(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部から下方へ延びるシャフトを有し、このシャフトの先端部がケーシングカバーを貫通してインペラに接続され、かつ前記ケーシングカバーを貫通するシャフト部分が、同ケーシングカバーに組み込まれたメカニカルシールと同メカニカルシールの周りに形成され該メカニカルシールを潤滑油で浸す軸封室とにより軸封されるポンプであって、
前記モータ部と前記軸封室との間には、前記軸封室と連通する空気室が形成され、
前記空気室が、前記メカニカルシールから侵入する圧力水で前記軸封室が満たされると、続いて満たされるように構成し、
前記空気室は、前記モータ部と前記軸封室との境界に隔壁部材を介装することによって、前記軸封室の一部を兼用して形成され、
前記隔壁部材は、前記モータ部と前記ケーシングカバーとの間に着脱可能で、かつ前記仕切壁部には数量の異なる複数の凹凸部が形成された複数種のブラケットから構成され、該ブラケットの選択により前記空気室の容量が可変されるようにしたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記隔壁部材は、前記モータ部の端壁外周部とこれに向き合う前記ケーシングカバーの外周部との間に介在される周壁部と、同周壁部間を遮るように形成された仕切壁と、前記仕切壁に形成され前記メカニカルシールを保持する保持部と、前記仕切壁に形成され前記シャフトが貫通する通孔とを有し、
前記仕切壁の下面側が前記軸封室の天井をなすよう前記ケーシングカバーと組み合い、前記仕切壁の上面側が前記モータ部の端壁と組み合って前記空気室を形成し、かつ前記通孔と前記シャフトとの隙間が前記軸封室と前記空気室との間を連通する通路を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記モータ部から延びるシャフトの根元側には、前記空気室からの液体の進入を阻止するシール部材が取付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラにつながるモータ部のシャフトを、メカニカルシールと潤滑油を貯溜した軸封室とにより軸封させてなるポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
雑排水、ビル排水やたまり水等といった水の排水には、外部から水が侵入する心配がない高い密閉性をもつ排水水中ポンプが用いられている。
【０００３】
このような排水水中ポンプには、モータシャフトを下側に向けて縦方向に配置したモータ部に、ボルテックス構造のポンプ部、片側が開放したインペラ、両側が閉じたインペラ、Ｓ字形状のインペラを採用したポンプ部等を組み合わせた構造が採用される。具体的には、ポンプ部には、下方へ延びるモータシャフトの先端部を、ケーシングカバーを貫通して、該ケーシングカバーおよびケーシング内に収めたインペラと接続する構造が採用され、モータの回転駆動力をインペラへ伝達して、インペラを回転させることにより、ケーシングに形成された吸込口から排水を吸込み、これを同じくケーシングに形成された吐出口から吐出させるようにしている。
【０００４】
こうした排水水中ポンプは、特に密閉された条件の下で、モータシャフトとケーシングカバーとの間を潤滑しながらシールさせることが求められる。
【０００５】
このため、ケーシングカバーを貫通するシャフト部分のシールには軸封構造が採用されている。
【０００６】
この軸封構造には、図５に示されるようにケーシングカバーａを貫通するモータシャフトｂの外周面にメカニカルシールｃを巻装して、同シールｃをモータ部ｄの端壁ｅとケーシングカバーａとの間で保持させ、メカニカルシールｃの周りのケーシングカバー部分に凹部を形成して、同凹部と端壁ｅとで囲まれる空間部分から軸封室ｆを構成し、この軸封室ｆ内に潤滑油ｇを収容させる構造が採用される。そして、常にメカニカルシールｃを潤滑油ｇ（オイル）で浸らせて、モータシャフトｂとメカニカルシールｃとの接触面間を潤滑油ｇで軸封させている。なお、図５中において、ｈはケーシング、ｉはインペラ、ｊは吸込口、ｋは吐出孔を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軸封構造は、経年変化等の影響により、軸封室ｆの油面上側に有る空気が、メカニカルシールｃを通じケーシングカバー／ケーシングａ，ｈ内の圧力水と置換して、徐々に減少することがある。この置換が進むと、軸封室ｆの液量が増える。
