JP2018115706A - スリーブ、前記スリーブを備えた軸封装置および前記軸封装置を備えたポンプならびにスリーブの主軸に対する相対回転を防止する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブの主軸に対する空転を防ぐため、スリーブ、主軸および／または羽根車にキー溝を設けることが知られている。キー溝を設けるためには、加工の手間が掛かるなどの課題がある。
【解決手段】羽根車１１０に接続される主軸１０１を挿入して用いるスリーブ１３０であって、スリーブは、主軸がスリーブに挿入され、かつ羽根車が主軸に接続された場合、羽根車と接触する端面を備え、スリーブの端面は、羽根車との間において摩擦力を生じさせるように構成され、スリーブは、摩擦力によって、主軸に対する空転を防止するように構成されることを特徴とするスリーブを提供する。
【選択図】図３

Description

本願は、スリーブ、前記スリーブを備えた軸封装置および前記軸封装置を備えたポンプならびにスリーブの主軸に対する相対回転を防止する方法に関する。

従来から、ケーシング内に設けられた羽根車を回転させて、流体などを移送または搬送するポンプが知られている。一般的に、この羽根車は主軸（ｍａｉｎ ｓｈａｆｔ）に接続されており、主軸はさらにモータに接続される。モータの回転が主軸を介して羽根車に伝わり、羽根車が回転する。

主軸をスムーズに回転させるためには、主軸と他の部品（たとえばケーシング）の間に、ある程度の隙間を設ける必要がある。ポンプに軸封装置を備え付けることで、移送すべき流体がこの隙間から流出することを防ぐことが可能となる。

一般的に用いられる軸封装置の方式として、メカニカルシール方式とグランドパッキン方式が存在する。いずれの方式の軸封装置においても、その構成の中には、使用中に主軸と摺動する部分または部品が存在する。摺動により主軸が摩耗した場合、主軸を交換することが望ましい。しかし、主軸の交換には大きな手間とコストが発生してしまう。

主軸の交換コストを抑制するため、主軸をスリーブに挿入する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１におけるスリーブは、主軸に代わり他の部品と摺動することで、主軸の摩耗を防いでいる。

特開昭５８−３０５００号公報

特許文献１には、スリーブ、主軸および／または羽根車にキー溝を設けることが開示されている。キー溝およびキーの嵌合によって、スリーブは主軸に対して空転（スリーブが主軸に対して回転してしまうこと）することがなくなる。しかし、キー溝を設けることによって、加工および組立の手間が掛かるという課題がある。

キー溝の種類によっては、スリーブに、長い噛み合わせ部分および／または工具の逃がし部分を設けることが好ましい場合がある。これによって、主軸のうち、小径部分の長さが長くなる傾向にある。小径部分の長さを短くすることができれば、主軸の強度または剛性を向上させうる。

そこで本願は、上述の課題のうち、少なくとも一部を解決することを目的とする。

本願は、一実施形態として、羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブであって、スリーブは、主軸がスリーブに挿入され、かつ羽根車が主軸に接続された場合、羽根車と接触する端面を備え、スリーブの端面は、羽根車との間において摩擦力を生じさせるように構成され、スリーブは、摩擦力によって、主軸に対する空転を防止するように構成
されることを特徴とするスリーブ、を開示する。

比較例にかかるスリーブ、軸封装置およびポンプの側断面図である。 比較例にかかるスリーブの正面図である。 比較例にかかるスリーブの側断面図である。 一実施形態にかかるスリーブ、軸封装置およびポンプの側断面図である。 一実施形態にかかるスリーブの正面図である。 一実施形態にかかるスリーブの側断面図である。 一実施形態にかかる、スリーブの変形例の側断面図である。 一実施形態にかかる、同心円状の凹凸形状を有するスリーブを示す正面図である。 一実施形態にかかる、渦巻き状の凹凸形状を有するスリーブを示す正面図である。 一実施形態にかかる、放射状の凹凸形状を有するスリーブを示す正面図である。 一実施形態にかかる、らせん状の凹凸形状を有するスリーブを示す正面図である。

図１は、比較例にかかるスリーブ、軸封装置およびポンプの側断面図である。すなわち図１は、キー及びキー溝によって、主軸１０１に対する空転を防止するスリーブ１３０などを示す。

