JP2020122402A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランニングコストを抑制し得るポンプを提供する。
【解決手段】このポンプ１００は、エキスペラ５と、エキスペラ５の後方に設けられたシールリング方式の軸封部１０と、を備える。軸封部１０は、スタフィングボックス５０と、スタフィングボックス５０の内面に着脱可能に且つエキスペラ５を囲むように対向して配置されるスタフィングボックスライナ４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプに係り、特に、スラリの圧送に用いられるポンプにおける軸封部に好適なライナ構造に関する。

スラリの圧送に用いられるポンプは、図５に一例を示すように、フレーム１０８と、フレーム１０８の前方に設けられたケーシング１０１と、ケーシング１０１内に突設するシャフト１０３の先端に支持されたインペラ１０２と、インペラ１０２の後方に設けられたエキスペラ１０５と、エキスペラ１０５の後方に設けられた多段のシールリング１３０を有する軸封部１１０と、を備えるものがある（例えば特許文献１参照）。
この種のスラリポンプは、腐食性の強いスラリの圧送に用いられることがある。この種の用途において、ケーシング１０１内面の接液部には、ケーシングライナ１０９が設けられ、また、軸封部１１０にはスタフィングボックス１５０を設け、スタフィングボックス１５０内面の接液部に、ゴムライニングを直接施して腐食性の強いスラリに対処している。

特表２００７−５１１６９８号公報

しかし、スタフィングボックス１５０の内面にゴムライニングを直接施す場合、スラリとの接触によってゴムライニングが摩耗すると、スタフィングボックス全体を交換しなければならない。そのため、ランニングコストが嵩むという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ランニングコストを抑制し得るポンプを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るポンプは、エキスペラと、該エキスペラの後方に設けられたシールリングを有する軸封部と、を備え、前記軸封部は、スタフィングボックスと、該スタフィングボックス内面に着脱可能に且つ前記エキスペラを囲むように対向して配置されるスタフィングボックスライナと、を有することを特徴とする。
本発明の一態様に係るポンプによれば、スタフィングボックスの内面に、エキスペラを囲むように対向してスタフィングボックスライナが着脱可能に配置される。
そのため、スラリとの接触によってスタフィングボックスライナが摩耗した場合には、比較的に安価なスタフィングボックスライナのみを交換できる。よって、スタフィングボックス全体を交換する軸封部の構造と比べて、ランニングコストを抑制できる。

上述のように、本発明によれば、ランニングコストを抑制できる。

本発明の一態様に係るポンプの第一実施形態を説明する模式図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。 図１の要部拡大図である。 本発明の一態様に係るポンプの第二実施形態を説明する模式図であり、同図は、図２に対応する要部拡大図を示している。 図１に示す第一実施形態のポンプにおける、スタフィングボックスの変形例を説明する図であり、同図では、軸線から上に示す構成を第一変形例とし、軸線から下に示す構成を第二変形例として示している。 従来のポンプの一例を説明する模式図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。 第一実施形態における固定ナット、注水口および固定ボルトの周方向配置の一変形例を説明する模式図（図２での軸方向後方から見た図）である。

以下、本発明の実施形態ないし変形例について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態ないし変形例は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態ないし変形例に特定するものではない。

（第一実施形態）
図１に示すように、第一実施形態のポンプ１００は、フレーム８と、フレーム８の前方に設けられたケーシング１と、ケーシング１内に突設するシャフト３の先端に支持されたインペラ２と、インペラ２の後方に設けられたエキスペラ５と、エキスペラ５の後方に設けられたシールリング方式の軸封部１０と、を備える。
ケーシング１には、上部に吐出口１ｂが形成され、軸方向の中心部には、軸方向に沿って前方に張り出す吸込口１ａが形成されている。本実施形態のケーシング１は、軸方向中央のケーシングライナ９と、ケーシングライナ９後方のバックカバー１２と、ケーシングライナ９前方のフロントカバー１１と、を有する。

バックカバー１２は、その背面部が、ボルト・ナット１３でフレーム８の前面に固定される。また、フロントカバー１１およびバックカバー１２は、ケーシングライナ９を挟持するようにしてボルト・ナット１４で相互に固定される。これにより、ケーシングライナ９の内部にインペラ２の収容空間が画成される。
シャフト（回転軸）３は、基端側がケーシング１の後方を貫通してフレーム８内に延びている。フレーム８内には、軸方向前後に離隔した二つの軸受け７ａ，７ｂを有する軸支部７が設けられている。この軸支部７によってシャフト３の基端側が回転自在に支持されている。シャフト３の基端部には、モータの出力軸が駆動力を伝達可能に接続される。

