歯車式計量ポンプセグメント、および、複数の歯車式計量ポンプセグメントを備えた歯車式計量ポンプ組立体

本発明は、包括的には計量ポンプに関し、より詳細には、新規で改良された計量ポンプセグメント、および、複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体であって、個々の計量ポンプセグメントと関連して、各計量ポンプセグメントのポンプ歯車を駆動する駆動シャフト組立体が、流体入口供給経路と同様に計量ポンプセグメントの長手方向の軸線と同軸に位置合わせされており、それによって、各計量ポンプセグメントを構成するのには3つの歯車しか必要ではなく、また複数の計量ポンプセグメントを備える計量ポンプ組立体と関連して、駆動シャフト組立体および流体入口供給経路が計量ポンプ組立体の長手方向の軸線と同軸であるだけではなく、単一の駆動シャフト組立体を用いて、計量ポンプ組立体を構成する計量ポンプセグメントの全てを駆動し、異なる計量ポンプセグメントは共通の流体通路によって一緒に流体接続されている、新規で改良された計量ポンプセグメント、および、複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体に関する。加えて、計量組立体を構成する異なる計量ポンプセグメントは、異なる計量された流れ出力体積(flow output volume:流れ吐出量)を異なる所定の場所において出力することを可能にするように、互いに対して入れ替え可能であるものとすることができる。更に、異なる出力定格または出力値を有する異なる計量ポンプセグメントを、異なる計量された流れ出力体積を所定の位置において達成するように、計量ポンプ組立体内で既存の計量ポンプセグメントと交換し、それによって、計量ポンプ組立体内の所定の位置に配設することができる。最後に、異なる計量ポンプセグメントを配設または設けて、それらの流体出力流を計量ポンプ組立体内の実質的に同じ所定の位置に吐出させ、それによって、種々の計量ポンプセグメントからの計量された流体の出力体積を効率的に1つにして、いずれか1つの計量ポンプセグメントによって達成される流体出力体積とは異なる、付加的な所望の計量された流体の出力体積を達成するようにできる。

例えば、ホットメルト接着剤その他の熱可塑性材料を供給する流体供給システム等の幾つかの流体供給システムでは、種々の出力装置に所定体積の流体を供給する必要がある。計量ポンプは実際には、流体の所望のまたは特定の最終用途によって必要とされるか或いは指示される計量された量の流体を提供するのに用いられる。計量ポンプは、特定の用途に必要であるか或いは特定の出力装置によって必要とされる所定体積の流体を出力するために、夫々のポンプを所定の速度で動作させるモーター駆動組立体によって駆動される。しかし、異なる計量された流体の出力体積を異なる出力装置にまたは異なる最終用途のために提供するよう、場合によっては異なる計量された流体の出力体積を達成することが望まれる。

1つの既知のタイプの計量ポンプ組立体が、「HOT MELT ADHESIVE SUPPLY SYSTEM WITH INDEPENDENT GEAR PUMP ASSEMBLIES」と題し、2004年2月10日にMcGuffeyに発行された特許文献1に開示されているものである。この計量ポンプシステムはかなり満足のいくものであるが、この構成は、ホットメルト接着剤をマニホルド内に供給することと、続いて、4つの歯車を備える歯車システムによってこの流体を計量ポンプ歯車に供給することまたは送達することとを必要とする。別の既知のタイプの計量ポンプ組立体が、「SEGMENTED APPLICATOR FOR HOT MELT ADHESIVES OR OTHER THERMOPLASTIC MATERIALS」と題し、2002年7月23日にAllen他に発行された特許文献2に開示されているものである。この計量ポンプシステムも満足のいくものであるが、駆動シャフト組立体と計量ポンプ組立体につながる流体投入部(inputs)とが、計量ポンプ組立体の長手方向の軸線と同軸に位置合わせされていない。加えて、異なる計量ポンプセグメントは、それらの流体出力流が計量ポンプ組立体内の実質的に同じ所定の位置に位置付けられ、それによって、種々の計量ポンプセグメントからの計量された流体の出力体積を、いずれか1つの計量ポンプセグメントから達成される流体出力体積とは異なる付加的な所望の計量された流体の出力体積を達成するよう効率的に一緒に加えることができるように、配設または配置することができない。

米国特許第6,688,498号

米国特許第6,422,428号

従って、新規で改良された計量ポンプセグメントであって、構造が比較的単純化されているが、計量ポンプ組立体内に組み込まれると、これらの個々の計量ポンプセグメントが単一の駆動シャフト組立体によって駆動することができ、個々の計量ポンプセグメントは、共通の流体通路によって一緒に流体接続することができ、個々の計量ポンプセグメントは、異なる計量された流体の出力体積を異なる所定の場所において提供するように、互いに対して入れ替え可能であるものとすることができ、計量ポンプ組立体内に組み込まれている計量ポンプセグメントは、更にまた異なる計量された流体の出力体積を提供するように、他の計量ポンプセグメントと交換することができ、計量ポンプ組立体内に組み込まれている計量ポンプセグメントは、種々の計量ポンプセグメントからの計量された流体の出力体積を、付加的な異なる計量された流体の出力体積を達成するよう効率的に一緒に加えることができるように、互いに対して所定の位置決めをされているとすることができる、新規で改良された計量ポンプセグメントが必要とされている。

