JP2017180655A - 逆止弁および自吸式ポンプ - Google Patents

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栄治 筒井
Eiji Tsutsui
栄治 筒井
啓介 青柳
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啓介 青柳
望 佐々木
Nozomi Sasaki
望 佐々木
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Abstract

【課題】液体の逆流を確実に防止することができる逆止弁を提供する。【解決手段】本発明の逆止弁7は、シート面15aを有し、該シート面15aから延びる流路15bが内部に形成された弁座15と、シート面15aに当接したときに流路15bを塞ぎ、シート面15aから離間したときに流路15bを開く弁体16と、弁座15に設けられ、弁体16を回動可能に支持するヒンジ機構18と、を備える。シート面15aは、流路15bに対して垂直である。弁体15は、シート面15aに当接する第1の面16aと、第1の面16aとは反対側の第2の面16bと、を有し、第2の面16bには錘23が固定されている。【選択図】図2

Description

本発明は、液体の流れを一方向に制限する逆止弁、および逆止弁を備える自吸式ポンプに関する。
従来、液体を移送するために様々なポンプが用いられており、このようなポンプとして、自吸式ポンプが知られている。自吸式ポンプは、ポンプケーシング内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管内の空気を排出することが可能なポンプである。自吸式ポンプは、吸込管内の空気をポンプケーシングの吐出口から排出させる自吸運転を行い、その後に、液体のみを吐出口から排出する揚液運転を行う。
図6は、従来の自吸式ポンプの一例を示す概略断面図である。図6に示される自吸式ポンプのポンプケーシング101は、その内部に、吸込室101aと、羽根車室101bと、吐出側に設けられた気液分離室101cを形成し、羽根車室101bには、回転軸102に固定された羽根車103が収容されている。気液分離室101cは、吐出口101dを有しており、該吐出口101dを通って空気および/または液体がポンプケーシング101から排出される。吸込室101aの上部側方には、自吸式ポンプに流入する流体の吸込口が設けられており、この吸込口には、逆止弁107が吸込カバー114を介して接続される。この逆止弁107は、自吸式ポンプの運転が停止したときに、ポンプケーシング101内の液体が該ポンプケーシング101の外部に流出することを防止し、自吸運転に必要な液体をポンプケーシング101内に溜めておくことができる。
図7は、図6に示される逆止弁107の拡大図である。逆止弁107は、シート面115aを有し、該シート面115aから延びる流路115bが内部に形成された弁座115と、該弁座115のシート面115aと当接したときに流路115bを塞ぎ、シート面115aと離間したときに流路115bを開く弁体116を有する。図7では、弁座115のシート面115aから離間した弁体116は点線で描かれている。
弁体116は、ゴムなどの弾性材から形成されており、弁体116の内部には、芯材としての金属板135が埋設されている。弁体116の一部は、ヒンジ部116aを構成しており、このヒンジ部116aは、ポンプケーシング101と吸込カバー114との間に挟まれている。弾性材からなるヒンジ部116aは適度な柔軟性を有しているので、弁体116は、ヒンジ部116aを支点として回動することができる。したがって、自吸式ポンプの運転時には、弁体116は、弁座115のシート面115aから離間して、空気および/または液体をポンプケーシング101の吸込室101aに流入させることができる。自吸式ポンプの運転が停止されたときは、弁体116が弁座115のシート面115aに当接し、ポンプケーシング101内の液体が該ポンプケーシング101の外部に漏洩することを防止する。
弁体116が該弁体116の自重とポンプケーシング101内の液体の圧力とによって、確実に弁座115のシート面115aに当接するように、弁座115のシート面115aは、弁座115の流路115bに対して斜め上方に傾斜している。これにより、自吸式ポンプの運転が停止したときに、弁体116は、液体によって弁座115に押し付けられ、液体の逆流を防止することができる。
