JP3307940B2 - グランドシールアッセンブリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、概してポンプ用のシールアッセンブリに関
し、更に詳しくは（これに限定されないが）遠心スラリ
ーポンプに関する。

グランドシールアッセンブリは長年に亙って遠心水ポ
ンプ及び遠心スラリーポンプで使用されてきた。典型的
な従来のグランドアッセンブリは図１、２及び３に示さ
れている。図１、２及び３は、従来のグランドシールア
ッセンブリの部分的な断面正面図である。そのようなア
ッセンブリは、一般に通常スタッフィングボックスと呼
ばれる外側のハウジング２から成り、この外側ハウジン
グ２は例えばポンプシャフトのような回転シャフト50が
その中を貫通する円筒形の穴４を有する。端壁35がその
穴の一端に設けられる。シャフト50は、そこに保護スリ
ーブを有していてもいなくてもよい。穴４とシャフト50
との間の環状の間隙は、通常パッキン５で充たされてお
り、このパッキン５は、多数のパッキンリング８の形態
でもよい。パッキン材料は場合に応じて変えることがで
きるが、通常は切断して環状リングにすることができる
四角又は矩形の断面を有する繊維を編んだものである。
パッキン材料は強度面を考慮して選ばれ、また他に潤滑
油（PTFEのような）を摩擦を減少させるために加える。

パッキン５は通常、ハウジング即ちスタッフィングボ
ックスの中に置かれ、グランド９によって外側の端部か
ら圧縮されている。パッキン５は圧縮性を有するため、
グランド９をパッキンスペースを形成する環状間隙の内
側へ及び外側へ動かすことによって、パッキン５とシャ
フト（あるいはそのスリーブ）50との間の間隙が調節さ
れる。外側ボルト（図示されていない）により、通常こ
の調節が行われる。固定のパッキン５と回転シャフト50
との間の間隙を調節することにより、アッセンブリから
の漏れを調節する。この漏れはある場合においては、パ
ッキンとシャフトとを適切に冷却することを確実にし、
また摩擦により生じる熱を取り除く点で重要である。

水ポンプ用のこのタイプのシールアッセンブリは、作
動の間にシールアッセンブリから漏れる吸い上げられた
水を使用して、アッセンブリを冷やすことを助けること
ができる。適切に潤滑されたアッセンブリが、長い寿命
を得るために必要である。

吸い上げられたスラリーは粒子を含むから、スラリー
ポンプは他の問題を抱えている。これらの粒子は付加的
な摩擦を引き起こし、パッキンとスリーブとを摩耗させ
る。スラリーポンプでは、外部供給源からアッセンブリ
へきれいなシーリング水を注入して、これらの問題を減
少し、そして寿命を長くさせることが共通して行われて
いる。この水はランタンリングアッセンブリ10への送り
流路14を介してアッセンブリの中へ注入される。ランタ
ンリングアッセンブリは、ランタンリング11とレストリ
クタ12を有していてもよい。図１において、レストリク
タ12は金属で形成され、図２においてレストリクタ12は
非金属の装置である。図３には、パッキン80によってネ
ックリング15から間隔をあけたランタンリング11があ
る。ランタンリングとランタンレストリクタとは、シャ
フトまたはそのスリーブの周りの間隙の中へ、流路14を
介して導入される水を注入する。これにより水が、パッ
キン５とシャフト50との間の限界の間隙の中へ注ぎ込
み、適当で効果的な潤滑を提供する。ランタンリングと
ランタンリングレストリクタとの両方の構造により、い
くらかのシーリング水がポンプの中へ流れ込むことがで
きる。これによりシーリングアッセンブリから固形物や
粒子を流し去るという所望の効果があり、従ってグラン
ド内へのスラリー汚染の危険が最小になる。

上述した従来の装置は、その設計上固有の問題を有
し、スラリーポンプの操作上およびメンテナンス上の問
題をも引き起こす。ポンプは主要なポンプ部品を取り外
す必要なく、パッキン替えを行う（即ち古い摩耗したパ
ッキンを新しい未使用のパッキンに取り替える）ことが
必要であるということが、メンテナンスの要求される。
ところでシャフトスリーブの周りの小さな輪は深くにあ
り、パッキン替えの間にそれを見ることが，不可能では
ないとしても面倒であるから、問題がある。従って多く
のパッキン替えの作業は感覚で行われている。パッキン
替えは、遠心スラリーポンプの後ろ側からアクセスする
ことができないため、より困難である。更に、作業者が
いつも適切な調節をするとは限らないことと関連する問
題がある。水の供給は変わりあるいは不足し、それによ
ってパッキンとスリーブとの摩耗や不足の原因となる。
また水は、パッキンの径の内側でなく、外側の周りから
も漏れる。

