JPH08507580A - グランドシールアッセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 グランドシールアッセンブリ用のハウジング２が回転軸５０を受け入れるための貫通する穴４を有する本体３を有する。本体３は第１部分３Ａと第２部分３Ｂ及び調節手段２１を有する。第１部分３Ａと第２部分３Ｂは、各々、穴４内にパッキン受入領域を有し、また該第１部分３Ａと第２部分３Ｂとは各々、前記パッキン受入領域の端壁を形成する当接壁１４，１５を有する。一方、前記調節手段２１は、前記当接壁１４，１５の間で穴４の軸方向へ相対的な動きをさせるように操作できる。

Description

【発明の詳細な説明】 グランドシールアッセンブリ 本発明は、概してポンプ用のシールアッセンブリに関し、更に詳しくは（これ に限定されないが）遠心スラリーポンプに関する。 グランドシールアッセンブリは長年に亙って遠心水ポンプ及び遠心スラリーポ ンプで使用されてきた。典型的な従来のグランドアッセンブリは図１、２及び３ に示されている。図１、２及び３は、従来のグランドシールアッセンブリの部分 的な断面正面図である。そのようなアッセンブリは、一般に通常スタッフィング ボックスと呼ばれる外側のハウジング２から成り、この外側ハウジング２は例え ばポンプシャフトのような回転シャフト５０がその中を貫通する円筒形の穴４を 有する。端壁３５がその穴の一端に設けられる。シャフト５０は、そこに保護ス リーブを有していてもいなくてもよい。穴４とシャフト５０との間の環状の間隙 ７は、通常パッキン５で充たされており、このパッキン５は、多数のパッキンリ ング８の形態でもよい。パッキン材料は場合に応じて変えることができるが、通 常は切断して環状リングにすることができる四角又は矩形の断面を有する繊維を 編んだものである。パッキン材料は強度面を考慮して選ばれ、また他に潤滑油（ ＰＴＦＥのような）を摩擦を減少させるために加える。 パッキン５は通常、ハウジング即ちスタッフィングボックスの中に置かれ、グ ランド９によって外側の端部から圧縮されている。パッキン５は圧縮性を有する ため、グランド９をパッキンスペースを形成する環状間隙７の内側へ及び外側へ 動かすことによって、パッキン５とシャフト（あるいはそのスリーブ）５０との 間の間隙が調節される。外側ボルト（図示されていない）により、通常この調節 が行われる。固定のパッキン５と回転シャフト５０との間の間隙７を調節するこ とにより、アッセンブリからの漏れを調節する。この漏れはある場合においては 、パッキンとシャフトとを適切に冷却することを確実にし、また摩擦により生じ る熱を取り除く点で重要である。 水ポンプ用のこのタイプのシールアッセンブリは、作動の間にシールアッセン ブリから漏れる吸い上げられた水を使用して、アッセンブリを冷やすことを助け ることができる。適切に潤滑されたアッセンブリが、長い寿命を得るために必要 である。 吸い上げられたスラリーは粒子を含むから、スラリーポンプは他の問題を抱え ている。これらの粒子は付加的な摩擦を引き起こし、パッキンとスリーブとを摩 耗させる。スラリーポンプでは、外部供給源からアッセンブリへきれいなシーリ ング水を注入して、これらの問題を減少し、そして寿命を長くさせることが共通 して行われている。この水はランタンリングアッセンブリ１０への送り流路１４ を介してアッセンブリの中へ注入される。ランタンリングアッセンブリは、ラン タンリング１１とレストリクタ１２を有していてもよい。図１において、レスト リクタ１２は金属で形成され、図２においてレストリクタ１２は非金属の装置で ある。図３には、パッキン８０によってネックリング１７から間隔をあけたラン タンリング１１がある。ランタンリングとランタンレストリクタとは、シャフト またはそのスリーブの周りの間隙の中へ、流路１４を介して導入される水を注入 する。これにより水が、パッキン５とシャフト５０との間の限界の間隙の中へ注 ぎ込み、適当で効果的な潤滑を提供する。ランタンリングとランタンリングレス トリクタとの両方の構造により、いくらかのシーリング水がポンプの中へ流れ込 むことができる。これによりシーリングアッセンブリから固形物や粒子を流し去 るという所望の効果があり、従ってグランド内へのスラリー汚染の危険が最小に なる。 上述した従来の装置は、その設計上固有の問題を有し、スラリーポンプの操作 上およびメンテナンス上の問題をも引き起こす。