(57)【要約】【課題】機器を分解することなく、簡単に装着できるシールを提供する。【解決手段】Ｖリング３０は断面台形状の本体とここから延出するリップ３１から構成され、Ｖリング３０が軸２に密着して軸２との間をシールし、リップ３１が端面５０に接触して端面５０との間をシールする。Ｖリング３０は、切断部３２によりリング形状を切断されており、機器を分解することなく軸２への装脱着を行える。Ｖリング３０はその外周側面をセットリング４０により保持され、切断部３２の接着を行わなくても、Ｖリング３０のリング形状を維持できる。セットリング４０は位置決め用ボルト４４を円周方向に３カ所有しており、位置決め用ボルト４４を端面５０に当接して軸線方向の位置を決めることが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面に接触可能なリップを有し、切断箇所を有するリング状のリップシールと、
該リップシールを保持する分割可能なセットリングと、
前記端面との位置関係を決める位置決めボルトと、
を有するシール。
【請求項２】
横軸ポンプの吸水部からプロペラ部までの空間に呼び水を満たすための真空ポンプと、
該空間に連通する補助タンクと、
横軸ポンプの回転軸周囲に設けられたシール部と、
少なくとも前記真空ポンプを起動して前記空間と補助タンクとを満水状態にしてから横軸ポンプの始動までの間、前記シール部に前記補助タンクの水を供給する供給装置と、を有し、
前記シール部が前記補助タンクの水を供給される第１のシールと、
該第１のシールの大気側において前記軸上に装着され、該第１のシールのケーシングの端面に当接する請求項１に記載のシールと、を有する、
横軸ポンプのシール装置。
【請求項３】
横軸ポンプの吸水部からプロペラ部までの空間に呼び水を満たすための真空ポンプと、
前記横軸ポンプの軸周囲に設けられたシール室と、
該シール室を大気に対して開閉する開閉バルブと、
該シール室内において回転軸上に装着されたセグメントシールと、
該シール室の大気側において前記軸上に装着され、シール室の端面に当接する請求項１に記載のシールと、を有し；
前記真空ポンプを起動して空間を満水状態にしてから横軸ポンプの始動までの間、前記開閉バルブを閉とし、始動後は開としてシール室を大気と連通させる、
ことを特徴とする横軸ポンプのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールと横軸ポンプのシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
揚水装置などに用いられる横軸ポンプは、液面からポンプのプロペラまでの距離が長いため、ポンプを始動する際には、液面からポンプまでの空間に真空ポンプなどを用いて呼び水を導入する必要がある。しかし、横軸ポンプの回転軸まわりのシール部から大気が漏れ込み、該呼び水はポンプ始動までの間に水位が下がる。そのため、通常は補助タンクを設け、該水位の低下分を見込んだ呼び水を導入するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のポンプでは軸まわりのシール部が不完全であり、大気の漏れ込み量が大きいため、水位が下がる、所謂落水現象と呼ばれる問題があった。
そのため水位が下がる都度真空ポンプを運転したり、或いは補助タンクの容量や真空ポンプの容量を大きくする必要があり、真空ポンプの加熱による不具合や短寿命化を招き、また装置の大型化やコストの増加を招く問題があった。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とし、シール性が良く且つ装着が容易なシールと該シールを用いたシール性に優れたシール装置とを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシールは、端面に接触可能なリップを有し、切断箇所を有するリング状のリップシールと、該リップシールを保持する分割可能なセットリングと、前記端面との位置関係を決める位置決めボルトと、を有することを特徴とする。
上記構成において、装着対象の機器を分解することなく、シールの装着が可能である。またリング状のリップシールの切断箇所の接着などが不要であるから、装着が容易である。更に位置決めボルトにより位置決めが簡単に出来るなどの効果がある。
