JPS62276291A - 回転ベ−ン式ポンプ - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転ベーン式ポンプに係り、特に、無潤滑中で
の運転に好適な耐摩耗摺動組合せ材に関する。

〔従来の技術〕

従来の回転ベーン式ポンプは部材の摩耗やかじり防止の
ため油潤滑中で動作する機構がほとんどであり、このた
め、ポンプ外部からの給油機構が具備されていた。これ
らポンプ用耐摩耗材料は、例えば、特開和５８−９１１
４１号、特公昭５９−３０７６５号、特開昭６０−２１
８４４８号、特開昭６０−２２８７９４号公報などがあ
り、それぞれ特長を持った摩耗材である。しかし、これ
を無潤滑化すると給油系が不要、メンテ／スラリー化・
小型化が可能などの多くの利点が生れるが、このような
無潤滑化についてはまだ考慮されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では無潤滑下での耐摩耗性の点について考
慮がされておらず、無潤滑下では適用不可という問題が
あった。

本発明の目的は無潤滑下で適用可能な耐摩耗性の浸れた
ポンプ材料を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述した無潤滑という過酷な摩擦条件でも耐摩
耗性に優れた材料を開発すべく研究を重ねた結果得られ
たもので、第１図に示す回転ベーン式ポンプ用各部品材
料として、ケーシング１及びサイドブンート４は鉄系、
及び、ｌ’ｋｔ系材料系材−ン２は黒鉛材料、ロータ３
は粒状、又は、塊状の黒鉛、又は、炭素を含有するＣｕ
系材料とし、それらを組合せることにより本発明の目的
が達成できる。

具体的には、ケーシング１及びサイドプレート４用鉄系
材料は鋳鉄、又は、鉄系焼結材料が、Ａｔ系材料として
は表面をアルマイト処理したＡｌ―Ｓｉ合金が好適でア
シ、ケーシングｌ、及びロータ３と常時、接触するベー
ン２用黒鉛材としては黒鉛、あるいけ、Ｐｂ又は５ｂｔ
−含浸した黒鉛及びピッチ、タール、炭素繊維，セラミ
ツクス繊維で強化した黒鉛が好適であり、ロータ３用材
料として粒状、塊状、板状の黒鉛及びこれらを混合した
ものが分散されているＣｕ合金鋳物、又は、焼結材が好
適であり、これらの組合せにより、無潤滑化が達成でき
る。

〔作用〕

無潤滑化を達成するためには、摩擦するケーシングｌと
ベーン２．ベーン２とロータ３間の凝着によるかじりが
防止できる組合せであることが第一に必要であり、更に
は、できるだけ低い摩擦係数の組合せであることが必要
である。この観点に立ち、以下本発明の組合せの作用を
説明する。

まず、ケーシング１及びロータ３と常時組合されて摺動
するベーン材として黒鉛を用いたのは、無潤滑という過
酷な摩擦条件下で相手材との凝着を防止するためでおり
、黒鉛は優れた固体潤滑性をもつからである。すなわち
、他に固体潤滑剤として二硫化モリブデン（Ｍｏｓｔ　
）及び硫化鉄（Ｆ’ｅＳ）等があるが、Ｍｏ５ｔ　＆′
ｉグリースと混合し、摩擦部間に塗布し、常時、摩擦面
に供給しないと効果がないものである。又、ＦｅＳは鉄
系材料に浸硫窒化処理を行なった際に１最表面に２〜５
μｍ存在するものであるが、摩擦部間では初期馴み性を
与えるもので摩擦が進行すると消滅するものであって固
体潤滑剤として一長一短がある。しかし、黒鉛は自己潤
滑性があり、摩耗消滅しない限り潤滑効果をもち、油を
供給せずとも凝着によるかじり発生がなく相手材との耐
摩耗性に効果を発揮する。

次ニ、ケーシング及びロータ材について説明スる。摩擦
組合せの場合１．相手材との相性が良いことが必要でζ
ｂ０すなわち、それらを組合せたとき、摩擦係数が低く
、摩耗重量が少なく、かつ、耐かじり限界面圧が高い組
合せであることが必要である。ケーシング材、及び、ロ
ータ材ともベーン材である黒鉛と組合されるものであり
、黒鉛と相性が良いことが必要である。

