JPS58122398A - ポンプ軸のシ−ル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプ軸のシール装置に関し、更に詳細には、
特に高温で濃縮されて固体を析出する水溶液又はスラリ
ーを輸送するプロセスポンプとして用いられる遠心ポン
プにおいて前記固体又はスラリーによるポンプ軸外面の
損傷を防止するポンプ軸シール装置に関する。

一般に、遠心ポンプの軸封にはグランドパツキン或いは
メカニカルシールの使用が知られている。

前者のグランドパツキンは既によく知られているように
ポンプ軸が胴体を貫通する部分に設けられるスタフイン
グボックス内においてポンプ軸に摺接して納められるも
のである。従って、パツキンとポンプ軸とは滑り接触し
、そのため両者の摩擦によるパツキンの磨耗が問題とな
る。

通常、この磨耗の問題を解決する手段として、内外パツ
キンの中間に溝リングを挿入し、ここに外部から清水を
供給してパツキンを湿しその冷却と共にパツキン（例え
ば木綿、アスベスト等）それ自体の編組空間を蔽い外部
の空気とポンプの内部を完全に遮断するようにしたもの
が知られている。この場合の清水は、パツキンに浸透さ
れる潤滑剤としての作用をなすものである。

しかし、このような軸封手段を備えた遠心ボンプにおい
て、ポンプ内液が高圧の場合には、グランドボルトを必
要以上に締めつけたのと同じように液の圧力によってパ
ツキンは固く圧縮され、軸を強く押えつける結果になる
。従って軸とパツキ／は摩擦によって過熱するといった
問題があった。

そのため、このような遠心ポンプをプロセスポンプとし
て例えば高温で濃縮されて固体を析出する水溶液又はス
ラリーを輸送する場合等に用いる時僅かな量の水溶液即
ちポンプ内液がポンプ軸の軸封部へ浸入し、グランドパ
ツキンとポンプ軸外面との摩擦により高温となったポン
プ軸外面で溶液が濃縮されて固体が析出し、こ゛の固体
により或いはスラリー中に含まれる固体によりポンプ軸
外面に傷がつき、ポンプ内液漏洩の原因となることがあ
った。

一般に、薬液、粘稠液等を輸送するプロセスポンプにお
ける軸封部には、薬液に耐えるパツキンを特に数多く挿
入するとかした特殊スタフィンボックスを用いることが
あるが、しかしポンプ内液が前述したような高温で濃縮
されて固体を析出する水溶液である場合には効果がなく
、またプロセスポンプの軸封部としてよく利用されるメ
カニカルクールについてはやはりシール面が加熱される
ため前述の如き水溶液の場合には先に説明したと同様な
問題の発生は避けられない。しかし、前記したシール構
造はいずれもポンプ軸にパツキンが摺接する摺動シール
構造のものであったが、これに対して、グランドパツキ
ンやメカニカルシールを用いず裏羽根や補助羽根を使っ
て水力学的に漏洩を防止する無摺動シールタイプのゲラ
ンドレスポンプもあるが、このゲランドレスポンプは通
常竪型であり、しかも吸水槽に隣り合わせて据付は且つ
シャフトを長くしてモータを最高吸水位以上の位置に置
くことなどその使用に際しての条件が多く、取付位置お
よび揚程能力等が制限される欠点があった。そのため、
プロセス用ポンプとして完全に漏洩がなく且つ軸封部の
保守が不要で、特に高温で濃縮されて固体を析出する溶
液又はスラリーを扱うに都合のよい遠心ポンプが長い間
求められてきた。

従って、本発明の目的は、簡単な構造でポンプ軸外面の
損傷を防止し、従ってポンプ内液の漏洩を完全に防止し
且つその保守が容易な遠心ポンプにおけるポンプ軸のシ
ール装置を提供することにある。

本発明のポンプ軸のシール装置を要約すると、遠心ポン
プのスタフィンボックス内においてポンプ軸外面より約
０．１〜２Ｈの間隙を持たせて嵌装されたスリーブ又は
ラビリンスと、該スリーブ又はラビリンスの軸方向中間
に配置された溝リングと、該溝り／グを介して前記間Ｎ
Ｋ所定圧力で注水し該間隙を羽根車側へ流通させる装置
とを含むことを特徴とする。

以下、本発明のポンプ軸のシール装置を添付図面に示さ
れた好適な実施例を参照して更に詳細に駅、明する。

第１図は従来の摺動タイプであるグランドパツキンを軸
封部に用いたスラリー輸送用の遠心ポンプを示している
。この第１図からも明らかなように、従来の遠心ポンプ
１の軸封部は、ポンプ軸２が胴体を貫通する部分に設け
られたスタフイ〃ｒツクス３内に納められたグランドパ
ツキン４を備え、このグランドパツキン４はポンプ軸２
に緊密に嵌合装着され且つスタフイングボックス３に螺
合された軸スリーブ５の外周面に接触して配置されてい
る。そして、このグランドパツキン４を構成する内外パ
ツキン４ａ、４ｂ間にはランタンリング６が挿入され、
ここに外部から清水又は揚液の一部を導いズ供給、パツ
キンの潤滑とパツキン自体の隙間を蔽い外部空気とポン
プ内部との遮断とのために作用させていた。

