(57)【要約】【課題】簡単な構造で、回転軸周りをシールすることができる回転軸用シール形成装置を提供すること。【解決手段】本発明によれば、回転軸用シール形成装置１であって、回転軸に回転軸の軸線方向に移動可能に気密に連結される環状の本体部２を備え、本体部の軸線方向一方側に、回転軸の軸線方向に直交する方向に配向され、固定側部材に設けられた固定側摺動面との間でシールを行う回転側摺動面４が形成され、本体部の軸線方向他方側に、受圧面８が形成され、受圧面に相対的に高圧の気体が作用することにより、一方側に移動し、回転側摺動面が固定側摺動面に押圧され、回転軸と固定側部材との間にシールを形成することを特徴とする回転軸用シール形成装置が提供される。【選択図】図１
2014052040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸用シール形成装置であって、
前記回転軸に該回転軸の軸線方向に移動可能に気密に連結される環状の本体部を備え、
前記本体部の軸線方向一方側に、前記回転軸の軸線方向に直交する方向に配向され、固定側部材に設けられた固定側摺動面との間でシールを行う回転側摺動面が形成され、
前記本体部の軸線方向他方側に、受圧面が形成され、
前記受圧面に相対的に高圧の気体が作用することにより、前記一方側に移動し、前記回転側摺動面が前記固定側摺動面に押圧され、前記回転軸と前記固定側部材との間にシールを形成する、
ことを特徴とする回転軸用シール形成装置。
【請求項２】
前記本体部が、複数の円弧状部材を連結することにより構成されている、
請求項１に記載の回転軸用シール形成装置。
【請求項３】
前記複数の円弧状部材を環状配置に固定する固定手段を備えている、
請求項２に記載の回転軸用シール形成装置。
【請求項４】
前記固定手段が、前記複数の円弧状部材によって構成された本体部の外周に配置されたリング状弾性部材である、
請求項３に記載の回転軸用シール形成装置。
【請求項５】
前記リング状弾性部材が、両端の連結部を連結することによりリング形状を形成する直線状弾性部材である、
請求項４に記載の回転軸用シール形成装置。
【請求項６】
前記本体部の外周面に２本の前記リング状弾性部材が並列配置されている、
請求項４また５に記載の回転軸用シール形成装置。
【請求項７】
前記受圧面の少なくとも一部が、前記固定側部材の前記固定側摺動面の軸線方向反対側に形成された第２の固定側摺動面との間でシールを形成可能な第２の回転側摺動面として構成され、
前記回転側摺動面に相対的に高圧の気体が作用することにより、前記他方側に移動し、前記第２の回転側摺動面が前記第２の固定側摺動面に押圧され、前記回転軸と固定側部材との間にシールを形成する、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回転軸用シール形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸用シール形成装置に関し、詳細には、圧力差のある内部空間と外部空間の間で回転軸の周囲をシールする回転軸用シール形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力差のある内部空間と外部空間の間に回転軸が延びている機器において、回転軸の周囲をシールする装置として、メカニカルシール装置（例えば、特許文献１）が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０４３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているシール構造は、固定部分に取付けられた固定環４５を、バネ４６によって回転軸３０に連結された回転環４４に向けて軸線方向に付勢し、固定環４５と回転環４４の接触面をシール面４５ａ、４４ａとする構成である。
このようなシール構造では、軸線方向に固定環を回転環に向けて付勢するためのバネを固定環の裏側に内蔵させる構造であるので、シール構造が複雑になり、製造コストが上昇する等の問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構造で、回転軸周りをシールすることができる回転軸用シール形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
回転軸用シール形成装置であって、
