JP3216281B2 - 歯車ポンプ - Google Patents

歯車ポンプ

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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
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05C2225/04PTFE [PolyTetraFluorEthylene]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体搬送用の歯車ポン
プに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の歯車ポンプは例えば、図
1、図2の様になっていた。図1は断面構成図、図2は
図1における矢視A−Aの液体通路部分の断面図であ
る。
【0003】駆動歯車1、従動歯車2は等しいモジュー
ル、歯数、歯幅であり略カップ形状で吸入口3a、吐出
口3bを有するケース3に内装される。駆動歯車1と従
動歯車2は歯車の径方向、軸方向共にケース3との間に
僅かな隙間を設けて回動するようになっている。ケース
3の開口部側はベース4でOリング5を介して閉塞す
る。
【0004】駆動歯車1及び従動歯車2はそれぞれ駆動
軸6、従動軸7によりケース3とベース4に支持され、
それぞれ歯がかみ合った状態で回転する。駆動歯車1と
駆動軸6は圧入固定される。駆動軸6はオイルシール8
により水密に支持される。さらにケース3とベース4は
ネジ9により一体に支持台10に固定される。また支持
台10にはポンプ駆動用の電動モータ11がネジ12に
より固定され、さらに駆動軸6と電動モータ11の出力
軸13はバネ継手14を介して連結されている。また駆
動歯車1及び従動歯車2はポリフェニレンサルファイド
樹脂(以下PPS樹脂と記す)80重量%にカーボン繊
維20重量%を配合した樹脂材料を射出成型して形成
し、ケース3及びベース4はポリアセタール樹脂を射出
成型して形成していた。
【0005】この従来の歯車ポンプの動作は以下の通り
である。電動モータ11は給電されると図2中矢印B方
向へ回転する。回転動力はバネ継手14を介して駆動軸
6に伝達され、駆動歯車1と従動歯車2はそれぞれ図2
中の矢印C及びD方向に回転する。これにより、駆動歯
車1、従動歯車2それぞれの歯とケース3、ベース4が
構成する空隙部にある液体が吸入口3aから吐出口3b
側に送られる。このとき駆動歯車1と従動歯車2は中央
部でかみ合って吸入口3aから吐出口3bへの液体の移
動を遮断するので、液体が再び給入口3a側へ戻ること
はない。以上のように2つの歯車の回転によって液体を
搬送することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成の歯車ポンプでは、運転時の振動騒音が大で、運
転寿命時間が比較的短く、さらにポンプ効率が比較的低
いという課題があった。つまりこの種の歯車ポンプでは
駆動歯車1、従動歯車2のそれぞれの歯とケース3、ベ
ース4が構成する空隙部に液体をとじこめて液体を搬送
するので、歯車の外径部と両端部での摺動隙間は可能な
限り小さく設定する必要がある。例えば搬送出力10W
程度の大きさの歯車ポンプでは摺動隙間は通常5/10
0mm以下に設定しなければ良好なポンプ効率が得られ
ない。
【0007】ところが駆動歯車1及び従動歯車2はPP
S樹脂にカーボン繊維を配合した樹脂材料を射出成型し
ていたのでカーボン繊維の射出流動時の配向性のため成
型収縮率に異方性が生じ必要な部分の寸法精度が得られ
なかった。またケース3及びベース4はポリアセタール
樹脂を射出成型していたが材料自体の成型収縮率が大き
く、成型後の歯車摺動面の平面度不足、構造全体の変形
を避けることができなかった。
【0008】このため、駆動歯車1、従動歯車2、ケー
ス3、ベース4を組立てた場合、局所的に嵌合隙間寸法
が過大であったり、接触したりしていた。この状態で運
転するため、接触部の擦れによる振動騒音の発生、部品
摩耗の促進による作動寿命の低下、隙間寸法の過大によ
るポンプ効率の低下を招いていた。また歯車ポンプを水
道水の搬送用に使用した場合、水中のスケール成分が使
