JP2007198417A - 軸封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール圧の調整が可能な軸封装置を提供する。
【解決手段】軸封装置１は、回転軸４が回転すると、その外周のスリーブ６に摺接面１１を摺接させたヘリカルシール部材７のヘリカル部９は、回転軸４の回転方向と巻き方向が同一であるから、回転軸４の回転につられるとともに、自身の巻き方向のバネ弾力によりスリーブ６に巻き付きながら摺接する。ヘリカルシール部材７のヘリカル部９のスリーブ６への巻き付きにより、ケーシング３から侵入する流体や粉体は阻止されるとともに、シールカバー１２により大気側へ漏れ出すことがない。このヘリカルシール部９の巻き方向に作用する力であるシール圧の設定は、調整リング１８により引っ張りバネ１５を伸縮して、ヘリカル部９の巻き方向に作用する力を調整することにより可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーシングから突出させた回転軸に対する軸封装置に関するものである。

ケーシングから突出させた回転軸に対する軸封装置としては、グランドパッキング軸封装置、メカニカルシール等がある。

グランドパッキング軸封装置は、ケーシングの回転軸が突出する部分に形成されたポケットに、紐状の鉱物質繊維や黒鉛質繊維等のいわゆるグランドパッキンを詰め込み、パッキン押さえで加圧保持したものである。この装置は、回転軸とパッキン間に極めて高い圧力が生じて焼き付いたり、回転動力が増大してり、回転軸の磨耗が発生する等の問題点がある。また、パッキン押さえで加圧調整した軸封能力が、短時間の運転でたちまち低下してしまう場合がある。そして、この加圧調整は専ら作業者の感に頼っている。

一方メカニカルシールは、回転軸とともに回転する回転リングと、バネで押圧された摺動リング（固定リング）との接触圧力により回転部分の封止を行なうものである。機構上、両リングの接触面積が少ないとともに、その面圧が高いため接触面の磨耗が大きい。このため、両リングの材質を超硬合金とカーボン等の組み合わせにする等の対策が講じられている。しかしながら、取り扱う液体が固形成分を含むスラリー等では、軸封機能を十分発揮できないという問題点がある。さらに、摺動リングを押圧するバネの押圧力を任意に調整することができない。
その他の軸封装置としてはセグメントシールがあるが、各セグメント間でシール圧をバランスさせることが難しくてセグメントの磨耗がばらつくため、軸封機能を長期に亘って維持することができないという問題点がある。

上記従来の軸封装置においては、回転軸とシール部材が接触しているため、両者間のある程度の磨耗は避けられないものの、この磨耗に対して常に一定のシール圧力を補償する機能を備えていなかった。さらに、運転開始初期に任意のシール圧を設定する機能も備えていない。
なし

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、シール圧の調整が可能な軸封装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するための請求項１に記載された軸封装置は、ケーシングから突出させた回転軸に対する軸封装置であって、前記回転軸の回転方向と巻き方向を同一とするとともに、該回転軸の外周と摺接する摺接面を内周に形成して、前記ケーシングに一端を固定したヘリカルシール部材と、該ヘリカルシール部材の外周に嵌着させて、その外周を封止するシールカバーと、前記ヘリカルシール部材の巻き方向に作用する力を調整する調整部材と、から構成したことを特徴とする。

請求項２に記載された軸封装置は、請求項１に記載の構成において、前記ヘリカルシール部材のヘリカル部の断面が角形であることを特徴とする。

請求項３に記載された軸封装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記調整部材は、前記ヘリカルシール部材のヘリカル部に一端を連結した引張りバネの張力を調整する構成としたことを特徴とする。

請求項１に記載の軸封装置は、回転軸が回転すると、その外周に摺接面を摺接させたヘリカルシール部材は、回転軸の回転方向と巻き方向が同一であるから、回転軸の回転に追従し、自身の巻き方向のバネ弾力により回転軸に巻き付きながら摺接する。このヘリカルシール部材の巻き方向に作用する力であるシール圧は、調整部材により調整することができる。また、ヘリカルシール部材の外周は、シールカバーが嵌着されて封止されている。

ヘリカルシール部材の回転軸への巻き付きにより、ケーシングから侵入する流体や粉体は阻止されるとともに、シールカバーにより大気側へ漏れ出すことがない。また、調整部材により停止中、運転中を問わずシール圧を任意に調整できる。ヘリカルシール部材の内径に摺接面を形成したから、摺接面積が大きく耐磨耗性に富み耐久性が高まるとともに、大きなシール圧に対しても完全なシールが可能になる。さらに、回転軸の振れや芯違いに対しては、ヘリカルシール部材が追従できるから、これが原因となる故障が起き難い。その他、ヘリカルシール部材の摺接面が磨耗しても、調整部材によりシール圧を一定圧に調整することができる等の優れた効果を発揮できる。

請求項２に記載の軸封装置によれば、ヘリカルシール部材のヘリカル部の断面が角形であるから摺接面積が拡大し、より耐磨耗性が向上し耐久性が高まる。

請求項３に記載の軸封装置によれば、調整部材は、ヘリカルシール部材のヘリカル部に一端を連結した引張りバネの張力を調整する構成としたから、構成が簡易となるとともに操作が容易となる。

本発明の１実施例を添付図面を参照して説明する。図１は本実施例に係る軸封装置１の断面図である。この軸封装置１は、攪拌容器２のケーシング３から突出させた回転軸４に対するものである。ケーシング３には、回転軸４を貫通させて軸封装置１を取り囲む円筒形筐体５が取り付けられている。回転軸４には、スリーブ６が嵌着されている。このスリーブ６にはヘリカルシール部材７が嵌挿されている。

