(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口及び吐出口を備えたポンプハウジング内に、軸部の外周にギア部を形成してなる２本一対のギヤロータをそのギア部同士が噛合状態となるよう回転自在に配設し、前記ハウジング内のジャーナル軸受体の軸方向端面と前記ギア部の同方向両端面との間、及び、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間に各々クリアランスを形成し、前記クリアランスに溶融樹脂を導入することにより当該ギヤロータにスラスト耐力を発生させる手段を設けた溶融樹脂用ギヤポンプにおいて、
前記スラスト耐力発生手段は、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間のクリアランスに連なるように前記ジャーナル軸受体の軸方向端面の内周面側に設けた環状の樹脂ポケットと、この樹脂ポケットに吐出側からのみ樹脂を導入する導入溝とからなり、
前記樹脂ポケットの周面に半円形の補助ポケットが周方向に間隔をおいて複数個所に設けられていることを特徴とする溶融樹脂用ギヤポンプ。
【請求項２】
前記スラスト耐力発生手段は、前記ギヤ部の軸方向両端面における同ギヤ部の回転方向前側縁に形成された樹脂案内面を具備していることを特徴とする請求項１に記載の溶融樹脂用ギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば混練造粒設備において、混練機とペレタイザとの間で溶融樹脂の昇圧に用いられるギヤポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂混練造粒設備は、図１０に例示するように、混練機２と、ペレタイザ４と、両者間に配されたギヤポンプ１とから構成されていて、混練機２の供給口５からチャンバ６内に供給された樹脂材料及び添加剤は、平行に配設された２本一対のロータ７で混練溶融され、２００〜３００℃の低圧（０．５〜３ｋｇ／ｃｍ2 ）で排出口８からギヤポンプ１の吸入口１８に供給される。この溶融樹脂は、ギヤポンプ１により２００〜３００ｋｇ／ｃｍ2 の高圧に昇圧され、ペレタイザ４へ送給されるようになっている。
【０００３】
従来、前記ギヤポンプ１は、ポンプハウジング９内に、軸部の外周にギア部を形成してなる２個一対のギヤロータ１０，１０がジャーナル軸受（図示省略）を介して回転自在に嵌装されたもので、同ポンプ１のの吸入口１８が混練機排出口８に、吐出口１９がペレタイザ４に夫々接続されている。
そして、ギヤロータ１の潤滑は、ジャーナル軸受体軸方向端面とギヤロータの同方向端面との間に形成されるクリアランスに、ギヤポンプ吐出側の溶融樹脂を導入することによって行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、クリアランスに供給される溶融樹脂はギヤ部の潤滑を行うだけでギヤロータにスラスト耐力を付与するものではないため、ギヤロータに軸方向の外力が作用した場合や、ハウジング内のギヤ部の軸方向端面に作用する溶融樹脂圧力のアンバランス等によってスラスト力が発生した場合、ジャーナル軸受の軸方向端面（以下スラスト面という）にギヤ部の同方向端面が接触し、摩耗やかじり、又は焼き付き等の損傷を生じるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、ギヤロータの回転力を溶融樹脂を介してスラスト方向に振り向けることで同ロータにスラスト耐力を付与し、ギヤロータや軸受けの損傷を防止できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明は、吸入口及び吐出口を備えたポンプハウジング内に、軸部の外周にギア部を形成してなる２本一対のギヤロータをそのギア部同士が噛合状態となるよう回転自在に配設し、前記ハウジング内のジャーナル軸受体の軸方向端面と前記ギア部の同方向両端面との間、及び、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間に各々クリアランスを形成し、前記クリアランスに溶融樹脂を導入することにより当該ギヤロータにスラスト耐力を発生させる手段を設けた溶融樹脂用ギヤポンプにおいて、前記スラスト耐力発生手段は、前記軸部の外周面と前記ジャーナル軸受体の内周面との間のクリアランスに連なるように前記ジャーナル軸受体の軸方向端面の内周面側に設けた環状の樹脂ポケットと、この樹脂ポケットに吐出側からのみ樹脂を導入する導入溝とからなり、前記樹脂ポケットの周面に半円形の補助ポケットが周方向に間隔をおいて複数個所に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
かかる本発明によれば、スラスト耐力発生手段がクリアランスに溶融樹脂を導入するので、ギヤロータにスラスト力が作用しても、クリアランスに導かれた溶融樹脂がギヤロータのギヤ部をジャーナル軸受体の軸方向中央部に位置させるように作用し（スラスト耐力発生）、軸受体のスラスト面にギヤ部の端面が接触するのを防止する。