上述の目的および他の目的は、本発明の教示および原理に従って、新規で改良された計量ポンプセグメント、および、複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体であって、個々の計量ポンプセグメントと関連して、各計量ポンプセグメントのポンプ歯車を駆動する駆動シャフト組立体が流体入口供給経路と同様に計量ポンプセグメントの長手方向の軸線と同軸に位置合わせされており、それによって、各計量ポンプセグメントを構成するのには3つの歯車しか必要ではない、新規で改良された計量ポンプセグメント、および、複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体を提供することによって達成される。複数の計量ポンプセグメントを備える計量ポンプ組立体と関連して、駆動シャフト組立体および流体入口供給経路が計量ポンプ組立体の長手方向の軸線と同軸であるだけではなく、単一の駆動シャフト組立体を用いて、計量ポンプ組立体を構成する計量ポンプセグメントの全てを駆動し、異なる計量ポンプセグメントは共通の流体通路によって一緒に流体接続されている。

加えて、計量組立体を構成する異なる計量ポンプセグメントは、異なる計量された流れ出力体積を異なる所定の場所において出力することを可能にするように、互いに対して入れ替え可能であるものとすることができる。更に、異なる出力定格または出力値を有する異なる計量ポンプセグメントを、異なる計量された流れ出力体積を所定の位置において達成するように、計量ポンプ組立体内で既存の計量ポンプセグメントと交換し、それによって、計量ポンプ組立体内の所定の位置に配設することができる。最後に、異なる計量ポンプセグメントは、それらの流体出力流が計量ポンプ組立体内の実質的に同じ所定の位置に位置付けられ、それによって、種々の計量ポンプセグメントからの計量された流体の出力体積を、いずれか1つの計量ポンプセグメントから達成される流体出力体積とは異なる付加的な所望の計量された流体の出力体積を達成するよう効率的に一緒に加えることができるように、配設または配置することができる。

本発明の種々の他の特徴および付随する利点は、添付図面と関連して考察されれば以下の詳細な説明からより十分に理解され、図面においては、同様の参照番号は、幾つかの図を通して同様の部分または対応する部分を示す。

本発明の原理および教示に従って構成された新規で改良された計量ポンプセグメントの分解図であり、その動作部品を示す分解図である。

本発明の原理および教示に従って構成された、図1に開示されている複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体の分解図であり、その動作部品を示す分解図である。

図2に開示されている組み立てられた計量ポンプ組立体の正面図である。

図3に開示されている組み立てられた計量ポンプ組立体の、図3の線4−4に沿った断面図である。

ここで図面、より詳細には図1を参照すると、新規で改良された計量歯車式計量ポンプセグメントが開示されており、全体的に参照符号100で示されている。より詳細には、新規で改良された計量歯車式計量ポンプセグメント100は、上側プレートまたはトッププレート102と、中間プレートまたはポンププレート104と、下側プレートまたはボトムプレート106とを備える。ポンププレート104と関連して、ポンププレート104には、一対のポンプ歯車112、114を夫々収納または収容する一対のポンプ歯車穴108、110が設けられている。また、歯車式計量ポンプセグメント100の長手方向の軸線Aに実質的に沿う方向で考察すると、ポンプ歯車112、114の各ポンプ歯車の軸方向の長さ、高さまたは厚さは、ポンプ歯車112、114の上側範囲(extents)がポンププレート104の上側すなわち上部の表面部分の上に突出しないように、ポンププレート104の軸方向の長さ、高さまたは厚さに実質的に等しく、また同様に、ポンプ歯車112、114の下側範囲は、ポンププレート104の下側すなわち下面部分の下に突出しない。また、ポンプ歯車112、114の各ポンプ歯車の直径範囲は、ポンプ歯車112、114の外周縁部分または表面部分がポンプ歯車穴108、110の内周縁部分または表面部分に近接して配置され、それによって、外周縁部分または表面部分と内周縁部分または表面部分との間にシール接合面(sealing interfaces)を効率的に形成することで、圧送されている液体が歯車の周囲を通ることを効率的に防止するように、夫々のポンプ歯車穴108、110の直径範囲と実質的に同じである。

一対のポンプ歯車112、114を夫々のポンプ歯車穴108、110内に中心位置決めして維持するために、一対の遊動ピン116、118がポンプ歯車112、114の中心開口内に配設され、それによって、遊動ピン116、118の下側端部が、ボトムプレート106の上側表面部分内に夫々形成されている一対のブッシュ穴120、122内に配設されるように構成されており、一方で遊動ピン116、118の上側端部が、トッププレート102の下面部分内に夫々形成されている一対のブッシュ穴(図示せず、すなわち見えない)内に配設されるように同様に構成されている。加えて、ポンプ歯車穴108、110と、ポンプ歯車112、114と、ボトムプレート106に形成されたブッシュ穴120、122と、トッププレート102に形成されたブッシュ穴(図示せず、すなわち見えない)との同軸の位置合わせを効率的に形成するとともに維持するように、一対の直径方向に対向しているダウエルピン124、126が、トッププレート102、ポンププレート104およびボトムプレート106内に挿入されて配設されるように構成されている。従って、それに対応して、一対の貫通穴128、130がトッププレート102内に設けられており、それによって、ダウエルピン124、126がこの一対の貫通穴128、130を通ることを可能にし、また一対の貫通穴132、134がポンププレート104内に同様に設けられており、それによって、ダウエルピン124、126がこの一対の貫通穴132、134を同様に通ることが可能になっており、一方で、一対の貫通穴136、138がボトムプレート106内にも設けられており、それによって、ダウエルピン124、126の下側端部がこの一対の貫通穴136、138内に着座することが可能になっている。ダウエルピン124、126と貫通穴136、138との間の製造公差に起因して、ダウエルピン124、126は貫通穴136、138内に保持され、これらの貫通穴を通ってまたはこれらの貫通穴から出て下方に落ちることがない。

