JP2006125278A - 水中機械の軸封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ内部への水や異物の侵入を確実に防止できる水中機械の軸封装置を提供することである。
【解決手段】主軸４の外周に嵌め込まれたラビリンスリング１１とモータカバー３にねじ止めされたシールカバー１２とで、ラビリンス通路１５が途中の２箇所で部分的に拡幅されたラビリンスシール１３を形成し、このラビリンス通路１５の拡幅部に、弾性シール部材１６、１７を組み込んで、そのシール部材１６、１７組込位置よりも奥側の空間にグリース１８を充填し、シール部材１６、１７でグリース１８の遠心力によるラビリンスシール１３からの流出を防ぐようにすることにより、水や異物が通路１５途中まで押し込まれても、グリース１８およびシール部材１６、１７の密封作用で、それ以上奥への侵入を阻止されるようにしたのである。
【選択図】図２

Description

本発明は、水中機械の水中モータの主軸とモータカバーとの隙間を密封する軸封装置に関する。

一般に、水中ポンプ等の水中機械は、水中モータの一端を塞ぐモータカバーを貫通してモータ外に延びる主軸の先端側に、水中で回転して作業を行う装置が取り付けられており、主軸とモータカバーとの隙間からモータ内部へ水や異物が侵入しないように、その隙間を密封する軸封装置が設けられている。この軸封装置としては、メカニカルシール、ラビリンスシールおよびオイルシール等が用いられ、密封性能を高めるために、同じタイプのシールを複数並設したもの（例えば、特許文献１参照。）や、２種類以上のシールを並設したものが多い。

しかしながら、上記のような軸封装置を設けた水中機械においても、例えば、水底のスラリーや土砂を吸い上げる水中ポンプでは、主軸に取り付けた羽根車の回転により軸封装置に背圧が作用し、スラリーや土砂が軸封装置内へ押し込まれてモータ内部まで達する等、水や異物のモータ内部への侵入を十分に防止できない場合があった。
特開平９−２８０１９１号公報

本発明の課題は、モータ内部への水や異物の侵入を確実に防止できる水中機械の軸封装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、水中モータの一端を塞ぐモータカバーとモータカバーを貫通する主軸との隙間を密封する水中機械の軸封装置において、前記主軸とモータカバーとの間に、ラビリンス通路が途中で部分的に拡幅されたラビリンスシールを形成し、このラビリンスシールの通路の拡幅部に、前記主軸とモータカバーの一方に取り付けられて他方と摺接する弾性シール部材を組み込んで、そのシール部材組込位置よりも奥側の空間にグリースを充填した構成を採用した。

すなわち、主軸とモータカバーとの間に形成したラビリンスシールの通路の途中の拡幅部に接触式の弾性シール部材を組み込み、そのシール部材組込位置よりも奥側の空間にグリースを充填して、シール部材でグリースの遠心力によるラビリンスシールからの流出を防ぐようにすることにより、水や異物がラビリンス通路途中まで押し込まれても、グリースおよびシール部材の密封作用で、それ以上奥への侵入を阻まれるようにしたのである。

本発明の水中機械の軸封装置は、上述したように、主軸とモータカバーとの間にラビリンスシールを形成して、その通路の途中に接触式の弾性シール部材を設け、このシール部材で通路に充填したグリースの流出を防いで、モータ内部への水や異物の侵入を確実に防止できるようにしたものであるから、長期間安定して使用することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1は、実施形態の軸封装置１が組み込まれた水中ポンプを示す。この水中ポンプは、水中モータ２と、このモータ２の一端を塞ぐモータカバー３と、モータカバー３を貫通してモータ２外に延びる主軸４と、主軸４の先端側に取り付けられた羽根車５およびカッターファン６と、羽根車５を囲むポンプケーシング７と、カッターファン６の外周を囲むストレーナ８とで基本的に構成されており、主軸４を回転させることにより、水底のスラリーや土砂をカッターファン６で攪乱しながら羽根車５でポンプケーシング７内へ吸い上げて、図示省略した吐出管へ排出するようになっている。

前記ポンプケーシング７は、モータカバー３にねじ止めされた筒部７ａと、その両端の開口を塞ぐフロントカバー７ｂおよびバックライナー７ｃとで構成されており、フロントカバー７ｂ中央の吸込口から吸い上げられたスラリーや土砂等の異物がモータ２側へ侵入しにくいように、バックライナー７ｃの内周側に、主軸４外周に嵌め込まれたスリーブ９と摺接する弾性シール部材（オイルシール）１０が取り付けられている。

