JPH0512684U - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理する気体が油により汚染される危険性が
なく、しかも、高速運転時における摩擦熱の発生が少な
く、さらに、圧縮機のみではなく送風機や真空機におい
ても採用しうるベーンポンプを得る。 【構成】 円筒状のポンプ本体１と、前記ポンプ本体１
内に収納されるとともにこのポンプ本体１の中心線に対
して偏心した回転中心を有するロータ１２と、前記ロー
タ１２に形成されるとともにこのロータ１２の外周部に
向けて開口した複数個の溝１３と、前記溝１３内に摺動
自在に嵌挿されたベーン１４とを有するベーンポンプに
おいて、自己潤滑性を有する円筒状のスリーブ９を前記
ポンプ本体１内に回転自在に嵌挿した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧縮機や真空機等に用いられる無給油式のベーンポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ベーンポンプは処理（圧送，吸引等）する気体と潤滑油とを混合させて 潤滑を行なう方式が一般的である。しかし、この方式においては、処理する気体 が潤滑油により汚染されてしまうという欠点がある。そこで、無給油式のベーン ポンプが種々考案されており、例えば、実開昭６２−１５６１８０号公報に開示 されたように構造的には給油式のベーンポンプと同じであるが円筒状のポンプ本 体やベーンに耐摩耗性材料を使用したものや、ポンプ本体内に円筒状のスリーブ を回転自在に収納するとともにポンプ本体とスリーブとの間に油を入れてスリー ブを浮かせた油浮上回転スリーブ式のものや、特公昭６４−６３５４号公報に開 示されようにポンプ本体内に円筒状のスリーブを回転自在に収納するとともにポ ンプ本体とスリーブとの間に空気を入れてスリーブを浮かせた空気浮上回転スリ ーブ式のものがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

実開昭６２−１５６１８０号公報に開示されたベーンポンプにおいては、ポン プ本体の内周面とベーンの先端との摺動により摩擦熱が発生し、その摩擦熱はベ ーンを保持するロータの回転数の上昇に伴って急激に上昇するため、ロータを高 速回転させることができず、処理する気体流量を増大させるためにはベーンポン プを大型化させなければならない。また、摩擦熱によりベーンポンプが高温にな るため、ベーンポンプ内において処理する空気が膨張し、ポンプ効率が低下する という欠点がある。

【０００４】 つぎに、油浮上回転スリーブ式のベーンポンプにおいては、ベーンの回転が低 速の場合には、ベーンの先端が当接しているスリーブがベーンと略一体的に回転 するため、スリーブの内周面とベーンの先端との間では摩擦熱がほとんど発生し ない。しかし、油は粘性を有するため、ベーンの回転数が上昇するにつれてスリ ーブがその回転に追従できなくなり、スリーブの内周面とベーンの先端との間で の相対速度が大きくなり、摩擦熱の発生が大きくなる。また、油洩れが発生する 危険性があり、油洩れが発生した場合には処理する気体が油に汚染されてしまう という欠点がある。

【０００５】 つぎに、特公昭６４−６３５４号公報に開示されたように空気圧によりスリー ブを浮上させる方式は、圧縮機では採用できるが送風機や真空機では採用するこ とができない。また、負荷の状況によってはスリーブの外周面とポンプ本体の内 周面とが接触し、動力損失や発熱、摩耗の原因となる。なお、特公昭６４−６３ ５４号公報においては、スリーブの外周面とポンプ本体の内周面との接触を防止 するために、スリーブの外周面に種々の溝を形成したりスリーブの外周面にコー ティング処理を施すことが開示されているが、加工が精密であるために製作が難 しく、コストが上昇する。さらに、ポンプ本体の内周面とスリーブの外周面との 間に混入した異物によって溝が埋ると、浮力が低下するという欠点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１記載の考案では、円筒状のポンプ本体と、前記ポンプ本体内に収納さ れるとともにこのポンプ本体の中心線に対して偏心した回転中心を有するロータ と、前記ロータに形成されるとともにこのロータの外周部に向けて開口した複数 個の溝と、前記溝内に摺動自在に嵌挿されたベーンとを有するベーンポンプにお いて、自己潤滑性を有する円筒状のスリーブを前記ポンプ本体内に回転自在に嵌 挿した。

【０００７】 請求項２記載の考案では、請求項１記載の考案において、スリーブを炭素を基 材とする自己潤滑性材料で形成した。

【０００８】 請求項３記載の考案では、請求項１記載の考案において、金属製の筒体に自己 潤滑性部材を島状に点在させることによりスリーブを形成した。

【０００９】 請求項４記載の考案では、請求項１記載の考案において、スリーブの内周側を 金属材料で形成するとともに前記スリーブの外周側を自己潤滑性材料で形成し、 ベーンを自己潤滑性材料により形成した。

