JPS6329082A - 精密歯車ポンプ - 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〕 本発明は精密歯車ポンプに係り、詳しくは、繊維・薬品
・食品およびプラスチックなどの化学や食品工業の＋Ｍ
造部門などで用いられる耐久性の良好な精密歯車ポンプ
に閏する。

〔従来技術〕

歯車ポンプは、ケーシングの内面とケーシング内の支持
軸の１）１りに回転する歯車の歯面との間に形成される
空間の拡縮作用で流体を圧送するもので、低粘度から高
粘度まで広範囲の粘性流体を扱い得ると共に、高い吐き
出し圧力に耐え、その吐き出し圧力が変動する場合にも
、一定流量の送出が可能であるという特徴を備えている
。そして、この種のポンプは、構造が簡ｒｐ、で取扱い
が容易であるため、各種流体の圧送用として、化学工業
などの分野で広く用いられる。

ところが、化学工業の中でもとりわけ繊維、薬品および
プラスチックなどの製造部門で用いられる歯車ポンプは
、被圧送流体の強い腐食性や高温などのため、使用条件
が過酷で消耗が甚だしい。

したがって、歯車ポンプの大部分の溝成部材は１σ理が
効かないほどに腐食したりあるいは摩耗し、またそのよ
うな状態になるまで使用されてそのまま廃棄され、半ば
使い捨てされるケースが極めて多い。

しかし、近年資源の節約が叫ばれ、過酷な条件下の使用
にも良好な耐久性が発揮される＠車ポンプのニーズが高
まってきた。これに応えるため、圧絞的に硬度の高い工
具鋼や高速度鋼などを用いて駆動部などを構成したもの
が提案され、多数実用に供されてきた。これらの歯車ポ
ンプは、かなりの耐久性を有するものの、ある種の部門
にあっては、凝着摩耗を甚だしく生じさせるスラジ状で
自己潤滑性の低い流体や半流動体を高温下で正確に計量
して圧送しなければならない場合がある。

その場合に、しばしば駆動部や摺動部に被圧送流体が凝
着したり滞留して腐食し、あるいは被圧送流体中の微細
な固形物質などにより駆動部が摩耗したりする問題があ
る。

これに対応できる材料としてセラミックがあり、一般に
耐腐食性・耐摩耗性に擾れていることばよく知られてい
る。このセラミックを構成材料に採用した歯車ポンプが
、特開昭５９−５８３号公報に提案。

されている。この歯車ポンプは、駆動歯車および従動歯
車などをセラミックで形成し、これらの歯面にクラウニ
ングなどを施したものであり、セラミックの特性がその
まま発揮され、耐焼き付き性・耐摩耗性・耐腐食性が著
しく向上される利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の歯車ポンプは、セラミック材料の欠点と
して挙げられる脆弱性に起因する問題を残しており、駆
動部を構成する歯車自体が極めて脆いものとなる弱点が
ある。そのため、上記したような本来歯車ポンプの持つ
性能特性にセラミックの品質特性を加味した特徴が発揮
されるためには、使用条件に少なからず制約を受けるこ
ととなる。例えば、高い吐き出し圧力を得ようとすれば
、駆動部に大きな負荷が掛かるが、このような場合の長
時間連続運転にあっては、歯面や歯車自体の耐久性に問
題が残る。したがって、その使用範囲は自ずから制限さ
れることとなるので、種々の過酷な使用条件下でも広く
実用に供しうるためには、今後より一層の改良が望まれ
る。

このような事情を考慮して、本発明は、過酷な条件下で
の使用に対応しえる耐熱性・耐食性・耐摩耗性が極めて
良好で、かつ熱膨張による寸法の狂いが極めて少ない計
量精度の高い精密歯上ポンプを提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の手段は、ポンプを構
成する部品のうち、被圧送流体に接する部材に、超硬合
金を採用したことである。

〔発明の効果〕

本発明の精密歯車ポンプは、被圧送流体に接する構成部
品に超硬合金を採用したので、擾れた耐食性・耐摩耗性
を有して製品寿命が長くなる。加えて、熱膨張が小さく
なることから、各部隙間を小さくして容積効率を上げら
れ、かつ使用温度の高い雰囲気で稼働中も所定寸法が維
持され、高い吐き出し量精度が確保できると共に、優れ
た耐熱性による使用温度限界がアップするなどの効果が
発揮される。

