JP5548596B2 - Shaft seal device for submersible pump - Google Patents

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本発明は、水中ポンプにおけるモータ室とインペラ室との間を軸封するための水中ポンプ用軸封装置に関するものである。   The present invention relates to a shaft seal device for a submersible pump for sealing a shaft between a motor chamber and an impeller chamber in the submersible pump.
一般に、この種の水中ポンプ用軸封装置は、図4に示す如く、インペラ室1とモータ室2との間に、インペラ室1との間が第1隔壁3により仕切られ且つモータ室2との間が第2隔壁4により仕切られた中間室5を形成して、両隔壁3,4を貫通してモータ室1からインペラ室2へと延びるインペラ軸6と第1隔壁3との間に第1メカニカルシール7を配設すると共に当該インペラ軸6と第2隔壁4との間に第2メカニカルシール8を配設してなる。なお、モータ室2には、インペラ軸6を回転駆動するためのモータ9及びインペラ軸6の軸受(図示せず)が配置されており、インペラ室1には、インペラ軸6に取付けたインペラ10が配置されると共に吸込口1a及び吐出口1bが形成されている。   In general, this type of shaft seal device for submersible pumps is divided between the impeller chamber 1 and the motor chamber 2 between the impeller chamber 1 and the motor chamber 2, as shown in FIG. Is formed between the impeller shaft 6 extending from the motor chamber 1 to the impeller chamber 2 through the both partition walls 3 and 4 and the first partition wall 3. A first mechanical seal 7 is disposed and a second mechanical seal 8 is disposed between the impeller shaft 6 and the second partition 4. In the motor chamber 2, a motor 9 for rotating the impeller shaft 6 and a bearing (not shown) of the impeller shaft 6 are disposed. In the impeller chamber 1, an impeller 10 attached to the impeller shaft 6. Are arranged and a suction port 1a and a discharge port 1b are formed.
而して、従来の水中ポンプ用軸封装置にあっては、特許文献1〜4に開示される如く、中間室5に油を封入して両メカニカルシール7,8のシール面潤滑を行うようにしている。   Thus, in the conventional shaft seal device for submersible pumps, as disclosed in Patent Documents 1 to 4, oil is sealed in the intermediate chamber 5 so that the seal surfaces of both the mechanical seals 7 and 8 are lubricated. I have to.
特開平08−334098号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-334098 特開平04−095674号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-095674 特開2002−005306号公報JP 2002-005306 A 実開平05−083395号公報Japanese Utility Model Publication No. 05-083395
しかし、このような従来の水中ポンプ用軸封装置にあっては、中間室5内の油量(油面)管理が必要であり、油交換時の使用済油の処理(廃油処理)が必要となる等、極めて面倒なメンテンナンス作業を行うことが必要であった。しかも、中間室5内の油が、微量ながらも第1メカニカルシール7からインペラ室1に漏洩することは避け難く、この漏洩油がポンプ取扱液に混入して環境汚染問題となる虞れがある。特に、ポンプ取扱液が食品や化粧品等のように厳格な衛生管理を必要とするものである場合には、かかる油漏れは重大な問題となる。また、所定量の油量を確保するために中間室5を一定以上小さくすることができず、当該軸封装置を装備する水中ポンプの小型化を困難としている。   However, in such a conventional shaft seal device for submersible pumps, it is necessary to manage the amount of oil (oil level) in the intermediate chamber 5, and it is necessary to process used oil (waste oil treatment) at the time of oil replacement. It was necessary to perform extremely troublesome maintenance work. Moreover, it is unavoidable that the oil in the intermediate chamber 5 leaks from the first mechanical seal 7 to the impeller chamber 1 though the amount is small, and this leaked oil may be mixed into the pump handling liquid and cause environmental pollution problems. . In particular, when the pump handling liquid requires strict hygiene management such as food and cosmetics, such oil leakage becomes a serious problem. In addition, the intermediate chamber 5 cannot be made smaller than a certain amount in order to secure a predetermined amount of oil, making it difficult to reduce the size of the submersible pump equipped with the shaft seal device.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、メンテナンスフリーであり、インペラ室への油漏れを生じることのない実用的な水中ポンプ用軸封装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and aims to provide a practical shaft seal device for a submersible pump that is maintenance-free and does not cause oil leakage to the impeller chamber. is there.
