JP2007170324A - Pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプ主軸を駆動するモータを冷却するための冷却液を循環させる冷却液循環羽根を有するポンプ装置に関する。 The present invention relates to a pump device having a coolant circulation blade that circulates coolant for cooling a motor that drives a pump main shaft.
従来のポンプ装置、例えば特許文献1において開示されたポンプ装置では、図9(特許文献1の図1に相当)に示すように、ポンプ主軸71を駆動するモータ72の過熱を防ぐために、冷却液循環羽根73によって冷却液を循環させ、モータ72を密封したモータフレーム74の外周に設けられた冷却筒部75に冷却水を通し、モータ72を冷却している。冷却筒部75を通った冷却水は、ポンプ主軸71の下端に装備された羽根車76を囲繞するポンプケーシング77とモータ72との間に介設されたシール室78内へと流れ、シール室78内に収容された冷却液循環羽根73によって冷却筒部75へと送出される。
In the conventional pump device, for example, the pump device disclosed in
この従来のポンプ装置の冷却液循環羽根73は、その下方に形成されている冷却液吸吸入空間79に存在する冷却液を冷却液吸込み口65から吸込み、径方向に吐出して冷却液吐出空間68へと送り出す片吸込み型の遠心羽根であるためにポンプ主軸71にはスラスト荷重が生じており、そのことに起因してポンプ主軸71に微振動が発生し易いものとなっていた。この微振動がメカニカルシール100に伝わると、シール部分のシール性に悪影響を及ぼす問題が考えられる。
The cooling
本発明は、上記問題を解決して、冷却液循環羽根の回転によってポンプ主軸に作用するスラスト荷重を抑制して、メカニカルシールのシール性に悪影響を与えるポンプ主軸やメカニカルシールの微振動を低減して耐久性向上に繋げることが可能となるポンプ装置の提供を目的とする。 The present invention solves the above problems and suppresses the thrust load acting on the pump main shaft due to the rotation of the coolant circulation blades, thereby reducing the slight vibration of the pump main shaft and mechanical seal that adversely affects the sealing performance of the mechanical seal. An object of the present invention is to provide a pump device that can lead to improved durability.
請求項1に係るポンプ装置は、モータを密封したモータフレームと、このモータフレームの外周を取り囲んで設けた冷却筒部と、前記モータによって駆動されるポンプ主軸と、前記ポンプ主軸に取付けられポンプケーシング内で回転する羽根車と、前記モータと前記ポンプケーシングの間に介設されたメカニカルシールを収納するシール室と、前記シール室内に封入された冷却液と、前記シール室内の前記ポンプ主軸に取付けられ冷却液を循環させるための冷却液循環羽根とを備えたポンプ装置であって、前記冷却液をポンピング対象流体と熱交換することで冷却する熱交換手段を備え、前記冷却液循環羽根はモータ側とポンプケーシング側の両側に形成された冷却液吸入空間から冷却液を吸込み、前記ポンプ主軸の径方向に吐出することを特徴とする。
A pump device according to
この請求項1に係るポンプ装置では、冷却液用の循環羽根として、冷却液循環羽根のモータ側とポンプケーシング側との両方から冷却液を吸込んで径方向吐出す両吸込み型の遠心羽根を用いているので、冷却液の吸込みによってポンプ主軸に加わるスラスト荷重を抑制し、メカニカルシールのシール性に悪影響を与えるポンプ主軸やメカニカルシールの微振動を低減して耐久性を向上させることができるようになる。 In the pump device according to the first aspect, a double suction centrifugal blade that sucks the coolant from both the motor side and the pump casing side of the coolant circulation blade and discharges it in the radial direction is used as the coolant circulation blade. Therefore, it is possible to suppress the thrust load applied to the pump main shaft due to the suction of the coolant, and to improve the durability by reducing the slight vibration of the pump main shaft and mechanical seal that adversely affects the sealing performance of the mechanical seal. Become.
請求項2に係るポンプ装置では、前記冷却液循環羽根を、メカニカルシールの回転部材の外周部に設けたことを特徴とする。 The pump device according to a second aspect is characterized in that the coolant circulation blade is provided on an outer peripheral portion of a rotating member of a mechanical seal.
本発明によると、冷却液循環羽根設置に伴い、ポンプの軸方向寸法を増大させることなく配置することができ、ポンプ装置をコンパクト化することができる。また、片吸込み型の冷却液循環羽根をメカニカルシールの回転部材の外周部に設けた場合は、そのスラスト荷重が直接回転軸に伝達され、そのことに起因する微振動がシール性に悪影響を及ぼすおそれがあるが、冷却循環羽根が両吸込み型であるため、スラスト荷重が低減され、シール性への影響を小さくすることができる。 According to the present invention, it can be arranged without increasing the axial dimension of the pump with the installation of the coolant circulation blades, and the pump device can be made compact. Further, when the single suction type cooling liquid circulation blade is provided on the outer peripheral portion of the rotating member of the mechanical seal, the thrust load is directly transmitted to the rotating shaft, and the fine vibration caused by the thrust load adversely affects the sealing performance. Although there is a possibility, since the cooling circulation blade is a double suction type, the thrust load is reduced and the influence on the sealing performance can be reduced.