図１に示すポンプ１００は、羽根車ケーシング１１２からの流体の漏出を防止するために、メカニカルシール１２０を備える。さらに、図１に示すポンプ１００は、主軸１０１が他の部品と摺動し、摩耗することを防ぐために、スリーブ１３０を備える。

ここで、スリーブ１３０が空転すると、スリーブ１３０と主軸１０１とが摺動することとなる。スリーブ１３０の空転は、たとえばモータの回転数を変化させた際、移送する流体の性質が変化した際（たとえば、粘度の高い流体が突然流れ込んできた場合など）、および、ポンプ内部に詰まりが発生した際などに起こりうる。モータの回転数の変化は、停止していたモータを始動させた際、または動作中のモータを停止した際などに顕著である。スリーブ１３０と主軸１０１が摺動すると、主軸１０１の摩耗および／または主軸１０１とスリーブ１３０との接触部分からの流体の流出などが発生しうる。そこで、図１のポンプ１００は、スリーブ１３０にキー溝を設け、キー溝とキー１３１を嵌合させることで、スリーブ１３０の空転を防止している。

図２に、比較例にかかるスリーブ１３０の概略図を示す。図２Ａは比較例にかかるスリーブ１３０の正面図であり、図２Ｂは側断面図である。図２に示すスリーブ１３０は概略円筒形状である。スリーブ１３０は、第１の内径部２３３と、第１の内径部２３３の内径より大きい内径を持つ、第２の内径部２３４を有する。図２に示すスリーブ１３０を、図１に示した主軸１０１に取り付けた場合、第１の内径部２３３は羽根車１１０側に位置し、第２の内径部２３４はモータ側に位置する。図２に示すスリーブ１３０の、主軸１０１と垂直な端面２３５は、第１の内径部２３３の端面である。ここで、端面２３５には、キー溝２３２が掘り込まれている。図２に示すスリーブ１３０の、第１の内径部２３３には、キー溝２３２の加工の便宜のため、加工具の逃がし部分２３６が設けられている。

図２の比較例では、第１の内径部２３３に、逃がし部分２３６を設けるための長さが必要となる。よって、スリーブ１３０にキー溝２３２を設けない場合より、キー溝２３２を
設けた場合のほうが、第１の内径部２３３の長さが長くなる。それはすなわち、スリーブ１３０にキー溝を設けない場合より、キー溝を設けた場合のほうが、主軸１０１の小径部が長くなる（大径部が短くなる）ことを意味する。主軸１０１は、ポンプ１００の運転中、羽根車ケーシング１１２内の流体の圧力差によって生じるラジアル荷重を受ける。ここで、主軸１０１の径の大小は、その強度または剛性に影響する。比較例より、主軸１０１の小径部を短くし（大径部を長くし）、主軸１０１の強度または剛性を向上させることができれば、ラジアル荷重による主軸１０１の撓みが起こりにくくなる。

また、スリーブ１３０にキー溝２３２を設け、そこにキー１３１を嵌合させることは、加工および組立の手間と、部品数の増大を招くこととなる。

そこで、以下の実施形態では、キー溝およびキーによらず空転を防止するスリーブと、そのスリーブを備えた軸封装置と、その軸封装置を備えたポンプと、スリーブの空転防止方法に関して説明する。

＜第１実施形態＞
図３は、本実施形態にかかるスリーブ、軸封装置およびポンプの側断面図である。なお、図１および図２で説明した要素と同等または類似の要素については同一の番号を付し、具体的な説明を省略する場合がある。

流体を移送するポンプ１００は、図示しないモータに接続された主軸１０１、主軸１０１を回転可能に支持する軸受１０２、軸受１０２をさらに支持する軸受ケーシング１０３、軸受１０２のための軸受カバー１０４を備える。モータの回転が主軸１０１に伝わることにより、主軸１０１は回転する。一般的なポンプにおいては、モータおよび軸受１０２などは大気中に設置される。本明細書では、主軸１０１の回転の中心をシャフト中心軸１０５と称する。

ポンプ１００はさらに、主軸１０１の一端に接続される、羽根車１１０を備える。羽根車１１０は、固定具１１１（たとえばナットなどを用いることができる）により生じる軸力により、主軸１０１に固定されている。換言すれば、羽根車１１０は、固定具１１１によって、紙面右方向への荷重を受けることとなる。羽根車１１０は羽根車ケーシング１１２に内包されている。羽根車ケーシング１１２はインレット１１３とアウトレット１１４を備える。ポンプ１００の運転中は、羽根車ケーシング１１２は流体で満たされている。