本発明は、インペラ室とモータ室との間に、インペラ室との間が第1隔壁により仕切られ且つモータ室との間が第2隔壁により仕切られた中間室を形成して、両隔壁を貫通してモータ室からインペラ室へと延びるインペラ軸と第1隔壁との間に第1メカニカルシールを配設すると共に当該インペラ軸と第2隔壁との間に第2メカニカルシールを配設してある水中ポンプ用軸封装置において、上記の目的を達成すべく、特に、中間室内を大気領域となし、第2メカニカルシールが、インペラ軸に設けた第2回転密封環と第2隔壁に設けた第2静止密封環との対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用によりモータ室と中間室とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールであって、何れか一方の密封環の密封端面を、これに同心状の環状凹溝を形成することによって、当該環状凹溝より外径側の第2密封端面部分とこれより径方向幅の大きな当該環状凹溝より内径側の第1密封端面部分とに分割された形状となすと共に、当該密封環に、その密封端面以外の表面であって当該密封環の外周面に開口し且つ前記環状凹溝内へと連通する貫通孔を形成したドライコンタクトシールとしておくことを提案するものである。
According to the present invention, an intermediate chamber is formed between the impeller chamber and the motor chamber. The intermediate chamber is partitioned between the impeller chamber by a first partition and the motor chamber is partitioned by a second partition. A first mechanical seal is disposed between the impeller shaft and the first partition, which extends from the motor chamber to the impeller chamber, and a second mechanical seal is disposed between the impeller shaft and the second partition. In a shaft seal device for a submersible pump, in order to achieve the above object, in particular, the intermediate chamber is formed as an air region, and a second mechanical seal is provided in the second rotary seal ring provided on the impeller shaft and the second partition. An end surface contact type mechanical seal configured to shield and seal a motor chamber and an intermediate chamber by a relative rotational sliding contact action of a sealing end surface which is an opposite end surface to the second stationary sealing ring, and any one sealing ring The sealed end face of this By forming a concentric annular groove, it is divided into a second sealed end surface portion on the outer diameter side of the annular groove and a first sealed end surface portion on the inner diameter side of the annular groove having a larger radial width. together they form a shape, to the seal ring, and a dry contact seal forming the through holes communicating to its a surface other than the seal end faces open to the outer peripheral surface of the seal ring and the annular recess groove It is suggested to keep.
かかる水中ポンプ用軸封装置にあって、当該軸封装置が装備される水中ポンプの小型化(特に、軸線方向長さの短縮化)を図るべく、一方のメカニカルシールの構成部材の全て又は一部が他方のメカニカルシールの構成部材とインペラ軸との対向周面間に形成される環状空間に配置されるように構成しておくことが好ましい。   In such a shaft seal device for a submersible pump, all or one of the constituent members of one of the mechanical seals is used in order to reduce the size of the submersible pump equipped with the shaft seal device (particularly, shorten the length in the axial direction). It is preferable that the portion is arranged in an annular space formed between the opposing peripheral surfaces of the other mechanical seal component and the impeller shaft.
また、第1カニカルシールとしては、一般に、インペラ軸に設けた第1回転密封環と第1隔壁に設けた第1静止密封環との対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用によりインペラ室と中間室とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールが使用されるが、当該両密封環は、その相対回転摺接部分である密封端面間がインペラ室の液体により液体潤滑されることから、中間室内を大気領域となすことによって潤滑不良となることはなく、炭化珪素等の硬質材で構成することができる。   Further, as the first canal seal, generally, the first rotary seal ring provided on the impeller shaft and the first stationary seal ring provided on the first partition wall are in contact with the impeller chamber by a relative rotational sliding action of the seal end face. An end-face contact type mechanical seal configured to shield and seal the chamber is used, but the two sealing rings are liquid-lubricated by the liquid in the impeller chamber between the sealed end surfaces that are the relative rotational sliding contact portions. Therefore, there is no lubrication failure by making the intermediate chamber an atmospheric region, and it can be made of a hard material such as silicon carbide.
本発明の水中ポンプ用軸封装置は、インペラ室とモータ室との間に形成される中間室内を大気領域となしたものであるから、中間室を油室とした場合のようなメンテナンス(油量の管理や油の交換,廃油処理等)を全く必要としないものである。しかも、インペラ室への油漏れを当然に生じないものであり、ポンプ取扱液が汚染されるようなことがなく、水質汚染等の環境問題を生じることがない。また、大気領域である中間室は油を封入する場合に比して必要最小限の大きさのものとできることから、当該軸封装置を装備する水中ポンプの小型化を実現することができる。したがって、本発明によれば、メンテナンスフリーで、ポンプ取扱液が食品や化粧品等のように厳格な衛生管理を必要とするものである場合を含めて極めて広範な用途に使用できる実用的な水中ポンプ用軸封装置を提供することができる。   The shaft seal device for a submersible pump according to the present invention is such that the intermediate chamber formed between the impeller chamber and the motor chamber is an atmospheric region. It does not require any amount control, oil change, waste oil treatment, etc.). In addition, oil leakage to the impeller chamber does not naturally occur, the pump handling liquid is not contaminated, and environmental problems such as water pollution do not occur. In addition, since the intermediate chamber, which is an atmospheric region, can have a minimum size as compared with the case where oil is sealed, the submersible pump equipped with the shaft seal device can be downsized. Therefore, according to the present invention, it is a maintenance-free, practical submersible pump that can be used for a wide range of uses, including cases where the pump handling liquid requires strict hygiene management such as food and cosmetics. A shaft seal device can be provided.
