JP3765595B2 - Shaft seal of impeller shaft of vertical centrifugal pump - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、キャンドモータ形式等の竪型遠心ポンプにおけるインペラ軸に適用される軸シールの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、キャンドモータ形式等の竪型遠心ポンプ(図3参照)におけるインペラ軸10の軸シール12は、インペラ軸10に固定的に取付けた回転側スリーブ14と、ディフューザカバー18に軸直角方向に移動可能に取付けた固定側ライナリング16とからなるフローティング方式、すなわち固定側ライナリング16が回転側スリーブ14の振れ回りに追従摺接される方式により構成されている。従って、このような構成によれば、軸シール12は、その両構成部品である回転側スリーブ14と固定側ライナリングとの間に、過大な力を負荷されることがないので、良好に作動し得ると同時に長寿命を達成することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の竪型遠心ポンプのインペラ軸の軸シールは、以下に述べるような基本的な難点を有していた。
【0004】
すなわち、一般に、インペラ軸の軸シールは、ポンプ運転中におけるシール性と、ポンプ起動時におけるエア抜き性(ポンプ内滞留ガスの排除性)との両機能が併せ要求されるが、前記従来の軸シールは、前記両機能を同時には達成することができなかった。
【0005】
図3において、ポンプ起動時には、インペラ20の背面部22に滞留しているガスがモータ部24内へ排除され、一方ポンプ運転中には、高圧側となるモータ部24内の取扱液(冷却液、点線矢印参照)が、低圧側となるインペラ背面部22へ侵入するのを阻止しなければならないが、この両機能は、軸シール10のシール性能(すなわち、回転側スリーブ14と固定側ライナリング16との間の摺接シール間隙の大小)に共に依存し、しかも相反して作用する(すなわち、前記間隙が大きくなると、エア抜き性は助長されるがシール性が阻害され、一方前記間隙が小さくなると、シール性は助長されるがエア抜き性が阻害される)ため、前記シール性とエア抜き性とを同時に達成することは不可能であった。なお、エア抜き性の低下はポンプ運転性能を全般的に阻害し、シール性の低下はポンプ効率を特に高速運転領域において大幅に阻害することは明らかである。
【0006】
そこで、本発明の目的は、ポンプ起動時におけるエア抜き性とポンプ運転中におけるシール性の両機能を同時に達成することができる、竪型遠心ポンプのインペラ軸の軸シールを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
先の目的を達成するために、本発明に係る竪型遠心ポンプのインペラ軸に固定的に取付けた回転側スリーブと、ディフューザカバーに軸直角方向に移動可能に取付けた固定側ライナリングとからなるフローティング方式の軸シールにおいて、前記固定側ライナリングは、前記軸直角方向と同じく軸方向にも移動可能に形成すると共に、この固定側ライナリングの前記ディフューザカバーに対するシール部を、このライナリングを軸方向上下に挾持するようディフューザカバーの内部に設けた上部シールリング及び下部シールリングにより形成し、前記回転側スリーブは、その前記固定側ライナリングとの摺接シール間隙を0.02〜0.08mm程度の範囲に設定すると共に、その摺接シール面にはポンプ起動時にポンプ背面部からモータ部への軸回転進行方向へポンプ作用を行うねじ溝ポンプ機構を形成することにより、ポンプ背面部からモータ部へのエア抜きとモータ部内の取扱液のポンプ背面部への侵入防止とを行うことを特徴とする。
【0008】
【作用】
従って、本発明によれば、ポンプ起動時のエア抜き性は、回転側スリーブの摺接シール面上におけるねじ溝ポンプ機構のポンプ作用により、またポンプ運転中のシール性は、固定側ライナリングの良好なシール性能(回転側スリーブに対する摺接シール間隙の狭小化による)およびディフューザカバーのシールリングに対する確実なシール対接(ライナリングの上下圧力差圧による)により、共に良好に達成し得ることが可能となる。
【0009】
【実施例】
次に、本発明に係る竪型遠心ポンプのインペラ軸の軸シールの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図3に示す従来の構成と同一の構成部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0010】
先ず、本発明の軸シールの基本的構成は、前記従来の構成(図3)と同一である。すなわち、図3に示すように、本発明の軸シール12は、基本的には、インペラ軸10側の回転側スリーブ14と、ディフューザカバー18側の固定側ライナリング16とからなるフローティング方式により構成されている。
【0011】
