JP3724826B2 - シールハウジング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は遠心型ポンプの液圧装置（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐａｒｔ）と駆動電動機との間に配置されたシール装置、例えば、メカニカル面シール（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆａｃｅ ｓｅａｌ）用のシールハウジングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
慣用の遠心ポンプは駆動装置、例えば、電動機と、駆動軸を介して連結されたポンプハウジングとを備えている。ポンプで輸送される媒体が軸を通って電動機に侵入して、損傷をひき起こすことを阻止するために、ある種類のシールがポンプハウジングと電動機との間に配置されている。一般的に使用されるシールはばねの力により相互に押しつけられる回転シールリングと、固定シールリングとからなるいわゆるメカニカル面シールである。
【０００３】
この型式のシールは二つのシール面が平滑でありかつ損傷をうけていない限りは非常に効果的である。完全なシールを確保するために、２個のメカニカルシールと、中間の油室とからなる装置がしばしば使用される。このようにして、メカニカルシールの一方が常に清浄な油により潤滑されかつ冷却され、それにより損傷をうけるおそれが軽減されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この明細書において下側シールと呼ぶポンプハウジングに面しているシールは常にポンプで輸送される媒体にさらされ、従ってもしも媒体が磨耗性の粒子を含んでいれば、シールの損傷が容易に起きる。これは鉱山およびその他の産業領域において極めてありがちなことである。
【０００５】
下側シールは、通常、円筒形または円錐形の形状を有する空洞部内に装着される。もしも空洞部が円錐形であれば、より大きい直径を有する部分がポンプハウジングに面している。この形態は製造上の理由に基づいているが、また空洞部に流入する粒子が遠心力により再び投射されるという理論に基づいている。しかしながら、汚染物が空洞部の内部において濃縮されて、これらの汚染物がシール面ならびに空洞部の壁部を損傷することがあることが判明した。この現象は空洞部が円筒形の形状を有するシールハウジングにおいても起きる。
【０００６】
汚染物の濃度はポンプで輸送される媒体の回転により回転面が半径方向に外向きの流れを受け、一方固定面が接線方向に向く流れと重ね合わされる半径方向に内向きの流れを受けるような性質の二次的な流れが発生する事実により左右される。シールハウジング内の粒子は遠心力により円筒形の表面または円錐形の表面に向かって外方に投射され、その表面に沿った境界層の流れはシールハウジングの内部の粒子をシールに導く。後方に向く流れが内方に向く流れよりも弱く、かつ遠心力が再び粒子を内方に向いた境界層の流れに向かって投射する事実のために、粒子はシールハウジングの出口におけるポンプの羽根に戻されない。その結果、シールハウジングにいったん流入した粒子はシールハウジングから流出しないで、シールハウジングの内部で濃縮され、濃縮した粒子がシールハウジングおよびシールの磨耗をひき起こす。
【０００７】
シールリングの表面およびシールハウジングが磨耗するおそれを軽減するために、シール領域内の流れのパターンを変える試みがなされてきた。その一例が米国特許第４８７２６９０号明細書に示されており、流れのパターンを変えかつしばしば問題を解決する付加的な手段が装着されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、遠心ポンプのシール領域における流れのパターンを変える問題が特許請求の範囲に記載の装置の助けにより解決される。
【０００９】
【実施例】
本発明を添付図面を参照して以下に説明する。
図面において、符号１は駆動装置を示し、符号２は軸４を介して駆動装置１と連結されたポンプ羽根３を有するポンプ内の液圧装置（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｕｎｉｔ）を示し、一方符号５は中間シールハウジングを示す。符号６はメカニカル面シール７が装着されたシール空洞部を示す。符号８および９は回転シールリングおよび固定シールリングをそれぞれ示す。符号１０はばね手段を示し、符号１１はシール空洞部のマントル面１２の切欠き、すなわち、肩部を示し、そして符号１３は挿入部分（ｉｎｓｅｒｔ ｐａｒｔ）を示す。
【００１０】
図２に示すように、液体はシール空洞部６内で環状に流れ、これは磨耗性の粒子がシール空洞部６内にとどまることを意味する。これは前述した損傷が非常に早く起きるおそれが大きいことを意味する。
【００１１】
本発明による装置を図３を参照して説明する。シール空洞部６はポンプの羽根３の方向に面積が増大するように設計されている。マントル面１２は実質的にうず巻線のパターンでその表面に沿って延びる切欠き、すなわち、肩部１１を備えている。
【００１２】
シール空洞部６に侵入した粒子は境界層の流れにより空洞部６の底部に向かって輸送される。粒子が切欠き、すなわち、肩部１１と衝突するときに、粒子は境界層の流れにより切欠き１１を通過することができるように半径方向に内方に移動するように強制される。切欠き１１を好適に設計することにより、前記の粒子の輸送が遠心力により阻止される。もしも切欠き１１が粒子を外方に送る形状に形成されていれば、粒子は切欠き１１に捕捉され、空洞部の外部に向かう方向にポンプの羽根３に向かって移動する。
【００１３】
この切欠き、すなわち、肩部１１は種々の傾斜および側面形状を有するように形成することができ、かつ本発明の精神により、数個の切欠き、すなわち、肩部を使用することができる。図４に示した特殊の実施例によれば、シール空洞部６は平面のマントル面１２を有し、切欠き、すなわち、肩部は別個の挿入部分１３により構成されている。
【００１４】
上記の説明においては、シール空洞部６はポンプの羽根３に向かって面積が増大するように設計されている。この構造は製造上の理由から好ましい。しかしながら、この原理は円筒形に形成された空洞部およびポンプの羽根に向かって面積が減少する空洞部に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠心ポンプを切断した略図。
【図２】慣用のポンプハウジング内の流れのパターンを示した図。
【図３】本発明によるシール空洞部の一実施例を示した図。
【図４】本発明によるシール空洞部のさらに一つの実施例を示した図。
【符号の説明】
１ 駆動装置
２ 液圧装置
３ 回転羽根
４ 軸
５ シールハウジング
６ シール空洞部
７ メカニカルシール
８ 回転シールリング
９ 固定シールリング
１０ ばね手段
１１ 肩部
１２ マントル面
１３ 挿入部分