図1は本発明に係る水中ポンプ用軸封装置の一例を示す縦断正面図である。FIG. 1 is a longitudinal front view showing an example of a shaft seal device for a submersible pump according to the present invention. 図2は本発明に係る水中ポンプ用軸封装置の変形例を示す縦断正面図である。FIG. 2 is a longitudinal front view showing a modification of the shaft seal device for a submersible pump according to the present invention. 図3は図1又は図2の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 3 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 1 or FIG. 図4は水中ポンプの一般的構成を示す概略の縦断正面図である。FIG. 4 is a schematic longitudinal front view showing a general configuration of the submersible pump.
以下、本発明に係る水中ポンプ用軸封装置の構成を図面に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, the structure of the shaft seal device for a submersible pump according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る水中ポンプ用軸封装置の一例を示す縦断正面図であり、図2は本発明に係る水中ポンプ用軸封装置の変形例を示す縦断正面図であり、図3は図1又は図2の要部を拡大して示す詳細図である。   1 is a longitudinal front view showing an example of a shaft seal device for a submersible pump according to the present invention, FIG. 2 is a longitudinal front view showing a modification of the shaft seal device for a submersible pump according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 1 or FIG. 2.
図1に示す水中ポンプ用軸封装置(以下「第1軸封装置」という)及び図2に示す水中ポンプ用軸封装置(以下「第2軸封装置」という)は、夫々、図4に例示するような水中ポンプに装備されるものであり、インペラ室1とモータ室2との間に、インペラ室1との間が第1隔壁3により仕切られ且つモータ室2との間が第2隔壁4により仕切られた中間室5を形成して、両隔壁3,4を貫通してモータ室1からインペラ室2へと延びるインペラ軸6と第1隔壁3との間に一次シールたる第1メカニカルシール7を配設すると共に当該インペラ軸6と第2隔壁4との間に二次シールたる第2メカニカルシール8を配設してなるものである。   The shaft seal device for submersible pump (hereinafter referred to as “first shaft seal device”) shown in FIG. 1 and the shaft seal device for submersible pump (hereinafter referred to as “second shaft seal device”) shown in FIG. It is equipped in a submersible pump as illustrated. The impeller chamber 1 is partitioned between the impeller chamber 1 and the motor chamber 2 by a first partition 3 and the motor chamber 2 is secondly separated. A first intermediate seal 5 is formed between an impeller shaft 6 extending from the motor chamber 1 to the impeller chamber 2 through the both partition walls 3, 4 and the first partition wall 3. A mechanical seal 7 is disposed, and a second mechanical seal 8 serving as a secondary seal is disposed between the impeller shaft 6 and the second partition wall 4.
而して、第1及び第2軸封装置にあっては、本発明に従って、中間室5内をモータ室1内と同様に大気領域としてある。   Thus, in the first and second shaft sealing devices, the inside of the intermediate chamber 5 is set as the atmospheric region in the same manner as the inside of the motor chamber 1 according to the present invention.
また、第1メカニカルシール7は、図1及び図2に示す如く、インペラ軸6に設けた第1回転密封環11と第1隔壁3に設けた第1静止密封環12との対向端面たる密封端面11a,12aの相対回転摺接作用によりインペラ室1と中間室5との間を遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールである。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the first mechanical seal 7 is a seal that is an opposing end face between a first rotary seal ring 11 provided on the impeller shaft 6 and a first stationary seal ring 12 provided on the first partition 3. It is an end surface contact type mechanical seal configured to shield and seal between the impeller chamber 1 and the intermediate chamber 5 by the relative rotational sliding contact of the end surfaces 11a and 12a.
第1回転密封環11は、図1及び図2に示す如く、超硬合金,炭化珪素等の硬質部材で構成された円環状体であり、インペラ軸6にこれに嵌合固定した第1取付環13を介して固定されている。すなわち、第1回転密封環11は、インペラ室1内に配して、密封端面11aを中間室5に向けた状態で第1取付環13に固定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first rotary seal ring 11 is an annular body made of a hard member such as cemented carbide or silicon carbide, and is attached to and fixed to the impeller shaft 6. It is fixed via the ring 13. That is, the first rotating seal ring 11 is arranged in the impeller chamber 1 and is fixed to the first mounting ring 13 with the sealing end surface 11a facing the intermediate chamber 5.
