JPS6019977A - 外接式ギヤポンプの改良 - 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、ケーシングの内部室内で一対の歯車が外接し
て噛合回転する形式のギヤポンプの改良に関するもので
ある。

この種の外接式ギヤポンプは、一般に、歯車の両側面が
ケーシング壁々し１し固定された側板等で押さえられて
いて、歯車の回転に伴って歯の谷とケーシングの内壁と
の隙間に閉じ込められた液体がポンプの吐出しく１１１
に送り出されて加圧される構造になってしする。し力・
して、この種のギヤポンプにあっては、エイｌ「上の点
から普通インボリュート歯形の平歯車が用いられ、歯車
の噛合率は１より大きしＡ力１ら、必らず２組の歯が噛
合してｕする期間力ヨあり、従って、吐出し側の液体の
一部が両歯の隙間に閉じ込められ、再び吸込側に戻され
る。

この閉じ込められた液体は歯車の回転に伴う閉じ込み容
積の変化により圧縮・膨張を行うため大きな圧力変化が
起こる。すなわち、歯と歯の噛合の始めに閉じ込められ
た液体の圧力は上昇し、軸荷重、軸受荷重、軸動力の増
大や吐出し量の減少等の原因となり、噛合の終段では圧
力が低下し、キャビテーションの発生の原因ともなる。

加えて、歯と歯の間にはさまれた液体の圧力は吸込側か
ら吐出し側へほぼ直線的に上昇するので、歯車の周辺に
働ら〈横方向の推力により、歯車軸は吐出し側から吸込
側に向って押圧され、軸荷重ないし軸受荷重を増大させ
ると・とになり、この力は吐出し力が高く々ればなるほ
ど大きくなる。

紙上の如き有害な要因の発生々いし不都合を避けるため
、従来は、歯車側面のケーシング壁や側板等（で逃げ溝
を吐出し側と吸込側へ向けて設けるとか、はすは歯車や
特殊な歯車を用いるとか、軸や軸受等の耐荷重部品を大
きくかつ堅固に構成するとかによって対策を講じてきた
。しかし乍ら、これらの対策は、いずれも、工作上手数
がかかると共に、構造が複雑となったり大型化したりす
るといった欠点があるばかりでなく、軸動力の減少やポ
ンプ性能それ自体の向上等の点で必ずしも満足し得なか
ったものである。

のみならず、この種のギヤポンプにあっては、歯車軸そ
の他の主要構成部品が金属製であるため、製造コストが
嵩むばかりでなく、酸性の強い液体その他金属に対し腐
蝕性を有する液体の吸い上げや圧送に適しないとし）う
欠点を有していた。

本発明は、紙上の如き欠点ないし不都合な点を解消する
と共に、性能の優秀々外接式ギヤポンプを廉価に提供し
得るようにしたものである。

以下、本発明につきその実施の一例を示した添付図面を
参照して詳細に説明する。

第１図及び第２図において、１は外接式スパーギヤポン
プのケーシングであり、端壁ＩＡと周壁ＩＢとが一体に
形成され、その解放側ＩＣには軸受体２がボルトで連結
されており、断面大略８の字状なる該ケーシングの内部
室３内には、駆動軸４側の歯車５と従動軸６側の歯車７
とが外接して噛合した状態に配置され、駆動軸４は軸受
体２に貫通され、シールされた状態でベアリング８に支
承されている。しかして、トの駆動軸４は、軸受体２か
ら外方に突出する軸端部に連結される電動機（図示して
ない）で回転駆動され、駆動軸４によって歯車５．７が
回転駆動されると、ケーシング−の吸込口９から内部室
３内に導入された液体は内部室３の壁面、す々わち周壁
ＩＢの内壁面と歯の谷とによって形成される空間に閉じ
込められ、加圧されて吐出し口１０から送出される。

図示の例にあっては、前記した一対の歯車５．７の両側
面とこれら側面とそれぞれ対向する内部室３の端壁面１
１Ａ、１１１３との間の水部分３Ａ、３Ｂに、それら水
部分の断面形状・寸法に適合した形状・寸法を有する軸
受板を兼ねる摺動弁板１２が各４枚づつ若干のすきまを
残した態様でそれぞれ装填されており、これら摺動弁板
は、貫通孔１２′、１２′をそれぞれ有し、これらの貫
通孔に歯車５の駆動軸４及び歯車７の従動軸６の両軸を
挿通することによってその軸方向に若干摺動し得るよう
にそれぞれ支承されている。

