JP4467896B2 - ポンプの軸封構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を輸送するポンプにおいて、メカニカルシールを備えたポンプの軸封構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体を輸送するポンプの軸封構造には、グランドパッキン、オイルシール、メカニカルシール等が使用されている。これらの軸封構造では、特にメカニカルシールにおいて圧力水を軸封部へ連続注水し、ポンプの被送流体が軸封部へ侵入することを防止している。しかし、圧力水を軸封部へ連続注水するには給水源を必要とし、メンテナンス性が悪いことから、圧力水を軸封部へ連続注水する必要がない無注水式のメカニカルシールを備えたポンプの軸封構造が採用されてきている。さらに、スラリー濃度が高い液体や含気性の液体が被送流体である場合には、１つの無注水式のメカニカルシール（シングルメカニカルシール）を備えるだけのポンプの軸封構造では、このメカニカルシールを構成する固定環と回転環との間でドライ摺動を生じやすい。このため、２つのメカニカルシール（ダブルメカニカルシール）を備えるポンプの軸封構造が採用されている。
【０００３】
ダブルメカニカルシールのポンプの軸封構造には、軸封構造の安定稼動を目的としてダブルメカニカルシールに潤滑油を供給するものがある。このようなポンプの軸封構造の一例として、潤滑油タンクと潤滑油室をポンプに形成したものがある（従来例１）（例えば、特許文献１を参照）。
図５に示す従来例１のポンプ１１０は、インペラ１１２、回転軸１１４、ケーシング１１６、ベアリングボックス１３２、ダブルメカニカルシール１３８、潤滑油室１７０及び潤滑油タンク１７２とから構成されている。
【０００４】
ケーシング１１６はベアリングボックス１３２から伸びるブリッジ部１３３によって支承されており、ケーシング１１６の背面壁１１８に形成された回転軸穴１２０Ｃと回転軸１１４との間には、ダブルメカニカルシール１３８を構成する第１のメカニカルシール１４０及び第２のメカニカルシール１４６が設けられている。第１のメカニカルシール１４０は互いに摺接する第１の固定環１４２と第１の回転環１４４を有し、第２のメカニカルシール１４６も互いに摺接する第２の固定環１４８と第２の回転環１５０を有する。第１の固定環１４２と第２の固定環１４８との間にスプリング１６６があり、スプリング１６６が第１の固定環１４２を第１の回転環１４４に向けて押圧し、第２の固定環１４８を第２の回転環１５０に向けて押圧している。
【０００５】
スプリング１６６の外周には潤滑油室１７０が形成されており、潤滑油室１７０と潤滑油タンク１７２とは潤滑油注入配管１７４及び潤滑油戻り配管１７６によって接続されている。
回転軸穴１２０Ｃと回転軸１１４との間はダブルメカニカルシール１３８によってシールされており、被送流体がポンプ１１０から吐出されるとき、被送流体のケーシング１１６外への漏出は防止される。
【０００６】
潤滑油室１７０には潤滑油タンク１７２から供給された潤滑油が常に充填されており、潤滑油が第１の固定環１４２と第１の回転環１４４との摺接部分、第２の固定環１４８と第２の回転環１５０との摺接部分及びスプリング１６６に供給され、ダブルメカニカルシール１３８のドライ摺動は防止される。
第２のメカニカルシール１４６とベアリングボックス１３２との間で回転軸１１４は大気開放となっており、回転軸１１４下側の背面壁１１８とベアリングボックス１３２との間には大気開放されたオイルパン部１３４が形成されている。
【０００７】
また、メカニカルシールに潤滑油を供給する他のダブルメカニカルシールのポンプの軸封構造の一例として、ケーシングとベアリングボックスとの間に潤滑油室を形成し、この潤滑油室に潤滑油を封入したものがある（従来例２）（例えば、特許文献２を参照）。
図６に示す従来例２のポンプ２１０は、インペラ２１２、回転軸２１４、ケーシング２１６、ベアリングボックス２３２、ダブルメカニカルシール２３８及び潤滑油室２７０で構成されている。
【０００８】
ケーシング２１６背面のバックケーシングカバー２１８の縁２１９がベアリングボックス２３２に連なっており、バックケーシングカバー２１８とベアリングボックス２３２の間に密閉された潤滑油室２７０が形成されて潤滑油室２７０内に大量の潤滑油を保持可能となっている。
バックケーシングカバー２１８に形成された回転軸穴２２０Ｃと回転軸２１４との間にはダブルメカニカルシール２３８の一部を構成する第１のメカニカルシール２４０が設けられている。第１のメカニカルシール２４０は互いに摺接する第１の固定環２４２及び第１の回転環２４４とを有する。
【０００９】
ベアリングボックス２３２のベアリングボックスカバー２３３に形成された回転軸穴２２０Ｂと回転軸２１４との間には、ダブルメカニカルシール２３８の一部を構成する第２のメカニカルシール２４６が設けられている。第２のメカニカルシール２４６は互いに摺接する第２の固定環２４８及び第２の回転環２５０を有する。
【００１０】
第１のメカニカルシール２４０及び第２のメカニカルシール２４６は、それぞれスプリング２６６を有し、各スプリング２６６がそれぞれ第１の固定環２４２を第１の回転環２４４に向けて押圧し、第２の固定環２４８を第２の回転環２５０に向けて押圧している。
回転軸２１４と回転軸穴２２０Ｃとの間は第１のメカニカルシール２４０によってシールされており、被送流体がポンプ１０から吐出されるとき、被送流体のケーシング２１６から潤滑油室２７０内への漏出は防止される。
【００１１】
回転軸２１４と回転軸穴２２０Ｂとの間は第２のメカニカルシール２４６によってシールされており、潤滑油の潤滑油室２７０からベアリングボックス２３２内への漏出は防止される。
潤滑油室２７０内の潤滑油が第１の固定環２４２と第１の回転環２４４との摺接部分、第２の固定環２４８と第２の回転環２５０との摺接部分に供給されており、ダブルメカニカルシール２３８のドライ摺動は防止される。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１―１８２６８７号公報（第４図）
