JPH07243396A - 合成樹脂製ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】合成樹脂製のケーシングカバーを用いるにも拘
らず、メカニカルシールのゴム系弾性リングが共回りす
るのを防止した合成樹脂製ポンプを提供する。 【構成】合成樹脂製ポンプケーシング１に合成樹脂製ケ
ーシングカバー３を取付け、このケーシングカバーに開
設した駆動軸導入孔２７から駆動軸２５を導入してこの
駆動軸に羽根車４０を取付け、駆動軸導入孔にメカニカ
ルシール５０を設置し、このメカニカルシールは、スプ
リング５２により押された回転リング５１と、固定リン
グ５４およびゴム系弾性リング５５を備え、このゴム系
弾性リングが上記ケーシングカバーに形成された収容段
部５６に押付けられて構成し、上記駆動軸導入孔に、上
記ゴム系弾性リングの一部が食い込んで回転が阻止され
る非円形部５８を形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプケーシングおよ
びケーシングカバーを合成樹脂により形成し、かつ駆動
軸導入孔をメカニカルシールにより軸封した合成樹脂製
のポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】海水や化学液を取り扱う渦巻きポンプに
おいては、ポンプケーシングやケーシングカバーおよび
遠心羽根車などの接液部品を、鋳鉄やステンレス等の金
属材料にて形成すると接液部品が海水や化学液に触れて
錆や腐食を生じる不具合がある。このため、ポンプケ−
シングやケーシングカバーおよび遠心羽根車をＰＰＥ樹
脂等の合成樹脂により形成した渦巻きポンプが知られて
いる。

【０００３】ところで、一般に各種ポンプは、ポンプの
背面を閉塞するケーシングカバーに駆動軸導入孔を開設
し、この駆動軸導入孔から電動機により回転される駆動
軸を導入し、この駆動軸に羽根車を取付けてある。そし
て、上記ケーシングカバーに開設した駆動軸導入孔を液
密に封止するため、この駆動軸導入孔にメカニカルシー
ルを設置してある。

【０００４】メカニカルシール５０の構造は種々のもの
が知られているが、基本的には図６に代表例として示す
通り、羽根車４０を取付けた駆動軸２６にばね受を兼ね
る金属製の回転リング５１を嵌挿し、この回転リング５
１と羽根車４０との間にスプリング５２を掛け渡し、上
記回転リング５１に金属製またはカーボン製の摺動リン
グ５３を嵌め込み、この摺動リング５３に対して固定リ
ング５４を接触させ、かつこの固定リング５４でゴムや
合成ゴムなどからなるゴム系弾性リング５５を押圧する
ように構成されている。

【０００５】ゴム系弾性リング５５は、ケーシングカバ
ー３に形成した駆動軸導入孔２７を囲む収容段部５６に
嵌め込まれるようになっており、上記スプリング５２の
押圧力を受けて収容段部５６に密着するように押し付け
られる。

【０００６】上記収容段部５６は、ゴム系弾性リング５
５の外周面が嵌合密着される円周面５６ａと、ゴム系弾
性リング５５の端面が押圧密着される当接面５６ｂとで
構成されており、この当接面５６ｂの中央部に駆動軸導
入孔２７が開口されている。

【０００７】ところで、ケーシングカバー３の材質が金
属の場合、上記収容段部５６は切削加工により形成され
ており、したがって円周部５６ａおよび駆動軸導入孔２
７ともに真円形に形成されている。このため、ゴム系弾
性リング５５の端面と収容段部５６の当接面５６ｂとの
密着面は円環形をなしている。

【０００８】この場合、この種のメカニカルシール５０
では、摺動リング５３と固定リング５４の接触面に所定
の面圧を与えて液密を保持すること、およびゴム系弾性
リング５５と収容段部５６の当接面に所定の面圧を与え
て密着を保ち、液密封止をするようになっているから、
スプリング５２により摺動リング５３を固定リング５４
に押し付け、かつこの押圧力でゴム系弾性リング５５を
収容段部５６に押付けることにより密着性を保ち、しか
も所定の摩擦力でゴム系弾性リング５５を収容段部５６
内で静止させている。このような押圧力を受けてゴム系
弾性リング５５の中央部は収容段部５６の当接面５６ｂ
からはみ出して、駆動軸導入孔２７の内側に食い込むよ
うになる。この食い込み部５７は、駆動軸導入孔２７の
内面形状に沿って、図６の（Ｂ）図に示すように、円環
形になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ケーシ
ングカバー３が金属により形成される金属製ポンプの場
合は、ケーシングカバー３の剛性が大きいので変形が少
ないが、前述したように、防錆対策や軽量化などのため
に、ケーシングカバー３をＰＰＥ樹脂等の合成樹脂によ
り形成したポンプの場合、歪みや、摺動部の発熱による
熱膨脹によって、ケーシングカバー３の収容段部５６が
変形することがある。

