(57)【要約】【課題】ポンプ運転停止及び再運転によって発生するシール室のメカニカルシール装置からの水漏れ、のないポンプのメカニカルシール装置の提供。【解決手段】内部にポンプ部（６２）とその駆動軸（６４）を支持するベアリング（５０）とを有するケーシング（４２）を備え、そのケーシング（４２）内のポンプ部（６２）とベアリング（５０）との間にメカニカルシール装置（６３ａ）を収容するシール室（６３）を有し、そのメカニカルシール装置（６３ａ）は第１のシール部材（６５）と第２のシール部材（６８）とを備えたポンプのメカニカルシール装置において、前記ケーシング（４２）のシール室（６３）内に半径方向内方に突出した突起（４３）が形成され、その突起頂部（４３ａ）は第２のシール部材（６８）の外半径（６９ａ）より半径方向内方に形成され、突起（４３）の第２のシール部材（６８）方向の端面は前記第２の軸方向シール部（６９）の摺動面（６９ｂ）に接している。【選択図】図１
2007146707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にポンプ部とそのポンプ部の駆動軸を支持するベアリングとを有するケーシングを備え、そのケーシング内のポンプ部とベアリングとの間にメカニカルシール装置を収容するシール室を有し、そのメカニカルシール装置は前記駆動軸の半径方向外周をシールする第１のシール部材と前記シール室の半径方向内方の内面をシールする第２のシール部材とを備え、その第１のシール部材の駆動軸をシールする外周シール部と前記第２のシール部材と協動して摺動面をシールする第１の軸方向シール部を有し、その第１の軸方向シール部はスプリングによって第２のシール部材の方向に押圧されており、第２のシール部材のシール室の内面をシールする内径シール部とその内径シール部の半径方向内方に一体に設けられ、前記第１の軸方向シール部と軸線方向に摺動面を有する第２の軸方向シール部とを有するポンプのメカニカルシール装置において、前記ケーシングのシール室内に半径方向内方に突出した突起が形成され、その突起頂部は第２のシール部材の外半径より半径方向内方に形成され、突起の第２のシール部材方向の端面は前記第２の軸方向シール部の摺動面に接していることを特徴とするポンプのメカニカルシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部にポンプ部とそのポンプ部の駆動軸を支持するベアリングとを有するケーシングを備え、そのケーシング内のポンプ部とベアリングとの間にメカニカルシール装置を収容するシール室を有し、そのメカニカルシール装置は前記駆動軸の半径方向外周をシールする第１のシール部材と前記シール室の半径方向内方の内面をシールする第２のシール部材とを備え、その第１のシール部材の駆動軸をシールする外周シール部と前記第２のシール部材と協動して摺動面をシールする第１の軸方向シール部を有し、その第１の軸方向シール部はスプリングによって第２のシール部材の方向に押圧されており、第２のシール部材のシール室の内面をシールする内径シール部とその内径シール部の半径方向内方に一体に設けられ、前記第１の軸方向シール部と軸線方向に摺動面を有する第２の軸方向シール部とを有するポンプのメカニカルシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は本発明のメカニカルシール装置を有するポンプが使用されるカーボネーターを使用している自動給水回路図例であって、レギュレータ付きの炭酸ガスボンベ１が給気管Ｌ１によって水タンク６に連結され、水タンク６は管１０で電磁弁８に連結され、電磁弁８は吸入管１２によってポンプ２の吸入口３に連結されている。
ポンプ２の吐出口４は吐出管１４によって適宜の量に調整する電磁弁１６を介して炭酸水を製造するカーボネーター１８に連結され、カーボネーター１８の出口は出口管１９によってその炭酸水を外部に供給する様に連結されている。
【０００３】
図３はこの図２で使用されるポンプ２の断面構成を示す図である。
ケーシング２ａのポンプ部２２内に駆動軸２４で回転可能にベアリング２０で支持されたロータ２１が収容されており、ポンプ部２２とベアリング２０との間にメカニカルシール２３ａを備えたシール室２３が設けられている。
そのシール室２３を貫通した駆動軸２４は図示しない外部の駆動源に連結するよう配置されている。
【０００４】
メカニカルシール２３ａは、周知のように、第１のシール部材２５と第２のシール部材２８とから形成されており、第１のシール部材２５が駆動軸２４との間をシールし、第２のシール部材２８が駆動軸２４の半径方向外方のシールを行っている。
ここで、第１のシール部材２５はリテーナ２７ａと、リテーナ２７ａで包囲された弾性シール材２６及びカーボン材２７とで構成され、第２のシール部材２８は弾性シール材３１と、弾性シール材３１に包囲された摺動材のセラミック２９とで構成されている。
【０００５】
そして、コイルばね２７ｂによって第1のシール部材２５が第２のシール部材２８方向に押圧されて、カーボン材２７とセラミック２９が、密接し摺動してシール機能を果たしている。
弾性シール材２６と駆動軸２４とは比較的密に接しており、駆動軸２４のシールを果たしている。またコイルばね２７ｂのばね力でカーボン材２７の磨耗によるシール圧の減少を補償するようになっている。
