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特表2024-508049３軸スクリューポンプ用スクリュー組立体および該組立体を含むスクリューポンプ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-21
(54)【発明の名称】３軸スクリューポンプ用スクリュー組立体および該組立体を含むスクリューポンプ
(51)【国際特許分類】
F04C 18/16 20060101AFI20240214BHJP
F04C 15/00 20060101ALI20240214BHJP
【ＦＩ】
F04C18/16 B
F04C15/00 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023574750
(86)(22)【出願日】2021-12-28
(85)【翻訳文提出日】2023-10-17
(86)【国際出願番号】 EP2021087709
(87)【国際公開番号】W WO2022179745
(87)【国際公開日】2022-09-01
(31)【優先権主張番号】102021000004139
(32)【優先日】2021-02-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520228186
【氏名又は名称】セッティマ メッカニカ ソチエタ ア レスポンサビリタ リミタータ
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100184343
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 茂雄
(72)【発明者】
【氏名】ロッシ，マヌエーレ
【テーマコード（参考）】
3H044
【Ｆターム（参考）】
3H044AA02
3H044BB04
3H044CC16
3H044CC19
3H044DD05
(57)【要約】
３軸スクリューポンプ（１０）のスクリュー組立体（１）は、中央スクリュー（２）と、前記中央スクリュー軸（ｚｃ）と平行な横スクリュー軸（ｚｌ）を有する前記中央スクリュー（２）に噛み合うように構成された少なくとも１つの横スクリュー（３）と、を含み、中央スクリューの外径（Φｃｅ）は、横スクリューの外径（Φｌｅ）よりも大きく、中央スクリューの内径（Φｃｉ）は、前記横スクリューの外径（Φｌｅ）よりも小さい。
【選択図】図４
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一定ピッチの１つ以上のねじ山を有する中央スクリュー（２）と、前記中央スクリュー（２）に噛み合うように構成され、それぞれが前記中央スクリュー軸（Ｚｃ）に平行な横スクリュー軸（Ｚｌ）を有する２つの横スクリュー（３）と、を含み、
中央スクリューの外径（Φｃｅ）は、横スクリューの外径（Φｌｅ）よりも大きく、
中央スクリューの内径（Φｃｉ）は、前記横スクリューの外径（Φｌｅ）よりも小さいことを特徴とする
３軸スクリューポンプ（１０）のスクリュー組立体（１）。
【請求項2】
前記中央スクリューの内径（Φｃｉ）は、前記横スクリューの外径（Φｌｅ）の６０％から９９％に含まれる請求項１に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項3】
前記中央スクリューの内径（Φｃｉ）は、前記横スクリューの外径（Φｌｅ）の８５％から９２％に含まれる請求項２に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項4】
前記中央スクリューの内径（Φｃｉ）は、それぞれのピッチ円（Ｃｐｉ）の直径よりも小さく、前記横スクリューの外径（Φｌｅ）は、それぞれのピッチ円（Ｃｐｌ）の直径よりも大きい請求項１～３のいずれか１項に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項5】
前記横スクリューの外径（Φｌｅ）は、前記それぞれのピッチ円（Ｃｐｌ）の前記直径の１倍から１．３倍に含まれる請求項４に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項6】
