(57)【要約】【課題】構造が簡単で部品点数を減らすことができ、しかも、メンテナンスを容易に行えるポンプの軸封装置を得ることにある。【解決手段】ポンプの軸封装置は、ケーシングカバー(7)、主軸(9)およびメカニカルシール(61)を備えている。ケーシングカバー(7)は、ポンプケーシング(6)に連結されて、当該ポンプケーシング(6)との間にうず形室(11)を規定している。主軸(9)は、ケーシングカバー(7)を貫通してうず形室(11)に導入されたインペラ支持部(9b)を有するとともに、当該インペラ支持部(9b)に固定されたインペラ(10)と一緒に回転する。メカニカルシール(61)は、主軸(9)の外周部に設けられて、主軸(9)がケーシングカバー(7)を貫通する部分を液密にシールする。ケーシングカバー(7)にメカニカルシール(61)を取り囲む中空の液収容部(50)が一体に形成され、当該液収容部(50)にメカニカルシール(61)に供給される液体が充填されている。【選択図】図１
2014001644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシングに連結され、当該ポンプケーシングとの間にうず形室を規定するケーシングカバーと、
前記ケーシングカバーを貫通して前記うず形室に導入されたインペラ支持部を有し、当該インペラ支持部に固定されたインペラと一緒に回転する主軸と、
前記主軸の外周部に設けられ、前記主軸が前記ケーシングカバーを貫通する部分を液密にシールするメカニカルシールと、
前記メカニカルシールを取り囲むように前記ケーシングカバーに一体に形成され、前記メカニカルシールに供給される液体が充填された中空の液収容部と、
を具備したポンプの軸封装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記液収容部は、前記ケーシングカバーから遠ざかる方向に突出された複数の中空凸部を含み、当該中空凸部は、前記液体が流入するように前記液収容部に連通されたポンプの軸封装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記中空凸部のいずれか一つに空気抜き用のブリーザ口が設けられ、他の中空凸部に前記液体が注入される注入口が設けられたポンプの軸封装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３の記載において、前記中空凸部のいずれか一つに前記液体の充填量を表示するレベルゲージが設けられたポンプの軸封装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれか１項の記載において、前記中空凸部が前記主軸の周囲で前記ケーシングカバーの外に露出されたポンプの軸封装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれか１項の記載において、前記中空凸部の間を結合する複数のリブをさらに備えたポンプの軸封装置。
【請求項７】
請求項６の記載において、前記リブは、前記液収容部から前記中空凸部と同じ方向に突出されたポンプの軸封装置。
【請求項８】
吸込口および吐出口を有するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングに連結され、当該ポンプケーシングと協働してうず形室を規定するとともに、前記うず形室に開口された開口部を有するケーシングカバーと、
前記開口部を液密に閉塞するように前記ケーシングカバーに連結されたシールホルダーと、
前記シールホルダーを貫通して前記うず形室に導入されたインペラ支持部を有し、当該インペラ支持部に固定されたインペラと一緒に回転する主軸と、
前記主軸の外周部に設けられ、前記主軸が前記シールホルダーを貫通する部分を液密にシールするメカニカルシールと、
前記メカニカルシールを取り囲むように前記ケーシングカバーに一体に形成され、前記メカニカルシールに供給される液体が充填された中空の液収容部と、
を具備したポンプの軸封装置。
【請求項９】
請求項８の記載において、前記液収容部は、前記ケーシングカバーから遠ざかる方向に突出された複数の中空凸部を含み、当該中空凸部は、前記液体が流入するように前記液収容部に連通されたポンプの軸封装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９の記載において、前記液収容部は、前記シールホルダーに対し前記主軸の軸方向に離れたシール受け部を有し、当該シール受け部と前記シールホルダーとの間で前記メカニカルシールが保持されたポンプの軸封装置。
