特許 7441034 ポンプ用メカニカルシールおよびこれを備えるマグネットポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-20

(45)【発行日】2024-02-29

(54)【発明の名称】ポンプ用メカニカルシールおよびこれを備えるマグネットポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/12 20060101AFI20240221BHJP

   F16J 15/34 20060101ALI20240221BHJP

【ＦＩ】

F04D29/12 B

F16J15/34 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019218135

(22)【出願日】2019-12-02

(65)【公開番号】P2021088939

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-11-08

(73)【特許権者】

【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】種市 準

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－０９８０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１６９２９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－１８３２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１５９０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５３－０１２６０１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／１２

Ｆ１６Ｊ １５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液室内にインペラを備えるポンプに用いられるメカニカルシールであって、
前記インペラは、自身背面に設けられた複数の裏羽根と、駆動軸に嵌合されて自身背面の中心部分から軸方向後方に伸びるボス部と、該ボス部の外周面と前記裏羽根の内径側端面との間に形成されて自身背面側を凹とする円環状の基部と、を有するものであり、
前記インペラの前記基部に嵌合される円環状のゴムパッキンと、
前記インペラの駆動軸と同軸に配置されて前記ゴムパッキンによって前記ボス部の外周面と前記裏羽根の内径側端面との間の位置に支持される円環状の回転環と、
前記液室内面に前記インペラの駆動軸と同軸に且つ前記ボス部の外周面と前記裏羽根の内径側端面との間の位置に配置されて前記回転環の摺接面に対して軸方向に対向する摺接面を有する円環状の静止環と、
前記液室内面に前記インペラの駆動軸と同軸に配置されて前記静止環を前記回転環の方向に押圧付勢する円環状のゴムスプリングと、
を備えることを特徴とするポンプ用メカニカルシール。

【請求項2】

前記ゴムスプリングは、前記液室内面に形成された円環状凹部に嵌め込まれる円環状の固定部と、該固定部を基端側として前記静止環を押圧付勢する部分に向けて斜めに張り出す円錐面部と、該円錐面部の先端の位置から前記液室内面側に向けて軸方向に沿って延びる円筒状の耐圧用直胴シール部と、を有する請求項１に記載のポンプ用メカニカルシール。

【請求項3】

前記静止環は、自身軸方向断面視形状が、径方向環状部と、軸方向環状部と、を有するＬ字形状をなし、前記径方向環状部のうちの前記回転環側の一部が前記回転環との摺接面とされるとともに、前記軸方向環状部のうちの前記液室内面側の一部に回り止め溝が形成され、該回り止め溝が前記液室内面に嵌め込まれた回り止めピンに対して軸方向にはスライド移動可能に且つ周方向には回転が拘束されるように嵌合されており、
前記ゴムスプリングは、前記円錐面部の先端が、前記径方向環状部の背面側の面を前記回転環の方向に押圧付勢するように装着さるとともに、前記耐圧用直胴シール部の内周面が、前記軸方向環状部の外周面に摺接するように嵌め込まれている請求項２に記載のポンプ用メカニカルシール。

【請求項4】

液室内にインペラを備えるマグネットポンプであって、
請求項１から３のいずれか一項に記載のポンプ用メカニカルシールを備えることを特徴とするマグネットポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプ用メカニカルシールおよびこれを備えるポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

ポンプの軸封装置としてメカニカルシールが使用されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１記載の技術では、回転軸の外周を囲繞するハウジング内の空間に、静止環が固定されるとともに、静止環に対して軸方向に対向するように回転環が取り付けられ、静止環と回転環とは、互いの対向面同士が摺接している。
回転軸の外周にはコイルスプリングが取り付けられ、コイルスプリングが回転環を静止環の方向に押圧付勢している。かかる構成のポンプの軸封装置では、静止環と回転環との間の摺接面によって、ポンプの被送流体がケーシング外に漏れ出すことを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実公平２－２９３１６号公報（第２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１記載の技術では、装着されているコイルスプリングの長さだけ回転軸の長さが長くなり、ポンプが大型化するという問題がある。特に、ポンプの被送流体がスラリである場合には、軸封装置のハウジング内に浸入したスラリ中の成分がコイルスプリングに固着して作動不良が発生するという問題がある。

