(57)【要約】【課題】ロータ駆動軸にたわみが生じた場合にも、摺動面間を閉じた状態で維持することができ、しかもシールに必要な面圧を低くしてパッキンの寿命を向上させることができるメカニカルシールを提供すること。【解決手段】ケーシング側壁５２を貫通してケーシング５２外に突出する軸部５４のメカニカルシールにおいて、外端面２１を摺動面２１Ａとするリング状のメカシールパッキン２をケーシング側壁５２に配設し、該メカシールパッキン２に摺接する摺動面３１Ａを内端面３１に備えたリング状のパッキン受け部材３を、付勢手段３５によってメカシールパッキン２側に付勢して、両摺動面２１Ａ、３１Ａ同士を突き合わせた状態で軸部５４と一体回転するように配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング側壁を貫通してケーシング外に突出する軸部のメカニカルシールにおいて、外端面を摺動面とするリング状のメカシールパッキンをケーシング側壁に配設し、該メカシールパッキンに摺接する摺動面を内端面に備えたリング状のパッキン受け部材を、付勢手段によってメカシールパッキン側に付勢して、両摺動面同士を突き合わせた状態で軸部と一体回転するように配設したことを特徴とするメカニカルシール。
【請求項２】
メカシールパッキンの内周面は、軸部との隙間が微小間隔となる内側部と、環状ポケット部分を構成する外側部から形成されていることを特徴とする請求項１記載のメカニカルシール。
【請求項３】
パッキン受け部材の外端面には、パッキン受け部材に対向するようにばねにより弾支され、メカシールパッキンから離反したパッキン受け部材を該ばねの反力により押し戻す押戻部材をケーシング側に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のメカニカルシール。
【請求項４】
押戻部材を、当接部材をヨークの先端部に固定し、ヨークの中間部を軸受部から立設した支点で支持するとともに、ヨークの基部とケーシング側壁との間にばねを配設して構成したことを特徴とする請求項３記載のメカニカルシール。
【請求項５】
押戻部材を予圧したばねにより弾支するようにしたことを特徴とする請求項４記載のメカニカルシール。
【請求項６】
当接部材は、軸部軸芯に対してオフセットした位置でパッキン受け部材に当接するように構成したことを特徴とする請求項４又は５記載のメカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する軸部のメカニカルシールに関し、特に混練装置などに用いられるメカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のケーシング側壁を貫通してケーシング外に突出する軸部のメカニカルシールを用いる混練装置５０は、図６〜図７に示すとおり、混練材料を収納する混練槽（以下、「チャンバー５１」という）と該チャンバー５１の側壁５２を貫通して対となるロータ駆動軸５４を両端に備え、ロータ駆動軸５４に連接され、チャンバー５１内で混練材料を混練せしめるロータＲ、Ｒと、加圧蓋５５よりなり、混練材料の混練に際しては、加圧蓋５５を上部に開放した状態で混練材料を適宜手段でチャンバー５１内に投入し、加圧蓋５５を下方に下ろし、ロータ駆動軸５４に連結したモータ等の駆動手段によりロータＲを回転駆動することにより混練材料の混練を行うものである。
【０００３】
メカニカルシール６０は、側壁５２のロータ駆動軸５４の貫通孔近傍に設けた受け部材５３に取り付けたパッキンガイド６６に対し、先端全周にメカシールパッキン６１を配設したパッキン押え６２をボルト６３を介して固定する。
【０００４】
そして、ナット６４を締め付け、ばね６５によって押圧し、メカシールパッキン６１の外周面をパッキンガイド６６の内周面に摺接させながら、メカシールパッキン６１の端面を、ロータＲの鍔部ｓ端面のウェアリングプレートｗ（パッキン受け部材）に押し当てることにより、チャンバー５１内で混練される混練材料が外部に漏出することを防止している。
【０００５】
ところで、混練時にロータ駆動軸は負荷によりたわみを生じ、その鍔部には振れが生じるが、上記従来のメカニカルシールでは、メカシールパッキンをロータの鍔部端面に押付けてシールを行っていることから、パッキンの摺動面をこの振れに追従して常にロータの鍔部端面に平行に押し当てることは困難であり、その為に摺動面に混練材料が噛み込み易い。
