JPS61132789A - 樹脂圧送用ポンプ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種樹脂の圧送用ポンプとして、樹脂流体が
ポンプにおける枢要部品間の微少隙間に侵入固化して、
ポンプ運転を不能とするトラブルを解消し、これによっ
てギヤロータタイプの圧送ポンプの使用を可能としたも
のに関する。

（従来の技術） 一般樹脂の圧送用ポンプとして、ギヤポンプを用いるこ
とは既知である。この環ギヤポンプは第３図以下第７図
に例示するような構造が一般的なものである。即ち第３
．４図に示すように、吸入口１および吐出口２を対応位
置に開設したポンプハウジング３内に、一対のギヤロー
タ４．５がそれぞれロータ軸６．７を介して可回動に噛
合させて成るものであり、第４図において８は必要に応
じて設ける冷却チューブを示している。またかかるポン
プの駆動構造としては、第５．６図に例示するように゛
、上位のギヤロータ４側を駆動側とし、該ギヤロータ４
のロータ軸６をハウジング３外の駆動軸２２に連結し、
駆動軸２２のギヤ９と原動機側を適宜連動させることに
より、両ギヤロータ４．５が相反方向に回転して、ポン
プ運動を行なうことになる。かかるギヤポンプは、歯数
が多いため、脈動が小さく自吸能力に優れる特長があり
、低粘度液の高圧搬送を主用途として用いられる。また
第７図に示すように、ギヤロータ４．５における軸方間
の側面１１と、これに対面するハウジング３の内部に向
う側面１２との間、ハウジング３を貫通するロータ軸６
．７の外周面と、ハウジング３のこれに対応する軸受孔
の内面との間には、それぞれ微少なりリアランスδ、δ
が介在され、シール構造としてリップシール２３が図示
のように介設されるのであり、このシール構造としては
、図示の他、リップシール２３を前後２段に列設する二
重シール方式、またリップシールの代りに○リングシー
ルを用いる方式、更には精密に仕上げた回転環および固
定環を摺動させ、バネ圧および液圧で抑圧シールするメ
カニカル方式等が存在することも周知の通りである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような基本構造を持つギヤポンプにおいては、そ
のポンプ効率向上のため、歯車精度の向上、ハウジング
とギヤロータ間における先に述べたクリアランスの減少
、貫通ロータ軸のシール構造等について、各種の改良が
施され、食品、油脂、樹脂その他に汎用できるように開
発されているのであり、溶融または液状樹脂の圧送用ポ
ンプとしても、ギヤポンプはコンパクトで構造簡単、低
コスト、性能良好で容量的にも広範囲が可能である点か
ら、例えばナイロンモノフィラメント、化繊紡糸用、熱
可塑性樹脂押出機用定量吐出ポンプに広く用いられてい
ることも既知である。しかしながら樹脂のような高分子
材料による流体に対しては、次のような点において機能
的な問題が存在する。即ちその流体が通常の熱可塑性溶
融樹脂において見られるように、静置状態では分散粒子
が網状につながるが、応力が掛るとその網状構造がこわ
れるようなチキソトロピー性があり、熱硬化性のない流
体であれば、特に基本的な問題はなく、使用目的によっ
て適当な条件を整えれば、従来のギヤポンプで充分に機
能するが、その流体が静置状態ではばらばらに存在する
が、応力が掛ると分散粒子が網状につながるようなグイ
ラタンシー性の強いもの、または熱硬化性樹脂の場合（
ある−（１）はその両方の性質を持つもの）では、ギヤ
ポンプ内における先に第７図で例示したようなりリアラ
ンスδ、即ち各部品間の微少な隙間に侵入した流体が硬
化乃至固化して、ポンプの運動部分をロックしてしまい
、運転が不可能となるトラブルが生じるのである。従来
技術では、かかる特殊な流体乃至樹脂に対処するものと
して、止むなく、ポンプ各部品間のクリアランスを太き
（して、とに角。

使用可能な状態として用いているのであるが、これでは
ポンプ能力の低下、吐出量変動を生じ易く、また流体の
滞留、劣化が不可避であるため、その連続運転時間に著
しい制約や限度を生じる。

