JP2576090B2 - ポリプロピレン用ギヤーポンプ - Google Patents

ポリプロピレン用ギヤーポンプ

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JP2576090B2 JP61025738A JP2573886A JP2576090B2 JP 2576090 B2 JP2576090 B2 JP 2576090B2 JP 61025738 A JP61025738 A JP 61025738A JP 2573886 A JP2573886 A JP 2573886A JP 2576090 B2 JP2576090 B2 JP 2576090B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/001Pumps for particular liquids
    • F04C13/002Pumps for particular liquids for homogeneous viscous liquids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融されたポリプロピレン樹脂を計量して
送り出すポリプロピレン用ギヤーポンプに関するもので
ある。
〔従来の技術〕
熱可塑性樹脂,高粘度液体などの送液ならびに計量に
ついては,従来からギヤーポンプが使用されていること
はよく知られているが,近年,フイルム成形分野におい
ても,フイルムの厚みむら,サージング等の改良を目的
に押出機〜口金間にギヤーポンプが使用されることも多
い。
第2図は,従来使用されている3ギヤーのギヤーポン
プの組立断面図である。
第2図に示すギヤーポンプにおいて,基本的に側板1,
1′およびギヤーケース2,2′からなるハウジング3の該
側板1,1′に駆動軸6および従動軸4,8が支持され,上記
駆動軸6に取付けられた駆動ギヤー7と上記従動軸4,8
に取付けられた従動ギヤー5,9とが互いに噛み合い溶融
樹脂などの液状物10を計量して送り出すように構成され
ている。図中,10は溶融樹脂などの液状物の潤滑部を示
す。このように,ギヤーポンプの摺動部の潤滑は,その
液状物10自身によつて行なつている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは,上記のギヤーポンプを溶融状態のポリ
プロピレン樹脂として使用するに際して,次の問題点に
遭遇した。すなわち,液状物の膜厚が必要量以上あれ
ば,ギヤーポンプは正常に回転するが,膜厚が極端に薄
くなつたり,途切れたりすると,焼付現象を生じ,ギヤ
ーポンプが正常に回転しなくなり,安定した送り出し,
計量ができなくなることをつきとめた。
この膜厚の形成は,液状物の種類によつて大きく異な
り,例えば,ポリエステル等の表面張力の小さい熱可塑
性溶融樹脂では,濡れ性が良いため,膜厚は形成され易
いが,ポリプロピレンなどの熱可塑性溶融樹脂等は,表
面張力が大きいため,濡れ性が悪く,膜厚が形成され難
く,そのためポリエステルは焼付が生じ難いが,ポリプ
ロピレンは焼付が生じ易いということが判明した。
実際,第1図に示す側板とギヤー側面とのクリアラン
ス13(サイドクリアランス),ギヤーケースとギヤー上
面とのクリアランス12(トツプクリアランス),従動軸
とギヤー軸受けとのクリアランス14(軸クリアランス)
は50〜100μ程度しかないため,背圧が大きくなると,
ギヤーがギヤーポンプ内部で左右,上下に動くことにな
り,瞬間的にギヤーと側板,ギヤー上面とギヤーケース
間にて金属接触を生じることがある。
一般的に潤滑性の悪い樹脂を送液するギヤーポンプと
して市販されているものは,サイドクリアランス,トツ
プクリアランス等の増大しているものがある。さらに熱
分解し易い樹脂については,クリアランス部に溜まる樹
脂をできるだけ素早く系外に排出するという系外排出タ
イプのギヤーポンプが実開昭60−77784号公報によつて
知られている。
しかし,前者については,洩れ量が大となり,計量性
が低下する。後者については,系外排出した樹脂の処理
の問題がある。
さらに,潤滑性の悪いギヤーポンプの使用方法として
差圧を抑え,スラスト荷重を極力抑え,焼付を防止する
方法があるが,これとてギヤーポンプ後部に設けられた
フイルタなどが詰つてくれば差圧が大となるため、現実
的には使いづらい。
本発明の目的は,上記の従来の欠点を解消せんとする
ものであり、潤滑性の悪い溶融状態のポリプロピレンで
あっても、軽量性に優れ、焼付けの生じないポリプロピ
レン用ギヤーポンプを提供せんとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は,上記の目的を達成するため,次の構成から
なる。すなわち,側板およびギヤーケースからなるハウ
ジングの該側板に駆動軸および従動軸が支持され,上記
駆動軸に取付けられた駆動ギヤーと,上記従動軸に取付