しかるに、本発明においては、前記構成において、図1および図2に示すように、固定側ライナリング16は、ディフューザカバー18に対し、周り止めピン30を介してインペラ軸10の軸直角方向および軸方向に移動可能なように取付けられる。また、前記ディフューザカバー18に対するシール部を、このディフューザカバー18の内部に、ライナリング16を軸方向上下に挾持するよう設けた上下部両シールリング32、34により形成する。さらに、回転側スリーブ14は、その固定側ライナリング16との摺接シール間隙cを、可及的に小さく
(好適には、0.02〜0.08mm程度の範囲に)設定すると共に、その摺接シール面14a(図2)には軸回転進行方向へポンプ作用を行うねじ溝36を形成したポンプ機構を形成するように構成される。
【0012】
従って、本発明によれば、先ずポンプ起動時におけるエア抜き、すなわちポンプ背面部22内の滞留ガス26のモータ部24内への排除は、前記ねじ溝36からなるポンプ機構のポンプ作用により確実に達成し得ることは明らかである。一方、ポンプ運転中におけるシール性、すなわち高圧側となるモータ部24内の取扱液(冷却液)の、低圧側となるインペラ背面部22への侵入阻止機能は、固定側ライナリング16の良好なシール性能(摺接シール間隙cの可及的狭小化による)およびディフューザカバー18の下部シールリング34に対する確実なシール対接(ライナリング16に対する上下両部24、20間の圧力差による)により、良好に達成することが可能となる。
【0013】
この結果、ポンプの運転性能および効率を、大幅に向上することができる。なお、ポンプの停止時等において、インペラ背面部22の圧力がモータ部24の圧力より高くなると、ライナリング16の前記シールは、上部シールリング32によって達成し得ることは明らかである。
【0014】
以上、本発明を好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。また、本発明を適用し得る遠心ポンプは、前述したキャンドモータ形式に限定されることなく、各種のポンプのインペラ軸に対しても、同様に適用することが可能である。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る竪型遠心ポンプのインペラ軸に固定的に取付けた回転側スリーブと、ディフューザカバーに軸直角方向に移動可能に取付けた固定側ライナリングとからなるフローティング方式の軸シールにおいて、前記固定側ライナリングは、前記軸直角方向と同じく軸方向にも移動可能に形成すると共に、この固定側ライナリングの前記ディフューザカバーに対するシール部を、このライナリングを軸方向上下に挾持するようディフューザカバーの内部に設けた上部シールリング及び下部シールリングにより形成し、前記回転側スリーブは、その前記固定側ライナリングとの摺接シール間隙を0.02〜0.08mm程度の範囲に設定すると共に、その摺接シール面にはポンプ起動時にポンプ背面部からモータ部への軸回転進行方向へポンプ作用を行うねじ溝ポンプ機構を形成することにより、ポンプ背面部からモータ部へのエア抜きとモータ部内の取扱液のポンプ背面部への侵入防止とを行うように構成したことにより、ポンプ起動時のエア抜き性は、回転側スリーブの摺接シール面上におけるねじ溝ポンプ機構のポンプ作用により、またポンプ運転中のシール性は、固定側ライナリングの良好なシール性能(回転側スリーブに対する摺接シール間隙の狭小化による)およびディフューザカバーのシールリングに対する確実なシール対接(ライナリングの上下圧力差圧による)により、共に良好に達成することが可能となる。
【0016】
従って、本発明によれば、この種の竪型遠心ポンプにおいて、従来から課題とされていた劣悪な運転性能および効率を、大幅に向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る竪型遠心ポンプのインペラ軸の軸シールの一実施例を示す要部断面図である。
【図2】図1に示す軸シールにおける回転側スリーブの摺接面を示す正面図である。
【図3】キャンドモータ形式の竪型遠心ポンプのインペラ軸の一般的なフローティング方式の軸シールを示す要部断面側面図である。
【符号の説明】
10 インペラ軸
12 軸シール
14 回転側スリーブ
14a 摺接シール面
16 固定側ライナリング
18 ディフューザカバー
20 インペラ
22 ポンプ背面部(インペラ背面部)
24 モータ部
26 滞留ガス
30 周り止めピン
32 上部シールリング
34 下部シールリング
36 ねじ溝
c 摺接シール間隙[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an improvement in a shaft seal applied to an impeller shaft in a vertical centrifugal pump such as a canned motor type.
[0002]
[Prior art]
In general, the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the shaft seal of the impeller shaft of the conventional vertical centrifugal pump has the following basic problems.
