(57)【要約】【課題】エアロックおよびメカニカルシールのドライ運転を防止することができる立型遠心ポンプを提供する。【解決手段】吸込口５及び吐出口６を有するケーシング２と、ケーシング２に収容される羽根車１と、ケーシング２の内部に設けられ、羽根車１の上方に配置されるメカニカルシール２０と、を備え、ケーシング２の内部に存在する気体を液体と共にケーシング２の外部に排出させるための通孔１５をケーシング２の上端部に設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口及び吐出口を有するケーシングと、
前記ケーシングに収容される羽根車と、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記羽根車の上方に配置されるメカニカルシールと、を備え、
前記ケーシングの内部に存在する気体を液体と共に前記ケーシングの外部に排出させるための通孔を前記ケーシングの上端部に設けたことを特徴とする立型遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を圧送する立型遠心ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、立型遠心ポンプは、鉛直方向に延びる回転軸と、この回転軸に固定される羽根車と、羽根車を収容するケーシングとを備えている。羽根車は、その羽根車入口が下方を向くように配置され、羽根車の上方に配置された駆動源に回転軸を介して連結されている。羽根車が駆動源により回転駆動されると、吸込口から吸い込まれた液体がケーシング内で昇圧され、吐出口から排出される。
【０００３】
上述した立型遠心ポンプは、一般に、ケーシングからの液体の漏洩を防止するメカニカルシールを備えている。このメカニカルシールは、ケーシングに固定される固定リングと、回転軸に固定される回転リングから基本的に構成される。回転リングはバネにより固定リングに押圧され、回転軸の回転と共に回転リングが固定リングに摺動する。メカニカルシールは羽根車の上方に位置してケーシング内に配置されており、ケーシング内を満たす液体によって固定リングと回転リングとの摺動部が潤滑される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように構成される立型遠心ポンプを稼動させると、最下段の羽根車の羽根車入口付近において液体の圧力が低下し、液体の一部に負圧となる領域が発生する。液体が負圧となると、液体中に溶存する酸素などの気体が液体から分離する、いわゆる気水分離と呼ばれる現象が起こる。液体から分離された気体は、気泡として液体中に滞留し、液体の遠心作用により羽根車の中心部に集まる。気体（気泡）の量は、羽根車が回転するにつれて次第に多くなり、やがて、羽根車入口は気体により閉塞され、揚水能力が低下してしまう。気体の量がさらに多くなると、気体が羽根車の内部にまで侵入して液体に作用する遠心力が低下し、ついには揚水不能に陥ってしまう。
【０００５】
このような現象はエアロックと呼ばれている。このエアロックは、吸込口から導入される液体中に気体が気泡の状態で多く含まれる場合にも起こり得る。一般に、エアロックは、立型遠心ポンプに起こりやすく、特に、吸い込まれる液体の位置が吸込口よりも低い、いわゆる吸い上げ揚水の場合に起こりやすい。
【０００６】
また、液体中に気体が気泡として多く存在すると、次のような問題が生じる。即ち、遠心ポンプを停止させた時や低速で運転させた時に、液体中に発生した気体がケーシング内を上昇し、メカニカルシールの周囲に集まる。メカニカルシールが気体により包囲されると、固定リングと回転リングとの摺動部に液体が供給されなくなり、メカニカルシールがドライ運転の状態となってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、エアロックおよびメカニカルシールのドライ運転を防止することができる立型遠心ポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、吸込口及び吐出口を有するケーシングと、前記ケーシングに収容される羽根車と、前記ケーシングの内部に設けられ、前記羽根車の上方に配置されるメカニカルシールと、を備え、前記ケーシングの内部に存在する気体を液体と共に前記ケーシングの外部に排出させるための通孔を前記ケーシングの上端部に設けたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、液体中に気泡として存在する気体を通孔を介してケーシングの外部に排出することができるので、エアロックの発生を防止することができる。また、メカニカルシールの周囲に滞留する気体を通孔から排出させることができるため、メカニカルシールの摺動部に液体を供給することができ、メカニカルシールのドライ運転を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る立型遠心ポンプを示す断面図である。
図１に示すように、遠心ポンプは、複数段の羽根車１と、これらの羽根車１を収容するケーシング２と、羽根車１が固定される回転軸３と、回転軸３を介して羽根車１を回転駆動する電動機（駆動源）４と、を備えている。羽根車１は、その羽根車入口が下方を向くように配置され、ケーシング２内に収容されている。
【００１１】
ケーシング２は、吸込口５及び吐出口６を有する下部ケーシング２ａと、内部に羽根車１が収容される円筒状の中間ケーシング２ｂと、中間ケーシング２ｂの外側に配置される円筒状の外ケーシング２ｃとから主に構成されている。下部ケーシング２ａは台座２５に固定されている。吸込口５及び吐出口６は、同じ高さに位置し、かつ、羽根車１よりも低い位置に配置されている。中間ケーシング２ｂの外周面と外ケーシング２ｃの内周面との間には吐出流路７が形成され、この吐出流路７は吐出口６に連通している。
【００１２】
