JP2014001644A - Pump shaft sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メカニカルシールを用いて液漏れを防止するようにしたポンプの軸封装置に関する。 The present invention relates to a shaft seal device for a pump that uses a mechanical seal to prevent liquid leakage.
例えばスラリー液のような固体粒子を含む液体を移送するうず巻ポンプでは、インペラにモータのトルクを伝える主軸がケーシングカバーを貫通してうず形室に導かれている。 For example, in a spiral pump for transferring a liquid containing solid particles such as a slurry liquid, a main shaft that transmits the torque of a motor to an impeller is guided to a spiral chamber through a casing cover.
従来のうず巻ポンプによると、主軸がケーシングカバーを貫通する部分からの液漏れを防止するため、特許文献１に示されるようなメカニカルシールが主軸の外周部に装着されている。メカニカルシールは、主軸に追従して回転する回転環と、ケーシングカバーに固定された固定環と、回転環を固定環に向けて付勢するスプリングと、を備えている。回転環および固定環は、主軸の外側で弾性的に摺動可能に接しており、これにより主軸とケーシングカバーとの間が液密にシールされている。
According to the conventional spiral pump, a mechanical seal as shown in
さらに、スラリー液を移送するうず巻ポンプでは、メカニカルシールの寿命を延ばすために、ケーシングカバーにメカニカルシールを取り囲むオイル室を形成し、このオイル室にオイルを充填することが行われている。 Further, in the spiral pump for transferring the slurry liquid, in order to extend the life of the mechanical seal, an oil chamber surrounding the mechanical seal is formed in the casing cover, and the oil chamber is filled with oil.
この構成によれば、メカニカルシールがオイルの中に浸漬されるので、回転環と固定環との間の摺接部分が常時オイルで満たされる。このため、回転環および固定環の摩耗および固着を防止でき、メカニカルシールのシール性能を長期に亘って維持することができる。 According to this configuration, since the mechanical seal is immersed in oil, the sliding contact portion between the rotating ring and the stationary ring is always filled with oil. For this reason, wear and adhesion of the rotating ring and the stationary ring can be prevented, and the sealing performance of the mechanical seal can be maintained over a long period of time.
従来のうず巻ポンプによると、オイル室は、ケーシングカバーとは別の部品である専用の容器で構成され、当該容器は、複数のボルトのような締結具を介してケーシングカバーに固定されている。それとともに、容器とケーシングカバーとの間には、オイル漏れを防ぐＯリングが介在されている。 According to the conventional spiral pump, the oil chamber is composed of a dedicated container that is a separate part from the casing cover, and the container is fixed to the casing cover via fasteners such as a plurality of bolts. . At the same time, an O-ring that prevents oil leakage is interposed between the container and the casing cover.
しかしながら、従来のうず巻ポンプでは、オイル室を構成する容器を始めとして、容器をケースカバーに固定する格別なボルトやＯリングを必要とし、メカニカルシールを潤滑するための構成が複雑となるのを避けられない。このため、うず巻ポンプの部品点数が増大し、コストが嵩むといった問題が生じてくる。 However, the conventional centrifugal pump requires special bolts and O-rings for fixing the container to the case cover, including the container constituting the oil chamber, and the structure for lubricating the mechanical seal becomes complicated. Unavoidable. For this reason, the number of parts of a spiral pump increases and the problem that cost increases arises.
加えて、容器は、主軸を支持する軸受箱とケーシングカバーとの間の限られたスペースに設置されるために、容器をケーシングカバーから取り外したり、逆に容器をケーシングカバーに固定する時に、ケーシングカバーや軸受箱が邪魔となるのを否めない。そのため、容器の着脱に手間を要し、うず巻ポンプのメンテナンスに難がある。 In addition, since the container is installed in a limited space between the bearing box that supports the main shaft and the casing cover, the casing is removed when the container is removed from the casing cover or when the container is fixed to the casing cover. It cannot be denied that the cover and bearing box are in the way. Therefore, it takes time to attach and detach the container, and it is difficult to maintain the spiral pump.
本発明の目的は、構造が簡単で部品点数を減らすことができ、しかも、メンテナンスを容易に行えるポンプの軸封装置を得ることにある。 An object of the present invention is to provide a shaft seal device for a pump that has a simple structure, can reduce the number of parts, and can be easily maintained.
