JP2006183610A

JP2006183610A - 流体吐出装置

Info

Publication number: JP2006183610A
Application number: JP2004380024A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Nakamura; 光男中村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】ギヤポンプ等の流体吐出装置で吐出される未加硫ゴム材等の流体が軸受へ漏洩することをシール部材を設けずに防止する。
【解決手段】ケーシング２と、歯車３と、歯車３と一体に連結された回転軸４と、回転軸４を支承するための軸受５とを備えている。回転軸４は、軸方向中心側の部分４Ａの外径の方が軸方向両端側の部分４Ｂの外径よりも大きく、両部分の境界には外径の差に相当する段差が形成されている。中心側の部分４Ａの外周面とケーシング２との間には、隙間２Ａに連通したチャンバー２Ｂ設けられている。歯車３により昇圧された未加硫ゴムの一部は隙間２Ａを通ってチャンバー２Ｂに流れ込み、その内部で渦流Ｗを形成して滞留する。チャンバー２Ｂ内に流れ込んだゴム自身が未加硫ゴムをシールする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ギヤポンプ（歯車ポンプ）やゴム押出機等のような流体吐出装置に関し、特にその回転軸の軸受方向への流体の漏洩をシール部材を設けずに可能にした流体吐出装置に関するものである。

ゴム製品成型のための未加硫ゴムを押し出すためのゴム押出装置として、押出ヘッドを持たないスクリュー押出機の先端にギヤポンプを取り付けたものがある。図３はこのようなゴム押出装置を水平方向に切断した断面図である。このゴム押出装置は、スクリュー押出機１２と、その前端に取り付けられたギヤポンプ１４と、その前端に取り付けられたヘッド１８と、その前端に取り付けられた口金１９とを備えている。スクリュー押出機１２は、スクリュー駆動モータ１７の回転軸に接続されたスクリュー１３を内蔵している。また、ギヤポンプ１４は互いにかみ合う一対のギヤ１４Ａ，１４Ｂを備えており、その一方の回転軸に接続されたギヤポンプ駆動モータ（図示せず）により回転可能に構成されている。さらに、スクリュー押出機１２の筐体の上方には、未加硫のゴム材料を投入するためのホッパー１６が設けられている。

以上の構成を有するゴム押出装置において、ホッパー１６にゴム材料を投入するとともに、スクリュー駆動モータ１７及び図示されていないギヤポンプ駆動モータを回転させると、投入されたゴム材料は混練及び加圧されて前方のギヤポンプ１４へ送出され、ギヤ１４Ａとギヤ１４Ｂとの間を通り、ヘッド１８の前端の口金１９の開口１９Ａからリボン状ゴム２０が押し出される。

このような未加硫ゴム部材を定量で吐出するギヤポンプにおいては、ギヤポンプで吐出されるゴム部材が外部に漏れ出さないように、ギヤの回転軸には各種のシール部材が配置されている。このような、ギヤポンプに用いるシール部材としては、図４（ａ）〜（ｄ）に模式的に示すように種々のものが知られている。
即ち、（ａ）弾性体でできたシールを回転軸２１の周りに密封状に配置したＯ−リング２２を用いるもの（特許文献２参照）、（ｂ）同様にギヤモータに用いた回転軸２１の周りにオイルシールなどの弾性体２３を密封状に配置したもの（特許文献３参照）、（ｃ）回転軸２１の周りに非弾性体２４を密封状に配置し金属の弾性を利用したメタルシール、（ｄ）回転軸２１の周りにラビリンスシール２５（特許文献４参照）を配置したもの等が知られている。
特開２００３−３９５２６号公報特開平１１−６２８５２号公報特開２００３−２１４３５９号公報特開平１０−４７２６０号公報

しかしながら、未加硫ゴムなどの強粘性流体を、例えばギヤポンプにより定量で吐出するときに、これらのシールと回転軸収容部外壁との隙間から、未加硫ゴムなどの一部が漏れ出すことは避けられず、そのため漏れ出したゴムなどでギヤポンプの軸受（ベアリング）が破損するという問題がある。

本発明は、このような従来のギヤポンプ等の流体吐出装置におけるシール漏れの問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ギヤポンプ等の流体吐出装置で加圧状態にある未加硫ゴム材等の流体が、回転軸の軸受へ漏洩することをシール部材を設けずに確実に防止して、漏洩した前記流体による流体吐出装置のベアリングの破損等を無くすことである。

請求項１に係る発明は、ケーシング内に設けた回転体により、該ケーシング内の流体を吐出する流体吐出装置において、前記回転体の軸受方向に漏洩した前記流体を収容し、渦流を形成させて滞留させるチャンバーを、前記ケーシングの前記回転軸に対向する部分に設けたことを特徴とする流体吐出装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の流体吐出装置において、前記回転軸及びケーシングに、前記軸受方向に向かって外径及び内径が対応して段階的に小さくなるように段差を形成するとともに、前記チャンバーの入口を前記段差部の前記回転体側に設けたことを特徴とする流体吐出装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の流体吐出装置において、前記流体は未加硫ゴムであることを特徴とする流体吐出装置である。

（作用）
流体吐出装置の回転体により吐出される未加硫ゴム材等のような強粘性の流体の一部は回転軸の外周側の隙間を通って軸受方向に漏洩していき、チャンバーに流れ込み、その内部で滞留することにより、軸受方向に漏洩する流体をシールする。さらに、チャンバーの入口を回転軸及びケーシングの段差部の回転体側に設けることで、シールされずに軸受方向に漏洩する流体の流路を屈曲させ、軸受に至る漏洩を阻止している。

