JP2008281028A - 軸封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸が貫通する部分をシールする、グランドパッキンを備えた軸封装置において、回転軸の芯振れに対しグランドパッキンのシール性を良好に維持することができるようにする。
【解決手段】軸封装置（２）が、グランドパッキン（８）を収容する円筒状のシール保持器（１０）と、シール保持器（１０）の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器（１０）に外側が回転軸（４）の貫通部分（６）にそれぞれ取付けられ、回転軸（４）の変動によるシール保持器（１０）の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体（１２）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸が貫通する部分をシールする、グランドパッキンを備えた軸封装置、さらに詳しくは、芯振れが大きい回転軸をシールするのに好適な軸封装置に関する。

粉体、流体などの入った容器を貫通する回転軸をシールする装置として、容器の貫通部分に、グランドパッキンを収容したシール保持器を取付ける、周知の軸封装置がある（例えば、特許文献１、図１参照）。

この軸封装置の使用例として、例えば粉体を移送するスクリューフィーダーがある（上記特許文献１、図３参照）。周知のスクリューフィーダーは、長尺の円筒状容器の中に、外周に螺旋羽根を取付けた長尺の回転軸を備え、回転軸は両端部それぞれが容器に軸受によって支持され、両端部の回転軸の貫通部分は軸封装置によって容器内の粉体が外に漏れないように、あるいは外から異物が侵入しないようにシールされている。回転軸は外部の駆動手段によって回転駆動される。

容器の長手方向の一側には粉体の入口が備えられ、この粉体入口に粉体を収容したホッパーが接続され、回転軸を回転駆動することにより粉体は、容器の他側に備えた粉体出口に移送される。
特開２００２−２２０１８号公報（図１、図３）

上述したとおりの形態の従来の軸封装置には、次のとおりの解決すべき課題がある。

すなわち、特にスクリューフィーダーのように、長尺の回転軸の両端を軸受によって支持しその部分に軸封装置を備える構造においては、回転軸は移送する粉体などの負荷によって弾性的に曲げられ、また移送する粉体などが高熱の場合には熱によって伸縮変形される。したがって、回転軸の芯振れが大きく、この芯振れが例えば０．１ｍｍ以上になるとグランドパッキンは片摩耗しやすくなり、漏れが発生しやすくなる。そして、グランドパッキンの取替え、増し締めなどの保守整備の頻度も多くなる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、回転軸が貫通する部分をシールする、グランドパッキンを備えた軸封装置において、回転軸の芯振れに対しグランドパッキンのシール性を良好に維持することができる軸封装置を提供することである。

本発明によれば、回転軸が貫通する部分をシールする、グランドパッキンを備えた軸封装置として、グランドパッキンを収容する円筒状のシール保持器と、このシール保持器の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器に外側が該貫通部分にそれぞれ取付けられ、該回転軸の変動によるシール保持器の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体とを備えていることを特徴とする軸封装置が提供される。

好適な第１の実施例においては、該環状弾性体は、回転軸の軸線と直交方向に延びるドーナツ盤状に形成され、このドーナツ盤状の半径方向の内側フランジ部および外側フランジ部それぞれがシール保持器および貫通部分に取付けられている。また、該内側フランジ部と外側フランジ部の間に屈曲部が備えられている。

好適な第２の実施例においては、該環状弾性体は、シール保持器の外周部に嵌合された筒部と、この筒部から回転軸の軸線と直交方向に一体に延び、該貫通部分に取付けられるフランジ部とを備えている。

好適な第３の実施例においては、該環状弾性体は、回転軸の軸線方向に延びる蛇腹筒状に形成され、軸線方向の一側部がシール保持器に他側部が該貫通部分にそれぞれ取付けられている。

そして、上述の環状弾性体はそれぞれ、該貫通部分と該シール保持器の間をシールしている。

本発明に従って構成された、回転軸の貫通部分をシールする、グランドパッキンを備えた軸封装置は、グランドパッキンを収容するシール保持器と、シール保持器の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器に外側が該貫通部分にそれぞれ取付けられ、回転軸の変動によるシール保持器の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体を備えている。