更に請求項２の横軸ポンプのシール装置は、横軸ポンプの吸水部からプロペラ部までの空間に呼び水を満たすための真空ポンプと、該空間に連通する補助タンクと、横軸ポンプの回転軸周囲に設けられたシール部と、少なくとも前記真空ポンプを起動して前記空間と補助タンクとを満水状態にしてから横軸ポンプの始動までの間、前記シール部に前記補助タンクの水を供給する供給装置と、を有し、前記シール部が前記補助タンクの水を供給される第１のシールと、該第１のシールの大気側において前記軸上に装着され、該第１のシールのケーシングの端面に当接する請求項１に記載のシールと、を有することを特徴とする。
上記構成において、前記シール部には補助タンクから水が供給され、シール面に水膜が形成されるから、該シール部からの大気の吸い込みが減少する。そのため、真空ポンプの稼働時間、容量の減少或いは補助タンクの容量の減少などを図れる効果がある。また請求項１に記載のシールは真空ポンプの稼働時にはリップが第１のシールのケーシングの端面に当接して、大気の吸い込みを防ぐ効果がある。
更に請求項３の横軸ポンプのシール装置は、横軸ポンプの吸水部からプロペラ部までの空間に呼び水を満たすための真空ポンプと、前記横軸ポンプの軸周囲に設けられたシール室と、該シール室を大気に対して開閉する開閉バルブと、該シール室内において回転軸上に装着されたセグメントシールと、該シール室の大気側において前記軸上に装着され、シール室の端面に当接する請求項１に記載のシールと、を有し；前記真空ポンプを起動して空間を満水状態にしてから横軸ポンプの始動までの間、前記開閉バルブを閉とし、始動後は開としてシール室を大気と連通させる、ことを特徴とする。
この構成によれば、補助タンク等を用いずに落水現象の抑制を図れる効果がある。また請求項１に記載のシールは真空ポンプの稼働時にはリップが第１のシールのケーシングの端面に当接して、大気の吸い込みを防ぐ効果がある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図３において、このシールＸはＶリング３０とセットリング４０とを備えている。Ｖリング３０は図１に示すように断面台形状の本体とここから延出するリップ３１から構成され、Ｖリング３０が軸２に密着して軸２との間をシールし、リップ３１が端面５０に接触して端面５０との間をシールするように構成されている。
【０００６】
Ｖリング３０は図２に示すように、切断部３２によりリング形状を切断されており、機器を分解することなく軸２への装脱着を行えるようになっている。
【０００７】
Ｖリング３０はその外周側面をセットリング４０により保持され、軸２への装着後にリング形状を維持するようになっている。セットリング４０により切断部３２の接着を行わなくても、Ｖリング３０のリング形状を維持できるように構成されている。このセットリング４０により、極めて簡単にＶリング３０を軸２に装着可能になる。
【０００８】
セットリング４０は図３に示すように、一体のリングを半割にしたリング片４１とリング片４２とを有しており、固定用ボルト４３、４３によりリング形状を維持するようになっている。
セットリング４０は位置決め用ボルト４４を円周方向に３カ所有しており、図１に示すように位置決め用ボルト４４を端面５０に当接して軸線方向の位置を決めることが出来るようになっている。この位置決め用ボルト４４による位置決めにより、精度の高いシールが行える。
セットリング４０は更にセットスクリュウ４５を備え、セットスクリュウ４５により軸２上に固定されるように構成されている。
【０００９】
図４乃至図７によりシールＸの装着方法を説明する。
図４に示すように、軸２にＶリング３０を巻き付ける。切断部３２は必要により接着しても良い。
次に、図５に示すようにリング片４１、４２からなるセットリング４０をＶリング３０上に装着し、固定用ボルト４３により仮締めする。この時、図３に示すように、リング片４１、４２の間にはクリアランス４９が残っている。
【００１０】
図６に示すように、位置決め用ボルト４４の先端が端面５０に当たるまでシールＸを軸線方向に移動させ、固定用ボルト４３を締め付け、更にセットスクリュウ４５を締めて軸２に固定する。この状態が図７の状態である。
最後に位置決め用ボルト４４を抜き取り、装着を完了する。
【００１１】
以上説明したように、上記構成のシールＸは、Ｖリング３０が切断部３２により切断されているため、機器を分解することなく軸２への装着が行え、しかもセットリング４０により切断部３２を接着することなく、簡単に且つ確実にＶリング３０の装着が行える。また、位置決め用ボルト４４により位置決めも簡単に行える効果がある。
【００１２】
次に、本発明のシールＸを用いた横軸ポンプ用のシール装置の一実施形態を説明する。
図８において、横軸ポンプＡはＬ字状の排水管５を備え、排水管５の下端部が水面Ｗ下に位置して水をくみ上げて他端から排出するように構成されている。
