JP5063514B2 - 軸封装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ等に装着される軸封装置に関するものである。

周知のようにポンプでは一般に、液側のポンプ室と軸封装置が内装される軸封室との間に介在する隔壁の中央に回転軸の貫通孔が穿設されており、該貫通孔の上端外周に凹設された環溝には軸封装置の固定シールリングが嵌着され、該固定シールリングおよび回転軸の貫通孔に遊嵌された回転軸の導下部の外周には環状間隙が保有され、固定シールリングの直上において回転軸と共に回転しバネ付勢により固定シールリングと摺接するよう回転シールリングが回転軸の導下部に嵌合されているが、上記環状間隙に停留している液体中の異物や摺動発熱等により析出される固形物等の異物が固定シールリングおよび回転軸の貫通孔の内周に付着し、それが堆積してポンプの始動不良の原因となり、また、上記異物が固定シールリングと回転シールリングとの摺接面間へ噛み込んで面荒れや面開きを惹起してシール性能が阻害されることになる。このような問題を解消させるため、回転軸に設けた回転シールリングと軸ケースに設けた固定シールリングとの密封端面で軸封部を形成し、上記固定シールリングを上記軸ケースに、断面略Ｌ字形でその筒状部と鍔状部とに亘つて補強リングを埋設したリング状パッキンで保持している軸封装置において、上記パッキンの鍔状部の内周縁に軸心方向に所定長さを有する内筒部を一体的に突設し、その内筒部の上記回転軸と非接触な内周面に上記回転軸の回転方向と逆方向又は傾斜方向に沿う溝又は突起を設けることにより、軸封部への微粒子の侵入防止効果が摩耗等で損われることなく長期間確実に得られると共に余計な動力損失も受けず、しかも従来と比べて部品点数を減少できると共に軸長も短くできる軸封装置を提供することを目的とするものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、別の公知例として、シャフト導下部の外周にスパイラル溝を刻設して、シャフトの回転に伴うネジポンプ作用で異物をポンプ室側へ押し出させようとするものもある（例えば、特許文献２参照）。
実開昭５６−０３５９５１号公報 （第１−４図） 特開２０００−２７４３８０号公報 （図１）

しかし特許文献１の構造では、固定シールリングの外周側面および背面を完全に囲繞する弾性体の熱伝導率の低いリング状パッキンの介装により軸ケースへの熱伝導が断熱されてしまうため、低温側の温度の低いポンプ室の液側への吸熱による冷却作用を奏し得ないことから、必然的に摺動面の摺動発熱の冷却効果が著しく低く、摺動発熱による異物の析出も多く且つ摺動面の熱歪みによる面荒れも激しいことから、摺動面間への析出異物の噛み込みや面開きおよび面荒れ等の発生により、シール寿命が短くなりシール性能を保持することができない。

また特許文献２の構造では、汎用のシャフトを使用することができず専用のものを製作することが必要なためコスト高となり、且つシャフトの強度にも問題を残すことになる。また、回転密封環の組込み時にスパイラル溝によってOリング等付帯部材が損傷され易いという、組立上の困難性をも伴うことになる。更にまた、特許文献２の構造によれば、油中など粘性の強い液体中での使用には適しているが、工事現場のように砂やスラリー等の異物を含む液体中で使用すれば、シャフトに刻設されているスパイラル溝が異常摩耗を来たし、シャフトの早期折損事故を招く要因となる。また、上記スパイラル溝の摩耗に伴う補修作業についてはシャフト全体の交換という大修理となって多大の修理費用を要することになる。

本発明は前述の課題を解消して、専用のシャフトを製作する事を要せず汎用のシャフトを使用して強度を低下させることなく、安価で組立作業も容易に行われ且つ砂やスラリー等の異物によるシャフトの異常摩耗がなく、シャフト導下部外周の環状間隙内の液体の停留を阻止し、異物および析出物の堆積によるポンプの始動不良を来たすことがなく、且つ摺動面の摺動発熱を効率良く冷却することにより、摺接面間の上記析出物や液中の異物の噛み込みおよび熱歪み等による面荒れや面開きを生じさせることもなく、安定したシール性能が保持され、特にポンプ用として好適な軸封装置を提供することを目的とする。