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るポンプの軸封装置は、ケーシングカバー、主軸およびメカニカルシールを備えている。ケーシングカバーは、ポンプケーシングに連結されて、当該ポンプケーシングとの間にうず形室を規定している。主軸は、ケーシングカバーを貫通してうず形室に導入された先端部を有するとともに、当該先端部に取り付けられたインペラと一緒に回転する。メカニカルシールは、主軸の外周部に設けられて、主軸がケーシングカバーを貫通する部分を液密にシールする。ケーシングカバーにメカニカルシールを取り囲む中空の液収容部が一体に形成され、当該液収容部にメカニカルシールに供給される液体が充填されている。 In order to achieve the above object, a shaft seal device for a pump according to one embodiment of the present invention includes a casing cover, a main shaft, and a mechanical seal. The casing cover is connected to the pump casing and defines a spiral chamber between the casing cover. The main shaft has a tip portion that passes through the casing cover and is introduced into the spiral chamber, and rotates together with an impeller attached to the tip portion. The mechanical seal is provided on the outer peripheral portion of the main shaft, and seals a portion where the main shaft passes through the casing cover in a liquid-tight manner. A hollow liquid storage portion surrounding the mechanical seal is formed integrally with the casing cover, and the liquid storage portion is filled with a liquid supplied to the mechanical seal.
本発明の一つの形態によれば、液体を蓄える専用の構成要素およびボルトやＯリングのような付属部品を省略することができる。このため、メカニカルシールに液体を供給するための構成を簡素化して部品点数を削減することができる。よって、ポンプのコストを低減できるとともに、ポンプのメンテナンスを容易に行うことができる。 According to one aspect of the present invention, a dedicated component for storing a liquid and accessory parts such as a bolt and an O-ring can be omitted. For this reason, the structure for supplying a liquid to a mechanical seal can be simplified and the number of parts can be reduced. Therefore, the cost of the pump can be reduced and the maintenance of the pump can be easily performed.
以下本発明の実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１は、例えばスラリー液のような固形粒子を含む液体を移送するうず巻ポンプ１を開示している。うず巻ポンプ１は、ポンプ本体２および電動モータ３を備えている。ポンプ本体２および電動モータ３は、共通の架台４を介して設置面５の上に水平に据え付けられている。
FIG. 1 discloses a
図１に示すように、ポンプ本体２は、ポンプケーシング６、ケーシングカバー７、軸受箱８、主軸９およびインペラ１０を主要な要素として備えている。ポンプケーシング６は、架台４の上に支持されている。ポンプケーシング６は、うず形室１１と、うず形室１１の中心部に連通された吸込口１２と、うず形室１１の外周部に連通された吐出口１３と、うず形室１１に開口された開口部１４と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
吸込口１２は、うず形室１１の中心を通る水平線Ｏ１と同軸となるようにポンプケーシング６の側方に向けて開口されている。吐出口１３は、うず形室１１の上部でポンプケーシング６の上方に向けて開口されている。開口部１４は、うず形室１１に対し吸込口１２の反対側に位置されているとともに、ポンプケーシング６の側方に向けて開口されている。
The
ケーシングカバー７は、ポンプケーシング６の開口部１４に嵌合されて、開口部１４を液密に閉塞している。ケーシングカバー７の外周部は、開口部１４を規定するポンプケーシング６の開口端部に突き合わされているとともに、当該外周部の複数個所がボルトを介してポンプケーシング６に固定されている。このため、ケーシングカバー７は、うず形室１１に露出されている。