前記摺動弁板１２及び歯車軸４．６ないし歯車５．７は
後述するように、内部室３内の液圧、殊に吐出し側の吐
出し圧力を不断に受けるものであり、またケーシングは
一種の圧力容器であるから、流体荷重及びこれに伴う機
械的荷重に十分耐え得る機械的強度を有することが必要
であり、また、各種の化学的性質をもつ液体の取扱いを
可能ならしめるためには、耐薬品性にも富むものである
ことが要求される。

これらの要請を考慮に入れて種々実験を試みたところ、
ケーシングｊ１軸受体２、歯車５．７及び摺動弁板】２
は、軽くて、強じん性、耐摩耗性、耐薬品性に富むほか
、摺動特性、圧縮特性及び耐熱性等をも具備している合
成樹脂、殊に弗素樹脂、例えばテトラフルオロエチレン
（Ｃ！２Ｆ４　）とエチレン（Ｃ２Ｈ４）の共重合体に
炭素繊維を適量（例えば、１５〜２５％）混合したもの
で製出すると極めて良好な結果が得られることが判明し
た。また、歯車軸４．６については、硬くて、耐摩耗性
、摺動特注、耐薬品性、耐熱性等の点で優れているセラ
ミックス、例えば９９係前後のアルミナを含何する緻密
質のセラミックスで製出すると極めて優秀な結果が得ら
れることが判明しに０上述の如く構成された本発明にお
いて、駆動軸４によって歯車５．７が回転、駆動され、
液体が吸込口９から内部室３内に吸い込ｉｆ＼吸込側か
ら吐出し側に送り出される段階になると、加圧された液
体は両歯車５．７の側面とこれに隣接する摺動弁板１２
との間の僅かなすきまを通って室部外３Ａ、３Ｂ内に流
入すると共に、該歯車側面とこれに隣接する摺動弁板１
２との間、各摺動弁板１２間、各摺動弁板１２と各軸４
．６との間、端壁面１１Ａ、ＩＩＢとこれに隣接する摺
動弁板１２との間及び各摺動弁板］２と周壁ＩＢの内壁
面との間等のすきまに浸入し、そこに液膜を形成するの
で、該隣接摺動弁板１２は他の摺動弁板１２及びそれら
゛の液膜によって両歯車５．７の側面に弾性的に当接さ
れる。

次いで歯と歯の間にはさまれた液体が圧縮され、その圧
力が高められてくると、そこで加圧された液体の一部は
歯車側面の摺動弁板１２及び液膜に抗して吸込側と吐出
し側とに連通才る室部外３Ａ、３Ｂ内に強制流入Ｉ−で
逃げこむこととなるので、犬き々圧力変化の発生が防止
され、従って、軸荷重、軸受荷重、軸動力等の増大やキ
ャビテーションの発生を防ぐことができる。首た、歯車
の連続回転によって吐出し圧力が高まってきた場合には
、吐出し側の圧力液体は歯車５．７に隣接する摺動弁板
１２の吐出し側の部分、すなわち、第２図において右半
分の部分にまず作用し、この部分を液膜に抗して内方、
すなわち端壁面１１Ａ、ＩＩＢの方向に押圧してこれを
押し開いて室部外３Ａ、３Ｂ内に強制流入し、次いで、
その吸込側の部分に作用し、その全体を内方に摺動変位
させて該室部外からこれに連通ずる内部室３の吸込側に
流入するので、吸込側の圧力の相対的な、急速低下はこ
の吐出し圧力の作用によって防止され、吐出し側と吸込
側との間１ておける有害な圧力差の発生が防止される。

従って、これにより、歯車の周辺に働ら〈吐出し側から
吸込側１への横方向推力は友いに軽減されるので、吐出
し圧力が高くなってもそれ１て比例して軸荷重ないし軸
受荷重が増大するようなことはなくなる。