中間ケーシング２ｂの中央部には回転軸３が鉛直方向に配置され、この回転軸３に複数段の羽根車１が固定されている。各羽根車１と中間ケーシング２ｂとの間にはライナリング８が設けられており、ライナリング８によって液体が高圧側から低圧側に流入することが防止されている。それぞれの羽根車１の上方（下流側）には、螺旋状に延びる複数のリターンベーン９が設けられている。リターンベーン９の間には戻り流路（図示せず）が形成されており、羽根車１の回転によって昇圧された液体は、戻り流路を通過して次段の羽根車１の羽根車入口に流入する。
【００１３】
電動機４は羽根車１及びケーシング２の上方に配置され、カップリング１０を介して回転軸３に連結されている。カップリング１０は玉軸受１２により回転自在に支承されている。このような構成により、各段の羽根車１は回転軸３を介して電動機４により回転駆動される。電動機４は、図示しないインバータ制御部に接続されており、インバータ制御部により電動機４の回転速度が制御されるようになっている。
【００１４】
回転軸３は、リターンベーン９に固定される側板１１の内周部に設けられた複数の軸受１３によって回転自在に支承されている。なお、これらの軸受１３に接触する回転軸３の部位には軸受スリーブ１４が設けられている。中間ケーシング２ｂの上端部には、上方に延びる排出配管（通孔）１５が設けられている。この排出配管１５は中間ケーシング２ｂ（ケーシング２）の内部に連通しており、羽根車１の回転によって昇圧された液体の一部が排出配管１５を介してケーシング２の外部に排出されるようになっている。
【００１５】
最下段の羽根車１の羽根車入口は下部ケーシング２ａの内部に連通している。中間ケーシング２ｂの周壁には、複数の開口部１６が周方向に等間隔に形成されており、これらの開口部１６は上述した吐出流路７に連通している。従って、中間ケーシング２ｂ内を上方に移送された液体は、開口部１６を介して吐出流路７に導かれ、吐出流路７内を下降して吐出口６から吐出される。
【００１６】
中間ケーシング２ｂ内の上部空間１８には、回転軸３と中間ケーシング２ｂ（ケーシング２）との間の隙間から液体が漏出してしまうことを防止するためのメカニカルシール２０が設けられている。このメカニカルシール２０は、中間ケーシング２ｂに固定される固定リング２１と、回転軸３に固定される回転リング２２とを備えている。回転リング２２はバネ（図示せず）により固定リング２１に押圧されており、回転軸３の回転に伴って回転リング２２が固定リング２１に摺動する。即ち、固定リング２１と回転リング２２とは常に接触した状態に維持され、これにより、中間ケーシング２ｂ内の液密性が保たれる。メカニカルシール２０は、中間ケーシング２ｂの内部に配置されており、中間ケーシング２ｂを満たす液体によって、固定リング２１と回転リング２２との摺動部が潤滑されている。
【００１７】
次に、上述のように構成された立型遠心ポンプの動作について説明する。羽根車１が電動機４により回転駆動されると、液体が吸込口５から下部ケーシング２ａ内に導入され、最下段の羽根車１の羽根車入口から羽根車１内に吸い込まれる。液体は各段の羽根車１によって順次昇圧され、上方に移送される。最上段の羽根車１を出た液体は、開口部１６から吐出流路７に流れ込み、吐出流路７を下降し、そして、吐出口６から外部に吐出される。
【００１８】
中間ケーシング２ｂ内の上部空間１８を満たす液体の一部は、固定リング２１と回転リング２２との摺動部に入り込み、これにより、摺動部が潤滑される。また、中間ケーシング２ｂ内の上部空間１８を満たす液体の一部は、排出配管１５を介してケーシング２から外部に排出される。なお、排出配管１５から排出される液体の流量は、所定の流量となるように調整されている。
【００１９】
一般に、立型遠心ポンプを稼動させると、最下段の羽根車１の羽根車入口付近において液体の圧力が低下し、液体の一部に負圧となる領域が発生する。このため、気水分離により液体中に気体が気泡として存在することがある。また、気泡を多く含む液体が吸込口５から導入された場合にも、上記羽根車入口付近において、気体が気泡として液体中に存在する。このような気体の一部は、羽根車１が回転するに従って液体と共に上方に移送され、上部空間１８に移動する。特に、遠心ポンプの運転を停止させた場合や、インバータ制御を介して遠心ポンプを低速回転で運転させる場合などでは、多くの気体が中間ケーシング２ｂ内を上昇して上部空間１８に移動する。
【００２０】
上部空間１８に移動した気体は、液体と共に排出配管１５からケーシング２の外部に排出され、これにより、ケーシング２の内部が気体で満たされてしまうことを防止することができる。従って、エアロックの発生が防止される。また、メカニカルシール２０は常に液体によって取り囲まれることになり、メカニカルシール２０のドライ運転が防止される。なお、排出配管１５から排出される液体の流量は遠心ポンプの構成や大きさなどに基づいて決定されるが、できるだけ少ない流量であって、かつ、エアロック防止が可能な流量に調整されることが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、液体中に気泡として存在する気体を通孔を介してケーシングの外部に排出することができるので、エアロックの発生を防止することができる。また、メカニカルシールの周囲に滞留する気体を通孔から排出させることができるため、メカニカルシールの摺動部に液体を供給することができ、メカニカルシールのドライ運転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る立型遠心ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１      羽根車
２      ケーシング
２ａ    下部ケーシング
２ｂ    中間ケーシング
２ｃ    外ケーシング
３      回転軸
４      電動機
５      吸込口
６      吐出口
７      吐出流路
８      ライナリング
９      リターンベーン
１０      カップリング
１１      側板
１２      玉軸受
１３      軸受
１４      軸受スリーブ
１５      排出配管（通孔）
１６      開口部
１８      上部空間
２０      メカニカルシール
２１      固定リング
２２      回転リング
２５      台座
【図１】
2004308499.tif 000003