JPH0712236A - 軸封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】回転側の摺動部材の背面に潤滑水８の給水部１
０を有する貯水槽を設けるとともに、摺動部材に貯水槽
と摺動面とを連通する連通孔９を設けることで、主軸の
回転による遠心力を利用して貯水槽内の潤滑水を摺動面
に供給する。 【効果】外部に給水ポンプを必要とせず、長時間の気中
運転が可能でメンテナンスが容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、雨水排水ポンプ等に用
いられる端面型の軸封装置において、気中運転を行う際
の摺動面への潤滑水供給機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の急激な都市化により、排水機場へ
の雨水の流入は大量かつ急激なものとなりつつある。こ
のような状況に対応するために排水ポンプを先行待機運
転させる需要が高まっている。この先行待機運転を行う
排水ポンプでは、ポンプが起動して主軸が回転している
にもかかわらず揚水されない状態、すなわち、気中運転
状態で長時間の運転がなされる。この間、軸封装置には
揚水による潤滑水の供給がなされないため、ドライ摺動
による摺動部材の異常摩耗や密封性能の低下が避けられ
なかった。

【０００３】このような問題を解決する手段として、従
来は、図５及び図６に示す方法がとられている。図５に
示す方法は、外部に設置された潤滑水タンク２０内の潤
滑水を給水ポンプ１９により、配管１７及び給水孔１６
を介して摺動部に注水する方法で、軸封装置の下部が浸
水しているか否かを満水検知器等で検知し、浸水してい
ない場合は潤滑水を注水し、浸水していることが検知さ
れた場合は注水を停止する。一方、図６に示す方法は、
ポンプ停止時及び気中運転時にはゴムベローズ１３を用
いてシールリングを下方に押し下げ摺動部を接触させ
ず、揚水された場合は受圧板１５により揚水の水圧を利
用してシールリングを上方に押しつけシールする方法で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５のような
方法の軸封装置では気中運転中、常に軸封部への注水が
なされるため、長時間にわたって気中運転を行う場合は
潤滑水を多量に必要とする欠点がある。また、潤滑水と
して清水を用いた場合はコストが高くなる欠点も有る。
さらに満水検知器や給水ポンプ及び給水配管系等を有す
ることから、これらの補機のメンテナンスが必要になる
ことが考えられる。

【０００５】一方、図６のような停止時及び気中運転時
に摺動材を接触させない構造では、ポンプの稼働してい
ない期間が長くなると、摺動面に塵埃等が堆積する可能
性がある。この塵埃等によって摺動面に傷がついた場
合、面荒れや異常摩耗の原因となり、十分な密封性能を
保つことができなくなることが考えられる。

【０００６】したがって、上記のような従来の軸封装置
の構造では、ポンプ外部から潤滑水の供給を行うことな
く、長期間安定して繰返し気中運転をするという目的を
十分に達成することができなかった。

【０００７】本発明の目的は、ポンプ外部から潤滑水の
供給を行うことなく、長時間安定して繰返し気中運転が
できるメンテナンスフリーの軸封装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はポンプの気中運転時においても外部から潤
滑水を供給しなくても、長時間安定した状態で軸封装置
が運転でき、かつ揚水時にも十分な密封性能が得られる
よう、主軸の回転により摺動面に潤滑水を供給する機構
を有している。

【０００９】すなわち、回転側の摺動部材の背面に潤滑
水或いは揚水の貯水槽を設けるとともに、前記摺動部材
に貯水槽と摺動面とを連通する連通孔を設けることによ
り、主軸の回転で得られる遠心力を利用して、貯水槽内
の潤滑水を摺動面に供給する。この際、摺動部材の材料
としてはセラミックス等の水潤滑特性に優れているもの
が望ましい。