したがって、グランドパッキンを収容したシール保持器は、環状弾性体を介して回転軸の貫通部分に取付けられているので、回転軸の変動に追従して動くことができ、回転軸の芯振れに対しグランドパッキンのシール性を良好に維持することができる。

以下、本発明に従って構成された軸封装置について、好適な実施例を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図１を参照して、第１の実施例について説明する。全体を番号２で示す、回転軸４の貫通部分６をシールする、グランドパッキン８を備えた軸封装置は、グランドパッキン８を収容する円筒状のシール保持器１０と、このシール保持器１０の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器１０に外側が貫通部分６にそれぞれに取付けられ、回転軸４の変動によるシール保持器１０の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体１２を備えている。

回転軸４の貫通部分６は、例えば粉体Ｐを収容した容器の側壁６ａに貫通穴６ｂを有している。

シール保持器１０は、ステンレス鋼によって形成され、グランドパッキン８を収容する円筒部１０ａと、円筒部１０ａの長手方向の一側（図１の左側）に半径方向内方に延びた円板状のパッキン係止部１０ｂと、他側（図１の右側）に半径方向外方に延びた円板状のフランジ部１０ｃを備えている。

グランドパッキン８は、複数個のＶパッキン８ａからなるパッキンセットを２組備え、この２組の間にグリース溜め用の空間を形成するスペーサリング８ｂを備えている。Ｖパッキン８ａはグラスファイバー入りのフッ素樹脂によって形成され、シールリップを容器の粉体Ｐ側に向けて収容されている。スペーサリング８ｂの部分の空間には配管（図示していない）によってグリースが供給される。

環状弾性体１２は、回転軸４の軸線Ｘと直交方向に延びるドーナツ盤状にシリコンゴムまたはフッ素ゴムによって形成され、半径方向に、内側フランジ部１２ａ、外側フランジ部１２ｂ、そしてその間に環状に屈曲部１２ｃを備えている。屈曲部１２ｃは、中空円管状に形成されている。環状弾性体１２には、グラスファイバーなどによる補強材１２ｄが充填されている。

内側フランジ部１２ａおよび外側フランジ部１２ｂにはそれぞれ、軸線Ｘを中心にしたピッチ円上に複数個（例えば８個）のボルト穴が備えられ、環状弾性体１２は、このボルト穴を通した複数個のボルト１４によって、シール保持器１０のフランジ部１０ｃおよび貫通部分６の側壁６ａに取付けられている。

このドーナツ盤状に形成された環状弾性体１２は、取付状態において、貫通部分６とシール保持器１０の間を、容器の例えば粉体Ｐが、貫通穴６ｂを通して漏れ出ないようシールするように形成されている。

また、シール保持器１０には、フランジ部１０ｃ側からグランドパッキン８を軸線Ｘ方向に押圧するパッキン押え１６が、複数個（例えば６個）のボルト１８により押圧力を調整可能に取付けられている。

図２は、環状弾性体１２の変形例としての環状弾性体２０が取付けられた状態を示している。環状弾性体２０は、屈曲部２０ａの形状が環状弾性体１２の屈曲部１２ｃと異なる以外、環状弾性体１２と同一である。屈曲部２０ａは、中空円管状ではなく半円状に形成されている。

図１を参照して、上述したとおりの軸封装置２の作用効果について説明する。

軸封装置２は、グランドパッキン８を収容するシール保持器１０と、シール保持器１０の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器１０に外側が回転軸４の貫通部分６にそれぞれ取付けられ、回転軸４の変動によるシール保持器１０の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体１２（２０）を備えている。したがって、シール保持器１０は、環状弾性体１２（２０）を介して貫通部分６に取付けられているので、回転軸４の半径方向あるいは軸線Ｘ方向などの動きに応じて変動することができ、回転軸４の芯振れに対してグランドパッキン８のシール性を良好に維持することができる。

そして、環状弾性体１２（２０）は、回転軸４の軸線Ｘと直交方向に延びるドーナツ盤状に形成され、このドーナツ盤状の内側フランジ部１２ａおよび外側フランジ部１２ｂそれぞれがシール保持器１０および貫通部分６に取付けられているので、回転軸４の芯振れ方向が変化しても、芯振れを容易に適切に吸収することができる。

