JP4204861B2

JP4204861B2 - 軸封装置

Info

Publication number: JP4204861B2
Application number: JP2002377338A
Authority: JP
Inventors: 竜治井谷; 昭則梅田
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004205010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メカニカルシールを備えた立軸ポンプにおける軸封装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の立軸ポンプとして例えば、水中ポンプがあり、図８に示される如く、モートルを収容する上部のモートルケーシング１と羽根車を収容する下部のポンプケーシング２との間に、潤滑油３が収容される油室ハウジング４が備えられ、この油室ハウジング４を上下方向に貫通してモートルの駆動軸５が備えられると共に、駆動軸５と油室ハウジング４との相互間をシールするためのメカニカルシール６が備えられている。
【０００３】
そして、メカニカルシール６は、油室ハウジング４の上部および下部にガスケットを介して装着される上部メイティングリング６ａおよび下部メイティングリング６ｂ、駆動軸５に装着される上部シールリング６ｃおよび下部シールリング６ｄと、これら上部シールリング６ｃと下部シールリング６ｄ間に装着されると共に両シールリング６ｃ、６ｄをそれぞれ上部メイティングリング６ａおよび下部メイティングリング６ｂに押圧付勢するコイルスプリング６ｅ等を備え、モートルの駆動による駆動軸５の回転時には、上部メイティングリング６ａと上部シールリング６ｃ、下部メイティングリング６ｂと下部シールリング６ｄとがコイルスプリング６ｅによる弾発付勢力下、それぞれ摺動しながら相対回転するように構成されていた。
【０００４】
また、油室ハウジング４によって構成される油室４ａ内には、上部メイティングリング６ａと上部シールリング６ｃとの上部摺動面７が没する程度の規定量の潤滑油３が収容されて、上部摺動面７および下部メイティングリング６ｂと下部シールリング６ｄとの下部摺動面８の双方の潤滑と冷却を行っている。
【０００５】
しかしながら、駆動軸５と共にメカニカルシール６も回転するため、駆動軸５の回転に従い潤滑油３も旋回を始め、図９に示される如く、遠心力の作用により潤滑油３が油室４ａの外周部に押しやられ、中心部における潤滑油３の液面が下がり、上部摺動面７に潤滑油３が有効に供給できない事態を招き、上部摺動面７における潤滑油３が不足すると、摩擦トルクの増大によって上部摺動面７の温度が上昇し、メイティングリング６ａやシールリング６ｃ等の摺動材の摩耗が加速されたり、ガスケット等のパッキン類の硬化によるシール性能の低下を引き起こし、メカニカルシール６の寿命の低下を招くという問題があった。
【０００６】
特に、潤滑油３の減少時においては、図１０に示される如く、駆動軸５の回転時のみならず、駆動軸５の回転停止状態においても上部摺動面７に潤滑油３が供給されない事態を招くという問題があった。
【０００７】
そこで、駆動軸５の回転時における潤滑油３による潤滑不良を解消すべく、図１１および図１２に示される如く、油室４ａの内壁から駆動軸５に向かって延びる油旋回防止板９が設けられた構造のものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
そして、このような構造を採用することによって、駆動軸５の回転に伴って生じる潤滑油３の旋回流が、図１３の矢印で示すように各油旋回防止板９に衝突してその旋回流の流れが阻止され、潤滑油３が規定量存在する場合には、図１１に示される如く、駆動軸５の回転時においても中心部における潤滑油３の液面があまり下がらず、上部摺動面７に対する潤滑油３の供給が有効に行え、メカニカルシール６の寿命の延長が図れる利点があった。
【０００９】
【特許文献１】
実公昭５３−４０５９５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メカニカルシール６は摺動面７、８の潤滑のため摺動面７、８の間には僅かの隙間を有しており、この隙間より潤滑油３が外部に流出し、長期的使用により潤滑油３の減少を招き、液面の低下が生じていた。