JP2013053542A - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール装置において、シール部分の径に拘わらず適正にシール可能とする。
【解決手段】中空形状のケーシング１０１に回転軸１０２を回転自在に支持し、この回転軸１０２にインペラ１０６を固定し、インペラ１０６の軸方向に沿って吸込通路１０７を形成すると共に、インペラ１０６の外周側に径方向に沿って吐出通路１０８を形成して遠心ポンプ１００を構成し、ケーシング１０１とインペラ１０６との間にシール装置１１を設け、このシール装置１１として、ケーシング１０１の内周部に金属製の支持リング１２を固定し、この支持リング１２の内周部に樹脂製のウエアリング１３を固定する一方、インペラ１０６の外周部に金属製の支持リング１４を固定し、ウエアリング１３を複数の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆから構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、化学プラント、製鉄プラント、発電所などに用いられる各種ポンプなどの回転機械において、インペラ前後における流体の漏洩を抑制するシール装置に関するものである。

例えば、遠心ポンプは、ケーシングに回転軸が回転自在に支持され、この回転軸に複数の羽根を有するインペラが固定され、インペラの軸方向に沿って吸込通路が形成される一方、インペラの外周側に径方向に沿って吐出通路が形成されて構成されている。従って、モータにより回転軸を回転すると、インペラが回転し、流体が吸込通路を通して吸い込まれ、このインペラを流過する過程で昇圧された後、吐出通路に吐出される。

このような遠心ポンプでは、吸込通路から吸い込んで昇圧した流体が吐出通路に吐出されずに吸込通路側に漏洩しないように、ケーシングとインペラとの間にシール装置としてのウエアリングが設けられている。このウエアリングは、一般的に、金属製であることから、回転体であるロータと静止体側のケーシングに固定されるウエアリングとの間で焼付きが発生して振動が大きくなったり、摩耗が進行して両者の隙間が大きくなったりして流体移送効率が低下してしまうという問題がある。そのため、金属製のウエアリングを樹脂製のウエアリングとすることで、焼付きや摩耗の発生を抑制している。

このようなウエアリングとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された自液流体軸受を有するポンプでは、インペラのシュラウド部に装着された回転側ウエアリングを耐焼付性に優れた材料で構成し、この回転側ウエアリングとインナーケーシングの内周面に装着された固定側ウエアリングとの間隙を微小隙間として、ポンプの運転により前記回転側ウエアリング及び固定側ウエアリングとの隙間に発生する自液流体の動的流体力によってロータを支持するようにしている。

特開２００１−０４１１９３号公報

上述したウエアリングは、所定厚さを有する樹脂製の板材から切り出して製造している。この樹脂製の板材は、その最大の大きさが決まっていることから、製造することができるウエアリングの最大径が決まってしまう。プラントなどで使用されるポンプは、インペラの外径が大きく、使用することができる樹脂製のウエアリングがないのが現状である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、シール部分の径に拘わらず適正にシール可能なシール装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のシール装置は、互いに相対回転自在に支持される一対の内側支持体と外側支持体との間に介装されるシール装置において、前記内側支持体の外周部と前記外側支持体の内周部とのいずれか一方に固定される支持リングと、複数の分割片が周方向に沿ったリング形状をなして前記内側支持体の外周部と前記外側支持体の内周部とのいずれか他方に所定隙間をあけて対向するように前記支持リングに装着される樹脂製のウエアリングと、を備えることを特徴とするものである。

従って、樹脂製のウエアリングを複数の分割片から構成することで、このウエアリングを樹脂プレートから切り出して製造する場合、大きな樹脂プレートを不要として製造コストを低減することができ、シール部分の径に拘わらず適正にシール可能とすることができる。

本発明のシール装置では、前記ウエアリングは、前記複数の分割片が前記支持リングの内周部または外周部に密着して配置され、取付ボルトが前記支持リングを貫通して前記分割片に螺合することで、前記支持リングに固定されることを特徴としている。

従って、取付ボルトが支持リングを貫通して分割片に螺合することで、ウエアリングが支持リングに固定されており、ウエアリングにおける内側支持体または外側支持体との対向面に取付ボルトが露出することはなく、安定したシール性能を確保することができる。

