(57)【要約】【課題】  正逆両方向に回転し被送液体の輸送方向を反転可能なインペラが固定されているシャフトの両端の軸封装置が、ドライ摺動となることを防止可能な軸流ポンプの軸封構造を提供する。【解決手段】  正逆両方向に回転して被送液体の輸送方向を反転可能なインペラ９と、中間にインペラ９が固定されて両端がケーシング３外に突出するシャフト１１と、シャフト１１の突出部分をシールする軸封装置１５Ａ、１５Ｂと、を備える軸流ポンプ１において、軸封装置１５Ａの内側の軸封装置取付管１３Ａと、インペラ９を挟んで軸封装置１５Ａの反対側にあるケーシング３の区間７Ｂとを連結管１９Ａで連結し、軸封装置１５Ｂの内側の軸封装置取付管１３Ｂと、インペラ９を挟んで軸封装置１５Ｂの反対側にあるケーシング３の区間７Ａとを連結管１９Ｂで連結する。【選択図】  図２
2005315121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内で正逆両方向に回転して被送液体の輸送方向を反転可能なインペラと、インペラの回転方向に従って被送液体を一方が吸い込み他方が吐き出す２つの吸込吐出口と、中間にインペラが固定されて両端がケーシング外に突出するシャフトと、シャフトの突出部分をシールする軸封装置と、を備える軸流ポンプにおいて、
軸封装置の内側と、インペラを挟んでこの軸封装置の反対側に位置するケーシングとを互いに連結する連結管を有することを特徴とする軸流ポンプの軸封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラが正逆両方向に回転して被送液体の輸送方向を反転可能な軸流ポンプの軸封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の輸送にポンプが用いられるが、被送液体の輸送方向を反転させる場合、バルブ制御によりポンプの輸送管路の構成を変更して、その輸送方向を反転している。
しかし、バルブ制御によりポンプの輸送管路の構成を変更するためには、ポンプの周辺に多くのバルブや配管を配置する必要があり、配管の構成や一連の制御が複雑なものとなっている。
かかる問題に対処するため、インペラが正逆両方向に回転可能であり、インペラの回転方向に応じて被送液体の吸い込みと吐き出しを切り替え可能な２つの吸込吐出口を備える軸流ポンプが提唱されている（特許文献１を参照）。かかる軸流ポンプを図６及び図７に示す。
【０００３】
軸流ポンプ１は、チューブ状のケーシング３、ケーシング３内で正逆両方向に回転可能なインペラ９、インペラ９が中間に固定されたシャフト１１、ケーシング３の両端にある２つの吸込吐出口５Ａ、５Ｂ、シャフト１１を正逆両方向に回転させる駆動装置（図示せず）を備える。シャフト１１の両端が、ケーシング３に形成された２つの軸封装置取付管１３をそれぞれ貫通して外部に突出し、軸受１７に支承されている。軸封装置取付管１３の端部に装着された軸封装置１５が、シャフト１１の突出部分とケーシング３との間をシールしている。軸封装置１５には無注水のメカニカルシールを用いることが多い。
【０００４】
この軸流ポンプ１において、インペラ９が正方向に回転すると、被送液体が吸込吐出口５Ａから吸い込まれ、ケーシング３内で昇圧され、吸込吐出口５Ｂから吐出される。インペラ９が逆方向に回転すると被送液体の輸送方向が反転し、被送液体が吸込吐出口５Ｂから吸い込まれ、ケーシング３内で昇圧され、吸込吐出口５Ａから吐出される。ケーシング３内を流れる被送液体の一部は軸封装置取付管１３に流入する。軸封装置取付管１３に流入した被送液体は、回転するシャフト１１の周りを渦を描いて流れる。被送液体を輸送中の軸流ポンプ１においては、インペラ９の上流側が低圧となり、インペラ９の下流側が高圧となる。
【０００５】
また、軸流ポンプ１により輸送される被送液体がガスを含む場合がある。被送液体に含まれるガスとしては、液体に元来含まれているガス、軸流ポンプ１の配管に残存していた空気、偶発的に混入してきた何らかのガス等がある。