【０００８】
この場合、導入溝が吐出側からのみ樹脂を樹脂ポケットに導入するので、ギヤロータには樹脂ポケットの面積×吐出側の樹脂圧力のスラスト耐力が発生し、ギヤロータのスラスト耐力を大幅に増大させる。また、この場合、ジャーナル軸受体に樹脂ポケットと導入溝を形成すれば足りるので、製作が容易である。
【０００９】
また、前記スラスト耐力発生手段としては、前記ギヤ部の軸方向両端面における同ギヤ部の回転方向前側縁に形成された樹脂案内面を具備することができる。
この場合、ギヤロータの回転に伴って、ギヤ部の樹脂案内面とジャーナル軸受体の軸方向端面（スラスト面）とで形成される空間内に溶融樹脂が押し込められるので、この空間内の樹脂がギヤ部を軸方向両側から押圧してスラスト耐力を発生させ、ギヤロータのギヤ部が軸受体の軸方向中央部に位置させるように作用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１〜図４は、本発明の第一実施形態を示し、この場合のギヤポンプ１は、従来と同様に図１０に示す樹脂混練造粒設備２に採用される。
図１０において、樹脂混練造粒設備２は、混練機３と、ギヤポンプ１と、ペレタイザ４とにより構成されている。樹脂材料及び添加剤等は、混練機３の供給口５からチャンバ６内に供給され、チャンバ６内に平行に配置された２本のロータ７により混練・溶融され、溶融樹脂は排出口８からギヤポンプ１に導かれ、該ポンプ１で昇圧（０．５〜３ｋｇ／ｃｍ2 から２００〜３００ｋｇ／ｃｍ2 ）され、ペレタイザ４へと送給されるようになっている。
【００１１】
前記ギヤポンプ１は、図１に示すように、、ポンプハウジング９と、このハウジング９内に配設された２本一対のギヤロータ１０，１０と、このロータ１０の軸部１１が回転自在に軸支されるジャーナル軸受体１２とにより主構成されている。
前記ポンプハウジング９は、断面メガネ状のチャンバを形成した方形状本体１３と、軸方向開口端をボルト１４により着脱自在に閉塞する夫々２つの軸孔１５を有する左右のカバー１６とからなり、図１０に示す混練機３側に吸入口１８が、かつ、ペレタイザ４側に吐出口１９が夫々設けられている。
【００１２】
前記ギヤロータ１０は、軸部１１の中途部外周にギア部２０を一体に形成してなり、ギヤ部２０同士が互いに噛合した状態でかつ互いに平行となるように、前記ハウジング９内に組み込まれている。
前記ギヤ部２０の軸方向両端面と前記ジャーナル軸受体１２の軸方向端面との間、及び、軸部１１の外周面とジャーナル軸受体１２の内周面との間に夫々クリアランス２１，２５が設けられ、この各クリアランス２１，２２に溶融樹脂を充満させることにより、ギヤロータ１０の潤滑が行われるようになっている。
【００１３】
なお、通常は、一方のギヤロータ１０の一側の軸部１１は図外のカップリングを介して駆動装置に連結されるが、ギヤロータ１０の両端を駆動装置に連結することもできる。
本実施形態では、前記ギヤ部２０の軸方向端面と対向する前記ジャーナル軸受体１２の同方向両端面、即ち、スラスト面１２Ａにスラスト耐力発生手段２６が夫々設けられている。
【００１４】
このスラスト耐力発生手段２６は、図２及び図３に示しているように、スラスト面１２Ａに接するクリアランス２１に連通する環状の樹脂ポケット２８と、このポケット２８に前記吐出口１９側から溶融樹脂を導入する導入溝２９と、から構成されていて、その樹脂ポケット２８は、前記ギヤ部２０に対向するスラスト面１２Ａの内周端部を当該軸受体１２の軸孔１２Ｂよりも拡径することによって形成されている。
【００１５】
また、本実施形態では、図２に示すように、樹脂ポケット２８の周面２７に半円形の補助ポケット３０が周方向に間隔をおいて複数個所に設けられていて、これにより、ポンプ効率を悪化させることなく十分なスラスト耐力が発生するようにしてある。
すなわち、樹脂ポケット２８の径を全体的に大きくするとポンプ効率が低下することから、上記補助ポケット３０を周方向に間隔をおいて設けることにより、ポンプ効率をさほど悪化させずにスラスト耐力を向上させている。
【００１６】
上記第一実施形態に係るギヤポンプ１と従来のギヤポンプとを、実際にギヤロータ１０にスラスト力を外力として加えてテストした結果、外力（荷重）とスラストすき間の関係は、図４に示す通りとなった。
この図４から明らかなように、本発明の第一実施形態では、従来技術に比べてスラスト荷重（外力）に対する耐力が大である。
【００１７】
これは、前記樹脂ポケット２８に導入された溶融樹脂が、ポケット２８の面積に比例した力でギヤ部２０が常に中央部に位置するように作用する力を発生するからであり、何らかの変動外荷重がスラスト方向（軸方向）に働いた場合でも、かかるギヤ部２０に生じたスラスト耐力（ポケット面積×樹脂圧力）がギヤ部２０がジャーナル軸受体１２のスラスト面１２Ａに接触するのを防止する。
