JP2010248937A - 汚水用ルーツポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング部の構造がシンプルで、閉じ込み現象の解消と汚水に混入する夾雑物によるトラブルを防止する汚水用ルーツポンプを提供すること。
【解決手段】２葉ルーツロータ２２は、各ローブ２２ａの中心線から回転方向へ所定寸法だけ離れた位置の周面に、ロータケーシング５の内周面との隙間が大きくなるような断面三角形状の逃し溝２４を各ローブの全長にわたって設け、さらにルーツロータ２２の側面にロータ軸２３と同心状に設けた拡径部５をハウジング２６，２７に設けられたスタッフィングボックス３１の軸穴２６ｃに挿入するように設けられ、ハウジング２６は、その内側面にロータ軸２３を中心として半径方向に延びる複数のせん断用溝２６ｄが設けられ、さらにメカニカルシール３２を収納したスタッフィングボックス３１内に連通する注水口４０を設け、注水口４０にフラッシング作用を行なわせる水を供給するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、汚水処理場、海苔移送、ディスポーザ等で使用される汚水用ルーツポンプに関する。

従来の汚水用ルーツポンプとして、下記の特許文献に示すように、キャビテーションの抑制、ルーツロータの凹円弧部と凸円弧部（ローブ）との間に水が閉じ込められるいわゆる閉じ込み現象を解消することを目的とする構造、汚水に混入する毛屑や長い繊維等の夾雑物がメカニカルシール部に侵入してこれに巻きつくという不具合を防止することを目的とする構造のものがある。

ところが、例えば、特許文献１に示す汚水用ルーツポンプでは、ハウジングの軸封部（「スタッフィングボックス」とも称される）の構造が複雑であり、部品点数が多いこともあって組み立て作業に多くの時間を要していた。

特許文献２に示すルーツポンプには、ハウジングの低圧側内面に形成した切削溝とルーツロータのローブ側縁とによりせん断刃対を設けて、切削溝に進入した異物を粉砕する技術が開示されている。

特許文献３に示すルーツポンプには、ポンプケーシング内に配置するロータケーシングをほぼ４５°の傾斜角として土砂水を吸い込む場合に起動力を軽くするなどの技術が開示されている。
これらの従来の技術を踏まえて、シンプルな構造で上記不具合を解消する汚水用ルーツポンプの開発が望まれていた。

特許第２８６４３５７号公報 実公昭５１―５１４４３号公報 特公昭４４−１１３４５号

本発明の目的は、ハウジング部の構造がシンプルで、閉じ込み現象の解消と汚水に混入する夾雑物によるトラブルを防止する汚水用ルーツポンプを提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、吸込口と吐出口を設けたポンプケーシング内に、吸込口部を斜め上方に吐出口部を斜め下方に設けたロータケーシングを配置し、そのロータケーシング内に装着された一対の２葉若しくは多葉式ルーツロータのロータ軸を該ポンプケーシングの両側に固定したハウジングにより回転自由に支持した汚水用ルーツポンプにおいて、
前記ルーツロータは、芯金部の外側にポリウレタンゴム材又はニトリルゴム材によりライニング加工が施されていて、各ローブの中心線から回転方向へ所定寸法だけ離れた位置の周面に、前記ロータケーシングの内周面との隙間が大きくなるような断面三角形状の逃し溝を各ローブの全長にわたって設け、さらに当該ルーツロータの側面にロータ軸と同心状に設けた拡径部を前記ハウジングに設けられたスタッフィングボックスの開口部に挿入するように設けられ、
前記ハウジングは、その内側面に前記ロータ軸を中心として半径方向に延びる複数のせん断用溝が設けられ、さらに前記ロータ軸に固定した回転体と当該ハウジング側に固定される固定体とからなるメカニカルシールを収納した前記スタッフィングボックス内に連通する注水口を設け、
前記ポンプケーシング内に混入して前記せん断用溝に流入する夾雑物を前記ローブの側縁と該せん断用溝の角縁とによるせん断作用によってせん断し、他方、前記注水口に供給する所定圧力の水によるフラッシング作用によって前記スタッフィングボックス内に前記夾雑物が侵入するのを防止することを特徴とする。

同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の汚水用ルーツポンプにおいて、前記ルーツロータの拡径部の外周にブッシュを嵌着したことを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の汚水用ルーツポンプにおいて、前記ロータケーシングの内面にライナーを固着したことを特徴とするものである。

（請求項１の発明）
この汚水用ルーツポンプは、１００〜１５００ｒｐｍで運転が行なわれた場合、２葉若しくは多葉式ルーツロータの吸い込み側に局部的な真空部を生じて汚水から一部のガスが分離され、吐出側において同様に発生したガスが圧縮されて圧縮作用部を生じても、ローブの逃し溝に圧力の高い吐出側の汚水が流入することにより局部的な真空部が消滅するため、キャビテーションが生じにくくなる。また、ローブの逃し溝によって閉じ込み現象が緩和されるので、ポンプの振動が減少する。

