JP2002130116A - 金属溶湯ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ内への金属溶湯の吸引量や、シリン
ダからの金属溶湯の吐出量を精度良く管理できるように
する。 【解決手段】 シリンダ２と、そのシリンダ内を往復移
動自在なピストン３とを備え、ピストンの往復移動で、
シリンダ内に吸引した金属溶湯Ｄを排出するように構成
してある金属溶湯ポンプであって、シリンダ内でピスト
ンが往復移動するに伴って摺動する摺動部１５を、周方
向の一箇所を分断してＣ形に形成した径方向に弾性変形
可能なリング状部材１８と、リング状部材に対して嵌合
して相対摺動し、かつ、摺動方向に沿う長さが前記リン
グ状部材よりも長い摺動部材２０とで構成し、リング状
部材と摺動部材との少なくとも一方をセラミックで形成
してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダと、その
シリンダ内を往復移動自在なピストンとを備え、前記ピ
ストンの往復移動で、前記シリンダ内に吸引した金属溶
湯を排出するように構成してある金属溶湯ポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の金属溶湯ポンプでは、シリンダと
ピストンや、ピストンに連結してあるロッドとそのロッ
ドを往復移動自在に挿通してあるシリンダヘッドなど
の、ピストンの往復移動に伴ってシリンダに対して摺動
する摺動部として、金属どうしが相対摺動する摺動部
や、金属と高い耐熱性を備えたセラミックとが相対摺動
する摺動部や、セラミックどうしが相対摺動する摺動部
を設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この為、摺動部の摺動
面間のクリアランスを小さくすることができず、所望の
吸引圧力や吐出圧力を確保しにくいので、シリンダ内へ
の金属溶湯の吸引量や、シリンダからの金属溶湯の吐出
量を精度良く管理できない原因となっている。つまり、
高温の金属溶湯を吸引・排出する金属溶湯ポンプでは、
金属どうしが相対摺動する摺動部を設ける場合は、金属
どうしの「焼き付き」や金属間化合物の生成による「か
じれ」といった現象が生じ易いので、摺動面間のクリア
ランスを小さくすることができず、金属どうしの「焼き
付き」や「かじれ」の問題を防止するために、耐熱性が
高いセラミックと金属とが相対摺動する摺動部や、セラ
ミックどうしが相対摺動する摺動部を設けても、セラミ
ック製のポンプ構成部材を高い精度で加工しにくいの
で、いずれにしても、摺動面間のクリアランスを小さく
できないのである。本発明は上記実情に鑑みてなされた
ものであって、シリンダ内への金属溶湯の吸引量や、シ
リンダからの金属溶湯の吐出量を精度良く管理できるよ
うにすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の特
徴構成は、シリンダと、そのシリンダ内を往復移動自在
なピストンとを備え、前記ピストンの往復移動で、前記
シリンダ内に吸引した金属溶湯を排出するように構成し
てある金属溶湯ポンプであって、前記シリンダ内で前記
ピストンが往復移動するに伴って摺動する摺動部を、周
方向の一箇所を分断してＣ形に形成した径方向に弾性変
形可能なリング状部材と、前記リング状部材に対して嵌
合して相対摺動し、かつ、摺動方向に沿う長さが前記リ
ング状部材よりも長い摺動部材とで構成し、前記リング
状部材と前記摺動部材との少なくとも一方をセラミック
で形成してある点にある。 〔作用〕シリンダ内でピストンが往復移動するに伴って
摺動する摺動部を、周方向の一箇所を分断してＣ形に形
成した径方向に弾性変形可能なリング状部材と、そのリ
ング状部材に対して嵌合して相対摺動し、かつ、摺動方
向に沿う長さがリング状部材よりも長い摺動部材とで構
成するので、リング状部材の外周側に対して摺動部材を
嵌合する場合は、リング状部材を縮径方向に弾性変形さ
せた状態で、その外周側に摺動部材を嵌合し、リング状
部材の内周側に対して摺動部材を嵌合する場合は、リン
グ状部材を拡径方向に弾性変形させた状態で、その外周
側に摺動部材を嵌合することにより、リング状部材の摺
動面と摺動部材の摺動面とを、リング状部材の弾性復元
力で、互いに近接させる状態に保持することができ、リ
ング状部材や摺動部材を高い精度で加工することなく、
リング状部材と摺動部材との摺動面間のクリアランスを
小さくすることができる。また、リング状部材と摺動部
材との少なくとも一方をセラミックで形成してあるの
で、金属どうしが相対摺動する摺動部を設ける場合の
「焼き付き」や「かじれ」といった現象が生じにくい。 〔効果〕高い加工精度を要することなく、金属どうしが
相対摺動する場合の「焼き付き」や「かじれ」といった
現象が生じにくい摺動部の摺動面間のクリアランスを小
さくすることができ、シリンダ内への金属溶湯の吸引量
や、シリンダからの金属溶湯の吐出量を精度良く管理で
きる。