図３のポンプ１００は、モータの回転が主軸１０１を介して羽根車１１０に伝わるように構成されている。その結果、羽根車１１０が羽根車ケーシング１１２の内部で回転する。羽根車１１０の回転により、羽根車ケーシング１１２内の流体には、位置によって圧力差が生じることとなる。この圧力差が、インレット１１３から流体を吸入し、アウトレット１１４から流体を吐出すること、すなわち流体の移送を実現している。

図３のポンプ１００は、羽根車ケーシング１１２からの流体の漏出を防止するために、軸封装置を備える。軸封装置の方式は、大別すると、メカニカルシール方式とグランドパッキン方式が存在する。本実施形態では、軸封装置としてメカニカルシール１２０を備えるものとして説明する。

グランドパッキン方式は、たとえば繊維糸を編み込んだ紐であるパッキンと、主軸との接触部分をシール面として、流体の漏出を防止する方式である。換言すれば、グランドパッキン方式では、パッキンと主軸が摺動する。この摺動は、主軸の摩耗を引き起こす。過度に摩耗した主軸は交換することが望ましいが、主軸の交換には多大な手間とコストが掛かりうる。

一方、メカニカルシール１２０は、主軸１０１とともに回転する回転環１２１と、羽根車ケーシング１１２に（メカニカルシールカバー１２４、羽根車ケーシングカバー１１５を介して）固定された固定環１２２とを有する。この方式では、スプリング１２３により、回転環１２１が固定環１２２に対して押圧されている。ポンプ１００を運転している間は、回転環１２１と固定環１２２との間に流体が入り込む。流体が入り込むことによって、回転環１２１と固定環１２２との間に微小な隙間が形成される。この微小な隙間がシール面となって、流体の漏出を防止する。この方式では、ポンプ１００の運転中、主軸１０１と固定環１２２とは直接接触していない。さらに上述の通り、主軸１０１と回転環１２１はともに回転する。よって、主軸１０１と回転環１２１との間に摺動する部分はないように思える。そのため、グランドパッキン方式と比較した場合、メカニカルシール方式における主軸の摩耗は少ないとも考えられる。

しかし、「回転型」と呼ばれるメカニカルシール１２０においては、スプリング１２３の伸縮・ねじれなどによって、主軸１０１上で回転環１２１が動きうる。回転型メカニカルシールでは、回転環１２１およびスプリング１２３が、主軸１０１とともに回転するように構成される。回転環１２１は、スプリング１２３が伸縮した場合、シャフト中心軸１０５の方向に動く。回転環１２１は、スプリング１２３がねじれた場合、主軸１０１の回転方向に動く。回転環１２１の動きはすなわち、回転環１２１（または、主軸１０１と回転環１２１の間に設けられた二次シール１２５など）と主軸１０１とが摺動しうることを意味する。この摺動は、主軸１０１の摩耗をもたらしうる。

そこで、図３に示すポンプ１００は、主軸１０１を挿入して用いるスリーブ１３０を備える。メカニカルシール１２０の回転環１２１は、スリーブ１３０に取り付けられている。メカニカルシール１２０（の回転環１２１）は、スリーブ１３０を介して主軸１０１に取り付けられていると表現してもよい。この構成により、メカニカルシール１２０は主軸１０１ではなくスリーブ１３０と摺動することとなる。よって、主軸１０１が摩耗する可能性は低減される。スリーブ１３０の交換は、主軸１０１の交換より手間およびコストを必要としない。

なお、グランドパッキン方式において、主軸の摩耗を低減する必要がある場合は、パッキンとスリーブが摺動するよう、主軸にスリーブを取り付ける。この構成により、パッキンと主軸は接触しなくなり、パッキンとスリーブの接触部分がシール面となる。パッキンと主軸の接触がなくなるため、主軸が摩耗する可能性は低減される。

図３に示すポンプ１００においては、スリーブ１３０の端面と、羽根車１１０との間において生じる摩擦力により、スリーブ１３０の空転を防止している。図３のポンプ１００は、摩擦力を用いて空転を防止する点において、図１および図２の比較例と異なっている。

