JP7368301B2 - サクションパッキンおよびこれを備えるポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吸込口を有するケーシングと、ケーシングに接液部として内装されるライナと、を有するポンプに係り、特に、吸込口に接続される吸込管のフランジ接続部とポンプ側のフランジ接続部との間に介装されるサクションパッキンに関する。

ポンプのうち、高濃度の固形物を液体中に含むスラリを移送するポンプは、ケーシングの接液部内面が、スラリとの接触によって摩耗・腐食するため部品交換の頻度が高い。そのため、ケーシングの接液部にライナを設けることにより、ランニングコストの低減および省資源化が図られている。
より具体的には、この種のポンプは、複数の羽根を有するインペラと、フロントケーシングおよびバックケーシングを有するケーシングと、を備える。インペラは、フロントケーシングとバックケーシングとによって画成された空間に収容される。
ケーシング内面には、耐摩耗に優れたライナが設けられる。この種のライナは、組立てられた状態で、ライナを囲繞するケーシングによって保持される構造になっている（例えば特許文献１参照）。

特表２００７－５３３８８６号公報

ここで、この種の用途に用いられるポンプは、ライナを接液部に有するので、分解・組立作業の時間短縮がメンテナンス性に大きく影響する。特に、分解・組立作業として、吸込口が設けられたケーシングのフランジ接続部とこれに接続される吸込管のフランジ接続部との間には、サクションパッキンが介装される。
しかし、軸線が水平に配置されるポンプにあっては、組立作業に際し、相互のフランジ接続部同士を固定するための複数のボルト締め作業時に、仮介装状態のサクションパッキンが外れ易く、また、サクションパッキンの介装位置がずれ易いという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ケーシングの接液部にライナを有するポンプにおいて、ケーシングの吸込口と吸込管とのフランジ接続部同士の組立作業をより安全に且つスムーズに行い、メンテナンス性を向上させ得るサクションパッキンおよびこれを備えるポンプを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るサクションパッキンは、軸線が水平配置される円筒中心部に吸込口が設けられたフランジ接続部を有するケーシングと、該ケーシングの接液部として内装されるライナと、を有し、前記ケーシングのフランジ接続部の内縁端に、凹円環状の内縁段部が形成されるとともに、前記ライナの吸込口に位置するライナ先端部が、前記内縁段部に径方向で対向する位置まで軸方向に伸びたポンプに用いられ、前記吸込口に対向して着脱可能に接続される吸込管のフランジ接続部と前記ケーシングのフランジ接続部との間に介装されるサクションパッキンであって、前記介装されたときに前記対向するフランジ接続部相互の端面間に挟持される円環状をなすゴム製のシール本体部と、該シール本体部と一体形成されて前記介装されたときに前記内縁段部と前記ライナ先端部との間に位置するように前記シール本体部の前記吸込口側を向く面から張り出す円環状凸部と、前記介装されたときに前記円環状凸部の端面から前記吸込口の下流側に張り出すように設けられて前記ライナ先端部の外周面と前記ケーシングの吸込口の内周面との間に挿入される姿勢保持部と、を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るポンプは、円筒中心部に吸込口が設けられたフランジ接続部を有するケーシングと、該ケーシングの接液部として内装されるライナと、を有し、前記フランジ接続部の軸線が水平に配置されるポンプであって、前記ケーシングのフランジ接続部と、該フランジ接続部に接続される吸込管のフランジ接続部との間に介装されるサクションパッキンとして、本発明の一態様に係るサクションパッキンを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ポンプのメンテナンス性が向上する。

本発明の一態様に係るポンプの一実施形態である遠心ポンプの説明図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。 本発明の一態様に係るサクションパッキンの第一実施形態の説明図である。 本発明の一態様に係るサクションパッキンの第一実施形態の装着状態の説明図である。 本発明の一態様に係るサクションパッキンの第二実施形態の説明図である。 本発明の一態様に係るサクションパッキンの第二実施形態の装着状態の説明図である。 従来のサクションパッキンの一実施例の装着状態の説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態のポンプは、接液部にライナを有するケーシングを備えるものである。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１に示すように、本実施形態のポンプ１０は、軸線が水平に配置される駆動軸１を回転自在に支持するハウジング４と、ハウジング４の前端面に装着されるケーシング２０と、を有する。
駆動軸１の先端１ｓは、ケーシング２０の背面中央から内部に張り出しており、その駆動軸１の先端１ｓにインペラ２が片持ち支持される。インペラ２は、ケーシング２０内の空間に収容される。
インペラ２の軸方向の背面側には、ケーシング２０とハウジング４との間に、軸封装置３が駆動軸１を囲繞するように配される。駆動軸１は、ハウジング４の後端から後方に突設され、この突設部が不図示のモータの出力軸に駆動力を伝達可能に連結される。