【００１０】

【作用】本発明の軸封装置では、主軸の回転による遠心
力により回転側摺動部材の背面に設けられた貯水槽内の
潤滑水が外周側に移動し、摺動部材の軸方向に設けられ
ている連通孔を通り摺動面に供給されるため、ドライ摺
動による摺動部材の焼付きや面荒れの問題が生じること
はない。また、貯水槽への潤滑水の供給は、据付け時の
み外部から貯水槽へ潤滑水を供給する必要があるが、通
常の運転時には揚水あるいは摺動面からのリーク水が、
貯水部内にたまる構造となっているので特に問題はな
い。本発明では外部の給水配管系が不要であり、配管や
補機のメンテナンスの必要がない。また、軸封装置を構
成する要素には、ベローズのような可動部が無いので機
器全体の信頼性も向上する。したがって、揚水の無い気
中運転を繰り返す場合でも、外部からの注水を必要とせ
ず、長時間安定して運転することが可能な、信頼性の高
い軸封装置を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に従い本発明の実施例について説
明する。図１は、本発明による軸封装置の構造を示した
ものである。回転軸１には貯水部１１を内蔵しているフ
ランジ４が固定されており、フランジ４の上部には回転
側シールリング６が固定されている。貯水部１１の内周
側には給水部１０が下向きに設けられており、かつ貯水
部１１の内部には潤滑水８が充満されている。

【００１２】貯水部１１の底面は、外周側に向かうに従
って上方向にカーブしており、上部、すなわち、回転側
シールリング６の背面に対向する面は開口部になってい
る。また、回転側シールリング６には軸方向の連通孔９
が設けられており、貯水部１１と摺動面とを連通してい
る。一方、固定側シールリング５は、回転側シールリン
グ６の上部に、対向する位置でシールケース３に固定さ
れている。さらに、これらの軸封装置構成部材はケーシ
ング２及びハウジング７に周囲を囲まれている。先行大
気運転に代表されるような、ポンプの運転開始から揚水
までの時間が長く気中運転を余儀なくされる場合、固定
側シーリング５及び回転側シールリング６によって形成
される摺動面は、ドライ摺動状態となる。しかし、本発
明ではポンプの運転が開始されると、回転軸１及び回転
軸１に固定されているフランジ４並びに回転側シールリ
ング６が回転する。この時、フランジ４に内蔵されてい
る貯水部１１内の潤滑水８には回転による遠心力が作用
するため、潤滑水８の水面は図２に示すように貯水部１
１の底面に沿って外周側へ移動する。潤滑水８は貯水部
１１の開口部を経由し、さらに前記回転側シールリング
６に設けられている連通孔９を通り摺動面に達する。摺
動面に達した潤滑水８は回転によって円周方向及び外周
方向に拡散するため、摺動面の大部分を濡らすことがで
きる。これにより、摺動面に流体膜が発生し境界潤滑あ
るいは流体潤滑状態となるため、摺動面は健全なまま保
たれる。実際の運転条件においては、このような気中運
転を行った後で、揚水のある通常の運転状態となる。通
常の運転状態では、揚水が貯水部１１に設けられた給水
部１０から貯水部１１内に流入する。ところで、貯水部
１１の底面は前述の通り上方向にカーブしている。これ
はより少ない潤滑水の量で摺動面を濡らすためであり、
蒸発等により貯水部１１内の潤滑水８の量が減少しても
なんら問題はない。従って、運転後ポンプを停止しても
貯水部１１内には潤滑水８が充満されている状態を維持
できるため、外部から給水を行わなくても繰返し気中運
転を行うことが可能である。

【００１３】図３は本発明の別の実施例を示したもので
ある。第１の実施例において、給水部は貯水部の内周側
に下向きに設けられており、揚水を取り込む構造になっ
ていた。本実施例における給水部１０は貯水部１１の内
周部から上方向に向いており、先端は回転側シールリン
グ６と回転軸１の間に設けられている。本実施例におい
ても貯水部１１内の潤滑水８が回転軸１の回転による遠
心力を受け摺動面を潤滑するという、摺動面への潤滑水
８の供給方法及び潤滑作用は先に述べた第一の実施例の
場合と同様である。本実施例では給水部１０が上部に設
けられているため、潤滑水８は揚水の際に固定側シール
リング５と回転側シールリング６の間からリークした揚
水を取り込まれる。また、本実施例では、貯水部１１内
の潤滑水８が第一の実施例の構造よりも蒸発しやすいと
いう問題が生じるが、シールケース３と回転軸１のすき
まから少量の潤滑水を供給することで対応が可能であ
る。これにより、第一の実施例と同様に運転後ポンプを
停止しても貯水部１１内に潤滑水８が充満されている状
態を維持することができるため、外部からの給水を行わ
なくても繰返し気中運転を行うことが可能になる。実施
例は請求項１および３の説明に留めているが、請求項２
でも図３で説明した実施例と同様の作用及び効果が得ら
れる。

