JPS59200087A - 粘性の低い搬送媒体のための液圧式ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はケーシング内で回転する少なくとも１つの押し
のけ部材と、押しのけ過程のだめの別の部材とを有する
、粘性の低い搬送媒体のための液圧式ポンプであって、
相対的に運動するこれら両部材の範囲に液体力学的な潤
滑膜が形成されておシ、押しのけ部材が半径方向と軸方
向の案内部材内に案内されていてかつ駆動軸を介して駆
動可能であり、この駆動軸が軸シールリングによってシ
ールされてケーシングから外に出されている形式のもの
に関する。

油圧技術においては押しのけ部材として種々異なる形式
の液圧式ポンプが公知である。これらには例えばベーン
セル型ポンプや歯車ポンプがある。冒頭に述べた押しの
け部材は歯車ポンプではピニオンであり、ベーンセル型
ポンプではロータとベーンの組合わせとなる。ベーンセ
ル型ポンプの場合には押しのけ過程のだめの別の部材と
して行程リングが必要とされ、壕だ場合によっては、こ
の行程リングの機能を引受けることのできる偏心的に構
成されたケーシングも必要とされる。

従来は液圧式ポンプにおいてはオイルが使用されていた
。オイルというのはここでは圧倒的に摂氏５０°におい
ては２０　ｃｓｔから５　Ｑ　ｃｓｔのミネラルオイル
である。液力媒体に充分な粘性が与えられている場合に
は公知の液圧式ポンプにおいては潤滑能力の点から見て
も問題は生じない。

しかしながら溶接機械、炉閉鎖装置、可燃性材料のだめ
の加工装置においては不燃性の液力媒体を使用する試み
が既に為されている。なぜならばこれらの装置において
は液圧系で生じる故障がただちに設備全体に引火する恐
れがあるからである。このような不燃性の液力媒体は一
般的には通常の鉱物性のオイルとは根本的に区別される
。オイル含有量が２％から５％と非常に希薄であること
に基づいて潤滑作用の点から見ても、又圧縮強さ及び腐
食防止の点から見てもより水に似ているオイル・水・エ
マルションにおいては潤滑能力について問題が多い。そ
のために既に鉱業、プレス技術、その他の分野において
は水をペースとした（９５％水）運転媒体が探されてお
り、そのだめの設備が計画されている。しかしながら粘
性の低い搬送媒体においては個々のシステム構成部材と
して例えばボ　　□゛ンプび弁、特殊構造体が必要とさ
れるので著しいコストがかかるうえに寿命が短かいとい
う欠点がある。

しかしながら依然として搬送媒体としてエマルションを
用いる液圧式システムに対する要求は高い。というのは
この搬送媒体は同一の媒体が潤滑及び冷却のために用い
られるという利点をそれ自体布しているからである。

例えば工作機械分野において冷却のために可溶性オイル
又は別のエマルションを使用し、これに対して潤滑のた
めには粘性の高いミネラルオイルを使用するということ
は従来公知である。

しかしながらこのような形式では両媒体が混合して一方
又は他方の媒体を汚染してしまう恐れがある。

また、潤滑のためにも冷却のためにも使用することので
きる、つまり唯一の液体だけで作業することのできる難
燃性の液力媒体に対する要求の他に、申分のない熱放出
若しくは熱伝導率といった別の条件が課される。この場
合、ミネラルオイルの熱伝導率がエマルションの熱伝導
率よりも僅かであるということは公知である。

いずれにせよこのようにしてミネラルオイルの代わシに
粘性の低い搬送媒体の処理に対する要望が高まってきた
のだが、経済的に製造して運転させることができ、しか
も長い寿命を有する液圧式ポンプは従来存在しなかった
。歯車ポンプやベーンセル型ポンプを使用した場合には
、粘性の低い液力媒体を処理したシ搬送したりする際に
潤滑膜厚さが僅かになって、互いに相対的に運動する部
材が混合摩擦範囲に達して強い摩滅を生ぜしめてしまう
ということが確認されている。

