JP3660418B2 - Gear pump for molten resin - Google Patents
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- F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
- F04C2/084—Toothed wheels
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば混練造粒設備において、混練機とペレタイザとの間で溶融樹脂の昇圧に用いられるギヤポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
樹脂混練造粒設備は、図10に例示するように、混練機2と、ペレタイザ4と、両者間に配されたギヤポンプ1とから構成されていて、混練機2の供給口5からチャンバ6内に供給された樹脂材料及び添加剤は、平行に配設された2本一対のロータ7で混練溶融され、200〜300℃の低圧(0.5〜3kg/cm2 )で排出口8からギヤポンプ1の吸入口18に供給される。この溶融樹脂は、ギヤポンプ1により200〜300kg/cm2 の高圧に昇圧され、ペレタイザ4へ送給されるようになっている。
【0003】
従来、前記ギヤポンプ1は、ポンプハウジング9内に、軸部の外周にギア部を形成してなる2個一対のギヤロータ10,10がジャーナル軸受(図示省略)を介して回転自在に嵌装されたもので、同ポンプ1のの吸入口18が混練機排出口8に、吐出口19がペレタイザ4に夫々接続されている。
そして、ギヤロータ1の潤滑は、ジャーナル軸受体軸方向端面とギヤロータの同方向端面との間に形成されるクリアランスに、ギヤポンプ吐出側の溶融樹脂を導入することによって行なわれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、クリアランスに供給される溶融樹脂はギヤ部の潤滑を行うだけでギヤロータにスラスト耐力を付与するものではないため、ギヤロータに軸方向の外力が作用した場合や、ハウジング内のギヤ部の軸方向端面に作用する溶融樹脂圧力のアンバランス等によってスラスト力が発生した場合、ジャーナル軸受の軸方向端面(以下スラスト面という)にギヤ部の同方向端面が接触し、摩耗やかじり、又は焼き付き等の損傷を生じるという問題がある。
【0005】
本発明は、このような実状に鑑み、ギヤロータの回転力を溶融樹脂を介してスラスト方向に振り向けることで同ロータにスラスト耐力を付与し、ギヤロータや軸受けの損傷を防止できるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明は、吸入口及び吐出口を備えたポンプハウジング内に、軸部の外周にギア部を形成してなる2本一対のギヤロータをそのギア部同士が噛合状態となるよう回転自在に配設し、前記ハウジング内のジャーナル軸受体の軸方向端面と前記ギア部の同方向両端面との間、及び、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間に各々クリアランスを形成し、前記クリアランスに溶融樹脂を導入することにより当該ギヤロータにスラスト耐力を発生させる手段を設けた溶融樹脂用ギヤポンプにおいて、前記スラスト耐力発生手段は、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間のクリアランスに連なるように前記ジャーナル軸受体の軸方向端面の内周面側に設けた環状の樹脂ポケットと、この樹脂ポケットに吐出側からのみ樹脂を導入する導入溝とからなり、前記樹脂ポケットの周面に半円形の補助ポケットが周方向に間隔をおいて複数個所に設けられていることを特徴とする。
【0007】
かかる本発明によれば、スラスト耐力発生手段がクリアランスに溶融樹脂を導入するので、ギヤロータにスラスト力が作用しても、クリアランスに導かれた溶融樹脂がギヤロータのギヤ部をジャーナル軸受体の軸方向中央部に位置させるように作用し(スラスト耐力発生)、軸受体のスラスト面にギヤ部の端面が接触するのを防止する。
【0008】
この場合、導入溝が吐出側からのみ樹脂を樹脂ポケットに導入するので、ギヤロータには樹脂ポケットの面積×吐出側の樹脂圧力のスラスト耐力が発生し、ギヤロータのスラスト耐力を大幅に増大させる。また、この場合、ジャーナル軸受体に樹脂ポケットと導入溝を形成すれば足りるので、製作が容易である。