このように、トッププレート102と、ポンププレート104と、ボトムプレート106とを備える計量ポンプセグメント100を一緒に組み立てると、ポンプ歯車112、114は、それらのポンプ歯車穴108、110の境界内で自由に回転することが可能である。遊動ピン116、118と関連して、遊動ピン116、118の各遊動ピンに軸方向に延びる貫通穴140、142が設けられることに更に留意されたい。遊動ピン116、118の各遊動ピンの外周表面部分と、ボトムプレート106に形成されたブッシュ穴120、122の内周表面部分との間の精密公差と、遊動ピン116、118の各遊動ピンの外周表面部分と、トッププレート102に形成されたブッシュ穴(図示せず、すなわち見えない)の内周表面部分との間の精密公差とに起因して、そのような軸方向に延びる貫通穴140、142を遊動ピン116、118内に設けることによって、上述の精密公差の結果として遊動ピン116、118とブッシュ穴との間に生じる可能性がある「吸引」効果または「真空」効果のいかなるものも効率的に軽減されることが分かっている。このように、遊動ピン116、118はブッシュ穴に対してより容易に挿抜することが可能であることがまた更に分かっている。更にまた、遊動ピン116、118の各遊動ピンの外周側壁部分に小さい孔または穴144、146が設けられていることも分かり、同様の穴または孔(図示せず、すなわち見えない)が同様にポンプ歯車112、114の内周側壁部分に設けられている。小さいボールすなわち軸受部材が、ポンプ歯車112、114および遊動ピン116、118の双方の夫々の穴または孔内に配設されるその半球状部分を有するように構成されており、このように、一対の遊動ピン116、118は双方とも、本明細書において以下でより十分に開示および記載するように流体の計量分を出力するときにポンプ歯車112、114が好適な駆動歯車によって回転駆動されると、夫々のポンプ歯車112、114内で回転する。

図1を引き続き参照すると、実際に計量歯車式計量ポンプセグメント100を形成するようにトッププレート102と、ポンププレート104と、ボトムプレート106とを一緒に組み立てることに関連して、例えば8つのキャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162等である複数のキャップネジが、トッププレート102と、ポンププレート104と、ボトムプレート106とを一緒にクランプするように実際に固定することによってポンププレート104がトッププレート102とボトムプレート106との間に効率的にしっかりと固定され或いは挟持されるように設けられている。より詳細には、キャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162の各キャップネジが、トッププレート102に形成された貫通穴164、166、168、170、172、174、176、178を通り、またポンププレート104に形成された貫通穴180、182、184、186、188、190、192、194を同様に通り、それによって、キャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162の下側端部を、ボトムプレート106に形成された雌ネジを有した貫通穴196、198、200、202、204、206、208、210内に夫々螺合することができることが分かる。

トッププレート102に形成された貫通穴164、166、168、170、172、174、176、178は、ポンププレート104に形成された貫通穴180、182、184、186、188、190、192、194、またはボトムプレート106に形成された雌ネジを有した止まり穴196、198、200、202、204、206、208、210の直径範囲よりも幾分大きい直径範囲を有し、それによって、トッププレート102に形成された貫通穴164、166、168、170、172、174、176、178がキャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162の比較的大きい直径の頭部を収容することが可能になっている。これに対して、ポンププレート104に形成された貫通穴180、182、184、186、188、190、192、194およびボトムプレート106に形成された雌ネジを有した止まり穴196、198、200、202、204、206、208、210は、キャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162の比較的小さい直径の軸部を収容するだけでよい。トッププレート102に形成された貫通穴164、166、168、170、172、174、176、178には、トッププレート102に棚部(図示せず、すなわち見えない)を形成するように座ぐりが設けられている。この棚部に、キャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162の比較的大きい頭部が着座することができ、それによって、ボトムプレート106に形成された雌ネジを有した止まり穴196、198、200、202、204、206、208、210内にキャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162の下側端のネジ部が螺合するときに、ポンププレート104およびボトムプレート106に対して下向きのクランプ力を効率的に加えるようになっていることにも留意されたい。

更に、複数のキャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162が、ポンプ歯車穴108、110と、本明細書において以下でより十分に開示および説明する駆動歯車シャフト組立体を収容するように構成されている中心貫通穴または開口部212とを囲む、所定の実質的に馬蹄形のアレイで配置されている。複数のキャップネジ148、150、152、154、156、158、160、162のこの特定の実質的に馬蹄形のアレイは、ポンププレート104の下面(undersurface face)部分の、ポンプ歯車穴108、110と中央開口部212とを囲む領域が、ボトムプレート106の上側表面部分の対応する領域に対して実質的に密封モードで配設されることを効率的に確実にするように設けられており、また同様に、148、150、152、154、156、158、160、162の上述の構成は、ポンププレート104の上側表面(surface face)部分の、この場合も同様にポンプ歯車穴108、110と中央開口部212とを囲む領域が、トッププレート102の下面部分の対応する領域に対して実質的に密封モードで配設されることを同じく確実にし、それによって、圧送される流体の漏れが生じないことを最適に確実にする。