請求項3に係るポンプ装置は、請求項1または請求項2において、前記冷却液循環羽根は、複数の吸込孔を有する2つの面板と、前記面板の外周端どうしを連結し複数の吐出孔を有する筒状の側周壁と、一方の面板の吸込孔と他方の面板の吸込孔とを連通する面板間流路と、面板間流路から分岐し、前記吐出孔とを連通する吐出流路とを有していることを特徴とする。 A pump device according to a third aspect is the pump device according to the first or second aspect, wherein the coolant circulation blade connects two face plates having a plurality of suction holes and outer peripheral ends of the face plates to form a plurality of discharge holes. A cylindrical side peripheral wall, a face plate passage communicating the suction hole of one face plate and a suction hole of the other face plate, a discharge passage branching from the face plate passage and communicating with the discharge hole; It is characterized by having.
この請求項3に係るポンプ装置では、冷却液循環羽根を圧延鋼板等の板部材を用いて作成することができるため、例えば、冷却液循環羽根を鋳造等により一体的に作成する場合に比べて、形状変更(設計変更)に対応し易いほか、生産数量が少ない場合には型を製作する必要がないため廉価に構成できるといった点で有利となる効果を奏する。 In the pump device according to the third aspect, since the coolant circulation blade can be created by using a plate member such as a rolled steel plate, for example, compared with a case where the coolant circulation blade is integrally created by casting or the like. In addition to being easy to cope with shape changes (design changes), there is an advantageous effect in that it can be configured at low cost because it is not necessary to produce a mold when the production quantity is small.
請求項4に係るポンプ装置は、請求項1〜3のいずれかに記載のポンプ装置において、前記ポンプ主軸は立軸線を有し、前記シール室に、前記冷却筒部を通過した後の温度上昇した冷却液が流れる高温流路部と、熱交換後の冷却液が流れる低温流路部とを区画する区画壁が設けられ、前記シール室の最上部に前記高温流路部と低温流路部とを連通する通気孔が形成されていることを特徴とする。
The pump device according to
本発明によるポンプ装置は、ポンプ主軸が上下方向に向く立向きの状態(図1参照)で使用されることとなるから、冷却液吸入空間は冷却液循環羽根の上下それぞれに形成されることになるが、この構成に起因して不都合の生じることが考えられる。即ち、冷却液循環羽根の上側におけるポンプ主軸には、モータフレームへの冷却液浸入を防止するためのメカニカルシールが装備されるのが通常であり、勿論、冷却液循環羽根の下側におけるポンプ主軸にもポンプケーシングに対するメカニカルシールが装備されている〔これが冷却ケーシングを「シール室(又はメカニカルシール室)」と呼ぶ所以でもある〕。従って、冷却液に混入している空気が上側の冷却液吸入空間に溜まると、上側の冷却液吸入空間における液面が下がり、メカニカルシールにおける固定環と回転環との摺動面(シール面)が溜まった空気中に露出され、冷却液による摺動面の潤滑や冷却が不良又は不能となり、摺動面に焼付きを起こしてシール不能となる状態を引き起こすおそれがある。 Since the pump device according to the present invention is used in a standing state (see FIG. 1) in which the pump main shaft is directed in the vertical direction, the cooling liquid suction spaces are formed respectively above and below the cooling liquid circulation blades. However, inconvenience may occur due to this configuration. That is, the pump spindle on the upper side of the coolant circulation blade is usually equipped with a mechanical seal for preventing the coolant from entering the motor frame. Of course, the pump spindle on the lower side of the coolant circulation blade is provided. Is also equipped with a mechanical seal for the pump casing [this is also why the cooling casing is referred to as a “seal chamber (or mechanical seal chamber)”]. Therefore, when air mixed in the cooling liquid accumulates in the upper cooling liquid suction space, the liquid level in the upper cooling liquid suction space decreases, and the sliding surface (seal surface) between the stationary ring and the rotating ring in the mechanical seal. May be exposed to the accumulated air, causing the sliding surface to be poorly lubricated or cooled by the cooling liquid, and may cause seizure on the sliding surface to make it impossible to seal.
そこで、本請求項4に係るポンプ装置では、ポンプ装置は立軸線を有し、シール室の最上部(詳しくは、上側の冷却液吸入空間の最上部)に、高温流路部における前記最上部よりも上側に位置する部分に連通する通気孔が形成されているから、シール室(上側の冷却液吸入空間)に空気が集まってくるような状況が生じたとしても、その空気は、浮力によってシール室(上側の冷却液吸入空間)の最上部に形成されている通気孔を通って高温流路部に移動するようになり、シール室(上側の冷却液吸入空間)に溜まることが回避されるようになる。従って、通気孔を加えるだけの簡単な改造でありながら、シール室(上側の冷却液吸入空間)に空気が溜まることによる前述した不都合、即ちメカニカルシールのシール機能が不能になるおそれが解消され、メカニカルシールが所期通りに機能する良好なポンプ装置を経済的に実現することができる。 Therefore, in the pump device according to the fourth aspect, the pump device has a vertical axis, and the uppermost portion of the high-temperature flow path portion is disposed at the uppermost portion of the seal chamber (specifically, the uppermost portion of the upper coolant suction space). Since air vents communicating with the upper part are formed, even if a situation occurs where air collects in the seal chamber (upper coolant suction space), the air is It moves to the high-temperature channel through the vent formed in the uppermost part of the seal chamber (upper coolant suction space), and it is avoided that the seal chamber (upper coolant suction space) accumulates. Become so. Accordingly, the above-described disadvantage caused by the accumulation of air in the seal chamber (upper coolant suction space), that is, the possibility of disabling the sealing function of the mechanical seal, is solved while being a simple modification by simply adding a vent hole. A good pump device in which the mechanical seal functions as expected can be economically realized.
