JP2004218457A

JP2004218457A - ポンプの軸封構造

Info

Publication number: JP2004218457A
Application number: JP2003004004A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Hayashimoto; 和智林元; Jun Taneichi; 準種市
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】回転軸を長大化させず、ポンプが輸送する被送流体によって作動不良や損傷が発生することを防止可能なポンプの軸封構造を提供すること。
【解決手段】ポンプのインペラ２４の背面にシールディスク２６を形成し、回転軸２２の径方向にグランドパッキン３６を複数段装着し、グランド押し４２によってシールディスク２６の円盤面２８に押圧付勢し摺接させる。この押圧付勢をコイルスプリング６４の反発力により行う。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を輸送するポンプの軸封構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体を輸送するポンプの軸封構造は被送流体の種類に応じて選択され、グランドパッキンを使用する軸封構造（例えば、特許文献１を参照）、メカニカルシールを使用する軸封構造（例えば、特許文献２又は特許文献３を参照）等がある。
【０００３】
グランドパッキンを使用するポンプの軸封構造においては、図７に示すように、回転軸２２の外周に円筒状のシャフトスリーブ５６が取り付けられている。スタッフィングボックス３０内にはシャフトスリーブ５６の周りに複数のグランドパッキン３６を軸方向に多段に配置してあり、シャフトスリーブ５６の外周面とグランドパッキン３６とが摺接している。グランドパッキン３６はインペラ２４と反対側からグランド押し４２により押圧付勢されており、ケーシング１４に植設されたボルト５８と螺合したナット６０が、グランド押し４２をインペラ２４の方向へ押圧している。
【０００４】
かかる構成のポンプの軸封構造では、グランドパッキン３６とシャフトスリーブ５６との間の摺接面によって、ポンプ１０の被送流体がケーシング１４外へ漏れ出すことを防止している。
メカニカルシールを使用するポンプの軸封構造として、図８に示すようなインサイド形式のワンコイルスプリング型メカニカルシールを使用したものがある。円筒状のシャフトスリーブ５６が回転軸２２の外周に取り付けられており、このシャフトスリーブ５６の外周面をスタッフィングボックス３０及びシールカバー３４が取り囲んでいる。シャフトスリーブ５６の外周面とスタッフィングボックス３０及びシールカバー３４の各内周面との間には空間３２が形成されている。
【０００５】
シールカバー３４の内周面には固定環３８が固定されており、固定環３８の内周面とシャフトスリーブ５６の外周面との間には隙間があけられている。シャフトスリーブ５６の外周には回転環４０が取り付けられており、固定環３８と回転環４０とは、互いに対向する面同士が摺接している。
スタッフィングボックス３０の空間３２内において、回転軸２２の外周にワンコイルスプリング５４が取り付けられており、このワンコイルスプリング５４が回転環４０を固定環３８の方向へ押圧付勢している。
かかる構成のポンプの軸封構造では、固定環３８と回転環４０との間の摺接面によって、ポンプの被送流体がケーシング１４外へ漏れ出すことを防止している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２―２２１１８９号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】
実公平２―２９３１６号公報（第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す従来あるグランドパッキンを使用するポンプの軸封構造にあっては、複数のグランドパッキン３６を回転軸２２の軸方向に多段に並べて配置してあるので、グランドパッキン３６の数に応じて回転軸２２の軸方向長さが長くなり、インペラ２４を回転させるという回転軸２２本来の機能とは関係なく回転軸２２が長大化し、ポンプ１０も大型化してしまうという不具合があった。
【０００８】
また、グランド押し４２側に位置するグランドパッキン３６は大きな力で押圧付勢されるが、グランド押し４２から位置が離れるにしたがってグランドパッキン３６を押圧付勢する力の大きさは小さくなりシール性能も低下してしまい、各グランドパッキン３６のシール性能はそれぞれの位置により均一になならないという不具合もあった。