【0009】
また、前記スラスト耐力発生手段としては、前記ギヤ部の軸方向両端面における同ギヤ部の回転方向前側縁に形成された樹脂案内面を具備することができる。
この場合、ギヤロータの回転に伴って、ギヤ部の樹脂案内面とジャーナル軸受体の軸方向端面(スラスト面)とで形成される空間内に溶融樹脂が押し込められるので、この空間内の樹脂がギヤ部を軸方向両側から押圧してスラスト耐力を発生させ、ギヤロータのギヤ部が軸受体の軸方向中央部に位置させるように作用する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1〜図4は、本発明の第一実施形態を示し、この場合のギヤポンプ1は、従来と同様に図10に示す樹脂混練造粒設備2に採用される。
図10において、樹脂混練造粒設備2は、混練機3と、ギヤポンプ1と、ペレタイザ4とにより構成されている。樹脂材料及び添加剤等は、混練機3の供給口5からチャンバ6内に供給され、チャンバ6内に平行に配置された2本のロータ7により混練・溶融され、溶融樹脂は排出口8からギヤポンプ1に導かれ、該ポンプ1で昇圧(0.5〜3kg/cm2 から200〜300kg/cm2 )され、ペレタイザ4へと送給されるようになっている。
【0011】
前記ギヤポンプ1は、図1に示すように、、ポンプハウジング9と、このハウジング9内に配設された2本一対のギヤロータ10,10と、このロータ10の軸部11が回転自在に軸支されるジャーナル軸受体12とにより主構成されている。
前記ポンプハウジング9は、断面メガネ状のチャンバを形成した方形状本体13と、軸方向開口端をボルト14により着脱自在に閉塞する夫々2つの軸孔15を有する左右のカバー16とからなり、図10に示す混練機3側に吸入口18が、かつ、ペレタイザ4側に吐出口19が夫々設けられている。
【0012】
前記ギヤロータ10は、軸部11の中途部外周にギア部20を一体に形成してなり、ギヤ部20同士が互いに噛合した状態でかつ互いに平行となるように、前記ハウジング9内に組み込まれている。
前記ギヤ部20の軸方向両端面と前記ジャーナル軸受体12の軸方向端面との間、及び、軸部11の外周面とジャーナル軸受体12の内周面との間に夫々クリアランス21,25が設けられ、この各クリアランス21,22に溶融樹脂を充満させることにより、ギヤロータ10の潤滑が行われるようになっている。
【0013】
なお、通常は、一方のギヤロータ10の一側の軸部11は図外のカップリングを介して駆動装置に連結されるが、ギヤロータ10の両端を駆動装置に連結することもできる。
本実施形態では、前記ギヤ部20の軸方向端面と対向する前記ジャーナル軸受体12の同方向両端面、即ち、スラスト面12Aにスラスト耐力発生手段26が夫々設けられている。
【0014】
このスラスト耐力発生手段26は、図2及び図3に示しているように、スラスト面12Aに接するクリアランス21に連通する環状の樹脂ポケット28と、このポケット28に前記吐出口19側から溶融樹脂を導入する導入溝29と、から構成されていて、その樹脂ポケット28は、前記ギヤ部20に対向するスラスト面12Aの内周端部を当該軸受体12の軸孔12Bよりも拡径することによって形成されている。
【0015】
また、本実施形態では、図2に示すように、樹脂ポケット28の周面27に半円形の補助ポケット30が周方向に間隔をおいて複数個所に設けられていて、これにより、ポンプ効率を悪化させることなく十分なスラスト耐力が発生するようにしてある。
すなわち、樹脂ポケット28の径を全体的に大きくするとポンプ効率が低下することから、上記補助ポケット30を周方向に間隔をおいて設けることにより、ポンプ効率をさほど悪化させずにスラスト耐力を向上させている。
【0016】
上記第一実施形態に係るギヤポンプ1と従来のギヤポンプとを、実際にギヤロータ10にスラスト力を外力として加えてテストした結果、外力(荷重)とスラストすき間の関係は、図4に示す通りとなった。
この図4から明らかなように、本発明の第一実施形態では、従来技術に比べてスラスト荷重(外力)に対する耐力が大である。
【0017】
これは、前記樹脂ポケット28に導入された溶融樹脂が、ポケット28の面積に比例した力でギヤ部20が常に中央部に位置するように作用する力を発生するからであり、何らかの変動外荷重がスラスト方向(軸方向)に働いた場合でも、かかるギヤ部20に生じたスラスト耐力(ポケット面積×樹脂圧力)がギヤ部20がジャーナル軸受体12のスラスト面12Aに接触するのを防止する。