また、環状弾性体１２（２０）は、内側フランジ部１２ｂと外側フランジ部１２ａの間に屈曲部１２ａ（２０ａ）を備えることにより、より容易に回転軸４の芯振れを吸収することができる。

さらに、環状弾性体１２（２０）は、貫通部分６とシール保持器１０の間をシールするように形成されているので、容器の例えば粉体Ｐが貫通部分６を通して漏れ出ないようにあるいは外部から異物が侵入しないように、完全に，容易にシールすることができる。

図３を参照して、第２の実施例について説明する。なお、前記の軸封装置２と実質上同一の部分、例えば回転軸４、貫通部分６、グランドパッキン８、パッキン押え１６等については同一の符号で示し説明は省略する。

全体を番号２２で示す軸封装置は、グランドパッキン８を収容する円筒状のシール保持器２４と、このシール保持器２４の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器２４に外側が回転軸４の貫通部分６にそれぞれに取付けられ、回転軸４の変動によるシール保持器２４の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体２６を備えている。

シール保持器２４は、ステンレス鋼によって形成され、グランドパッキン８を収容する円筒部２４ａと、円筒部２４ａの長手方向の一側（図３の左側）に半径方向内方に延びた円板状のパッキン係止部２４ｂと、他側（図３の右側）に半径方向外方に延びた円板状のフランジ部２４ｃを備えている。

環状弾性体２６は、シリコンゴムまたはフッ素ゴムによって形成され、シール保持器２４の円筒部２４ａおよびパッキン係止部２４ｂの外面に嵌合され焼付けられた筒部２６ａと、この筒部２６ａから回転軸４の軸線Ｘと直交方向に一体に延び、シール保持器２４のフランジ部２４ｃに焼付け接合されたフランジ部２６ｂを備えている。筒部２６ａの外周部分には、ステンレス鋼によって形成された円筒２８が一体に焼付け接合されている。したがって、シール保持器２４と円筒２８の間には、環状弾性体２６の筒部２６ａがサンドイッチ状に一体に挟まれている。

シール保持器２４のフランジ部２４ｃおよび環状弾性体２６のフランジ部２６ｂにはそれぞれ、軸線Ｘを中心にしたピッチ円上に複数個（例えば８個）のボルト穴が備えられ、このボルト穴を通した複数個のボルト１４によって、シール保持器２４は貫通部分６の側壁６ａに環状弾性体２６のフランジ部２６ｂを挟んで取付けられている。

環状弾性体２６は、取付状態において、貫通部分６とシール保持器２４の間を、例えば容器の粉体Ｐが貫通穴６ｂを通して漏れ出ないようにシールするように形成されている。

図３を参照して、上述したとおりの軸封装置２２の作用効果について説明する。

軸封装置２２は、グランドパッキン８を収容するシール保持器２４と、シール保持器２４の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器２４に外側が回転軸４の貫通部分６にそれぞれ取付けられ、回転軸４の変動によるシール保持器２４の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体２６を備えている。したがって、シール保持器２４は、環状弾性体２６を介して貫通部分６に取付けられているので、回転軸４の半径方向あるいは軸線Ｘ方向などの動きに応じて変動することができ、回転軸４の芯振れに対してグランドパッキン８のシール性を良好に維持することができる。

そして、環状弾性体２６は、シール保持器２４の外周部である、円筒部２４ａおよびパッキン係止部２４ｂに嵌合され焼付けられた筒部２６ａと、この筒部２６ａから回転軸４の軸線Ｘと直交方向に一体に延び、シール保持器２４のフランジ部２４ｃに焼付けられたフランジ部２６ｂを備え、フランジ付きの円筒状に形成されているので、回転軸４の芯振れ方向が変化しても、芯振れを容易に適切に吸収することができる。

さらに、環状弾性体２６は、貫通部分６とシール保持器２４の間をシールするように形成されているので、簡単な円筒構造で、容器の例えば粉体Ｐが貫通部分６を通して漏れ出ないように、あるいは外部から異物が侵入しないように、完全に、容易にシールすることができる。

