JPS6345582Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、高粘度腐食性液用ギヤポンプ、と
くにポンプギヤの軸受がポンプケーシングに装着
される内装軸受形のものに関する。

化学工場などで高粘度の腐食性液体を圧送する
のに用いられるギヤポンプにおいてはその接液部
材、たとえばケーシング、ギヤなどに耐食性を有
するオーステナイト系不銹鋼が使用される。オー
ステナイト不銹鋼はその硬度が高くないので、潤
滑性に乏しい前記液体を圧送する一対のポンプギ
ヤを、一方を駆動ギヤ、他方を被動ギヤとし、前
者によつて後者をシンプルな直接駆動方式にて駆
動する場合、前記ギヤの歯形がインボリユート歯
形であつたとすると、かみあい歯面間における負
荷状態でのすべりによつて、歯面に擦り減り摩耗
や、さらにそれが焼付きに進展したかじりを発生
し易い。歯面におけるこの種の損傷を防止し、耐
摩耗性をもたせるために前記ポンプギヤの歯形に
は、かみあい間の滑りが小さいたとえば円弧歯形
のごとき特殊歯形が一般に採用されている。

一方、ポンプの容積効率を良好に保つには、吐
出側から吸込側、すなわち高圧側から低圧側に向
つて生ずる内部漏れを少くするようにしなければ
ならないので、ギヤの歯先とケーシング内壁面と
の隙間からの歯先隙間漏れ、ギヤの端面とそれに
対向する軸受端面などとの隙間からの側面隙間漏
れおよびギヤかみあい隙間間のかみあい隙間漏れ
をそれぞれ一定限度に抑える必要がある。ところ
でポンプギヤに前記した特殊歯形を採用する場合
には、歯先、歯底間の隙間は一般に小さく（たと
えば0.05mm程度）とられており、歯先とケーシン
グ内壁面との隙間を小さくすることも運転上支障
を伴わないことから、前記したかみあい隙間漏れ
および歯先隙間漏れは容易に抑えられるのである
が、端面隙間を小さくすることだけで前記側面隙
間漏れを抑えることは、相対滑りを伴うたがいに
平行な面間の潤滑条件を悪化させることであり、
かなり困難を伴う。

経験によれば、高粘度腐食性液体の粘性係数が
1000ポアズ以上のものを圧送するに当つて前記の
ように歯先隙間漏れ、かみあい隙間漏れの両者が
抑えられている場合には、ギヤの端面と、それに
対向する面（たとえび軸受のスラスト面）との隙
間が左右の隙間合計で0.4〜0.5mm程度にとられて
いても、ポンプの容積効率は95％程度におさまる
ことが確かめられている。したがつて運転中にこ
の程度の隙間のほぼ1/2づつの隙間が歯車端面隙
間として確実に維持できるようにされておれば、
ギヤ端面とその対向面とを直接接触させることが
ないから、これらの面の損傷は完全に防止され、
かつポンプの容積効率も良好に保たれる。

この考え方にもとづき、ポンプギヤを収めたケ
ーシングには、それぞれの回転軸に対する軸封部
のみを装着し、それぞれの回転軸をケーシングの
外側に固定した軸受ブラケツトに装着した軸受に
よつて支承するようにした外装軸受形のギヤポン
プが従来から提供されている。そしてこの外装軸
受形ギヤポンプにおいては、駆動軸に固定したス
ラストカラーを推力軸受にてうけ、駆動軸、すな
わち駆動ポンプギヤの軸方向の移動を抑止すると
ともに、ギヤをダブルヘリカルギヤとすることに
よつてかみあい時に生ずる軸方向のスラストをた
がいに相殺させ、かつ被動ポンプギヤの軸方向移
動を駆動ポンプギヤのそれに追随させ、抑止する
ようにされ、適正な歯車端面隙間の維持をはかつ
ている。しかし前記した外装軸受形ギヤポンプ
は、構造が複雑であるとともに、ポンプ全体の長
さが長くなるという難点がある。そのために従来
の内装軸受形ギヤポンプにおいて、前記した歯車
端面隙間を適当な大きさにとり、ギヤのかみあい
時に軸方向の移動が生じポンプギヤの端面と軸受
端面とが、左右いずれかにおいてたがいに接触し
相対滑りを生じてもこれらの接触面に損傷がおき
ないように、それぞれの面に耐食、耐摩耗性をも
つ材料をメツキその他適当な方法でコーテイング
し、構造を従来どおり簡単に保ちながら、歯車端
面隙間を適当に保つようにしたものがある。しか
しこのような処理を施した内装軸受形ギヤポンプ
を長時間運転した結果、第４図に示すようにＡ部
に間間剥離を生じ、ときにはその剥離片が軸受内
部にもちこまれ、ジヤーナル部の焼付きをひきお
こすという欠点を有していることが判明した。ま
た、ポンプギヤの端面に軸心を中心とする円環状
の凹溝を設け、該凹溝内に白色合金、銅台合金、
硬質合成樹脂等から成る減摩材を緊密に結着させ
その表面をポンプギヤ端面より極めてわずかに突
出させた歯車ポンプ用歯車（実公昭31−16482号
公報）もあるが、溝の形成および減摩材の製作に
おいて極めて高い製作精度が要求されるだけでな
く、溝と減摩材との間に形成される僅かの隙間に
高圧液体が進入して剥離される欠点がある。

