JPS5819348Y2 - 圧力平衡形ベ−ンポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、プレッシャープレートを使用した圧力平衡
形ベーンポンプに関するものである。

プレッシャープレートを使用した圧力平衡形ベーンポン
プにおいてはその規定吐出圧力に応じてプレッシャープ
レートの形状を変える必要があるとともに、その吐出圧
力が規定値を越えると、プレッシャープレートの弾性変
形量が過大となり、このためロータおよびベーンの両側
面のギャップ不足からポンプの潤滑不足さらにはロータ
やベーンとそれらの両側面に対向する静止面との間にカ
ジノ現象を起したりしてポンプが運転不能となる欠点が
あった。

この考案は、プレシャープレートの吐出圧力を受ける面
と反対側の面にポンプの規定吐出圧力に応じた適正な巾
の溝を設け、この部分に吐出圧力を導き入れてプレシャ
ープレートの弾性変形量を調整するようにして各種吐出
圧力のポンプをプレシャープレートの溝巾を変えるのみ
で容易に製作できるようにし、またこの方法によって従
来困難であった最高吐出圧力３００ ｋｇ／Ｃｍ２の圧
力平衡形ベーンポンプをも容易に製作可能にすることを
目的としている。

以下図面にもとづいて、この考案の詳細について説明す
る。

第１図は圧力平衡形ベーンポンプの原理を示す図面で、
軸１の中心を点対称に楕円状に内面を加工されたカムリ
ング２の内部で゛ロータ３が回転する。

ロータ２３には溝４が加工されていてその中をベーン５
か゛自由に滑動する。

ロータ３を回転させると、まず遠心力でベーン５が半径
方向に飛び゛出しカムリング２の内面に圧着してポンプ
室６を形成する。

いま、ロータ３か゛図面の矢印の方向に回転するとする
と、吸入窓７の部分ではポンプ室の容積が増大するので
ポンプ室内の圧力が下って、外部に設けられたタンク等
から流体が吸入口８．吸入室９．吸入窓７を通ってポン
プ室に流れ込む。

つぎに、ポンプ室が吐出窓１０の部分に達すると、ポン
プ室の容積が減少し始めるのでポンプ室内の圧力が上昇
し、流体は吐出窓１０．吐出室１１、吐出口１２を通っ
てポンプ外へ押し出される。

カムリング２の内面形状が点対称であり、吐出窓１０、
吸入窓７がそれぞれ対称位置に２個づつ設けられている
ので前記の吸入行程はロータ３の１回転中にそれぞれ２
回繰返され、またロータ３に加わるラジアル方向の荷重
はこの対称性から理論上０となる。

以上の原理に基づくものを圧力平衡形ベーンポンプと称
する。

なお、ロータ３とその軸１とは図面に示すごとくスプラ
イン溝で結合させるのが一般で、ロータ３は軸１に対し
て軸方向に多少の裕度をもって嵌合している。

また、ベーン５はロータ３の回転による遠心力のみで゛
はカムリングの接触圧が不充分なのでロータ３の溝４の
基部に吐出室１１の流体圧を導いてその圧力でベーン５
をカムリング２の内面に強く押し付けて吐出行程で圧縮
されるポンプ室内の流体の漏洩を防ぐようにするのが一
般である。

つぎに、プレシャープレートを使用したベーンポンプを
第２図について説明する。

カムリング２１の内部にロータ２２が組込まれ、ロータ
２２は軸２３とスプライン溝で嵌合して回転駆動される
。

ロータ２２には第１図で説明したごとく複数個の放射状
の溝が切ってありこれらの溝にベーン２４が溝内を溝に
沿って滑動するように嵌め込まれている。

ポンプ室の側面は、一方はポンプの本体ケース２５の平
滑な端面でまた他方はプレシャープレート２６の平滑な
端面で構成され、これらの面はロータ２２、ベーン２４
の回転部に対して静止面として作用する。

カムリング２１の本体ケース２５の反対側にはエンドカ
バー２７の端面が接し、カムリング２１、本体ケース２
５、エンドカバー２７の３部材は流体の外部油洩れを防
ぐパツキン２８ 、２９を挾んでボルトで強固に締付け
られている。

エンドカバー２７の内部は流体の吐出室３０を形威し、
吐出室３０は流体の吐出口３１に通じている。

プレシャープレート２６は吐出室３０内にありエンドカ
バー２７との間に設けられたスプリング３２で押されて
その外周面がカムリング２１に圧接している。

第１図で説明したごとく吐出窓部と吸入窓部はロータ２
２の中心を基準にして９０°の位置に交互に２個づつ設
けられるが、第２図では説明の便宜のため上半分に吸入
窓部を下半分にこれと９０°の位置にある吐出窓部を示
しである。