本発明のシール装置では、前記複数の分割片は、端部同士が前記支持リングの径方向に重なるように連結されることを特徴としている。

従って、支持リングに対して複数の分割片の端部同士が重なるように連結されることで、支持リングに対して各分割片が脱落しにくくなり、装着性を向上することができる。

本発明のシール装置では、前記複数の分割片は、一体に形成された係止部が前記支持リングの係止溝に係止することで、前記支持リングに装着されることを特徴としている。

従って、複数の分割片の係止部が支持リングの係止溝に係止するため、ウエアリングを安定して支持リングに装着することができる。

本発明のシール装置では、前記複数の分割片は、端部同士が前記支持リングの軸方向に重なるように連結されることを特徴としている。

従って、複数の分割片の端部同士が支持リングの軸方向に重なることで、各分割片の連結部におけるシール性能の低下を抑制することができる。

本発明のシール装置では、前記内側支持体と前記外側支持体との軸心が一致するように調整する調心機構が設けられることを特徴としている。

従って、調心機構により内側支持体と外側支持体との軸心が一致することとなり、ウエアリングによるシール性能の低下を抑制することができる。

本発明のシール装置では、前記調心機構は、弾性部材を有することを特徴としている。

従って、調心機構を弾性部材により構成することで、製造コストの増加を抑制することができる。

本発明のシール装置によれば、内側支持体の外周部と外側支持体の内周部とのいずれか一方に固定される支持リングと、複数の分割片が周方向に沿ったリング形状をなして内側支持体の外周部と外側支持体の内周部とのいずれか他方に所定隙間をあけて対向するように支持リングに装着される樹脂製のウエアリングとを設けるので、樹脂製のウエアリングを複数の分割片から構成することで、このウエアリングを樹脂プレートから切り出して製造する場合、大きな樹脂プレートを不要として製造コストを低減することができ、シール部分の径に拘わらず適正にシール可能とすることができる。

図１は、本発明の実施例１に係るシール装置が適用された遠心ポンプを表す概略図である。 図２は、実施例１のシール装置が装着された遠心ポンプのシール部を表す断面図である。 図３は、実施例１のシール装置の正面図である。 図４は、実施例１のシール装置の取付部を表す断面図である。 図５は、実施例１のシール装置を構成するウエアリングの製造方法を表す概略図である。 図６は、本発明の実施例２に係るシール装置の正面図である。 図７は、実施例２のシール装置の要部拡大図である。 図８は、本発明の実施例３に係るシール装置の要部拡大図である。 図９は、実施例３の変形例のシール装置の要部拡大図である。 図１０は、本発明の実施例４に係るシール装置を構成するウエアリングの要部拡大図である。 図１１は、実施例４の変形例のウエアリングの要部拡大図である。 図１２は、本発明の実施例５に係るシール装置が適用された遠心ポンプを表す概略図である。 図１３は、本発明の実施例６に係るシール装置を表す断面図である。 図１４は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。 図１５は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。 図１６は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。 図１７は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。 図１８は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。 図１９は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るシール装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例１に係るシール装置が適用された遠心ポンプを表す概略図、図２は、実施例１のシール装置が装着された遠心ポンプのシール部を表す断面図、図３は、実施例１のシール装置の正面図、図４は、実施例１のシール装置の取付部を表す断面図、図５は、実施例１のシール装置を構成するウエアリングの製造方法を表す概略図である。

図１及び図２に示すように、実施例１のシール装置が適用された遠心ポンプ１００において、ケーシング１０１は中空形状をなし、ほぼ中央部には回転軸１０２が軸受１０３，１０４により回転自在に支持されている。この回転軸１０２は、一端部（図１にて、左端部）に複数の羽根１０５を有するインペラ１０６が固定され、他端部（図１にて、右端部）が図示しないモータの出力軸に連結されている。ケーシング１０１は、インペラ１０６の軸方向に沿って吸込通路１０７が形成されており、流体をこの吸込通路１０７を介してインペラ１０６の前面部に取込可能となっている。また、ケーシング１０１は、インペラ１０６の外周側に径方向に沿って吐出通路１０８が形成されており、インペラ１０６により昇圧した流体をこの吐出通路１０８を介して外部に吐出可能となっている。

