JPH10220363A - 回転容積形ポンプのシール方法および回転容積形ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体の漏れを必要最少限とし、漏れ量を微妙
に調節できること。 【解決手段】 ケース内に回転体が軸と軸受けを介して
回転自在に支持され、軸を通して側板がケースに固定さ
れた回転容積形ポンプにおいて、軸に同心で軸方向内側
に細くなる内テーパ筒部を持つブッシュを、軸に挿通固
定して、軸受けと側板貫通孔との間に僅かな隙間を残
し、ブッシュに対し軸方向に対向して軸に、外テーパ筒
部を持つシールリングを僅かな隙間を残し挿通し、側板
の孔に摺動自在に嵌合し、かつ、ブッシュの内テーパ筒
部に対し軸方向の一部区間で重合させ、ブッシュの軸方
向外側の先端付近において、その半径方向内側および外
側の流体圧力の差によって、半径方向に僅かに弾性変形
可能なように、半径方向の厚さを薄く定め、シールリン
グを軸方向に移動させて、テーパ面重合部分の隙間を調
節する。

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，ネジポ
ンプ等の回転容積形ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】 プラスチック押出成形用の歯車ポンプ
は一般のポンプに比し高温，高圧にさらされるため、貫
通軸部よりの漏れを防止する適当なパッキンが見当たら
ず、通常は微少隙間を設けて若干量の漏れを許容してい
るのが現実である。そして、最も多く用いられるシール
方法は、シールリングの内面に微細な螺旋溝を設け、軸
の回転によってこの螺旋溝が漏れ液を外部から内部へ逆
流させるように働かせて、ポンプからの漏れ量を少なく
するようにしている。また、冷却ジャケットにより軸と
の近接部の温度を下げ、漏れ出て来た溶融樹脂を或る程
度に固化させ、漏れ量を抑制する機能をもたせている。
また、図５はシールリングＡとＢとの軸方向に対向する
隙間Ｇを、外部の調整ネジＣで運転中に調節できるよう
にしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、これ
らの従来技術では次のような問題があった。即ち、漏れ
はできるだけ少ない方が良いので、隙間を極力小さくす
ればよいが、余り小さすぎると回転部との金属接触を起
こし、いわゆる焼き付現象を発生し、オーバーロード，
発熱，停止等の諸問題を起こす。またポンプの使用条件
は時によって種々変化する。即ち、回転数の変更，温
度，圧力，原料種類によって内部の流体の粘度，圧力が
変わり、それが軸隙間部に伝わってくる。従ってある条
件で隙間を微小に固定した場合、上記変化に対応でき
ず、異常な圧力上昇を起こし、運転に支障を来すことが
ある。そして、これを調節するためにはポンプを停止さ
せて、シールリングの修正または交換によって漏れの調
節を行わねばならない。

【０００４】また、冷却ジャケットにより隙間の樹脂を
固化させる方法では、隙間の体積が非常に小なるため、
少しの温度の変化により隙間部の樹脂が不安定となり軸
に固着したり、又漏れが増加したりする。また隙間部の
温度計測方法がないため、冷却ジャケットによる温度コ
ントロールは隙間部の樹脂の状態を目視することのみで
行うため、記録又は再現性がない。

【０００５】一方、調節ネジによりシールリングを移動
させ隙間を調節する方法では、シールリングＡ，Ｂの軸
方向隙間Ｇの大きさのみで樹脂の漏れ量をコントロール
するため、隙間のちょっとした変化で軸と接触したり
（隙間が過小の場合）、又漏れが大（隙間が大の場合）
となり易い。

【０００６】本発明は上記課題を解決し、流体の漏れを
必要最少限とし、漏れ量を微妙に調節できる回転容積形
ポンプのシール方法および回転容積形ポンプを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
め、本発明の構成は次のとおりとする。即ち、第１構成
の方法は、ケース内に回転体が軸と軸受けを介して回転
自在に支持され、該軸を通して側板が前記ケースに固定
された回転容積形ポンプにおいて、前記軸に同心で軸方
向内側に細くなる内テーパ筒部を持つブッシュを、前記
軸に挿通固定して、前記側板貫通孔との間に僅かな隙間
を残し、該ブッシュに対し軸方向に対向して前記軸に、
外テーパ筒部を持つシールリングを僅かな隙間を残し挿
通し、前記側板の孔に摺動自在に嵌合し、かつ、前記ブ
ッシュの内テーパ筒部に対し軸方向の一部区間で重合さ
せ、前記ブッシュの軸方向外側の先端付近において、そ
の半径方向内側および外側の流体圧力の差によって、半
径方向に僅かに弾性変形可能なように、半径方向の厚さ
を薄く定め、前記シールリングを軸方向に移動させて、
前記テーパ面重合部分の隙間を調節することである。

