(57)【要約】  【課題】  漏れ量の調整が容易な軸封装置を備えた流体機械を提供する。  【解決手段】  横軸両吸込渦巻ポンプ１は、ポンプケーシング２と、ポンプケーシング２内に収容される羽根車４と、ポンプケーシング２を貫通して設けられ、羽根車４を回転させる回転軸３と、回転軸３がポンプケーシング２を貫通する箇所に設けられた軸封装置６とを備えている。軸封装置６は、回転軸３及びポンプケーシング２に圧接されるパッキン６１と、ポンプケーシング２に螺合することでパッキン６１を押圧してパッキン６１と回転軸３及びポンプケーシング２との間の圧接力を調整するパッキン押さえ６２とを備えている。【選択図】  図１
2017014981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内に収容される回転体と、
前記ケーシングを貫通して設けられ、前記回転体を回転させる回転軸と、
前記回転軸が前記ケーシングを貫通する箇所に設けられた軸封装置と、
を備えた流体機械であって、
前記軸封装置は、
前記回転軸及び前記ケーシングに圧接されるシール部材と、
前記ケーシングに螺合することで前記シール部材を押圧して前記シール部材と前記回転軸及び前記ケーシングとの間の圧接力を調整する押さえ部材と、
を備えたことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記押さえ部材は、内部に前記回転軸を貫通させるための貫通孔を有する円筒形状の軸部を有し、前記軸部の外周面には螺旋状のねじ山が形成され、前記軸部の先端面で前記シール部材を押圧し、
前記ケーシングには、前記押さえ部材のねじ山に噛み合う螺旋状のねじ溝が内周面に形成されたパッキン箱が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記流体機械はポンプであり、
前記回転体は羽根車であることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸によって回転体を回転させるポンプ等の流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体機械は、一般的にケーシングとそのケーシング内に備えられる回転体とを備え、回転体の回転によって流体を流通させる。例えばポンプでは、ケーシング内で羽根車が回転することで、ポンプ作用を発揮する。このために、流体機械においては、回転体を回転させるための回転軸がケーシングを貫通する構成を有している。よって、かかる流体機械においては、回転軸の回転を許容しながら且つケーシング内の流体のケーシング外への漏れを制限するために、ケーシングと回転軸との間に軸封装置が設けられる。
【０００３】
ポンプ等の流体機械の軸封装置としては、グランドパッキン方式が広く採用されている。図３は、従来の横軸両吸込渦巻ポンプの断面図であり、図４は、図３の軸封装置の拡大図である。従来のポンプ１００の軸封装置は、回転軸としてのポンプ主軸１０１が貫通したポンプケーシング１０１に複数本のパッキン１０３を挿入し、グランドボルト１０２ａとナット１０５とを締め付けることによって、パッキン押さえ１０４でパッキン１０３を羽根車１０６の方向へ押さえてパッキン１０３を圧縮し、軸スリーブ１０１ａと面圧させる。
【０００４】
ポンプ運転中は固定体であるケーシング１０１に固定されたパッキン１０３と回転体である軸スリーブ１０１aは面圧にて摺動する。そのため、パッキン１０３と軸スリーブ１０１a間には若干の漏れが必要である。グランドボルト１０２aを強く締め付けると、パッキン１０３は固く圧縮され、軸スリーブ１０１ａを強く押さえつけるため、漏水は止まる。しかしながら、この漏れ量が少なすぎると発熱や摩耗によりパッキンや軸の劣化が早まり、最悪の場合はシール機能が失われてしまう。
【０００５】
逆にグランドボルト１０２ａの締め付けが弱すぎると、漏れ量が多くなりシール機能を果たさない。グランドボルト１０２ａとナット１０５の締め加減によりパッキン１０３とポンプ主軸１０１の軸スリーブ１０１ａとの隙間を流れる流体の漏れ量を調整し、パッキン１０３と軸スリーブ１０１ａ間の漏洩と摩擦を上手く調整しなければならない。また、ポンプ設置した後に経年劣化により軸封部の漏れ量が増加した時にも、グランドボルト１０２ａを増し締めして漏量を調整する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２４７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の流体機械の軸封装置では、グランドボルトが複数個必要であり、グランドパッキンと回転軸の軸スリーブとの隙間の調整は複数のナットを微調整しなければならず、熟練の技術者でなければ調整が困難であった。
【０００８】
また、ケーシングの肉厚はケーシング内の流体の圧力に耐えることが出来るような耐圧にて設計されている。しかしながら、パッキン部分のケーシングの肉厚はグランドボルトのボルト孔を設けられるように、本来必要な耐圧における肉厚よりも少なくともグランドボルト孔の直径分は厚くする必要があり、これによって流体機械の重量が増え、材料費もかかっていた。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、漏れ量の調整が容易な軸封装置を備えた流体機械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】
