JP3246665B2 - 遠心シールアッセンブリ - Google Patents

遠心シールアッセンブリ

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JP3246665B2 JP52041394A JP52041394A JP3246665B2 JP 3246665 B2 JP3246665 B2 JP 3246665B2 JP 52041394 A JP52041394 A JP 52041394A JP 52041394 A JP52041394 A JP 52041394A JP 3246665 B2 JP3246665 B2 JP 3246665B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遠心ポンプで使用するのに適した遠心シー
ルアッセンブリに関し、更に詳細には、ポンプシャフト
用シールアッセンブリに関する。
代表的なポンプアッセンブリ及びこれと関連したシー
ルアッセンブリを添付図面に示す。
第１図は、ポンプ及び本発明の好ましい実施例による
遠心シールアッセンブリの概略側面図であり、 第２図は、シールアッセンブリで使用するためのシー
ル装置の平面図であり、 第３図は、第２図に示す装置の側断面図である。
添付図面を参照すると、これらの図には全体に参照番
号10を附したポンプが示してあり、このポンプは、内部
にポンプチャンバ14を有するケーシング12を有する。ポ
ンプ10は、インペラー通路20を備えたポンプインペラー
18を更に有し、インペラー18は、ポンプシャフト16に回
転自在に取り付けられており、ポンプチャンバ14内に配
置されている。
回転自在のシール装置31を含む遠心シールアッセンブ
リ30がポンプケーシング12の一方の側に取り付けられて
いる。シール装置31は、ポンプシャフト16に取り付けら
れた内区分34及びディスク状構造の形態で示す外区分36
を備えた主本体32を有する。装置31は、ポンプシャフト
16にこのポンプシャフトとともに回転するように取り付
けられている。シール装置31は、通路43を介してポンプ
チャンバ14と連通したシールチャンバ42内に配置されて
いる。
シール装置31は、複数のベーン38を有し、これらのベ
ーンは、主本体31の内区分34から延びており、外区分36
の外周縁のところで終端する。ベーン38は、周方向で互
いから間隔を隔てられており、前縁が装置の回転方向に
関して湾曲している。
遠心シールアッセンブリ30は、主シール装置46と関連
して使用され、この主シール装置は、図示のようにパッ
キングの形態、或いは、リップシール又は他の種類のシ
ールであるのがよい。
遠心ポンプ用のこの一般的な種類のシャフトシールア
ッセンブリは周知である。回転シール装置は、その周囲
に動的圧力を発生する。回転中、シールチャンバ内の回
転液体を装置とともに強制的に回転させる。この圧力が
ポンプのインペラーが発生する圧力を相殺する。ポンプ
シャフトのところでの圧力を減少させることによって主
シール装置を低圧シールとして機能させることができ、
これによってシールの寿命を延ばす。主シャフトシール
の目的は、ポンプの停止時に漏れが起こらないようにす
ることである。
適切に取り付けられた遠心シールアッセンブリは、ポ
ンプの圧力を完全に相殺するのに十分な圧力を発生でき
る。この状態では、圧送された流体はポンプシャフトか
ら離されたままであり、主シャフトシール装置はこれら
の理想的状態で「ドライ」な状態で作動できる。冷却及
び潤滑を行うためには、外部供給源からのグリス又は水
の形態であるのがよい任意の種類の潤滑剤を使用する必
要がある。
作動にあたっては、回転シール装置はシールチャンバ
内に回転流体場を発生する。発生した圧力を最大にする
ことにより、種々のオプションを利用できる。例えば、
装置の外径を大きくすることによって、圧力を回転速度
の平方に従って増大できる。
更に、シール装置の幅が性能に及ぼす影響は小さい
が、この幅は比較的狭くなければならないということが
わかっている。圧力を最大にし、スリップ及び乱流を最
小にする上でシール装置のベーンの形状が特に重要であ
ることがわかっている。スリップは発生した圧力を低下
し、粒子を含むスラリー内の乱流は摩耗を生じ、構成要