本発明では、シャフト貫通孔の上端外側に環溝を凹設して固定密封環支承用のハウジングを構成し、軸封装置の固定密封環を上記環溝内へ該固定密封環の背端面と該環溝の底面とを当接するように嵌着させ、原動機のシャフト導下部に嵌装させた軸スリーブの外周と回転密封環と固定密封環およびシャフト貫通孔の各内周に環状間隙を保有させ、該固定密封環の直上において回転密封環は、リテーナにより結合されたベローズが上記軸スリーブ上端面の上方に位置するシャフト導下部に嵌着されることによってシャフトと共に回転されて、コイルスプリングのバネ付勢により固定密封環と摺接し、上記固定密封環内周径を回転密封環内周と同径もしくは若干大径に形成し、シャフトの回転方向に従って旋回前面側を下り勾配に導延される旋回撹拌縁を上記軸スリーブの外周面に近接するよう環状間隙に面する回転密封環の内周面に突設形成させると共に、上記シャフト貫通孔内周径を固定密封環内周と同径もしくは若干大径に形成し、該固定密封環およびシャフト貫通孔の各内周面に向けて外方へシャフトの回転方向に従って旋回前面側を下り勾配として下端をポンプ室内に導延される撹拌ブレードを、上記旋回撹拌縁の下方の軸スリーブの外周面に突設形成させることを最も主要な特徴とする。

本発明軸封装置によれば、専用のシャフトを製作することを要せず汎用のシャフトを使用して強度を低下させることなく、安価で組立作業も容易に行われ、回転密封環内周に軸スリーブの外周に近接するよう突設形成される旋回撹拌縁の旋回による下流作用と、旋回撹拌縁の下方の軸スリーブの外周に固定密封環およびシャフト貫通孔の各内周面に近接するよう突設されポンプ室内に導延された撹拌ブレードの旋回により加速される下流ブースタ作用との相乗作用により、該環状間隙内には強力な旋回下流が発生し、該旋回下流は乱されることなく極めて効率良く強力にポンプ室側へ押し出されるため、環状間隙内における液体の停留を阻止すると共に冷却作用を生じ、異物および析出物の堆積によるポンプの始動不良を来たすことがない。そして、上記旋回撹拌縁には上記下流作用に加えて回転密封環内周面から軸スリーブの外周面に向う求心力が作用され該旋回撹拌縁下方の撹拌ブレード上端から円滑に加速下流されることから、固定密封環と回転密封環との摺接面間の内周から外周に向かってシールするアウトサイド形の本発明の軸封装置では、上記旋回撹拌縁の求心力と撹拌ブレードの下流ブースタ作用の連携により、該摺動面へのシール対象である異物を含む液体の侵入を阻止する方向に作用されるため、シール性能においては極めて有効に機能されるので、上記摺接面間の析出物や液中の異物等の噛み込みによる面荒れや面開きを生じることもなく、安定したシール性能が保持され、砂やスラリー等の異物を含む液体に対してもシャフトの異常摩耗がなく、攪拌ブレードが摩耗すれば軸スリーブのみを交換すれば足り、シャフト全体を交換する必要がなく、特にポンプ用として好適な軸封装置が得られるという利点がある。

更に、回転密封環と固定密封環との摺接面の摺動発熱が該固定密封環の背端面と該環溝の底面との当接面の熱伝導作用により低温側のポンプ室の液へ吸熱させる冷却作用により、摺接面の摺動発熱がより一層低く抑えられるため、摺動発熱による摺動面の上記析出物の発生および熱歪み等が抑制されることにより、より一層シール性能の安定に寄与するという効果も有している。

本発明の軸封装置の実施の形態を実施例に基づき、添付図面の図１ないし図３を参照して詳細に説明する。

図１ないし図３において、１はポンプ室２とオイル室３との間に介在する隔壁の中央に穿設されたシャフト貫通孔４の上端外側に環溝５が凹設された固定密封環支承用のハウジングであり、軸封装置の固定密封環６を上記環溝５内へ該固定密封環６の背端面と該環溝５の底面とを当接するように嵌着させる。７は原動機のシャフト導下部であり、オイル室３からポンプ室２へ亘る部位には軸スリーブ１４が嵌装されていて、該部位を回転密封環９と固定密封環６およびシャフト貫通孔４の各内周に遊嵌させた軸スリーブ１４の外周に環状間隙８を保有させる。固定密封環６の直上において回転密封環９は、リテーナ１１により結合されたベローズ１０が上記軸スリーブ１４上端面と当接する上方のシャフト導下部７に嵌着されることによってシャフトと共に回転し、コイルスプリング１２のバネ付勢により固定密封環６と摺接する。そして、上記固定密封環６内周径を回転密封環９内周と同径もしくは若干大径に形成し、シャフトの回転方向に従って旋回前面側を下り勾配に導延される旋回撹拌縁１３ｓを上記軸スリーブ１４の外周面に近接するよう上記環状間隙８に面する回転密封環９の内周面に突設形成させる。更に、上記シャフト貫通孔４内周径を固定密封環６内周と同径もしくは若干大径に形成し、該固定密封環６およびシャフト貫通孔４の各内周面に向けて外方へシャフトの回転方向に従って旋回前面側を下り勾配として下端をポンプ室２内に導延される撹拌ブレード１３ｇを上記旋回撹拌縁１３ｓの下方の軸スリーブ１４の外周面に突設形成されている。