【0018】
図5〜図8は、本発明の第二の実施形態を示し、この場合のスラスト耐力発生手段26は、ギヤロータ10のギヤ部20の軸方向両端面20Aにおける同ギヤ部20の回転方向前側縁に形成した傾斜面(樹脂案内面)31から構成されている点で、前記した第一実施形態と異なる。
この傾斜面31は、図6に示すように、ギヤロータ10の回転方向前側に位置してギヤ部20の端面20Aの約半分程度の範囲に設けられている。
【0019】
この第二の実施形態によれば、傾斜面31とジャーナル軸受体12のスラスト面12Aとの間に、図7に示すようなクサビ状空間32が形成され、ギヤロータ10の回転によってクリアランス21に流入した溶融樹脂が前記空間32に広い側から狭い側即ち回転方向と逆の方向に押し込められるため、その溶融樹脂が傾斜面32を介してギヤ部20を軸方向両側から押圧し、同ギヤ部20にスラスト方向の耐力を発生させる。
【0020】
なお、前記ギヤ部20の歯1枚単位当りのスラスト耐力Pは、次式で計算できる。
P=6ηUa2 /ho2 ・φ(m)
ここで、ηは樹脂粘度、Uはギヤ部端面20Aにおける平均周速、aは傾斜面31の長さ、hoは前記空間32の最小すき間、h1は前記空間32の最大すき間、mは(h1−ho)/ho、φ(m)はmによって決まる関数である。
【0021】
上記第二実施形態のギヤポンプ1と従来のギヤポンプとを、実際にギヤロータ1にスラスト力を外力として加えてテストした結果、外力(荷重)とスラストすき間の関係は、図9に示す通りとなった。なお、図9には上記式で耐力Pを計算した値を示しているが、これはテスト結果とほぼ一致している。
この図9から明らかなように、本発明の第二実施形態によれば従来技術に比べてスラスト耐力が大であることが明白である。
【0022】
なお、ギヤ部20に形成する樹脂案内面31は、要するに、ギヤロータ10の回転に伴ってジャーナル軸受体12のスラスト面12Aとの間で溶融樹脂が押し込められる空間32がギヤ部20の回転方向前側に形成される形状であればよく、図7に示す傾斜面以外にも、例えば、図8(a)〜(d)に示す形状の案内面31を採用することができる。
【0023】
また、図示の各実施形態では、樹脂ポケット28及び導入溝29からなるスラスト耐力発生手段26(図1)と、樹脂案内面31よりなるスラスト耐力発生手段26(図5)とをそれぞれ独立に備えたものを示したが、これら双方のスラスト耐力発生手段26を設けることにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ギヤロータのギヤ部の軸方向端面がジャーナル軸受体のスラスト面に接触するのを防止でき、摩耗、かじり、焼き付き等の損傷を防止して耐久性の向上を図ることができる。また、ジャーナル軸受体に樹脂ポケットと導入溝を形成すれば足りるので、従来のギヤポンプの構造部材のうち軸受体のみを改変すればよく容易に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】ジャーナル軸受体の断面(図2のB−B線断面相当)図である。
【図4】第一実施形態と従来技術のテスト結果を示すグラフである。
【図5】本発明の第二実施形態を示す中央縦断面図である。
【図6】第二実施形態におけるギヤロータのギヤ部の軸方向端面の一部を示す図面である。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【図8】樹脂案内面の各変形例を示す図6のC−C線断面図である。
【図9】第二実施形態と従来技術のテスト結果を示すグラフである。
【図10】樹脂混練造粒設備の構造例を示す一部破断正面図である。
【符号の説明】
1 ギヤポンプ
9 ポンプハウジング
10 ギヤロータ
11 軸部
12 ジャーナル軸受体
12A スラスト面
18 吸入口
19 吐出口
20 ギヤ部
20A ギヤ部の軸方向端面
21 クリアランス
26 スラスト耐力発生手段
28 樹脂ポケット
29 導入溝
31 樹脂案内面(傾斜面)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear pump used for pressurization of a molten resin between a kneader and a pelletizer, for example, in a kneading granulation facility.
