JP2003343491A

JP2003343491A - 水ポンプ装置

Info

Publication number: JP2003343491A
Application number: JP2002152345A
Authority: JP
Inventors: Keisaku Iwakata; 敬策岩片
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】メカニカルシール摺動面の、異常音や早期磨
耗の発生を防止する水ポンプ装置を提供する【解決手段】ケーシング(2)にポンプ軸(12)を回転自
在に支持し、先端部にスクロール室(3)内に位置するイ
ンペラ(13)を固設する。ケーシング(2)と、インペラ(1
3)のディスク(14)の背面との間の、ポンプ軸(12)の外周
部にメカニカルシール(20)を設ける。ケーシング(2)に
第１管継手(30)を第１継手ネジ(31)で締着し、先端部に
注水管(32)を取付け、その先端部をメカニカルシール(2
0)の摺動面(23)に向けてその近傍に開口させる。スクロ
ール室(3)の吐出側に第２管継手(33)を第２ネジ継手(3
4)で締着し、第１管継手(30)と第２管継手(33)とを第１
配管(35)で接続し、スクロール室(3)の圧力水を注水管
(32)からメカニカルシール(20)の摺動面(23)に吹き付け
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、水ポンプのメカニ
カルシールの、エロージョン防止手段を備えた水ポンプ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水ポンプのインペラの裏面側に設
けられたメカニカルシールの摺動面は、摺動面近傍が負
圧になり、そのため滞留する気泡により摺動面で液体の
膜切れが起こり、異常音の発生や早期磨耗による水漏れ
の原因となっていた。この問題を防止する方法としては
いくつかの提案がなされているが、その一例として特開
昭６０−１７２９８号公報に開示されたものがある。

【０００３】図４は特開昭６０−１７２９８号公報に開
示された循環ポンプのメカニカルシール部の縦断面図で
ある。図４において、ブラケット５０の、ポンプ軸５１
の貫通する部分には緩衝ゴム５２を介してフローティン
グシート５３を水密に装着するとともに、メカニカルシ
ール摺動面５４と同位置に、通水窓５５を相対する方向
で２個持つ円筒状のリング５６を前記緩衝ゴム５２に装
着してシールボックス５７を形成している。一方、ポン
プ軸５１にはシールリング６０およびパッキン６１、コ
イルスプリング６２、羽根車６３を装着し、このシール
リング６０を前記フローティングシート５３に圧接する
ようにしている。羽根車６３のディスクには、シールボ
ックス５７と羽根車内部６４とを連通する通水孔６５を
有するとともに、羽根車６３のディスクに設けた円筒部
６６で前記リング５６と嵌合している。

【０００４】上記構成において、循環ポンプが駆動する
と、羽根車６３の回転により加圧された循環水の一部
が、羽根車６３の後面６７、リング５６の通水窓５５を
通り、メカニカルシール摺動面５４を衝打してシールボ
ックス５７内に入り、羽根車６３の通水孔６５を通って
吸込路に至る。この循環水によりメカニカルシール摺動
面５４部の気泡を打壊して吸込路に流し、メカニカルシ
ール摺動面５４部の発熱を防止し、異常音や異常磨耗が
発生しないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成においては、以下のような問題点がある。図４におい
て、加圧された循環水の一部が羽根車６３の後面６７を
通って通水窓５５からシールボックス５７内に入り、メ
カニカルシール摺動面５４部を衝打するようになってい
る。しかしながら、羽根車６３の後面６７部において
は、この部分の水は羽根車６３の回転により遠心力を与
えられ、羽根車６３の外方に向かう力が発生する。ま
た、リング５６と羽根車６３の円筒部６６との嵌合部は
相対的に回転するため隙間が設けられ、その隙間から圧
力水の一部がシールボックス５７内に侵入する。したが
って、リング５６の通水窓５５からシールボックス５７
内に入ってメカニカルシール摺動面５４部に至る循環水
の圧力は低くなり、気泡の滞留を十分に排除できず、メ
カニカルシール摺動面５４にエロージョンが発生した
り、また、発熱して異常音や、早期磨耗による水漏れを
発生する恐れがある。

【０００６】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、水ポンプのメカニカルシール摺動面の、
異常音や早期磨耗の発生を確実に防止する水ポンプ装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、水ポンプ装置におい
て、インペラの裏面側に設けられたメカニカルシールの
摺動面近傍の少なくとも一箇所に、水ポンプの吐出側か
ら抽出した圧力水を前記摺動面の外周部に吹き付ける注
水管を設けた構成としている。