【００１０】 請求項５記載の考案では、請求項１記載の考案において、アルミニウム製の筒 体の表面に陽極酸化皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜の微視孔に四弗化エチレン 樹脂を含浸させることによりスリーブを形成した。

【００１１】

【作用】

請求項１記載の考案では、ポンプ本体内に回転自在に嵌挿されたスリーブは自 己潤滑性を有しているためにこのスリーブとポンプ本体との間の摩擦力は小さく 、ロータ及びベーンの回転時にはベーンの先端が遠心力によりスリーブの内周面 へ当接された状態で回転するため、スリーブはベーンと略一体的に回転するよう になり、ベーンとスリーブとの間での相対速度がほとんどなくなるためにスリー ブの内周面とベーンの先端との間では摩擦熱がほとんど発生しない。また、スリ ーブは自己潤滑性を有しているとともにこのスリーブの外周面がポンプ本体の内 周面と広い面積で接触するために面圧が低く、スリーブがベーンと略一体的に高 速回転した場合でもポンプ本体とスリーブとの間での摩擦熱の発生が低く抑えら れる。

【００１２】 請求項２記載の考案では、スリーブを形成する自己潤滑性材料中に含まれた炭 素繊維によって、スリーブの引張強度や衝撃強度が向上する。

【００１３】 請求項３記載の考案では、スリーブは、金属の強度と靱性とを有することとな る。

【００１４】 請求項４記載の考案では、スリーブの外周側が自己潤滑性材料で形成されてい るため、スリーブがベーンとともに高速回転してもポンプ本体の内周面との間で は摩擦熱の発生が低く抑えられる。一方、スリーブの内周側は金属材料で形成さ れているが、スリーブの内周側とベーンの先端との間では相対速度がほとんどな く、しかも、ベーンが自己潤滑性材料で形成されているため、スリーブの内周面 とベーンの先端との間では摩擦熱の発生が低く抑えられ、さらに、スリーブの内 周側の金属材料によってスリーブの強度が向上する。

【００１５】 請求項５記載の考案では、スリーブのベースとなる筒体をアルミニウムで成形 することによりスリーブが軽量化され、表面に形成した陽極酸化皮膜によって耐 摩耗性が向上し、陽極酸化皮膜に必然的に形成される微視孔に含浸させた四弗化 エチレン樹脂によって自己潤滑性が発揮される。

【００１６】

【実施例】

請求項１及び２記載の考案の一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。ま ず、円筒状のポンプ本体１が設けられており、このポンプ本体１の両側には後述 するロータ及びベーンに対して僅かな隙間をもって対向する側板２，３がボルト ４により締付固定されている。一方の前記側板２には気体を前記ポンプ本体１内 へ吸入するための吸気口５と吸気ポート６、及び、ポンプ本体１内へ吸入した気 体をポンプ本体１外へ排出するための排気口７と排気ポート８とが形成されてい る。また、前記ポンプ本体１内には、炭素を基材とする自己潤滑性材料であるカ ーボン材により形成した円筒状のスリーブ９が回転自在に嵌挿されている。なお 、前記スリーブ９の外径寸法は前記ポンプ本体１の内径寸法に対して僅かに小さ く設定されており、スリーブ９の回転時にはスリーブ９の外周面がポンプ本体１ の内周面と広い面積でかつ低い面圧で接触する。

【００１７】 前記ポンプ本体１内には、前記側板２，３に取付けられた軸受１０により軸支 されるとともに前記ポンプ本体１の中心線に対して偏心して位置する軸１１が配 設されている。前記軸１１にはロータ１２が圧挿されており、このロータ１２に はロータ１２の外周部に向けて開口した複数個の溝１３が形成され、これらの溝 １３にはベーン１４が摺動自在に嵌挿されている。

【００１８】 なお、前記側板３の外方へ突出した前記軸１１の一端にはプーリ１５が固定さ れている。また、前記ポンプ本体１と前記側板２，３との間には密封材１６が介 装され、前記側板２，３と前記軸１１との間にも密封材１７が介装されている。

【００１９】 このような構成において、動力源（図示せず）からの動力をプーリ１５へ伝達 すると、軸１１とロータ１２とベーン１４とが一体的に回転し、ベーン１４は遠 心力により溝１３内を摺動してその先端がスリーブ９の内周面に当接する。そし て、ロータ１２及びベーン１４の回転に伴って吸気口５と吸気ポート６とを介し てポンプ本体１内へ気体が吸入され、さらに、ポンプ本体１内へ吸入された気体 はポンプ本体１内におけるベーン１４に仕切られた空間内を移動するとともに排 気ポート８と排気口７とを経てポンプ本体１外へ排出される。