[0002]
[Prior art]
As illustrated in FIG. 10, the resin kneading and granulating equipment is composed of a kneader 2, a pelletizer 4, and a
[0003]
Conventionally, in the
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional technology, the molten resin supplied to the clearance does not provide thrust proof strength to the gear rotor only by lubricating the gear portion. Therefore, when an axial external force acts on the gear rotor, When thrust force is generated by imbalance of the molten resin pressure acting on the axial end face of the part, the same end face of the gear part comes into contact with the axial end face of the journal bearing (hereinafter referred to as the thrust face), wear and galling, Or there is a problem that damage such as seizure occurs.
[0005]
In view of such a situation, the present invention provides thrust proof force to the rotor by turning the rotational force of the gear rotor in the thrust direction through the molten resin, and can prevent damage to the gear rotor and the bearing. Objective.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, the following technical means are taken.
That is, the present invention enables a pair of gear rotors having a gear portion formed on the outer periphery of a shaft portion in a pump housing having a suction port and a discharge port to freely rotate so that the gear portions are engaged with each other. Disposed between the axial end surface of the journal bearing body in the housing and both end surfaces in the same direction of the gear portion, and between the outer peripheral surface of the shaft portion and the inner peripheral surface of the journal bearing body. In the molten resin gear pump, in which a clearance is formed and a means for generating a thrust strength in the gear rotor by introducing a molten resin into the clearance is provided, the thrust strength generating means includes the outer peripheral surface of the shaft portion and the journal bearing. An annular resin pocket provided on the inner peripheral surface side of the axial end surface of the journal bearing body so as to be connected to the clearance between the inner peripheral surface of the body and the discharge side of the resin pocket Consists an introduction groove for introducing only from resin, the peripheral surface of the resin pockets semicircular auxiliary pocket, characterized that you have provided at a plurality of positions at intervals in the circumferential direction.
[0007]
According to the present invention, since the thrust strength generating means introduces the molten resin into the clearance, even if the thrust force acts on the gear rotor, the molten resin guided to the clearance moves the gear portion of the gear rotor in the axial direction of the journal bearing body. It acts so as to be positioned at the center (thrust strength generation) and prevents the end face of the gear part from contacting the thrust surface of the bearing body.
[0008]
In this case, since the introduction groove introduces the resin into the resin pocket only from the discharge side, a thrust resistance of the resin pocket area × the resin pressure on the discharge side is generated in the gear rotor, which greatly increases the thrust resistance of the gear rotor. Further, in this case, it is sufficient to form the resin pocket and the introduction groove in the journal bearing body, so that the manufacture is easy.
[0009]
Further, as the thrust strength generating means may comprise a resin guide surface formed on the rotation direction front edge of the gear portion in the axial end surfaces of the gear unit.