引き続き図1を参照し、また図2も参照すると、図1に開示されているような計量歯車式計量ポンプセグメント100の別の重要な特徴(feature characteristic)は、ボトムプレート106の下面部分内に、ボトムプレート106から軸方向下方へ突出するか或いは延出するように設けられる、好適な止まり穴(図示せず、すなわち見えない)内にしっかりと取り付けられるように構成されている一対のダウエルピン214、216を設けることにある。対応して、トッププレート102の上側表面部分には、互いに対して90度の間隔をあけて四分円のアレイで離間するように計量ポンプセグメント100の長手方向の軸線A回りに等角度で周方向に離間している例えば4つの止まり穴218、220、222、224等である複数の止まり穴が設けられていることが更に分かる。従って、複数の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dが、図2および図3に開示されているように、全体的に参照符号300で示される計量ポンプ組立体を形成するように互いの上に載って直列に積み重ねられたアレイに効率的に一緒に組み立てられると、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの特定の上側の計量ポンプセグメントから下方へ突出するダウエルピン214、216が計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちの隣接する下側の計量ポンプセグメントの上側表面部分に形成された特定の対の止まり穴218、220、222、224内に着座する結果として、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちの上側の計量ポンプセグメントを、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの下側の隣接する計量ポンプセグメントに対して所定の角度位置でしっかりと重ねる(nested)ことができる。現在のところ、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dは全て構造的な観点から互いに対して実質的に同一であるが、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dは体積値または定格の観点からは互いに異なっていてもよく、それによって、種々の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの計量された流体の出力体積を様々であるものとすることができることにも留意されたい。特に複数の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dを用いて計量ポンプ組立体300を形成する場合のこの特徴の重要性、および、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの各計量ポンプセグメントにダウエルピン214、216および止まり穴218、220、222、224を設けることの重要性は本明細書において以下で開示および説明する。

図2を引き続き参照し、また図3も参照すると、複数の垂直に積み重ねられた重なった計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dから計量ポンプ組立体300を形成することに関連して、計量ポンプ組立体300は、複数の垂直に積み重ねられた重なった計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dを備えることに加えて、上側ポンプシール組立体302および下側ポンプアダプタープレート304も備えることが更に分かる。加えて、例えば4つのキャップネジ306、308、310、312等である複数のキャップネジが、上側ポンプシール組立体302と、4つの計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dと、下側ポンプアダプタープレート304とを一緒にしっかりと固定するのに用いられるように構成されている。より詳細には、上側ポンプシール組立体302のフランジ付きのディスクまたはプレート部分に、4つの周方向に離間した等角度で分離している座ぐり付きの貫通穴(これらのうちの3つのみが314、316、318で示されている、すなわち見える)が設けられており、それによって、キャップネジ306、308、310、312の比較的小さい直径の軸部分が座ぐり付きの貫通穴を通ることが可能になっており、一方で、キャップネジ306、308、310、312の比較的大きい直径の頭部が、上側ポンプシール組立体302のフランジ付きのディスクまたはプレート部分内に形成されている貫通穴314、316、318の座ぐり付きセクションによって形成されている棚部に着座することが分かる。

対応して、図1に戻って参照すると、各計量ポンプセグメント100のトッププレート102に、対応して配置されている貫通穴226、228、230、232が設けられていることと、各計量ポンプセグメント100のポンププレート104に、対応して配置されている貫通穴234、236、238、240が設けられていることと、各計量ポンプセグメント100のボトムプレート106に、対応して配置されている貫通穴242、244、246、248が同様に設けられていることとが分かる。最後に、計量ポンプ組立体300の下側ポンプアダプタープレート304には、キャップネジ308、312に関して図3において最も良く分かるように、キャップネジ306、308、310、312の雄ネジが切られた下側端部を通すことを可能にするように構成されている、対応して配置されている貫通穴320、322、324、326が同様に設けられており、それによって、計量ポンプ組立体300全体は、図3に示されているように一緒に組み立てられるだけではなく、加えて、好適な支持構成部材または表面に、この支持構成部材内に設けられている雌ネジを有した穴内にキャップネジ306、308、310、312の雄ネジが切られた下側端部が螺合する結果としてしっかりと取り付けることができる。代替的に、計量ポンプ組立体300がスタンドアローン型のポンプ組立体を構成する場合、下側ポンプアダプタープレート304内に形成される穴320、322、324、326は貫通穴ではなく、キャップネジ306、308、310、312の下側端部が螺合する雌ネジを有した止まり穴である。計量ポンプ組立体300の下側ポンプアダプタープレート304の上側表面部分には、計量ポンプ組立体300の最も下側の計量ポンプセグメント100Dから下方へ突出するか或いは延出するダウエルピン214、216を収容するように、各計量ポンプセグメント100の各トッププレート102内に設けられている複数の止まり穴218、220、222、224と同様の、例えば4つの止まり穴328、330、332、334等である複数の止まり穴が設けられていることにも留意されたい。

図2に戻って参照すると、計量ポンプ組立体300と関連して、駆動シャフト組立体336が、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの各計量ポンプセグメントに同軸に挿入されるように構成されており、それによって、駆動シャフト組立体336の下側端部338がポンプアダプタープレート304の軸方向中心部分上に支持され、一方で駆動シャフト組立体の上側端部340が、図3において最も良く分かるように計量ポンプ組立体300から上方および外方へ突出することで、好適な駆動モーター(図示せず)によって生成される時計回り方向への駆動を示す、矢印CWによって示される好適な回転駆動力を、駆動シャフト組立体336に与えることができることが分かる。軸方向に位置付けられている駆動シャフト組立体336を収容するために、図1に戻って参照すると、各計量ポンプセグメント100のポンププレート104にその中心または軸方向に位置する貫通穴または開口部212を設けることに加えて、各計量ポンプセグメント100のトッププレート102に、中心または軸方向に位置する貫通穴または開口部250を同様に設け、一方でまた更に、各計量ポンプセグメント100のボトムプレート106に中心または軸方向に位置する貫通穴または開口部252が同じく設けられることが更に分かる。