前記横スクリューの外径（Φｌｅ）は、前記それぞれのピッチ円（Ｃｐｌ）の前記直径の１．１倍に等しい請求項５に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項7】
前記横スクリュー（３）の前記断面プロファイルは、エピトコロイドに沿う歯面（ｆ）を有し、前記歯面（ｆ）は、面（ｃ）によって切り捨て円（Ｃｔ）に結合されている請求項１～６のいずれか１項に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項8】
歯面（ｆ）および面（ｃ）は、前記横スクリュー（３）の前記断面プロファイルの変曲点に接続する請求項７に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項9】
前記横スクリュー（３）の前記面（ｃ）は、曲線状であり、角点（第１種の非微分点）を介さずに前記歯面（ｆ）および前記切り捨て円（Ｃｔ）に接続されている請求項７または請求項８に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項10】
前記中央スクリュー（２）の前記断面プロファイルは、エピトコロイドに沿う面（ｃ’）を有し、前記面（ｃ’）は歯面（ｆ’）によってベース円（Ｃｂ）に結合されている
請求項７～９のいずれか１項に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項11】
前記中央スクリュー（２）と前記横スクリュー（３）の前記軸間の前記距離（Ｓ）は、前記中央スクリューの外径（Φｃｅ）の半分よりも大きく、３／５よりも小さい請求項１～１０のいずれか１項に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項12】
前記中央スクリュー（２）と前記横スクリュー（３）の前記軸間の前記距離（Ｓ）は、前記中央スクリューの外径（Φｃｅ）の５２％から５６％に含まれる請求項１１に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項13】
前記中央スクリュー（２）と前記横スクリュー（３）の前記軸間の前記距離（Ｓ）は、前記中央スクリューの外径（Φｃｅ）の５４％に等しい請求項１２に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項14】
前記横スクリュー（３）は、互いに等しく、前記中央スクリュー軸（ｚｃ）に平行な横スクリュー軸（ｚｌ）を有し、前記中央スクリューの両側で噛み合うように構成される請求項１～１３のいずれか１項に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項15】
前記中央スクリュー（２）は、等ピッチ（ｐｃ）を有する第１のねじ山（２１）と第２のねじ山（２２）を含み、両方の横スクリュー（３）は、等ピッチ（ｐｌ）を有する第１のねじ山（３１）と第２のねじ山（３２）を含み、
前記中央スクリュー（２）のねじ山の前記ピッチ（ｐｃ）は、前記横スクリュー（３）のねじ山の前記ピッチ（ｐｌ）と同じである
請求項１４に記載のスクリュー組立体（１）。
【請求項16】
ポンプ本体（５）と、吸込口（Ｓ）と、
吐出口（Ｄ）と、
請求項１４または１５に記載のスクリュー組立体（１）と、を含み、
前記メインスクリュー（２）と前記横スクリュー（３）は、前記ポンプ本体内に回転式に配置されると共に、噛み合わされており、
前記メインスクリュー（２）の前記横スクリュー（３）の回転は、流体（Ｆ）を前記吸入ポート（Ｓ）から前記吐出口（Ｄ）へ移動させる
３軸スクリューポンプ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、容積式歯車ポンプ、特に３軸スクリューポンプ用のスクリュー組立体に関する。本発明はまた、上記スクリュー組立体を含む３軸スクリューポンプにも関する。
【0002】
本発明は、ギヤポンプ、特に３軸スクリューポンプが従来から使用されている様々な産業分野で有用な用途を見出すことができる。
【0003】
