JP2006307717A

JP2006307717A - Pump

Info

Publication number: JP2006307717A
Application number: JP2005130145A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Ishizuka; 忍石塚
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive pump with little abrasion of parts, eliminating the need of supply of water to a shaft seal device. <P>SOLUTION: The pump 10 comprises: a rotational shaft 16 connected with a motor; an impeller 13 attached to the rotational shaft 16; casings 11, 12, 14; a decompression impeller 18 preventing liquid whose pressure is increased by the rotation of the impeller 13 from flowing to the outside; and a shaft seal device 20. The shaft seal device 20 has: a seal mechanism 30 sealing between the rotational shaft 16 and the casing 14; and a seal release mechanism 40 releasing the sealing of the seal mechanism 30 by action of a centrifugal force generated by the rotation of the rotational shaft 16. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポンプに係り、特に製紙工場で用いられるパルプ液などのスラリーを移送するためのポンプに関するものである。 The present invention relates to a pump, and more particularly to a pump for transferring a slurry such as pulp liquid used in a paper mill.

従来からパルプ液などのスラリーの移送には遠心式の渦巻ポンプが広く使用されている。この種の遠心式ポンプを図１および図２に示す。図１に示す遠心式ポンプは、吸込口１ａを有する吸込ケーシング１と、吐出口２ａを有する吐出ケーシング２と、吐出ケーシング２内に配置された羽根車３と、吐出ケーシング２に固定されたカバーケーシング４と、軸受５に支持されたポンプ軸６とを備えている。吸込ケーシング１は吐出ケーシング２に固定されている。また、羽根車３の開口部は、吸込ケーシング１の吸込口１ａを向くように配置されている。ポンプ軸６には図示しないモータが連結されており、このモータの駆動によりポンプ軸６を介して羽根車３が回転される。 Conventionally, centrifugal vortex pumps have been widely used for transferring slurry such as pulp liquid. Such a centrifugal pump is shown in FIGS. The centrifugal pump shown in FIG. 1 includes a suction casing 1 having a suction port 1a, a discharge casing 2 having a discharge port 2a, an impeller 3 disposed in the discharge casing 2, and a cover fixed to the discharge casing 2. A casing 4 and a pump shaft 6 supported by a bearing 5 are provided. The suction casing 1 is fixed to the discharge casing 2. Moreover, the opening part of the impeller 3 is arrange | positioned so that the suction inlet 1a of the suction casing 1 may be faced. A motor (not shown) is connected to the pump shaft 6, and the impeller 3 is rotated via the pump shaft 6 by driving the motor.

図１に示すように、羽根車３の背面側には軸封機構としてのグランドパッキン７が設けられている。ポンプ軸６はグランドパッキン７を貫通するように配置されている。グランドパッキン７は、円筒状のシールケース７ａと、シールケース７ａ内に充填されたパッキン７ｂと、パッキン７ｂを押さえ付けるパッキン押さえ７ｃとから基本的に構成されている。パッキン７ｂは、ポンプ軸６の外周面に固定されたスリーブ６ａに摺接し、これにより、吐出ケーシング２内の液体がポンプ外部に漏れてしまうことが防止される。 As shown in FIG. 1, a gland packing 7 as a shaft seal mechanism is provided on the back side of the impeller 3. The pump shaft 6 is disposed so as to penetrate the gland packing 7. The gland packing 7 basically includes a cylindrical seal case 7a, a packing 7b filled in the seal case 7a, and a packing presser 7c that presses the packing 7b. The packing 7b is in sliding contact with a sleeve 6a fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft 6, thereby preventing the liquid in the discharge casing 2 from leaking outside the pump.

グランドパッキン７では、ポンプ軸６のスリーブ６ａがパッキン１６に摺接しながら回転するため、発熱を伴う。このため、ポンプ運転中は、グランドパッキン７の冷却のために清浄な水が外部からパッキン７ｂに常時供給されるようになっている。 In the gland packing 7, the sleeve 6 a of the pump shaft 6 rotates while being in sliding contact with the packing 16, so that heat is generated. For this reason, during the pump operation, clean water is constantly supplied from the outside to the packing 7b for cooling the gland packing 7.

図２に示す遠心式ポンプは、軸封機構としてメカニカルシール８を用いており、その他の構成は図１に示す遠心式ポンプと同様である。このメカニカルシール８は、シールカバー８ａと、スリーブ６ａの外周面に取り付けられた回転側摺動部材８ｂと、シールカバー８ａに固定された固定側摺動部材８ｃと、回転側摺動部材８ｂを固定側摺動部材８ｃに押圧するスプリング８ｄとから基本的に構成されている。回転側摺動部材８ｂは固定側摺動部材８ｃに摺接しながら回転し、これにより、吐出ケーシング２内の液体がポンプ外部に漏れてしまうことが防止される。 The centrifugal pump shown in FIG. 2 uses a mechanical seal 8 as a shaft seal mechanism, and the other configuration is the same as that of the centrifugal pump shown in FIG. The mechanical seal 8 includes a seal cover 8a, a rotation side sliding member 8b attached to the outer peripheral surface of the sleeve 6a, a fixed side sliding member 8c fixed to the seal cover 8a, and a rotation side sliding member 8b. It basically comprises a spring 8d that presses against the fixed-side sliding member 8c. The rotation side sliding member 8b rotates while being in sliding contact with the fixed side sliding member 8c, thereby preventing the liquid in the discharge casing 2 from leaking outside the pump.