図４を参照して、第３の実施例について説明する。なお、前記の軸封装置２、２２と実質上同一の部分、例えば回転軸４、貫通部分６、グランドパッキン８、パッキン押え２２等は同一の符号で示し説明は省略する。

全体を番号３０で示す軸封装置は、グランドパッキン８を収容する円筒状のシール保持器３２と、このシール保持器３２の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器３２に外側が回転軸４の貫通部分６にそれぞれに取付けられ、回転軸４の変動によるシール保持器３２の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体３４を備えている。

シール保持器３２は、ステンレス鋼によって形成され、グランドパッキン８を収容する円筒部３２ａと、円筒部３２ａの長手方向の一側（図１の左側）に半径方向内方に延びた円板状のパッキン係止部３２ｂと、他側（図１の右側）に半径方向外方に延びた円板状のフランジ部３２ｃを備えている。

環状弾性体３４は、ステンレス鋼によって、回転軸４の軸線Ｘ方向に延びる蛇腹筒状のベローズに形成され、軸線Ｘ方向の一側（左側）の内方に延びた円板状部分３４ａがシール保持器３２に、他側（右側）の外方に延びた円板状部分３４ｂが貫通部分６の側壁６ａにそれぞれ取付けられている。

円板状部分３４ａは、シール保持器３２の円筒部３２ａの外周部に一体に接合され取付けられ、円板状部分３４ｂは、側壁６ａに軸線Ｘを中心にしたピッチ円上に設けた複数個（例えば８個）のボルト穴を通した複数個のボルト１４により、側壁６ａとの間にシリコンゴムで形成したワッシャ３６を挟んで取付けられている。

環状弾性体３４は、取付状態において、貫通部分６とシール保持器３２の間を、容器の例えば粉体Ｐが貫通穴６ｂを通して漏れ出ないようにシールするように形成されている。

図４を参照して、上述したとおりの軸封装置３０の作用効果について説明する。

軸封装置３０は、グランドパッキン８を収容するシール保持器３２と、シール保持器３２の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器３２に外側が回転軸４の貫通部分６にそれぞれ取付けられ、回転軸４の変動によるシール保持器３２の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体３４を備えている。したがって、シール保持器３２は、環状弾性体３４を介して回転軸４の貫通部分６に取付けられているので、回転軸４の半径方向あるいは軸線Ｘ方向などの動きに応じて変動することができ、回転軸４の芯振れに対してグランドパッキン８のシール性を良好に維持することができる。

そして、環状弾性体３４は、回転軸４の軸線Ｘ方向に延びる蛇腹筒状に形成されたベローズであり、軸線Ｘ方向の一側（左側）の内方に延びた円板状部分３４ａがシール保持器３２に、他側（右側）の外方に延びた円板状部分３４ｂが貫通部分６にそれぞれ取付けられているので、回転軸４の芯振れ方向が変化しても、芯振れを容易に適切に吸収することができる。

さらに、環状弾性体３４は、貫通部分６とシール保持器３２の間をシールするように形成されているので、簡単な蛇腹筒構造で、容器の例えば粉体Ｐが貫通部分６を通して漏れ出ないように、あるいは外部から異物が侵入しないように、完全に、容易にシールすることができる。

以上詳述した軸封装置２、２２、３０を、軸線Ｘ方向に２個組み合わせて使用することにより、回転軸４が貫通する部分の軸封装置によるシール性を、さらに向上させることができる。

例えば、図５を参照して説明すると、この形態は、容器の例えば粉体Ｐが収容された側に軸封装置２と実質的に同一構成の軸封装置２０１が、そして軸線Ｘ方向の外側に軸封装置２と実質的に同一構成の軸封装置２０２が備えられている。

軸封装置２０１と軸封装置２０２の間の空間、また軸封装置２０１のシール保持器１０の半径方向外側の容器側にＯリングシール２０４を取付けた空間には、外部からシールガスとしてのＮ_２ガスが導入封入されている（矢印Ｎ_２）。このガスの圧力は、容器内の圧力よりも若干高くすることにより、粉体Ｐの外部への漏れ、また外部からの異物の侵入をよりよく防止することができる。また、それぞれのグランドパッキン８のスペーサリング８ｂの空間には、外部からグリースが供給充填されている（矢印Ｇ）。このグリースは、グランドパッキン８の摩耗を抑えるとともに漏れおよび異物の侵入を防止することができる。