３軸スクリューポンプが高く評価されている典型的な使用分野はリフティングシステムであるが、その他の分野でも、動力油圧、潤滑、冷却、ろ過、移送など、さまざまな用途に広く使用されている。非限定的な例として、３軸スクリューポンプが適用される他の産業分野には、リフティングシステムに加えて、石油・ガス、化学、海軍、移動、農業食品、発電および代替エネルギー、製紙産業、製薬産業が含まれる。
【背景技術】
【0004】
１９２３年にスウェーデンの技術者カール・モンテリウスによって設計された３軸スクリューポンプは、現在では様々な産業分野で広く使用されている容積式ポンプである。実際、このポンプは驚くべき総合効率、良好な信頼性、リーズナブルな価格、流体伝達における低レベルな放射騒音（acoustic emission）および振動を有する。
【0005】
３軸スクリューポンプは、３本のスクリューセットを有し、中央駆動（リード、lead）スクリューと２本の横（lateral）従動スクリューである。好ましくは２つのらせん状のねじ山を有するスクリューは、ケーシング内に並列に取り付けられると共に互いに噛み合うことで、本体とケーシングの間に密閉容積を発生させる。このようにして形成される閉じたチャンバの数は、スクリュー（ローターとも呼ばれる）の長さに正比例し、らせん状のねじ山のピッチに反比例する。閉じたチャンバは、スクリューの回転中、吸込口から吐出口へと連続的に前進する作動流体で占められている。
【0006】
３つのスクリューセットのプロファイルは、駆動スクリューのみが圧力を伝達するように設計されている。このスクリューは、ポンプの構成上、ラジアル方向の力にさらされることがないため、先に述べたような優れた総合効率を発揮する。前述のように、２つの従動スクリューは空転しており、加圧流体によって案内される。それらの回転に対する唯一の障害は、作動流体との粘性摩擦と、中央スクリューとそれらが収容されるケーシングとの摺動摩擦である。このため、スクリューの歯面（flank）は長時間の作業でも摩耗がほとんどない。
【0007】
誕生からほぼ１世紀が経った今でも、３軸スクリューポンプはその作成者が考案した特徴的な外観を示しており、中央駆動スクリューと横従動スクリューの表面プロファイルの直径の典型的な比率が特徴である。ΦｌｉとΦｌｅはそれぞれ横スクリューの内径と外径を、ΦｃｉとΦｃはそれぞれ中央スクリューの内径と外径を示し、寸法Φｌｉ：Φｌｅ：Φｃｉ：Φｃｅは、実際には１：３：３：５の比率に従っており、これは、流体が占める面積とスクリューの材料によって定義される固体の面積との間の可能な限り最適な比率を示すため、最適であると考えられる。
【0008】
この比率では、横スクリューの外径Φｌｅと中央スクリューの内径Φｃｉは常に厳密に同じであることに留意されたい。これらの直径が等しいことは、先行技術では絶対的な公理とされ、どの３軸スクリューポンプの設計もそれに基づいている。
【0009】
前述の直径で識別される円は、理想的なプロファイルを構成する曲線を作成するために使用されるピッチ直径、つまり、鋭いエッジを除去するために一般的に採用される変更前のプロファイルを表す。この設計を選択した背景には、等しい接線速度を持ち、反対の角速度で回転する等しい直径の２つのベースシリンダが、滑ることなくお互いの上を転がり、その結果、熱やエネルギーの分散が少なくなるという考慮がある。
【0010】
さらに、横スクリューの内径Φｃｉに対して横スクリューの外径Φｌｅを減少させることは、摺動による摩耗と効率の低下を伴う転動を引き起こすことに加え、作動流体が捕捉される空の断面積の減少、すなわちポンプ容量の減少をもたらすため、何の利点ももたらさない。逆に、横スクリューの内径のΦｃｉに対する横スクリューの外径のΦｌｅの増加は、スクリューの回転中に生成されたヘリコイドプロファイルの相互貫入につながるため、先行技術の研究では不可能に思えた。
【0011】
したがって、上記の等しい直径を選択すると、先行技術では、中央スクリューと横スクリューの歯面は、エピトロコイド方程式を適用することによって得られ、エピトロコイドは、半径ｒの円の中心から距離ｐの位置にある定点から、半径ｒｂの別の円の外側に前記円を転がすことによって空間上に記述された点を結ぶことによって得られるルーレット曲線である。エピトロコイドは、それぞれのスクリューの歯面の断面形状を定義し、スクリューの回転軸に沿って前進することにより、形状は連続的に回転し、らせんを定義する。