ヘリカルシール部材７は、自己潤滑性を有する合成樹脂製若しくは含油焼結合金製である。図２に示すようにヘリカルシール部材７は、一端部に形成した取り付け用のフランジ８と一体に、断面角形の螺旋形に巻いたヘリカル部９が形成されている。ヘリカル部９の自由端部には縮径部１０が形成されている。ヘリカル部９の内径は、回転軸４に嵌挿したスリーブ６の外径と略同一に形成され、該スリーブ６との摺接面１１となっている。ヘリカル部９は、回転軸４の回転方向と同一方向に巻かれている。従って、回転軸４が右回転であれば右巻きにし、左回転であれば左巻きにする。

ヘリカル部９の外周には、シールカバー１２が嵌着されている。シールカバー１２の外郭は、金属製の円筒部材１３である。円筒部材１３の内側には、シリコンゴム等の弾力性のシール部材１４が裏打ちされている。このシール部材１４によりヘリカル部９の外径部が封止され、ここからの漏れを防止している。

図２、３に示すようにヘリカル部９の縮径部１０には、引っ張りバネ１５が巻装されている。引張りバネ１５の一端は、縮径部１０に締着固定されている。引張りバネ１５は、ヘリカル部９の巻き方向とは逆方向に引張り力が作用するように縮径部１０に巻装されている。引張りバネ１５の他端のフックは、係止ピン１６に係止されている。係止ピン１６は、上記円筒形筐体５の外周の周方向に形成した調整長孔１７に挿通し、該円筒形筐体５に回動自在に被着した調整リング１８にナット１９により固定されている。調整リング１７を回動させることにより、係止ピン１６が調整長孔１７内を移動し、引っ張りバネ１５を伸縮させてヘリカル部９の巻き方向に作用する力を調整することができる。

上記した構成の軸封装置１は、回転軸４が回転すると、その外周のスリーブ６に摺接面１１を摺接させたヘリカルシール部材７のヘリカル部９は、回転軸４の回転方向と巻き方向が同一であるから、回転軸４の回転に追従するとともに、自身の巻き方向の弾力によりスリーブ６に巻き付きながら摺接する。ヘリカルシール部材７のヘリカル部９のスリーブ６への巻き付きにより、ケーシング３から侵入する流体や粉体は阻止される。ヘリカル部９の外周は、シールカバー１２により封止されていて、ここから大気側へ漏れ出すことがない。このヘリカルシール部９の巻き方向に作用する力であるシール圧の設定は、調整リング１８により引っ張りバネ１５を伸縮して、ヘリカル部９の巻き方向に作用する力を調整することにより可能となる。

上記シール圧の調整原理は、回転体にブレーキ帯を巻き付ける形式の中の単式帯ブレーキの原理を適用したものである。単式帯ブレーキは、ブレーキ帯に僅かな張力を作用させると該ブレーキ帯が回転体に巻き付き、その自励作用により強力に回転体を締め付けてブレーキを掛けるものである。

図４の説明図において、Ｓ：張力（ｋｇ）、Ｕ：円周に作用する力（ｋｇ）、ｅ：自然対数、μ：摩擦係数、θ：ブレーキ帯の接触角（ｒａｄｉａｎ）とすると、Ｓ＝Ｕ／（ｅ^μθ−１）…（１）となり、（１）式を変形してＵ＝Ｓ・（ｅ^μθ−１）…（２）なる。

本実施例の場合のシール圧となるＵを発生する元となる引張りバネ１５の引っ張り力は、上記したＳに相当する。また、ヘリカル部９のスリーブ６に対する巻き付け角度は、上記θに相当する。従って、（２）式により引張りバネ１５を伸縮させて引っ張り力Ｓを調整することにより、ヘリカル部９のスリーブ６に対する巻き付け角度が調整され、適正なシール圧Ｕを得ることができる。

また、上記構成の軸封装置１のシール圧の調整は、調整リング１７を回動させて引張りバネ１５を伸縮させて行なうものであるから、構成が簡易となるとともに操作が容易となり、停止中のみならず運転中にも任意に調整できる。さらに、ヘリカル部９の断面が角形であるから摺接面積が拡大し、より耐磨耗性に富み耐久性が高まり、大きなシール圧に対しても完全なシールが可能になる。そして、ヘリカルシール部９の摺接面１１が磨耗しても、調整リング１７で引張りバネ１５を伸縮させて、シール圧を一定に調整することができる。

その他、回転軸４の振れや芯違いに対しては、ヘリカルシール部材７が追従できるから、これが原因となる故障が起き難い。

軸封装置の断面図である。 引張りバネを装着したヘリカルシール部材の斜視図である。 図１に於けるＡ−Ａ線断面図である。 調整原理を示した説明図である。

符号の説明

１ 軸封装置
３ ケーシング
４ 回転軸
７ ヘリカルシール部材
９ ヘリカル部
１１ 摺接面
１２ シールカバー
１４ シール部材
１５ 引張りバネ
１８ 調整リング

Claims (3)

1. ケーシングから突出させた回転軸に対する軸封装置であって、
   前記回転軸の回転方向と巻き方向を同一とするとともに、該回転軸の外周と摺接する摺接面を内周に形成して、前記ケーシングに一端を固定したヘリカルシール部材と、
   該ヘリカルシール部材の外周に嵌着させて、その外周を封止するシールカバーと、
   前記ヘリカルシール部材の巻き方向に作用する力を調整する調整部材と、
   から構成したことを特徴とする軸封装置。
2. 前記ヘリカルシール部材のヘリカル部の断面が角形であることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
3. 前記調整部材は、前記ヘリカルシール部材のヘリカル部に一端を連結した引張りバネの張力を調整する構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸封装置。

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