特開平7−224958号公報 特開2014−196709号公報
しかしながら、逆止弁107の弁体116は、ヒンジ部116aを支点として回動するため、ヒンジ部116aの位置が適切でない場合には、弁体116が弁座115に密接せず、弁体116と弁座115との間の隙間から液体が漏洩してしまう。またヒンジ部116aの位置が正しくても、弁座115の位置が軸方向、及び周方向に適切でないと、同様に隙間から液体が漏洩する。したがって、逆止弁107を自吸式ポンプに取り付ける際に、弁体116および弁座115には、非常に高い組立精度が要求され、このために、作業者の負担が大きかった。しかも、従来の逆止弁107では、弁座115と弁体116を自吸式ポンプに実際に取り付けなければ、弁体116が弁座115に隙間なく密接するか否かを検査することができなかった。
さらに、液体の漏洩が発生した場合、作業者は、液体の漏洩の原因を特定することが困難である。すなわち、作業者は、液体の漏洩の原因として、弁座115のシート面115aおよび/または該シート面115aに当接する弁体116の表面の不良(例えば、傷、荒れなど)だけでなく、弁座115および/または弁体116の取付け不良も疑う必要がある。
さらに、従来の逆止弁107は、ゴムなどの弾性材からなるヒンジ部116aが有する柔軟性を利用して弁体116を回動させるので、自吸式ポンプの運転と停止とを繰り返すと、亀裂や破断などの損傷がヒンジ部116aに発生することがあった。そのため、逆止弁107の寿命が短いという問題があった。
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、液体の逆流を確実に防止することができる逆止弁を提供することを目的とする。さらに、本発明は、この逆止弁が取り付けられた自吸式ポンプを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するための本発明の一態様は、シート面を有し、該シート面から延びる流路が内部に形成された弁座と、前記シート面に当接したときに前記流路を塞ぎ、前記シート面から離間したときに前記流路を開く弁体と、前記弁座に設けられ、前記弁体を回動可能に支持するヒンジ機構と、を備え、前記シート面は、前記流路に対して垂直であり、前記弁体は、前記シート面に当接する第1の面と、該第1の面とは反対側の第2の面と、を有し、前記第2の面には錘が固定されていることを特徴とする逆止弁である。
本発明の好ましい態様は、前記ヒンジ機構は、前記弁座に接続された支持部材と、前記弁体を回動可能に前記支持部材に連結するヒンジピンと、を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シート面は、鉛直面内にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シート面に当接しているときの前記弁体は、鉛直姿勢であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記錘は、前記第2の面から突出していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、回転軸と、前記回転軸に固定される羽根車と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの吸込口に接続された上記逆止弁と、を備えた自吸式ポンプである。
本発明によれば、ヒンジ機構は弁座に設けられているので、弁体の支点と、弁座との相対位置は固定である。したがって、逆止弁自体の位置や角度にかかわらず、弁体は液体の圧力を受けたときに弁座のシート面に密接することができ、逆止弁は液体の逆流を確実に防止することができる。また、第2の面に固定された錘によって、第1の面を弁座のシート面に押し付ける付勢力を弁体に付与することができるので、シート面が鉛直であっても弁体はシート面に密接することができる。したがって、逆止弁は液体の逆流を確実に防止することができる。さらに、シート面を流路に対して垂直に加工できるので、弁座の製作が容易となる。