素の寿命を短くする。
本発明の目的は、改良シール装置及びこのような装置
を組み込んだシールアッセンブリを提供することであ
り、これらは、装置及びアッセンブリの性能を改良す
る。
基本的には、本発明は、内部にポンプチャンバを備え
たポンプケーシング及びインペラー通路を備えたポンプ
インペラーを持つポンプで使用するのに適した遠心シー
ル装置に関し、ポンプインペラーは、回転自在のシャフ
トに取り付けられており、ポンプインペラーは、ポンプ
チャンバ内に配置されている。
シール装置は、シールチャンバ内に配置された主本体
を有し、この主本体は、ポンプシャフトに回転自在に取
り付けられている。装置は、周方向に間隔を隔てられた
複数のベーンを主本体の一方の側に有し、ベーンは、主
本体の内ゾーンから主本体の外周縁に向かって延び、こ
こで終端する。各ベーンは、装置の回転方向に関して湾
曲した前縁部分及びベーンの内端と外端との間を延びる
主軸線を有する。主本体は、内区分及び外区分を有す
る。
本発明によれば、このシール装置のベーンは、以下の
相対寸法の少なくとも一方、及び好ましくは両方に従っ
て形成されている。
Tev/Wev 0.3乃至2.0、好ましくは0.3乃至1.5、更に好
ましくは約0.85 Rv/Deo 0.3乃至0.7、更に好ましくは約0.5 ここで、 Tev＝ベーンの厚さ Wev＝ベーンの幅 Rv＝ベーンの前縁の湾曲 Deo＝ベーンの外径 有利には、ベーンの主軸線は、半径方向に延びている
か或いは回転方向に関して０゜乃至30゜、更に好ましく
は約7.5゜の所定の角度αｖだけ半径方向から後方に角
度的に傾斜している。
好ましくは、ベーンの主軸線は、ポンプシャフトの回
転軸線から、好ましくは最大で装置のベーンの厚さを含
む所定距離だけずれている。例えば、ベーンの主軸線
は、代表的には、主本体の内縁と外縁との間の半径方向
線と内区分の直径の領域で交差する。
各ベーンの内径と外径の比は、性能を更に改良するよ
うに、限度内にあるのがよい。Devi/Devoの比は、0.2乃
至0.7であるのがよく、好ましくは、0.2乃至0.6である
のがよく、更に好ましくは0.4であるのがよい。ここ
で、Deviはベーンの内径であり、Devoはベーンの外径で
ある。
更に、シールチャンバの幅（Wec）のインペラー通路
の幅（Wip）に対する比は、0.3乃至1.25の範囲内にあ
り、好ましくは0.5乃至1.25の範囲内にある。
例えば、シール装置は、このような状態では、ポンプ
のインペラーの外径に対する比が0.6以上であるときに
最適の性能を与えるということがわかっている。このよ
うな状態では、追加の動力をあまり消費せずに十分な圧
力を発生できる。
装置のベーンの幅の、インペラーのベーン通路の幅に
対する比は、通常は、0.05乃至0.6であり、好ましくは
0.1乃至0.6である。更に、シール装置のベーンの幅はシ
ールチャンバの幅の0.2乃至0.5である。これらの幅の比
は、特にポンプがインペラーを軸線方向に調節するため
の隙間を備えている場合に変化できる。このように軸線
方向に調節することによって、ポンプのインペラーの性
能を最適にすることができる。しかしながら、ベーンを
通過する流体のスリップを最小にするのに十分多数のベ
ーンが設けられている場合には、シールチャンバ内の隙
間は、シール装置の性能にあまり影響を及ぼさない。こ
のスリップは、シール装置が発生した圧力を低下し、乱
流及び摩耗をもたらす。ベーンの数は、望ましくは、６
乃至30であり、16が密封性及び製造の容易さについての
良好な折衷であるということがわかった。
添付図面を参照すると、これらの図面には、上掲の寸
法の各々が示してある。
上掲のパラメータに従って設計されたベーンは、圧力
の発生を最大にし、乱流を最小にすることがわかってい
る。これらのベーンは、前縁が湾曲しており、後縁は実
質的に平らであるか或いは前縁ほど湾曲していない。
本発明による遠心シールアッセンブリは、パッキン
グ、リップシール、等の任意のシール装置とともに使用
できる。
以下の例は、本発明の好ましい実施例による遠心シー
ルアッセンブリを組み込んだポンプの性能の改善を例示
するために提供される。
例１ 入口が100mmで出口が75mmの従来のポンプの性能を入
口と出口が同じで本発明によるパラメータを持つポンプ