請求項5に係るポンプ装置は、請求項4のポンプ装置において、前記ポンプ主軸は立軸線を有し、前記シール室に、前記冷却筒部を通過した後の温度上昇した冷却液が流れる高温流路部と、熱交換後の冷却液が流れる低温流路部とを区画する区画壁が設けられ、前記シール室の最上部に前記高温流路部と低温流路部とを連通する通気孔が形成されていることを特徴とする。
The pump device according to
この請求項5に係るポンプ装置にように、横方向の吐出管を備えた立軸型のものに構成される場合においては、詳しくは実施形態の項において述べるが、例えば、マンホールの底部に定置された揚水用の移送管(図3の移送管43を参照)に強制吐出すべく、移送管の入口側開口部に吐出管を対向配備させた状態でポンプ装置を係止させて駆動させるような使い方が多用される。このような場合、吐出管を移送管に当接させての使用時には正規の水平姿勢となるような設定が為されてはいるが、マンホールの配置場所や移送管の寸法誤差等の種々の要因により、吐出管の軸線方向に傾く傾斜姿勢で稼動される場合がある。その傾斜は、吐出管が下位となる場合、並びに吐出管が高位となる場合の双方が考えられる。
As in the pump device according to the fifth aspect, in the case where it is configured as a vertical shaft type provided with a discharge pipe in the lateral direction, it will be described in detail in the section of the embodiment, but for example, it is placed at the bottom of a manhole. In order to force discharge to a transfer pipe for pumping (see
しかして、本発明請求項5のように、シール室に形成される通気孔を、少なくともシール室の天井面に2箇所設け、その設置場所が吐出管の軸線方向のポンプ主軸を挟んだ両側にすれば、吐出管が下位及び高位となる何れの傾斜状態においても、いずれかの通気孔から空気を高温流路部に移動させることができ、シール室(上側の冷却液吸入空間)に空気が溜まることが回避されるようになる。その結果、横に向く吐出管を有する立軸型のポンプ装置においても、請求項4の発明による前記効果(メカニカルシールが焼付き無く、所期通り良好に機能すること)を得ることができる利点がある。
Thus, as in
請求項6に係るポンプ装置は、請求項4または請求項5に記載のポンプ装置において、少なくとも1つの前記メカニカルシールの固定環は前記シール室の天井面に押え部材を用いて取付けられ、前記メカニカルシールの固定環と回転環との摺動面は前記シール室の天井面よりも低位置に配置され、前記押え部材はその内側端から外側端に亘って連通する空気逃がし用の溝または切り欠きが形成されていることを特徴とする。 A pump device according to a sixth aspect is the pump device according to the fourth or fifth aspect, wherein a fixed ring of at least one mechanical seal is attached to a ceiling surface of the seal chamber using a pressing member, The sliding surface between the fixed ring and the rotating ring of the seal is disposed at a lower position than the ceiling surface of the seal chamber, and the holding member communicates from the inner end to the outer end of the air escape groove or notch. Is formed.
前述したように、冷却液循環羽根の上側のポンプ主軸にはモータフレームに対するメカニカルシールが装備されており、通常、モータ側となる上側に固定環が、かつ、冷却液循環羽根側となる下側に回転環が夫々配置されるとともに、固定環を冷却ケーシングに抜け止め支持するリング状の押え部材が設けられる。押え部材の内径は、固定環と回転環との摺動面及びその近傍部位との干渉を避けるべく、内径側に間隙(固定環との径方向の間隙)を取った寸法が設定されるのであるが、その構成に起因して不都合の生じるおそれがある。それは、前記間隙、即ち、押え部材と固定環との径方向間の僅かな環状空間部に、冷却液中の空気が溜まった場合、押え部材の厚みや摺動面との高さ位置関係によっては、シール面に冷却液が及ばなくなって前述した不都合(摺動面の焼き付き)に発展するおそれがある、というものである。 As described above, the pump main shaft on the upper side of the coolant circulation blade is equipped with a mechanical seal for the motor frame. Usually, the stationary ring is on the upper side on the motor side, and the lower side on the coolant circulation blade side. Each of the rotary rings is provided with a ring-shaped pressing member for preventing the stationary ring from being detached from the cooling casing. The inner diameter of the holding member is set so that a gap (a radial gap with the stationary ring) is provided on the inner diameter side in order to avoid interference with the sliding surface of the stationary ring and the rotating ring and the vicinity thereof. However, there is a risk of inconvenience due to the configuration. If the air in the coolant accumulates in the gap, that is, a slight annular space between the pressing member and the fixed ring in the radial direction, the thickness of the pressing member and the height positional relationship with the sliding surface Is that the cooling liquid does not reach the sealing surface, and there is a risk of developing the above-mentioned disadvantage (sliding surface seizure).
