JP4820718B2 - 給水ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、メカニカルシールカバーをポンプケーシングカバーに備える給水ポンプに関する。

給水ポンプの多くは、ポンプ駆動源から主軸（シャフト）を通じてポンプ部へ回転力を伝える構造が用いられている。

こうした給水ポンプでは、ポンプ部の主軸が貫通する部位からの漏水を防ぐために、主軸が貫通するポンプケーシングカバーの部位に、汎用のメカニカルシールを組付けて、同部位をシールすることが行なわれている。汎用のメカニカルシールは、主軸に回転環を組付け、ポンプケーシングカバーに固定環を組付けて、回転環と固定環との摺接から、シール性を得ようとするものである。

こうしたメカニカルシールは、メンテナンスや定期点検の際などで、随時、交換を行なうことが求められるため、交換しやすい構造が求められる。

そこで、交換作業を容易とするために、ポンプケーシングカバーのシャフトが貫通する部分にシールカバー取付用開口を形成し、このシールカバー取付用開口を覆うよう、ポンプケーシングカバーの側面にメカニカルシールカバーを着脱可能に取付け、このメカニカルシールカバーに固定環を組み込む構造を採用して、大きな部品であるメカニカルシールカバーを取外せば、小部品の固定環が取外せる構造が用いられるようにしたり、特許文献１に記載されているように２重シャフトに、固定環と回転環とを組み込んでモジュール化したカートリッジをポンプケーシングに、直接、固定する構造が用いられる。
特開２００６−２９２４１公報

前者のメカニカルシールカバーを用いた構造は、汎用のメカニカルシール構造を用いるので、構造が簡素であるという特徴を有するが、メカニカルシールの交換の際は、メカニカルシールカバーをポンプケーシングカバーから取外した後、ポンプケーシングカバーのシールカバー取付用開口から作業者が手を入れて、シャフトに付いている回転環を抜き出すという作業を行なわないと、取外し作業が完了しない。このため、回転環の取外し作業が面倒であるとの問題があった。

後者のモジュール化したカートリッジは、今まで給水ポンプに使用されてきた汎用のメカニカルシール構造を踏襲していない特殊な構造であるうえ、特殊な構造物をポンプケーシングに、直接、固定する構造なので、取り外し作業は面倒である。しかも、特殊な構造なので、汎用のメカニカルシールを用いた構造に比べ、かなり構造的に複雑である。

そこで、本発明の目的は、汎用のメカニカルシール構造を踏襲した簡単な構造で、容易にシャフトから固定環と回転環とが取外せるようにした給水ポンプを提供することにある。

請求項１に係る発明は、上記目的を達成するために、シールカバー取付用開口が形成されたポンプケーシングカバーを有して構成されるポンプ部と、前記ポンプケーシングカバーの側面に前記シールカバー取付用開口を覆うように着脱可能に取付けられたメカニカルシールカバーと、前記メカニカルシールカバーを貫通して設けられ、ポンプ部外へ突き出た部分を通じて、ポンプ駆動源からの回転力を前記ポンプ部へ伝えるシャフトと、前記シャフトに挿通される固定環、及び、前記固定環と摺接する回転環を有し、前記メカニカルシールカバーに前記貫通するシャフト部分を囲むように前記固定環を組み付け、前記固定環を挟んだポンプ部側のシャフト部分に前記回転環を挿脱可能に組み付け、前記固定環と前記回転環との摺接から、前記貫通するシャフト部分をシールするメカニカルシールとを備え、前記メカニカルシールカバーは、そのポンプ部内に向く側面に着脱可能に取付けられ、前記回転環を囲むように延びる複数本のアーム部と、これらアーム部の先端に前記回転環の端面を覆うように形成され、前記メカニカルシールカバーの取り外しにしたがい前記回転環の端面と当接する当接部とを有して構成され、当該メカニカルシールカバーを前記ポンプケーシングカバーから取り外すと、一緒に前記回転環を前記シャフト部分から抜け出させる受け部材を具備する構成とした。

請求項２に係る発明は、前記メカニカルシールカバーは、ポンプ部外に向く側面に、メカニカルシールカバー取り外し用の取手部が設けられる構成とした。

請求項３に係る発明は、前記メカニカルシールカバーの外周縁部および同外周縁部が配置される前記ポンプケーシングカバーの側面のうちの少なくとも一方には、抉り作業で前記メカニカルシールカバーを前記ポンプケーシングから取外すための切欠き部が設けられる構成とした。