と比較する。従来のポンプ及び新たなポンプの詳細を以
下に列挙する。
従来のポンプ 新たなポンプ Tev 8mm 7.8mm Wev 19mm 10.0mm Rv ∞（直線状） 111mm Deo 184mm 215mm αｖ ０゜ 7.5゜ Devo 184mm 215mm Devi 130mm 124mm Wec 49mm 27mm Wip 35mm 35mm Tev/Wev 0.42 0.78 Rv/Deo n/a 0.516 Devi/Devo 0.71 0.577 Wec/Wip 1.4 0.77 これらのポンプを1000rpm及び1300rpmの速度で作動さ
せた。
添付図面のうち第４図を形成するグラフには、二つは
ポンプの間の性能の差が示してあり、太い方の線が本発
明によるポンプを表し、細い方の線が従来のポンプを示
す。
グラフからわかるように、シール漏れがない状態での
最大入口ゲージ圧は、本発明によるポンプについては十
分に増大する。
例２ 入口が200mmで出口が150mmの従来のポンプの性能を入
口と出口が同じで本発明によるパラメータを持つポンプ
と比較する。従来のポンプ及び新たなポンプの詳細を以
下に列挙する。
従来のポンプ 新たなポンプ Tev 13mm 15.6mm Wev 32mm 18.0mm Rv ∞（直線状） 199mm Deo 362mm 385mm αｖ ０゜ 7.5゜ Devo 362mm 385mm Devi 206mm 194mm Wec 78mm 47mm Wip 76mm 76mm Tev/Wev 0.41 0.867 Rv/Deo n/a 0.517 Devi/Devo 0.57 0.504 Wec/Wip 1.03 0.618 これらのポンプを500rpm及び700rpmの速度を作動させ
た。
添付図面のうち第５図を形成するグラフには、二つの
ポンプの間の性能の差が示してあり、太い方の線が本発
明によるポンプを表し、細い方の線が従来のポンプを示
す。
この場合も、グラフからわかるように、シール漏れが
ない状態での最大入口ゲージ圧は、本発明によるポンプ
については十分に増大する。
最後に、本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く、部分の種々の構造及び構成に種々の変形、変更及び
／又は追加を行うことができるということは理解される
べきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 29/08 B F04D 29/08 C F04D 29/08 F F04D 29/08 A F04D 29/08 E F04D 29/12 F04D 29/16 F04D 29/24

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部にポンプチャンバを備えたポンプケー
    シング及びインペラー通路を備えたポンプインペラーを
    持ち、該ポンプインペラーは回転自在のシャフトに取り
    付けられており、前記ポンプインペラーは前記ポンプチ
    ャンバ内に配置されている、ポンプで使用するのに適し
    た遠心シール装置であって、該シール装置は、シールチ
    ャンバ内に配置されており且つ前記ポンプシャフトに回
    転自在に取り付けられた主本体、及び該主本体の一方の
    側に設けられた周方向に間隔を隔てられた複数のベーン
    を有し、これらのベーンは前記主本体の内ゾーンから前
    記主本体の外周縁に向かって延び又はこの外周縁で終端
    し、各ベーンは、前記装置の回転方向に関して湾曲した
    前縁、及び前記ベーンの内端と外端との間を延びる主軸
    線を有し、前記主本体は内区分及び外区分を有する、遠
    心シール装置において、前記ベーンが以下の相対寸法、
    即ち、 Rv/Deoが0.3乃至0.7の範囲内にあり、ここで、 Rv＝ベーンの前縁の湾曲 Deo＝ベーンの外径、に従って形成されている、ことを
    特徴とする遠心シール装置。
  2. 【請求項２】Rv/Deoの比が約0.5である、請求項１に記
    載の遠心シール装置。
  3. 【請求項３】Tev/Wevの比が0.3乃至2.0の範囲内にあ
    り、 ここで、Tev＝ベーンの厚さであり、 Wev＝ベーンの幅である、請求項１に記載の遠心シール