従って、モータにより回転軸１０２を回転すると、インペラ１０６が回転し、流体が吸込通路１０７を通してケーシング１０１内に吸い込まれる。すると、流体は回転するインペラ１０６を流過する過程で昇圧された後、吐出通路１０８を通って外部に吐出される。

このように構成された遠心ポンプ１００にて、ケーシング１０１とインペラ１０６との間にシール装置１１が設けられている。このシール装置１１は、インペラ１０６により昇圧された流体が、吐出通路１０８に流れずに吸込通路１０７側に漏洩するのを防止するものである。このシール装置１１は、外側支持体としてのケーシング１０１と内側支持体としてのインペラ１０６との間に介装され、ケーシング１０１の内周部に固定されている。

即ち、シール装置１１において、ケーシング１０１は、支持部１０１ａの内周部にリング形状をなす金属製の支持リング１２が固定されており、この支持リング１２の内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング１３が固定されている。一方、インペラ１０６は、ボス部１０６ａの外周部にリング形状をなす金属製の支持リング１４が固定されている。この場合、ケーシング１０１側のウエアリング１３の内周面と、インペラ１０６側の支持リング１４の外周面との間には、両者が相対回転可能となる所定隙間が設けられている。なお、インペラ１０６に固定された支持リング１４は、ケーシング１０１側のウエアリング１３との所定隙間を確保するものであり、特に設けなくてもよいものである。

このウエアリング１３は、図３及び図４に示すように、複数（本実施例では、６個）の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆが周方向に沿って直列に並ぶことで、リング形状をなしている。そして、ウエアリング１３は、各分割片１３ａ〜１３ｆが支持リング１２の内周部に密着して配置され、各取付ボルト１５が支持リング１２の外周から内周に向けて貫通穴１２ａを貫通し、先端部が各分割片１３ａ〜１３ｆに螺合することで、支持リング１２に固定されている。即ち、複数の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆからなるウエアリング１３が取付ボルト１５により支持リング１２の内周部に固定された後、支持リング１２の外周部がケーシング１０１の支持部１０１ａの内周部に圧入等により固定される。

この場合、ウエアリング１３を構成する複数の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆは、同形状をなすことから、図５に示すように、所定厚さを有する１枚の樹脂プレート１６から切り出しにより形成される。従って、大型の樹脂プレートが不要となる。

このように実施例１のシール装置にあっては、中空形状のケーシング１０１に回転軸１０２を回転自在に支持し、この回転軸１０２にインペラ１０６を固定し、インペラ１０６の軸方向に沿って吸込通路１０７を形成すると共に、インペラ１０６の外周側に径方向に沿って吐出通路１０８を形成して遠心ポンプ１００を構成し、ケーシング１０１とインペラ１０６との間にシール装置１１を設け、このシール装置１１として、ケーシング１０１の内周部に金属製の支持リング１２を固定し、この支持リング１２の内周部に樹脂製のウエアリング１３を固定する一方、インペラ１０６の外周部に金属製の支持リング１４を固定し、ウエアリング１３を複数の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆから構成している。

従って、樹脂製のウエアリング１３を複数の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆから構成することで、このウエアリング１３を樹脂プレート１６から切り出して製造する場合、大きな樹脂プレートを不要として製造コストを低減することができ、インペラ１０６の外径に拘わらず、ケーシング１０１とインペラ１０６との間を適正にシールすることができる。

また、実施例１のシール装置では、複数の分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆを支持リング１２の外周部に密着して配置し、取付ボルト１５が支持リング１２を貫通して各分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆに螺合することで、ウエアリング１３を支持リング１２に固定している。従って、取付ボルト１５が支持リング１２の外側から貫通して分割片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆに螺合してその内周面には貫通していないことから、ウエアリング１３の内周面、つまり、支持リング１４との対向面に取付ボルト１５が露出することはなく、安定したシール性能を確保することができる。

