JPH07189988A - 無発塵遠心力ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高純度薬品、超純水等、発塵を許
容しない遠心力ポンプ装置において、軸封装置としての
メカニカルシールを適正な滑動面間隙をもって非接触の
状態に保持し、滑動面間隙からポンプ装置系外に所要の
漏れ量を発生させて、ポンプ内の発塵並びにポンプ内へ
の不純物の混入を許さず高純度液質を維持することを目
的とする。 【構成】 ポンプ羽根車５にはセミオープン型を採用
し、主軸の軸封装置にメカニカルシール９ａ、９ｂを装
着した遠心力ポンプ装置において、運転中には羽根車に
よる適確な一方向への水力学的軸推力を発生させて、軸
受の遊びを除去し、メカニカルシール滑動面に所定の間
隙ｅを形成させて非接触の状態に保持すると共に、メカ
ニカルシール固定環９ｂの位置を、運転中においても外
部より微調整して、滑動面間隙よりの最適な漏れ量を維
持できるよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高純度薬品，超ＬＳ
Ｉ製造装置の超純水ライン等、その内部に発塵を容認し
ない高純度液体の移送用ポンプ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に純水用などの遠心力ポンプ装置
としては、接液面は研磨を全面に施行して不純物の除去
精度を上げ、金属のイオン溶出に対しては材質のグレー
ドを選択するなどして対処して来たが、軸封装置部につ
いては、メカニカルシールの回転環をスプリングで固定
環に面圧をもって摺動させ、摺動摩耗粉の発生は当然の
現象として容認して、この摩耗粉を摺動部付近より系外
に排出することに腐心しているのが従来の技術である。
また、摩耗粉の発生を抑制するための摺動面材質を追求
しているが高価であることは勿論、無発塵は望むべくも
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の通り、従来の遠
心力ポンプ装置の構造においては、低レベル純度の分野
には対応が可能であった。しかし高純度液質を要求され
る超純水装置等に使用するポンプ装置としては、不充分
な構造として未解決のままの課題であった。本発明は、
遠心力ポンプ装置に特殊な構造を用いることなく、単純
なメカニカルシールを使用して、羽根車が発生する圧力
による水力学的軸推力を利用した軸受の遊びの除去と、
メカニカルシールの滑動面間隙の調整により、製作費の
嵩まない簡潔な構造として、保守点検を容易とし、高純
度液質にも適合した合理的な無発塵ポンプ装置を得るこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基本的技術
思想並びに主旨はほぼ同様であるので、本発明をうず巻
型ポンプに適用した実施例について図１及び図３に基づ
き説明する。ポンプケーシング部材１は軸受脚体４に固
定され、吸込カバー３はケーシングパッキン１６を装着
してケーシング部材に固定されている。また羽根車５は
キー１５を装着して主軸６に嵌装され、羽根車ナット７
で固定して、軸受１４を介して軸受脚体４により支持さ
れている。尚、ポンプケーシング部材、羽根車等各接液
部の部材は精密加工、鏡面研磨、精密洗浄等、従来技術
を援用した不純物除去のための適宜の処置がなされてい
るものとする。

【０００５】羽根車と主軸を含む回転体がケーシングを
貫通する部分には、軸封装置としてメカニカルシール９
ａ、９ｂを装着し、固定環９ｂはメカニカルシールケー
ス１０に固定すると共に、該メカニカルシールケース１
０はケーシング部材１の軸封装置部内径側に対し螺合等
の方法により移動可能とし、ケーシング部材１とメカニ
カルシールケース１０の嵌装部はＯリング１８によりシ
ールして、ポンプ停止中は勿論運転中でもポンプを分解
することなく、外部よりメカニカルシールケース１０の
位置を微調整して適切なメカニカルシール滑動面間隙ｅ
を得る位置に、セットビス１２により固定できる構成と
する。

【０００６】羽根車は遠心力により揚液に圧力を発生さ
せる主羽根５ａと、発生した圧力が羽根車に作用する軸
推力をバランスさせるための裏羽根５ｂとで構成するセ
ミオープン型の羽根車形状とし、裏羽根の外径及び形状
を適切に選択することにより一方向への軸推力を発生さ
せる。この軸推力により主軸６は軸受１４の遊びが除去
されて一方向に片寄せされる結果、適確な位置で安定
し、メカニカルシール滑動面の間隙を適確且つ安定的に
形成することとなり、メカニカルシール滑動面は、非接
触の状態で前項のメカニカルシール固定環の調整と相ま
って適切な漏れ量を保持できる。

