JP2003227474A - 内接歯車ポンプ - Google Patents
内接歯車ポンプInfo
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Abstract
ータを採用した内接歯車ポンプについて、キャビテーシ
ョンの抑制、圧力脈動の低減、容積効率の向上を図る。 【解決手段】 インナーロータ1とアウターロータ2の
歯面間に形成される閉じ込み空間Aが設計上最大面積と
なる位置での吸入ポート側ロータ噛み合い点5よりもロ
ータの回転方向前方に吸入ポート3の終端3aを延伸配
置する。
Description
インナーロータ(外歯歯車)とアウターロータ(内歯歯
車)を組合わせた内接歯車ポンプに関する。
と、歯数がn+1枚のアウターロータを偏心させてケー
シングに収納し、両ロータの各歯の歯面間に形成される
閉じ込み空間(ポンピングチャンバ)のロータ回転に伴
う容積変化を利用して液体の吸入、吐出を行う内接歯車
ポンプは、基本設計では、図2に示すように、インナー
ロータ1とアウターロータ2間の閉じ込み空間Aの面積
が最大となる位置でその閉じ込み空間Aがケーシングに
設けられた吸入ポート3と吐出ポート4から切り離され
るように、吸入ポートの終端3aと吐出ポートの始端4
aが左右対称位置に設定される。
ーシングのロータ端面と対向する面に設けられている。
図中5、6は、面積最大となる閉じ込み空間を仕切る吸
入ポート側ロータ噛み合い点と吐出ポート側ロータ噛み
合い点を示す。7はインナーロータを回転させる駆動シ
ャフトであり、アウターロータ2は従動回転する。
ロータ回転に支障をきたさないように、インナーロータ
とアウターロータの歯面間、ケーシング内径とアウター
ロータの外径間及びインナーロータの軸穴と駆動シャフ
ト間にそれぞれ所定のクリアランス(隙間)が設けられ
る。
間Aを広げながらインナーロータ1とアウターロータ2
がクリアランスの範囲内で相反する方向に動き、両ロー
タの中心を通る軸が、図2(b)に示す設計上の基準軸
Cの位置からC’の位置までロータの回転方向に(a°
−X°)ずれる。図のa°は、インナーロータ1とアウ
ターロータ2の設計上の中心を通る基準軸Cから設計上
の吸入ポート側ロータ噛み合い点5までのインナーロー
タ中心Oを支点にした振角、X°は基準軸Cからロータ
中心変位後の吸入ポート側ロータ噛み合い点5’(線
B)までのインナーロータ中心Oを支点にした振角であ
る。
点5の位置に配置すると、閉じ込み空間Aは実際の噛み
合い点が設計上の噛み合い点5の位置から5’の位置に
移る間は吸入ポートから切り離されているのにまだ膨張
工程にあり、その空間A内が吸入ポートの圧力よりも更
に負圧状態になる。
閉じ込み空間Aは液体を吸入することができないためキ
ャビテーションを誘発し、吸入効率悪化の問題も起こ
る。
み空間の膨張、圧縮速度が速くなるため、キャビテーシ
ョンの発生と容積効率の悪化はより顕著になり、その結
果、ロータ、ケーシングの侵食や吐出量不足を引き起こ
す。
力脈動も増大し、ポンプの振動、騒音も激しくなってポ
ンプ性能が著しく低下する。
ータ中心の変位に起因したキャビテーション、圧力脈動
の増大、容積効率低下を抑えてポンプ性能を高めること
にある。
め、この発明においては、吸入ポートの終端を、ロータ
歯面間の閉じ込み空間Aが設計上最大面積Soとなる位
置での吸入ポート側ロータ噛み合い点よりもロータの回
転方向前方に延長して配置する。
設計上のロータ噛み合い点5を通り越した後にも吸入ポ
ートから空間Aに液体が流入する。
込み空間の負圧状態が矯正され、キャビテーションが発
生するときのポンプ回転数を高めることができる。ま
た、閉じ込み空間の液体吸入量が増加し、ポンプの容積
効率も改善される。
は、図2において基準軸Cと線Bのなす角X°がa°−
16°≦X°≦a°−4°となる位置(その式を満足さ
せる線B上)に吸入ポート終端を配置すると好ましい。
通常のポンプの場合、クリアランスによる基準軸Cから
の軸C’の振れ(ロータ中心の変位による振れ)角は、
(a°−4°)〜(a°−16°)の範囲にほぼ納ま
る。
間の面積Sが、最大面積Soの98.20%〜99.9
2%となる位置で閉じ込み空間が吸入ポートから切り離
されるところに吸入ポート終端を配置するのも好まし
い。
転数の改善を重視する場合には、X°≦a°−10°と
なる位置に吸入ポート終端を配置すると好ましい。この
条件を成立させると、閉じ込み空間内の圧力状態を確実
に正圧にできるのに加え、液体中に混入した空気を意図
的に潰す作用も働き、キャビテーション発生時のポンプ
回転数をより高めることが可能になる。但し、この場合
には液体の最大吸入量が減少するので、ポンプの容積効
率は下がる。
プ回転数の改善を両立させる場合には、a°−16°≦
X°≦a°−10°となる位置に吸入ポート終端を配置
するのがよい。
プの実施形態を示す。図1は、インナーロータ1とアウ