【０００９】
さらに、図８に示す従来のメカニカルシールを使用するポンプの軸封構造にあっては、装着されているワンコイルスプリング５４の長さだけ回転軸２２の長さが長くなり、ポンプ１０も大型化してしまうという不具合があった。
また、軸封構造の形式に関わらずスタッフィングボックス３０には同じ形式のものが使用されており、軸封構造の形式によってはシャフトスリーブ５６の外周面とスタッフィングボックス３０及びシールカバー３４の各内周面との間の空間３２が狭くなってしまう。ポンプの被送流体がスラリー液である場合には、スタッフィングボックス３０内へ進入したスラリー液の成分がこの狭い空間３２内でワンコイルスプリング５４に固着して作動不良を発生させるという不具合があった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、回転軸が長大化してポンプが大型化することがなく、ポンプの被送流体がスラリー液等であっても作動不良や損傷が発生することを防止可能なポンプの軸封構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明は、ポンプのインペラ背面に形成されたシールディスクと、前記シールディスクの面上に摺接する摺動材と、前記摺動材を前記シールディスクの向きに押圧付勢するグランド押しとからなるポンプの軸封構造である。
【００１２】
請求項１の発明によると、シールディスクの面に摺動材を押圧付勢して摺接させているだけなので、摺動材をシールディスクの面に沿って配置すればよい。したがって、摺動材を回転軸の軸方向に並べて配置する必要はなく、軸封構造がポンプの回転軸方向に長大化することはなく、回転軸も長くならない。
請求項２の発明は、請求項１に記載のポンプの軸封構造であって、前記摺動材は前記回転軸の径方向に複数段並ぶグランドパッキンにより構成されているポンプの軸封構造である。
【００１３】
請求項２の発明によると、複数段のグランドパッキンを回転軸の径方向に並べているので、グランドパッキンの数にかかわらず回転軸の長さは短くてすむ。
請求項３の発明は、請求項２に記載のポンプの軸封構造であって、前記グランド押しを前記シールディスクの向きに押圧する弾性材と、前記ポンプのケーシングと前記グランド押しとの間の嵌め合い部分をシールするシール材とを有するポンプの軸封構造である。
【００１４】
請求項３の発明によると、弾性材がグランド押しを押圧しているので、グランド押しによって摺動材はシールディスクの面に常に押圧付勢されている。また、ポンプのケーシングとグランド押しとの間の嵌め合い部分をシール材によってシールしているので、嵌め合い部分から被送流体が漏れることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１ないし図３を参照して本実施の形態の構成を説明する。図１及び図２に示すように、渦巻ポンプであるポンプ１０はインペラ２４、回転軸２２、ケーシング１４、軸受部２０、グランドパッキン３６及びグランド押し４２とから構成されている。回転軸２２は軸受部２０に支承されており、回転軸２２の一端が図示しないモータと連なっており、回転軸２２の他端はインペラ２４の背面側に開口する回転軸用開口１６からケーシング１４内に入り、ケーシング１４内でインペラ２４にナットで固定されている。
【００１６】
ポンプ１０の軸封構造はシールディスク２６、グランドパッキン３６、グランド押し４２、コイルスプリング６４及びＯリング６２により構成されている。
インペラ２４の背面には円盤状をなす金属製のシールディスク２６が一体に形成されており、シールディスク２６の端面がシール面２８をなしており、シールディスク２６の外径は回転軸用開口１６の内径とほぼ同じ寸法を有する。
【００１７】
回転軸用開口１６内に、円筒状のグランド押し４２が嵌挿されており、このグランド押し４２の円筒内側を回転軸２２が貫通している。グランド押し４２の外径は回転軸用開口１６の口径に対応した寸法を有し、内径は回転軸２２の直径に対応した寸法を有する。インペラ２４側にあるグランド押し４２の端面４４には、環状のグランドパッキン溝５１が形成されている（図３を参照）。
【００１８】
グランドパッキン溝５１に、グランドパッキン３６が回転軸２２の径方向に複数段にわたって装着してある。グランドパッキン溝５１に装着されたグランドパッキン３６は、端面４４よりも突出している。回転軸用開口１６内にグランド押し４２とともに嵌挿されたグランドパッキン３６は、その端面４４よりも突出する部分をシールディスク２６のシール面２８と接触させている。なお、グランドパッキン３６は従来あるものと同様品を使用することができる。
【００１９】