【０００７】

【作用】本来メカニカルシールは揚液を外部に漏らさな
い目的で開発されており、メカニカルシールの配置につ
いては図１および図３に示すアウトサイド方向、または
図４に示すインサイド方向、いずれも使用目的により選
定されるが、一般的には両者共に漏れを発生させないた
めに滑動面をスプリング作用で押しつけて摺動させシー
ルする機構である。しかし、本発明においては、所要の
漏れ量を発生しながら滑動面間隙を保持し、非接触の状
態で回転せしめることにより、ポンプ内での摺動発塵な
らびにポンプ内への不純物の混入を許さず、高純度液質
を維持できる機構としている。

【０００８】図３によってその作用を観察すると、予め
メカニカルシールケース１０は所要の滑動面間隙ｅがで
きる様に調整位置決めし、運転を開始すると、入口口径
部ａ→羽根車外周ｂ→羽根車裏側ｃ→羽根車裏側中央ｄ
→メカニカルシール滑動面間隙ｅ→回収ラインｆの順に
流れを発生する。一方圧力の分布を観察すると、羽根車
出口部圧力Ｐｂは羽根車裏側ｃを通過する際、流体の遠
心力に逆らって羽根車裏側中央部の方向に流れるに従っ
て、減圧されてＰｄとなり、該圧力によりメカニカルシ
ール滑動面間隙を潤しながら回収ラインを経て系外に回
収される。

【０００９】羽根車出口部圧力Ｐｂと羽根車裏側ｃの裏
羽根５ｂにより発生する圧力Ｐｃとの差圧が羽根車に水
力学的軸推力（図３においては右方向への推力）を与
え、主軸６を支持している軸受１４の遊びが除去されて
主軸の軸方向位置が極めて正確に安定することにより、
メカニカルシール滑動面の間隙ｅは適確かつ安定的に維
持できる。

【００１０】更に運転中に滑動面の間隙を調整すること
も可能であり、メカニカルシールからの漏れ量を回収ラ
インｆで確認しつつ、ポンプを停止することなく、外部
よりメカニカルシールケース１０を軸方向に微調整し
て、再度セットビス１２でケーシング１に固定すること
により、所要漏れ量を確保できる特長がある。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しなが
ら具体的に説明する。図１は主軸６及び羽根車５を嵌装
した回転部分と、ケーシング部材１、軸受脚体４を含む
一連の固定部、およびメカニカルシール９ａ、９ｂをア
ウトサイドに配置したポンプ全体の縦断面図を示した。

【００１２】図２は、ケーシング部材１及び羽根車５の
一実施例である。羽根車５はセミオープン型とし、ケー
シング部材１の渦形状は同芯円形状とする等、各接液部
の部材は全て旋削などの精密仕上げが可能で、鏡面研磨
（電解研磨など）及び精密洗浄が全面に行き届くよう配
慮した形状を採用し、加えて液の滞留部を極端に少なく
する構造に構成されている。又、小容量のポンプにおけ
る狭い吐出デフューザー部の研磨を完全施工するため、
吐出短管部材２をケーシング部材１と分離して、研磨仕
上げ後Ｏリング１７でシールして緊締し、分解洗浄を可
能としている。

【００１３】図３はメカニカルシールをアウトサイドに
配置した実施例を示す。メカニカルシール固定環９ｂを
メカニカルシール押え１１によりメカニカルシールケー
ス１０に固定し、ケーシング部材に螺合した該メカニカ
ルシールケースを左右に微調整することにより、最適の
滑動面間隙ｅと所要漏れ量を発生させる。本実施例は、
メカニカルシールケース位置調整時の誤操作による滑動
面の異常当接を防止するため、バネ部材９ｃを設ける一
方、バネ部材による回転環滑動面の揺動を防止するため
に、スリーブ８には段付部８ａを設けて規制している。