図６は、本発明の実施例２に係るシール装置の正面図、図７は、実施例２のシール装置の要部拡大図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２において、図６及び図７に示すように、シール装置２１は、遠心ポンプのインペラにより昇圧された流体が吸込通路側に漏洩するのを防止するものであり、外側支持体としてのケーシングと内側支持体としてのインペラとの間に介装され、ケーシングの内周部に固定されている。即ち、このシール装置２１において、ケーシングの内周部にリング形状をなす金属製の支持リング２２が固定され、この支持リング２２の内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング２３が固定されている。一方、インペラの外周部にリング形状をなす金属製の支持リングが固定され、ケーシング側のウエアリング２３の内周面と、インペラ側の支持リングの外周面との間に所定隙間が設けられている。

このウエアリング２３は、複数（本実施例では、５個）の分割片２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが周方向に沿って直列に並ぶことで、リング形状をなしている。そして、ウエアリング２３は、各分割片２３ａ〜２３ｅが支持リング２２の内周部に密着して配置され、図示しない取付ボルトが支持リング２２の外周から内周に向けて貫通し、先端部が各分割片２３ａ〜２３ｅに螺合することで、支持リング２２に固定されている。また、ウエアリング２３は、複数の分割片２３ａ〜２３ｅの端部同士が支持リング２２の径方向に重なるように連結されている。

即ち、各分割片２３ａ〜２３ｅは、長手方向（ウェアリング２３の周方向）における各端部にて、外周面側の周方向位置と内周面側の周方向位置が相違しており、この各端部が径方向及び周方向に対して傾斜した連結面２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅとなっている。そのため、複数の分割片２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが支持リング２２の内周部で組み合わされたとき、取付ボルトがなくても、各分割片２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅにより内周側に脱落しないようになっている。

このように実施例２のシール装置にあっては、シール装置２１として、ケーシングの内周部に金属製の支持リング２２を固定し、この支持リング２２の内周部に樹脂製のウエアリング２３を固定し、このウエアリング２３を複数の分割片２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅから構成すると共に、複数の分割片２３ａ〜２３ｅの端部同士が支持リング２２の径方向に重なるように連結している。

従って、樹脂製のウエアリング２３を複数の分割片２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅから構成し、支持リング２２に対して端部同士が径方向に重なるように連結することで、支持リング２２に対して各分割片２３ａ〜２３ｅが脱落しにくくなり、装着性を向上することができる。

図８は、本発明の実施例３に係るシール装置の要部拡大図、図９は、実施例３の変形例のシール装置の要部拡大図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例３のシール装置において、図８に示すように、ケーシングの内周部にリング形状をなす金属製の支持リング３２が固定され、この支持リング３２の内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング３３が固定されている。このウエアリング３３は、複数の分割片３３ａ（図８では、１つだけ記載）が周方向に沿って直列に並ぶことで、リング形状をなしている。そして、ウエアリング３３は、各分割片３３ａの外周側にＴ字形状をなす係止部３４ａが一体に形成される一方、支持リング３２は、内周面に開口するＴ字形状をなす係止溝３２ａが形成されている。そのため、ウエアリング３３は、各分割片３３ａの係止部３４ａが支持リング３２の係止溝３２ａに係止することで、取付ボルトがなくても内周側に脱落せずに、支持リング３２に装着されることとなる。

なお、ウエアリング３３における係止部３４ａや支持リング３２における係止溝３２ａの形状は、これらに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、ケーシングの内周部にリング形状をなす金属製の支持リング４２が固定され、この支持リング４２の内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング４３が固定されている。このウエアリング４３は、複数の分割片４３ａ（図９では、１つだけ記載）が周方向に沿って直列に並ぶことで、リング形状をなしている。そして、ウエアリング４３は、各分割片４３ａの外周側に扇形状をなす係止部４４ａが一体に形成される一方、支持リング４２は、内周面に開口する扇形状をなす係止溝４２ａが形成されている。そのため、ウエアリング４３は、各分割片４３ａの係止部４４ａが支持リング４２の係止溝４２ａに係止することで、取付ボルトがなくても内周側に脱落せずに、支持リング３２に装着されることとなる。

このように実施例３のシール装置にあっては、ケーシングの内周部に金属製の支持リング３２，４２を固定し、この支持リング３２，４２の内周部に樹脂製のウエアリング３３，４３を固定し、このウエアリング３３，４３を複数の分割片３３ａ，４３ａから構成すると共に、複数の分割片３３ａ，４３ａの係止部３４ａ，４４ａが支持リング３２，４２の係止溝３２ａ，４２ａに係止するように支持リング３２，４２に装着している。

