JPH05332259A - 歯車ポンプ - Google Patents

歯車ポンプ

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JPH05332259A
JPH05332259A JP4135172A JP13517292A JPH05332259A JP H05332259 A JPH05332259 A JP H05332259A JP 4135172 A JP4135172 A JP 4135172A JP 13517292 A JP13517292 A JP 13517292A JP H05332259 A JPH05332259 A JP H05332259A
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JP
Japan
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gears
gear
fluid
pump
radial direction
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Pending
Application number
JP4135172A
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English (en)
Inventor
Katsuji Kishimoto
勝治 岸本
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ポンプの吐出量や所要動力値を正確に計画でき
るようにする。 【構成】歯車6a、6bの側面と、側板を兼ねる軸受部
材8a、8bとの間の側面隙間Sx を、径φD方向に比
例的に増大させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリエチレンやポリス
テレンなどの溶融樹脂を始めとする各種非ニュートン流
体の重合行程や押出成形ラインなどに特に好適に利用さ
れる歯車ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】非ニュートン流体を移送する歯車ポンプ
として、図3に示すものが知られている。このものは、
ケーシング本体3の両側開口端をフロントカバー5およ
びリヤカバー4で封止してなるケーシング2内に一対の
平歯車6a、6bを互いに噛合状態で収容し、一方の歯
車6aを支持する駆動側の回転軸7aと他方の歯車6b
を支持する従動側の回転軸7bとを側面シール用の側板
を兼ねた軸受部材8a、8bによって回転自在に支承し
てなる。
【0003】駆動側の回転軸7aは両端をフロントカバ
ー5およびリヤカバー4を貫通して外方に延出させてあ
り、その軸貫通部11には、ケーシング2内の流体の漏
出を防止するためのグランドケース12がそれぞれ設け
てある。そして、一方の延出端に図示しない動力源を接
続して回転軸7aに動力を付与した場合に、歯車6a、
6bの歯が漸次離反する位置に在る吸入ポートIN(紙
面手前側または背面側)から流体を吸込み、歯車6a、
6bの歯が漸次噛合する位置にある吐出ポートOUT
(紙面背面側または手前側)から流体を吐出するという
周知のポンプ作用を営み得るようになっている。
【0004】この場合、吐出ポートOUTに流出した流
体の一部が、軸受8a、8bの内周に設けた油溜溝9
a、カバー4、5の内面に設けた還流溝9bおよびケー
シングの吸入側に設けた還流穴9cを介して対面位置に
ある吸込ポートINに還流するようにしてあり、その間
に軸受8a、8bに対する潤滑を画しているとともに、
歯車6a、6bの側面6cと軸受部材8a、8bとの間
の側面隙間Sx を剪断方向(紙面に垂直な方向)に沿っ
て流れる流体が吐出ポートOUTから吸込ポートINに
帰還する際にも、軸受潤滑および歯車側面の摺動シール
効果が奏されることを期待している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のもとでは、内部漏れの量や損失動力の大きさを組
立て段階で正確に設計することが難しく、使用時の吐出
量や駆動機の所要動力値に狂いが生じ易い。そのため、
軸受の潤滑不良や動力の定格不足を招き易いという不具
合を抱える。
【0006】その原因として、次のような点を指摘する
ことができる。すなわち、歯車ポンプ6a、6bの側面
隙間Sx における単位時間あたりの漏れ量qs は、
1 、k2 をポンプ構造によって定まる定数、Pを吐出
流体の圧力、μを流体の粘度、Sを側面隙間寸法とした
場合に、 qs =(k1 +k2 )・P・S3 /μ …(1) で表され、また、歯車ポンプの歯車側面6cの摩擦によ
る動力損失ws は、k3、k4 をポンプ構造によって定
まる定数、nを係数とした場合に、 ws =(k3 +k4 )・μ・n2 /S …(2) で表される。
【0007】一方、非ニュートン流体の粘度μは図4お
よび図5に示すように流体の剪断速度γに比例し、この
剪断速度γは軸7a、7bの軸心を中心する径φD上に
おいて、軸7a、7bの回転数をNとして、 γ=π・D・N/S …(3) で表される。ここにおいて、側面隙間寸法Sは従来ポン
プでは、どの半径上においても一様であるから、回転数
Nが定常値に落ち着いたときに、Dに比例して軸心から
遠い位置にある流体ほど剪断速度γにしたがって剪断粘
度μが低下することになる。
【0008】したがって、上記(1)、(2)式に基づ
いて漏れ量qs および動力損失wsを設定しようとする
と、剪断粘度μにどの値を用いるかによって計算結果が
著しく異なることになる。この場合、平均値をとること
も考えられるが、剪断速度γが叙述の如く側面隙間Sx
の全域に亙って異なる値をとるポンプ構造のものでは、
実体的にも流体がスムーズに流れ難いので、流体は理論
値から更に掛け離れた粘度で存在する可能性が大きい。
したがって、単に最大値と最小値の平均値をとっただけ
では実状に即した設計をすることは困難である。
【0009】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、ポンプの吐出量および所要動力値を
正確に設定できるようにした歯車ポンプを提供すること
を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【0011】すなわち、本発明に係る歯車ポンプは、一
対の歯車を噛合状態で軸受に支持させるとともに、両歯
車の側面に側板を添設して容積空間を摺動シールし、非