In this case, as the gear rotor rotates, the molten resin is pushed into the space formed by the resin guide surface of the gear portion and the axial end surface (thrust surface) of the journal bearing body. The portion is pressed from both sides in the axial direction to generate a thrust proof force so that the gear portion of the gear rotor is positioned at the axially central portion of the bearing body.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show a first embodiment of the present invention, and the
In FIG. 10, the resin kneading and granulating equipment 2 includes a kneading machine 3, a
[0011]
As shown in FIG. 1, the
The
[0012]
The
[0013]
Normally, the
In the present embodiment, thrust proof generating means 26 are provided on both end surfaces in the same direction of the
[0014]
As shown in FIGS. 2 and 3, the thrust strength generating means 26 includes an
[0015]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, semicircular
That is, when the diameter of the
[0016]
As a result of testing the
As is apparent from FIG. 4, in the first embodiment of the present invention, the proof strength against the thrust load (external force) is larger than that in the prior art.
[0017]
This is because the molten resin introduced into the
[0018]
5 to 8 show a second embodiment of the present invention, in which the thrust strength generating means 26 is the front edge in the rotational direction of the
As shown in FIG. 6, the
[0019]
According to the second embodiment, a wedge-shaped
[0020]
The thrust strength P per tooth unit of the
P = 6ηUa 2 / ho 2 · φ (m)
Here, η is the resin viscosity, U is the average peripheral speed at the gear
[0021]
As a result of testing the
As is apparent from FIG. 9, according to the second embodiment of the present invention, it is clear that the thrust resistance is larger than that of the prior art.
[0022]
In addition, the
[0023]
In each of the illustrated embodiments, the thrust strength generating means 26 (FIG. 1) including the
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the axial end surface of the gear portion of the gear rotor from coming into contact with the thrust surface of the journal bearing body, and to prevent damage such as wear, galling, and seizure. Improvements can be made. Further, since it is sufficient to form the resin pocket and the introduction groove in the journal bearing body, it is possible to easily manufacture only by modifying the bearing body among the structural members of the conventional gear pump.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a central longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view (corresponding to a cross section taken along line BB in FIG. 2) of the journal bearing body.
FIG. 4 is a graph showing test results of the first embodiment and the prior art.
FIG. 5 is a central longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a part of an axial end surface of a gear portion of a gear rotor according to a second embodiment.
7 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 6 showing modifications of the resin guide surface.
FIG. 9 is a graph showing test results of the second embodiment and the prior art.
FIG. 10 is a partially broken front view showing an example of the structure of a resin kneading granulation facility.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記スラスト耐力発生手段は、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間のクリアランスに連なるように前記ジャーナル軸受体の軸方向端面の内周面側に設けた環状の樹脂ポケットと、この樹脂ポケットに吐出側からのみ樹脂を導入する導入溝とからなり、
前記樹脂ポケットの周面に半円形の補助ポケットが周方向に間隔をおいて複数個所に設けられていることを特徴とする溶融樹脂用ギヤポンプ。In a pump housing having a suction port and a discharge port, a pair of gear rotors each having a gear portion formed on the outer periphery of a shaft portion are rotatably disposed so that the gear portions are in mesh with each other, and the housing Forming clearances between the axial end surface of the journal bearing body and the both end surfaces in the same direction of the gear portion, and between the outer peripheral surface of the shaft portion and the inner peripheral surface of the journal bearing body, In the molten resin gear pump provided with means for generating a thrust proof force in the gear rotor by introducing the molten resin into the clearance,
The thrust strength generating means is an annular resin provided on the inner peripheral surface side of the axial end surface of the journal bearing body so as to be connected to the clearance between the outer peripheral surface of the shaft portion and the inner peripheral surface of the journal bearing body. It consists of a pocket and an introduction groove that introduces resin into the resin pocket only from the discharge side .
Gear pump the molten resin semicircular auxiliary pockets on the circumferential surface in the circumferential direction at intervals, characterized that you have provided at a plurality of the resin pocket.
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