(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部で高圧側と低圧側を区画するロータリーバルブ等のシール部において、軸方向でロータ軸の一部と対峙してシール面を形成する接触面と、半径方向でケーシングの一部と対峙してシール面を形成する摺動面を有するシール部材を設け、同シール部材はコイルバネにより軸方向及び半径方向へ付勢され高圧側からシール面圧を受けて低圧側へ押し付けられる位置に配置されると共に同シール部材の接触面となるシール面及び摺動面となるシール面のそれぞれに各シール面の全長に亘って延びる複数条の突起を設けたことを特徴とするロータリーバルブ等のシール機構。
【請求項２】
前記シール部材の摺動面に対峙するケーシングの摺動面を半径方向に突出して形成することにより、前記シール部材の摺動面は、半径方向で対峙してシール面を形成することに代え、前記接触面と同様に軸方向で対峙してシール面を形成したことを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ等のシール機構。
【請求項３】
前記シール部材、および同シール部材と摺動する摺動部のいずれか一方をサーメット溶射材、セラミックスまたは樹脂のいずれかで構成し、他方をこれらの内異なるもので構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリーバルブ等のシール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリーバルブをはじめとして、気密容器のシール、気密室のドアなどの様に、摺動部を有しその両側で圧力差の存在するシール部に適用するシール機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７ないし図９に基づいて従来のロータリーバルブのシール機構について説明する。なお、図７はロータリーバルブの構成概要を示し、図８はその主要部の構成の縦断面、また、図９はシール部分を拡大して示している。
【０００３】
ロータリーバルブは、軸方向をサイドシールと呼ばれるシール機構７により、また、半径方向をベーンシール３によってシールされたポケット４に原料供給口５から原料１２を供給し、ロータ軸１の回転によるポケット４の回転に伴い同原料１２の輸送を行い、原料排出口６から排出を行う様になっている。
ここでポケット４の軸方向のシーリングを行うシール機構７を図９により詳細に示すと、このシール機構７において、ガスリークはシール部材８とこれに対峙して摺動部を構成するケーシング２との間、およびシール部材８とこれに対峙して接触したロータ軸１との間に発生するが、シール部材８を半径方向に付勢したコイルバネ９でケーシング２に押し付けることにより発生する接触面圧、およびシール部材８を軸方向に付勢した他のコイルバネ９でロータ軸１に対して低圧側から押し付けることにより発生する接触面圧によりシールされる。
【０００４】
なお、シール部材８とロータ軸１との間は実質的に相対移動の無い状態で当接してシールされ、また、シール部材８とケーシング２の間は互いに摺動しつつシールされることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の様に構成された従来のものでは、以下に列挙する様な種々の問題点を有するものである。
【０００６】
▲１▼シール部材８に対して低圧側からシール面圧をかけて高圧側に押し付けることによりシールしているので、シールに必要な力に加えて高圧側と低圧側との圧力差に抗するだけのシール面圧が必要であり、この圧力差が大きい場合には、シールに必要な力も比例的に大きくなり、シール機構各部に大きな剛性が必要となり、装置の大型化、高機能化等が要求されることになる。
【０００７】
▲２▼所定のシールを行うためには、シール部材８を軸方向および半径方向に押し付けなければならないが、このように２方向に力を加え、かつ変位を許容するようにした機構はそれ自体複雑なものが要求される。
【０００８】
▲３▼前記▲１▼項の様に圧力差が大きく、シール部での接触面圧を増大するために耐摩耗性を考慮し、摺動部を構成するシール材としてセラミックスなどの硬質材料を使用した場合、シール部周辺での変位を許容する機構の設計製作は非常に難しいものとなる。
【０００９】
▲４▼前記各項に示す各部の構成は全て技術的に精密な機構が必要となり、何れもコストアップに連なるという不具合を持つものである。
【００１０】