この考案は前記した現状に鑑み、高粘度腐食性
液用ギヤポンプを、構造の簡単な内装軸受形とし
ながら、この種形式のギヤポンプの有する前記欠
点を解消するためになされたものであつて、オー
ステナイト系不銹鋼からなるポンプギヤの端面
に、軸と同心の環状溝を、歯底から軸までの領域
内に設け、この溝に送液に対し耐食性を有する耐
摩耗性材料をその仕上面がポンプギヤ端面からわ
ずかに高くなるように溶接し切削研磨して形成し
た環状スラスト部を設けるとともに、ポンプギヤ
の端面と対向しオーステナイト系不銹鋼からなる
軸受端面に前記耐食性を有する耐摩耗性材料より
もわずかに硬度の低い耐食、耐摩耗性材料からな
る被膜を密着させて形成したスラスト面を設けて
なる高粘度腐食性液用ギヤポンプにかかるもので
ある。

以下、この考案にかかる実施例装置について図
面を参照しながら説明する。第１図はこの実施例
装置全体の構成を示す側断面図、第２図はその駆
動ポンプギヤを矢印方向からみた正面図、第３図
はその−断面を矢印方向にみた部分側断面図
である。

駆動ポンプギヤ１１は、第２図にみられるよう
に円弧歯形を有し、かなり大きいねじれ角度（た
とえば20゜）の右ねじれ、左ねじれのはすば歯車
１２，１３を駆動軸１４に組付け、やまば歯車と
されており、被動ポンプギヤ１５は、前記駆動ギ
ヤ１１を構成するはすば歯車１２，１３と歯形、
歯数、およびねじれ角度がそれぞれ同一で、ねじ
り方向がそれぞれ反対のはすば歯車１６，１７を
被動軸１８に組付け、やまば歯車とされている。
このように構成された駆動ポンプギヤ１１および
被動ポンプギヤ１５は、ケーシング１９に前記両
歯車のかみあい中心距離にてそれぞれ装着された
各一対の軸受２０，２１を介して駆動軸１４およ
び被動軸１８のそれぞれジヤーナル部を支承する
ことによつて、ケーシング１９のポンプ室にわず
かの隙間を保つて回転自在なるように収められて
いる。ケーシング１９は、その側面のそれぞれ中
央部に図示されていないが、吸込管路、吐出管路
とそれぞれ接続される吸込ポート、吐出ポートを
備えているとともに、その左右端面にカバー２
２，２３が固定されている。カバー２３には、駆
動軸１４のシールをなすシール部材２４が装着さ
れている。

駆動ポンプギヤ１１を構成するはすば歯車１
２，１３ならびに被動ポンプギヤ１５を構成する
はすば歯車１６，１７は、第２、第３両図に示し
たはすば歯車１２におけると同様に、軸受２０，
２１のスラスト面２７と対向する端面に、軸と同
心に深さ１〜２mm程度の環状溝２５をそれぞれ設
け、このアンダカツトした各溝２５に、酸ならび
にアルカリ性液体に耐食性を有するとともに耐摩
耗性をもつAl₂O₃，ZrO₂，SiO₂などをそれぞれ主
体としたセラミツクやステライトから適当なもの
を選択し、溝２５以外にマスキングを施して溶射
によつて、その表面がギヤ側面より若干高くなる
ように充填密着させる。そしてこの溶射施工後に
その表面を研磨し、仕上表面のギヤ端面からの高
さＣがたとえば0.1〜0.15mmになるように仕上げ、
環状スラスト部２６が形成されている。

