JPH085358Y2 - ガスシール型モータポンプ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、ガスシール型モータポンプ装置に係り、ガ
スシール室内の液面上昇を阻止するとともにポンプ軸推
力を平衡または大幅に軽減する構造に関する。

（従来の技術） 一般に、キャンドモータポンプは、ポンプ取扱液の一
部をキャンドモータ部に循環させることによって、キャ
ンドモータ部の固定子および回転子の冷却と軸受の潤滑
を行なっているが、スラリー含有液、高粘度液、重合や
凝固を生じ易い液および軸受に対する腐蝕性の高い液な
どのようにキャンドモータ部へ循環させると故障の原因
となる液を取扱う場合には、ガスシール型キャンドモー
タポンプが採用されている。

このガスシール型キャンドモータポンプは、第３図に
示すように、遠心ポンプ部１の上側にガスシール室２を
介してキャンドモータ部３を気密に一体に構成し、この
キャンドモータ部３のロータ室４とガスシール室２とを
メカニカルシール５にて軸封することにより、ポンプ室
６からガスシール室２へ流入したポンプ取扱液７をガス
シール室２に封入したガス体８にて遮断してメカニカル
シール５へ到達させず、すなわちキャンドモータ部３を
ポンプ取扱液７からシールする構成となっている。

また、回転軸９の回転に伴ってガスシール室２のポン
プ取扱液７に擾乱が生じることにより、ガスシール室２
内のガス体８がポンプ取扱液７に巻き込まれてポンプ室
６へと漏出し、その分、ポンプ室６からポンプ取扱液７
がガスシール室２へ流入してガスシール室２内の液面が
上昇し、遂にはメカニカルシール５に到達してメカニカ
ルシール５を破損に至らし、ガスシール作用が損なわれ
るので、ガスシール室とのポンプ取扱液７の擾乱を防ぐ
手段が必要であり、同図に示すように、ガスシール室２
に複数の邪魔板10を放射状に配設する構成が提案されて
いる（実公昭45−8285号公報。以下、従来例１とい
う。）。

同様の目的で、第４図に示すように、ガスシール室２
とポンプ室６間の仕切体11に設けた軸貫通部12に、回転
軸９との間に若干の間隙ｄを形成してスリーブ13を設
け、このスリーブ13をガスシール室２側に延在させ、こ
のスリーブ13の基部と先端部とにそれぞれ前記間隙ｄと
ガスシール室２とを連通する流体通孔14,15を設けて、
ガスシール室２内の液面をスリーブ13の先端部に設けた
流体通孔14により設定するとともにスリーブ13の基部に
設けた流体通孔15よりガスシール室２内へポンプ取扱液
７を供給することにより、ポンプ運転中は回転軸９とス
リーブ13との間隙ｄを常時ポンプ取扱液で満たしてガス
シール室２内の液面を安定化させて、ガスシール室２内
のガス体８の漏出を阻止する構成のガスシール型キャン
ドモータポンプも提案されている（実公昭57−22072号
公報。以下、従来例２という。）。

しかし、これら従来例１および従来例２の構成のガス
シール型キャンドモータポンプであっても、ポンプ吸込
圧力が高くて、またはポンプ吐出圧力が高くてポンプイ
ンペラ16の裏側圧力が高くなる場合は、ガスシール室２
内の圧力も高くなって、ガスシール室２内の液面が安定
しているにも拘らず、ポンプ運転時間の経過とともに液
面が漸次上昇する傾向となる難点があった。

そこで、第５図に示すように、従来例２の構成のガス
シール型キャンドモータポンプにおいて、回転軸９の軸
貫通部12とポンプインペラ16との間の仕切体11の一部に
前記軸貫通部12と前記ポンプ室６とに連通する補助ポン
プ室17を設け、この補助ポンプ室17内を挿通する回転軸
９に圧力低減羽根18を軸着して設け、この圧力低減羽根
18の外周部の圧力をポンプインペラ16の裏側圧力よりも
高くするとともにガスシール室２内の圧力を静止時に比
べて低くすることにより、ポンプインペラ16側のポンプ
取扱液７をガスシール室２内に流入させず、ガスシール
室２内のガス体８の漏出による液面上昇を阻止する構成
のガスシール型キャンドモータポンプが提案されている
（実公平１−10469号公報。以下、従来例３とい
う。）。