    装置。
  4. 【請求項４】Tev/Wevの比が0.3乃至1.5の範囲内にあ
    る、請求項２に記載の遠心シール装置。
  5. 【請求項５】Tev/Wevの比が約0.85である、請求項１乃
    至４のうちのいずれか一項に記載の遠心シール装置。
  6. 【請求項６】前記ベーンの前記主軸線が半径方向に延び
    ているか或いは回転方向に関して後方に、半径方向から
    ０゜乃至30゜の範囲の所定角度αｖだけ角度的に傾斜し
    ている、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の
    遠心シール装置。
  7. 【請求項７】αｖが約7.5゜である、請求項６に記載の
    遠心シール装置。
  8. 【請求項８】前記ベーンの前記主軸線は、ポンプシャフ
    トの回転軸線から、好ましくは、最大で前記装置の前記
    ベーンの厚さだけずれている、請求項１乃至７のうちの
    いずれか一項に記載の遠心シール装置。
  9. 【請求項９】前記ベーンの前記主軸線は、前記主本体の
    内縁と外縁との間の半径方向線と前記内区分の直径の領
    域等で交差する、請求項８に記載の遠心シール装置。
  10. 【請求項１０】各ベーンの内径と外径との比であるDevi
    /Devoが、0.2乃至0.7の範囲内にあり、 ここで、Deviはベーンの内径であり、Devoベーンの外径
    である、請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の
    遠心シール装置。
  11. 【請求項１１】Devi/Devoの比が0.2乃至0.6の範囲内に
    ある、請求項10に記載の遠心シール装置。
  12. 【請求項１２】Devi/Devoの比が約0.4又は0.5である、
    請求項11に記載の遠心シール装置。
  13. 【請求項１３】シールチャンバの幅（Wec）のインペラ
    ーの通路の幅（Wip）に対する比が0.3乃至1.25の範囲内
    にある、請求項１乃至12のうちのいずれか一項に記載の
    遠心シール装置。
  14. 【請求項１４】Devi/Devoの比が約0.2乃至0.7である、
    請求項13に記載の遠心シール装置。
  15. 【請求項１５】前記シール装置の前記外径の前記ポンプ
    の前記インペラーの外径に対する比が0.6以上である、
    請求項14に記載の遠心シール装置。
  16. 【請求項１６】前記装置の前記ベーンの幅の前記インペ
    ラーの前記ベーンの通路の幅に対する比が0.05乃至0.6
    である、請求項１乃至15のうちのいずれか一項に記載の
    遠心シール装置。
  17. 【請求項１７】Devi/Devoの比が0.1乃至0.6の範囲内に
    ある、請求項16に記載の遠心シール装置。
  18. 【請求項１８】Devi/Devoの比が約0.5である、請求項17
    に記載の遠心シール装置。
  19. 【請求項１９】前記シール装置の前記ベーンの幅Wev
    が、前記シールチャンバの幅の0.2乃至0.5である、請求
    項18に記載の遠心シール装置。
  20. 【請求項２０】16個のベーンが設けられている、請求項
    １乃至19のうちのいずれか一項に記載の遠心シール装
    置。
JP52041394A 1993-03-18 1994-03-10 遠心シールアッセンブリ Expired - Lifetime JP3246665B2 (ja)

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AU7894 1993-03-18
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JPH08506399A JPH08506399A (ja) 1996-07-09
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GB (1) GB2290839B (ja)
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