前記回転軸に該回転軸の軸線方向に移動可能に気密に連結される環状の本体部を備え、
前記本体部の軸線方向一方側に、前記回転軸の軸線方向に直交する方向に配向され、固定側部材に設けられた固定側摺動面との間でシールを行う回転側摺動面が形成され、
前記本体部の軸線方向他方側に、受圧面が形成され、
前記受圧面に相対的に高圧の気体が作用することにより、前記一方側に移動し、前記回転側摺動面が前記固定側摺動面に押圧され、前記回転軸と前記固定側部材との間にシールを形成する、
ことを特徴とする回転軸用シール形成装置が提供される。
【０００７】
このような構成を有する回転軸用シールは、回転軸の周囲で固定側部材に設けられた固定側摺動面に対向するように回転軸に連結され、受圧面側が回転側摺動面側より高圧になると、その圧力差によって、回転側摺動面が固定側摺動面に押圧されて、回転側摺動面と固定側摺動面との間にシールが形成される。
このように、上記構成を有する回転軸用シールでは、バネ等の付勢部材を使用することなく、簡単な構造で回転軸周りのシールを形成することができる。
【０００８】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記本体部が、複数の円弧状部材を連結することにより構成されている。
【０００９】
このような構成によれば、回転軸およびその周辺を分解等することなく、シール部材の交換等を行うことができるため、メンテナンス性が極めて高い。
【００１０】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の円弧状部材を環状配置に固定する固定手段を備えている。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記固定手段が、前記複数の円弧状部材によって構成された本体部の外周に配置されたリング状弾性部材である。
【００１２】
このような構成によれば、
簡単な構成で、複数の円弧状部材を環状に配置して環状の本体部とすることができる。
【００１３】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記リング状弾性部材が、両端の連結部を連結することによりリング形状を形成する直線状弾性部材である。
【００１４】
このような構成によれば、回転軸およびその周辺を分解等することなく、リング状弾性部材の脱着を行うことができるため、メンテナンス性が極めて高い。
【００１５】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記本体部の外周面に２本の前記リング状弾性部材が並列配置されている。
【００１６】
このような構成によれば、並列配置された２本のリング状弾性部材によって複数の円弧状部材が締結されるので、荷重が分散され、環状の本体部は、歪みが少ない環状形状を採ることができる。
【００１７】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記受圧面の少なくとも一部が、前記固定側部材の前記固定側摺動面の軸線方向反対側に形成された第２の固定側摺動面との間でシールを形成可能な第２の回転側摺動面として構成され、
前記回転側摺動面に相対的に高圧の気体が作用することにより、前記他方側に移動し、前記第２の回転側摺動面が前記第２の固定側摺動面に押圧され、前記回転軸と固定側部材との間にシールを形成する。
【００１８】
このような構成によれば、回転軸用シール形成装置が取り付けられている装置において、使用状況の変化等によって高圧側と低圧側が逆転した際にも、シールを形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な構造で、回転軸周りをシールすることができる回転軸用シール形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態の回転軸用シール形成装置の分解斜視図である。
【図２】図１の回転軸用シール形成装置の組み立て状態の斜視図である。
【図３】図１の回転軸用シール形成装置が、真空乾燥機等の回転軸Ｒに連結され回転装置内が低圧空間となった状態を示す軸線方向の部分断面図である。
【図４】図１の回転軸用シール形成装置が、真空乾燥機等の回転軸Ｒに連結され回転装置内が高圧空間となった状態を示す軸線方向の部分断面図である。
