特開 2024-113828 遠心ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113828

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】遠心ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/12 20060101AFI20240816BHJP

   F04D 29/08 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

F04D29/12 Z

F04D29/08 B

F04D29/08 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019045

(22)【出願日】2023-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】505328085

【氏名又は名称】古河産機システムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】葛山 達夫

(72)【発明者】

【氏名】中澤 真一

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA20

3H130AB12

3H130AB22

3H130AB42

3H130AC30

3H130BA53A

3H130BA53F

3H130BA91A

3H130BA91F

3H130BA95A

3H130BA95F

3H130CA21

3H130CA23

3H130DA02X

3H130DB08Z

3H130DC05X

3H130DC12X

3H130DC20X

3H130DH05X

3H130EB01A

3H130EB01F

(57)【要約】

【課題】シール部からのフレーム周囲への汚損の広がりを抑制し、洗浄性を向上させたシール構造を備える遠心ポンプを提供する。
【解決手段】遠心ポンプ１は、駆動軸２を回転自在に支持するフレーム１０と、フレーム１０の前面に固定されるケーシング５と、ケーシング５内に収容されるとともに駆動軸２の先端に同軸に設けられるインペラ３と、フレーム１０の前部中央に駆動軸２と同軸の円環状段部１３を有して形成されたシール装着部１２と、シール装着部１２に設けられて駆動軸２の周囲をシール部材４０，５０でシールするシール部２０と、を備える。シール装着部１２は、円環状段部１３の最下部に、軸方向に沿ってドレン溝１５が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動軸を回転自在に支持するフレームと、該フレームの前面に固定されるケーシングと、該ケーシング内に収容されるとともに前記駆動軸先端に同軸に設けられるインペラと、前記フレームの前部中央のシール装着部に設けられて前記駆動軸の周囲をシール部材でシールするシール部と、を備え、
前記シール装着部は、前記フレームの前部中央に前記シール部材を装着可能に形成された円環状段部を有し、該円環状段部の最下部には、軸方向に沿ってドレン溝が形成されている、ことを特徴とする遠心ポンプ。

【請求項2】

前記フレームの前記シール装着部に対して軸方向前側に突設する円環状突設部を有し、
前記円環状段部は、前記円環状突設部の径方向内側に形成されており、前記ドレン溝の排出口は、前記円環状突設部の軸方向前側の端部に位置している請求項１に記載の遠心ポンプ。

【請求項3】

前記ドレン溝は、前記円環状段部の内周面に開口して下方に凸の半円弧状に切削加工によって形成されている請求項２に記載の遠心ポンプ。

【請求項4】

前記駆動軸の外周面に同軸に装着される円筒部および該円筒部の前側から径方向に張り出して前記シール装着部を全周に亘って覆うように前記シール装着部に対向する円盤部を有するシールホルダと、
前記シールホルダの前記円筒部の外周面に摺接するように配置されて前記駆動軸の周囲をシールする環状の第一のシール部材と、
前記円環状段部に固定されるとともに前記第一のシール部材を自身を介して前記フレームの前部中央の位置に保持する第二のシール部材と、を有し、
前記第二のシール部材には、前側を向く端面に円環状のラビリンス溝が形成され、
前記シールホルダの前記円盤部には、前記ラビリンス溝に嵌まり込むように後方に向けて張り出す環状張出部が形成されている、請求項１に記載の遠心ポンプ。

【請求項5】

前記第二のシール部材の前面と前記シールホルダの円盤部との対向空間が、前記シール装着部の前記ドレン溝に連通している、請求項４に記載の遠心ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠心ポンプに係り、特に、ポンプ用フレームのシール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

遠心ポンプは、例えば特許文献１に開示されるように、駆動軸を回転自在に支持するフレームと、フレーム前面に固定されるケーシングと、ケーシング内に収容されるとともに駆動軸先端に同軸に設けられるインペラと、を備える。この種の遠心ポンプでは、フレーム内の軸支部の前面中央に、駆動軸の周囲をシールするシール部が設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２４５１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、この種の遠心ポンプでは、潤滑油等の廃液がシール部からフレーム表面に漏出して、長期の使用によりフレーム周囲に汚損が広がるという問題がある。
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、シール部からのフレーム周囲への汚損の広がりを抑制し、洗浄性を向上させたシール構造を備える遠心ポンプを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る遠心ポンプは、駆動軸を回転自在に支持するフレームと、該フレームの前面に固定されるケーシングと、該ケーシング内に収容されるとともに前記駆動軸先端に同軸に設けられるインペラと、前記フレームの前部中央のシール装着部に設けられて前記駆動軸の周囲をシール部材でシールするシール部と、を備え、前記シール装着部は、前記フレームの前部中央に前記シール部材を装着可能に形成された円環状段部を有し、該円環状段部の最下部には、軸方向に沿ってドレン溝が形成されていることを特徴とする。