ここで、第一実施形態のポンプ１００は、図２に拡大図示するように、バックカバー１２の背面中央に、シャフト３の先端側を軸封する円筒状の軸封部１０を有する。軸封部１０は、ケーシング１の背面とシャフト３の上記軸支部７との間のシャフトスリーブ４の位置に設けられている。
詳しくは、本実施形態の軸封部１０は、複数のシールリング３１、３２、３３を有するシール部３０を有する。この軸封部１０は、三段のシールリング３１、３２、３３を軸方向に配置した多段シールリング方式によるシール部３０を設けている。

さらに、本実施形態の軸封部１０は、ケーシング１を構成する、上記バックカバー１２の背面に固定されるスタフィングボックス５０と、スタフィングボックス５０の内面に着脱可能に且つエキスペラ５を囲むように対向して配置されるスタフィングボックスライナ４０と、を有する。
第一実施形態のスタフィングボックス５０は、エキスペラ５を囲むように配置される円筒状のシールハウジング部５６と、液接部を内面に有するとともに上記シールリング３１、３２、３３が収容されるボディ部５９と、シールハウジング部５６の後端面に装着されるシールカバー５７と、を有する。

このスタフィングボックス５０は、バックカバー１２の背面と掛け止めされるとともにインロー嵌合する装着構造１５をシールハウジング部５６の前縁部に有する。装着構造１５は、スタフィングボックス５０のシールハウジング部５６前方からケーシングライナ９が装着された状態で、上記フロントカバー１１およびバックカバー１２相互がボルト・ナット１４で固定され、これにより、スタフィングボックス５０の装着位置を保持するように構成されている。

そして、シールハウジング部５６には、上述したように、多段シールリング方式によるシール部３０が内装され、各シールリング３１、３２、３３は、シールハウジング部５６の軸方向外側からシールカバー５７によって保持されている。シールカバー５７は、固定ボルト５８によってスタフィングボックス５０の後端面に固定されている。
シールハウジング部５６の上部中央には、注水口６０が形成され、注水口６０に対向する位置に、ランタンリング２０が配置される。本実施形態の軸封部１０では、３つのシールリング３１，３２，３３のうち、第二シールリング３２と第三シールリング３３との間に、ランタンリング２０が配置されている。

図２に示すように、スタフィングボックスライナ４０は、ボディ部５９の内壁面に沿って装着される。スタフィングボックスライナ４０は、エキスペラ５と軸方向で対向する円盤状の側壁部４２と、側壁部４２の表面から軸方向前方に向けて張り出してエキスペラ５と径方向で対向する円筒部４１と、を有する。スタフィングボックスライナ４０の接液側の端面４８には、シール性を向上させるために、円環状の半円突起４５が、軸方向前方に突出するように設けられている。
本実施形態のスタフィングボックスライナ４０は、円環板状の芯金４６と、芯金４６を覆う軟質ゴムからなるゴム部４７と、で構成される。

芯金４６は、側壁部４２の内部に、エキスペラ５と対向する平面に限って埋入され、エキスペラ外周側の円筒部４１には埋入されていない。また、芯金４６は、負圧に耐えるために、平面状の側壁部４２に対して、軸方向外面側寄りかつ径方向内周側寄りに偏倚した位置に、延伸して配置されている。
芯金４６の径方向略中央には、固定用のスタッドボルト５２が加締結合によって一体に設けられ、芯金４６の部分が、締結具である固定ナット５１が装着される部分になっている。つまり、スタフィングボックスライナ４０は、スタッドボルト５２によって、スタフィングボックス５０の外側面５０ｓ側から装着された固定ナット５１でボディ部５９の内面５０ｎに固定される。

本実施形態では、スタフィングボックスライナ４０の内周端部には、エキスペラ５とは反対側の面に、鉤状の返し部４３ｋが形成された係止部４３が設けられている。スタフィングボックスライナ４０は、スタフィングボックス５０の係合用端部５０ｔに係止部４３が係止することによって負圧に抗して保持力を発生する構造になっている。
本実施形態では、スタフィングボックス５０の外側面５０ｓには、シールハウジング部５６の外周面に凹の段部５０ｄを形成している。そして、凹の段部５０ｄの凹内領域の一部または全部（この例では一部）が、固定ナット５１が収容される装着部５０ｊになっている。