そこで、請求項6に係るポンプ装置では、押え部材に、その内側端から外側端に亘って連通する空気逃がし用の溝や切欠きが形成されているから、押え部材の内径側に形成される前記環状空間部(図4の空間87を参照)に到達してくる空気を、溝や切欠きを通して押え部材の外径側の空間部に移動させることができ、環状空間部に空気が溜まることを防止できるようになる。因みに、押え部材の外径側へ移動した空気は、シール室の最上部に形成されている通気孔を通して高温流路部に移動して行くようになる。従って、押え部材に溝や切欠きを形成する程度の簡単な工夫により、固定環を係止させる押え部材を設けることに起因したシール不良が経済的に解消されるポンプ装置を提供することができる。
Therefore, in the pump device according to the sixth aspect, the presser member is formed with an air escaping groove or notch communicating from the inner end to the outer end thereof, so that the presser member is formed on the inner diameter side of the presser member. Air that reaches the annular space (see the
本発明に係るポンプ装置では、ポンピング対象流体と熱交換を行った冷却水を、冷却液循環羽根のポンプケーシング側に形成された冷却液吸入空間と、冷却液循環羽根のモータ側に形成された冷却液吸入空間の両方からも吸入することにより、冷却液循環羽根に起因するスラスト荷重を抑制し、メカニカルシールのシール性に悪影響を与えるポンプ主軸やメカニカルシールの微振動を低減して耐久性を向上させることが可能になる。 In the pump device according to the present invention, the cooling water that has exchanged heat with the pumping target fluid is formed on the cooling liquid suction space formed on the pump casing side of the cooling liquid circulation blade and on the motor side of the cooling liquid circulation blade. By sucking in from both cooling liquid suction spaces, the thrust load caused by the cooling liquid circulation blades is suppressed, and the pump spindle and mechanical seal micro-vibration that adversely affects the sealing performance of the mechanical seal is reduced, resulting in increased durability. It becomes possible to improve.
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明にする。
図1は本発明の実施形態であるポンプ装置の一例を示す縦断面図であり、図2は本実施形態であるポンプ装置のシール室およびその周辺の拡大断面図であり、図3は本実施形態であるポンプ装置をマンホール内に配置した状況を示す図であり、図3(a)はマンホール内に配置されたポンプ装置の平面図であり、図3(b)はマンホール内に配置されたポンプ装置の正面図であり、図4は、本実施形態であるポンプ装置のメカニカルシールを説明する拡大断面図であり、図5は、本実施形態であるポンプ装置のシール室において用いられる押え部材の一例を示す図であり、図6は、本実施形態であるポンプ装置の冷却液循環羽根の一例を示す図であり、図7は、図6に図示された冷却液循環羽根の平面図であり、図8は、本発明に係るポンプ装置の冷却液循環羽根の別の実施例を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a pump device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a seal chamber of the pump device according to this embodiment and its surroundings, and FIG. It is a figure which shows the condition which has arrange | positioned the pump apparatus which is a form in a manhole, FIG. 3 (a) is a top view of the pump apparatus arrange | positioned in a manhole, FIG.3 (b) was arrange | positioned in the manhole. 4 is a front view of the pump device, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a mechanical seal of the pump device according to the present embodiment, and FIG. 5 is a pressing member used in the seal chamber of the pump device according to the present embodiment. 6 is a diagram illustrating an example of a coolant circulation blade of the pump device according to the present embodiment, and FIG. 7 is a plan view of the coolant circulation blade illustrated in FIG. FIG. 8 shows a pump according to the present invention. It is a diagram illustrating another embodiment of a coolant circulation vanes of location.