【０００８】第１発明によると、メカニカルシールの摺
動面の外周部に、水ポンプの吐出側から抽出した圧力水
をストレートに吹き付けることができる。したがって、
メカニカルシールの摺動面付近に発生した気泡を確実に
排除して水と置き換え、キャビテ−ション発生の原因を
取り除くことができる。これにより摺動面のエロージョ
ンを防止し、異常音の発生や、早期磨耗による水漏れ不
具合を防止することができる。

【０００９】第２発明は第１発明において、スクロール
室の舌部からインペラの回転方向に向けてほぼ９０°の
位置を中心にして吹き付けるように、注水管を一箇所に
設けた構成としている。

【００１０】第２発明によると、エロージョンの発生が
多いスクロール室の舌部からインペラの回転方向に向け
てほぼ９０°の位置を中心にして吹き付けるので、一箇
所の注水管でも、摺動面のエロージョンを防止し、異常
音の発生や、早期磨耗による水漏れ不具合を防止する効
果が大きい。

【００１１】第３発明は、第１発明において、スクロー
ル室の舌部からインペラの回転方向に向けてほぼ９０°
の位置と、２７０°の位置とを中心にして吹き付けるよ
うに、注水管を二箇所に設けた構成としている。

【００１２】第３発明によると、エロージョンの発生が
多いスクロール室の舌部からインペラの回転方向に向け
てほぼ９０°の位置と真反対位置を中心にして吹き付け
るので、メカニカルシールの摺動面の全周にわたって圧
力水が吹き付けられ、摺動面のエロージョンを防止し、
異常音の発生や、早期磨耗による水漏れ不具合を防止す
る、より大きな効果が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る水ポンプ装置
の実施形態について、図面を参照して詳述する。

【００１４】図１は第１実施形態の水ポンプ１の側面断
面図である。図１において、スクロール室３を有するケ
ーシング２に、軸受１０，１１を介して回転自在に支持
されたポンプ軸１２の先端部には、インペラ１３が固設
されている。インペラ１３はスクロール室３内に位置し
ており、スクロール室３には吸込通路４ａを有する吸込
口ケース４が取付けられている。インペラ１３のディス
ク１４の裏面と、ケーシング２との間の、ポンプ軸１２
の外周部には、水密用のメカニカルシール２０が設けら
れている。メカニカルシール２０のシート２１はインペ
ラ１３のディスク１４の裏面に固設されている。メカニ
カルシール２０のシールリング２２は、ケーシング２側
に取付けられ、バネ２４によりシート２１側に付勢さ
れ、シールリング２２とシート２１とは当接して摺動面
２３を形成している。ケーシング２の、メカニカルシー
ル２０の外周部にはドーナツ状の環状室５が形成されて
いる。インペラ１３のディスク１４には吸込通路４ａと
環状室５とを連通する通水孔１５が複数個設けられ、デ
ィスク１４の背面とケーシング２との間には隙間１６が
設けられている。ケーシング２の外面には第１管継手３
０が第１継手ネジ３１により締着されており、第１継手
ネジ３１の先端部に設けられた注水管３２は環状室５内
に貫通し、その先端部はメカニカルシール２０の摺動面
２３に向けて、その近傍に開口している。スクロール室
３の吐出側には第２管継手３３が第２継手ネジ３４によ
り締着されている。第１管継手３０と第２管継手３３と
は第１配管３５により接続され、スクロール室３の吐出
側と注水管３２とを接続している。

【００１５】図２は図１のＡ−Ａ矢視図である水ポンプ
１の正面図であり、第１管継手３０と第２管継手３３
の、インペラ１３の回転方向における位置を示してい
る。図２において、第１管継手３０は、ケーシング２
の、スクロール室３の舌部６の先端から、矢印に示すイ
ンペラ１３の回転方向に向けて角度αの位置に取付けら
れ、注水管３２はその位置から半径方向にシールリング
２２に向かって取付けられている。第２管継手３３はス
クロールの終端部近傍、すなわち高圧部に位置してい
る。７は吐出口である。角度αは例えば９０°であり、
この位置の近傍は、本発明者が多数の水ポンプを調査し
た結果、メカニカルシール２０のエロージョンの発生率
が最も高い位置である。

