JPS63147979A - ベ−ンポンプ - 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〉 本発明はベーンポンプ、更に詳しくはカムリングとロー
ターにセラミック、ベーンにセラミックあるいは樹脂を
用いたベーンポンプに関し、耐スラリー摩耗性に１賢れ
ると共に、ベーンの摩耗やチッピングを少な（し、性能
を長時間維持てきるベーンポンプに関するものである。

〈従来の技術とその問題点〉 従来、ベーンポンプは金属部材により構成されていたが
、耐摩耗性改善の為にセラミックを素材とする考えが開
発され、例えば特開昭５８−４１２８７号公報、特開昭
５９−１８８２９１号公報あるいは特開昭５９−２０６
［ｉ９１号公ｉにカムリング、ローター及ヒベーンをセ
ラミック製とするベーンポンプが示されており、又特開
昭６０−６０９２号公報には圧縮室構成部材をセラミッ
ク製としたベーン式圧縮機が示されている。

そしてこれらに於いてベーンをロークー溝から押し出し
、カムリング内壁に押し付ける方法としては、高速回転
における遠心力で押し付ける方法、あるいは吐出側の高
圧液体、あるいは気体をベーンのカムリング内壁と接触
する側とは反対側の面に導き、その圧力によって押し出
し押し付ける方法が採られている。

しかるに高粘度液（粘度５００ｃｐ以上）の移送にベー
ンポンプを使用する場合、前記方法でベーンをカムリン
グ内壁に押し付ける方法は押し付ける力が弱く、不充分
であり、高い輸送効率を得ることは難かしい。従って高
粘度スラリー移送用には、一般に第４図に示す様にロー
ター（１５）の両サイドに設けた円筒状溝内にシリンダ
ー（１７ａ）、及び（１７ｂ）を設け、このシリンダー
によってベーン（１６）をカムリング内壁に押し出し、
押し付ける方法を採っている。

しかしこの方式をセラミックおよび樹脂製ベーンに採用
すると、シリンダーとベーンの間の接触面積が小さいた
め、面圧が高くなり、ベーンとシリンダーの摩耗が太き
（、特に揚液が高粘度スラリーの場合にベーン側の摩耗
が大きくなるということが判った。

〈発明が解決しようとする問題点〉 そこで本発明は、スラリー摩耗の小さいセラミックでカ
ムリング内壁部およびローターを構成すると共に、ベー
ンを押し出し、カムリング内壁面に押し出す構造を工夫
し、ベーン摩耗が少なく、かつスラリー溶液の移送によ
って長時間性能劣化のないベーンポンプを提供すること
を目的とするものである。

く問題点を解決する為の手段〉 本発明者等はすでに特願昭６１−５３３１１号によって
、ル値（圧力×速度）が高く、スラリーを含有する溶液
の移送用として、対スラリー摩耗に優れるセラミック素
材であるアルミナに炭化チタンを５重量％以上５０重量
％以下の範囲で添加したセラミックによりカムリングと
ローターを構成し、更にベーンをアルミナ、アルミナに
炭化チタンを５重量％以上５０重量％以下の範囲で添加
したセラミック。