【００１３】
排水管５内にはプロペラ１が設けられ、該プロペラ１の軸２が水平方向に排水管５外に延出し、モータ等の駆動源（図示せず）に接続して回転するようになっている。軸２と排水管５の間はシール装置１０によりシールされている。
【００１４】
排水管５の上部には補充タンク３が設けられており、連通管７を介して排水管５の内部の空間６に連通している。
また補充タンク３には真空ポンプ４が接続し、補充タンク３と空間６内部を負圧化して、空間６と補充タンク３内部に水を満たすことが可能になっている。
【００１５】
シール装置１０には補充タンク３から水を供給する供給管１３が設けられている。供給管１３は３方弁１１を介して補充タンク３に接続し、３方弁１１の開閉により水の供給を受けるように構成されている。１２はオリフィスである。
【００１６】
補充タンク３と真空ポンプ４の間にも３方弁８が設けられており、補充タンク３を真空ポンプ４側に接続するか大気側に開放するかを選択できるようになっている。
【００１７】
シール装置１０の構成を図９に示す。この実施形態では、セグメントシールを使用している。排水管５に接続するケーシング２１とケーシング２２を設けてシール室を形成し、ここに軸２に嵌挿するセグメントリング２０、２０を設けている。セグメントリング２０、２０はスプリング２３によりケーシング２１の側壁に押圧されており、セグメントリング２０、２０どうし及びケーシング２１との間でシール面Ｓ１を形成すると共に軸２の外周との間にシール面Ｓ２を形成し、シール面Ｓ１とシール面Ｓ２とで排水管５の内部と大気側とをシールするようになっている。
【００１８】
ケーシング２２には注入孔２４が形成され、この注入孔２４が供給管１３と連結し、セグメントリング２０、２０部分に水を供給するようになっている。該水分によりシール面Ｓ１とシール面Ｓ２に液体の膜が形成され、空気の吸い込みが遮断され、シール性能が向上するように構成されている。
【００１９】
図９に示すようにケーシング２２の大気側に更にシールＸを設けてシール性能を向上させている。Ｖリング３０のリップ３１はケーシング２２の端面に接触することによりシールするようになっている。
【００２０】
図１０（Ａ）に示すように、空間６に呼び水を導入する際には、空間６側が負圧になり、且つ軸２は非回転中であるから、リップ３１は大気圧に押されてケーシング２２に密着し、機内側をシールする。
一方、軸２が回転すると、（Ｂ）に示すようにリップ３１は遠心力によりケーシング２２から離れて接触しなくなる。そのため、摩耗は生じない。
【００２１】
以上の構成において、横軸ポンプＡを始動するに際して、最初に空間６内に呼び水を満たす作業を行う。即ち、３方弁１１を連通管７側に開とし、供給管１３側に閉とする。また３方弁８を真空ポンプ４側に開とする。この状態で真空ポンプ４を稼働すれば、空間６は負圧となり、排水管５下端から水が吸い込まれる。この時、シール装置１０のＶリング３０のリップ３１は図１０（Ａ）に示すように大気圧に押されてケーシング２２の外壁に密着し、シール装置１０のシール性が向上する。そのため、空間６内に空気が漏れ込むことが少なく、効率的に呼び水を満たせる。呼び水が補充タンク３まで満たしたら、真空ポンプ４を停止し、３方弁８を真空ポンプ４側に閉とし、大気側に開とする。
【００２２】
この時、同時に３方弁１１は供給管１３側に開とし、補充タンク３の水をシール装置１０に導入する。この水によりシール面Ｓ１、シール面Ｓ２に水の膜が形成され、シール装置１０におけるシール性が向上する。そのため、空間６内への空気の漏れ込みが少なく、空間６の水位の低下が減少し、長時間にわたって待機状態を維持できる。
なお、３方弁８は電磁式であり上記動作は自動化されている。
この状態が横軸ポンプＡ始動の待機状態であり、空間６の水位が低下しない限り始動待ち状態となる。
そのため、補充タンク３や真空ポンプ４の容量或いは真空ポンプ４の稼働時間を減少できる効果がある。
【００２３】
なお、シール装置１０としてセグメントシールに代えて種々のものが使用可能であり、例えばグランドパッキンなどを用いても良い。
【００２４】
他の実施形態を図１１と図１２により説明する。
この実施形態では補助タンクを設けず、真空ポンプ４と開閉弁１７のみを設けている。またシール装置１０への水の供給も行わず、開閉バルブ１５を設けてある。
