JPH0741909Y2 - 立て型渦巻ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、多量のスラリーを含む揚液に使用しても、
長期間、主軸の軸封部分から揚液が漏れないようにした
立て型渦巻ポンプに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、渦巻きポンプでは、インペラーを回転駆動す
る主軸の軸封装置としては、主軸の周りにグランドパッ
キンを設けてグランドパッキンと主軸を摺動させること
によって密封するようにしたものや、相対移動する二つ
の部品を押圧・摺動してその接触圧力によって密封する
ようにしたメカニカルシールが知られている。これらの
軸封装置は、通常の揚液ではかなりの揚液漏れ防止効果
を有するものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、揚液中にパッキン等のシール材を摩耗させるよ
うなスラリーが含まれている場合には、ポンプの運転中
に主軸の軸封部分に生じる揚液漏れで悩まされるのが通
例である。それは、従来の横型渦巻ポンプでは、軸封装
置がグランドパッキンである場合には、どうしてもグラ
ンドパッキンと主軸ないし主軸の周囲に固着されたスリ
ーブとの間にスラリーが侵入するので、主軸の回転時に
主軸とグランドパッキンの間に入り込んだスラリーによ
って両者が著しく摩耗し、密封効果が大幅に減少するた
めである。

また、軸封装置がメカニカルシールの場合には、その摺
動面の間にスラリーが侵入するので、摺動面が早期に摩
耗しやすく、しかもポンプの停止中に摺動面の近傍にス
ラリーが付着堆積し、スプリング等に固着して摺動面同
士の密接性を損なうためである。

そこで、インペラーの上方に前記主軸を取り囲むように
空気室を設け、さらに運転中は、前記インペラーの上面
に設けた後羽根で液環を形成させて揚液が前記空気室に
入るのを防止し、停止中は、前記空気室に溜められた空
気の圧力によって揚液が空気室の上部を密封する軸封装
置に到達するのを防止した立て型渦巻ポンプが考案され
た。

しかし、渦巻室（15）内の液圧とインペラー（４）の後
羽根による押出圧により、揚液がインペラー（４）上で
液環（25）を形成するよにしており、揚液は軸封装置に
到達しなくなるので、そのままでは摺動部（19）に潤滑
液がなく、摺動部（19）が短時間で摩耗してしまうとい
う難点がある。

この考案は以上の事情に鑑みてなされたものであり、軸
封部分の耐久性に優れた立て型渦巻ポンプを提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この考案が講じた技術的手段
は次の通りである。すなわち、揚液の入口（５）と出口
（６）を有するケーシング（１）に、鉛直方向に主軸
（２）を取り付けると共に、前記ケーシング（１）内で
前記主軸（２）に下吸込型のインペラー（４）を固定
し、前記インペラー（４）を回転駆動することにより、
揚液を前記入口（５）より前記ケーシング（１）内に吸
い込んで、前記インペラー（４）の周囲に設けた渦巻室
（15）に送り、さらに前記渦巻室（15）を通って前記出
口（６）より放出するようにすると共に、前記インペラ
ー（４）の上方に前記主軸（２）を取り囲むように空気
室（12）を設け、さらに運転中は、前記インペラー
（４）の上面に設けた後羽根（4b）で液環（25）を形成
させて揚液が前記空気室（12）に入るのを防止し、停止
中は、前記空気室（12）に溜められた空気の圧力によっ
て揚液が空気室（12）の上部を密封する軸封装置に到達
するのを防止している立て型渦巻ポンプにおいて、軸封
装置が、摺動部（19）に潤滑用の液体を運転時に連続的
に供給するように構成された固定要素と回転要素を持つ
メカニカルシール（７）であり、しかも、前記潤滑用液
体の排液側流路の断面積が給液側流路の断面積より大き
くされていることを特徴とするものである。

〔作用〕

以上の技術的手段は次のように作用する。

主軸（２）を回転駆動してインペラー（４）を回転させ
ると、その作用により、揚液がインペラー（４）の下方
からケーシング（１）内に吸い込まれる。吸い込まれた
揚液は、遠心力によってインペラー（４）の周囲に設け
られた渦巻室（15）に送られ、さらに大部分の揚液が渦
巻室（15）から出口（６）に向かって送られるが、一部
の揚液はインペラー（４）の上方の隙間（23）（24）を
通って空気室（12）に侵入しようとする。