【0012】
エピトロコイドの既知のパラメトリック方程式は次の通りである。
【0013】
極方程式は次のようになる。
【0014】
図５では、先行技術に関して、Ｒ１とｄ１は中央スクリューの歯面の構造に関するパラメータを示し、Ｒ２とｄ２は横スクリューの歯面の構造に関するパラメータを示している。先に述べた考察から、ベース半径ｒはどちらの構造でも同じである。見てわかるように、回転円の半径Ｒ１とＲ２は、どちらの構造でもｒに等しい。さらに、中央スクリューの歯面の構成では、トレースポイントは回転円の半径ｒ１の端に位置し、結果として得られる曲線はエピサイクロイドと呼ばれる。
【0015】
したがって、設定すべき設計パラメータは、横スクリューの歯面を描き、中央スクリューの外径と横スクリューの内部をそれぞれ決定する点ｄ２の中心からの距離だけである。このパラメータの選択は、スクリューの機械的強度に影響を与えることなく、容量、すなわち流体が占めるスクリューの容積を最適化することを目的としている。
【0016】
具体的には、スクリューの直径間の一般的な比率１：３：３：５は、５／３ｄ１に等しいｄ２の値を選択することによって、たとえば次のパラメータを選択することによって得られる。
Ｒ1＝Ｒ2＝１．５
ｒ＝１．５
ｄ２＝２．５（従動スクリューの歯面を生成する）
ｄ１＝１．５（リードスクリューまたは駆動スクリューの歯面を生成する）
Ｒ1＝Ｒ2＝１．５
ｒ＝１．５
ｄ２＝２．５（従動スクリューの歯面を生成する）
ｄ１＝１．５（リードスクリューまたは駆動スクリューの歯面を生成する）
【0017】
これらのプロファイルは相似であるため、単純なスケール効果を使用してこの基本的な関係を作成すると、任意のサイズのプロファイルを得ることができる。
【0018】
エピトロコイド方程式で生成される理想的なプロファイルは、鋭いエッジを持っていることに注意すべきである。前記エッジは容易に変形しやすい。エッジに変形があると、ポンプ動作中に騒音や異常な振動が発生したり、ポンプ自体に修復不可能な損傷を与えたりする危険性がある。さらに、エッジを工具の精度で作ることは難しく、その結果、局所的に発生し得る形状誤差により、スクリューの噛み合いに望ましくない困難を引き起こす可能性がある。
【0019】
上記の理由から、先行技術では、理想的なプロファイルは一般的に、前述の鋭利なエッジ、特により鋭く、潜在的により重要なエッジを有する従動スクリューを面取りすることによって修正される。面取りは、エッジを直線で切断するという単純な方法で行うことも、円弧または楕円弧状の接続プロファイルを使用するより洗練された方法で行うこともできる。後者の解決策は、漏れや容積損失を最小限に抑えるものである。
【0020】
明らかに、上記の幾何学的補正を導入すると、スクリューの歯面のライン上の完全な共役が失われるため、従動側と駆動側スクリューの両方のプロファイルを完全に再計算する必要がある。
【0021】
先行技術による３軸スクリューポンプは、例えば文献ＵＳ３，８１４，５５７ＡおよびＵＳ２０１２／２５８０００Ａ１に開示されている。
【0022】
先行技術に関連する本章で述べたように、３軸スクリューポンプは１９００年代初頭に誕生し、スクリューのプロファイルは今日までほとんど変わっていないことに改めて留意すべきである。これまで導入されてきた改良は、常に構造的あるいは素材的な変更を伴うものだった。
【0023】
一方で、このような広く普及している機械には、特に容量の増加と半径方向および軸方向の寸法の縮小に関して、常に改善の必要性が存在する。
【0024】
したがって、本発明の技術的課題は、同様のサイズの従来技術のポンプよりも著しく大きな流量を有するスクリュー組立体および対応する３軸スクリューポンプを提供することである。
【発明の概要】
【0025】
本発明の根底にある解決策のアイデアは、横スクリューの外径と横スクリューの内径が同等であるという条件を緩和することによって、スクリュー組立体とそれに対応する３軸スクリューポンプを提供することである。