【０００８】
ところが、軸封室ｆは、ポンプを横向きに設置しても縦向きに設置しても、常にメカニカルシールｃが潤滑油ｇに浸されるよう、軸封室ｆの空間の８０％程度を占めるように潤滑油ｇが封入されており、軸封室ｆの空気部分、すなわち油面上側の空気層の部分は少ない。
【０００９】
このため、メカニカルシールｃから侵入する圧力水の影響で、軸封室ｆが満ち、同軸封室ｆの液体が軸封室ｆの直上のモータ部ｄに達することがある。このような場合、モータ部ｄの軸受部ｍやモータ各部へ液体が侵入する。
【００１０】
排水水中ポンプは、このような混合水の侵入が原因で、モータ部ｄの軸受部ｍの錆付き、モータ部ｄの絶縁不良や絶縁劣化等を発生して故障を起こし、ポンプの交換が求められることがあった。
【００１１】
そこで、軸封室ｆの高さ寸法を増して容積を増大させ、潤滑油の油量はそのままに、油面上側の空気部分を多くすることが考えられる。
【００１２】
しかし、軸封室ｆの空間に占める潤滑油ｆの割合が低下するので、ポンプを横向きで設置すると、メカニカルシールｃの接触面が潤滑油ｆに浸らなくなるので、軸封機能が保てなくなり、簡単には対処できない。
【００１３】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、良好な軸封性能を保ちつつ、ポンプの長寿命化が図れるようにしたポンプを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにモータ部と同モータ部のシャフトを軸封する軸封部を構成する軸封室との間に、軸封室と連通する空気室とを形成し、メカニカルシールから侵入する圧力水で軸封室が満たされると、続いて空気室が満たされるようにした。
【００１５】
このポンプによると、経年変化等により、軸封室の空気が圧力水と置換して減少し、軸封室の全体が液体で満たされ、軸封室の容量を越えると、同容量を越えた分は空気室に収容されるようになる。
【００１６】
これにより、空気室の容量分、潤滑油と圧力水との混合水がモータ部に達する時期が遅くなりポンプの寿命を長くできるようになる。しかも、軸封室はそのままでよいから、良好な軸封機能が保たれる。
【００１７】
さらに上記目的に加え、空気室が簡単に形成されるよう、モータ部と軸封室との境界に隔壁部材を介装することによって、軸封室の一部を兼用して空気室が形成される構造とした。
【００１８】
さらに上記目的に加え、ポンプの種類や使用条件に応じて、適切な容量の空気室、軸封室が確保されるよう、隔壁部材を、モータ部とケーシングカバーとの間に対して着脱可能で、仕切壁部に数量の異なる複数の凹凸部を形成してなる複数種のブラケットから構成して、ブラケットの選択により空気室の容量を可変可能とし、ブラケットを使い分けることにより、ポンプに合った容量の空気室、軸封室が形成されるようにした。
【００１９】
他の一形態においては、既存の構造を利用して、簡単に空気室が形成されるよう、隔壁部材を、モータ部の端壁外周部とこれに向き合うケーシングカバーの外周部との間に介在される周壁部と、同周壁部間を遮るように形成された仕切壁と、仕切壁に形成されメカニカルシールを保持する保持部と、仕切壁に形成されシャフトが貫通する通孔とを有し、仕切壁の下面側が軸封室の天井をなすようケーシングカバーと組み合い、仕切壁の上面側がモータ部の端壁と組み合って空気室を形成し、かつ通孔とシャフトとの隙間が軸封室と前記空気室との間を連通する通路を形成する構造とした。
【００２０】