この問題は歯車ポンプ、つまシビニオンがメガネ状部材
に支承されたいわゆるメガネ型ポンプにおいて特に著し
い。このメガネ状部材はポンプ圧によって負荷されかつ
ビニオンの端面に圧着させられるので、圧力に依存した
シール効果が生ぜしめられる。粘性の低い搬送媒体を使
用した場合には漏れを回避しかつ高い効率を得るために
シール間隙を減少させなければならないが、しかしなが
らこれによって、回転する両部材が混合摩擦範囲に達す
る危険が高まる。従って今日マでエマルションのだめの
経済的な液圧式ポンプは提供されていなかった。

それ故に本発明の課題は冒頭に述べた形式の液圧式ポン
プを改良して、粘性の低い搬送媒体にも使用することが
でき、しかも中程度及び比較的に高程度の圧力範囲にお
いて満足の得られる効率と長い寿命を有するものを提供
することにある。中程度の圧力範囲とは４Ｑｌ）ａｒ　
　から８０ｂａ、ｒの圧力のことである。比較的に高程
度の圧力範囲とは現在ではミネラルオイルを用いたピス
トンポンプで得られる２００ｂａｒ　　又は３００　ｂ
ａｒまでの圧力のことである。

中程度の圧力範囲のために、前述したような意味におい
て満足のいくように作業する液圧式ポンプを提供するた
めには、本発明によれば少なくとも押しのけ部材の表面
が支軸と、シールリング走行面と、押しのけ過程に必要
とされる別の部材と共にプラズマ窒化処理されておシ、
軸方向の案内部材にはセラミックが被覆されている。こ
のような液圧式ポンプの製造は経済的に採算がとれると
共に要求された圧力範囲で作業し、しかも長い寿命と申
分のない効率とを有している。この効率は本発明では７
０％の範囲かそれ以上の値が得られる。このように本発
明による液圧式ポンプによっては粘性の低い搬送媒体、
有利には水を４−スとしたエマルションの搬送が可能と
なった。このような水をベースとしたエマルションは申
分のない熱伝導率を有し、そＣ潤滑能力は摩滅の生じる
恐れのある箇所に本発明によって材料対偶を施したこと
によって充分にされる。相互に回転するポンプ部材の表
面はプラズマ窒化処理されており、がっ／又はセラミッ
クで被覆されている。このようにピニオンが支軸とソー
ルリング走行面と共にプラズマ窒化処理されることによ
って硬化されるならば、・） 外接形歯車ポンプを割安な費用で製造することができる
。軸方向の案内部材、っｔｐ外外接両歯車ポンプおいて
はメガネ状部材、内接形歯車ポンプにおいてはケーシン
グ部側、〈−ンセル型ポンプにおいてはケーゾングに、
セラミックが被覆されることが有利である。歯車を焼入
れ　　又１すること、又は工作物の表面を焼入れするこ
と　　　響・はそれ自体確かに公知である。窒化するこ
とに　　　と（よって窒素が多くされた工作物の表面を
維持す　　つるためにはグロー放電によってアンモニア
を分　　　モｌ解させ、窒素を鋼表面に押付けるグロー
窒化法　　　　−（イオン窒化法）が既に公知である。

　　　　　　　ガしかしながらこのような形式で硬化さ
れた歯　　ば−車ポンゾのピニオンの歯面が、との液圧
式ボン　　等、プを水を４−スとした運転媒体で運転す
る場合　　か。

には２００時間の寿命しか有さないということ　　軟フ
が示されている。これに対して本発明によれば　　プＱ
押しのけ部拐の表面と押しのけ過程に必要な別　　に１
の部材がプラズマ窒化処理されていることによ　　セ−
って、従来公知であった歯面の硬化に較べて倍　　金に
増した硬度が得られる。しかも驚くべきことに　　アノ
プラズマ窒化処理された表面は上記の液圧式ポ　　でづ
〃いに相対的に運動するポンプ部材間の間隙寸遊びは容
量的及び機械的な効率に大きく影するので、本発明のよ
うに材料を選択するこ（よっては著しく改善された効率
が得られる。