摺動弁板１２は、図示の例では掌部分３八、３Ｂ内に各
４枚づつ配設されているが、その数はギヤポンプの大小
その他の条件によって適宜決定されるものであり、また
一方の室部外３Ａ内にのみ所要の数の摺動弁板１２を配
設し、他方の室部外３Ｂ内には単一の部厚い側板等を配
置固定したものでもほぼ上述の如き作用効果を奏し得る
ものである。しかして、ケーシング１及び摺動弁板１２
が炭素繊維を適計混合した弗素樹脂で製出される一方、
歯車軸４．６がセラミックスで製出されている場合には
、前記した如きこれら素材の有する特性、殊にその優れ
た摺動特性により摺動弁板１２は圧力変化に対［、て軽
快かつ有効に作動し得る良好な応答性を有する圧力調整
弁として機能し得るから、上述の如き作用効果は一層高
められることに々す、また、歯車５．７も炭素繊維入り
の弗素樹脂で製出されているものにあっては、歯車５．
７が軸推力を受けて軸方向に移動し、一群の摺動弁板］
２が端壁面１１Ａ又はＩＩＢに押圧された場合、該摺動
弁板１２はその弾性により歯車５．７を軸推力に抗して
押し戻すように作用する。この場合、歯車５．７と摺動
弁板１２どはいずれも良好な摺動特性を有していること
に加えて、該歯車側面と隣接摺動弁板との接触面に存在
する液膜が潤滑液として作用するので、両者間の接触摩
擦は極めて小さい。従って、両者の接触による発熱量は
極めて少なく、歯車５．７の高速回転が妨げられること
もない。

加えて、軸受体２をもケーシング１と同様の素材で製出
する一方、シールリング部材１３、バッキング板１４等
を耐久性、耐薬品性等に富む弗素樹脂の如き合成樹脂で
製出した場合には、液体が触れる部分に金属が全く使用
されていない、プラスチックギャポンプと称し得べきギ
ヤポンプが作られることになり、油その他粘性の比較的
高い液体、酸陛の強い液体低温又は高温液体その他各種
の液体の吸い」二げ、圧送等に汎用し得るギヤポンプの
提供が可能となるものである。

なお、歯車５．６の片側面とこれに対向する室部分３Ａ
又は３Ｂの端壁面１１　Ａ又はｔｉ　Ｂとこの両面間に
装填される複数の摺動弁板１２との間に残されるべきク
リアランスの合計数値は、ポンプの大きさないし室部分
３Ａ１３Ｂの容積の大小、摺動弁板１２の厚みないし数
等によって異なってくるが、実験によれば、歯車側面と
端壁面間の距離が８ｍｍの場合、すきまの合計は０．１
〜０．５　ｍ　ｍ程度が適当なことが判明している。

図中、１５は呼び液タンクＣ図示してない）に連結され
る呼び液吸込口である。

かようにして、本発明によれば、冒頭に述べた如き欠点
ないし不都合が解消されるばかりでなく、高い吐出し圧
力を維持して運転することのできる高効率で汎用性のあ
る外接式ギヤポンプを廉価に提供することができるもの
であって、その実益は誠に多大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るギヤポンプの縦断側面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第３図は軸受部材を
兼ねる摺動弁板の端面図である。 図面において、１はケーシング、３は内部室、３Ａ及び
３Ｂは室部分、４は駆動軸、５は駆動歯車、６は従動軸
、７は従動歯車、１１人及びＩＩＢは内部室の端壁面、
１２は軸受部材を兼ねる摺動弁板である。 特許出、願人　茂　呂　和　夫 代理人弁理士　橋　本　公　男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （，１）　ケーシングの内部室内で一対の歯車が外接し
   て噛合回転する形式のギヤポンプにおいて、該一対の歯
   車の少なくとも片側面とこれに対向する該内部室の端壁
   面との間の室部分に、その室部分の断面形状・寸法に適
   合した形状・寸法を有する複数の軸受部材を兼ねる摺動
   弁板を若干のすきまを残した態様で装填すると共に、こ
   れら摺動弁板の貫通孔に歯車の駆動軸及び従動軸の両軸
   をそれぞれ挿通し、前記ケーシング、前記一対の歯車及
   び前記摺動弁板を適量の炭素繊維を混合した合成樹脂材
   でそれぞれ製出したことを特徴とするギヤポンプ。 （２）　合成樹脂が弗素樹脂であることを特徴とする特
   許請求の範囲＄１項に記載のギヤポンプ。 （３）歯車の駆動軸及び従動軸の両軸をそれぞれセラミ
   ックスで製出したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載のギヤポンプ。 （４）セラミックスが９９％前後のアルミナを含有する
   緻密質のものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項に記載のギヤポンプ。 （５）弗素樹脂がテトラフルオロエチレンとエチレンの
   共重合体であゆ、１５〜２５係の炭素繊維を含有するも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   のギャボン