本発明は、従来のシーリングアッセンブリに関する上
記問題の１以上を緩和するためのものである。

本発明では、回転軸を受け入れるための貫通した穴を
有する本体を有するグランドシールアッセンブリ用のハ
ウジングを提供する。この本体は、上記穴の中にパッキ
ン受入領域を各々有する第１部分と第２部分とを有す
る。第１部分と第２部分の各々は、上記パッキン受入領
域の端壁を形成する当接壁を有する。更に上記当接壁の
間で上記穴の軸方向へ相対的な動きをさせるように操作
できる調節手段を有する。

上記パッキン受入領域は、環状の領域、すなわち組み
立てられた位置にあるときに、上記穴の内壁面と上記回
転軸の外面との間の間隙を有していてもよい。

上記各当接壁は、上記穴の内壁面に関してほぼ半径方
向内側へ延びる当接フランジを有してもよい。この当接
フランジはハウジングの上記第１部分と第２部分とに形
成されることが好ましい。組み立てられた位置にあると
き、これらの当接壁が互いに離れている。上記ハウジン
グの各部分の穴は、互いの方へ向いて開いてもよく、各
部分が両者の間にランタンリングアッセンブリを受け入
れるように離れていてもよい。

当接フランジの各々が、組み立てられた位置にあると
き、シャフトの面に隣接して配置される自由な内端を有
し、該内端がレストリクタとして機能することができ
る。他の構造では、ネックリングを当接壁とパッキンと
の間のパッキン受入領域の両端に配置してもよい。複数
のパッキンリングがハウジングの各部分の中に設けられ
ていることが有利である。

ハウジングの上記一方の部分は、該一方の部分に作動
的に接続された上記他方の部分と共にポンプケーシング
に固定されることが好ましく、これにより調節手段を操
作することにより、他方の部分が一方の部分に対して軸
方向に動くことができる。

上記調節手段は、ハウジングの第１部分と第２部分と
を相互に接続する複数のネジ付きのボルトの形態とし、
これによりボルトを回転させると第１部分と第２部分と
が軸方向に動くようにしてもよい。またハウジングの第
１部分と第２部分のうち少なくとも一方がボルトによっ
て相互に接続される２つの部分を有し、且つハウジング
の第１部分と第２部分とが分離できるようにしてハウジ
ングへのアクセスと分解を容易にするようになされてい
る。

グランドシールアッセンブリは少なくとも２つのパッ
キンリングと該パッキンリングの周りのパッキンスリー
ブとを有し、該パッキンスリーブは、該パッキンスリー
ブを軸方向へ圧縮すると、その少なくとも一部がパッキ
ンリングへの半径方向の圧縮に変換され得るように配置
されていてもよい。またパッキンスリーブは、パッキン
リングと穴の内面との間に配置されるエラストマー特性
を有するリングを有してもよい。このスリーブは、外側
のリム壁を形成する環状リングの形態をしていてもよ
く、あるいはこれに加えて該リム壁の一端において半径
方向内側へ延びる側壁を有していてもよい。

パッキンリングの２つのグループを有し、これらグル
ープの各々が各グループと関連した上記パッキンスリー
ブの一方を有してもよい。パッキンリングのグループ
は、ランタンリング等によって互いに離されていてもよ
い。

１つの好ましい構造では、ランタンリングはパッキン
リングの２つのグループの間にフィットする第１部分
と、取り付けられた位置にあるときパッキンスリーブを
圧縮するように形作られた第２部分とを有する。更にラ
ンタンリングとハウジングとの間のシールを提供するＯ
−リング等の部品を設けてもよい。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照し
ながら説明する。

図４は、本発明のハウジングを組み込んだグランドシ
ールアッセンブリの部分側面図である。

図５は、図４に示すグランドシールアッセンブリの正
面図である。

図６は、パッキンアッセンブリの改良した形態を示す
グランドシールアッセンブリの部分側面図である。

図７〜図９は、本発明のアッセンブリで使用するのに
適するランタンリングの種々の改良形態を示す図であ
る。

図４、５及び６には、従来のシールアッセンブリと一
部同様な特徴を有する本発明のアッセンブリが示されて
おり、図１〜図３と同じ部材に対しては同じ参照符号が
使用されている。ポンプ用のどのシーリングアッセンブ
リの目的も、本質的には加圧されたポンプ流体を含むこ
とである。圧力はシーリングアッセンブリによって下げ
られ、その結果圧力はシールの外側の大気圧になる。