炭化珪素、窒化珪素、ポリイミド系樹脂に固体潤滑剤を
混合した成形体のいずれかにより構成したベーンポンプ
を提案した。

しかるにこの発明のベーンポンプをシングルベーンポン
プに比較して特に高速回転で高粘度液に対し輸送効率の
高いベーン数３枚以上のマルチベーンポンプに適用した
場合、第４図に示す様なシリンダー２個を使用する従来
のベーン押し出し方式ではシリンダーとベーンの接触部
で、ベーンの摩耗が著しく、性能劣化が激しい、又ベー
ンとシリンダーの接触位置が変わることによって、ベー
ンがセラミックの場合、チッピングし易いという問題を
生じた。本発明はロークー及びシリンダ一部の構造を改
良することにより、上記問題を解決しようとするもので
あり、その要旨は少なくとも内壁部がセラミックである
略円筒状のカムリング内に、セラミック製ローターが回
転自在に装着され、同ローターに設けられたベーン溝に
ベーンが出入自在に嵌挿された如きベーンポンプに於い
て、前記ローター内部に空洞を設け、同空洞内に、前記
ベーンの前記カムリングと摺動する面とは反対側摺動面
に対し、略全面に亘って摺動し、前記ベーンを前記カム
リング内壁面に押し付けるための円筒あるいは円柱状の
シリンダーを収納せしめたことを特徴とするベーンポン
プ、及びこの構造のベーンポンプにおいて、カムリング
のセラミックス部及びローターをアルミナに炭化チタン
を５〜５０重量％の範囲で添加したセラミックスにより
構成し、一方ペーンをアルミナ、アルミナに炭化チタン
を５〜５０重量％の範囲で添加したセラミック、炭化珪
素、窒化珪素、ポリイミド系樹脂に固体潤滑剤を混合し
た成形体で構成したことを特徴とするベーンポンプであ
る。

〈実施例及び作用〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は共に本発明の実施例を示ず縦ｍ１面
図、第３図は横断面図を示す。又第４図は公知例の縦断
面図を示す。

第１図〜第４図に於いて、（１）は金属製のポンプハウ
ジング、（２）及び（３）はサイドプレー１・であり、
このハウジングの内壁部にセラミック製のカムリング（
１２）がセットされている。カムリングの内側曲面ば本
発明のマルチベーンポンプの場合、真円の円筒で良い。

セラミック製のローターは第１図の場合（１５ａ）。

（１５ｂ）　２個の部品の組み合わせで形成され、ベー
ン溝を直径方向に貫通して設けた円筒状ローター（１５
ａ）とおさえ円板（１５ｂ）から成る。第２図の場合は
、おさえ円板を省き、しかもローターをメカニカルシー
ルの一部として構成した例であり、部品点数を少なく、
シかもローターとベアリングの間隔を縮め、軸のたわみ
によるロークーとカムリングの接触が防止でき、かつ低
コスト化が可能である。

セラミック製のローター（１５）は駆動軸（４）の駆　
。

動系の反対側端部にキー（２０ａ）　、　（２０ｂ）　
（第２図の場合キー（２０）、固定用平板（１９）、ボ
ルト（１８）によって回転可能な状態で固定されている
。

ベーン（６枚）　（１６）はベーン溝に貫通してセット
され、円筒状ロークー（１５）と駆動軸（４）との間の
　′空間に配設されたシリンダー（１７）によってカム
リング（１２）の内壁に押し付けられ回転する構造にな
っている。第３図に示す様に、カムリング（１２）とロ
ーター（１５）は偏心して設けられているため、ローク
ーとカムリングの間に生じた空間（第３図カムリング白
下部）を揚液はベーンの回転に応じて移送される。スラ
リー摩耗を考慮すると第１図或いは第２図に示す様にハ
ウジングの両サイド接液部、つまりピンキー（２１ａ）
　、　（２１ｂ）等によって金属サイドプレートに固定
されるセラミックサイドプレー１・（１３）及び（１４
）もカムリングと同一素材で構成することが望ましい。

カムリングのセラミック部品はキーを使用してハウジン
グに固定すること以外に、焼嵌め法或いは接着法によっ
たりあるいは金属部品の部分も含めて全体をセラミック
で一体化して形成しても良い。カムリング両サイドのサ
イドプレートについても同様である。

ベーンポンプ全体の構成は第１図及び第２図に示す如く
、サイドプレー１−（３）、あるいはハウジング（１）
の駆動軸貫通孔側と、カバー（８）とオイルシール（１
０）、　（２８）を有するベアリングボックス（７）に
固定されたケーシング（９）またはハウジング（１）と
によって形成される空間に設置されたメカニカルシール
部品（２３）、　（２４）、　（２５）（第２図の実施
例ではロークー（１５）で兼用）　　（２６Ｌ　（２７
）、固定用ピン（２８）　、同押し付は用バネ（２９）
によって液封されている。

シールの方法はメカニカルシールに限定されるものでは
なく、グランドバッキング方式でも良い。

ベアリング（Ｓ）、　（６１によって駆動軸（４）の位
置が、ハウジング（１）内のカムリングの位置に対し固
定される。図中、（２２ａ）　、　（２２ｂ）　、　（
２２ｃ）　、　（２２ｄ）　。