請求項４は、前記メカニカルシールは、単数の前記固定環を有する構成とした。

請求項５は、同じくメカニカルシールカバーの外周縁部および同外周縁部が配置されるポンプケーシングの側面のうちの少なくとも一方に、抉り作業でメカニカルシールカバーをポンプケーシングカバーから取外せるよう切欠き部を設ける構成を採用した。

請求項１に係る発明によれば、メカニカルシールカバーをポンプケーシングカバーから取り外しさえすれば、固定環はメカニカルシールカバーと共に取外され、回転環は、抜き出し部により、ポンプケーシングカバーを貫通するシャフト部分から抜き出る。つまり、メカニカルシールカバーの取り外し作業だけで、固定環と回転環とが一緒に取外せる。

したがって、固定環と回転環が単純に並行に配置されるだけの汎用のメカニカルシール構造を踏襲した簡単な構造を活かしたままで、容易に固定環と回転環とをシャフトから取外すことができる。

請求項２に係る発明によれば、簡単な構造で、回転環をシャフト部分から取外すことができる。

請求項３に係る発明によれば、軽量、かつ固定環と回転環とが水に浸る状態を損なわない（冷却のため）構造で、固定環と回転環とを一緒にシャフトから取外すことができる。

請求項４および請求項５に係る発明によれば、ポンプケーシングカバーから外し難くなるメカニカルシールカバーの取外し作業が容易となる。

以下、本発明を図１〜図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１は陸上給水ポンプ、例えば縦形給水ポンプを示し、図２および図３は同ポンプのメカニカルシールが有る部分を拡大した断面図および平面図を示し、図４および図５は同メカニカルシール構造の全体や各部を示している。図１中は、縦形給水ポンプの縦方向に延びる多段式のポンプ部を示し、１５は同じくポンプ部１の上部端に据え付けられた縦置式の電動モータ（本願の回転駆動源に相当）を示す。

図１および図２に示されるようにポンプ部１は、例えば羽根車２を収容した中間ケーシング３（ポンプケーシングに相当）を多段に積み重ねてなる羽根車部４と、同羽根車部４の上端部に積み重ねられた上部ケーシング５（ポンプケーシングに相当：吐出室５ａを形成するもの）と、羽根車部４の下端部に配置された下部ケーシング６と、羽根車部４の周囲に上部・下部ケーシング５，６間に渡り設けられた外ケーシング８とを有している。なお、下部ケーシング６には、吸込口部６ａ、吐出口部６ｂが設けてある。上部ケーシング５および外ケーシング８の上端部には、上部ケーシング５の開口、上部ケーシング５と外ケーシング８間の隙間を塞ぐようにポンプケーシングカバー１０が設けてある。そして、ポンプケーシングカバー１０、上部ケーシング５、複数の中間ケーシング３、下部ケーシング６、外ケーシング８の相互は、締結、具体的にはポンプケーシングカバー１０と下部ケーシング６との間に渡されたボルト部材１２をナット部材１３で締結する構造によって締結させてある。なお、ポンプケーシングカバー１０の中央には、円形のシールカバー取付用開口１１（図４に図示）が形成してある。各羽根車２は、最下段の中間ケーシング３から吐出室５ａに渡り挿通された主軸１２（本願のシャフトに相当）に固定され、主軸１２が回転すると、各羽根車２が同時に駆動されるようにしてある。これにより、吸込口部６ａから水が吸い込まれ、同水が、最も下段の羽根車２から最上段の羽根車２へと昇圧されながら吐出室５ａへ導かれる。と共に昇圧を終えた水が、外ケーシング８とその内側の上部ケーシング５、中間ケーシング３との間に形成された通路１３を通じて、吐出口部６ｂへ吐出されるようにしてある。

このポンプ部１の主軸１２の上端部が、シールカバー取付用開口１１を貫通して、上方へ突き出ている。この主軸１２の上端部は、ポンプケーシングカバー１０の上部に形成してある柵形のフレーム部９まで延びている。この主軸１２の上端部が、分割式の継手部材１６を介して、フレーム部９の上部に形成されているモータ取付台部１４に設置した縦置き電動モータ１５の出力軸１５ａに接続してある。これで、電動モータ１５からの回転力が、主軸１２を通じ、各羽根車２へ伝えられるようにしている。