第1静止密封環12は、図1及び図2に示す如く、第1回転密封環11と同一形状及び同一材質をなすもので、第1隔壁3にスプリングリテーナ14及び保持環15及びOリング16を介して軸線方向に移動可能に保持されている。すなわち、第1隔壁3に、円筒状のスプリングリテーナ14をその先端部を当該隔壁3から第1回転密封環11方向に突出させた状態で固着し、このスプリングリテーナ14の内周部に円筒状の保持環15の基端部をOリング16を介して軸線方向移動可能に嵌合保持し、この保持環15の先端部に第1回転密封環11と直対向させた状態で第1静止密封環12を固定してある。スプリングリテーナ14と保持環15との間は、保持環15に突設したドライブピン17をスプリングリテーナ14に形成した係合孔に係合させることにより、所定範囲において軸線方向に相対移動可能に且つ相対回転不能に連結されている。スプリングリテーナ14と保持環15との間にはスプリング18が介装されていて、保持環15を、第1静止密封環12の先端面である密封端面12aを第1回転密封環11の密封端面11aに押圧接触させるべく、第1回転密封環11方向に附勢している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first stationary seal ring 12 has the same shape and the same material as the first rotary seal ring 11. The first retainer 3 has a spring retainer 14, a holding ring 15, and an O-ring 16. It is hold | maintained so that a movement in an axial direction is possible. That is, a cylindrical spring retainer 14 is fixed to the first partition 3 with its tip projecting from the partition 3 in the direction of the first rotary seal ring 11, and is cylindrical on the inner peripheral portion of the spring retainer 14. The base end portion of the holding ring 15 is fitted and held through the O-ring 16 so as to be movable in the axial direction, and the first stationary sealing is performed with the front end portion of the holding ring 15 facing the first rotary sealing ring 11 directly. The ring 12 is fixed. Between the spring retainer 14 and the retaining ring 15, a drive pin 17 projecting from the retaining ring 15 is engaged with an engagement hole formed in the spring retainer 14 so that it can be relatively moved in the axial direction within a predetermined range. They are connected so that they cannot rotate relative to each other. A spring 18 is interposed between the spring retainer 14 and the holding ring 15, and the holding ring 15 is connected to the sealing end surface 12 a which is the front end surface of the first stationary sealing ring 12, and the sealing end surface of the first rotary sealing ring 11. In order to press contact with 11a, it urges | biases to the 1st rotation sealing ring 11 direction.
また、第2メカニカルシール8は、図1及び図2に示す如く、インペラ軸6に設けた第2回転密封環21と第2隔壁4に設けた第2静止密封環22との対向端面たる密封端面21a,22aの相対回転摺接作用によりモータ室2と中間室5との間を遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールであるドライコンタクトシールであり、以下のように構成されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the second mechanical seal 8 is a sealing which is an opposing end surface between a second rotary sealing ring 21 provided on the impeller shaft 6 and a second stationary sealing ring 22 provided on the second partition 4. A dry contact seal that is a mechanical seal of an end surface contact type configured to shield and seal between the motor chamber 2 and the intermediate chamber 5 by the relative rotational sliding contact between the end surfaces 21a and 22a. The dry contact seal is configured as follows. ing.
第2回転密封環21は、図1及び図2に示す如く、超硬合金,炭化珪素等の硬質部材で構成された円環状体であり、インペラ軸6にこれに嵌合固定した第2取付環23を介して固定されている。すなわち、第2回転密封環21は、密封端面21aをモータ室2に向けた状態で第2取付環23に固定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the second rotary seal ring 21 is an annular body made of a hard member such as cemented carbide or silicon carbide, and is attached to and fixed to the impeller shaft 6. It is fixed via the ring 23. That is, the second rotary sealing ring 21 is fixed to the second mounting ring 23 with the sealing end face 21 a facing the motor chamber 2.