The casing cover 7 is fitted into the opening 14 of the pump casing 6 and closes the opening 14 in a liquid-tight manner. The outer periphery of the casing cover 7 is abutted against the opening end of the pump casing 6 that defines the
図１に示すように、ケーシングカバー７の中央部に円筒状の凹部１６が形成されている。凹部１６は、うず形室１１に向けて開口されているとともに、うず形室１１の中心を通る水平線Ｏ１に対し同軸状に形成されている。凹部１６は、水平線Ｏ１と直交するフラットな底面１６ａを有し、当該底面１６ａの中央部に貫通孔１７が形成されている。
As shown in FIG. 1, a
凹部１６の内側にシールホルダー１８が嵌合されている。シールホルダー１８は、凹部１６の底面１６ａに複数のボルト１９で固定されて、うず形室１１の方向から貫通孔１７を液密に閉塞している。
A
図５に示すように、シールホルダー１８は、第１の支持部２１、第２の支持部２２および通孔２３を有している。第１の支持部２１および第２の支持部２２は、夫々円筒状であって、シールホルダー１８に一体に形成されている。第１の支持部２１は、ケーシングカバー７の貫通孔１７に嵌合されている。同様に、第２の支持部２２は、シールホルダー１８から凹部１６の内側に向けて突出されている。通孔２３は、第１の支持部２１および第２の支持部２２と同軸となるようにシールホルダー１８の中央部に形成されている。
As shown in FIG. 5, the
図１、図３および図４に示すように、四個のボス部２５がケーシングカバー７に形成されている。ボス部２５は、ケーシングカバー７の周方向に間隔を存して並んでいるとともに、ケーシングカバー７からうず形室１１の反対側に向けて突出されている。各ボス部２５は、ねじ孔２６を有している。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, four
図１に示すように、軸受箱８は、筒状の本体２８と、一対のアーム部２９ａ，２９ｂと、を有している。本体２８は、前記水平線Ｏ１と同軸状に配置されている。アーム部２９ａ，２９ｂは、本体２８の一端からケーシングカバー７に向けて突出されているとともに、前記水平線Ｏ１を間に挟んで互いに向かい合っている。
As shown in FIG. 1, the bearing box 8 has a cylindrical
アーム部２９ａ，２９ｂの突出端は、ケーシングカバー６のボス部２５に突き合わされている。さらに、複数のボルト３０（図１に一つのみを図示）がアーム部２９ａ，２９ｂの突出端を貫通してボス部２５のねじ孔２６にねじ込まれている。このねじ込みにより、軸受箱８がケーシングカバー７に連結されている。
The protruding ends of the
図１に示すように、主軸９は、軸受箱８の本体２８にボール軸受３１で支持されて、水平線Ｏ１の上に同軸状に位置されている。主軸９の基端は、電動モータ３の出力軸に連結されている。そのため、主軸９は、電動モータ３のトルクを受けて回転する。
As shown in FIG. 1, the main shaft 9 is supported by a ball bearing 31 on the
主軸９は、先端部９ａを有している。先端部９ａは、軸受箱８の本体２８からアーム部２９ａ，２９ｂの間を通してケーシングカバー７の方向に延びている。さらに、主軸９の先端部９ａは、インペラ支持部９ｂを含んでいる。インペラ支持部９ｂは、シールホルダー１８の通孔２３を貫通してうず形室１１に導入されている。
The main shaft 9 has a
インペラ支持部９ｂは、主軸９の先端部９ａよりも小径である。そのため、先端部９ａとインペラ支持部９ｂとの境界部分には、主軸９の径方向に沿う段差９ｃが形成されている。段差９ｃは、シールホルダー１８の第２の支持部２２の内側に位置されている。
The impeller support portion 9 b has a smaller diameter than the
インペラ１０は、例えばクローズドインペラ又はセミオープンインペラであって、ポンプケーシング６のうず形室１１に収容されている。インペラ１０は、インペラ本体３２およびケーシングライナー３３の二つの要素を備えている。
The
インペラ本体３２は、ディスク部３４および複数の羽根３５を有している。ディスク部３４は、円盤状であるとともに、その中心部に主軸９のインペラ支持部９ｂが嵌合されたボス部３６が形成されている。ボス部３６は、袋ナット３７およびキー（図示せず）を介して主軸９のインペラ支持部９ｂに同軸状に固定されている。そのため、主軸９は，インペラ本体３２と一緒に回転する。
The impeller body 32 includes a disk portion 34 and a plurality of
羽根３５は、ディスク部３４の表面から突出されて、ボス部３６の周囲からディスク部３４の外周縁部に向けて放射状に延びている。
The
ケーシングライナー３３は、インペラ本体３２のディスク部３４と略同じ大きさの円盤状であり、うず形室１１を規定するポンプケーシング６の内面に固定されている。ケーシングライナー３３は、羽根３５を間に挟んでディスク部３４と同軸状に向かい合っている。
The casing liner 33 has a disk shape that is substantially the same size as the disk portion 34 of the impeller body 32, and is fixed to the inner surface of the pump casing 6 that defines the
さらに、円筒状のガイド部３８がケーシングライナー３３に一体に形成されている。ガイド部３８は、ケーシングライナー３３の中央部から突出されてポンプケーシング６の吸込口１２に接続されているとともに、羽根３５で取り囲まれたディスク部３４の中央部と向かい合っている。このため、ガイド部３８は、吸込口１２に供給されたスラリー液をインペラ本体３２の中央部に導く入口３９を構成している。