【０００８】第２構成の方法は、ケース内に回転体が軸
と軸受けを介して回転自在に支持され、該軸を通して側
板が前記ケースに固定された回転容積形ポンプにおい
て、前記軸に同心で軸方向内側に細くなる内テーパ筒部
を持つブッシュを、前記軸に挿通固定して、前記側板貫
通孔との間に僅かな隙間を残し、該ブッシュに対し軸方
向に対向して前記軸に、外テーパ筒部を持つシールリン
グを僅かな隙間を残し挿通し、前記側板の孔に摺動自在
に嵌合し、かつ、前記ブッシュの内テーパ筒部に対し軸
方向の一部区間で重合させ、前記ブッシュの軸方向外側
の先端付近において、その半径方向内側および外側の流
体圧力の差によって、半径方向に僅かに弾性変形可能な
ように、半径方向の厚さを薄く定め、前記シールリング
を軸方向に移動させ、前記重合部の軸方向外側に、前記
重合部の隙間より大なるリング状空間を形成し，該空間
に流体を一時的に滞溜させて冷却し、該空間内の流体の
温度を検出して前記シールリングの冷却ジャケットの冷
却媒体量を調節し、および／または前記シールリングの
軸方向位置を調節し、前記空間内の流体を半固溶体状と
することである。

【０００９】第３構成は、ケース内に回転体が軸と軸受
けを介して回転自在に支持され、該軸を通して側板が前
記ケースに固定された回転容積形ポンプにおいて、前記
軸に同心に固定されて前記側板貫通孔との間に隙間を存
して介在され、軸方向内側に細くなる内テーパ筒部が形
成されてなるブッシュと、該ブッシュに対し軸方向に対
向して前記軸に隙間を存して挿通され、前記側板の孔に
摺動自在に嵌合され、前記ブッシュの内テーパ筒部に重
合する外テーパ筒部の外側にフランジ部が形成されてな
るシールリングと、該シールリングを軸方向に移動・固
定させる調節手段とを含み、前記ブッシュと前記シール
リングとの重合部には隙間が残され、かつ、前記ブッシ
ュの軸方向外側の先端付近は、その半径方向内側および
外側の流体圧力の差によって、半径方向に僅かに弾性変
形可能なように、半径方向の厚さが薄くされていること
である。

【００１０】第４構成は、第３構成に加え、前記ブッシ
ュの軸方向外側に、前記重合部の隙間より大なるリング
状空間が残されたことである。

【００１１】第５構成は、第３または第４構成に加え、
前記側板の外周面から前記リング状空間に向かって計測
穴が設けられ、該計測穴に温度計が挿入され、前記シー
ルリングには冷却ジャケットが設けられたことである。

【００１２】

【作用】 溶融樹脂は側板とブッシュとの隙間Ｇ₁部を
流れ、そこの漏れ量が増えると、その部分の圧力が上昇
し、その結果、ブッシュの先端部が半径方向内側に撓み
を生じる。また、テーパ面間の隙間Ｇ₄部を流れる漏れ
が増加するとその部分の圧力が上昇し、ブッシュの先端
部が半径方向外側に撓みを生じ、側板との隙間を小さく
する方向に動く。このように、或る一定圧力内でブッシ
ュの先端部が半径方向内外への弾性変形を繰り返し、漏
れを一定の量に制御する。また、シールリングは冷却ジ
ャケットの冷却媒体により冷却されているので、これに
触れた空間Ｖ内の溶融樹脂は適当な固さに冷却固化され
リング状となり、それ自身でパッキン材の働きをする。
また、ブッシュとシールリングとはテーパ状の隙間を形
成するので、調整手段の操作により、シールリングの軸
方向の移動量に対しテーパ間隔変化量が小さくなり、隙
間の微小調節が可能である。