なお溶射施工に先立つて、被溶射面を脱脂し、
ついで投錨効果による密着を確実にする粗面処理
すなわちブラストがなされるし、溶射時にうける
加熱による熱的ひずみの発生を伴うことから、前
記はすば歯車１２，１３，１６，１７はいずれも
仕上代を残したギヤブランクに前記溶射施工を行
い、ついでギヤブランクを仕上げるとともに溶射
面を研磨仕上し、環状スラスト部２６に形成し、
最後に歯切加工を行うようにすればよい。

なおこれら歯車１２，１３，１６，１７はいず
れもオーステナイト系不銹鋼材が用いられてい
る。軸受２０，２１は、いずれもオーステナイト
系不銹鋼材が用いられ、はすば歯車１２，１３，
１６，１７の端面と対向するそれぞれの軸受端面
には、前記セラミツクやステライトの中からやや
硬度の低いものを選択し、それを前記と同様の溶
射もしくは盛金施工により厚さ１〜２mm程度の被
膜２７として密着させ、前記同様に研磨仕上し、
スラスト面２７′が形成されている。駆動軸１４、
被動軸１８には焼入れ硬化した不銹鋼材を用い、
それぞれのジヤーナル部は研削仕上が施されてい
る。

なおこれらジヤーナル部の潤滑は、送液そのも
のによらざるをえないので、図示されていないが
吐出ポートに開口する液導入路を介して前記液体
を軸受２０，２１に設けた潤滑用溝に導き、さら
に吸込ポートに開口する液排出路を介して潤滑作
用を終えた前記液体をドレンとして吸込みポート
へ排出するようにされている。

つぎにこの装置における動作について説明す
る。

いま、はすば歯車１２，１７はいずれも右ねじ
れ、はすば歯車１３，１６はいずれも左ねじれ
で、駆動ポンプギヤ１１および被動ポンプギヤ１
５がそれぞれやまば歯車として構成され、駆動軸
１４にカツプリングを介して接続される駆動装置
により、駆動ポンプギヤ１１が矢印で示した方向
にたとえば50rpm程度の回転速度にて回転駆動さ
れ、第１図において図の中央部手前側に設けられ
た吸込ポートへたとえば粘性係数1000ポアズの腐
食性液体が若干の吸込みヘツドを付与されて送ら
れてくるものとする。

被動ギヤ１５は、それとかみあう駆動ギヤ１１
によつて回転駆動され、前記吸込ポートから送り
こまれた高粘度腐食性液体はギヤ１１，１５の歯
溝をみたして前記吸込ポートの反対側（第１図で
は紙面の裏側にあたる）の吐出ポートに送られる
が、前記液体によつて充たされている歯溝が、吐
出ポートに接近するにしたがつてそれぞれ相手側
のかみあう歯部によつて両端から徐々にせばめら
れるために、前記液体が圧縮作用をうけながら前
記吐出ポートに加圧されて押圧され、それから吐
出管路に圧送される。

この場合、駆動ポンプギヤ１１、被動ポンプギ
ヤ１５のそれぞれ歯溝は第３図に示すＣにほぼ相
等する各軸受２０，２１のスラスト面２７と歯車
端面間の隙間によつてたがいに接続されることと
なるから、前記隙間を介して高圧の吐出側からそ
れより低圧の吸込側へ前記液体の逆流が生じ、そ
れが前記した側面隙間漏れとなる。しかしこの歯
車端面隙間は、環状スラスト部２６が前記スラス
ト面２７とほとんど隙間なしに接触していること
から、いずれも前記した寸法Ｃ（0.1〜0.15mm）に
ほぼ等しい値に安定して保たれる。したがつて粘
度が前記のとおり高い送液に対しては前記側面隙
間漏れが一定限度に抑えられる。また環状スラス
ト部２６と前記スラスト面２７とはほとんど隙間
なしに接触しているので、環状スラスト部２６よ
り内側の各歯車の端面部分はほぼ完全にシールさ
れる。そのために前記した駆動軸１４および被動
軸のそれぞれジヤーナル部に対しては前記した潤
滑手段がとられているのであり、潤滑を終え、駆
動軸１４をつたわつて軸受２０から漏れだす液体
はシール部材２４によつてシールされる。

