JPH09280381A

JPH09280381A - 立軸排水ポンプ用軸封装置

Info

Publication number: JPH09280381A
Application number: JP9645296A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Chiba; 吉秋千葉; Koji Aizawa; 宏二会沢; Yusuke Arai; 勇輔荒井; Shigenobu Nagasawa; 重信長沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】軸封装置に常に潤滑水を供給しなければならな
いような潤滑構造の場合、気中運転が長時間になると多
量の潤滑水を必要とする。また、給水のためのポンプや
配管が必要となり、そのポンプや配管のメンテナンスも
必要となる。【解決手段】ポンプケーシング１１の上部と円筒部材１
３のフランジ９との間にシール面を開放させておく弾性
部材３を配置し、ポンプケーシング１１の円筒部分の内
径寸法をシール面平均直径よりも小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立軸排水ポンプの軸
封装置に係り、特にそのシールリング材料にセラミック
スが用いられ、かつ潤滑剤に水が用いられる立軸排水ポ
ンプの軸封装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近になり、この種の立軸排水ポンプの
軸封装置として、そのシールリング材料に耐摩耗性・耐
焼付き性に優れたセラミック軸封装置、いわゆる、端面
型セラミック軸封装置が使用されるようになってきた。
しかしその一方で、近年における急激な都市化の振興に
より排水機場への雨水の流入が急激かつ大量なものとな
りつつある。このため、排水ポンプを先行待機運転させ
る需要が高まっており、このような先行待機運転に代表
される気中運転（連続して３０分間以上）を行う立軸排
水ポンプでは、ポンプが起動して主軸が回転しているに
も拘わらず揚水されない状態で長時間運転されることに
なる。すなわち、気中運転の間は軸封装置に対して潤滑
水が注水されず、そのままの状態ではドライ摺動による
異常摩耗が避けられずセラミック軸封装置を採用できな
い場合が生じる。

【０００３】この問題を解決する手段として、一般に
は、回転軸と摺動しているシールリングの内周側の隙間
に、外部から潤滑水を常時注水する方法が採られてい
る。なお、これに関連するものは、例えば、特開平2−1
54869 号公報が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように外部から潤
滑水を供給する軸封装置の場合、長時間の先行待機運転
が行われても、軸封装置には常に潤滑水が注水されてい
るのでシールリングに異常摩耗が生じる恐れはなく、十
分なシールが行われ有効である。しかし、このような軸
封装置に対する潤滑構造では、先行待機運転が長時間に
なった場合に多量の潤滑水を必要とする嫌いがある。

【０００５】また、潤滑水が外部からの注水となるた
め、給水のためのポンプや配管が必要となり、当然その
ポンプや配管のメンテナンスも必要となる。さらには、
給水ポンプや配管系でトラブルが生じた場合は、排水ポ
ンプそのものの運転に支障をきたす恐れがある。

【０００６】本発明の目的はこのような背景に鑑みなさ
れたもので、その目的とするところは、軸封装置に対す
る潤滑構造として、潤滑水を外部から注水することなく
揚水を潤滑水として利用し、長時間安定して、かつ繰り
返し気中運転ができるこの種の立軸排水ポンプ用軸封装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、回転
する主軸の外周に保持されたシートリングと、このシー
トリングに対向配置され、かつフランジ部を有する円筒
部材を介してポンプケーシングに保持されたシールリン
グとを備え、前記シートリングとシールリングとを押圧
接触させて流体の漏れを防止するようになした立軸排水
ポンプ用軸封装置において、前記ポンプケーシング上部
と円筒部材のフランジとの間にシール面を開放させてお
く弾性部材（ばねまたはべローズ）を配置するととも
に、前記ポンプケーシングの円筒部分の内径寸法をシー
ル面平均直径よりも小さくし、所期の目的を達成するよ
うにした。

【０００８】このように構成された立軸排水ポンプの軸
封装置であると、長時間の先行待機運転が行われても、
シール面が非接触状態になっているためドライ摺動によ
ってシール面に異常摩耗が生じる恐れはない。もちろん
外部から潤滑水を注水する必要もない。また、ポンプケ
ーシングの円筒部分の内径寸法をシール面平均直径より
も小さくなっているため、ポンプケーシング内に流体が
存在する場合は、その流体の圧力が開放されているシー
ル面を押圧しシールするように作用する。