ポンプは主要なポンプ部品を取 り外す必要なく、パッキン替えを行う（即ち古い摩耗したパッキンを新しい未使 用のパッキンに取り替える）ことが必要であるということが、メンテナンスの要 求される。ところでシャフトスリーブの周りの小さな輪は深くにあり、パッキン 替えの間にそれを見ることが，不可能ではないとしても面倒であるから、問題が ある。従って多くのパッキン替えの作業は感覚で行われている。パッキン替えは 、遠心スラリーポンプの後ろ側からアクセスすることができないため、より困難 である。更に、作業者がいつも適切な調節をするとは限らないことと関連する問 題 がある。水の供給は変わりあるいは不足し、それによってパッキンとスリーブと の摩耗や不足の原因となる。また水は、パッキンの径の内側でなく、外側の周り からも漏れる。 本発明は、従来のシーリングアッセンブリに関する上記問題の１以上を緩和す るためのものである。 本発明では、回転軸を受け入れるための貫通した穴を有する本体を有するグラ ンドシールアッセンブリ用のハウジングを提供する。この本体は、上記穴の中に パッキン受入領域を各々有する第１部分と第２部分とを有する。第１部分と第２ 部分の各々は、上記パッキン受入領域の端壁を形成する当接壁を有する。更に上 記当接壁の間で上記穴の軸方向へ相対的な動きをさせるように操作できる調節手 段を有する。 上記パッキン受入領域は、環状の領域、すなわち組み立てられた位置にあると きに、上記穴の内壁面と上記回転軸の外面との間の間隙を有していてもよい。 上記各当接壁は、上記穴の内壁面に関してほぼ半径方向内側へ延びる当接フラ ンジを有してもよい。この当接フランジはハウジングの上記第１部分と第２部分 とに形成されることが好ましい。組み立てられた位置にあるとき、これらの当接 壁が互いに離れている。上記ハウジングの各部分の穴は、互いの方へ向いて開い てもよく、各部分が両者の間にランタンリングアッセンブリを受け入れるように 離れていてもよい。 当接フランジの各々が、組み立てられた位置にあるとき、シャフトの面に隣接 して配置される自由な内端を有し、該内端がレストリクタとして機能することが できる。他の構造では、ネックリングを当接壁とパッキンとの間のパッキン受入 領域の両端に配置してもよい。複数のパッキンリングがハウジングの各部分の中 に設けられていることが有利である。 ハウジングの上記一方の部分は、該一方の部分に作動的に接続された上記他方 の部分と共にポンプケーシングに固定されることが好ましく、これにより調節手 段を操作することにより、他方の部分が一方の部分に対して軸方向に動くことが できる。 上記調節手段は、ハウジングの第１部分と第２部分とを相互に接続する複数の ネジ付きのボルトの形態とし、これによりボルトを回転させると第１部分と第２ 部分とが軸方向に動くようにしてもよい。またハウジングの第１部分と第２部分 のうち少なくとも一方がボルトによって相互に接続される２つの部分を有し、且 つハウジングの第１部分と第２部分とが分離できるようにしてハウジングへのア クセスと分解を容易にするようになされている。 グランドシールアッセンブリは少なくとも２つのパッキンリングと該パッキン リングの周りのパッキンスリーブとを有し、該パッキンスリーブは、該パッキン スリーブを軸方向へ圧縮すると、その少なくとも一部がパッキンリングへの半径 方向の圧縮に変換され得るように配置されていてもよい。またパッキンスリーブ は、パッキンリングと穴の内面との間に配置されるエラストマー特性を有するリ ングを有してもよい。このスリーブは、外側のリム壁を形成する環状リングの形 態をしていてもよく、あるいはこれに加えて該リム壁の一端において半径方向内 側へ延びる側壁を有していてもよい。 パッキンリングの２つのグループを有し、これらグループの各々が各グループ と関連した上記パッキンスリーブの一方を有してもよい。パッキンリングのグル ープは、ランタンリング等によって互いに離されていてもよい。 １つの好ましい構造では、ランタンリングはパッキンリングの２つのグループ の間にフィットする第１部分と、取り付けられた位置にあるときパッキンスリー ブを圧縮するように形作られた第２部分とを有する。更にランタンリングとハウ ジングとの間のシールを提供するＯ−リング等の部品を設けてもよい。 以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照しながら説明する。 図４は、本発明のハウジングを組み込んだグランドシールアッセンブリの部分 側面図である。 図５は、図４に示すグランドシールアッセンブリの正面図である。 