しかし、渦巻室（15）内の液圧とインペラー（４）の上
面に設けた後羽根（4b）による押出圧により、揚液がイ
ンペラー（４）上で液環（25）を形成するようになり、
揚液はそれ以上侵入できなくなる。

従って、揚液の押し上げ力が、空気室（12）内の空気の
圧力と均衡したところで揚液の侵入は防止され、揚液が
前記メカニカルシール（７）の摺動部（19）にまで到達
しない。

そのため、このままでは摺動部（19）に潤滑液がなく、
摺動部（19）が短時間で摩耗してしまう。

しかし、この考案では、運転時にメカニカルシール
（７）の室（7c）に清水を連続的に供給しているので、
摺動部（19）を潤滑させ、摩耗を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいてこの考案の実施例を説明す
る。しかし、この考案はこの実施例に限定されるもので
はない。

図において、（１）はこの考案に係る立て型渦巻ポンプ
のケーシングで、両側に揚液の入口（５）と出口（６）
をそれぞれ有している。ケーシング（１）は、この実施
例では、上面を開口したケーシング本体（1a）と、前記
開口部に被せて固定されたケーシングカバー（1b）から
構成してある。主軸（２）は、ケーシングカバー（1b）
の中央部に設けた貫通孔（20）を通って鉛直に取り付け
てあり、ケーシング（１）内にあるその先端（下端）に
インペラー（４）が螺合・固定してある。主軸（２）
は、ケーシング（１）の上方において、図示しない支持
装置によって回転可能に支持してあり、図示しない駆動
装置によって回転駆動される。この回転によって、イン
ペラー（４）が回転せしめられる。なお、主軸（２）の
下端付近の周囲には、スリーブ（３）が固着してある。

ケーシング（１）内部のインペラー（４）の周囲には、
渦巻室（15）が設けてある。この渦巻室（15）には、ケ
ーシング（１）の入口流路（13）から入った揚液がイン
ペラー（４）の遠心力によって送り込まれ、この揚液は
出口流路（14）を通ってケーシング（１）外に放出され
る。

インペラー（４）は上下面に羽根を有しており、下面に
設けた主羽根（4a）は、ケーシング本体（1a）の内部に
設けた環状の突出部（16）の上面に、隙間（22）をあけ
て近接し、上面に設けた後羽根（4b）は、ケーシングカ
バー（1b）の平坦部（17）の下面とケーシング本体（1
a）の上端内面に、それぞれ同様の隙間（24）（23）を
おいて近接している。この構成により、インペラー
（４）が高速回転すると、主羽根（4a）によって揚液が
渦巻室（15）に送られ、同時に後羽根（4b）によって、
隙間（24）を通って揚液が空気室（12）に入り込むのを
防ぐことができる。

ケーシングカバー（1b）とインペラー（４）の間には、
主軸（２）を取り囲むように空気室（12）が設けてあ
る。この空気室（12）は、ケーシングカバー（1b）の筒
状部（18）の中心に設けた、前記主軸（２）が貫通する
貫通孔（20）を介して外部と連通しており、ケーシング
（１）の外部で後述の軸封装置によって密封されてい
る。空気室（12）の下部は、インペラー（４）によって
ほとんど塞がれているが、隙間（24）（23）を介して渦
巻室（15）と連通している。またこの空気室（12）は、
たとえ揚液が空気室（12）に入り込んでもそれより上方
には侵入し難くするため、貫通孔（20）の部分とそれよ
り上方の部分の直径をかなり小さくして、主軸（２）に
固着されたスリーブ（３）との間に生じる隙間が非常に
小さくなるようにしてある。