メカニカルシール８では、回転側摺動部材８ｂが固定側摺動部材８ｃに摺接しながら回転するため、発熱を伴う。また、取扱液がスラリーの場合、メカニカルシール８にスラリーが付着すると、シール機能が損なわれ、また、回転側摺動部材８ｂと固定側摺動部材８ｃの摩耗を促進させてしまう。このため、ポンプ運転中は、メカニカルシール８の冷却および洗浄を目的として清浄な水が外部からメカニカルシール８に常時供給されるようになっている。 In the mechanical seal 8, the rotation side sliding member 8b rotates while being in sliding contact with the fixed side sliding member 8c. Further, when the handling liquid is slurry, if the slurry adheres to the mechanical seal 8, the sealing function is impaired, and wear of the rotating side sliding member 8b and the stationary side sliding member 8c is promoted. For this reason, during the pump operation, clean water is constantly supplied to the mechanical seal 8 from the outside for the purpose of cooling and cleaning the mechanical seal 8.

しかしながら、上述した軸封機構には次のような不都合がある。図１に示すグランドパッキン７においては、パッキン７ｂは回転するポンプ軸６と摺接するため、ポンプ軸６とパッキン７ｂが摩耗する。図１の例では、ポンプ軸６の摩耗を防ぐためにポンプ軸６の摺接部にスリーブ６ａを装着しているが、この場合はスリーブ６ａが摩耗することになる。また、摺接に伴って熱が発生するので、ポンプ運転中は清浄な水を外部から常時注水する必要があり、多量の水を消費する。 However, the above-described shaft seal mechanism has the following disadvantages. In the gland packing 7 shown in FIG. 1, since the packing 7b is in sliding contact with the rotating pump shaft 6, the pump shaft 6 and the packing 7b are worn. In the example of FIG. 1, the sleeve 6 a is attached to the sliding contact portion of the pump shaft 6 in order to prevent the pump shaft 6 from being worn. In this case, the sleeve 6 a is worn. Moreover, since heat is generated with the sliding contact, it is necessary to constantly inject clean water from the outside during the pump operation, and a large amount of water is consumed.

図２に示すメカニカルシール８においては、回転側摺動部材８ｂと固定側摺動部材８ｃが互いに摺接するため、これらの部材が摩耗する。また、上述したように、メカニカルシール８の冷却および洗浄を目的として、ポンプ運転中は清浄な水を外部から常時注水する必要があり、多量の水を消費する。 In the mechanical seal 8 shown in FIG. 2, since the rotation side sliding member 8b and the stationary side sliding member 8c are in sliding contact with each other, these members are worn. Further, as described above, for the purpose of cooling and cleaning the mechanical seal 8, it is necessary to constantly inject clean water from the outside during the pump operation, and a large amount of water is consumed.

いずれの場合も、パッキン７ｂ、ポンプ軸６あるいはスリーブ６ａ、回転側摺動部材８ｂ、および固定側摺動部材８ｃなどの部品が摩耗するため、これらの摩耗した部品を定期的に交換する必要があり、そのために、ポンプを停止して交換する作業が必要となる。また、従来の軸封機構では、水を供給するための部品費用、水の費用などが発生することになる。また、供給された水が外部に漏れてポンプ周辺を汚すなどの問題もある。 In any case, since the parts such as the packing 7b, the pump shaft 6 or the sleeve 6a, the rotating side sliding member 8b, and the stationary side sliding member 8c are worn, it is necessary to periodically replace these worn parts. For this reason, it is necessary to stop and replace the pump. Moreover, in the conventional shaft seal mechanism, parts costs for supplying water, costs for water, and the like are generated. There is also a problem that the supplied water leaks to the outside and contaminates the periphery of the pump.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、部品の摩耗が極めて少なく、また軸封装置への水の供給が不要である安価なポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide an inexpensive pump in which wear of parts is extremely small and water supply to the shaft seal device is unnecessary. To do.

本発明の一態様によれば、部品の摩耗が極めて少なく、また軸封装置への水の供給が不要である安価なポンプが提供される。このポンプは、モータに連結された回転軸と、上記回転軸に取り付けられた羽根車と、上記羽根車を収容したケーシングと、上記羽根車の回転により昇圧された液体が上記ケーシングの外部に流れ出すことを防止する減圧羽根車と、軸封装置とを備えている。この軸封装置は、上記回転軸と上記ケーシングとの間をシールするシール機構と、上記回転軸の回転による遠心力の作用により上記シール機構によるシールを解除するシール解除機構とを有している。 According to one aspect of the present invention, an inexpensive pump is provided in which wear of parts is extremely small and water supply to the shaft seal device is unnecessary. In this pump, a rotating shaft connected to a motor, an impeller attached to the rotating shaft, a casing containing the impeller, and a liquid pressurized by the rotation of the impeller flows out of the casing. A pressure reducing impeller for preventing this and a shaft seal device are provided. The shaft seal device includes a seal mechanism that seals between the rotary shaft and the casing, and a seal release mechanism that releases the seal by the seal mechanism by the action of centrifugal force generated by the rotation of the rotary shaft. .

本発明に係るポンプによれば、ポンプの運転中は、減圧羽根車の中において、内周側に存在する空気と外周側に存在する減圧された液体とがバランスし、液体が減圧羽根車内に留まる。したがって、液体が軸封装置側に流出することがなく、液体がポンプ外部に漏れてしまうことが防止される。また、軸封装置のシール解除機構は、回転軸の回転による遠心力の作用によりシール機構によるシールを解除するため、シール機構における部材の接触による摩耗をなくすことができる。 According to the pump of the present invention, during the operation of the pump, the air present on the inner peripheral side balances the decompressed liquid present on the outer peripheral side in the decompression impeller, and the liquid is contained in the decompression impeller. stay. Therefore, the liquid does not flow out to the shaft seal device side, and the liquid is prevented from leaking outside the pump. Moreover, since the seal release mechanism of the shaft seal device releases the seal by the seal mechanism by the action of centrifugal force due to the rotation of the rotary shaft, wear due to contact of members in the seal mechanism can be eliminated.