Further, a cylindrical guide portion 38 is formed integrally with the casing liner 33. The guide part 38 protrudes from the center part of the casing liner 33 and is connected to the
本実施形態のうず巻ポンプ１によると、ケーシングライナー３３とポンプケーシング６との間に第１の室４１が形成され、インペラ本体３２のディスク部３４とケーシングカバー７との間に第２の室４２が形成されている。第１の室４１および第２の室４２は、インペラ１０の外周部とうず形室１１の外周部との間の隙間に通じている。
According to the
図１に示すように、インペラ本体３２のディスク部３４の裏面に環状の突起４３が一体に形成されている。突起４３は、インペラ１０の入口３９となるガイド部３８と略同等の直径を有している。突起４３は、ディスク部３４の裏面から同軸状に突出されて、ケーシングカバー７の凹部１６に摺動可能に嵌合されている。
As shown in FIG. 1, an
突起４３は、インペラ本体３２とケーシングカバー７との間の第２の室４２を第１の領域４４と第２の領域４５とに仕切っている。第１の領域４４は、ボス部３６の周囲に位置されているとともに、オイルシール６２が第２の領域４５は、第１の領域４４を取り囲んでいる。
The
さらに、本実施形態では、インペラ本体３２のディスク部３４の中央部に複数の連通孔４６が形成されている。連通孔４６は、ディスク部３４を貫通して第２の室４２の第１の領域４４およびインペラ１０の入口３９の双方に開口されている。
Further, in the present embodiment, a plurality of communication holes 46 are formed in the central portion of the disk portion 34 of the impeller body 32. The
図１に示すように、円筒状のスリーブ４８が主軸９のインペラ支持部９ｂの上に挿入されている。スリーブ４８は、インペラ本体３２のボス部３６と主軸９の段差９ｃとの間に介在されているとともに、シールホルダー１８の第２の支持部２２の内側に同軸状に位置されている。さらに、スリーブ４８は、インペラ支持部９ｂに対しねじ止め又はキーにより固定されて、インペラ支持部９ｂに追従して回転するようになっている。
As shown in FIG. 1, a
図１、図３および図４に示すように、ケーシングカバー７に円筒状の液収容部５０が一体に形成されている。液収容部５０は、主軸９の先端部９ａが貫通するオイル室５１を構成する要素であって、ケーシングカバー７から軸受箱８の本体２８に向けて突出されている。オイル室５１は、ケーシングカバー７およびシールホルダー１８を間に挟んでうず形室１１と隣り合っている。言い換えると、ケーシングカバー７およびシールホルダー１８は、うず形室１１とオイル室５１との間を仕切っている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, a cylindrical
液収容部５０は、その突出端に位置された端壁５２を有している。端壁５２は、主軸９の先端部９ａが貫通する通孔５３と、環状の壁部５４と、を備えている。壁部５４は、端壁５２の内面からケーシングカバー７に向けて突出されて、通孔５３の周囲にシール受け部５５を構成している。
The
シール受け部５５は、シールホルダー１８の第１の支持部２１に対し主軸９の軸方向に離れている。すなわち、シール受け部５５は、オイル室５１の内部でシールホルダー１８の第１の支持部２１と向かい合っている。
The
図１および図２に示すように、主軸９の先端部９ａがシールホルダー１８を貫通する部分は、シール装置６０によって液密にシールされている。本実施形態のシール装置６０は、ダブルメカニカルシール６１およびオイルシール６２を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the portion where the
図２に示すように、ダブルメカニカルシール６１は、オイル室５１に収容されている。ダブルメカニカルシール６１は、第１のメカニカルシール６３と第２のメカニカルシール６４とを備えている。第１のメカニカルシール６３および第２のメカニカルシール６４は、主軸９の軸方向に並んでいる。
As shown in FIG. 2, the double
第１のメカニカルシール６３は、固定環６６および回転環６７を備えている。固定環６６は、シールホルダー１８の第１の支持部２１にリング状のサポート６８を介して固定されている。固定環６６は、主軸９の先端部９ａを同軸状に取り囲んでいるとともに、シールホルダー１８の反対側にフラットな摺動面６６ａを有している。
The first
回転環６７は、主軸９の先端部９ａの外周面に嵌合されて、固定環６６と隣り合っている。回転環６７は、主軸９と一緒に回転するとともに、主軸９の軸方向に移動可能である。回転環６７は、リップ部６９およびスプリング受け部７０を有している。リップ部６９は、回転環６７から固定環６６に向けて突出されているとともに、リップ部６９の先端が固定環６６の摺動面６６ａに摺動可能に接している。スプリング受け部７０は、リップ部６９の反対側に位置されている。
The rotating
第２のメカニカルシール６４は、基本的に第１のメカニカルシール６３と共通の構成を有している。すなわち、第２のメカニカルシール６４は、固定環７２および回転環７３を備えている。固定環７２は、液収容部５０のシール受け部５５にリング状のサポート７４を介して固定されている。固定環７２は、主軸９の先端部９ａを同軸状に取り囲んでいるとともに、シール受け部５５の反対側にフラットな摺動面７２ａを有している。