【０００５】請求項２記載の発明の特徴構成は、前記リ
ング状部材を前記ピストンの外周部にそのピストンと一
体移動するように装着し、前記摺動部材を前記シリンダ
で構成してある点にある。 〔作用〕シリンダとピストンとが相対摺動する摺動部を
高い精度で加工することなく、その摺動部の摺動面間の
クリアランスを小さくすることができる。 〔効果〕ピストンとシリンダとの間からの金属溶湯の漏
れ出しを防止できる。

【０００６】請求項３記載の発明の特徴構成は、前記ピ
ストンを駆動装置に連結するロッドを、前記シリンダの
シリンダヘッドに形成した貫通孔に往復移動自在に挿通
し、前記リング状部材を前記貫通孔の内周部に装着し、
前記摺動部材を前記ロッドで構成してある点にある。 〔作用〕ロッドと、そのロッドが挿通されるシリンダヘ
ッドとがピストンの駆動に伴って相対摺動する摺動部を
高い精度で加工することなく、その摺動部の摺動面間の
クリアランスを小さくすることができる。 〔効果〕ロッドと、そのロッドが挿通されるシリンダヘ
ッドとの間からの金属溶湯の漏れ出しを防止できる。

【０００７】請求項４記載の発明の特徴構成は、前記リ
ング状部材をセラミックで形成してある点にある。 〔作用〕リング状部材を耐熱性の高いセラミックで形成
して、その耐久性を高めることができる。 〔効果〕リング状部材の点検や交換などのメンテナンス
作業を簡略化できる。

【０００８】請求項５記載の発明の特徴構成は、前記リ
ング状部材の分断箇所の端面どうしを、摺動方向に対向
させた状態で周方向に沿って相対移動可能に設けてある
点にある。 〔作用〕端面どうしを摺動方向に対向させた状態で、周
方向に沿って互いに近接する方向に相対移動させて、リ
ング状部材を縮径方向に弾性変形させることができ、ま
た、端面どうしを摺動方向に対向させた状態で、周方向
に沿って互いに離間する方向に相対移動させて、リング
状部材を拡径方向に弾性変形させることができる。 〔効果〕縮径方向に弾性変形させたリング状部材に対し
てその外周側に摺動部材を嵌合した場合でも、拡径方向
に弾性変形させたリング状部材に対してその内周側に摺
動部材を嵌合した場合でも、端面どうしが摺動方向に対
向して重なり合っているので、リング状部材の分断箇所
からの金属溶湯の漏れ出しを効果的に防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 〔第１実施形態〕図１は、金属溶湯の一例としてのアル
ミ溶湯Ｄを鋳造装置Ｂに給湯する給湯装置Ａを示し、こ
の給湯装置Ａに、本発明に係る金属溶湯ポンプ( 以下、
単に溶湯ポンプという) Ｃを設け、溶湯ポンプＣから排
出されたアルミ溶湯Ｄを溶湯管１を通して鋳造装置Ｂに
給湯するようにしてある。

【００１０】前記溶湯ポンプＣは、図２に示すように、
セラミック( 窒化珪素) 製のシリンダ２と、そのシリン
ダ２内を上下に往復移動自在なセラミック( 窒化珪素)
製のピストン３と、ピストン３を上下に往復移動させる
ポンプ駆動装置４と、ピストン３をポンプ駆動装置４に
連結するセラミック( 窒化珪素) 製のロッド５と、シリ
ンダ２の上部に連通接続してあるセラミック( 窒化珪
素) 製の溶湯吸排管６と、その溶湯吸排管６を溶湯炉Ｅ
に連通させる状態と溶湯管１に連通させる状態とに切り
換える切換機構７とを備え、ポンプ駆動装置４の駆動で
ピストン３を往復移動させて、溶湯炉Ｅからシリンダ２
内に吸引したアルミ溶湯Ｄを溶湯管１に排出して鋳造装
置Ｂに給湯するように構成してある。

