JPH06200881A - 歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高粘性流体を非常にわずかな供給圧力で真空
から高圧力に向かって確実に送出することができる歯車
ポンプを提供する。 【構成】 ハウジング３内に吸入口４領域、吐出口６領
域及び一対の歯車２を備え、真空から高圧領域に対して
高粘性流体がされる。吸入口４が、少なくとも歯車軸線
１２と同一の高さの水平面１１にまで伸長する漏斗状部
１０を有している。漏斗状部１０は水平面１１に対して
平行、かつ歯車軸線１２に対して垂直に伸び、漏斗状部
１０の長さＲは対歯車２の長さＤよりも大きく設定され
ている。漏斗状部１０は、歯車２と同じ高さで歯車軸線
１２の方向における歯車幅Ｔよりも大きな幅Ｃを有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歯車ポンプ、特に低圧か
ら始まって高吐出圧に向かって出力性能を高め、高粘度
の流体を吐出することが可能な歯車ポンプに関するもの
である。さらに本発明はこの種の歯車ポンプを備えたポ
ンプ装置及び該歯車ポンプの使用方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】真空から、即ち低圧から高圧領域に向か
って吐出性能を高め、高粘度の流体を吐出する場合に、
従来の歯車ポンプのポンプ性能は、流体中でのガス発生
もしくは沸騰に起因する歯車ポンプ内のキャビテーショ
ン(Kavitation)によって非常に大きく制限される。ガス
発生及びキャビテーションを回避するためには、それに
応じて供給圧力が所定の高さによって、すなわち供給部
上側の流体液柱の静圧によって生成される必要がある。
ポンプ内におけるキャビテーションの発生は、吐出能力
が失われるのみでなく、ポンプ自体の損傷をも招来する
ため、絶対に避けねばならない。良好なポンプ性能を得
るために、従来の歯車ポンプでは流体が直接に歯車へ案
内されるように吸入口周辺の領域が形成されていた。こ
の種のポンプは米国特許第４１３７０２３号に開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のポンプよりも実質的に高い能力を有し、特に、内部に
揮発性成分を有する高粘性流体を非常にわずかな供給圧
力で真空から高圧力に向かって確実に送出することので
きるポンプを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】この課題は、本
発明に従って請求項１によるポンプを用いることで解決
される。本発明によるポンプでは、吸入口横断面の漏斗
状部が、吸入口横断面が歯車のところで歯車軸線の方向
に歯車よりも幅広であるようにして歯車の矩形横断面よ
りも大きく設けられる。

【０００５】これによって、吸入口領域の圧力降下が生
ずるのではなく、反対に流体の静液圧の結果として吸入
口領域ではさらに若干の圧力上昇さえも得られる。従属
請求項は、本発明の他の好適な形態に関するものであ
る。特に良好なポンプ特性を達成するために、吸入口の
漏斗状部は歯車軸線と同一の高さの水平面にまで伸長可
能であり、漏斗状部の長さは一対の歯車の長さより少な
くとも１０％大きいことが可能である。吸入口領域の漏
斗状部は、歯車幅Ｔよりも大きい幅Ｃ、例えば歯車幅Ｔ
に対して少なくとも１０％大きい幅Ｃを有していること
ができる。好都合な吸入口寸法形状は、吸入口の深さに
対する吸入口の直径の比が少なくとも２であること、並
びに吸入口の深さＬに対する漏斗状部の長さの比が１．
８５よりも大きいことによって達成され得る。漏斗状の
吸入口領域は、少なくとも５５°の開口角度であり得る
ことが好ましい。歯車の軸線間隔に対する幅の比が０．
９〜１．３の間にあることによって好都合な歯形状寸法
が実現可能であり、横断面ＦＡの対角線Ｄ４に対する吐
出口の直径Ａの比が０．９〜１．１の間にあることによ
って特に好適な吐出口形状寸法が得られる。この際にＦ
Ａは、歯幅Ｔ×軸線間隔Ｚによって定義されている。本
発明によるポンプを備えた低コストなモジュール構成
は、同じハウジング内の吸入口領域と吐出口直径とを備
えた各種大きさの歯車を用いることによって可能であ
る。そのために吐出口直径Ａは挿入ブッシュによって適
宜に調整され得る。特に、高性能のポンプ・混合装置
は、後続接続された静止混合要素と組み合わされた、本
発明による歯車ポンプによって形成される。また、ガス
抜き室から高い吐出圧力で高粘性流体を送出するために
は、簡単で高効率のポンプ・ガス抜き装置が、ガス抜き
室と組み合わされた、本発明による歯車ポンプによって
形成される。