【図５】本実施形態の他の実施態様の回転軸用シール形成装置の半径方向断面図である。
【図６】本実施形態のもう一つの実施態様の回転軸用シール形成装置の半径方向断面図である。
【図７】本実施形態のもう一つの実施態様の回転軸用シール形成装置の半径方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の回転軸用シール形成装置について説明する。
先ず、本発明の好ましい実施形態の回転軸用シール形成装置の構成について説明する。図１は、本発明の好ましい実施形態の回転軸用シール形成装置１の分解斜視図であり、図２はその組み立て状態の斜視図である。
【００２２】
回転軸用シール形成装置１は、例えば、攪拌機、乾燥機、混練機等の回転軸を有する装置(回転装置)に使用されるものであり、回転軸と共に回転するように回転軸に取付けられ、回転軸と回転装置の固定側部材との間をシールする。なお、本発明の回転軸用シール形成装置の適用範囲は、上述した回転装置の回転軸に限定されるものではなく、他の回転軸にも適用可能である。
【００２３】
図１および図２に示されているように、回転軸用シール形成装置１は、径方向断面が略正方形の環状の本体部２を備えている。本体部２は、同一形状を有する２つの半円環状（円弧状）のブッシュ片２ａ、２ａを組み合わせることによって構成されている。
【００２４】
本実施態様の回転軸用シール形成装置１では、ブッシュ片２ａ、２ａは、４フッ化エチレン（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）樹脂で形成されている。しかしながら、ブッシュ片２ａ、２ａの材料は、これに限定されるものではなく、耐摩耗性に優れた材料であれば、他の材料も使用可能である。他の材料としては、例えば、カーボン、セラミックス、ポリイミド、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ等の耐摩耗性を備え、潤滑性に優れた材料が挙げられる。
【００２５】
環状の本体部２の軸線方向一方側の端部には、軸線方向外方に突出した第１環状平坦面４が形成されている。この第１環状平坦面４が、固定側部材に設けられた固定側摺動面との間でシールを行う回転側摺動面４とされている。
回転側摺動面４は充填材入りのＰＴＦＥを平坦に加工することによって形成され、固定側は、回転側摺動面と異なる材質の硬質材で形成されている。
【００２６】
また、環状の本体部２の軸線方向他方側の端部には、軸線方向外方に突出した第２環状平坦面６が形成されている。この第２環状平坦面６は、回転軸用シール形成装置１が、回転軸を有する装置（例えば真空乾燥機）の回転軸に取付けられたとき、大気側（即ち高圧側）に面して配置され、本体部２の軸線方向他方側面８の全体によって構成される受圧面８の一部を構成することになる。
【００２７】
回転軸用シール形成装置１の本体部２の外周面には、軸線方向に並列配置され円周方向に延びる２本のスプリング用環状溝１０、１０が形成されている。さらに、並列配置された２本のスプリング用環状溝１０、１０の間の軸線方向中央位置には、円周方向に延びる断面矩形の環状の外側Ｏリング溝１２が形成されている。
【００２８】
また、回転軸用シール形成装置１の本体部２の内周面の軸線方向中央位置には、円周方向に延びる断面矩形の環状の内側Ｏリング溝１４が形成されている。
【００２９】
さらにまた、回転軸用シール形成装置１は、さらに、スプリング用環状溝１０、１０に嵌め込まれる２本のリング状スプリング１６、１６と、外側Ｏリング溝１２に嵌め込まれる外側Ｏリング１８と、内側Ｏリング溝１４に嵌め込まれる内側Ｏリング２０と、を備えている。
【００３０】
これら外側Ｏリング１８と内側Ｏリング２０は、着脱自在の公知の連結部を備え、連結部を解放することによって、環状形状から一部分が開いた開放形状（図１）に移行させることができる。そして、連結部を連結することで、一部分が開いた開放形状（図１）から環状形状に戻すことも可能である。
【００３１】
各リング状スプリング１６は、直線状スプリングの両端に設けられた連結部１６ａ、１６ａを連結することにより、リング形状とされたものである。本実施態様では、連結部１６ａは、フック１６ａであり、着脱可能である。