まり、粘性の低い搬送媒体を使用した場合に月央は僅か
である。

軸方向の案内部材は外接形歯車の場合にはメネ状支承部
材である。このメガネ状支承部材アルミニウム、青銅、
ねずみ鋳鉄、第一鋳鉄ある時間内では非常運転特性を有
する材料ら製造される。つまり、通常運転で摩耗する５
・い側材である。この課題は外接形歯車ボンておいては
メガネ状支承部材に、又、一般的政圧式ボンゾの場合に
は軸方向の案内部材にンミツクを被覆することによって
解決される。

冗、有利には鋼へのセラミック層として酸化レミニウム
及び酸化チタンが施されると有利する。

支軸はプラズマ窒化処理された場合には特別な表面処理
は必要とされない。シールリング走行面にも、駆動軸の
方にまでこのような処理が施されると、つ−１シプラズ
マ窒化処理によって硬化されると有利である。

本発明の特に有利な１実施態様においては駆動軸のこの
シールリング走行面にセラミックが被覆されている。軸
シールリングの下のこの範囲を特に硬化しないと、シラ
スチックが軸に食あるように例えばＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルエチレン）で被覆されたリングである場合には硬
化された軸でさえも長時間の運転中には損傷を受けてし
まうことになる。それ故に軸シールリングの下のリップ
シール部材の範囲若しくは走行面上にセラミックが被覆
されている。これによって長時間運転においても軸の損
傷が阻止される。

さらに本発明の別の１実施態様によれば支軸にセラミッ
クが被覆されているので特に有利である。この手段も又
、摩滅を減少させるために役立てられ、しかも本発明に
よる液圧式ポンプの寿命を長くする。

本発明の特に有利な１実施態様によれば半径方向の案内
部材に有利には鋼をペースとしてプラスチックを重ねだ
積層材料から成る軸受はブシュが少なくとも１つ嵌込ま
れている。従って外接形歯車ポンプの場合には軸受はブ
シュがメガネ状部材に一種のライニングのように嵌込ま
れていることによって、例えば、摩擦的に働らく固型粒
子のだめの埋設能力が高められる。

窒化層の厚さは有利には１００分の１ｍｍから１００分
の３　ｍｍまでの範囲であり、著しい耐摩耗性を有する
セラミック層は１０分の１　ｚｍから１０分の３間であ
ると有利である。

次に本発明の１実施例を図面について詳細に説明する。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８図示され
た液圧式ポンプはシールカバー２、閉鎖力・々−３を備
えたケーシングｌを有している。シール力、Ｓ　　２、
閉鎖力・々−３の間にはメガネ状軸受は牛が半径方向と
軸方向の案内部材として設けられている。このメガネ状
軸受は牛には回転する押しのけ部材として２つのピニオ
ン、つまシ駆動ピニオン５と伝動ピニオン６とが支軸７
を介して支承されて配置されている。

駆動ピニオン５の一方の支軸７はシール力、ｙ−２の出
口に延長されていてかつ駆動軸８のところで終わってい
る。この駆動軸８のキー９は連行部材として第２図と第
３図に示されている。

シールカッＳ−２を貫通する駆動ビニオン５のこの延長
された支軸７はシール力・Ｓ−２の範囲に、第３図に特
に示されたシールリング走行面１゜を有している。この
シールリング走行面１０は軸シールリング１１の範囲に
設けられている。

この軸シールリング又は溝シールリングはＰＴＦＥ又は
似たようなポリマーで被覆されたリングを成す。

第１図から明らかなように、外接形歯車ポンプにおいて
は相互に運動する２つの部材は押しのけ部材として役立
てられる駆動ピニオン５、伝動ピニオン６であシ、これ
らは運転時に特別な摩擦にさらされる。液圧式ポンプに
粘性の低い搬送媒体が使用される場合にも、この摩擦を
経済的に許される、範囲に保つためには、駆動ピニオン
５０表面も（支軸７及び駆動軸８の方にまで）伝動ピニ
オン６の表面もプラズマ窒化によって処理されている。