けられた従動ギヤーとが互いに噛み合い溶融状態のポリ
プロピレン樹脂を計量して送り出すポリプロピレン用ギ
ヤーポンプにおいて (イ)上記側板,ギヤーケース,駆動軸,駆動ギヤー,
従動軸およ従動ギヤーの部品の少なくとも一部の部品の
表面硬度(Hv)が700以上で (ロ)トツプクリアランスが100μ以上500μ未満,サイ
ドクリアランスが75μ以上300μ未満,軸クリアランス
が50μ以上200μ未満の範囲にあることを特徴とするポ
リプロピレン用ギヤーポンプ(以下、単にギヤーポンプ
と称す。)である。
本発明におけるギヤーポンプ部品の表面硬度(Hv)と
は,JIS−B7725に基づくビツカースかたさ試験機により,
JIS−B2244に基づいた方法で測定したものである。
本発明においては,ギヤーポンプの部品の少なくとも
一部の部品の表面硬度(Hv)を700以上,好ましくは100
0以上としたので潤滑性の悪い液状物であつても,焼付
現象を防止できる。またギヤーポンプの駆動電流を安定
化できるので安定した送り出し,計量ができるようにな
つた。
またトツプクリアランスを100μ以上500μ未満,好ま
しくは200μ以上400μ未満,サイドクリアランスを75μ
以上300μ未満,好ましくは100μ以上200μ未満,軸ク
リアランスを50μ以上200μ未満,好ましくは75μ以上1
50μ未満としたので、計量性の低下を最小限に止め,膜
厚が極端に薄くなつたり,途切れたりすることがないだ
けの十分な膜厚の形成を容易にならしめる。これによ
り,計量性に優れ,潤滑性の悪い溶融状態のポリプロピ
レン樹脂であつても,焼付の生じないギヤーポンプにす
ることができる。
ここで,ギヤーポンプの全部の部品の表面硬度(Hv)
が700未満であると,背圧が大きい場合,適正クリアラ
ンスであつてもギヤーがギヤーポンプ内部で左右,上下
に動くことにより,瞬間的にギヤーと側板,ギヤー上面
とギヤーケース間,従動軸とギヤー軸受間のいずれかで
金属接触を生じた時に焼付現象を起こし,正常に回転し
なくなる。
また,トツプクリアランス,サイドクリアランス,軸
クリアランスのいずれかが,その下限を外れると,ギヤ
ーポンプの部品の表面硬度(Hv)が700以上であって
も、ポリプロピレン樹脂は表面張力が大きいため、濡れ
性が悪くて膜厚が形成され難く、その部分において焼付
現象を生ずる。さらにトツプクリアランス,サイドクリ
アランスのいずれかが,その上限を外れると,洩れ量が
大となり、計量性の低下が著しくなる。さらに軸クリア
ランスを200μ以上にすると、ポリプロピレン樹脂のよ
うな粘性の大きい樹脂では、背圧が大となってギヤー内
部での左右、上下のブレが大きくなり、駆動ギヤーと従
動ギヤー同士の焼付現象が生ずるばかりでなく計量性の
低下も招く。
ギヤーポンプ部品の表面硬度(Hv)を700以上にする
方法は,表面硬度を上げるのに適した表面処理,例えば
各種拡散処理(軟窒化,浸硫窒化,浸ボロン,炭化物コ
ーテイング),溶射,メツキ,放電硬化などのいずれの
方法でも良い。
以下,図面に示す一実施態様に基づき本発明の構成を
説明する。
第1図は,本発明に係るギヤーポンプの一実施態様を
示す組立断面図である。1,1′は側板,2,2′はギヤーケ
ース,3は前記1,1′および2,2′からなるハウジング,4お
よび8は従動軸,5および9は従動ギヤー,6は駆動軸,7は
駆動ギヤー,10は液状物(潤滑部),11は表面硬度改良
部,12はトツプクリアランス,13はサイドクリアランス,1
4は軸クリアランスである。
〔実施例〕
以下に,実施例に基づいて本発明を説明する。なお,
評価結果は第1表に示した。
実施例1 押出機,プレフイルター,圧力計,ギヤーポンプ,圧
力計,圧力調整弁が上記順序にて配列されてなる実験装
置において,押出機のスクリユーの直径は50mmφであ
り,プレフイルターは40メツシユ,ギヤーポンプは5cc/
revの容量のもので,ギヤーポンプの全部品の表面硬度
が1100(Hv)で,トツプクリアランス,サイドクリアラ
ンス,軸クリアランスがそれぞれ300μ,150μ,100μか
らなるものを用いて,230℃のMI(メルトインデツクス)
が2g/10分のポリプロピレンを押出機に供給して280℃に
て溶融押出し,プレフイルターにて異物を除去後,ギヤ
ーポンプに導き,ギヤーポンプの回転数を57rpmに固定
しつつ,押出機の回転数および圧力調整弁の開度を変え
て,ギヤーポンプ前後の圧力が以下の条件となるように
して 各水準2時間運転したところ,ギヤーポンプ駆動電流,
押出機電流,ギヤーポンプ後の圧力が極めて安定であり
吐出量変動も1%以下で計量性も良好であつた。また6
時間経過後においても,上記状態が継続されており,運
転停止後ギヤーポンプを解体して観察したところ何ら異
常が認められなかつた。
実施例2 ギヤーポンプ部品のうち駆動ギヤーと従動ギヤーの表
面硬度(Hv)が650であること以外は実施例1と同様の