【0026】
純粋に理論的な観点からすれば、上記の条件は、横スクリューの内径と横スクリューの外径からなる２つのシリンダ間に滑りがないことを保証するために必要であるが、実際には直径が接触していないことが確認されている。一方では、ポンプの運転を可能にするために必然的に存在するクリアランスを考慮しなければならない。他方では、運動の伝達中にスクリュー間で交換される力は、例えば図１４で特定される合力Ｆｒｉｓにより、理論上接触している２つの表面をお互いから遠ざける反力を引き起こすことが確認されている。
【0027】
一方、先行技術で前述の直径がお互いに同等に保たれているのは、第２の理由もある。前の章で説明したように、全体の容量の観点から見た直径の唯一の有利な変更は、横スクリューの内径のΦｃｉに対する横スクリューの外径のΦｌｅの増加である。しかし、この変更は、スクリューのプロファイル間の貫通につながるため、不可能と考えられていた。
【0028】
しかし、この理論的な観点では、加工時に実際に導入されるプロファイルの変化、特にプロファイルの鋭角部分に施される面取りが十分に考慮されていないことが確認された。これらの幾何学的補正は、相互貫入が発生したであろう場所で正確に行われ、エッジを発生させたピッチ直径の範囲内にある。このため、理論的な相互貫入は、エッジの面取りという技術的な必要性を利用することで、実際には避けることができる。
【0029】
同等条件の緩和は、全く新しい設計観点をもたらし、先行技術の固定したプロファイルを再考することを可能にし、その結果、より大きな流体捕捉面積を得ることができ、最終的に同じ外径のスクリューで流量を増加させることができた。
【0030】
本発明では、プロファイルの定義に影響を与えるさまざまなパラメータを考慮し、直径間の同等条件の緩和が達成された。まず、正しく回転する（rolling）ために３軸スクリューセットに必要なクリアランスを検討した。そのため、流体漏れを発生させるような不均衡をプロファイルに生じさせないために、理論式に加えられる補正の最大範囲が検証された。最後に、工作機械による加工性や部品自体の機械的強度を考慮し、横スクリューで達成可能な最小内径を技術的観点から評価した。
【0031】
したがって、上記で明らかになった技術的問題は、請求項１に従ってスクリュー組立体によって、また請求項１６に従ってそれぞれの３軸スクリューポンプによって解決される。
【0032】
したがって、３軸スクリューポンプのためのスクリュー組立体であって、中央スクリューと、横スクリュー軸が中央スクリュー軸に平行な状態で前記中央スクリューと噛み合うように配置された少なくとも１つの横スクリューとを含み、中央スクリューの内径が横スクリューの外径より大きく、横スクリューの内径が横スクリューの外径より小さいことを特徴とするスクリュー組立体。スクリューは両方とも、一定のピッチを有する１つ以上のらせん状のねじ山を含む。
【0033】
横スクリューの内径は、横スクリューの外径の６０％から９９％までに含まれることが好ましく、より好ましくは６８％から９８％まで、さらに好ましくは８５％から９２％までである。
【0034】
好ましくは、横スクリューの内径はそれぞれのピッチ円の直径より小さく、横スクリューの外径はそれぞれのピッチ円の直径より大きい。
【0035】
好ましくは、横スクリューの外径はそれぞれのピッチ円の直径の１倍から１．３倍までに含まれ、より好ましくは１倍から１．２倍までに含まれ、さらに好ましくは、横スクリューの外径はそれぞれのピッチ円の直径の１．１倍に等しい。
【0036】
好ましくは、中央スクリューと横スクリューの軸間の距離は、中央スクリューの外径の１／２より大きく３／５より小さい。
【0037】
中央スクリューと横スクリューの軸間の距離は、好ましくは中央スクリューの外径の５２％から５６％までで構成され、さらに好ましくは５４％に等しい。
【0038】
本発明の歯車および装置の特徴および利点は、添付図面を参照して非限定的な例として与えられるその実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【発明を実施するための形態】
【0040】
