JPH0811957B2 - 歯車ポンプ - Google Patents

歯車ポンプ

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JPH0811957B2
JPH0811957B2 JP60104980A JP10498085A JPH0811957B2 JP H0811957 B2 JPH0811957 B2 JP H0811957B2 JP 60104980 A JP60104980 A JP 60104980A JP 10498085 A JP10498085 A JP 10498085A JP H0811957 B2 JPH0811957 B2 JP H0811957B2
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    • 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
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/60Pump mixers, i.e. mixing within a pump
    • B01F25/62Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the gear type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般にはホットメルト接着剤発泡システム
などのホットメルト接着剤システムに関し、更に、より
特殊には、歯車面に沿った圧力均衡用ポートを有するシ
ステムなどに使われるホットメルト接着剤歯車ポンプに
関するものである。
発明の背景 熱可塑性接着剤、すなわち、所謂「ホットメルト」接
着剤は、大体において、接着基板接着用として広く工業
に使用されている。通常、ホットメルト接着剤は、タン
ク中で固体から溶融状態に変えられる。その後、溶融材
は一以上のアプリケータや吐出装置にポンプでくみ出せ
る充分な容量をタンク内に貯えられる。
ホットメルト接着剤の最も普通にみられる用途の一つ
は、発泡および箱詰め工業用のものであり、ホットメル
ト接着剤の迅速な硬化時間が特に有利となっている。
接着剤が非発泡接着剤という通常の方法ではなく、む
しろ細胞状気泡として応用される場合、任意のホットメ
ルト接着剤の所定量によって生じる接着剤の結合力が改
善されるという発見が、この工業でのホツトメルト接着
剤の用途に大きな変革をもたらした。例えば、米国特許
第4,200,207号に特にホットメルト発泡接着剤吐出用に
採用されたポンプシステムが開示されている。このポン
プシステムは二段の歯車ポンプを備え、各々の段は、駆
動および遊動軸上を反対方向に回転するかみ合い歯車対
で構成されている。モータ駆動歯車ポンプは発泡剤と共
に液体接着剤を混合し、例えば21.8kg/平方センチメー
トル(300ポンド/平方インチ)の圧縮状態の混合物を
普通の接着剤吐出用ガンに供給する。この種の歯車ポン
プでは液体の流れは歯車の歯間の空隙に「分割」されて
しまう。液体の分割部分に対するかみ合い歯の作用は液
体を混合、かつ圧縮することである。
各段のポンプの歯車対は「ポンププレート」内に配置
され、更に各歯車対は端プレートと中央プレートとの間
に挟まれている。歯車で圧縮された接着剤は、歯車の両
側面に沿って歯から半径方向内側に各歯車軸に向かって
移動することはすでに知られている。すなわち接着剤
は、積層ハウジングに歯車を挟んでいる隣接プレートと
歯車面との間を通る。歯車と端プレートとの間に形成さ
れる界面に集まるホットメルトは、軸と端プレートとの
間のクリアランス・ギャップ(clearance gap)を介し
て歯車軸沿いに外へしみ出ることができる。このため、
この界面での圧力の増大が緩和される。しかし、中和プ
レートに面する歯車面と中央プレートとの間のホットメ
ルトは、このように外へしみ出すことができない。なぜ
ならば、軸が端プレート内に嵌合するよりも、はるかに
強固に歯車が軸に嵌合しているためである。この結果、