一方、シールカバー取付用開口１１には、メカニカルシールカバー１９が着脱可能に取付けられている。このメカニカルシールカバー１９に、メカニカルシール１８を構成する短筒状の固定環１８ａ、長筒状の回転環１８ｂの２部品のうちの固定環１８ａが組付いている。

すなわち、メカニカルシールカバー１９は、図２、図３および図５に示されるようなシールカバー取付用開口１１に嵌まり合う、中央にシャフト貫通孔２０ａを有する円形部２０と、同円形部２０の外周縁部から周囲へ延びる環状のフランジ部２１とを有して構成される。このうちの円形部２０がモータ部１側からシールカバー取付用開口１１と脱着可能に嵌まり合い、フランジ部２１が、ポンプケーシングカバー１０に形成されている円形の凹部１９ａと嵌まり合いながら、ポンプケーシングカバー１０の側面（ポンプ部１内に向く側面）に重なり合っている。なお、円形部２０とフランジ部２１とは、嵌め合いに必要な段差部１９ｂを介して連続させてある。メカニカルシールカバー１９は、この状態で、固定部材、例えばボルト部材２３により、ポンプケーシングカバー１０に固定してある。円形部２０のうち、ポンプ部１内に向く側面には、図５に示されるようにシャフト貫通孔２０ａを囲むように環状の収容凹部２２が形成されている。この収容凹部２２に、汎用のメカニカルシール１８を構成する固定環１８ａが嵌挿され、メカニカルシールカバー１９に固定してある。主軸１２の上端部は、遊びを有しながら、この固定環１８ａの中央に有るシャフト通孔を貫いている。

メカニカルシール１８を構成する回転環１８ｂは、この固定環１８ａを挟んだポンプ部１内側（羽根車側）のシャフト部分に挿脱可能に組み付けられる部品である。具体的には、回転環１８ｂは、弾性部材、例えばゴム部材から形成されており、同部材の弾性を利用して、固定環１８ａと隣接するポンプ部１内側のシャフト部分の外周部に挿脱可能に嵌挿してある。なお、回転環１８ｂは、予め回転環１８ｂの前方のシャフト部分に組み付けてある調整リング２４によって、固定環１８ａの端面と摺接する状態が保たれる。

円形部２０（メカニカルシールカバー１９）のポンプ部１内側の側面（ポンプ部内に向く側面）には、この回転環１８ｂをシャフト部分から抜去させるための受け部材２５（本願の抜出し部に相当）が設けられている。受け部材２５は、図４および図５に示されるように円形部２０のポンプ部１側（羽根車側）の側面から回転環１８ｂを抱き抱えるように、前方へ延びる枠形の部材が用いられている。具体的には、受け部材２５は、収容凹部２２を囲むように形成された環状の取付座２６を有している。この取付座２６は、固定部材、例えば複数のボルト部材２７で、収容凹部２２の周りに形成されている環状の座面２２ａに着脱可能に取り付く。取付座２６からは、前方に向かい、前方の回転環１８ｂを囲むように延びる複数本のアーム部２８が形成されている。受け部材２５の全体は、これらアーム部２８の先端部に、回転環１８ｂを受け止めるための当接部２９を形成して構成される。当接部２９は、例えばアーム部２８の先端部間に、回転環１８ｂの前方の端面と向き合う環状の受け部分２９ａを形成してなる。この環状の受け部分２９ａは、図２に示されるように調整リング２４が当接する回転環１８ｂの端面部分（内周側の部分）を避けた、回転環１８ｂの外周側の端面部分と向き合う地点（端面の直前位置）に配置されている。これにより、回転環１８ｂは、ポンプケーシングカバー１０からメカニカルシールカバー１９を取外すと、受け部材２５で抱き抱えるように保持されながら、シールカバー取付用開口１１を貫通するシャフト部分（主軸１２の上端部）から抜去される構造にしている。またこの抜去により、取外しにくくなるメカニカルシールカバー１９の対処として、図２および図３に示されるようにメカニカルシールカバー１９のポンプ部１外に向く側面には、同側面から突き出る突起部分で形成される複数の取手部、例えば円形部２０を挟んだ両側に一対のメカニカルシールカバー取り外し用の取手部３１が設けられていて、メカニカルシールカバー１９が、容易に受け部材２５や回転環１８ｂと一緒に抜け出せるようにしている。さらに同じ理由で、メカニカルシールカバー１９の外周縁部となるフランジ部２１の外周端部および該外周端部と向き合うポンプケーシングカバー１０の側面となる凹部１９ａの縦壁の両方には、マイナスドライバーといった先端が尖がった工具（図示しない）が差し込むことが可能な溝形の切欠き部３２，３３が、複数個所、形成されていて、同工具の抉り作業で、メカニカルシールカバー１９がポンプケーシングカバー１０から外せるようにもしてある。なお、フランジ部２１の切欠き部３２やポンプケーシングカバー１０の切欠き部３３は、どちらか一方でもよく、少なくともどちらかの一方に切欠き部があればよい。