図６は、容器の例えば粉体Ｐが収容された側に軸封装置２２と実質的に同一構成の軸封装置２２０が、そして軸線Ｘ方向の外側に軸封装置２と実質的に同一構成の軸封装置２０３を備えている。

軸封装置２２０と軸封装置２０３の間の空間には、外部からシールガスとしてのＮ_２ガスが導入封入されている（矢印Ｎ_２）。また、それぞれのグランドパッキン８のスペーサリング８ｂの空間には外部からグリースが供給充填されている（矢印Ｇ）。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。

本発明の実施例においては、グランドパッキン８は、Ｖパッキン８ａからなるパッキンセットを２組備え、この間にグリース溜め用のスペーサリング８ｂを備えているが、グランドパッキンは、この実施例に限定されるものではなく、例えば、断面角形パッキン、断面角形の編組パッキン、断面角形スパイラル状パッキン、オイルシール、あるいはダストシールなどのいわゆる軸封パッキン、軸封シールを、単独であるいは組合せで用いてもよいことは言うまでもない。

本発明の実施例の軸封装置２においては、環状弾性体１２（２０）は、内側フランジ部１２ａと外側フランジ部１２ｂの間に屈曲部１２ｃ（２０ａ）を備えているが、例えば大きな弾性変形を必要としない場合には備えなくてもよい。

本発明に従って構成された軸封装置の第１の実施例の構成説明断面図。 第１の実施例の軸封装置の他の形態の構成説明断面図。 本発明に従って構成された軸封装置の第２の実施例の構成説明断面図。 本発明に従って構成された軸封装置の第３の実施例の構成説明断面図。 本発明に従って構成された軸封装置を２個組み合わせた実施例。 本発明に従って構成された軸封装置を２個組み合わせた他の実施例。

符号の説明

２：軸封装置
４：回転軸
６：貫通部分
８：グランドパッキン
１０：シール保持器
１２：弾性環状体
１２ａ：内側フランジ部
１２ｂ：外側フランジ部
１２ｃ：屈曲部
２０：環状弾性体
２０ａ：屈曲部
２２：軸封装置
２４：シール保持器
２６：環状弾性体
２６ａ：筒部
２６ｂ：フランジ部
３０：軸封装置
３２：シール保持器
３４：環状弾性体
３４ａ：一側部
３４ｂ：他側部
２０１、２０２、２０３、２２０：軸封装置

Claims (6)

1. 回転軸が貫通する部分をシールする、グランドパッキンを備えた軸封装置であって、
   回転軸の外周に摺接するグランドパッキンを収容した円筒状のシール保持器と、
   このシール保持器の半径方向外側に環状に位置し、内側がシール保持器に外側が該貫通部分にそれぞれ取付けられ、該回転軸の変動によるシール保持器の動きに追従し弾性的に変形する環状弾性体とを備えている
   ことを特徴とする軸封装置。
2. 該環状弾性体が、
   回転軸の軸線と直交方向に延びるドーナツ盤状に形成され、
   このドーナツ盤状の半径方向の内側フランジ部および外側フランジ部それぞれがシール保持器および貫通部分に取付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の軸封装置。
3. 該内側フランジ部と外側フランジ部の間に屈曲部が備えられている
   ことを特徴とする請求項２記載の軸封装置。
4. 該環状弾性体が、
   シール保持器の外周部に嵌合された筒部と、この筒部から回転軸の軸線と直交方向に一体に延び、該貫通部分に取付けられるフランジ部とを備えている
   ことを特徴とする請求項１記載の軸封装置。
5. 該環状弾性体が、
   回転軸の軸線方向に延びる蛇腹筒状に形成され、
   軸線方向の一側部がシール保持器に他側部が該貫通部分にそれぞれ取付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の軸封装置。
6. 該環状弾性体が、
   該貫通部分と該シール保持器の間をシールしている
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の軸封装置。

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