シャフトが回転してポンプが駆動すれば、環状間隙８内の液体は回転密封環９内周に軸スリーブ１４の外周に近接するよう突設形成される旋回撹拌縁１３ｓの旋回による下流作用と該旋回撹拌縁１３ｓの下方の軸スリーブ１４の外周に固定密封環６およびシャフト貫通孔４の各内周面に近接するよう突設されポンプ室２内に導延される撹拌ブレード１３ｇの旋回により加速される下流ブースタ作用との相乗作用により、該環状間隙８内には強力な旋回下流が発生し、該旋回下流が乱されることなく強力にポンプ室２側へ押し出され、環状間隙８内に停留することがないので、液中の異物や析出物が固定密封環６やシャフト貫通孔４の内周に付着して堆積することを防止するのみでなく、冷却作用によって固形物の析出そのものを防止することにより堆積等によるポンプの始動不良を来たすことがない。そして、上記旋回撹拌縁１３ｓには上記下流作用に加えて回転密封環９内周面から軸スリーブ１４の外周面に向う求心力が作用され該旋回撹拌縁１３ｓ下方の撹拌ブレード１３ｇ上端から円滑に加速下流されることから、固定密封環６と回転密封環９との摺接面間の内周から外周に向かってシールするアウトサイド形の本発明の軸封装置では、上記旋回撹拌縁１３ｓの求心力と撹拌ブレード１３ｇの下流ブースタ作用の連携により、該摺動面へのシール対象である異物を含む液体の侵入を阻止する方向に作用されるため、シール性能においては極めて有効に機能されるので、上記摺接面間の析出物や液中の異物等の噛み込みによる面荒れや面開きを生じることもなく、安定したシール性能が保持され、砂やスラリー等の異物を含む液体に対してもシャフト７の異常摩耗がなく、攪拌ブレード１３ｇが摩耗すれば軸スリーブ１４のみを交換すれば足り、シャフト全体を交換する必要がなく、また回転密封環９の組込み時にベローズ１０等付帯部材が損傷されることもない。更に、回転密封環９と固定密封環６との摺接面の摺動発熱が該固定密封環６の背端面と該環溝５の底面との当接面の熱伝導作用により低温側のポンプ室２の液へ吸熱させることで、より一層効率の良い冷却作用を発揮することができる。

ポンプに装着された本発明軸封装置の要部縦断側面図である。 本発明軸封装置における回転密封環の縦断側面図である。 本発明装置における軸スリーブの底面図である。

符号の説明

１ 固定密封環支承用のハウジング
２ ポンプ室
４ シャフト貫通孔
５ 環溝
６ 固定密封環
７ シャフト導下部
８ 環状間隙
９ 回転密封環
１０ ベローズ
１１ リテーナ
１３ｇ 撹拌ブレード
１３ｓ 旋回撹拌縁
１４ 軸スリーブ

Claims (1)

1. シャフト貫通孔の上端外側に環溝を凹設して固定密封環支承用のハウジングを構成し、軸封装置の固定密封環を上記環溝内へ該固定密封環の背端面と該環溝の底面とを当接するように嵌着させ、原動機のシャフト導下部に嵌装させた軸スリーブの外周と回転密封環と固定密封環およびシャフト貫通孔の各内周に環状間隙を保有させ、該固定密封環の直上において回転密封環は、リテーナにより結合されたベローズが上記軸スリーブ上端面の上方に位置するシャフト導下部に嵌着されることによってシャフトと共に回転されて、コイルスプリングのバネ付勢により固定密封環と摺接し、上記固定密封環内周径を回転密封環内周と同径もしくは若干大径に形成し、シャフトの回転方向に従って旋回前面側を下り勾配に導延される旋回撹拌縁を上記軸スリーブの外周面に近接するよう環状間隙に面する回転密封環の内周面に突設形成させると共に、上記シャフト貫通孔内周径を固定密封環内周と同径もしくは若干大径に形成し、該固定密封環およびシャフト貫通孔の各内周面に向けて外方へシャフトの回転方向に従って旋回前面側を下り勾配として下端をポンプ室内に導延される撹拌ブレードを、上記旋回撹拌縁の下方の軸スリーブの外周面に突設形成させたことを特徴とする軸封装置。

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