【００１０】このような変形が生じると、ゴム系弾性リ
ング５５と収容段部５６の円周面５６ａの嵌合力が弱く
なり、またゴム系弾性リング５５と収容段部５６の当接
面５６ｂとの密着力も低下し、なおかつゴム系弾性リン
グ５５の食い込み部５７と、駆動軸導入孔２７の内面と
の接触力も弱くなる。このため、ゴム系弾性リング５５
と収容段部５６との摩擦力が低下し、回転リング５１の
回転につられて固定リング５４およびゴム系弾性リング
５５が共回りを生じ、ゴム系弾性リング５５と収容段部
５６とのシール性能が大幅に低下するという心配があ
る。

【００１１】上記のような収容段部５６の変形を防止す
るため、合成樹脂製のケーシングカバー３に金属製の収
容段部をインサートして作る手段が考えられるが、製造
が面倒でコスト高になり、またインサート金属の周囲の
合成樹脂に応力集中が発生してこの箇所で亀裂が生じる
などの不安がある。

【００１２】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、合成樹脂製のケー
シングカバーを用いるにも拘らず、メカニカルシールの
ゴム系弾性リングが共回りするのを防止し、信頼性の高
い液密封止が保たれる合成樹脂製ポンプを提供しようと
するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、合成
樹脂からなるポンプケーシングに合成樹脂にて形成した
ケーシングカバーを取付け、このケーシングカバーに駆
動軸導入孔を開設し、この駆動軸導入孔から駆動軸を導
入し、この駆動軸に羽根車を取付け、かつ上記駆動軸導
入孔にメカニカルシールを設置し、このメカニカルシー
ルは、スプリングにより押された回転リングおよびこの
回転リングと摺接する固定リングならびにこの固定リン
グに押されたゴム系弾性リングとを備え、このゴム系弾
性リングが上記ケーシングカバーの内面に形成された上
記駆動軸導入孔を囲む収容段部に押付けられて構成した
合成樹脂製ポンプにおいて、上記駆動軸導入孔に、上記
ゴム系弾性リングの一部が変形して食い込む非円形部を
形成したことを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、合成樹脂からなるポン
プケーシングに合成樹脂にて形成したケーシングカバー
を取付け、このケーシングカバーに駆動軸導入孔を開設
し、この駆動軸導入孔から駆動軸を導入し、この駆動軸
に羽根車を取付け、かつ上記駆動軸導入孔にメカニカル
シールを設置し、このメカニカルシールは、スプリング
により押された回転リングおよびこの回転リングと摺接
する固定リングならびにこの固定リングに押されたゴム
系弾性リングとを備え、このゴム系弾性リングが上記ケ
ーシングカバーの内面に形成された上記駆動軸導入孔を
囲む収容段部に押付けられて構成した合成樹脂製ポンプ
において、上記収容段部の上記ゴム系弾性リングの端面
が押付けられる当接面に、ゴム系弾性リングの一部が変
形して食い込む凹凸部を形成したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の発明によれば、駆動軸導入孔に非円
形部を形成し、この非円形部にゴム系弾性リングの一部
が変形して食い込むようになるから、ゴム系弾性リング
の回転が防止される。したがって、ゴム系弾性リングが
共回りを生じることがなく、ゴム系弾性リングと収容段
部とのシール性能が保たれる。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、収容段部
の当接面に凹凸部を形成したから、ゴム系弾性リングの
端部が一部が変形して凹凸と係合し、ゴム系弾性リング
の回転が防止される。したがって、ゴム系弾性リングが
共回りを生じることがなく、ゴム系弾性リングと収容段
部とのシール性能が保たれる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明について、図１ないし図３に示
す第１の実施例にもとづき説明する。本実施例は、合成
樹脂製渦巻きポンプに適用した例を示し、図において１
はＰＰＥ樹脂等の合成樹脂からなるポンプケーシングで
ある。この合成樹脂製ポンプケーシング１は、前面中央
部に吸込口２が開口されているとともに、背面の開口部
にケーシングカバー３が取り付けられている。ケーシン
グカバー３もＰＰＥ樹脂等の合成樹脂により形成されて
いる。図１に示すケーシングカバー３は、内側にガイド
ベーン４を一体に形成してあるとともに、外側にブラケ
ット５を一体に形成してある。このようなケーシングカ
バー３は取付けボルト６…を用いて上記ポンプケーシン
グ１に固定されている。