【００１０】
本発明の一態様の流体機械は、ケーシングと、前記ケーシング内に収容される回転体と、前記ケーシングを貫通して設けられ、前記回転体を回転させる回転軸と、前記回転軸が前記ケーシングを貫通する箇所に設けられた軸封装置とを備えた流体機械であって、前記軸封装置は、前記回転軸及び前記ケーシングに圧接されるシール部材と、前記ケーシングに螺合することで前記シール部材を押圧して前記シール部材と前記回転軸及び前記ケーシングとの間の圧接力を調整する押さえ部材とを備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、シール部材を押圧する押さえ部材自体がケーシングに螺合されるので、従来の軸封装置のような押さえ部材を押圧するためのグランドボルト及びナットが不要となり、押さえ部材自体を回転させるという簡単な操作で漏れ量を調整できる。
【００１２】
上記の流体機械において、前記押さえ部材は、内部に前記回転軸を貫通させるための貫通孔を有する円筒形状の軸部を有していてよく、前記軸部の外周面には螺旋状のねじ山が形成されていてよく、前記軸部の先端面で前記シール部材を押圧してよく、前記ケーシングには、前記押さえ部材のねじ山に噛み合う螺旋状のねじ溝が内周面に形成された軸受部が形成されていてよい。
【００１３】
上記の流体機械はポンプであってよく、前記回転自体は羽根車であってよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シール部材を押圧する押さえ部材自体がケーシングに螺合されるので、従来の軸封装置のような押さえ部材を押圧するためのグランドボルト及びナットが不要となり、押さえ部材自体を回転させるという簡単な操作で漏れ量を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプの断面図
【図２】本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプの拡大断面図
【図３】従来の横軸両吸込渦巻ポンプの断面図
【図４】従来の横軸両吸込渦巻ポンプの拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。以下の実施の形態では、流体機械として横軸両吸込渦巻ポンプを説明するが、本発明は、横軸軸流ポンプや立軸ポンプにも適用可能であるし、ケーシングと該ケーシングを貫通する回転軸とを備えた流体機械であり、軸封装置にグランドパッキン方式を使用していれば、ポンプに限らずに適用できる。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態の横軸両吸込渦巻ポンプ（以下、単に「ポンプ」という。）の断面図であり、図２は図１の部分拡大図である。図１に示すように、ポンプ１は、ポンプケーシング２内に回転体としての羽根車４を収容して構成されている。ポンプケーシング２は、回転軸３を含む平面にて上下水平割の構造とし、上ケーシングと下ケーシングにて構成され、分割面にフランジを設け一般的にはボルトにて上下ケーシングを固定している。羽根車４は、回転軸３に固定され、回転軸３と一体となって回転軸３の軸周りに回転する。ポンプ１は、吸込口(不図示)から吸い込んだ作動流体を羽根車４にて加圧して吐出口(不図示)から吐出するポンプである。
【００１８】
回転軸３は、ポンプケーシング２を貫通するように上下分割面に設けられ、ポンプケーシング２の左右外側で、軸受機構５によって回転可能に支持される。また、回転軸３の一端側には、回転軸３を回転させる不図示の駆動機構が設けられ、回転軸３は、この駆動機構によって回転させられる。回転軸３がポンプケーシング２を貫通する箇所には、回転軸３を回転可能に支持するとともに、回転軸３とポンプケーシング２との間を通ってポンプケーシング２外に漏れ出る流体の量を制限するグランドパッキン方式の軸封装置６が設けられる。
【００１９】
ポンプケーシング２は、回転軸３が貫通する左右の２箇所のそれぞれに、回転軸３の周囲を覆うように回転軸３の軸方向に沿って形成されたパッキン箱２１を有し、軸封装置６はこのパッキン箱２１と回転軸３との間に設けられる。各軸封装置６は、シール部材としての複数のパッキン６１、及び押さえ部材としてのパッキン押さえ６２からなる。なお、以下の説明では、軸封装置６から羽根車４に向かう方向を単に「内側」といい、軸封装置６から軸受機構５に向かう方向を単に「外側」という。
【００２０】
パッキン６１は、編組パッキンであり、繊維状、金属はく、セミメタリック、粉末形成品等の可撓性を有する弾性材料で構成され、外力を加えることで弾性変形する。回転軸３は軸基材３１と軸基材３１に嵌められた軸スリーブ３２からなり、パッキン６１は、ポンプ運転中はこの軸スリーブ３２と摺動するようにして、パッキン箱２１の内周に沿って装填される。パッキン箱２１には、パッキン６１をポンプケーシング２の内側から支えるパッキン受け部２１１が形成されている。複数のパッキン６１は、軸方向に互いに接するように隣り合ってパッキン箱２１に装填される。
【００２１】