第2静止密封環22は、図1及び図2に示す如く、第2回転密封環21に比して軟質であって自己潤滑性を有する材料(例えば、カーボン)で構成された円環状体であり、第2隔壁4にスプリングリテーナ24及びOリング25を介して軸線方向に移動可能に保持されている。すなわち、第2隔壁4に、二重円筒状のスプリングリテーナ24をその先端部を当該隔壁4から第2回転密封環21方向に突出させた状態で固着し、第2静止密封環22を、スプリングリテーナ24の小径円筒部24aと大径円筒部24bとの間に配して、当該小径円筒部24aの外周部にOリング25を介して軸線方向移動可能に嵌合保持してある。第2静止密封環22は、その外周部に形成した凹部にスプリングリテーナ24に突設したドライブピン26を係合させることにより、スプリングリテーナ24に所定範囲において軸線方向に相対移動可能に且つ相対回転不能に保持されている。第2静止密封環22の基端部には、Oリング25の飛び出しを阻止する環状のスプリング受板27が係合保持されている。スプリングリテーナ24と第2静止密封環22の基端部つまりスプリング受板27との間にはスプリング28が介装されていて、第2静止密封環22を、その先端面である密封端面22aを第2回転密封環21の密封端面21aに押圧接触させるべく、第2回転密封環21方向に附勢している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the second stationary seal ring 22 is an annular body made of a material (for example, carbon) that is softer than the second rotary seal ring 21 and has a self-lubricating property. And is held by the second partition wall 4 via a spring retainer 24 and an O-ring 25 so as to be movable in the axial direction. That is, a double cylindrical spring retainer 24 is fixed to the second partition wall 4 with its tip projecting from the partition wall 4 toward the second rotary sealing ring 21, and the second stationary sealing ring 22 is connected to the spring. The retainer 24 is disposed between the small-diameter cylindrical portion 24a and the large-diameter cylindrical portion 24b, and is fitted and held on the outer peripheral portion of the small-diameter cylindrical portion 24a via the O-ring 25 so as to be movable in the axial direction. The second stationary seal ring 22 is engaged with a drive pin 26 projecting from the spring retainer 24 in a recess formed in the outer peripheral portion thereof, so that the spring retainer 24 is relatively movable in the axial direction and relatively rotated. Held impossible. An annular spring receiving plate 27 that prevents the O-ring 25 from popping out is engaged and held at the base end portion of the second stationary sealing ring 22. A spring 28 is interposed between the spring retainer 24 and the base end portion of the second stationary sealing ring 22, that is, the spring receiving plate 27, and the second stationary sealing ring 22 is connected to the sealing end surface 22 a which is the distal end surface thereof. The second rotary seal ring 21 is biased in the direction of the second rotary seal ring 21 so as to be in press contact with the sealing end surface 21a of the second rotary seal ring 21.
また、第2静止密封環22の密封端面22aは、図3に示す如く、これと同心状の環状凹溝29を形成することによって、この環状凹溝29より内径側の第1密封端面部分22bと外径側の第2密封端面部分22cとに分割された形状となされている。両密封端面部分22b,22cは、第2回転密封環21の密封端面21aに同心状態で接触しうる円環状の平滑面に形成されている。また、第2静止密封環22には、図3に示す如く、密封端面22a以外の表面に開口し且つ環状凹溝29内へと連通する一又は複数の貫通孔30が形成されている。この例では、貫通孔30が第2静止密封環22の外周面に開口されている。また、第1密封端面部分22bの径方向幅は、図3に示す如く、第2密封端面部分22cの径方向幅より大きく設定されている。   Further, as shown in FIG. 3, the sealing end face 22a of the second stationary sealing ring 22 is formed with a concentric annular concave groove 29 so that the first sealing end face portion 22b on the inner diameter side of the annular concave groove 29 is formed. And a second sealed end surface portion 22c on the outer diameter side. Both sealed end surface portions 22b and 22c are formed in an annular smooth surface that can contact the sealed end surface 21a of the second rotary seal ring 21 in a concentric state. Further, as shown in FIG. 3, the second stationary sealing ring 22 is formed with one or a plurality of through holes 30 that open to a surface other than the sealing end surface 22 a and communicate with the annular groove 29. In this example, the through hole 30 is opened on the outer peripheral surface of the second stationary sealing ring 22. Further, the radial width of the first sealed end surface portion 22b is set larger than the radial width of the second sealed end surface portion 22c, as shown in FIG.
而して、第1軸封装置にあっては、図1に示す如く、第1メカニカルシール7と第2メカニカルシール8とが軸線方向に近接した状態で並列状に配置(タンデム配置)されている。すなわち、第1メカニカルシール7がインペラ室1内に配置され、第2メカニカルシール8が中間室5内に配置されている。   Thus, in the first shaft seal device, as shown in FIG. 1, the first mechanical seal 7 and the second mechanical seal 8 are arranged in parallel in the axial direction (tandem arrangement). Yes. That is, the first mechanical seal 7 is disposed in the impeller chamber 1 and the second mechanical seal 8 is disposed in the intermediate chamber 5.