[0004]
That is, in general, the shaft seal of the impeller shaft is required to have both functions of sealing performance during pump operation and air bleedability (exclusion of retained gas in the pump) at the time of starting the pump. The seal could not achieve both functions at the same time.
[0005]
In FIG. 3, when the pump is started, the gas staying in the
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a shaft seal of an impeller shaft of a vertical centrifugal pump that can simultaneously achieve both functions of air bleeding at the time of starting the pump and sealing performance during the operation of the pump.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a rotary sleeve fixedly attached to an impeller shaft of a vertical centrifugal pump according to the present invention and a fixed liner ring attached to a diffuser cover so as to be movable in a direction perpendicular to the axis. In the floating type shaft seal, the fixed-side liner ring is formed so as to be movable in the axial direction as well as the direction perpendicular to the axis, and a seal portion of the fixed-side liner ring with respect to the diffuser cover is formed on the liner ring. It is formed by an upper seal ring and a lower seal ring provided inside the diffuser cover so as to be held in the vertical direction, and the rotation side sleeve has a sliding contact gap with the fixed side liner ring of 0.02 to 0.08 mm. The sliding contact seal surface is set to a range of about the motor part from the back of the pump when the pump is started. Characterized by forming a thread groove pump mechanism for pumping the axial rotation direction of travel, to make the intrusion prevention from the pump back part to the pump back part of the pumped fluid within the air vent and the motor section of the motor of the And
[0008]
[Action]
Therefore, according to the present invention, the air bleeding property at the time of starting the pump is due to the pumping action of the thread groove pump mechanism on the sliding contact seal surface of the rotating side sleeve, and the sealing property during the pump operation is the same as that of the fixed side liner ring. Both good seal performance (due to narrowing of the sliding seal gap with the rotating sleeve) and reliable seal contact with the diffuser cover seal ring (due to the pressure difference between the upper and lower pressure of the liner ring) can be achieved well. It becomes possible.
[0009]
【Example】
Next, embodiments of the shaft seal of the impeller shaft of the vertical centrifugal pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, the same components as those of the conventional configuration shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0010]
First, the basic structure of the shaft seal of the present invention is the same as the conventional structure (FIG. 3). That is, as shown in FIG. 3, the
[0011]
However, in the present invention, in the above configuration, as shown in FIGS. 1 and 2, the fixed-
[0012]
Therefore, according to the present invention, at the time of pump start-up, that is, the removal of the
[0013]
As a result, the operation performance and efficiency of the pump can be greatly improved. It is obvious that the sealing of the
[0014]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the centrifugal pump to which the present invention can be applied is not limited to the canned motor type described above, and can be similarly applied to the impeller shafts of various pumps.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, the floating type of the vertical type centrifugal pump according to the present invention includes a rotating sleeve fixedly attached to the impeller shaft and a fixed side liner ring attached to the diffuser cover so as to be movable in a direction perpendicular to the axis. In the shaft seal, the fixed-side liner ring is formed so as to be movable in the same axial direction as the axis-perpendicular direction, and the seal portion of the fixed-side liner ring with respect to the diffuser cover is arranged vertically in the axial direction. It is formed by an upper seal ring and a lower seal ring provided inside the diffuser cover so as to hold, and the rotation side sleeve has a sliding contact seal gap with the fixed side liner ring in a range of about 0.02 to 0.08 mm. And the sliding contact seal surface has a shaft from the back of the pump to the motor when the pump is started. By forming the screw groove pump mechanism for rolling pumping the traveling direction, has a pump back part to perform and intrusion prevention to the pump back part of the pumped fluid within the air vent and the motor unit to the motor unit Therefore, the air releasing performance at the start of the pump is due to the pumping action of the thread groove pump mechanism on the sliding contact seal surface of the rotating sleeve, and the sealing performance during the pump operation is a good sealing performance (rotating) Both the sliding contact seal gap with respect to the side sleeve and the reliable seal contact with the seal ring of the diffuser cover (due to the pressure difference between the upper and lower pressures of the liner ring) can achieve both well.
[0016]
Therefore, according to the present invention, in this type of vertical centrifugal pump, it is possible to greatly improve the poor operating performance and efficiency which have been regarded as problems in the past.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment of a shaft seal of an impeller shaft of a vertical centrifugal pump according to the present invention.
2 is a front view showing a sliding surface of a rotation side sleeve in the shaft seal shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional side view of an essential part showing a general floating type shaft seal of an impeller shaft of a canned motor type vertical centrifugal pump.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
24
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