これら二つの界面に圧縮接着剤が蓄積することになる。
例えば、一つの歯車面ではそこに働く増大圧が8.44kg/
平方センチメートル(120ポンド/平方インチ)である
のに対して、反対側の歯車面では0.73〜2.18kg/平方セ
ンチメートル(10〜30ポンド/平方インチ)だけである
(両圧力とも軸の近傍領域に示されている。)これによ
り歯車の反対面に圧力の不均衡が生じ、更に歯車上に軸
方向外向きのスラストが生じる。続いて歯車は端プレー
トに向かう力を受け、典型的には端プレートと接触する
方向の力を受け、歯車とこの領域の端プレート上に大き
な摩耗を生じることになる。
発明の要約 本発明の主要目的は、熱可塑性材料の溶融および吐出
用改良型歯車ポンプを提供することであり、該ポンプ
は、ポンプ各部の摩耗を軽減させるため、相対する歯車
面上に平均した接着剤圧縮スラストを有する。
本発明の特殊な目的は、相対する歯車面間で圧縮され
た接着剤の漏出を許すホットメルト接着剤発泡システム
用の二段歯車ポンプに圧力平衡歯車を提供することであ
る。
他の目的と同様にこれらの目的は、相対する歯車面間
に延びる圧力軽減用ポートを備えることで達成されてお
り、歯車面と歯車ポンプハウジングの隣接表面との間か
ら移動する圧縮接着剤はポートを通り、歯車軸の外面に
沿って容易に通り抜けでき、そのために、歯車の対向表
面沿いに存在する圧力不均衡を除去できる。
現在好適だとされている本発明の実施例では、改良型
ホットメルト接着システムは、第一段流量調節歯車ポン
プと第二段混合歯車ポンプとから成る二段式歯車ポンプ
を有する。各段は両歯車対が一対の軸によって回転駆動
される一対のかみ合い歯車を有している。各歯車対は、
歯車ハウジングを成す端プレートと中央プレートに挟ま
れた各ポンププレートと共に、一枚のポンププレート中
の空洞部に配置される。ホットメルト接着剤は、かみ合
い歯車内で加圧される二段ポンプ内にタンクから流出す
る。
複数のスロットが歯車と軸との間の開口ポートから歯
車の内側に形成されている。これらポートは歯車と中央
積層プレートとの間の界面中の圧縮接着剤がポートを通
り、各々の歯車軸沿いに流出することを可能にする。そ
のため、歯車の反対面上のスラストは平均し、歯車とポ
ンプハウジングの端プレートの摩耗は軽減される。
本発明は、米国特許第4,009,974号に開示されている
「粘性材料のポンプ移動装置およびその方法」のような
ホットメルト接着剤吐出装置用途に、特に適している。
更に本発明は、米国特許第4,200,207号に開示されてい
る「ホットメルト接着剤発泡システム」のようなホット
メルト接着剤気泡吐出ポンプ用の二段歯車の一改良型と
しての特別な応用例である。上記両特許の開示は、ここ
では本明細書中には盛り込まれていない。更に、一般に
吐出装置および吐車ポンプに関する詳細に対して、これ
らの二発明が参照されるべきである。後述の詳細な説明
はこのような事情で、改良型二段歯車ポンプに特に集中
して行なう。
第一図を参照すると、10で示すホットメルト吐出装置
は、溶融器(図略)、接着材料タンク13、歯車ポンプ14
およびマニホルドブロック15を有する。チャンク(chun
k)、ペレットもしくは、ブロックの形をとる固体熱可
塑性材料はホッパ(図略)の頂部に位置し、溶融器と接
触するホッパ開底面を通して流れ、固体熱可塑性材料は
溶融器と接して、溶融状態に変化する。次に、溶融した
熱可塑性材料は重力に従いタンク13より、ポンプ14の吸
込口16に流入する。その後、ポンプ14はホース、すわち
導管17を通じ一以上の普通のアプリケータもしくは吐出
装置と結ばれたマニホルド15に溶融材料を送り込む。
歯車ポンプ14は、入ってくる液体をポンプに押しや
り、圧縮し、ポンプ出口から吐出させる多機能「ピスト
ン」の働きをする中間かみ合い歯車面を有する二段歯車
ポンプである。一般に、このようなポンプは液体をポン
プ内に導くため、吸込口16で吸引する。図示の実施例に
おいては、例としての気体、すなわち空気、窒素または
二酸化炭素が吸込管19経由でポンプ入口18を通り、ポン
プ14に供給される。以下により明確に示されるように、
極限まで圧縮された溶融接着剤と混合した気体13は気泡