The second
回転環７３は、主軸９の先端部９ａの外周面に嵌合されて、固定環７２と隣り合っている。回転環７３は、主軸９と一緒に回転するとともに、主軸９の軸方向に移動可能である。回転環７３は、リップ部７５およびスプリング受け部７６を有している。リップ部７５は、回転環７３から固定環７２に向けて突出されているとともに、リップ部７５の先端が固定環７２の摺動面７２ａに摺動可能に接している。スプリング受け部７６は、リップ部７５の反対側に位置されている。
The rotating
図２に示すように、第１のメカニカルシール６３のスプリング受け部７０と第２のメカニカルシール６４のスプリング受け部７６とは、主軸９の軸方向に互いに向かい合っている。二つのスプリング受け部７０，７６の間に圧縮コイルスプリング７７が介在されている。圧縮コイルスプリング７７は、回転環６７，７３を互いに遠ざかる方向に押圧している。
As shown in FIG. 2, the
この押圧により、回転環６７のリップ部６９の先端が固定環６６の摺動面６６ａに弾性的に押し付けられている。同様に、回転環７３のリップ部７５の先端が固定環７２の摺動面７２ａに弾性的に押し付けられている。
By this pressing, the tip of the
したがって、主軸９の先端部９ａとシールホルダー１８の通孔２３との間が第１の第１のメカニカルシール６３によって液密にシールされ、主軸９の先端部９ａと液収容部５０の通孔５３との間が第２のメカニカルシール６４によって液密にシールされる。
Therefore, the space between the
図１および図２に示すように、前記オイルシール６２は、リング状に形成された汎用の製品である。オイルシール６２は、シールホルダー１８の第２の支持部２２に嵌合されて、前記第２の室４２の第１の領域４４に露出されている。オイルシール６２は、ダブルメカニカルシール６１よりもうず形室１１の方向に位置されているとともに、主軸９の先端部９ａの上で主軸９の軸方向に隣り合っている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
オイルシール６２は、主軸９と一緒に回転するスリーブ４８を同軸状に取り囲んでいる。オイルシール６２の内周面は、スリーブ４８の外周面に摺動可能に接することで、スリーブ４８を弾性的に締め付けている。これにより、主軸９とシールホルダー１８との間がオイルシール６２により液密にシールされて、ダブルメカニカルシール６１がうず形室１１に導かれるスラリー液から隔離されている。
The
図１、図３および図４に示すように、前記液収容部５０は、一対の中空凸部８０ａ，８０ｂを有している。中空凸部８０ａ，８０ｂは、液収容部５０の端壁５２から軸受箱８の本体２８に向けて突出されているとともに、個々に液収容部５０のオイル室５１に連通されている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
本実施形態では、一方の中空凸部８０ａが主軸９の先端部９ａの上側に位置され、他方の中空凸部８０ｂが主軸９の先端部９ａの下方に位置されている。そのため、中空凸部８０ａ，８０ｂは、主軸９の先端部９ａを上下方向から挟むように互いに向かい合っているとともに、軸受箱８のアーム部２９ａ，２９ｂの間からうず巻ポンプ１の外に露出されている。
In the present embodiment, one hollow
図３および図４に示すように、中空凸部８０ａ，８０ｂの間に一対のリブ８１ａ，８１ｂが形成されている。リブ８１ａ，８１ｂは、中空凸部８０ａ，８０ｂの間を結んでいるとともに、液収容部５０の端壁５２から中空凸部８０ａ，８０ｂと同じ方向に突出されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a pair of
さらに、リブ８１ａ，８１ｂは、中空凸部８０ａ，８０ｂと協働して主軸９の先端部９ａのうち端壁５２と軸受箱８の本体２８との間に跨る部分を取り囲んでいる。本実施形態によると、リブ８１ａ，８１ｂは、主軸９を中心とする円弧を描くように湾曲されている。
Further, the
オイル室５１にオイルが充填されている。オイルは、ダブルメカニカルシール６１に供給される液体の一例であって、本実施形態では、機械用又は食品用のオイルを使用している。オイルは、オイル室５１に連通された中空凸部８０ａ，８０ｂにも充填されている。
The
このため、ダブルメカニカルシール６１は、オイル中に完全に浸漬されており、第１のメカニカルシール６３の固定環６６と回転環６７との間、および第２のメカニカルシール６４の固定環７２と回転環７３との間がオイルで満たされている。
For this reason, the double
図１および図２に示すように、液収容部５０の上側の中空凸部８０ａに空気抜き孔８３およびゲージ取付孔８４が形成されている。空気抜き孔８３は、オイル室５１にオイルを補給する際にオイル室５１内の空気を排出するための要素であり、通常は栓８５で閉じられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
ゲージ取付孔８４は、オイルゲージ８６を取り付けるための要素である。オイルゲージ８６は、軸受箱８のアーム部２９ａ，２９ｂの間からうず巻ポンプ１の外に露出されている。そのため、オイルゲージ８６をうず巻ポンプ１の外から目視することで、オイル室５１に充填されたオイルの量を認識することができる。
The
液収容部５０の下側の中空凸部８０ｂにオイル注入口８７が形成されている。オイル注入口８７には、管継手８８がねじ込まれている。さらに、軸受箱８の本体２８の上部にオイルを蓄えるリザーブタンク９０が設置されている。リザーブタンク９０の底部と管継手８８との間は、オイルホース９１を介して接続されている。そのため、リザーブタンク９０に蓄えられたオイルは、オイルホース９１からオイル室５１に補給されるようになっている。