【請求項１１】
請求項１０の記載において、前記シールホルダーと前記主軸との間にリング状のオイルシールが介在され、前記オイルシールと前記メカニカルシールとが前記主軸の軸方向に並べられたポンプの軸封装置。
【請求項１２】
請求項１１の記載において、前記シールホルダーは、前記メカニカルシールの一端を支持する第１の支持部と、前記オイルシールを支持する第２の支持部と、を備えたポンプの軸封装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２の記載において、前記主軸の外側に取り外し可能に装着された円筒状のスリーブをさらに備えており、前記スリーブは前記主軸に追従して回転するとともに、前記スリーブの外周面が前記オイルシールの内周面に摺動可能に接したポンプの軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールを用いて液漏れを防止するようにしたポンプの軸封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばスラリー液のような固体粒子を含む液体を移送するうず巻ポンプでは、インペラにモータのトルクを伝える主軸がケーシングカバーを貫通してうず形室に導かれている。
【０００３】
従来のうず巻ポンプによると、主軸がケーシングカバーを貫通する部分からの液漏れを防止するため、特許文献１に示されるようなメカニカルシールが主軸の外周部に装着されている。メカニカルシールは、主軸に追従して回転する回転環と、ケーシングカバーに固定された固定環と、回転環を固定環に向けて付勢するスプリングと、を備えている。回転環および固定環は、主軸の外側で弾性的に摺動可能に接しており、これにより主軸とケーシングカバーとの間が液密にシールされている。
【０００４】
さらに、スラリー液を移送するうず巻ポンプでは、メカニカルシールの寿命を延ばすために、ケーシングカバーにメカニカルシールを取り囲むオイル室を形成し、このオイル室にオイルを充填することが行われている。
【０００５】
この構成によれば、メカニカルシールがオイルの中に浸漬されるので、回転環と固定環との間の摺接部分が常時オイルで満たされる。このため、回転環および固定環の摩耗および固着を防止でき、メカニカルシールのシール性能を長期に亘って維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５８４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のうず巻ポンプによると、オイル室は、ケーシングカバーとは別の部品である専用の容器で構成され、当該容器は、複数のボルトのような締結具を介してケーシングカバーに固定されている。それとともに、容器とケーシングカバーとの間には、オイル漏れを防ぐＯリングが介在されている。
【０００８】
しかしながら、従来のうず巻ポンプでは、オイル室を構成する容器を始めとして、容器をケースカバーに固定する格別なボルトやＯリングを必要とし、メカニカルシールを潤滑するための構成が複雑となるのを避けられない。このため、うず巻ポンプの部品点数が増大し、コストが嵩むといった問題が生じてくる。
【０００９】
加えて、容器は、主軸を支持する軸受箱とケーシングカバーとの間の限られたスペースに設置されるために、容器をケーシングカバーから取り外したり、逆に容器をケーシングカバーに固定する時に、ケーシングカバーや軸受箱が邪魔となるのを否めない。そのため、容器の着脱に手間を要し、うず巻ポンプのメンテナンスに難がある。
【００１０】
本発明の目的は、構造が簡単で部品点数を減らすことができ、しかも、メンテナンスを容易に行えるポンプの軸封装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るポンプの軸封装置は、ケーシングカバー、主軸およびメカニカルシールを備えている。ケーシングカバーは、ポンプケーシングに連結されて、当該ポンプケーシングとの間にうず形室を規定している。主軸は、ケーシングカバーを貫通してうず形室に導入された先端部を有するとともに、当該先端部に取り付けられたインペラと一緒に回転する。メカニカルシールは、主軸の外周部に設けられて、主軸がケーシングカバーを貫通する部分を液密にシールする。ケーシングカバーにメカニカルシールを取り囲む中空の液収容部が一体に形成され、当該液収容部にメカニカルシールに供給される液体が充填されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一つの形態によれば、液体を蓄える専用の構成要素およびボルトやＯリングのような付属部品を省略することができる。このため、メカニカルシールに液体を供給するための構成を簡素化して部品点数を削減することができる。よって、ポンプのコストを低減できるとともに、ポンプのメンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るうず形ポンプの断面図。