この従来例３の構成のガスシール型キャンドモータポ
ンプによれば、従来例１および従来例２の構成のガスシ
ール型キャンドモータポンプに比べて、ガスシール室２
内の液面上昇を阻止する効果は高くなるが、本考案者ら
の実験によれば、圧力低減羽根18の外周部の圧力Pdとポ
ンプインペラ16の裏側圧力Poとの関係が常にPd＞Poの状
態であっても、ポンプ吸込圧力によってはガスシール室
２内の液面が次第に上昇し、あるいは急激に上昇する場
合があった。

すなわち、圧力低減羽根18の外周部の圧力Pdとポンプ
インペラ16の裏側圧力Poとの関係が常にPd＞Poの状態で
あっても、ポンプ吸込圧力が高いためにポンプインペラ
16の裏側圧力Poが高くなる場合は、それに伴ってガスシ
ール室２内の圧力も高くなってガスシール室２内の液面
が上昇し、逆に従来例１および従来例２の構成のガスシ
ール型キャンドモータポンプであっても、ポンプ吸込圧
力が低くてポンプインペラ16の裏側圧力Poが低くなる場
合は、それに伴ってガスシール室２内の圧力も低くなっ
てガスシール室２内の液面は上昇しないとの実験結果を
得、ガスシール室２内の圧力を負圧にすればする程、ガ
スシール室２内の液面が上昇しなくなることを突き止め
た。

従って、この実験結果によれば、従来例３の構成のガ
スシール型キャンドモータポンプにおける圧力低減羽根
18は、ポンプ吸込圧力が高くてポンプインペラ16の裏側
圧力が圧力低減羽根18の発生圧力差分程度の正圧となっ
ても、ガスシール室２内を負圧に保持する手段の１つで
あると言える。

（考案が解決しようとする課題） ところで、従来例３の構成のガスシール型キャンドモ
ータポンプによれば、前述のように、ガスシール室２内
の液面上昇を阻止する効果はかなり高くなるが、ガスシ
ール室２とポンプ室６との間に圧力低減羽根18を内包す
る補助ポンプ室17を構成するために、前記従来例１また
は従来例２の構成のガスシール型キャンドモータポンプ
に対して、圧力低減羽根18が新たに必要となるのは当然
のこととして、形状寸法が異なるために回転軸９や仕切
体11が共用できず、特にモータ回転子19に前記回転軸９
を挿通固着した後に回転子キャン20を被着して構成する
ために作業が煩雑で多くの工程を要するとともにポンプ
全体の価格に占める割合の高い回転子組立21が共用でき
ず、およびポンプ軸推力が大きくなる欠点がある。

すなわち、ガスシール室２内の液面上昇を阻止するた
めに、圧力低減羽根18を設けてガスシール室２内の圧力
をポンプインペラ16の裏側圧力よりも低くするととも
に、ポンプインペラ16のバラスンホール22をできる限り
大きくしてポンプインペラ16の裏側圧力を低くすること
により、ガスシール室２内を負圧に保持する必要がある
が、ポンプインペラ16に生じる軸推力成分を低減する手
段としての前記バランスホール22を大きくすると、ポン
プインペラ16に上方への過大な軸推力成分が生じ、加え
て圧力低減羽根18にも上方へのかなりの軸推力成分が生
じるので、ポンプ全体として上方への大きな軸推力が生
じ、軸受の早期摩耗の原因となる。

なお、キャンドモータにて駆動するガスシール型モー
タポンプのほか、汎用モータにて駆動するガスシール型
モータポンプにおいても同様の問題がある。

本考案は上記に鑑みてなされたもので、従来例１およ
び従来例２のような構成のガスシール型モータポンプに
簡単な改造を施すことにより、新たな部品が付加するも
のの、従来部品は取替不要で部品の共通化が図れ、ガス
シール室内を負圧に保持できて液面上昇が阻止でき、ポ
ンプ軸推力を平衡または大幅に軽減できるガスシール型
モータポンプ装置を提供することを目的とする。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 本考案のガスシール型モータポンプ装置の構成は、遠
心ポンプ部の上側に仕切体を介してガスシール室を気密
に一体に構成し、メカニカルシールにて軸封して前記ガ
スシール室の上方へ突出させた回転軸をモータ部に連結
してなるガスシール型モータポンプにおいて、前記ガス
シール室と前記遠心ポンプ部のポンプ低圧部との間に狭
い環状隙間のガスシール室側オリフィスを形成し、前記
モータポンプにて作動させるジェットポンプを設けて、
ジェットポンプ押込口を前記遠心ポンプ部のポンプ渦室
を含む遠心ポンプ吐出側に、ジェットポンプ吐出口を遠
心ポンプ吸込側にそれぞれ連通するとともに、ジェット
ポンプ吸込口を前記ガスシール室および前記ガスシール
室側オリフィスを含めこのガスシール室側オリフィスか
ら前記ガスシール室の下底部に至る間に連通してなるも
のである。