本発明の一実施形態に係る逆止弁を備えた自吸式ポンプの一例を示す概略断面図である。 図2(a)は、図1に示される逆止弁の拡大断面図であり、図2(b)は、図2(a)のA線矢視図である。 図3(a)は、図2(a)および図2(b)に示される弁座の断面図であり、図3(b)は、図3(a)のB線矢視図である。 図4(a)は、図2(a)および図2(b)に示される弁体の断面図であり、図4(b)は、図4(a)のC線矢視図である。 ヒンジ機構の変形例を説明するための逆止弁の正面図である。 従来の逆止弁を備えた自吸式ポンプの概略断面図である。 図6に示される逆止弁の拡大断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る逆止弁7を備えた自吸式ポンプの一例を示す概略断面図である。図1に示される自吸式ポンプは、ポンプケーシング1と、回転軸2と、回転軸に固定された羽根車3とを備えている。ポンプケーシング1の内部には、吸込室1aと、羽根車室1bと、吐出側に設けられた気液分離室1cとが形成されている。羽根車3は、羽根車室1b内に収容されている。回転軸2は、電動機8に接続されており、羽根車3および回転軸2は電動機8によって回転させられる。
気液分離室1cは、吐出口1dを有しており、該吐出口1dを通って空気および/または液体がポンプケーシング1から排出される。吸込室1aの上部側方には、吸込カバー14が設けられている。この吸込カバー14には、吸込室1aに連通する吸込口14aが形成されている。吸込口14aには、逆止弁7が接続される。吸込カバー14は、ねじなどの締結具によりポンプケーシング1に取り付けられている。逆止弁7は、自吸式ポンプの運転時に、空気および/または液体がポンプケーシング1の吸込室1aに流入することを許容しつつ、自吸式ポンプの運転が停止されたときに、空気および/または液体が吸込口14aを逆流することを防止する。この逆止弁7により、自吸運転に必要な液体をポンプケーシング1内に溜めておくことができる。
吸込カバー14の吸込口14aには、図示しない吸込管が接続されている。自吸式ポンプは、ポンプケーシング1の内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管内の空気を排出することが可能なポンプである。自吸式ポンプの運転を開始すると、自吸式ポンプは、まず、吸込管内の空気をポンプケーシング1の吐出口1dから排出する自吸運転を行う。
自吸運転時には、電動機8によって回転させられる羽根車3によって、吸込室1a内の液体が羽根車3に吸い込まれ、羽根車室1bに吐出される。このとき、吸込室1a内が負圧になるので、逆止弁7が開き、吸込管内に存在する空気が吸込室1aに吸い込まれる。吸込室1aに吸い込まれた空気は、羽根車3によって、吸込室1a内の液体とともに羽根車室1bに吐出される。
羽根車室1bに吐出された空気と液体の混合流体は、気液分離室1cに移送され、該気液分離室1cで空気と液体とに分離される。分離された空気は、吐出口1dから排出される一方で、液体は、吸込室1aに戻され、吸込管から吸い込まれた空気とともに再び羽根車3に吸い込まれる。このような動作を繰り返すことにより、吸込管内の空気がポンプケーシング1から排出される。吸込管が液体で満たされると、自吸式ポンプは、液体のみを排出する揚液運転を開始する。自吸式ポンプの運転を停止すると、吸込管からポンプケーシング1への液体の流入が停止され、逆止弁7が閉じる。逆止弁7は、ポンプケーシング1内に存在する液体が吸込管に逆流することを阻止し、液体をポンプケーシング1内に溜めておくことができる。ポンプケーシング1内に溜められた液体は、次の自吸運転のために用いられる。
図2(a)は、図1に示される逆止弁7の拡大断面図であり、図2(b)は、図2(a)のA線矢視図である。図2(a)および図2(b)に示されるように、逆止弁7は、弁座15と、弁体16と、弁体16を回動可能に支持するヒンジ機構18と、を備える。ヒンジ機構18は弁座15に設けられている。弁座15は、吸込カバー14内に形成された吸込口14aに圧入され、吸込カバー14に保持されている。弁体16は、弁座15に設けられたヒンジ機構18を介して弁座15に接続されており、これにより、弁座15、弁体16、およびヒンジ機構18が一体化される。
図3(a)は、図2(a)および図2(b)に示される弁座15の断面図であり、図3(b)は、図3(a)のB線矢視図である。図3(a)および図3(b)に示されるように、弁座15は、円環状のシート面15aを有しており、該シート面15aから延びる流路15bが弁座15の内部に形成されている。本実施形態では、流路15bは、円形状の断面を有しているとともに、水平に延びる。弁座15のシート面15aは、流路15bに対して垂直に形成される。したがって、本実施形態では、シート面15aは、鉛直面内にある。