また受け部材２５は、図４および図５に示されるように、内部に回転環１８ｂを収めたまま、固定環１８ａ付のメカニカルシールカバー１９に組み付けられることによって、汎用メカニカルシールが１つの構造体、すなわち１つにモジュール化される構造にもなっていて、同メカニカルシールモジュール４０により、一度の作業、すなわち主軸１２の先端部に回転環１８ｂを挿通させつつ、メカニカルシールカバー１９をシールカバー取付用開口１１に装着する作業だけで、固定環１８ａと回転環１８ｂの双方の取り付けが行なえるようにもしている。

つぎに、このように構成された給水ポンプの作用について説明する。

今、給水ポンプにおいて、メカニカルシール１８の交換が求められたとする。

このときには、まず、作業者は、ポンプケーシングカバー１０とモータ取付台部１４との間に形成されている柵形のフレーム部９の隙間から継手解除用の工具（図示しない）を差し込んで、分割式の継手部材１６を開放する。つぎに柵形のフレーム部９の隙間から工具、例えばマイナスドライバーを入れ、先端部を切欠き部３０，３１内からフランジ部２１とポンプケーシングカバー１０との合わせ目に差し込み、てこを利用して、円形部２０がシールカバー取付用開口１１外へ出るよう、抉り出す。切欠き部３０，３１毎、この抉り作業を順に行なうことにより、メカニカルシールカバー１９の円形部２０は、シールカバー取付用開口１１から徐々に外れ出す。これに伴い、受け部材２５の先端の受け部分２９ａが回転環１８ｂの端面と当接して、主軸１２に差し込まれている回転環１８ｂを動かす（押し出し）。

この抉り作業の繰り返しにより、固定環１８ａが付いたメカニカルシールカバー１９はシールカバー取付用開口１１から外れる。と同時に、回転環１８ｂも、シャフト部分の外周面を摺動しながら、シールカバー取付用開口１１を貫通している主軸１２の上端部へ向かって変位（移動）していく。

円形部２０がシールカバー取付用開口１１から取り外れたならば、抜くのに要する負荷が軽減するから、今度は、作業者は、工具から取手部２９に持ち替え、メカニカルシールカバー１９を主軸１２の軸心方向に沿って持ち上げて引張り出せば、メカニカルシールカバー１９が、受け部材２５、回転環１８ｂと一緒に、主軸１２の上端部から取外せる。これで、固定環１８ａ、メカニカルシールカバー１９、受け部材２５、回転環１８ｂは、継手部材１６が取外されて空いた空間部を通じて、柵形のフレーム部９の隙間から外部へ出せる。

その後、例えば固定環１８ａ、回転環１８ｂを交換したメカニカルシールモジュール４０や新規なメカニカルシールモジュール４０を、主軸１２の上端部から挿入して、再び円形部２０をシールカバー取付用開口１１に嵌めてポンプケーシングカバー１０に固定すると、固定環１８ａはポンプケーシングカバー１０に組付き、回転環１８ｂは主軸１２に組付く。なお、回転環１８ｂは、調節リング２４の突き当てにより固定環１８ａと弾接して、主軸１２のシールが行なえる状態となる。これで、主軸１２が貫通するポンプケーシングカバー部分は、水中下で摺接する固定環１８ａと回転環１８ｂとにより、シールされる。

このようにメカニカルシールカバー１９に受け部材２５を設けると、メカニカルシールカバー１９をポンプケーシングカバー１０から取り外しさえすれば、固定環１８ａはメカニカルシールカバー１９と共に主軸１２から取外すことができ、回転環１８ｂは、受け部材２５によって、メカニカルシールカバー１０と一緒に主軸１２から取外すことができる。