いま、ロータ２２を回転させると、吸入窓３３から流体
がポンプ室に吸入され、この吸入された流体はロータ２
２の回転とともにポンプ室の容積が減少して圧縮され吐
出窓３４の部分で吐出室３０に吐き出される。

この行程が繰返されて規定の吐出圧が得られる。

吸入窓３３は本体ケース２５内にある吸入室に通じ、更
に流体の吸入口に通じるが図面ではこの部分は省略しで
ある。

プレシャープレート２６には吐出室３０からロータ２２
の側面に通じる穴３５．３６が設けであるが、これはベ
ーン２４の基部に吐出室３０の圧力を導き入れてその圧
力で゛ベーンを強くカムリング２１の内面に圧接させて
ポンプ室の漏洩を防ぐためのものである。

以上、ベーンポンプの一構造例についてその動作を説明
したが、この場合ポンプの性能に重要に影響のある一つ
の問題がある。

それは、回転部であるロータ２２およびベーン２４の両
側面とこれらに対向する静止部であるプレシャープレー
ト２６および本体ケース２５の平滑面とのギャップ３７
゜３８である。

図面ではこれらのギャップ３７ 、３８を解り易くする
ため実際のものよりは広く画いである。

これらのギャップは、吐出側の高圧ポンプ室の流体が吸
入側の低圧のポンプ室の方向に流れる通路にもなってお
り、これによって回転体と静止部との間の潤滑が行なわ
れる。

しかしながら反面これらのギャップを通ってポンプ室の
高圧側から低圧側に流体が流れるということはポンプの
漏洩となりその分だけポンプの容積効率を減することに
なる。

従って、これらのギャップは回転体の円滑な回転に必要
な程度に止め、不必要に巾を大きくとることは得策でな
い。

一方、これらのギャップを通って高圧側から低圧側に流
れる流体の量は、もしギャップ中が一定とすると、吐出
圧が低い間は少なく吐出圧が高くなる程多くなる。

従って理想的には、ギャップは吐出圧が低い間は広く吐
出圧が高くなるに従って自動的に狭ばまることが望まし
い。

プレシャープレートはこのような働きをさせるために設
けたものである。

図面において、点線で示したものはポンプの吐出圧力が
Ｏの場合のプレシャープレート２６、ロータ２２および
ベーン２４の位置を示し、実線は吐出圧力が高くなった
場合のそれらの位置を示している。

ポンプを回転させると吐出室３０の圧力が上昇して行く
。

プレシャープレート２６はその背面の全面に吐出室の圧
力を受けるので、吐出室圧力の増加に伴ってカムリング
２１の内径端部を支点としてギャップ３７の巾を狭める
方向に弾性変形して行く。

この場合、ロータ２２は軸２３の軸方向に移動して、両
側面のギャップ３７．３８を略等しい巾にかつ吐出圧力
に応じた適正な大きさに保持する。

このようなプレシャープレート２６の動作によって、ポ
ンプは吐出圧力の広い範囲にわたってその容積効率を略
一定に保つことか゛できる。

以上、プレシャープレートを使用した圧力平衡形ベーン
ポンプについてプレシャープレートの機能を説明したが
、この場合に吐出圧力が規定値を越えるとプレシャープ
レートの弾性変形量がさらに大きくなり、ロータ両側面
のギャップをさらに狭くしてポンプは潤滑不足を起して
運転不能となる。

この考案では、プレシャープレートの吐出室側の面だけ
でなく、その反対側のロータに対向した面にも吐出室の
圧力を加えその反対圧力の受圧面積を適当に変えること
によってプレシャープレートの弾性変形量を調整して高
い吐出圧力でも使用できるようにするとともに、各種吐
出圧力のベーンポンプを容易に製作できるようにしたも
ので、特に従来圧力平衡形ベーンポンプでは最高圧力は
一般に２１０ｋｇ／ｃｍ２であったものをこの考案によ
れば３００ｋｇ／ｃｍ２のものも容易に製作できるよう
にした。

つぎに、第３図にもとづいてこの考案を具体的に説明す
る。

第３図は、この考案に使用するプレシャープレートのロ
ータに対向する面の平面図で、吸入室側に通じる切りか
き４１が１８０°方向に２個設けてあり、これと直角方
向に吐出室に通じる貫通孔４２が２個設けである。

図面に示したプレシャープレートは、ベーン部がインサ
ートとベーンの２枚で構成される複合ベーンのものを示
しており、溝４３および４４はベーンとインサートの間
の間隙部に相当する位置に設けである。