【特許文献２】
実開平１―２１２９５号公報（第４図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１のポンプの軸封構造では、潤滑油室１７０の容量が小さく、潤滑油を充分に貯留できない。したがって、別途、大容量の潤滑油タンク１７２、潤滑油注入配管１７４及び潤滑油戻り配管１７６を設けて潤滑油室１７０へ潤滑油を供給することが必要となり、ポンプ１１０の構造が大型化し複雑化する。そこで、潤滑油室の容量を大きくするため、従来例２のようなポンプの軸封構造にすると、第１メカニカルシール２４０から被送流体が潤滑油室２７０内へ漏出した場合、被送流体で汚染された潤滑油が第２メカニカルシール２４６からベアリングボックス２３２内へ漏出し、ベアリング２３６が損傷するおそれがある。
【００１４】
本発明は、従来の技術の上記問題点を解決するものであり、ダブルメカニカルシールの軸封構造を備えるポンプにおいて、ポンプを大型化することなく各メカニカルシールに充分な量の潤滑油を供給でき、ベアリングボックス内へ被送流体で汚染された潤滑油が漏れ出すことを防止できるポンプの軸封構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。すなわち、本発明のうち第１の発明に係るポンプの軸封構造は、ケーシングと、インペラと、インペラの回転軸と、回転軸を支承するベアリングボックスとを備えたポンプにおいて、ケーシングの背面壁とベアリングボックスとの間の回転軸の周囲に、隔壁によって前後に隔成された潤滑油室と密閉空間とを設け、前記背面壁とこの背面壁を貫通する回転軸との間に第１のメカニカルシール、前記隔壁とこの隔壁を貫通する回転軸との間に第２のメカニカルシールを設け、潤滑油室に潤滑油を封入してある。
【００１６】
第１の発明によると、潤滑油室の容量を大きくして、第１及び第２の各メカニカルシールへ供給するために必要な潤滑油の全量を潤滑油室内に保持でき、潤滑油タンクを別途必要としない。また、潤滑油室とベアリングボックスとの間には密閉空間があり、潤滑油室から潤滑油が漏出した場合、漏出した潤滑油は密閉空間内に溜まり、ベアリングボックス内へ直接入ることはない。したがって、潤滑油室の潤滑油が被送流体によって汚染されても、汚染された潤滑油がベアリングボックス内のベアリングまで達することは防止される。
【００１７】
第２の発明に係るポンプの軸封構造は、第１の発明に係るポンプの軸封構造において、密閉空間と連通する補助密閉空間を、ケーシング及びベアリングボックスのうち少なくともいずれか一方に設けてある。
第２の発明によると、密閉空間内へ漏出した潤滑油は補助密閉空間へ流れて溜まり、この漏出した潤滑油を密閉空間内及び補助密閉空間内に保持できるので、漏出した潤滑油の回収作業の頻度や手間も小さく抑えられる。
【００１８】
第３の発明に係るポンプの軸封構造は、第２の発明に係るポンプの軸封構造において、補助密閉空間をベアリングボックスの下部に設けている。
第３の発明によると、ベアリングボックスの下部にある空間を利用して補助密閉空間を形成することにより、潤滑油室から漏出した潤滑油を保持できる容量がより大きくなる。
【００１９】
第４の発明に係るポンプの軸封構造は、第１の発明に係るポンプの軸封構造において、密閉空間に漏液センサーを有する。
第４の発明によると、漏液センサーが密閉空間に溜まった潤滑油を検知し、適切な時期に漏れ出た潤滑油を回収し、潤滑油室へ潤滑油を補給できる。
第５の発明に係るポンプの軸封構造は、第２の発明又は第３の発明に記載のポンプの軸封構造において、補助密閉空間に漏液センサーを有する。
【００２０】
第５の発明によると、漏液センサーが補助密閉空間内に溜まった潤滑油を検知し、適切な時期に漏れ出た潤滑油を回収できる。
第６の発明に係るポンプの軸封構造は、第１の発明ないし第５の発明のうちのいずれか１項に記載のポンプの軸封構造において、セットスリーブの内周側に第１のメカニカルシール及び第２のメカニカルシールが装着されたダブルメカニカルシールのカートリッジを、前記背面壁及び隔壁と回転軸との間に設けてある。
【００２１】
第６の発明によると、第１のメカニカルシールと第２のメカニカルシールがダブルメカニカルシールのカートリッジとしてユニット化され、ダブルメカニカルシールを装着する際の位置決めはこのカートリッジの外周側を隔壁に固定することでなされる。そして、大きな開口部を有する潤滑油供給口を経て第１のメカニカルシールと第２のメカニカルシールの各摺接部分へ充分な量の潤滑油が直接供給される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態の構成を説明する。
渦巻ポンプであるポンプ１０は、従来のものと同様に、インペラ１２、回転軸１４、ケーシング１６及びベアリングボックス３２で構成されている。ケーシング１６とベアリングボックス３２との間の回転軸１４の周囲には、潤滑油室２２と密閉空間２６が設けられている。潤滑油室２２と密閉空間２６は隔壁２４によって前後に隔成されており、隔壁２４は回転軸１４が貫通している回転軸穴２０Ｍを有する。
【００２３】
ケーシング１６の背面壁１８は回転軸１４が貫通している回転軸穴２０Ｃを有する。回転軸穴２０Ｃと回転軸１４との間は、ダブルメカニカルシール３８の一部を構成する第１のメカニカルシール４０によってシールされている。
第１のメカニカルシール４０は、回転軸穴２０Ｃの内周面に装着された第１の固定環４２及び回転軸１４の外周面に装着された第１の回転環４４を有し、第１の固定環４２はスプリングにより押圧付勢されて第１の回転環４４と摺接している。
【００２４】
回転軸穴２０Ｍと回転軸１４との間は、ダブルメカニカルシール３８の一部を構成する第２のメカニカルシール４６によってシールされている。第２のメカニカルシール４６は、回転軸穴２０Ｍの内周面に装着された第２の固定環４８及び回転軸１４の外周面に装着された第２の回転環５０を有する。第２の固定環４８はスプリングによって押圧付勢されて第２の回転環５０と摺接している。