このような潤滑油３の減少時においては、図１３に示される如く、駆動軸５の回転時のみならず、駆動軸５の回転停止状態においても上部摺動面７に潤滑油３が供給されない事態を招くという問題は依然として残る欠点があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、潤滑油が規定量より減少した場合であっても、より有効に上部摺動面に潤滑油を供給できる軸封装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための技術的手段は、潤滑油が収容された油室ハウジングを上下方向に貫通して駆動軸が備えられると共に、駆動軸と油室ハウジングとの相互間がメカニカルシールによりシールされた立軸ポンプにおける前記油室ハウジング内に、駆動軸の回転に伴って生じる潤滑油の旋回流を阻止する油旋回防止板を油室ハウジング内の外周部からメカニカルシール方向に延設状に配置した軸封装置において、前記油旋回防止板は前記油室ハウジング内の周方向一個所のみに設けられると共に、前記潤滑油の旋回流を前記油旋回防止板によって前記メカニカルシール方向に案内する円弧状に形成され、前記メカニカルシールと前記油旋回防止板のメカニカルシール側端縁とが近接配置された点にある。
【００１４】
さらに、前記油旋回防止板の上端は、前記メカニカルシールの上部摺動面よりも高く形成され、上部摺動面から油旋回防止板の下端までの距離は少なくとも上部摺動面とメカニカルシールの下部摺動面との距離の１／２以上ある構造としてもよい。
【００１５】
また、前記油旋回防止板と前記油室ハウジングとが合成樹脂により一体成形された構造としてもよい。
【００１６】
さらに、前記油旋回防止板は、その上端側が下端側に対して、前記潤滑油の旋回流方向前方に傾斜して形成されている構造としてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明すると、図１および図２に示される如く、１１は立軸ポンプの一例としての水中ポンプで、モートル１２を収容するモートルケーシング１３と、上部ブラケット１４と、電装品１５等を収容するモートルカバー１６と、羽根車１７を収容すると共にくみ上げ液流の流路を形成するポンプケーシング１８と、モートルケーシング１３とポンプケーシング１８との間に配置された油室ハウジング１９とを備えている。
【００１８】
そして、モートル１２の駆動軸２０は、モートルケーシング１３の底部と上部ブラケット１４とに軸受２１を介して上下方向の軸心回りに回転自在に支持され、駆動軸２０の下部は油室ハウジング１９を上下方向に貫通して配置され、その下端部に前記羽根車１７が装着されている。
【００１９】
また、油室ハウジング１９によって構成される油室１９ａ内には潤滑油２３が収容されると共に、駆動軸２０が貫通された部分における駆動軸２０と油室ハウジング１９との相互間をシールすべくメカニカルシール２４が装着されている。
【００２０】
メカニカルシール２４は、従来同様、図３および図４にも示される如く、油室ハウジング１９の上部および下部にガスケットを介して装着される上部メイティングリング２４ａおよび下部メイティングリング２４ｂ、駆動軸２０に装着される上部シールリング２４ｃおよび下部シールリング２４ｄと、これら上部シールリング２４ｃと下部シールリング２４ｄ間に装着されると共に両シールリング２４ｃ、２４ｄをそれぞれ上部メイティングリング２４ａおよび下部メイティングリング２４ｂに押圧付勢するコイルスプリング２４ｅ等を備え、モートル１２の駆動による駆動軸２０の回転時には、上部メイティングリング２４ａと上部シールリング２４ｃ、下部メイティングリング２４ｂと下部シールリング２４ｄとがコイルスプリング２４ｅによる弾発付勢力下、それぞれ摺動しながら相対回転するように構成されている。
【００２１】
また、油室１９ａ内に収容される潤滑油２３の油量は、上部メイティングリング２４ａと上部シールリング２４ｃとの上部摺動面２５および下部メイティングリング２４ｂと下部シールリング２４ｄとの下部摺動面２６の双方の潤滑と冷却を行うべく、図１に示される如く、上部摺動面２５が没する程度の規定量の潤滑油３が収容されている。
【００２２】
さらに、油室ハウジング１９内の外周部、即ち油室１９ａの外周を構成する側壁１９ｂからメカニカルシール２４方向に延設状として油旋回防止板２８が設けられており、図２にも示される如く、油旋回防止板２８は油室ハウジング１９内の周方向一個所のみに設けられた構造とされている。そして、図２の矢印で示される如く、駆動軸２０の回転に伴って生じる潤滑油２３の旋回流が油旋回防止板２８に衝突した際に、その旋回流をメカニカルシール６方向に案内すべく、油旋回防止板２８は底面視（もしくは平面視）円弧状に形成されている。
【００２３】
この際、油旋回防止板２８のメカニカルシール２４側端縁はメカニカルシール２４に近接配置されており、その間隔Ｓは例えば、５ｍｍ以下とされている。また、旋回流をメカニカルシール６方向に案内すべく、本実施形態においては図２に示される如く、油旋回防止板２８のメカニカルシール２４側端縁は接線方向に対して略３０度の角度θを有した構造とされている。この角度θは１０度〜４５度の範囲が旋回流をメカニカルシール６方向に効果的に案内する点で好ましい。