例えば電気通信分野では、銅を主とするメタルワイヤの
代りに、光フアイバ化が急速に進展しているのであるが
、かかる光ファイバを被覆する材料としては、周知のよ
うに熱硬化性シリコン樹脂や紫外線硬化型樹脂等の被覆
材料を用いるが、かかる樹脂材料の被覆圧送用として、
従来のギヤポンプ（若干の改良型式を含む）を使用した
場合、ポンプ内での該樹脂の硬化、固化が発生し、可動
部分をロックして使用不可能となり、クリアランスを大
きくしても、短時間しか連続運転ができないとともに、
吐出量や吐出精度の変動や劣化を生じるのである。特に
樹脂流体の場合には、高分子溶液や溶融体が回転時の法
線応力によって軸の中心側へ移動する処の所謂ワイセン
ベルグ効果のため、例えば第７図に示したものについて
述べれば、ギヤロータ４の側面１１における外周部から
内周部、更には内周部からロータ軸６の軸受部に流動す
る作用が生じ、ここに示したクリアランスδ、δを閉塞
し、かつ硬化乃至固化するおそれが一層大となるのであ
り、樹脂（同効流体）の圧送ポンプとして緊急の解決を
要する問題点である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記のような樹脂圧送ポンプとしてギヤポン
プが現状のままでは使用困難である問題点を解決するた
めになされたものであって、本発明では樹脂流体がギヤ
ポンプ内で硬化、固化する現象の発生、推移を究明した
結果、これら現象が回転するギヤロータと、これと対面
するポンプハウジングとの間に多発すること、特に先に
第７図で説示した従来構造において、ギヤロータ４．５
とそのロータ軸６．７およびポンプハウジング３間に形
成される微少なりリアランスδに侵入した樹脂流体が、
そのグイラタンシー性により、ギヤロータ４．５の回転
による高剪断下で、高粘度化、固化する（特に紫外線硬
化型樹脂の場合において顕著である）こと、同じくクリ
アランスδ内に侵入した樹脂流体が、前記高剪断を受け
て発熱し、局部過熱により硬化、固化する（特に熱硬化
性樹脂の場合において顕著である）こと、更には上記２
つの現象の複合相乗作用による急激な硬化、固″化が生
じること、また先に説示した高分子溶液、溶融体に見ら
れるワイセンベルグ効果のため、樹脂流体がギヤロータ
４．５の側面１１の外周部から内周部およびハウジング
３側の軸受部への移送作用により、ポンプ内圧力による
侵入に追加されて、樹脂流体がクリアランスδ内に侵入
することを促進助長することが確認され、これらの諸原
因をなくすことにより、従来の問題点を解決し、ギヤポ
ンプによる樹脂圧送を可能としたもので、このため本発
明では、まず第１にギヤロータ側面とハウジング側面と
の間の隙間（クリアランス）を完全接触シールによって
遮断することにより、樹脂流体がギヤロータ側面および
ロータ軸受部に侵入することを防止したものであり、具
体的には、吸入口および吐出口を有するポンプハウジン
グ内に一対のギヤロータをそれぞれ軸を介して可回動に
噛合させて成るポンプにおいて、対面するギヤロータ側
面とハウジング側面間に形成されるクリアランスにおけ
るロータ軸より遠い位置で、ハウジング側に設けられか
つロータ軸と同心の環状シールをロータ側面に圧接させ
てクリアランスを部分遮断したことにある。

また、本発明では前述に加えて、万一流体が侵入した場
合でも、高剪断や熱の発生がないようにして、これをポ
ンプ外部へ、かつ軸支部隙間に侵入させることなく排出
するものであって、具体的には、吸入口および吐出口を
有するポンプハウジング内に一対のギヤロータをそれぞ
れ軸を介して可回動に噛合させて成るポンプにおいて、
対面するギヤロータ側面とハウジング側面間に形成され
るクリアランスにおけるロータ軸より遠い位置で、ハウ
ジング側に設けられかつロータ軸と同心の環状シールを
ロータ側面に圧接させてクリアランスを部分遮断し、ロ
ータ軸外周をめぐるハウジング側面には侵入樹脂排出用
の液溜をハウジング外に開口する逃し孔とともに開設し
たことにある。