【００２５】
ベアリングボックス３２の端面３４は回転軸１４が貫通する回転軸穴２０Ｂを有し、回転軸穴２０Ｂと回転軸１４との間は従来のものと同様のオイルシール５２によってシールされている。
潤滑油室２２には潤滑油が封入されている。
密閉空間２６は潤滑油ドレン５４及び漏液センサー５６を備えている。潤滑油ドレン５４は密閉空間２６に溜まった潤滑油を密閉空間２６外へ排出可能な構成を有する。漏液センサー５６は従来からの液体の存在を検出可能なセンサーと同様のものであり、密閉空間２６に溜まった潤滑油を検知可能な構成を有する。
【００２６】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
ポンプ１０の運転時、被送流体はインペラ１２の背後にも流れ、ケーシング１６内の回転軸穴２０Ｃは被送流体で満たされる。回転軸穴２０Ｃと回転軸１４との間は第１のメカニカルシール４０によってシールされており、被送流体がケーシング１６内から潤滑油室２２内へ漏出することは防止されている。
【００２７】
第１のメカニカルシール４０において、第１の固定環４２と第１の回転環４４との摺接部分には潤滑油室２２から潤滑油が流れ込み、この摺接部分は潤滑油によって潤滑された状態を維持しており、ドライ摺動は防止されている。
回転軸穴２０Ｍと回転軸１４との間は第２のメカニカルシール４６によってシールされており、潤滑油室２２内の潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することは防止されている。第２のメカニカルシール４６においても、第２の固定環４８と第２の回転環５０との摺接部分に潤滑油室２２から潤滑油が流れ込み、この摺接部分は常に潤滑油によって潤滑された状態を維持しており、ドライ摺動は防止されている。
【００２８】
潤滑油室２２は容量が大きく、保持されている潤滑油は第１のメカニカルシール４０と第２のメカニカルシール４６を常に潤滑しておくに足りる充分な量であるので、潤滑油を連続供給する必要はなく、潤滑油タンクや付属する設置を設置する必要もない。
回転軸穴２０Ｂと回転軸１４との間はオイルシール５２によってシールされており、もし、密閉空間２６に潤滑油が漏出し溜まった場合でも、潤滑油が直ちにベアリングボックス３２内へ侵入することはない。密閉空間２６に潤滑油が溜まると、漏液センサー５６がこの潤滑油を検知し、この検知信号に従って潤滑油ドレン５４を通じて密閉空間２６内の潤滑油を排出でき、潤滑油がオイルシール５２から漏れてベアリングボックス３２へ侵入することは未然に防止される。
【００２９】
したがって、第１のメカニカルシール４０を漏出した被送流体により潤滑油室２２内の潤滑油が汚染されることがあっても、汚染された潤滑油が潤滑油室２２から密閉空間２６内へ漏出することは第２のメカニカルシール４６によって防止されており、第２のメカニカルシール４６から汚染された潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することがあっても、密閉空間２６内から汚染された潤滑油を適宜排出することにより、汚染された潤滑油がベアリングボックス３２へ侵入することは防止され、ベアリング３６が汚染された潤滑油により損傷することも防止されている。
【００３０】
なお、本実施の形態では、潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を密閉空間２６に設けたが、図２に示すような構成とすることも可能である。すなわち、ベアリングボックス３２の下部に密閉空間２６と連通路３０を介して連結された補助密閉空間２８を形成し、密閉空間２６に潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を設ける代わりに、補助密閉空間２８に潤滑油ドレン５４ｂと漏液センサー５６ｂを設ける。
【００３１】
補助密閉空間２８を設置すると、潤滑油室２２から漏出した潤滑油を溜めておくことができる容量が更に大きくなり、漏出した潤滑油の排出作業の頻度や手間を少なくできる。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図３及び図４を参照して本実施の形態の構成を説明する。なお、第１の実施の形態における構成と同様の構成については同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３２】
図３に示すポンプ１０はインペラ１２、回転軸１４、ケーシング１６及びベアリングボックス３２で構成されており、潤滑油室２２、隔壁２４及び密閉空間２６を有し、密閉空間２６には潤滑油ドレン５４及び漏液センサー５６を備えている。
図４に示すように、ケーシング１６の背面壁１８の回転軸穴２０Ｃと隔壁２４の回転軸穴２０Ｍとの間に、第１のメカニカルシール４１、第２のメカニカルシール４７及びセットスリーブ６４とから構成されたダブルメカニカルシール３９のカートリッジが設けられている。第１のメカニカルシール４１は互いに摺接する第１の固定環４２と第１の回転環４４とを有し、第２のメカニカルシール４７は互いに摺接する第２の固定環４８と第２の回転環５０とを有する。
【００３３】
このカートリッジは、セットスリーブ６４の回転軸穴２０Ｃ側の内周面に第１の固定環４２が装着され、回転軸穴２０Ｍ側の内周面に第２の固定環４８が装着され、第１の固定環４２と第２の固定環４８の間には、第１の回転環４４と第２の回転環５０が並んで装着され、セットスリーブ６４が有するスプリング６６により、第１の固定環４２は第１の回転環４４に向けて押圧付勢され、第２の固定環４８は第２の回転環５０に向けて押圧付勢されて、一体化したユニットを構成している。
【００３４】
セットスリーブ６４は軸方向中央部に外周面から内周面に貫通する開口面積の大きな潤滑油供給口６８を有し、潤滑油供給口６８を介して第１の固定環４２と第１の回転環４４の摺接部分及び第２の固定環４８と第２の回転環５０の摺接部分は潤滑油室２２と連通している。
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
