(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受及び潤滑油を内蔵する軸受箱と立軸との間をシールするラビリンスシールにおいて、
回転ラビリンスの環状凸部の上面に切欠を複数設け、
前記環状凸部の上面に、前記切欠どうしの間にて、回転ラビリンスの回転方向に関して下流端が上流端より低い傾斜面を設けた
ことを特徴とするラビリンスシール。
【請求項２】
軸受及び潤滑油を内蔵する軸受箱と立軸との間をシールするラビリンスシールにおいて、
回転ラビリンスの環状凸部の上面に切欠を複数設け、
回転ラビリンスの回転方向に関し、前記切欠の底面の下流端が上流端より低く、該底面が傾斜している
ことを特徴とするラビリンスシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軸受及び潤滑油を内蔵する軸受箱と立軸との間をシールするラビリンスシールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立軸回転機の軸受部には，油漏れを防止する目的で、ラビリンスシールを設ける場合がある。
【０００３】
図１７は立軸回転機の軸受部の一例を示し、軸受箱１は軸受２及び潤滑油３を内部に保有している。立軸４は軸受箱１を貫通し、環状張出部５の側面が軸受２により支持されている。従って、立軸４が回転すると、軸受２の発生熱量により、潤滑油３の温度が上昇し、油しぶきや油露（以下、これらをオイルミストと呼ぶ）が生じる。そのため、軸受箱１内の圧力が周囲より高くなり、この内圧でオイルミストが軸貫通部の隙間から軸受箱１外へ漏れ出ようとする。このオイルミストの漏れを防止するために、ラビリンスシール６が軸貫通部分、つまり、軸受箱１と立軸４との間に設けられている。
【０００４】
ラビリンスシール６は回転ラビリンス７と固定ラビリンス８からなり、回転ラビリンス７は立軸４の環状張出部５の上面に上向きに備えられ、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７に対応して、軸受箱１の蓋部９の下面に下向きに備えられている。回転ラビリンス７は環状凹部と環状凸部を同心に有しており、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７の環状凹凸部と嵌まり合う環状凹部と環状凸部を同心に有している。従って、回転ラビリンス７と固定ラビリンス８は相対的回転が可能であり、その間にできる屈曲した狭い隙間がシール効果を果たす。
【０００５】
しかし、立軸４の回転速度が速くなると、軸受２の発生熱量も増加し、オイルミストがより多く発生するので、軸貫通部分のシール効果を更に上げる必要がある。
【０００６】
この対策として、ラビリンスシール６内に外部から圧力空気を吹き込む構造を採る場合がある。図１８はその構造例を示し、ラビリンスシール６に空気配管１０を設け、空気配管１０からラビリンスシール６内に矢印のように空気を吹き込み、オイルミストの漏れを防止する。
【０００７】
しかし、軸受部という限られたスペースに空気配管１０を設けなければならないため、作業性が悪く、コストも高くなる。
【０００８】
一方、立軸回転機が停止すると回転ラビリンス７の凹部に、オイルミストが集まって潤滑油の状態で溜まるので、運転と停止を繰り返すと、潤滑油の溜まり量が増加する。そのため、停止した時に、溜まっていた潤滑油が内部圧力によって外部へ押し出され、漏れることがある。
【０００９】
この対策として、実開昭５６−１０８０５９号に開示されたラビリンスシール構造が知られている。この構造は、図１９、図２０に示すように、回転ラビリンス７の凸部の根元に貫通孔１１を開けることにより、軸受箱１に開口する連通路を設けたものである。これにより、運転中は回転ラビリンス７凹部の潤滑油が遠心力により貫通孔１１を通して軸受箱１に戻り、溜まり量が低減する。但し、各凸部根元の貫通孔１１を半径方向には一致させず、流出経路を長くしている。これは、オイルミストの大部分が長い経路壁面に付着して、外部へ流出し難くなることを期待したものである。また、運転時には、回転ラビリンス７のラジアルファンファン作用により、オイルミストが軸受箱１へ戻ることも期待されている。
【００１０】