図2(a)に示されるように、弁座15の流路15bは、吸込カバー14の吸込口14aに接続される。流路15bは、弁体16が弁座15のシート面15aに当接したときに塞がれ、弁体16がシート面15aから離間したときに開かれる。図2(a)では、シート面15aから離間した弁体16が点線で示されている。
図4(a)は、図2(a)および図2(b)に示される弁体16の断面図であり、図4(b)は、図4(a)のC線矢視図である。図4(a)および図4(b)に示されるように、本実施形態では、弁体16は、円板状の基体27と、基体27に固定されたシール体28とを有する。基体27は、例えば、鋳鉄やステンレス鋼などの金属からなる一方で、シール体28は、例えば、ゴムまたは樹脂などの弾性材からなる。シール体28の表面は、弁座15のシート面15aに当接する弁体16の第1の面16aを構成し、基体27の表面は、第1の面16aとは反対側の、弁体16の第2の面16bを構成する。本実施形態では、シール体28は、基体27の直径と同一の直径を有する円板形状を有する。したがって、第1の面16aは、第2の面16bと同じ直径を有する円形状を有する。
弁体16の第1の面16aは、弁座15のシート面15aに隙間なく密接し、これにより弁体16は液体の逆流を防止することができる。弁体16の第1の面16aが弁座15のシート面15aに当接することができれば、シール体28の形状は、円環形状であってもよいし、基体27の直径よりも小さい直径を有する円板形状であってもよい。
弁体16は、基体27の外周面から外側に突出する突出部20を有する。この突出部20は、基体27と一体に形成されているが、基体27とは別部材として構成された突出部20を基体27の外周面に接続してもよい。突出部20には、水平に延びる第1貫通孔20aが設けられている。
図2(a)および図2(b)に示されるように、本実施形態では、ヒンジ機構18は、弁座15の外面に接続された2つの支持部材22と、弁体16を回動可能に支持部材22に連結するヒンジピン24とを有する。支持部材22には、ヒンジピン24が挿通される第2貫通孔22aが形成されている(図3(b)参照)。弁体16の突出部20を2つの支持部材22の間に配置した状態で、突出部20に形成された第1貫通孔20aと、支持部材22に形成された第2貫通孔22aを一直線上に並べて、第1貫通孔20aおよび第2貫通孔22aにヒンジピン24を挿通することにより、弁体16がヒンジ機構18の支持部材22に回動可能に支持される。
弁体16の第1の面16aが弁座15のシート面15aに当接しているとき、弁体16は鉛直姿勢となる。シート面15aに当接する弁体16によって、弁座15の内部に形成された流路15bが塞がれる。弁体16は、ポンプケーシング1内に存在する液体の圧力により弁座15に押圧されるので、弁体16と弁座15との間の隙間をシールすることができる。これにより、自吸式ポンプが停止したときに、吸込室1a(図1参照)から液体が流出することが防止される。
本実施形態によれば、ヒンジ機構18は弁座15に設けられているので、弁体16の支点と、弁座15との相対位置は固定である。したがって、逆止弁7自体の位置や角度にかかわらず、弁体16は液体の圧力を受けたときに弁座15のシート面15aに密接することができ、逆止弁7は液体の逆流を確実に防止することができる。結果として、逆止弁7の取付けが容易になり、作業者の負担を軽減することができる。さらに、弁体16は、ヒンジ機構18により回動するので、安定した弁体16の回動動作を長期間に亘って達成することができる。その結果、逆止弁7の長寿命化を図ることができる。
さらに、本実施形態によれば、逆止弁7だけで弁体16と弁座15との間から液体が漏洩するシール不良の検査を実施できる。すなわち、逆止弁7を自吸式ポンプに取り付ける前に、弁座15のシート面15aおよび/または該シート面15aに当接する弁体16の第1の面16aの不良(例えば、傷、荒れなど)などに起因するシール不良を検査することができる。したがって、逆止弁7を自吸式ポンプに取り付けた後に、該逆止弁7にシール不良が発生した場合、作業者は逆止弁7の取付け不良だけを疑えばよいので、作業者の負担が軽減する。
弁体16の第2の面16bには、錘23が固定されている。錘23は、例えば、金属からなる。錘23は、図示しないねじなどの固定具を用いて第2の面16bに固定されてもよいし、第2の面16bに接着または溶接されてもよい。図示した錘23の形状は、円柱体または円筒体であり、第2の面16bから突出している。本実施形態では、第1の面16aおよび第2の面16bは鉛直面であり、錘23は水平方向に突出している。錘23の形状は、多角柱状であってもよいし、多角筒状であってもよい。あるいは、錘23は、球体の一部から構成されてもよい。