【００１８】上記ポンプケーシング１の前面には、上記
吸込口２に対向してフランジ管継手７が取付けられてい
る。このフランジ管継手７は、固定ボルト８…によりポ
ンプケーシング１に固定されており、このフランジ管継
手７には図示しない吸込管が連結されるようになってい
る。フランジ管継手７の内部側端面には弁座９が形成さ
れており、この弁座９には一方向弁を構成する弁体１０
が接離可能に着座するようになっている。弁体１０は周
囲にパッキング部１１を一体に備えており、このパッキ
ング部１１が上記フランジ管継手７とポンプケーシング
１との間で挾持されている。そして、弁体１０は上記パ
ッキング部１１との連結根元部が弾性変形することによ
り弁座９に接離するようになっており、ポンプケーシン
グ１の内部から流体圧力が加わると弁座９に着座して吸
込口２を閉止する。

【００１９】上記ポンプケーシング１の内部には、仕切
り壁１４が形成されており、この仕切り壁１４の内部に
は上記吸込口２に連なる導入通路１５が形成されてい
る。この仕切り壁１４の端部はＯリング１６を介して前
記ガイドベーン４に突合せ接続されている。仕切り壁１
４の外周部にはポンプケーシング１に囲まれた気液分離
室１７が形成されている。そして、ポンプケーシング１
の上部壁には吐出口１８が開口されており、この吐出口
１８には図示しない吸込管が連結されるようになってい
る。

【００２０】なお、ポンプケーシング１の上部壁には呼
び水口１９が開口されており、この呼び水口１９は呼び
水口閉止栓２０により閉塞されている。また、ポンプケ
ーシング１の下部壁には排水口２１が開口されており、
この排水口２１は排水口閉止栓２２により閉塞されてい
る。

【００２１】上記ケーシングカバー３に一体に形成され
たブラケット５は、連結ボルト２４を介して電動機２５
に連結されている。電動機２５は電動機軸と一体の駆動
軸２６を備えており、この駆動軸２６は上記ケーシング
カバー３の中央に開口した駆動軸導入孔２７を貫通して
ポンプケーシング１の内部に導入されている。

【００２２】この駆動軸２６の先端部には遠心羽根車４
０が固定ナット４８を介して固定されている。遠心羽根
車４０もＰＰＥ樹脂等の合成樹脂により形成されてお
り、本実施例では、セミオープン構造の羽根車が使用さ
れている。

【００２３】上記ブラケット５には固定脚２８が一体に
形成されており、この固定脚２８は固定ボルト２９…に
よって固定ベース３０に取付けられている。なお、前記
電動機２５も固定ベース３０に対し支持脚３１によって
支持されている。

【００２４】遠心羽根車４０とケーシングカバー３との
間にはメカニカルシール５０が設けられており、このメ
カニカルシール５０により駆動軸導入孔２７と駆動軸２
６との間の液密が保たれている。メカニカルシール５０
は後で詳しく説明する。

【００２５】上記駆動軸２６には、ケーシングカバー３
から導出された箇所に水切り板３４が取付けられてお
り、万が一メカニカルシール５０から液洩れが生じた場
合、駆動軸２６を伝わって電動機２５に侵入しようとす
る液をこの水切り板３４により遠心力で振り飛ばして電
動機２５に侵入するのを阻止するようになっている。

【００２６】また、ブラケット５の下部には、上記水切
り板３４で振り飛ばされた液を排出する排出口３５が開
口されている。上記メカニカルシール５０について、図
２および図３を加えて説明する。羽根車４０を駆動する
駆動軸２６には、ばね受を兼ねる金属製の回転リング５
１が嵌挿されており、この回転リング５１と羽根車４０
の背面板と間にはスプリング５２が掛け渡されている。
そして上記回転リング５１には金属製の摺動リング５３
が嵌め込まれており、この摺動リング５３には固定リン
グ５４が当接されている。この固定リング５４はゴムや
合成ゴムなどからなるゴム系弾性リング５５が当接され
ている。