従って、樹脂製のウエアリング３３，４３を複数の分割片３３ａ，４３ａから構成し、分割片３３ａ，４３ａの係止部３４ａ，４４ａが支持リング３２，４２の係止溝３２ａ，４２ａに係止することで、支持リング３２，４２に対して各分割片３３ａ，４３ａが脱落しにくくなり、ウエアリング３３，４３を安定して支持リング３２，４２に装着することができ、装着性を向上することができる。

図１０は、本発明の実施例４に係るシール装置を構成するウエアリングの要部拡大図、図１１は、実施例４の変形例のウエアリングの要部拡大図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例４のシール装置において、図１０に示すように、ケーシングの内周部にリング形状をなす金属製の支持リングが固定され、この支持リングの内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング５１が固定されている。このウエアリング５１は、複数の分割片５１ａ，５１ｂ（図１０では、２つだけ記載）が周方向に沿って直列に並ぶことで、リング形状をなしている。そして、ウエアリング５１は、各分割片５１ａ，５１ｂが支持リングの内周部に密着して配置され、図示しない取付ボルトにより固定されている。また、ウエアリング５１は、複数の分割片５１ａ，５１ｂの端部同士が支持リングの軸方向に重なるように連結されている。

即ち、図１０は、ウエアリング５１を内側から見た図であり、左右方向が支持リング及びウエアリング５１の軸方向となっており、各分割片５１ａ，５１ｂは、長手方向（ウエアリング５１の周方向）における各端部にて、一側面側の周方向位置と他側面側の周方向位置が相違しており、この各端部が周方向に対して傾斜した連結面５２ａとなっている。そのため、複数の分割片５１ａ，５１ｂが支持リングの内周部で組み合わされたとき、軸方向に沿った隙間が形成されないようになっている。

なお、ウエアリング５１における各分割片５１ａ，５１ｂにおける連結面５２ａの形状はこれらに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、この図１１は、ウエアリング５６を内側から見た図であり、左右方向が支持リング及びウエアリング５６の軸方向となっており、各分割片５６ａ，５６ｂは、長手方向（ウエアリング５６の周方向）における各端部にて、一側面側の周方向位置と他側面側の周方向位置が相違しており、この各端部が段付き形状をなす段付き面５７ａとなっている。そのため、複数の分割片５６ａ，５６ｂが支持リングの内周部で組み合わされたとき、軸方向に沿った隙間が形成されないようになっている。

このように実施例４のシール装置にあっては、ケーシングの内周部に金属製の支持リングを固定し、この支持リングの内周部に樹脂製のウエアリング５１，５６を固定し、このウエアリング５１，５６を複数の分割片５１ａ，５１ｂ，５６ａ，５６ｂから構成すると共に、複数の分割片５１ａ，５１ｂ，５６ａ，５６ｂの端部同士が支持リングの軸方向に重なるように連結している。

従って、樹脂製のウエアリング５１，５６を複数の分割片５１ａ，５１ｂ，５６ａ，５６ｂから構成し、支持リングに対して端部同士が軸方向に重なるように連結することで、各分割片５１ａ，５１ｂ，５６ａ，５６ｂの連結部にて、軸方向に沿った隙間が形成されないことから、各分割片５１ａ，５１ｂ，５６ａ，５６ｂからなるウエアリング５１，５６における流体の軸方向漏れが抑制され、シール性能の低下を抑制することができる。

図１２は、本発明の実施例５に係るシール装置が適用された遠心ポンプを表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、実施例５のシール装置が適用された遠心ポンプ２００において、ケーシング２０１は中空形状をなし、ほぼ中央部には回転軸２０２が図示しない軸受により回転自在に支持されている。この回転軸２０２は、複数のインペラ２０３，２０４が軸方向に沿って固定され、端部が図示しないモータの出力軸に連結されている。

従って、モータにより回転軸２０２を回転すると、複数のインペラ２０３，２０４が回転し、ケーシング２０１内に吸い込まれた流体は、まず、回転するインペラ２０３を流過する過程で昇圧された後、次に、回転するインペラ２０４を流過する過程で昇圧される。

