JPH0736156Y2 - バランスディスク型多段渦巻ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、主として揚水に用いられるバランスディスク
型多段渦巻ポンプに関する。

［従来技術及びその問題点］ 羽根車の回転によって液体に遠心力を与え圧力を高めて
送り出す渦巻ポンプは、最も生産量の多い基本的なポン
プの一つであり、特に二個以上の羽根車を使用した多段
渦巻ポンプが揚水を始めとする広い用途に用いられてい
る。この多段渦巻ポンプは、高揚程を確保できる優れた
ポンプであるが、吸い込み側の圧力が低くなるため、羽
根車に吸い込み側への軸推力が作用せざるを得ない。こ
の一方向のみへの軸推力を解消するために複数の方法・
構造が提案・実施されており、その中でも多段ポンプの
最終段に設けたバランスディスクに軸推力と逆方向の吐
き出し圧力を加えて軸推力を解消するバランスディスク
型多段渦巻ポンプが高い評価と支持を受けている。これ
は、バランスディスク型多段渦巻ポンプがバランスディ
スクに加えた吐き出し圧力との釣り合いで軸推力を解消
するため、構造・効率の両面で他の方法より優れている
からで（羽根車の向きを対称に配置して軸推力を低減さ
せる方法ではケーシング内部が複雑・大型化せざるを得
ない）、公共建築物用の揚水ポンプとして規格化されて
いるほどである。

しかし、このように優れたバランスディスク型多段渦巻
ポンプも、体積損失を防止する軸貫通部（軸とケーシン
グの間）のシール手段に関しては、大きな問題と欠点を
放置して来た。即ち、高いシール効果が求められるポン
プ類にはメカニカルシールが用いられるべきであり、事
実他種ポンプ類ではこれが常用されている。にも拘ら
ず、バランスディスク型多段渦巻ポンプでは、一定の体
積損失を許容し軸面摩耗や動力損失も避け得ないグラン
ドパッキンが用いられているのである。その理由は、バ
ランスディスク型多段渦巻ポンプが吸い込み側への軸推
力をバランスディスクに加える吐き出し圧力との釣り合
いで解消する結果、必然的に稼働中の軸（羽根車を固定
したポンプ軸）はその長手方向に自由に大きく動けなけ
ればならず、これが軸貫通部（軸とケーシングの間）の
シール手段にメカニカルシールを用いることを妨げ、グ
ランドパッキンの利用を余儀なくさせている。この点で
は、軸推力解消上の利点がシール上の困難をもたらして
いると言える。

