JP6052794B2 - ギヤポンプ及びギヤポンプの運転方法 - Google Patents
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Description
また、ギヤロータや軸受といった部材が加熱されたり冷却されたりすれば、部材間での伸縮状態に差が出て、ギヤロータと軸受との隙間を調整することが必要となる。
すなわち、特許文献2の技術は、駆動ギヤからケーシングの外側に突出するギヤロータの駆動軸に、駆動ギヤの側面とケーシングとのサイドクリアランスを一定に維持する隙間調整機構を設けている。この隙間調整機構でサイドクリアランスを一定にすれば、駆動軸を介して繋がるポンプ内のギヤロータと軸受との隙間も一定の間隔に維持される。
特に、上述した隙間とポンプ効率との関係を考えると、ギヤポンプのポンプ効率は式(1)に示すように隙間の3乗に比例することが知られている。
また、特許文献1のギヤポンプでは、軸受のスラスト面とギヤロータとの間の隙間を調整するためには、調整ワッシャー(シム)などの部品の交換や追加が必要となる。それゆえ、特許文献1のギヤポンプでは、運転中に隙間を調整することは実際問題として不可能であるし、仮にこれらの作業が可能であったとしてもギヤポンプの分解作業を伴うため、作業自体が非常に大掛かりなものとなってしまう。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でありながら、軸受とギヤロータとの隙間を精度良く調整可能なギヤポンプ及びギヤポンプの運転方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明のギヤポンプは、吸入口及び吐出口を備えたケーシングと、ギヤ部と軸部とが一体に構成され、且つ前記ケーシングの内部で互いに噛み合い状態で配備された一対のギヤロータと、前記ギヤロータが回転自在となるように前記軸部を支持する軸受部と、を備えているギヤポンプにおいて、前記軸受部が、前記ギヤロータのスラスト方向に沿って移動可能とされていることを特徴とする。
なお、好ましくは、前記軸受部には、当該軸受部の温度を計測する軸受温度計測部が設けられており、前記ケーシングには、当該ケーシングの温度を計測するケーシング温度計測部が設けられていて、前記隙間調整手段は、前記ケーシング温度計測部で計測されたケーシング温度と、前記軸受温度計測部で計測された軸受温度に基づいて、前記スラスト方向に沿って軸受部を移動させるものであるとよい。
なお、好ましくは、前記隙間調整手段には、予め、前記軸受部の温度と前記ケーシングの温度との温度差に応じた軸受部の規定移動量が入力されており、前記隙間調整手段は、前記ケーシング温度と前記軸受温度との温度差に基づいて選択された規定移動量に従って、前記軸受部を移動させるものであるとよい。
なお、好ましくは、前記隙間調整手段は、前記軸受部をスラスト方向に移動させる油圧シリンダを備えているとよい。
一方、本発明のギヤポンプの運転方法は、吸入口及び吐出口を備えたケーシングと、ギヤ部と軸部とが一体に構成され、且つ前記ケーシングの内部で互いに噛み合い状態で配備された一対のギヤロータと、前記ギヤロータが回転自在となるように前記軸部を支持し、且つ、当該ギヤロータの回転軸心方向であるスラスト方向に沿って移動可能に構成された
軸受部と、を備えているギヤポンプの運転方法において、前記軸受部の温度を計測すると共に、前記ケーシングの温度を計測し、計測した軸受部の温度とケーシングの温度に基づいて、スラスト方向に沿って軸受部を移動させることを特徴とする。
また、本発明に係るギヤポンプ及びギヤポンプの運転方法の最も好ましい形態は、吸入口及び吐出口を備えたケーシングと、ギヤ部と軸部とが一体に構成され、且つ前記ケーシングの内部で互いに噛み合い状態で配備された一対のギヤロータと、前記ギヤロータが回転自在となるように前記軸部を支持する軸受部と、を備えているギヤポンプにおいて、前記軸受部が、前記ギヤロータのスラスト方向に沿って移動可能とされており、前記軸受部をスラスト方向に移動させることにより、前記ギヤロータと当該軸受部との隙間を調整する隙間調整手段が設けられており、前記軸受部には、当該軸受部の温度を計測する軸受温度計測部が設けられており、前記ケーシングには、当該ケーシングの温度を計測するケーシング温度計測部が設けられていて、前記隙間調整手段は、前記ケーシング温度計測部で計測されたケーシング温度と、前記軸受温度計測部で計測された軸受温度に基づいて、前記スラスト方向に沿って軸受部を移動させることを特徴とする。
本実施形態ギヤポンプ1は、樹脂などの材料(以降、樹脂材料という)を混練する混練設備の下流側に設けられて、混練済みの材料をペレタイザなどに送るものである。
具体的には、図1に示すように、上述したギヤポンプ1は、吸入口及び吐出口を備えたケーシング2と、ギヤ部3と軸部4とが一体に構成され、且つケーシング2の内部で互いに噛み合い状態で配備された一対のギヤロータ5、5と、ギヤロータ5が回転自在となるように軸部4を支持する軸受部6と、を備えている。
上述したギヤロータ5は、水平方向に向かって長尺棒状に形成された部材であり、上下に並んで一対設けられている。