【００１３】半固溶体の樹脂リングからの若干の漏れが
軸の回りから外部に放出される。温度計で温度を検出
し、冷却ジャケットへの冷却媒体を調節して、この樹脂
リングの温度が適当な温度に調節され、リング状空間Ｖ
による樹脂溜まりが常に同じような半固溶体のリングを
形成し、シール作用をなす。

【００１４】

【発明の実施の形態】 以下に本発明の実施態様を図面
に示す歯車ポンプの一実施例にもとづき説明する。図１
において、ケース１内に歯車２が軸３と軸受け４を介し
回転自在に支持され、該軸３を通して側板５が前記ケー
ス１に固定される。

【００１５】前記軸３に挿通されて、ブッシュ１０が同
心に固定され、前記側板５の貫通孔５ａとの間に隙間を
存して介在される。該ブッシュ１０は円筒部１１の先端
（ポンプ外側に向く）に同心に内テーパ筒部１２が形成
される。内テーパ筒部１２の内円周面は軸方向内方（ポ
ンプ内部の歯車側を内方，ポンプ外側を外方という）に
細くなるテーパ面１２ａとなり、また、軸心に軸３が貫
通する中心孔１０ａを持つ。そして、円筒部１１の外円
周面から半径方向に貫通する止めネジ６で軸３に固定さ
れる。

【００１６】また、前記ブッシュ１０の軸方向外側の先
端付近は、その半径方向内側および外側の流体圧力の差
によって、半径方向に僅かに弾性変形可能なように、半
径方向の厚さが薄くされている。即ち、ブッシュ１０の
内テーパ筒部１２の軸方向先端部分（内テーパ面１２ａ
のほぼ軸方向１／２の範囲にわたる部分）は段を介して
大径部１２ｂとされ、かつ、その境界部で円周溝１２ｃ
が設けられている。この円周溝１２ｃの部分でブッシュ
１０は半径方向の厚さが薄くなり、弾性変形が可能とな
る。

【００１７】該ブッシュ１０に対し軸方向に対向して前
記軸３に、シールリング２０が隙間を存して挿通され、
かつ、前記側板５の貫通孔５ａに摺動自在に嵌合され
る。該シールリング２０は、前記ブッシュの内テーパ筒
部１２に重合する外テーパ筒部２１の軸方向外側に、段
を介して円筒部２２、更にその外側にフランジ部２３が
形成されてなる。外テーパ筒部２１の外円周面は、前記
ブッシュ内テーパ面１２ａに合致するように、軸方向内
方に細くなるテーパ面２１ａとなり、また、軸心に軸３
が貫通する中心孔２０ａを持つ。また、シールリング２
０には冷却水が通る冷却ジャケット２４が設けられる。
該シールリング２０を軸方向に移動・固定させる調節手
段たるネジ棒７の複数本が、軸３を中心とする同一円周
上に等間隔で、シールリングのフランジ部２３を貫通し
て側板５にねじ込まれる。

【００１８】そして、図２のごとく、側板貫通孔５ａと
前記ブッシュ円筒部１１との間に隙間Ｇ₁，大径部１２
ｂとの間に隙間Ｇ₂が各々残される。また、前記テーパ
面１２ａ，２１ａの重合部の軸方向外側において、前記
ブッシュ内テーパ筒部１２と前記シールリング円筒部２
２の端面、および前記側板貫通孔５ａとで囲まれた部分
にリング状空間Ｖ（軸方向隙間Ｇ₃₁、半径方向隙間
Ｇ₃₂）が残される。更に、内，外テーパ筒部１２，２１
のテーパ面間に隙間Ｇ₄，前記シールリング中心孔１０
ａ内面と軸３との間に僅かな隙間Ｇ₅が残される。

【００１９】前記側板５の外周面から前記リング状空間
Ｖに向かい計測穴５ｂが設けられ、これに温度計８が挿
入される。

【００２０】以上において作動状態を説明する。軸３を
回転させると、ブッシュ１０は軸３と共に回転する。溶
融樹脂はケース１より軸３と軸受け４との隙間を通り、
さらに隙間Ｇ₁，Ｇ₂を経て空間Ｖに入り、更に隙間Ｇ₄
に入ってくる。隙間Ｇ₁部を流れる漏れ量が増えると、
Ｇ₁＞Ｇ₂であるからその部分の圧力が上昇し、その結
果、大径部１２ｂが半径方向内側に撓みを生じ、Ｇ₂が
広がる。また、隙間Ｇ₄部を流れる漏れが増加するとそ
の部分の圧力が上昇し、大径部１２ｂが半径方向外側に
撓みを生じＧ₂を小さくする方向に動く。このように、
或る一定圧力内で大径部１２ｂが半径方向内外への弾性
変形を繰り返し、漏れを一定の量に制御する。