ターロータ2をそれぞれ設計上の中心に置いた状態にし
て画いてある。図に示すように、設計上閉じ込み空間A
の面積が最大となる位置での吸入ポート側ロータ噛み合
い点5よりもロータの回転方向前方に吸入ポート3の終
端3aを配置しており、従って、設計上のインナーロー
タ中心Oとアウターロータ中心を通る基準軸Cから設計
上の吸入ポート側ロータ噛み合い点5までの振角(イン
ナーロータ中心Oを支点にした振角)をa°、吸入ポー
ト終端3aが置かれる位置までの振角(線Bの振角)を
X°とすると、X°<a°の条件が成立する。
じ込み空間Aが吸入ポート3から切り離される位置で閉
じ込み空間Aが吐出ポート4からも切り離されるよう
に、吐出ポート4の始端4aの位置も、通常設定される
位置からロータの回転方向前方に移している。
中央部は、図のようにロータ回転方向後方に突出させ、
吸入ポート側のロータ噛み合い点5が突出部の先端に到
達した位置で閉じ込み空間Aが吸入ポート3から切り離
されるようにしている。図1の8はケーシングに設けた
深さの浅い溝である。
て述べる。
し効率を評価した。その結果を表1及び図3、図4に示
す。
ーロータ歯数9枚、アウターロータ歯数10枚、アウタ
ーロータ外径85mm、ロータ厚み10mm、ロータ中
心の偏心量3.54mmである。
じ込み空間の面積が最大となる位置での設計上の基準軸
(図1のC)から設計上の吸入ポート側ロータ噛み合い
点までの振角a°=18°である。
ート終端の設置点(線B)までの振角X°をパラメータ
として評価を行った結果を表わしている。
0rpmでの容積効率は、X=9°近傍で最も高くなっ
ている。X=13°でもポンプ回転数4000rpm程
度まではX=0°のときよりも容積効率がよい(図3参
照)。
ビテーション発生時のポンプ回転数はX°が小さくなる
に従って高まっている。
ポートの終端を配置する場合の効果がよく現れている。
容積効率を重視する場合には、a°−16°≦X°≦a
°−4°、キャビテーション発生時のポンプ回転数の改
善を重視する場合にはX°≦a°−10°、容積効率と
キャビテーション発生時のポンプ回転数の改善を両立さ
せる場合にはa°−16°≦X°≦a°−10°の条件
が成立する位置に吸入ポート終端を配置するのがよい。
タ歯面間の閉じ込み空間が設計上最大面積となる位置で
の設計上の吸入ポート側ロータ噛み合い点よりもロータ
回転方向前方に吸入ポート終端を配置したので、クリア
ランスによるロータ中心の変位に起因したキャビテーシ
ョンが抑制され、キャビテーション発生時のポンプ回転
数を上げることができる。
脈動も小さくなる。さらに、閉じ込み空間の液体吸入量
が増大して容積効率も高まり、ポンプの高性能化につな
がる。
省略図 (b)吸入ポートと吐出ポートの形状を示す図
説明図
ンプ回転数の関係を示す図
時のポンプ回転数と容積効率の関係を示す図
ポート側ロータ噛み合い点 5’ ロータ中心変位後の吸入ポート側ロータ噛み合い
点 6 設計上の吐出ポート側ロータ噛み合い点 7 駆動シャフト A 閉じ込み空間 B 基準軸に対してX°振れた軸 C 基準軸 O インナーロータ中心 a 基準軸から設計上の吸入ポート側ロータ噛み合い点
までの振角 X 基準軸から吸入ポート終端までの振角 S 閉じ込み空間Aの面積 So 閉じ込み空間Aの設計上の最大面積
Claims (5)
- 【請求項1】 駆動回転させる歯数がn枚のインナーロ
ータと、従動回転する歯車がn+1枚のアウターロータ
を、吸入ポートと吐出ポートを有するケーシングに偏心
配置にして収納し、インナー、アウター両ロータ間の各
歯の歯面間に形成される閉じ込み空間Aのロータ回転に
伴う容積変化で液体を吸入、吐出する内接歯車ポンプに
おいて、吸入ポートの終端を、前記閉じ込み空間Aが設
計上最大面積Soとなる位置での吸入ポート側ロータ噛
み合い点よりもロータの回転方向前方に延長して配置し
たことを特徴とする内接歯車ポンプ。 - 【請求項2】 設計上のアウターロータ中心と設計上の
インナーロータ中心を通る基準軸から前記吸入ポート側
ロータ噛み合い点までのインナーロータ中心を支点にし
た振角をa°、吸入ポート終端までの振角をX°とし
て、a°−16°≦X°≦a°−4°となる位置に吸入
ポート終端を配置した請求項1記載の内接歯車ポンプ。 - 【請求項3】 閉じ込み空間Aの面積Sが、最大面積S
oの98.20%〜99.92%となる位置でその閉じ
込み空間Aが吸入ポートから切り離されるところに吸入
ポート終端を配置した請求項1記載の内接歯車ポンプ。 - 【請求項4】 振角a°、X°について、X°≦a°−
10°となる位置に吸入ポート終端を配置した請求項1
記載の内接歯車ポンプ。 - 【請求項5】 振角a°、X°について、a°−16°
≦a°−10°となる位置に吸入ポート終端を配置した
請求項1記載の内接歯車ポンプ。
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