もちろん、メカニカルシールがスプリングでシールリン
グを付勢しシートリングと摺合させて密封端面を形成す
る密封構造を採る以上、密封端面の損耗乃至は機械稼働
時の回転軸の遊びによって生じる軸方向への若干の移動
・運動（0.1mm〜0.6mm）に対応・追随できることは明ら
かであり、この限りで「長手方向に移動・運動する回転
軸の軸貫通部にメカニカルシールを用いた密封構造を設
けてなるポンプ類乃至回転機械類」は従来から存在した
と言えるし、その限りでは密封構造（メカニカルシー
ル）は回転軸の長手方向への移動・運動を阻害しておら
ず、この軸の移動・運動はシール効果を阻害していな
い。しかし、バランスディスク型多段渦巻ポンプのポン
プ軸は長手方向に自由に大きく移動・運動できなければ
ならず、軸方向の移動量を制限しない筒型軸受を用いた
ポンプ軸の移動・運動量はポンプを構成する部品類の組
み込み遊隙の範囲（2.0mm〜3.0mm）にまで及び、他種ポ
ンプ類を始めとする回転機械類のそれを著しく上回って
しまう。したがって、密封端面の損耗や稼働時の回転軸
の遊びが生む軸方向への若干の移動・運動にしか対応・
追随できない従来のメカニカルシールをバランスディス
ク型多段渦巻ポンプに利用しても、長手方向へのポンプ
軸の大きな運動・移動がシール効果を大きく阻害すると
共に、ポンプ軸の運動自体も著しく阻害され、到底実用
には供し得ない。この結果、バランスディスク型多段渦
巻ポンプに於ては、メカニカルシールを用いた密封構造
が不可能なものとして否定され、グランドパッキンを用
いた密封構造のバランスディスク型多段渦巻ポンプしか
提案・提供されず、シール効果面での明らかな劣悪さと
保守・点検・交換作業面での多大な手間・経費に甘んじ
続けなければならなかった（なお、公共建築物で用いら
れる揚水ポンプの仕様の多くは密封手段としてグランド
パッキンを使用することを規格化している）。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案の課題は、従来不可能であるとして否定され示唆
することさえなかった「メカニカルシールによる密封構
造を有するバランスディスク型多段渦巻ポンプ（構造上
必須となる長手方向へのポンプ軸の大きな運動を許容し
ながら、高いシール効果も確保することができる、メカ
ニカルシールを用いた密封構造を有してなるバランスデ
ィスク型多段渦巻ポンプ）」を提供し、従来のバランス
ディスク型多段渦巻ポンプが抱えて来たシール効果面と
保守・点検・交換作業面に於ける問題を根絶するところ
にある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、メカニカルシールのシールリングを長尺なス
プリングで付勢することによって所望の位置に密封端面
を形成・維持し、ポンプ軸の運動を許容しながら高いシ
ール効果を確保できるバランスディスク型多段渦巻ポン
プを実現して上記の課題を解決するものである。即ち、
ポンプ軸に作用する軸推力をバランスディスクによって
解消するために稼働中のポンプ軸を長手方向へ大きく運
動させなければならないバランスディスク型多段渦巻ポ
ンプに於て、ケーシングとポンプ軸の間にメカニカルシ
ールを設けるとともに、当該メカニカルシールのシール
リングを長尺なスプリングで付勢することによって、シ
ールリングとシートリングを摺合させた密封端面を、通
常の回転軸の遊びや密封端面損耗に伴う軸運動を考慮し
た形成位置に比較してケーシングからより離れ且つポン
プ軸の長手方向運動を阻害しない位置に形成してなり、
通常の回転軸の遊びやメカニカルシールの密封端面損耗
に伴う軸運動を大きく越えて生じるポンプ軸の長手方向
への運動がシール効果を阻害しないとともにメカニカル
シールの付設がポンプ軸の長手方向への運動を阻害しな
いよう構成したバランスディスク型多段渦巻ポンプを提
供することで、その目的を実現し課題を解決する。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案に係るバランスディスク型
多段渦巻ポンプの一実施例を説明する。

本考案に係るバランスディスク型多段渦巻ポンプは、第
１図に示す如く、通常のこの種のポンプと同様に、ポン
プ軸１に複数の羽根車３を固定し、当該羽根車３を回転
させることによって吸い込み管４から吐き出し管５へ液
体を送り出すものであり、ポンプ軸１に作用する軸推力
をバランスディスクによって解消するために稼働中のポ
ンプ軸１を長手方向へ大きく運動させなければならない
構造を有してなるものであるが、従来のバランスディス
ク型多段渦巻ポンプがポンプ軸１とケーシング２の軸貫
通部（ケーシング２とポンプ軸１の間）にグランドパッ
キンを用いてシール手段となしているのと異なり、当該
軸貫通部にメカニカルシールＡを設けてシール手段とな
している。

ここで用いているメカニカルシールＡは、ポンプ軸１に
固定されポンプ軸１と共に回転するシートリング７とポ
ンプ軸１の軸方向へ移動可能なシールリング６とからな
り、スプリング８でシールリング６を付勢しシートリン
グ７と摺合させることで密封端面を形成しており、この
限りでは従来のメカニカルシールと同様の基本構造を有
するものである。しかし、通常の回転機械類（他種ポン
プ類を含む）に用いられている従来のメカニカルシール
は、密封端面の損耗乃至は稼働時の回転軸の遊びによっ
て生じる軸方向への若干の軸の移動・運動にしか対応し
ていないから、バランスディスク型多段渦巻ポンプが不
可避的に伴うポンプ軸１の軸方向運動のような大きな軸
運動に対しては所望の対応位置に密封端面を形成しシー
ルリング６を付勢して追随・移動させることができず、
シール効果を確保することもできない。