状接着剤を発生させる。
ポンプ14の二対のかみ合い歯車は一対の平行軸30およ
び31上に装着されている。これらの軸のうち30は、他の
軸31が遊動軸であるのに対して、例えば、空気圧モータ
32のようなモータで駆動される。
続いて第2図を参照すると、ポンプ14はマニホルドブ
ロック15の頂部で結合した一連の特別構成のプレート層
を有する。これらは吸込口端プレート20、第一段ポンプ
プレート21、中央ポートプレート22、第二段ポンププレ
ート23及び出口端プレート24であり、互いに層をなして
いる。この二段歯車ポンプの各段は、それぞれ反対に回
転するかみ合い歯車対、28aと28bおよび29aと29bを構成
している。各段の駆動用の歯車28aと29aは共通の駆動軸
30により回転され、各段の遊動歯車28bと29bは共通の遊
動軸31により回転される。
前述のように、この特殊なポンプおよび吐出装置はホ
ットメルト接着剤発泡体の分配用として採用されてい
る。溶融接着剤はポンプ14の吸込口16に運ばれ、そこを
通り、第一段の歯車28a,28bのかみ合い部に達する。溶
融接着剤導入量は第一段ポンプによって調節され、中央
ポートプレート22内のポート部(図略)を通り第二歯車
対29a,29bのかみ合い部に移動する。気体、すなわち空
気、窒素または二酸化炭素も第二段ポンプ(29a,29b)
に導入され、そこで気体と溶融接着剤は、気体に溶融接
着剤との溶液をつくらせる圧力の下で、充分混合され
る。圧縮された溶融接着剤と気体は、その後、出口端プ
レート24内の出口(図略)を通り、第二段ポンプから排
出され、マニホルドブロック15に入り導管17より吐出さ
れる。
次いで第2および第3図を参照すると、第一段流量調
節用の歯車28a,28bは第一段ポンププレート21内に画成
され、部分的に重なる一対の円形の歯車ハウジング空洞
部36a,36bの中に配置される。第二段の混合用ポンプ歯
車は、同様に第二段ポンププレート23内に画成され、部
分的に重なる一対の円形の歯車ハウジング空洞部37a,37
bの中に配置される。第一,第二段歯車は、スロット・
キー道41に収納された丸キー40によって各々の軸に結合
している。歯車は全て、ほぼ0.0013センチメートル(一
万分の5インチ)程度のはめ合い公差で軸30,31と強固
に結合している。ポンプハウジングのプレート20から24
までと回転軸30,31とはめ合い公差はほぼ0.0075〜0.01
センチメートル(千分の3〜4インチ)程度であり、そ
のため合いは軸に対する歯車のはめ合いよりゆるい。
特に第一段ポンプについてみると、歯車で圧縮される
ホットメルト接着剤は、歯車と積層内の隣接プレートと
の間の界面沿いに歯車の歯から個々の軸へ向かって移動
することがわかっている。すなわち、圧縮されたホット
メルト接着剤は、歯車28a,28bの外向き表面と吸込口端
プレート20の内向き表面との間にある界面42に入る。更
に、圧縮されたホットメルト接着剤は歯車28a,28bの内
向き表面と中央プレート22の外向き表面との間にある界
面43に入って行く。歯車面とプレートとの間のクリアラ
ンスギャップは約0.0013〜0.0038センチメートル(千分
の0.5〜1.5インチ)である。
吸込口端プレート20と軸30および31との接合部のクリ
アランスギャップは、界面42の圧縮接着剤が軸の側面に
沿って、また端プレート20の頂部を越えてしみ出ること
を可能にし、そのためこの界面42の圧力は軽減されるこ
とになる。界面43に捕えられたホットメルト接着剤は、
歯車28aおよび28bが軸上で緊密に嵌合しているため、同
上のように漏れ出すことが出来ない。結果として、ホッ
トメルト接着剤はこの界面43にたまり、第一段歯車28a,
28b上にスラストを生む反対の歯車面上の圧力不均衡の
原因となる。このスラストは歯車を吸込口端プレート20
の対向面に突き当たるように駆動させ、歯車と端プレー
トの過剰接着摩耗を惹起する。もし圧力が充分大きく、
長時間にわたると接着摩耗から歯車とプレートの摩損が
生じる。
この圧力不均衡を緩和するため、ポート45が歯車28a,
28bの反対側に形成されている。これらのポート45は本