この問題に対し、摺動面に作用する面圧を高くしてその対策としているが、パッキンの摩耗が激しくなり、摩耗紛が発生し易くまたパッキンの寿命も低下する。
そして、噛み込んだ材料によって摺動面が開口したままとなり連続的に材料が漏洩することがあり、さらに、摺動面に噛み込んだ材料が再びチャンバー内に戻ってコンタミネーションとなることがあった。
混練作業において、メカシール部に入り込んだ混練材料が再びチャンバー内に戻るような場合にはコンタミネーションとして品質上問題となることがあり、一旦入り込んだ混練材料はチャンバーに戻ることなく外部へ排出されるシール構造が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑み、ロータ駆動軸にたわみが生じた場合にも、摺動面間を閉じた状態で維持することができ、しかもシールに必要な面圧を低くしてパッキンの寿命を向上させることができるメカニカルシールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のメカニカルシールは、ケーシング側壁を貫通してケーシング外に突出する軸部のメカニカルシールにおいて、外端面を摺動面とするリング状のメカシールパッキンをケーシング側壁に配設し、該メカシールパッキンに摺接する摺動面を内端面に備えたリング状のパッキン受け部材を、付勢手段によってメカシールパッキン側に付勢して、両摺動面同士を突き合わせた状態で軸部と一体回転するように配設したことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、メカシールパッキンの内周面は、軸部との隙間が微小間隔となる内側部と、環状ポケット部分を構成する外側部から形成することができる。
【０００９】
また、これらの場合において、パッキン受け部材の外端面には、パッキン受け部材に対向するようにばねにより弾支され、メカシールパッキンから離反しようとするパッキン受け部材を該ばねの反力により押し戻す押戻部材をケーシング側に設けることができる。
【００１０】
さらにこの場合において、押戻部材を、当接部材をヨークの先端部に固定し、ヨークの中間部を軸受部から立設した支点で支持するとともに、ヨークの基部とケーシング側壁との間にばねを配設して構成することができる。
【００１１】
また、押戻部材を予圧したばねにより弾支するようにすることができる。
【００１２】
さらに、当接部材は、軸部軸芯に対してオフセットした位置でパッキン受け部材に当接するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のメカニカルシールによれば、ケーシング側壁を貫通してケーシング外に突出する軸部のメカニカルシールにおいて、外端面を摺動面とするリング状のメカシールパッキンをケーシング側壁に配設し、該メカシールパッキンに摺接する摺動面を内端面に備えたリング状のパッキン受け部材を、付勢手段によってメカシールパッキン側に付勢して、両摺動面同士を突き合わせた状態で軸部と一体回転するように配設したことから、パッキン受け部材の摺動面は付勢手段によってシールに必要な面圧を付与されながら軸部とともに回転し、メカシールパッキンの摺動面に押圧されるから、軸部のたわみに関わらず、メカシールパッキンとパッキン受け部材の摺動面を常に一定に接触させることができ、これにより、摺動面間からの材料の漏出を防止又は効果的に抑制することができる他、シールに必要な面圧を低くしてパッキンの寿命を向上させることができる。
【００１４】
そして、メカシールパッキンの内周面を、軸部との隙間が微小間隔となる内側部と、環状ポケット部分を構成する外側部から形成するときは、軸シール部に入り込んだ混練材料のチャンバー内ヘの逆流が生じることがなくコンタミネーションを防止することができる。
【００１５】
また、パッキン受け部材の外端面に、パッキン受け部材に対向するようにばねにより弾支され、メカシールパッキンから離反しようとするパッキン受け部材を該ばねの反力により押し戻す押戻部材をケーシング側に設けるときは、メカシールパッキンから離反しようとするパッキン受け部材を押し戻して摺動面間を閉じた状態で維持し、摺動面間からの材料の漏出を防止又は効果的に抑制することができる。