【００２０】 ここで、ロータ１２及びベーン１４の回転時には、ベーン１４の先端がスリー ブ９の内周面に当接しつつ回転するため、ベーン１４の先端とスリーブ９の内周 面との間の摩擦力と、スリーブ９の外周面とポンプ本体１の内周面との間の摩擦 力との差によってスリーブ９がベーン１４の回転方向と同一方向へ回転する。そ して、スリーブ９が自己潤滑性を有するカーボン材により形成されているために ポンプ本体１の内周面との間の摩擦力は小さく、スリーブ９はベーン１４の回転 数と略等しい回転数で回転する。このため、ベーン１４の回転数を高くした場合 においても、ベーン１４とスリーブ９との相対速度は非常に低くなり、スリーブ ９の内周面とベーン１４の先端との間での摩擦熱の発生がほとんどなく、摩耗も 大幅に低減される。また、スリーブ９は自己潤滑性を有しているとともにこのス リーブ９の外周面がポンプ本体１の内周面と広い面積で接触するために面圧が低 く、スリーブ９がベーン１４と略一体的に高速回転した場合でもポンプ本体１と スリーブ９との間での摩擦熱の発生が低く抑えられる。さらに、カーボン材の繊 維により、スリーブ９の引張強度や衝撃強度が向上し、大きな負荷に対しても破 損の危険性が低減される。

【００２１】 そして、ベーン１４を高速回転させた場合でも摩擦熱の発生が低いために、ポ ンプ本体１内へ吸入した気体を摩擦熱によって膨張させてしまうということがな く、ポンプ効率を高く維持できるとともにベーンポンプの小型化及び軽量化を図 ることができる。さらに、従来例の油浮上回転スリーブ式に比べると、油の粘性 による動力損失やスリーブの回転不良が起こらず、また、油洩れによる気体の油 汚染の危険性がない。さらに、従来例の空気浮上式回転スリーブ式に比べると、 送風機や真空機等にも採用することができ、圧縮空気を保持するための溝をスリ ーブの外周面に加工する必要がないために生産コストが大幅に低減される。

【００２２】 ついで、請求項３記載の考案の一実施例を図３及び図４に基づいて説明する。 なお、図１及び図２において説明した部分と同一部分は同一符号で示し、説明も 省略する（以下、同様）。本実施例は、金属製の筒体１８に自己潤滑性部材１９ を島状に点在させることにより自己潤滑性を有するスリーブ２０を形成し、この スリーブ２０をポンプ本体１内へ回転自在に嵌挿したものである。

【００２３】 従って、スリーブ２０は、金属の強度と靱性とを有することとなり、大きな負 荷や高速運転に耐えうるベーンポンプを得られる。

【００２４】 ついで、請求項４記載の考案の一実施例を図５及び図６に基づいて説明する。 本実施例は、金属材料で形成した筒体２１の外周側に自己潤滑性材料層２２を形 成することにより自己潤滑性を有するスリーブ２３を形成し、さらに、ベーン１ ４を自己潤滑性材料により形成したものである。

【００２５】 従って、スリーブ２３の外周側に自己潤滑性材料層２２が形成されているため に、スリーブ２３をベーン１４と略一体的に回転させた際にもポンプ本体１の内 周面との間では摩擦熱の発生が低く抑えられる。また、スリーブ２３はベーン１ ４と略一体的に回転するために、スリーブ２３の内周側を金属材料としてもベー ン１４の先端との間ではほとんど摩擦熱を発生しないうえ、ベーン１４を自己潤 滑性材料により形成したためにスリーブ２３の内周面とベーン１４の先端との当 接部における摩擦熱の発生がより一層低減される。しかも、スリーブ２３が金属 材料で形成した筒体２１を内周側に有するため、大きな負荷や高速運転に耐えう るベーンポンプが得られる。

【００２６】 ついで、請求項５記載の考案の一実施例を図７に基づいて説明する。本実施例 は、アルミニウム製の筒体２４の表面に陽極酸化皮膜２５を形成し、この陽極酸 化皮膜２５に必然的に形成される微視孔（図示せず）に自己潤滑性のある四弗化 エチレン樹脂（図示せず）を含浸させることによりスリーブ２６を形成し、この スリーブ２６をポンプ本体１内へ回転自在に嵌挿したものである。

【００２７】 従って、スリーブ２６のベースとなる筒体２４がアルミニウム製であるために スリーブ２６が軽量化され、また、筒体２４の表面に陽極酸化皮膜２５を形成す ることにより表面が硬化されるとともに耐摩耗性が向上する。さらに、陽極酸化 皮膜２５を形成する際に必然的に形成される微視孔に四弗化エチレン樹脂を含浸 させることにより自己潤滑性が発揮される。従って、軽量で耐摩耗性があり、か つ、自己潤滑性のあるスリーブ２６が得られる。