シールハウジングすなわちスタッフィングボックス２
は、回転軸50に実質的に平行な穴４を有し、また環状の
チャンバ７を形成している。ハウジング２は、第１部分
3Aと第２部分3Bとを有する本体３を有する。フランジの
形をした当接壁14、15を有し、その各々が内端16,17を
有する。スタッフィングボックスの内径は、シャフトに
近接するような径寸法になっている。内端16,17は、レ
ストリクタギャップとして作用するようになっており、
これにより水がスラリーを流し去ることを助ける。当接
壁14,15もショルダーを形成し、パッキン５を支持す
る。ハウジング即ちスタッフィングボックスは、通常金
属でできているが、他の適当な材料も使うことができ
る。スラリーによって摩耗しやすいから、ハイクローム
鉄のような低摩耗材料で部品を製造することも可能であ
る。

シャフト50は、一般には堅い金属製のまたはコートさ
れたスリーブによって保護され、摩耗を最小にしてあ
る。

ハウジング本体３の２つの部分3Aと3Bは、ボルト21の
形をした調節装置によって、２つのハウジング部分の位
置を互いに軸方向に調節できるように配置され、このよ
うにしてパッキン５にかかる圧縮力を変えるようになっ
ている。これによりパッキンとスリーブあるいはシャフ
トとの間の間隙を制御し、それによってシールアッセン
ブリの漏れを制御している。ボルト21はハウジング部分
3B上のフランジ32に支持されている。

この構造は当接壁がハウジングの穴に入らないから、
従来のグランドと異なる。それに代わって、上記構造で
は内径上に環状のシールチャンバを形成している。図に
示されるようにハウジング部分3Bは半分づつに割れ、固
定ボルト23によって一緒に締結されている。部分3Aも同
様に割られていてもよい。メンテナンスの間、ハウジン
グの部分を分割してシャフト50の周りから外すことがで
き、こうしてハウジングへのアクセスがより容易にな
る。

図に示されるアッセンブリの形態では、ランタンリン
グ55は、ハウジング部分3A,3Bの２つの端部を分離す
る。ランタンリングの外径部分は、両方のハウジング即
ちスタッフィングボックスの中にか、穴４の外径内に位
置し、同心性を確保しながらこれを維持している。通常
はランタンリングは金属製であるが、シャフト又はスリ
ーブの摩耗を最小にするために、内径部分にコーティン
グを施し、あるいは装填物を設けることができる。内径
上の半径方向の穴と環状溝とにより、水がランタンリン
グ55の両側において、パッキンとシャフトあるいはパッ
キンとスリーブとの間の限界の隙間の中へ注入される。
このようにして水は、ポンプの中へも外側へも流れるこ
とができる。

図７と図９は本発明のグランドシールアッセンブリで
使用するのに特に適するランタンリングの種々の形態を
示す。各形態においてランタンリング55は、パッキン５
のグループの間にフィットする第１部分55Aと、パッキ
ンスリーブ25に作用してそれらを部分的に圧縮する拡大
部分55Bとを有する。

この新しい構造は、どんな従来のパッキンタイプでも
利用できる。これらは通常、ある位置で切断された編ん
だリングであり、シャフトスリーブの周りへ取り付ける
ことが可能である。パッキン８の数はそれぞれの端部で
変えることができる。図に示す例では、２つのパッキン
を各端部に設けている。

パッキンスリーブ25が、シールアッセンブリの各端部
のパッキン５の周りに組み込まれていてもよい。２つの
パッキンスリーブ25は、各々パッキンリング8A,8Bの各
グループと関連して示されている。これらのパッキンス
リーブ25は十分にエラストマーとしての特性を有し、こ
れによって、２つのハウジング部分の間の相対的な動き
によって軸方向の圧縮がなされると、まず最初にこれら
のパッキンスリーブ25が軸方向に圧し潰される。図４に
示されるパッキンスリーブ25は、環状のリム壁を有し、
図６に示されるパッキンスリーブは、リム壁と、該リム
壁の一端から半径方向内側へ延びる側壁とを有する。ス
リーブ25が外側のハウジング３とパッキン５との間に実
質的に押し込められたとき、軸方向の圧縮はパッキンへ
の半径方向の圧縮に変換される。従ってパッキンは軸方
向と半径方向とに圧縮され、この圧縮はリングからリン
グへと伝わり、より均一になる。各パッキンリングのよ
り均一な圧縮は、シーリングアッセンブリに対するかな
りよい制御と、操作と漏れとに対するかなりよい制御を
提供する。パッキンスリーブはまた、パッキンリングの
外側の周りのシーリングを補助して、制御されていない
漏れを止める。