【0005】

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、ポンプをコンパクトに構成しつつ、ポンプの被送流体がスラリであっても作動不良や損傷が発生することを防止または抑制し得るポンプ用メカニカルシールおよびこれを備えるマグネット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】

【0006】

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用メカニカルシールは、液室内にインペラを備えるポンプに用いられるメカニカルシールであって、前記インペラの背面側のボス部分に前記インペラの駆動軸と同軸に配置される円環状の回転環と、前記液室内面に前記インペラの駆動軸と同軸に配置されて前記回転環の摺接面に対して軸方向に対向する摺接面を有する円環状の静止環と、前記液室内面に前記インペラの駆動軸と同軸に配置されて前記静止環を前記回転環の方向に押圧付勢する円環状のゴムスプリングと、を備えることを特徴とする。

【0007】

ここで、本発明の一態様に係るポンプ用メカニカルシールにおいて、前記ゴムスプリングは、前記液室内面に形成された円環状凹部に嵌め込まれる円環状の固定部と、該固定部を基端側として前記静止環を押圧付勢する部分に向けて斜めに張り出す円錐面部と、該円錐面部の先端の位置から前記液室内面側に向けて軸方向に沿って延びる円筒状の耐圧用直胴シール部と、を有することは好ましい。

【0008】

また、本発明の一態様に係るポンプ用メカニカルシールにおいて、前記インペラは、自身背面に複数の裏羽根を有するものであり、前記回転環は、前記複数の裏羽根の基端部よりも軸心寄りの位置に、円環状のサポートシールを介して装着されており、前記静止環は、自身軸方向断面視形状が、径方向環状部と、軸方向環状部と、を有するＬ字形状をなし、前記径方向環状部のうちの前記回転環側の一部が前記回転環との摺接面とされるとともに、前記軸方向環状部のうちの前記液室内面側の一部に回り止め溝が形成され、該回り止め溝が前記液室内面に嵌め込まれた回り止めピンに対して軸方向にはスライド移動可能に且つ周方向には回転が拘束されるように嵌合されており、前記ゴムスプリングは、前記円錐面部の先端が、前記径方向環状部の背面側の面を前記回転環の方向に押圧付勢するように装着されるとともに、前記耐圧用直胴シール部の内周面が、前記軸方向環状部の外周面に摺接するように嵌め込まれていることは好ましい。

【0009】

本発明の一態様に係るポンプ用メカニカルシールによれば、回転環がインペラの背面側のボス部に配置され、静止環が回転環の摺接面に対して軸方向に対向して液室内面に配置されるとともに、液室内面に配置された円環状のゴムスプリングによって静止環を回転環の方向に押圧付勢するので、ポンプをコンパクトに構成することができる。
そして、静止環を回転環の方向に押圧付勢する手段が、円環状のゴムスプリングなので、ポンプの被送流体がスラリである場合であっても、コイルスプリングのようにスラリ中の成分が固着することが防止または抑制されるので、作動不良や損傷が発生することを防止または抑制できる。

【0010】

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、液室内にインペラを備えるマグネットポンプであって、本発明の一態様に係るポンプ用メカニカルシールを備えることを特徴とする。本発明の一態様に係るポンプによれば、液室内に本発明の一態様に係るポンプ用メカニカルシールが装備できる。
そのため、マグネットポンプをコンパクトに構成しつつ、マグネットポンプの被送流体がスラリであっても作動不良や損傷が発生することを防止または抑制できる。特に、このメカニカルシールのレイアウトにより、重スラリにも対応可能なノンリークマグネットポンプがコンパクトに構成可能になる。