【００１１】前記シリンダ２は、下部開口８を溶湯炉Ｅ
のアルミ溶湯Ｄ中に開放してある円筒状のシリンダ本体
９と、シリンダ本体９の上部開口を塞ぐ円形のシリンダ
底板１０とを設けて構成してあり、ピストン３とシリン
ダ底板１０との間のシリンダ本体９内側にシリンダ室１
１を形成してある。

【００１２】前記シリンダ本体９の上端部に筒状スペー
サ１２を一体形成し、その筒状スペーサ１２を溶湯炉Ｅ
の炉蓋１３に固定して、シリンダ２の全体を溶湯炉Ｅ中
におけるアルミ溶湯Ｄの液面昇降範囲のうちの最も低い
最低液面Ｌよりも低い位置でアルミ溶湯Ｄ中に沈むよう
に固定し、筒状スペーサ１２の最低液面Ｌに近い下端部
に貫通孔１４を形成してある。

【００１３】そして、図３，図４に示すように、シリン
ダ２内でピストン３が往復移動するに伴って摺動する摺
動部１５の一例であるピストン３とシリンダ２との摺動
部１６を、ピストン３の外周部に形成した二つの環状溝
１７の各々に、そのピストン３と一体移動するように装
着した二個のセラミック( 窒化珪素) 製のリング状部材
１８( 以下、ピストン用リング状部材１９という) と、
それらのピストン用リング状部材１９に対して相対摺動
し、かつ、摺動方向に沿う長さがピストン用リング状部
材１９よりも長い摺動部材２０であるシリンダ本体９と
で構成してある。

【００１４】前記ピストン用リング状部材１９は、図５
に示すように、リングの周方向の一箇所を略一定幅で切
除して分断したＣ形に形成して、径方向に弾性変形可能
に構成してあり、ピストン用リング状部材１９とシリン
ダ本体９との摺動面間のクリアランスが小さくなるよう
に、縮径方向に弾性変形させたピストン用リング状部材
１９に対してシリンダ本体９が外嵌するように設けて、
ピストン用リング状部材１９の外周面をその弾性復元力
でシリンダ本体９の内周面に圧接させてある。

【００１５】また、ピストン用リング状部材１９の分断
箇所の端面２１を周方向に沿って斜めに形成して、それ
らの端面２１どうしを、摺動方向に対向させた状態で周
方向に沿って相対移動可能に設けて、ピストン用リング
状部材１９の分断箇所からの金属溶湯の漏れ出しを効果
的に防止できるようにしてある。

【００１６】前記シリンダ底板１０をシリンダ本体９に
対して上方から押し付けるセラミック( 窒化珪素) 製の
円筒部材２２を、筒状スペーサ１２の上部に固定し、ロ
ッド５を上下移動自在に支持する軸受け用筒部２３を備
えたセラッミック( 窒化珪素) 製の軸受け部材２４を円
筒部材２２の内側を塞ぐように固定し、軸受け用筒部２
３と、シリンダヘッドに相当するシリンダ底板１０に形
成した貫通孔２５とに亘って、ロッド５を上下に往復移
動自在に挿通してある。

【００１７】そして、シリンダ２内でピストン３が往復
移動するに伴って摺動する摺動部１５の他の一例である
ロッド５とシリンダ底板１０との摺動部２６を、図６に
示すように、貫通孔２５の内周部に形成した環状溝２７
に装着したセラミック( 窒化珪素) 製のリング状部材１
８( 以下、ロッド用リング状部材２８という) と、その
ロッド用リング状部材２８に対して相対摺動し、かつ、
摺動方向に沿う長さがロッド用リング状部材２８よりも
長い摺動部材２０であるロッド５とで構成してある。

【００１８】また、シリンダ２内でピストン３が往復移
動するに伴って摺動する摺動部１５の他の一例であるロ
ッド５と軸受け用筒部２３との摺動部２９を、図７に示
すように、軸受け用筒部２３の内周部に形成した環状溝
３０に装着したセラミック(窒化珪素) 製のリング状部
材１８( 以下、ロッド用リング状部材３１という) と、
そのロッド用リング状部材３１に対して相対摺動し、か
つ、摺動方向に沿う長さがロッド用リング状部材３１よ
りも長い摺動部材２０であるロッド５とで構成してあ
る。