【００３５】
ポンプ１０の運転時、回転軸穴２０Ｃは被送流体で満たされる。回転軸穴２０Ｃと回転軸１４との間は第１のメカニカルシール４１によってシールされており、被送流体が潤滑油室２２内へ漏出することは防止されている。
第１のメカニカルシール４１において、第１の固定環４２と第１の回転環４４との摺接部分には潤滑油供給口６８から潤滑油室２２内の潤滑油がセットスリーブ６４に妨げられずに流れ込み、この摺接部分は常に潤滑油によって潤滑されて、ドライ摺動は防止されている。
【００３６】
回転軸穴２０Ｍと回転軸１４との間は第２のメカニカルシール４７によってシールされており、潤滑油が潤滑油室２２から密閉空間２６内へ漏出することは防止されている。第２のメカニカルシール４７においても、第２の固定環４８と第２の回転環５０との摺接部分に潤滑油供給口６８から潤滑油がセットスリーブ６４に妨げられずに流れ込み、この摺接部分は常に潤滑油によって潤滑されて、ドライ摺動は防止されている。
【００３７】
潤滑油室２２内には、第１のメカニカルシール４１と第２のメカニカルシール４７を常に潤滑しておくに足りる量の潤滑油が保持されており、潤滑油タンクや付属する配管を設ける必要もない。
一般的なダブルメカニカルシールのカートリッジは、セットスリーブが内周側に、第1のメカニカルシール及び第２のメカニカルシールが外周側に設置されており、第１の固定環と第１の回転環との間の摺接部分及び第２の固定環と第２の回転環との間の摺接部分への潤滑油の供給を、メカニカルシールとセットスリーブとの間に形成された狭い隙間を通して行っており、この隙間を流れる潤滑油の量は少なく、充分な量の潤滑油の供給が困難であったが、このカートリッジでは開口面積の大きな潤滑油供給口６８から直接給油可能で良好な潤滑が行われる。
【００３８】
回転軸穴２０Ｂと回転軸１４との間は、オイルシール５２によってシールされており、密閉空間２６に潤滑油が漏出し溜まることがあっても、この潤滑油が直ちにベアリングボックス３２内へ侵入することはない。密閉空間２６に潤滑油が溜まった場合には、漏液センサー５６が潤滑油を検知し、この検知信号に従って潤滑油ドレン５４から潤滑油を排出できる。
【００３９】
したがって、第１のメカニカルシール４１を漏出した被送流体により潤滑油室２２内の潤滑油が汚染されることがあっても、汚染された潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することは第２のメカニカルシール４７によって防止され、第２のメカニカルシール４７から汚染された潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することがあっても、密閉空間２６内から汚染された潤滑油を適宜排出して、汚染された潤滑油がベアリングボックス３２へ侵入することは防止される。
【００４０】
ダブルメカニカルシール３９のカートリッジはインペラ１２側から装着され、位置決めは外周面を隔壁２４の所定位置へ固定することによって行われるので、その装着が簡単化され、ポンプ１０の組立て、分解、メンテナンス等の作業が効率的に行われる。
なお、本実施の形態において、潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を密閉空間２６に設けたが、ベアリングボックス３２の下部に密閉空間２６と連通路を介して連結された補助密閉空間を形成し、密閉空間２６に潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を備える代わりに、補助密閉空間に潤滑油ドレンと漏液センサーを設けることも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、上記のようなポンプの軸封構造であるので、ダブルメカニカルシールの軸封構造を備えるポンプにおいて、潤滑油室の容量を大きくしてダブルメカニカルシールの摺接部分に充分な量の潤滑油を供給でき、ベアリングボックス内へ被送流体で汚染された潤滑油が漏出することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図４】図３のダブルメカニカルシールの拡大図である。
【図５】従来例１に係る軸封構造を備えるポンプの断面図である。
【図６】従来例２に係る軸封構造を備えるポンプの断面図である。
【符号の説明】
１０ ポンプ
１２ インペラ
１４ 回転軸
１６ ケーシング
１８ ケーシング背面壁
２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂ 回転軸穴
２２ 潤滑油室
２４ 隔壁
２６ 密閉空間
２８ 補助密閉空間
３０ 連通路
３２ ベアリングボックス
３４ ベアリングボックス端面
３６ ベアリング
３８、３９ ダブルメカニカルシール
４０ 第１のメカニカルシール
４２ 第１の固定環
４４ 第１の回転環
４６ 第２のメカニカルシール
４８ 第２の固定環
５０ 第２の回転環
５２ オイルシール
５４ 潤滑油ドレン
５６ 漏液センサー
６４ セットスリーブ
６６ スプリング
６８ 潤滑油供給口
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を輸送するポンプにおいて、メカニカルシールを備えたポンプの軸封構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体を輸送するポンプの軸封構造には、グランドパッキン、オイルシール、メカニカルシール等が使用されている。これらの軸封構造では、特にメカニカルシールにおいて圧力水を軸封部へ連続注水し、ポンプの被送流体が軸封部へ侵入することを防止している。しかし、圧力水を軸封部へ連続注水するには給水源を必要とし、メンテナンス性が悪いことから、圧力水を軸封部へ連続注水する必要がない無注水式のメカニカルシールを備えたポンプの軸封構造が採用されてきている。さらに、スラリー濃度が高い液体や含気性の液体が被送流体である場合には、１つの無注水式のメカニカルシール（シングルメカニカルシール）を備えるだけのポンプの軸封構造では、このメカニカルシールを構成する固定環と回転環との間でドライ摺動を生じやすい。このため、２つのメカニカルシール（ダブルメカニカルシール）を備えるポンプの軸封構造が採用されている。