まず、ケーシング材として鋳鉄及びアルマイト処理しｙ
ｔｈｔ−Ｓｉ合金を用いたのは鋳鉄はその中に黒鉛を析
出しており、ベーンの黒鉛とも相性がよく摩耗特性が優
れるためであシ、又、Ａｔ−Ｓｉ合金にアルマイト処理
したのはアルマイト処理することにより表面硬さが高く
なシ人１４０ｓとＳｉの混合膜が形成され耐摩耗性が優
れ、ベー／の黒鉛とも相性が良いためである。

次に、ロータとして黒鉛分散銅合金としたのは、Ｃｕは
熱伝導性が優れ摩擦熱の放出が良好で摩擦時の一耗低減
とかじり摩耗発生防止に効果があること、又、固体潤滑
性のある黒鉛が分散されており、ペー／の黒鉛と鋼合金
中に分散した黒鉛との相乗効果により、接触摩擦面間に
黒鉛膜を作り、相手材の直接接触を防止するため、かじ
り摩耗が皆無となり、無潤滑中でも十分適用でき耐摩耗
性向上により、効果が大きいためである。

〔実施例〕

第２図はロータ材として純Ａｔ、Ａｔ−１１％Ｓｉ合金
、黒鉛分散Ａｔ合金（黒鉛：２０ＶＯｔチ。

Ｓｉ　：　１２−５４．Ｎｉ　：λａｔｅ、Ｃｕ＊　Ｍ
ｎ＜１．０％、残Ａｔ）と純Ｃｕ、Ｃｕ−１０１Ｓｎ合
金、溶製及び焼結製黒鉛分散Ｃｕ合金（黒鉛＝２０％Ｖ
ｏＬ４ａ　Ｚ　ｎ　：　４　憾＊　Ｐ　ｂ：　６　％　
、Ｓ　”　’５憾、残ｃ　ｕ）　＃比較材として油潤滑
中で使用されている鉄系焼結材（Ｃ：０．３〜０．７１
　Ｃｕ：１〜２優）のへ徨類を用い、又、相手材（ベー
ン材）として黒鉛（市販材：ＨＣＢ−３０）を用いて耐
摩耗性及び摩擦係数を求めた結果である。この図から知
られるように、ロータ材をＡｔ、Ａｔ合金とした場合、
摩耗量が多く摩擦係数が選定組合せ中高い値を示し摩耗
特性が悪いことがわかる。

又、Ａｔマトリックス中に黒鉛が分散した賦香Ａ３の場
合は、黒鉛の影響によシ摩耗特性が改善されているが摩
耗量がＣｕ材に比べて多い。

次に、ロータ材ｔ”ｃｕ＊　ｃｕ−ｓｎ合金とした場合
、Ａｔ系に比べ摩耗特性が優れていることがわかる。更
に、Ｃｕマトリックスに黒鉛を分散し念黒鉛分散鋼合金
（賦香４６，４７）の組合せは選定組合せ中尉摩耗性が
特に優れておシ、著しく良くなっておシ、溶製及び焼結
製でも大差なく優れていることがわかる。次に１比較材
として油潤滑中で効果が得られ摩耗特性の良好な鉄系焼
結材を用いて乾式で行なった場合、摩耗量が多く、摩擦
係数も高いことがわかる。又、摩擦面はかじり摩擦面を
呈しており摩耗特性が非常に悪いことがわかった。

第３図はケーシング及びサイドプレート材としてｈｔ、
Ａｌ―Ｓｉ合金の素材及びそれに硬質アルマイトしたも
の、鋳鉄（ＦＣ２０）の素材及びＦｅ１２に浸硫窒化処
理したものの針穴種類を用い、ベーン材として曲げ強度
４　ｋｇ／ｍｍ”以上の市販黒鉛材を用いて耐摩耗性及
び摩擦係数を求めた結果である。