【００２１】また、シールリング２０は冷却ジャケット
２３の冷却媒体（水、油、空気など）により冷却されて
いるので、これに触れた空間Ｖ内の溶融樹脂は適当な固
さに冷却固化されリング状となり、それ自身でパッキン
材の働きをする。即ち、半固溶体リングに歯車側からの
漏れ流体が侵入すれば、すぐには出て行かない。リング
は弾力性があるので、高圧側からの漏れの侵入により、
リングは圧縮され流出側に押し付けられシール機能を果
たす。ある程度以上圧力が上がると、その分だけ漏れが
リングから出て行く。このようにして、パッキンとして
の役割を果たす。

【００２２】また、ブッシュ１０とシールリング２０と
はテーパ状の隙間Ｇ₄を形成するので、調整ネジ７の操
作により、シールリングの軸方向の移動量に対し隙間間
隔変化量が小さくなり、隙間の微小調節が可能である。

【００２３】半固溶体の樹脂リングからの若干の漏れ
が、隙間Ｇ₄，Ｇ₅を通って外部に放出される。温度計８
で温度を検出し、冷却ジャケット２４への冷却水を調節
して、この樹脂リングの温度が適当な温度に調節され、
リング状空間Ｖによる樹脂溜まりが常に同じような半固
溶体のリングを形成し、シール作用をなす。

【００２４】図３は、他の実施例であり、内テーパ面１
２ａのほぼ軸方向１／２の部分で、円周溝１２ｄが設け
られ、この部分と外周面の段部との間で薄くなってい
る。

【００２５】図４はさらに他の実施例であり、内テーパ
面１２ａに続いて、先端に至る内円筒面を持つ薄肉円筒
部１２ｅが形成され、これらの境界部と外周面の段部と
の間で薄くなり、この部分を中心に半径方向の内側外側
に変形する。また、シールリング２０において、前記薄
肉円筒部１２ｅの内側に、微小間隙を存して同心なる第
２円筒部２５が外テーパ筒部２１と第１円筒部２２との
間に形成される。

【００２６】リング状空間Ｖと各部隙間の数値例は表１
のとおりである。従って、空間Ｖの大きさは、Ｇ₃₁＝３
〜２５ｍｍ，Ｇ₃₂＝３〜２５ｍｍが適当であり、そのう
ちでも、Ｇ₃₁＝５〜１５ｍｍ，Ｇ₃₂＝５〜１５ｍｍがよ
り好適である。

【００２７】本発明は歯車ポンプ，ネジポンプ，ベーン
ポンプ，カムポンプなどの回転容積形ポンプに適用さ
れ、また、溶融したプラスチック，ゴム，塗料，ロウ，
接着剤などの各種の粘度の大なる流体に適する。

【００２８】本発明は前記した実施例や実施態様に限定
されず、特許請求の精神および範囲を逸脱せずに種々の
変形を含む。

【００２９】

【発明の効果】 本発明の構成により、特にブッシュの
先端付近部分の弾性変形により、流体の漏れがほぼ一定
に保たれる。また、温度計の監視と冷却ジャケットへの
冷却媒体量調節により、樹脂溜まりＶの温度を一定と
し、この部の樹脂をパッキンとして適当な半固溶体とす
ることができる。従って隙間Ｇ₄〜Ｇ₅の調節はそれほど
微妙にする必要がない。またシールリングとブッシュと
の重合部がテーパ面になっている場合には、シールリン
グの軸方向移動によりテーパ面隙間が微妙に調節でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の鉛直断面図である。