しかし、回転ラビリンス７のラジアルファンファン効果はそれ程でもないので、立軸４の回転速度が速いとオイルミストの漏れが避けられない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、回転ラビリンスに凹凸構造を設けてファン効果を高めることにより、外部から圧力空気を吹き込む空気配管を設けることなく、回転時のオイルミストの漏れを効果的に防止できるラビリンスシールを提供することである。これに加えて、停止時の潤滑油の漏れを効果的に防止できるラビリンスシールを提供することも、本発明の課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のラビリンスシールは、軸受及び潤滑油を内蔵する軸受箱と立軸との間をシールするラビリンスシールにおいて、回転ラビリンスの環状凸部の上面に切欠を複数設け、前記環状凸部の上面に、前記切欠どうしの間にて、回転ラビリンスの回転方向に関して下流端が上流端より低い傾斜面を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明のラビリンスシールは、軸受及び潤滑油を内蔵する軸受箱と立軸との間をシールするラビリンスシールにおいて、回転ラビリンスの環状凸部の上面に切欠を複数設け、回転ラビリンスの回転方向に関し、前記切欠の底面の下流端が上流端より低く、該底面が傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１７参照して、本発明の実施形態例を説明する。
【００１７】
［第１参考例］
図１〜図３を参照して、第１参考例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図１はラビリンスシールの縦断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図２の円弧 III−III 線に沿う断面図である。
【００１８】
これらの図１〜図３に示すラビリンスシール６は、図１７に示した立軸回転機の軸受部をシールするものであり、同図を参照すれば、軸受２及び潤滑油３を内部に保有する軸受箱１と、この軸受箱１を貫通して環状張出部５の側面が軸受２により支持される立軸４との間（軸貫通部）をシールする。更に、同図を参照すれば、ラビリンスシール６は回転ラビリンス７と固定ラビリンス８からなり、回転ラビリンス７は立軸４の環状張出部５の上面に上向きに形成され、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７に対応して、軸受箱１の蓋部９の下面に下向きに形成されている。回転ラビリンス７は環状凹部と環状凸部を同心に有し、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７の環状凹凸部と嵌まり合う環状凹部と環状凸部を同心に有しており、両ラビリンス７、８は相対回転可能に嵌まり合っている。
【００１９】
本例では、ラビリンスシール６を構成する回転ラビリンス７において、環状凹部の底面１２に、深い穴１３を多数、等間隔に加工してある。
【００２０】
このように、回転ラビリンス７に穴１３を設けたことにより、環状凹部の底面１２に凹凸構造が形成され、この凹凸構造が簡易なファンと同等の作用を持つので、軸回転時にラビリンス６の室内の圧力が高くなり、オイルミストに対するシール効果が向上する。また、回転速度が速いほど圧力が高まりシール効果が高い。従って、従来のような外部から圧力空気を吹き込むための空気配管の配置を省略することができる。言い換えれば、穴ぐり加工のみでシール効果が向上するので、油漏れ防止構造の信頼性が向上し、また、部品（回転ラビリンス７）の製作費用、並びに、ラビリンスシール６を含め軸受部の組立作業コストが低減する。
【００２１】
穴１３を設ける環状凹部の数、環状凹部１つの当たりに設ける穴１３の数、並びに、穴１３の深さは、いずれもラビリンスシール６の室内の圧力をどの程度高めるかによって、適宜設定することができる。
【００２２】
［第２参考例］
図４〜図６を参照して、第２参考例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図４はラビリンスシールの縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図５の円弧VI−VI線に沿う断面図である。
【００２３】
図４〜図６に示すラビリンスシール６も、図１７に示した立軸回転機の軸受部において、軸受及び潤滑油を内部に保有する軸受箱１と、この軸受箱を貫通して環状張出部の側面が軸受により支持される立軸４との間（軸貫通部分）をシールするものである。ラビリンスシール６は回転ラビリンス７と固定ラビリンス８からなり、回転ラビリンス７は立軸の環状張出部５の上面に上向きに形成され、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７に対応して、軸受箱の蓋部９の下面に下向きに形成されている。回転ラビリンス７は環状凹部と環状凸部を同心に有し、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７の環状凹凸部と嵌まり合う環状凹部と環状凸部を同心に有しており、両ラビリンス７、８は相対回転可能に嵌まり合っている。
【００２４】
本例では、ラビリンスシール６を構成する回転ラビリンス７において、環状凸部の上面１４に、切欠１５を多数、等間隔に加工してある。この場合、切欠１５を環状凸部上面１４に加工するので、加工時の寸法確認等の作業を極めて容易に行うことができる。切欠１５の深さは、本例では、環状凸部の根元には至らないが、その近くまで達する程度に深くしている。