【０００９】このため、給水のためのポンプや配管が必
要なくなり、そのメンテナンスも不要となる。したがっ
て給水配管系のトラブルの心配がなくなり機器全体の信
頼性も向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明の実施
例を説明する。図１は本発明の軸封装置及びその周辺を
断面で示したものである。本発明の軸封装置は主軸１と
ポンプケーシング１１との隙間からの流体の漏れを防止
するための装置であり、この軸封装置は、主軸１に固定
されたフランジ９を備えている。フランジ９の上面には
シートリング２を格納したホルダ４ｂが固定されてい
る。さらに、シートリング２の上部には、シール面隙間
ｈを隔てた位置にシールリング３が配置されている。ま
た、シールリング３はシールケース５に着脱できるよう
にホルダ４ａに格納され、ボルト等（図示せず）の固定
部材で固定されている。

【００１１】一方、主軸１とフランジ９を囲むようにポ
ンプケーシング１１が取り付けられている。ポンプケー
シング１１にはシール部を覆うカバー１０が取り付けら
れ、シールリング３を保持しているシールケース５とカ
バー１０の隙間には、軸封装置の内外を封止するための
Ｏリング７が設けられている。また、シールケース５の
上部には押さえ板８が取り付けられており、カバー１０
の上部に設置されているコイルばね６を押圧している。
すなわち、コイルばね６はシールケース５及びホルダ４
ａに格納されたシールリング３を持ち上げていることに
なる。

【００１２】このように構成した軸封装置で、ポンプの
揚水がなされない場合の力の釣り合いは、図２に示すよ
うに押さえ板８，シールケース５，Ｏリング７，ホルダ
４ａならびにシールリング３の自重とコイルばね６の反
力が釣り合った状態になっており、主軸１の回転に伴っ
てシール面隙間ｈが変動することはない。したがって、
長時間の先行待機運転を繰り返し行っても、コイルばね
６の反力により８，４ａが持ち上げられ、２と３とのシ
ール面が非接触状態になっているため、ドライ摺動によ
ってシール面に異常摩耗が生じる恐れはない。もちろん
外部から潤滑水を注水する必要もない。

【００１３】さらに、上記のように構成した軸封装置に
おいて、揚水がなされた場合の力の釣り合いは、図３に
示すようになる。具体的には、揚水の圧力によってシー
ルケース５の上部に作用する下向きの力と、シール面の
外周側（揚水圧力）と内周側（大気圧）の差圧によって
生じる上向きの力が発生する。

【００１４】この時、本発明のようにＯリング７と接す
るカバー１０の内径寸法をシール面平均直径よりも小さ
くした場合、下向きの力が大きくなりシールケース５は
下側に動き出そうとする。同時に、コイルばね６には上
向きの反力が発生し、Ｏリング７には上向きの力（摩擦
力）が発生する。したがって、上向きの力の合力よりも
下向きの力が大きく、かつ、一定の押し付け力を得るた
めには、シール面平均直径および揚水の圧力に応じてカ
バー１０の内径寸法とコイルばね６のばね定数を設定す
れば良く、所定のシール性能を得ることが可能となる。

【００１５】また、本発明のシートリング２のシール面
には放射状の溝１４が複数個設けられている。溝１４は
シートリング２及びシールリング３によって形成される
シール面の潤滑に寄与するだけでなく、揚水運転終了後
に確実にシール面を開放させる作用を持つ。すなわち、
本発明の軸封装置のシートリング２及びシールリング３
は面精度が良いため、周方向及び半径方向には自由に動
くことが可能であるが、シール面に表面張力で保持でき
る程度の水膜が存在すると吸着するような状態になり軸
方向に動きにくくなる。しかし、溝１４の部分では水膜
の厚さが変わるため、前述の吸着状態を解消することが
可能になる。本実施例においては溝１４の形状を放射状
としたが、上記の作用を得るための溝の形状はテーパ状
でも円弧状でも何ら変わりはない。

【００１６】次に本発明の第２の実施例を図５を用いて
説明する。本実施例の構成は、シールケース５を保持す
る弾性部材がコイルばね６が板ばね１２に変わったもの
で、図１ないし図４を用いて説明した第１の実施例とほ
ぼ同じである。したがって、その原理，作用および効果
も第１の実施例と同様である。

【００１７】図６は本発明の第３の実施例を示した軸封
装置及びその周辺の断面図である。本実施例は、シール
ケース５を保持するためのコイルばね６をポンプケーシ
ング１１及びカバー１０の内部に配置したもので、ばね
の状態が圧縮ばねから引張りばねに変わる。しかし、ば
ねに作用する力の向きは前述した他の実施例と何ら変わ
ることはなく、ポンプの揚水がなされない場合では、シ
ールケース５，Ｏリング７，ホルダ４ａならびにシール
リング３の自重とコイルばね６の反力が釣り合った状態
になり、長時間の先行待機運転を繰り返し行っても、シ
ール面が非接触状態になっているため、ドライ摺動によ
ってシール面に異常摩耗が生じる恐れはない。また、揚
水がなされた場合でも、前述した他の実施例と同様の作
用及び効果を得ることができる。