【図２】主軸、シールホルダー、オイルシールおよびメカニカルシールの位置関係を示す断面図。
【図３】液収容部が一体化されたケーシングカバーの正面図。
【図４】液収容部が一体化されたケーシングカバーの断面図。
【図５】シールホルダーの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、例えばスラリー液のような固形粒子を含む液体を移送するうず巻ポンプ１を開示している。うず巻ポンプ１は、ポンプ本体２および電動モータ３を備えている。ポンプ本体２および電動モータ３は、共通の架台４を介して設置面５の上に水平に据え付けられている。
【００１６】
図１に示すように、ポンプ本体２は、ポンプケーシング６、ケーシングカバー７、軸受箱８、主軸９およびインペラ１０を主要な要素として備えている。ポンプケーシング６は、架台４の上に支持されている。ポンプケーシング６は、うず形室１１と、うず形室１１の中心部に連通された吸込口１２と、うず形室１１の外周部に連通された吐出口１３と、うず形室１１に開口された開口部１４と、を有している。
【００１７】
吸込口１２は、うず形室１１の中心を通る水平線Ｏ１と同軸となるようにポンプケーシング６の側方に向けて開口されている。吐出口１３は、うず形室１１の上部でポンプケーシング６の上方に向けて開口されている。開口部１４は、うず形室１１に対し吸込口１２の反対側に位置されているとともに、ポンプケーシング６の側方に向けて開口されている。
【００１８】
ケーシングカバー７は、ポンプケーシング６の開口部１４に嵌合されて、開口部１４を液密に閉塞している。ケーシングカバー７の外周部は、開口部１４を規定するポンプケーシング６の開口端部に突き合わされているとともに、当該外周部の複数個所がボルトを介してポンプケーシング６に固定されている。このため、ケーシングカバー７は、うず形室１１に露出されている。
【００１９】
図１に示すように、ケーシングカバー７の中央部に円筒状の凹部１６が形成されている。凹部１６は、うず形室１１に向けて開口されているとともに、うず形室１１の中心を通る水平線Ｏ１に対し同軸状に形成されている。凹部１６は、水平線Ｏ１と直交するフラットな底面１６ａを有し、当該底面１６ａの中央部に貫通孔１７が形成されている。
【００２０】
凹部１６の内側にシールホルダー１８が嵌合されている。シールホルダー１８は、凹部１６の底面１６ａに複数のボルト１９で固定されて、うず形室１１の方向から貫通孔１７を液密に閉塞している。
【００２１】
図５に示すように、シールホルダー１８は、第１の支持部２１、第２の支持部２２および通孔２３を有している。第１の支持部２１および第２の支持部２２は、夫々円筒状であって、シールホルダー１８に一体に形成されている。第１の支持部２１は、ケーシングカバー７の貫通孔１７に嵌合されている。同様に、第２の支持部２２は、シールホルダー１８から凹部１６の内側に向けて突出されている。通孔２３は、第１の支持部２１および第２の支持部２２と同軸となるようにシールホルダー１８の中央部に形成されている。
【００２２】
図１、図３および図４に示すように、四個のボス部２５がケーシングカバー７に形成されている。ボス部２５は、ケーシングカバー７の周方向に間隔を存して並んでいるとともに、ケーシングカバー７からうず形室１１の反対側に向けて突出されている。各ボス部２５は、ねじ孔２６を有している。
【００２３】
図１に示すように、軸受箱８は、筒状の本体２８と、一対のアーム部２９ａ，２９ｂと、を有している。本体２８は、前記水平線Ｏ１と同軸状に配置されている。アーム部２９ａ，２９ｂは、本体２８の一端からケーシングカバー７に向けて突出されているとともに、前記水平線Ｏ１を間に挟んで互いに向かい合っている。
【００２４】
アーム部２９ａ，２９ｂの突出端は、ケーシングカバー６のボス部２５に突き合わされている。さらに、複数のボルト３０（図１に一つのみを図示）がアーム部２９ａ，２９ｂの突出端を貫通してボス部２５のねじ孔２６にねじ込まれている。このねじ込みにより、軸受箱８がケーシングカバー７に連結されている。