さらに、上述したギヤロータ5のギヤ部3は、前側(反駆動機構側)の軸受部6と後側(駆動機構側)の軸受部6との間に挟み込まれた状態で、これらの軸受部6により回転自在に支持されている。なお、これらの軸受部6については後述する。
ケーシング本体7は、ギヤロータ5の軸長よりも短尺に形成された筒状の部材であり、軸心を水平方向に向けるようにして設けられている。このケーシング本体7の水平方向の中途側は、ギヤロータ5のギヤ部3と軸受部6との双方に対応した部分だけを包囲できるようになっている。また、ケーシング本体7の開口は、ギヤロータ5の軸方向の先端側と基端側との双方に向かって、ギヤロータ5や軸受部6が挿通できる程度の大きさに形成されている。
なお、本発明の隙間調整手段としては、押し引きボルトを用いて軸受部6を移動させる手段や、油圧シリンダ18を用いて軸受部6を移動させる手段など、さまざまな手段を採用することができる。以降の第1実施形態では、押し引きボルトを用いてギヤロータ5と軸受部6との隙間を調整するものを例に挙げて本発明のギヤポンプ1を説明する。
また、押しボルト12は、上述したベアリングリテーナー8の第1貫通孔10に挿通されたボルトである。この押しボルト12の外周面には雄ねじ部が形成されている。一方、押しボルト12が挿通される第1貫通孔10の内周面には、この雄ねじ部に螺合可能な雌ねじ部が形成されている。そして、押しボルト12の先端は軸受部6を押しやすいように
平坦面状乃至は球面状に形成されており、押しボルト12の基端は工具などを用いて回動可能な形状(例えば、六角柱状)のねじ頭となっている。
つまり、引きボルト13の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部は、第2貫通孔11の内周面ではなく、第3貫通孔16の内周面に設けられている。この第3貫通孔16は、第2貫通孔11の開口に対応した軸受部6の表面(側面)に、第2貫通孔11と連通した状態で形成されている。この第3貫通孔16は、軸受部6の外側の側面から水平方向に沿って軸受部6の内側に向かって伸び、その先端は軸受部6の中心付近の内部に達している。そして、この第3貫通孔16の内周面に、上述した引きボルト13の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されている。
つまり、引きボルト13のねじ頭を工具などを用いて軸回りに一方向に回動させれば、そのねじ頭に収容部17が差し込まれ、ねじ頭の根元部分と収容部17の底部とが接するまでは、引きボルト13が第3貫通孔16の奥側(内側)に向かって前進する。そして、ねじ頭の根元部分と収容部17の底部とが接した状態で(言い換えれば、引きボルト13の軸方向での位置が所定位置に定まった状態で)さらに引きボルト13のねじ頭を一方向に回動させれば、軸受部6にベアリングリテーナー8側に引き寄せる力が作用する。このとき、押しボルト12の先端と軸受部6との間が離間していれば、軸受部6をベアリングリテーナー8側に引き寄せることが可能となる。
まず、「調整前」のギヤポンプ1に対して、上述した隙間調整手段を用いて、ギヤロータ5と軸受部6との隙間を狭める場合を考える。
このような場合は、隙間調整手段の押し引きボルトのうち、押しボルト12を一方向に回動させると共に、引きボルト13を他方向に回動させる。そうすると、押しボルト12が軸受部6側(内側)に向かって前進し、押しボルト12の先端で軸受部6を押動して、ギヤロータ5と軸受部6との隙間を狭めることが可能となる。また、引きボルト13をさらに他方向に回動させると、引きボルト13が押しボルト12の先端による軸受部6の押
動時とは反対側に向かって後退し、引きボルト13のねじ頭の根元部分が第2貫通孔11の開口に形成された収容部17の底部から離間し、引きボルト13による規制が無くなって、ギヤロータ5と軸受部6との隙間がさらに狭まる方向に軸受部6を移動させることが可能となる。
つまり、隙間調整手段の押し引きボルトのうち、押しボルト12を他方向に回動させると共に、引きボルト13を一方向に回動させる。そうすると、押しボルト12が軸受部6から離れる方向に向かって後退し、押しボルト12の先端が軸受部6から離間する。その結果、押しボルト12による規制が無くなり、ギヤロータ5と軸受部6との隙間を小さくすることが可能となる。その上で、さらに引きボルト13を一方向に回動させると、軸受部6をベアリングリテーナー8に引き寄せることが可能となる。
それゆえ、軸受部6とギヤロータ5との隙間によって変動しやすいギヤポンプ1の効率を常に最適化することが可能となり、従来の冷却方式のようにポンプ23効率の低下による動力ロスを最小に留めることができる。
さらに、軸受部6とギヤロータ5との間で部材の温度に差が生じることで、熱膨張の差から軸受部6とギヤロータ5との隙間が狭くなって、軸受部6とギヤロータ5とが接触するといった不具合を解消することも可能となる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のギヤポンプ1について、説明する。