この図から知られるように、ケーシング及びサイドプレ
ート材にＡｔ、Ａｔ−Ｓｉ合金素材を用い黒鉛と組合せ
た場合、ＡｔよＣＡｔ−Ｓｉ合金が耐摩耗性に優れ、又
これらに硬質アルマイト処理した場合、いずれも料も摩
耗特性が向上し表面処理の効果が発揮されていることが
わかる。

次に、ケーシング及びサイドプレート材とじて鋳鉄を用
いた場合、選定組合せ中最も摩耗係数が優れており、耐
摩耗性も賦香屋４のＡｌ―Ｓｉ合金（アルマイト処理）
よりあるが、優れていることがわかる。尚、鋳鉄と同等
の黒鉛を含む鉄系焼結材でも同等の特性がある。冑、鋳
鉄に浸硫窒化したものを組合せると組合せ中最も摩耗特
性が悪く、黒鉛と浸硫窒化層の摩擦相性は悪いことがわ
かる。

次に、油潤滑中で適用された組合せ（賦香＆７）を用い
て乾式で試験した結果、耐摩耗性がわずかに劣るが金属
を含浸した黒鉛も適用可能な組合せであることがわかる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば潤滑油を導入する必要がないため油タン
ク並びに油供給配管が不、ｊ、、要であり、ポンプ吐出
空気と混合したオイルミントによる大気汚染並びにポン
プは独立電動式にＣきるのでポンプの常時回転によるエ
ンジンの馬力のロスがなくなる等の効果がある。又、今
回の発明の組合せにより実機ポンプを製作し、回転試験
を行なった結果、耐久時間：　２０００ｈ、全十分満足
し、信頼性を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回転ベーン式ポンプ機構の
断面図、第２図は各組合せの耐摩耗性及び摩擦係数を示
す図、第３図は各組合せ（ケーシング及びサイドプレー
ト材対ベーン材）の耐摩耗性及び摩擦係数を示す図であ
る。 １・・・ケーシング。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ケーシング、サイドプレート、ロータ及びべーンか
   らなる回転ベーン式ポンプにおいて、前記ケーシング及
   び前記サイドプレートが体積で２〜１０％の球状，板状
   又は塊状の黒鉛を含む鉄系材料か、表面にアルマイト処
   理されたＡｌ及びＡｌ―Ｓｉ合金であり、べーンが黒鉛
   であり、ロータが体積で２〜２０％の球状，板状又は塊
   状の黒鉛を含む銅系材料で構成されることを特徴とする
   回転ベーン式ポンプ。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、前記ケーシング及
   び前記サイドプレート用鉄系材料は体積で２〜１０％の
   黒鉛が分散された鋳鉄又は焼結材料であることを特徴と
   する回転ベーン式ポンプ。
3. ３．特許請求の範囲第２項において、前記鋳鉄は普通鋳
   鉄（ＦＣ２０）であることを特徴とする回転ベーン式ポ
   ンプ。
4. ４．特許請求の範囲第１項において、前記ケーシング及
   び前記サイドプレート用Ａｌ―Ｓｉ合金はＳｉ：４〜１
   ７％，Ｆｅ：０．２５〜５％，Ｃｕ：：０．２５〜５％
   ，Ｍｇ：０．２〜５％，残Ａｌからなり、表面が硬質ア
   ルマイト処理されたものであることを特徴とする回転べ
   ーン式ポンプ。
5. ５．特許請求の範囲第１項において、前記ベーン用の黒
   鉛は、曲げ強度：４ｋｇ／ｍｍ＾２以上の黒鉛又はＰｂ
   及びＳｂ含浸黒鉛又はピッチ，タール，炭素繊維，セラ
   ミツクス繊維で強化された黒鉛であることを特徴とする
   回転ベーン式ポンプ。
6. ６．特許請求の範囲第１項において、前記ロータ用の銅
   系材料は体積で２〜１０％の黒鉛が分散された鋳造材又
   は焼結材であることを特徴とする回転ベーン式ポンプ。
7. ７．特許請求の範囲第６項において、前記ロータ用材料
   はＺｎ：４％，Ｐｂ：６％，Ｓｕ：５％，残部Ｃｕから
   なり、体積で２〜２０％の遊離黒鉛が分散された黒鉛分
   散型銅合金であることを特徴とする回転ベーン式ポンプ
   。