再び図2を参照すると、駆動シャフト組立体336に、図3の線4−4に沿った計量ポンプ組立体300の断面図である図4において最も良く分かるような各計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのポンプ歯車114と夫々駆動係合するように構成されている、例えば4つの駆動歯車342、344、346、348等である複数の駆動歯車がしっかりと取り付けられていることが更に分かる。従って、駆動シャフト組立体336の時計回りの回転に起因して、各計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのポンプ歯車114は反時計回りに回転され、各計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのポンプ歯車112は時計回りに回転される。例えばホットメルト接着剤または何らかの他の熱可塑性材料であるものとすることができる圧送される流体が、種々の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dに対して、また駆動シャフト組立体336に対して同軸に、流体入口供給部と同じものを指す図2の矢印FISによって参照される流路に沿って計量ポンプ組立体300に入るため、ボトムプレート106内と、ポンププレート104内と、トッププレート102内とに夫々形成されている中心貫通穴または開口部252、212および250の全てが、駆動歯車342、344、346、348の外径範囲よりも僅かに大きい内径範囲を有する。従って、流体は、駆動シャフト組立体336の駆動歯車342の外周領域と、中央開口部212を形成する計量ポンプセグメント100Aのポンププレート104の内周壁部分との間の環状空間350に充満する。この環状空間350は、各計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dに存在し、従って共通の流体通路またはカラムの役割を果たす。この共通の流体通路またはカラムによって、流体入口供給経路FISに沿って計量ポンプ組立体300に供給される流体を、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの各々に供給可能となる。

加えて、各計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100D内に、より詳細には各計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの各ポンププレート104内において、図4に示されるようにポンプ歯車112、114と駆動歯車342との接合部に流体領域352が効率的に形成される。従って、環状空間350に供給される流体は、ポンプ歯車114に効率的に送られ、すなわち流体をポンプ歯車114に供給し、一方で流体領域352内の流体はポンプ歯車112に効率的に送られ、すなわち流体をポンプ歯車112に供給する。実際に、直前に上述したように流体入口の供給流体FISが計量ポンプ組立体300に入ることを可能にするとともに駆動シャフト組立体336を通って上方へ流れることを可能にするために、計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304に、図2において最も良く分かるような例えば3つの周方向に離間した入口ポート354等の複数の入口ポートが設けられ、ポンプアダプタープレート304の中心領域355が、駆動シャフト組立体336の下側端部を支持するのに用いられる。引き続きまた更に図4を参照すると、流体は、計量ポンプセグメント100Aのポンププレート104に形成された歯車スペースに効率的に入ると、ポンプ歯車112、114の各歯間に形成されている領域を効率的に充填し、計量ポンプセグメント100Aのポンププレート104内に効率的に形成されている歯車噛合領域254に効率的に導入されるように、ポンプ歯車穴108、110内を運ばれる。

計量ポンプセグメント100Aのポンププレート104に形成された歯車噛合領域254は、計量ポンプセグメント100のうちの1つと関連して図1に示されるように計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの各計量ポンプセグメントのベースプレート106に形成された出口ポート256に流体接続されていることを更に理解されたい。また更に、図1から最も良く理解することができるように、各計量ポンプセグメント100のトッププレート102には、このトッププレート102の内周近くのまたは内周に隣接している周方向にすなわち角度を付けて離間したアレイ内に配置されている、例えば4つの貫通穴または流体通路258、260、262、264等である複数の貫通穴または流体通路が設けられており、それによって、これらの貫通穴または流体通路258、260、262、264はトッププレート102の四分円領域内に効率的に配設されていることも分かる。

更に、各計量ポンプセグメント100のポンププレート104には、トッププレート102に形成された貫通穴または流体通路258、260、262、264と同様に配置されている例えば3つの貫通穴または流体通路266、268、270等である複数の貫通穴または流体通路が設けられており、ポンププレート104の貫通穴または流体通路266、268、270は、トッププレート102の貫通穴または流体通路258、260、262と同軸に位置合わせされるように構成されており、一方でポンププレート104の流体通路352はトッププレート102の貫通穴または流体通路264と同軸に位置合わせされている。最後に、ボトムプレート106には、トッププレート102に形成された貫通穴または流体通路258、260、262、264と同様に、またポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路266、268、270に対して配置されている例えば3つの貫通穴または流体通路272、274、276等である複数の貫通穴または流体通路が同様に設けられており、ボトムプレート106の貫通穴または流体通路272、274、276は、ポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路266、268、270と同軸に位置合わせされており、一方でボトムプレート106の出力ポート256はポンププレート104の流体通路352およびトッププレート102の貫通穴または流体通路264と同軸に位置合わせされている。