【００１６】
この場合、押戻部材を予圧したばねにより弾支することにより、ばねの反力を強くし、材料が噛み込んだときにのみパッキン受け部材に接触するように微少間隔をあけて押戻部材を配設することができ、これにより、無用な摩擦を生じることなく押戻部材とパッキン受け部材の摩耗を防止することができる。
【００１７】
また、押戻部材を、当接部材をヨークの先端部に固定し、ヨークの中間部を軸受部から立設した支点で支持するとともに、ヨークの基部とケーシング側壁との間にばねを配設して構成することにより、てこの作用を利用して、メカシールパッキンから離反したパッキン受け部材を押し戻すことができる。
【００１８】
また、当接部材を、軸部軸芯に対してオフセットした位置でパッキン受け部材に当接するように構成するときは、摺動面間からこより状に捻られて排出される材料を押し潰すように切断するのではなく斜めから剪断するように切断して落下させ外部に排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のメカニカルシールの実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜図４に、本発明のメカニカルシールの一実施例を示す。
なお、混練装置１０において、従来例で説明した内容と同様の構成については、同じ符号を記すことによりその説明を省略する。
【００２１】
本実施例のメカニカルシール１は、混練装置１０のケーシング側壁５２を貫通してケーシング外に突出するロータ駆動軸５４のメカニカルシールであり、その構成を大別するとメカシールパッキン２と、パッキン受け部材３と押し戻し部材４から構成される。
以下、順次説明する。
【００２２】
メカシールパッキン２は、軸受部５６側の外端面２１を摺動面２１Ａとするリング状のものからなり、ロータ駆動軸５４に形成された大径部５７に外嵌する状態で、外周面の凸部２５を押さえつけるようにして固定リング２２によりケーシング側壁５２に固定されている。
メカシールパッキン２の内周面は、チャンバー５１側は大径部５７との隙間を可及的に少なくするように構成した内側部２４と、外端面２１側には大径部５７と一定の隙間を有する環状ポケット２３ａを構成する外側部２３が形成されている。大径部５７と内側部２４との隙間はその構造上無しとすることは不可能であり、混練作業が開始された後、大径部５７と内側部２４との微小隙間から混練材料が漏出する。しかし、外端面２１側に形成した環状ポケット２３ａが漏出した混練材料の溜まり部分となって一旦チャンバー５１から漏出した材料はチャンバー５内に逆流することが有効に防止されている。
【００２３】
パッキン受け部材３は、チャンバー５１側となる内端面３１を摺動面３１Ａとするリング状のものからなり、内周部にＯリング３２を介装して、ロータ駆動軸５４に当接され、大径部５７のテーパ部５７Ａに外嵌されている。
ロータ駆動軸５４と共回りするこのパッキン受け部材３は、ロータ駆動軸５４のテーパ部５７Ａと後述する付勢手段３５とによって調芯性を持ち、その摺動面３１Ａと、メカシールパッキン２の摺動面２１Ａとは、ロータ駆動軸５４の大径部分５７の外周で対面接触するように構成されるから、ロータ駆動軸５４のたわみに関わらず、常に一定に接触することができ、無用に面圧を高くする必要がなく、パッキンの寿命を長く保持することができる。
パッキン受け部材３の軸受部５６側の外端面３３は、フランジ部３４として形成されており、該フランジ部３４の内周部の４箇所がばね等からなる付勢手段３５によりメカシールパッキン２側に押圧されている。
付勢手段３５は、フランジ部３４をガタをもって貫通するボルト３６に介装されており、外側からフランジ部３４を押圧することにより、パッキン受け部材３をメカシールパッキン２側に付勢するとともに、フランジ部３４の内周部とロータ駆動軸５４の外周部との間にも隙間を形成してパッキン受け部材３が傾動できるように構成している。
ボルト３６は、ロータ駆動軸５４の大径部５７に螺合しており、これにより、パッキン受け部材３はロータ駆動軸５４と一体に回転する。
【００２４】
押戻部材４は、パッキン受け部材３のフランジ部３４の外周部２箇所に対向するように当接部材４０を配設する。