一層、モータ部に潤滑油と圧力水との混合水が進入しづらくして、さらにモータ部が故障を発生する頻度を低減させるために、モータ部から延びるシャフトの根元側に、空気室からの液体の進入を阻止するシール部材を取付けた。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明を適用したポンプ、例えば排水水中ポンプを示していて、図１中１はモータ部、２は例えばボルテックスタイプのポンプ部である。
【００２３】
モータ部１は、同モータ部１から突き出たモータシャフト１ａ（本願のシャフトに相当）が下方へ向くように配置した電動モータから構成してある。
【００２４】
ポンプ部２のケーシング構造は、下側に配置した水平方向に延びるケーシング５と、上側に配置したインペラ搬入口５ａを塞ぐ円形なケーシングカバー６とを組み付けて構成され、ケーシング５およびケーシングカバー６で囲まれる右側部分にはインペラ室７が形成され、同じく左側部分には圧送路８が形成されている。このインペラ室７の中央部となるケーシング部分には吸込口９が形成され、また圧送路８の末端となるケーシング５の右側上部には吐出口１０が形成してある。そして、インペラ室７にインペラ１１が収めてある。またケーシングカバー６のインペラ室７の中央となる上部分にはメカニカルシール保持用の環状のリブ１２が形成してある。さらに同リブ１２の周りのケーシングカバー部分は環状に凹陥してある。但し、１４はケーシング５の下面外周側から突き出た縦向き据付用の脚部を示す。
【００２５】
モータ部１とケーシングカバー６との間は離してある。この間を補うようにブラケット１５（本願の隔壁部材に相当）が交換可能に取付けてある。
【００２６】
ブラケット１５は、図３にも示されるようにモータ部１の端壁外周部と、これと向き合うケーシングカバー６の外周部との間に介在された壁部、例えば２重筒形をなした周壁部１７と、同周壁部１７間を遮るように周壁部１７の上端に形成された仕切壁１８を有して形成してある。さらに周壁部１７の上端部には、モータ部１の端壁外周部に形成された環状の嵌合突起１ｄと嵌まり合う環状の嵌合凹部１７ａが形成されている。また周壁部１７の下端部には、ケーシングカバー６の外周部に形成された環状の嵌合凹部６ｃと嵌まり合う環状の嵌合突起１７ｂが形成してある。そして、このブラケット１７全体が、２重壁の間に形成された筒形のボス部１９を用いて、ボルト２０で、モータ部１の端壁外周部とケーシングカバー６の外周部と間に着脱可能に連結してある。
【００２７】
また仕切壁１８の中央には通孔２１が形成されていて、この通孔２１をモータシャフト１ａが貫通している。このモータシャフト１ａの先端部が、筒形のメカニカルシール２３、ケーシングカバー６に形成されている貫通孔６ａを貫通して、インペラ１１に接続してある。これにより、モータ部１の駆動力がインペラ１１に伝えられるようにしてあり、回転するインペラ１１により吸込口９から汚水等の排水を吸込んで、圧送路８を通じ、吐出口１０から吐出されるようにしてある。
【００２８】
通孔２１の周りの仕切壁下面には、メカニカルシール保持用の環状のリブ２２が形成されている。このリブ２２とケーシングカバー６のリブ１２と間で、モータシャフト１ａの外周面に嵌挿したメカニカルシール２３を保持させている。
【００２９】
そして、仕切壁１８の下面側が、ケーシングカバー６の凹陥部６ａを塞ぐように組み合わさり、メカニカルシール２３の周りに、仕切壁１８の下面部が天井をなす軸封室１３を形成している。この軸封室１３内に潤滑油２４（オイル）が封入してある。潤滑油２４は、軸封室１３の内部空間の８０％程度を占めるよう封入されていて、ポンプを横向きに設置しても、縦向きに設置しても、常にメカニカルシール２３が潤滑油２４に浸される構造の軸封部を構成している。つまり、どのようなポンプの据付けでも、モータシャフト１ａが潤滑しながらシールされるようにしてある。
【００３０】
また仕切壁１８の上面側は、モータ部１の端壁１ｂと組み合わさり、既に軸封室形成用として端壁１ｂに形成されている凹部１ｃと共同して、軸封室１３の直上に偏平状の空間で形成される空気室２５を形成している。
【００３１】