最後に、計量ポンプ組立体300全体に関して、計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304には、特定の計量ポンプセグメント100のトッププレート102と同様に、周方向にすなわち角度を付けて離間した四分円アレイ内に配置されている例えば4つの貫通穴または流体通路356、358、360、362等である複数の貫通穴または流体通路が設けられている。このように、複数の貫通穴または流体通路は、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのトッププレート102内に設けられている種々の上記の貫通穴または流体通路に対して同軸に位置合わせされるように構成されており、同じく、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのポンププレート104内に設けられている種々の上記の貫通穴または流体通路に対して同軸に位置合わせされるように構成されている。加えて、複数の貫通穴または流体通路はまた、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのボトムプレート106内に設けられている種々の上記の貫通穴または流体通路に対して同軸に位置合わせされるように構成されている。計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304内に形成されているこれらの貫通穴または流体通路356、358、360、362は、計量ポンプ組立体300からの最後の出力ポートの役割を果たし、そのような出力ポートからの特定の体積が計量された流体出力は次いで、下流の出力装置または最終使用位置若しくは最終使用場所まで、所望であるどこへでも送ることができる。上記の貫通穴または流体通路の四分円構成、および、計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304に形成された最後の出力ポート356、358、360、362からの結果として生じる流体出力の重要性をこれから開示および説明する。

複数の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dは全て、構造的な観点からは互いに対して実質的に同一であることが思い起こされるであろう。従って、図2を参照すると、計量ポンプ組立体300は計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの垂直スタックを備えるように見えるが、個々の計量ポンプセグメントは、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dが全て同じ計量された流れ出力体積、計量された流れ出力値若しくは計量された流れ出力定格を有する場合には、出力ポート356、358、360、362を通って結果として生じる流体出力の差異なく、互いに置き換えることができるか、または代替的には、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dが異なる計量された流れ出力体積、計量された流れ出力定格若しくは計量された流れ出力値を有する場合には、異なる流体出力体積を最後の流体出力ポート356、358、360、362のうちの所定の流体出力ポートに提供することができる。従って、特定の計量ポンプ組立体300は代替的には、最後の流体出力ポート356、358、360、362のうちの所定の流体出力ポートに所定体積出力を提供するように、計量ポンプセグメント100A、100C、100B、100Dの垂直スタック、計量ポンプセグメント100A、100D、100B、100Cの垂直スタック、計量ポンプセグメント100A、100C、100D、100Bの垂直スタック、または他の同様の構成のいずれか1つを含んでもよい。更に、図示の計量ポンプ組立体300の場合の、計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304に形成された最後の流体出力ポート356、358、360、362に送られる種々の流体出力流をこれから説明する。

流体投入分(input)は、軸方向の入口流路FISに沿ってポンプアダプタープレート304の入口ポート354を通って計量ポンプ組立体300に入った後で、上記の共通の流体通路またはカラム350によって4つの計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの種々のポンププレート104に分配される。流体が特定の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの特定のポンププレート104に達すると、その特定の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dによって計量および圧送されるその流体は、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちのその特定の計量ポンプセグメントのベースプレート106に形成された出口ポート256を通して吐出される。一例として、図2に示されるように計量ポンプセグメント100Dのベースプレート106の出口ポート256が、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100D全ての長手方向の軸線Aと同軸であるとともに流体入口の供給流路FISと同軸である計量ポンプ組立体300全体の長手方向の軸線に対して特定の角度位置に角度を付けて配設されることで、計量ポンプセグメント100Dのベースプレート106の出口ポート256が、図2に見られるように計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304の右上四分円に形成された最後の流体出力ポート362と同軸に位置合わせされるように、計量ポンプセグメント100Dが計量ポンプ組立体300内に取り付けられている場合、計量ポンプセグメント100Dからの流体出力364は、最後の流体出力ポート362によって出力される。

同様に、計量ポンプセグメント100Cが、図2に示されるように計量ポンプセグメント100Cのベースプレート106の出口ポート256が計量ポンプ組立体300全体の長手方向の軸線に対して特定の角度位置に角度を付けて配設されることによって、計量ポンプセグメント100Cのベースプレート106の出力ポート256の角度位置が計量ポンプセグメント100Dのベースプレート106の出口ポート256の角度位置から反時計回り方向に90度オフセットされるように、計量ポンプ組立体300内に取り付けられている場合、計量ポンプセグメント100Cのベースプレート106の出口ポート256は、図2において見えるように計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304の左上四分円に形成された最後の流体出力ポート356と同軸に位置合わせされる。従って、計量ポンプセグメント100Cのボトムプレート106の出口ポート256からの流体出力は、計量ポンプセグメント100Dのトッププレート102に形成された貫通穴または流体通路258を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Dのポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路266を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Dのボトムプレート106に形成された貫通穴または流体通路272を通って下方へ流れて、最終的に、流体出力流366として最後の流体出力ポート356によって出力される。

引き続き更に、また同様に、計量ポンプセグメント100Bが、図2に示されるように計量ポンプセグメント100Bのベースプレート106の出口ポート256が計量ポンプ組立体300全体の長手方向の軸線に対して特定の角度位置に角度を付けて配設されることによって、計量ポンプセグメント100Bのベースプレート106の出力ポート256の角度位置が計量ポンプセグメント100Cのベースプレート106の出口ポート256の角度位置から反時計回り方向に90度オフセットされるように、計量ポンプ組立体300内に取り付けられている場合、計量ポンプセグメント100Bのベースプレート106の出口ポート256は、図2において見えるように計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304の左下四分円に形成された最後の流体出力ポート358と同軸に位置合わせされる。従って、計量ポンプセグメント100Bのボトムプレート106の出口ポート256からの流体出力は、計量ポンプセグメント100Cのトッププレート102に形成された貫通穴または流体通路260を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Cのポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路268を通って下方へ、そして計量ポンプセグメント100Cのボトムプレート106に形成された貫通穴または流体通路274を通って下方へ流れる。また更に、流体流れは、計量ポンプセグメント100Dのトッププレート102に形成された貫通穴または流体通路260を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Dのポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路268を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Dのボトムプレート106に形成された貫通穴または流体通路274を通って下方へ導かれ、最終的に、最後の流体出力ポート358によって出力される。