第３図にはこの窒化層１６がクロス−・ツチングを施さ
れて概略的に示されている。この第３図から、駆動ピニ
オン５と伝動ピニオン６の表面全体が完全にプラズマ窒
化処理されていることが明らかである。

半径方向と軸方向の案内部材であるメガネ状軸受け４の
側方の摺動面１２に特に耐摩耗性を与えるためには、こ
の摺動面１２にセラミック層１３が張設されている。こ
のセラミック層１３はクロス・・ツチングに対して幅の
狭い斜めハツチングで示されている。

図示の実施例においてはシールリング走行面１０も軸シ
ールリング１１の範囲がセラミックで被覆されている。

このシールリング走行面１０にも同じような斜めの・・
ツチングが施されて第３図に示されている。　　　　　
　　　　　　　　牛第４図には鋼をベースとしてプラス
チックを重ねた積層材料から成る軸受はブシュ１９がメ
ガネ状軸受け４の開口２０に嵌込まれている実施例が示
されている。しかしながら第１図から第３図までに示さ
れているように、軸受はブシュが設けられていない実施
例においても、確認できるよう々摩耗なしで３０００時
間の運転時間が得られる。第１図に全体として符号１４
で示された、本来の意味における力伝達範囲を見ればわ
かるように、粘性の低い搬送媒体における潤滑膜厚さは
相対運動を行なう別の範囲におけると同様に極めて薄い
ということが明らかでちる。このようにプラズマ窒化処
理に基づく高い焼入れの度合いによって、摩滅を全体と
して著しく僅かな値に保持することができるようになっ
た。

第１図に示された矢印１５は粘性の低い媒体の搬送方向
を示し、湾曲した矢印は駆動ピニオン５と伝動ピニオン
６の回転方向を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は外接形歯車ポンプの断面図、第２図は第１図の
■−■線に沿った断面図、第３図は第２図の左側半分を
拡大して示した図、第４図は第３図に相当する図を軸受
はブシュと共に示した図である。 １・・・ケーシング、２・・・シールカバー、δ゛−Ｉ
ＩＡ鎖カバー、生カバーメガネ状軸受け、５・・・駆動
ピニオン、６・・・伝動ピニオン、７・・・支軸、８・
・・駆動軸、９・・・キー、１ｏ・・−シールリング走
す面、１１・・・軸シールリング、１２・・・摺動面、
１３・・・セラミック層、１４・・・力伝達範囲、１５
・・・矢印、１６・・・窒化層、１９・・・軸受はブシ
ュ、２０・・・開口 １） （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシング（１）内で回転する少なくとも１つの押
   しのけ部材（５，６）と、押しのけ過程のだめの別の部
   材とを有する、粘性の低い搬送媒体のための液圧式ポン
   プであって、相対的に運動するこれら両部材の範囲に液
   体力学的な潤滑膜が形成されており、押しのけ部材（５
   ，６）が半径方向と軸方向の案内部材（４）内に案内さ
   れていてかつ駆動軸（８）を介して駆動可能であり、こ
   の駆動軸（８）ｓが軸シールリング（１１）によってシ
   ールされてケーシング（１）から外に出されている形式
   のものにおいて、少なくとも押しのけ部材（５、、６）
   の表面が支軸（７）とシールリング走行面（１０）と押
   しのけ過程に必要とされる部材と共にプラズマ窒化処理
   されており、軸方向の案内部材（４）がセラミックで。 被覆されていることを特徴とする、粘性の低い搬送媒体
   のための液圧式ポンプ。 ２、前記駆動軸（δ）の７−リング走行面（１０）にセ
   ラミックが被覆されている、特許請求の範囲第１項に記
   載の液圧式ポンプ。 δ、前記支軸（７）にセラミックが被覆されている、特
   許請求の範囲第１項又は第２項に記載の液圧式ポンプ。 手　前記半径方向の案内部材（４）に、積層材料から成
   る少なくとも１つの軸受はブシュ（１９）が嵌込まれて
   いる、特許請求の範囲第１項に記載の液圧式ポンプ。