これにより、スタフィングボックス５０の外側面５０ｓの内周部に、固定ナット５１の装着部５０ｊが形成される。固定ナット５１は、スタフィングボックス５０の外側面５０ｓ側から、外側面５０ｓ内周寄りの装着部５０ｊの位置に形成された装着穴５４に固定ナット５１によって装着される。
また、本実施形態では、スタフィングボックスライナ４０の内周端部には、エキスペラ５側の面に、突起部４４が形成されている。突起部４４は、エキスペラ５の基端側の空隙部分を埋めるようにエキスペラ５側に張り出している。これにより、突起部４４は、軸封部１０のシール部３０よりも前段の位置で、シール部３０側へのスラリの浸入を防止または抑制するようになっている。

次に、本実施形態のポンプ１００の作用効果について説明する。
本実施形態のポンプ１００は、スタフィングボックス５０の内面５０ｎに、スタフィングボックスライナ４０が着脱可能に配置される。そのため、スタフィングボックスライナ４０が摩耗した場合には、比較的に安価なスタフィングボックスライナ４０のみを交換できる。よって、スタフィングボックス全体を交換する軸封部の構造と比べて、ランニングコストを抑制できる。
また、本実施形態のポンプ１００によれば、スタフィングボックスライナ４０は、芯金４６と、この芯金４６を覆うゴム部４７と、を有し、芯金４６の部分が、締結具である固定ナット５１が装着される部分になっているので、スタフィングボックスライナ４０の装着姿勢を安定させて、エキスペラ５による負圧が作用しても、スタフィングボックスライナ４０の装着位置を確実に保持できる。

また、本実施形態のポンプ１００によれば、スタフィングボックスライナ４０は、エキスペラ５と軸方向で対向する側壁部４２と、エキスペラ５と径方向で対向する円筒部４１と、を有し、芯金４６は、側壁部４２に限って埋入され、円筒部４１には埋入されていないので、芯金４６の形状を単純化してコストを抑制しつつ、エキスペラ５による負圧が作用しても、スタフィングボックスライナ４０の装着位置を確実に保持できる。
また、本実施形態のポンプ１００によれば、芯金４６は、側壁部４２を構成するゴム部４７に対して、軸方向外面側寄りの位置かつ径方向内周側寄りの位置に偏倚して配置され、スタフィングボックス５０の軸方向での内面に、スタフィングボックス５０の外面側から、締結具である固定ナット５１で固定されるので、偏倚配置により、摩耗する側のゴムの肉厚を十分に確保しつつ、エキスペラ５による負圧が作用しても、スタフィングボックスライナ４０の装着位置を確実に保持する上でより好適である。

また、本実施形態のポンプ１００によれば、スタフィングボックス５０の外側面５０ｓには、締結具である固定ナット５１を装着するための凹の段部５０ｄが形成され、固定ナット５１は、スタフィングボックス５０の外面側から、外側面５０ｓの内周寄りの装着部５０ｊの位置に装着されるので、エキスペラ５による負圧に耐えてスタフィングボックスライナ４０の装着位置を確実に保持する構造として優れている。
また、本実施形態のポンプ１００によれば、スタフィングボックスライナ４０は、エキスペラ５による負圧に抗して保持力を発生する返し部４３ｋが形成された係止部４３を内周部に有するので、仕様によって、エキスペラ５による負圧が想定を超える程度に作用しても、スタフィングボックスライナ４０の装着位置を確実に保持する上でより一層好適である。

また、本実施形態のポンプ１００によれば、スタフィングボックスライナ４０は、円筒部４１の前端面に、軸方向前方に向けて円環状に突出された半円突起４５を有するので、嵌め合合わせ部分でのシール性をより向上させることができる。
さらに、本実施形態のポンプ１００によれば、スタフィングボックスライナ４０は、側壁部４２のエキスペラ５側の先端面に、軸方向に向けてエキスペラ５の側に円環状に突出された突起部４４を有するので、軸封部１０のシール部３０よりも前段の位置で、シール部３０側へのスラリの浸入をより確実に防止または抑制できる。

以上説明したように、第一実施形態のポンプ１００によれば、ランニングコストを抑制できる。なお、本発明に係るポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、上記第一実施形態のポンプ１００において、固定ナット５１、注水口６０および固定ボルト５８等の相互の周方向配置については言及しなかったが、例えば図６に一変形例を示すように、固定ナット５１、注水口６０および固定ボルト５８相互の周方向配置は、互いの位相が重ならない位置に配置することが好ましい。