An
このように構成されたうず巻ポンプ１において、電動モータ３が駆動されると、電動モータ３のトルクが主軸９に伝わり、主軸９と一緒にインペラ１０が回転する。インペラ１０の回転により、ポンプケーシング６の吸込口１２に導かれたスラリー液が、ケーシングライナー３３のガイド部３８で規定された入口３９からインペラ本体３２の中心部に吸い込まれる。
In the
インペラ本体３２の中心部に吸い込まれたスラリー液は、インペラ本体３２の回転により発生する遠心力を受けて増圧されるとともに、隣り合う羽根３５の間を通してインペラ本体３２の外周部からうず形室１１に吐き出される。うず形室１１に吐き出されたスラリー液は、吐出口１３からうず巻ポンプ１の外に移送される。
The slurry liquid sucked into the central portion of the impeller body 32 is subjected to centrifugal force generated by the rotation of the impeller body 32 and is increased in pressure, and is passed through between the
インペラ本体３２が回転している時、吸い込み側となるインペラ１０の入口３９の圧力は大気圧以下となる。この際、インペラ本体１２の外周部からうず形室１１に吐き出されたスラリー液は、遠心力により増圧されているので、増圧されたスラリー液がインペラ本体３２の吸い込み側に位置された第１の室４１およびインペラ本体３２の背後に位置された第２の室４２に流入する。
When the impeller body 32 is rotating, the pressure at the
第２の室４２は、第１の室４１よりも容積が大きいために、第２の室４２の圧力が第１の室４１の圧力よりも高くなる。この圧力差により、インペラ本体３２は、インペラ本体３２の裏側から入口３９の方向に押圧するような軸推力を受ける。軸推力は、インペラ本体３２から主軸９に伝わるので、主軸９および主軸９を支持するボール軸受３１に過度の負荷がかかる。
Since the volume of the
本実施形態では、インペラ本体３２のディスク部３４の裏面にインペラ１０の吸い込み側の入口３９と略同径の突起４３が設けられ、当該突起４３がケーシングカバー７の凹部１６に嵌合されている。
In the present embodiment, a
これにより、インペラ本体３２の背後に位置された第２の室４２が、インペラ本体３２の回転中心部に位置された第１の領域４４と、インペラ１０の外周部から吐き出されたスラリー液が流入する第２の領域４５とに仕切られている。そのため、インペラ１０の外周部から第２の室４２に導かれたスラリー液を第２の領域４５に止めることができ、第１の室４１と第２の室４２との圧力を吊り合わすことができる。
As a result, the
さらに、第２の領域４５は、連通孔４６を通じてインペラ１０の入口３９に通じている。これにより、第２の領域４５から第１の領域４４に漏れたスラリー液を連通孔４６からインペラ１０の入口３９に逃がして、インペラ本体１２の背後の圧力を減じることができる。
Further, the
この結果、インペラ１０の入口３９とインペラ本体１２の背後との間の圧力差を解消することができ、主軸９およびボール軸受３１に軸推力が加わるのを防止できる。
As a result, the pressure difference between the
加えて、オイルシール６２が露出された第１の領域４４の圧力を連通孔４６からインペラ１０の入口３９に逃がすことができるので、増圧されたスラリー液の圧力がオイルシール６２に働くのを回避できる。そのため、オイルシール６２が過度の圧力を受けることはなく、オイルシール６２とスリーブ４８との接触状態を良好に維持して、所望のシール性能を長期に亘って継続することができる。
In addition, since the pressure in the
この結果、スラリー液が吐き出されるうず形室１１とダブルメカニカルシール６１との間をオイルシール６２で液密に遮断することができる。よって、ダブルメカニカルシール６１に増圧されたスラリー液が侵入するのを防止でき、ダブルメカニカルシール６１の寿命が長くなる。
As a result, the
それとともに、うず形室１１とダブルメカニカルシール６１との間にオイルシール６２を配置したことで、液漏れに対するダブルメカニカルシール６１の負担を軽減できる。このため、汎用のオイルシール６２に比べて複雑な構成を有するダブルメカニカルシール６１のグレードを下げることが可能となり、うず巻ポンプ１のコストの低減に寄与する。
In addition, since the
本実施形態によると、ダブルメカニカルシール６１は、オイル室５１に充填されたオイルの中に浸漬されている。このため、固定環６６，７２の摺動面６６ａ，７２ａと回転環６７，７３のリップ部６９，７５との間の摺接部分が常にオイルで満たされている。それとともに、オイルは、水等の蒸発性の流体と異なり、揮発により消失することがない。このため、オイルが固定環６６，７２の摺動面６６ａ，７２ａと回転環６７，７３のリップ部６９，７５との摺接部分に滞留し、当該摺接部分を常にオイルで潤滑することができる。
According to this embodiment, the double
したがって、例えば回転環６７，７３および固定環６６，７２の摩耗および固着を要因とするダブルメカニカルシール６１のシール性能の低下を防止できる。よって、主軸９の先端部９ａがシールホルダー１８を貫通する部分をダブルメカニカルシール６１で適切にシールすることができ、うず形室１１に吐き出されたスラリー液の漏れを防止することができる。