図５に示すようにシール装置１０’は、ケーシング２１とケーシング２２を有し、これらによりシール室を形成し、ここに軸２に嵌挿するセグメントリング２０、２０を設けてある。セグメントリング２０、２０はスプリング２３によりケーシング２１の側壁に押圧されており、ケーシング２１との間でシール面Ｓ１を形成すると共に軸２の外周との間にシール面Ｓ２を形成し、シール面Ｓ１とシール面Ｓ２とで排水管５の内部と大気側とをシールするようになっている。
【００２５】
ケーシング２２の大気側にはシールＸが軸２に装着され、軸２と共に回転する構成になっている。シールＸのリップ３１がケーシング２２の端面に接触することによりシールするようになっている。
【００２６】
ケーシング２２には連通孔１６が形成され、ここに開閉バルブ１５が装着され、開閉バルブ１５の開閉によりケーシング２２内を大気に開放或いは閉鎖することが出来るようになっている。
【００２７】
以上の構成において、横軸ポンプＡを始動するに際して、最初に真空ポンプ４を稼働して空間６は負圧とし、排水管５下端から水を吸い込ませて、空間６内に呼び水を満たす。
この時、開閉バルブ１５は閉とし、ケーシング２２内部を大気に対して閉じておく。Ｖリング３０のリップ３１は図１２（Ａ）に示すように大気圧に押されてケーシング２２の側壁に密着し、ケーシング２２内への空気の漏れ込み少なく、効率的に呼び水を満たせる。呼び水を補充タンク３まで満たしたら、真空ポンプ４を停止し、開閉弁１７を閉とし、横軸ポンプＡ始動の待機状態とする。待機状態でも開閉バルブ１５は閉であり、リップ３１によるシールが効いているので、空気の漏れ込みは少なく、空間６の水位の低下は抑制され、長時間にわたって待機状態を維持できる。
【００２８】
横軸ポンプＡが起動するときには、開閉バルブ１５を開とし、ケーシング２２内を大気に対して開放する。これにより大気による押圧がなくなり、また軸２の回転による遠心力により、図１２（Ｂ）に示すようにリップ３１はケーシング２２から離れて接触しなくなる。そのため、摩耗は生じない。また、リップシール３１が離れてもセグメントシール２０、２０により内部のシールは行われる。
【００２９】
なお、セグメントシール２０、２０は分割されたリング片で構成されており、機器を分解することなく容易に交換することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のシールＸは、機器を分解することなく軸２への装着が行え、しかも簡単に且つ確実に軸２への装着が行える。また、位置決めも簡単に行える効果がある。
また本発明の横軸ポンプのシール装置は、横軸ポンプの吸水部からプロペラ部までの空間に呼び水を満たすための真空ポンプと、該空間に連通する補助タンクと、横軸ポンプの軸周囲に設けられたシール部と、少なくとも前記真空ポンプを起動して前記空間と補助タンクとを満水状態にしてから横軸ポンプの始動までの間、前記シール部に前記補助タンクの水を供給する供給装置と、を有するため、シール面に水膜が形成され、シール部からの大気の吸い込みが減少する。そのため、真空ポンプの稼働時間、容量の減少或いは補助タンクの容量の減少などを図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールの一実施形態を示す正断面図。
【図２】本発明のシールのＶリング３０の側面図。
【図３】本発明のシールの一実施形態を示す側面図。
【図４】本発明のシールの一実施形態の装着方法を示す説明図。
【図５】本発明のシールの一実施形態の装着方法を示す説明図。
【図６】本発明のシールの一実施形態の装着方法を示す説明図。
【図７】本発明のシールの一実施形態の装着方法を示す説明図。
【図８】本発明の一実施形態を示す概略図。
【図９】本発明の一実施形態を示す部分拡大図。
【図１０】本発明の一実施形態の動作を示す説明図。
【図１１】本発明の一実施形態を示す概略図。
【図１２】本発明の一実施形態の動作を示す説明図。
【符号の説明】
１：プロペラ、２：軸、３：補充タンク、４：真空ポンプ、５：排水管、６：空間、７：連通管、８：３方弁、１０：シール装置、１１：３方弁、１２：オリフィス、１３：供給管、１５：開閉バルブ、１６：連通孔、１７：開閉弁、２０：セグメントリング、２１：ケーシング、２２：ケーシング、２３：スプリング、２４：注入孔、３０：Ｖリング、３１：リップ、３２：切断部、４０：セットリング、４１：リング片、４２：リング片、４３：固定用ボルト、４４：位置決め用ボルト、４５：セットスクリュウ、４９：クリアランス、５０：端面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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