このように構成された遠心ポンプ２００にて、ケーシング２０１とインペラ２０３，２０４との間にシール装置１１が設けられている。このシール装置１１は、インペラ２０３，２０４により昇圧された流体が、上流側に戻るのを防止するものである。このシール装置１１は、外側支持体としてのケーシング２０１と内側支持体としてのインペラ２０３，２０４との間に介装され、ケーシング２０１の内周部に固定されている。

即ち、シール装置１１において、ケーシング２０１は、支持部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄの内周部にリング形状をなす金属製の支持リング１２がそれぞれ固定され、この支持リング１２の内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング１３が固定されている。一方、インペラ２０３，２０４は、ボス部２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂの外周部にリング形状をなす金属製の支持リング１４が固定されている。この場合、ケーシング２０１側のウエアリング１３の内周面と、インペラ２０３，２０４側の支持リング１４の外周面との間には、両者が相対回転可能となる所定隙間が設けられている。

なお、このシール装置１１は、上述した実施例１で説明したものであり、同様の説明は省略する。なお、このシール装置１１に代えて、実施例２〜４に説明したものを適用してもよいものである。

このように実施例５のシール装置にあっては、中空形状のケーシング２０１に回転軸２０２を回転自在に支持し、この回転軸２０２にインペラ２０３，２０４を固定し、ケーシング２０１とインペラ２０３，２０４との間にシール装置１１を設けている。

従って、回転軸２０２に複数のインペラ２０３，２０４が固定されている構成であっても、ケーシング２０１とインペラ２０３，２０４の間にシール装置１１を設けることで、両者の間を適正にシールすることができる。

図１３は、本発明の実施例６に係るシール装置を表す断面図、図１４から図１９は、実施例６の変形例の調心機構を表す断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１３に示すように、実施例６のシール装置が適用された遠心ポンプの軸受部において、ケーシング３０１は中空形状をなし、ほぼ中央部には回転軸３０２が回転自在に支持され、ケーシング３０１と回転軸３０２との間にシール装置６１が設けられている。このシール装置６１は、流体が回転軸３０２の軸方向に沿って流れて漏洩するのを防止するものである。このシール装置６１は、外側支持体としてのケーシング３０１と内側支持体としての回転軸３０２との間に介装され、ケーシング３０１の内周部に固定されている。

即ち、シール装置６１において、ケーシング２０１は、内周部にリング形状をなす金属製の支持リング６２が固定されており、この支持リング６２の内周部にリング形状をなす樹脂製のウエアリング６３が固定されている。この場合、ケーシング３０１側のウエアリング６３の内周面と、回転軸３０２の外周面との間には、両者が相対回転可能となる所定隙間が設けられている。

支持リング６２は、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心が一致するように調整する調心機構を有しており、本実施例では、調心機構を弾性部材により構成し、この弾性部材を弾性リング６４としている。即ち、支持リング６２は、内側リング６５と外側リング６６とより構成され、内側リング６５の外周面に凹部６５ａが形成されると共に、外側リング６６の内周面に凹部６６ａが形成されている。弾性リング６４は、例えば、ゴム部材により形成され、断面が円形状をなしており、内側リング６５の凹部６５ａと外側リング６６の凹部６６ａとの空間に収容されており、内側リング６５と外側リング６６との間に所定隙間が確保されている。

従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じて弾性リング６４が変形することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。

なお、本実施例のウエアリング６３は、上述した実施例１〜４に説明したように、複数の分割片が周方向に沿って直列に並ぶことでリング形状をなしていることが望ましい。

なお、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致するように調整する調心機構は、この構成に限定されるものではない。例えば、図１４に示すように、支持リング６２は、凹部６５ａを有する内側リング６５と凹部６６ａを有する外側リング６６とから構成され、内側リング６５の凹部６５ａと外側リング６６の凹部６６ａとの間に、調心機構及び弾性部材としての弾性リング６７が設けられている。この弾性リング６７は、例えば、ゴム部材により形成され、断面が矩形状をなしている。従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じて弾性リング６７が変形することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。