一方、ポンプが停止するとき、羽根車の昇圧作用および減圧羽根車の減圧作用がなくなり、液体は羽根車および減圧羽根車を通過して軸封装置に到達するが、このときは、回転軸の回転による遠心力の作用がなくなり、軸封装置のシール機構によるシール作用が回復するため、軸封装置のシール機構により液体の漏洩が防止される。 On the other hand, when the pump is stopped, the pressure increasing action of the impeller and the pressure reducing action of the pressure reducing impeller disappear, and the liquid passes through the impeller and the pressure reducing impeller to reach the shaft seal device. Since the centrifugal force due to the rotation is eliminated and the sealing action of the seal mechanism of the shaft seal device is restored, liquid leakage is prevented by the seal mechanism of the shaft seal device.

シール機構は、軸方向に移動可能な回転側シール部材と、回転側シール部材と当接可能な固定側シール部材とを備えていることが好ましい。回転側シール部材は回転軸に取り付けられ、固定側シール部材はケーシングに取り付けられる。また、シール解除機構は、回転軸の回転による遠心力の作用により回転側シール部材を軸方向に移動させて固定側シール部材から引き離す遠心錘と、遠心錘を支持する支持部とを備えていることが好ましい。これにより、ポンプの運転中は、回転軸の回転による遠心力の作用により、回転側シール部材が軸方向に移動され、回転側シール部と固定側シール部材との間に隙間が形成される。 The seal mechanism preferably includes a rotation-side seal member that can move in the axial direction, and a fixed-side seal member that can contact the rotation-side seal member. The rotation-side seal member is attached to the rotation shaft, and the fixed-side seal member is attached to the casing. The seal release mechanism includes a centrifugal weight that moves the rotation-side seal member in the axial direction by the action of a centrifugal force generated by the rotation of the rotation shaft and separates it from the fixed-side seal member, and a support portion that supports the centrifugal weight. It is preferable. Thereby, during operation of the pump, the rotation-side seal member is moved in the axial direction by the action of centrifugal force due to rotation of the rotation shaft, and a gap is formed between the rotation-side seal portion and the fixed-side seal member.

また、シール機構は、回転側シール部材を固定側シール部材側に付勢するばねを有することが好ましい。これにより、ポンプの停止時に、ばねの付勢力により固定側シール部材を固定側シール部材に当接させることができる。 Moreover, it is preferable that a sealing mechanism has a spring which urges | biases a rotation side seal member to the fixed side seal member side. Thereby, when the pump is stopped, the fixed-side seal member can be brought into contact with the fixed-side seal member by the biasing force of the spring.

また、固定側シール部材は遊動可能に構成されていることが好ましい。羽根車は、液体を減圧させるための複数の減圧羽根を裏面に有していてもよい。 Moreover, it is preferable that the stationary-side seal member is configured to be freely movable. The impeller may have a plurality of decompression blades on the back surface for decompressing the liquid.

本発明によれば、ポンプ運転中の摩耗を低減することができるので、摩耗によって交換が必要となる部品の数を少なくすることができる。また、摩耗が少ないため、部品の寿命が長くなる。さらに、ポンプ運転中に軸封装置に清浄な水を供給する必要がないので、給水のための諸費用を省くことができる。また、ポンプの外部に水が漏れるといった問題も解決される。 According to the present invention, since wear during operation of the pump can be reduced, the number of parts that need to be replaced due to wear can be reduced. Also, since the wear is low, the life of the parts is extended. Furthermore, since it is not necessary to supply clean water to the shaft seal device during the operation of the pump, various costs for water supply can be saved. Moreover, the problem that water leaks outside the pump is also solved.

以下、本発明に係るポンプの実施形態について図３から図９を参照して詳細に説明する。なお、図３から図９において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the pump according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 9. 3 to 9, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図３は、本発明の一実施形態におけるポンプ１０を示す断面図である。図１に示すように、ポンプ１０は、吸込口１１ａを有する吸込ケーシング１１と、吐出口１２ａおよび渦巻室１２ｂを有する吐出ケーシング１２と、吐出ケーシング１２内に配置された羽根車１３と、吐出ケーシング１２に固定されたカバーケーシング１４と、軸受１５に支持された回転軸としてのポンプ軸１６とを備えている。吸込ケーシング１１は吐出ケーシング１２に固定され、カバーケーシング１４は吐出ケーシング１２に対して吸込ケーシング１１とは反対側に位置している。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the pump 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a pump 10 includes a suction casing 11 having a suction port 11a, a discharge casing 12 having a discharge port 12a and a spiral chamber 12b, an impeller 13 disposed in the discharge casing 12, and a discharge casing. 12, a cover casing 14 fixed to 12, and a pump shaft 16 as a rotating shaft supported by a bearing 15. The suction casing 11 is fixed to the discharge casing 12, and the cover casing 14 is located on the side opposite to the suction casing 11 with respect to the discharge casing 12.

