JP2019199869A - Cooling device of machine element of fluid machine - Google Patents

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Abstract

To effectively cool a machine element being an object to be cooled.SOLUTION: Each of cooling devices 35A, 35B comprises: a fixing member 36 disposed below machine elements 25, 30B; a fixed vane 37 fixed to a lower side of the fixing member 36; a container 38 having a bottom wall 38a and a cylindrical outer circumferential wall 38c fixed to a rotary shaft 21, and storing lubricating liquid inside; and an annular lid body 40 fixed to the outer circumferential wall 38c of the container 38. A first clearance 43 for allowing air to flow into the container 38 is formed inside of an inner peripheral portion 40a of the lid body 40, and a second clearance 45 for allowing the lubricating liquid to flow to the machine elements 25, 30B is formed between: the fixing member 36 and the fixed vane 37; and the rotary shaft 21.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、流体機械の機械要素の冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device for a mechanical element of a fluid machine.

流体機械の1つとして、吸水槽内に一定量の水が溜まる前に予め運転を開始しておき、一定量の水が溜まると直ぐに排水が可能な先行待機形の立軸ポンプが知られている。この立軸ポンプでは、排水が行われない気中運転時、軸封装置の固定環と回転環、及び水中軸受の摺動体と回転軸が、摺接により過熱して焼き付く虞がある。   As one of the fluid machines, there is known a stand-by type vertical shaft pump which starts operation before a certain amount of water accumulates in a water absorption tank and can drain immediately when a certain amount of water accumulates. . In this vertical shaft pump, there is a risk that the stationary ring and the rotating ring of the shaft seal device and the sliding body and the rotating shaft of the submerged bearing will be overheated and seized due to sliding contact during the aerial operation where drainage is not performed.

特許文献1,2には、軸封装置及び水中軸受等の機械要素を保護する保護装置を備える立軸ポンプが開示されている。保護装置は、排出する揚水の一部を貯留可能な容器を備え、この容器が機械要素の下部に配置されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose a vertical shaft pump including a protection device that protects mechanical elements such as a shaft seal device and an underwater bearing. The protection device includes a container capable of storing a part of the pumped water to be discharged, and this container is disposed at the lower part of the machine element.

特開平5−202892号公報JP-A-5-202892 特開2005−83357号公報JP 2005-83357 A

特許文献1,2の立軸ポンプでは、気中運転時、容器内の水によって機械要素を冷却できるため、機械要素の焼き付きを抑制できる。しかし、これらの保護装置では、冷却対象の機械要素に容器内の水(潤滑液)を積極的に供給することについて、何も考慮されていない。   In the vertical shaft pumps of Patent Documents 1 and 2, since the machine element can be cooled by the water in the container during the air operation, seizure of the machine element can be suppressed. However, in these protective devices, nothing is taken into account for positively supplying water (lubricating liquid) in the container to the machine element to be cooled.

本発明は、冷却対象の機械要素に潤滑液を供給でき、機械要素を効果的に冷却可能な流体機械の機械要素の冷却装置を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a cooling device for a machine element of a fluid machine that can supply a lubricating liquid to a machine element to be cooled and can effectively cool the machine element.

本発明の一態様は、上下方向に延びる回転軸が貫通された流体機械の機械要素の冷却装置であって、前記回転軸を取り囲むように前記機械要素の下側に配置された固定部材と、前記固定部材の下側に固定された固定ベーンと、前記固定ベーンの下方で前記回転軸に固定された底壁と、前記固定ベーンを取り囲むように前記底壁から上向きに突出した筒状の外周壁とを有し、内部に潤滑液が貯留された容器と、前記固定ベーンの上方に位置するように、前記容器の前記外周壁に固定された環状の蓋体とを備え、前記蓋体の内周部とこの内周部と対向する対向部との間には、前記容器内への空気の流入を許容する第1の隙間が形成され、前記固定部材及び前記固定ベーンと前記回転軸との間には、前記機械要素への潤滑液の流動を許容する第2の隙間が形成されている、流体機械の機械要素の冷却装置を提供する。   One aspect of the present invention is a cooling device for a machine element of a fluid machine that has a rotating shaft extending in the up-down direction, the fixing member being disposed below the machine element so as to surround the rotating shaft; A fixed vane fixed to the lower side of the fixing member; a bottom wall fixed to the rotating shaft below the fixed vane; and a cylindrical outer periphery protruding upward from the bottom wall so as to surround the fixed vane And a container in which the lubricating liquid is stored, and an annular lid fixed to the outer peripheral wall of the container so as to be positioned above the fixed vane. A first gap that allows air to flow into the container is formed between an inner peripheral portion and a facing portion that faces the inner peripheral portion, and the fixing member, the fixed vane, and the rotating shaft During which a second fluid flow is allowed to the machine element. During is formed to provide a cooling system of the machine elements of the fluid machine.

この冷却装置によれば、回転軸が回転すると、容器が一体に回転し、容器内で固定ベーンが静止状態に維持される。容器内の潤滑液は、容器が回転する向きに流動しようとするが、その流動は固定ベーンによって抑制される。これにより、潤滑液の回転エネルギーが圧力に変換され、蓋体の内側の第1の隙間から空気が流入し、回転軸の外側の第2の隙間から機械要素へ潤滑液が供給される。よって、回転軸を貫通させた機械要素を効果的に冷却できるため、機械要素の周囲に液体が無い状態であっても、運転を継続できる。   According to this cooling device, when the rotating shaft rotates, the container rotates integrally, and the stationary vane is kept stationary in the container. The lubricating liquid in the container tends to flow in the direction in which the container rotates, but the flow is suppressed by the fixed vanes. Thereby, the rotational energy of the lubricating liquid is converted into pressure, air flows in from the first gap inside the lid, and the lubricating liquid is supplied to the machine element from the second gap outside the rotating shaft. Therefore, since the machine element which penetrated the rotating shaft can be effectively cooled, the operation can be continued even when there is no liquid around the machine element.

前記蓋体の内径は、前記固定ベーンの外径よりも小さい。この態様によれば、容器の回転によって、潤滑液が容器の上端から飛散することを防止できる。しかも、蓋体と対向部との間の第1の隙間を可能な限り小さくすることで、機械要素へ潤滑液を流動させる圧力を大きくでき、潤滑液の揚程を高くすることができる。   An inner diameter of the lid is smaller than an outer diameter of the fixed vane. According to this aspect, the lubricating liquid can be prevented from scattering from the upper end of the container due to the rotation of the container. In addition, by reducing the first gap between the lid and the facing portion as much as possible, the pressure for flowing the lubricant to the machine element can be increased, and the lift of the lubricant can be increased.

前記固定部材は、前記容器の前記外周壁を取り囲む外周壁を備える。この態様によれば、容器の外周壁と固定部材の外周壁との間に形成された隙間(空気層)によって、冷却装置の外側が液体で満たされた時、容器内への液体の浸入を防止できる。よって、液体に含まれる異物が容器を介して機械要素に至ることを防止でき、異物による機械要素の破損を防止できる。   The fixing member includes an outer peripheral wall that surrounds the outer peripheral wall of the container. According to this aspect, when the outside of the cooling device is filled with the liquid by the gap (air layer) formed between the outer peripheral wall of the container and the outer peripheral wall of the fixing member, the liquid can enter the container. Can be prevented. Therefore, the foreign material contained in the liquid can be prevented from reaching the mechanical element through the container, and the mechanical element can be prevented from being damaged by the foreign material.

前記容器の前記外周壁の外面、又は前記固定部材の前記外周壁の内面に、螺旋状の溝が設けられている。溝は、回転軸の回転によって容器の内部から外部へ物質が移動する向きに旋回することが好ましい。この態様によれば、容器の外部から内部への異物の侵入を効果的に防止できる。   A spiral groove is provided on the outer surface of the outer peripheral wall of the container or the inner surface of the outer peripheral wall of the fixing member. It is preferable that the groove pivots in a direction in which the substance moves from the inside of the container to the outside by the rotation of the rotation shaft. According to this aspect, it is possible to effectively prevent foreign matters from entering from the outside to the inside of the container.

前記流体機械は、前記容器内に潤滑液を注入する流路を備える。この態様によれば、冷却対象の機械要素に応じた潤滑液を必要に応じて注入できるため、機械要素を効果的に冷却できる。   The fluid machine includes a flow path for injecting a lubricating liquid into the container. According to this aspect, since the lubricating liquid according to the machine element to be cooled can be injected as necessary, the machine element can be effectively cooled.