【００１９】前記ロッド用リング状部材２８，３１の各
々は、ピストン用リング状部材１９と同様に、リングの
周方向の一箇所を略一定幅で切除して分断したＣ形に形
成して、径方向に弾性変形可能に構成してあり、各ロッ
ド用リング状部材２８，３１とロッド５との摺動面間の
クリアランスが小さくなるように、拡径方向に弾性変形
させたロッド用リング状部材２８，３１に対してロッド
５が内嵌するように設けて、ロッド用リング状部材２
８，３１の内周面をその弾性復元力でロッド５の外周面
に圧接させてある。

【００２０】また、ピストン用リング状部材１９と同様
に、ロッド用リング状部材２８，３１の分断箇所の端面
２１を周方向に沿って斜めに形成して、それらの端面２
１どうしを、摺動方向に対向させた状態で周方向に沿っ
て相対移動可能に設けて、ロッド５とシリンダ底板１０
との摺動部２６に設けたロッド用リング状部材２８の分
断箇所からのアルミ溶湯Ｄの漏れ出しや、ロッド５と軸
受け用筒部２３との摺動部２９に設けたロッド用リング
状部材３１の分断箇所を通しての空気の通流を効果的に
防止できるようにしてある。

【００２１】前記シリンダ底板１０にリリーフ用貫通孔
３２を形成して、アルミ溶湯Ｄの排出時にシリンダ室１
１内の溶湯圧力が設定圧力を越えると、そのリリーフ用
貫通孔３２からアルミ溶湯Ｄをリリーフさせるリリーフ
弁機構３３を設けてある。

【００２２】前記リリーフ弁機構３３は、図８に示すよ
うに、リリーフ用貫通孔３２を開閉自在な弁体３４を下
端に一体形成してある弁棒３５と、その弁棒３５を下向
きに押圧付勢する付勢機構３６と、その付勢力を調節自
在なエアシリンダ３７とを設けて構成してある。前記付
勢機構３６は、弁棒３５の上端部を軸受け部材２４の上
方に突出させて、その突出端部を下向きに押し付けるＬ
字状のリンク部材３８を上下揺動自在に炉蓋１３に支持
するとともに、リンク部材３８を弁棒３５に押し付ける
側に付勢する圧縮バネ３９を設けて構成し、エアシリン
ダ３７の伸縮量の変更操作で圧縮バネ３９の圧縮変形量
を変更して、リリーフ圧力を調節できるようにしてあ
る。

【００２３】前記ポンプ駆動装置４は、回転自在な螺軸
４０を垂直に支持して、ロッド支持アーム４１に固定し
てある駒部材４２をその螺軸４０に螺合するとともに、
ロッド支持アーム４１の上端に着脱自在に固定してある
ロッド支持具４３にロッド５の上部を着脱自在にねじ込
み固定して、ロッド５をピストン３と共にロッド支持ア
ーム４１に吊り下げ支持し、電動モータＭの駆動で螺軸
４０を正逆に回転させることで、駒部材４２をガイド４
４で案内しながら上下移動させて、ロッド５を昇降させ
るようにしてある。

【００２４】前記切換機構７は、溶湯吸排管６を溶湯炉
Ｅに連通させて溶湯吸排管６と溶湯管１との連通を遮断
する吸入位置と、溶湯吸排管６を溶湯管１に連通させて
溶湯吸排管６と溶湯炉Ｅとの連通を遮断する排出位置と
に上下摺動移動操作自在なセラミック( 窒化珪素) 製の
スプール式弁体４５を設けるとともに、その弁棒４６の
内側に縦向き溶湯管１ａ内のアルミ溶湯Ｄを加熱する電
気ヒータ４７を挿入し、エアシリンダ４８の駆動でスプ
ール式弁体４５を吸入位置と排出位置とに切換移動させ
るようにしてある。

【００２５】前記溶湯管１は、スプール式弁体４５の弁
棒４６を上下移動自在に内装してあるセラミック( 窒化
珪素) 製の縦向き溶湯管１ａに、セラミック( 窒化珪
素) 製の横向き溶湯管１ｂを径方向から連通接続して、
縦向き溶湯管１ａにシリンダ２から流入したアルミ溶湯
Ｄを横向き溶湯管１ｂを通して鋳造装置Ｂに給湯するよ
うに構成してある。