本発明によれば、チャンバーに収容された流体自身がシール手段として作用するため、機械的なシール手段を設けずに、流体の軸受への漏洩を確実に防止して、漏洩した前記流体による流体吐出装置のベアリングの破損等を無くすことができる。また、本発明によれば、機械的なシール手段を備えていないため、シール手段の劣化や破損等によるシール機能の低下が発生せず、長期間に渡ってシールを行うことができる。

本発明に係るシール手段の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態に係るギヤポンプの要部断面図である。このギヤポンプ１は、ケーシング２と、歯車３と、歯車３と一体に連結された回転軸４と、回転軸４を支承するための軸受（ベアリング）５とを備えている。回転軸４は、歯車３の側面から軸受５の方向に延びる軸方向中心側の部分４Ａと、軸受４に支承されている軸方向両端側の部分４Ｂとからなる。そして、中心側の部分４Ａの外径の方が両端側の部分４Ｂの外径よりも大きく、両部分の境界には外径の差に相当する段差が形成されている。

また、回転軸４の外周面と回転軸４をケーシング４の収納している部分との間には、微小な隙間が設けられている。本実施形態では説明の便宜上、軸方向中心側の部分４Ａの外周側の隙間２Ａのみを図示しており、その中心側の部分４Ａと両端側の部分４Ｂとの境界に隙間２Ａよりも回転軸４の半径方向の距離の長い空間からなるチャンバー２Ｂを設けた。このチャンバー２Ｂは隙間２Ａに連通して、中心側の部分４Ａの外周側の周方向の全体（３６０°）に渡って形成されている。

図２は、図１における丸Ｐで囲んだチャンバー２Ｂ付近を拡大した断面図である。この図に示すように、チャンバー２Ｂの天井面は隙間２Ａの天井面（図における上面）が回転軸４の段差部の手前（軸方向中心側、回転体３側）から徐々に高くなり、段差部を過ぎてから略卵形の内面を形成して、隙間２Ａの底面（床面）に連続するように構成されている。つまり、チャンバー２Ｂの出入口２Ｃは段差部付近の軸方向中心側に配置されていると言える。

本実施形態に係るギヤポンプにおいて、歯車３を通って外部へ吐出される未加硫ゴムの一部は隙間２Ａを通って軸受５の方向へ少しずつ漏洩していき、チャンバー２Ｂに流れ込む。そして、チャンバー２Ｂ内が漏洩した未加硫ゴムが滞留してくると、続いて流れ込む未加硫ゴムは、滞留している未加硫ゴムの内側を通り、スワール形状のチャンバー２Ｂ内で渦流Ｗを形成しながら詰まっていく。このため、未加硫ゴムがその後に隙間２Ａを通って軸受４の方向へ進入しようとしても、チャンバー２Ｂ内に滞留した未加硫ゴム自体が一種のシールとなって、その進入を阻止する。また、回転軸４に段差を形成することで、回転体３の側面から回転軸５に至る距離が段差を形成しない場合と比較して段差分長くなり、かつ屈曲している。このため、軸受５の方向に漏洩した未加硫ゴムがチャンバー２Ｂ内の未加硫ゴムにシールされずに漏洩したとしても軸受５迄流動することは不可能である。さらに、回転軸４は、回転時に大きなトルクがかかる中心側の部分４Ａが大径に構成されているため、回転軸４の耐久性を向上させることができるとともに、渦流の発生を促進することができる。

このように、本実施形態にギヤポンプによれば、回転軸４の外周側に形成されたチャンバー２Ｂ内に流れ込んだゴム自身が未加硫ゴムをシールするので、機械的なシール手段とは異なり、シール手段の劣化や破損等によるシール機能の低下が発生せず、１〜４年の長期間耐え得る（従来は２週間〜半年）シールが可能になる。

なお、以上の実施形態は、本発明をギヤポンプに適用したものであったが、本発明は例えばゴム押出機のフィードローラの回転軸に対しても適用できる。

本実施の形態に係るギヤポンプの要部断面図である。図１におけるチャンバー付近を拡大した断面図である。押出ヘッドを持たないスクリュー押出機の先端にギヤポンプを取り付けた従来のゴム押出機を示す図である。従来のシール手段を示す図である。

符号の説明

１・・・ギヤポンプ、２・・・ケーシング、２Ｂ・・・チャンバー、３・・・歯車、４・・・回転軸、４Ａ・・・回転軸の軸方向中心側の部分、４Ｂ・・・回転軸の軸方向両端側の部分、５・・・軸受。

Claims

ケーシング内に設けた回転体により、該ケーシング内の流体を吐出する流体吐出装置において、
前記回転体の軸受方向に漏洩した前記流体を収容し、渦流を形成させて滞留させるチャンバーを、前記ケーシングの前記回転軸に対向する部分に設けたことを特徴とする流体吐出装置。
請求項１記載の流体吐出装置において、
前記回転軸及びケーシングに、前記軸受方向に向かって外径及び内径が対応して段階的に小さくなるように段差を形成するとともに、前記チャンバーの入口を前記段差部の前記回転体側に設けたことを特徴とする流体吐出装置。
請求項１記載の流体吐出装置において、前記流体は未加硫ゴムであることを特徴とする流体吐出装置。