図４に、本実施形態にかかるスリーブ１３０の概略図を示す。図４Ａは本実施形態にかかるスリーブ１３０の正面図であり、図４Ｂは側断面図である。本実施形態では、スリーブ１３０は、概略円筒形状であり、スリーブ中心軸２３７を有する。ポンプ１００が組み立てられたとき、スリーブ中心軸２３７は、シャフト中心軸１０５とほぼ一致する。そのため、スリーブ中心軸２３７は、シャフト中心軸１０５と読み替えてもよい。スリーブ１３０は、主軸１０１をスリーブ１３０に挿入した場合に、スリーブ中心軸２３７と垂直となる二つの端面を有する。スリーブ１３０は円筒形状であるので、スリーブ１３０は、円筒形状の長手方向に垂直となる二つの端面を有するとも表現できる。

スリーブ中心軸２３７と垂直となる二つの端面のうち、第１の端面４３５は、スリーブ
１３０を主軸１０１に取り付けた場合、羽根車１１０側に位置する端面である。他方の端面である第２の端面４３６は、スリーブ１３０を主軸１０１に取り付けた場合、モータ側に位置する端面である。さらにスリーブ１３０は、第１の内径部２３３と、第１の内径部２３３の内径より大きい内径を持つ、第２の内径部２３４を有する。第１の内径部２３３は、第１の端面４３５から延在する。第２の内径部２３４は、第２の端面４３６から延在する。すなわち、第１の端面４３５は、ポンプ１００が組み立てられた際に、羽根車１１０と面接触するように構成されている。羽根車１１０の、スリーブ１３０の第１の端面４３５と接触する面を、接触面３１５と呼ぶ。

図５に、本実施形態にかかるスリーブ１３０の変形例の側断面図を示す。図５のスリーブ１３０は、羽根車側の端面（紙面左側の端面）が、円錐状に切り取られている。なお、本明細書では、切り取られた後の端面を第１の端面４３５とみなす。すなわち、端面が切り取られた後であっても、第１の内径部２３３は第１の端面４３５から延在する。図５に示すように、スリーブ１３０の端面は、必ずしもスリーブ中心軸２３７と垂直である必要はない。このほか一例として、たとえば第１の端面４３５が、円錐状に突出しているような形状のスリーブも使用可能である。これらの場合、羽根車１１０の接触面３１５は、第１の端面４３５と面同士で接触するような形状に構成される。

図１、２に示したスリーブ１３０と異なり、図３、４、５に示される実施形態のスリーブ１３０にはキー溝２３２が設けられていない。同様に、図３、４、５に示される実施形態のスリーブ１３０には、逃がし部分２３６も設けられていない。その結果、図３、４、５に示される実施形態の第１の内径部２３３は、図１、２に示した実施形態の第１の内径部２３３よりも短く構成されている。

前述の通り、羽根車１１０は固定具１１１による軸力を受けることとなる。この軸力は、第１の端面４３５と、羽根車１１０の接触面３１５との間に垂直抗力を生じさせる。換言すれば、第１の端面４３５と羽根車１１０の接触面３１５が互いに押し合うこととなる。この垂直抗力が、第１の端面４３５と羽根車１１０の接触面３１５との間の摩擦力を生む。摩擦力により、スリーブ１３０と羽根車１１０とが滑る可能性が低くなる。羽根車１１０は主軸１０１に固定されていることから、摩擦力により、スリーブ１３０の主軸１０１に対する空転を防ぐことができる。

摩擦力Ｆは、一般的かつ巨視的には、摩擦係数μと垂直抗力Ｎを用いて、Ｆ＝μＮと表すことができる。本実施形態では、たとえばキー溝及びキーのような、嵌合などによる力（Ｆ＝μＮで表現することができない力）によって、スリーブの空転を防止しているわけではない。

本実施形態では、キー溝およびキーが不要となったことで、加工および組立の手間と、部品数の削減が実現される。さらに、キー溝および逃がし部分が不要となったことで、スリーブ１３０の第１の内径部２３３の長さを短くすることが可能となる。よって、主軸１０１の小径部の長さを短くすることが可能となる。これは、主軸１０１の強度または剛性を向上させうるという利点がある。

スリーブ１３０にキー溝がないことは、「スリーブ１３０は、スリーブ中心軸２３７に対して軸対象な形状を有する」とも表現できる。これは、スリーブ中心軸２３７に対して垂直な切断面における、スリーブ１３０の断面形状が真円形であるとも表現できる。厳密に説明すれば、スリーブ中心軸２３７に対して垂直な任意の切断面におけるスリーブ１３０の断面形状は、すべての（任意の）自然数ｎに対してｎ回回転対称である。回転対称の中心は、スリーブ中心軸２３７である。スリーブ１３０がこのような回転対称の形状を有することにより、主軸１０１を任意の角度（任意の回転方向）でスリーブ１３０に挿入す
ることができる。