この空気室２５と軸封室１３とは、通孔２１と同通孔２１を通るモータシャフト１ａとの隙間で形成される通路２６で連通している。これにより、軸封室１３の全体がメカニカルシール２３から侵入する圧力水で満たされると、続いて通路２６を通じて空気室２５に同液体が収容されるようにしてある。
【００３２】
また仕切壁１８には、図３に示されるように例えば仕切壁１８の一部を曲げてなる複数の凸部１８ａが所定の間隔で放射状に形成されている。そして、この仕切壁１８の凹凸部を利用して、ポンプに適した容量の軸封室１３、空気室２５が得られるようにしてある。
【００３３】
すなわち、ブラケット１５は、例えば凸部１８ｂの数量を異ならせた複数種のブラケット１５ａ〜１５ｃが用意してある。具体的には、図４（ａ）に示されるように凸部１８が無いブラケット１５ａ、図４（ｂ）に示されるような凸部１８ｂが仕切壁１８の全域に形成されたブラケット１５ｂ、図４（ｃ）に示されるような凸部１８ｂの数量を半数としたブラケット１５ｃが用意されていて、ブラケット１５を交換することにより、大容量の空気室２５（小容量の軸封室１３）、小容量の空気室２５（大容量の軸封室１３）、その中間容量の空気室２５（中容量の軸封室１３）等が形成できるようにしてある。
【００３４】
またモータ部１ａの軸受部１ｅの前側となるモータシャフト部分（本願のシャフトの根元側に相当）、例えばモータシャフト１ａが通る端壁１ｂの通孔部分には、ゴム等の弾性体で形成されたシール部材、例えば液体の進入を阻止する環状のリップ２７ａをもつシール材２７が組み込まれていて、通孔部分とモータシャフト部分との隙間をシールして、空気室２５から液体が侵入しずらくしている。
【００３５】
なお、図１中において、２９はケーシングカバー６に形成した潤滑油封入用の口部、３０は同口部２９を塞ぐプラグを示す。
【００３６】
つぎに、このように構成された排水水中ポンプの作用を説明すれば、今、例えば汚水の揚水を行なうべく、汚水が溜まる場所に排水水中ポンプを縦置きし、この状態からモータ部１を運転する。
【００３７】
すると、回転するインペラ１１により、吸込口９から汚水（排水）が吸込まれる。そして、この汚水が圧送路８を経て吐出口１０から、同吐出口１０につながる揚水管２８へ吐出される。
【００３８】
このとき、ケーシングカバー６を貫通するシャフト部分は、メカニカルシール２３により潤滑油２４を用いてシールされる。
【００３９】
こうした運転が繰り返し行われ、例えば経年変化が起き、軸封室１３の油面上の空気が、メカニカルシール２３を通じケーシング／ケーシングカバー５，６内の圧力水と置換して、徐々に減少したとする。
【００４０】
このとき、この置換により、図１中の矢印に示されるように軸封室１３の油量レベルが上昇し、軸封室１３の全体が潤滑油２４、圧力水で満たされたとする。
【００４１】
すると、それ以降、置換した液体は、通路２６を通じて、軸封室１３の直上に形成されている空気室２５へ導入され、同空気室２５に収容される。
【００４２】
つまり、軸封室１３の容量を越えた分は、空気室２５に貯められる。
【００４３】
このことは、空気室２５の容量分、潤滑油２４と圧力水との混合水がモータ部１に達する時期を遅らせることができる。
【００４４】
それ故、混合水がモータ部１の各部に進入することを原因とした故障の発生の頻度を低減できる。しかも、軸封室１３はそのままの形状、油量でよいから、良好な軸封機能を確保したまま、モータ部１の故障の頻度が抑えられ、排水水中ポンプの長寿命化を図ることができる。特にモータシャフト１ａの根元側に、空気室２５からの液体の進入を抑えるシール材２７を組み込むことにより、一層、モータ部１へ潤滑油２４と圧力水との混合水が進入しずらくなるので、さらにモータ部１の故障の発生頻度が低減され、より排水水中ポンプの長寿命化を図ることができる。
【００４５】
そのうえ、空気室２５は、モータ部１と軸封室１３との境界にブラケット１５を介装して、既存の軸封室１３の一部を兼用することで形成する構造なので、簡単に空気室２５が形成できる。特にブラケット１５は、下面側がケーシングカバー６と組み合うことで軸封室１３を形成し、上面側がモータ部１の端壁１ｂと組み合うことで空気室２５を形成し、モータシャフト１ａが通る通孔２１が軸封室１３と空気室２５間の通路２６を形成する構造なので、既存の構造を利用して、簡単に空気室２５を形成できる。