（２２ｅ）、　（２２ｆ）、　（２２ｇ）、　（２２ｈ
）、　（２２ｉ）、　（２２ｊ）は液シールの為のテフ
ロン系樹脂等から成ろＯリングである。一方従来技術に
係わるマルチベーン方式のベーンポンプの構造を第４図
に示す。第４図の従来例の構造は、例えば実公昭５６−
４２４５５号、あるイハ実公昭５７−２２０６５号に示
されている構造で、ローター（１５）の両サイドプレー
１−　（１３）、　　（１４）に接する側面に円筒状の
凹部を設け、この中にベーン（１６）を押し出し、カム
リング（１２）に押し付けるためのリング状シリンダー
（１７ａ）　、　　（１７ｂ）を設ける構造である。

従来技術のこの様な構造は各部品素材としてスラリー摩
耗に強いセラミックや樹脂系材料を使用した時にベーン
とシリンダーの接触圧が大きいために、ベーンの摩耗が
著しく、性能の劣化が著しいという欠点がある。例えば
特願昭６１−５３３１１号に示した様にル値が高く、ス
ラリーを含有する溶液の移送用として、耐スラリー摩耗
に優れるセラミック素材アルミナに炭化チタンを５重量
％以上５０重量％以下の範囲で添加したセラミックによ
りカムリングとロークーを構成し、更にベーンも最も摩
耗の少ない同種の素材て、構成しても第４図の構造では
ベーン特にシリンダーと接触する部分の摩耗が著しい（
この場合リングも同種の素材を使用）。

まして、ベーン素材をアルミナに炭化チタンを５重量％
以上５０重量％以下の範囲で添加したセラミック以外の
素材を使用した場合には益々摩耗が促進され、性能劣化
が著しい。

更にベーン素材にセラミックを使用する場合は、特にベ
ーンとシリンダーの当り面の欠けを生じ易く、この様な
セラミックの破片の混入を嫌う食品や化粧品、医薬等の
移送用には使用できないという問題がある。

本発明は従来技術のこれ等の欠点を解消し、ベーンの摩
耗や当り面の欠けや、性能劣化が少な（、セラミック破
片の混入のほとんどないベーンポンプを提供することが
できる。

即ち、本発明ではシリンダーがベーンとはゾ全面に亘っ
て接触するため、ベーンとシリンダーとの面圧が著しく
小さい。

また全面接触であるため摩耗が全面でも均一に生じるた
め一部だけ摩耗する従来の方式に比べて摩耗スピードが
著しく小さく性能劣化が少な（、例えば一定吐出圧で使
用した場合の吐出量の減少が少なく、長時間目標性能を
維持することができろ。

次に摺動摩耗特性の良いカムリング、ローターのセラミ
ック素材とベーン素材の組合せについて説明する。上記
組合せを全てセラミックで構成する場合、異なる素材間
にあっても、お互いに相手を摩耗させる現象があり、カ
ムリングやローターの摩耗を生じる。ベーンが摩耗する
場合は交換が容易なため、ポンプ性能が直ちに復帰でき
るが、カムリング内壁部やローターの摩耗はベーンを交
換しても性能復帰ができないという欠点がある。

そこで本発明ではカムリングおよびローターとして摩耗
が最も少ない、アルミナに炭化チタンを５〜５０重量％
重量囲で添加したセラミックを採用した。

アルミナに炭化チタンを５〜５０重量％の範囲で添加し
たセラミック人１２０３−　（５〜５０）％ＴｉＣは高
硬度かつ高靭性で、スラリー摩耗に対しても強い。

表１にＡ　１２０３−　（Ｓ〜５０）％ＴｉＣと、他の
セラミック及びＡ　ＩＬＯ，−３％ＴｉＣ，人１，０３
−５５％ＴｉＣの物性及びスラリー摩耗特性の測定結果
を示す。