そして、バックライナー７ｃ内周のシール部材１０を通過した異物のモータ２内への侵入を防止するために、モータカバー３と主軸４との間に軸封装置１が設けられている。なお、この水中ポンプでは、軸封装置１への異物侵入防止手段として、モータカバー３にバックライナー７ｃと軸封装置１との間の空間をポンプ外に連通させる開口３ａを設けており、軸封装置１に作用するポンプの背圧を小さくすることにより、背圧で軸封装置１内へ押し込まれる異物量の減少を図っている。

図２に示すように、前記軸封装置１は、主軸４の外周に嵌め込まれたラビリンスリング１１とモータカバー３にねじ止めされたシールカバー１２とで形成されるラビリンスシール１３と、このラビリンスシール１３の内側に連続して設けられたメカニカルシール１４とで構成されている。

前記ラビリンスシール１３は、ラビリンスリング１１とシールカバー１２の互いの対向面に設けた複数の環状突部１１ａ、１２ａを噛み合わせて、ラビリンス通路１５が途中の２箇所で部分的に拡幅されるように形成したもので、通路１５の各拡幅部には、それぞれ弾性シール部材（オイルシール）１６、１７が組み込まれ、そのシール部材１６、１７組込位置よりも奥側の空間にグリース１８が充填されている。

ここで、各シール部材１６、１７は、ラビリンスリング１１の環状突部１１ａの内周に嵌め込まれて、シールカバー１２の環状突部１２ａと摺接しており、その組込作業を容易にするために、ラビリンスリング１１にグリース圧力開放用のねじ１９が着脱可能にねじ込まれている。なお、各シール部材の組み込み方は、この例と逆に、シールカバー側に嵌め込んでラビリンスリング側と摺接させるようにしてもよい。

また、ラビリンス通路１５は、外周側端部が径方向に開口しており、拡幅部以外で軸方向に延びる部分が径方向に延びる部分よりも狭幅になっている。そして、通路１５の一部を形成するラビリンスリング１１の外周側環状突部１１ａおよび筒部１１ｂの外周面には、主軸４の回転方向と同方向のねじ切り加工により螺旋状の溝１１ｃが形成されている。

この軸封装置１は、上記の構成であり、ラビリンスシール１３の通路１５が外周側端部で径方向に開口しているため、ポンプの背圧により通路１５に入り込もうとする水や異物が、ラビリンスリング１１の回転により発生する遠心力ではね飛ばされ、異物のラビリンスシール１３への侵入が生じにくい。

また、ラビリンス通路１５の幅が異物侵入経路に沿って拡縮しているため、異物を含む流体は通路１５内を進んでいくときに圧力損失を生じるし、ポンプ停止中にも毛細管現象を起こしにくい。さらに、ラビリンスリング１１の螺旋状溝１１ｃが回転することにより、異物を含んだ流体に侵入方向と逆の軸方向流れが生じる。このため、通路１５に入り込んだ異物も奥側へ侵入していきにくい。

そのうえ、ラビリンス通路１５途中の拡幅部に組み込まれたシール部材１６、１７が、その奥側の空間に充填されたグリース１８の遠心力によるラビリンスシール１３からの流出を防いでいるので、異物が通路１５の拡幅部まで到達しても、グリース１８とシール部材１６、１７の密封作用で、それ以上奥への侵入は阻止される。

上述したように、この軸封装置１は、優れた密封性能を備えたラビリンスシール１３をメカニカルシール１４と並設したので、モータ２内部への水や異物の侵入を確実に防止することができ、長期間安定して使用できる。

なお、本発明の軸封装置は、実施形態で説明した水中ポンプに限らず、水中モータ外に延びる主軸をもつ各種の水中機械に有効に適用することができる。

実施形態の軸封装置を組み込んだ水中ポンプの一部切欠き正面図 図1の軸封装置の拡大正面断面図

符号の説明

１ 軸封装置
２ 水中モータ
３ モータカバー
４ 主軸
５ 羽根車
６ カッターファン
７ ポンプケーシング
８ ストレーナ
１１ ラビリンスリング
１１ａ 環状突部
１１ｂ 筒部
１１ｃ 螺旋状溝
１２ シールカバー
１２ａ 環状突部
１３ ラビリンスシール
１４ メカニカルシール
１５ ラビリンス通路
１６、１７ 弾性シール部材
１８ グリース

Claims (1)

1. 水中モータの一端を塞ぐモータカバーとモータカバーを貫通する主軸との隙間を密封する水中機械の軸封装置において、前記主軸とモータカバーとの間に、ラビリンス通路が途中で部分的に拡幅されたラビリンスシールを形成し、このラビリンスシールの通路の拡幅部に、前記主軸とモータカバーの一方に取り付けられて他方と摺接する弾性シール部材を組み込んで、そのシール部材組込位置よりも奥側の空間にグリースを充填したことを特徴とする水中機械の軸封装置。

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