向は、タイミング調整とは関連性がない。

上述のように、スクリュー４０は、周囲温度滑合によって、それらのシャフト５０に嵌着する。 スクリュー４０とシャフト５０との間にキーレス・ロッキング機構がない場合には、それらの間に角度配向は、無限に調節可能となる。 しかし、本発明の一態様は、スクリュー４０とスクリュー・シャフト５０との間にキーレス・ロッキング機構５６、５８、９６、及び／又は９８を組み込む。

スクリュー４０とスクリュー・シャフト５０との間の組付けは、以下の通りに行なわれる。 各スクリューの第１の段セクション４６及び第２の段セクション４８が、共に合わされ、合わせ釘６４によって相互に配向される。 次に、スクリュー４０が、互いに対してほぼ正確な角度配向で互いに噛み合わされる。 次いで、スクリュー４０は、それらのむき出しのスクリュー・シャフト５０の内方肩６８上に排出端部４４が到達し、着座するまで、スクリュー・シャフト５０を覆うように摺動される。 各スクリュー４０のための保持リング６６が、各スクリュー４０の中央ボア８０の内側の、そのためのリング溝内に挿入される。 リング・ジョー５４が、スクリュー・シャフト５０の下方に摺動され、次いで、機械ねじが、ジョー５４と６８との間のクランプ圧力によってそれらの間でスクリュー４０が堅く締め付けられるまで、ねじ込まれ締め付けられる。

これにより達成されることの中でもとりわけ、この組付けにより、固定配向に対するスクリュー４０間の相対角度配向が容易に固定される。 同様に、この組付けにより、スクリュー・シャフト５０上におけるスクリュー４０の相対軸方向配向が容易に固定される。 しかし、第２のキーレス・ロッキング機構５８を用いて、軸方向クランプ（例えば５６）による機械連結を強化することが好ましい。

本発明の代替の一態様は、双対キーレス・ロッキング機構５６及び５８の使用を廃し、単一キーレス・ロッキング機構９６又は９８のみを採用することである。

途中であるがここで、本発明のスクリュー・ポンプ２０についての本発明による「現地」改修対策について論じてみたい。 すなわち、これは、「現地」（多くの場合工場であるが、ＯＥＭ工場ではない）での、及び完全に簡単な工具による、スクリュー４０及びシール７２のアクセス可能性及び／又は交換を含む。

ドライ・スクリュー真空ポンプは、多く使用されている。 時として、これらは、清浄なガスを汲み上げる。 他の場合には、これらは、「汚れた」ガス流を汲み上げる。 清浄なガスについては、ドライ・スクリュー真空ポンプは、無故障運転で数年間にわたり作動する場合がある。 汚れたガス流については、無故障で数年間にわたり作動する見込みはない。 汚れたガス流中に混入する物質により、おそらくは数カ月、おそらくは数時間の短い時間後に故障が生じるおそれがある。

汚れたガス流により生じる故障の大半は、２つのカテゴリーに分類される。
（１）スクリュー４０上への（又はスクリュー・ハウジング２２内部のスクリュー・チャンバ内での）物質の蓄積。 これは、隙間を塞ぎ、接触部分を形成する（このカテゴリーの故障は、中度から重度に及ぶ）。 又は、
（２）汚れたガス流を、スクリュー４０を支持する軸受（又はジャーナル）から隔離するシール７２の材料腐食（このカテゴリーの故障は、一般的に単に運転コストの上昇をもたらすに過ぎない。なぜならば、このカテゴリーの故障は、一般的に、シール７２の下方からスクリュー・チャンバ内に汲み上げられる例えばアルゴンなどのパージ・ガスにより抑制されるからである）。

より詳細には、第１のカテゴリーの故障は、中度から様々な程度の重度にまで及ぶ。 中度の故障は、蓄積した物質を剥がし吹き出すための、スクリュー・チャンバの簡単なバック・フラッシュによって解消される場合がある。 しかし、フラッシュによって問題が解消されないこともよくある。 この場合には、スクリュー・ポンプ２０は、しばらくの間運転休止となり、スクリュー４０を機械的に洗浄し、次いでさらにはスクリュー・ハウジング２２内部のスクリュー・チャンバを機械的に洗浄するために、分解される場合がある。