ギヤーポンプを用いて実施例1と同じ運転を行なつたと
ころ,ほぼ実施例1と同じ結果が得られ良好であつた。
比較例1 ギヤーポンプのトツプクリアランスが50μであること
以外は実施例1と同じ装置にて同様の運転を行なつたと
ころ,計量性は良好であるがギヤーポンプの駆動電流が
不安定であり,水準2で20分経過後焼付を起こし回転不
能に陥つた。ギヤーポンプを解体して調べたところギヤ
ーとギヤーケース間に焼付跡が認められた。
比較例2 ギヤーポンプのサイドクリアランスが50μであること
以外は実施例1と同じ装置にて同様の運転を行なつたと
ころ,計量性は良好であるがギヤーポンプの駆動電流が
不安定であり,水準3で30分経過後,焼付を起こし回転
不能に陥つた。ギヤーポンプを解体して調べたところ側
板とギヤー側面間に焼付跡が認められた。
比較例3 ギヤーポンプの軸クリアランスが50μである以外は実
施例1と同じ装置にて同様の運転を行なつたところ,比
較例1,比較例2と同様ギヤーポンプ駆動電流が不安定で
あり,水準3で10分経過後焼付を起こし回転不能に陥つ
た。ギヤーポンプを解体して調べたところ従動軸と従動
ギヤー軸受部間に焼付跡が認められた。
比較例4 ギヤーポンプの全部品の表面硬度(Hv)が650である
こと以外は実施例1と同じ装置にて同様の運転を行なつ
たところ,ギヤーポンプの駆動電流が極めて不安定であ
り,水準2で10分経過した時点で焼付を起こし回転不能
に陥つた。ギヤーポンプを解体して調べたところ,側板
とギヤー側面および駆動軸と側板間の2ケ所にわたり焼
付跡が認められた。
比較例5 ギヤーポンプのトツプクリアランスが550μであるこ
と以外は実施例1と同じ装置で同様の運転を行なつたと
ころ,実施例と同様6時間経過後も焼付の発生がなく,
ギヤーポンプの駆動電流も比較的安定しているにもかか
わらず,吐出量変動が3%以上もあり計量性が不十分で
あつた。
比較例6 ギヤーポンプの全部品の表面硬度(Hv)が650で,ト
ツプクリアランス,サイドクリアランス,軸クリアラン
スがそれぞれ550μ,400μ,300μであること以外は実施
例1と同じ装置で,同様の運転を行なつたところ,ギヤ
ーポンプ駆動電流は比較的安定であるものの時折り変動
がみられ,吐出量変動もまた5%と大きく計量性に欠け
るばかりか,水準3で25分経過時点で焼付を起こし回転
不能に陥つた。ギヤーポンプを解体して調べたところ側
板とギヤー側面間に軽度の焼付跡が認められた。
本発明において,焼付のメカニズムは明確ではない
が,摺動部間の各部品の表面材質の表面硬度(Hv)を上
げることと摺動部のクリアランスを適正化することによ
つて焼付を防止できるものと考えられる。
〔発明の効果〕 以上述べたように,本発明は側板,ギヤーケース,駆
動軸,駆動ギヤー,従動軸,従動ギヤーの一部または全
部の表面硬度(Hv)を各種表面処理を施して700以上に
することと,各摺動部のクリアランスを適正化したこと
によつて,計量性に優れ,潤滑性の悪い溶融状態のポリ
プロピレン樹脂であつても,焼付の生じないギヤーポン
プを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明に係るポリプロピレン用ギヤーポンプ
の実施態様を示す組立断面図である。 第2図は,従来使用されている3ギヤーのギヤーポンプ
の組立断面図である。 図面中の符号の説明 1,1′:側板 2,2′:ギヤーケース 3:ハウジング3 4,8:従動軸 5,9:従動ギヤー 6:駆動軸 7:駆動ギヤー 10:液状物 11:表面硬度改良部 12:トツプクリアランス 13:サイドクリアランス 14:軸クリアランス
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−85284(JP,A) 特開 昭52−109605(JP,A) 特開 昭54−65806(JP,A) 実開 昭54−179505(JP,U) 特公 昭31−1043(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】側板およびギヤーケースからなるハウジン
    グの該側板に駆動軸および従動軸が支持され、上記駆動
    軸に取付けられた駆動ギヤーと、上記従動軸に取付けら
    れた従動ギヤーとが互いに噛み合い溶融状態のポリプロ
    ピレン樹脂を計量して送り出すポリプロピレン用ギヤー
    ポンプにおいて (イ)上記側板、ギヤーケース、駆動軸、駆動ギヤー、
    従動軸および従動ギヤーの部品の少なくとも一部の部品
    の表面硬度(Hv)が700以上で、 (ロ)トップクリアランスが100μ以上500μ未満、サイ
    ドクリアランスが75μ以上300μ未満、軸クリアランス
    が50μ以上200μ未満の範囲にあることを特徴とするポ
    リプロピレン用ギヤーポンプ。
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