（作用） 本考案のガスシール型モータポンプ装置は、ジェット
ポンプの吸込作用によって、ジェットポンプ吸込口に連
通されたガスシール室の圧力が低下するので、ジェット
ポンプの吸込圧力を適宜設定することにより、遠心ポン
プ部のポンプ吸込圧力が高くなってもガスシール室内の
圧力を負圧に保持できてガスシール室内の液面上昇を阻
止できる。

また、ガスシール室内の圧力はバランスホールの影響
を殆んど受けないので、バランスホールはポンプインペ
ラの軸推力成分を加減する目的のみに使用でき、加えて
上方へのかなりの軸推力成分を生じる独立した圧力低減
羽根もないので、ポンプ全体としての軸推力が平衡また
は大幅に軽減できる。

（実施例） 次に、本考案の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、本考案を前記第３図に示す従来例１の構成
のガスシール型キャンドモータポンプに適用した一実施
例を示し、図中、同一構成部材は同一符号で示しその説
明は省略する。

遠心ポンプ部１の上側に仕切体11を介してガスシール
室２を気密に一体に構成し、このガスシール室２を貫通
して遠心ポンプ部１へ突出した回転軸９をガスシール室
２とキャンドモータ部３間においてメカニカルシール５
にて軸封し、遠心ポンプ部１のポンプ室６内に吸込側23
を下側にしてポンプインペラ16を配設し、このポンプイ
ンペラ16の前面シュラウド24の先端部環状突縁とポンプ
ケーシング25との間に狭い環状隙間を設けて吸込側オリ
フィス26を形成し、前記ポンプインペラ16の後面シュラ
ウド27から上方へ突出した環状突縁27aと仕切体11の中
間段部11aとの間に狭い環状隙間を設けて吐出側オリフ
ィス28を形成し、この吐出側オリフィス28よりも内径側
の仕切体11と後面シュラウド27との間に圧力バランス室
29を形成し、この圧力バランス室29を後面シュラウド27
に穿設したバランスホール22を介してポンプインペラ16
の吸込側23に連通して遠心ポンプ部１のポンプ低圧部30
としたガスシール型キャンドモータポンプにおいて、前
記ガスシール室２と遠心ポンプ部１のポンプ低圧部30で
ある圧力バランス室29との間に狭い環状隙間のガスシー
ル室側オリフィス31を形成し、すなわち、前記ポンプイ
ンペラ16のボス部と仕切体11の内径部環状突縁との間に
狭い環状隙間を設けて前記ガスシール室側オリフィス31
を形成し、前記キャンドモータポンプの近傍にこのキャ
ンドモータポンプにて作動させるジェットポンプ32を配
設し、ジェットポンプ押込口33をポンプケーシング25の
吐出フランジ34に穿設した通穴35を介して遠心ポンプ吐
出口36に連通し、ジェットポンプ吐出口37をポンプケー
シング25の吸込フランジ38に穿設した通穴39を介して遠
心ポンプ吸込口40に連通し、ジェットポンプ吸込口41を
ガスシール室ケーシング42と仕切体11とにそれぞれ穿設
した通穴43および44を介して仕切体11の内周面と回転軸
９間の軸貫通部隙間45に開口連通する。

46はジェットポンプ吸込室、47はジェットポンプ押込
口33に連なり漸次流路が狭くなってジェットポンプ吸込
室46内に開口するジェットポンプノズル、48はジェット
ポンプ32のスロート部、49は遠心ポンプ部１のポンプ渦
室、50はこのポンプ渦室49を含めた遠心ポンプ吐出側、
51は遠心ポンプ吸込側である。