羽根車１３の背面側には、減圧室カバー１７がカバーケーシング１４との間に配置されており、羽根車１３は、吐出ケーシング１２、吸込ケーシング１１、および減圧室カバー１７により画成された空間内に収容されている。この羽根車１３は、遠心式羽根車であり、表面の複数の表羽根１３ａと、裏面の複数の裏羽根（第１の減圧羽根）１３ｂとを有している。裏羽根１３ｂは取扱液を減圧するために設けられている。 On the back side of the impeller 13, a decompression chamber cover 17 is disposed between the impeller 13 and the cover casing 14, and the impeller 13 is a space defined by the discharge casing 12, the suction casing 11, and the decompression chamber cover 17. Is housed inside. The impeller 13 is a centrifugal impeller, and includes a plurality of front blades 13a on the front surface and a plurality of back blades (first decompression blades) 13b on the back surface. The back blade 13b is provided to depressurize the handling liquid.

減圧室カバー１７とカバーケーシング１４により画成される減圧室には、複数の減圧羽根（第２の減圧羽根）１８ａを備えた減圧羽根車１８が配置されている。この減圧羽根車１８は羽根車１３の背面側に配置され、羽根車１３および減圧羽根車１８は、いずれもポンプ軸１６に固定されている。ポンプ軸１６は軸受１５によって回転自在に支持されており、ポンプ軸１６には図示しないモータが連結されている。 A decompression impeller 18 having a plurality of decompression blades (second decompression blades) 18 a is disposed in the decompression chamber defined by the decompression chamber cover 17 and the cover casing 14. The decompression impeller 18 is disposed on the back side of the impeller 13, and both the impeller 13 and the decompression impeller 18 are fixed to the pump shaft 16. The pump shaft 16 is rotatably supported by a bearing 15, and a motor (not shown) is connected to the pump shaft 16.

すなわち、ポンプ軸１６の一方の端部には羽根車１３が固定され、他方の端部にはモータが連結されている。ポンプ軸１６に固定された羽根車１３および減圧羽根車１８は、モータの駆動によって一体に回転される。減圧羽根車１８は、その外周部から液体が流入するように配置されていて、回転する減圧羽根車１８により液体が減圧されるようになっている。 That is, the impeller 13 is fixed to one end portion of the pump shaft 16 and the motor is connected to the other end portion. The impeller 13 and the decompression impeller 18 fixed to the pump shaft 16 are integrally rotated by driving the motor. The decompression impeller 18 is arranged so that liquid flows from the outer peripheral portion thereof, and the liquid is decompressed by the rotating decompression impeller 18.

図４は、図３に示す羽根車１３をモータ側から見たときの平面図である。図４に示すように、羽根車１３の表面（吸込側の面）には、螺旋状に延びる４枚の表羽根１３ａが設けられ、羽根車１３の裏面（モータ側の面）には、螺旋状に延びる４枚の裏羽根１３ｂが設けられている。裏羽根１３ｂの入口角度α_１および出口角度β_１は、表羽根１３ａの入口角度α_２および出口角度β_２よりもそれぞれ大きく設定されている。なお、図４に示す矢印Ａは羽根車１３の回転方向を示している。 FIG. 4 is a plan view when the impeller 13 shown in FIG. 3 is viewed from the motor side. As shown in FIG. 4, the front surface (suction side surface) of the impeller 13 is provided with four front blades 13a extending in a spiral shape, and the rear surface (motor side surface) of the impeller 13 is provided with a spiral. Four back blades 13b extending in a shape are provided. Inlet angle alpha ₁ and the outlet angle beta ₁ of rear vanes 13b is set larger respectively than the inlet angle alpha ₂ and the outlet angle beta ₂ of Table vanes 13a. An arrow A shown in FIG. 4 indicates the rotation direction of the impeller 13.

図５は、図３に示す減圧羽根車１８をモータ側から見たときの平面図である。図５に示すように、減圧羽根車１８の裏面（モータ側の面）には６枚の減圧羽根１８ａが設けられている。これらの減圧羽根１８ａは放射状に延び、周方向において等間隔に配置されている。 FIG. 5 is a plan view of the decompression impeller 18 shown in FIG. 3 when viewed from the motor side. As shown in FIG. 5, six pressure reducing blades 18 a are provided on the back surface (motor side surface) of the pressure reducing impeller 18. These decompression blades 18a extend radially and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.

図３に示すように、ポンプ軸１６の外周面には、円筒状のスリーブ１６ａが取り付けられており、このスリーブ１６ａの一部を取り囲むように軸封装置２０が設けられている。この軸封装置２０は減圧羽根車１８のモータ側に位置している。ポンプ軸１６上には、モータ側から順番に、スリーブ１６ａ、減圧羽根車１８、および羽根車１３が配置されている。ポンプ軸１６は、軸封装置２０、カバーケーシング１４、および減圧室カバー１７を貫通し、その一端は吐出ケーシング１２内に位置している。 As shown in FIG. 3, a cylindrical sleeve 16a is attached to the outer peripheral surface of the pump shaft 16, and a shaft seal device 20 is provided so as to surround a part of the sleeve 16a. The shaft seal device 20 is located on the motor side of the decompression impeller 18. On the pump shaft 16, a sleeve 16 a, a pressure reducing impeller 18, and an impeller 13 are arranged in order from the motor side. The pump shaft 16 passes through the shaft seal device 20, the cover casing 14, and the decompression chamber cover 17, and one end thereof is located in the discharge casing 12.

図６は、図３に示す軸封装置２０を示す拡大断面図である。図６に示すように、軸封装置２０は、ポンプ軸１６とカバーケーシング１４との間をシールするシール機構３０と、ポンプ軸１６の回転による遠心力の作用によりシール機構３０によるシールを解除するシール解除機構４０とを備えている。 6 is an enlarged cross-sectional view showing the shaft seal device 20 shown in FIG. As shown in FIG. 6, the shaft seal device 20 releases the seal by the seal mechanism 30 that seals between the pump shaft 16 and the cover casing 14, and the centrifugal force due to the rotation of the pump shaft 16. And a seal release mechanism 40.