【発明の効果】

【0011】

上述のように、本発明によれば、ポンプをコンパクトに構成しつつ、ポンプの被送流体がスラリであっても作動不良や損傷が発生することを防止または抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一態様に係るポンプ用メカニカルシールを備えるマグネットポンプの一実施形態の説明図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。

【図2】図１の軸封装置の部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。本実施形態のマグネットポンプは、被送流体として、微粒懸濁物や、土砂、砂、小石等の固形物粒子を含むスラリを輸送する例である。
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。

【0014】

図１に示すように、本実施形態のマグネットポンプ１は、送液室４０を内部に有するケーシング３０と、ケーシング３０内に突設する駆動軸８の先端に支持されるインペラ３４と、を備える。
ケーシング３０は、フロントケーシング３１と、リアケーシング３２と、後部カバー３３と、を有して構成される。フロントケーシング３１の正面中心部には、吸込口３５が設けられ、フロントケーシング３１およびリアケーシング３２との合わせ面を中心（ＣＬ２）とする側面（この例では駆動軸８の軸線ＣＬ１よりも上部）には吐出口３６が設けられている。

【0015】

ケーシング３０の接液面には、耐食性に優れたライナを設けることが好ましい。本実施形態では、ケーシング３０の接液面にライナ４１が装着されている。本実施形態のライナ４１は、主ライナ４１ａと、主ライナ４１ａの背面側中央部を軸方向の後方側から覆うように形成された円盤状の後部ライナ４１ｂと、を有して構成される。
特に、本実施形態の後部ライナ４１ｂは、端面前側のライナ先端４１ｓが、インペラ３４のボス部３４ｊに対向して張り出しており、ライナ先端４１ｓが、後述する液室メカニカルシール８０のゴムスプリング８３に当接されている。

【0016】

インペラ３４の背面には、複数の裏羽根３４ｒが設けられている。複数の裏羽根３４ｒは、インペラ３４の背面側に浸入したスラリを、裏羽根３４ｒによる遠心力の作用で液室メカニカルシール８０とは反対の送液室４０側に戻すことにより、液室メカニカルシール８０へのスラリの浸入を防止または抑制するようになっている。
このケーシング３０に対し、送液室４０とは反対の後部側から、不図示の締めねじによって、水中軸受部２０を有するオイル室ケーシング５０と、マグネットカップリング部１０を有する駆動部ハウジング６０と、がこの順に連結されている。オイル室ケーシング５０には、上下の対向する位置に、給排油口５１，５２が設けられており、オイル室ケーシング５０内が、二次流体としてのオイルが満たされるオイル室になっている。

【0017】

駆動部ハウジング６０には、マグネットカップリング部１０の基端側（同図右側）の側面に、モータブラケット２が複数のボルト２ａによって連結され、このモータブラケット２に駆動モータ３が一体で固定されている。駆動軸８は、その基端側がケーシング３０の後方の後部カバー３３の中心部を貫通しており、駆動軸８の途中部分が、オイル室メカニカルシール９０よりも後方の位置で水中軸受部２０によって回転自在に支持されている。

【0018】

駆動軸８の基端部には、マグネットカップリング部１０の出力軸４が、モータ３の駆動力を、磁力を介して伝達可能に接続される。本実施形態では、マグネットカップリング部１０は、モータ３の出力軸４とともに一体で回転する駆動側マグネット部５と、駆動側マグネット部５の内側に隙間を隔てて設けられた隔壁部材であるキャン６と、キャン６内部に隙間を隔てて設けられて駆動側マグネット部５から磁力を介して追従回転可能に設けられた従動側マグネット７と、を有する。
駆動側マグネット部５の内周面には、周方向に沿って複数のアウタマグネット５ａが配置される一方、従動側マグネット７の外周面には、周方向に沿って複数のインナマグネット７ａがアウタマグネット５ａに対向配置されている。