【特許文献１】特開２００２−１８８５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
軸流ポンプ１が下水処理場等の汚泥等のガスを含む被送液体を輸送する場合、軸封装置取付管１３において、ガスが被送液体とともにシャフト１１の周りを渦を描いて流れ、特に、低圧となるインペラ９の上流側の軸封装置取付管１３において、シャフト１１の外周にガスが集まりやすい。シャフト１１の外周にガスが集まると、軸封装置１５の摺動面がドライ摺動となりやすく、軸封装置１５が損傷する原因となる。しかも、軸流ポンプ１は被送液体の輸送方向を反転可能であるので、シャフト１１の両端部分の軸封装置１５がそれぞれドライ摺動となって損傷しやすい。軸封装置１５が損傷すると、被送液体が軸封装置取付管１３から漏出する原因となる。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、インペラが正逆両方向に回転して被送液体の輸送方向を反転可能な軸流ポンプにおいて、ケーシング外部に突出するシャフト両端の突出部分の軸封装置がドライ摺動となることを防止可能な軸流ポンプの軸封構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。本発明に係る軸流ポンプの軸封構造は、ケーシング内で正逆両方向に回転して被送液体の輸送方向を反転可能なインペラと、インペラの回転方向に従って被送液体を一方が吸い込み他方が吐き出す２つの吸込吐出口と、中間にインペラが固定されて両端がケーシング外に突出するシャフトと、シャフトの突出部分をシールする軸封装置と、を備える軸流ポンプにおいて、軸封装置の内側と、インペラを挟んでこの軸封装置の反対側に位置するケーシングとを互いに連結する連結管を有する。
【０００８】
本発明によれば、被送液体が軸流ポンプの回転するインペラによって昇圧され、インペラの上流側が低圧、下流側が高圧となる。したがって、軸封装置の内側と、インペラを挟んでこの軸封装置の反対側に位置するケーシングとは、一方が低圧、他方が高圧となり、高圧側から低圧側に連結管を通って被送液体が流れる。この高圧側から低圧側への被送液体の流れが、軸封装置近傍のシャフトの外周にガスが集まることを防止して、軸封装置のドライ摺動を防止する。被送液体の輸送方向にかかわらず、連結管を通る被送液体が軸封装置の内側を流れ、軸封装置近傍のシャフトの外周からガスを押し流すので、シャフトの両端の軸封装置のドライ摺動が防止される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、上記のような軸流ポンプの軸封構造であるので、被送液体がガスを含む場合であっても、軸流ポンプの軸封装置のドライ摺動が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を図１から図５を参照しつつ説明する。図１は下水処理場の消化槽の構成図であり、図１（ｉ）は消化槽の縦断面図、図１（ｉｉ）は図１（ｉ）のＡ―Ａ線横断面図、図２は本発明に係る軸封構造を備える軸流ポンプの上面図、図３は本発明に係る軸封構造を備える軸流ポンプの側面図、図４は正方向に被送液体を輸送する軸流ポンプの状態図であり、図４（ｉ）は消化槽における正方向の被送液体の流れの説明図、図４（ｉｉ）は軸流ポンプにおける正方向の被送液体の流れの説明図、図５は逆方向に被送液体を輸送する軸流ポンプの状態図であり、図５（ｉ）は消化槽における逆方向の被送液体の流れの説明図、図５（ｉｉ）は軸流ポンプにおける逆方向の被送液体の流れの説明図である。
【００１１】
下水処理場に図１（ｉ）及び（ｉｉ）に示す消化槽２１が設置されており、消化槽２１にはガスを含有する汚泥が貯留されており、この汚泥が後述する軸流ポンプ１の被送液体となっている。