〔実　施　例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

この実施例の精密歯車ポンプは、繊維機械類にポリマー
を圧送するためのもので、第１図に示すように、ギヤケ
ーシング１の両端部に前後方向の開口部を閉じるフロン
トプレート２とバックプレート３が設けられ、これらフ
ロントプレート２とバックプレート３との間には、アー
バー５が回転可焼に軸支され、このアーバー５にキー６
を介し°ζ駆動ギヤ７が固定されている。そして、フロ
ントプレート２とバンクプレート３との間には、さらに
前記アーバー５と平行にスタッド８が設けられており、
スタンド８には、前記駆動ギヤ７と噛み合う従動ギヤ９
が回転可能に支持され”でいる。

また、アーバー５の前端部はフロントプレート２を越え
て外方へ突出されており、その部分にカブラ１０が取付
けられ、このカブラ１０がハブ１１に回転可能に支持さ
れる。そのハブ１１の外側にハブトップ１２が設けられ
、取付ボルト４により、前記したギヤケーシング１、フ
ロントプレート２およびバックプレート３と一体に固着
されている。

そして、図示されない駆動源からの出力軸がカブラ１０
に接続され、アーバー５を回転駆動できるようになって
いる。バックプレート３には、第２図に示すように、流
体の吸い込みと吐き出しを行うインレフトボート１３と
アウトレットポート１４とが設けられている。なお、１
５はダウェルである。ちなみに、カブラ１０は、第３図
における矢印１６方向に回転駆動される。

このような精密歯車ポンプにあっては、取付ポルト４や
ダウェル１５さらには図示しないノックビンなどを除き
、他のすべての部材に超硬合金が採用される。その対象
部材は、被圧送流体であるポリマーに高温下で接するも
のである。すなわち、被圧送流体を圧送するために拡縮
する空間を形成するフロントプレート２やバックプレー
ト３の内面および駆動ギヤ７と従動ギヤ９の歯面は、被
圧送流体が接する部材であるが、それらのみならずアー
バー５やスタッド８はもちろんのこと、それらの軸受面
さらにはカブラ１０の内外面の隙間に至るまで被圧送流
体が浸透したり到達するのである。ポリマーは高粘度で
、駆動ギヤ７や従動ギヤ９などの駆動部材のみならず、
その他の部材に凝着するなどして腐食を発生させ易く、
また自己潤滑機能が著しく低いことから、駆動部材など
では摩耗も発生させ易い。したがって、ポリマーに接す
るすべての部材の構成材料として、耐熱・耐食・耐摩耗
性に侵れ、熱膨張率も小さい超硬合金が、高価であるが
資質上好適なものとなるのである。

一般に、超硬合金は、炭化タングステンＷＣの硬質相と
Ｃｏおよび／またはＮｉの結合相とからなる合金、ある
いはＷＣの硬質相と周期律表４ａ族金Ｗ　（Ｔｉ、　Ｚ
ｒ、　）ｍ　、５　ａ族金ｆｆ５　（Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔ
ａｘ）、６ａ族金Ｗｂ　（Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ）の炭化
物、窒化物またはこれらの相互固溶体でなるＢ−１型結
晶構造の硬質相とＣｏおよび／またはＮｉの結合相とか
らなる合金に大別できる。これらの超硬合金を歯車ポン
プに用いる場合は、主にＣｏおよび／またはＮｉの結合
相含有量を調整することによって、前者の合金および後
者の合金の両昔共、すぐれた効果を発揮するものである
。これらの超硬合金のうち前者の合金は、後者の合金に
比較して強度がすぐれていることから、特に歯車ポンプ
への適用が好ましいものである。また、前者の合金の中
でも、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成分とする結合相が
４〜１７ｍｍ％と、残り炭化タングステンと不可避不純
物とからなる超硬合金は、耐摩耗性および強度にすぐれ
ていることから、山車ポンプへの通用が好ましいもので
ある。さらに、化学薬品用の歯車ポンプなど、特に耐食
性を必要とする場合は、結合相がバナジウム、クロム、
モリブデン、炭化バナジウム、炭化クロムおよび炭化モ
リブデンから選ばれた少なくとも１種を１５正量％以下
と、残り　Ｃｏおよび／またはＮｉとからなる超硬合金
を用いるとすぐれた効果を発揮し、歯車ポンプの寿命が
向上するので好ましいものである。