【００２８】

【考案の効果】

請求項１乃至５記載の考案のように、自己潤滑性を有する円筒状のスリーブを ポンプ本体内に回転自在に嵌挿したことにより、自己潤滑性を有するスリーブと ポンプ本体との間の摩擦力が小さいために、ロータ及びベーンを回転させるベー ンポンプの駆動時には遠心力により摺動したベーンの先端がスリーブの内周面に 当接することによってスリーブがベーンと略一体的に回転し、ベーンとスリーブ との間での相対速度がほとんどなくなるためにスリーブの内周面とベーンの先端 との間での摩擦熱や摩耗の発生を大幅に低減させることができ、また、スリーブ は自己潤滑性を有しているとともにこのスリーブの外周面がポンプ本体の内周面 と広い面積で接触するために面圧が低くなり、スリーブがベーンと略一体的に高 速回転した場合でもポンプ本体とスリーブとの間での摩擦熱の発生を低く抑える ことができ、従って、発熱量の低減によって処理する気体の熱膨張を抑えること ができるとともにベーンポンプのポンプ効率を向上させることができ、さらに、 ベーンポンプの小型化や軽量化を図ることができ、また、請求項２記載の考案の ように、スリーブを炭素を基材とする自己潤滑性材料で形成したことにより、炭 素繊維の作用によってスリーブの引張強度や衝撃強度を向上させることができ、 また、請求項３記載の考案のように金属製の筒体に自己潤滑性部材を島状に点在 させることによってスリーブを形成したことにより、金属の強度と靱性とを有す るスリーブを得ることができ、また、請求項４記載の考案のようにスリーブの内 周側を金属材料で形成するとともにスリーブの外周側を自己潤滑性材料で形成し 、ベーンを自己潤滑性材料により形成したことにより、スリーブをベーンととも に高速回転させた際にポンプ本体の内周面との間での摩擦熱の発生を大幅に低減 させることができ、さらに、ベーンの先端とスリーブの内周面との当接部におけ る摩擦熱や摩耗の発生をも低減させることができ、さらに、スリーブの強度を向 上させることができ、また、請求項５記載の考案のようにアルミニウム製の筒体 の表面に陽極酸化皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜の微視孔に四弗化エチレン樹 脂を含浸させることによってスリーブを形成したことにより、スリーブの軽量化 と耐摩耗性の向上とを図ることができるとともに自己潤滑性を発揮させることが できる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１及び２記載の考案の一実施例を示す縦
断側面図である。

【図２】その縦断正面図である。

【図３】請求項３記載の考案の一実施例におけるスリー
ブの側面図である。

【図４】その縦断正面図である。

【図５】請求項４記載の考案の一実施例におけるスリー
ブの側面図である。

【図６】その縦断正面図である。

【図７】請求項５記載の考案の一実施例におけるスリー
ブの側面図である。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ９ スリーブ １２ ロータ １３ 溝 １４ ベーン １８ 筒体 １９ 自己潤滑性部材 ２０ スリーブ ２３ スリーブ ２４ 筒体 ２５ 陽極酸化皮膜 ２６ スリーブ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のポンプ本体と、前記ポンプ本体
   内に収納されるとともにこのポンプ本体の中心線に対し
   て偏心した回転中心を有するロータと、前記ロータに形
   成されるとともにこのロータの外周部に向けて開口した
   複数個の溝と、前記溝内に摺動自在に嵌挿されたベーン
   とを有するベーンポンプにおいて、自己潤滑性を有する
   円筒状のスリーブを前記ポンプ本体内に回転自在に嵌挿
   したことを特徴とするベーンポンプ。
2. 【請求項２】 スリーブを炭素を基材とする自己潤滑性
   材料で形成したことを特徴とする請求項１記載のベーン
   ポンプ。
3. 【請求項３】 金属製の筒体に自己潤滑性部材を島状に
   点在させることによりスリーブを形成したことを特徴と
   する請求項１記載のベーンポンプ。
4. 【請求項４】 スリーブの内周側を金属材料で形成する
   とともに前記スリーブの外周側を自己潤滑性材料で形成
   し、ベーンを自己潤滑性材料により形成したことを特徴
   とする請求項１記載のベーンポンプ。
5. 【請求項５】 アルミニウム製の筒体の表面に陽極酸化
   皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜の微視孔に四弗化エチ
   レン樹脂を含浸させることによりスリーブを形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のベーンポンプ。