JP2568688Y2 - ギヤポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は熱劣化の大きい高粘度流
体の搬送に適したギヤポンプに関し、例えば押出機から
押し出される溶融プラスチックの搬送に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】ポンプケースの内部の駆動ギヤと従動ギ
ヤとによって搬送される流体により、その駆動ギヤの駆
動軸と従動ギヤの従動軸の各軸受部が潤滑される自己潤
滑式ギヤポンプが従来より用いられている。

【０００３】従来の自己潤滑式ギヤポンプにあっては、
駆動軸の軸受部を潤滑した流体と従動軸の軸受部を潤滑
した流体の双方をポンプケースの内部の低圧側に還流さ
せるものと、双方の流体をポンプケースの外部に排出す
るものとがある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】高粘度流体を自己潤滑
式ギヤポンプにより搬送する場合、潤滑流体の通路は狭
小なために滞留を生じ易い。特に、ギヤポンプの駆動軸
はモーター等の駆動源との連結のためにポンプケースか
ら外部に突出させる必要があり、その駆動軸とポンプケ
ースとの間にはラビリンスシール等により軸封部が形成
され、潤滑流体がポンプケースの外部に容易に流出する
のを規制している。そのため、その軸封部には駆動軸の
潤滑流体が滞留し易い。また、従動軸の軸受部の潤滑流
体は、従動軸の外周を潤滑後に従動軸の端面とポンプケ
ースとの対向間に至るが、従動軸の中心部は周速度が０
であるために潤滑流体を流動させようとする力が従動軸
から作用せず、従動軸の中心部とポンプケースとの対向
間には潤滑流体が滞留し易い。そのため、潤滑流体をポ
ンプケースの内部に還流させる自己潤滑式ギヤポンプに
よりポリカーボネイトやメタアクリル樹脂等の熱劣化し
易い高粘度流体を搬送する場合、流体の凝固防止のため
に設けられるヒーターの熱や流体相互の摩擦熱によって
滞留した潤滑流体が長時間に亘り加熱されて熱劣化する
ため、潤滑流体が搬送流体を汚染するという問題があ
る。また、潤滑流体が滞留すると、新たな種類の流体を
搬送する場合に旧流体との置換に長時間を要するという
問題がある。

【０００５】ギヤポンプの駆動軸の一端側はモーター等
の駆動源に連結されるため、そのモーター等への熱伝達
によりポンプケースの内部の潤滑流体の温度は軸方向一
端側が他端側よりも低くなり、この温度差により流体粘
度に差が生じる。そのため、潤滑流体をポンプケースの
外部に排出させるギヤポンプでは、軸方向一端側と他端
側とで潤滑流体の排出量に差が生じ、この排出量の差に
よってポンプケースに内蔵される従動軸の端面にスラス
ト荷重が作用する。このスラスト荷重により従動軸は軸
方向移動してしまい、従動ギヤの側面と軸受の側面との
間の潤滑膜が破れて焼付やかじり等を生じるという問題
がある。また、駆動軸と従動軸の双方の軸受部の潤滑流
体をポンプケースの外部に排出すると、流体のロスが多
くランニングコストが嵩むという問題がある。

【０００６】本考案は上記従来技術の問題を解決するこ
とのできるギヤポンプを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案の特徴とするとこ
ろは、ポンプケースの内部の駆動ギヤと従動ギヤとによ
って搬送される流体により、その駆動ギヤの駆動軸と従
動ギヤの従動軸の各軸受部が潤滑されるギヤポンプにお
いて、駆動軸の軸受部の潤滑流体を、ポンプケースの内
部圧力と大気圧との差によりポンプケースの内部に還流
させることなくポンプケースの外部に排出する流体通路
が形成され、この流体通路は駆動軸の外周とポンプケー
スとの間に形成され、従動軸の軸受部の潤滑流体をポン
プケースの内部に還流させるべく、ポンプケースの内部
の高圧側と低圧側とを従動軸の軸受部を介して連通する
流体通路が形成され、この流体通路は、搬送流体をポン
プケースの内部の高圧側から従動軸の外周に導入する潤
滑溝と、従動軸の端面と対向するようにポンプケースに
形成される凹溝と、この凹溝とポンプケースの内部の低
圧側とを連通する連通路とを有し、その凹溝の一端は潤
滑溝の流体出口と対向し、その凹溝の他端は連通路の流
体入口と対向し、その凹溝の一端と他端の間は溝幅が従
動軸の径よりも小さくされると共に従動軸の中心部と対
向する点にある。