このように構成した実施例のガスシール型キャンドモ
ータポンプ装置を運転すると、遠心ポンプ吸込口40から
吸い込まれ、ポンプインペラ16にて付勢されてポンプ渦
室49へ流出したポンプ取扱液７の殆どは遠心ポンプ吐出
口36へと吐出され、残りはポンプ渦室49から吐出側オリ
フィス28を通って降圧されて圧力バランス室29に流入
し、この圧力バランス室29からバランスホール22を通っ
てポンプインペラ16の吸込側23へと流れて循環され、前
記遠心ポンプ吐出口36のポンプ取扱液７の一部は吐出フ
ランジ34の通穴35を介してジェットポンプ押込口33へ流
入され、ジェットポンプノズル47にて噴出されてジェッ
トポンプ吐出口37から吸込フランジ38の通穴39を介して
遠心ポンプ吸込口40へと流れて循環される。

そして、前記遠心ポンプ吐出口36からジェットポンプ
押込口33へ流入された高圧低速のポンプ取扱液７は、そ
の圧力エネルギーが漸次流路の狭くなったジェットポン
プノズル47を通過することによって運動エネルギーに変
換されてジェットポンプ吸込室46からスロート部48へ低
圧高速で噴出され、この低圧高速のジェット流の噴出に
よってジェットポンプ吸込室46の圧力が低下し、ガスシ
ール室２内および圧力バランス室29内のポンプ取扱液７
がジェットポンプ吸込室46へ吸い込まれてガスシール室
２内の圧力が低下するので、吐出フランジ34の通穴35と
ジェットポンプ押込口33との間に図示しない弁やオリフ
ィスを設けてジェットポンプ押込口33へ流入するポンプ
取扱液７の流量を調整することによって、またはガスシ
ール室ケーシング42の通穴43とジェットポンプ吸込口41
との間に図示しない弁やオリフィスを設けてジェットポ
ンプ32の吸込側の流路抵抗を調整することによって、ジ
ェットポンプ32の吸込圧力を適宜設定することにより、
遠心ポンプ部１のポンプ吸込圧力が高くなってもガスシ
ール室２内を負圧に保持することができてガスシール室
２内の液面上昇を阻止することができる。

ところで、前記ジェットポンプ32はガスシール室２内
を負圧に保持さえすればよいので、およびジェットポン
プ32の吸込圧力は吸込流量が少なくなる程高くなるの
で、ガスシール室側オリフィス31の流路抵抗を大きくし
て圧力バランス室29からガスシール室側オリフィス31を
介してジェットポンプ32へ吸込まれるポンプ取扱液７の
流量を極力少なくすることにより、ジェットポンプ32が
極めて小型小容量のものですむとともにガスシール室２
内をより負圧に保持することができる。

また、このガスシール室２内の圧力はバランスホール
22の大きさの影響を殆んど受けないので、従来例３のよ
うにガスシール室２内の圧力がバランスホール22の影響
を受ける構成のガスシール型キャンドモータポンプに比
べて、バランスホール22は圧力バランス室29の圧力を調
整してポンプインペラ16の軸推力成分を加減する目的の
みに使用でき、加えて上方へのかなりの軸推力成分を生
じる独立した圧力低減羽根18も無いので、ポンプ全体と
しての軸推力が平衡または大幅に軽減できる。

さらに、この実施例のガスシール型キャンドモータポ
ンプ装置は、従来例１または従来例２の構成のガスシー
ル型キャンドモータポンプに適用するに際して、従来例
３の構成のガスシール型キャンドモータポンプに比べ
て、その圧力低減羽根18と同様に、ジェットポンプ32を
新たに必要とするものの、回転軸９を含む回転子組立21
や仕切体11を新たな物に交換せずとも吐出フランジ34、
吸込フランジ38、ガスシール室ケーシング42および仕切
体11にそれぞれ通穴35,39,43,44を追加工すれば従来部
品、特に多くの工程を要するとともにポンプ全体の価格
に占める割合の高い回転子組立21に従来部品が使用でき
てコスト低減と納期短縮が図れ、既設のポンプにも容易
に適用できる。

前記実施例においては、ジェットポンプ押込口33を遠
心ポンプ吐出口36に連通したが、この遠心ポンプ吐出口
36に接続される図示しない吐出配管やポンプ渦室49など
遠心ポンプ吐出側50に連通すればよく、ジェットポンプ
吐出口37も遠心ポンプ吸込口40のほか、この遠心ポンプ
吸込口40に接続される図示しない吸込配管など遠心ポン
プ吸込側51に連通すればよく、ジェットポンプ吸込口41
も前記軸貫通部隙間45のほか、ガスシール室２の下底部
に直接連通したり、ガスシール室側オリフィス31の軸方
向長が長い場合はその中間部に連通してもよい。