なお、第１図において、参照符号７はグランド、８はポ
ンプ軸２に取付けられた羽根車、９は吸込口、および１
０は吐出口をそれぞれ示している。

前述したようなポンプ軸シール装置を備える従来の遠心
ポンプ１に対して、第２図には本発明の一実施例におけ
る遠心ポンプのポンプ軸シール装置が示されている。こ
の第２図は、第１図に示された従来の遠心ポンプのスタ
フイングボックスに相当する部分であって本発明に係る
ポンプ軸シ−ル装置全体を符号ｌＯで示している。この
ポンプ軸シール装置１０は、ポンプ軸１１が胴体を貫通
する部分に設けられたスタフポンプボックス１２内に嵌
め込まれたスリーブ１３を備えている。このスリーブ１
３は内外即ち羽根車（図示せず）側と軸受（図示せず）
側とにポンプ軸の軸方向において２分割部分（それぞれ
を参照符号１３ａｗ１３ｂで示す）とされ、その間に溝
リング１４が挿入配置されている。

これらスリーブ１３および溝リング１４はその内径がポ
ンプ軸１１の外径より大きく、従ってスリーブ１３およ
び溝リング１４の内周面とポンプ軸１１の外周面との間
には間隙１５が形成され【いる。ところで、前述した溝
リング１４は従来のグランドパツキンを用いた一般的な
軸封部において使用・されるものと同様のものであり瑳
って公知のものである。このような溝リング１４には１
つ若しくはそれ以上の孔（当誼実施例では２つの孔１６
ａ、１６ｂ）が形成され、これらの孔１６ａ。

１６ｂはスタフポンプボックス１２の壁部に形成された
注水用開口１７ａ、１７ｂと整合されている。従って、
スリーブ１３とポンプ軸１１との間隙１５は溝リング１
４の名札１６　ｍ　、　１６ｂを介して注水用開口１７
ａ、１７ｂに連通している。この注水用開口ｉ　７　ａ
　ｓ　ｉ　７　ｂには注水装置（図示せず）からの配管
が該開口口部のねじ部に螺合されるプラグ（図示せず）
を介し【接続される。

なお、第２図において参照符号１８はスタフポンプボッ
クス１２の軸受側（第２図で左側）端部に配置され該ス
タフポンプボックスに螺合されてスリーブ１３および溝
リング１４の抜は落ちを防止するス１ノープ押えを示し
ている。

次に叙上の如きポンプ軸のシール装置の作用を説明する
と、図示しない注水装置からスタフポンプボックス１２
の各注水用開口１７ａ、１７ｂおよび溝リング１４の名
札１６ａ、１６１）を介して間隙１５内へ清水（例えば
ボイラー水）を連続的に注入する。このようにして間隙
１５に注入される清水はその注入圧によって間隙１５を
羽根車側（第２図で右側）へ矢印１９で示すように流れ
、スタフポンプボックス１２とポンプ室２０とを区画す
るケーシング２１の隙間２２を介してポンプ室２０へ流
入する。この時、間隙１５内へ注入された清水は軸受側
（第２図で左側）へも流れ、完全に軸封できないスリー
ブ押え１Ｂの内周面とポンプ軸１１の外面との間の僅か
な隙間から流れ出る。このスリーブ押え１Ｂ側から漏れ
出た清水は注水装置へ戻されるか或いはそのまま廃棄さ
れる。

ところで、スリーブ１３の内周面とポンプ軸１１の外面
との間隙は約０．１ｍ〜２ｍの範囲に設定され、好まし
くは約０．２Ｂ〜１１１１１となるように選定するとよ
い。これは、前記間隙が２ｎ以上であると注水した水が
ポンプ内液に多量に混入し稀釈されることと、ポンプ外
部へ漏洩する水量が著しく多くなることから好ましくは
ない。なお、２ＩＩＩＩ以下であればポンプ内液に混入
する水の量は輸送されるポンプ内液に比較して無視し得
る程である。

また、逆に、その間隙１５が０＠ＩＩＲ以下であると注
水した水が通路即ち間隙で偏流を起こし、そのためポン
プ内液が軸封部に浸入し【くることから好ましくはない
。このような場合、ポンプ内液が高温で濃縮されて固体
を析出する水溶液又はスラリーである時は軸封部に浸入
した前記水溶液が固体を析出することとなるので特に不
都合が大きい。