同図の例では、二箇所の固定ボルト５８が、軸中心を挟んで１８０度対向する位置にそれぞれ設けられている。そして、二箇所の固定ナット５１は、二箇所の固定ボルト５８に対して周方向に４５度ずれた位置にそれぞれ形成されるとともに、注水口６０が固定ボルト５８とは反対の側に４５度ずれた位置に形成されている。これにより、固定ナット５１、注水口６０および固定ボルト５８相互が、同図平面視で重なり合わないように配置される。そのため、このような構成であれば、工具の挿抜性に優れており、分解・組み付け作業における作業性が向上する。

（第二実施形態）
以下、第二実施形態について説明する。但し、上記第一実施形態と同様または対応する構成については同一の符号を付すとともにその説明については適宜省略する。
図３に示すように、第二実施形態の軸封部１０は、スタフィングボックス５０と、スタフィングボックス５０の内面５０ｎに着脱可能に且つエキスペラ５を囲むように対向して配置されるスタフィングボックスライナ４０と、を有する。
第二実施形態のスタフィングボックスライナ４０は、単純な嵌め込み構造による点が上記第一実施形態と相違する。つまり、上記第一実施形態と比較して、係止部４３に鉤状の返し部４３ｋを設けていない点、凹の段部５０ｄおよび装着穴５４を形成しない点、並びに、固定用のボルト・ナット等による締結構造を有しない点が相違する。

また、第二実施形態のスタフィングボックスライナ４０は、上記第一実施形態での突起部４４を設けない点、および、芯金４６を偏倚配置しない点も相違する。つまり、第二実施形態のスタフィングボックスライナ４０は、エキスペラ５との対向面が単純な平面とされている。また、芯金４６は、軸方向で左右振り分けとなる中央の位置に埋入されている。
つまり、本発明に係るスタフィングボックスライナは、圧送する流体の圧送仕様によって、負圧に抗することができれば、この第二実施形態のような単純な嵌め込み構造であっても採用可能である。第二実施形態のような構成であれば、ランニングコストをより抑制できるのは勿論、製造コストをより抑えることができる。

（第一実施形態の変形例）
次に、第一実施形態の変形例について図４を適宜参照しつつ説明する。但し、上記第一実施形態と同様または対応する構成については同一の符号を付すとともにその説明については適宜省略する。なお、同図では、軸線から上に示す構成を第一実施形態の第一変形例とし、軸線から下に示す構成を第二変形例として示している。
図４に示すように、この変形例の軸封部１０は、第一実施形態のポンプ１００の軸封部１０と同様のスタフィングボックスライナ４０によるライナ構造に加えて、スタフィングボックス５０が、スタフィングボックス本体５５と、シールハウジング部５６と、を有する分割構造になっている点が相違する。

シールハウジング部５６は、スタフィングボックスライナ４０の固定ボルト５３を締めることにより、スタフィングボックス本体５５に固縛されるようになっている。この変形例では、シールハウジング部５６として、シールハウジング部５６が、同図上側に示す無注水式用のシールハウジング部５６Ａ（第一変形例）、または、同図下側に示す注水式用のシールハウジング部５６Ｂ（第二変形例）のいずれかを選択して装着可能になっている。
なお、この変形例では、固定ボルト５８に替えて、ヘルールクランプ５８Ａによって着脱可能に連結されている。ここで、ヘルールクランプ５８Ａは、以下特に図示しないが、円環状部材を半割状にした一対のクランプ片を有し、両クランプ片同士の一端側がピンで接合され、このピンを支点として両クランプ片が開閉可能とされている。

一方のクランプ片の他端側には、他方のクランプ片の他端側にワンタッチで係脱可能な挟持具が設けられ、締付対象５６，５７の相対する鍔部外側を両クランプ片で囲んだ状態とし、両クランプ片の他端側同士を挟持具で強固に締め付け、これにより、締付対象５６，５７の相対する鍔部を着脱可能に囲むものである。
締付対象５６，５７の相対する鍔部は、へルールクランプ５８Ａによりワンタッチで分割可能な構造なので、着脱や内部清掃が容易であり、また、装着時の締付対象５６，５７相互の軸心あわせも容易であり、シール性を含めて保守作業の容易性に寄与する。なお、同図上側に示す第一変形例では、シールカバー５７およびへルールクランプ５８Ａが取り外された状態を示している。