【００１８】
図５〜図８は、本発明の第二の実施形態を示し、この場合のスラスト耐力発生手段２６は、ギヤロータ１０のギヤ部２０の軸方向両端面２０Ａにおける同ギヤ部２０の回転方向前側縁に形成した傾斜面（樹脂案内面）３１から構成されている点で、前記した第一実施形態と異なる。
この傾斜面３１は、図６に示すように、ギヤロータ１０の回転方向前側に位置してギヤ部２０の端面２０Ａの約半分程度の範囲に設けられている。
【００１９】
この第二の実施形態によれば、傾斜面３１とジャーナル軸受体１２のスラスト面１２Ａとの間に、図７に示すようなクサビ状空間３２が形成され、ギヤロータ１０の回転によってクリアランス２１に流入した溶融樹脂が前記空間３２に広い側から狭い側即ち回転方向と逆の方向に押し込められるため、その溶融樹脂が傾斜面３２を介してギヤ部２０を軸方向両側から押圧し、同ギヤ部２０にスラスト方向の耐力を発生させる。
【００２０】
なお、前記ギヤ部２０の歯１枚単位当りのスラスト耐力Ｐは、次式で計算できる。
Ｐ＝６ηＵａ2 ／ｈｏ2 ・φ（ｍ）
ここで、ηは樹脂粘度、Ｕはギヤ部端面２０Ａにおける平均周速、ａは傾斜面３１の長さ、ｈｏは前記空間３２の最小すき間、ｈ１は前記空間３２の最大すき間、ｍは（ｈ１−ｈｏ）／ｈｏ、φ（ｍ）はｍによって決まる関数である。
【００２１】
上記第二実施形態のギヤポンプ１と従来のギヤポンプとを、実際にギヤロータ１にスラスト力を外力として加えてテストした結果、外力（荷重）とスラストすき間の関係は、図９に示す通りとなった。なお、図９には上記式で耐力Ｐを計算した値を示しているが、これはテスト結果とほぼ一致している。
この図９から明らかなように、本発明の第二実施形態によれば従来技術に比べてスラスト耐力が大であることが明白である。
【００２２】
なお、ギヤ部２０に形成する樹脂案内面３１は、要するに、ギヤロータ１０の回転に伴ってジャーナル軸受体１２のスラスト面１２Ａとの間で溶融樹脂が押し込められる空間３２がギヤ部２０の回転方向前側に形成される形状であればよく、図７に示す傾斜面以外にも、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示す形状の案内面３１を採用することができる。
【００２３】
また、図示の各実施形態では、樹脂ポケット２８及び導入溝２９からなるスラスト耐力発生手段２６（図１）と、樹脂案内面３１よりなるスラスト耐力発生手段２６（図５）とをそれぞれ独立に備えたものを示したが、これら双方のスラスト耐力発生手段２６を設けることにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ギヤロータのギヤ部の軸方向端面がジャーナル軸受体のスラスト面に接触するのを防止でき、摩耗、かじり、焼き付き等の損傷を防止して耐久性の向上を図ることができる。また、ジャーナル軸受体に樹脂ポケットと導入溝を形成すれば足りるので、従来のギヤポンプの構造部材のうち軸受体のみを改変すればよく容易に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】ジャーナル軸受体の断面（図２のＢ−Ｂ線断面相当）図である。
【図４】第一実施形態と従来技術のテスト結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第二実施形態を示す中央縦断面図である。
【図６】第二実施形態におけるギヤロータのギヤ部の軸方向端面の一部を示す図面である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】樹脂案内面の各変形例を示す図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】第二実施形態と従来技術のテスト結果を示すグラフである。
【図１０】樹脂混練造粒設備の構造例を示す一部破断正面図である。
【符号の説明】
１        ギヤポンプ
９        ポンプハウジング
１０        ギヤロータ
１１        軸部
１２        ジャーナル軸受体
１２Ａ      スラスト面
１８        吸入口
１９        吐出口
２０        ギヤ部
２０Ａ      ギヤ部の軸方向端面
２１        クリアランス
２６        スラスト耐力発生手段
２８        樹脂ポケット
２９        導入溝
３１        樹脂案内面（傾斜面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003660418.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003660418.tif 000008
【図８】
0003660418.tif 000009
【図９】
0003660418.tif 000010
【図１０】
0003660418.tif 000011