（作　用） 本発明の第１の技術的手段によれば、第１図および第２
図に示すように、ポンプハウジング３の側面１２と、こ
れと対面するギヤロータ４　（図面では上位のギヤロー
タのみ示す）の側面１１との間に、微少なりリアランス
δを形成するとともに、このクリアランスδにおいて、
ロータ軸６より遠い位置で、ポンプハウジング３の側面
１２側に、ロータ軸６と同心の環状シール１３を嵌め込
み状に設け、この環状シール１３をギヤロータ４の側面
１１に圧接させることにより、クリアランスδはこのシ
ール部分において環状に部分遮断されることになる。

従ってポンプハウジング３およびギヤケース１０によっ
て囲まれるポンプ室内から、ギヤロータ４の歯部４ａ側
を経てクリアランスδおよびロータ軸６のハウジング軸
受部側に侵入しようとする樹脂は、このギヤロータ４の
側面１１の°全周に亘って環状に圧接する環状シール１
３により、完全に物理的に阻止されることになる。更に
本発明の第２の技術的手段によれば、前述に加えて、前
記ギヤロータ４を支持するロータ軸６のハウジング軸受
部分において、ポンプハウジング３の側面１２における
軸回り位置に、クリアランスδに向って開口する液溜ｌ
４を間じく環状に欠設し、この液溜１４にはその底部に
例えば円周上均分位置に複数の、かつポンプハウジング
３の外界に向う反対の側面１５に開口する逃し孔１６を
開設連通させることによって、前記環状シール１３より
万一樹脂が漏れて侵入しても、クリアランスδに向って
広く開口した液溜１４内に導かれ、次いで各逃し孔１６
を通ってポンプハウジング３外に速やかに排出されるこ
とになる。このさい前記液溜１４に可及的近い位置で、
ポンプハウジング３のロータ軸６に接する軸受孔内面に
、図示のようにＯリング１７等による軸シール構造を設
け、樹脂が軸受部における微少なりリアランスに侵入し
ないように軸封することにより、樹脂流体がクリアラン
スδおよびロータ軸受部内に侵入して、ここで硬化乃至
固化するトラブルは確実に解消でき、先に述べたような
特性を持つ各種樹脂流体がポンプ室を構成する各部品間
の微少な隙間内に侵入することによって生じるポンプ可
動部のロック等の事故をなくし、ギヤポンプをかかる樹
脂圧送ポンプとして、完全に実用化することが可能とな
るのである。

（実施例） 本発明の具体的な実施例を、第１図および第２図につい
て説示する。本発明は、先に第３．４図、更には第５．
６図に例示した従来の各種ギヤポンプとその基本構造は
全く同様で差支えないため、第１．２図においてはその
要部構造のみを示し、また両図では一対のギヤロータ４
．５の内、ギヤロータ４側のみを示しているが、ギヤロ
ータ５側にも同様の構造を施すことはいうまでもなく、
即ちポンプハウジング３．３ギヤケース１０によって囲
まれるポンプ室内に、一対のギヤロータ４．５をそれぞ
れロータ軸６．７を介して可回動に噛合させる型式のも
のにおいて、ギヤロータ４．５の各側面１１と、これと
対面するポンプハウジング３．３の各側面１２との間に
形成される微少なりリアランスδにおいて、ギヤロータ
４．５にお番チる歯部根元の外周位置の側面１１に、こ
れと対応位置においてポンプハウジング３の側面１２に
設けた環状溝孔１８に嵌支させた環状シール１３を圧接
させるのであり、環状溝孔１８および環状シール１３は
ロータ軸６．７と同心の環状である。環状シール１３を
側面１１に隙間なく圧接させる押圧構造として、第１図
に示した実施例では、環状溝孔１８の円周４箇所のよう
に、均分位置において複数のコイルバネ１９を前後の当
板２０．２０を介して装入し、一方の当板２０を環状シ
ール１３に弾接させ、他方の当板２０にはハウジング３
の側面１５側から螺挿した各当り調節ビス２１を当てる
ことにより、その押圧力を自在に調節できるようにして
いる。また第２図に示す実施例のようにコイルバネ１９
として、環状溝孔１８の全周に亘る１箇のコイルバネを
用いるようにしてもよい。