ケーシングカバー（1b）の上方には、空気室（12）の上
部を密封する軸封装置が設けてある。この実施例では、
軸封装置はメカニカルシール（７）としている。このメ
カニカルシール（７）は、シートパッキン（８）を介し
てケーシングカバー（1b）の筒状部（18）上面に載せら
れた固定環（7a）と、主軸（２）のスリーブ（３）に固
定されて主軸（２）と共に回転する回転環（7b）を含ん
で構成されている。固定環（7a）は、ケーシングカバー
（1b）の筒状部（18）に固定された環状のシール押さえ
（９）によって固定してある。空気室（12）の上部は、
こうしてメカニカルシール（７）の摺動部（19）によっ
て回転可能に密封されている。なお、（21）は回転環
（7b）とスリーブ（３）の間を密封するＯリングであ
る。

シール押さえ（９）とメカニカルシール（７）の間に
は、環状の室（7c）が設けてあり、この室（7c）には一
方の側から給水管（10）が、その反対側から排水管（1
1）が接続してある。主軸（２）の回転中は、室（7c）
に給水管（10）から連続的に清水が供給されると共に、
排水管（11）から排出されており、こうして前記摺動部
（19）を潤滑している。またシール押さえ（９）は、ケ
ーシングカバー（1b）との間は前記パッキン（８）によ
って密封されているが、回転環（7b）との間には隙間
（7d）がある。従って、給水管（10）と排水管（11）を
同じ直径（流路断面積）とした場合には、供給された水
が隙間（7d）から溢れ出る恐れがあるため、排水管（1
1）の直径を給水管（10）のそれよりも大きくしてい
る。

次に、以上の構成とした立て型渦巻ポンプの作動状態に
ついて説明する。

モーター等の駆動装置によって主軸（２）を回転する
と、インペラー（４）が回転し、その作用により、入口
（５）から揚液がケーシング（１）の入口流路（13）に
吸い込まれる。そして、吸い込まれた揚液はインペラー
（４）の主羽根（4a）によって渦巻室（15）に送られ、
渦巻室（15）から出口流路（14）に出て出口（６）より
ケーシング（１）外に排出される。

主羽根（4a）の作用によって渦巻室（15）に送られた揚
液は、大部分が出口流路（14）に送られるが、渦巻室
（15）内の液圧により一部は隙間（23）（24）を通って
空気室（12）に入ろうとする。しかし、後羽根（4b）の
回転による遠心力により、隙間（24）に達した揚液は外
方に押し戻される力を受ける。結局、主羽根（4a）の作
用により生じる渦巻室（15）内の液圧と、後羽根（4b）
の遠心力による押出圧とが均衡したところで、揚液の移
動が止まることになる。このようにして、第２図に示す
ように、インペラー（４）の上方の隙間（24）内に液環
（25）が形成されるため、ポンプの運転中に揚液が空気
室（12）に入ることはなく、従ってメカニカルシール
（７）の摺動部（19）にスラリーが侵入する恐れはまっ
たくない。

ポンプが停止したとき、吸込側圧または突出側の管内圧
がない場合は、揚液が空気室（12）内に侵入する恐れは
まったくないが、これらが存在する場合には、第１図に
示すように、揚液が隙間（23）（24）を通って空気室
（12）に入り込む場合がある。しかし、空気室（12）の
上端はメカニカルシール（７）によって密封されてい
て、空気室（12）内に溜まっていた空気は外部に逃げる
ことができないため、揚液によって圧縮され、揚液の圧
力と空気室（12）内の空気圧とが均衡したところで揚液
の上昇が停止する。

従って、ポンプの停止中には、前述した理由により揚液
が空気室（12）に入る場合があるが、そこに溜まってい
る空気によって揚液が空気室（12）の最上部に到達する
ことが防止されるため、スラリーがメカニカルシール
（７）に侵入する恐れはまったくない。

また、空気室（12）の上部は、スリーブ（３）との間の
隙間を小さくしているため、たとえ貫通孔（20）付近ま
でスラリーが到達したとしても、それ以上は上昇し難
い。

以上の構成により、運転中は揚液が空気室（12）に入る
のを完全に防止でき、また停止中においても、空気室
（12）の最上部まで揚液が到達することがない。

このように、揚液が前記メカニカルシール（７）の摺動
部（19）に到達しないため、そのままでは摺動部（19）
を潤滑する潤滑液がなく、摺動部（19）が短時間で摩耗
してしまう。そこで、摺動部（19）を潤滑すべく、運転
時には、前述の如くメカニカルシール（７）の室（7c）
に清水を連続的に供給するようにしているのである。