ニュートン流体を圧送するようにしたものにおいて、前
記歯車の側面と前記側板との間の側面隙間Sを、側面全
域に亙って剪断速度すなわち剪断粘度が略一定となるよ
うに、半径方向に沿って比例的に増大させたことを特徴
とする。
【0012】
【作用】このような構成のものであると、前述した
(3)式のDの変化とSの変化が相殺されて剪断速度γ
が一定となり、(1)、(2)式中の剪断粘度μが定数
になるので、これらの(1)、(2)式を側面隙間Sの
みの関数にすることができる。すなわち、本発明のよう
に剪断速度γを一定にすることを構造上の前提にすれ
ば、実体上も流体がスムーズに流れるので、流体を側面
隙間全域に亙って略同一粘度で存在させることができ
る。しかして、側面隙間Sの平均値は簡単に求められる
ので、その平均値を通じて漏れ量qs および動力損心w
s を求めるようにすれば、従来手法に比べて使用時にお
けるそれらの設計誤差を遥かに小さなものに抑えること
ができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1および図2
を参照して説明する。なお、このポンプは軸受部材8
a、8bの断面形状以外の部位において図3および図4
に示した従来ポンプと基本的に同様の構造を有する。そ
のため、全体に同一符号を付し、共通する部分の説明を
省略する。
【0014】この軸受部材8a、8bは、内側面が軸心
から半径方向に向かってテーパ状に傾斜させてあり、歯
車6a、6bに相対する位置に組み込んだ場合に、これ
らと歯車6a、6bとの間に軸心から径φD方向に沿っ
て比例的に増大する側面隙間Sx を形成し得るようにし
ている。その側面隙間Sx の隙間寸法Sと軸径φDとの
関係は、例えば、 S=k5 ・D …(4) となるように設定される。
【0015】このような構成のものであると、(4)式
を(3)式に代入したときに、剪断速度γは、 γ=π・N/k5 …(3´) となって一定となり、(1)、(2)式中の剪断粘度μ
は定数、すなわち、μ=k6 と表されるので、結果的に
(1)、(2)式は、 qs =(k1 +k2 )・P・S3 /k6 …(1´) ws =(k3 +k4 )・k6 ・n2 /S …(2´) となって、側面隙間寸法Sのみの関数にすることができ
る。
【0016】一方、このように剪断速度γが一定になる
ようにポンプ自体を設計すれば、実体上も流体がスムー
ズに流れるので、流体を側面隙間全域に亙って略同一粘
度で存在させることができる。しかして、側面隙間Sの
平均値は簡単に求められるので、その平均値を通じて漏
れ量qs および動力損失ws を求めるようにすれば、従
来手法に比べて使用時におけるそれらの設計誤差を遥か
に小さなものに抑え、正確な吐出量および所要動力値を
計画することができる。また、これにより軸受への潤滑
が安定化するので、焼付き等の不具合も発生し難いもの
となる。
【0017】さらに、付随的な効果として、側面隙間S
x のテーパ状の広がりがいわゆるくさび効果を発揮する
ので、潤滑用の溝9a〜9cを不要にできる可能性が生
じる点や、流体の還流が従来に比べてスムーズになされ
るので、歯車6a、6bの両側面6cで圧力バランスが
とれ、スラスト力の発生が小さくなる点、さらに、たと
えスラスト力により歯車6a、6bが一方へ押し付けら
れたとしても、側面隙間Sx がテーパ状をなしているの
で、常に最低限の隙間を確保することができる点等を挙
げることができる。
【0018】なお、各部の具体的な構成などは図示例に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。例えば、前記実施例では軸
受部材にテーパ面を設けて側面隙間を変化させている
が、歯車側にテーパ面を設けても同様の効果が得られ
る。また、側板が軸受部材から分離して別体に存在する
ものであってもよいのは勿論である。
【0019】
【発明の効果】本発明の歯車ポンプは、以上説明した構
成であるから、非ニュートン流体を圧送する手段として
用いる場合に、内部漏れ量や損失動力を従来に比べて遥
かに正確に設計することができ、使用時に吐出量や所要
動力値、所期潤滑状態などに狂いが生じていた従来の不
具合を好適に解消することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体縦断面図。
【図2】図1の要部拡大図。
【図3】従来例を示す図1に対応した全体縦断面図。
【図4】図3の要部拡大図。
【図5】従来の不具合の原因を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
6a、6b…歯車 6c…歯車側面 8a、8b…側板を兼ねた軸受部材 Sx …側面隙間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の歯車を噛合状態で軸受に支持させる
    とともに、両歯車の側面に側板を添設して容積空間を摺
    動シールし、非ニュートン流体を圧送するようにした歯
    車ポンプにおいて、前記歯車の側面と前記側板との間の
    側面隙間を、半径方向に沿って比例的に増大させたこと
    を特徴とする歯車ポンプ。
JP4135172A 1992-05-27 1992-05-27 歯車ポンプ Pending JPH05332259A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4135172A JPH05332259A (ja) 1992-05-27 1992-05-27 歯車ポンプ
US08/043,262 US5312236A (en) 1992-05-27 1993-04-06 Gear pump for non-newtonian fluid
CH01305/93A CH687781A5 (de) 1992-05-27 1993-04-29 Zahnradpumpe.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4135172A JPH05332259A (ja) 1992-05-27 1992-05-27 歯車ポンプ

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JP (1) JPH05332259A (ja)
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CH687781A5 (de) 1997-02-14
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