ケーシング２０は、駆動軸１と直交する面に沿って略中央で二分割され、軸方向の背面側（同図の右側）のバックケーシング２１と、軸方向の前面側（同図の左側）のフロントケーシング２２と、を有して構成される。ケーシング２０には、その内周面の接液部を覆うようにライナ３０が装着される。
バックケーシング２１には、バックライナ３１が装着され、フロントケーシング２２には、フロントライナ３２が装着される。各ライナ３１、３２は、組立てられた状態で、各ライナ３１、３２を囲繞するケーシング２１、２２によって保持される構造になっている。

本実施形態の例では、バックライナ３１は、バックライナ固定ねじ３１ａによってバックケーシング２１に固定され、フロントライナ３２は、フロントライナ固定ねじ３２ａによってフロントケーシング２２に固定される。
フロントケーシング２２とバックケーシング２１とは、分割面の周囲が、複数のボルト・ナット（不図示）を用いて着脱可能に固定される。ケーシング２０には、分割型のライナ３０が接液部として内面に設けられる。

フロントケーシング２２には、駆動軸１の先端１ｓに対向する位置に、自身円筒中心部に吸込口２４が形成された吸込部２０ｓが、駆動軸１と同軸上に形成されるとともに、吸込部２０ｓには、吸込口２４の前端周囲に、円環状に径方向に張り出すフランジ接続部２３が形成されている。
フロントケーシング２２のフランジ接続部２３の内縁端には、凹円環状の内縁段部２５が形成されている。また、フロントライナ３２は、吸込口２４に位置するライナ先端部３３が、フランジ接続部２３の内縁段部２５に径方向で対向する位置まで軸方向に伸びている。

ここで、図３に示すように、上記フロントケーシング２２の吸込口２４の前端は、吸込部２０ｓのフランジ接続部２３に接続されるところ、吸込管Ｓのフランジ接続部Ｓｊとフロントケーシング２２のフランジ接続部２３との対向面間には、略円環状のサクションパッキン４０Ａが介装される。なお、フランジ接続部２３と吸込管Ｓのフランジ接続部Ｓｊとは、複数のボルト・ナット（不図示）を用いて着脱可能に周囲が固定される。

本実施形態のサクションパッキン４０Ａは、図２および図３に示すように、ゴム製のシール本体部４１と、シール本体部４１と一体形成された円環状凸部４２と、円環状凸部４２の端面よりも吸込口２４の内側に張り出す姿勢保持部４３とを有する。
シール本体部４１は、介装時に、フランジ接続部２３とこれに対向する吸込管Ｓのフランジ接続部Ｓｊとの端面間に挟持される円環状の部分である。シール本体部４１の両面の部分が介装時のシール面４１ａ，４１ｂになっている。

円環状凸部４２は、吸込口２４の内縁段部２５の内周面と、内縁段部２５の内周面に対して径方向で対向する位置まで張り出すように軸方向に伸びるライナ先端部３３の外周面とに対して、介装時に、内縁段部２５の内周面とライナ先端部３３の外周面３３ｇとの間に位置するように、シール本体部４１の吸込口２４側を向く面から、吸込口２４側に円環状に張り出している。
姿勢保持部４３は、介装されたときに、円環状凸部４２の側端面よりも吸込口２４側に張り出すように設けられており、ライナ先端部３３の外周面３３ｇとフロントケーシング２２の吸込口２４の内周面２４ｎとの間に挿入可能に構成される。