パッキン押さえ６２は、軸部６２１及び頭部６２２を有するねじ形状を有している。パッキン押さえ６２の中央には軸方向に回転軸３が貫通する貫通孔が形成され、軸部６２１及び頭部６２２はそれぞれ円筒形状を呈している。軸部６２１の外周面には螺旋状のねじ山が形成されている。ポンプケーシング２のパッキン箱２１の内周面にはパッキン押さえ６２のねじ山に噛み合う螺旋状のねじ溝が形成されている。
【００２２】
パッキン押さえ６２のねじ山が、パッキン箱２１のねじ溝に噛み合ってパッキン押さえ６２がパッキン箱２１にねじ込まれることで、パッキン押さえ６２がパッキン箱２１に螺合して取り付けられる。螺旋状のねじ山及びねじ溝が噛み合うことで、パッキン押さえ６２は、回転しながらパッキン箱２１内を回転軸３の軸方向に移動する。
【００２３】
パッキン押さえ６２は、パッキン６１より外側からパッキン箱２１に挿入され、パッキン押さえ６２の頭部６２２は、パッキン箱２１の外側に残される。操作者が頭部６２２に回転力を作用させてパッキン押さえ６２を回転させると、パッキン押さえ６２はその回転方向に応じて、パッキン箱２１内を内側又は外側に向かって移動する。
【００２４】
パッキン押さえ６２が内側に向かって移動すると、パッキン押さえ６２の先端面６２３が最も外側のパッキン６１を内側に向けて押圧する。隣り合うパッキン６１は互いに押圧されて、最も内側のパッキン６１は、パッキン受け部２１１に押し付けられる。
【００２５】
このようにパッキン押さえ６２の先端面６２３とパッキン受け部２１１に挟まれて押圧された複数のパッキン６１は、弾性変形して、回転軸３の径方向に広がる。これによって、パッキン６１の外周面とパッキン箱２１の内周面とが圧接され、かつ、パッキン６１の内周面と軸スリーブ３２の外周面とが圧接されて、ポンプケーシング２の内側と外側とはシールされる。
【００２６】
パッキン押さえ６２の先端面６２３とパッキン受け部２１１との圧迫による押圧力が強いほど、パッキン６１の回転軸３の径方向への変形量が多くなり、パッキン６１の外周面とパッキン箱２１の内周面との間の圧接力、及びパッキン６１の内周面と軸スリーブ３２の外周面との間の圧接力が増して、シール効果が増し、パッキン６１と軸スリーブ３２間の漏水量が減少する。よって、パッキン押さえ６２の軸方向の位置を調整することで、回転軸３とパッキン６１との間を通ってポンプケーシング２の内部から外部に漏れ出す流体の量を調整できる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態のポンプ１によれば、パッキン６１を押圧するパッキン押さえ６２自体がポンプケーシング２の軸受部２１の内周面に螺合されるので、従来の軸封装置のようなパッキンを押圧するための複数個のグランドボルト及びナットが不要となる。そして、パッキン６１パッキン押さえ６２自体を回転させるという簡単な操作で、軸受部２１における流体の漏れ量を調整できる。
【００２８】
また、本実施の形態のポンプ１によれば、パッキン押さえ６２が回転することにより軸方向に移動するので、パッキン押さえ６２の先端面６２３が周方向にわたって均一にパッキン６１を押圧する。即ち、パッキン押さえ６２を回転するという動作のみでパッキン６１の周方向に均一な押圧が可能であり、従来のように複数のナットを微調整する必要がなくなる。
【００２９】
さらに、本実施の形態のポンプ１によれば、パッキン押さえ６２自体がポンプケーソング２の軸受部２１に螺合されるので、従来の軸封装置のように、ボルト孔を設けるためにポンプケーシング２の軸受部２１を肉厚にする必要がなくなる。ポンプケーシング２の軸受部を薄肉化できるので、ポンプケーシング２の材料（例えば、鋳鉄、鋳鋼、鋼鉄）を節約して、コストダウンを図ることができる。特に、ポンプケーシング２の材料として二相ステンレスを用いる場合には、二相ステンレスは高価であるので、ケーシング２のパッキン箱２１部分を薄肉化することで材料費を大幅に削減できる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態では、パッキン６１を２つとしたが、パッキン６１は、３つ以上であってもよく、１つであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、シール部材を押圧する押さえ部材自体がケーシングに螺合されるので、従来の軸封装置のような押さえ部材を押圧するためのグランドボルト及びナットが不要となり、押さえ部材自体を回転させるという簡単な操作で漏れ量を調整できるという効果を有し、回転軸によって回転体を回転させる流体機械等として有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１  横軸両吸込渦巻ポンプ（流体機械）
２  ポンプケーシング（ケーシング）
２１  パッキン箱
２１１  パッキン受け部
３  回転軸
３１  軸基材
３２  軸スリーブ
４  羽根車（回転体）
５  軸受機構
６  軸封装置
６１  パッキン（シール部材）
６２  パッキン押さえ（押さえ部材）
６２１  軸部
６２２  頭部
６２３  先端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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