また、図１５に示すように、ケーシング３０１の内周部に金属製の支持リング７２が固定され、この支持リング７２の内周部に樹脂製のウエアリング７３が固定され、ウエアリング７３と回転軸３０２との間に所定隙間が設けられている。そして、支持リング７２は、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心が一致するように調整する調心機構を有しており、本実施例では、調心機構を弾性部材により構成し、この弾性部材を弾性リング７４としている。即ち、支持リング７２は、凹部７５ａ，７５ｂを有する内側リング７５と凹部７６ａ，７６ｂを有する外側リング７６とから構成され、内側リング７５の凹部７５ａ，７５ｂと外側リング７６の凹部７６ａ，７６ｂとの間に、弾性リング７４が設けられている。この弾性リング７４は、例えば、ゴム部材により形成され、断面が円形状をなしている。従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じて２つの弾性リング７４が変形することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。なお、弾性リング７４の形状や個数はこの実施例に限定されるものではない。

また、図１６に示すように、ケーシング３０１の内周部に金属製の支持リング８２が固定され、この支持リング８２の内周部に樹脂製のウエアリング６３が固定され、ウエアリング６３と回転軸３０２との間に所定隙間が設けられている。そして、支持リング８２は、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心が一致するように調整する調心機構を有しており、本実施例では、調心機構を球面軸受により構成している。即ち、支持リング８２は、球面凸部８５を有する内側リング８３と球面凹部８６を有する外側リング８４とから構成され、内側リング８３の球面凸部８５と外側リング８４の球面凹部８６とが摺動自在に嵌合している。従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じて内側リング８３と外側リング８４が摺動することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。なお、支持リング８２の形状はこの実施例に限定されるものではなく、例えば、内側リング８３に球面凹部を設け、外側リング８４に球面凸部を設けてもよい。

また、図１７に示すように、支持リング６２は、凹部６５ａを有する内側リング６５と凹部６６ａを有する外側リング６６とから構成され、内側リング６５の凹部６５ａと外側リング６６の凹部６６ａとの間に、調心機構及び弾性部材としての弾性リング６８が設けられている。この弾性リング６８は、例えば、ゴム部材により形成され、断面がＨ字形状をなしている。従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じて弾性リング６８が変形することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。

上述した各実施例では、支持リングを内側リングと外側リングとから構成し、両者の間に形成された各凹部に調心機構及び弾性部材としての弾性リングを装着したが、支持リングとウエアリングとの間に凹部を形成し、この各凹部に調心機構及び弾性部材としての弾性リングを装着してもよい。また、弾性部材は、一体のリング形状をなす弾性リングに限らず、周方向に分割された弾性部材であってもよい。

また、図１８に示すように、ケーシング３０１の内周部に金属製の支持リング９１が固定され、この支持リング９１の内周部に樹脂製のウエアリング９２が固定され、ウエアリング９２と回転軸３０２との間に所定隙間が設けられている。そして、ウエアリング９２は、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心が一致するように調整する調心機構を有している。即ち、ウエアリング９２は、軸方向の中間部に外側への凸部９２ａが形成され、支持リング９１に密着して固定されている。そのため、ウエアリング９２は、軸方向の中間部の凸部９２ａにより、軸方向の各端部、つまり、凸部９２ａにおける軸方向の両側の各端部９２ｂと支持リング９１との間に隙間が形成されている。従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じてウエアリング９２の各端部９２ｂが支持リング９１側に弾性変形することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。

また、図１９に示すように、ケーシング３０１の内周部に金属製の支持リング９６が固定され、この支持リング９６の内周部に樹脂製のウエアリング９７が固定され、ウエアリング９７と回転軸３０２との間に所定隙間が設けられている。そして、支持リング９６及びウエアリング９７は、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心が一致するように調整する調心機構を有している。即ち、支持リング９６は、軸方向の中間部に内側への凸部９６ａが形成され、ウエアリング９７に密着して固定されている。そのため、ウエアリング９７は、支持リング９６の凸部９６ａにより、軸方向の各端部、つまり、凸部９６ａにおける軸方向の両側の各端部９７ａと支持リング９６との間に隙間が形成されている。従って、回転軸３０２の撓みなどにより、ケーシング３０１の軸心に対して回転軸３０２との軸心がずれたとしても、このずれに応じてウエアリング９７の各端部９７ａが支持リング９６側に弾性変形することで調心し、ケーシング３０１と回転軸３０２との軸心を一致させることができる。