シール機構３０は、カバーケーシング１４に固定されたシールケース３１と、シールケース３１に固定されたシールカバー３２と、シールケース３１の内周面に嵌入された環状の固定側シール部材３３と、スリーブ１６ａの外周に取り付けられた回転側シール部材３４と、回転側シール部材３４を固定側シール部材３３側に付勢するばね３５とを備えている。回転側シール部材３４は、スリーブ１６ａ上を軸方向に移動可能に構成されている。固定側シール部材３３と回転側シール部材３４とは互いに当接可能となっている。なお、回転側シール部材３４の内周面には周方向に延びる断面凹状の溝が形成されており、この溝には弾性材からなるシールリング（例えばＯリング）３６が収容されている。 The seal mechanism 30 includes a seal case 31 fixed to the cover casing 14, a seal cover 32 fixed to the seal case 31, an annular fixed-side seal member 33 fitted into the inner peripheral surface of the seal case 31, and a sleeve The rotating side sealing member 34 attached to the outer periphery of 16a and the spring 35 which urges the rotating side sealing member 34 to the fixed side sealing member 33 side are provided. The rotation-side seal member 34 is configured to be movable in the axial direction on the sleeve 16a. The fixed-side seal member 33 and the rotation-side seal member 34 can contact each other. A groove having a concave cross section extending in the circumferential direction is formed on the inner peripheral surface of the rotation-side seal member 34, and a seal ring (for example, an O-ring) 36 made of an elastic material is accommodated in the groove.

固定側シール部材３３の外周面には周方向に延びる断面凹状の溝が形成されており、この溝にはゴムなどの弾性材からなるシールリング（例えばＯリング）３７が嵌入されている。固定側シール部材３３を嵌入するためのシールケース３１の空間の内径および軸方向長さは、固定側シール部材３３の外径および軸方向厚さよりもやや大きく設定されている。また、シールリング３７の外径は、固定側シール部材３３の外径よりもやや大きくなっている。したがって、シールケース３１内に嵌入された固定側シール部材３３は、シールリング３７の弾性によって軸方向および径方向に遊動可能となっており、その軸方向への動きがシールカバー３２によって規制されている。 A groove having a concave cross section extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the fixed-side seal member 33, and a seal ring (for example, an O-ring) 37 made of an elastic material such as rubber is fitted into the groove. The inner diameter and the axial length of the space of the seal case 31 for inserting the fixed side seal member 33 are set to be slightly larger than the outer diameter and the axial thickness of the fixed side seal member 33. Further, the outer diameter of the seal ring 37 is slightly larger than the outer diameter of the fixed-side seal member 33. Therefore, the fixed-side seal member 33 fitted in the seal case 31 can be moved in the axial direction and the radial direction by the elasticity of the seal ring 37, and the movement in the axial direction is restricted by the seal cover 32. Yes.

シール解除機構４０は、スリーブ１６ａの外周に設けられ、シール機構３０に対して軸受１５側に位置している。図７は図６のVII-VII線矢視図、図８は図６のVIII-VIII線矢視図である。図６から図８に示すように、シール解除機構４０は、ポンプ軸１６の回転による遠心力の作用によりシール機構３０の回転側シール部材３４を軸方向に移動させて固定側シール部材３３から引き離す遠心錘５０と、遠心錘５０を支持する支持部６０とを備えている。本実施形態では、シール解除機構４０は、ポンプ軸１６に対称な２つの遠心錘５０を有しているが、遠心錘５０の個数はこれに限られるものではない。 The seal release mechanism 40 is provided on the outer periphery of the sleeve 16 a and is located on the bearing 15 side with respect to the seal mechanism 30. 7 is a view taken along the line VII-VII in FIG. 6, and FIG. 8 is a view taken along the line VIII-VIII in FIG. As shown in FIGS. 6 to 8, the seal release mechanism 40 moves the rotation-side seal member 34 of the seal mechanism 30 in the axial direction by the action of centrifugal force due to the rotation of the pump shaft 16, and separates it from the fixed-side seal member 33. A centrifugal weight 50 and a support portion 60 that supports the centrifugal weight 50 are provided. In the present embodiment, the seal release mechanism 40 includes two centrifugal weights 50 that are symmetrical with respect to the pump shaft 16, but the number of centrifugal weights 50 is not limited to this.

遠心錘５０は、ポンプ軸１６と同心の円筒を２分割した形状の錘５１と、錘５１の中央部のシール機構３０側に取り付けられた直方体状または立方体状の基部５２とを備えている。また、支持部６０は、スリーブ１６ａの外周に嵌入される円筒部６１と、円筒部６１のカバーケーシング１４側の端部に接続された略円板状の台座６２とを有している。円筒部６１は、止めビスなどでスリーブ１６ａに固定されており、円筒部６１と台座６２とは一体に形成されている。また、遠心錘５０の錘５１の内径は、支持部６０の円筒部６１の外径よりも大きく設定されている。 The centrifugal weight 50 includes a weight 51 having a shape obtained by dividing a cylinder concentric with the pump shaft 16 into two parts, and a rectangular or cubic base 52 attached to the center of the weight 51 on the seal mechanism 30 side. The support portion 60 includes a cylindrical portion 61 that is fitted into the outer periphery of the sleeve 16a, and a substantially disc-shaped pedestal 62 that is connected to an end portion of the cylindrical portion 61 on the cover casing 14 side. The cylindrical portion 61 is fixed to the sleeve 16a with a retaining screw or the like, and the cylindrical portion 61 and the pedestal 62 are integrally formed. Further, the inner diameter of the weight 51 of the centrifugal weight 50 is set larger than the outer diameter of the cylindrical portion 61 of the support portion 60.