各リング状スプリング１６は、スプリング用環状溝１０、１０に嵌め込まれ、２つの半円環状（円弧状）のブッシュ２ａを径方向内方に向かって付勢して、２つの半円環状（円弧状）のブッシュ２ａを互いに押圧させ、本体部１の環状形状を維持できるように構成されている。
【００３２】
本体部２の第２環状平坦面６の径方向内方に位置する環状面２２には、軸線方向に延びる２つの切欠部２４が形成されている。図１および図２に示されているように、２つの切欠部２４は、径方向に対向した位置に配置されている。
この切欠部２４には、回転軸への取付け時に、回転軸側の部材から延びるピンが挿通され、回転軸用シール形成装置１の本体部２が回転軸と一体的に回転するようにされる。
【００３３】
次に、本実施形態の回転軸用シール形成装置１の動作を説明する。
動作の説明に先立って、回転軸用シール形成装置１の回転軸への取付け状態を説明する。
図３は、回転軸用シール形成装置１が、真空乾燥機等の回転軸Ｒに連結された状態を示す軸線方向の部分断面図である。
【００３４】
図３では、回転軸用シール形成装置１の左側が、真空乾燥機等の回転装置内部の減圧(低圧)空間であり、右側が回転装置外部の大気圧空間、すなわち相対的には高圧空間である。そして、回転軸用シール形成装置１は、軸線方向一方側の回転側摺動面４が減圧(低圧)空間に、軸線方向他方側面８の全体によって構成される受圧面８が大気圧側に向くように、回転軸Ｒに取付けられる。このとき、回転側摺動面４は、回転軸Ｒの軸線に直交するように配置される。
【００３５】
図３の取付け例では、本実施態様の回転軸用シール形成装置１は、回転軸Ｒの外周に固定された円筒状のスリーブＳを介して、回転軸Ｒに取付けられている。
スリーブＳの外径は、回転軸用シール形成装置１の本体部２の内径より若干小さく設定されており、スリーブＳの外径の外周面と本体部２の内周面との間は、本体部２の内側Ｏリング溝１４に嵌め込まれた内側Ｏリング２０によってシールされる。
【００３６】
スリーブＳの外周面には、径方向に対向する位置に、径方向外方向かって突出するピンＰが取付けられている。このピンＰが、切欠きに本体部２の切欠部２４に嵌まることによって、回転軸用シール形成装置１は、回転軸側の部材であるスリーブＳに対して、軸線方向（Ａ方向）には移動可能であるが、円周方向（Ｂ方向）には移動不可能とされる。すなわち、回転軸用シール形成装置１は、スリーブＳに取付けられると、回転軸Ｒの軸線方向（Ａ方向）にはスリーブＳに対して相対的に移動可能であるが、回転方向には、回転軸Ｒと共に回転するスリーブＳと一体的であり、回転軸ＲおよびスリーブＳと一体に回転することになる。
【００３７】
回転軸用シール形成装置１は、図３に示されているように、回転軸Ｒに取付けられると、回転軸Ｒを有する回転装置の固定側部材Ｆによって形成された断面が略矩形の溝部２６内に配置される。この溝２６の、軸線方向の内方側(装置側)の内壁面２８は、回転軸用シール形成装置１の回転側摺動面４との間でシールを形成する固定側摺動面２８とされている。また、軸線方向の外方側(大気側)の内壁面３０は、回転軸用シール形成装置１の第２の回転側摺動面６との間でシールを形成する第２の固定側摺動面３０とされている。
【００３８】
この溝部の幅(軸線方向長さ)Ｗ１は、回転軸用シール形成装置１の軸線方向長さＷ２より若干長く設定されている。この結果、回転軸用シール形成装置１は、溝内で、軸線方向（矢印Ａ方向）に移動可能となる。
【００３９】
回転軸Ｒを有する真空乾燥機等の回転装置が作動し、回転装置内が減圧されると、装置内外で圧力差が生じる。この結果、装置内が、例えば−０．０９ＭＰａＧ程度の低圧空間となり、回転軸用シール形成装置１の回転側摺動面４が面している空間も同程度の圧力の低圧空間となる。一方、受圧面８が面している空間は大気圧(相対的高圧)空間となる。両空間の圧力差によって、回転軸用シール形成装置１は、回転軸ＲおよびスリーブＳと共に回転しながら、矢印Ｃで示すようにスリーブＳ上で装置内部方向に移動し、回転軸用シール形成装置１の回転側摺動面４が固定側摺動面に押圧され、回転軸用シール形成装置１の回転側摺動面４と固定側摺動面との間にシールが形成される。このシールは、真空乾燥機等の回転装置が作動し、装置の内部が減圧状態となっている間、装置の内外の圧力差によって維持される。
【００４０】