【０００６】

【実施例】次に本発明の一実施例を図面に従って詳述す
る。図１によれば、本発明による歯車ポンプ１はハウジ
ング３内に吸入口４、吐出口６及び一対の歯車（以下、
対歯車という）２を有している。吸入口４は、歯車軸線
１２と同一の高さの水平面１１へ下方に延びる漏斗状部
１０を備えている。

【０００７】図２には歯車２の横断面ＦＺが、対歯車の
長さＤ及び幅Ｔによって面積がＤ×Ｔの矩形で示されて
いる。横断面ＦＥを備えた漏斗状部１０の長さＲは、幅
はＣに設定されている。漏斗状部１０の形は円錐状面及
び同円錐状面に境界をなす平面から構成されている。吸
入口４の漏斗状部分は開口角度Ｗを有し、上フランジ平
面１４において吸入口直径Ｂを有している。漏斗状部１
０の横断面ＦＥは（歯車軸線１２の高さで）歯車の横断
面ＦＺよりも大きく、歯車横断面ＦＺの対角線Ｄ３は常
に吸入口直径Ｂよりも小さい。さらに、漏斗状部１０の
横断面ＦＥの長さＲ及び幅Ｃも、これに対応する歯車横
断面ＦＺの長さＤ及び幅Ｔよりも大きく設定されてい
る。

【０００８】図３及び図４は漏斗状部１０の横断面ＦＥ
の別例を示すものである。図３の横断面３２は歯車横断
面ＦＺと同様に矩形をなしている。図４の横断面３３は
対歯車２の歯外側の領域において曲率半径が異なる三日
月状をなしている。図４では軸線間隔Ｚと歯幅Ｔとによ
って形成される横断面ＦＡが示されている。さらに、吐
出口直径Ａは横断面ＦＡの対角線Ｄ４にほぼ対応すべき
である。対角線Ｄ４に対する吐出口直径Ａの比は０．９
から１．１の範囲にあるのが好適である。異なる挿入ブ
ッシュ１５（図１ａ、図１ｂ）を選択し、歯幅Ｔと吸入
口漏斗状部１０との組み合わせを各種変更することによ
り、同じハウジング２内で構成が簡単にして低コストに
て歯車ポンプの能力を多段階に設定することができる。

【０００９】図５及び図６は、縦断面図における漏斗状
部１０の別例を示している。図５では漏斗状部１０は上
端面から下方へ伸長し、次に湾曲部３４を経て軸線１２
と同一の高さの水平面１１に至る。図６では、漏斗状部
１０はテーパ面４により縮小され、さらに同テーパ面４
に対して斜状面３５により区画されて軸線１２と同一高
さの水平面１１に至る。

【００１０】図７は従来の歯車ポンプ（曲線２８）と本
発明による歯車ポンプ（曲線２９）とに関して吸入口領
域での圧力経過（同一吐出量及び同一粘性における）を
示すものである。このグラフの示すものは、吸入口フラ
ンジ１４での基準圧力０に始まる圧力が、歯車に至るま
で深さＨの関数としてどのような経過をたどるかという
ことである。曲線２８にて示す従来のポンプでは、深さ
Ｌに達するまでに例えば１０ミリバールの圧力降下ＤＰ
１が生じる。これに対して、曲線２９にて示す本発明の
ポンプでは例えば７ミリバールの圧力上昇ＤＰ２さえも
可能である。従って、この発明により例えば１７ミリバ
ールの全圧力差ＤＰ＝ＤＰ１＋ＤＰ２となる。すなわ
ち、この差に応じた比較的わずかな充填高さＮＰＳＨ
（図８による）が、ポンプ内のキャビテーションを避け
るために必要とされる。

【００１１】図８は例えばポリエチレン、ポリスチレン
又はポリメタクリル酸メチルの重合体溶融物を圧送して
混合しガス抜きするための装置を示している。この装置
は、入口２１、ガス抜き室２５、静止混合要素２０に送
出するポンプ１並びに出口２４を備えている。ガス抜き
室２５からの溶剤や単量体は蒸気排出口２２を介して排
出される。混合要素２０の入口部では他の供給口２６を
介して例えば添加剤が供給可能である。本発明による歯
車ポンプ１、又は図８に示す装置を用いて、プラスチッ
ク製造処理の分野で重要さが増しつつある強力ガス抜き
も相対的に簡単な静止ガス抜き方法によって経済的に行
うことができる。

【００１２】

【発明の効果】以上詳述したように、本願の請求項１の
発明においては揮発性成分を含有する高粘性流体を非常
にわずかな供給圧力で真空から高圧力に向かって確実に
送出することができるという優れた効果を発揮する。

【００１３】さらに、請求項１１の発明における装置に
従えば、流体の送出が簡単で高効率に行われる。加えて
請求項１３の発明では上記の歯車ポンプが軽便に使用可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明における歯車ポンプの正面図、
（ｂ）は同じく歯車ポンプの側面図である。