図７に示すように、支持部６０の台座６２の外周部には、台座６２の中心に対して対称な位置に同一形状の切欠き６３が形成されている。この切欠き６３は、台座６０の外周縁から台座６２の中心に向かって円筒部６１の外周縁まで延びている。この切欠き６３の寸法は、遠心錘５０の錘５１の寸法よりもやや大きく設定されており、この切欠き６３の内部に遠心錘５０の錘５１が遊動可能な状態で収容される。 As shown in FIG. 7, a notch 63 having the same shape is formed on the outer periphery of the pedestal 62 of the support portion 60 at a symmetrical position with respect to the center of the pedestal 62. The notch 63 extends from the outer peripheral edge of the pedestal 60 to the outer peripheral edge of the cylindrical portion 61 toward the center of the pedestal 62. The dimension of the notch 63 is set to be slightly larger than the dimension of the weight 51 of the centrifugal weight 50, and the weight 51 of the centrifugal weight 50 is accommodated in the notch 63 so as to be freely movable.

これらの切欠き６３によって、支持部６０の台座６２には一組の支持片６４が形成されている。これらの支持片６４には、ポンプ軸１６の軸方向および半径方向の双方に垂直な方向に延びる貫通孔６５が形成されている。また、遠心錘５０の基部５２にも、ポンプ軸１６の軸方向および半径方向の双方に垂直な方向に延びる貫通孔５３が形成されている。支持片６４の貫通孔６５と基部５２の貫通孔５３には、支柱７０が挿通されている。これらの貫通孔６５，５３の内径は、支柱７０の外周面と遊動可能な最小限の隙間を有するように設定されている。支柱７０の両端は、台座６２から脱落しないようにナット７１で固定されている。これにより、遠心錘５０は、支柱７０を中心として回転可能に構成される。 A set of support pieces 64 is formed on the pedestal 62 of the support portion 60 by these notches 63. These support pieces 64 are formed with through holes 65 extending in a direction perpendicular to both the axial direction and the radial direction of the pump shaft 16. A through hole 53 extending in a direction perpendicular to both the axial direction and the radial direction of the pump shaft 16 is also formed in the base 52 of the centrifugal weight 50. A support column 70 is inserted through the through hole 65 of the support piece 64 and the through hole 53 of the base 52. The inner diameters of these through-holes 65 and 53 are set so as to have a minimum gap that can freely move with the outer peripheral surface of the support column 70. Both ends of the column 70 are fixed with nuts 71 so as not to fall off the pedestal 62. Thereby, the centrifugal weight 50 is configured to be rotatable about the support column 70.

ここで、図６に示すように、回転側シール部材３４は、ポンプ軸１６の半径方向外側に突出する駆動ピン３４ａを有している。台座６２には、この駆動ピン３４ａが軸方向に移動可能な幅を有する溝６６が軸方向に沿って形成されている。また、図７に示すように、遠心錘５０の基部５２の内周側には、駆動ピン３４ａが遊動可能な径と深さを有する係合孔５４が形成されている。回転側シール部材３４の駆動ピン３４ａは、遠心錘５０の係合孔５４に係合されている。これにより、遠心錘５０の回転による基部５２の移動に伴い、駆動ピン３４ａが台座６２の溝６６内を軸方向に移動するようになっている。 Here, as shown in FIG. 6, the rotation-side seal member 34 has a drive pin 34 a that protrudes radially outward of the pump shaft 16. In the pedestal 62, a groove 66 having a width that allows the drive pin 34a to move in the axial direction is formed along the axial direction. Further, as shown in FIG. 7, an engagement hole 54 having a diameter and a depth at which the drive pin 34 a can freely move is formed on the inner peripheral side of the base 52 of the centrifugal weight 50. The drive pin 34 a of the rotation side seal member 34 is engaged with the engagement hole 54 of the centrifugal weight 50. As a result, the drive pin 34 a moves in the axial direction in the groove 66 of the pedestal 62 with the movement of the base 52 due to the rotation of the centrifugal weight 50.

また、図６に示すように、支持部６０の内周側には、スリーブ１６ａの外周面との間にシール機構３０のばね３５を収容する空間６７が形成されている。このばね３５は、支持部６０と回転側シール部材３４との間に介装されており、回転側シール部材３４を固定側シール部材３３側に付勢している。 Further, as shown in FIG. 6, a space 67 for accommodating the spring 35 of the seal mechanism 30 is formed between the support portion 60 and the outer peripheral surface of the sleeve 16 a. The spring 35 is interposed between the support portion 60 and the rotation-side seal member 34, and urges the rotation-side seal member 34 toward the fixed-side seal member 33.