前記容器内の潤滑液の液位を検出するセンサを備える。この態様によれば、容器内の潤滑液が不足し、機械要素の冷却が不可能になることを防止できる。また、冷却装置の管理に関する利便性を向上できる。   A sensor for detecting a level of the lubricating liquid in the container; According to this aspect, it is possible to prevent the lubricating liquid in the container from being insufficient and the mechanical elements from being cooled. Moreover, the convenience regarding management of a cooling device can be improved.

前記流体機械は、ポンプケーシング内を通して液体を吐出するポンプであり、前記機械要素は、前記ポンプケーシングの前記回転軸が貫通する部分に配置され、前記ポンプケーシングの内部の液体が外部へ漏出することを防ぐ軸封装置である。この態様によれば、ポンプケーシング内と軸封装置の間に潤滑液が介在するため、立軸ポンプによって排出する液体の臭いを潤滑液によって遮断できる。よって、ポンプを汚水排出に用いる場合、ポンプからの悪臭の漏出を効果的に抑制できる。   The fluid machine is a pump that discharges liquid through a pump casing, and the mechanical element is disposed in a portion of the pump casing through which the rotating shaft passes, and the liquid inside the pump casing leaks to the outside. It is a shaft seal device that prevents According to this aspect, since the lubricating liquid is interposed between the pump casing and the shaft seal device, the odor of the liquid discharged by the vertical shaft pump can be blocked by the lubricating liquid. Therefore, when the pump is used for discharging sewage, leakage of malodor from the pump can be effectively suppressed.

本発明の冷却装置では、回転軸の回転によって容器が一体に回転され、容器内で固定ベーンが静止状態に維持されるため、容器内の潤滑液の回転エネルギーが圧力に変換されることで、潤滑液を第2の隙間から機械要素へ確実に供給できる。よって、回転軸を貫通させた機械要素を効果的に冷却できる。   In the cooling device of the present invention, the container is integrally rotated by the rotation of the rotation shaft, and the stationary vane is maintained in a stationary state in the container, so that the rotational energy of the lubricating liquid in the container is converted into pressure, The lubricating liquid can be reliably supplied from the second gap to the machine element. Therefore, it is possible to effectively cool the mechanical element that has penetrated the rotating shaft.

本発明の第1実施形態に係る冷却装置を搭載した立軸ポンプを示す断面図。Sectional drawing which shows the vertical shaft pump carrying the cooling device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1の第1冷却装置を拡大した断面図。Sectional drawing which expanded the 1st cooling device of FIG. 図2のIII−III線断面図。III-III sectional view taken on the line of FIG. ポンプ停止時の第1冷却装置の状態を示す概略図。Schematic which shows the state of the 1st cooling device at the time of a pump stop. 気中運転時の第1冷却装置の状態を示す概略図。Schematic which shows the state of the 1st cooling device at the time of aerial operation. 排水運転時の第1冷却装置の状態を示す概略図。Schematic which shows the state of the 1st cooling device at the time of drainage operation. 図1の第2冷却装置を拡大した断面図。Sectional drawing which expanded the 2nd cooling device of FIG. ポンプ停止時の第2冷却装置の状態を示す概略図。Schematic which shows the state of the 2nd cooling device at the time of a pump stop. 気中運転時の第2冷却装置の状態を示す概略図。Schematic which shows the state of the 2nd cooling device at the time of aerial operation. 排水運転時の第2冷却装置の状態を示す概略図。Schematic which shows the state of the 2nd cooling device at the time of drainage operation. 第2実施形態の第1冷却装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the 1st cooling device of 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る冷却装置35A,35Bを用いた流体機械である立軸ポンプ(以下「ポンプ」と言う。)10を示す。このポンプ10は、吸水槽1の水位によって、排水(全水)運転、気水混合運転、及び気中運転に切り換わる先行待機形であり、一般的な立軸ポンプと同様の基本構造を有する。本実施形態では、後述する軸封装置25の下側に第1冷却装置35Aを配置し、水中軸受30Bの下側に第2冷却装置35Bを配置した点で、一般的な立軸ポンプと相違する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a vertical shaft pump (hereinafter referred to as “pump”) 10 which is a fluid machine using the cooling devices 35A and 35B according to the first embodiment of the present invention. This pump 10 is a prior standby type that switches to drainage (total water) operation, air-water mixing operation, and air operation according to the water level of the water absorption tank 1, and has the same basic structure as a general vertical shaft pump. In this embodiment, the first cooling device 35A is disposed below the shaft seal device 25 described later, and the second cooling device 35B is disposed below the submersible bearing 30B. .

(立軸ポンプの概要)
図1に示すように、ポンプ10は、ポンプケーシング12、回転軸21、及び羽根車23を備える。
(Outline of vertical shaft pump)
As shown in FIG. 1, the pump 10 includes a pump casing 12, a rotating shaft 21, and an impeller 23.

ポンプケーシング12は、吸水槽1の上部を覆う据付床2に固定されている。ポンプケーシング12は、上下方向に延びるように吸水槽1内に配置された揚水管13と、据付床2上に配置された吐出し管18とを備える。揚水管13は、直管14、ベーンケーシング15、及びベルマウス17を備え、この順で上から下へ接続されている。吐出し管18は、90度湾曲した吐出エルボ19を備え、直管14の上端に接続されている。吐出エルボ19の出口には、下流側へ排水するための送水管(図示せず)が接続されている。   The pump casing 12 is fixed to the installation floor 2 that covers the upper part of the water absorption tank 1. The pump casing 12 includes a pumping pipe 13 disposed in the water absorption tank 1 so as to extend in the vertical direction, and a discharge pipe 18 disposed on the installation floor 2. The pumping pipe 13 includes a straight pipe 14, a vane casing 15, and a bell mouth 17, which are connected in this order from top to bottom. The discharge pipe 18 includes a discharge elbow 19 that is curved by 90 degrees, and is connected to the upper end of the straight pipe 14. A water supply pipe (not shown) for draining downstream is connected to the outlet of the discharge elbow 19.

回転軸21は、揚水管13の軸線に沿って上下方向に延びるように、揚水管13内に配置されている。回転軸21の上端は吐出エルボ19を貫通して外側へ突出しており、ポンプケーシング12の貫通部分が軸封装置25によって水密にシールされている。揚水管13内で回転軸21は、水中軸受30A〜30Cによって回転自在に支持されている。   The rotary shaft 21 is arranged in the pumping pipe 13 so as to extend in the vertical direction along the axis of the pumping pipe 13. The upper end of the rotating shaft 21 penetrates the discharge elbow 19 and protrudes outward, and the penetrating portion of the pump casing 12 is sealed in a watertight manner by the shaft seal device 25. The rotary shaft 21 is rotatably supported by the underwater bearings 30A to 30C in the pumping pipe 13.

図2を参照すると、軸封装置25は、吐出エルボ19の貫通孔19aの外側に固定され、ポンプケーシング12内の揚水が外部へ漏出することを防ぐメカニカルシールである。この軸封装置25は、吐出エルボ19の外側に固定されたハウジング26と、ハウジング26に固定された固定環27と、回転軸21に固定された回転環28とを備える。固定環27と回転環28の摺接部分によってシール面が形成され、回転軸21の方に位置する内側(連通部29)から外側(大気)への液体流出を防いでいる(アウトサイド形)。   Referring to FIG. 2, the shaft seal device 25 is a mechanical seal that is fixed to the outside of the through hole 19 a of the discharge elbow 19 and prevents the pumped water in the pump casing 12 from leaking to the outside. The shaft seal device 25 includes a housing 26 fixed to the outside of the discharge elbow 19, a fixed ring 27 fixed to the housing 26, and a rotary ring 28 fixed to the rotary shaft 21. A sealing surface is formed by the sliding contact portion of the fixed ring 27 and the rotary ring 28, and prevents liquid from flowing out from the inner side (communication portion 29) located toward the rotary shaft 21 to the outer side (atmosphere) (outside type). .

水中軸受30A〜30Cはいわゆるドライ軸受であり、ポンプ10の通常の排水運転時にはポンプケーシング12内の揚水によって自液潤滑される。また、水中軸受30A〜30Cは、ポンプ10が気中運転状態であっても軸受として機能する自己潤滑性のすべり軸受である。図5を参照すると、水中軸受30A〜30Cは、セラミック又は熱伝導率が低い樹脂からなる摺動体31と、摺動体31を保持するケーシング32とを備える。   The underwater bearings 30 </ b> A to 30 </ b> C are so-called dry bearings, and are self-lubricated by pumping water in the pump casing 12 during normal drainage operation of the pump 10. The underwater bearings 30A to 30C are self-lubricating sliding bearings that function as bearings even when the pump 10 is in the air operation state. Referring to FIG. 5, the underwater bearings 30 </ b> A to 30 </ b> C include a sliding body 31 made of ceramic or a resin having low thermal conductivity, and a casing 32 that holds the sliding body 31.