図６は、パッキンアッセンブリの改良した形態を示すグランドシールアッセン ブリの部分側面図である。 図７〜図９は、本発明のアッセンブリで使用するのに適するランタンリングの 種々の改良形態を示す図である。 図４、５及び６には、従来のシールアッセンブリと一部同様な特徴を有する本 発明のアッセンブリが示されており、図１〜図３と同じ部材に対しては同じ参照 符号が使用されている。ポンプ用のどのシーリングアッセンブリの目的も、本質 的には加圧されたポンプ流体を含むことである。圧力はシーリングアッセンブリ によって下げられ、その結果圧力はシールの外側の大気圧になる。 シールハウジングすなわちスタッフィングボックス２は、回転軸５０に実質的 に平行な穴４を有し、また環状のチャンバ７を形成している。ハウジング２は、 第１部分３Ａと第２部分３Ｂとを有する本体３を有する。フランジ１４，１５の 形をした当接壁を有し、その各々が内端１６，１７を有する。スタッフィングボ ックスの内径は、シャフトに近接するような径寸法になっている。内端１６，１ ７は、レストリクタギャップとして作用するようになっており、これにより水が スラリーを流し去ることを助ける。当接壁１４，１５もショルダーを形成し、パ ッキン５を支持する。ハウジング即ちスタッフィングボックスは、通常金属でで きているが、他の適当な材料も使うことができる。スラリーによって摩耗しやす いから、ハイクローム鉄のような低摩耗材料で部品を製造することも可能である 。 シャフト５０は、一般には堅い金属製のまたはコートされたスリーブによって 保護され、摩耗を最小にしてある。 ハウジング本体３の２つの部分３Ａと３Ｂは、ボルト２１の形をした調節装置 によって、２つのハウジング部分の位置を互いに軸方向に調節できるように配置 され、このようにしてパッキン５にかかる圧縮力を変えるようになっている。こ れによりパッキンとスリーブあるいはシャフトとの間の間隙を制御し、それによ ってシールアッセンブリの漏れを制御している。ボルト２１はハウジング部分３ Ｂ上のフランジ３２に支持されている。 この構造は当接壁がハウジングの穴に入らないから、従来のグランドと異なる 。それに代わって、上記構造では内径上に環状のシールチャンバを形成している 。図に示されるようにハウジング部分３６は半分づつに割れ、固定ボルト２３に よって一緒に締結されている。部分３Ａも同様に割られていてもよい。メンテナ ンスの間、ハウジングの部分を分割してシャフト５０の周りから外すことができ 、こうしてハウジングへのアクセスがより容易になる。 図に示されるアッセンブリの形態では、ランタンリング５５は、ハウジング部 分３Ａ，３Ｂの２つの端部を分離する。ランタンリングの外径部分は、両方のハ ウジング即ちスタッフィングボックスの中にか、穴４の外径内に位置し、同心性 を確保しながらこれを維持している。通常はランタンリングは金属製であるが、 シャフト又はスリーブの摩耗を最小にするために、内径部分にコーティングを施 し、あるいは装填物を設けることができる。内径上の半径方向の穴と環状溝とに より、水がランタンリング５５の両側のおいて、パッキンとシャフトあるいはパ ッキンとスリーブとの間の限界の隙間の中へ注入される。このようにして水は、 ポンプの中へも外側へも流れることができる。 図７と図９は本発明のグランドシールアッセンブリで使用するのに特に適する ランタンリングの種々の形態を示す。各形態においてランタンリング５５は、パ ッキン５のグループの間にフィットする第１部分５５Ａと、パッキンスリーブ２ ５に作用してそれらを部分的に圧縮する拡大部分５５Ｂとを有する。 この新しい構造は、どんな従来のパッキンタイプでも利用できる。これらは通 常、ある位置で切断された編んだリングであり、シャフトスリーブの周りへ取り 付けることが可能である。パッキン８の数はそれぞれの端部で変えることができ る。図に示す例では、２つのパッキンを各端部に設けている。 パッキンスリーブ２５が、シールアッセンブリの各端部のパッキン５の周りに 組み込まれていてもよい。２つのパッキンスリーブ２５は、各々パッキンリング ８Ａ，８Ｂの各グループと関連して示されている。これらのパッキンスリーブ２ ５は十分にエラストマーとしての特性を有し、これによって、２つのハウジング 部分の間の相対的な動きによって軸方向の圧縮がなされると、まず最初にこれら のパッキンスリーブ２５が軸方向に圧し潰される。図４に示されるパッキンスリ ーブ２５は、環状のリム壁を有し、図６に示されるパッキンスリーブは、リム壁 と、該リム壁の一端から半径方向内側へ延びる側壁とを有する。