消化槽２１には外から２本のパイプ２３Ａ、２３Ｂが挿入されており、パイプ２３Ａの一端が消化槽２１の汚泥の液面よりもやや下方に開口し、パイプ２３Ａの他端が軸流ポンプ１の吸込吐出口５Ａに接続されており、パイプ２３Ｂの一端が消化槽２１の底面よりもやや上方に開口し、パイプ２３Ｂの他端が軸流ポンプ１の吸込吐出口５Ｂに接続されている。
【００１２】
図２及び図３に示すように、軸流ポンプ１は、チューブ状のケーシング３、ケーシング３内で正逆両方向に回転可能なインペラ９、インペラ９が中間に固定されたシャフト１１、ケーシング３の両端にある２つの吸込吐出口５Ａ、５Ｂ、シャフト１１を正逆両方向に回転させる駆動装置（図示せず）を備える。
ケーシング３の吸込吐出口５Ａとインペラ９との間の区間７Ａに、軸封装置取付管１３Ａが形成されており、吸込吐出口５Ｂとインペラ９との間の区間７Ｂに、軸封装置取付管１３Ｂが形成されている。シャフト１１の一端が軸封装置取付管１３Ａを貫通してケーシング３の外部に突出し、他端も軸封装置取付管１３Ｂを貫通してケーシング３の外部に突出し、それぞれ、軸受１７に支承されている。軸封装置取付管１３Ａの端部に軸封装置１５Ａが装着されており、軸封装置取付管１３Ｂの端部に軸封装置１５Ｂが装着されており、軸封装置１５Ａ、１５Ｂがシャフト１１の突出部分とケーシング３との間をシールしている。なお、軸封装置１５Ａ、１５Ｂは無注水のメカニカルシールである。
【００１３】
軸封装置１５Ａの内側に位置する軸封装置取付管１３Ａと、ケーシング３の区間７Ｂとが、連結管１９Ａによって接続されており、軸封装置１５Ｂの内側に位置する軸封装置取付管１３Ｂと、ケーシング３の区間７Ａとが、連結管１９Ｂによって接続されている。
軸流ポンプ１は、インペラ９が正方向に回転すると、吸込吐出口５Ａから吸い込まれた被送液体を吸込吐出口５Ｂから吐出し、インペラ９が逆方向に回転すると、吸込吐出口５Ｂから吸い込まれた被送液体を吸込吐出口５Ａから吐出し、消化槽２１の汚泥を撹拌可能に構成されている。
【００１４】
次にその作用について説明する。
まず、図４（ｉ）及び（ｉｉ）を参照しつつ、軸流ポンプ１のインペラ９が正方向に回転する場合について述べる。ケーシング３内でインペラ９が正方向に回転すると、消化槽２１の上方にある汚泥がパイプ２３Ａに吸い込まれ、吸込吐出口５Ａを通ってケーシング３の区間７Ａに流入する。区間７Ａに流入した汚泥は、インペラ９によって昇圧され高圧となって区間７Ｂに流入し、区間７Ｂから吸込吐出口５Ｂを通ってパイプ２３Ｂに吐出され、パイプ２３Ｂから消化槽２１の下方に吐出される。最初、区間７Ａに流入した汚泥の一部は軸封装置取付管１３Ａに流入し、区間７Ｂに流入した汚泥の一部は軸封装置取付管１３Ｂに流入する。インペラ９の上流側に位置する区間７Ａ及び軸封装置取付管１３Ａが低圧となっており、インペラ９の下流側に位置する区間７Ｂ及び軸封装置取付管１３Ｂが高圧となっている。
【００１５】
連結管１９Ａが軸封装置取付管１３Ａと区間７Ｂとを連結しているので、区間７Ｂの高圧の汚泥が、連結管１９Ａを通って軸封装置取付管１３Ａに勢い良く流入し、さらに、軸封装置取付管１３Ａから区間７Ａに流出する。軸封装置取付管１３Ａで回転するシャフト１１の外周に汚泥に含まれるガスが集まろうとしても、軸封装置取付管１３Ａから区間７Ａに流出する汚泥とともに、ガスが区間７Ａに流出してしまい、軸封装置取付管１３Ａのシャフト１１の外周にガスが集まることはない。
【００１６】
連結管１９Ｂが軸封装置取付管１３Ｂと区間７Ａとを連結しているので、軸封装置取付管１３Ｂの高圧の汚泥が、連結管１９Ｂを通って区間７Ａに勢い良く流出するとともに、区間７Ｂの汚泥が軸封装置取付管１３Ｂに流入する。軸封装置取付管１３Ｂで回転するシャフト１１の外周に汚泥に含まれるガスが集まろうとしても、軸封装置取付管１３Ｂから連結管１９Ｂを通って区間７Ａに流出する汚泥とともに、ガスが区間７Ａに流出してしまい、軸封装置取付管１３Ｂのシャフト１１の外周にガスが集まることはない。