【００２５】
図１に示すように、主軸９は、軸受箱８の本体２８にボール軸受３１で支持されて、水平線Ｏ１の上に同軸状に位置されている。主軸９の基端は、電動モータ３の出力軸に連結されている。そのため、主軸９は、電動モータ３のトルクを受けて回転する。
【００２６】
主軸９は、先端部９ａを有している。先端部９ａは、軸受箱８の本体２８からアーム部２９ａ，２９ｂの間を通してケーシングカバー７の方向に延びている。さらに、主軸９の先端部９ａは、インペラ支持部９ｂを含んでいる。インペラ支持部９ｂは、シールホルダー１８の通孔２３を貫通してうず形室１１に導入されている。
【００２７】
インペラ支持部９ｂは、主軸９の先端部９ａよりも小径である。そのため、先端部９ａとインペラ支持部９ｂとの境界部分には、主軸９の径方向に沿う段差９ｃが形成されている。段差９ｃは、シールホルダー１８の第２の支持部２２の内側に位置されている。
【００２８】
インペラ１０は、例えばクローズドインペラ又はセミオープンインペラであって、ポンプケーシング６のうず形室１１に収容されている。インペラ１０は、インペラ本体３２およびケーシングライナー３３の二つの要素を備えている。
【００２９】
インペラ本体３２は、ディスク部３４および複数の羽根３５を有している。ディスク部３４は、円盤状であるとともに、その中心部に主軸９のインペラ支持部９ｂが嵌合されたボス部３６が形成されている。ボス部３６は、袋ナット３７およびキー（図示せず）を介して主軸９のインペラ支持部９ｂに同軸状に固定されている。そのため、主軸９は，インペラ本体３２と一緒に回転する。
【００３０】
羽根３５は、ディスク部３４の表面から突出されて、ボス部３６の周囲からディスク部３４の外周縁部に向けて放射状に延びている。
【００３１】
ケーシングライナー３３は、インペラ本体３２のディスク部３４と略同じ大きさの円盤状であり、うず形室１１を規定するポンプケーシング６の内面に固定されている。ケーシングライナー３３は、羽根３５を間に挟んでディスク部３４と同軸状に向かい合っている。
【００３２】
さらに、円筒状のガイド部３８がケーシングライナー３３に一体に形成されている。ガイド部３８は、ケーシングライナー３３の中央部から突出されてポンプケーシング６の吸込口１２に接続されているとともに、羽根３５で取り囲まれたディスク部３４の中央部と向かい合っている。このため、ガイド部３８は、吸込口１２に供給されたスラリー液をインペラ本体３２の中央部に導く入口３９を構成している。
【００３３】
本実施形態のうず巻ポンプ１によると、ケーシングライナー３３とポンプケーシング６との間に第１の室４１が形成され、インペラ本体３２のディスク部３４とケーシングカバー７との間に第２の室４２が形成されている。第１の室４１および第２の室４２は、インペラ１０の外周部とうず形室１１の外周部との間の隙間に通じている。
【００３４】
図１に示すように、インペラ本体３２のディスク部３４の裏面に環状の突起４３が一体に形成されている。突起４３は、インペラ１０の入口３９となるガイド部３８と略同等の直径を有している。突起４３は、ディスク部３４の裏面から同軸状に突出されて、ケーシングカバー７の凹部１６に摺動可能に嵌合されている。
【００３５】
突起４３は、インペラ本体３２とケーシングカバー７との間の第２の室４２を第１の領域４４と第２の領域４５とに仕切っている。第１の領域４４は、ボス部３６の周囲に位置されているとともに、オイルシール６２が第２の領域４５は、第１の領域４４を取り囲んでいる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、インペラ本体３２のディスク部３４の中央部に複数の連通孔４６が形成されている。連通孔４６は、ディスク部３４を貫通して第２の室４２の第１の領域４４およびインペラ１０の入口３９の双方に開口されている。
【００３７】
図１に示すように、円筒状のスリーブ４８が主軸９のインペラ支持部９ｂの上に挿入されている。スリーブ４８は、インペラ本体３２のボス部３６と主軸９の段差９ｃとの間に介在されているとともに、シールホルダー１８の第２の支持部２２の内側に同軸状に位置されている。さらに、スリーブ４８は、インペラ支持部９ｂに対しねじ止め又はキーにより固定されて、インペラ支持部９ｂに追従して回転するようになっている。
【００３８】