羽根車23は、軸受ケーシング16の下側に配置され、回転軸21に固定されている。羽根車23の上端は、仕様によって定められた排水開始水位に位置している。   The impeller 23 is disposed below the bearing casing 16 and is fixed to the rotary shaft 21. The upper end of the impeller 23 is located at the drainage start water level determined by the specification.

回転軸21の上端には、駆動手段(図示せず)が機械的に接続されている。駆動手段には、電動モータ又は内燃機関の1つであるディーゼル機関が用いられる。   A driving means (not shown) is mechanically connected to the upper end of the rotating shaft 21. As the drive means, an electric motor or a diesel engine which is one of internal combustion engines is used.

駆動手段を駆動すると、回転軸21と一体に羽根車23が回転する。吸水槽1内の水位が羽根車23の上端よりも高い場合、吸水槽1内の水がポンプケーシング12内を通して下流側へ吐出される(排水運転)。排水により水位が一定レベルまで下がると、ポンプケーシング12の吸込口17aから水と空気が吸い込まれる(気水混合運転)。更に水位が下がって空気の吸引量が増えると、羽根車23によって吸水槽1内の水を排出不可能な状態になる(気中運転)。この気中運転を継続し、吸水槽1内の水位が上がると、再び排水運転に移行する。   When the driving means is driven, the impeller 23 rotates integrally with the rotating shaft 21. When the water level in the water absorption tank 1 is higher than the upper end of the impeller 23, the water in the water absorption tank 1 is discharged downstream through the pump casing 12 (drainage operation). When the water level is lowered to a certain level by drainage, water and air are sucked from the suction port 17a of the pump casing 12 (air-water mixing operation). When the water level further decreases and the amount of air sucked increases, the impeller 23 cannot discharge the water in the water absorption tank 1 (air operation). When this aerial operation is continued and the water level in the water absorption tank 1 rises, the operation shifts to the drain operation again.

冷却装置35A,35Bを用いていない従来のポンプでは、排水運転時と気水混合運転時、軸封装置25の固定環27と回転環28、及び水中軸受30Bの摺動体31は、揚水によって冷却されるため、過熱することはない。気中運転時、回転環28と固定環27及び摺動体31は、揚水によって冷却されないため、気中運転時間が長くなると過熱する。   In the conventional pump that does not use the cooling devices 35A and 35B, the fixed ring 27 and the rotary ring 28 of the shaft seal device 25 and the sliding body 31 of the submerged bearing 30B are cooled by pumping water during the drainage operation and the air / water mixing operation. Therefore, it will not overheat. During the air operation, the rotating ring 28, the stationary ring 27, and the sliding body 31 are not cooled by the pumped water, and thus overheat when the air operation time becomes longer.

本実施形態では、気中運転時の過熱を防止するために、軸封装置25の下側には、固定環27と回転環28を冷却する第1冷却装置35Aが配置されている。また、軸受ケーシング16に配置された水中軸受30Bの下側には、摺動体31を冷却する第2冷却装置35Bが配置されている。   In the present embodiment, a first cooling device 35 </ b> A that cools the stationary ring 27 and the rotating ring 28 is disposed below the shaft seal device 25 in order to prevent overheating during the air operation. A second cooling device 35 </ b> B that cools the sliding body 31 is disposed below the underwater bearing 30 </ b> B disposed in the bearing casing 16.

(軸封装置と冷却装置の構成)
図2に示すように、軸封装置25は、ハウジング26の内部に、回転軸21が貫通された環状の固定環27と回転環28を備える。図2において下側に位置する固定環27と回転軸21の間には、ポンプケーシング12内に連通し、液体が流動可能な連通部29が形成されている。図2において上側に位置する回転環28は、固定環27に向けてスプリング(図示せず)によって付勢され、回転軸21との間がOリングによってシールされている。回転軸21の回転によって回転環28が固定環27に摺接し、この摺接によって連通部29(ポンプケーシング12内)から径方向外側(大気)への液体の漏出が阻止されている(アウトサイド形)。
(Configuration of shaft seal device and cooling device)
As shown in FIG. 2, the shaft seal device 25 includes an annular fixed ring 27 and a rotary ring 28 through which the rotary shaft 21 penetrates inside the housing 26. In FIG. 2, a communication portion 29 is formed between the stationary ring 27 positioned on the lower side and the rotary shaft 21 so as to communicate with the pump casing 12 and allow fluid to flow. The rotary ring 28 located on the upper side in FIG. 2 is urged by a spring (not shown) toward the fixed ring 27, and the rotary shaft 21 is sealed with an O-ring. As the rotary shaft 21 rotates, the rotary ring 28 comes into sliding contact with the fixed ring 27, and liquid leakage from the communicating portion 29 (in the pump casing 12) to the radially outer side (atmosphere) is prevented by this sliding contact (outside). form).

第1冷却装置35Aは、軸封装置25の下側に位置するようにポンプケーシング12内に配置され、ポンプケーシング12内と軸封装置25とを遮断し、専用の潤滑液によって軸封装置25を冷却する。冷却装置35Aは、吐出エルボ19に固定された固定部材36、固定部材36に固定された固定ベーン37、回転軸21に固定された容器38、及び容器38に固定された蓋体40を備える。   35 A of 1st cooling devices are arrange | positioned in the pump casing 12 so that it may be located in the lower side of the shaft seal device 25, the inside of the pump casing 12 and the shaft seal device 25 are interrupted | blocked, and the shaft seal device 25 is used with the exclusive lubricating liquid. Cool down. The cooling device 35 </ b> A includes a fixing member 36 fixed to the discharge elbow 19, a fixed vane 37 fixed to the fixing member 36, a container 38 fixed to the rotating shaft 21, and a lid body 40 fixed to the container 38.

固定部材36は、貫通孔19aと回転軸21を取り囲む円筒状の基部36aと、基部36aから径方向外向きに突出するフランジ部36bとを備える。フランジ部36bは、吐出エルボ19の内側の貫通孔19aの周囲にネジ止めによって固定されている。基部36aの上側には、内周面を径方向外向きに拡開させた拡開部36cが形成されている。フランジ部36bの外周には、下向きに突出する円筒状の外周壁36dが設けられている。本実施形態の外周壁36dは、固定部材36とは別体に形成され、フランジ部36bに固定されているが、固定部材36と一体構造であってもよい。   The fixing member 36 includes a cylindrical base portion 36a that surrounds the through hole 19a and the rotation shaft 21, and a flange portion 36b that protrudes radially outward from the base portion 36a. The flange portion 36b is fixed around the through hole 19a inside the discharge elbow 19 by screws. On the upper side of the base portion 36a, an expanded portion 36c is formed by expanding the inner peripheral surface radially outward. A cylindrical outer peripheral wall 36d protruding downward is provided on the outer periphery of the flange portion 36b. The outer peripheral wall 36d of the present embodiment is formed separately from the fixing member 36 and is fixed to the flange portion 36b. However, the outer peripheral wall 36d may be integrated with the fixing member 36.

固定ベーン37は、基部36aの下端に固定された円環状の基板37aを備え、この基板37aから下向きに突出している。図3を併せて参照すると、固定ベーン37は、回転軸21の軸方向から見て半円筒形状であり、回転軸21の軸線を中心として周方向に間隔をあけて複数設けられている。基板37aの径方向において、固定ベーン37の外端は基板37aの外周縁に位置し、固定ベーン37の内端は基板37aの内周縁に位置している。固定ベーン37が湾曲する向きは、回転軸21が回転する向きRと同じ(図3において反時計回り)である。つまり、固定ベーン37は、回転軸21が回転する向きRに窪む円弧状である。   The fixed vane 37 includes an annular substrate 37a fixed to the lower end of the base portion 36a, and protrudes downward from the substrate 37a. Referring also to FIG. 3, the fixed vane 37 has a semi-cylindrical shape when viewed from the axial direction of the rotary shaft 21, and a plurality of fixed vanes 37 are provided at intervals in the circumferential direction around the axis of the rotary shaft 21. In the radial direction of the substrate 37a, the outer end of the fixed vane 37 is located at the outer peripheral edge of the substrate 37a, and the inner end of the fixed vane 37 is located at the inner peripheral edge of the substrate 37a. The direction in which the fixed vane 37 curves is the same as the direction R in which the rotating shaft 21 rotates (counterclockwise in FIG. 3). That is, the fixed vane 37 has an arc shape that is recessed in the direction R in which the rotating shaft 21 rotates.