上の図１を参照すると、３軸スクリューポンプは全体的に参照番号１０で示され、参照番号１はその上に組み立てられたスクリュー組立体２、３を示す。前述のように、本発明は、特に、前記スクリューのプロファイル２０、３０に関連する２、３であり、図１０～１３において、先行技術の対応するプロファイル２０’、３０’に面している。新しいプロファイル２０、３０は、先行技術の対応するプロファイル２０’、３０’に対して、ポンプで送られる流体が捕捉される補足容積Ｖを断面で画定する。
【0041】
図は概略図を表しており、一定の縮尺で描かれておらず、代わりに本発明の重要な特徴を強調するために描かれていることは注目に値する。さらに、図では、異なる要素の形状が所望の用途に応じて変化する可能性があるため、それらの要素は概略的に示されている。また、図面において、同一の参照番号は、形状または機能が同一の要素を指すことにも留意されたい。
【0042】
公知の態様において、３軸スクリューポンプ１０は、吸込口Ｓと吐出口Ｄとを有するポンプ本体５を含む。ポンプ本体内には、駆動軸４と一体の駆動（lead）中央スクリュー２と、２つの従動横（lateral）スクリュー３とを有するスクリュー組立体１が組み立てられている。横スクリュー３の軸ｚｌと中央スクリュー２の軸ｚｃは互いに平行であり、スクリューは互いに噛み合っている。中央スクリュー２の回転運動は、このように２つの横スクリュー３を動かし、図４に示されるように、対向するねじ山の間に囲まれた空間において、吸込口Ｓから吐出口Ｄへ流体Ｆを運ぶ。
【0043】
中央スクリュー２は、固定ピッチｐｃの２つのねじ山２１、２２を有し、横スクリュー３も中央スクリュー２と同じピッチｐｌの２つのねじ山を有する。
【0044】
したがって、中央スクリュー２のプロファイル２０は、断面において、顕著に凸状の歯面によって円筒形の底部に結合された２つの円形の頂部を有する。
【0045】
横スクリュー３のプロファイル３０はまた、断面において、顕著に凹んだ歯面によって円筒形の底部に結合された２つの円形の頂部を有する。
【0046】
既知の方法では、２つの横スクリュー３は互いに同等であるか、または同じプロファイル３０を有することに留意されたい。
【0047】
前述のように、本発明は、スクリュー２、３の歯面のプロファイル２０、３０の特定の形状に関する。
【0048】
本明細書で説明する好ましい実施形態は、前記プロファイルの好ましい形状を示し、これが先行技術プロファイルからどのように得られるかを示す。
【0049】
本開示の対応する段落に記載されているように、先行技術のプロファイルは、横スクリューの内径と横スクリューの外径との間の同等条件から作成される。したがって、図５に示すように、横スクリュー２の内径、すなわち横スクリュー３の外径に等しい軸間距離ｓ'が存在する。さらに、先行技術では、横スクリューの内径はそれぞれの外径の１／３に相当し、中央スクリューの外径は内径の５／３に相当する。したがって、典型的な直径の比率は１：３：３：５である。
【0050】
新しいプロファイルを得るために、まず上記の比率を変更し、スクリューの機械的耐性を損なうことなくポンプの容量を増加させることができる新しいパラメータ設定を特定する。図６に示す直径間の新しい比率Φ’ｌｉ：Φ’ｌｅ：Φ’ｃｉ：Φ’ｃｅは、便宜的に０．４：２．７：２．７：５として選択され、吸込セクションを約７％増やすことができる。提案された直径に関するパラメータ設定に従い、先行技術に関しては、軸間距離Ｓが３から２．７に短縮された。
【0051】
新しいパラメータから開始して、先行技術の分析で説明したエピトロコイド方程式を使用して、２つのスクリューの理想的なプロファイルが生成される。前述したように、エピトロコイドは、半径円の中心から一定の距離にある固定点から、その円を別の円の外側に転がすことによって、空間上に記述された点を結ぶことで得られる曲線である。この場合、円からの距離と円の半径は、２つのスクリューに選択された内径と外径によって決定される。エピトロコイドは、両方のスクリューに選択された内径と外径で定義された円に外接および内接され、図７に見える理想的なプロファイルを決定する。
【0052】