【００４６】
加えて、ブラケット１５は、容量毎に、複数種、用意されているので、ポンプの種類や使用条件に応じて、ブラケット１５を使い分けることにより、適切な容量の軸封室１３、空気室２５を確保できる。例えば容量の大きな空気室２５（容量の小さな軸封室１３）を必要とするときは、図４（ａ）に示される凸部１８ａが無いブラケット１５ａを選択し、これを図１に示されるようにモータ部１と軸封室１３との間に介在させればよい。容量の小さな空気室２５（容量の大きな軸封室１３）を必要とするときは、図４（ｂ）に示される複数の凸部１８ａが全域にあるブラケット１５ｂを選択し、これを図２に示されるようにモータ部１と軸封室１３との間に介在させればよい。また中容量の空気室２５（中容量の軸封室１３）を必要とするときは、図４（ｃ）に示される凸部１８ａの数量を半数にしたブラケット１５ｃを選択し、これをモータ部１と軸封室１３との間に介在させればよい。
【００４７】
なお、一実施形態では、ブラケットの仕切壁に凸部を形成する構造を用いて、空気室（軸封室）の容量を可変できるようにしたが、これに限らず、凸部の代わりに凹部を仕切壁に形成することにより、空気室（軸封室）の容量を可変できる構造としてもよい。
【００４８】
また一実施形態では、本発明を排水水中ポンプに適用したが、これに限らず、他の軸封構造を採用しているポンプに本発明を適用してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、軸封部の軸封機能を変更せずに、潤滑油と圧力水との混合水がモータ部に達する時期を遅らせることができ、混合水の進入を原因としたモータ部の故障の発生頻度を抑制することができる。
【００５０】
したがって、良好な軸封性能を保ちつつ、ポンプの長寿命化を図ることができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、簡単に空気室が形成できる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、既存の構造を利用して、簡単に空気室を形成することができる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、一層、モータ部へ混合水が進入しずらくなるので、さらにモータ部が故障する頻度が低減され、よりポンプの長寿命化を図ることができる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、隔壁部材の交換を行なうだけで、簡単にポンプの種類や使用条件に応じて、適切な容量の空気室（軸封室）を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプの軸封構造を、大容量の空気室と共に示す断面図。
【図２】同じく小容量の空気室を形成したときを示す断面図。
【図３】同空気室を形成するブラケットの一部断面した斜視図。
【図４】容量毎のブラケットの構造を説明するための断面図。
【図５】従来の排水水中ポンプに用いられている軸封構造を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…モータ部
１ａ…モータシャフト（シャフト）
１ｂ…端壁
５…ケーシング
６…ケーシングカバー
１１…インペラ
１３…軸封室
１５、１５ａ〜１５ｃ…ブラケット（隔壁部材）
１７…周壁部
１８…仕切壁
２０…ボルト
２１…通孔
２３…メカニカルシール
２４…潤滑油
２５…空気室
２６…通路
２７…シール材（シール部材）。
【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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