容器38は、回転軸21に固定された底壁38aと、底壁38aから上向きに突出した外周壁38cとを備え、全体として有底円筒状である。底壁38aと外周壁38cによって容器38には、潤滑液を貯留する貯液室39が形成されている。底壁38aの内周には、回転軸21と同一軸線の円筒状の固定部38bが設けられている。固定部38bは、固定ベーン37の下方に配置され、セットボルトによって回転軸21に固定されている。固定部38bと回転軸21の間は、Oリングによってシールされている。外周壁38cは、固定ベーン37の外周部と固定部材の外周壁36dとの間に配置されている。外周壁38cは、固定ベーン37を取り囲むように、底壁38aの外周部から固定ベーン37の上端を越えて延設されている。   The container 38 includes a bottom wall 38a fixed to the rotary shaft 21 and an outer peripheral wall 38c protruding upward from the bottom wall 38a, and has a bottomed cylindrical shape as a whole. A liquid storage chamber 39 for storing a lubricating liquid is formed in the container 38 by the bottom wall 38a and the outer peripheral wall 38c. A cylindrical fixing portion 38b having the same axis as the rotation shaft 21 is provided on the inner periphery of the bottom wall 38a. The fixed portion 38b is disposed below the fixed vane 37 and is fixed to the rotating shaft 21 by a set bolt. A space between the fixed portion 38b and the rotary shaft 21 is sealed with an O-ring. The outer peripheral wall 38c is disposed between the outer peripheral portion of the fixed vane 37 and the outer peripheral wall 36d of the fixing member. The outer peripheral wall 38 c extends from the outer peripheral portion of the bottom wall 38 a beyond the upper end of the fixed vane 37 so as to surround the fixed vane 37.

蓋体40は、円環状の板体からなり、容器38の外周壁38cの上端に固定され、固定部材36の基部36aと同じ高さに配置されている。蓋体40は、外周壁38cから径方向内向きに突出し、固定ベーン37の外周部上方を覆っている。より具体的には、蓋体40の外径と外周壁38cの外径は同一であり、蓋体40の内径は固定ベーン37の外径よりも小さい。   The lid 40 is formed of an annular plate, is fixed to the upper end of the outer peripheral wall 38 c of the container 38, and is disposed at the same height as the base 36 a of the fixing member 36. The lid 40 projects radially inward from the outer peripheral wall 38 c and covers the upper part of the outer periphery of the fixed vane 37. More specifically, the outer diameter of the lid body 40 and the outer diameter of the outer peripheral wall 38 c are the same, and the inner diameter of the lid body 40 is smaller than the outer diameter of the fixed vane 37.

図3を併せて参照すると、固定部材36の外周壁36dと、容器38の外周壁38cとの間には、定められた間隔L1の隙間42が形成されている。蓋体40の内周部40aと、内周部40aと対向する固定部材36の基部(対向部)36aとの間には、定められた間隔L2の隙間(第1の隙間)43が形成されている。固定ベーン37と容器38の外周壁38cとの間には、定められた間隔L3の隙間44が形成されている。そして、固定ベーン37と回転軸21との間、及び固定部材36と回転軸21との間には、定められた間隔L4の隙間(第2の隙間)45が形成されている。個々の隙間42〜45の間隔L1〜L4は、回転軸21と容器38の回転によって、これらが固定部材36及び固定ベーン37に干渉することなく、液体と気体が流動可能な範囲で、可能な限り小さい寸法に設定されている。   Referring also to FIG. 3, a gap 42 having a predetermined interval L <b> 1 is formed between the outer peripheral wall 36 d of the fixing member 36 and the outer peripheral wall 38 c of the container 38. A gap (first gap) 43 having a predetermined interval L2 is formed between the inner peripheral portion 40a of the lid 40 and the base portion (opposing portion) 36a of the fixing member 36 facing the inner peripheral portion 40a. ing. A gap 44 having a predetermined interval L3 is formed between the fixed vane 37 and the outer peripheral wall 38c of the container 38. A gap (second gap) 45 having a predetermined interval L4 is formed between the fixed vane 37 and the rotary shaft 21 and between the fixed member 36 and the rotary shaft 21. The distances L1 to L4 between the individual gaps 42 to 45 are possible as long as the liquid and the gas can flow without interfering with the fixed member 36 and the fixed vane 37 due to the rotation of the rotating shaft 21 and the container 38. As small as possible.

外周壁36d,38c間の隙間42と、内周部40aと基部36aの間の隙間43とは、蓋体40とフランジ部36bの間の隙間46を介して空間的に連通している。内周部40aの内側の隙間43、固定ベーン37の外側の隙間44、及び回転軸21の外側の隙間45は、容器38の貯液室39を介して空間的に連通している。また、外周壁36d,38c間の隙間42はポンプケーシング12内に空間的に連通し、回転軸21の外側の隙間45は軸封装置25の連通部29に空間的に連通している。   The clearance 42 between the outer peripheral walls 36d and 38c and the clearance 43 between the inner peripheral portion 40a and the base portion 36a are spatially communicated via a clearance 46 between the lid 40 and the flange portion 36b. The gap 43 on the inner side of the inner peripheral portion 40 a, the gap 44 on the outer side of the fixed vane 37, and the gap 45 on the outer side of the rotating shaft 21 are in spatial communication with each other via the liquid storage chamber 39 of the container 38. Further, the gap 42 between the outer peripheral walls 36 d and 38 c is spatially communicated with the pump casing 12, and the gap 45 outside the rotary shaft 21 is spatially communicated with the communication portion 29 of the shaft seal device 25.

このようにした冷却装置35Aでは、外周壁36d,38c間の隙間42は、ポンプケーシング12内の空気と揚水の流出入りを許容する。蓋体40の内周部40aの内側の隙間43(第1の隙間)は、空気のみの流動を許容する。これは、蓋体40によって容器38内の潤滑液の流出が阻止され、隙間42,46内の空気によってポンプケーシング12内の揚水の流入が阻止されるためである(図4C参照)。固定ベーン37の外側の隙間44は、潤滑液と空気の流動を許容する。回転軸21の外側の隙間(第2の隙間)45は、潤滑液のみの流動を許容する。   In the cooling device 35A configured as described above, the gap 42 between the outer peripheral walls 36d and 38c allows inflow and outflow of air and pumped water in the pump casing 12. The gap 43 (first gap) inside the inner peripheral portion 40a of the lid 40 allows only air to flow. This is because the lid 40 prevents the lubricant from flowing out of the container 38 and the air in the gaps 42 and 46 prevents the pumped water from flowing in the pump casing 12 (see FIG. 4C). The gap 44 outside the fixed vane 37 allows the lubricant and air to flow. A gap (second gap) 45 outside the rotating shaft 21 allows the flow of only the lubricating liquid.

次に、第1冷却装置35Aの動作について、図4Aから図4Cの概略図を参照して説明する。なお、図4Aは回転軸21の停止時の状態を示し、図4Bは気中運転時の状態を示し、図4Cは排水運転時の状態を示している。   Next, the operation of the first cooling device 35A will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. 4A to 4C. 4A shows the state when the rotating shaft 21 is stopped, FIG. 4B shows the state during the air operation, and FIG. 4C shows the state during the drainage operation.

図4Aに示すように、容器38の貯液室39には、所定量の潤滑液が予め貯留されている。潤滑液には、固定環27と回転環28を効果的に冷却可能な液体を用いることが好ましく、例えば清水を用いることができる。潤滑液の貯留量は可能な限り多い方が好ましく、本実施形態では蓋体40と固定部材36の間の隙間43が潤滑液で満たされる量に設定されている。固定ベーン37の外側の隙間44を含む容器38内は潤滑液によって満たされ、回転軸21の外側の隙間45は潤滑液によって隙間43内の液面と同じ高さまで満たされている。また、容器38及び蓋体40と固定部材36の間の隙間42,46は、空気で満たされている(空気層)。   As shown in FIG. 4A, a predetermined amount of lubricating liquid is stored in advance in the liquid storage chamber 39 of the container 38. As the lubricating liquid, it is preferable to use a liquid capable of effectively cooling the stationary ring 27 and the rotating ring 28. For example, fresh water can be used. The amount of the lubricating liquid stored is preferably as large as possible. In this embodiment, the amount of the gap 43 between the lid 40 and the fixing member 36 is set to be filled with the lubricating liquid. The inside of the container 38 including the gap 44 outside the fixed vane 37 is filled with the lubricating liquid, and the gap 45 outside the rotating shaft 21 is filled up to the same height as the liquid level in the gap 43 with the lubricating liquid. In addition, the gaps 42 and 46 between the container 38 and the lid 40 and the fixing member 36 are filled with air (air layer).