【0019】

水中軸受部２０は、軸受ブラケット２１と、軸方向に離間した二つの水中軸受２２，２３と、を有する。軸受ブラケット２１は、その支持フランジ部２１ｆが、オイル室ケーシング５０の後端面と駆動部ハウジング６０の前端面との間に介装された状態で固定されている。この軸受ブラケット２１によって、上記駆動軸８の先端側（同図左側）を、二つの水中軸受２２，２３によって回転自在に支承している。
また、水中軸受部２０には、駆動軸８のインペラ３４側の段部８ｄの端面に、スラスト軸受２５が装着されており、上記送液室４０のインペラ３４から受けるスラスト荷重をスラスト軸受２５で支持している。本実施形態のマグネットポンプ１では、上述したマグネットカップリング部１０および水中軸受部２０により、駆動部（シャフトアッセンブリ）が構成されている。

【0020】

本実施形態の水中軸受部２０は、オイル室ハウジング５０内に且つ給排油口５１，５２に対向する位置まで軸方向に延出して設けられている。この例では、対向する上下の給排口５１，５２の中心軸ＣＬ３の延長線上の位置よりも、スラスト軸受２５の軸方向の後部の位置が送液室４０側に張り出す位置まで延出して配置されている。これにより、オイルによる水中軸受部２０の冷却効果が向上するとともに、水中軸受部２０のドライ運転によるトラブル等を防止または抑制する効果を奏する。

【0021】

ここで、本実施形態のインペラ３４は、その基端部分に、軸方向後方に伸びるボス部３４ｂが設けられている。ボス部３４ｂは、水平に配置された駆動軸８の先端に直結される。そして、本実施形態のマグネットポンプ１は、複数段階のシール機構を備え、送液室４０内のインペラ３４のボス部３４ｂの外周面の位置に、送液室メカニカルシール８０が一次シール機構として装備されている。
本実施形態の送液室メカニカルシール８０は、後部カバー３３の前面と、インペラ３４のボス部３４ｂとの間に装備される。また、後部カバー３３の背面とスラスト軸受２５の前面との間に、オイル室メカニカルシール９０が二次シール機構として設けられている。

【0022】

本実施形態では、送液室メカニカルシール８０とオイル室メカニカルシール９０との間の領域であって、ケーシング３０の背面中央に固定された後部カバー３３の内周面側の領域に空気室７０が画成されている。本実施形態のマグネットポンプ１では、送液室メカニカルシール８０とオイル室メカニカルシール９０とにより、後部カバー３３の内部が前後から隔絶された空気室７０になっている。

【0023】

本実施形態のマグネットポンプ１は、送液室４０の送液がオイル室ケーシング５０内のオイルに混入しないように、上述した、複数段階のシール機構を備える。本実施形態では、一次シール機構として、送液室４０の内部に、インペラ３４の背面に取付けられた液室メカニカルシール８０を設けている。
詳しくは、液室メカニカルシール８０は、図２に拡大図示するように、インペラ３４の背面側のボス部３４ｊに配置される円環状の回転環８１と、液室４０内に配置されて回転環８１の摺接面８１ｓに対して軸方向に対向する摺接面８２ｓを有する円環状の静止環８２と、液室４０内に配置されて静止環８２を回転環８１の方向に押圧付勢する略円環状のゴムスプリング８３と、を備える。

【0024】

後部カバー３３は、円筒状のボディ部３３ａと、ボディ部３３ａの外周面にリアケーシング３２の前面に二つの周縁部がインロー勘合によって嵌め合わされるように軽方向に張り出して設けられた円板状のインロー勘合部３３ｂと、ボディ部３３ａの前面に軸方向に沿って円環状に突設されてゴムスプリング８３が内周側に嵌め込まれた状態で保持されるとともに外面側が液接部とされている円環状凸部３３ｃと、ボディ部３３ａに対して円環状凸部３３ｃよりも内周側前面に形成された円環状凹部３３ｄと、を有する。