第2の面16bに固定された錘23によって、弁体16の重心の位置は、弁体16の第2の面16bの外側にずれる。したがって、錘23は、第1の面16aを弁座15のシート面15aに押し付ける付勢力を弁体16に付与することができる。その結果、自吸式ポンプの運転が停止されたときに、弁体16の第1の面16aが弁座15のシート面15aに当接するまで、弁体16を確実に回動させることができる。さらに、第2の面16bに固定された錘23によって、第1の面16aを弁座15のシート面15aに押し付ける付勢力を弁体16に付与することができるので、シート面15aが鉛直であっても弁体16はシート面15aに密接することができる。したがって、逆止弁7は液体の逆流を確実に防止することができる。さらに、シート面15aを流路15bに対して垂直に加工できるので、弁座15の製作が容易となる。
図5は、ヒンジ機構18の変形例を説明するための逆止弁7の正面図である。特に説明しない本実施形態のヒンジ機構18の構成は、図2(a)および図2(b)を参照して説明されたヒンジ機構18と同様であるため、その重複する説明を省略する。
図5に示される弁体16は、2つの突出部20を有する一方で、ヒンジ機構18は、弁座15の外面に接続された1つの支持部材22を有する。支持部材22を2つの突出部20の間に配置した状態で、突出部20に設けられた第1貫通孔20aと、支持部材22の第2貫通孔22aを一直線上に並べて、第1貫通孔20aおよび第2貫通孔22aにヒンジピン24を挿通することにより、弁体16がヒンジ機構18の支持部材22に回動可能に支持される。
これまで、自吸式ポンプの吸込口14aに接続される逆止弁を例として、本発明の実施形態に係る逆止弁7を説明してきた。しかしながら、この逆止弁7は、自吸式ポンプの吸込口14aに接続される逆止弁に限定されない。例えば、本発明の逆止弁7は、自吸式ポンプ以外の回転機械に用いられてもよいし、2本の配管の接続部に配置されてもよい。
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
1 ポンプケーシング
2 回転軸
3 羽根車
7 逆止弁
8 電動機
14 吸込カバー
15 弁座
16 弁体
18 ヒンジ機構
20 突出部
22 支持部材
23 錘
24 ヒンジピン
27 基体
28 シール体

Claims (6)

  1. シート面を有し、該シート面から延びる流路が内部に形成された弁座と、
    前記シート面に当接したときに前記流路を塞ぎ、前記シート面から離間したときに前記流路を開く弁体と、
    前記弁座に設けられ、前記弁体を回動可能に支持するヒンジ機構と、を備え、
    前記シート面は、前記流路に対して垂直であり、
    前記弁体は、前記シート面に当接する第1の面と、該第1の面とは反対側の第2の面と、を有し、前記第2の面には錘が固定されていることを特徴とする逆止弁。
  2. 前記ヒンジ機構は、前記弁座に接続された支持部材と、前記弁体を回動可能に前記支持部材に連結するヒンジピンと、を有することを特徴とする請求項1に記載の逆止弁。
  3. 前記シート面は、鉛直面内にあることを特徴とする請求項1または2に記載の逆止弁。
  4. 前記シート面に当接しているときの前記弁体は、鉛直姿勢であることを特徴とする請求項3に記載の逆止弁。
  5. 前記錘は、前記第2の面から突出していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の逆止弁。
  6. 回転軸と、
    前記回転軸に固定される羽根車と、
    前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
    前記ポンプケーシングの吸込口に接続された請求項1乃至5のいずれか一項に記載の逆止弁と、を備えた自吸式ポンプ。
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CN108775427B (zh) * 2018-07-23 2023-12-01 南京西普国际工程有限公司 一种微动式重力翻板阀组件、重力翻板阀及进料管

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