【０００３】
ダブルメカニカルシールのポンプの軸封構造には、軸封構造の安定稼動を目的としてダブルメカニカルシールに潤滑油を供給するものがある。このようなポンプの軸封構造の一例として、潤滑油タンクと潤滑油室をポンプに形成したものがある（従来例１）（例えば、特許文献１を参照）。
図５に示す従来例１のポンプ１１０は、インペラ１１２、回転軸１１４、ケーシング１１６、ベアリングボックス１３２、ダブルメカニカルシール１３８、潤滑油室１７０及び潤滑油タンク１７２とから構成されている。
【０００４】
ケーシング１１６はベアリングボックス１３２から伸びるブリッジ部１３３によって支承されており、ケーシング１１６の背面壁１１８に形成された回転軸穴１２０Ｃと回転軸１１４との間には、ダブルメカニカルシール１３８を構成する第１のメカニカルシール１４０及び第２のメカニカルシール１４６が設けられている。第１のメカニカルシール１４０は互いに摺接する第１の固定環１４２と第１の回転環１４４を有し、第２のメカニカルシール１４６も互いに摺接する第２の固定環１４８と第２の回転環１５０を有する。第１の固定環１４２と第２の固定環１４８との間にスプリング１６６があり、スプリング１６６が第１の固定環１４２を第１の回転環１４４に向けて押圧し、第２の固定環１４８を第２の回転環１５０に向けて押圧している。
【０００５】
スプリング１６６の外周には潤滑油室１７０が形成されており、潤滑油室１７０と潤滑油タンク１７２とは潤滑油注入配管１７４及び潤滑油戻り配管１７６によって接続されている。
回転軸穴１２０Ｃと回転軸１１４との間はダブルメカニカルシール１３８によってシールされており、被送流体がポンプ１１０から吐出されるとき、被送流体のケーシング１１６外への漏出は防止される。
【０００６】
潤滑油室１７０には潤滑油タンク１７２から供給された潤滑油が常に充填されており、潤滑油が第１の固定環１４２と第１の回転環１４４との摺接部分、第２の固定環１４８と第２の回転環１５０との摺接部分及びスプリング１６６に供給され、ダブルメカニカルシール１３８のドライ摺動は防止される。
第２のメカニカルシール１４６とベアリングボックス１３２との間で回転軸１１４は大気開放となっており、回転軸１１４下側の背面壁１１８とベアリングボックス１３２との間には大気開放されたオイルパン部１３４が形成されている。
【０００７】
また、メカニカルシールに潤滑油を供給する他のダブルメカニカルシールのポンプの軸封構造の一例として、ケーシングとベアリングボックスとの間に潤滑油室を形成し、この潤滑油室に潤滑油を封入したものがある（従来例２）（例えば、特許文献２を参照）。
図６に示す従来例２のポンプ２１０は、インペラ２１２、回転軸２１４、ケーシング２１６、ベアリングボックス２３２、ダブルメカニカルシール２３８及び潤滑油室２７０で構成されている。
【０００８】
ケーシング２１６背面のバックケーシングカバー２１８の縁２１９がベアリングボックス２３２に連なっており、バックケーシングカバー２１８とベアリングボックス２３２の間に密閉された潤滑油室２７０が形成されて潤滑油室２７０内に大量の潤滑油を保持可能となっている。
バックケーシングカバー２１８に形成された回転軸穴２２０Ｃと回転軸２１４との間にはダブルメカニカルシール２３８の一部を構成する第１のメカニカルシール２４０が設けられている。第１のメカニカルシール２４０は互いに摺接する第１の固定環２４２及び第１の回転環２４４とを有する。
【０００９】
ベアリングボックス２３２のベアリングボックスカバー２３３に形成された回転軸穴２２０Ｂと回転軸２１４との間には、ダブルメカニカルシール２３８の一部を構成する第２のメカニカルシール２４６が設けられている。第２のメカニカルシール２４６は互いに摺接する第２の固定環２４８及び第２の回転環２５０を有する。
【００１０】
第１のメカニカルシール２４０及び第２のメカニカルシール２４６は、それぞれスプリング２６６を有し、各スプリング２６６がそれぞれ第１の固定環２４２を第１の回転環２４４に向けて押圧し、第２の固定環２４８を第２の回転環２５０に向けて押圧している。
回転軸２１４と回転軸穴２２０Ｃとの間は第１のメカニカルシール２４０によってシールされており、被送流体がポンプ１０から吐出されるとき、被送流体のケーシング２１６から潤滑油室２７０内への漏出は防止される。
【００１１】
回転軸２１４と回転軸穴２２０Ｂとの間は第２のメカニカルシール２４６によってシールされており、潤滑油の潤滑油室２７０からベアリングボックス２３２内への漏出は防止される。
潤滑油室２７０内の潤滑油が第１の固定環２４２と第１の回転環２４４との摺接部分、第２の固定環２４８と第２の回転環２５０との摺接部分に供給されており、ダブルメカニカルシール２３８のドライ摺動は防止される。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１―１８２６８７号公報（第４図）
【特許文献２】
実開平１―２１２９５号公報（第４図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１のポンプの軸封構造では、潤滑油室１７０の容量が小さく、潤滑油を充分に貯留できない。したがって、別途、大容量の潤滑油タンク１７２、潤滑油注入配管１７４及び潤滑油戻り配管１７６を設けて潤滑油室１７０へ潤滑油を供給することが必要となり、ポンプ１１０の構造が大型化し複雑化する。そこで、潤滑油室の容量を大きくするため、従来例２のようなポンプの軸封構造にすると、第１メカニカルシール２４０から被送流体が潤滑油室２７０内へ漏出した場合、被送流体で汚染された潤滑油が第２メカニカルシール２４６からベアリングボックス２３２内へ漏出し、ベアリング２３６が損傷するおそれがある。
【００１４】