Therefore, for example, it is possible to prevent deterioration of the sealing performance of the double
一方、例えば長期間の使用によりダブルメカニカルシール６１のシール性能が低下した場合、逆にオイル室５１内のオイルが主軸９の先端部９ａの外周面を伝わってうず形室１１に漏れ出すことがあり得る。
On the other hand, for example, when the sealing performance of the double
しかるに、本実施形態では、うず形室１１とダブルメカニカルシール６１との間にオイルシール６２が配置されているので、オイル室５１からうず形室１１に向かうオイルをオイルシール６２で遮ることができる。これにより、うず形室１１に吐き出されたスラリー液にオイルが混入するのを未然に防ぐことができる。
However, in this embodiment, since the
本実施形態では、うず形室１１を規定する液収容部５０がケーシングカバー７に一体に形成されている。この構成によれば、オイルを蓄える専用の構成要素が不要となるのは勿論のこと、ボルトやＯリングのような付属部品も省略することができる。
In the present embodiment, the
このため、ダブルメカニカルシール６１のシール性能を維持するための構成を簡素化してうず巻ポンプ１の部品点数を削減することができる。よって、うず巻ポンプ１のコストを低減できるとともに、うず巻ポンプ１のメンテナンスを容易に行うことができる。
For this reason, the structure for maintaining the sealing performance of the double
本実施形態では、主軸９のインペラ支持部９ｂに主軸９と一体に回転するスリーブ４８が挿入され、このスリーブ４８の外周面にオイルシール６２が摺動可能に接している。オイルシール６２は、スリーブ４８を弾性的に締め付けることでシール性能を確保しているので、オイルシール６２が主軸９に直に接することはない。このため、オイルシール６２の摺接に伴う主軸９の摩耗を回避することができる。
In the present embodiment, a
さらに、スリーブ４８は、主軸９に対し取り外し可能であるため、オイルシール６２との接触によりスリーブ４８が摩耗した場合には、スリーブ４８のみを交換すればよく、主軸９はそのまま継続して使用することができる。したがって、主軸９を交換するといった大掛かりな作業が不要となり、シール性能を維持するためのメンテナンスを容易に行うことができる。
Further, since the
本実施形態では、ケーシングカバー７に一体に形成された液収容部５０に中空凸部８０ａ，８０ｂが付設され、これら中空凸部８０ａ，８０ｂもオイルで満たされている。これにより、ダブルメカニカルシール６１を潤滑するオイルの量を十分に確保できる。
In the present embodiment, the hollow
それとともに、中空凸部８０ａ，８０ｂは、主軸９の先端部９ａと軸受箱８のアーム部２９ａ，２９ｂとの間に位置するので、主軸９とアーム部２９ａ，２９ｂとの間に生じたデッドスペースに中空凸部８０ａ，８０ｂを収めることができる。
At the same time, since the hollow
さらに、中空凸部８０ａ，８０ｂの間を連結するリブ８１ａ，８１ｂは、液収容部５０の端壁５２から中空凸部８０ａ，８０ｂと同方向に突出され、当該中空凸部８０ａ，８０ｂと協働して主軸９の先端部９ａのうち軸受箱８の本体２８と液収容部５０の端壁５２との間に跨る部分を取り囲んでいる。
Further, the
この構成によれば、万一第２のメカニカルシール６４が摩耗してオイル室５１内のオイルが端壁５２の通孔５３から漏洩したとしても、漏れたオイルが主軸９の回転に伴って主軸９の周囲に飛散するのを防止できる。
According to this configuration, even if the second
さらに、中空凸部８０ａ，８０ｂを有する液収容部５０を鋳造により成形する場合においては、リブ８１ａ，８１ｂが中空凸部８０ａ，８０ｂを構成する鋳型内の空所に溶湯を導くための湯道となる。そのため、液収容部５０から突出する中空凸部８０ａ，８０ｂに均等に溶湯が回り、中空凸部８０ａ，８０ｂに箇所に鋳造欠陥が発生するのを回避できる。
Further, in the case where the
本実施形態によると、液収容部５０が一体化されたケーシングカバー７の中央部にシールホルダー１８がボルト１９で固定され、当該シールホルダー１８に第１のメカニカルシール６３の固定環６６を受け止める第１の支持部２１と、オイルシール６２を受け止める第２の支持部２２とが一体に設けられている。
According to this embodiment, the
この構成により、単一のシールホルダー１８でオイルシール６２および第１のメカニカルシール６３の双方を支えることができ、ポンプ本体２の内部の限られたスペースを有効に活用できる利点がある。
With this configuration, both the
前記実施形態では、ダブルメカニカルシールを利用して主軸回りからのオイル漏れを防止するようにしたが、単一のメカニカルシールで主軸回りからのオイル漏れを防ぐようにしてもよい。 In the above embodiment, oil leakage from around the main shaft is prevented by using a double mechanical seal, but oil leakage from around the main shaft may be prevented by a single mechanical seal.