【００１４】本図においては、運転中の軸推力が右方向
に発生する様に羽根車裏羽根を設計したものを示してお
り、運転により滑動面間隙が狭まり、漏れ量が最適かつ
最小となる様調整されている。停止時には当然に漏れ量
は若干増大し、それは系外からの不純物の侵入を防ぐた
めに望ましいことであるが、それでも漏れ量を抑える必
要がある場合は、揚水系統本体にポンプと連動した自動
調整弁を取付けるなどの従来技術の援用により、停止時
の漏れ量を規制することも可能である。尚、例図として
は省略したが、用途によっては羽根車裏羽根は軸推力が
左向きに発生する様に設計することもできる。その場合
は停止中の漏れ量を最小限として、運転中は若干漏れ量
が増大することとなる。

【００１５】図４はメカニカルシールをインサイドに配
置し、運転中の軸推力が左方向に発生する様に設計した
実施例を示す。機構的には図３のアウトサイド配置の場
合と同様の効果を発生し、軸推力の方向についても同様
に柔軟な設計が可能であるが、特にメカニカルシール回
転環とスリーブを一体化して構造を簡略化した実施例を
示す。尚、図３においては羽根車キー１５の摩滅による
溶出を防ぐために羽根車の前後をＯリング１９、２０で
密閉しているが、図４の如く羽根車を直接的に主軸に螺
合する従来技術を援用できることは論を俟たない。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上の説明のように、ポンプが
簡潔且つ製作費の嵩まない構造で構成され、点検、調整
等維持管理面で極めて至便であると共に、メカニカルシ
ールを非接触の状態に保持し、滑動面からポンプ装置系
外に所要の漏れ量を発生させ、ポンプ内の発塵並びにポ
ンプ内への不純物の混入を許さず、高純度液質を維持で
きる効果は明瞭且つ顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体縦断面図である。

【図２】ポンプケーシング部材及び羽根車の一例を示
す。

【図３】揚液の流れと圧力分布及びメカニカルシールを
アウトサイドに配置した実施例を示す。

【図４】メカニカルシールをインサイドに配置した実施
例の部分断面図を示す。

【符号の説明】

１─ケーシング、２─吐出短管部材、３─吸込カバー、
４─軸受脚体、５─羽根車、５ａ─主羽根、５ｂ─裏羽
根、６─主軸、７─羽根車ナット、８─スリーブ、８ａ
─スリーブ段付部、９ａ─メカニカルシール回転環、９
ｂ─メカニカルシール固定環、９ｃ─バネ部材、10─メ
カニカルシールケース、11─メカニカルシール押え、12
─セットビス、13─シール部材、14─軸受、15─キー、
16─ケーシングパッキン、17─Ｏリング、18─Ｏリン
グ、19─Ｏリング、20─Ｏリング、21─Ｏリング、ａ─
吸込口口径部、ｂ─羽根車外周、ｃ─羽根車裏側、ｄ─
羽根車裏側中央部、ｅ─メカニカルシール滑動面間隙、
ｆ─回収ライン、Ｐａ─吸込口口径部圧力、Ｐｂ─羽根
車出口部圧力、Ｐｃ─羽根車裏側圧力、Ｐｄ─羽根車裏
側中央部圧力。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高純度薬品，超純水用などとして、セミ
   オープン羽根車（５）を備え、主軸の軸封のためにメカ
   ニカルシールを装着した遠心力ポンプ装置（うず巻型ポ
   ンプ並びに渦流型ポンプ）において、運転中には羽根車
   （５）による適確な一方向への水力学的総合軸推力を発
   生させて、軸受に支持された主軸（６）の軸方向への振
   れ（遊び）を除去することにより、メカニカルシール回
   転環（９ａ）と固定環（９ｂ）との滑動面間隙（ｅ）
   を、運転中にも摺動に至らない適正な所期値に維持し、
   揚液のポンプ系外への所定の漏れ量を発生させて、ポン
   プ内の摺動発塵、並びにポンプ内への不純物の混入を許
   さない構造に構成したことを特長とする無発塵遠心力ポ
   ンプ装置。
2. 【請求項２】 軸封装置部においては、メカニカルシー
   ル固定環（９ｂ）の位置をケーシング部材（１）に対し
   て軸方向に微調整且つ固定できる構造に構成して、ポン
   プ運転中においても外部より容易に該部を調整・管理で
   きることにより、揚液純度を維持するために最適な漏れ
   量を系外に排出することを特長とする請求項１の無発塵
   遠心力ポンプ装置。