次に、上述のように構成されたポンプの動作について説明する。モータにより羽根車１３を回転させると、吸込口１１ａから吸い込まれた液体は、羽根車１３の回転により昇圧され、吐出口１２ａから吐出される。羽根車１３から出た液体の一部は、羽根車１３の裏羽根１３ｂに流れ込み、回転する裏羽根１３ｂにより減圧される。液体は減圧羽根車１８の外周部に流入し、減圧羽根車１８によりさらに減圧される。減圧羽根車１８により減圧された液体は、減圧羽根車１８の中で環状をなして存在する。すなわち、減圧羽根車１８の中では、内周側に存在する空気と外周側に存在する液体とがバランスした状態が保たれる。このようにして、減圧された液体は回転する減圧羽根車１８によって保持されるので、液体は軸封装置２０側に流出しない。 Next, the operation of the pump configured as described above will be described. When the impeller 13 is rotated by the motor, the liquid sucked from the suction port 11a is pressurized by the rotation of the impeller 13 and discharged from the discharge port 12a. Part of the liquid exiting from the impeller 13 flows into the back blade 13b of the impeller 13 and is decompressed by the rotating back blade 13b. The liquid flows into the outer periphery of the decompression impeller 18 and is further decompressed by the decompression impeller 18. The liquid decompressed by the decompression impeller 18 exists in an annular shape in the decompression impeller 18. That is, in the decompression impeller 18, the state where the air existing on the inner peripheral side and the liquid existing on the outer peripheral side are balanced is maintained. In this way, since the decompressed liquid is held by the rotating decompression impeller 18, the liquid does not flow out to the shaft seal device 20 side.

このとき、ポンプ軸１６の回転に伴い、遠心錘５０に遠心力が作用する。この遠心力の作用により遠心錘５０の錘５１は、図９に矢印Ｒで示すように、支柱７０を支点として軸受１５側に回転する。これにより、遠心錘５０の基部５２の係合孔５４に係合している回転側シール部材３４の駆動ピン３４ａが、ばね３５の付勢力に抗して軸受１５側に移動され、回転側シール部材３４が固定側シール部材３３から引き離される。このようにして、回転側シール部材３４のカバーケーシング１４側の端面と固定側シール部材３３の軸受１５側の端面との間には隙間ができ、ポンプの運転中にこれらが接触して摩耗することがなくなる。なお、回転側シール部材３４と固定側シール部材３３との間に隙間ができても、減圧羽根車１８によって液体が軸封装置２０側に流出することが阻止されているので、液体漏洩の問題は生じない。 At this time, a centrifugal force acts on the centrifugal weight 50 as the pump shaft 16 rotates. Due to the action of the centrifugal force, the weight 51 of the centrifugal weight 50 rotates toward the bearing 15 with the support 70 as a fulcrum as shown by an arrow R in FIG. As a result, the drive pin 34a of the rotation-side seal member 34 engaged with the engagement hole 54 of the base 52 of the centrifugal weight 50 is moved to the bearing 15 side against the biasing force of the spring 35, and the rotation-side seal The member 34 is pulled away from the fixed-side seal member 33. In this way, a gap is formed between the end surface of the rotating side seal member 34 on the cover casing 14 side and the end surface of the fixed side seal member 33 on the bearing 15 side, and these contact and wear during operation of the pump. Nothing will happen. Even if there is a gap between the rotation-side seal member 34 and the stationary-side seal member 33, the liquid is prevented from flowing out to the shaft seal device 20 side by the decompression impeller 18, so the problem of liquid leakage Does not occur.

ポンプの運転が停止すると、羽根車１３による昇圧作用がなくなり、羽根車１３の裏羽根１３ｂによる減圧作用と減圧羽根車１８による減圧作用もなくなる。この状態では、吸込口１１ａから流入した液体は裏羽根１３ｂと減圧羽根車１８を通過して、軸封装置２０側に到達するが、このとき、遠心錘５０の錘５１には遠心力が作用しなくなるため、錘５１は支柱７０を支点にして図９の矢印Ｒの方向とは逆の方向に回転し、元の位置に戻る。そして、ばね３５の付勢力により、遠心錘５０の基部５２の係合孔５４に係合している回転側シール部材３４の駆動ピン３４ａがカバーケーシング１４側に移動され、回転側シール部材３４のカバーケーシング１４側の端面が固定側シール部材３３の軸受１５側の端面と当接する。このようにして、回転側シール部材３４の端面と固定側シール部材３３の端面とが当接することにより、ポンプ軸１６とカバーケーシング１４との間がシールされ、ポンプ停止時の液体が軸封装置２０側に漏洩することが防止される。 When the operation of the pump is stopped, the pressure increasing action by the impeller 13 is lost, and the pressure reducing action by the back blade 13b of the impeller 13 and the pressure reducing action by the pressure reducing impeller 18 are also lost. In this state, the liquid flowing in from the suction port 11a passes through the back blade 13b and the pressure reducing impeller 18 and reaches the shaft seal device 20 side. At this time, centrifugal force acts on the weight 51 of the centrifugal weight 50. Therefore, the weight 51 rotates in the direction opposite to the direction of the arrow R in FIG. 9 with the column 70 as a fulcrum, and returns to the original position. Then, due to the biasing force of the spring 35, the drive pin 34 a of the rotation side seal member 34 engaged with the engagement hole 54 of the base 52 of the centrifugal weight 50 is moved to the cover casing 14 side, and the rotation side seal member 34 The end surface on the cover casing 14 side comes into contact with the end surface on the bearing 15 side of the fixed-side seal member 33. In this way, the end surface of the rotation-side seal member 34 and the end surface of the fixed-side seal member 33 are in contact with each other, so that the space between the pump shaft 16 and the cover casing 14 is sealed, and the liquid when the pump is stopped is sealed with the shaft seal device. Leakage to the 20 side is prevented.