【0006】

本発明の一態様に係る遠心ポンプによれば、フレームのシール装着部には、円環状段部の下部に、軸方向に沿ってドレン溝が形成されているので、シール部から漏出する潤滑油等の廃液をシール部の最下部に意図的に導くことで、フレーム周囲へのシール部からの汚損の広がりを抑制し、洗浄性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0007】

上述のように、本発明によれば、フレーム周囲へのシール部からの汚損の広がりを抑制し、洗浄性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一態様に係る遠心ポンプの一実施形態の説明図であり、同図では駆動軸の軸線に沿った断面を示している。

【図2】シール部の要部拡大図（図１でのＡ部）である。

【図3】シール部を図１のＢ矢視方向から見た拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。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。

【0010】

図１に示すように、本実施形態の遠心ポンプ１は、フレーム１０と、フレーム１０の前部の端面に装着されたケーシング５と、ケーシング５内に突設する駆動軸２の先端に支持されたインペラ３と、インペラ３の後方に設けられたエキスペラ４と、エキスペラ４の後方に設けられた軸封部８０と、を備える。軸封部８０のシール方式としては、同図のシールリングの他、グランドパッキンやメカニカルシールなど適宜採用できる。

【0011】

インペラ３は、ケーシング５内の空間に片持ち支持される。本実施形態のインペラ３は、自身の前面に複数枚の羽根３ａが設けられるとともに、背面に複数枚の裏羽根３ｂが設けられている。ケーシング５は、前面が軸方向に沿って前方に張り出す吸込側５ｉｎとされ、上部中央が吐出側５ｏｕｔとされている。

【0012】

駆動軸２は、基端側がケーシング５の後方を貫通してフレーム１０内に延びている。フレーム１０内には、軸方向前後に離隔した二つの軸受け６１，６２を有する軸支部６０が設けられ、この軸支部６０によって駆動軸２の基端側が水平に且つ回転自在に支持されている。駆動軸２の後端部には、例えば駆動プーリ８が同軸に装着され、不図示のモータの出力が不図示の駆動ベルトを介して伝達可能に接続される。

【0013】

本実施形態の遠心ポンプ１は、ケーシング５の内周面の接液部を覆うように、耐摩耗に優れたゴム製のライナ７０が装着される。本実施形態のライナ７０は、駆動軸２と直交する面に沿って略中央で二分割可能に構成され、軸方向前側のフロントライナ７１と、軸方向後側のバックライナ７２と、を含んで構成される。また、本実施形態のケーシング５は、駆動軸２と直交する面に沿って略中央で二分割された分割型とされ、フロントライナ７１を覆うフロントケーシング６と、バックライナ７２を覆うバックケーシング７と、を含んで構成される。

【0014】

バックケーシング７は、その背面に装着部９０が設けられ、固定用のボルト・ナット９１，９２でフレーム１０の前端面に装着部９０が固定される。また、フロントケーシング６は、フロントライナ７１とバックライナ７２とをバックケーシング７の前面との間に挟持するようにしてボルト・ナット９３で相互に固定される。これにより、ライナ７０の内部にインペラ３の収容空間が画成される。

【0015】

ここで、本実施形態の遠心ポンプ１では、フレーム１０の前部中央に、凹円筒状のシール装着部１２が形成され、このシール装着部１２に駆動軸２の周囲をシール部材４０，５０でシールするシール部２０が設けられている。
特に、本実施形態のシール装着部１２は、図２に要部を拡大図示するように、フレーム１０の前部中央に、軸方向前方に突設された円環状の突設部１７が形成され、この突設部１７の内径側を座繰るように、フレーム１０の前部中央にシール部材４０，５０を装着可能に形成された円環状段部１３が形成されている。そして、この円環状段部１３の最下部に、軸方向に沿ってドレン溝１５が形成されている。