【００２４】
さらに、本実施形態においては、油旋回防止板２８は油室ハウジング１９の上壁１９ｃより下向きに垂設されており、図３に示される如く、上部摺動面２５から油旋回防止板２８の下端までの距離Ａは、少なくとも上部摺動面２５と下部摺動面２６との距離Ｂに対して１／２Ｂ以上ある構造とされている。
【００２５】
そして、本実施形態においては、合成樹脂により油室ハウジング１９と油旋回防止板２８とが一体成形されており、油旋回防止板２８は油室ハウジング１９の上壁１９ｃおよび側壁１９ｂより一体に張り出された構造とされている。
【００２６】
本実施形態は以上のように構成されており、駆動軸２０の回転に伴って生じる潤滑油２３の旋回流が、油旋回防止板２８に衝突した際には、従来例における図１２に示されるように油旋回防止板９に沿って外周側に案内される場合と異なり、図２に示される如く、油旋回防止板２８の曲面に沿って中心側のメカニカルシール２４方向に案内されるため、図３に示されるようにメカニカルシール２４近辺の液面を押し上げ、油室ハウジング１９の中心部における潤滑油２３の液面高さが確保でき、上部摺動面２５に対する潤滑油２３の供給が有効に行える。
【００２７】
この際、油旋回防止板２８を油室ハウジング１９内の周方向一個所のみに設けた構造としているため、複数個所に設けた場合と比較して、潤滑油２３に生じる旋回流の速さもより速くなり、より勢いのある潤滑油２３の旋回流を発生でき、この点からも油室ハウジング１９の中心部における潤滑油２３の液面高さをより高く確保でき、上部摺動面２５に対する潤滑油２３の供給がより有効に行える。
【００２８】
従って、長期的使用により潤滑油２３が外部に流出して、上部摺動面２５以下に潤滑油２３の液面が低下した場合であっても、図４に示される如く、油旋回防止板２８による潤滑油２３のメカニカルシール２４方向への案内作用により、油室ハウジング１９の中心部における潤滑油２３の液面高さを有効に確保して、上部摺動面２５に対する潤滑油２３の供給が有効に行え、ここに、メカニカルシール２４の寿命の延長が図れる。
【００２９】
また、油旋回防止板２８のメカニカルシール２４側端縁をメカニカルシール２４に近接配置することによって、潤滑油２３をより効率よくメカニカルシール２４に案内でき、上部摺動面２５に対して潤滑油２３をより有効に供給できる利点がある。
【００３０】
さらに、上部摺動面２５から油旋回防止板２８の下端までの距離Ａは、少なくとも上部摺動面２５と下部摺動面２６との距離Ｂに対して１／２Ｂ以上ある構造とされているため、油旋回防止板２８に衝突する潤滑油２３の油量も良好に確保でき、この点からも潤滑油２３をより効率よくメカニカルシール２４に案内でき、上部摺動面２５に対して潤滑油２３をより有効に供給できる利点がある。
【００３１】
また、油旋回防止板２８と油室ハウジング１９とを合成樹脂で一体成形する構造としているため、安価に製作でき、経済性に優れる利点もある。
【００３２】
図５および図６は第２の実施形態を示しており、第１の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
即ち、本実施形態によれば、油室ハウジング１９の上壁１９ｃに適宜、補強リブが一体に張出形成された構造とされている。
【００３４】
従って、第１の実施形態と同様の効果を奏するだけでなく、油室ハウジング１９が合成樹脂で一体成形された構造であっても、油室ハウジング１９自体の強度が良好に確保できる利点がある。
【００３５】
図７は第３の実施形態を示しており、第１の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
即ち、第１の実施形態においては、油室ハウジング１９の側壁１９ｂおよび上壁１９ｃから下向きに突出状として油旋回防止板２８が一体に形成された構造とされているが、本実施形態によれば、ポンプケーシング１８と油室ハウジング１９とに兼用された下壁１９ｄに、油旋回防止板２８が上向きに突出状として一体成形された構造とされている。
【００３７】
従って、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３８】
なお、上記各実施形態において、油旋回防止板２８が上下方向に沿って突設された構造を示しているが、油旋回防止板２８をその上端側が下端側に対して、潤滑油２３の旋回流方向前方に傾斜して突設される構造であってもよい。
【００３９】
この場合、旋回流の発生によって油旋回防止板２８に衝突した潤滑油２３は、油旋回防止板２８の傾斜面に沿って上昇案内されるため、油室ハウジング１９の中心部における潤滑油２３の液面高さをより高くすることができ、上部摺動面２５に対する潤滑油２３の供給がより有効に行える。