図4Bに示すように、回転軸21が回転されると、容器38と蓋体40が一体に回転し、固定部材36に固定された固定ベーン37が容器38内で静止状態に維持される。これにより容器38内の潤滑液は、容器38が回転する向きRに流動しようとするが、その流動は固定ベーン37によって抑制される。この固定ベーン37による流動抑制によって、潤滑液の回転エネルギーが圧力に変換される。これにより、潤滑液が回転軸21の外側の隙間45を通って連通部29に流入し、連通部29内が潤滑液によって満たされる。また、ポンプケーシング12内の空気が隙間42,43を通して容器38内に流入する。このように、気中運転時、回転軸21の外側の隙間45を通して容器38内の潤滑液が軸封装置25に供給されるため、固定環27と回転環28を効果的に冷却できる。よって、気中運転を長時間にわたって継続できる。   As shown in FIG. 4B, when the rotating shaft 21 is rotated, the container 38 and the lid body 40 rotate integrally, and the fixed vane 37 fixed to the fixing member 36 is maintained in a stationary state in the container 38. Thereby, the lubricating liquid in the container 38 tends to flow in the direction R in which the container 38 rotates, but the flow is suppressed by the fixed vane 37. By the flow suppression by the fixed vane 37, the rotational energy of the lubricating liquid is converted into pressure. As a result, the lubricating liquid flows into the communication portion 29 through the gap 45 on the outer side of the rotating shaft 21, and the communication portion 29 is filled with the lubricating liquid. Further, the air in the pump casing 12 flows into the container 38 through the gaps 42 and 43. Thus, during the air operation, since the lubricating liquid in the container 38 is supplied to the shaft seal device 25 through the gap 45 outside the rotating shaft 21, the stationary ring 27 and the rotating ring 28 can be effectively cooled. Therefore, the air operation can be continued for a long time.

図4Cに示すように、ポンプ10が排水運転に移行すると、冷却装置35Aの周囲が揚水で満たされる。この際、外周壁36d,38cの下端の開口部分が揚水で塞がれ、固定部材36と容器38の間の隙間42,43に空気が閉じ込められる。この空気層によって容器38内への揚水の流入が阻止され、軸封装置25に対する揚水の付着を防止できる。よって、揚水中に含まれる異物による軸封装置25の腐食とアブレシブ摩耗(破損)を防止できる。   As shown in FIG. 4C, when the pump 10 shifts to the drainage operation, the periphery of the cooling device 35A is filled with pumped water. At this time, the opening portions at the lower ends of the outer peripheral walls 36 d and 38 c are closed by pumping water, and air is confined in the gaps 42 and 43 between the fixing member 36 and the container 38. This air layer prevents the pumped water from flowing into the container 38 and prevents the pumped water from adhering to the shaft seal device 25. Therefore, corrosion and abrasive wear (breakage) of the shaft seal device 25 due to foreign matters contained in the pumped water can be prevented.

以上のように、本実施形態の第1冷却装置35Aによれば、容器38内に収容された潤滑液によって、気中運転時に固定環27と回転環28を効果的に冷却できる。また、容器38には固定ベーン37の外径よりも内径が小さい蓋体40が配置されているため、容器38の回転によって潤滑液が外周壁38cの上端から飛散することを防止できる。しかも、固定部材36と蓋体40との間の隙間43を可能な限り小さくすることで、軸封装置25へ潤滑液を流動させる圧力を大きくでき、潤滑液の揚程を高くすることができる。よって、軸封装置25を確実に冷却できる。   As described above, according to the first cooling device 35A of the present embodiment, the stationary ring 27 and the rotating ring 28 can be effectively cooled by the lubricating liquid contained in the container 38 during the air operation. Further, since the container 38 is provided with the lid body 40 having an inner diameter smaller than the outer diameter of the fixed vane 37, the rotation of the container 38 can prevent the lubricating liquid from scattering from the upper end of the outer peripheral wall 38c. In addition, by reducing the gap 43 between the fixing member 36 and the lid body 40 as much as possible, the pressure at which the lubricating liquid flows to the shaft seal device 25 can be increased, and the lift of the lubricating liquid can be increased. Therefore, the shaft seal device 25 can be reliably cooled.

図4Cに示す排水運転時、ポンプケーシング12内と軸封装置25の間に介在する潤滑液と空気層によって、軸封装置25に向けた揚水の流動だけでなく、揚水の臭いも遮断できる。よって、汚水排出に用いるポンプ10の場合、軸封装置25からの悪臭の漏出も効果的に抑制できる。   During the drainage operation shown in FIG. 4C, not only the flow of pumped water toward the shaft seal device 25 but also the smell of pumped water can be blocked by the lubricating liquid and the air layer interposed between the pump casing 12 and the shaft seal device 25. Therefore, in the case of the pump 10 used for discharging sewage, leakage of malodor from the shaft seal device 25 can be effectively suppressed.

(水中軸受と冷却装置の構成)
図5に示すように、水中軸受30Bは、ケーシング32の内側に、回転軸21が貫通された環状の摺動体31を備える。ケーシング32は、軸受ケーシング16のスリーブ16aに固定されている。ケーシング32は両端開口の筒状であり、下端に軸受ケーシング16に固定されるフランジ部32aを備え、上端に摺動体31の上側端面を位置決めするフランジ部32bを備える。摺動体31は、ケーシング32の内側に固定され、回転軸21の外周面に対して定められた隙間33をあけて位置している。
(Configuration of underwater bearing and cooling device)
As shown in FIG. 5, the underwater bearing 30 </ b> B includes an annular sliding body 31 through which the rotary shaft 21 is penetrated inside the casing 32. The casing 32 is fixed to the sleeve 16 a of the bearing casing 16. The casing 32 has a cylindrical shape with openings at both ends, and includes a flange portion 32 a fixed to the bearing casing 16 at the lower end, and a flange portion 32 b that positions the upper end surface of the sliding body 31 at the upper end. The sliding body 31 is fixed inside the casing 32 and is positioned with a gap 33 defined with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft 21.

第2冷却装置35Bは、水中軸受30Bの下側に位置するようにポンプケーシング12内に配置されている。第2冷却装置35Bは、第1冷却装置35Aと同様に、ポンプケーシング12内と水中軸受30Bとを遮断し、専用の潤滑液によって水中軸受30Bを冷却する。第2冷却装置35Bは、固定部材36、固定ベーン37、容器38、及び蓋体40を備え、第1冷却装置35Aと同様の基本構造を有する。   The 2nd cooling device 35B is arrange | positioned in the pump casing 12 so that it may be located under the underwater bearing 30B. Similarly to the first cooling device 35A, the second cooling device 35B shuts off the inside of the pump casing 12 and the underwater bearing 30B, and cools the underwater bearing 30B with a dedicated lubricating liquid. The second cooling device 35B includes a fixing member 36, a fixed vane 37, a container 38, and a lid body 40, and has the same basic structure as the first cooling device 35A.

固定部材36は、フランジ部36bのみによって構成され、図2に示す基部36a、拡開部36c、及び外周壁36dを備えていない。つまり、固定部材36は、円環状の板体によって構成され、ネジ止めによってケーシング32と一緒に軸受ケーシング16に固定されている。   The fixing member 36 includes only the flange portion 36b, and does not include the base portion 36a, the expanded portion 36c, and the outer peripheral wall 36d shown in FIG. That is, the fixing member 36 is configured by an annular plate body, and is fixed to the bearing casing 16 together with the casing 32 by screwing.