更に、間隙１５内への清水の注入量はポンプ容量により
【異なるが、２５碕待、ａｏｍｉｉ度の揚程のポンプで
は約５０〜１００１／時が好適であるが、また、この程
度の量であれば混入する清水の量は前述した間隙寸法と
相俟ってポンプ内液の液量に比較して少量なので無視し
得る量でもある。

このことは、換言すれば、概略的に言って、間隙１５内
へ注入される清水をポンプの羽根車側よりポンプ軸に沿
って漏洩してくる漏洩液を押し戻すよう漏洩圧力以上の
圧力で流すことが必要℃ある。

といっても、その間隙が叙上の僅かな寸法で形成されて
いることを前提とするものであり、必要以上に大きけれ
ば、前述したポンプ内液稀釈化の問題が生ずるのである
。

叙上の如き、本発明のポンプ軸のシール装置な備えた遠
心ポンプによればその軸封部にポンプ内液が全く浸入し
ないため、特にポンプ内液が高温で濃縮されて固体を析
出する水溶液又はスラリーである場合には軸封部での固
体析出が全く生ぜず、このようなポンプ内液を輸送する
プロセスポンプとして用いる時工業的に極めて大きな意
義を有するものである。

ここで、本発明無摺動型のシール装置を備えたポンプと
従来の摺動型の軸封部を備えたポンプとを比較した具体
例を挙げることとする。

具体例 塩化カルシウムを３５重量％含有する塩酸水溶液を従来
の摺動型のメカニカルシール又は摺動型のグランドパツ
キンを備えた遠心ポンプで溝リングを介してその潤滑と
冷却の目的で清水の供給を行ないつつ、２５Ｉ／時輸送
したところ、高温になった磁器製ポンプ軸外面に塩酸水
溶液が濃縮されて塩化カルシウムの固体が析出し、その
ため磁器製ポンプ軸外面が損傷され、ポンプ内液が漏洩
して３日間でポンプを停止せざるを得なかった。

他方、スタフイングボックス内にスリーブを内設し、ポ
ンプ軸外間との間隙を０．５認とした本発明の無摺動ポ
ンプ軸シール装置を備えた遠心ポンプにおいて、溝リン
グを介して間隙に清水を５０１１７−流入して前述と同
じ溶液を輸送したが１年以上たった現在も何んのトラブ
ルもな（運転が続けられている。

なお、本発明のポンプ軸のシール装置は、前述の説明か
らも明らかなようにポンプ軸に軸封のための部材が摺接
しない無摺動タイプであることより、従来のグランドパ
ツキンのような摺動型シール装置を用いた遠心ボ／グの
最高回転数的２９０゜ｒｐｍ　に対しその最高回転数を
約３５００ｒｐｍ　まで高めることも可能となる。

従って、本発明のポンプ軸のシール装置を用いて遠心ポ
ンプを運転すれば、ポンプ内液の漏洩防止と共にポンプ
能力も向上することとなり、しかも特に高温で濃縮され
て固体を析出する水溶液或いはスラリー等の輸送に際し
てはポンプ軸の損傷も防止できることから多大な効果を
奏するものである。

第３図は本発明のポンプ軸シール装置の他）実施例を示
し、轟該実施例のポンプ軸シール装置３０は、第２図に
示されたシール装置１０におけるスリーブ１３に代え【
分割された２つの部分３１ａ。

３１ｂから構成されるラビリンス３１としたもので、そ
の他の部分は第２図のシール装置１０と同。

じである。このようなラビリンスを用いた場合であって
も第２図と同様な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遠心ポンプを示す断面図、第２図は本発
明のポンプ軸シール装置の一実施例を示スべり遠心ポン
プのスタフポンプボックスを拡大して示す断面図、第３
図は本発明の他の実施例を示す第２図と同様な断面図。 １０．３０・・・ポンプ軸シール装置、１１・・・ポン
プ軸、１２・・・スタフポンプボックス、１３・・・ス
リーブ、１４・・・溝リング、１５・・・間隙、３１・
・・ラビリンス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）遠心ポンプのスタフイングボックス内においてポ
   ンプ軸外面より約０．１〜２簡の間隙を持たせて嵌装さ
   れたスリーブ又はラビリンスと、該スリーブ又はラビリ
   ンスの軸方向中間に配置された溝リングと、該溝リング
   を介して前記間隙に所定圧力で注水し該間隙を通って羽
   根車側へ流通させる装置とを含むポンプ軸のシール装置
   。 （２、特許請求の範囲第１項に記載のポンプ軸のシール
   装置において、前記遠心ポンプが高温で濃縮されて固体
   を析出する水溶液又はスラリーを輸送するプロセスポン
   プであることを特徴とするポンプ軸のシール装置。