また、第２図に示すように、ポンプ室６内に吸込側23
を上側にしてポンプインペラ16を配設する場合には、ガ
スシール室２と遠心ポンプ部１のポンプ低圧部30である
遠心ポンプ吸込室52との間にガスシール室側オリフィス
31を形成し、すなわち回転軸９と仕切体11の内周部との
間に狭い環状隙間を設けて前記ガスシール室側オリフィ
ス31を形成し、ジェットポンプ吸込口41を前記ガスシー
ル室２およびガスシール室側オリフィス31を含めこのガ
スシール室側オリフィス31からガスシール室２に至る間
に連通すればよい。

以上、本考案をガスシール室２のポンプ取扱液７の擾
乱を防ぐためにガスシール室２に複数の邪魔板10を放射
状に配設したガスシール型キャンドモータポンプに適用
した実施例について説明したが、前記第４図に示すよう
に、仕切体11にガスシール室２の上方へ延在するスリー
ブ13を一体に設け、このスリーブ13に流体通穴14,15を
穿設してガスシール室２のポンプ取扱液７の擾乱を防ぐ
構成のガスシール型キャンドモータポンプにも勿論適用
でき、またキャンドモータポンプに限らず、図示しない
が、汎用モータにて駆動するガスシール型モータポンプ
にも同様に適用できる。

〔考案の効果〕

本考案のガスシール型モータポンプ装置によれば、ジ
ェットポンプの吸込作用によってガスシール室内の圧力
が低下するので、ジェットポンプの吸込圧力を適宜設定
することにより、遠心ポンプ部のポンプ吸込圧力が高く
なってもガスシール室内を負圧に保持することができ
て、ガスシール室内の液面上昇が阻止できる。

また、ガスシール室内の圧力はバランスホールの影響
を殆ど受けないので、従来例３の構成のようなガスシー
ル型モータポンプに比べて、バランスホールは軸推力の
調整のみに使用でき、加えて上方への軸推力成分を生じ
る圧力低減羽根もないので、ポンプ全体としての軸推力
が平衡または大幅に軽減でき、従来例１または従来例２
の構成のようなガスシール型モータポンプに簡単な改造
を施すことにより、ジェットポンプを新たに追加するだ
けで従来部品が使用できてコスト低減と納期短縮が図
れ、既設のモータポンプにも容易に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案をガスシール型キャンドモータポンプに
適用した一実施例を示す要部拡大断面図、第２図は同上
他の実施例を示す要部拡大断面図、第３図は従来のガス
シール型キャンドモータポンプを示す縦断面図、第４図
および第５図はそれぞれ他の従来のガスシール型キャン
ドモータポンプを示す要部拡大断面図である。 １……遠心ポンプ部、２……ガスシール室、３……キャ
ンドモータ部、５……メカニカルシール、９……回転
軸、11……仕切体、30……遠心ポンプ部のポンプ低圧
部、31……ガスシール室側オリフィス、32……ジェット
ポンプ、33……ジェットポンプ押込口、37……ジェット
ポンプ吐出口、41……ジェットポンプ吸込口、49……遠
心ポンプ部のポンプ渦室、50……遠心ポンプ吐出側、51
……遠心ポンプ吸込側。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】遠心ポンプ部の上側に仕切体を介してガス
   シール室を気密に一体に構成し、メカニカルシールにて
   軸封して前記ガスシール室の上方へ突出させた回転軸を
   モータ部に連結してなるガスシール型モータポンプにお
   いて、 前記ガスシール室と前記遠心ポンプ部のポンプ低圧部と
   の間に狭い環状隙間のガスシール室側オリフィスを形成
   し、前記モータポンプにて作動させるジェットポンプを
   設けて、ジェットポンプ押込口を前記遠心ポンプ部のポ
   ンプ渦室を含む遠心ポンプ吐出側に、ジェットポンプ吐
   出口を遠心ポンプ吸込側にそれぞれ連通するとともに、
   ジェットポンプ吸込口を前記ガスシール室および前記ガ
   スシール室側オリフィスを含めこのガスシール室側オリ
   フィスから前記ガスシール室の下底部に至る間に連通し
   たことを特徴とするガスシール型モータポンプ装置。