本発明は、従来の技術の上記問題点を解決するものであり、ダブルメカニカルシールの軸封構造を備えるポンプにおいて、ポンプを大型化することなく各メカニカルシールに充分な量の潤滑油を供給でき、ベアリングボックス内へ被送流体で汚染された潤滑油が漏れ出すことを防止できるポンプの軸封構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。すなわち、本発明のうち第１の発明に係るポンプの軸封構造は、ケーシングと、インペラと、インペラの回転軸と、回転軸を支承するベアリングボックスとを備えたポンプにおいて、ケーシングの背面壁とベアリングボックスとの間の回転軸の周囲に、隔壁によって前後に隔成された潤滑油室と密閉空間とを設け、前記背面壁とこの背面壁を貫通する回転軸との間に第１のメカニカルシール、前記隔壁とこの隔壁を貫通する回転軸との間に第２のメカニカルシールを設け、潤滑油室に潤滑油を封入してある。
【００１６】
第１の発明によると、潤滑油室の容量を大きくして、第１及び第２の各メカニカルシールへ供給するために必要な潤滑油の全量を潤滑油室内に保持でき、潤滑油タンクを別途必要としない。また、潤滑油室とベアリングボックスとの間には密閉空間があり、潤滑油室から潤滑油が漏出した場合、漏出した潤滑油は密閉空間内に溜まり、ベアリングボックス内へ直接入ることはない。したがって、潤滑油室の潤滑油が被送流体によって汚染されても、汚染された潤滑油がベアリングボックス内のベアリングまで達することは防止される。
【００１７】
第２の発明に係るポンプの軸封構造は、第１の発明に係るポンプの軸封構造において、密閉空間と連通する補助密閉空間を、ケーシング及びベアリングボックスのうち少なくともいずれか一方に設けてある。
第２の発明によると、密閉空間内へ漏出した潤滑油は補助密閉空間へ流れて溜まり、この漏出した潤滑油を密閉空間内及び補助密閉空間内に保持できるので、漏出した潤滑油の回収作業の頻度や手間も小さく抑えられる。
【００１８】
第３の発明に係るポンプの軸封構造は、第２の発明に係るポンプの軸封構造において、補助密閉空間をベアリングボックスの下部に設けている。
第３の発明によると、ベアリングボックスの下部にある空間を利用して補助密閉空間を形成することにより、潤滑油室から漏出した潤滑油を保持できる容量がより大きくなる。
【００１９】
第４の発明に係るポンプの軸封構造は、第１の発明に係るポンプの軸封構造において、密閉空間に漏液センサーを有する。
第４の発明によると、漏液センサーが密閉空間に溜まった潤滑油を検知し、適切な時期に漏れ出た潤滑油を回収し、潤滑油室へ潤滑油を補給できる。
第５の発明に係るポンプの軸封構造は、第２の発明又は第３の発明に記載のポンプの軸封構造において、補助密閉空間に漏液センサーを有する。
【００２０】
第５の発明によると、漏液センサーが補助密閉空間内に溜まった潤滑油を検知し、適切な時期に漏れ出た潤滑油を回収できる。
第６の発明に係るポンプの軸封構造は、第１の発明ないし第５の発明のうちのいずれか１項に記載のポンプの軸封構造において、セットスリーブの内周側に第１のメカニカルシール及び第２のメカニカルシールが装着されたダブルメカニカルシールのカートリッジを、前記背面壁及び隔壁と回転軸との間に設けてある。
【００２１】
第６の発明によると、第１のメカニカルシールと第２のメカニカルシールがダブルメカニカルシールのカートリッジとしてユニット化され、ダブルメカニカルシールを装着する際の位置決めはこのカートリッジの外周側を隔壁に固定することでなされる。そして、大きな開口部を有する潤滑油供給口を経て第１のメカニカルシールと第２のメカニカルシールの各摺接部分へ充分な量の潤滑油が直接供給される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態の構成を説明する。
渦巻ポンプであるポンプ１０は、従来のものと同様に、インペラ１２、回転軸１４、ケーシング１６及びベアリングボックス３２で構成されている。ケーシング１６とベアリングボックス３２との間の回転軸１４の周囲には、潤滑油室２２と密閉空間２６が設けられている。潤滑油室２２と密閉空間２６は隔壁２４によって前後に隔成されており、隔壁２４は回転軸１４が貫通している回転軸穴２０Ｍを有する。
【００２３】
ケーシング１６の背面壁１８は回転軸１４が貫通している回転軸穴２０Ｃを有する。回転軸穴２０Ｃと回転軸１４との間は、ダブルメカニカルシール３８の一部を構成する第１のメカニカルシール４０によってシールされている。
第１のメカニカルシール４０は、回転軸穴２０Ｃの内周面に装着された第１の固定環４２及び回転軸１４の外周面に装着された第１の回転環４４を有し、第１の固定環４２はスプリングにより押圧付勢されて第１の回転環４４と摺接している。
【００２４】
回転軸穴２０Ｍと回転軸１４との間は、ダブルメカニカルシール３８の一部を構成する第２のメカニカルシール４６によってシールされている。第２のメカニカルシール４６は、回転軸穴２０Ｍの内周面に装着された第２の固定環４８及び回転軸１４の外周面に装着された第２の回転環５０を有する。第２の固定環４８はスプリングによって押圧付勢されて第２の回転環５０と摺接している。
【００２５】
ベアリングボックス３２の端面３４は回転軸１４が貫通する回転軸穴２０Ｂを有し、回転軸穴２０Ｂと回転軸１４との間は従来のものと同様のオイルシール５２によってシールされている。
潤滑油室２２には潤滑油が封入されている。
密閉空間２６は潤滑油ドレン５４及び漏液センサー５６を備えている。潤滑油ドレン５４は密閉空間２６に溜まった潤滑油を密閉空間２６外へ排出可能な構成を有する。漏液センサー５６は従来からの液体の存在を検出可能なセンサーと同様のものであり、密閉空間２６に溜まった潤滑油を検知可能な構成を有する。
【００２６】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
ポンプ１０の運転時、被送流体はインペラ１２の背後にも流れ、ケーシング１６内の回転軸穴２０Ｃは被送流体で満たされる。回転軸穴２０Ｃと回転軸１４との間は第１のメカニカルシール４０によってシールされており、被送流体がケーシング１６内から潤滑油室２２内へ漏出することは防止されている。