ここでスラリー摩耗特性の測定は、スラリーとして珪砂
（３０メツシユ）を摺動面の上まで添加し、水中に設置
した銅の摺動リング上にテストピースを載せ、一定の押
付は圧下、一定の速度で回転し、摩耗量を測定した。テ
スト条件は圧力Ｐ　＝　１００ｋｇ　ｆ／ｃｔｉ　、　
ｌ）＝　１　ｍ／ｓ、　６０分後の摩耗量を測定した。

なお表１に示す値はＡ　１２０３−３０％ＴｉＣの摩耗
量を１．０としたものである。

表１ 物性は焼結体から３ｍｍＸ４ｍｍＸ３５ｍｍのテストピ
ースを作成し、曲げ強度はＪＩＳ　Ｒ１６０１による３
点曲げ、硬度はマイクロビッカース硬度計、破壊靭性Ｋ
ｌｃはやはり硬度計の圧痕のエツジ先端のクラック長さ
から計算によって求めるマイクロインデンテーション法
（硬度計抑圧３０ｋｇ、計算は新涼の式による）によっ
て測定した。なお表１中及び以後の文中旧Ｐは熱間静水
圧焼結を、又ｃｐは常圧焼結を表わす。

表１から明らかなようにＡ　Ｉ！２０３−　（Ｓ〜５０
）％ＴｉＣは硬度とＫ　ｃ、曲げ強度が高く、スラリー
摩耗量が著しく低いので、スラリー用のベーンポンプ素
材、特にカムリング内壁部やローター用素材として適し
ている。一方表１からＹ２Ｏ，２，５モル％ＰＳＺはス
ラリー摩耗には強いが、セラミツ、り同志の摺動摩耗に
著しく弱いため、ベーンポンプ素材として使用すること
ができない。次に上記Ａｊ２０．−（５〜５０）％Ｔｉ
Ｃと摺動特性の良いセラミックおよびポリイミド系樹脂
との試験及びその結果について説明する。

ことで摺ｖＪＪ摩耗特性の測定としては、ピンオンディ
スク式摩耗試験機により、回転中のセラミックスディス
ク上に各種セラミックおよび四フッ化エチレン樹脂を１
０体積％添加したポリイミド樹脂のピンを一定の押付は
圧で押付け、ディスクを一定の回転速度で回転させ、摩
耗量を測定した。ピン先端形状は幅４　ｍｍ、先端角９
０°、セラミックディスク表面は０．５Ｓ以下の表面粗
度に研摩し使用した。

テスト条件は圧力Ｐ　＝　１００ｋｇ　ｆｏｃｉ　１１
１＝　１　ｍ／ｓ、　６０分後の摩耗量を測定した。

ここでポリイミド系樹脂は耐熱性が高く、摺動による温
度上昇や高い応力によっても軟化や、永久変形が少な（
、相手材のセラミックを摩耗せず、ベーン素材として適
している。なおセラミックスとの摩擦係数を下げ、接触
応力を緩和するために、四フッ化エチレン、炭素、二硫
化モリブデン等の固体潤滑剤を混合することが必要であ
る。更に靭性を高め、チッピングやスラリー摩耗を少な
くするために、ガラス繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維
等の強化用フィラーを混合強化することが望ましい。

ポリイミド系樹脂は四フッ化エチレン系樹脂、その他の
樹脂に比べ耐熱性に優れ、変形を生ずる応力が大きいた
めベーンの寿命が長く、ベーン用素材として適している
。

表１に示す窒化珪素、炭化珪素、ＹｚＯｄ、５モル％Ｐ
ＳＺ、　Ａで２ｏ３　、　Ａ　１２０３−３０％ＴｉＣ
等セラミック素材と、四フッ化エチレン樹脂を１０体積
％添加したポリイミド樹脂のピンと、Ａｌ１２０３−３
０％ＴｉＣ，ＳｉＣ。

Ｓｉ３Ｎ４　、　Ｙ、０３２．５モルＸＰＳＺ（７）　
４種類ノセラミックディスクの組合せにおける、ピンお
よびディスク摩耗量を表２に示す。表２の結果から明ら
かなようにＡ　Ｊ２０Ｂ　−３０％Ｔ　ｉ　Ｃと相性の
良い摺動材、即ちベーン用素材は人１ｚ０３　ｐ人１２
０３−（５〜５０）％ＴｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４゜ＳｉＣ，潤
滑剤を添加したポリイミドＶｔ４脂が有効と判断てきる
。Ｙ−Ｉ’ＳＺは極端に摺動摩耗が大きく１史用できな
いことが判る。