本実施形態のポンプ装置は、図1,図2に示すように、モータ1を密封したモータフレーム2と、このモータフレーム2の外周を取り囲んで設けた冷却筒部14と、モータ1によって駆動される上下向きの立軸線Pを有するポンプ主軸6と、ポンプ主軸6の下端部に取付けられポンプケーシング4内で回転する羽根車5と、モータ1とポンプケーシング4との間に介設されたメカニカルシール8を収納するシール室(メカニカルシール室)3と、シール室内3に封入され、潤滑油または清水、蒸留水、あるいは有機酸からなる生物解性の不凍液などの冷却液7と、シール室3内のポンプ主軸6に取付けられ冷却液7を循環させるための冷却液循環羽根10とを備え、上記冷却液7がシール室3とポンプケーシング4の間の隔壁である放熱隔壁(熱交換手段の一例)31cを介してポンピング対象流体Wと熱交換することで冷却され、冷却液循環羽根10はモータ側に形成されたモータ側冷却液吸入空間61とポンプケーシング側に形成されたポンプケーシング側冷却液吸入空間62から冷却液7を吸込み、ポンプ主軸6の径方向に吐出する。なおポンピング対象流体は設けた吐出管41から吐出するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the pump device of the present embodiment is driven by a
シール室3の外周部は、図2に示すように、上体部30と下体部31とからなり、上体部30には下向きに開口した環状の上部室30aが形成されている。シール室3は、上部室30aより冷却液循環羽10のモータ側において上部室30aと区画壁32によって区画されたモータ側冷却液吸入空間61と冷却液循環羽根10のポンプケーシング側に形成されたポンプケーシング側吸入空間62からなり、モータ側冷却液吸入空間61の天井壁3bはシール室3の最上部になるように形成されている。このシール室3の最上部における吐出管41の軸線方向のポンプ主軸6の立軸線Pを挟んで両側の2箇所に、低温流路部であるモータ側冷却液吸入空間61から高温流路部である上部室30aへと連通する上下向きの通気孔94が形成されている(高温流路部および低温流路部については後述する)。通気孔94の径寸法は、空気がその浮力によって移動できるに足りる値であれば良い。この通気孔の径が大きすぎると、上部室30aを流れる熱交換前の温度の高い冷却液が熱交換後の温度の低い冷却液に混入することで冷却特性が悪化するため、通気孔の径は空気の排気性と冷却特性を考慮して選定する。なお図2のようにモータ側冷却吸入空間61の天井壁3bの外径側端となる位置に設けることが望ましい。また通気孔の断面は円形に限定されるものではない。
As shown in FIG. 2, the outer peripheral portion of the
環状の上部室30aの下端開口部は環状の仕切部材9によって塞がれ、この環状の仕切部材9によって、環状の上部室30aと下体部31に設けた上向きに開口する下部室31aとが上下方向で区画されている。また、環状の仕切部材9の内周面には環状溝90が形成されているとともに、環状の上部室30aと下部室31aとを連通させる第1連通路91が軸方向に貫通して設けられており、該第1連通路91の内周側には、モータ側冷却液吸入空間61と連通するように第2連通路92を軸方向に貫通して設けてある。また、環状の仕切部材9を半径方向に貫通して環状溝90に連通する冷却液吐出通路93が形成されている。
The lower opening of the annular
シール室3の外周部の下体部31は、中心孔31Aを設けて階段状に軸方向下向きにのび、かつ、半径方向に拡径されるボス部31Bと、このボス部31Bの下端部に連設されて半径方向外側に向けて羽根車5の外周部までのびる放熱隔壁31Cと、この放熱隔壁31Cの外周縁部から立ち上がる周壁部31Dおよび該周壁部31Dの上端部から半径方向外側に張り出すフランジ部31Eとを有し、このフランジ部31Eと上体部30の下端部に設けた半径方向外側に張り出すフランジ部30Aとが結合されているとともに、下体部31におけるフランジ部31Eの下側にポンプケーシング4の上端周縁部が結合されている。また、放熱隔壁31Cの上面には、円環突条からなる伝熱促進部31Fが形成されている。
The
メカニカルシール8は、図2,図4,図6に示すように、ダブル型と称されるもので、シール室3の天井面3aに上向きに凹入形成された装着用円形凹み部3cに内嵌される円環状の支持リング85、シール室3内のポンプ主軸6に遊外嵌され、かつ支持リング85に上下スライド可能に内嵌される上側固定環80、シール室3内においてポンプ主軸6と遊外嵌され、環状の受座33上側に固定された下側固定環81、シール室3内のポンプ主軸6に一体回転状態に外嵌され、かつ上側固定環80の下面に摺接してシール部を形成するようにコイルスプリング84によって上向きに押圧付勢される上側回転環82、ポンプ主軸6と同時に回転して下側固定環81の上側に配置された下側回転環83などを備える。
The
上記環状の受座33はシール室3における下体部31のボス部31Bに設けた中心孔31Aに取付けられている。また、上記支持リング85は、シール室3の天井面3aにおける装着用円形凹み部3cの周縁部下面3dに止着されるリング状の押え部材86によって支持されている。また、シール室3の天井面3aにおける装着用円形凹み部3cの周縁部下面3dの高さ位置は、周縁部下面3dの外径側に隣合せて形成されるモータ側冷却液吸入空間61の天井壁3bの高さ位置よりも低く設定されている。
The
押え部材86は、図4,図5に示されるように、径方向に幅を有した円弧状を呈する互いに等しい三つの押え板86bから構成されており、周縁部下面3dには、各押え板86bが互いに等しい間隔を持つように周方向に当分配置されている。なお、各押え板86bには、これを周縁部下面3dにボルト止めするためのボルト孔86cが二箇所ずつ形成されている。その結果、周方向で隣合う押え板86b,86bどうしの間には、計三箇所の空間部86aが形成されることとなり、これら三箇所の空間部が空気逃し用の切欠き86aとして機能し、空気がモータ側冷却液吸入空間61及び通気孔94を通して移動することにより、空気が溜まることによる摺動面の焼き付きを未然に防止することが可能となっている。この効果は、次の説明によって明らかになる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the pressing