【０００８】

【作用】本考案の構成によるギヤポンプによれば、搬送
流体の一部はポンプケース内部の低圧側から高圧側に至
り、しかる後に駆動軸の軸受部と従動軸の軸受部に至
る。

【０００９】その駆動軸の軸受部を潤滑した流体を、駆
動軸の外周とポンプケースとの間に形成される流体通路
により、ポンプケースの内部に還流することなく、ギヤ
ポンプの運転時に、ポンプケースの内部の高圧側と大気
圧との差によりポンプケースの外部に排出できる。これ
により、駆動軸の軸封部に滞留した潤滑流体が搬送流体
を汚染することはない。

【００１０】その従動軸の軸受部を潤滑した流体は、ポ
ンプケース内部の高圧側と低圧側との圧力差によって低
圧側に還流するため、軸方向一端側と他端側とで温度差
が生じることはなく、従動軸にスラスト荷重が作用する
ことはない。

【００１１】また、従動軸の軸受部の潤滑流体をポンプ
ケースの内部に還流させる流体通路の凹溝が、潤滑溝の
流体出口と連通路の流体入口と従動軸の中心部とに対向
することで、潤滑流体の潤滑溝から凹溝への流入と凹溝
から連通路への流入が促進されるので、従動軸の中心部
とポンプケースとの間における潤滑流体の滞留が防止さ
れる。特に、その従動軸の中心部に対向する凹溝の一端
と他端の間は、溝幅が従動軸の径よりも小さいので、周
速が零であるため潤滑流体の滞留が生じ易い従動軸の中
心部において、潤滑流体が滞留するのを確実に防止して
循環させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１３】図１、図２に示すギヤポンプ１は比較的高
粘度のポリマー等の流体送りに用いられるもので、ポン
プケース２と、このポンプケース２に内蔵される駆動ギ
ヤ３と従動ギヤ４とを備えている。そのポンプケース２
は中空のケース本体５と、このケース本体５の側面に取
り付けられる一対のケース板６、７とで構成されてい
る。そのケース本体５に軸受保持孔１４と吸入孔２１と
吐出孔２２とが開口されている。また、ポンプケース２
はヒータ２３により覆われている。

【００１４】その駆動ギヤ３と従動ギヤ４とは互いに噛
み合うものであり、駆動ギヤ３は駆動軸８に取り付けら
れ、従動ギヤ４は従動軸９に取り付けられている。その
駆動軸８は、駆動ギヤ３の軸方向一方側と他方側とにお
いて軸受１０、１１により支持されている。その従動軸
９は、従動ギヤ４の軸方向一方側と他方側とにおいて軸
受１２、１３により支持されている。それら軸受１０、
１１、１２、１３は、前記ケース本体５に形成された保
持孔１４に嵌合されている。

【００１５】駆動軸８の一端は、一方のケース板６に形
成された通孔１５を通ってポンプケース２の外部に突出
され、図外モータ等の駆動源に連結される。駆動軸８の
他端は、他方のケース板７に形成された通孔１６を通っ
てポンプケース２の外部に突出されている。

【００１６】上記ギヤポンプ１において、駆動軸８を駆
動して両ギヤ３、４を回転させると、流体は吸入孔２１
から吸引され、両ギヤ３、４とポンプケース２との間を
通って吐出孔２２から吐出される。この際、ヒータ２３
によりギヤポンプ１を加熱することでポリマー等の高粘
度流体が凝固するのを防止している。