【００２６】前記鋳造装置Ｂには、鋳型４９と、溶湯管
１を通して給湯されるアルミ溶湯Ｄを鋳型４９に注湯す
る注湯用ピストン５０を設けてある。

【００２７】そして、図３に示すように、スプール式弁
体４５を吸入位置に移動させた状態でのピストン３の吸
入移動、つまり、ポンプ駆動装置４でピストン３を下方
に移動させることにより、ピストン３の移動ストローク
に応じた量のアルミ溶湯Ｄを溶湯炉Ｅから溶湯吸排管６
を通してシリンダ室１１内に吸引し、図４に示すよう
に、スプール式弁体４５を排出位置に移動させた状態で
のピストン３の排出移動、つまり、ポンプ駆動装置４で
ピストン３を上方に移動させることにより、ピストン３
の移動ストロークに応じた量のアルミ溶湯Ｄをシリンダ
室１１内から溶湯吸排管６を通して溶湯管１に排出し
て、そのアルミ溶湯Ｄを鋳造装置Ｂに給湯し、注湯用ピ
ストン５０で加圧して鋳型４９に注湯するようにしてあ
る。

【００２８】〔第２実施形態〕図９は、リング状部材１
８の別実施形態を示し、それらの分断箇所の端面２１
を、周方向に沿って長い周方向端面部分２１ａと、その
周方向端面部分２１ａの両端の摺動方向に沿って長い摺
動方向端面部分２１ｂとを備えた鈎形に形成して、径方
向に弾性変形させるに伴って、摺動方向に対向させた周
方向端面部分２１ａどうしが周方向に沿って摺接移動す
るように構成してあるので、アルミ溶湯Ｄの漏れ出しや
空気の通流を一層効果的に防止することができる。

【００２９】〔その他の実施形態〕 １．本発明による金属溶湯ポンプは、リング状部材をセ
ラミックで形成し、摺動部材を金属で形成してあっても
良い。 ２．本発明による金属溶湯ポンプは、リング状部材を金
属で形成し、摺動部材をセラミックで形成してあっても
良い。 ３．本発明による金属溶湯ポンプは、マグネシウムや亜
鉛，錫などの金属溶湯を吸引して排出するものであって
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属溶湯ポンプを備えた給湯装置の一
部断面側面図

【図２】要部の断面図

【図３】要部の拡大断面図

【図４】要部の拡大断面図

【図５】要部の斜視図

【図６】要部の拡大断面図

【図７】要部の拡大断面図

【図８】要部の断面図

【図９】第２実施形態を示す要部の斜視図

【符号の説明】

２ シリンダ ３ ピストン ４ 駆動装置 ５ ロッド １０ シリンダヘッド １５ 摺動部 １８ リング状部材 ２０ 摺動部材 ２１ 端面 ２５ 貫通孔 Ｄ 金属溶湯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 二朗 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 海達 宣明 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 山口 宏 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 中川 賢一 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 Ｆターム(参考） 3H071 AA15 BB01 CC17 DD01 DD06 3H075 AA14 BB03 CC11 DA03 DA04 DA10 DB03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、そのシリンダ内を往復移動
   自在なピストンとを備え、 前記ピストンの往復移動で、前記シリンダ内に吸引した
   金属溶湯を排出するように構成してある金属溶湯ポンプ
   であって、 前記シリンダ内で前記ピストンが往復移動するに伴って
   摺動する摺動部を、周方向の一箇所を分断してＣ形に形
   成した径方向に弾性変形可能なリング状部材と、前記リ
   ング状部材に対して嵌合して相対摺動し、かつ、摺動方
   向に沿う長さが前記リング状部材よりも長い摺動部材と
   で構成し、 前記リング状部材と前記摺動部材との少なくとも一方を
   セラミックで形成してある金属溶湯ポンプ。
2. 【請求項２】 前記リング状部材を前記ピストンの外周
   部にそのピストンと一体移動するように装着し、前記摺
   動部材を前記シリンダで構成してある請求項１記載の金
   属溶湯ポンプ。
3. 【請求項３】 前記ピストンを駆動装置に連結するロッ
   ドを、前記シリンダのシリンダヘッドに形成した貫通孔
   に往復移動自在に挿通し、 前記リング状部材を前記貫通孔の内周部に装着し、前記
   摺動部材を前記ロッドで構成してある請求項１記載の金
   属溶湯ポンプ。
4. 【請求項４】 前記リング状部材をセラミックで形成し
   てある請求項１〜３のいずれか１項記載の金属溶湯ポン
   プ。
5. 【請求項５】 前記リング状部材の分断箇所の端面どう
   しを、摺動方向に対向させた状態で周方向に沿って相対
   移動可能に設けてある請求項１〜４のいずれか１項記載
   の金属溶湯ポンプ。