図4に示すように、軸受温度計測部19は、熱電対などの温度センサから構成されており、軸受部6に設けられて軸受部6の温度を実測可能となっている。つまり、軸受温度とケーシング温度が想定されている温度から大きく乖離したり、軸受部6とケーシング2との温度差が大きくなると、軸受部6とギヤロータ5との隙間が変化する可能性があるので、軸受温度計測部19により軸受部6側の温度を実測する。
ケーシング温度計測部20は、軸受温度計測部19と同様に熱電対などの温度センサから構成されており、ケーシング2に設けられてケーシング2の温度を実測可能となっている。具体的には、ケーシング温度計測部20は、ケーシング2の中でもケーシング本体7であり、そのケーシング本体7の(ギヤロータ5の)ギヤ部3の外周に対向する部分に、
さらに詳しく言えば、ケーシング本体7における軸方向(水平方向)の中央側に、取り付けられている。ケーシング温度計測部20で計測された温度も、上述した制御部21に送られる。
例えば、この切替弁27を一方側に切り替えると、上述した第1配管24とポンプ23とが連通し、且つ第2配管25と蓄油タンク26とが連通する。そのため、ピストンのシリンダ部の基端側に圧油が供給され、ロッド22が伸長するようになる。
なお、それぞれの油圧シリンダ18のロッド22には、軸方向に沿ったロッド22の伸縮量を計測可能な位置センサ28が設けられている。この位置センサ28で計測された油圧シリンダ18の伸縮量は、制御部21に信号として送られている。
なお、予め、軸受部6の温度とケーシング2の温度との温度差に応じた軸受部6の移動量(規定移動量)を規定しておき、隙間調整手段(より具体的には、制御部21)には、予め、その規定移動量を入力しておき、その予め入力されている規定移動量から、計測した軸受部6の温度とケーシング3の温度差に基づいて所定の規定移動量を選択し、その選択された規定移動量に従って軸受部6を移動させるよう構成してもよい。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
2 ケーシング
3 ギヤ部
4 軸部
5 ギヤロータ
6 軸受部
7 ケーシング本体
8 ベアリングリテーナー
9 締結具
10 第1貫通孔
11 第2貫通孔
12 押しボルト
13 引きボルト
14 先端側軸受部
15 基端側軸受部
16 第3貫通孔
17 収容部
18 油圧シリンダ
19 軸受温度計測部
20 ケーシング温度計測部
21 制御部
22 ロッド
23 ポンプ
24 第1配管
25 第2配管
26 蓄油タンク
27 切替弁
28 位置センサ
Claims (6)
- 吸入口及び吐出口を備えたケーシングと、ギヤ部と軸部とが一体に構成され、且つ前記ケーシングの内部で互いに噛み合い状態で配備された一対のギヤロータと、前記ギヤロータが回転自在となるように前記軸部を支持する軸受部と、を備えているギヤポンプにおいて、
前記軸受部が、前記ギヤロータのスラスト方向に沿って移動可能とされており、
前記軸受部をスラスト方向に移動させることにより、前記ギヤロータと当該軸受部との隙間を調整する隙間調整手段が設けられており、
前記軸受部には、当該軸受部の温度を計測する軸受温度計測部が設けられており、前記ケーシングには、当該ケーシングの温度を計測するケーシング温度計測部が設けられていて、前記隙間調整手段は、前記ケーシング温度計測部で計測されたケーシング温度と、前記軸受温度計測部で計測された軸受温度に基づいて、前記スラスト方向に沿って軸受部を移動させることを特徴とするギヤポンプ。 - 前記軸受温度計測部は、前記軸受部の径方向における内側に取り付けられてなり、
前記ケーシング温度計測部は、前記ケーシングの前記ギヤ部の外周に対向する部分に取り付けられてなることを特徴とする請求項1に記載のギヤポンプ。 - 前記隙間調整手段には、予め、前記軸受部の温度と前記ケーシングの温度との温度差に応じた軸受部の規定移動量が入力されており、前記隙間調整手段は、前記ケーシング温度と前記軸受温度との温度差に基づいて選択された規定移動量に従って、前記軸受部を移動させるものであることを特徴とする請求項1または2に記載のギヤポンプ。
- 前記隙間調整手段は、前記軸受部をスラスト方向に移動させる油圧シリンダを備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のギヤポンプ。
- 吸入口及び吐出口を備えたケーシングと、ギヤ部と軸部とが一体に構成され、且つ前記ケーシングの内部で互いに噛み合い状態で配備された一対のギヤロータと、前記ギヤロータが回転自在となるように前記軸部を支持し、且つ、当該ギヤロータの回転軸心方向であるスラスト方向に沿って移動可能に構成された軸受部と、を備えているギヤポンプの運転
方法において、
前記軸受部の温度を計測すると共に、前記ケーシングの温度を計測し、
計測した軸受部の温度とケーシングの温度に基づいて、スラスト方向に沿って軸受部を移動させることを特徴とするギヤポンプの運転方法。 - 予め、前記軸受部の温度と前記ケーシングの温度との温度差に応じた軸受部の規定移動量を規定しておき、
計測した軸受部の温度とケーシングの温度の温度差に基づいて選択された規定移動量に従って、前記軸受部を移動させることを特徴とする請求項5に記載のギヤポンプの運転方法。
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