またロータ軸６．７を支持するポンプハウジング３にお
ける軸受部につづく側面１２に設ける液溜１４は軸外周
をめぐる同じく環状の切欠であり、クリアランスδより
も広く大きな切欠とされ、この環状にめぐる液溜１４の
底部には、円周４箇所のように複数の逃し孔１６を均分
位置に、ロータ軸６．７と平行する軸方向に穿設し、逃
し孔１６の一端はポンプハウジング３の外界に面する側
面１５側に開口するのである。これによってクリアラン
スδは環状シール１３の側面１１への圧接によって、完
全にポンプ室内側と遮断され、該シール１３からロータ
軸６゜７の軸受部側に至るクリアランスδ内に樹脂流体
が侵入することを阻止する。また万一樹脂流体が侵入し
ても、これはクリアランスδに比べ面積の広い液溜１４
内に良好に導かれ、逃し孔１６からハウジング３外に確
実に排出され、樹脂流体がクリアランスδ並びにハウジ
ング軸受部側に侵入、滞留して、硬化乃至固化すること
をなくし、ポンプ可動部分のロック等は解消され、円滑
かつ効率的な連続運転が支障なく得られることになる。

このさい環状シール１３の材料としては、カーボン成形
体、テフロン材等、低摩擦係数、低摩耗性、対樹脂腐食
性および自己潤滑性を有するもの、更には使用樹脂によ
っては、必要な耐熱性を有する材料を使用し、当り調節
ビス２１によって常に適正な押圧力を与え、緊密な接触
封塞が保持できるのである。

（発明の効果） 本発明によれば、回転のため必要とされるクリアランス
δ　（ギヤロータ４．５とポンプハウジング３の側面お
よびロータ軸受部）での、流体硬化乃至固化によるポン
プ可動部分のロック現ｉをなくすことにより、樹脂流体
の圧送用ポンプとしてギヤポンプの完全な使用が可能と
なるのであり、現行ではクリアランスを必要以上に大き
くして使用可能とし、このため生じるギヤポンプ能力の
低下や吐出量変動を防止し、効率的かつ精度の高い運転
稼動を可能とし、更に樹脂流体の滞留や劣化も生じない
ので、連続運転時間にも全く制約や限度を受けないので
あり、コンパクトで構造簡単、低コストで性能も良好で
あり、容量的にも広範囲が可能といったギヤポンプの特
長を生かし、かつこれを従来使用困難とされていた各種
樹脂や同効流体の圧送用ポンプとして欠陥なく用いられ
るようにした点において優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部構造を示す縦断部分正面図
、第２図は同環状シール押圧構造例の縦断側面図、第３
図は一般的ギヤポンプの構造断面図、第４図は同一部切
欠斜面図、第５図は紡糸用ギヤポンプ１例の側面図、第
６図は同縦断正面図、第７図はギヤポンプのクリアラン
スおよび軸受部シール構造例の説明断面図である。 １・・−吸入口、２・−吐出口、３・−ポンプハウジン
グ、４．５−・ギヤロータ、６．７−　ロータ軸、１０
−ギヤケース、１１−ギヤロータ側面、１２−・−ボン
ジノ１ウジング側面、１３・−環状シール、１４−・・
−液溜、１６・−・・逃し孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入口および吐出口を有するポンプハウジング内に
   一対のギヤロータをそれぞれ軸を介して可回動に噛合さ
   せて成るポンプにおいて、対面するギヤロータ側面とハ
   ウジング側面間に形成されるクリアランスにおけるロー
   タ軸より遠い位置で、ハウジング側に設けられかつロー
   タ軸と同心の環状シールをロータ側面に圧接させてクリ
   アランスを部分遮断したことを特徴とする樹脂圧送用ポ
   ンプ。 ２、吸入口および吐出口を有するポンプハウジング内に
   一対のギヤロータをそれぞれ軸を介して可回動に噛合さ
   せて成るポンプにおいて、対面するギヤロータ側面とハ
   ウジング側面間に形成されるクリアランスにおけるロー
   タ軸より遠い位置で、ハウジング側に設けられかつロー
   タ軸と同心の環状シールをロータ側面に圧接させてクリ
   アランスを部分遮断し、ロータ軸外周をめぐるハウジン
   グ側面には侵入樹脂排出用の液溜をハウジング外に開口
   する逃し孔とともに開設したことを特徴とする樹脂圧送
   用ポンプ。