固定ベーン37は、図2に示す基板37aの代わりに、支持筒37bの外側に設けられている点で、第1冷却装置35Aの固定ベーン37と相違する。詳しくは、固定ベーン37は、回転軸21を取り囲む円筒状の支持筒37bを備え、この支持筒37bから径方向外向きに突出している。支持筒37bは固定部材36の内周部に固定され、固定ベーン37は支持筒37bの周方向に間隔をあけて複数設けられている。なお、回転軸21にはスリーブ22が配置されており、スリーブ22の支持筒37bと対応する部分には、径方向内向きに窪む螺旋状の溝22aが設けられている。   The fixed vane 37 is different from the fixed vane 37 of the first cooling device 35A in that the fixed vane 37 is provided outside the support cylinder 37b instead of the substrate 37a shown in FIG. Specifically, the fixed vane 37 includes a cylindrical support cylinder 37b that surrounds the rotation shaft 21, and protrudes radially outward from the support cylinder 37b. The support cylinder 37b is fixed to the inner peripheral portion of the fixing member 36, and a plurality of fixed vanes 37 are provided at intervals in the circumferential direction of the support cylinder 37b. A sleeve 22 is disposed on the rotary shaft 21, and a spiral groove 22 a that is recessed inward in the radial direction is provided in a portion corresponding to the support cylinder 37 b of the sleeve 22.

容器38は、第1冷却装置35Aの容器38と同様に、底壁38a、固定部38b、及び外周壁38cを備える。そして、外周壁38cの上端が固定部材36の上方に位置するように、外周壁38cを延設した点で、第1冷却装置35Aの容器38と相違する。   Similar to the container 38 of the first cooling device 35A, the container 38 includes a bottom wall 38a, a fixing portion 38b, and an outer peripheral wall 38c. And it differs from the container 38 of the 1st cooling device 35A by the point which extended the outer peripheral wall 38c so that the upper end of the outer peripheral wall 38c may be located above the fixing member 36. FIG.

蓋体40は、軸受ケーシング16のスリーブ16aの下部と同じ高さに配置されている。蓋体40の内周部40aは、軸受ケーシング16のスリーブ16aと微小な隙間43をあけて対向している。内周部40aには、径方向外向きに窪む環状溝からなるラビリンスシール部40bが設けられている。   The lid 40 is disposed at the same height as the lower portion of the sleeve 16 a of the bearing casing 16. The inner peripheral portion 40 a of the lid body 40 faces the sleeve 16 a of the bearing casing 16 with a minute gap 43 therebetween. The inner circumferential portion 40a is provided with a labyrinth seal portion 40b formed of an annular groove that is recessed outward in the radial direction.

第2冷却装置35Bの固定部材36は外周壁36dを備えないため、容器38の外周には図2に示す隙間42は無い。蓋体40の内周部40aと、内周部40aと対向する軸受ケーシング16のスリーブ(対向部)16aとの間には、微小な間隔L2の隙間(第1の隙間)43が形成されている。また、固定ベーン37の外周と回転軸21の外周には、第1冷却装置35Aと同様の隙間44,45が形成されている。   Since the fixing member 36 of the second cooling device 35B does not include the outer peripheral wall 36d, there is no gap 42 shown in FIG. A gap (first gap) 43 having a minute interval L2 is formed between the inner peripheral portion 40a of the lid 40 and the sleeve (opposing portion) 16a of the bearing casing 16 facing the inner peripheral portion 40a. Yes. Further, clearances 44 and 45 similar to those of the first cooling device 35 </ b> A are formed on the outer periphery of the fixed vane 37 and the outer periphery of the rotating shaft 21.

容器38内とポンプケーシング12内は、蓋体40の内周部40aの内側の隙間43を介して連通している。但し、この隙間43は、ラビリンスシール部40bによって、容器38内へのポンプケーシング12内の揚水の流入を阻止し、気体の流入だけを許容している。その他の隙間44,45は、第1冷却装置35Aと同様に設定されている。また、回転軸21の外側の隙間45は、摺動体31の内側の隙間33と空間的に連通している。   The inside of the container 38 and the inside of the pump casing 12 communicate with each other through a gap 43 inside the inner peripheral portion 40 a of the lid body 40. However, the gap 43 prevents the pumped water in the pump casing 12 from flowing into the container 38 by the labyrinth seal portion 40b, and allows only gas to flow in. The other gaps 44 and 45 are set similarly to the first cooling device 35A. Further, the outer gap 45 of the rotating shaft 21 is in spatial communication with the inner gap 33 of the sliding body 31.

ポンプケーシング12には、容器38内に潤滑液を注入する流路48が形成されている。流路48は、ベーンケーシング15からスリーブ16aにかけて設けたパイプ部49の内部空間によって構成されている。流路48の外端は大気に開放され、通常の使用時にはボルト等の封止部材によって封止されている。流路48の内端はスリーブ16a内における水中軸受30Bの上方で開口されている。ベーンケーシング15の外部から注入された潤滑液は、流路48を通ってスリーブ16a内に流入し、回転軸21と摺動体31の隙間33を通って容器38内に貯留される。   In the pump casing 12, a flow path 48 for injecting a lubricating liquid into the container 38 is formed. The flow path 48 is constituted by an internal space of a pipe portion 49 provided from the vane casing 15 to the sleeve 16a. The outer end of the channel 48 is open to the atmosphere and is sealed by a sealing member such as a bolt during normal use. The inner end of the flow path 48 is opened above the underwater bearing 30B in the sleeve 16a. The lubricating liquid injected from the outside of the vane casing 15 flows into the sleeve 16 a through the flow path 48, and is stored in the container 38 through the gap 33 between the rotating shaft 21 and the sliding body 31.

次に、第2冷却装置35Bの動作について、図6Aから図6Cの概略図を参照して説明する。なお、図6Aは回転軸21の停止時の状態を示し、図6Bは気中運転時の状態を示し、図6Cは排水運転時の状態を示している。   Next, the operation of the second cooling device 35B will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. 6A to 6C. 6A shows a state when the rotating shaft 21 is stopped, FIG. 6B shows a state during the air operation, and FIG. 6C shows a state during the drain operation.

図6Aに示すように、容器38の貯液室39には、所定量の潤滑液が予め貯留されている。潤滑液には、摺動体31を効果的に冷却可能な液体を用いることが好ましく、例えば清水を用いることができる。潤滑液の貯留量は可能な限り多い方が好ましく、本実施形態では固定部材36が潤滑液に浸かる量に設定されている。固定ベーン37の外側の隙間44を含む容器38内は概ね潤滑液によって満たされ、回転軸21の外側の隙間45は潤滑液によって容器38内の液面と同じ高さまで満たされている。   As shown in FIG. 6A, a predetermined amount of lubricating liquid is stored in advance in the liquid storage chamber 39 of the container 38. As the lubricating liquid, it is preferable to use a liquid capable of effectively cooling the sliding body 31. For example, fresh water can be used. The amount of the lubricating liquid stored is preferably as large as possible. In this embodiment, the amount of the fixing member 36 is set to an amount soaking in the lubricating liquid. The inside of the container 38 including the gap 44 outside the fixed vane 37 is substantially filled with the lubricating liquid, and the gap 45 outside the rotating shaft 21 is filled up to the same height as the liquid level inside the container 38 with the lubricating liquid.

図6Bに示すように、回転軸21が回転されると、容器38と蓋体40が一体に回転し、固定部材36に固定された固定ベーン37が容器38内で静止状態に維持される。容器38内の潤滑液の流動は固定ベーン37によって抑制され、潤滑液の回転エネルギーが圧力に変換される。これにより、潤滑液が回転軸21の外側の隙間45を通って摺動体31の内側の隙間33に流入し、隙間33が潤滑液によって満たされる。また、ポンプケーシング12内の空気が隙間43を通して容器38内に流入する。このように、気中運転時、回転軸21の外側の隙間45を通して容器38内の潤滑液が水中軸受30Bに供給されるため、摺動体31を効果的に冷却できる。よって、気中運転を長時間にわたって継続できる。   As shown in FIG. 6B, when the rotating shaft 21 is rotated, the container 38 and the lid body 40 rotate integrally, and the fixed vane 37 fixed to the fixing member 36 is maintained in a stationary state in the container 38. The flow of the lubricating liquid in the container 38 is suppressed by the fixed vane 37, and the rotational energy of the lubricating liquid is converted into pressure. As a result, the lubricating liquid flows into the gap 33 inside the sliding body 31 through the gap 45 outside the rotating shaft 21, and the gap 33 is filled with the lubricating liquid. Further, the air in the pump casing 12 flows into the container 38 through the gap 43. Thus, during the air operation, since the lubricating liquid in the container 38 is supplied to the underwater bearing 30B through the gap 45 outside the rotating shaft 21, the sliding body 31 can be effectively cooled. Therefore, the air operation can be continued for a long time.