【００２７】ゴム系弾性リング５５は、ケーシングカバ
ー３に形成した駆動軸導入孔２７を囲む収容段部５６に
嵌め込まれるようになっている。この収容段部５６は、
図３のケーシングカバー３全体の図面にも示すように、
ゴム系弾性リング５５の外周面が嵌合密着される円周面
５６ａと、ゴム系弾性リング５５の端面が押圧される当
接面５６ｂとで構成されており、この当接面５６ｂの中
央部に上記駆動軸導入孔２７が開口されている。本実施
例では、駆動軸導入孔２７が、図２の（Ｂ）図に示すよ
うに、非円形、例えば四角などの多角形をなしている。

【００２８】なお、図３のケーシングカバー３は、ガイ
ドベーンおよびブラケットを一体に備えない構造のもの
を示してある。上記のような構成のメカニカルシール５
０は、スプリング５２により回転リング５１が摺動リン
グ５３と当接し、この摺動リング５３と固定リング５４
が相互に押し付けられ、かつこの押圧力でゴム系弾性リ
ング５５を収容段部５６に押付けている。したがって、
ゴム系弾性リング５５は摩擦力で収容段部５６に係合
し、収容段部５６内で静止するようになっている。この
押圧力を受けてゴム系弾性リング５５の中央部は収容段
部５６の当接面５６ｂからはみ出して、駆動軸導入孔２
７の内側に食い込むようになる。この食い込み部５７
は、駆動軸導入孔２７の内面形状に沿って、図２の
（Ｂ）図に示すように、外周面が非円形、例えば四角な
どの多角形になる。

【００２９】このような構成の実施例について、作用を
説明する。ケーシングカバー３の材質が合成樹脂である
ため、収容段部５６が歪みや熱変形すると、ゴム系弾性
リング５５と収容段部５６との接触摩擦力が低下するこ
とがあるが、本実施例では、ゴム系弾性リング５５の中
央部が駆動軸導入孔２７の内側に食い込み、この食い込
み部５７は、駆動軸導入孔２７の内面形状に沿って、図
２の（Ｂ）図に示すように、例えば四角形になっている
から、駆動軸導入孔２７の内面に係止してゴム系弾性リ
ング５５の回転が阻止される。

【００３０】したがって、回転リング５１や摺動リング
５３の回転に連れて、固定リング５４およびゴム系弾性
リング５５が共回りするのが防止され、ゴム系弾性リン
グ５５と収容段部５６の当接面の密着性が保たれ、液密
封止が確実に維持されるようになる。

【００３１】なお、上記第１の実施例の場合、駆動軸導
入孔２７の全体を四角形のような非円形形状にしたが、
本発明はこれに限らず、図４に第２の実施例として示す
ように、駆動軸導入孔２７におけるケーシングカバー３
の内側端部のみに四角形のような非円形凹部５８を形成
してもよい。この非円形凹部５８にゴム系弾性リング５
５の中央部が食い込み、この食い込み部５７によりゴム
系弾性リング５５の回転を防止する。

【００３２】また、上記第１および第２の実施例では、
駆動軸導入孔２７の内面を非円形形状にするようにした
が、本発明は請求項２に記載したような手段であっても
実施可能である。すなわち、この場合の例を、図５にお
いて第３の実施例として示す。第３の実施例の場合、ケ
ーシングカバー３に形成した収容段部５６の当接面５６
ａに、図５の（Ｂ）図に示すような、１個または複数個
の凹部（もしくは凸部）６０…を形成したものである。
このような構造の場合、スプリング５２の力を受けるゴ
ム系弾性リング５５の端面は収容段部５６の当接面５６
ａに押付けられ、このときの押圧力によりゴム系弾性リ
ング５５の一部は変形して当接面５６ａの凹部６０…に
食い込む。この食い込み部６１が凹部６０と係合するか
らゴム系弾性リング５５の回転が阻止される。

【００３３】よって、この場合も、回転リング５１や摺
動リング５３の回転に連れて固定リング５４およびゴム
系弾性リング５５が共回りするのが防止され、ゴム系弾
性リング５５と収容段部５６との密着性が保たれ、液密
が維持される。