一方、第2軸封装置は、図2に示す如く、一方のメカニカルシール(この例では、第2メカニカルシール8)の円筒状構成部材の全て又は一部を他方のメカニカルシール(この例では、第1メカニカルシール7)の円筒状構成部材とインペラ軸6との対向周面間に形成される環状空間31に配置して、両メカニカルシール7,8の構成部材の全て又は一部が軸線方向において重複するように構成されている。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the second shaft seal device is configured such that all or part of the cylindrical component of one mechanical seal (in this example, the second mechanical seal 8) is replaced with the other mechanical seal (in this example, The first mechanical seal 7) is arranged in an annular space 31 formed between the opposing peripheral surfaces of the cylindrical component member and the impeller shaft 6, and all or part of the component members of the two mechanical seals 7 and 8 are axial. Are configured to overlap.
すなわち、第2軸封装置にあっては、図2に示す如く、第1メカニカルシール7の円筒状構成部材である密封環11,12、保持環15及びスプリングリテーナ14の内径を第2メカニカルシール8の円筒状構成部材である密封環21,22及びスプリングリテーナ24の外径より大きくして、軸線方向において第1メカニカルシール8の内周側空間(環状空間)31に第2メカニカルシール8が突入するようにし、これにより中間室5を小さく、つまり隔壁3,4の間隔を小さくして、水中ポンプの大きさ(軸線方向長さ)を可及的に小型化するように工夫されている。なお、第2軸封装置にあっては、当該軸封装置の簡略化及び組立容易化を図るために、第1回転密封環11及び第2回転密封環21をインペラ軸6に固定するための部材を共通として、軸封装置の更なる簡略化及び組立容易化を図っている。すなわち、図2に示す如く、第1回転密封環11をインペラ軸6に固定するための第1取付環13と第2回転密封環21をインペラ軸6に固定するための第2取付環23とを円筒状の連結部材32により連結した一体円筒構造物に構成してある。   That is, in the second shaft seal device, as shown in FIG. 2, the inner diameters of the sealing rings 11 and 12, the holding ring 15 and the spring retainer 14 which are cylindrical components of the first mechanical seal 7 are set to the second mechanical seal. The second mechanical seal 8 is larger than the outer diameters of the sealing rings 21 and 22 and the spring retainer 24, which are cylindrical structural members 8, in the inner circumferential space (annular space) 31 of the first mechanical seal 8 in the axial direction. In order to reduce the size of the submersible pump (length in the axial direction), the intermediate chamber 5 is made smaller, that is, the interval between the partition walls 3 and 4 is made smaller. . In the second shaft seal device, the first rotary seal ring 11 and the second rotary seal ring 21 are fixed to the impeller shaft 6 in order to simplify and facilitate the assembly of the shaft seal device. By using the same member, the shaft seal device is further simplified and assembled easily. That is, as shown in FIG. 2, a first mounting ring 13 for fixing the first rotary sealing ring 11 to the impeller shaft 6 and a second mounting ring 23 for fixing the second rotary sealing ring 21 to the impeller shaft 6, Are formed into an integral cylindrical structure connected by a cylindrical connecting member 32.
以上のように構成された第1及び第2軸封装置にあっては、インペラ室1とモータ室2とがこれらと中間室5との間に配設した第1及び第2メカニカルシール7,8によりシールされる。このとき、インペラ室1と中間室5とをシールする第1メカニカルシール7は、中間室5が大気領域であるが、インペラ室1が液体領域であるから、密封端面間はインペラ室1内の液体により潤滑されることになる。したがって、両密封環11,12を硬質材製とした端面接触形のメカニカルシールである第1メカニカルシール7によって、液体領域であるインペラ室1と大気領域である中間室5との間が良好にシールされる。   In the first and second shaft seal devices configured as described above, the first and second mechanical seals 7 in which the impeller chamber 1 and the motor chamber 2 are disposed between these and the intermediate chamber 5, 8 is sealed. At this time, the first mechanical seal 7 that seals the impeller chamber 1 and the intermediate chamber 5 has the intermediate chamber 5 in the atmospheric region, but the impeller chamber 1 is in the liquid region. It will be lubricated by the liquid. Therefore, the first mechanical seal 7 which is an end-face contact type mechanical seal in which both the sealing rings 11 and 12 are made of a hard material provides a good space between the impeller chamber 1 which is a liquid region and the intermediate chamber 5 which is an atmospheric region. Sealed.