最後に、計量ポンプセグメント100Aが、図2に示されるように計量ポンプセグメント100Aのベースプレート106の出口ポート256が計量ポンプ組立体300全体の長手方向の軸線に対して特定の角度位置に角度を付けて配設されることによって、計量ポンプセグメント100Aのベースプレート106の出力ポート256の角度位置が計量ポンプセグメント100Bのベースプレート106の出口ポート256の角度位置から反時計回り方向に90度オフセットされるように、計量ポンプ組立体300内に取り付けられている場合、計量ポンプセグメント100Aのベースプレート106の出口ポート256は、計量ポンプ組立体300のポンプアダプタープレート304の右下四分円に形成された最後の流体出力ポート360と同軸に位置合わせされることが理解されるであろう。従って、計量ポンプセグメント100Aのボトムプレート106の出口ポート256からの流体出力は、計量ポンプセグメント100Bのトッププレート102に形成された貫通穴または流体通路262を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Bのポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路270を通って下方へ、そして計量ポンプセグメント100Bのボトムプレート106に形成された貫通穴または流体通路276を通って下方へ流れ、それによって、流体流れは次いで計量ポンプセグメント100Cに効率的に入ることができる。従って、流体流れは、計量ポンプセグメント100Cのトッププレート102に形成された貫通穴または流体通路262を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Cのポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路270を通って下方へ、そして計量ポンプセグメント100Cのボトムプレート106に形成された貫通穴または流体通路276を通って下方へ導かれる。最後に、流体出力は、計量ポンプセグメント100Dのトッププレート102に形成された貫通穴または流体通路262を通って下方へ、計量ポンプセグメント100Dのポンププレート104に形成された貫通穴または流体通路270を通って下方へ、そして計量ポンプセグメント100Dのボトムプレート106に形成された貫通穴または流体通路276を通って下方へ導かれ、それによって、最終的に、流体流れ370として最後の流体出力ポート360によって出力される。

構造的な観点に関する種々の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの上記の実質的な同一性を考慮して、種々の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dは、組み立てられたポンプ組立体300を形成するように、計量ポンプセグメントから組み立てられるスタックにおいて形成される所定の順序に従って取り付けることができる、すなわち、種々の計量ポンプセグメントは、図示されている配置の順序ABCD、または代替的にはACBD、ADBC、ADCB等で取り付けることができるだけではなく、加えて、組み立てられる計量ポンプ組立体300を構成する積み重ねられるアレイ内の種々の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの角度位置も変えることができることを理解されたい。このことは、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dの、また本発明の計量ポンプ組立体300全体の重要な特徴である。

換言すると、計量ポンプセグメント100Aが、第1のすなわち右下四分円とみなすことができるものに配設されている第1の最後の出力ポート360によってその計量された流れ出力体積370を吐出し、計量ポンプセグメント100Bが、第2のすなわち左下四分円とみなすことができるものに位置している第2の最後の出力ポート358によってその計量された流れ出力体積368を吐出し、計量ポンプセグメント100Cが、第3のすなわち左上四分円とみなすことができるものに位置している第3の最後の出力ポート356によってその計量された流れ出力体積366を吐出し、そして計量ポンプセグメント100Dが、第4のすなわち右上四分円とみなすことができるものに位置している第4の最後の出力ポート362によってその計量された流れ出力体積364を吐出する図示の角度の順序の代わりに、代替的なモードでは、種々の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dは、図示の例とは異なり得る、所定の最後の出力ポート356、358、360、362のうちのいずれか1つを通して吐出されるそれらの計量された流れ出力体積364、366、368、370を有することができるように角度を付けて位置決めすることができる。従って、異なる最終用途は、異なる計量された流れ出力体積を指示するか或いは必要とする場合があり、それによって、所望であるか或いは必要である計量された流れ出力体積364、366、368、370を提供するように、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちの特定の計量ポンプセグメントを、最後の出力ポート356、358、360、362のうちの特定の出力ポートに流体接続することができる。