【００３４】なお、第３の実施例のように、収容段部５
６の当接面５６ａに凹凸部６０…を形成する場合、凹凸
部の形状は、図５の（Ｂ）図に想像線で示すように、円
形、その他の形状であってもよい。

【００３５】さらに、本発明のポンプは、実施例に記載
した渦巻きポンプに制約されるものではなく、要するに
ケーシングカバーが合成樹脂によって形成され、駆動軸
導入孔にメカニカルシールを取付けた構造のポンプであ
れば、どのような型式のポンプにも適用可能である。ま
た、メカニカルシールの構造も、実施例のものに制約さ
れるものではなく、請求項に記載した要旨を満足する構
造のものには実施可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゴ
ム系弾性リングの食い込み部がケーシングカバー側に係
止して回転が防止されるから、回転リングの回転に連れ
てゴム系弾性リングが共回りするのが防止され、ゴム系
弾性リングと収容段部との密着性が保たれ、液密が維持
される。よって、信頼性が高いシール性能が発揮される
ことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す渦巻きポンプの断
面図。

【図２】同実施例のメカニカルシールを拡大して示すも
ので、（Ａ）図は縦断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図のII−
II線の断面図。

【図３】ケーシングカバーの一例を示すもので、（Ａ）
図は内面を示す図、（Ｂ）図は（Ａ）図の III−III 線
の断面図。

【図４】本発明の第２の実施例のメカニカルシールを拡
大して示すもので、（Ａ）図は縦断面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図のIVＢ−IVＢ線の断面図、（Ｃ）図は（Ａ）図
のIVＣ−IVＣ線の断面図。

【図５】本発明の第３の実施例のメカニカルシールを拡
大して示すもので、（Ａ）図は縦断面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図のＶ−Ｖ線に沿う当接面の図。

【図６】従来のメカニカルシールを拡大して示すもの
で、（Ａ）図は縦断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図のVI−VI
線の断面図。

【符号の説明】

１…合成樹脂製ポンプケーシング ２…吸込口 ３…ケーシングカバー １８…吐出
口 ２５…電動機 ２６…駆動軸 ２７…駆動
軸導入孔 ４０…遠心羽根車 ５０…メカニカルシール ５１…回転
リング ５２…スプリング ５３…摺動
リング ５４…固定リング ５５…ゴム
系弾性リング ５６…収容段部 ５６ａ…円周面 ５６ｂ…当
接面 ５７、６１…食い込み部 ５８…非円
形凹部 ６０…当接面の凹部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂からなるポンプケーシングに合
   成樹脂にて形成したケーシングカバーを取付け、このケ
   ーシングカバーに駆動軸導入孔を開設し、この駆動軸導
   入孔から駆動軸を導入し、この駆動軸に羽根車を取付
   け、かつ上記駆動軸導入孔にメカニカルシールを設置
   し、このメカニカルシールは、スプリングにより押され
   た回転リングおよびこの回転リングと摺接する固定リン
   グならびにこの固定リングに押されたゴム系弾性リング
   とを備え、このゴム系弾性リングが上記ケーシングカバ
   ーの内面に形成された上記駆動軸導入孔を囲む収容段部
   に押付けられて構成した合成樹脂製ポンプにおいて、 上記駆動軸導入孔に、上記ゴム系弾性リングの一部が変
   形して食い込む非円形部を形成したことを特徴とする合
   成樹脂製ポンプ。
2. 【請求項２】 合成樹脂からなるポンプケーシングに合
   成樹脂にて形成したケーシングカバーを取付け、このケ
   ーシングカバーに駆動軸導入孔を開設し、この駆動軸導
   入孔から駆動軸を導入し、この駆動軸に羽根車を取付
   け、かつ上記駆動軸導入孔にメカニカルシールを設置
   し、このメカニカルシールは、スプリングにより押され
   た回転リングおよびこの回転リングと摺接する固定リン
   グならびにこの固定リングに押されたゴム系弾性リング
   とを備え、このゴム系弾性リングが上記ケーシングカバ
   ーの内面に形成された上記駆動軸導入孔を囲む収容段部
   に押付けられて構成した合成樹脂製ポンプにおいて、 上記収容段部の上記ゴム系弾性リングの端面が押付けら
   れる当接面に、ゴム系弾性リングの一部が変形して食い
   込む凹凸部を形成したことを特徴とする合成樹脂製ポン
   プ。