また、モータ室2と中間室5との間は第2メカニカルシール8によってシールされるが、両室2,5が密封端面21a,22a間の液体潤滑を行い得ない大気領域であるため、密封端面21a,22aの接触部分が発熱する虞れがある。しかし、第2メカニカルシール8にあっては、一方の密封端面22aが環状凹溝29を挟んで同心状に並列する第1密封端面部分22bと第2密封端面部分22cとに分割されており且つ環状凹溝29が貫通孔30により大気領域に開放されていることから、密封端面21a,22aの接触によって発生する熱は環状凹溝29(及び貫通孔30)から速やかに放熱されることになり、密封端面21a,22aが異常発熱したり焼き付いたりすることがなく、両室2,5間が良好にシールされる。なお、第2メカニカルシール8は、その構造上、第1メカニカルシール7よりシール機能に劣るものであるが、軸封装置全体としてのシール機能(インペラ室1とモータ室2との間をシールする機能)については問題はない。すなわち、インペラ室1とモータ室2との間は実質的に第1メカニカルシール7によりシールされるのであり、第2メカニカルシール8は大気領域間(モータ室2と中間室5との間)をシールする補助的なものにものに過ぎないからである。   Further, the motor chamber 2 and the intermediate chamber 5 are sealed by the second mechanical seal 8, but the two chambers 2 and 5 are air regions where liquid lubrication between the sealed end faces 21a and 22a cannot be performed. There is a possibility that the contact portions of the end faces 21a and 22a generate heat. However, in the second mechanical seal 8, one sealed end surface 22a is divided into a first sealed end surface portion 22b and a second sealed end surface portion 22c that are concentrically juxtaposed across the annular groove 29, and Since the annular groove 29 is opened to the atmospheric region by the through hole 30, the heat generated by the contact of the sealed end surfaces 21 a and 22 a is quickly radiated from the annular groove 29 (and the through hole 30). The sealed end surfaces 21a and 22a are not abnormally heated or burned, and the space between the chambers 2 and 5 is well sealed. The second mechanical seal 8 is inferior in sealing function to the first mechanical seal 7 due to its structure, but the sealing function as a whole shaft seal device (seals between the impeller chamber 1 and the motor chamber 2). There is no problem with (function). That is, the space between the impeller chamber 1 and the motor chamber 2 is substantially sealed by the first mechanical seal 7, and the second mechanical seal 8 is between the atmospheric regions (between the motor chamber 2 and the intermediate chamber 5). This is because it is only an auxiliary material for sealing.
したがって、インペラ室1とモータ室2との間が中間室5を介して良好にシールされることになり、しかも中間室5が大気領域とされていることから、中間室に油を封入させるようにした従来の水中ポンプ用軸封装置のように油量管理や廃油処理等のメンテナンス作業が必要とならず、メンテナンスフリーを実現することができる。しかも、中間室5からインペラ室1に油漏れが生じるようなことがなく、ポンプ取扱液が食品や化粧品等のように厳格な衛生管理を必要とするものである場合にも冒頭で述べたような問題は生じない。   Therefore, the gap between the impeller chamber 1 and the motor chamber 2 is satisfactorily sealed via the intermediate chamber 5, and the intermediate chamber 5 is an atmospheric region, so that oil is sealed in the intermediate chamber. Maintenance work such as oil amount management and waste oil processing is not required unlike the conventional shaft seal device for submersible pumps, and maintenance-free operation can be realized. Moreover, no oil leaks from the intermediate chamber 5 to the impeller chamber 1, and the pump handling liquid is necessary for strict hygiene management such as food and cosmetics as described at the beginning. No problem arises.
また、中間室5内が大気領域であるから、中間室に油を封入させるようにした従来の水中ポンプ用軸封装置に比して、中間室5を必要最小限の大きさとすることでき、当該軸封装置を装備する水中ポンプの小型化を図ることができる。特に、第2軸封装置のように両メカニカルシール7,8の構成部材の全て又は一部が軸線方向において重複するように構成しておくことによって、中間室5の大きさつまり両隔壁3,4の間隔を極めて小さくすることができ、水中ポンプの更なる小型化を図ることができる。   Moreover, since the inside of the intermediate chamber 5 is an atmospheric region, the intermediate chamber 5 can be made the minimum necessary size as compared with the conventional shaft seal device for a submersible pump in which oil is sealed in the intermediate chamber. The submersible pump equipped with the shaft seal device can be downsized. In particular, the size of the intermediate chamber 5, that is, both partition walls 3, can be obtained by configuring all or part of the constituent members of the mechanical seals 7 and 8 to overlap in the axial direction as in the second shaft seal device. 4 can be made extremely small, and further downsizing of the submersible pump can be achieved.
なお、本発明は上記した構成に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良,変更することができる。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described configuration, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.
例えば、第2メカニカルシール8において、環状凹溝29及び貫通孔30を第2回転密封環21に形成するようにしてもよい。この場合、貫通孔30を当該回転密封環21の外周面に開口させるようにしておくと、密封端面21a,22aの接触による摩耗粉を、第2回転密封環21の回転による遠心力により環状凹溝29から貫通孔30を介して放出させることができる。   For example, in the second mechanical seal 8, the annular concave groove 29 and the through hole 30 may be formed in the second rotary seal ring 21. In this case, if the through-hole 30 is opened on the outer peripheral surface of the rotary sealing ring 21, the wear powder due to the contact between the sealing end surfaces 21 a and 22 a is caused to form an annular recess by centrifugal force generated by the rotation of the second rotary sealing ring 21. It can be discharged from the groove 29 through the through hole 30.