ベーンポンプにおいて、ポンプの性能を決定するのはカ
ムリングとベーンの間のクリアランスである。摺動摩耗
やスラリー摩耗によって部品が摩耗した時、ベーンの交
換は容易に可能で、性能も回復するが、カムリングの交
換は困難なので、摩耗の小さい素材を選ぶことが必要で
ある。即ち、カムリングやロークーにはスラリー摩耗が
小さく、ベーンの各種素材との摩耗を抑える人１２０３
−（５〜５０）％ＴｉＣが優れている。

次に本発明のカムリング及びローター用素材として用い
ろＡ　Ｉ２Ｏ３−（５〜５０）％ＴｉＣについて説明す
る。

本発明の人１２０３−（５〜ＳＯ）％ＴｉＣは人１２０
３７Ｉ・ワックス中にＴｉＣを重量比５〜５０％配合焼
結したものである。

ＴｉＣを５〜５０重量％重量することによりＡＩ！２０
３の強度と靭性および硬度が大幅に増大するためスラリ
ーＨ耗が大幅に改善され、従来品の入ｌ！２０３やＳｉ
３Ｎ４．　ＳｉＣに比べて１７２以下となリベーンポン
プの性能低下が小さく、カムリングやローター素材とし
て好適である。また高強度、高靭性かつ高硬度素材を得
るために、最終焼結体密度は理論密度の９６％以上、好
ましくは９８％以上あることが望ましい。

また上記焼結体の平均結晶粒子径は０２〜１０μｍ好ま
しくは０．２〜５μｍであることが望ましい。

このように繊密な結晶をもつ人１２０３−（Ｓ〜５０）
％ＴｉＣ焼結体を１吏用すると、より機械的特性の高い
ポンプ部品が得られる。

この発明に使用するカムリングやローター用素材はいろ
いろな方法によって製造することができる。次にその好
ましい一例を示す。

即ち、５〜５０重量％ＴｉＣと残部がｋ　１２０３若し
くはその１重量％以下をＭｇＯで置換しｔこＡ　１２０
３及びｙ２ｏ３゜ＴｉＯ２，ＺｒＯ２の少な（とも一種
類を００５〜５重量％焼重量剤として混合する。粉末の
平均粒径は各々できるだけ小さいことが好ましり０２μ
ｍから２μｍ更に好ましくは０２μｍから１μｍの範囲
の粉末を使用することが望ましい。混合はボールミル、
あるいはアトライター等の粉砕機を使用する。

次に成形工程であるが、乾式成形の場合はワックスを添
加後スプレードライヤー等により造粒し、０５〜１０ｔ
ｏｎｆ／ｃ＋ｊの圧力で加圧成形（冷間等方圧加圧成形
、あるいは金型成形）する。湿式成形の場合は混合粉末
とバインダー、水及び混合粉末とバイングー、有機溶剤
を充分混錬し、型に流し込み成形（射出成形、鋳込成形
）する。成形体を真空中あるいは不活性ガス及び加圧雰
囲気（０，２〜９８ｋｇｆ／ｃｔ＋ｒ）の不活性ガス中
で６００℃まで昇温し、脱ワツクスを行ない、更にアル
ゴンガス等不活性ガス中で１４５０〜１８５０℃の温度
範囲で約１時間保持し、予備焼結体を得る。予備焼結体
の密度は旧Ｐ焼結後の密度を高めるために理論密度の９
４％以上、好ましくは９６％以上になることが好ましい
。この予備焼結体を発熱体を内包する高圧容器から成ろ
［ｒｌＰ炉内へ入れ、１３００〜１７００℃の温度で、
５００〜２０００ｋｇ　ｆ／ａｄのアルゴン等不活性ガ
ス中て１〜２時間旧Ｐ焼結を行ない最終焼結体を得ろ。