スリーブ２５が 外側のハウジング３とパッキン５との間に実質的に押し込められたとき、軸方向 の圧縮はパッキンへの半径方向の圧縮に変換される。従ってパッキンは軸方向と 半径方向とに圧縮され、この圧縮はリングからリングへと伝わり、より均一にな る。各パッキンリングのより均一な圧縮は、シーリングアッセンブリに対するか なりよい制御と、操作と漏れとに対するかなりよい制御を提供する。パッキンス リーブはまた、パッキンリングの外側の周りのシーリングを補助して、制御され ていない漏れを止める。 好ましい実施例に関する上記の構造によって、パッキンの取り替えのためにパ ッキンリングに対してよりアクセスしやすく、および固定された側部の環状シー ルチャンバの長さが減るという点で、より簡単なメンテナンスが可能になり、摩 耗も一層一様になる。 最後に種々の変形、改良および追加が、本発明の精神と領域から離れることな しに、種々の構造と部材の構成に組み込まれてもよいということを理解すべきで ある。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． グランドシールアッセンブリ用のハウジングであって、 該ハウジングは回転軸を受け入れるための貫通した穴を有する本体を有し、 前記本体は、前記穴の中にパッキン受入領域を各々有し且つ前記パッキン受入 領域の端壁を形成する当接壁を各々有する、第１部分と第２部分と、 前記当接壁の間で前記穴の軸方向へ相対的な動きをさせるように操作できる調 節手段とを有する ことを特徴とするグランドシールアッセンブリ用のハウジング。 ２． 前記パッキン受入領域は、環状の領域、すなわち組み立てられた位置にあ るときに、前記穴の内壁面と前記回転軸の外面との間の間隙を有することを特徴 とする請求項１記載のハウジング。 ３． 前記各当接壁は、前記穴の前記内壁面に関してほぼ半径方向内側へ延びる 当接フランジを有し、この当接フランジが前記ハウジングの第１部分と第２部分 とに形成され、それにより組み立てられた位置にあるとき、前記当接壁が互いに 離れていることを特徴とする請求項１または２記載のハウジング。 ４． 前記ハウジングの各部分の穴は互いの方へ向いて開いており、前記各部分 が両者の間にランタンリングアッセンブリを受け入れるように離れていることを 特徴とする請求項１乃至３記載のハウジング。 ５． 前記当接フランジの各々が、組み立てられた位置にあるとき、前記シャフ トの面に隣接して配置される自由な内端を有し、該内端がレストリクタとして機 能することができることを特徴とする請求項１乃至４記載のハウジング。 ６． 前記当接壁と前記パッキンとの間の前記パッキン受入領域の両端に、更に ネックリングが配置されることを特徴とする請求項１乃至５記載のハウジング。 ７． 前記ハウジングの一方の部分は、該一方の部分に作動的に接続された前記 他方の部分と共にポンプケーシングに固定され、これにより前記調節手段を操作 することにより、前記他方の部分が前記一方の部分に対して軸方向に動くことが できることを特徴とする請求項１乃至６記載のハウジング。 ８． 前記調節手段は、前記ハウジングの第１部分と第２部分とを相互に接続す る複数のネジ付きのボルトを有し、これによりボルトを回転させると前記第１部 分と第２部分とが軸方向に動き、また前記ハウジングの第１部分と第２部分のう ち少なくとも一方がボルトによって相互に接続される２つの部位を有し、且つ前 記ハウジングの第１部分と第２部分とが分離できるように構成されていることを 特徴とする請求項１乃至７記載のハウジング。 ９． 前記グランドシールアッセンブリは少なくとも２つのパッキンリングと該 パッキンリングの周りのパッキンスリーブとを有し、 前記パッキンスリーブは、該パッキンスリーブの軸方向への圧縮が、前記パッ キンリングへの半径方向の圧縮に少なくとも一部変換され得るように設けられ、 また前記パッキンスリーブは、パッキンリングと前記穴の内面との間に配置され るエラストマー特性を有するリングと、外側のリム壁を形成する環状リングとを 有し、これに加えて前記リム壁の一端において半径方向内側へ延びる側壁を有す ることができることを特徴とする請求項１乃至８記載のハウジング。 １０． パッキンリングの２つのグループを有し、これらグループの各々が各グ ループと関連したパッキンスリーブの一方を有し、前記パッキンリングのグルー プがランタンリングによって互いに離れていることを特徴とする請求項１乃至９ 記載のハウジング。