２個の当接部材４０は、Ｙ字状のヨーク４２の先端部にそれぞれ固定されており、ヨーク４２の中間部を軸受部５６から立設した支点４３で支持するとともに、ヨーク４２の基部とケーシング側壁５２との間に予圧したばね４１を配設することにより、パッキン受け部材３が、メカシールパッキン２から離反した際、ばね４１の反力により押し戻すようにしている。ヨーク４２の基部はブロック４２Ｂの両端に突設された軸部４２Ａに揺動可能に連結されている。
当接部材４０のフランジ部３４との当接箇所はフランジ部３４の直径方向２箇所で当接しても良いが、図例の如くロータ駆動軸５４の軸芯より下方に距離ａだけオフセットした位置としている。この際、オフセット方向は摺動面２１Ａ、３１Ａからこより状に捻られて漏出する材料を切断して切り落とす際下方で落とすことが後処理上便利であり、また、支点４３、作用点となるばね４１までの距離を考慮し下側とすることが好ましい。このように、当接部材４０のフランジ部３４との当接箇所を軸芯より距離ａだけオフセットした位置とすることにより摺動面２１Ａ、３１Ａからこより状に捻られて漏出する材料を押し潰すように切断するのではなく斜めから剪断するように切断して落下させ外部に排出することができる。
ばね４１は、ケーシング側壁５２に螺合したボルト４４に嵌挿されるとともに、ブロック４２Ｂを介してロックナット４５によりたわませた状態で固定した予圧縮状態となっており、摺動面２１Ａ、３１Ａに材料が噛み込んでパッキン受け部材３がメカシールパッキン２から離反して当接部材４０を押圧したときにのみ、素早いレスポンスで強い反力が作用するものとする。
このように、当接部材４０を予圧したばね４１で弾支することにより、ばね４１の反力を強くし、摺動面２１Ａ、３１Ａに材料が噛み込んだときにのみパッキン受け部材３に接触するように微少間隔をあけて当接部材４０を配設することができ、これにより、無用な摩擦を生じることなく当接部材４０とパッキン受け部材３の摩耗を防止することができる。
【００２５】
また、押戻部材４は、前述したヨーク４２を介することなく、図５に示すように配設することもできる。
図５で示す押戻部材４Ａは、軸受部５６からパッキン受け部材３に向けてボルト４４Ａを立設し、該ボルト４４Ａに当接部材４０Ａを摺動可能に嵌挿するとともに、該当接部材４０Ａを、予圧したばね４１Ａによりパッキン受け部材３側に付勢するように弾支する。
この場合、押戻部材４Ａは、第１実施例と同様に複数設けることが好ましく、また、当接部材４０Ａを弾支するばね４１Ａは、ばね力が強ければ、予圧しないばねを用いることもできる。
さらに、図３に示すように、ロックナット４５を締めて当接部材４０を後退させるようにヨーク４２を傾動させるか、又は支点４３の支持ボルトを退出させるとともに、ボルト３６のロックナット３７を緩めることによりパッキン受け部材３を後退させることができ、これにより、メカシールパッキン２の摺動面２１Ａを開放することができる。
このように、材料替えの際には、次材料の混練の前にメカシールパッキン２の摺動面２１Ａを開放してロータ駆動軸５４を回転させることにより、ロータ駆動軸５４とメカシールパッキン２の間に残った前の混練材料をこより状に捻られた状態で排出することができる。その後、摺動面２１Ａ、３１Ａを閉じて次材料の混練を行うことにより、異種材料のコンタミネーションを防ぐことができる。
【００２６】
かくして、本実施例のメカニカルシール１は、ケーシング側壁５２を貫通してケーシング外に突出する軸部のメカニカルシールにおいて、外端面２１を摺動面２１Ａとするリング状のメカシールパッキン２をケーシング側壁５２に配設し、該メカシールパッキン２に摺接する摺動面３１Ａを内端面３１に備えたリング状のパッキン受け部材３を、メカシールパッキン２側に付勢して両摺動面同士を突き合わせた状態でロータ駆動軸５４に外嵌して配設することから、ロータ駆動軸５４のたわみに関わらず、メカシールパッキン２とパッキン受け部材３の摺動面２１Ａ、３１Ａを常に一定に接触させることができ、これにより、シールに必要な面圧を低くしてパッキンの寿命を向上させることができる。
そして、パッキン受け部材３の外端面３３に対向するようにばね４１により弾支され、メカシールパッキン２から離反したパッキン受け部材３を該ばね４１の反力により押し戻す押戻部材４をケーシング側に設けることから、パッキン摺動面に混練材料が噛み込んでも、この噛み込みにより離反しようとするパッキン受け部材３を、ばね４１の強い反力によって押戻部材４が素早く押し戻すことができ、これにより、摺動面２１Ａ、３１Ａ間を閉じ状態に維持して摺動面２１Ａ、３１Ａ間からの混練材料の漏出を防止又は効果的に抑制することができる。