グランド押し４２は、インペラ２４と反対側の縁にフランジ４６を有しており、フランジ４６にはボルトが挿通するボルト挿通穴４８が形成されている。回転軸用開口１６の縁周りにはボルト挿通穴４８と対応するボルト穴１８が形成されている。
ボルト穴１８にボルト５８が螺合して植設されており、このボルト５８がボルト挿通穴４８に挿通され、ボルト５８の頂部と螺合したナット６０がグランド押し４２のフランジ４６を回転軸用開口１６の上に締着している。このナット６０とフランジ４６の間には、弾性材であるコイルスプリング６４を介在させてあり、コイルスプリング６４がグランド押し４２をインペラ２４の方向へ押圧している。このコイルスプリング６４の押圧によって、グランドパッキン３６はシール面２８へ押し付けられ、グランドパッキン３６とシール面２８は摺接している。
【００２０】
グランド押し４２の円筒外周上にはＯリング溝５０が形成されており、Ｏリング溝５０にシール材としてのＯリング６２が嵌められている。このＯリング６２により、グランド押し４２の円筒外周と回転軸用開口１６との間はシールされている。
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
【００２１】
前記モータが回転して、軸受部２０に支承された回転軸２２が回転し、ケーシング１４内でインペラ２４が回転する。インペラ２４が回転して被送流体はポンプ１０から送り出される。また、被送流体はケーシング１４内でインペラ２４の背面側にも流れ込み、シールディスク２６とグランドパッキン３６の摺接部分周辺も被送流体で満たされる。
【００２２】
シール面２８と摺接しているグランドパッキン３６は、グランド押し４２を介してコイルスプリング６４によってインペラ２４の方向へ押圧付勢されている。この押圧付勢によりグランドパッキン３６はシール面２８と密着し、シール面２８とグランドパッキン３６の間のシール性は確保される。したがって、被送流体がシールディスク２６とグランドパッキン３６の間を通り抜けて回転軸２２沿いにケーシング１４外へ漏れ出すことは防止されている。
【００２３】
グランド押し４２の円筒外周と回転軸用開口１６との間はＯリング６２によりシールされているので、グランド押し４２と回転軸用開口１６との間から被送流体がケーシング１４外へ漏れ出すことも防止されている。
グランドパッキン３６の段数は増減可能であり、段数を増加させてシール性を更に高めることができる。グランドパッキン３６の段数を増加させる場合でも、グランドパッキン３６は回転軸２２の径方向に重ねて配置されるので、回転軸２２を長大化させる必要はない。
【００２４】
グランドパッキン３６をシール面２８に押圧付勢して密着させる力はコイルスプリング６４によって付与されており、シール面２８と摺接するグランドパッキン３６に摩耗を生じると、この摩耗量に追従してコイルスプリング６４が伸び、常にグランド押し４２がグランドパッキン３６を押圧付勢し続ける。したがって、グランドパッキン３６の摩耗にかかわらずシール性が確保されている。
【００２５】
なお、本実施の形態において、シールディスク２６を金属製としたが、シールディスク２６の材質が金属に限定されるものではないことは勿論である。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図４ないし図６を参照して本実施の形態の構成を説明する。なお、第１の実施の形態における構成と同様のものにつては同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００２６】
図４及び図５に示すように、渦巻ポンプであるポンプ１０がインペラ２４、回転軸２２、ケーシング１４、軸受部２０、グランド押し４２及び固定環３９とから構成されている。インペラ２４、回転軸２２、ケーシング１４、軸受部２０、前記モータは、第１の実施の形態におけるものと同様である。
ポンプ１０の軸封構造はシールディスク２６、固定環３９、グランド押し４２、コイルスプリング６４及びＯリング６２とから構成されている。
【００２７】
回転軸用開口１６内に円筒状のグランド押し４２が嵌挿されている。インペラ２４側にあるグランド押し４２の端面４４に固定環溝５２が形成されている（図６を参照）。固定環溝５２に金属製の固定環３９が装着されている。固定環３９の厚さは固定環溝５２の溝深さよりも大きな寸法を有し、端面４４よりも固定環３９は突出している。グランド押し４２の他の構成は第１の実施の形態と同様であり、その円筒外周上にあるＯリング溝５０にＯリング６２が嵌められており、インペラ２４と反対側の縁にはボルト挿通穴４８を有するフランジ４６が形成されている。グランド押し４２とともに回転軸用開口１６内に嵌挿された固定環３９は、その端面４４よりも突出する部分をシール面２８と接触させている。