本発明の一態様は、軸受及びシール担体２６からスクリュー・ハウジング２２を取り外すことなく、スクリュー４０をそのシャフト５０から取り外すことを可能にする。 本発明の別の態様は、ポンプ２０の残りの部分（すなわち軸受及びシール担体２６）からスクリュー・シャフト５０を取り外すことなく、スクリュー４０を取り外すことを可能にする。 したがって、スクリュー・ポンプ２０は、ＯＥＭ工場に送り戻す必要を伴わずに、例えば顧客の工場においてなど、「現地」で容易に改修することが可能となる。

スクリュー４０が、それらが動かなくなるほどの大きな度合いで、互いに又はスクリュー・ハウジング２２と擦れる場合には、おそらく、スクリュー４０及びスクリュー・ハウジング２２は、交換することが必要となる。 市場にある全ての他のドライ・スクリュー真空ポンプに関してこれを行なうためには、長期間の運転休止と、完全な分解とが必要となる。 逆に、本発明によるスクリュー・ポンプ２０の一態様は、スクリュー４０及びスクリュー・ハウジング２２が、交換可能な取替品と容易に交換される。

すなわち、スクリュー４０及びスクリュー・ハウジング２２は、単なる手工具により、スクリュー・シャフト５０から結合解除され（スクリュー４０の場合）、又は軸受及びシール担体２６の頂部パネル２８から固定解除される（スクリュー・ハウジング２２の場合）、追加的な独立型モジュールである。 破損したスクリュー４０又はスクリュー・ハウジング２２は、現場にて、また完全に普通の手工具により、交換することが可能である。

このスクリュー・ポンプ２０の設計により、作業員は、タイミング調整の実施の際に、吸込みポートのためのハウジング２４のみが取り外され、他の点においてはポンプ２０が完全に組み付けられた状態で、ポンプ２０の頂部にてタイミング調整を行なうことが可能となる。

上述のように、第２のカテゴリーの故障は、シール７２の腐食を含む。 シール７２は、それらが単にわずかに腐食した場合には、一般的には交換されない。 すなわち、シール７２の腐食は、通常は、しばらくの間許容され、パージ・ガスによりシール７２の裏側を加圧することによって抑制される。 この目的は、可能な限り軸受から汚れたガス流中の物質を吹き払うことである。 しかし、腐食が、スクリュー・シャフト５０とシール７２との間のギャップを広げるにつれ、その効果は、低下し、シール７２は、最終的には交換されなければならなくなる。 市場にある従来のドライ・スクリュー真空ポンプにおいては、シールの交換には、ポンプの完全な分解が必要となる。 なぜならば、シールは、一般的にポンプ内深くに位置するからである。

本発明によるポンプ２０の一態様は、シール７２が、スクリュー４０と同様に容易に交換可能である。 これは、作業員が、スクリュー・シャフト５０を取り外す程のポンプ２０の分解を行なわなければならない必要がないためである。

図１１に戻ると、本発明の他の一態様は、スクリュー４０及びスクリュー・シャフト５０をそれぞれ異なる材料から作製することにより、キーレス・ロッキング機構５６、５８、９６、及び／又は９８のいずれかによるトルク伝達能力を強化することである。

ドライ・スクリュー真空ポンプは、作動中に、熱を生じさせ、非常に高温に留まる。 １７５℃（約３５０°Ｆ）の温度が、スクリュー４０の排出端部４４の付近にて一般的である（すなわち、この温度は、スクリュー・ハウジング２２内のスクリュー・チャンバにおいては、吸込端部２４から排出端部３２にかけて、漸増的に高くなる）。 本発明の一態様は、スクリュー４０をそれらのスクリュー・シャフト５０にさらにしっかりと結合するために、この熱を利用することである。

すなわち、本発明の一態様は、以下の内容が実現され得るように、ある熱膨張率のある材料からスクリュー４０（すなわちそのセクション４６及び４８）を作製し、対照的に、異なる熱膨張率を有する別の材料からスクリュー・シャフト５０を作製することである。 周囲温度では、スクリュー４０は、それらのスクリュー・シャフト５０上に滑合（例えば動き嵌め）する。 しかし、作動温度においては、スクリュー４０は、それらのスクリュー・シャフト５０に締まり嵌めになる。

したがって、スクリュー４０及びスクリュー・シャフト５０は、異なる熱膨張率を有する異なる材料から作製される。 スクリュー・シャフト５０は、比較的高い値を有するべきである。

余談ではあるが、熱膨張率は、温度が変化する場合の材料の体積膨張又は体積収縮の尺度である。 材料が暖められた場合に膨張する場合には、この材料は、「正」の熱膨張率を有する。 逆に、材料が冷却された場合に膨張する場合には、この材料は、「負」の熱膨張率を有する。