例えば、押え部材86が単一で環状の押え板(図示省略)で成る部品(従来技術)である場合には、固定環80下端の外径が細くなっている環状シール部80aとの間に環状の空間部(図4の空間部87を参照)が形成されるので、その空間部に冷却液7中の空気が溜まると、回転環82との摺動面に冷却液7が十分に供給されず、シール不良を引き起こすおそれがある。そこで、本発明のポンプ装置では、その単一の部品である環状の押え板(図示省略)に周方向で均等角度毎に計三箇所の内外貫通切欠き(図5の切欠き86a参照)を設けて空気の通路を設けることにより、前述の不都合を解消させる考えである。
For example, when the
このような技術的な経緯から、実際には三つの押え板86aから成る押え部材86における空間部86aを、本明細書においては「切欠き」と表現している。但し、図示は省略するが、単一で環状の押え部材の下面に、上方に凹入する内外貫通溝又は凹みを一つ又は複数設けることにより、空間部87の空気をモータ側冷却液吸入空間61に逃すことを可能とする構成を採っても良い。また、空間部の箇所数やボルト孔の数は前記実施例に限定されるものではない。
From such a technical background, the
冷却液循環羽根10は、図4,図6,図7に示されるように、複数の吸込孔21を有し、環状の互いに等しい2つの面板10a,10bと、これら2つの面板10a,10bの外周端どうしを液密状に連結し複数の吐出孔22を有する筒状の側周壁10cと、吸込孔21と吐出孔22とを互いに連通する断面横倒しT字状の冷却液流路10dとを有している。この冷却液循環羽根10は、冷却液流路10dを介して吐出孔22から吐出された冷却液7が環状の仕切部材9内周面の環状溝90に流れ込むように配置されている。なお冷却液流路は横倒しT字状に限定されるものではなく、横倒しY字状であってもよく、一方の面板の吸込孔と他方の面板の吸込孔とを連通する面板間流路と、面板間流路から分岐し、前記吐出孔とを連通する吐出流路を有しておれば良い。またスラスト荷重を抑制するために上下対称であることが望ましい。
As shown in FIG. 4, FIG. 6 and FIG. 7, the
上下の各面板10a,10bの内周縁部には、環状の円板23,24が取付けられている。上下2つの円板23,24には、それぞれ複数の挿通孔25が上下に対向するように設けられ、これら複数の挿通孔25には、上側回転環82と下側回転環83を互いに上下に離反する方向に押圧付勢するコイルスプリング84が挿通されている。上下2つの円板23,24の内周面にはスプリングリテーナ26が連結され、このスプリングリテーナ26はポンプ主軸6に一体回転するように嵌合装備されている。尚、側周壁10cは、環状溝90に対するシール性を向上すべく、上下の面板10a,10bよりも上下に突出した広幅のものに形成されている。なお、冷却液循環羽根はスプリングリテーナに接合することに限定されるものではなく、メカニカルシールの他の回転する部材、例えば下部リテーナ88に接合してもよい。また主軸6に直接取り付けるものであってもよい。
一方、図2に示すように、シール室3の外周部の下部体31における下部室31aには区画部材11が設けられている。この区画部材11は、所定の間隔を隔てて下部室31aの階段状のボス部31Bを取り囲む階段状の筒部11aと、この階段状の筒部11aの下端部に連設されて半径方向外側に張り出すとともに、小さい間隔を隔てて放熱隔壁31Cの上側で対向するフランジ部11bとを備え、その上端部は環状の仕切部材9の下面に取付けられている。これにより、フランジ部11bの下面と放熱隔壁31C(熱交換手段の一例)の上面(表面)との間に放熱隔壁31Cに沿った通路断面積の小さい冷却液流路12が形成され、この冷却液流路12は、階段状のボス部31Bの表面と階段状の筒部11aの内面とで囲まれる階段状の冷却液流路15を介して、冷却液循環羽根10のポンプケーシング側冷却液吸入空間62および環状の仕切部材9の第2連通路92に連通している。なお、熱交換手段としてはシール室とポンプケーシングの間の隔壁(放射隔壁31C)に限定されるものではなく、ポンピング対象流体と熱交換する構成であれば吐出管部分の周囲を二重管にするなどして形成した熱交換手段であってもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a
シール室3およびその外周部は、冷却筒部14を通過した後の温度上昇した冷却液7が流れる上部室30aと第1連通路91から冷却通路12に至るまでの下部室31aとから構成される高温流路部と、熱交換後の冷却液7が流れる冷却液流路15と第2連通路92と冷却液循環羽根10のモータ側冷却液吸入空間61およびポンプケーシング側冷却液吸入空間62と環状溝90と冷却液吐出通路93とから構成される低温流路部とを有することなり、高温流路部と低温流路部とは、上体部30において上部室30aとモータ側冷却液吸入空間61とを区画する区画壁32と、仕切部材9において第1連通路91と第2連通路92とを区画する区画壁34とで区画され、下体部31においては、区画部材11によって区画されている。
The
シール室3内に封入されている冷却液7は、冷却液循環羽根10の回転によって冷却液循環系13を循環してモータ1を冷却する。すなわち、潤滑液循環系13は、環状の仕切部材9に設けた冷却液吐出通路93と、この冷却液吐出通路93とモータフレーム2の外周を取り囲んで設けた冷却筒部14とを互いに連通させる第1経路13Aと、冷却筒部14と上体部30における環状の上部室30aとを、上体部30に設けた導入通路30bを介して互いに連通させる第2経路13Bとを備えている。なお、図1中の16はドレン管を示す。
The