図6Cに示すように、ポンプ10が排水運転に移行すると、冷却装置35Bの周囲が揚水で満たされる。しかし、蓋体40とスリーブ16aとの間の隙間43は小さい間隔で形成され、内周部40aにはラビリンスシール部40bが形成されているため、揚水が容器38内に流入することはない。よって、摺動体31に対する揚水の付着を防止できるため、揚水中に含まれる異物による水中軸受30Bのアブレシブ摩耗(破損)を防止できる。   As shown in FIG. 6C, when the pump 10 shifts to the drainage operation, the periphery of the cooling device 35B is filled with pumped water. However, since the gap 43 between the lid 40 and the sleeve 16a is formed at a small interval and the labyrinth seal portion 40b is formed on the inner peripheral portion 40a, the pumped water does not flow into the container 38. Therefore, since the adhesion of the pumped water to the sliding body 31 can be prevented, the abrasive wear (breakage) of the submersible bearing 30B due to the foreign matter contained in the pumped water can be prevented.

以上のように、本実施形態の第2冷却装置35Bによれば、容器38内に収容された潤滑液によって、気中運転時に摺動体31を効果的に冷却できる。また、容器38には固定ベーン37の外径よりも内径が小さい蓋体40が配置されているため、容器38の潤滑液の飛散を防止できるうえ、水中軸受30Bへ潤滑液を流動させる圧力を大きくできる。しかも、ポンプケーシング12には流路48が形成され、冷却対象の摺動体31に応じた潤滑液を必要に応じて注入できるため、摺動体31を効果的に冷却できる。   As described above, according to the second cooling device 35B of the present embodiment, the sliding body 31 can be effectively cooled by the lubricating liquid contained in the container 38 during the air operation. Further, since the container 38 is provided with a lid 40 having an inner diameter smaller than the outer diameter of the fixed vane 37, it is possible to prevent the lubricating liquid in the container 38 from being scattered and to apply a pressure for flowing the lubricating liquid to the underwater bearing 30B. Can be big. In addition, since the flow path 48 is formed in the pump casing 12 and a lubricating liquid corresponding to the sliding body 31 to be cooled can be injected as needed, the sliding body 31 can be effectively cooled.

(第2実施形態)
図7は第2実施形態に係る冷却装置35Aを軸封装置25に用いたポンプ10を示す。図7に示すように、ポンプケーシング12には、冷却装置35Aに潤滑液を注入するための流路50が形成されている。軸封装置25の構造は第1実施形態の軸封装置25と同一である。冷却装置35Aの基本構造は、第1実施形態の冷却装置35Aと同一である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows the pump 10 using the cooling device 35 </ b> A according to the second embodiment for the shaft seal device 25. As shown in FIG. 7, the pump casing 12 is formed with a flow path 50 for injecting the lubricating liquid into the cooling device 35A. The structure of the shaft seal device 25 is the same as that of the shaft seal device 25 of the first embodiment. The basic structure of the cooling device 35A is the same as the cooling device 35A of the first embodiment.

流路50は、吐出エルボ19に形成した貫通孔によって構成されている。流路50の外端は大気に開放され、通常の使用時には封止部材(図示せず)によって封止される。流路50の内端は貫通孔19a内で開口されている。潤滑液は、流路50を通って貫通孔19a内に流入し、回転軸21の外側の隙間45を通って容器38内に貯留される。   The flow path 50 is configured by a through hole formed in the discharge elbow 19. The outer end of the channel 50 is open to the atmosphere and is sealed by a sealing member (not shown) during normal use. The inner end of the flow path 50 is opened in the through hole 19a. The lubricating liquid flows into the through hole 19 a through the flow path 50, and is stored in the container 38 through the gap 45 outside the rotating shaft 21.

冷却装置35Aは、第1実施形態と同様に、固定部材36、固定ベーン37、容器38、及び蓋体40を備える。固定部材36は、拡開部36cを設けていない点で、第1実施形態の固定部材36と相違する。固定ベーン37は、第1実施形態の固定ベーン37と同一である。容器38は、外周壁38cの外面に螺旋状の溝52を設けた点で、第1実施形態の容器38と相違する。蓋体40は、内周部40aに突部40cを設けた点で、第1実施形態の蓋体40と相違する。   The cooling device 35 </ b> A includes a fixing member 36, a fixed vane 37, a container 38, and a lid body 40 as in the first embodiment. The fixing member 36 is different from the fixing member 36 of the first embodiment in that the expanded portion 36c is not provided. The fixed vane 37 is the same as the fixed vane 37 of the first embodiment. The container 38 is different from the container 38 of the first embodiment in that a spiral groove 52 is provided on the outer surface of the outer peripheral wall 38c. The lid 40 is different from the lid 40 of the first embodiment in that a protrusion 40c is provided on the inner peripheral portion 40a.

詳しくは、容器38の外周壁38cの外面には、径方向内向きに窪む凹状の溝52が形成されている。この溝52は、外周壁38cの上端から下端にかけて連続するように、螺旋状に形成されている。容器38が回転軸21と一体に回転することで、溝52内の物質(液体、気体、及び微細な異物)がポンプケーシング12内(つまり下向き)に移動するように、溝52が旋回する向きが設定されている。これにより、ポンプケーシング12内から容器38内への異物の侵入を効果的に防止できる。なお、溝52は、固定部材36の外周壁36dに形成してもよい。   Specifically, a concave groove 52 that is recessed radially inward is formed on the outer surface of the outer peripheral wall 38 c of the container 38. The groove 52 is formed in a spiral shape so as to be continuous from the upper end to the lower end of the outer peripheral wall 38c. The direction in which the groove 52 rotates so that the substance (liquid, gas, and fine foreign matter) in the groove 52 moves into the pump casing 12 (that is, downward) as the container 38 rotates integrally with the rotary shaft 21. Is set. Thereby, it is possible to effectively prevent foreign matter from entering the container 38 from the pump casing 12. The groove 52 may be formed in the outer peripheral wall 36d of the fixing member 36.

蓋体40の内周部40aには、容器38の外側に向けて突出する突部40cが設けられている。内周部40aと突部40cの内周とは同一直径であり、連続した1つの筒状の内周面を構成する。これにより、隙間43を画定する蓋体40の軸方向の内面長さを確保できる。よって、容器38内の潤滑液の漏出と容器38外の液体の浸入とを効果的に防止できる。なお、この突部は、図5に示す第1実施形態の第2冷却装置35Bの蓋体40にも設けることが好ましい。   A protrusion 40 c that protrudes toward the outside of the container 38 is provided on the inner peripheral portion 40 a of the lid 40. The inner periphery 40a and the inner periphery of the protrusion 40c have the same diameter and constitute one continuous cylindrical inner periphery. Thereby, the axial inner surface length of the lid 40 that defines the gap 43 can be secured. Therefore, the leakage of the lubricating liquid in the container 38 and the intrusion of the liquid outside the container 38 can be effectively prevented. In addition, it is preferable to provide this protrusion also in the cover body 40 of the 2nd cooling device 35B of 1st Embodiment shown in FIG.

また、本実施形態の第1冷却装置35Aには、容器38内の潤滑液の液位を検出するセンサ54が配置されている。センサ54は、定められた下限液位よりも液面が低くなったか否かを検出するレベルセンサであり、容器38内に固定されている。具体的には、センサ54は、固定部材36を介してポンプケーシング12に固定された固定ベーン37の基板37aの下面に固定されている。これにより、容器38内の潤滑液が不足したことをセンサ54によって簡単に検出でき、不足状態になった場合には流路50から潤滑液を簡単に補充できる。よって、軸封装置25の冷却が不可能になることを防止できる。また、冷却装置35Aの管理に関する利便性を向上できる。なお、センサ54は、図5に示す第1実施形態の第2冷却装置35Bの蓋体40にも設けることが好ましい。   The first cooling device 35A of the present embodiment is provided with a sensor 54 that detects the level of the lubricating liquid in the container 38. The sensor 54 is a level sensor that detects whether or not the liquid level has become lower than a predetermined lower limit liquid level, and is fixed in the container 38. Specifically, the sensor 54 is fixed to the lower surface of the substrate 37 a of the fixed vane 37 fixed to the pump casing 12 through the fixing member 36. Thus, the lack of the lubricating liquid in the container 38 can be easily detected by the sensor 54, and the lubricating liquid can be easily replenished from the flow path 50 when the shortage occurs. Therefore, it becomes possible to prevent the shaft seal device 25 from being cooled. Moreover, the convenience regarding management of the cooling device 35A can be improved. The sensor 54 is also preferably provided on the lid body 40 of the second cooling device 35B of the first embodiment shown in FIG.