ＴｉＣの量が少なくなるに従ってＹ２Ｏ３ｍを少なく制
御し、予備焼結温度も制御する必要がある。

次に、上記焼結体を精密研削加工して、所望のセラミッ
ク部品を得る。これを別に製作した金属部品に嵌め込み
（キー使用）、接着剤による接合、あるいは焼バメ、圧
入等の方法により組込み使用する。

次にベーンについて説明する。本発明のベーン素材は、
アルミナ、アルミナに炭化チタンを５〜５０重量％重量
囲で添加したセラミック、窒化珪素、炭化珪素、固体潤
滑剤を添加したポリイミド樹脂成形体のいずれかにより
形成したものである。

まず人１２０３は平均結晶粒子径０１〜０７μｍのα−
人４□０３にＭｇＯ０，１〜１０重量％を焼結助剤とし
て混合する。混合はボールミル、あるいはアトライター
等の粉砕機を使用する。次に成形工程であるが、乾式成
形の場合はワックスを添加後スプレードライヤー等によ
り造粒し、０５〜１０ｔｏｎｆ／ｃｍの圧力で加圧成形
（冷間等方圧加圧成形、あるいは金型成形）する。

湿式成形の場合は、混合粉末とバインダー、水及び混合
粉末とバインダー、有機溶剤を充分況諌し、型に流し込
み成形（射出成形、鋳込成形）する。成形体を空気中で
６００℃まて昇温し、脱ワツクスを行ない、更に１４０
０〜１５５０℃の温度範囲で約１時間保持し予備焼結体
を得る。予備焼結体の密度は、ＩＩ　Ｉ　Ｐ焼結後の密
度を高めるために、理論密度の９４％以上、好ましくは
９６％以上になることが好ましい。この予備焼結体を旧
Ｐ炉内へ入れ、１３００〜１５００℃の温度で５００〜
２０００ｋｇ　ｆ／ｃｉのアルゴン等不活性ガス中で１
〜２時間旧Ｐ焼結を行ない、最終焼結体を得る。高強度
、高靭性かつ高硬度の素材を得るためには、最終焼結体
密度の９６％以上、好ましくは９８％以上あることが望
ましい。父上記焼結体の平均粒子径は０２〜１０μｍ好
ましくは０．２〜５μｍであることが望ましし）。人１
２０３−　（５〜５０）％ＴｉＣについては、カムリン
グ内壁部、ローターと同様の素材であって、同様の製法
によって製作できる。やはり高強度、高靭性かつ高硬度
素材を得るために、最終焼結体密度は理論密度の９６％
以上、好ましくは９８％以上あることが望ましい。また
上記焼結体の平均結晶粒径は０．２〜１０μｍ１好まし
くは０２〜５μｍであることが望ましい。次に窒化珪素
、炭化珪素についても同様に焼結体密度が高く　（理論
密度の９６％以上、好ましくは９８％以上）、平均結晶
粒径が細かい（０２〜１０μｍ１好ましくは０２〜５μ
ｍ）ことが望ましい。そのためには窒化珪素は旧Ｐ焼結
をした方がよいが、炭化珪素は常圧焼結でも充分高密度
な焼結体を得ることができる。窒化珪素、炭化珪素のベ
ーン素材はいろいろな方法によって製造することができ
る。

次にその好ましい一例を示す。

窒化珪素はα−５ｉ３Ｎ４９０％以上を含有する平均粒
子径０．２〜２μｍの窒化珪素粉末を重量比で９１〜９
５％平均粒子径０２〜２μｍのｙ２ｏ、、および人！２
０３等焼結助剤を５〜９重量％の範囲で配合し、ボール
ミル、あるいはアトライター等により数時間以上〜２４
時間湿式混合粉砕する。これを乾燥した後、ワックスを
加え、０，５〜１０ｔｏｎｆ／ｃｉの圧力で加圧成形（
冷間等方圧加圧成形、あるいは金型成形）するか、バイ
ンダーと共に充分混錬し、型に流し込み成形（射出成形
、鋳込成形）する。