【００１６】次に作動について説明する。図１、図２に
おいて、水ポンプ１が駆動すると水は吸込通路４ａから
吸入され、スクロール室３内で次第に加圧されて吐出口
７から吐出される。圧力水の一部は第２管継手３３から
第１配管３５を経て第１管継手３０に圧送され、注水管
３２からメカニカルシール２０の摺動面２３の外周部に
吹き付けられる。したがって、メカニカルシール２０の
摺動面２３の外周部に発生する気泡は排除される。環状
室５内の水は、ケーシング２とインペラ１３のディスク
１４の背面との隙間１６で発生する遠心力により、スク
ロール室３側に向かう力を受ける。そのため、環状室５
に圧力水が注入され、水圧が上昇すると水は隙間１６か
らスクロール室３に流出するとともに、インペラ１３の
ディスク１４の通水孔１５を通って吸込通路４ａに流出
する。したがって、排除された気泡は水とともにスクロ
ール室３や吸込通路４ａに排出される。

【００１７】本発明の水ポンプ装置は上記のような構成
としたため、十分に高い圧力の水を、エロージョンの発
生率の最も高い位置の、メカニカルシールの摺動面に吹
き付け、気泡を排出し、水と置き換えることができる。
これによりキャビテーションの発生の原因を取り除くこ
とができ、メカニカルシール摺動面のエロージョンを防
止し、摺動面での異常音の発生や、異常磨耗の発生によ
る水漏れ不具合を効果的に防止できる。

【００１８】図３は第２実施形態の水ポンプ１ａの正面
図である。図２に示した第１実施形態と同一部材には同
一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ
説明する。ケーシング２の第１管継手３０に対向する位
置に第３管継手３６を、第１継手ネジ３１で締着する。
第１継手ネジ３１の先端部には注水管３２が設けられ、
その先端部はメカニカルシール２０の摺動面２３に向け
て、その近傍に開口している。第２管継手３３と第３巻
継手３６とは第２配管３７により接続されている。した
がって、スクロール室３の高圧側の水は第１管継手３０
および第３管継手３６のそれぞれの注水管３２に導かれ
る。つまりスクロール室３の舌部６からインペラ１３の
回転方向に向けてほぼ９０°の位置と、２７０°の位置
との二箇所に注水管３２を設けた。これによりメカニカ
ルシール２０の摺動面２３の全周にわたって圧力水が吹
き付けられ、より大きな効果が得られる。

【００１９】なお、上記実施形態においては、管継手を
配管で接続しているが、ケーシング２に直接孔を設けて
スクロール室３の高圧部と注水管３２とを接続しても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の、水ポンプ装置の側面
断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明の第２実施形態の、水ポンプ装置の正面
図である。

【図４】従来の循環ポンプのメカニカルシール部の断面
図である。

【符号の説明】１，１ａ…水ポンプ、２…ケーシング、３…スクロール
室、４…吸込口ケース、４ａ…吸込通路、５…環状室、
６…舌部、１２…ポンプ軸、１３…インペラ、１４…デ
ィスク、１５…通水孔、１６…隙間、２０…メカニカル
シール、２１…シート、２２…シールリング、２３…摺
動面、３０…第１管継手、３１…第１ネジ継手、３２…
注水管、３３…第２管継手、３４…第２継手ネジ、３５
…第１配管、３６…第３管継手、３７…第２配管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水ポンプ装置において、インペラ(13)の
裏面側に設けられたメカニカルシール(20)の摺動面(23)
近傍の少なくとも一箇所に、水ポンプの吐出側から抽出
した圧力水を前記摺動面(23)の外周部に吹き付ける注水
管(32)を設けたことを特徴とする水ポンプ装置。
【請求項２】請求項１記載の水ポンプ装置において、
スクロール室(3) の舌部(6) からインペラ(13)の回転方
向に向けてほぼ９０°の位置を中心にして吹き付けるよ
うに、注水管(32)を一箇所に設けたことを特徴とする水
ポンプ装置。
【請求項３】請求項１記載の水ポンプ装置において、
スクロール室(3) の舌部(6) からインペラ(13)の回転方
向に向けてほぼ９０°の位置と、２７０°の位置とを中
心にして吹き付けるように、注水管(32)を二箇所に設け
たことを特徴とする水ポンプ装置。