さらに、このルーツポンプはルーツロータに拡径部を設けているので、汚水に混入した夾雑物がハウジングのスタッフィングボックス内に侵入しにくい。加えて、ポンプケーシング内に混入してせん断用溝に流入する夾雑物は、ルーツロータのローブの側縁とせん断用溝の角縁とによるせん断作用によってせん断されるので、汚水と一緒に吐出口から排出される。また、せん断された夾雑物がスタッフィングボックス内に侵入しようとした場合には、注水口に供給される所定圧力の水によるフラッシング作用によって夾雑物の浸入を防止することができる。

（請求項２の発明）
ルーツロータの拡径部の外周にブッシュを嵌着することにより、夾雑物による摩耗を防止することができると共にポンプの耐久性が向上する。

（請求項３の発明）
ロータケーシングの内面にライナーを固着することにより、夾雑物による摩耗を防止することができると共にポンプの耐久性が向上する。

本発明に係る汚水用ルーツポンプの縦断側面図 同、一部破断正面図 ハウジングの一部破断正面図 ハウジングを内面側から見た正面図 ライナーを固着したロータケーシングの説明図

以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。

図１において、本発明に係る汚水用ルーツポンプＰは、吸込口２と吐出口３を設けたポンプケーシング１の内部に、吸込口部６を斜め上方に、吐出口部７を斜め下方に設けたロータケーシング５が４５度傾けて配置されている。ロータケーシング５の吸込口部６の上隅部５ａとポンプケーシング１の吸込口２側の天部１ａとは、壁８により連接されている。また、吐出口部７の下隅部５ｂから横方向へ凹円弧壁９が一体に形成され、その凹円弧壁９のほぼ中間部とポンプケーシング１の底部１ｂとは、縦壁１０により連接されている。１１は縦壁１０に設けられたバイパス穴である。

１２はポンプケーシング１の周壁１ｃに設けられたドレン用穴、１３はポンプケーシング１の天部１ａに設けられた給水穴である。１５はドレン用穴１２に螺着されたキャップ、１６は給水穴１３に螺着されたキャップである。吸込口２には、逆止弁１８を介して配管のためのフランジ金具１９が取り付けられている。また、吐出口３にも同様に、フランジ金具２０が取り付けられている。

ロータケーシング５内には一対の２葉ルーツロータ２２が収められている。図２に示すように、ルーツロータ２２のロータ軸２３は、ポンプケーシング１の両側に夫々固定されたハウジング２６，２７に装着したベアリング２８，２８により回転自由に支持するように設けられている。下方のロータ軸２３のハウジング２６から突出する一端２３ａには図示しないプーリを取付け、モータ装置（図示せず）により該プーリを回転駆動するように設けられている。ロータ軸２３の他端２３ｂにはタイミングギア２９を夫々固定し、それらのタイミングギア２９，２９を噛合するように設けている。３０はハウジング２７の開口部に取り付けたギアカバーである。

ルーツロータ２２は、各ローブ２２ａの中心線ｃから回転方向へ所定寸法、この実施例では約３〜５ｍｍだけ離れた位置の周面に、ロータケーシング５の内周面５ｃとの隙間が大きくなるような断面三角形状の逃し溝２４を各ローブ２２ａの全長にわたって設け、さらに当該ルーツロータ２２の側面２２ｂにロータ軸２３と同心状に拡径部２５を一体に設けている。

ルーツロータ２２については、ロータ軸２３を除いて形成された芯金部（図示せず）の外側にポリウレタンゴム材（又はニトリルゴム材）によりライニング加工を施したものである。また、この実施例では、２葉式ルーツロータを採用しているが、本発明はこれに限らず、３葉又は４葉式の多葉式ルーツロータを適用することもできる。

図３に示すように、ハウジング２６には、軸穴２６ａにロータ軸２３を支持するベアリング２８が装着され、そのベアリング２８の奥に公知のメカニカルシール３２を収納したスタッフィングボックス３１が設けられている。メカニカルシール３２は、ロータ軸２３に固定された回転体３３とハウジング２６の軸穴２６ｂに固定されたリング形状の固定体３４とから構成されている。３５はベアリング２８と固定体３４の間に配置されてロータ軸２３に取り付けられた円形シール部材である。また、スタッフィングボックス３１に連通する軸穴（開口部）２６ｃには、ロータ軸２３の拡径部２５が緩く挿入されるように設けられる。その拡径部２５の外周には、厚さ３〜５ｍｍ程度のステンレス製ブッシュ３７を嵌着している。

４０はメカニカルシール３２を収納したスタッフィングボックス３１内に連通するようにハウジング２６に設けられた注水口である。４１は水道水等を供給するホースを注水口４０に接続するための金具である。そして、注水口４０に水道水等を供給することにより、汚水に混入した夾雑物がスタッフィングボックス３１内に侵入するのを防止するように設けられている。