【００１４】図４は貯水部１１の底面の形状を変えた場
合の実施例で、外周側になるにしたがって直線状に上に
向かっているものである。この場合でも第一の実施例及
び第二の実施例と同様に、貯水部１１内の潤滑水８が回
転軸１の回転による遠心力を受け摺動面を潤滑する作用
は変わらないので、第一の実施例及び第二の実施例と同
様の効果が得られる。前述の実施例ではカーブ状及び直
線状になっている場合の説明だけをしているが、回転に
よる遠心力を利用しているため、貯水部の底面が外周に
向かうほど高くなっていれば同様の作用及び効果を得る
ことができる。以上の実施例ではシールリングの材質を
特に限定していないが、セラミックス等の耐摩耗性に優
れていて、水潤滑性にも優れている材料を用いることが
好ましく、より信頼性の高い軸封装置を得られる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプの気中運転時に
も外部から潤滑水を供給しなくても、長時間安定した状
態で軸封装置が運転でき、かつ揚水時にも十分な密封性
能が得られるよう、主軸の回転により摺動面に潤滑水を
供給することができる。

【００１６】また、軸封装置内にポンプ軸自体の回転に
よって摺動面に潤滑水を供給する機構を有しているた
め、外部から潤滑水を供給しなくても摺動面を損傷する
ことなく、先行待機運転に代表される長時間の気中運転
を行うことが可能である。さらに、本発明では外部の給
水装置やその配管系が不要なため、それらの補機や配管
のメンテナンスの必要がない。さらに、軸封装置を構成
する要素には、ベローズのような可動部が無いので機器
全体の信頼性も向上する。したがって、繰り返し気中運
転を行う場合でも外部からの注水を必要とせず、長期間
安定してポンプを運転することが可能な、信頼性の高い
軸封装置及び排水ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の軸封装置の縦断面図。

【図２】本発明の実施例における潤滑水の作用の説明
図。

【図３】本発明の他の実施例の軸封装置の縦断面図。

【図４】本発明の他の実施例の軸封装置の縦断面図。

【図５】従来の軸封装置の縦断面図。

【図６】従来の軸封装置の縦断面図。

【符号の説明】

１…回転軸、２…ケーシング、３…シールケース、４…
フランジ、５…固定側シールリング、６…回転側シール
リング、７…ハウジング、８…潤滑水、９…連通孔、１
０…給水部、１１…貯水部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と、前記回転軸に固定されたフラン
   ジと、前記フランジ端面に固定された回転側の摺動部材
   と、前記摺動部材に対向し固定されている固定側の摺動
   部材により構成されている立軸回転機の軸封装置におい
   て、前記フランジの内部の前記回転側の摺動部材の外周
   面よりも回転軸側に潤滑水をためる貯水槽を有し、前記
   回転側の摺動部材は前記貯水槽と摺動面との間に連通孔
   を有していることを特徴とする軸封装置。
2. 【請求項２】回転軸と、前記回転軸に固定されたフラン
   ジと、前記フランジ端面に固定された回転側の摺動部材
   と、前記摺動部材に対向し固定されている固定側の摺動
   部材により構成される立軸回転機の軸封装置において、
   前記回転側の摺動部材の内周側と前記フランジ端面及び
   前記回転軸の外周面によって形成される貯水槽を有し、
   前記回転側の摺動部材は前記貯水槽と摺動面との間に連
   通孔を有していることを特徴とする軸封装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記貯水槽が貯水部と
   給水部により構成されている軸封装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の前記軸封装置を具備した
   排水ポンプ。
5. 【請求項５】請求項２に記載の軸封装置を具備した排水
   ポンプ。
6. 【請求項６】請求項３に記載の軸封装置を具備した排水
   ポンプ。