本発明はこれら従来のものに顕在する不具合を解消し、ロータリーバルブをはじめとして、気密容器のシール、気密室のドアなどの様に、摺動部を有しその両側で圧力差の存在する平滑なシール端面を比較的簡単な機構でシール出来るようにしたシール機構を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決すべくなされたもので、第１の手段として、摺動部で高圧側と低圧側を区画するロータリーバルブ等のシール部において、軸方向でロータ軸の一部と対峙してシール面を形成する接触面と、半径方向でケーシングの一部と対峙してシール面を形成する摺動面を有するシール部材を設け、同シール部材はコイルバネにより軸方向及び半径方向へ付勢され高圧側からシール面圧を受けて低圧側へ押し付けられる位置に配置されると共に同シール部材の接触面となるシール面及び摺動面となるシール面のそれぞれに各シール面の全長に亘って延びる複数条の突起を設けたロータリーバルブ等のシール機構を提供するものである。
【００１２】
すなわち、同第１の手段によればシール部材のシール面を軸方向でロータ軸の一部と対峙する接触面と、半径方向でケーシングの一部と対峙する摺動面で形成し、かつ、このシール部材はコイルバネにより軸方向及び半径方向へ付勢され高圧側と低圧側を区画するシール部の高圧側からシール面圧を受けて低圧側へ押し付けられるようにシール部材を配置したことにより、高圧側と低圧側との圧力差をそっくりそのままシール面圧に利用することができ、同シール部材を低圧側からシール面圧を受けるように配列したものに比べて、シール部材の押し付け等のために付加する機械的な力が少なくて済み、シール機構各部の簡素化を図ることができるものである。
【００１４】
更に同第１の手段では、上記した接触面となるシール面及び摺動面となるシール面のそれぞれにおいて各シール面の全長に亘って延びる複数条の突起を低圧側に対峙して設けたので、上記摺動面となるシール面及び接触面となるシール面それぞれの突起を介して低圧側のシールが形成されることにより、シール部材が低圧に曝される面積が増える一方でシール面との接触面積が小さくなり、前記高圧側と低圧側との圧力差により発生する力が大きくなってシール部材の押し付けのために付加する機械的な力が少なくて済むことになる。
【００１５】
しかも、前記突起の相手側との接触は、シール部材の低圧側で同突起をピボットとした動きを可能にすることになり、簡単な構成でシール部での必要な変位が許容できることになる。
【００１６】
また本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記シール部材の摺動面に対峙するケーシングの摺動面を半径方向に突出して形成することにより、前記シール部材の摺動面は、半径方向で対峙してシール面を形成することに代え、前記接触面と同様に軸方向で対峙してシール面を形成したロータリーバルブ等のシール機構を提供するものである。
【００１７】
すなわち、同第２の手段によればシール部材の半径方向シール機能を行う摺動部を半径方向に形成することに代えてシール部材の低圧側のシール面と対峙して設けたことにより、同シール部材は半径方向のシール面圧を加える必要はなく前記高圧側と低圧側との圧力差とこれと共働する軸方向に付勢する機械的な力があれば足り、シール部の構成をより一層簡素化するようにしたものである。
【００１８】
更にまた本発明は第３の手段として、前記第１又は第２の手段において、前記シール部材、および同シール部材と摺動する摺動部のいずれか一方をサーメット溶射材、セラミックスまたは樹脂のいずれかで構成し、他方をこれらの内異なるもので構成したロータリーバルブ等のシール機構を提供するものである。
【００１９】
すなわち、同第３の手段によればシール部を構成するシール部材と摺動部を耐磨耗性に富んだサーメット溶射材、セラミックスまたは樹脂のうち互いに異なるものを選んで構成することにより、摩耗に強く長寿命のシール機構を得ることができるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第１形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１はロータリーバルブの構成概要を示し、図２はその主要部の構成の縦断面、また、図３はシール部分を拡大して示している。
なお、本実施に形態において前記従来のものと同一の部位については同一の符号を採用して図面中にこれを付して示し、重複する説明は省略する。
【００２１】
本実施の形態は、シール部材８のシール面をケーシング２と対峙する摺動面、およびロータ軸１と対峙する接触面の２面で形成し、シールに必要な押し付け力としてこの２方向の力を必要としたものである。
【００２２】
すなわち、シール部材８はシール機構７において、高圧側からの圧力Ｐをシール面圧の一部として受け、これに加えて軸方向に付勢されたコイルバネ９および半径方向に付勢された他のコイルバネ９とにより、ロータ軸１と対峙する接触面およびケーシング２と対峙する摺動面を押し付け、高圧側（図３でシール部材８の左側であり、圧力Ｐで加圧される面側）および低圧側（図３でシール部材８の右側）とを区画し、シールしている。
【００２３】