図１、図３および図４に示すように、ケーシングカバー７に円筒状の液収容部５０が一体に形成されている。液収容部５０は、主軸９の先端部９ａが貫通するオイル室５１を構成する要素であって、ケーシングカバー７から軸受箱８の本体２８に向けて突出されている。オイル室５１は、ケーシングカバー７およびシールホルダー１８を間に挟んでうず形室１１と隣り合っている。言い換えると、ケーシングカバー７およびシールホルダー１８は、うず形室１１とオイル室５１との間を仕切っている。
【００３９】
液収容部５０は、その突出端に位置された端壁５２を有している。端壁５２は、主軸９の先端部９ａが貫通する通孔５３と、環状の壁部５４と、を備えている。壁部５４は、端壁５２の内面からケーシングカバー７に向けて突出されて、通孔５３の周囲にシール受け部５５を構成している。
【００４０】
シール受け部５５は、シールホルダー１８の第１の支持部２１に対し主軸９の軸方向に離れている。すなわち、シール受け部５５は、オイル室５１の内部でシールホルダー１８の第１の支持部２１と向かい合っている。
【００４１】
図１および図２に示すように、主軸９の先端部９ａがシールホルダー１８を貫通する部分は、シール装置６０によって液密にシールされている。本実施形態のシール装置６０は、ダブルメカニカルシール６１およびオイルシール６２を備えている。
【００４２】
図２に示すように、ダブルメカニカルシール６１は、オイル室５１に収容されている。ダブルメカニカルシール６１は、第１のメカニカルシール６３と第２のメカニカルシール６４とを備えている。第１のメカニカルシール６３および第２のメカニカルシール６４は、主軸９の軸方向に並んでいる。
【００４３】
第１のメカニカルシール６３は、固定環６６および回転環６７を備えている。固定環６６は、シールホルダー１８の第１の支持部２１にリング状のサポート６８を介して固定されている。固定環６６は、主軸９の先端部９ａを同軸状に取り囲んでいるとともに、シールホルダー１８の反対側にフラットな摺動面６６ａを有している。
【００４４】
回転環６７は、主軸９の先端部９ａの外周面に嵌合されて、固定環６６と隣り合っている。回転環６７は、主軸９と一緒に回転するとともに、主軸９の軸方向に移動可能である。回転環６７は、リップ部６９およびスプリング受け部７０を有している。リップ部６９は、回転環６７から固定環６６に向けて突出されているとともに、リップ部６９の先端が固定環６６の摺動面６６ａに摺動可能に接している。スプリング受け部７０は、リップ部６９の反対側に位置されている。
【００４５】
第２のメカニカルシール６４は、基本的に第１のメカニカルシール６３と共通の構成を有している。すなわち、第２のメカニカルシール６４は、固定環７２および回転環７３を備えている。固定環７２は、液収容部５０のシール受け部５５にリング状のサポート７４を介して固定されている。固定環７２は、主軸９の先端部９ａを同軸状に取り囲んでいるとともに、シール受け部５５の反対側にフラットな摺動面７２ａを有している。
【００４６】
回転環７３は、主軸９の先端部９ａの外周面に嵌合されて、固定環７２と隣り合っている。回転環７３は、主軸９と一緒に回転するとともに、主軸９の軸方向に移動可能である。回転環７３は、リップ部７５およびスプリング受け部７６を有している。リップ部７５は、回転環７３から固定環７２に向けて突出されているとともに、リップ部７５の先端が固定環７２の摺動面７２ａに摺動可能に接している。スプリング受け部７６は、リップ部７５の反対側に位置されている。
【００４７】
図２に示すように、第１のメカニカルシール６３のスプリング受け部７０と第２のメカニカルシール６４のスプリング受け部７６とは、主軸９の軸方向に互いに向かい合っている。二つのスプリング受け部７０，７６の間に圧縮コイルスプリング７７が介在されている。圧縮コイルスプリング７７は、回転環６７，７３を互いに遠ざかる方向に押圧している。
【００４８】
この押圧により、回転環６７のリップ部６９の先端が固定環６６の摺動面６６ａに弾性的に押し付けられている。同様に、回転環７３のリップ部７５の先端が固定環７２の摺動面７２ａに弾性的に押し付けられている。
【００４９】
したがって、主軸９の先端部９ａとシールホルダー１８の通孔２３との間が第１の第１のメカニカルシール６３によって液密にシールされ、主軸９の先端部９ａと液収容部５０の通孔５３との間が第２のメカニカルシール６４によって液密にシールされる。
【００５０】