スクリュー４０及びスクリュー・シャフト５０は、本発明によれば、正の熱膨張率又は負の熱膨張率を共に有する材料から作製することが可能である。 スクリュー・シャフト５０に関する熱膨張率の値が、スクリュー４０に関する熱膨張率よりも実質的に高くなるように、熱膨張率の値において十分な差がある限りにおいては、スクリュー４０は、作動温度にてスクリュー・シャフト５０上に固定する。

さらに冷温（すなわち周囲温度）の場合には、締まり嵌めは緩んで滑合となり、分解（又は再組立）が容易となる。

本発明による好ましい設計は、以下のものを含む。 スクリュー・シャフト５０は、合金鋼から作製される。 逆に、スクリュー４０は、非限定的ではあるがＮｉＲｅｓｉｓｔ ｇｒａｄｅ Ｄ−５を含む、熱膨張率の比較的低い材料から作製される。 ＮｉＲｅｓｉｓｔは、鋼に関する熱膨張率の約４０％の熱膨張率を有する。 周囲温度では、スクリュー４０は、スクリュー・シャフト５０を覆って非常にぴったりと滑合するようにサイズ設定された中央ボア８０を有する。 スクリュー４０とスクリュー・シャフト５０との間の嵌着は、冷温（すなわち周囲温度）時の「滑」合から、作動温度時の「締まり」嵌めへと変化し、再び冷温になった場合には、滑合へと戻る。

実際には、作動温度においては、スクリュー４０は、１つの均一な温度ではない。 図１１は、外乱が影響を及ぼした後の高温の運転温度におけるスクリュー４０とシャフト５０との間の界面圧力を示すために、スクリュー４０及びシャフト５０の横に圧力対軸の曲線を示すことを除いては、図４と同等である、部分断面図である。 軸方向軸線は、Ｚ軸と名づけられる。 界面圧力は、Ｐ軸と名づけられる。 第２の段４８は、平均的には、第１の段４６よりも高温となる。 したがって、「締まり」嵌め現象は、第２の段４８において増大する可能性がある。 しかし、これは、依然として歓迎すべき効果である。 第２の段４８は、その圧力作用の殆どが発生する場所である。 したがって、第２の段４８は、スクリュー４０とスクリュー・シャフト５０との間の締まり嵌めを解こうとする比較的高いトルク力が存在する場所である。 したがって、第１の段４６とシャフト５０との間よりも、第２の段４８とシャフト５０との間の界面がより緊密度が高くなることは、良いことである。 ここでは、締まり嵌めは、最も高くなることが必要である。

したがって、本発明の一態様は、スクリュー４０のシャフト５０に対する芯合わせの強化及び能動的ロッキングが作動温度にて達成されるように、それぞれ異なる熱膨張率を有する材料を使用することである。

これらの図面及び説明においては、スクリュー４０は、垂直状態に関連して示され説明される。 しかし、スクリュー・ポンプは、他の配向で設置することが可能であり、したがって、「頂部」、「高い」、「低い」、「引き上げる」、又は「押し下げる」などの用語は、この説明においてもっぱら便宜的に使用されるに過ぎず、いかなる特定の使用配向にも本発明を限定するものではない。

前述の変形形態及び実例との関連において本発明を説明したが、さらなる変形形態が当業者には明らかになろう。 本発明は、具体的に述べられた変形形態に限定されるようには意図されず、したがって、排他的権利が主張される本発明の範囲を知るためには、前述の好ましい実例の論説ではなく、添付の特許請求の範囲を参照すべきである。

２０ スクリュー・ポンプ ２２ スクリュー・ハウジング ２４ 吸込みポートハウジング ２６ 軸受及びシール担体 ２８ 頂部パネル ３２ 排出ポート ３４ 水ジャケット・カバー・プレート ３６ バイパス・カバー・プレート ４０ スクリュー ４２ 吸込端部、スクリュー ４４ 排出端部、スクリュー ４６ 第１の段 ４８ 第２の段 ５０ スクリュー・シャフト ５２ 内方開口、排出プレナム ５４ 可動ジョー ５６ キーレス（ロック／クランプ）機構 ５８ キーレスロック機構／ブシュ ６０ 解放ソケット ６２ カバー・ワッシャ ６４ 合わせ釘 ６６ 保持リング ６８ 内方肩 ７０ 排出プレート ７２ シール・アセンブリ ７４ 外方肩 ８０ スクリュー中のシャフト・ボア ９６ キーレス・ロックブシュ（図９）
９８ キーレス・ロックブシュ（図１０）