決定すべきもう一つのパラメータは、エピトロコイド生成の開始点ｐ、ｐ’、ｐ’’である。実際、スクリューを特徴づけるパラメータは、中央スクリュー２のプロファイルを生成するエピトロエコイドの２つの連続する始点p'、p''を結ぶ弦によって定められる角度αである。この値は、もう一方のスクリュー３の対応する角度βと一意に関連付けられる。歯の開き角αおよび歯面の開き角βと定義される前記角度は、中央スクリュー２の外形上の歯面を結合する円弧の長さ、および横スクリュー３の２つの連続する歯の間の円弧の長さを定義する。一方では、スクリューのハウジングと滑り接触する円筒面を決定し、他方では、スクリューで定義された螺旋の機械的強度を決定する。出願人は、幾何学的解析により、作動流体を捕捉するのに有効な体積は、歯の開き角αと歯面の開き角βの選択に関して不変であると判断した。このため、ポンプの能力に影響を与えることなく、トライボロジーと機械的な考慮に基づいて角度を任意に選択できる。
【0053】
次に、従動横スクリュー３の理想的なプロファイルの上に追加の幾何学的形状ｇの適用が実行される。図８に示される前記追加の幾何学的形状ｇは、ピッチ直径の外側に展開し、エピトロコイド方程式によって定義される歯面ｆを、先に設定された横スクリューの外径Φ’ｌｅよりも大きい直径、すなわちピッチ円直径Ｃｐｌよりも大きい直径の切り捨て（truncation）円Ｃｔに結合する。したがって、追加の幾何学的形状ｇは、スクリューのプロファイルの面ｃを定義し、この面は先に特定した点ｐで歯面に結合する。エピトロコイドによって画定される面ｃと追加の幾何学的形状によって画定される歯面ｆとの間の接続点ｐは、角点ではなく変曲点であることが好ましい（角点とは、第１種の微分不可能な点を意味する）。追加の幾何学的形状ｇは、設計上の選択に従って適切に選択できる。たとえば、楕円曲線またはスプライン関数にできる。
【0054】
横スクリュー３の最終プロファイルが得られたら、中央スクリュー２のプロファイルを補間によって求める。最終的な２つのプロファイルを図９に示す。お気づきのように、エピトロコイドによって画定された中央スクリュー２の面ｃ’の基部には、ピッチ円Ｃｐｃに対する新しい内円への接続歯面ｆ’が形成されている。したがって、プロファイルの再定義により、２つのスクリューの内径と外径が変化することになる。特に、横スクリューの内径Φｃｉは横スクリューの外径Φｌｅより小さくなった。前述のパラメータ設定を使用すると、最終的な直径Φｌｉ：Φｌｅ：Φｃｉ：Φｃｅの比率は０．４：２．９７：２．４３：５になる。
【0055】
図７に示された理想的なプロファイルに対して行われた修正により、スクリューが同じ直径の場合、ポンプ容量はさらに約１０％増加する。従って、先行技術と比較した場合、全体的な能力の増加は約１７％に相当する。さらに、スクリューの軸間距離が小さくなるため、ポンプの半径方向の寸法が小さくなる。
【0056】
上述の改良点は、図１２、１３で明らかに見ることができる。実際、ハッチングを施した部分は、スクリューの外径が同じであっても、ポンプで汲み上げられた流体が占めることのできる自由な前面容積が増加し、その結果、容量が増加したことを表している。
【0057】
本発明によるポンプの利点は、特に半径方向の寸法がコンパクトであることに起因するが、同じ流量の場合、スクリューのピッチが短くなるため、軸方向の寸法もコンパクトになる。
【0058】
さらに、ポンプの構造に必要な材料の量が少ないため、製造コストが抑えられるという利点もある。
【0059】
本発明によるポンプのその他の利点は、その性能に関するものである。特に、ポンプの容積効率は同じだが、圧力リップルが改善され、騒音が減少し、正味吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）が低くなる。
【0060】
明らかに、当業者は、偶発的かつ特定のニーズを満たすために、上述の歯車および装置にいくつかの変更および変形を加えることができ、それらのすべては、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の保護範囲に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】