引き続きこれらの方針に従うと、異なる計量ポンプセグメントを図2に具体的に示されている角度位置以外の所定の角度位置に取り付けることによって、所望であるか或いは必要である異なる流体出力体積を達成することができることを理解されたい。例えば、計量ポンプセグメント100Cを図2に示されているその角度配置から異なる角度配置に角度を付けて回転させ、その計量出力流れ体積366を最後の出力ポート356と同軸に位置合わせする代わりに最後の出力ポート362と同軸に位置合わせすると、計量ポンプセグメント100Dおよび100Cからの出力の計量された流れ出力体積が効率的に一緒に加えられる。例えば、計量ポンプセグメント100C、100Dがともに1立方センチメートル(1cc)ポンプとして定格または値が定められるポンプを含む場合、これは各ポンプが1回転あたり1立方センチメートル(1cc)の流体を出力することを意味するが、通常、最後の出力ポート362によって出力される、計量ポンプセグメント100Dからの計量された流れ出力体積364は、計量ポンプセグメント100Dの1回転あたり1立方センチメートル(1cc)となり、計量ポンプセグメント100Cについても同様である。しかし、計量ポンプセグメント100Cが、その計量された流れ出力体積366が計量ポンプセグメント100Dの流体出力364と同軸に位置合わせされるように計量ポンプ組立体300内で角度を付けて位置決めされることで、結果として生じる計量された流れ出力体積が最後の出力ポート362によって出力される場合、最後の出力ポート362を通して出力される、結果として生じる計量された流れ出力体積は、2立方センチメートル(2cc)となる。従って、説明したように計量ポンプ組立体300全体内で計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dを選択的に編成(programming)または配置することによって上記の四分円内に位置する異なる最後の出力ポート356、358、360、362において異なる流体出力体積を容易に達成することができることが容易に明らかである。異なる計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dは、サイズ、すなわちそれらの計量された流れ出力体積定格が異なっていてもよいことも容易に理解されるはずである。例えば、計量ポンプセグメント100A、100Cは1立方センチメートル(1cc)ポンプであるものとすることができるが、計量ポンプセグメント100B、100Dは2立方センチメートル(2cc)ポンプであるものとすることができる。従って、どの計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dが特定の最後の出力ポート356、358、360、362と動作可能に関連付けられるかに応じて、異なる最後の出力ポート356、358、360、362において異なる計量された流れ出力体積を達成することができ、または代替的には、計量ポンプセグメントのうちの1つまたは複数のものの流体出力を、最後の出力ポート356、358、260、362のうちの所定の出力ポートに出力することが可能である流体体積における更に付加的な変化を達成するように、本明細書において上述したように組み合わせてもよい。

また更に、最後の出力ポート356、358、360、362のうちの特定の出力ポートから吐出される計量された流れ出力体積を、特に所望される最終用途によって所望されるか或いは必要とされ得るように変えるか或いは変化させるように、例えば特定の計量された流れ出力体積定格を有する計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちの特定の計量ポンプセグメントを、例えば特定であるが異なる計量された流れ出力体積定格を有する計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちの別の計量ポンプセグメントと入れ替え、計量ポンプ組立体300全体内の同じ角度位置に効率的に維持することができる。最後に、最後の出力ポート356、358、360、362のうちの特定の出力ポートから吐出される計量された流れ出力体積を、特に所望される最終用途によって同様に所望されるか或いは必要とされ得るように変えるか或いは変化させるように、計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dのうちの計量ポンプセグメントを計量ポンプ組立体300から取り外すことができ、既存の計量ポンプセグメント100A、100B、100C、100Dと同様の構造であるが、例えば異なる計量された流れ出力体積定格を有する全く新しい計量ポンプセグメントを、取り外された計量ポンプセグメントと交換することができる。

従って、本発明の原理および教示に従って、新規で改良された計量ポンプセグメント、および、複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体であって、個々の計量ポンプセグメントと関連して、各計量ポンプセグメントのポンプ歯車を駆動する駆動シャフト組立体が流体入口供給経路と同様に計量ポンプセグメントの長手方向の軸線と同軸に位置合わせされており、それによって、各計量ポンプセグメントを構成するのには3つの歯車しか必要ではない、新規で改良された計量ポンプセグメント、および、複数の計量ポンプセグメントを備える新規で改良された計量ポンプ組立体が開示されていることが分かるであろう。複数の計量ポンプセグメントを備える計量ポンプ組立体と関連して、駆動シャフト組立体および流体入口供給経路が計量ポンプ組立体の長手方向の軸線と同軸であるだけではなく、単一の駆動シャフト組立体を用いて、計量ポンプ組立体を構成する計量ポンプセグメントの全てを駆動し、異なる計量ポンプセグメントは共通の流体通路によって一緒に流体接続されている。加えて、計量組立体を構成する異なる計量ポンプセグメントは、異なる計量された流体の出力体積を異なる所定の場所において出力することを可能にするように、互いに対して入れ替え可能であるものとすることができる。更に、異なる出力定格または出力値を有する異なる計量ポンプセグメントを、異なる計量された流れ出力体積を所定の位置において達成するように、計量ポンプ組立体内で既存の計量ポンプセグメントと交換し、それによって、計量ポンプ組立体内の所定の位置に配設することができる。最後に、異なる計量ポンプセグメントは、それらの流体出力流が計量ポンプ組立体内の実質的に同じ所定の位置に位置付けられ、それによって、種々の計量ポンプセグメントからの計量された流体の出力体積を、いずれか1つの計量ポンプセグメントから達成される流体出力体積とは異なる付加的な所望の計量された流体の出力体積を達成するよう効率的に一緒に加えることができるように配設または配置することができる。

明らかに、本発明の多くの変形形態および変更形態が上記教示を踏まえて可能である。従って、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本発明を、本明細書において具体的に説明した以外の方法で実施することができることを理解されたい。

100 歯車式計量ポンプセグメント 102 トッププレート 104 ポンププレート 106 ボトムプレート 108 ポンプ歯車穴 110 ポンプ歯車穴 112 ポンプ歯車 114 ポンプ歯車 116 遊動ピン 118 遊動ピン 120 ブッシュ穴 122 ブッシュ穴 124 ダウエルピン 126 ダウエルピン 212 中央開口部 214 ダウエルピン 216 ダウエルピン 250 貫通穴または開口部 252 貫通穴または開口部 254 歯車噛合領域 256 出力ポート 256 出口ポート