図４に示すように、ハウジング２６の内側面の吸い込み側に相当する箇所には、ロータ軸２３が挿入される軸穴２６ｃを中心として半径方向に延びる複数の、ここでは３個のせん断用溝２６ｄを設けている。せん断用溝２６ｄの大きさについては、幅：５〜１５ｍｍ、長さ：１５〜２５ｍｍ、深さ：５〜１０ｍｍとする。また、せん断用溝２６ｄの長さについては、１個目は軸穴２６ｃの内端縁からロータケーシング５の内径の中間位置まで、２個目は軸穴２６ｃの内端縁からロータケーシング５の内径の３／４の位置まで、３個目は軸穴２６ｃの内端縁近くからロータケーシング５の内径から若干突出する位置までというように、ルーツロータ２２の回転方向に合わせて変化させるように設けることもできる。
他方のハウジング２７についても、同様のせん断用溝を設けるものとする。

なお、ポンプケーシング１のロータケーシング５については、ケーシングの内面の摩耗を低減するために、図５に示すようにケーシング５の内面に厚さ３〜５ｍｍ程度のステンレス製ライナー３８を固着した構造とすることもできる。

これにより、ポンプケーシング１内に混入してせん断用溝２６ｄに流入する夾雑物をルーツロータ２２のローブ２２ａの側縁２２ｂと該せん断用溝２６ｄの角縁とによるせん断作用によってせん断し、他方、注水口４０に供給される所定圧力の水によるフラッシング作用によって、汚水に混入した夾雑物がスタッフィングボックス３１内に侵入するのを防止する本発明に係る汚水用ルーツポンプＰが構成される。

以上の通り、本発明に係る汚水用ルーツポンプＰによれば、２葉ルーツロータ２２の吸い込み側に局部的な真空部を生じて汚水から一部のガスが分離され、吐出側において同様に発生したガスが圧縮されて圧縮作用部を生じても、ローブ２２ａの逃し溝２４に圧力の高い吐出側の汚水が流入することにより局部的な真空部が消滅するため、キャビテーションが生じにくい。また、その逃し溝２４によって閉じ込み現象が緩和されるので、ポンプの振動が減少する。

さらに、ルーツロータ２２に拡径部２５を設けているので、汚水に混入した夾雑物がハウジング２６，２７のスタッフィングボックス３１内に侵入することが防止される。加えて、ポンプケーシング１内に混入してせん断用溝２６ｄに流入する夾雑物は、ローブ２２ａの側縁とせん断用溝２６ｄの角縁とによるせん断作用によってせん断されて汚水と一緒に吐出口３から排出される。仮に、せん断された夾雑物がスタッフィングボックス３１内に侵入した場合には、注水口４０に供給される所定圧力の水によるフラッシング作用によって侵入を防止することができる。

Ｐ・・・本発明に係る汚水用ルーツポンプ
１・・・ポンプケーシング
２・・・吸込口
３・・・吐出口
５・・・ロータケーシング
６・・・吸込口部
７・・・吐出口部
２２・・・２葉ルーツロータ
２２ａ・・・ローブ
２３・・・ロータ軸
２４・・・逃し溝
２５・・・拡径部
２６，２７・・・ハウジング
２６ｄ・・・せん断用溝
３１・・・スタッフィングボックス
３２・・・メカニカルシール
３７・・・ブッシュ
３８・・・ライナー
４０・・・注水口

Claims (3)

1. 吸込口と吐出口を設けたポンプケーシング内に、吸込口部を斜め上方に吐出口部を斜め下方に設けたロータケーシングを配置し、そのロータケーシング内に装着された一対の２葉若しくは多葉式ルーツロータのロータ軸を該ポンプケーシングの両側に固定したハウジングにより回転自由に支持した汚水用ルーツポンプにおいて、
   前記ルーツロータは、芯金部の外側にポリウレタンゴム材又はニトリルゴム材によりライニング加工が施されていて、各ローブの中心線から回転方向へ所定寸法だけ離れた位置の周面に、前記ロータケーシングの内周面との隙間が大きくなるような断面三角形状の逃し溝を各ローブの全長にわたって設け、さらに当該ルーツロータの側面にロータ軸と同心状に設けた拡径部を前記ハウジングに設けられたスタッフィングボックスの開口部に挿入するように設けられ、
   前記ハウジングは、その内側面に前記ロータ軸を中心として半径方向に延びる複数のせん断用溝が設けられ、さらに前記ロータ軸に固定した回転体と当該ハウジング側に固定される固定体とからなるメカニカルシールを収納した前記スタッフィングボックス内に連通する注水口を設け、
   前記ポンプケーシング内に混入して前記せん断用溝に流入する夾雑物を前記ローブの側縁と該せん断用溝の角縁とによるせん断作用によってせん断し、他方、前記注水口に供給する所定圧力の水によるフラッシング作用によって前記スタッフィングボックス内に前記夾雑物が侵入するのを防止することを特徴とする汚水用ルーツポンプ。
2. 前記ルーツロータの拡径部の外周にブッシュを嵌着したことを特徴とする請求項１に記載の汚水用ルーツポンプ。
3. 前記ロータケーシングの内面にライナーを固着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水用ルーツポンプ。

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