一方、回転装置内部の清掃作業等の際、回転装置の内部が大気圧より高い圧力となると、回転軸用シール形成装置１の回転側摺動面４を含む一端側の全面が、回転装置内部の大気圧より高い圧力を受ける受圧面となり、回転軸用シール形成装置１が装置外方向に付勢されて移動する。そして、回転軸用シール形成装置１の第２の回転側摺動面６が、第２の固定側摺動面３０に押圧され、第２の回転側摺動面６と第２の固定側摺動面３０の間にシールが形成される。このように、装置内が相対的に高圧になった場合にも、回転軸周りにシールを形成することができる。
【００４１】
また、本体部２の交換等のメンテナンスのため、回転軸用シール形成装置１を回転軸Ｒから取り外す際には、リング状スプリング１６のフック１６ａを外し、２本のリング状スプリング１６を直線状態にして、本体部２のスプリング用環状溝１０から外す。さらに、外側Ｏリング１８を、連結部を解放することによって開放状態にして、取り外す。そして、ブッシュ片２ａ、２ａを分離して、回転軸Ｒから取外し、回転軸用シール形成装置１が回転軸Ｒから取り外される。
さらに、内側Ｏリング２０は、連結部を解放することによって、取り外される。
【００４２】
回転軸用シール形成装置１を回転軸に取り付ける際には、まず、内側Ｏリング２０を、回転軸Ｒの周りに配置し連結部を連結することによって、回転軸Ｒを囲んだ閉鎖（環状）形状とする。次いで、その外側から、ブッシュ片２ａ、２ａを環状に配置して環状の本体部２とし、その本体部２の内側Ｏリング溝１４に閉鎖（環状）形状とした内側Ｏリング２０を嵌合させる。
【００４３】
さらに、外側Ｏリング１８を本体部２の外周に巻回して外側Ｏリング溝１２に嵌合させ、最後に直線状態の２本のリング状スプリング１６を本体部２に巻き付け、フック１６ａを連結してリング状スプリング１６をリング状にし、ブッシュ片２ａ、２ａを環状の本体部２として回転軸Ｒに連結固定する。
【００４４】
このような作業で、ブッシュ片２ａ、２ａを回転軸Ｒに固定し、回転軸用シール形成装置１を回転軸に取付けることができる。したがって、回転軸Ｒを取り外す等の大がかりな分解作業を伴うことなく、本体部２の交換等のメンテナンス作業を行うことができる。
【００４５】
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
【００４６】
上記実施形態は、２本のリング状スプリングで、ブッシュ片を連結固定する構成であったが、１本のリング状スプリングでブッシュ片を連結固定する構成でもよい。
また、リング状スプリングに代えて、他の固定手段、例えばホースバンド３２で、ブッシュ片を連結固定する構成(図５)でもよい。
【００４７】
上記実施形態は、本体部２の外周に外側Ｏリング１８が配置された構成であったが、外側Ｏリングを省略した構成(図６)でもよい。
【００４８】
上記実施形態は、本体部２の内周に１本ｎ内側Ｏリング２０が配置された構成であったが、２本の内側Ｏリング２０’、２０’を設けた構成(図７)でもよい。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、２つの半円環状のブッシュ片で、環状の本体部２が形成されていたが、１つの単一の環状ブッシュ片、または３以上の円弧状のブッシュ片で、環状の本体部を形成する構成でもよい。
【００５０】
さらにまた、上記実施形態は、真空乾燥機等の回転機器の内部空間と大気圧の外部空間との間に延びる回転軸の周りにシールを形成するものであったが、本発明をこのような用途に限定されるものでなく、圧力差のある２つの空間の間に延びる回転軸の周りにシールを形成する他の用途に使用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１：回転軸用シール形成装置
２：本体部
２ａ：ブッシュ片
４：回転側摺動面
６：第２環状平坦面
８：軸線方向他方側面
１０：スプリング用環状溝
１２：外側Ｏリング溝
１４：内側Ｏリング溝
１６：リング状スプリング
１６ａ：連結部
１８：外側Ｏリング
２０：内側Ｏリング
２４：切欠部
２８：固定側摺動面
２６：溝部
３０：第２の固定側摺動面
Ｒ：回転軸
Ｓ：スリーブ
Ｆ：固定側部材
【図１】
2014052040.tif 000003
【図２】
2014052040.tif 000004
【図３】
2014052040.tif 000005
【図４】
2014052040.tif 000006
【図５】
2014052040.tif 000007
【図６】
2014052040.tif 000008
【図７】
2014052040.tif 000009