用時間経過に伴い堆積し、駆動歯車1、従動歯車2の回
転がロック状態になり使用不可能になる場合があった。
【0009】本発明は、上記課題を解消し、低振動、長
寿命でポンプ効率が高い歯車ポンプを提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、駆動歯車と、前記駆動歯車により駆動される
従動歯車と、前記駆動歯車を支持する駆動軸および、前
記従動歯車を支持する支持従動軸と、前記駆動歯車およ
び前記従動歯車を収納するケースと、前記ケースを閉塞
するベースとを有し、前記駆動歯車、前記従動歯車、前
記ケースおよび前記ベースとを、PPS樹脂にカーボン
繊維と、四フッ化エチレン樹脂と、酸化亜鉛ウィスカを
配合した樹脂材料を射出成型して形成される歯車ポンプ
とするものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、配合した酸化亜鉛ウィスカは
テトラポット状の3次元構造をもつので、射出成型時に
カーボン繊維が射出流動方向に配向するのを防止するた
め、成型収縮率に異方性が生じない。このため必要な寸
法精度が得られ、平面度不足、構造全体の変形を従来よ
りも小さくする。従って、駆動歯車、従動歯車、ケー
ス、ベースを組立てた場合、嵌合隙間寸法を適切に設定
でき、接触部の擦れによる振動騒音の発生防止、部品の
摩耗を防止、をする。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。尚、従来技術の歯車ポンプと構成は同一であるの
で同一図面を用いて説明する。図1は断面構成図、図2
は図1における矢視A−Aの液体通路部分の断面図であ
る。
【0013】駆動歯車1、従動歯車2は等しいモジュー
ル、歯数、歯幅であり略カップ形状で吸入口3a、吐出
口3bを有するケース3に内装される。駆動歯車1と従
動歯車2は歯車の径方向、軸方向共にケース3との間に
僅かな隙間を設けて摺動するようになっている。ケース
3の開口部側はベース4でOリング5を介して閉塞す
る。
【0014】駆動歯車1及び従動歯車2はそれぞれ駆動
軸6、従動軸7によりケース3とベース4に両持ち支持
され、それぞれ歯がかみ合った状態で回転する。駆動歯
車1と駆動軸6は圧入固定される。駆動軸6はオイルシ
ール8により水密に支持される。さらにケース3とベー
ス4はネジ9により一体に支持台10に固定される。ま
た支持台10にはポンプ駆動用の電動モータ11がネジ
12により固定され、さらに駆動軸6と電動モータ11
の出力軸13はバネ継手14を介して連結される。
【0015】この歯車ポンプの動作は以下の通りであ
る。電動モータ11は給電されると図2中の矢印B方向
へ回転する。回転動力はバネ継手14を介して駆動軸6
に伝達され、よって駆動歯車1と従動歯車2はそれぞれ
図2中の矢印C及びD方向に回転する。これにより、駆
動歯車1、従動歯車2のそれぞれの歯とケース3、ベー
ス4が構成する空隙部にある液体が吸入口3aから吐出
口3b側に送られる。このとき駆動歯車1と従動歯車2
は中央部でかみ合って吸入口3aから吐出口3bへの液
体の移動を遮断するので、液体が再び吸入口3a側へ戻
ることはない。以上のように2つの歯車の回転によって
液体を搬送することができる。
【0016】また駆動歯車1、従動歯車2、ケース3、
ベース4はPPS樹脂50重量%にカーボン繊維20重
量%、四フッ化エチレン樹脂15%、酸化亜鉛ウィスカ
15重量%を配合した樹脂材料を射出成型して形成す
る。
【0017】材料中に配合した酸化亜鉛ウィスカはテト
ラポット状の3次元構造を有するので、射出成型時にカ
ーボン繊維が射出流動方向に配向するのを防止するた
め、成型収縮率に異方性がほとんど生じない。本実施例
での配合比率では、収縮率は流動方向、流れと直角方向
でそれぞれ0.2%及び0.3%程度の値である。この
ため金型形状への転写性が良く、平面度、構造全体の変
形を従来よりも小さくすることができ必要な寸法精度が
得られる。
【0018】従って、駆動歯車1、従動歯車2、ケース
3、ベース4を組立てた場合、嵌合隙間寸法を適切に設
定できるので、部品寸法ばらつきによる接触部の擦れに
よる振動騒音の発生、部品の摩耗が防止でき、低騒音
化、長寿命化が図れ、かつポンプ効率も向上することが