＜第２実施形態＞
上述の実施形態で説明したとおり、第１の端面４３５と羽根車１１０の接触面３１５との間で生じる摩擦力は、固定具１１１による軸力（による垂直抗力）によって生じている。よって、固定具１１１がたとえばナットである場合は、ナットを強く締結することで軸力が増大し、ひいては垂直抗力Ｎが増大し、摩擦力も大きくなり、スリーブ１３０はより一層空転しづらくなる。

しかし、軸力を増大させることには限界が存在する。固定具１１１がたとえばナットである場合、ナットにある一定以上のトルクを掛けると、ナットまたはその他の部品に破断・剪断その他の破損が生じてしまう。破損を防止するためには、ナットまたはナットの受け部分等の材質を変更することが考えられる。しかし、加工性、コスト、流体との反応性などを原因として、材質を変更することは容易ではない。

破損を防止するため、ナットまたはその他の部分の大きさを変更することも考えられる。しかし、組立性、コスト、配管抵抗（管路抵抗）、流体の流れへの影響などを原因として、大きさを変更することも容易ではない。

摩擦力Ｆを向上させるため、羽根車１１０またはスリーブ１３０の材質を変更することで、μを増加させることも考えられる。しかし上述のように、加工性、コスト、流体との反応性などを原因として、材質を変更することは容易ではない。

上記の課題に鑑み、本実施形態では、材質または大きさの変更によらず、摩擦力を向上させるスリーブなどを説明する。ただし、本実施形態の構成に加え、材質や大きさを変更したスリーブなどを排除するものではない。

図６に、本実施形態にかかるスリーブ１３０の正面図を示す。本実施形態にかかるスリーブ１３０の第１の端面４３５の表面には、凹凸加工がなされている。以下では、この凹凸加工がなされた面を、第１の凹凸面６３７と称する。図６では、第１の端面４３５の全面が第１の凹凸面６３７となっている。しかし、第１の端面４３５の一部のみが第１の凹凸面６３７であってもよい。

第１の凹凸面６３７は、セレーション加工、ローレット加工、ブラスト加工、レーザ加工およびエッチング加工のうち少なくとも一つにより加工されてよい。もちろん、その他の加工によって第１の凹凸面６３７を得てもよい。たとえば、人間がヤスリによって加工した面などであってもよい。ここでは、第１の凹凸面６３７が、スリーブ中心軸２３７を中心とした同心円状の凹凸形状６３８を持つ例が示されている。第１の凹凸面６３７が、羽根車１１０の接触面３１５と接触し、摩擦力を生じさせるように構成される。

本願発明者の知見によれば、第１の端面４３５が第１の凹凸面６３７を有することにより、摩擦係数μが上昇し、スリーブの空転をよりいっそう防止できることがわかった。これは、第１の凹凸面６３７の凸部によって、スリーブ１３０と羽根車１１０の間のアンカー効果および／または凝着効果（以下では単にアンカー効果と呼ぶ）がもたらされるためだと考えられる。

さらに、本願発明者の知見によれば、第１の凹凸面６３７の算術平均粗さＲａ（マイクロメートル）が３．２以上であるときに、スリーブの空転をよりいっそう防止できることがわかった。Ｒａがあまりに大きい場合は、第１の凹凸面６３７の平坦度が保ちにくくなる。よって、Ｒａは、おおよそ１２．５以下であることが好ましい。加工のしやすさなど
の観点からも、Ｒａは、おおよそ１２．５以下であることが好ましい。

なお、たとえば第１の凹凸面６３７がセレーション加工によって加工された場合、第１の凹凸面６３７は、周期的な凹凸形状を有することが可能である。周期的な成分を「うねり成分」として扱い、うねり成分を除去して（一定値以上の波長成分をカットオフして）Ｒａを測定する手法も存在するが、本実施例におけるＲａはうねり成分を含んだ値とする。