第一実施形態のサクションパッキン４０Ａでは、姿勢保持部４３は、シール本体部４１とは別個の部品から形成された金属製の板部材から側面視が略Ｌ字状に形成され、上下の二か所に設けられている。
各姿勢保持部４３は、略Ｌ字状をなす一方の側が基端部４３ｂとされ、基端部４３ｂとは反対の側が軸方向に沿って伸びる挿入部４３ａとされている。挿入部４３ａは、フロントライナ３２のライナ先端部３３の外周面３３ｇと吸込口２４の内周面２４ｎとの間に介装可能な寸法（厚さ）に形成されている。
各姿勢保持部４３は、径方向で対向する二か所に離隔配置され、円環状凸部４２の内周面側に基端部４３ｂが嵌め込まれて加硫接着される。これにより、挿入部４３ａが、円環状凸部４２の内周面に沿って円環状凸部４２の端面よりも吸込口２４の内側に張り出すように設けられる。

次に、上記実施形態に示すポンプ１０での装着作業および作用効果について説明する。
実施形態に示すポンプ１０において、ケーシング２０側の吸込口２４のフランジ接続部２３と吸込管Ｓのフランジ接続部Ｓｊとの組立作業を行う際は、まず、フランジ接続部２３に対し、サクションパッキン４０Ａの円環状凸部４２をライナ先端部３３の外周面に軸方向から嵌め込んで仮置き状態とする。
次いで、その状態で、吸込管Ｓのフランジ接続部Ｓｊを対向させた状態を保持しつつ、複数のボルト・ナット（不図示）を用いて着脱可能に固定する。これにより、上記シール本体部４１の両シール面４１ａ，４１ｂが挟圧されて、必要なシール機能が発揮される。この組立作業のとき、上述したように、ライナ３０を接液部に有するポンプ１０は、吸込管Ｓとのフランジ接続部２３、Ｓｊの分解・組立作業の時間短縮がメンテナンス性に大きく影響する。

ここで、図６に従来の例を示すように、従来のサクションパッキン１４０は、円環状をなすゴム製のシール本体部１４１と、シール本体部１４１と一体形成された円環状凸部１４２と、から構成されている。
従来のサクションパッキン１４０を用いて吸込管Ｓの組立作業を行う際は、同図に示すように、サクションパッキン１４０の円環状凸部１４２をライナ先端部３３の外周面に軸方向前方から嵌め込んで仮置き状態とし、この状態で吸込管Ｓのフランジ接続部Ｓｊを対向させて組立作業を行っていた。

しかし、フロントケーシング２２のフランジ接続部２３におけるサクションパッキン１４０の仮置き状態を安定させることを主眼におくと、同図での中心線上側に破線で示すように、フロントケーシング２２の内縁段部２５の深さＬ２を深くすればよいものの、深さＬ２を深くすれば、その分、フランジ接続部２３の肉厚Ｍ２が薄くなる。
そのため、フランジ相互の締結による強い力が作用することにより、フランジ接続部２３が内縁段部２５の角部から破断するおそれが高くなるため、むやみに内縁段部２５の深さＬ２を深くできない。また、フランジ接続部２３自体の肉厚Ｍ２を厚くすると機器が大型化することになるという問題がある。

一方、フロントケーシング２２のフランジ接続部２３における強度に主眼をおくと、フロントケーシング２２の内縁段部２５の深さＬ２を浅くすれば、機器を小型に維持しつつフランジ接続部２３の肉厚Ｍ２の厚さも確保し得る。
しかし、この場合、同図での中心線下側に示すように、逆に、サクションパッキン１４０の円環状凸部１４２と内縁段部２５との軸方向の嵌合長が短くなる。そのため、仮置き状態での装着安定性が低下し、組立作業時のメンテナンス性が低下するという問題がある。

これに対し、第一実施形態のサクションパッキン４０Ａによれば、図２および図３に示したように、上下の姿勢保持部４３が、円環状凸部４２の側端面よりも吸込口２４側に更に張り出しており、ライナ先端部３３の外周面３３ｇとフロントケーシング２２の吸込口２４の内周面２４ｎとの間に挿入可能に形成されている。
よって、図３に示すように、フロントケーシング２２の内縁段部２５の深さＬ１を浅くしても、フロントケーシング２２の内縁段部２５に仮置き状態のサクションパッキン４０Ａは、この姿勢保持部４３により、仮置き時の脱落防止性が向上する。
よって、上記実施形態に示すポンプ１０によって、メンテナンス性が向上する。そして、内縁段部２５の深さＬ１を浅くできるため、機器を小型に維持しつつフランジ接続部２３の肉厚Ｍ１の厚さも十分確保できる。