【００１７】ギヤポンプ１により搬送される流体により
駆動軸８及び従動軸９の軸受部が潤滑される。すなわ
ち、軸受１０、１１の駆動ギヤ３との対向端面および軸
受１２、１３の従動ギヤ４との対向端面にそれぞれ径方
向に沿う３本の潤滑溝２４ａ、２４ｂが形成され、この
潤滑溝２４ａ、２４ｂに導入される搬送流体により流体
膜が形成され、ギヤ３、４の側面と軸受１０、１１、１
２、１３の端面との接触が規制されて焼付やかじりが防
止される。また、軸受１０、１１、１２、１３の内周面
にそれぞれ軸方向に沿う１本の潤滑溝２５ａ、２５ｂが
形成され、この潤滑溝２５ａ、２５ｂに導入される搬送
流体により流体膜が形成され、軸８、９の外周面と軸受
１０、１１、１２、１３の内周面との接触が規制されて
焼付やかじりが防止される。各軸方向に沿う潤滑溝２５
ａ、２５ｂは、吸入孔２１と吐出孔２２の間に位置する
径方向に沿う潤滑溝２４ａ、２４ｂに連通する。

【００１８】駆動軸８の軸受部の潤滑流体をポンプケー
ス２の外部に排出する流体通路が形成されている。すな
わち、駆動軸８とケース板６、７との間に筒状の冷却ジ
ャケット１７が嵌合され、この冷却ジャケット１７の内
周にスリーブ１９が嵌合され、このスリーブ１９の内周
面に螺旋溝状のラビリンス２０が形成されている。ま
た、冷却ジャケット１７とスリーブ１９とは駆動軸８に
僅かの隙間を介して嵌合されている。これにより、ギヤ
ポンプ１により吸引されてポンプケース２の内部の低圧
側から高圧側に至った流体は、図２において鎖線で示す
ように、潤滑溝２４ａ、２５ａに導入されて駆動軸８の
軸受部を潤滑した後に、駆動軸８とラビリンス２０との
隙間および駆動軸８と冷却ジャケット１７との隙間を通
ってポンプケース２の外部に排出される。

【００１９】この際、ラビリンス２０により排出流体の
流れを規制し、また、冷却ジャケット１７の冷却流体通
路１８に流す水や空気等の冷却流体の流量を調節して排
出流体の粘度を調節することで、流体の排出量が不必要
に大きくなるのを防止して軸封部を構成している。この
軸封部において駆動軸８の軸受部の潤滑流体は滞流し、
長時間高温に保持されるため劣化し易くなるが、ポンプ
ケース２の内部圧力と大気圧との差により確実に外部に
排出される。これにより、駆動軸８の軸封部において劣
化した潤滑流体がポンプケース２の内部に還流すること
はなく、製品を汚染することはない。

【００２０】従動軸９の軸受部の潤滑流体をポンプケー
ス２の内部に還流させるべく、ポンプケース２の内部の
高圧側と低圧側とを従動軸９の軸受部を介して連通する
流体通路が形成されている。この流体通路は、従動軸９
の外周に搬送流体を導入する前記潤滑溝２５ｂと、従動
軸９の端面と対向するようにケース板６、７に形成され
る凹溝２８と、この凹溝２８とポンプケース２の内部の
低圧側とを連通する連通路２７とを有する。その連通路
２７はケース本体５に従動軸９と平行に形成された貫通
孔により構成され、その流体出口は２７ｂはポンプケー
ス２の内部の低圧側である吸入孔２１に開口されてい
る。これにより、潤滑溝２５ｂに導入されて従動軸９の
軸受部を潤滑した流体は、凹溝２８から連通路２７を通
ってポンプケース２の内部の低圧側に還流してポンプケ
ース２の外部に排出されないので、その排出量の差によ
り従動軸９の軸端部圧力に差が生じるといった事態が生
じることはなく、従動軸９にスラスト荷重が作用するこ
とはない。これにより、ギヤ４の端面と軸受１２、１３
の端面との間の焼付やかじりが生じることはなく、流体
のロスも低減できる。

【００２１】その凹溝２８は図３、図４に示すように、
一端２８ａが潤滑溝２５ｂの流体出口２５ｂ′と対向
し、他端２８ｂが連通路２７の流体入口２７ａと対向
し、一端２８ａと他端２８ｂの間は従動軸９の中心部９
ａと対向する。図３に明示されるように、その凹溝２８
の一端と他端の間は、溝幅が従動軸９の径よりも小さく
されている。これにより、潤滑流体の潤滑溝２５ｂから
凹溝２８への流入と凹溝２８から連通路２７への流入が
促進されるので、従動軸９の中心部９ａとポンプケース
２との間における潤滑流体の滞留が防止される。なお、
本実施例では図５に示すように凹溝２８の底面の隅部に
丸み加工（Ｒ）が施され、潤滑流体の流動の円滑化が図
られている。これにより、従動軸９の軸受部の潤滑流体
の熱劣化が防止され、また、新たな種類の流体を搬送す
る場合の旧流体との置換を短時間で行なうことができ
る。