また，シール部材８には前記ケーシング２に対峙する摺動面の両端部、および軸方向でロータ軸１と対峙する接触面の両端部のそれぞれに突起１０が設けられており、シール部材８の低圧に曝される面積を増やすとともにシール面との接触面積を小さくしている。
【００２４】
また、ケーシング２の摺動部にはサーメット溶射を行い、シール部材８はセラミックス材を用いて構成されているが、同セラミックス材に換えて樹脂を用いてもよく、さらにまた、前記ケーシング２とシール部材８は、このサーメット溶射、セラミックス材または樹脂の中から、互いに異なるいずれか一つを選んで構成することができるものである。
【００２５】
本実施の形態は、前記の様に構成されているので、高圧側と低圧側を区画するシール機構７のシール部材８は、軸方向に付勢されたコイルバネ９および半径方向に付勢された他のコイルバネ９に加えて、高圧側と低圧側との圧力差をそっくりそのままシール面圧として利用することができるものである。
【００２６】
また、シール部材８は、ケーシング２と対峙する摺動面、およびロータ軸１と対峙する接触面のそれぞれの両端部に、シール面の全長に亘って延びる突起１０を設けているので、同突起１０を介して低圧側のシールが形成されることにより、シール部材８が低圧に曝される面積が増えることになり、前記高圧側と低圧側との圧力差により発生する力が大きくなると共に、シール部の接触面圧は高圧側に加えた圧力より大きな値となり、シール部材８の押し付け等のために付加するコイルバネ９のバネ力が少なくて済むことになる。
【００２７】
しかも、前記突起１０は、相手側であるケーシング２およびロータ軸１との接触によりシール部材８の低圧側で同突起１０をピボットとした動きを可能とすることになるので、シール部での必要な変位が許容できる。
【００２８】
また、シール部を構成するシール部材８とケーシング２およびロータ軸１の摺動部を耐磨耗性に富んだサーメット溶射材、セラミックスまたは樹脂のうち互いに異なるものを選んで構成しているので、摩耗に強く長寿命のシール機構を得ることができるものである。
【００２９】
次に本発明の実施の第２形態を図４ないし図６に基づいて説明する。図４〜図６は、前記実施の第１形態を示した図１〜図３にそれぞれ対応し、ロータリーバルブの構成概要、その主要部の構成の縦断面、また、シール部分を拡大したものを示している。
【００３０】
従って本実施に形態において前記従来のもの、および前記実施の第１形態と同一の部位については同一の符号を採用して図面中にこれを付して示し、重複する説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態は、ロータ軸１における軸方向のシール部を形成する接触面と同一平面にケーシング２の内周面から内方に突出して配置したケーシング側の摺動部材１１の摺動面を設けている。
【００３２】
そしてシール部材８は、ロータ軸１と対峙するシール面が、同ロータ軸１の接触面および摺動部材１１の摺動面と対峙する平面のみでシール面を構成しているので、同シール部材８は、ロータ軸１との間の半径方向の変位を許容する必要がなく、シール部材８はロータ軸１に対して適宜の手段（例えば図示省略するがボルト等により）その位置を固定してもよい。
【００３３】
そしてシール部材８はシール機構７の高圧側から圧力Ｐを受けて加圧される様に配置され、コイルバネ９によりケーシング２との摺動面であるケーシング側摺動部材１１に押し付けられる。
【００３４】
なおケーシング側摺動部材１１は接着、または図中に略示するようにボルト接合等任意の手段によりケーシングん２に気密接合される。
【００３５】
本実施の形態は前記した様にシール部材８の半径方向シール機能を行う摺動部を、シール部材８の低圧側面と対峙して設けて構成されているので、半径方向に付勢されたコイルバネ等によりシール部材８に半径方向のシール面圧を加える必要はなく、前記高圧側と低圧側との圧力差とこれと共働する軸方向に付勢する力があれば足り、シール部の構成をより一層簡素化するようにしたものである。  なお、前記実施の第１形態のものにおいて奏し得た種々の効果は、本実施の形態のものも同様に奏し得ることは、改めて説明するまでもなく容易に理解され得る事項故重複する説明は省略する。