以上の構成を有する立て型渦巻ポンプを実際に製作し、
この立て型渦巻ポンプと、比較用の従来の横型渦巻ポン
プ（軸封装置はランタンリング、注水式グランドパッキ
ン型）を、酸化チタンスラリーを40重量％含む硫酸水溶
液を揚液として実地試験を行った。

その結果、従来の横型渦巻ポンプは、摩耗により短期間
に軸封部分からの揚液の漏れがひどくなるので、１〜３
カ月毎にパッキン及び主軸スリーブを取り替えなければ
ならなかったのに対し、この考案の立て型渦巻ポンプで
は、７カ月間繰り返し断続運転しても軸封部分からの揚
液の漏れはまったくなかった。また、分解点検をする
と、メカニカルシールの摺動面の摩耗はまったく見られ
ず、少なくともさらに１〜２年は十分に使用可能と判定
された。

以上の結果から、この考案のポンプが格段の効果を有す
ることを実証することができた。

また、この考案の立て型渦巻ポンプでは、低コストのシ
ングル形のメカニカルシールを使用しているが、ダブル
形のメカニカルシールを施したのと同等のシール効果が
得られた。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、この考案に係る立て型
渦巻きポンプでは、軸封装置として、固定環（7a）等の
固定要素と回転環（7b）等の回転要素を持つメカニカル
シール（７）を使用し、しかも前記固定要素と回転要素
の摺動部（19）に潤滑用の液体を連続的に供給している
ので、摺動部（19）が短時間で摩耗してしまうことがな
く、空気室（12）の密封が長期間にわたって確実に行わ
れるという効果がある。さらに、潤滑用液体の排液側流
路の断面積を給液側流路の断面積より大きくしているの
で、潤滑用液体がメカニカルシール（７）の回転要素と
シール押さえ（９）の間の隙間（7d）等から溢れ出る恐
れがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は、この考案に係る立て形渦巻ポンプの一実施例を示
すもので、第１図は停止中の状態を示す要部断面図、第
２図は運転中の状態を示す要部断面図である。 （１）…ケーシング、（1a）…ケーシング本体 （1b）…ケーシングカバー、（２）…主軸 （４）…インペラー、（4a）…主羽根 （4b）…後羽根、（５）…入口 （６）…出口、（７）…メカニカルシール （7a）…固定環、（7b）…回転環 （7c）…室、（９）…シール押さえ （10）…給水管、（11）…排水管 （12）…空気室、（13）…入口流路 （14）…出口流路、（15）…渦巻室 （16）…突出部、（17）…平坦部 （18）…筒状部、（19）…摺動部 （20）…貫通孔、（22）（23）（24）…隙間 （25）…液環

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】揚液の入口（５）と出口（６）を有するケ
   ーシング（１）に、鉛直方向に主軸（２）を取り付ける
   と共に、前記ケーシング（１）内で前記主軸（２）に下
   吸込型のインペラー（４）を固定し、前記インペラー
   （４）を回転駆動することにより、揚液を前記入口
   （５）より前記ケーシング（１）内に吸い込んで、前記
   インペラー（４）の周囲に設けた渦巻室（15）に送り、
   さらに前記渦巻室（15）を通って前記出口（６）より放
   出するようにすると共に、前記インペラー（４）の上方
   に前記主軸（２）を取り囲むように空気室（12）を設
   け、さらに運転中は、前記インペラー（４）の上面に設
   けた後羽根（4b）で液環（25）を形成させて揚液が前記
   空気室（12）に入るのを防止し、停止中は、前記空気室
   （12）に溜められた空気の圧力によって揚液が空気室
   （12）の上部を密封する軸封装置に到達するのを防止し
   ている立て型渦巻ポンプにおいて、軸封装置が、摺動部
   （19）に潤滑用の液体を運転時に連続的に供給するよう
   に構成された固定要素と回転要素を持つメカニカルシー
   ル（７）であり、しかも、前記潤滑用液体の排液側流路
   の断面積が給液側流路の断面積より大きくされているこ
   とを特徴とする立て型渦巻ポンプ。