【図２】歯車ポンプの横断面図である。

【図３】歯車ポンプの別例を示す横断面図である。

【図４】歯車ポンプの更なる別例を示す横断面図であ
る。

【図５】漏斗状部の別例を示す縦断面図である。

【図６】漏斗状部の更なる別例を示す縦断面図である。

【図７】従来の歯車ポンプと本発明による歯車ポンプと
の吸入口領域での圧力経過を示す線図である。

【図８】ガス抜き室及び静止混合器を備えた、ポンプ作
用、混合及びガス抜きのための装置を示す略体図であ
る。

【符号の説明】

２…歯車、３…ハウジング、４…吸入口、６…吐出口、
１０…漏斗状部、１１…水平面、１２…歯車軸線、Ｃ…
漏斗状部の幅、Ｄ…対歯車の長さ、Ｒ…漏斗状部の長
さ、Ｔ…歯車幅。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（３）内に吸入口（４）領
   域、吐出口（６）領域及び一対の歯車（２）を備え、真
   空から高圧領域に対して高粘性流体を送出し、吸入口
   （４）が、少なくとも歯車軸線（１２）と同一の高さの
   水平面（１１）にまで伸長する漏斗状部（１０）を有し
   ており、この漏斗状部（１０）は前記水平面（１１）に
   対して平行、かつ歯車軸線（１２）に対して垂直に伸
   び、漏斗状部（１０）の長さ（Ｒ）は対歯車（２）の長
   さ（Ｄ）よりも大きい歯車ポンプにおいて、 前記漏斗状部（１０）は、歯車（２）と同じ高さで歯車
   軸線（１２）の方向における歯車幅（Ｔ）よりも大きな
   幅（Ｃ）を有していることを特徴とする歯車ポンプ。
2. 【請求項２】 前記吸入口領域の横断面は流体の流れる
   方向に向かって縮小し、前記吸入口（４）の入口の直径
   （Ｂ）が歯車（２）の矩形状の横断面（ＦＺ）の対角線
   （Ｄ３）よりも大きく形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の歯車ポンプ。
3. 【請求項３】 前記漏斗状部（１０）の長さ（Ｒ）が、
   歯車対（２）の長さ（Ｄ）よりも少なくとも１０％だけ
   大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車ポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 前記吸入口（４）の幅（Ｃ）が、歯幅
   （Ｔ）よりも少なくとも１０％だけ大きいことを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車ポン
   プ。
5. 【請求項５】 吸入口（４）の深さ（Ｌ）に対する吸入
   口（４）の直径（Ｂ）の比が少なくとも２であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の歯車
   ポンプ。
6. 【請求項６】 前記吸入口（４）の深さ（Ｌ）に対する
   漏斗状部（１０）の長さ（Ｒ）の比が１．８５よりも大
   きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載の歯車ポンプ。
7. 【請求項７】 前記漏斗状部（１０）の開口角度（Ｗ）
   が少なくとも５５°である漏斗状の吸入口（４）を備え
   ていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項
   に記載の歯車ポンプ。
8. 【請求項８】 前記歯車（２）の軸線間隔（Ｚ）に対す
   る幅（Ｔ）の比が０．９〜１．３の間であることを特徴
   とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の歯車ポン
   プ。
9. 【請求項９】 前記横断面（ＦＡ）の対角線（Ｄ４）に
   対する吐出口直径（Ａ）の比が０．９〜１．１の間であ
   り、横断面（ＦＡ）が、歯幅（Ｔ）と軸線間隔（Ｚ）と
   によって定義されていることを特徴とする請求項１乃至
   ８のいずれか１項に記載の歯車ポンプ。
10. 【請求項１０】 前記吐出口（６）の直径（Ａ）が挿入
    ブッシュ（１５）によって決定されていることを特徴と
    する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の歯車ポン
    プ。
11. 【請求項１１】 静止混合要素（２０）が後続接続され
    ている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の歯車ポ
    ンプ（１）を備えたポンプ・混合装置。
12. 【請求項１２】 ガス抜き室（２５）から高い吐出圧力
    で高粘性流体を送出するための請求項１乃至１０のいず
    れか１項に記載の歯車ポンプを備えたポンプ・ガス抜き
    装置。
13. 【請求項１３】 真空領域から高圧領域に対して高粘性
    流体を圧送するための請求項１乃至１０のいずれか１項
    に記載の歯車ポンプ（１）の使用方法。
14. 【請求項１４】 ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメ
    タクリル酸メチル等の重合体溶融物をガス抜き室（２
    ５）から静止混合要素（２０）に圧送し、かつガス抜き
    するための請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の歯
    車ポンプ（１）の使用方法。