好ましい実施例に関する上記の構造によって、パッキ
ンの取り替えのためにパッキンリングに対してよりアク
セスしやすく、および固定された側部の環状シールチャ
ンバの長さが減るという点で、より簡単なメンテナンス
が可能になり、摩耗も一層一様になる。

最後に種々の変形、改良および追加が、本発明の精神
と領域から離れることなしに、種々の構造と部材の構成
に組み込まれてもよいということを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−107309（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−101166（ＪＰ，Ｕ) 独国特許発明853995（ＤＥ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 29/10 F04D 29/12

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スラリーポンプ用グランドシールアセンブ
   リであって、 ポンプケーシングと、回転軸を受け入れるための貫通し
   た穴を有する本体を有するハウジングを備え、前記本体
   は、第１部分と第２部分とから成り、前記第１部分と第
   ２部分の一方は前記ポンプケーシングに固定され、前記
   第１部分と第２部分の各々が前記穴により規定されるパ
   ッキン受入領域を有し、前記パッキン受入領域は、組み
   立てられた位置にあるときに、前記穴の内壁面と前記回
   転軸の外面との間の環状の間隙を規定し、前記第１部分
   と第２部分は互いに離れており、前記第１部分と第２部
   分の各々は、半径方向に延びる当接フランジを更に有
   し、各当接フランジは、各パッキン受入領域の端壁を形
   成し、前記組み立てられた位置にあるとき前記当接フラ
   ンジが互いに離れて配置されている、ポンプケーシング
   及びハウジングと、 前記各パッキン受入領域内に配置された少なくとも１つ
   のパッキンリングと、 前記第１部分と前記第２部分との間に配置されたランタ
   ンリングアセンブリと、 前記穴の軸線方向において前記当接フランジ間で相対的
   に移動できるための調節手段とを備えることを特徴とす
   るスラリーポンプ用グランドシールアセンブリ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のグランドシールアセンブ
   リであり、前記各当接フランジは、組み立てられた位置
   にあるとき、前記回転軸の外面に隣接して配置された自
   由な内端を有することを特徴とするスラリーポンプ用グ
   ランドシールアセンブリ。
3. 【請求項３】請求項１に記載のグランドシールアセンブ
   リであり、前記各パッキン受入領域内に配置されたネッ
   クリングを更に有し、該ネックリングが前記各端壁と前
   記パッキンとの間に配置されていることを特徴とするス
   ラリーポンプ用グランドシールアセンブリ。
4. 【請求項４】請求項１に記載のグランドシールアセンブ
   リであり、前記調節手段が前記第１部分と前記第２部分
   とを接続する複数のネジ付きボルトを有し、ボルトが回
   転することにより前記第１部分と第２部分とが軸方向へ
   移動し、前記第１部分と第２部分の少なくとも一方が、
   ボルトによって相互に接続される２つの部位を有し、且
   つ前記第１部分と第２部分とが分離できるように構成さ
   れていることを特徴とするスラリーポンプ用グランドシ
   ールアセンブリ。
5. 【請求項５】請求項１に記載のグランドシールアセンブ
   リであり、各パッキン受入領域内に配置されたパッキン
   スリーブを更に有し、前記パッキンスリーブが少なくと
   も１つのパッキンリングの各々を包囲しており、これに
   よりパッキンスリーブの軸方向への圧縮が、少なくとも
   １つのパッキンリングの各々の半径方向の圧縮に少なく
   とも一部変換され、前記パッキンスリーブが前記パッキ
   ンリングと前記穴の内面との間に配置されるエラストマ
   ー特性を有するリングを有し、前記パッキンスリーブが
   外側のリング状の壁を有する環状リングを有することを
   特徴とするスラリーポンプ用グランドシールアセンブ
   リ。
6. 【請求項６】請求項５に記載のグランドシールアセンブ
   リであり、前記パッキンスリーブが、該パッキンスリー
   ブの軸端の一方に配置される半径方向内側へ延びる側壁
   を有することを特徴とするスラリーポンプ用グランドシ
   ールアセンブリ。
7. 【請求項７】請求項５に記載のグランドシールアセンブ
   リであり、前記各パッキン受入領域内に配置された少な
   くとも１つのパッキンリングが、前記ランタンリングに
   よって互いに離れていることを特徴とするスラリーポン
   プ用グランドシールアセンブリ。