実施例では、各歯車の内部周囲に等角で離隔された軸方
向に延びる3本のスロットの形を成し、該スロットは各
歯車の全厚に沿って延びている。深さ0.16センチメート
ル(1/16インチ)の半球状壁の外形を有するスロットが
内径1.6センチメートル(5/8インチ)で、外径3.4セン
チメートル(11/8インチ)の歯車と共に有効に利用され
ている。こうして界面43にたまった接着剤は、歯車−軸
結合部を通る道を見つけ、前述の方法で、軸沿いに端プ
レート20を越えて移動できる。同様にポート48の一組
が、第二段歯車29a,29bに形成され、第一段歯車につい
て説明したと同様の圧力不均衡に対応している。歯車29
a,29bと中央ポートプレート22の隣接側面との界面50の
圧縮接着剤は、歯車を通り軸の外面に沿ってポンプ14と
マニホルド15との間のすきま52に入っていける。
圧縮接着剤が漏出する歯車表面間にポートを使用し、
歯車の反対面間の圧力不均衡を除去することにより、歯
車と端プレートの摩耗が軽減され、ポンプの寿命が伸び
る。
以上、特別な実施例に結びつけて本発明を説明してき
たが、当業者であれば、本発明の思想的範囲を逸脱する
ことなく、本発明の実施に際して、構成、部材などの修
正が可能であることを理解できるであろう。例えばポー
ト45および48は歯車の内部に沿って形成されたスロット
状に図示されているが、同時にポートは歯車領域内の駆
動軸に形成された軸方向に延びるスロットでもある。ポ
ート45および48は内部沿いに配置せずに、歯車自身を通
って延びるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、熱可塑性材料溶融および吐出装置の一部切除
した透視図であり、 第2図は、第1図の歯車ポンプの2−2線で切った断面
図であり、積層プレートポンプハウジング内の歯車配置
の詳細を表し、 第3図は、第2図の3−3線で切った断面図であり、本
発明の圧力軽減用ポートの一配置例を示している。 [主要部分の符号の説明] タンク……13 歯車ポンプ……14 マニホルドブロック……15 吸入口……16 歯車……28a,28b,29a,29b 駆動軸……30 遊動軸……31 ポート……45
フロントページの続き (72)発明者 ジエームズ ダヴリユ.シユミツトコンズ アメリカ合衆国.44053 オハイオ,ロー レイン,ミドル リツジ ロード 588 (56)参考文献 特公 昭43−9161(JP,B1) 米国特許4200207(US,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二つの段を有する歯車ハウジング(20、2
    1、22、23、24)と、 前記二つの段のそれぞれに一対ずつ設けられたかみ合い
    歯車(28a、28b、29a、29b)と、 前記二つの段を貫通するように前記歯車ハウジングを構
    成する吸込口端プレート(20)と出口端プレート(24)
    とを貫通して延在する一対の軸(30、31)と、 前記かみ合い歯車は、前記一対の軸が貫通しており前記
    一対の軸に強固に結合されて流体を加圧するために前記
    一対の軸と共に回転可能であり、 前記歯車ハウジングは、前記それぞれの段ごとに前記一
    対のかみ合い歯車を囲んでおり、前記それぞれの段ごと
    に前記一対のかみ合い歯車を間に配置するほぼ平らな一
    対の表面を有しており、 前記一対の表面は、前記一対のかみ合い歯車の両面に隣
    接して前記一対のかみ合い歯車の前記両面のそれぞれに
    沿って流体が移動できる界面(42、43、50)を形成して
    おり、 前記両界面における流体圧をぼぼ均衡させるために、前
    記一対のかみ合い歯車の前記両面の間を連通して流体が
    通過できるように、前記歯車の前記軸に隣接する部分又
    は前記軸の前記歯車に隣接する部分を貫通して延びるポ
    ート(45、48)と、 を含むことを特徴とする流体吐出装置のための歯車ポン
    プ(14)。
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