【図２】 軸付近の隙間の説明図である。

【図３】 本発明の第２実施例の要部鉛直断面図であ
る。

【図４】 本発明の第３実施例の要部鉛直断面図であ
る。

【図５】 従来技術の鉛直断面図である。

【符号の説明】

Ｇ 隙間 Ｖ 空間 １ ケース ２ 歯車 ３ 軸 ４ 軸受け ５ 側板 ５ａ 貫通孔 ５ｂ 計測穴 ６ 止めネジ ７ 調整ネジ ８ 温度計 １０ ブッシュ １０ａ 中心孔 １１ 円筒部 １２ 内テーパ筒部 ２０ シールリング ２０ａ中心孔 ２１ 外テーパ筒部 ２２ 円筒部 ２３ フランジ部 ２４ 冷却ジャケット

【表１】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に回転体が軸と軸受けを介して
   回転自在に支持され、該軸を通して側板が前記ケースに
   固定された回転容積形ポンプにおいて、 前記軸に同心で軸方向内側に細くなる内テーパ筒部を持
   つブッシュを、前記軸に挿通固定して、前記側板貫通孔
   との間に僅かな隙間を残し、 該ブッシュに対し軸方向に対向して前記軸に、外テーパ
   筒部を持つシールリングを僅かな隙間を残し挿通し、前
   記側板の孔に摺動自在に嵌合し、かつ、前記ブッシュの
   内テーパ筒部に対し軸方向の一部区間で重合させ、 前記ブッシュの軸方向外側の先端付近において、その半
   径方向内側および外側の流体圧力の差によって、半径方
   向に僅かに弾性変形可能なように、半径方向の厚さを薄
   く定め、 前記シールリングを軸方向に移動させて、前記テーパ面
   重合部分の隙間を調節することを特徴とする回転容積形
   ポンプのシール方法。
2. 【請求項２】 ケース内に回転体が軸と軸受けを介して
   回転自在に支持され、該軸を通して側板が前記ケースに
   固定された回転容積形ポンプにおいて、 前記軸に同心で軸方向内側に細くなる内テーパ筒部を持
   つブッシュを、前記軸に挿通固定して、前記側板貫通孔
   との間に僅かな隙間を残し、 該ブッシュに対し軸方向に対向して前記軸に、外テーパ
   筒部を持つシールリングを僅かな隙間を残し挿通し、前
   記側板の孔に摺動自在に嵌合し、かつ、前記ブッシュの
   内テーパ筒部に対し軸方向の一部区間で重合させ、 前記ブッシュの軸方向外側の先端付近において、その半
   径方向内側および外側の流体圧力の差によって、半径方
   向に僅かに弾性変形可能なように、半径方向の厚さを薄
   く定め、 前記シールリングを軸方向に移動させ、前記重合部の軸
   方向外側に、前記重合部の隙間より大なるリング状空間
   を形成し，該空間に流体を一時的に滞溜させて冷却し、
   該空間内の流体の温度を検出して前記シールリングの冷
   却ジャケットの冷却媒体量を調節し、および／または前
   記シールリングの軸方向位置を調節し、前記空間内の流
   体を半固溶体状とすることを特徴とする回転容積形ポン
   プのシール方法。
3. 【請求項３】 ケース内に回転体が軸と軸受けを介して
   回転自在に支持され、該軸を通して側板が前記ケースに
   固定された回転容積形ポンプにおいて、 前記軸に同心に固定されて前記側板貫通孔との間に隙間
   を存して介在され、軸方向内側に細くなる内テーパ筒部
   が形成されてなるブッシュと、 該ブッシュに対し軸方向に対向して前記軸に隙間を存し
   て挿通され、前記側板の孔に摺動自在に嵌合され、前記
   ブッシュの内テーパ筒部に重合する外テーパ筒部の外側
   にフランジ部が形成されてなるシールリングと、 該シールリングを軸方向に移動・固定させる調節手段と
   を含み、 前記ブッシュと前記シールリングとの重合部には隙間が
   残され、かつ、前記ブッシュの軸方向外側の先端付近
   は、その半径方向内側および外側の流体圧力の差によっ
   て、半径方向に僅かに弾性変形可能なように、半径方向
   の厚さが薄くされていることを特徴とする回転容積形ポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 前記ブッシュの軸方向外側に、前記重合
   部の隙間より大なるリング状空間が残されたことを特徴
   とする請求項３記載の回転容積形ポンプ。
5. 【請求項５】 前記側板の外周面から前記リング状空間
   に向かって計測穴が設けられ、該計測穴に温度計が挿入
   され、前記シールリングには冷却ジャケットが設けられ
   たことを特徴とする請求項３または４記載の回転容積形
   ポンプ。