図１および図２に示すように、前記オイルシール６２は、リング状に形成された汎用の製品である。オイルシール６２は、シールホルダー１８の第２の支持部２２に嵌合されて、前記第２の室４２の第１の領域４４に露出されている。オイルシール６２は、ダブルメカニカルシール６１よりもうず形室１１の方向に位置されているとともに、主軸９の先端部９ａの上で主軸９の軸方向に隣り合っている。
【００５１】
オイルシール６２は、主軸９と一緒に回転するスリーブ４８を同軸状に取り囲んでいる。オイルシール６２の内周面は、スリーブ４８の外周面に摺動可能に接することで、スリーブ４８を弾性的に締め付けている。これにより、主軸９とシールホルダー１８との間がオイルシール６２により液密にシールされて、ダブルメカニカルシール６１がうず形室１１に導かれるスラリー液から隔離されている。
【００５２】
図１、図３および図４に示すように、前記液収容部５０は、一対の中空凸部８０ａ，８０ｂを有している。中空凸部８０ａ，８０ｂは、液収容部５０の端壁５２から軸受箱８の本体２８に向けて突出されているとともに、個々に液収容部５０のオイル室５１に連通されている。
【００５３】
本実施形態では、一方の中空凸部８０ａが主軸９の先端部９ａの上側に位置され、他方の中空凸部８０ｂが主軸９の先端部９ａの下方に位置されている。そのため、中空凸部８０ａ，８０ｂは、主軸９の先端部９ａを上下方向から挟むように互いに向かい合っているとともに、軸受箱８のアーム部２９ａ，２９ｂの間からうず巻ポンプ１の外に露出されている。
【００５４】
図３および図４に示すように、中空凸部８０ａ，８０ｂの間に一対のリブ８１ａ，８１ｂが形成されている。リブ８１ａ，８１ｂは、中空凸部８０ａ，８０ｂの間を結んでいるとともに、液収容部５０の端壁５２から中空凸部８０ａ，８０ｂと同じ方向に突出されている。
【００５５】
さらに、リブ８１ａ，８１ｂは、中空凸部８０ａ，８０ｂと協働して主軸９の先端部９ａのうち端壁５２と軸受箱８の本体２８との間に跨る部分を取り囲んでいる。本実施形態によると、リブ８１ａ，８１ｂは、主軸９を中心とする円弧を描くように湾曲されている。
【００５６】
オイル室５１にオイルが充填されている。オイルは、ダブルメカニカルシール６１に供給される液体の一例であって、本実施形態では、機械用又は食品用のオイルを使用している。オイルは、オイル室５１に連通された中空凸部８０ａ，８０ｂにも充填されている。
【００５７】
このため、ダブルメカニカルシール６１は、オイル中に完全に浸漬されており、第１のメカニカルシール６３の固定環６６と回転環６７との間、および第２のメカニカルシール６４の固定環７２と回転環７３との間がオイルで満たされている。
【００５８】
図１および図２に示すように、液収容部５０の上側の中空凸部８０ａに空気抜き孔８３およびゲージ取付孔８４が形成されている。空気抜き孔８３は、オイル室５１にオイルを補給する際にオイル室５１内の空気を排出するための要素であり、通常は栓８５で閉じられている。
【００５９】
ゲージ取付孔８４は、オイルゲージ８６を取り付けるための要素である。オイルゲージ８６は、軸受箱８のアーム部２９ａ，２９ｂの間からうず巻ポンプ１の外に露出されている。そのため、オイルゲージ８６をうず巻ポンプ１の外から目視することで、オイル室５１に充填されたオイルの量を認識することができる。
【００６０】
液収容部５０の下側の中空凸部８０ｂにオイル注入口８７が形成されている。オイル注入口８７には、管継手８８がねじ込まれている。さらに、軸受箱８の本体２８の上部にオイルを蓄えるリザーブタンク９０が設置されている。リザーブタンク９０の底部と管継手８８との間は、オイルホース９１を介して接続されている。そのため、リザーブタンク９０に蓄えられたオイルは、オイルホース９１からオイル室５１に補給されるようになっている。
【００６１】
このように構成されたうず巻ポンプ１において、電動モータ３が駆動されると、電動モータ３のトルクが主軸９に伝わり、主軸９と一緒にインペラ１０が回転する。インペラ１０の回転により、ポンプケーシング６の吸込口１２に導かれたスラリー液が、ケーシングライナー３３のガイド部３８で規定された入口３９からインペラ本体３２の中心部に吸い込まれる。
【００６２】
インペラ本体３２の中心部に吸い込まれたスラリー液は、インペラ本体３２の回転により発生する遠心力を受けて増圧されるとともに、隣り合う羽根３５の間を通してインペラ本体３２の外周部からうず形室１１に吐き出される。うず形室１１に吐き出されたスラリー液は、吐出口１３からうず巻ポンプ１の外に移送される。
【００６３】