【００１８】図７は本発明の第３の実施例を示した軸封
装置及びその周辺の断面図である。本実施例は、これま
で説明してきた実施例の中の弾性部材であるコイルばね
６あるいは板ばね１２の代わりに、円筒ベローズ１３を
配置したものである。本実施例の場合、円筒ベローズ１
３に密封性があるため、２次シールであるＯリングが不
要となる。この時、これまでの実施例では力のバランス
のためにカバー１０の内径寸法をシール面の平均直径よ
りも小さくすると規定していたが、本実施例において
は、円筒ベローズ１３の平均直径をシール面の平均直径
よりも小さくすることによってこれまでの実施例と同様
の効果が得られ、長時間の先行待機運転を繰り返し行っ
ても、シール面が非接触状態になっているため、ドライ
摺動によってシール面に異常摩耗が生じる恐れはない。
もちろん、揚水がなされた場合においても、所定の密封
性能を得ることが可能である。また、本実施例でも、円
筒ベローズ１３をポンプケーシング１１及びカバー１０
の内部に配置することは可能で、同様の作用及び効果を
得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、軸封装置に対する潤滑
構造として、潤滑水を外部から注水することなく揚水を
潤滑水として利用し、長時間安定してしかも繰り返し気
中運転ができるこの種の立軸排水ポンプ用軸封装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立軸排水ポンプ用軸封装置の一実施例
を示す縦断面図。

【図２】本発明の実施例の揚水されない場合における軸
封装置の力の釣り合いを示した説明図。

【図３】本発明の実施例の揚水された場合における軸封
装置の力の釣り合いを示した説明図。

【図４】本発明のシートリングの正面図。

【図５】本発明の立軸排水ポンプ用軸封装置の他の実施
例を示す縦断面図。

【図６】本発明の立軸排水ポンプ用軸封装置の他の実施
例を示す縦断面図。

【図７】本発明の立軸排水ポンプ用軸封装置の他の実施
例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…主軸、２…シートリング、３…シールリング、４
ａ，４ｂ…ホルダ、５…シールケース、６…コイルば
ね、７…Ｏリング、８…押さえ板、９…フランジ、１０
…カバー、１１…ポンプケーシング、１２…板ばね、１
３…円筒ベローズ、１４…溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長沢重信茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する主軸の外周に保持されたシートリ
ングと、前記シートリングに対向配置され、かつ弾性部
材を介してポンプケーシングに保持されたシールリング
とを備え、前記シートリングと前記シールリングとを押
圧接触させて流体の漏れを防止するようになした立軸排
水ポンプ用軸封装置において、前記シートリングと前記
シールリングからなるシール面を開放させておく弾性部
材と、ポンプケーシング内の流体圧が作用した時のみシ
ール面が閉じる手段を備えていることを特徴とする立軸
排水ポンプ用軸封装置。
【請求項２】回転する主軸の外周に保持されたシートリ
ングと、前記シートリングに対向配置され、かつ弾性部
材を介してポンプケーシングに保持されたシールリング
とを備え、前記シートリングと前記シールリングとを押
圧接触させて流体の漏れを防止するようになした立軸排
水ポンプ用軸封装置において、前記ポンプケーシング上
部と円筒部材のフランジとの間にシール面を開放させて
おく弾性部材を配置し、前記ポンプケーシングの円筒部
分の内径寸法をシール面平均直径よりも小さくしたこと
を特徴とする立軸排水ポンプ用軸封装置。
【請求項３】回転する主軸の外周に保持されたシートリ
ングと、前記シートリングに対向配置され、かつ弾性部
材を介してポンプケーシングに保持されたシールリング
とを備え、前記シートリングと前記シールリングとを押
圧接触させて流体の漏れを防止するようになした立軸排
水ポンプ用軸封装置において、前記ポンプケーシング上
部と円筒部材のフランジとの間にシール面を開放させて
おく弾性部材を配置するとともに、前記ポンプケーシン
グの円筒部分の内径寸法をシール面平均直径よりも小さ
くし、前記シートリングまたは前記シールリングのどち
らか一方のシール面に複数の溝を設けたことを特徴とす
る立軸排水ポンプ用軸封装置。
【請求項４】請求項１において、前記シートリングと前
記シールリングからなるシール面を開放させておく弾性
部材をコイルばねまたは板ばねとした立軸排水ポンプ用
軸封装置。
【請求項５】請求項１において、前記シートリングと前
記シールリングからなるシール面を開放させておく弾性
部材を円筒べローズとした立軸排水ポンプ用軸封装置。
【請求項６】請求項１，２または３に記載のいずれかの
立軸排水ポンプ用軸封装置を搭載している立軸型排水ポ
ンプ。