【０００６】
図４は上記の従来のメカニカルシール２３ａのシール機能が不完全な状態を説明する図である。
運転状態にあったポンプ２を停止させるのと、図２における電磁弁８を閉塞して水タンク６からの吸水を停止させるのを同時に行うと、電磁弁８の閉塞は瞬時に行はれるがポンプ２はロータ２１や駆動源のモーター及び駆動軸２４等のイナーシャ（回転慣性）によってステップ状のような急激には回転が停止されない。
【０００７】
したがって、図２における吸入管１２と図３におけるシール室２３が高真空になり、第２のシール部材２８が図３における右方向に移動する。その第２のシール部材２８の右方向への移動に伴って第1のシール部材２５もコイルばね２７ｂ及び弾性材２６と駆動軸２４間の密圧力に抗して右方向に移動する。
【０００８】
次にポンプ２を再回転させた時、電磁弁８は開放されてシール室２３の真空状態は開放され、第２のシール部材２８は図３における正常な位置の左方向に直ちに戻る。しかし第1のシール部材２５は駆動軸２４に密接する弾性材２５の密圧力が大きいので、コイルばね２７ｂのばね力はあっても第２のシール部材２８にリアルタイムで追従して動くことができない。
【０００９】
図４は、そのときの状態を示す説明図であって、第２のシール部材２８が正常な位置に戻り、第1のシール部材２５が追従遅れとなる。そしてセラミック２９の端接面２９ａとカーボン材２７の端接面２７ａとの間に隙間が生じ、水漏れ流２３ａが生じてベアリング２０方向に流れ込んでしまう。そして外部に漏水する。
【００１０】
ギヤポンプの送給物がベアリング部に流れ込まない装置として、駆動軸と被駆動軸を有する構成のギヤポンプにおいて、駆動軸と被駆動軸を収納するケーシングを合わせ面を２分割にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ギヤポンプについての技術は各種が開示されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１９４９０９号公報
【特許文献２】特開２００５−３６６５６号公報
【特許文献１】特開２００５−１３３５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ポンプ運転停止及び再運転によって発生するシール室のメカニカルシール装置からの水漏れ、のないポンプのメカニカルシール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本出願人は種々研究の結果、ポンプ運転停止とポンプの吸入管に連結する電磁弁８の閉塞が同時に行われてシール室が真空状態になっても、メカニカルシールのシール効果が損はれないポンプのメカニカルシール装置を発明した。本発明は係る研究により創作されたものである。
【００１３】
本発明のポンプのメカニカルシール装置によれば、内部にポンプ部６２とそのポンプ部６２の駆動軸６４を支持するベアリング５０とを有するケーシング４２を備え、そのケーシング４２内のポンプ部６２とベアリング５０との間にメカニカルシール装置６３ａを収容するシール室６３を有し、そのメカニカルシール装置６３ａは前記駆動軸６４の半径方向外周をシールする第１のシール部材６５と前記シール室６３の半径方向内方の内面４２ｃをシールする第２のシール部材６８とを備え、その第１のシール部材６５の駆動軸６４をシールする外周シール部６６と前記第２のシール部材６８と協動して摺動面をシールする第１の軸方向シール部６７を有し、その第１の軸方向シール部６７はスプリング６７ｂによって第２のシール部材６８の方向に押圧されており、第２のシール部材６８のシール室６３の内面４２ｃをシールする内径シール部７１とその内径シール部７１の半径方向内方に一体に設けられ、前記第１の軸方向シール部６７と軸線方向に摺動面６９ｂを有する第２の軸方向シール部６９とを有するポンプのメカニカルシール装置において、前記ケーシング４２のシール室６３内に半径方向内方に突出した突起４３が形成され、その突起頂部４３ａは第２のシール部材６８の外半径６９ａより半径方向内方に形成され、突起４３の第２のシール部材６８方向の端面は前記第２の軸方向シール部６９の摺動面６９ｂに接している。
【００１４】
実施に際しては、突起の第２のシール部材方向の端面と前記第２の軸方向シール部の摺動面６９ｂとを密接して隙間なく組み立てることが肝要である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した本発明のポンプのメカニカルシール装置の効果を列記する。
（１）  シール室内に環状突起が形成され、その突起高さは第２のシール部材の外半径より半径方向内方に形成され、突起の第２のシール部材方向の端面は第２の軸方向シール部の端面に接しているので、ポンプの停止と吸水管に設けられた電磁弁の閉塞が同時に行はれてシール室が真空になっても第２のシール部材が突起に阻まれてシール室方向に移動することがなく漏水が発生しない利点がある。
【００１６】
（２）  ポンプの停止ごとに真空が発生し、駆動軸と外周シール部との間で摺動して外周シール部６６を磨耗させていた従来のシール方式と異なり、前記構成によって外周シール部の移動による磨耗損傷がなくなり外周シール部の耐久性が大になる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図を参照して本発明のポンプのメカニカルシール装置の実施形態を説明する。