【００４０】
また、油室ハウジング１９や油旋回防止板２８は合成樹脂に限らず、その他の材料で形成してもよく、さらには油旋回防止板２８を油室ハウジング１９に一体に形成する構造に限らず、別体で形成して油室ハウジング１９に装着する構造であってもよい。
【００４１】
さらに、本発明は水中ポンプ１１に限らず、その他の立軸ポンプにも同様に適用することができる。
【００４２】
また、メカニカルシール２４の構造においても本実施形態に示される構造に何ら限定されない。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の軸封装置によれば、油旋回防止板は油室ハウジング内の周方向一個所のみに設けられると共に、潤滑油の旋回流を油旋回防止板によってメカニカルシール方向に案内する円弧状に形成された構造としているので、潤滑油が規定量より減少した場合であっても、より有効に上部摺動面に潤滑油を供給でき、メカニカルシールの寿命の延長が図れる利点がある。
【００４４】
そして特に、メカニカルシールと油旋回防止板のメカニカルシール側端縁とが近接配置された構造としているので、潤滑油をより効率よくメカニカルシールに案内でき、上部摺動面に対して潤滑油をより有効に供給できる利点がある。
【００４５】
さらに、油旋回防止板の上端は、メカニカルシールの上部摺動面よりも高く形成され、上部摺動面から油旋回防止板の下端までの距離は少なくとも上部摺動面とメカニカルシールの下部摺動面との距離の１／２以上ある構造とすれば、油旋回防止板に衝突する潤滑油の油量も良好に確保でき、この点からも潤滑油をより効率よくメカニカルシールに案内でき、上部摺動面に対して潤滑油をより有効に供給できる利点がある。
【００４６】
また、油旋回防止板と油室ハウジングとが合成樹脂により一体成形された構造とすれば、安価に製作でき、経済性に優れる利点もある。
【００４７】
さらに、油旋回防止板は、その上端側が下端側に対して、潤滑油の旋回流方向前方に傾斜して形成されている構造とすれば、油室ハウジングの中心部における潤滑油の液面高さをより高くすることができ、上部摺動面に対する潤滑油の供給がより有効に行える利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる全体断面図である。
【図２】図１における油室ハウジングのII−II線矢視図である。
【図３】図１の要部拡大説明図である。
【図４】同潤滑油減少時の説明図である。
【図５】第２の実施形態における油室ハウジングの底面図である。
【図６】同要部断面図である。
【図７】第３の実施形態における要部断面図である。
【図８】従来例を示す要部断面図である。
【図９】同説明図である。
【図１０】同説明図である。
【図１１】別の従来例を示す要部断面図である。
【図１２】図１０における油室ハウジングのXII−XII線矢視図である。
【図１３】同潤滑油減少時の説明図である。
【符号の説明】
１１水中ポンプ
１２モートル
１３モートルケーシング
１７羽根車
１８ポンプケーシング
１９油室ハウジング
１９ａ油室
２０駆動軸
２３潤滑油
２４メカニカルシール
２５上部摺動面
２６下部摺動面
２８油旋回防止板

Claims

潤滑油が収容された油室ハウジングを上下方向に貫通して駆動軸が備えられると共に、駆動軸と油室ハウジングとの相互間がメカニカルシールによりシールされた立軸ポンプにおける前記油室ハウジング内に、駆動軸の回転に伴って生じる潤滑油の旋回流を阻止する油旋回防止板を油室ハウジング内の外周部からメカニカルシール方向に延設状に配置した軸封装置において、
前記油旋回防止板は前記油室ハウジング内の周方向一個所のみに設けられると共に、前記潤滑油の旋回流を前記油旋回防止板によって前記メカニカルシール方向に案内する円弧状に形成され、
前記メカニカルシールと前記油旋回防止板のメカニカルシール側端縁とが近接配置されたことを特徴とする軸封装置。
前記油旋回防止板の上端は、前記メカニカルシールの上部摺動面よりも高く形成され、上部摺動面から油旋回防止板の下端までの距離は少なくとも上部摺動面とメカニカルシールの下部摺動面との距離の１／２以上あることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
前記油旋回防止板と前記油室ハウジングとが合成樹脂により一体成形されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軸封装置。
前記油旋回防止板は、その上端側が下端側に対して、前記潤滑油の旋回流方向前方に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の軸封装置。