【００１７】
したがって、インペラ９が正方向に回転すると、軸封装置取付管１３Ａから区間７Ａへの汚泥の流れと、軸封装置取付管１３Ｂから区間７Ａへの汚泥の流れとが、それぞれ形成されて、これらの汚泥の流れが軸封装置取付管１３Ａ、１３Ｂでシャフト１１の外周にガスが集まることを防止し、軸封装置１５Ａ、１５Ｂがドライ摺動となることをも防止している。
【００１８】
次に、図５（ｉ）及び（ｉｉ）を参照しつつ、軸流ポンプ１のインペラ９が逆方向に回転する場合について述べる。ケーシング３内でインペラ９が逆方向に回転すると、消化槽２１の下方にある汚泥がパイプ２３Ｂから吸込吐出口５Ｂを通ってケーシング３の区間７Ｂに流入し、インペラ９によって昇圧されて区間７Ａに流入し、吸込吐出口５Ａを通ってパイプ２３Ａから消化槽２１の上方に吐出される。最初、汚泥の一部が区間７Ｂから軸封装置取付管１３Ｂに流入し、区間７Ａから軸封装置取付管１３Ａに流入する。インペラ９の上流側の区間７Ｂ及び軸封装置取付管１３Ｂが低圧となっており、インペラ９の下流側の区間７Ａ及び軸封装置取付管１３Ａが高圧となっている。
【００１９】
連結管１９Ｂが軸封装置取付管１３Ｂと区間７Ａとを連結しており、高圧の汚泥が、区間７Ａから連結管１９Ｂを通って軸封装置取付管１３Ｂに勢い良く流入し、さらに区間７Ｂに流出する。連結管１９Ａが軸封装置取付管１３Ａと区間７Ｂとを連結しており、高圧の汚泥が、軸封装置取付管１３Ａから連結管１９Ａを通って区間７Ｂに勢い良く流出するとともに、区間７Ａの汚泥が軸封装置取付管１３Ａに流入する。
【００２０】
軸封装置取付管１３Ａ、１３Ｂで回転するシャフト１１の外周に汚泥に含まれるガスが集まろうとしても、軸封装置取付管１３Ａ、１３Ｂを流れる汚泥とともに、ガスが流されてしまい、軸封装置取付管１３Ａ、１３Ｂのシャフト１１の外周にガスが集まることはない。
したがって、インペラ９が逆方向に回転すると、軸封装置取付管１３Ａ、１３Ｂを通過する汚泥の流れが形成され、これらの汚泥の流れが軸封装置取付管１３Ａ、１３Ｂからガスを押し流し、軸封装置１５Ａ、１５Ｂのドライ摺動を防止している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】下水処理場の消化槽の構成図であり、図１（ｉ）は消化槽の縦断面図、図１（ｉｉ）は図１（ｉ）のＡ―Ａ線横断面図である。
【図２】本発明に係る軸封構造を備える軸流ポンプの上面図である。
【図３】本発明に係る軸封構造を備える軸流ポンプの側面図である。
【図４】正方向に被送液体を輸送する軸流ポンプの状態図であり、図４（ｉ）は消化槽における正方向の被送液体の流れの説明図、図４（ｉｉ）は軸流ポンプにおける正方向の被送液体の流れの説明図である。
【図５】逆方向に被送液体を輸送する軸流ポンプの状態図であり、図５（ｉ）は消化槽における逆方向の被送液体の流れの説明図、図５（ｉｉ）は軸流ポンプにおける逆方向の被送液体の流れの説明図である。
【図６】従来ある軸流ポンプの上面図である。
【図７】従来ある軸流ポンプの側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    軸流ポンプ
３    ケーシング
５Ａ、５Ｂ    吸込吐出口
７Ａ、７Ｂ    区間
９    インペラ
１１    シャフト
１３Ａ、１３Ｂ    軸封装置取付管
１５Ａ、１５Ｂ    軸封装置
１７Ａ、１７Ｂ    軸受
１９Ａ、１９Ｂ    連結管
２１    消化槽
２３Ａ、２３Ｂ    パイプ
【図１】
2005315121.tif 000003
【図２】
2005315121.tif 000004
【図３】
2005315121.tif 000005
【図４】
2005315121.tif 000006
【図５】
2005315121.tif 000007
【図６】
2005315121.tif 000008
【図７】
2005315121.tif 000009