【0025】

送液室メカニカルシール８０は、円環状凹部３３ｄに静止環８２が支持ピン８４によって軸方向にスライド移動可能に支持されている。円環状凸部３３ｃの前端面は、ケーシング３０の背面側の後部ライナ４１ｂの背面に圧接されている。
本実施形態の送液室メカニカルシール８０は、後部カバー３３のボディ部３３ａの軸方向前側の内周部の位置に、駆動軸８と同軸に形成されたインペラ３４のボス部３４ｂが配置され、このボス部３４ｂの外周面に沿って円筒状の静止環８２が、インペラ３４の駆動軸８と同軸に円環状凹部３３ｄに固定される。静止環８２は、基部後側が、支持ピン８４を介して円環状凹部３３ｄに連結される。

【0026】

静止環８２は、軸方向環状部である円筒状の基部８２ａと、基部８２ａから径方向外側に立ち上がるように形成された径方向環状部である円環状の腕部８２ｂと、を有する。基部８２ａの後側端面には、支持ピン８４が挿入される挿入溝８２ｍが、軸方向に沿って形成されている。腕部８２ｂの前方を向く面の先端が前方に張り出した摺動面８２ｓになっている。
後部カバー３３のボディ部３３ａには、ボディ部３３ａの内面の軸方向略中央に、ゴムスプリング８３を装着するための円環状の装着段部３３ｎが形成されている。ゴムスプリング８３は、装着段部３３ｎにインペラ３４の駆動軸８と同軸に嵌め込まれる固定部である基部８３ａと、基部８３ａから斜め前方に張り出す円錐面部である腕部８３ｂと、腕部８３ｂの先端から後方に向けて軸線に沿って円環状に延びる耐圧用直胴シール部である保持リップ部８３ｃと、を有する。

【0027】

ゴムスプリング８３の保持リップ部８３ｃは、その内周面が、基部８２ａの外周面に嵌め合わされるとともに、保持リップ部８３ｃの前端面が、腕部８２ｂの後面に当接する状態で装着される。腕部８２ｂの前方を向く面の先端が、前方に張り出した摺動面８２ｓになっている。静止環８２は、その基部８２ａが、保持リップ部８３ｃに嵌合した状態で支持ピン８４を介してボディ部３３ａの円環状凹部３３ｄに連結されてボディ部３３ａに保持される。

【0028】

一方、インペラ３４のボス部３４ｂの軸方向前側の位置には、インペラ３４の駆動軸８と同軸に配置されるとともに、静止環８２に対向配置されてインペラ３４とともに回転する回転環８１が装着される。回転環８１および静止環８２には、硬度の高いセラミックス（例えばＳｉＣ）や超硬合金材料等を用いることが好ましい。
インペラ３４のボス部３４ｂには、回転環８１よりも軸方向前側の位置に、サポートシール８５が設けられている。サポートシール８５は、円筒状段部８５ｄの内周面が、基部３４ｋの外側面に嵌め合わされるとともに、サポートシール８５の後端面８５ｒが、回転環８１の前面８１ｍに当接する状態で装着される。回転環８１は、回転環８１の前側に装着されたサポートシール８５により弾性的に支持される。サポートシール８５は、インペラ３４と一体で回転するとともに回転環８２を保持する。

【0029】

これにより、回転環８１と静止環８２とは、インペラ３４のボス部３４ｂの外周上に、メカニカルシールを構成するように軸方向に対向して装着される。換言すれば、本実施形態では、メカニカルシールとして、インペラ３４とともに回転する回転環８１と、回転環８１の摺動面８１ｓと摺接する摺動面８２ｓが対向配置される静止環８２と、を有する。
そして、回転環８１と静止環８２とは、対向配置された相互の径方向に沿った摺動面８１ｓ，８２ｓ同士が、互いに摺動されるシール摺動部を形成する。シール摺動部は、マグネットポンプ１の送液室４０内（液室メカニカルシール８０の軸方向前方の接液部側）から外部（液室メカニカルシール８０の軸方向後方のオイル室５１側）または外部から内部へのスラリの漏れを防止するように構成される。