【００２２】上記構成により従動軸９の潤滑流体の滞留
を防止できることを確認するため、以下の比較試験を行
なった。

【００２３】ケース板６、７に形成される凹溝の形状と
して、上記図３、図４に示す実施例構成のものと、図
６、図７に示す第１比較例と、図８、図９に示す第２比
較例と、図１０、図１１に示す第３比較例とを比較し
た。上記実施例の凹溝２８の溝幅Ｗは１０ｍｍ、溝深さ
Ｈは４ｍｍ、底面の隅部の丸み加工の曲率半径Ｒは３ｍ
ｍとした。図６、図７に示す凹溝４０の溝幅は１０ｍ
ｍ、溝深さは７ｍｍ、底面の隅部の丸み加工の曲率半径
は１ｍｍとし、凹溝４０の一端４０ａは従動軸９の外周
から１０ｍｍだけ径方向内方に入るが、従動軸９の中心
部９ａや潤滑溝２５ｂの出口２５ｂ′とは対向しないも
のとした。図８、図９に示す凹溝５０の一端５０ａは従
動軸９の中心部９ａと対向するが潤滑溝２５ｂの出口２
５ｂ′とは対向しないものとし、他は図６、図７と同様
とした。図１０、図１１の凹溝６０は従動軸９の端面全
体と対向するが潤滑溝２５ｂの出口２５ｂ′とは対向し
ないものとし、溝深さは２．５ｍｍ、底面の隅部の丸み
加工の曲率半径は１ｍｍとした。

【００２４】試験に用いたギヤポンプ１は、流体の流れ
が観察できるようにケース板６、７の一方を透明とし
た。搬送流体として粘度２８０〜１５０ポアズ（２６〜
３０℃）のオイル（商標名ポリブデン１００Ｈ、出光石
油化学）をポンプ回転数約１３ｒｐｍで常温下に搬送し
た。なお、４００ｃｃ／回転のブースターポンプにより
搬送流体をギヤポンプ１の吸入孔２１に送り込んだ。ま
た、凹溝２８、４０、５０、６０には赤色に着色した粘
度約４１００ポアズ（３０℃）のオイル（商標名ポリブ
デン２０００Ｈ、出光石油化学）を充填した。この充填
物が搬送流体と置換されるまでに要する時間を、吸入圧
を吐出圧よりも大きくした場合と、吸入圧を吐出圧より
も小さくした場合とで測定した。

【００２５】この比較試験の結果、本考案の実施例によ
れば、吸入圧が吐出圧よりも大きい場合は試験開始直後
に充填物が殆どなくなり、５分で殆ど完全に充填物は搬
送流体に置換された。また、吸入圧が吐出よりも小さい
場合は試験開始後約３分で充填物はほぼなくなり、１０
分で殆ど充填物は搬送流体に置換された。

【００２６】図６、図７の第１比較例によれば、吸入圧
が吐出圧よりも大きい場合は試験開始後約３分で充填物
は殆どなくなったが、５分経過しても凹溝４０の底面の
隅部に僅かに残留した。また、吸入圧が吐出圧よりも小
さい場合、試験開始後１０分経過しても凹溝４０の底面
の隅部に充填物が少し残留した。

【００２７】図８、図９の第２比較例によれば、吸入圧
が吐出圧よりも大きい場合は試験開始後約１分で充填物
はほぼなくなったが、６分経過しても凹溝５０の底面の
隅部に僅かに残留した。また、吸入圧が吐出圧よりも小
さい場合、試験開始後１０分経過しても凹溝５０の底面
の隅部に充填物がごく僅かに残留した。