これに対して、本考案では、ポンプ軸１に作用する軸推
力をバランスディスクによって解消するために稼働中の
ポンプ軸１を長手方向へ大きく運動させなければならな
いバランスディスク型多段渦巻ポンプに於て、ケーシン
グ２とポンプ軸１の間（軸貫通部）に設けるメカニカル
シールＡに長尺なスプリング８を用い、当該メカニカル
シールＡのシールリング６をこのスプリング８で付勢す
る構造を採ることによって、シールリング６とシートリ
ング７を摺合させた密封端面を、通常の回転軸の遊びや
密封端面損耗に伴う軸運動を考慮した形成位置に比較し
てケーシング２からより離れ且つポンプ軸１の長手方向
への大きな運動を阻害しない位置に形成してなり、通常
の回転軸の遊びやメカニカルシールの密封端面損耗に伴
う運動を大きく越えて生じるポンプ軸１の長手方向への
運動がシール効果を阻害しないとともにメカニカルシー
ルＡの付設がポンプ軸１の長手方向への運動を阻害しな
いよう構成している。

本考案に係るバランスディスク型多段渦巻ポンプは以上
の構成を有しているから、ケーシング２とポンプ軸１の
間に設けられたメカニカルシールＡでは、スプリング８
によって付勢されたシートリング７と摺合して密封端面
を形成するシールリング６の軸方向への運動・移動範囲
が著しく拡大されており、バランスディスク型多段渦巻
ポンプのポンプ軸１が不可避的に伴う長手方向への大き
な運動に対しても、その密封端面をケーシング２から離
れた対応位置に形成・維持して完全に追随・対応するこ
とができ、ポンプ軸１の長手方向への運動によってその
シール効果を阻害されることがないとともに、ポンプ軸
１の長手方向への運動を阻害することもない。

また、メカニカルシールＡによるシール構造を実現して
いる点で、グランドパッキンを用いていた従来品より高
いシール効果が確保されていることは無論、軸面摩耗・
動力損失の問題も根絶されている。

尚、シール部材としてのグランドパッキンとメカニカル
シールＡを比較するとメカニカルシールＡが高価である
が、前述の通りグランドパッキンの使用はその交換と保
守・点検が極めて煩雑で経費を要しているから、メカニ
カルシールＡをシール手段として設けることは何らの経
費増も意味せず、逆にラニングコストは大きく低減す
る。

更に、本考案は従来のバランスディスク型多段渦巻ポン
プに特段の設計変更を要すことなく簡便・廉価に実施で
きる点でも便宜である。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、従来不可能として全面
的に否定され可能性を示唆されることさえなかった「メ
カニカルシールによる密封構造を設けたバランスディス
ク型多段渦巻ポンプ」を実現し、従来のバランスディス
ク型多段渦巻ポンプが抱えて来たシール効果面と保守・
点検・交換作業面の問題を悉く根絶することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るバランスディスク型多段渦巻ポン
プの一実施例を示す断面図、第２図はメカニカルシール
の構造を示す断面図である。 図中の主要な符号 １……ポンプ軸、２……ケーシング、３……羽根車 ４……吸い込み管、５……吐き出し管 Ａ……メカニカルシール ６……シールリング、6a……シールスリーブ、6b……エ
ンドシール ７……シートリング、7a……コーンリング、7b……ドラ
イブリング ８……スプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ軸に作用する軸推力をバランスディ
   スクによって解消するために稼働中のポンプ軸を長手方
   向へ大きく運動させなければならないバランスディスク
   型多段渦巻ポンプに於て、ケーシングとポンプ軸の間に
   メカニカルシールを設けるとともに、当該メカニカルシ
   ールのシールリングを長尺なスプリングで付勢すること
   によって、シールリングとシートリングを摺合させた密
   封端面を、通常の回転軸の遊びや密封端面損耗に伴う軸
   運動を考慮した形成位置に比較してケーシングからより
   離れ且つポンプ軸の長手方向運動を阻害しない位置に形
   成してなり、通常の回転軸の遊びやメカニカルシールの
   密封端面損耗に伴う軸運動を大きく越えて生じるポンプ
   軸の長手方向への運動がシール効果を阻害しないととも
   にメカニカルシールの付設がポンプ軸の長手方向への運
   動を阻害しないよう構成したこと、を特徴とするバラン
   スディスク型多段渦巻ポンプ。