【0030】

つまり、このシール摺動部は、回転環８１側の付勢手段がサポートシール８５であり、サポートシール８５により軸方向後方に向けて回転環８１が付勢されている。そして、静止環８２側の付勢手段はゴムスプリング８３であり、ゴムスプリング８３により軸方向前方に向けて静止環８２が付勢されている。
これにより、回転環８１と静止環８２との摺動面８１ｓ，８２ｓ同士が、互いに所定の押圧力で摺接されるメカニカルシール機構のシール摺動部を形成し、マグネットポンプ１の送液室４０内からオイル室への流体の漏れを防止可能になっている。

【0031】

ここで、本実施形態は、上述した構成に加え、更に、空気室７０に、スラリ中の固形粒子をオイル室メカニカルシール９０とは反対の送液室４０側に戻すための複数段階の粒子排除機構を備えている。本実施形態の空気室７０には、第一の粒子排除機構として、液室メカニカルシール８０の後方にラビリンスシール７１を設けるとともに、第二の粒子排除機構として、ラビリンスシール７１の後方に多段（この例では３段）の油溝７２，７３，７４を設けている。

【0032】

すなわち、本実施形態の空気室７０は、第一の粒子排除機構として、ボス部３４ｊの後縁外周部に円環状の突起部７１ａを有するとともに、突起部７１ａがボス部３４ｊの後縁外周部に勘合するように、ボディ部３３ａの前面に円環状の凹部７１ｂを形成してラビリンスシール７１を構成している。
さらに、本実施形態の空気室７０は、第二の粒子排除機構として、後部カバー３３の内周面に、それぞれ円環状をなす３列の油溝７２，７３，７４が、軸方向に所定の離隔距離を隔てて形成されている。この例では、各円環溝７２，７３，７４は、横断面形状が、径方向外側に向かうにつれて狭幅する台形形状になっている。

【0033】

また、オイル室メカニカルシール９０には、オイル室ケーシング５０の外部から、二次流体供給部５１、５２を用いて、オイルが連続的または間欠的に供給される。これにより、オイル室５１の内部空間にはオイルが充填される。
なお、本実施形態の例では、オイル室ケーシング５０に満たす二次流体としてオイルを例に示したが、これに限定されず、必要に応じて、水、オイル、グリスなどの種々の二次流体を供給して充填することができる。本実施形態のマグネットポンプ１では、送液として高濃度スラリを扱う場合であって、水中軸受部２０およびマグネットカップリング部１０を満たす二次流体として、送液でなくオイルを満たしている。

【0034】

オイル室５１の内部空間への二次流体のパージングにより、シール摺動部とサポートシール８５の間から接液側に微量ずつ二次流体が押し出され、これにより、被送流体内の固形物粒子等がオイル室５１内に侵入するのを防止するとともに、侵入した固形物粒子等の異物を被送流体側に押し戻す作用がある。
そして、本実施形態のマグネットポンプ１では、二次流体としてのオイルが送液中に漏れないように、多段の油溝７２，７３，７４の後方に、二次シール機構として、油室メカニカルシール９０を送液室メカニカルシール８０とは別途に配置している。

【0035】

油室メカニカルシール９０は、後部カバー３３とスラスト軸受２５との間の空間に配置されている。
後部カバー３３は、ボディ部３３ａのオイル室５１側に、ボディ部３３ａの後端に凸設されたボス状のシール装着部３３ｅを有し、このシール装着部３３ｅに、オイル室メカニカルシール９０の静止環９２が装着されている。静止環９２は、静止環９２とシール装着部３３ｅの内面３３ｆとの間に介装された保持器８５によって保持される。

