JPH11280917A - シ―ル装置 - Google Patents

シ―ル装置

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JPH11280917A
JPH11280917A JP11045646A JP4564699A JPH11280917A JP H11280917 A JPH11280917 A JP H11280917A JP 11045646 A JP11045646 A JP 11045646A JP 4564699 A JP4564699 A JP 4564699A JP H11280917 A JPH11280917 A JP H11280917A
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アルベウス ウルフ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ、タービン、またはミキサーのような
水中機械の駆動シャフトのための交換容易なユニットと
されるバリヤ液体を循環させる形式のシール装置であっ
て、効率的且つ安全な方法によってたとえ低回転速度で
も必要とする循環を達成し、また必要とされる空間を小
さくできるシール装置を提供する。 【解決手段】 このシール装置は２つのメカニカル面シ
ール（４，６；５，７）によってバリヤ液体のための中
間室９が形成され、バリヤ液体を循環させるためのポン
プとして駆動シャフト３に取り付けられた半軸流形式ま
たは軸流形式のポンプインペラ１０を含む。ポンプはベ
ーン１１と、インペラの上流側および下流側にそれぞれ
配置された静止ガイドベーン１２，１３とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポンプ、タービン、
またはミキサーのような水中機械用の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この形式の機械は一般に電気で駆動され
るモーターと、回転駆動シャフトを経て該モーターに連
結されたインペラを備えた流体ユニットとを含んで成
る。
【０００３】流体ユニット内の媒体がシャフトに沿って
流れ、電気モーターに侵入して損傷を与えるのを防止す
るために、１つ、または数個のシールがモーターと流体
ユニットとの間に配置される。一般的な形式のシールは
いわゆるメカニカル面シールと呼ばれるもので、シャフ
トと一緒に回転する１つのシールリングと、周囲のハウ
ジングに取り付けられた１つの静止シールリングとを含
んで成る。これらの２つのリングはばね力によって互い
に押圧され、これによりリング間に媒体が侵入するのを
防止している。
【０００４】流体ユニット内の媒体が汚染成分を含んで
いる場合には特に問題が生じる。流体ユニットの圧力が
高いと、汚染成分はシール面間に侵入して損傷を与え、
このことはシール効果が悪化されるか、完全に失われる
ことを意味する。
【０００５】この問題を解決するために、オイルのよう
なバリヤ液体を充満された室によって離間された２つの
メカニカルシールを配置することが一般的であり、この
バリヤ液体は表面を潤滑すると共に冷却する。このシー
ル構造により電気モーターは常に清浄な媒体で作動され
るので、損傷する危険性は著しく低下される。流体ユニ
ットに隣接するシールが損傷すると、前記ユニットから
流出する媒体はバリヤ液体室に侵入することになるが、
前記液体を規則的な時間間隔を置いて制御することによ
って、何か重大な損害が起きる前にシールを修理または
交換することができる。このような設計の一例はスウェ
ーデン国特許第３８１３１８号に示されている。
【０００６】流体ユニット内の媒体によってバリヤ液体
が希釈され過ぎた場合には、前記ユニットに隣接するシ
ールを交換しなければならない。この希釈がかなりの程
度であったならば、他方のシールも損傷している危険性
があり、それ故に同時に両方のシールを交換するのが好
ましい。
【０００７】このような交換を容易にできるようにする
ために、それらを一緒にしてユニットに組み込み、保守
し易くするとともに、信頼性を高めるようにすることが
提案された。このような設計の例は、スウェーデン国特
許第２００１４４号および同第４６６９２５号に示され
ている。シールユニット内でバリヤ液体の良好な循環を
得るために、シールユニット内にポンプを配置すること
が提案された。特に電気モーターに対して冷媒としてバ
リヤ液体を使用する閉じた冷却システムを使用する場合
には、十分な流量を得なければならないならば、ポンプ
が必要となる。しかしながらスウェーデン国特許第３２
７９０４号に示されるような周知の設計は、必要空間お
よび効率に関する幾つかの欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、効率的且つ
安全な方法によってたとえ低回転速度であっても必要と
する循環を達成し、また必要空間が非常に制限された装
置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の装置は、好ましくは電気モーターの冷媒
としても作用するバリヤ液体のための中間室を形成して
いる２つのメカニカル面シールと、バリヤ液体を循環さ
せるためのポンプとを含むシール装置であって、ポンプ
が半軸流形式または軸流形式で駆動シャフトに取り付け
られたポンプインペラを含み、またポンプがベーンと、
インペラの上流側および下流側にそれぞれ配置された静
止ガイドベーンとを備えていることを特徴とする。
【００１０】本発明は添付図面を参照して以下にさらに
詳細に開示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面において、符号１は駆動ユニ
ットを示し、符号２は流体ユニットを示し、符号３はそ