なお、本発明の流体機械の機械要素の冷却装置は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。   In addition, the cooling device of the machine element of the fluid machine of this invention is not limited to the structure of the said embodiment, A various change is possible.

例えば、軸封装置25に用いる第1冷却装置35Aには、固定部材36に外周壁36dを設けなくてもよい。また、水中軸受30Bに用いる第2冷却装置35Bの固定部材36に外周壁36dを設けてもよい。また、水中軸受30B以外の水中軸受30A,30Cにも冷却装置35A又は35Bを配置してもよい。   For example, in the first cooling device 35A used for the shaft seal device 25, the outer peripheral wall 36d may not be provided on the fixing member 36. Moreover, you may provide the outer peripheral wall 36d in the fixing member 36 of the 2nd cooling device 35B used for the underwater bearing 30B. Moreover, you may arrange | position the cooling device 35A or 35B also to underwater bearing 30A, 30C other than the underwater bearing 30B.

前記実施形態では立軸ポンプ10を例に挙げて説明したが、本発明の冷却装置は、立軸ポンプ10以外の流体機械にも用いることができる。また、本発明の冷却装置は、構造や種類が異なる軸封装置(例えばグランドパッキン)及び水中軸受にも用いることができるうえ、軸封装置及び水中軸受以外の機械要素の冷却用としても用いることができる。   Although the vertical shaft pump 10 has been described as an example in the above embodiment, the cooling device of the present invention can be used for fluid machines other than the vertical shaft pump 10. The cooling device of the present invention can be used for a shaft seal device (for example, gland packing) and a submerged bearing having different structures and types, and also used for cooling mechanical elements other than the shaft seal device and the submerged bearing. Can do.

1…吸水槽
2…据付床
10…立軸ポンプ(流体機械)
12…ポンプケーシング
13…揚水管
14…直管
15…ベーンケーシング
16…軸受ケーシング
16a…スリーブ
17…ベルマウス
17a…吸込口
18…吐出し管
19…吐出エルボ
19a…貫通孔
21…回転軸
22…スリーブ
22a…溝
23…羽根車
25…軸封装置(機械要素)
26…ハウジング
27…固定環
28…回転環
29…連通部
30A〜30C…水中軸受(機械要素)
31…摺動体
32…ケーシング
32a…フランジ部
32b…フランジ部
33…隙間
35A,35B…冷却装置
36…固定部材
36a…基部
36b…フランジ部
36c…拡開部
36d…外周壁
37…固定ベーン
37a…基板
37b…支持筒
38…容器
38a…底壁
38b…固定部
38c…外周壁
39…貯液室
40…蓋体
40a…内周部
40b…ラビリンスシール部
40c…突部
42…隙間
43…隙間(第1の隙間)
44…隙間
45…隙間(第2の隙間)
46…隙間
48…流路
49…パイプ部
50…流路
52…溝
54…センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water absorption tank 2 ... Installation floor 10 ... Vertical shaft pump (fluid machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Pump casing 13 ... Pumping pipe 14 ... Straight pipe 15 ... Vane casing 16 ... Bearing casing 16a ... Sleeve 17 ... Bell mouth 17a ... Suction port 18 ... Discharge pipe 19 ... Discharge elbow 19a ... Through-hole 21 ... Rotating shaft 22 ... Sleeve 22a ... Groove 23 ... Impeller 25 ... Shaft seal device (mechanical element)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 26 ... Housing 27 ... Fixed ring 28 ... Rotating ring 29 ... Communication part 30A-30C ... Underwater bearing (machine element)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Sliding body 32 ... Casing 32a ... Flange part 32b ... Flange part 33 ... Clearance 35A, 35B ... Cooling device 36 ... Fixing member 36a ... Base part 36b ... Flange part 36c ... Expanding part 36d ... Outer peripheral wall 37 ... Fixed vane 37a ... Substrate 37b ... support cylinder 38 ... container 38a ... bottom wall 38b ... fixed portion 38c ... outer peripheral wall 39 ... reservoir chamber 40 ... lid body 40a ... inner peripheral portion 40b ... labyrinth seal 40c ... projection 42 ... gap 43 ... gap ( (First gap)
44 ... Gap 45 ... Gap (second gap)
46 ... Gap 48 ... Flow path 49 ... Pipe part 50 ... Flow path 52 ... Groove 54 ... Sensor

Claims (7)

上下方向に延びる回転軸が貫通された流体機械の機械要素の冷却装置であって、
前記回転軸を取り囲むように前記機械要素の下側に配置された固定部材と、
前記固定部材の下側に固定された固定ベーンと、
前記固定ベーンの下方で前記回転軸に固定された底壁と、前記固定ベーンを取り囲むように前記底壁から上向きに突出した筒状の外周壁とを有し、内部に潤滑液が貯留された容器と、
前記固定ベーンの上方に位置するように、前記容器の前記外周壁に固定された環状の蓋体と
を備え、
前記蓋体の内周部とこの内周部と対向する対向部との間には、前記容器内への空気の流入を許容する第1の隙間が形成され、
前記固定部材及び前記固定ベーンと前記回転軸との間には、前記機械要素への潤滑液の流動を許容する第2の隙間が形成されている、流体機械の機械要素の冷却装置。
A cooling device for a mechanical element of a fluid machine, in which a rotating shaft extending in the vertical direction is penetrated,
A fixing member disposed on the lower side of the mechanical element so as to surround the rotating shaft;
A fixed vane fixed to the lower side of the fixing member;
A bottom wall fixed to the rotating shaft below the fixed vane and a cylindrical outer peripheral wall protruding upward from the bottom wall so as to surround the fixed vane, and the lubricating liquid is stored therein A container,
An annular lid fixed to the outer peripheral wall of the container so as to be located above the fixed vane;
Between the inner peripheral part of the lid and the facing part facing the inner peripheral part, a first gap is formed that allows air to flow into the container,
A cooling device for a machine element of a fluid machine, wherein a second gap is formed between the fixed member and the fixed vane and the rotating shaft to allow a lubricant to flow to the machine element.
前記蓋体の内径は、前記固定ベーンの外径よりも小さい、請求項1に記載の流体機械の機械要素の冷却装置。   The cooling device for a mechanical element of a fluid machine according to claim 1, wherein an inner diameter of the lid is smaller than an outer diameter of the fixed vane. 前記固定部材は、前記容器の前記外周壁を取り囲む外周壁を備える、請求項1又は2に記載の流体機械の機械要素の冷却装置。   The said fixing member is a cooling device of the mechanical element of the fluid machine of Claim 1 or 2 provided with the outer peripheral wall which surrounds the said outer peripheral wall of the said container. 前記容器の前記外周壁の外面、又は前記固定部材の前記外周壁の内面に、螺旋状の溝が設けられている、請求項3に記載の流体機械の機械要素の冷却装置。   The cooling device for a mechanical element of a fluid machine according to claim 3, wherein a spiral groove is provided on an outer surface of the outer peripheral wall of the container or an inner surface of the outer peripheral wall of the fixing member. 前記流体機械は、前記容器内に潤滑液を注入する流路を備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の流体機械の機械要素の冷却装置。   The said fluid machine is a cooling device of the machine element of the fluid machine of any one of Claim 1 to 4 provided with the flow path which inject | pours lubricating liquid in the said container. 前記容器内の潤滑液の液位を検出するセンサを備える、請求項1から5のいずれか1項に記載の流体機械の機械要素の冷却装置。   The cooling device for a mechanical element of a fluid machine according to any one of claims 1 to 5, further comprising a sensor that detects a level of the lubricating liquid in the container. 前記流体機械は、ポンプケーシング内を通して液体を吐出するポンプであり、
前記機械要素は、前記ポンプケーシングの前記回転軸が貫通する部分に配置され、前記ポンプケーシングの内部の液体が外部へ漏出することを防ぐ軸封装置である、請求項1から6のいずれか1項に記載の流体機械の機械要素の冷却装置。
The fluid machine is a pump that discharges liquid through a pump casing;
The said mechanical element is a shaft seal device which is arrange | positioned in the part which the said rotating shaft of the said pump casing penetrates, and prevents the liquid inside the said pump casing from leaking outside. The cooling device for the machine element of the fluid machine according to Item.
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