さて、環状スラスト部２６と各軸受２０，２１
のスラスト面２７とはたがいに平行で、その間の
隙間は非常に小さいが、溶射によつて形成された
環状スラスト部２６および前記スラスト面２７は
いずれも積層粒子からなり、その間に空孔が散在
していることから、これが液体の微小溜りとな
り、それに保留された液体が接触し、相対滑りが
生ずる両部材２６，２７に対し潤滑作用をなす。
またステライト等母材に溶けこませた盛金の場
合、欠けや剥離がないので、そのために長時間運
転においても、かじりはいうまでもなく、擦り減
り摩耗を完全に防止できることは確認済である。
またいずれのギヤにおいても第４図に示したよう
な剥離がおこりえないことは説明を要しないであ
ろう。

実施例装置には、歯のかみあいによつて生ずる
軸方向の推力がたがいに相殺されるやまば歯車を
駆動ポンプギヤ１１および被動ポンプギヤ１５に
それぞれ用いてあるが、これらのギヤ１１，１５
に円弧歯形を採用し、駆動を連続的に行うために
は、少くとも10゜程度のねじれ角をもたせばよい
ので、駆動ポンプギヤ１１、被動ポンプギヤ１５
にはすば歯車を用いることもできる。はすば歯車
を用いる場合にはやまば歯車を用いる場合に比し
て、吐出側での歯のかみあいによる送液のとじこ
みに対して若干不利となるとともに軸方向の推力
をどちらか一方の環状スラスト部２６と軸受のス
ラスト面２７とによつて受けとめねばならない
が、この場合においてもねじれ角がとくに大きく
とられていなければ、なんら支障なくポンプを運
転することができる。

以上の説明によつて明らかなようにこの考案に
かかる高粘度腐食液用ギヤポンプにおいては、従
来の装置と同様の構造の簡単な内装軸受形を採用
しているに拘らず、ポンプギヤ端面に設けられた
環状スラスト部と、軸受端面に設けられたスラス
ト面とが全く損傷を生ずることなしに接触しなが
らすべりあい、ギヤ端面隙間を適正に維持するよ
うにされていることから長時間の運転においてな
んら支障を伴うことなしに95％程度の高い容積効
率を保持し、高粘度腐食性液を圧送することがで
きる。特に、ポンプギヤの端面に設けた環状スラ
スト部は、軸と同心に形成された環状溝に、耐食
性を有する耐摩耗性材料を溶接し、これを切削研
磨して形成されているから、環状スラスト部の剥
離がなく、また環状スラスト部は、その端面につ
いての切削精度は要求されるが、溝の製作等にお
いては要求されないから簡単で安価に製作でき
る。さらにまた、ポンプギヤの端面と対向する軸
受端面には、環状スラスト部の耐食性を有する耐
摩耗性材料より僅かに硬度の低い耐食、耐摩耗性
材料からなる被膜を形成しているので、かじりを
生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案にかかる実施例装置全体の構
成を示す側断面図、第２図はその駆動ポンプギヤ
を矢印方向からみた正面図、第３図はその−
断面を矢印方向にみた部分側断面図、第４図は従
来の装置のポンプギヤにおける損傷の１例を示す
説明図である。 １１……駆動ポンプギヤ、１４……駆動軸、１
５……被動ポンプギヤ、１８……被動軸、２０，
２１……軸受、２５……環状溝、２６……環状ス
ラスト部、２７……被膜、２７′……スラスト面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. オーステナイト系不銹鋼からなるポンプギヤの
   端面に、軸と同心の環状溝を、歯底から軸までの
   領域内に設け、この溝に送液に対し耐食性を有す
   る耐摩耗性材料をその仕上面がポンプギヤ端面か
   らわずかに高くなるように溶接し切削研磨して形
   成した環状スラスト部を設けるとともに、ポンプ
   ギヤの端面と対向しオーステナイト系不銹鋼から
   なる軸受端面に前記耐食性を有する耐摩耗性材料
   よりもわずかに硬度の低い耐食、耐摩耗性材料か
   らなる被膜を密着させて形成したスラスト面を設
   けてなる高粘度腐食性液用ギヤポンプ。