本願発明者の知見によれば、第１の端面４３５が第１の凹凸面６３７を持たない場合であっても、第１の端面４３５のＲａが３．２以上１２．５以下程度であることが好ましいことがわかった。第１の端面４３５および／または第１の凹凸面６３７の一部の領域のみが、３．２〜１２．５のＲａを有してもよい。

本実施形態における第１の端面４３５と羽根車１１０の接触面３１５との間の接触面積は、巨視的に観察すれば、第１の端面４３５の面積そのものである（以下では「見かけ上の接触面積（巨視的な接触面積）」と呼ぶ）。しかし、微視的に観察すれば、第１の端面４３５のすべての部分が接触面３１５と接触しているわけではなく、その一部のみが接触面３１５と接触している。第１の端面（第１の凹凸面６３７を含む）のうち、実際に接触面３１５に接している部分の面積の総和を「真の接触面積（微視的な接触面積）」と呼ぶ。本実施形態では、第１の端面４３５および／または第１の凹凸面６３７が所定のＲａを有する。これにより、スリーブ１３０と羽根車１１０の真の接触面積は、スリーブ１３０と羽根車１１０の見かけ上の接触面積に比して小さくなる。真の接触面積の大小は、見かけ上の接触面積の大小によらない。真の接触面積がＲａ３．２〜１２．５程度の表面粗さからもたらされるとき、スリーブ１３０と羽根車１１０の間のアンカー効果が増大すると考えられる。その結果、スリーブ１３０と羽根車１１０の間の摩擦係数μが上昇すると考えられることがわかった。

セレーション加工などにより第１の凹凸面６３７を得ること、ならびに、第１の端面４３５および／または第１の凹凸面６３７のＲａを３．２〜１２．５とすることは、一般的にはキー溝の加工より容易であることから利点である。

上記のようなスリーブ、そのスリーブを備えた軸封装置、そしてその軸封装置を備えたポンプは、これまでの実施形態の効果に加え、さらに効果的にスリーブの空転を防止することができる。

また、第１の凹凸面６３７は、スリーブ中心軸２３７を中心とした同心円状に限らない。たとえば、図７に示すスリーブ１３０のように、第１の凹凸面６３７が、スリーブ中心軸２３７を中心とした渦巻き状の凹凸形状７３８を有してもよい。また、図８に示すスリーブ１３０のように、第１の凹凸面６３７が、スリーブ中心軸２３７を中心とした放射状の凹凸形状８３８を有してもよい。図９に示すスリーブ１３０のように、スリーブ中心軸２３７を中心としたらせん状の凹凸形状９３８も採用することができる。図９では、らせん状の凹凸形状９３８は１筋の凹部または凸部を持つものとして図示したが、２筋以上の凹部または凸部を有してもよい。同心円状、渦巻き状、放射状またはらせん状その他の形状の組み合わせであってもよい。このような凹凸形状は、強いアンカー効果を発揮することが期待される。

また、第１の端面４３５と接触する、羽根車１１０の接触面３１５が、第２の凹凸面３１６を有してもよい。第２の凹凸面３１６の加工領域、加工方法およびＲａに関しては、第１の凹凸面と同様である。互いの面が他方の面に対してアンカー効果を有することによって、摩擦力がより一層強くなることが期待される。

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

また、ポンプ１００によって移送される流体は代表的には水であるが、たとえば油、化学液、海水等の任意の流体であってもよい。ここではポンプ１００の方式は横型ポンプとしたが、立型ポンプであってもよい。ポンプ１００は軸封装置として、メカニカルシール１２０を備えるものとしたが、グランドパッキン方式の軸封装置を用いてもよい。ポンプ１００は遠心ポンプとして図示したが、たとえば斜流ポンプまたは軸流ポンプであってもよく、その他の型式のポンプでも本発明の実施形態を適用可能である。メカニカルシール１２０は回転型として図示したが、たとえば静止型であってもよい。その他、バランス型・アンバランス型、インサイド型・アウトサイド型、シングル型・ダブル型など、種々の型式のメカニカルシールに、本発明の実施形態を適用可能である。

モータは「大気側に」設けられる、すなわち羽根車ケーシング１１２の外部は大気であるとして説明したが、これは説明の便宜のためである。羽根車ケーシング１１２の外部は大気である必要はない。羽根車ケーシング１１２の外側は、大気以外のガスや、液体であってもよい。