この変形例の構成であれば、シールハウジング部５６は、スタフィングボックス本体５５との係合部分に、上記第一実施形態での装着構造１５と同様の係合構造を有するので、スタフィングボックスライナ４０を固定する締結具である固定ボルト５３を締めることにより、スタフィングボックス本体５５に同時に固縛される。そのため、着脱作業性が良く、また、多段のシールリング３１、３２、３３を有するシール部３０のメンテナンス性に優れている。
そして、この変形例の構成であれば、スタフィングボックス５０は、スタフィングボックス本体５５と、該スタフィングボックス本体５５側とは分割構造とされた着脱可能なシールハウジング部５６と、を有するので、同図上側に示す無注水式（第一変形例）のシールハウジング部５６Ａまたは、同図下側に示す注水式（第二変形例）のシールハウジング部５６Ｂに、圧送する流体の圧送仕様によって適宜選択できる。

１ ケーシング
２ インペラ
３ シャフト（回転軸）
４ シャフトスリーブ
５ エキスペラ
６ ワッシャ
７ 軸支部
８ ハウジング
９ ケーシングライナ
１０ 軸封部
２０ ランタンリング
３０ シール部
３１ 第一シールリング
３２ 第二シールリング
３３ 第三シールリング
４０ スタフィングボックスライナ
４１ 円筒部
４２ 側壁部
４３ 係止部
４４ 突起部
４５ 半円突起
４６ 芯金
４７ ゴム部
４８ 接液側の端面
５０ スタフィングボックス
５１ 固定ナット
５２ 固定スタッドボルト
５３ 固定ボルト
５４ 装着穴
５５ スタフィングボックス本体
５６ シールハウジング部
５７ シールカバー
５８ 固定ボルト
６０ 注水口
１００ ポンプ（流体機器）

Claims (9)

1. エキスペラと、該エキスペラの後方に設けられたシールリングを有する軸封部と、を備え、
   前記軸封部は、スタフィングボックスと、該スタフィングボックスの内面に着脱可能に且つ前記エキスペラを囲むように対向して配置されるスタフィングボックスライナと、を有することを特徴とするポンプ。
2. 前記スタフィングボックスライナは、芯金と、該芯金を覆うゴム部と、を有し、前記芯金の一部分が、前記スタフィングボックスへの締結具が装着される部分になっている請求項１に記載のポンプ。
3. 前記スタフィングボックスライナは、前記エキスペラと軸方向で対向する円盤状の側壁部と、該側壁部の表面から軸方向前方に向けて張り出して前記エキスペラと径方向で対向する円筒部と、を有し、
   前記芯金は、前記側壁部に限って埋入され、前記円筒部には埋入されていない請求項２に記載のポンプ。
4. 前記芯金は、前記側壁部を構成する前記ゴム部に対して、軸方向外面側寄りの位置かつ径方向内周側寄りの位置に偏倚して配置され、前記スタフィングボックスの軸方向での内面に、前記スタフィングボックスの外面側から前記締結具で固定される請求項２または３に記載のポンプ。
5. 前記スタフィングボックスの外面には、凹の段部が形成され、該凹の段部の凹内領域の一部または全部に、前記締結具が収容される装着部になっており、
   前記締結具は、前記スタフィングボックスの外面側から、前記装着部の内周寄りの位置に装着される請求項４に記載のポンプ。
6. 前記スタフィングボックスライナは、前記エキスペラによる負圧に抗して保持力を発生する返し部が形成された係止構造を、前記側壁部の内周端部に有する請求項２〜４のいずれか一項に記載のポンプ。
7. 前記スタフィングボックスライナは、前記円筒部の軸方向前端面に、シール性を向上させるように軸方向に向けて円環状に突出された突起を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプ。
8. 前記スタフィングボックスは、前記エキスペラを囲むように配置されるスタフィングボックス本体と、該スタフィングボックス本体側とは着脱可能な分割構造とされて前記シールリングが収容されるシールハウジング部と、を有し、
   前記シールハウジング部が、無注水式用のシールハウジング部または注水式用のシールハウジング部のいずれかを選択して前記スタフィングボックス本体に装着可能になっている請求項１〜７のいずれか一項に記載のポンプ。
9. 前記シールハウジング部は、当該シールハウジング部に前記スタフィングボックスライナを固定する締結具を締めることにより、前記スタフィングボックス本体に固縛されるように構成されている請求項８に記載のポンプ。

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