さらに、うず巻ポンプが取り扱う流体は、スラリー液に特定されるものではなく、例えば清水、排水あるいは工業用水であってもよい。 Further, the fluid handled by the spiral pump is not limited to the slurry liquid, and may be, for example, fresh water, waste water, or industrial water.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
６…ポンプケーシング、７…ケーシングカバー、９…主軸、９ｂ…インペラ支持部、１０…インペラ、１１…うず形室、１２…吸込口、１３…吐出口、１４…開口部、１８…シールホルダー、５０…液収容部、６１…メカニカルシール（ダブルメカニカルシール）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Pump casing, 7 ... Casing cover, 9 ... Main shaft, 9b ... Impeller support part, 10 ... Impeller, 11 ... Spiral chamber, 12 ... Suction port, 13 ... Discharge port, 14 ... Opening part, 18 ... Seal holder, 50 ... Liquid container, 61 ... Mechanical seal (double mechanical seal).
Claims (13)
前記ケーシングカバーを貫通して前記うず形室に導入されたインペラ支持部を有し、当該インペラ支持部に固定されたインペラと一緒に回転する主軸と、
前記主軸の外周部に設けられ、前記主軸が前記ケーシングカバーを貫通する部分を液密にシールするメカニカルシールと、
前記メカニカルシールを取り囲むように前記ケーシングカバーに一体に形成され、前記メカニカルシールに供給される液体が充填された中空の液収容部と、
を具備したポンプの軸封装置。 A casing cover connected to the pump casing and defining a spiral chamber between the pump casing;
A main shaft that has an impeller support portion that passes through the casing cover and is introduced into the spiral chamber, and that rotates together with the impeller fixed to the impeller support portion;
A mechanical seal that is provided on an outer peripheral portion of the main shaft and that seals a portion of the main shaft penetrating the casing cover in a liquid-tight manner;
A hollow liquid storage portion formed integrally with the casing cover so as to surround the mechanical seal, and filled with a liquid supplied to the mechanical seal;
A shaft seal device for a pump comprising:
前記ポンプケーシングに連結され、当該ポンプケーシングと協働してうず形室を規定するとともに、前記うず形室に開口された開口部を有するケーシングカバーと、
前記開口部を液密に閉塞するように前記ケーシングカバーに連結されたシールホルダーと、
前記シールホルダーを貫通して前記うず形室に導入されたインペラ支持部を有し、当該インペラ支持部に固定されたインペラと一緒に回転する主軸と、
前記主軸の外周部に設けられ、前記主軸が前記シールホルダーを貫通する部分を液密にシールするメカニカルシールと、
前記メカニカルシールを取り囲むように前記ケーシングカバーに一体に形成され、前記メカニカルシールに供給される液体が充填された中空の液収容部と、
を具備したポンプの軸封装置。 A pump casing having a suction port and a discharge port;
A casing cover connected to the pump casing, defining a spiral chamber in cooperation with the pump casing, and having an opening opened in the spiral chamber;
A seal holder connected to the casing cover so as to liquid-tightly close the opening;
A main shaft that has an impeller support portion that passes through the seal holder and is introduced into the spiral chamber, and that rotates together with the impeller fixed to the impeller support portion;
A mechanical seal that is provided on an outer peripheral portion of the main shaft, and that seals a portion of the main shaft penetrating the seal holder in a liquid-tight manner;
A hollow liquid storage portion formed integrally with the casing cover so as to surround the mechanical seal, and filled with a liquid supplied to the mechanical seal;
A shaft seal device for a pump comprising:
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-
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- 2012-06-15 JP JP2012135852A patent/JP6050960B2/en active Active
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