特に、本発明に係るポンプ１０は、上記実施形態に示した、第一実施形態のサクションパッキン４０Ａにより、ライナ型のポンプ１０での、軸方向組み付け性が大幅に向上する。
このように、第一実施形態のサクションパッキン４０Ａによれば、仮置き状態のときに、軸方向前方からライナ先端部３３の外周面とフロントケーシング２２の吸込口の内周面との間に姿勢保持部４３を嵌め込むことにより、サクションパッキン４０Ａの仮置き状態を安定させることができる。

そのため、サクションパッキン４０Ａの円環状凸部４２の厚さ（軸方向長さ）を薄くしても仮置き状態の安定性を向上させることができるため、フロントケーシング２２の内縁段部２５の深さＬ１を浅くすることが可能となり、これにより、フランジ接続部２３の肉厚Ｍ１についても必要十分に確保して機器を小型に維持しつつも必要な強度をもたせることができるのである。
ここで、ポンプ１０が小型のポンプの場合、吸込口２４の内面と、フロントライナ３２のライナ外周面との偏芯量から生じる径方向での対向隙間が狭かったり、接触状態にあったりすると、サクションパッキン４０Ａをフロントケーシング２２の内縁段部２５に仮置きする際に、姿勢保持部４３を吸込口２４の内周面２４ｎとライナ先端部３３の外周面３３ｇとの間に挿入し難いという問題がある。

これに対し、第一実施形態のサクションパッキン４０Ａは、上述したように、姿勢保持部４３が、シール本体部４１とは別個の部品から形成された金属製の板部材であり、径方向で対向する二か所に離隔配置され、円環状凸部４２の内周面側にはめ込まれて加硫接着されている。
そのため、サクションパッキン４０Ａの仮置き時に、吸込口２４の内周面２４ｎと、フロントライナ３２のライナ先端部３３の外周面３３ｇとの偏芯量から生じる径方向での対向隙間が狭かったり接触状態にあったりしたときでも姿勢保持部４３の挿入が容易であり、姿勢保持部４３を軸方向前方からスムーズに差し込んでサクションパッキン４０Ａの仮置き姿勢を保持できる。

ここで、本発明に係るポンプは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、上記第一実施形態のサクションパッキン４０Ａでは、姿勢保持部４３が、シール本体部４１とは別個の金属製の板部材から構成された例を示したが、これに限らず、姿勢保持部４３をシール本体部４１と一体形成してもよい。

以下、第二実施形態のサクションパッキン４０Ｂとして、姿勢保持部４３をシール本体部４１と一体形成した例を示す。なお、第二実施形態において、上記第一実施形態と同一または対応する構成については同一の符号を付すとともにその説明を適宜省略する。
図４および図５に示すように、第二実施形態のサクションパッキン４０Ｂの姿勢保持部４３は、シール本体部４１と一体に形成されて円環状をなしており、円環状凸部４２の内周面側の縁部が、吸込口２４の内側に張り出した円筒形状として設けられている。

また、第二実施形態のサクションパッキン４０Ｂの姿勢保持部４３は、一または複数のスリット４８が軸方向に沿って形成されている。第二実施形態の例では、姿勢保持部４３は、その張り出す円筒形状の周方向に離隔して、複数（この例では、径方向で対向する位置の二か所）のスリット４８が軸方向に沿って形成されている。
ここで、ポンプ１０が、中型ポンプ以上のサイズのポンプの場合、吸込口２４の内面と、フロントライナ３２のライナ外周面との偏芯量から生じる対向隙間が小型ポンプに比べて大きくなる。