【００２８】図１０、図１１の第３比較例によれば、吸
入圧が吐出圧よりも大きい場合は、試験開始直後に凹溝
６０が軸受端面と対向する略三角形状部分の充填物はな
くなったが、従動軸９の端面と対向する部分では５分以
上経過しても充填物は残留した。また、吸入圧が吐出圧
よりも小さい場合、試験開始後１０分経過後も凹溝６０
の従動軸９との対向部分に充填物が残留した。

【００２９】なお、本考案は上記実施例に限定されな
い。例えば、駆動軸８の軸受部の潤滑流体をポンプケー
ス２の外部に排出する流体通路を、駆動軸８の軸封部と
は独立してケース板６，７に形成しても良い。また、従
動軸９の軸受部の潤滑流体を高圧側から低圧側に還流さ
せる流体通路の連通路２７を、ケース本体５の軸受保持
孔１４の内周面に軸方向に沿って形成する凹溝により構
成してもよい。また、凹溝２８の具体的寸法はポンプ寸
法に応じて適宜定める。また、従動軸９の端面を滑らか
にするのが好ましい。

【００３０】

【考案の効果】本考案によるギヤポンプによれば、駆動
軸の軸受部の潤滑流体はポンプケースの内部に還流され
ることなく外部に排出されるので、駆動軸の軸封部にお
いて流体が滞留して熱劣化しても製品を汚染させること
はない。

【００３１】従動軸の軸受部の潤滑流体は外部に排出さ
れることなくポンプケース内部に還流するので、従動軸
にスラスト荷重が作用することはなく、ギヤと軸受との
接触による焼付やかじりを防止できる。

【００３２】従動軸の中心部とポンプケースとの対向間
における潤滑流体の滞留による熱劣化が防止されると共
に、新たな種類の流体を搬送する場合の旧流体との置換
を短時間で行なうことができる。

【００３３】潤滑流体のポンプケース外部への排出量は
駆動軸と従動軸の双方の軸受部の潤滑流体を排出するも
のに比べ略半減するので、流体のロスが少なくランニン
グコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係るギヤポンプの断面図

【図２】本考案の実施例に係るギヤポンプの作用説明図

【図３】本考案の実施例に係る凹溝の正面図

【図４】図３のＩＶ‐ＩＶ線断面図

【図５】図３のＶ‐Ｖ線断面図

【図６】第１比較例に係る凹溝の正面図

【図７】第１比較例に係る凹溝の断面図

【図８】第２比較例に係る凹溝の正面図

【図９】第２比較例に係る凹溝の断面図

【図１０】第３比較例に係る凹溝の正面図

【図１１】第３比較例に係る凹溝の断面図

【符号の説明】

１ ギヤポンプ ２ ポンプケース ３ 駆動ギヤ ４ 従動ギヤ ８ 駆動軸 ９ 従動軸 １０、１１、１２、１３ 軸受 ２５ｂ 潤滑溝 ２７ 連通路 ２８ 凹溝

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプケースの内部の駆動ギヤと従動ギ
   ヤとによって搬送される流体により、その駆動ギヤの駆
   動軸と従動ギヤの従動軸の各軸受部が潤滑されるギヤポ
   ンプにおいて、駆動軸の軸受部の潤滑流体を、ポンプケ
   ースの内部圧力と大気圧との差によりポンプケースの内
   部に還流させることなくポンプケースの外部に排出する
   流体通路が形成され、この流体通路は駆動軸の外周とポ
   ンプケースとの間に形成され、従動軸の軸受部の潤滑流
   体をポンプケースの内部に還流させるべく、ポンプケー
   スの内部の高圧側と低圧側とを従動軸の軸受部を介して
   連通する流体通路が形成され、この流体通路は、搬送流
   体をポンプケースの内部の高圧側から従動軸の外周に導
   入する潤滑溝と、従動軸の端面と対向するようにポンプ
   ケースに形成される凹溝と、この凹溝とポンプケースの
   内部の低圧側とを連通する連通路とを有し、その凹溝の
   一端は潤滑溝の流体出口と対向し、その凹溝の他端は連
   通路の流体入口と対向し、その凹溝の一端と他端の間は
   溝幅が従動軸の径よりも小さくされると共に従動軸の中
   心部と対向することを特徴とするギヤポンプ。