本願は、一実施形態として、羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブであって、スリーブは、主軸がスリーブに挿入され、かつ羽根車が主軸に接続された場合、羽根車と接触する端面を備え、スリーブの端面は、羽根車との間において摩擦力を生じさせるように構成され、スリーブは、摩擦力によって、主軸に対する空転を防止するように構成されることを特徴とするスリーブ、を開示する。

このスリーブは、キー溝加工を有さずとも、主軸に対する空転を防止することが可能であるという効果を、一例として奏する。また、ポンプにこのスリーブを適用した場合、主軸の強度または剛性を向上させうるという効果を、一例として奏する。

さらに本願は、スリーブであって、スリーブの端面は、第１の凹凸面を有することを特徴とするスリーブを開示する。

さらに本願は、スリーブであって、スリーブは、スリーブ中心軸を有する円筒形状であり、第１の凹凸面は、スリーブ中心軸を中心とした同心円状、渦巻き状、放射状またはらせん状に形成された凹凸形状を有することを特徴とするスリーブを開示する。

さらに本願は、スリーブであって、スリーブの端面および／または第１の凹凸面のＲａが、３．２以上１２．５以下であることを特徴とするスリーブを開示する。

さらに本願は、スリーブであって、スリーブは、羽根車を主軸に固定するための軸力の垂直抗力により、摩擦力を生じさせるように構成されることを特徴とするスリーブを開示する。

これらのスリーブは、主軸に対する空転を、より効果的に防止することができるという効果を、一例として奏する。

さらに本願は、スリーブであって、スリーブは、スリーブ中心軸を有する円筒形状であり、スリーブ中心軸に対して垂直な任意の切断面における、スリーブの断面形状は、すべての自然数ｎに対してｎ回回転対称であることを特徴とするスリーブを開示する。

このスリーブは、キー溝を有さなくてもよいという効果を、一例として奏する。また、このスリーブは、主軸１０１を任意の角度（任意の回転方向）でスリーブ１３０に挿入することができるという効果を、一例として奏する。

さらに本願は、上述のスリーブを備えた軸封装置を開示する。

さらに本願は、羽根車と、主軸と、上述の軸封装置を備えたことを特徴とするポンプを開示する。

さらに本願は、ポンプであって、羽根車は、スリーブの端面と接触する接触面を有し、接触面は、第２の凹凸面を有することを特徴とするポンプを開示する。

さらに本願は、ポンプであって、ポンプは、軸力により羽根車を主軸に固定する固定具を備え、摩擦力は、軸力の垂直抗力により生じることを特徴とするポンプを開示する。

これらの軸封装置またはポンプは、キー溝加工を有さずとも、主軸に対する空転を防止することが可能なスリーブを有することができるという効果を、一例として奏する。また、これらの軸封装置またはポンプは、主軸の強度または剛性を向上させうるという効果を、一例として奏する。

また、本願は、羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブの、主軸に対する空転を防止する方法であって、スリーブは、主軸がスリーブに挿入され、かつ羽根車が主軸に接続された場合、羽根車と接触する端面を備え、スリーブの端面と、羽根車との間において生じる摩擦力により、スリーブの主軸に対する空転を防止する方法を開示する。

また、本願は、スリーブの主軸に対する空転を防止する方法であって、摩擦力は、羽根車を主軸に固定するための軸力の垂直抗力により生じることを特徴とする方法を開示する。

これらの方法は、キー溝加工を有さずとも、スリーブの主軸に対する空転を防止することが可能であるという効果を、一例として奏する。

また、本願は、羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブであって、スリーブは円筒形状であり、スリーブは、第１の端面と、第２の端面と、スリーブの第１の端面から延在する第１の内径部と、スリーブの第２の端面から延在する第２の内径部と、を有し、第２の内径部の内径は、第１の内径部の内径より大きく、第１の端面は、第１の凹凸面を有することを特徴とするスリーブを開示する。

さらに本願は、スリーブであって、第１の端面および第１の凹凸面は、羽根車と接触する面であり、スリーブは、第１の端面および第１の凹凸面と、羽根車との間において生じる摩擦力により、スリーブの主軸に対する空転を防止するように構成されることを特徴とするスリーブを開示する。