つまり、固定環１８ａと回転環１８ｂの取外しは、メカニカルシールカバー１９を取り外す作業だけですむ。

したがって、固定環１８ａと回転環１８ｂが単純に並行に配置されるだけの汎用メカニカルシール構造を踏襲した簡単な構造を活かしたまま、容易に主軸１２から固定環１８ａと回転環１８ｂとを取外すことができる。しかも、受け部材２５は、回転環１８ｂを抱き抱える構造を用いることによって、簡単な構造で、回転環１８ｂの取り外しが可能となる。特に受け部材２５に、アーム部２８と当接部２９と組み合わせた枠形の構造を用いると、軽量であるだけでなく、固定環１８ａと回転環１８ｂとが水に浸る状態（冷却性）が損なわれずにすむ。

そのうえ、ポンプケーシングカバー１０から外しにくくなりやすいメカニカルシールカバー１９の作業性は（回転環１８ｂを引きずりながら抜く抵抗が増えることによる）、メカニカルシールカバー１９に形成した取手部３１や切欠き部３２，３３が助けるから、容易にメカニカルシールカバー１９が外せる性能を確保することができる。

加えて、メカニカルシールカバー１９に受け部材２５を組付ける構造にすると、固定環１８ａ、回転環１８ｂ、メカニカルシールカバー１９が、１つにモジュール化されるから、一度の作業、すなわちメカニカルシールカバー１９をポンプケーシングカバー１０に装着する作業だけで、固定環１８ａと回転環１８ｂの双方の取り付けができる利点もある。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わないことはいうまでもない。例えば一実施形態では、枠形の受け部材を用いたが、これに限らず、他の構造でも構わない。また一実施形態では、縦形の給水ポンプに本発明を適用したが、他の形の給水ポンプに適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る融雪装置を概略的に示す構成図。 図１中のＡ部を拡大して示す正断面図。 図２中の矢視Ｂから見た平面図。 組み上ったメカニカルシールモジュールの外観を示す斜視図。 同モジュールを分解した斜視図。

符号の説明

１…ポンプ部、１０…ポンプケーシングカバー、１２…主軸（シャフト）、１８…メカニカルシール、１８ａ…固定環、１８ｂ…回転環、１９…メカニカルシールカバー、２５…受け部材（抜き出し部）、２８…アーム部、２９…当接部、３２，３３…切欠き部。

Claims (4)

1. シールカバー取付用開口が形成されたポンプケーシングカバーを有して構成されるポンプ部と、
   前記ポンプケーシングカバーの側面に前記シールカバー取付用開口を覆うように着脱可能に取付けられたメカニカルシールカバーと、
   前記メカニカルシールカバーを貫通して設けられ、ポンプ部外へ突き出た部分を通じて、ポンプ駆動源からの回転力を前記ポンプ部へ伝えるシャフトと、
   前記シャフトに挿通される固定環、及び、前記固定環と摺接する回転環を有し、前記メカニカルシールカバーに前記貫通するシャフト部分を囲むように前記固定環を組み付け、前記固定環を挟んだポンプ部側のシャフト部分に前記回転環を挿脱可能に組み付け、前記固定環と前記回転環との摺接から、前記貫通するシャフト部分をシールするメカニカルシールと
   を備え、
   前記メカニカルシールカバーは、そのポンプ部内に向く側面に着脱可能に取付けられ、前記回転環を囲むように延びる複数本のアーム部と、これらアーム部の先端に前記回転環の端面を覆うように形成され、前記メカニカルシールカバーの取り外しにしたがい前記回転環の端面と当接する当接部とを有して構成され、当該メカニカルシールカバーを前記ポンプケーシングカバーから取り外すと、一緒に前記回転環を前記シャフト部分から抜け出させる受け部材を具備することを特徴とする給水ポンプ。
2. 前記メカニカルシールカバーは、ポンプ部外に向く側面に、メカニカルシールカバー取り外し用の取手部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の給水ポンプ。
3. 前記メカニカルシールカバーの外周縁部および同外周縁部が配置される前記ポンプケーシングカバーの側面のうちの少なくとも一方には、抉り作業で前記メカニカルシールカバーを前記ポンプケーシングから取外すための切欠き部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の給水ポンプ。
4. 前記メカニカルシールは、単数の前記固定環を有することを特徴とする請求項１に記載の給水ポンプ。

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