成形体を真空中あるいは窒素ガス雰囲気及びアルゴンガ
ス雰囲気で６００℃まで昇温し、脱ワツクスを行ない、
更に窒素ガス等不活性ガスの０．２〜９、８ｋｇ　ｆ／
ｃｉ加圧下で１６００〜１８００℃にて１〜２．５時間
保持し、予備焼結体を得る。

予備焼結体の密度は旧Ｐ焼結後の密度を高めるために理
論密度の９４％以上好ましくは９６％以上にすることが
望ましい。この予備焼結体を発熱体を内包する高圧容器
から成る旧Ｐ炉内に入れ、１５００〜１７５０℃の温度
で５００〜２０００ｋｇ　ｆ　／ｃｒｉのアルゴンガス
あるいは窒素ガス等不活性、ガス中で１〜２時間旧Ｐ焼
結を行ない、最終焼結体を得る。

炭化珪素は５ｉＣ９６％以上を含む平均粒子径０２〜２
μｍのＳｉＣ粉末を９４〜９８重量％、平均粒子径０２
〜５μｍ、純度９９％以上のＥｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３等
の焼結助剤を２〜６重量重量範囲で配合し、ボールミル
、あるいはアトライター等により数時間以上〜２４時間
湿式粉砕する。これを乾燥した後、ワックスを加え０，
５〜１０ｔｏｎｆ／ｃｉの圧力で加圧成形（冷間等方圧
加圧成形、あるいは金型成形）するか、バインダーと共
に充分混錬し、型に流し込み成形（射出成形、鋳込成形
）する。成形体を真空中で６００℃まで昇温し、脱ワツ
クスを行ない、更にアルゴン等不活性ガス雰囲気で１９
００〜２３００℃に加熱し、１〜２時間保持し、焼結体
を得る。次に固体潤滑剤を添加したポリイミド系樹脂に
ついて述べる。ポリイミド系樹脂には強度、靭性を高め
るためにフィラーを添加することが望ましく、フィラー
として同じポリイミド系繊維のケブラー以外に、炭素繊
維、ガラス繊維、セラミックス繊維等を用いる場合もあ
り、この様な場合には繊維に対する接着性、含浸性が良
いことや、硬化時にボイドが発生しないことが要求され
るため、各種の添加剤が必要である。またベーン用素材
としてはセラミック部品との摩擦係数、摺動摩耗が低い
ことが必要で、そのため炭素（特に黒鉛）、二硫化モリ
ブデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の
固体潤滑剤の粉末を充填することが是非必要である。

この発明に使用するポリイミド系樹脂製のベーンは、い
ろいろな方法によって製造することができる。次にその
好ましい一例を示す。

即ち、ポリイミド系樹脂粉末と、炭素、二硫化モリブデ
ン、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤一種以上の粉末と、ポリイ
ミド系繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックスｍ相
等フィラーとなる短繊維を一定の割合でよく混合する。

潤滑剤は容積比で５〜３０％、好ましくは１０〜２０％
、繊維は５〜３０％、好ましくは１０〜２０％、両者合
計で４０％以下に選ぶことが、摩擦係数、素材強度、破
壊靭性のバランスをとり、摺動摩耗とベーンの衝撃によ
る破損を防止する上で望ましい。次に上記混合粉末を圧
力１００〜２００ｋｇ　／ｃｒｌ　、温度２００〜２５
０℃、成形時間５〜１０分の条件で加熱プレス成形し、
板状成形体を得る。

以上の様にして得られた各種素材を所望の形状に切削加
工、精密研削加工を行ない、ベーン部品を得る。

以上の様にして得たベーンポンプ部品を第１図及び第２
図に示す様に組立て、ベアリングボックスの左側駆動軸
に駆動源（モーター等）を取付けると、本発明にか−わ
るベーンポンプが完成する。