Claims (4)

1. 回転機械、すなわち、液体用ポンプまたはミキサのシールハウジングに設けられた装置であって、駆動電動機（１）と、軸（４）を介して電動機（１）と連結された回転羽根（３）またはプロペラを有する液圧装置（２）と、電動機（１）と液圧装置（２）との間に形成されたシールハウジング（５）とを備え、前記シールハウジングがこのハウジング内の空洞部（６）の内部に配置された少なくとも１個のシールを収容しており、ポンプの羽根（３）またはプロペラに向かって開口したこの空洞部（６）が少なくとも１個の内部の切欠き、すなわち、肩部（１１）を備えたマントル面（１２）を有するシールハウジング装置において、シール（８、９）が備えられた前記軸（４）と前記マントル面（１２）との間には半径方向に広がった部分を有する環状の開放空間が形成されており、
   前記切欠き、すなわち、前記肩部（１１）は、うず巻線のパターンで、前記マントル面（１２）の周囲の一部分に沿って延びているか、或いは、前記マントル面（１２）の周囲のまわりにいくつかの回転をなしており、
   このうず巻線のパターンは、前記マントル面（１２）の付近に存在する液体の境界層流部分が、前記軸（４）が回転するときにこの液体が受ける回転運動により前記羽根（３）の方向に送られるような巻きの方向を有することを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、空洞部（６）がポンプの羽根（３）に向かって増大する軸方向断面積を有することを特徴とするシールハウジング装置。
3. 請求項１に記載の装置において、空洞部（６）がポンプの羽根（３）に向かって変化しない軸方向断面積または減少する軸方向断面積を有することを特徴とするシールハウジング装置。
4. 請求項１に記載の装置において、空洞部（６）が平面のマントル面（１２）を有し、かつ切欠き、すなわち、肩部（１１）が挿入部分（１３）として形成されていることを特徴とするシールハウジング装置。

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