冷却液循環羽根10における冷却液7の流れを詳しく説明する。ポンプ主軸6の回転により、メカニカルシール8の上側回転環82と下側回転環83および冷却液循環羽根10が連動して回転する。冷却液循環羽根10が回転すると、その上下の各面板10a,10bの吸込孔21から冷却液7が吸い込まれ、冷却液流路10dを通り、側周壁10cの吐出孔22から環状の仕切部材9の環状溝90内へと吐出されるのである。つまり、本ポンプ装置においては、冷却液循環羽根10の上方に位置するモータ側冷却液吸入空間61、及び下方に位置するポンプケーシング側冷却液吸入空間62の双方から冷却液7が吸込まれ、外径方向に吐出される構造の遠心ポンプに構成されている。
The flow of the
環状の仕切部9の環状溝90内へと吐出された冷却液7は、環状の仕切部材9の環状溝90→環状の仕切部材9に設けた冷却液吐出通路93→第1経路13A→冷却筒部14→第2経路13B→導入通路30b→上体部30の環状の上部室30a→環状の仕切部材9の第1連通路91→下体部31の下部室31a→冷却液流路12→階段状の冷却液流路15→ポンプケーシング側冷却液吸入空間62→冷却液循環羽根10の面板10bまたは階段状の通路15→第2連通路92→モータ側冷却液吸入空間61→冷却液循環羽根10の面板10aの順路で循環して、モータフレーム2を取り囲んでいる冷却筒部14を通過する過程でモータフレーム2を冷却し、冷却されたモータフレーム2を介してモータ1を冷却する。
The
なお、冷却筒部14を流れる冷却液は、モータ1の上側軸受周辺を冷却するように配置され、冷却液7が冷却筒部14を通過することによってモータ1上側の軸受周辺が冷却されるように構成することが望ましい。また、モータフレーム2の上部を取り囲む冷却筒部14上側には空気収容空間(図示せず)が、冷却液7から生じた空気を収容でき、さらには冷却液7が温度上昇に伴って体積膨張した場合でも冷却液7を収容できるように形成されている。さらに冷却液をポンプ装置に充填する際に必ず空気収容空間が形成されるように冷却筒部の天井面より下に冷却液注入口102と空気抜き口103を設けることが望ましい。
The coolant flowing through the
前述のように、ポンプ主軸6と連動して回転する冷却液循環羽根10によって冷却液流路12を循環するシール室3内の冷却液7は、その循環の過程で放熱隔壁31Cを介してポンプケーシング4内のポンピング対象流体Wとの間で熱交換がなされて冷却される。しかも、冷却液流路12の通路断面積が小さく設定されていることによって、冷却液流路12を通過する冷却液7の流速が速くなる。つまり、冷却液流路12を循環する放熱隔壁31C近傍の冷却液7の流速が増すことになり、冷却液7と放熱隔壁31Cの間の熱伝達率が大きくなり、冷却液7とポンピング対象流体Wとの熱交換効率が向上し、効果的にモータ1を冷却することができる。
As described above, the
また、冷却液循環羽根10が冷却液流路12よりもモータフレーム2側に配置されていることによって、冷却液循環羽根10の物理的な制限(すなわち上下方向の幅寸法)に影響されることなく、区画部材11のフランジ部11bを放熱隔壁31Cに接近させて、冷却液流路12の流路断面積をより一層小さく設定することができる。このため、放熱隔壁31C近傍における冷却液7の流速を大幅に増大させて、冷却液7と放熱隔壁31Cの間の熱伝達率が大きくなり、冷却液7とポンピング対象流体水Wとの熱交換効率を一層高くして、モータ1を効果的に冷却することができる。
Further, since the
さらに、冷却液循環羽根10がメカニカルシール8の外周部に構成される構造となっているので、メカニカルシール8と冷却液循環羽根10とを軸線方向に並べて配置されるような構成に比べて、冷却液循環羽根10の設置によるポンプ軸方向の寸法を増大させることなく、配置することができる。
Furthermore, since the
一方、放熱隔壁31Cの冷却液流路12側表面に、円環突条からなる伝熱促進部31Fが形成されているので、伝熱促進部31Fによって冷却液流路12を循環する冷却液7の流れを乱して、冷却液7と放熱隔壁31Cの間の熱伝達率をさらに大きくし、冷却液7とポンピング対象流体Wとの熱交換効率を高くして、モータ1を効果的に冷却するのに寄与することができる。
On the other hand, since the heat
また、下体部31における下部室31aの階段状のボス部31Bを区画部材11の階段状の筒部11aで取り囲むことで、冷却液流路12に連続して階段状の冷却液流路15を形成していることにより、該階段状の冷却液流路15を循環する冷却液7の流れを乱して、冷却液7と放熱隔壁31Cへ向けて熱が流れる階段状のボス部31Bの間の熱伝達率を大きくし、冷却液7と階段状のボス部31Bの間の熱交換を促進して、モータ1を効果的に冷却するのに寄与することができる。
Further, by surrounding the stepped
以上のように構成されたポンプ装置は、マンホールに設置して使用することができる。例えば、図3(a)および図3(b)に示すように、マンホール44の内部には、その底部において横向きに開口する入口側の開口フランジ43aを有して上方に延びる揚水用の移送管43が固定配置(定置型の移送管の一例)されるとともに、開口フランジ43a近くの移送管43の上部には、マンホール44の開口部周壁44aに亘って架設される状態で一対のガイドパイプ43b,43bが立設されている。ポンプの吐出管41には、略鉤状の引掛け部42が装備されている。そして、前述の引掛け部42には、図3(a)に示すように、一対のガイドパイプ43b,43bに相対上下移動自在に嵌合するスライド部(平面視でC字状を呈する)42aが形成されている。
The pump device configured as described above can be used in a manhole. For example, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a transfer pipe for pumping water that has an