【００２７】
第１のメカニカルシール４０において、第１の固定環４２と第１の回転環４４との摺接部分には潤滑油室２２から潤滑油が流れ込み、この摺接部分は潤滑油によって潤滑された状態を維持しており、ドライ摺動は防止されている。
回転軸穴２０Ｍと回転軸１４との間は第２のメカニカルシール４６によってシールされており、潤滑油室２２内の潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することは防止されている。第２のメカニカルシール４６においても、第２の固定環４８と第２の回転環５０との摺接部分に潤滑油室２２から潤滑油が流れ込み、この摺接部分は常に潤滑油によって潤滑された状態を維持しており、ドライ摺動は防止されている。
【００２８】
潤滑油室２２は容量が大きく、保持されている潤滑油は第１のメカニカルシール４０と第２のメカニカルシール４６を常に潤滑しておくに足りる充分な量であるので、潤滑油を連続供給する必要はなく、潤滑油タンクや付属する設置を設置する必要もない。
回転軸穴２０Ｂと回転軸１４との間はオイルシール５２によってシールされており、もし、密閉空間２６に潤滑油が漏出し溜まった場合でも、潤滑油が直ちにベアリングボックス３２内へ侵入することはない。密閉空間２６に潤滑油が溜まると、漏液センサー５６がこの潤滑油を検知し、この検知信号に従って潤滑油ドレン５４を通じて密閉空間２６内の潤滑油を排出でき、潤滑油がオイルシール５２から漏れてベアリングボックス３２へ侵入することは未然に防止される。
【００２９】
したがって、第１のメカニカルシール４０を漏出した被送流体により潤滑油室２２内の潤滑油が汚染されることがあっても、汚染された潤滑油が潤滑油室２２から密閉空間２６内へ漏出することは第２のメカニカルシール４６によって防止されており、第２のメカニカルシール４６から汚染された潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することがあっても、密閉空間２６内から汚染された潤滑油を適宜排出することにより、汚染された潤滑油がベアリングボックス３２へ侵入することは防止され、ベアリング３６が汚染された潤滑油により損傷することも防止されている。
【００３０】
なお、本実施の形態では、潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を密閉空間２６に設けたが、図２に示すような構成とすることも可能である。すなわち、ベアリングボックス３２の下部に密閉空間２６と連通路３０を介して連結された補助密閉空間２８を形成し、密閉空間２６に潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を設ける代わりに、補助密閉空間２８に潤滑油ドレン５４ｂと漏液センサー５６ｂを設ける。
【００３１】
補助密閉空間２８を設置すると、潤滑油室２２から漏出した潤滑油を溜めておくことができる容量が更に大きくなり、漏出した潤滑油の排出作業の頻度や手間を少なくできる。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図３及び図４を参照して本実施の形態の構成を説明する。なお、第１の実施の形態における構成と同様の構成については同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３２】
図３に示すポンプ１０はインペラ１２、回転軸１４、ケーシング１６及びベアリングボックス３２で構成されており、潤滑油室２２、隔壁２４及び密閉空間２６を有し、密閉空間２６には潤滑油ドレン５４及び漏液センサー５６を備えている。
図４に示すように、ケーシング１６の背面壁１８の回転軸穴２０Ｃと隔壁２４の回転軸穴２０Ｍとの間に、第１のメカニカルシール４１、第２のメカニカルシール４７及びセットスリーブ６４とから構成されたダブルメカニカルシール３９のカートリッジが設けられている。第１のメカニカルシール４１は互いに摺接する第１の固定環４２と第１の回転環４４とを有し、第２のメカニカルシール４７は互いに摺接する第２の固定環４８と第２の回転環５０とを有する。
【００３３】
このカートリッジは、セットスリーブ６４の回転軸穴２０Ｃ側の内周面に第１の固定環４２が装着され、回転軸穴２０Ｍ側の内周面に第２の固定環４８が装着され、第１の固定環４２と第２の固定環４８の間には、第１の回転環４４と第２の回転環５０が並んで装着され、セットスリーブ６４が有するスプリング６６により、第１の固定環４２は第１の回転環４４に向けて押圧付勢され、第２の固定環４８は第２の回転環５０に向けて押圧付勢されて、一体化したユニットを構成している。
【００３４】
セットスリーブ６４は軸方向中央部に外周面から内周面に貫通する開口面積の大きな潤滑油供給口６８を有し、潤滑油供給口６８を介して第１の固定環４２と第１の回転環４４の摺接部分及び第２の固定環４８と第２の回転環５０の摺接部分は潤滑油室２２と連通している。
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
【００３５】
ポンプ１０の運転時、回転軸穴２０Ｃは被送流体で満たされる。回転軸穴２０Ｃと回転軸１４との間は第１のメカニカルシール４１によってシールされており、被送流体が潤滑油室２２内へ漏出することは防止されている。
第１のメカニカルシール４１において、第１の固定環４２と第１の回転環４４との摺接部分には潤滑油供給口６８から潤滑油室２２内の潤滑油がセットスリーブ６４に妨げられずに流れ込み、この摺接部分は常に潤滑油によって潤滑されて、ドライ摺動は防止されている。
【００３６】
回転軸穴２０Ｍと回転軸１４との間は第２のメカニカルシール４７によってシールされており、潤滑油が潤滑油室２２から密閉空間２６内へ漏出することは防止されている。第２のメカニカルシール４７においても、第２の固定環４８と第２の回転環５０との摺接部分に潤滑油供給口６８から潤滑油がセットスリーブ６４に妨げられずに流れ込み、この摺接部分は常に潤滑油によって潤滑されて、ドライ摺動は防止されている。