【0016】

詳しくは、シール部２０には、シールホルダ３０が設けられるとともに、シール部材として、第一のシール部材としてシールパッキン４０が設けられ、また、第二のシール部材としてラビリンスシール５０が設けられている。

【0017】

シールホルダ３０は、駆動軸２の外周面に同軸に装着される円筒部３１と、シール装着部１２に対向する円盤部３２と、を有する。円盤部３２は、円筒部３１の前側から径方向に張り出しており、凹のシール装着部１２を全周に亘って覆うように、径方向に僅かな対向隙間Ｔを隔ててシール装着部１２に対向している。円盤部３２の後面の径方向略中央には、後方に向けて張り出す環状張出部３４が形成されている。
また、円盤部３２の外周縁部の後面には、後方に向けて円環状に張り出す返り部３３が全周に亘って形成されており、返り部３３の外周面が、円環状段部１３の内周面に対して干渉しない僅かな隙間Ｔを隔てて対向配置されている。

【0018】

シールパッキン４０は、エラストマ製の円環状部材であり、外側環状部４３と、内側環状部４４と、を有する。内側環状部４４には、径方向内側に向けて張り出す第一リップ部４１と、第二リップ部４２と、が設けられ、第一リップ部４１と、第二リップ部４２と、がシールホルダ３０の円筒部３１の外周面に摺接するように配置されて駆動軸２の周囲をシールしている。

【0019】

ラビリンスシール５０は、エラストマ製の円筒状部材であり、円環状段部１３に固定されるとともに、シールパッキン４０を自身を介してフレーム１０の中央の位置に保持している。
本実施形態のラビリンスシール５０は、略円筒状のシール本体部５１と、シール本体部５１の外周面の中央から径方向外側に向けて円盤状に張り出すパッキン保持部５４と、シール本体部５１の内周面であってシールパッキン４０の外側環状部４３に嵌合されるシール固定部５３と、を有する。
シール固定部５３の前側縁部には、径方向内側に張り出す鍔部５５が設けられ、鍔部５５がシールパッキン４０の外側環状部４３の前側端面に当接することでシールパッキン４０の軸方向前方への移動が規制されている。

【0020】

本実施形態のラビリンスシール５０には、前側を向く側面に、凹円筒溝からなるラビリンス溝５２が形成されている。シールホルダ３０の円盤部３２には、ラビリンス溝５２に嵌まり込むように後方に向けて張り出す環状張出部３４が形成されている。
これにより、シールホルダ３０の環状張出部３４が凹円筒溝内に嵌め合わされることでラビリンス構造が構成される。ラビリンスシール５０の前面とシールホルダ３０の円盤部３２との対向空間が、シール装着部１２のドレン溝１５に連通している。
本実施形態のドレン溝１５は、フレーム１０に対して軸方向前側に突設する円環状の突設部１７の最下部に軸方向に沿って形成され、その軸方向前側の端部開口がドレンの排出口になっている。また、ドレン溝１５の横断面形状は、図３に示すように、下方に凸の半円弧状に切削加工によって形成されている。

【0021】

次に、本実施形態の遠心ポンプ１が備えるシール構造の作用効果について説明する。
ここで、上述したように、この種の遠心ポンプでは、潤滑油等の廃液がシール部からフレーム表面に漏出して、長期の使用によりフレーム周囲に汚損が広がるという問題がある。

【0022】

これに対し、本実施形態の遠心ポンプ１によれば、フレーム１０前部のシール装着部１２には、図２および図３にも示すように、円環状段部１３の下部に、軸方向に沿ってドレン溝１５が形成されているので、シール部２０から漏出する潤滑油等の廃液をシール部２０の最下部に意図的に導くことで、フレーム１０の周囲へのシール部２０からの汚損の広がりを抑制し、洗浄性を向上させることができる（発明１）。

【0023】

特に、本実施形態のドレン溝１５は、フレーム１０に対して軸方向前側に突設する円環状突設部１７の最下部に軸方向に沿って形成されるとともに、その軸方向前側の端部開口がドレン溝１５の排出口になっているので、ドレン溝１５の排出口とフレーム本体とが軸方向で離間する。そのため、フレーム１０自体をドレンで汚染する可能性を低くでき、フレーム本体の直接汚染を防止または抑制できる（発明２）。