なお、固定側シール部材３３は、弾性体のシールリング３７を介して遊動可能に取り付けられているので、ポンプ停止時に回転側シール部材３４が固定側シール部材３３に接触したときに、固定側シール部材３３が回転側シール部材３４の傾きに追随しやすくなる。このように、固定側シール部材３３を遊動可能とすることで、軸封装置２０のシール性能を向上させることができる。 The fixed-side seal member 33 is movably attached via an elastic seal ring 37. Therefore, when the rotary-side seal member 34 contacts the fixed-side seal member 33 when the pump is stopped, the fixed-side seal member 33 is fixed. The member 33 can easily follow the inclination of the rotation-side seal member 34. Thus, the sealing performance of the shaft seal device 20 can be improved by making the fixed-side seal member 33 movable.

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.

グランドパッキンを備えた従来のポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional pump provided with the gland packing. メカニカルシールを備えた従来のポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional pump provided with the mechanical seal. 本発明の一実施形態におけるポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pump in one Embodiment of this invention. 図３のポンプの羽根車をモータ側から見たときの平面図である。It is a top view when the impeller of the pump of FIG. 3 is seen from the motor side. 図３のポンプの減圧羽根車をモータ側から見たときの平面図である。It is a top view when the pressure reduction impeller of the pump of FIG. 3 is seen from the motor side. 図３のポンプの軸封装置を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the shaft seal apparatus of the pump of FIG. 図６のVII-VII線矢視図である。FIG. 7 is a view taken along line VII-VII in FIG. 6. 図６のVIII-VIII線矢視図である。It is a VIII-VIII line arrow directional view of FIG. 図６の軸封装置のポンプ運転時の状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the state at the time of the pump driving | operation of the shaft seal apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ポンプ
１１吸込ケーシング
１１ａ吸込口
１２吐出ケーシング
１２ａ吐出口
１２ｂ渦巻室
１３羽根車
１３ａ表羽根
１３ｂ裏羽根
１４カバーケーシング
１５軸受
１６ポンプ軸
１６ａスリーブ
１８減圧羽根車
１８ａ減圧羽根
２０軸封装置
３０シール機構
３１シールケース
３２シールカバー
３３固定側シール部材
３４回転側シール部材
３４ａ駆動ピン
３５ばね
３６，３７シールリング
４０シール解除機構
５０遠心錘
５１錘
５２基部
５３，６５貫通孔
５４係合孔
６０支持部
６１円筒部
６２台座
６３切欠き
６４支持片
７０支柱
７１ナット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pump 11 Suction casing 11a Suction port 12 Discharge casing 12a Discharge port 12b Swirl chamber 13 Impeller 13a Front blade 13b Back blade 14 Cover casing 15 Bearing 16 Pump shaft 16a Sleeve 18 Decompression impeller 18a Decompression blade 20 Shaft seal device 30 Seal mechanism 31 Seal case 32 Seal cover 33 Fixed side seal member 34 Rotation side seal member 34a Drive pin 35 Spring 36, 37 Seal ring 40 Seal release mechanism 50 Centrifugal weight 51 Weight 52 Base 53, 65 Through hole 54 Engagement hole 60 Support part 61 Cylindrical part 62 Pedestal 63 Notch 64 Support piece 70 Prop 71 Nut

Claims

モータに連結された回転軸と、
前記回転軸に取り付けられた羽根車と、
前記羽根車を収容したケーシングと、
前記羽根車の回転により昇圧された液体が前記ケーシングの外部に流れ出すことを防止する減圧羽根車と、
前記回転軸と前記ケーシングとの間をシールするシール機構と、前記回転軸の回転による遠心力の作用により前記シール機構によるシールを解除するシール解除機構とを有する軸封装置と、
を備えたことを特徴とするポンプ。 A rotating shaft coupled to the motor;
An impeller attached to the rotating shaft;
A casing containing the impeller,
A decompression impeller that prevents liquid pressurized by the rotation of the impeller from flowing out of the casing;
A shaft seal device having a seal mechanism for sealing between the rotating shaft and the casing, and a seal releasing mechanism for releasing the seal by the seal mechanism by the action of a centrifugal force generated by the rotation of the rotating shaft;
A pump comprising:

前記シール機構は、
前記回転軸に取り付けられ、軸方向に移動可能な回転側シール部材と、
前記ケーシングに取り付けられ、前記回転側シール部材と当接可能な固定側シール部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。 The sealing mechanism is
A rotation-side seal member attached to the rotation shaft and movable in the axial direction;
A fixed-side seal member attached to the casing and capable of contacting the rotary-side seal member;
The pump according to claim 1, comprising:

前記シール解除機構は、
前記回転軸の回転による遠心力の作用により前記回転側シール部材を軸方向に移動させて前記固定側シール部材から引き離す遠心錘と、
前記遠心錘を支持する支持部と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のポンプ。 The seal release mechanism is
A centrifugal weight that moves the rotation-side seal member in the axial direction by the action of a centrifugal force caused by the rotation of the rotation shaft and separates it from the fixed-side seal member;
A support for supporting the centrifugal weight;
The pump according to claim 2, comprising:

前記シール機構は、前記回転側シール部材を前記固定側シール部材側に付勢するばねを有することを特徴とする請求項２または３に記載のポンプ。 4. The pump according to claim 2, wherein the seal mechanism includes a spring that biases the rotation-side seal member toward the fixed-side seal member. 5.

前記固定側シール部材は遊動可能に構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のポンプ。 The pump according to any one of claims 2 to 4, wherein the fixed-side seal member is configured to be freely movable.

前記羽根車は、前記液体を減圧させるための複数の減圧羽根を裏面に有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のポンプ。 The pump according to any one of claims 1 to 5, wherein the impeller has a plurality of decompression blades on the back surface for decompressing the liquid.