これらのスリーブは、キー溝加工を有さずとも、スリーブの主軸に対する空転を防止することが可能であるという効果を、一例として奏する。

１００…ポンプ
１０１…主軸
１０２…軸受
１０３…軸受ケーシング
１０４…軸受カバー
１０５…シャフト中心軸
１１０…羽根車
１１１…固定具
１１２…羽根車ケーシング
１１３…インレット
１１４…アウトレット
１１５…羽根車ケーシングカバー
１２０…メカニカルシール
１２１…回転環
１２２…固定環
１２３…スプリング
１２４…メカニカルシールカバー
１２５…二次シール
１３０…スリーブ
１３１…キー
２３２…キー溝
２３３…第１の内径部
２３４…第２の内径部
２３５…端面
２３６…逃がし部分
２３７…スリーブ中心軸
３１５…接触面
３１６…第２の凹凸面
４３５…第１の端面
４３６…第２の端面
６３７…第１の凹凸面
６３８…同心円状の凹凸形状
７３８…渦巻き状の凹凸形状
８３８…放射状の凹凸形状
９３８…らせん状の凹凸形状

Claims (14)

1. 羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブであって、
   前記スリーブは、前記主軸が前記スリーブに挿入され、かつ前記羽根車が前記主軸に接続された場合、前記羽根車と接触する端面を備え、
   前記スリーブの前記端面は、前記羽根車との間において摩擦力を生じさせるように構成され、
   前記スリーブは、前記摩擦力によって、前記主軸に対する空転を防止するように構成されることを特徴とするスリーブ。
2. 請求項１に記載のスリーブであって、
   前記スリーブの前記端面は、第１の凹凸面を有することを特徴とするスリーブ。
3. 請求項２に記載のスリーブであって、
   前記スリーブは、スリーブ中心軸を有する円筒形状であり、
   前記第１の凹凸面は、前記スリーブ中心軸を中心とした同心円状、渦巻き状、放射状またはらせん状に形成された凹凸形状を有することを特徴とするスリーブ。
4. 請求項２または３に記載のスリーブであって、
   前記スリーブの前記端面および／または前記第１の凹凸面のＲａが、３．２以上１２．５以下であることを特徴とするスリーブ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のスリーブであって、
   前記スリーブは、前記羽根車を前記主軸に固定するための軸力の垂直抗力により、前記摩擦力を生じさせるように構成されることを特徴とするスリーブ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のスリーブであって、
   前記スリーブは、スリーブ中心軸を有する円筒形状であり、
   前記スリーブ中心軸に対して垂直な任意の切断面における、前記スリーブの断面形状は、すべての自然数ｎに対してｎ回回転対称であることを特徴とするスリーブ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のスリーブを備えた軸封装置。
8. 前記羽根車と、
   前記主軸と、
   請求項７に記載の軸封装置を備えたことを特徴とするポンプ。
9. 請求項８に記載のポンプであって、
   前記羽根車は、前記スリーブの前記端面と接触する接触面を有し、
   前記接触面は、第２の凹凸面を有することを特徴とするポンプ。
10. 請求項８または９に記載のポンプであって、
    前記ポンプは、軸力により前記羽根車を前記主軸に固定する固定具を備え、
    前記摩擦力は、前記軸力の垂直抗力により生じることを特徴とするポンプ。
11. 羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブの、前記主軸に対する空転を防止する方法であって、
    前記スリーブは、前記主軸が前記スリーブに挿入され、かつ前記羽根車が前記主軸に接続された場合、前記羽根車と接触する端面を備え、
    前記スリーブの前記端面と、前記羽根車との間において生じる摩擦力により、前記スリ
    ーブの前記主軸に対する空転を防止する方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記摩擦力は、前記羽根車を前記主軸に固定するための軸力の垂直抗力により生じることを特徴とする方法。
13. 羽根車に接続される主軸を挿入して用いるスリーブであって、
    前記スリーブは円筒形状であり、
    前記スリーブは、
    第１の端面と、
    第２の端面と、
    前記スリーブの前記第１の端面から延在する第１の内径部と、
    前記スリーブの前記第２の端面から延在する第２の内径部と、を有し、
    前記第２の内径部の内径は、前記第１の内径部の内径より大きく、
    前記第１の端面は、第１の凹凸面を有することを特徴とするスリーブ。
14. 請求項１３に記載のスリーブであって、
    前記第１の端面および前記第１の凹凸面は、前記羽根車と接触する面であり、
    前記スリーブは、前記第１の端面および前記第１の凹凸面と、前記羽根車との間において生じる摩擦力により、前記スリーブの前記主軸に対する空転を防止するように構成されることを特徴とするスリーブ。

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