【0024】

さらに、本実施形態のドレン溝１５では、円環状段部の内周面に開口して下方に凸の半円弧状に切削加工によって形成されているので、ドリルで一方向から切削加工できる（吸込口から回転軸と平行に切削工具を入れられる）ので、加工性に優れるとともに、ドレンの排出性にも優れている。
つまり、ドレン溝１５の横断面形状は、例えば矩形状のスリットや円形の貫通孔からでも構成し得るものの、矩形溝状のスリットであると、直角に工具を入れる必要があるため加工性に難がある上、矩形溝は下方に凸の半円弧状の溝よりもドレンの排出性が低下する可能性がある。また、円形の貫通孔の場合はドレンによって貫通孔が詰まる場合がある。これに対して本実施形態のドレン溝１５であれば、簡素な構成としつつも、これらの問題が解消されることから、単なる設計変更の範疇を超える格別顕著な作用効果を奏するものである（発明３）。

【0025】

さらに、本実施形態の遠心ポンプ１では、ラビリンスシール５０には、前側を向く端面に円環状のラビリンス溝５２が形成され、シールホルダ３０の円盤部３２には、ラビリンス溝５２に嵌まり込むように後方に向けて張り出す環状張出部３４が形成されているので、ラビリンス構造により、シール部２０からの潤滑油等の廃液の漏出を可及的に抑制する上で好適である。
さらに、シールホルダ３０の円盤部３２が、凹のシール装着部１２を全周に亘って覆うように、径方向に僅かな対向隙間Ｔを隔ててシール装着部１２に対向するとともに、円盤部３２よりも内側にラビリンスシール５０が設けられ、シールホルダ３０の環状張出部３４にラビリンス溝５２が嵌め合わされることでラビリンス構造が構成されているので、遠心ポンプ１を水洗した際に発生する洗浄水が、円盤部３２の外部から軸支部６０の内部に向けて侵入するのを防ぐことができる。そのため、遠心ポンプ１の水洗で発生する洗浄水が軸支部６０を汚損することも防止できる（発明４）。

【0026】

また、本実施形態の遠心ポンプ１では、ラビリンスシール５０の前面とシールホルダ３０の円盤部３２との対向空間が、シール装着部１２のドレン溝１５に連通している。
これにより、本実施形態の遠心ポンプ１によれば、ラビリンス構造により、シール部２０からの廃液の漏出を可及的に抑制しつつ、仮に廃液が漏出した場合であっても、ラビリンスシール５０の前面とシールホルダ３０の円盤部３２との対向空間の内部に留め置ける。そのため、シール部２０からの汚損の広がりを抑制する上で優れた構造であるといえる（発明５）。

【0027】

以上説明したように、本実施形態の遠心ポンプ１によれば、シール部からのフレーム周囲への汚損の広がりを抑制し、洗浄性を向上させることができる。なお、本発明に係るポンプ用ケーシングは、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。

【符号の説明】

【0028】

１ 遠心ポンプ
２ 駆動軸
３ インペラ
３ａ 羽根
３ｂ 裏羽根
４ エキスペラ
５ ケーシング
５ｉｎ 吸込側
５ｏｕｔ 吐出側
６ フロントケーシング
７ バックケーシング
８ 駆動プーリ
１０ フレーム
１１ 軸受装着部
１２ シール装着部
１３ 円環状段部
１４ 環状端面
１５ ドレン溝
１６ 段付き穴
１７ 円環状の突設部
２０ シール部
２１ シール固定ねじ
３０ シールホルダ
３１ 円筒部
３２ 円盤部
３３ 返り部
３４ 環状張出部
４０ シールパッキン（第一のシール部材）
４１ 第一リップ部
４２ 第二リップ部
４３ 外側環状部
４４ 内側環状部
５０ ラビリンスシール（第二のシール部材）
５１ シール本体部
５２ ラビリンス溝
５３ シール固定部
５４ パッキン保持部
５５ 鍔部
６０ 軸支部
６１ 軸受
６２ 軸受
７０ ライナ
７１ フロントライナ
７２ バックライナ
８０ 軸封部
９０ 装着部
９１ バックケーシング固定ボルト（六角穴付きボルト）
９２ バックライナ固定ボルト（スタッドボルト）
９３ ボルト・ナット

【図1】

【図2】

【図3】