JPH0533738Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、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ないし固定された側板等で
抑えられていて、歯車の回転に伴つて歯の谷とケ
ーシングの内壁との隙間に閉じ込められた液体が
ポンプの吐き出し側に送り出されて圧送される構
造になつている。しかして、この種のギヤポンプ
にあつては、工作上の点から普通インボリユート
歯形の平歯車が用いられ、歯車の噛合率は１より
大きいから、必ず、２組の歯が噛合している期間
があり、従つて、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・膨脹を行うため大きな
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、軸動力の増大や吐き出し量の減少
等の原因となり、噛合の終段では圧力が低下し、
キヤビテーシヨ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
の周面に働く横方向の推力により、歯車軸は吐出
し側から吸込側に向かつて押圧され、軸荷重ない
し軸受荷重を増大させることになり、この力は吐
出し力が高くなればなるほど大きくなる。

叙上の如く有害な要因の発生ないし不都合を避
けるため、従来は歯車側面のケーシング壁や側板
に逃げ溝を吐出側と吸込側へ向けて設けるとか、
弾性部材を組合わせた可動側板を設けるとか、軸
や軸受等の耐荷重部品を大きくかつ堅固に構成す
るとかによつ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、構造が複雑となりコスト高となつたり大
型化したりするといつ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つたものである。

本考案は上記の如き欠点ないし不都合な点を除
去すると共に、構造が簡単でありながら高効率で
汎用性のある圧力平衡形外接式ギヤポンプを廉価
に提供しようとするものである。

本考案に係る圧力平衡形ギヤポンプは、 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において、該一対
の歯車の両側面とこれら側面とそれぞれ対向する
該内部室の端壁面との間の各室部分に適量の炭素
繊維を混入させた摺動特性の良好な合成樹脂でそ
の室部分の断面形状・寸法に適合した形状・寸法
にそれぞれ形成した摺動弁板を各２〜４枚づつ、
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、前記内部室内の液圧の
作用により、各室部分の摺動弁板を歯車の側面に
対して自動的に摺前進・後退させ得るように構成
したことを特徴とするものである。

以下、本考案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１Ａと周壁
１Ｂとが一体に形成され、その開放側１Ｃ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、この駆動軸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
よつて歯車５，７が回転駆動されると、ケーシン
グ１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、すなわち周壁１Ｂの内壁面と
歯の谷とによつ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。

図示の例にあつては、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１１Ａ，１１Ｂとの間の室部分３
Ａ，３Ｂに、それら室部分の断面形状・寸法に適
合した形状・寸法を有する摺動弁板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′，１
２′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の両軸をそれぞれ
挿通することによつ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
受けて作動するものであるから、その流体荷重及
びこれに伴う機械的荷重に十分耐え得る機械的強
度を有すると共に、圧力変化に対して有効に作動
し得る良好な応答性を有する必要があり、また、
各種の化学的性質を持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、軽くて、強靱性、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、たとえばテトラフルオロエチレン（C₂
F₄）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。

図中、１３は断面Ｘ字形のリングとその外周溝
に嵌着されるＯリングとの組合わせからなる弗素
樹脂製シールリング部材、１４は弗素樹脂製パツ
キング板である。

上述の如く構成された本考案において、駆動軸
４によつて歯車５，７が回転駆動され、液体が吸
込口９から内部室３内に吸い込まれ、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つて室部分
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１２との間、各摺動弁板１
２間、各摺動弁板１２と各軸４，６との間、端壁
面１１Ａ，１１Ｂとこれに隣接する摺動弁板１２
との間及び各摺動弁板と周壁１Ｂの内壁片との間
等の隙間に侵入し、そこに液膜を形成するので、
歯車側摺動弁板１２はその背後の摺動弁板１２及
び液膜の圧力を受けて両歯車５，７の側面に液膜
を介して押し付けられる。

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する室部分
３Ａ，３Ｂ内に強制流入して逃げ込むこととなる
ので、大きな圧力変化の発生が防止され、従つ
て、軸荷重、軸受荷重、軸動力等の増大やキヤビ
テーシヨンの発生を防ぐことができる。また、歯
車の連続回転によつて吐出し圧力が高まつてきた
場合には吐出し側の圧力液体は歯車５，７の両側
の各摺弁板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
分を液膜に抗して歯車側面から遠ざかる方向、す
なわち端壁面１１Ａ，１１Ｂの方向に押圧してこ
れを押し開いて室部分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
体を歯車側面から遠ざかる方向に摺動変位させて
該室部分からこれに連通する内部室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つて防止され、吐出
し側と吸込側との間における有害な圧力差の発生
が防止される。従つて、これにより、歯車の周辺
に働く吐出し側から吸込側への横方向推力は大い
に軽減されるので、吐出し圧力が高くなつてもそ
れに比例して軸荷重、軸受荷重等が増大するよう
なことはなくなる。

摺動弁板１２は、図示の例では室部分３Ａ，３
Ｂ内に各４枚づつ配設されているが、その数はギ
ヤポンプの大小や、摺動弁板の厚みその他の条件
によつて各２〜３枚づつと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。然し乍
ら、各５枚以上となると作動が不安定となること
が実験によつて判明している。しかして、摺動弁
板１２が炭素繊維を適量混合した弗素樹脂の如き
強化合成樹脂で製出されている場合には、前記し
た如き素材の有する特性、殊にその優れた摺動特
性により摺動弁板１２は圧力変化に対して軽快か
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、前述の如き作用効果
は一層高められることになり、また、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１２が端壁面１１Ａ又は１１Ｂ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。そし
て、この場合、摺動弁板１２は良好な摺動特性を
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
用し、かつその圧力が該隣接摺動弁板を押し返す
ように作用するので、両者間の接触摩擦は極めて
小さい。従つて、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。

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１１Ａ又は１１Ｂ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３Ａ，３Ｂの容積の大
小、摺動弁板１２の厚みないし数等によつて異な
つてくるが、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（これは一群
の摺動弁板が端壁側に偏倚した場合の歯車側面と
その隣接摺動弁板間のすきまの大きさにほぼ相当
する）は0.1〜0.5mm程度が歯車側面の漏れを少な
くする意味で適当なことが判明している。

かようにして、本考案によれば、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圧力平衡形外接式ギヤポン
プを廉価に提供することが可能となるものであつ
て、殊に小型の外接式ギヤポンプに実施して誠に
好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例であるギヤポンプの
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、１１Ａ及び１１
Ｂは内部室の端壁面、１２は摺動弁板である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (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
   一対の歯車の両側面とこれら側面とそれぞれ対
   向する該内部室の端壁面との間の各室部分に、
   適量の炭素繊維を混入させた摺動特性の良好な
   合成樹脂でその室部分の断面形状・寸法に適合
   した形状・寸法にそれぞれ形成した摺動弁板
   を、各２〜４枚づつ、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、前記内部室内の液圧の作用により、各室
   部分の摺動弁板を歯車の側面に対して自動的に
   摺前進・後退させ得るように構成したことを特
   徴とする圧力平衡形ギヤポンプ。 (2) 合成樹脂が弗素樹脂であることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項に記載の圧力平
   衡形ギヤポンプ。