【００２７】
この場合、当接部材４０を予圧したばね４１により弾支することにより、ばね４１の反力を強くし、材料が噛み込んだときにのみパッキン受け部材３に接触するように微少間隔をあけて当接部材４０を配設することができ、これにより、無用な摩擦を生じることなく当接部材４０とパッキン受け部材３の摩耗を防止することができる。
また、押戻部材４の当接部材４０を、ヨーク４２の先端部に固定し、ヨーク４２の中間部を軸受部５６から立設した支点で支持するとともに、ヨーク４２の基部とケーシング側壁５２との間にばね４１を配設する構成としたことにより、てこの作用を利用して、メカシールパッキン２から離反したパッキン受け部材３を押し戻すことができる。
そして、パッキン受け部材３を後退させ、メカシールパッキン２の摺動面を開放することにより、ロータ駆動軸５４の回転によって、ロータ駆動軸５４とメカシールパッキン２の間に残ったこより状に捻られた混練材料を環状ポケット２３ａから排出することができる。
【００２８】
以上、本発明のメカニカルシールについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば加圧蓋を用いないオープンタイプの混練装置にも適用するとことができる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のメカニカルシールは、ロータ軸がたわんだ場合でも、摺動面間を閉じ状態に維持して摺動面間からの混練材料の漏出を防止又は効果的に抑制できるとともに、シールに必要な面圧を低くしてパッキンの寿命を向上させる。また、メカシールパッキンを通過しようとする漏出材料は、固定されているメカシールパッキンの内周面と回転する軸部の作用を受けてこより状に捻られるので材料変更時のメカシールパッキンの清掃が容易であり、メカシールパッキンから漏出する材料はチャンバー内に逆流することはないからコンタミネーションを防止することができる。また、押戻部材を併設することにより摺動面からこより状になって漏出する材料の捻れ径を次第に細くすることができ、さらに、当接部材にオフセットを与えてパッキン受け部材を傾斜姿勢で回転させることができるから、こより状になって漏出する材料が切断されて落下排出できるという幾多の特性を有していることから、例えば、混練装置のメカニカルシールの用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のメカニカルシールの一実施例を用いた混練装置を示す断面図である。
【図２】同実施例のメカニカルシールを示す断面図である。
【図３】同メカニカルシールの摺動面を解放した状態を示す断面図である。本発明のメカニカルシールの部分拡大断面図である。
【図４】同メカニカルシールを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図５】本発明のメカニカルシールの他の実施例を示す断面図である。
【図６】従来のメカニカルシールの要部を示す断面図である。
【図７】混練装置の正面断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      メカニカルシール
２      メカシールパッキン
２１    外端面
２１Ａ  摺動面
２２    固定リング
２３    外側部
２３ａ  環状ポケット
２４    内側部
３      パッキン受け部材
３１    内端面
３１Ａ  摺動面
３２    Ｏリング
３３    外端面（軸受部側）
３４    フランジ部
３５    付勢手段
３６    ボルト
３７    ロックナット
４      押戻部材
４０    当接部材
４１    ばね
４２    ヨーク
４３    支点
４４    ボルト
４５    ロックナット
５２    ケーシング側壁
５４    ロータ駆動軸
５６    軸受部
５７    大径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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