できる。また酸化亜鉛ウィスカには制振作用があり駆動
歯車2がかみ合い衝突したときの振動音の減衰が早く運
転騒音の低減効果がある。
【0019】また四フッ化エチレン樹脂の作用により表
面の動摩擦係数を低くできるので、駆動歯車1と従動歯
車2のかみ合いによる歯面の摩耗が減少し、ここでも長
寿命化が図れるとともに、ポンプ運転負荷トルクの低減
効果により電動モータ11の小型化を図ることができ
る。四フッ化エチレン樹脂の添加量と動摩擦係数の相関
の一例を図3に示す。
【0020】さらに水中のカルシウムイオン等のスケー
ル成分の付着防止作用があり駆動歯車1、従動歯車2の
回転のロック防止が図れ水道水の搬送用にも使用可能で
ある。
【0021】以上の実施例から、以下の効果が認められ
る。
【0022】(1) 酸化亜鉛ウィスカによる成型収縮
率の異方性緩和作用で成型寸法が安定し、形状不良に起
因する歯車とケースの擦れによる異常摩耗が防止でき、
四フッ化エチレン樹脂による動摩擦低減作用で歯車のか
み合い時の摩耗防止が図れる。従ってより長寿命化が可
能となる。
【0023】(2) 成型寸法が高精度に安定するの
で、歯車とケースの摺動隙間を小さく設定できポンプ効
率を向上できる。
【0024】(3) 酸化亜鉛ウィスカによる制振作用
により運転騒音を低減できる。
【0025】(4) 動摩擦低減効果によりポンプ回転
負荷トルクが下がるので電動モータをさらに小型・低コ
スト化できる。
【0026】(5) 水中のスケール分の堆積防止作用
により歯車の回転ロック防止が図れる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明は、駆動歯車と従
動歯車と2つの歯車を内装するケースと、ケースを閉塞
するベースで歯車ポンプを構成し各構成部品をPPS樹
脂に、カーボン繊維、四フッ化エチレン樹脂、酸化亜鉛
ウィスカを配合した材料で射出成型により形成している
ので、低騒音で、信頼性の高い歯車ポンプを提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の歯車ポンプの断面構成図
【図2】同歯車ポンプの図1における矢視A−Aの液体
通路部分の断面図
【図3】四フッ化エチレン樹脂の添加量と動摩擦係数の
相関図
【符号の説明】
1 駆動歯車 2 従動歯車 3 ケース 4 ベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F04C 2/18 311 F04C 2/18 311Z 29/00 29/00 U // B29K 81:00 B29K 81:00 B29L 15:00 B29L 15:00 (56)参考文献 特開 平2−72911(JP,A) 特開 平3−106991(JP,A) 特開 平5−140452(JP,A) 特開 平4−91167(JP,A) 特開 平1−217072(JP,A) 実開 平3−92778(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 F04C 2/18 F04C 29/00 C08L 81/00 - 81/10 C08K 3/00 - 3/22 C08K 7/00 - 7/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動歯車と、前記駆動歯車により駆動さ
    れる従動歯車と、前記駆動歯車を支持する駆動軸およ
    び、前記従動歯車を支持する支持従動軸と、前記駆動歯
    車および前記従動歯車を収納するケースと、前記ケース
    を閉塞するベースとを有し、前記駆動歯車、前記従動歯
    車、前記ケースおよび前記ベースとを、ポリフェニレン
    サルファイド樹脂にカーボン繊維と、四フッ化エチレン
    樹脂と、酸化亜鉛ウィスカを配合した樹脂材料を射出成
    型して形成される歯車ポンプ。
  2. 【請求項2】 歯車とケースとベースの材料の各成分比
    率は、ポリフェニレンサルファイド樹脂40〜60重量
    %、カーボン繊維10〜30重量%、四フッ化エチレン
    樹脂5〜20重量%、酸化亜鉛ウィスカ5〜20重量%
    である請求項1記載の歯車ポンプ。
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