【0036】

油室メカニカルシール９０は、静止環９２が後部カバー３３側に固定されるとともに、シール装着部３３ｅの内面３３ｆに装着された保持器９５で保持された静止環９２に対して、軸方向に対向するように回転環９１が取り付けられ、静止環９２と回転環９１とは、互いの対向面同士が摺接している。
駆動軸８の外周には、コイルバネ支持部材９４で水平姿勢が支持された円筒コイルバネ９３が駆動軸８の外周を囲繞するように取り付けられ、この円筒コイルバネ９３が回転環９１を静止環９２の方向に押圧付勢している。これにより、油室メカニカルシール９０は、静止環９２と回転環９１との間の摺接面によって、後部カバー３３側からのスラリがオイル室ハウジング５０内に漏れ出すことを防止している。

【0037】

次に、本実施形態のマグネットポンプ１の動作および作用効果について説明する。
本実施形態のマグネットポンプ１では、マグネットポンプ１の運転時には、モータ３が駆動されると出力軸４とともに駆動側マグネット部５が一体で回転し、駆動側マグネット部５のアウタマグネット５ａから従動側マグネット７のインナマグネット７ａに伝達された回転力によって従動側マグネット部７が回転駆動される。

【0038】

これにより、水中軸受部２０により回転自在に支持された駆動軸８が従動側マグネット部７とともに一体で回転すると、この駆動軸８に直接接続されたインペラ３４がケーシング３０の送液室４０で回転する。ケーシング３０内でインペラ３４がその回転軸線ＣＬ１を中心として回転すると、送液室４０では、インペラ３４の動きに伴って、被送流体であるスラリを昇圧して、吸込口３５から吐出口３６に向けてスラリを圧送することができる。

【0039】

ここで、スラリを移送するポンプの軸封装置として、「背景技術」で説明したように、スラリ等の送液に直接接する部分に、コイルスプリングを用いたメカニカルシールを使用した場合、スラリ中の成分がコイルスプリングに固着して作動不良が発生するという問題がある。
また、従来から、水中軸受部とマグネットカップリング部とを用いたマグネットポンプが用いられているところ、通常、この種のマグネットポンプは、送液可能なスラリ粒子径が、およそ１～２ｍｍ（濃度３０ｗｔ％）である。これは、使用する水中軸受の耐摩耗性等の規制条件により、送液可能なスラリ粒子径が制限されるからである。

【0040】

これに対し、本実施形態のマグネットポンプ１によれば、送液室メカニカルシール８０は、回転環８１がインペラ３４の背面側のボス部３４ｊに配置され、静止環８２が回転環８１の摺接面８１ｓに対して軸方向に対向して液室４０内面に配置されるとともに、液室４０内面に配置された円環状のゴムスプリング８３によって静止環８２を回転環８１の方向に押圧付勢するので、マグネットポンプ１をコンパクトに構成しつつ、マグネットポンプ１の被送流体がスラリであってもメカニカルシール８０の作動不良や損傷が発生することを防止または抑制できる。

【0041】

つまり、本実施形態のマグネットポンプ１によれば、送液は、まず、一次シール機構としてインペラ背部に設置された液室メカニカルシール８０でシールされる。本実施形態のマグネットポンプ１では、液室メカニカルシール８０は、インペラ背部にシール摺動面を設けることにより、シール摺動面が送液に直接触れるため、シール摺動面の液膜形成状態が安定する（ドライ摺動防止）。

【0042】

特に、本実施形態のマグネットポンプ１では、液室メカニカルシール８０は、シール摺動面の面圧調整に、ゴムスプリング８３の弾性力を利用しているので、円筒コイルバネのような複雑な形状の金属スプリングに比べて、ポンプをコンパクトに構成しつつ、ポンプの被送流体がスラリであっても、スラリ中の成分がコイルスプリングに固着して作動不良が発生するようなことはなく、ゴムスプリング８３が送液に接液しても作動不良等のトラブルが防止または抑制される。また、本実施形態のマグネットポンプ１では、摺動面８１ｓ、８２ｓの位置が裏羽根３４ｒの内径よりも内側に設置されているので、摺動面８１ｓ、８２ｓの位置では周速が低くなり潤滑に有利であるといえる。