【００２８】
そして、第１の実施の形態と同様に、回転軸用開口１６の縁周りのボルト穴１８に螺合して植設されたボルト５８がボルト挿通穴４８を貫通し、このボルト５８の頂部と螺合したナット６０によってグランド押し４２のフランジ４６は回転軸用開口１６の上に締着されている。ナット６０とフランジ４６の間には、コイルスプリング６４を介在させてあり、コイルスプリング６４がグランド押し４２をインペラ２４の方向へ押圧し、コイルスプリング６４の押圧により固定環３９はシール面２８へ押し付けられ、固定環３９とシール面２８は摺接している。
【００２９】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
第１の実施の形態と同様に、前記モータにより回転軸２２が回転し、ケーシング１４内でインペラ２４が回転し、被送流体がポンプ１０から送り出される。また、被送流体はケーシング１４内でインペラ２４の背面側にも流れ込み、シールディスク２６と固定環３９の摺接部分周辺も被送流体で満たされる。
【００３０】
シール面２８と摺接している固定環３９は、グランド押し４２を介してコイルスプリング６４によってインペラ２４の方向へ押圧付勢されており、固定環３９はシール面２８上に押しつけられて密着し、シール面２８と固定環３９の間のシール性は確保され、被送流体がシールディスク２６と固定環３９の間を通り抜けて回転軸２２沿いにケーシング１４外へ漏れ出すことは防止されている。
【００３１】
グランド押し４２の円筒外周と回転軸用開口１６との間はＯリング６２によりシールされており、グランド押し４２と回転軸用開口１６との間から被送流体がケーシング１４外へ漏れ出すことも防止されている。
固定環３９をシール面２８に押圧付勢して密着させる力はコイルスプリング６４によって付与されており、シール面２８と摺接する固定環３９に摩耗を生じても、この摩耗量に追従してコイルスプリング６４が伸び、常にグランド押し４２が固定環３９を押圧付勢し続ける。したがって、固定環３９の摩耗にかかわらずシール性が確保されている。
【００３２】
なお、本実施の形態において、一つの固定環３９をシールディスク２６の円盤面２８と摺接させることとしたが、複数の固定環３９を回転軸２２の径方向に同心状に配置し、シール性をより確実なものとすることができることは勿論である。この場合、固定環３９の数が多くなっても回転軸２２を長大化させる必要はない。
また、本実施の形態において、シールディスク２６及び固定環３９を金属製としたが、シールディスク２６及び固定環３９の材質が金属に限定されるものではないことは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上記のようなポンプの軸封構造であるので、回転軸が長大化してポンプが大型化することがなく、ポンプの被送流体がスラリー液等であっても作動不良や損傷が発生することを防止可能なポンプの軸封構造を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図２】図１のＡ部分の拡大図である。
【図３】第１の実施の形態に係るグランド押しの斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図５】図４のＢ部分の拡大図である。
【図６】第２の実施の形態に係るグランド押しの斜視図である。
【図７】従来のグランドパッキンを使用した軸封構造を備えるポンプの断面図である。
【図８】従来のインサイド形式のワンコイルスプリング型メカニカルシールの構成図である。
【符号の説明】
１０ポンプ
１４ケーシング
１６回転軸用開口
１８ボルト穴
２０軸受部
２２回転軸
２４インペラ
２６シールディスク
２８シールディスクのシール面
３６グランドパッキン
３９固定環
４２グランド押し
４４グランド押しの端面
４６フランジ
４８ボルト挿通穴
５０Ｏリング溝
５１グランドパッキン溝
５２固定環溝
５８ボルト
６０ナット
６２Ｏリング
６４コイルスプリング

Claims

ポンプのインペラ背面に形成されたシールディスクと、前記シールディスクの面上に摺接する摺動材と、前記摺動材を前記シールディスクの向きに押圧付勢するグランド押しとからなることを特徴とするポンプの軸封構造。
請求項１に記載のポンプの軸封構造であって、前記摺動材は前記回転軸の径方向に複数段並ぶグランドパッキンにより構成されていることを特徴とするポンプの軸封構造。
請求項２に記載のポンプの軸封構造であって、前記グランド押しを前記シールディスクの向きに押圧する弾性材と、前記ポンプのケーシングと前記グランド押しとの間の嵌め合い部分をシールするシール材とを有することを特徴とするポンプの軸封構造。