インペラ本体３２が回転している時、吸い込み側となるインペラ１０の入口３９の圧力は大気圧以下となる。この際、インペラ本体１２の外周部からうず形室１１に吐き出されたスラリー液は、遠心力により増圧されているので、増圧されたスラリー液がインペラ本体３２の吸い込み側に位置された第１の室４１およびインペラ本体３２の背後に位置された第２の室４２に流入する。
【００６４】
第２の室４２は、第１の室４１よりも容積が大きいために、第２の室４２の圧力が第１の室４１の圧力よりも高くなる。この圧力差により、インペラ本体３２は、インペラ本体３２の裏側から入口３９の方向に押圧するような軸推力を受ける。軸推力は、インペラ本体３２から主軸９に伝わるので、主軸９および主軸９を支持するボール軸受３１に過度の負荷がかかる。
【００６５】
本実施形態では、インペラ本体３２のディスク部３４の裏面にインペラ１０の吸い込み側の入口３９と略同径の突起４３が設けられ、当該突起４３がケーシングカバー７の凹部１６に嵌合されている。
【００６６】
これにより、インペラ本体３２の背後に位置された第２の室４２が、インペラ本体３２の回転中心部に位置された第１の領域４４と、インペラ１０の外周部から吐き出されたスラリー液が流入する第２の領域４５とに仕切られている。そのため、インペラ１０の外周部から第２の室４２に導かれたスラリー液を第２の領域４５に止めることができ、第１の室４１と第２の室４２との圧力を吊り合わすことができる。
【００６７】
さらに、第２の領域４５は、連通孔４６を通じてインペラ１０の入口３９に通じている。これにより、第２の領域４５から第１の領域４４に漏れたスラリー液を連通孔４６からインペラ１０の入口３９に逃がして、インペラ本体１２の背後の圧力を減じることができる。
【００６８】
この結果、インペラ１０の入口３９とインペラ本体１２の背後との間の圧力差を解消することができ、主軸９およびボール軸受３１に軸推力が加わるのを防止できる。
【００６９】
加えて、オイルシール６２が露出された第１の領域４４の圧力を連通孔４６からインペラ１０の入口３９に逃がすことができるので、増圧されたスラリー液の圧力がオイルシール６２に働くのを回避できる。そのため、オイルシール６２が過度の圧力を受けることはなく、オイルシール６２とスリーブ４８との接触状態を良好に維持して、所望のシール性能を長期に亘って継続することができる。
【００７０】
この結果、スラリー液が吐き出されるうず形室１１とダブルメカニカルシール６１との間をオイルシール６２で液密に遮断することができる。よって、ダブルメカニカルシール６１に増圧されたスラリー液が侵入するのを防止でき、ダブルメカニカルシール６１の寿命が長くなる。
【００７１】
それとともに、うず形室１１とダブルメカニカルシール６１との間にオイルシール６２を配置したことで、液漏れに対するダブルメカニカルシール６１の負担を軽減できる。このため、汎用のオイルシール６２に比べて複雑な構成を有するダブルメカニカルシール６１のグレードを下げることが可能となり、うず巻ポンプ１のコストの低減に寄与する。
【００７２】
本実施形態によると、ダブルメカニカルシール６１は、オイル室５１に充填されたオイルの中に浸漬されている。このため、固定環６６，７２の摺動面６６ａ，７２ａと回転環６７，７３のリップ部６９，７５との間の摺接部分が常にオイルで満たされている。それとともに、オイルは、水等の蒸発性の流体と異なり、揮発により消失することがない。このため、オイルが固定環６６，７２の摺動面６６ａ，７２ａと回転環６７，７３のリップ部６９，７５との摺接部分に滞留し、当該摺接部分を常にオイルで潤滑することができる。
【００７３】
したがって、例えば回転環６７，７３および固定環６６，７２の摩耗および固着を要因とするダブルメカニカルシール６１のシール性能の低下を防止できる。よって、主軸９の先端部９ａがシールホルダー１８を貫通する部分をダブルメカニカルシール６１で適切にシールすることができ、うず形室１１に吐き出されたスラリー液の漏れを防止することができる。
【００７４】
一方、例えば長期間の使用によりダブルメカニカルシール６１のシール性能が低下した場合、逆にオイル室５１内のオイルが主軸９の先端部９ａの外周面を伝わってうず形室１１に漏れ出すことがあり得る。
【００７５】
しかるに、本実施形態では、うず形室１１とダブルメカニカルシール６１との間にオイルシール６２が配置されているので、オイル室５１からうず形室１１に向かうオイルをオイルシール６２で遮ることができる。これにより、うず形室１１に吐き出されたスラリー液にオイルが混入するのを未然に防ぐことができる。
【００７６】