【0043】

さらに、本実施形態のマグネットポンプ１は、上述したように、駆動部（シャフトアッセンブリ）を構成する、水中軸受部２０とマグネットカップリング部１０に、送液とは違う媒体（オイル）を二次流体として封入する構造である。すなわち、本実施形態のマグネットポンプ１によれば、水中軸受部２０やマグネットカップリング部１０を含むシャフトアッセンブリを送液で満たすのではなく、（清浄な）オイルで満たすように、オイル室ハウジング５０のオイル室内に配置している。

【0044】

そのため、本実施形態のマグネットポンプ１によれば、シャフトアッセンブリは、オイル室ハウジング５０内にオイルが満たされた状態で回転するため、ポンプ外部への送液の漏洩は完全に遮断される上、送液が高濃度スラリであっても、シャフトアッセンブリが送液とは隔絶された状態で回転するので、シャフトアッセンブリ自体が送液による早期ダメージを防止または抑制して、長寿命化を図ることができる。

【0045】

特に、本実施形態のマグネットポンプ１によれば、スラリ粒子径が２ｍｍ以上のスラリ液であっても送液を可能にする。
つまり、本実施形態のマグネットポンプ１において、高濃度スラリによるダメージを最初に受けるのは、一次シール機構としてインペラ３４の背面に位置するように送液室４０に配された送液室メカニカルシール８０であり、送液室メカニカルシール８０から高濃度スラリのリークが始まっても、空気室７０から二次シール機構としてのオイル室メカニカルシール９０を順に介してオイル室５１内に高濃度スラリが浸入することになる。そのため、シャフトアッセンブリのダメージが早期に進行することが防止または抑制される。

【0046】

特に、本実施形態のマグネットポンプ１では、空気室７０に、第一の粒子排除機構としてラビリンスシール７１を有するので、オイル室５１のシール摺動部に到達する固形粒子の量を抑制できる。よって、オイル室メカニカルシール９０のシール機能の長寿命化を図ることができる。
さらに、本実施形態の送液室メカニカルシール８０によれば、空気室７０に、第二の粒子排除機構として、多段の油溝７２，７３，７４を設けているので、各油溝７２，７３，７４内で生じた渦流によって、スラリ中の固形粒子を捕捉（トラップ）できる。そのため、オイル室メカニカルシール９０のシール摺動部に到達する固形粒子の量を抑制する上で好適であり、オイル室メカニカルシール９０の長寿命化を図る上で優れている。

【0047】

以上説明したように、本実施形態のマグネットポンプ１によれば、ポンプをコンパクトに構成しつつ、ポンプの被送流体がスラリであっても作動不良や損傷が発生することを防止または抑制できる。
なお、本発明に係るポンプ用メカニカルシールおよびこれを備えるマグネットポンプは、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。

【符号の説明】

【0048】

１ マグネットポンプ
２ モータブラケット
３ モータ
４ 出力軸
５ 駆動側マグネット部
６ キャン（隔壁部材）
７ 従動側マグネット部
８ 駆動軸
１０ マグネットカップリング部
２０ 水中軸受部
３０ ケーシング
３１ フロントケーシング
３２ リアケーシング
３３ 後部カバー
３４ インペラ
３４ｊ ボス部
３４ｒ 裏羽根
３５ 吸込口
３６ 吐出口
４０ 送液室
４１ ライナ
４１ａ 主ライナ
４１ｂ 後部ライナ
５０ オイル室ケーシング
５１ オイル室（二次流体室）
６０ 駆動部ハウジング
７０ 空気室
７１ ラビリンスシール
７２ 油溝
７３ 油溝
７４ 油溝
８０ 送液室メカニカルシール（メカニカルシール）
８１ 回転環
８２ 静止環
８３ ゴムスプリング
８４ 支持ピン
８５ サポートシール（ゴムパッキン）
９０ オイル室メカニカルシール
９１ 回転環
９２ 静止環
９３ 円筒コイルバネ
９４ コイルバネ支持部材
９５ 保持器

【図1】

【図2】