【００３６】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上本出願の請求項１の発明によれば、摺動部で高圧側と低圧側を区画するロータリーバルブ等のシール部において、軸方向でロータ軸の一部と対峙してシール面を形成する接触面と、半径方向でケーシングの一部と対峙してシール面を形成する摺動面を有するシール部材を設け、同シール部材はコイルバネにより軸方向及び半径方向へ付勢され高圧側からシール面圧を受けて低圧側へ押し付けられる位置に配置されると共に同シール部材の接触面となるシール面及び摺動面となるシール面のそれぞれに各シール面の全長に亘って延びる複数条の突起を設けてロータリーバルブ等のシール機構を構成しているので、シール部材のシール面を軸方向でロータ軸の一部と対峙する接触面と、半径方向でケーシングの一部と対峙する摺動面で形成し、かつ、このシール部材はコイルバネにより軸方向及び半径方向へ付勢され、高圧側と低圧側を区画するシール部の高圧側からシール面圧を受けて低圧側へ押し付けられるようにシール部材を配置したことにより、高圧側と低圧側との圧力差をそっくりそのままシール面圧に利用することができ、同シール部材を低圧側からシール面圧を受けるように配列したものに比べて、シール部材の押し付け等のために付加する機械的な力が少なくて済み、シール機構各部の簡素化を図り、以てコスト低減を達成することができたものである。
【００３８】
更に前記請求項１の発明によれば、前記シール部材の低圧側に対峙する摺動面となるシール面及び接触面となるシール面に、それぞれのシール面の全長に亘って延びる複数条の突起を設けてロータリーバルブ等のシール機構を構成しているので、上記摺動面となるシール面及び接触面となるシール面それぞれの全長に亘って延びる複数条の突起を介して低圧側のシールが形成されることにより、シール部材が低圧に曝される面積が増える一方でシール面との接触面積が小さくなり、前記高圧側と低圧側との圧力差により発生する力が大きくなってシール部材の押し付けのために付加する機械的な力が少なくて済むことになる。
【００３９】
しかも、同請求項１の発明では前記突起の相手側との接触は、シール部材の低圧側で同突起をピボットとした動きを可能とすることになり、シール部での必要な変位が許容できることになり、複雑な構成を必要とせず、コスト低減を達成することができたものである。
【００４０】
また、本出願の請求項２の発明によれば、前記請求項１の発明において、前記シール部材の摺動面に対峙するケーシングの摺動面を半径方向に突出して形成することにより、前記シール部材の摺動面は、半径方向で対峙してシール面を形成することに代え、前記接触面と同様に軸方向で対峙してシール面を形成してロータリーバルブ等のシール機構を構成しているので、シール部材の半径方向シール機能を行う摺動部を半径方向に形成することに代えてシール部材の低圧側のシール面と対峙して設けたことにより、同シール部材は半径方向のシール面圧を加える必要はなく前記高圧側と低圧側との圧力差とこれと共働する軸方向に付勢する力があれば足り、シール部の構成をより一層簡素化し、前記請求項１の発明と同様に、簡便な構成でコスト低減に寄与することができたものである。
【００４１】
更にまた本出願の請求項３の発明によれば、前記請求項１又は２の発明において、前記シール部材、および同シール部材と摺動する摺動部のいずれか一方をサーメット溶射材、セラミックスまたは樹脂のいずれかで構成し、他方をこれらの内異なるもので構成してロータリーバルブ等のシール機構を構成しているので、シール部を構成するシール部材と摺動部を耐磨耗性に富んだサーメット溶射材、セラミックスまたは樹脂のうち互いに異なるものを選んで構成することにより、摩耗に強く長寿命のシール機構を得ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るロータリーバルブの概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の主要部の構成の縦断面を示す説明図である。
【図３】図２の主要部であるシール部分を拡大して示す説明図である。
【図４】本発明の実施の第２形態に係るロータリーバルブの概略構成を示す説明図である。
【図５】図４の主要部の構成の縦断面を示す説明図である。
【図６】図５の主要部であるシール部分を拡大して示す説明図である。
【図７】従来のロータリーバルブの概略構成を示す説明図である。
【図８】図７の主要部の構成の縦断面を示す説明図である。
【図９】図８の主要部であるシール部分を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
１        ロータ軸
２        ケーシング
３        ベーンシール
４        ポケット
５        原料供給口
６        原料排出口
７        シール機構
８        シール部材
９        コイルバネ
１０      突起
１１      摺動部材
１２      原料
【図１】
0003999314.tif 000002
【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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【図８】
0003999314.tif 000009
【図９】
0003999314.tif 000010