この場合、ウエアリング９２，９７の軸方向長さをＬ、ウエアリング９２（端部９２ｂ），９７厚さをＴとすると、ウエアリング９２の凸部９２ａと支持リング９１との密着軸方向長さ及び支持リング９６の凸部９６ａとウエアリング９７との密着軸方向長さＡは、軸方向長さをＬの１／２〜１／３に設定し、支持リング９１，９６とウエアリング９２，９７との径方向隙間Ｂは、厚さをＴの１／５〜１／１０に設定することが望ましい。

このように実施例６のシール装置にあっては、ケーシング３０１の内周部に支持リング９１を固定し、この支持リング９１の内周部に樹脂製のウエアリング９２を固定し、ウエアリング９２と回転軸３０２との間に所定隙間が設けると共に、ケーシング１０１と回転軸３０２との軸心が一致するように調整する調心機構として、弾性リング６４，６７，６８，７４、球面凸部８５、凸部９２ａ，９６ａを設けている。

従って、調心機構によりケーシング１０１と回転軸３０２との軸心が一致することとなり、ウエアリング６３，７３，９２，９７によるシール性能の低下を抑制することができる。

また、実施例６のシール装置にでは、調心機構としての弾性部材として、弾性リング６４，６７，６８，７４、ウエアリング９２，９７を設けている。従って、製造コストの増加を抑制することができる。

なお、上述した各実施例では、静止体であるケーシング側に本発明のシール装置を設け、回転体であるインペラや回転軸側との間でシール性を確保するように構成したが、回転体であるインペラや回転軸側に本発明のシール装置を設け、静止体であるケーシング側との間でシール性を確保するように構成してもよい。また、回転体側に本発明のシール装置を設け、別の回転体側との間でシール性を確保するように構成してもよい。

また、上述した各実施例では、本発明のシール装置を遠心ポンプに適用して説明したが、遠心ポンプに限らず、別のポンプを有する回転機械に適用してもよい。

１１，２１，６１ シール装置
１２，２２，３２，４２，６２，７２，８２，９１，９６ 支持リング
１３，２３，３３，４３，５１，５６，６３，７３，９２，９７ ウエアリング
１４ 支持リング
１５ 取付ボルト
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ 傾斜連結面
３２ａ，４２ａ 係止溝
３４ａ，４４ａ 係止部
５２ａ 傾斜連結面
５７ａ 段付き面
６４，６７，６８，７４ 弾性リング（調心機構、弾性部材）
８５ 円形突起部
１０１，２０１，３０１ ケーシング（外側支持体）
１０２，２０２ 回転軸
１０６，２０３，２０４ インペラ（内側支持体）
３０２ 回転軸（内側支持体）

Claims (7)

1. 互いに相対回転自在に支持される一対の内側支持体と外側支持体との間に介装されるシール装置において、
   前記内側支持体の外周部と前記外側支持体の内周部とのいずれか一方に固定される支持リングと、
   複数の分割片が周方向に沿ったリング形状をなして前記内側支持体の外周部と前記外側支持体の内周部とのいずれか他方に所定隙間をあけて対向するように前記支持リングに装着される樹脂製のウエアリングと、
   を備えることを特徴とするシール装置。
2. 前記ウエアリングは、前記複数の分割片が前記支持リングの内周部または外周部に密着して配置され、取付ボルトが前記支持リングを貫通して前記分割片に螺合することで、前記支持リングに固定されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記複数の分割片は、端部同士が前記支持リングの径方向に重なるように連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
4. 前記複数の分割片は、一体に形成された係止部が前記支持リングの係止溝に係止することで、前記支持リングに装着されることを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
5. 前記複数の分割片は、端部同士が前記支持リングの軸方向に重なるように連結されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のシール装置。
6. 前記内側支持体と前記外側支持体との軸心が一致するように調整する調心機構が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のシール装置。
7. 前記調心機構は、弾性部材を有することを特徴とする請求項６に記載のシール装置。

Images