これに対し、第二実施形態のサクションパッキン４０Ｂは、円筒形状の姿勢保持部４３が、シール本体部４１と一体に形成されたゴム製であり、円環状凸部４２の内周面側の縁部が吸込口２４の内側に張り出して円筒形状をなして設けられるので、上記偏芯量から生じる対向隙間が大きい場合であっても、その対向隙間を埋めるように、ゴム製の姿勢保持部４３を軸方向に沿って挿入可能である。
このとき、フロントライナ３２は、図１に示したフロントライナ固定ねじ３２ａを緩めた状態でフロントライナ３２自体を仮止め状態としておき、その仮止め状態でサクションパッキン４０Ｂを嵌め込んで仮置き状態とすることが好ましい。そして、サクションパッキン４０Ｂを仮置き後に、フロントライナ固定ねじ３２ａを締めこんで、フロントライナ３２を本固定する。

これにより、第二実施形態のサクションパッキン４０Ｂによれば、サクションパッキン４０Ｂの円筒形状をなす姿勢保持部４３によってフロントライナ３２の芯出し作業を行うことができる。そのため、ケーシング吸込口２４の内面と、フロントライナ３２のライナ外周面との芯出しを併せて行うことができる。
また、第二実施形態のサクションパッキン４０Ｂによれば、姿勢保持部４３が、その張り出す円筒形状の周方向に離隔して複数のスリット４８が軸方向に沿って形成されているので、フロントライナ３２の偏芯量から生じる対向隙間のバラツキを吸収して、仮置き作業性をより向上させる上でより好適である。

１ 駆動軸
２ インペラ
３ 軸封装置
４ ハウジング（軸受箱）
１０ ポンプ
２０ ケーシング
２１ バックケーシング
２２ フロントケーシング
２３ フランジ接続部
２４ 吸込口
２４ｎ 吸込口の内周面
２５ 吸込口の内縁段部
３０ ライナ
３１ バックライナ
３２ フロントライナ
３３ ライナ先端部
４０ サクションパッキン
４１ シール本体部
４２ 円環状凸部
４３ 姿勢保持部
４８ スリット
Ｓ 吸込管
Ｓｊ フランジ接続部

Claims (5)

1. 軸線が水平配置される円筒中心部に吸込口が設けられたフランジ接続部を有するケーシングと、該ケーシングの接液部として内装されるライナと、を有し、前記ケーシングのフランジ接続部の内縁端に、凹円環状の内縁段部が形成されるとともに、前記ライナの吸込口に位置するライナ先端部が、前記内縁段部に径方向で対向する位置まで軸方向に伸びたポンプに用いられ、
   前記吸込口に対向して着脱可能に接続される吸込管のフランジ接続部と前記ケーシングのフランジ接続部との間に介装されるサクションパッキンであって、
   前記介装されたときに前記対向するフランジ接続部相互の端面間に挟持される円環状をなすゴム製のシール本体部と、
   該シール本体部と一体形成されて前記介装されたときに前記内縁段部と前記ライナ先端部との間に位置するように前記シール本体部の前記吸込口側を向く面から張り出す円環状凸部と、
   前記介装されたときに前記円環状凸部の端面から前記吸込口の下流側に張り出すように設けられて前記ライナ先端部の外周面と前記ケーシングの吸込口の内周面との間に挿入される姿勢保持部と、
   を有することを特徴とするサクションパッキン。
2. 前記姿勢保持部は、前記シール本体部とは別個の部品から形成された金属製の部材であり、前記円環状凸部の内周面側に嵌め込まれて加硫接着されている請求項１に記載のサクションパッキン。
3. 前記姿勢保持部は、前記シール本体部と一体に形成され、前記円環状凸部の内周面側の縁部が、前記ケーシングの吸込口の内側に円筒形状をなして設けられている請求項１に記載のサクションパッキン。
4. 前記姿勢保持部は、前記張り出す円筒形状の周方向に離隔して配置されて軸方向に沿って形成された複数のスリットを有する請求項３に記載のサクションパッキン。
5. 円筒中心部に吸込口が設けられたフランジ接続部を有するケーシングと、該ケーシングの接液部として内装されるライナと、を有し、前記フランジ接続部の軸線が水平に配置されるポンプであって、
   前記ケーシングのフランジ接続部と、該フランジ接続部に接続される吸込管のフランジ接続部との間に介装されるサクションパッキンとして、請求項１～４のいずれか一項に記載のサクションパッキンを備えることを特徴とするポンプ。

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