次に本発明のベーンポンプと従来のベーンポンプを実際
に使用した場合のポンプ性能の比較を示す。

即ち、ポンプ室容積１４０ｃｃ、回転数１０Ｏｒ、　ｐ
、　ｍなる各種のベーンポンプを用い、平均粒径１．０
μｍの人１２０３粉末を４０体積％含む粘度１０００ｃ
ｐのスラ’Ｊ　−溶液を１０ｊ　／ｗｉｎ、　、圧力５
ｋｇ／ｅｅｌの条件で移送した場合、カムリングとロー
ター及びシリング−、ベーンに高純度アルミナ燃結体を
使用した、第４図の従来方式のベーンポンプではシリン
グ−とベーン接触面のベーンの摩耗と欠けが著しく、約
１月後に流量は６／１０に低下したが、同一素材を使用
した第１図の本発明ベーンポンプでは、欠けが殆んどな
く、１ケ月後の流量の低下は８／１０であった。又カム
リング内壁部とローターに入４□０３−３０％ＴｉＣを
使用し、更にシリンダーとベーンに同一のＡ　１２０３
−３０％ＴｉＣを使用したベーンポンプは、同様にベー
ンの欠けが殆んどな（、−ケ月後の流量は３９／４０で
あった。又ベーンが窒化珪素、炭化珪素の場合、１ケ月
後の流量は９／１０．アルミナの場合間１９／２０であ
った。

又ポリイミド樹脂に１０％ＰＴＦＥを添加したベーンの
場合は８／１０であり、いずれもベーンを交換すること
によりカムリング、ローター、シリンダーに人ｅ２ｏ３
−３０％ＴｉＣを使用した本発明のベーンポンプは性能
が元に復帰したが、アルミナを使用したベーンポンプは
若干（１，５％）の性能低下が認められた。

〈発明の効果〉 以上述べた如く、本発明によればカムリング、四−ター
をセラミックとし、ローター内部に空洞を設け、この空
洞内にベーンのカムリングと摺動する面とは反対側の面
と、略全面に亘って摺動し、ベーンをカムリング内壁面
に押し付けるための円筒あるいは円柱状シリングーを収
納しているため、ベーンの摩耗や欠けが非常に少なく、
長時間ポンプ性能を低下させることがない。また上記ベ
ーンポンプにおいて、カムリングとローターを肩２０う
−（５〜５０）％ＴｉＣで構成し、ベーンをアルミナ、
Ａ　１２０３−　（５〜５０）％ＴｉＣ，窒化珪素、炭
化珪素、固体潤滑剤を混合したポリイミド系樹脂成形体
のいずれかにより構成することにより、カムリングやロ
ーターの摩耗を非常に少なく、ベーンも耐スラリー摩耗
特性とカムリングやローターとの摺動摩耗特性が良好な
のでスラリー含有液等の移送に使った場合でも長時間ポ
ンプ性能を低下させることがない。又長時間の使用でも
カムリングやローターは殆んど摩耗せず、ベーンのみが
若干摩耗する程度であるので、その取替えが容易なベー
ンのみの取替えでポンプ性能を元に復帰する事が出来、
交換作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は共に本発明ベーンポンプの実施例を
説明する縦断面図、第３図は同横断面説明図、第４図は
従来のベーンポンプを説明する一部縦断図。 図中、　　　　　　　　（１２）、カムリング（１５）
　、　　（１５ａ）　、　　（１５ｂ）　゛ｏ−クー（
１Ｂ）、ベーン （１７）　、　　（１７ａ）　、　　（１７ｂ）　°シ
リンダー第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも内壁部がセラミックである略円筒状のカ
   ムリング内に、セラミック製ローターが回転自在に装着
   され、同ローターに設けられたベーン溝にベーンが出入
   自在に嵌挿された如きベーンポンプに於いて、前記ロー
   ター内部に空洞を設け、同空洞内に前記ベーンの前記カ
   ムリングと摺動する面とは反対側摺動面に対し略全面に
   亘って摺動し、前記ベーンを前記カムリング内壁面に押
   し付けるための円筒あるいは円柱状のシリンダーを収納
   せしめたことを特徴とするベーンポンプ。
2. ２．カムリングのセラミックス部およびローターを、ア
   ルミナに炭化チタンを５〜５０重量％の範囲に添加した
   セラミックにより構成し、一方ベーンをアルミナ，アル
   ミナに炭化チタンを５〜５０重量％の範囲で添加したセ
   ラミック，炭化珪素，窒化珪素，ポリイミド系樹脂に固
   体潤滑剤を混合した成形体のいずれかにより構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のベーンポン
   プ。