図１は本発明のポンプのメカニカルシール装置の断面図である。
全構成を符合４１で表わすポンプのケーシング４２の内部にポンプ部６２とそのポンプ部６２のロータ５１を駆動する駆動軸６４が配置されている。
【００１８】
ポンプ部６２に隣接してシール室６３が設けられ、駆動軸６４はそのシール室６３を貫通して外部の動力源である図示しないモータに連結されている。
シール室６３の外方部に駆動部６４を支持するベアリング５０が設けられていて、シール室６３からベアリング５０方向への漏水をシールするためのメカニカルシール装置６３ａがシール室６３に収容されている。
【００１９】
そのメカニカルシール装置６３ａは、前記駆動軸６４の半径方向外周をシールする第１のシール部材６５と、シール室６３の半径方向内方の内面４２ｃをシールする第２のシール部材６８とを備えている。
【００２０】
その第１のシール部材６５は、駆動軸６４の外周面６４ａをシールする外周シール部６６と前記第２のシール部材６８と協動して摺動面をシールする第１の軸方向シール部６７とで構成され、リテーナ６７ａに包囲されて一体に構成されている。
【００２１】
その第１の軸方向シール部６７は、ポンプ部６２の端部に接する皿状のケージ６７ｃに支持されたコイルスプリング６７ｂによってリテーナ６７ａを介して第２のシール部材６８の方向に押圧されている。
【００２２】
第２のシール部材６８は、シール室６３の内面４２ｃをシールする内径シール部７１と、その内径シール部７１の半径方向内方に一体に設けられた第２の軸方向シール部６９とで構成されている。
【００２３】
その第２の軸方向シール部６９は、前記のように、前記第１の軸方向シール部６７と軸線方向に接する摺動面６９ｂを有している。
【００２４】
シール室６３内に半径方向内方に突出した図示の例では環状突起４３が形成されていて、その突起頂部４３ａは第２のシール部材６８の外半径６９ａより半径方向内方に形成されている。即ち、外半径６９ａである半径ｒ２＞頂部４３ａの半径ｒ１、の関係となって、第２のシール部材６８がシール室４３の図における右方向への移動を阻止するようになっている。なお、前記突起４３は必ずしも環状である必要はなく、断続する複数の突起であってもよい。
【００２５】
突起４３の第２のシール部材６８方向の端面４３ｂは前記第２の軸方向シール部６９の摺動面６９ｂに接するように形成されている。
【００２６】
図１の構成のポンプのメカニカルシール装置の作用について図２の回路図も参照して以下に説明する。
運転中のポンプ４１を通常の操作のように、ポンプ部６２（図２においては２）に通じる吸水管１２の端部にある電磁弁８の閉塞と同時に停止させる。
【００２７】
このポンプ４１のポンプ部６２の停止は駆動源のモータの電源を遮断して行うので電磁弁８が閉塞されても、モータ、駆動軸６４及びポンプ部６２のロータ５１のイナーシャ（回転慣性）によってポンプ部６２は直ちには停止されないで回転作動が継続される。
【００２８】
電磁弁８の閉塞からポンプ部６２の停止までの間に、吸水管１２とシール室６３は真空状態になりポンプ部６２の停止までの時間にしたがって真空度が増加する。
【００２９】
図３に示した従来のポンプのメカニカルシール装置であれば、このシール室６３の真空度に応じて第２のシール部材６８がコイルばね６７ｂを圧縮して第１のシール部材６５とともにポンプ部６２方向に移動する。そして運転再開時には図４と同様に第２のシール部材６８と第１のシール部材６５との間に隙間を形成してベアリング５０方向に漏水する。
【００３０】
しかし図１の環状突起４３によりシール室６３の真空度の如何にかかわらず、第２のシール部材６８の第２の軸方向シール部６９は突起４３に阻止されて移動しない。したがって、第２のシール部材６８の第２の軸方向シール部６９と第１のシール部材６５の第１の軸方向シール部６７とは密接状態が確保され、運転再開での漏水は起こらない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のポンプのメカニカルシール装置の実施形態を示す構成断面図である。
【図２】本発明のポンプのメカニカルシール装置が使用される環境の一例を示す自動給水回路図である。
【図３】従来のポンプのメカニカルシール装置を示す構成断面図である。
【図４】図３の従来のポンプのメカニカルシール装置の不具合を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
４２・・・・ケーシング
４２ｃ・・・内面
４３・・・・突起
４３ａ・・・頂部
４３ｂ・・・端面
５０・・・・ベアリング
６２・・・・ポンプ部
６３・・・・シール室
６３ａ・・・メカニカルシール装置
６４・・・・駆動軸
６５・・・・第１のシール部材
６６・・・・外周シール部
６７・・・・第１の軸方向シール部
６７ａ・・・リテーナ
６７ｂ・・・スプリング
６８・・・・第２のシール部材
６９・・・・第２の軸方向シール部
６９ａ・・・外径
６９ｂ・・・摺動面
７１・・・・内径シール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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