1 インペラ室
2 モータ室
3 第1隔壁
4 第2隔壁
5 中間室
6 インペラ軸
7 第1メカニカルシール
8 第2メカニカルシール
11 第1回転密封環
11a 密封端面
12 第2静止密封環
12a 密封端面
21 第2回転密封環
21a 密封端面
22 第2静止密封環
22a 密封端面
22b 第1密封端面部分
22c 第2密封端面部分
29 環状凹溝
30 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller chamber 2 Motor chamber 3 1st partition 4 2nd partition 5 Intermediate chamber 6 Impeller shaft 7 1st mechanical seal 8 2nd mechanical seal 11 1st rotation sealing ring 11a Sealing end surface 12 2nd stationary sealing ring 12a Sealing end surface 21 1st Two-turn sealing ring 21a Sealing end face 22 Second stationary sealing ring 22a Sealing end face 22b First sealing end face part 22c Second sealing end face part 29 Annular groove 30 Through hole

Claims (3)

  1. インペラ室とモータ室との間に、インペラ室との間が第1隔壁により仕切られ且つモータ室との間が第2隔壁により仕切られた中間室を形成して、両隔壁を貫通してモータ室からインペラ室へと延びるインペラ軸と第1隔壁との間に第1メカニカルシールを配設すると共に当該インペラ軸と第2隔壁との間に第2メカニカルシールを配設してある水中ポンプ用軸封装置において、
    中間室内を大気領域となし
    第2メカニカルシールが、インペラ軸に設けた第2回転密封環と第2隔壁に設けた第2静止密封環との対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用によりモータ室と中間室とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールであって、何れか一方の密封環の密封端面を、これに同心状の環状凹溝を形成することによって、当該環状凹溝より外径側の第2密封端面部分とこれより径方向幅の大きな当該環状凹溝より内径側の第1密封端面部分とに分割された形状となすと共に、当該密封環に、その密封端面以外の表面であって当該密封環の外周面に開口し且つ前記環状凹溝内へと連通する貫通孔を形成したドライコンタクトシールであることを特徴とする水中ポンプ用軸封装置。
    An intermediate chamber is formed between the impeller chamber and the motor chamber. The intermediate chamber is partitioned from the impeller chamber by a first partition and the motor chamber is partitioned by a second partition. The submersible pump has a first mechanical seal disposed between the impeller shaft extending from the chamber to the impeller chamber and the first partition, and a second mechanical seal disposed between the impeller shaft and the second partition. In the shaft seal device,
    There is no air space in the middle chamber ,
    The second mechanical seal shields the motor chamber and the intermediate chamber by the relative rotational sliding contact action of the sealing end surface which is the opposing end surface of the second rotating sealing ring provided on the impeller shaft and the second stationary sealing ring provided on the second partition wall. An end-face contact type mechanical seal configured to seal, and by forming a concentric annular groove on the sealing end surface of any one of the sealing rings, the outer diameter side of the annular groove The second sealed end surface portion and the first sealed end surface portion on the inner diameter side of the annular concave groove having a larger radial width than that of the second sealed end surface portion, and a surface other than the sealed end surface on the seal ring. A shaft seal device for a submersible pump, wherein the seal ring is a dry contact seal that is open on the outer peripheral surface of the seal ring and has a through hole that communicates with the annular groove .
  2. 一方のメカニカルシールの構成部材の全て又は一部が他方のメカニカルシールの構成部材とインペラ軸との対向周面間に形成される環状空間に配置されるように構成したことを特徴とする、請求項1に記載する水中ポンプ用軸封装置。   All or part of the constituent members of one mechanical seal are arranged in an annular space formed between the opposing peripheral surfaces of the constituent member of the other mechanical seal and the impeller shaft. Item 10. A shaft seal device for a submersible pump according to item 1.
  3. 第1メカニカルシールが、インペラ軸に設けた第1回転密封環と第1隔壁に設けた第1静止密封環との対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用によりインペラ室と中間室とを遮蔽シールするように構成された端面接触形のメカニカルシールであることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載する水中ポンプ用軸封装置。 The first mechanical seal shields the impeller chamber and the intermediate chamber by a relative rotational sliding contact action of a sealing end surface that is an opposing end surface of the first rotating sealing ring provided on the impeller shaft and the first stationary sealing ring provided on the first partition wall. characterized in that it is a configured end surface contact type mechanical seal to seal, shaft sealing device for a water pump according to claim 1 or claim 2.
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