溝４３には貫通穴４５が明けてありこの穴を通して吐出
室の流体圧が溝４３．４４に、さらにベーンとインサー
トの間の間隙部に加わるようになっている。

従来のプレシャープレートでは溝４３．４４はベーンと
インサートの間の間隙部に吐出室の圧力を加えることを
目的として設けられており、その巾はその目的に応じた
狭いものであった。

この考案では、図面に示すごとくこれらの溝４３．４４
を巾の広いものとし、この溝部の面積に吐出室の圧力を
加えてプレシャープレートのギャップ側への弾性変形量
を調整するようにしたもので、最初にプレシャープレー
トの材質、形状を適切に設定しておけば、この溝４３゜
４４の面積を変えるだけで容易に各種吐出圧力のベーン
ポンプを製作することができる。

また、この方式によって従来困難であった最高吐出圧力
３００ｋｇ／ｃｎｎ２のものも容易に製作できるように
なった。

第４図は、この考案のプレシャープレートを使用した圧
力平衡形ベーンポンプの一実施例で、インサートを使用
した複合ベーン式のものである。

カムリング５２の内部にロータ５１．ロータ５１の溝に
インサート５４とベーン５３が組込まれており、ロータ
５１は軸５９で回転駆動される。

ロータ５１の一側面には第３図で示したプレッシャープ
レート５５が、その反対側にはサイドプレート５８が組
込まれ、これらが回転部に対応する静止面を形成する。

吐出室５７は吐出窓６０を通してポンプ室の高圧側に通
じ、吸入室５６は吸入窓６１を通してポンプ室の低圧側
に通じている。

ポンプの基本動作およびプレシャープレートの働きは以
上に説明したとおりである。

なお、第３図および゛第４図ではインサートを使用した
複合ベーン式のものについて説明したが、この考案は第
２図に示すようなシングルベーン方式のポンプにも全く
同様に適用することができる。

ここで前述したように本考案による溝４３．４４を巾の
広いものにすることにより、この溝部の面積に吐出室の
圧力を加えてプッシャープレートのギャップ側への弾性
変形量を調整し、更にこの溝の受圧面積を変えることに
よって各種吐出圧力のベーンポンプの製作を可能とする
如き作用効果について第５図ａ及びｂによってわかり易
く説明する。

第５図ａはカムリング５２、サイドプレート５８、プレ
ッシャープレート５５及びロータ５１を軸５９の中心よ
り上部を示したものであり、プレシャープレート５５の
裏面より貫通穴４５を通してポンプの吐出した流体圧が
溝４３に加わり、この溝内圧力Ｐｏは流体圧Ｐｏｕｔと
等しい圧力となって前記プレッシャプレート５５裏面の
圧力Ｐｏｕｔと対抗してこのプレッシャプレート５５の
弾性変形力を減する効果を発揮するものであり、同図す
はこの状態を示している。

以上に説明したごとく、この考案はプレシャープレート
を使用した圧力平衡形ベーンポンプにおいて、プレシャ
ープレートのロータおよびベーンポンプにおいて、プレ
シャープレートのロータおよびベーンの側面と対向する
面にも吐出圧力のかかる溝を設けてプレシャープレート
の弾性変形量を調整し、この溝巾を変えることによって
容易に各種吐出圧力のベーンポンプを製作可能とし、特
に従来困難であった最高吐出圧力３００ｋｇ／ｃｍ２の
ベーンポンプをも容易に製作可能とした効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力平衡形ベーンポンプの動作原理図、第２図
は従来のプレシャープレートを使用した圧力平衡形ベー
ンポンプの主要部の断面図、第３図はこの考案に使用す
るプレシャープレートの一実施例のロータ側からみた正
面図、第４図は本考案のプレシャープレートを使用した
圧力平衡形ベーンポンプの一実施例を示す断面図、第５
図は本考案の機能を説明する図である。 ２．２１．５２・・・・・・カムリング、３，２２．５
１・・・・・・ロータ、５゜２４．５３・・・・・・ベ
ーン、５４・・・・・・イン？ −） 、１．２３．５
９・・・・・・軸、２６．５５・・・・・・プレシャー
プレート、６，３３，６１・・・・・・吸入窓、１０，
３４．６０・・・・・・吐出窓、９，５６・・・・・・
吸入室、１１゜３０ 、５７・・・・・・吐出量、５８
・・・・・・サイドプレート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プレッシャープレートを使用した圧力平衡形ベーンポン
   プにおいて、該プレッシャープレートのロータおよびベ
   ーンの側面と対向する面に溝を設けかつこの溝に吐出室
   の流体圧が加わるように該プレッシャープレートに貫通
   穴を設け、ポンプの規定吐出圧力に合せて前記溝の受圧
   面積を適正に定めることによりプレッシャープレートの
   弾性変形量を調整するようにしたことを特徴とする圧力
   平衡形ベーンポンプ。