本発明のネｎ密歯車ポンプは、従来の粉末冶金法により
得る超硬合金を、必要に応じて研削、研磨などの加工を
施すことにより製作することもできるが、特に、−度焼
結した超硬合金を、さらに窒素ガスまたは不活性ガス雰
囲気中、圧力１３００ｂａｒ以上、温度１３５０℃以上
の条件による熱間静水圧加圧（Ｈ（Ｐ）処理を行った後
、必要に応じて研削、研磨などの加工を施すことにより
作成すると、強度が著しくすぐれることから好ましいこ
とである。

このようなＨＴ　Ｐ処理を経た超硬合金製造法によれば
、前述したように、製品歩留りが向上すること、じん性
が向上すると同時に寸法的なバラツキが減少し、信頼性
が増すことなどが認められている。したがって、最近で
は、超硬合金メーカでこのＨＩ　Ｐ処理の技術を採用す
るようになってきている。また、超硬合金が耐食性に優
れていることは、種々の腐食性の強い液体で浸析テスト
を行った結果からすでに明らかにされている。特に、超
硬合金は成分調整も可能であり、非常に腐食性の強い液
体に対しても良好な耐食性のあるものにすることができ
る。そして、超硬合金は熱膨張率が非常に小さいため、
製造時と稼働時で温度が大幅に違っても、高温の使用状
態下でミクロン学位の隙間精度が要求される精密歯車ポ
ンプの構成材料としてまことに好適である。以上のこと
から、駆動ギヤ７や従動ギヤ９などの駆動部材にあって
は、前述したようなＨＩ　Ｐ処理法により製作され、こ
れにＮＣ加工を行って前段階の加工を施し、さらにダイ
ヤモンド砥石で仕上げ加工を行うプロセスが採用される
。その他の非駆動部材は、特にＨＩＰ処理を施すまでも
なく、従来一般に行われている製法による超硬合金を用
いても差支えない。

このような部材で構成された精密歯車ポンプは、温度の
変化にかかわらず、常に高い吐き出し量精度が確保され
、かつ高い耐食性・耐摩耗性・耐熱性・耐衝撃性などを
具備したものとなる。したがって、化学工業泪などの、
高温で粘性が高くかつ腐食性の強い被圧送流体を対象と
する一般の圧送用としてのみならず、被圧送流体が自己
潤滑性の低いものであっても円滑な摺動が可能で摩耗の
少ない高い吐き出し量精度が要求される計量用などとし
でも優れた性情を発揮し、過酷な使用条件下で広く用い
られて耐久性が良好かつ優れた性能を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の精密歯車ポンプの実施例の中央部縦断
面図、第２図は歯車ポンプの背面図、第３図は正面図で
ある。 被圧送流体に接する部材〔１−・ギヤケーシング、２・
・−フロントプレート、３・−バックプレート、５・−
アーバー、６・−・キー、７・−・駆動ギヤ、８−スタ
ッド、９・−・従動ギヤ、１０・・・カブラ、１１・−
ハブ、１２・−ハブトップ〕。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプを構成する部品のうち、被圧送流体に接す
   る部材に、超硬合金を採用したことを特徴とする精密歯
   車ポンプ。
2. （２）上記超硬合金は、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成
   分とする結合相４〜１７重量％と、残り炭化タングステ
   ンと不可避不純物とからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の精密歯車ポンプ。
3. （３）上記結合相は、バナジウム、クロム、モリブデン
   、炭化バナジウム、炭化クロムおよび炭化モリブデンか
   ら選ばれる少なくとも１種を１５重量％以下と、残りＣ
   ｏおよび／またはＮｉからなることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の精密歯車ポンプ。