れら２つのユニット間の駆動シャフトを示す。符号４，
５は回転シールリングを示し、符号６，７は共通のホル
ダー８に支持された静止シールリングを示し、ホルダー
８は室９を備えている。符号１０は軸流ポンプインペラ
を示し、このインペラはベーン１１を有する。符号１
２，１３は静止ガイドベーンを示し、符号１４，１５は
冷却液のための連結部を示す。
【００１２】したがって駆動ユニット１と流体ユニット
２との間の駆動シャフト３は機械的シール構造４，６お
よび５，７によりシールされている。シールリング４，
５はシャフト３と一緒に回転し、またばね力によってそ
れぞれ静止シールリング６，７に向けて押圧されてい
る。このようにして、流体ユニット内の液体がシャフト
に沿って駆動ユニットに侵入することは防止されてい
る。
【００１３】既に説明したように、本発明は循環ポンプ
をシール構造に一体化した解決手段に関するものであ
り、このポンプはバリヤ（barrier）液体を前記シール
構造内部にて循環させ、また特別な実施例によれば、バ
リヤ液体は駆動ユニットの冷媒としても作用する。前記
ポンプのインペラを収容するシール構造内部の室すなわ
ち通路９は、ポート１４，１５を経て駆動ユニットの冷
却通路に連結されている。
【００１４】従来使用されていた設計では、比速度（sp
ecific rotation speed）の低い遠心ポンプインペラが
使用され、シーリング状態が十分でないために静止水頭
圧は使用されていない。このようなポンプの効率はそれ
故に著しく低く、大体５％である。それ故に得られる流
れはほぼ全体的に層流であり、駆動ユニットの冷却通路
での熱交換率は全く低くなる。
【００１５】水中ポンプにおける流量損失と実際の幾何
学的条件との関係は、最高の熱交換が比速度の高いポン
プによって得られることを示している。これは、良好な
熱交換を得るために好ましい乱流を保証するために非常
に重要である。
【００１６】本発明によれば、ポンプが以下のように半
軸流または軸流形式のポンプ（halfaxial or axial typ
e pump）として設計されるために、比較的低い比速度で
も乱流は得られるのである。
【００１７】ポンプ入口は、水頭圧を高める向流回転
（counter rotation）を生じる多数のガイドベーン１２
を備える。駆動シャフト３に取り付けられるポンプイン
ペラ１０は負荷の高い半軸流または軸流形式のインペラ
とされ、これは通路９内で回転する多数のベーンを有す
る。半径方向に連係した後、液体は最終的に多数の拡散
ガイドベーン１３を通過する。このようにして非常に小
型化されることを特徴とする設計が得られる。特に半径
方向の必要空間は非常に制限される。
【００１８】高負荷のポンプインペラ、ガイドベーン、
および良好にシールされた連結部を備えたポンプ設計の
ために非常に高い比速度が得られ、これは比較的低い回
転速度であってもバリヤ液体／冷媒に乱流を発生させ
る。既に説明したように、乱流は、体積を小さくしかつ
良好な熱交換を得ることが必要な場合の条件である。後
者は、循環させるのに必要な動力が機械の全体的な効率
を低下させないために非常に小さくなければならないと
きに必要である。
【００１９】既述の説明ではメカニカル面シール構造を
引用し、これにおいては一体化されたポンプが機械の駆
動モーター用冷却液としても作用するバリヤ液体を循環
させている。しかしながら本発明はこの実施例に限定さ
れることはなく、バリヤ液体以外の液体によって冷却が
行われる場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシール構造を備えたポンプユニッ
トの断面図である。
【図２】シール装置内の循環ポンプの一部分を示す部分
断面側面図である。
【符号の説明】
１ 駆動ユニット ２ 流体ユニット ３ 駆動シャフト ４，５ 回転シールリング ６，７ 静止シールリング ８ ホルダー ９ 室すなわち通路 １０ ポンプインペラ １１ ベーン １２，１３ 静止ガイドベーン １４，１５ 冷却液のための連結部すなわちポート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転駆動シャフト、好ましくは電気モー
    ター（１）とポンプインペラとの間の駆動シャフト
    （３）のための交換容易なユニットとされるシール装置
    であり、好ましくは電気モーターの冷媒としても作用す
    るバリヤ液体のための中間室を形成している２つのメカ
    ニカル面シール（４，６），（５，７）と、バリヤ液体
    を循環させるためのポンプとを含むシール装置であっ
    て、前記ポンプが半軸流形式または軸流形式で駆動シャ
    フト（３）に取り付けられたポンプインペラ（１０）を
    含み、また前記ポンプがベーン（１１）と、前記インペ
    ラ（１０）の上流側および下流側にそれぞれ配置された
    静止ガイドベーン（１２），（１３）とを備えているこ
    とを特徴とするシール装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載されたシール装置であっ
    て、循環ポンプの静止部分が静止シールリング（６），
    （７）を支持する保持装置（８）の空所（９）によって
    形成されていることを特徴とするシール装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載されたシール装置であっ
    て、ポンプインペラ（１０）の上流側に配置された静止
    ガイドベーン（１２）は媒体の向流回転を得て水頭圧を
    高めるように連結されていることを特徴とするシール装
    置。
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