従って、スライド部42aをガイドパイプ43b,43bに嵌合させた状態にしてから、吊下げられているポンプ装置を下降させていくことにより、図3(b)に示すように、引掛け部42が開口フランジ43bに正規の位置関係で上方から引っ掛かり、それによってポンプ装置が支持される状態が自動的に得られるようになる。その支持状態では、吐出管41の吐出口部41aと移送管43の開口フランジ43bとが、各々の軸心が一致する状態となるように設定されており、マンホール44の底に溜まった汚水、雨水を吸上げて円滑に移送管43に吐出させる、という使い方が簡単で便利に行えるものとなっている。またエア逃し孔(通気孔)94は、ポンプ吐出口部41aの中心線上における軸心Pの両脇それぞれで、かつ、天井壁3bの外径側端となる位置に形成されている。なお、移送管との接合方法は上記実施形態に限定されるものではなく、フランジ部をボルト接合するものであってもよい。
Therefore, by putting the
〔別実施形態〕
(1)シール室3に設けられた通気孔94は、本実施形態のポンプ装置では通気孔94としてシール室の天井壁3bにおける最上部の2箇所に設けられているが、本発明はこれに限定されず、シール室3の天井面3bに1箇所以上形成されておれば良い。従って、吐出管41の軸線方向のポンプ主軸6を挟んだ何れか片側の1箇所で、かつ、モータ側冷却液吸入空間61の天井壁3bの外径側端となる位置に形成される構成や、或いは、ポンプ主軸6の軸心に対する周方向で均等角度毎に3箇所以上の通気孔94を設ける構成も可能である。
[Another embodiment]
(1) The vent holes 94 provided in the
(2)冷却液循環羽根10は、スラスト荷重が相殺されるように、冷却液を冷却液循環羽根の両側から冷却液を吸い込み、その外径方向に吐出することができるような形状であれば良く、図6に示される本実施形態の形状に限定されない。例えば、図8に示すような構成のものでも良い。また図8に示すように冷却液循環羽根取付け位置はメカニカルシールの回転部材ではなく、ポンプ主軸に直接取り付けるものであってもよい。なお、図8の白抜き矢印は冷却液の流れ方向を示している。
(2) The
1 モータ
2 モータフレーム
3 シール室
3a 天井面3a
4 ポンプケーシング
5 羽根車
6 ポンプ主軸
61 冷却液吸入空間
7 冷却液
8 メカニカルシール
10 冷却液循環羽根
11 区画壁
12 冷却液流路
14 冷却筒部
31C 放熱隔壁
41 吐出管
80 上側固定環
81 下側固定環
82 上側回転環
83 下側回転環
85 支持リング
86 押え部材
86a 切欠き
94 通気孔
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記冷却液をポンピング対象流体と熱交換することで冷却する熱交換手段を備え、前記冷却液循環羽根はモータ側とポンプケーシング側の両側に形成された冷却液吸入空間から冷却液を吸込み、前記ポンプ主軸の径方向に吐出することを特徴とするポンプ装置。 A motor frame in which a motor is sealed, a cooling cylinder portion surrounding the outer periphery of the motor frame, a pump main shaft driven by the motor, an impeller attached to the pump main shaft and rotating in a pump casing, A seal chamber that houses a mechanical seal interposed between a motor and the pump casing, a coolant sealed in the seal chamber, and a cooling unit that is attached to the pump main shaft in the seal chamber and circulates the coolant. A pump device comprising a liquid circulation blade,
Heat exchange means for cooling the cooling liquid by exchanging heat with the fluid to be pumped, the cooling liquid circulation blade sucks the cooling liquid from cooling liquid suction spaces formed on both sides of the motor side and the pump casing side, A pump device that discharges in a radial direction of a pump main shaft.
At least one fixed ring of the mechanical seal is attached to the ceiling surface of the seal chamber using a pressing member, and the fixed ring of the mechanical seal and the sliding surface of the rotary ring are positioned lower than the ceiling surface of the seal chamber. The pump device according to claim 4 or 5, wherein the pressing member is formed with an air escaping groove or notch communicating from the inner end to the outer end thereof.
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