【００３７】
潤滑油室２２内には、第１のメカニカルシール４１と第２のメカニカルシール４７を常に潤滑しておくに足りる量の潤滑油が保持されており、潤滑油タンクや付属する配管を設ける必要もない。
一般的なダブルメカニカルシールのカートリッジは、セットスリーブが内周側に、第1のメカニカルシール及び第２のメカニカルシールが外周側に設置されており、第１の固定環と第１の回転環との間の摺接部分及び第２の固定環と第２の回転環との間の摺接部分への潤滑油の供給を、メカニカルシールとセットスリーブとの間に形成された狭い隙間を通して行っており、この隙間を流れる潤滑油の量は少なく、充分な量の潤滑油の供給が困難であったが、このカートリッジでは開口面積の大きな潤滑油供給口６８から直接給油可能で良好な潤滑が行われる。
【００３８】
回転軸穴２０Ｂと回転軸１４との間は、オイルシール５２によってシールされており、密閉空間２６に潤滑油が漏出し溜まることがあっても、この潤滑油が直ちにベアリングボックス３２内へ侵入することはない。密閉空間２６に潤滑油が溜まった場合には、漏液センサー５６が潤滑油を検知し、この検知信号に従って潤滑油ドレン５４から潤滑油を排出できる。
【００３９】
したがって、第１のメカニカルシール４１を漏出した被送流体により潤滑油室２２内の潤滑油が汚染されることがあっても、汚染された潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することは第２のメカニカルシール４７によって防止され、第２のメカニカルシール４７から汚染された潤滑油が密閉空間２６内へ漏出することがあっても、密閉空間２６内から汚染された潤滑油を適宜排出して、汚染された潤滑油がベアリングボックス３２へ侵入することは防止される。
【００４０】
ダブルメカニカルシール３９のカートリッジはインペラ１２側から装着され、位置決めは外周面を隔壁２４の所定位置へ固定することによって行われるので、その装着が簡単化され、ポンプ１０の組立て、分解、メンテナンス等の作業が効率的に行われる。
なお、本実施の形態において、潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を密閉空間２６に設けたが、ベアリングボックス３２の下部に密閉空間２６と連通路を介して連結された補助密閉空間を形成し、密閉空間２６に潤滑油ドレン５４と漏液センサー５６を備える代わりに、補助密閉空間に潤滑油ドレンと漏液センサーを設けることも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、上記のようなポンプの軸封構造であるので、ダブルメカニカルシールの軸封構造を備えるポンプにおいて、潤滑油室の容量を大きくしてダブルメカニカルシールの摺接部分に充分な量の潤滑油を供給でき、ベアリングボックス内へ被送流体で汚染された潤滑油が漏出することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る軸封構造を備えたポンプの断面図である。
【図４】図３のダブルメカニカルシールの拡大図である。
【図５】従来例１に係る軸封構造を備えるポンプの断面図である。
【図６】従来例２に係る軸封構造を備えるポンプの断面図である。
【符号の説明】
１０ ポンプ
１２ インペラ
１４ 回転軸
１６ ケーシング
１８ ケーシング背面壁
２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂ 回転軸穴
２２ 潤滑油室
２４ 隔壁
２６ 密閉空間
２８ 補助密閉空間
３０ 連通路
３２ ベアリングボックス
３４ ベアリングボックス端面
３６ ベアリング
３８、３９ ダブルメカニカルシール
４０ 第１のメカニカルシール
４２ 第１の固定環
４４ 第１の回転環
４６ 第２のメカニカルシール
４８ 第２の固定環
５０ 第２の回転環
５２ オイルシール
５４ 潤滑油ドレン
５６ 漏液センサー
６４ セットスリーブ
６６ スプリング
６８ 潤滑油供給口
Claims (5)
- ケーシングと、インペラと、インペラの回転軸と、回転軸を支承するベアリングボックスとを備えたポンプにおいて、
ケーシングの背面壁とベアリングボックスとの間の回転軸の周囲に、隔壁によって前後に隔成された潤滑油室と密閉空間とを設け、
前記背面壁とこの背面壁を貫通する回転軸との間に第１のメカニカルシール、前記隔壁とこの隔壁を貫通する回転軸との間に第２のメカニカルシールを設け、
潤滑油室に潤滑油を封入し、密閉空間と連通する補助密閉空間を、ケーシング及びベアリングボックスのうち少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とするポンプの軸封構造。 - 補助密閉空間をベアリングボックスの下部に設けたことを特徴とする請求項１記載のポンプの軸封構造。
- ケーシングと、インペラと、インペラの回転軸と、回転軸を支承するベアリングボックスとを備えたポンプにおいて、
ケーシングの背面壁とベアリングボックスとの間の回転軸の周囲に、隔壁によって前後に隔成された潤滑油室と密閉空間とを設け、
前記背面壁とこの背面壁を貫通する回転軸との間に第１のメカニカルシール、前記隔壁とこの隔壁を貫通する回転軸との間に第２のメカニカルシールを設け、
潤滑油室に潤滑油を封入し、密閉空間に漏液センサーを設けたことを特徴とするポンプの軸封構造。 - 補助密閉空間に漏液センサーを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のポンプの軸封構造。
- セットスリーブの内周側に第１のメカニカルシール及び第２のメカニカルシールが装着されたダブルメカニカルシールのカートリッジを、前記背面壁及び隔壁と回転軸との間に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のポンプの軸封構造。
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