本実施形態では、うず形室１１を規定する液収容部５０がケーシングカバー７に一体に形成されている。この構成によれば、オイルを蓄える専用の構成要素が不要となるのは勿論のこと、ボルトやＯリングのような付属部品も省略することができる。
【００７７】
このため、ダブルメカニカルシール６１のシール性能を維持するための構成を簡素化してうず巻ポンプ１の部品点数を削減することができる。よって、うず巻ポンプ１のコストを低減できるとともに、うず巻ポンプ１のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００７８】
本実施形態では、主軸９のインペラ支持部９ｂに主軸９と一体に回転するスリーブ４８が挿入され、このスリーブ４８の外周面にオイルシール６２が摺動可能に接している。オイルシール６２は、スリーブ４８を弾性的に締め付けることでシール性能を確保しているので、オイルシール６２が主軸９に直に接することはない。このため、オイルシール６２の摺接に伴う主軸９の摩耗を回避することができる。
【００７９】
さらに、スリーブ４８は、主軸９に対し取り外し可能であるため、オイルシール６２との接触によりスリーブ４８が摩耗した場合には、スリーブ４８のみを交換すればよく、主軸９はそのまま継続して使用することができる。したがって、主軸９を交換するといった大掛かりな作業が不要となり、シール性能を維持するためのメンテナンスを容易に行うことができる。
【００８０】
本実施形態では、ケーシングカバー７に一体に形成された液収容部５０に中空凸部８０ａ，８０ｂが付設され、これら中空凸部８０ａ，８０ｂもオイルで満たされている。これにより、ダブルメカニカルシール６１を潤滑するオイルの量を十分に確保できる。
【００８１】
それとともに、中空凸部８０ａ，８０ｂは、主軸９の先端部９ａと軸受箱８のアーム部２９ａ，２９ｂとの間に位置するので、主軸９とアーム部２９ａ，２９ｂとの間に生じたデッドスペースに中空凸部８０ａ，８０ｂを収めることができる。
【００８２】
さらに、中空凸部８０ａ，８０ｂの間を連結するリブ８１ａ，８１ｂは、液収容部５０の端壁５２から中空凸部８０ａ，８０ｂと同方向に突出され、当該中空凸部８０ａ，８０ｂと協働して主軸９の先端部９ａのうち軸受箱８の本体２８と液収容部５０の端壁５２との間に跨る部分を取り囲んでいる。
【００８３】
この構成によれば、万一第２のメカニカルシール６４が摩耗してオイル室５１内のオイルが端壁５２の通孔５３から漏洩したとしても、漏れたオイルが主軸９の回転に伴って主軸９の周囲に飛散するのを防止できる。
【００８４】
さらに、中空凸部８０ａ，８０ｂを有する液収容部５０を鋳造により成形する場合においては、リブ８１ａ，８１ｂが中空凸部８０ａ，８０ｂを構成する鋳型内の空所に溶湯を導くための湯道となる。そのため、液収容部５０から突出する中空凸部８０ａ，８０ｂに均等に溶湯が回り、中空凸部８０ａ，８０ｂに箇所に鋳造欠陥が発生するのを回避できる。
【００８５】
本実施形態によると、液収容部５０が一体化されたケーシングカバー７の中央部にシールホルダー１８がボルト１９で固定され、当該シールホルダー１８に第１のメカニカルシール６３の固定環６６を受け止める第１の支持部２１と、オイルシール６２を受け止める第２の支持部２２とが一体に設けられている。
【００８６】
この構成により、単一のシールホルダー１８でオイルシール６２および第１のメカニカルシール６３の双方を支えることができ、ポンプ本体２の内部の限られたスペースを有効に活用できる利点がある。
【００８７】
前記実施形態では、ダブルメカニカルシールを利用して主軸回りからのオイル漏れを防止するようにしたが、単一のメカニカルシールで主軸回りからのオイル漏れを防ぐようにしてもよい。
【００８８】
さらに、うず巻ポンプが取り扱う流体は、スラリー液に特定されるものではなく、例えば清水、排水あるいは工業用水であってもよい。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
６…ポンプケーシング、７…ケーシングカバー、９…主軸、９ｂ…インペラ支持部、１０…インペラ、１１…うず形室、１２…吸込口、１３…吐出口、１４…開口部、１８…シールホルダー、５０…液収容部、６１…メカニカルシール（ダブルメカニカルシール）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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