【００２５】
このように、回転ラビリンス７に切欠１５を設けたことにより、環状凸部の上面１４に凹凸構造が形成され、この凹凸構造が簡易なファンと同等の作用を持つので、軸回転時にラビリンス６の室内の圧力が高くなり、オイルミストに対するシール効果が向上する。また、回転速度が速いほど圧力が高まりシール効果が高い。従って、従来のような外部から圧力空気を吹き込むための空気配管を省略することができる。言い換えれば、切欠加工のみでシール効果が向上するので、油漏れ防止構造の信頼性が向上し、また、部品（回転ラビリンス７）の製作費用、並びに、ラビリンスシール６を含め軸受部の組立作業コストが低減する。
【００２６】
切欠１５を設ける環状凸部の数、並びに、環状凸部１つ当たりに設ける切欠１５の数は、いずれもラビリンスシール６の室内の圧力をどの程度高めるかによって、適宜設定することができる。
【００２７】
［第１実施形態例］
図７を参照して、本発明の第１実施形態例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図７は図６に相当する断面図である。
【００２８】
本例は、上述した第２参考例に、図７に示す傾斜面１６を追加したものである。即ち、図７において、回転ラビリンス７の環状凸部上面１４に、切欠１５どうしの間にて、回転ラビリンス７の回転方向１７に関して下流端１６ａが上流端１６ｂより低くなるように傾斜面１６を加工してある。
【００２９】
これにより、回転時に傾斜面１６が空気を切るので、切欠１５だけよりも、ファン効果が向上し、シール効果が向上する。
【００３０】
［第２実施形態例］
図８を参照して、本発明の第２実施形態例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図８は図６に相当する断面図である。
【００３１】
本例は、上述した第１実施形態例の変形例であり、図８に示すように、切欠１５の底面１８を傾斜して形成したものである。即ち、回転ラビリンス７の回転方向１７に関し、切欠１５の底面１８の下流端１８ａがその上流端１８ｂより低くなるような、傾斜底面１８となっている。
【００３２】
これにより、回転時に切欠１５の傾斜底面１８が空気を切るので、切欠１５だけよりも、ファン効果が向上し、シール効果が向上する。なお、図６に比べて、切欠１５の回転方向の幅を長くし、また、深さを浅くしてある。
【００３３】
［第３参考例］
図９〜図１１を参照して、第３参考例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図９はラビリンスシールの縦断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面、図１１は図１０の円弧XI−XI線に沿う断面図である。
【００３４】
図９〜図１１に示すラビリンスシール６も、図１７に示した立軸回転機の軸受部において、軸受及び潤滑油を内部に保有する軸受箱１と、この軸受箱を貫通して環状張出部の側面が軸受により支持される立軸４との間（軸貫通部）をシールするものである。ラビリンスシール６は回転ラビリンス７と固定ラビリンス８からなり、回転ラビリンス７は立軸の環状張出部５の上面に上向きに形成され、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７に対応して、軸受箱の蓋部９の下面に下向きに形成されている。回転ラビリンス７は環状凹部と環状凸部を同心に有し、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７の環状凹凸部と嵌まり合う環状凹部と環状凸部を同心に有しており、両ラビリンス７、８は相対回転可能に嵌まり合っている。
【００３５】
本例では、ラビリンスシール６を構成する回転ラビリンス７において、環状凹部の内周側面１９及び外周側面２０に、上下方向の溝２１をそれぞれ多数、等間隔に加工してある。
【００３６】
このように、回転ラビリンス７に溝２１を設けたことにより、環状凹部の内外周側面１９、２０に凹凸構造が形成され、この凹凸構造が簡易なファンと同等の作用を持つので、軸回転時にラビリンスシール６の室内の圧力が高くなり、オイルミストに対するシール効果が向上する。また、回転速度が速いほど圧力が高まりシール効果が高い。従って、従来のような外部から圧力空気を吹き込むための空気配管を省略することができる。言い換えれば、溝加工のみでシール効果が向上するので、油漏れ防止構造の信頼性が向上し、また、部品（回転ラビリンス７）の製作費用、並びに、ラビリンスシール６を含め軸受部の組立作業コストが低減する。
【００３７】
溝２１を環状凹部の内周側面１９、外周側面２０の両方か、どちらか一方に設けるか、あるいは、溝２１を設ける環状凹部の数、あるいは、１つの内周側面１９当たり又は１つの外周側面２０当たりに設ける溝２１の数は、いずれもラビリンスシール６の室内の圧力をどの程度高めるかによって、適宜設定することができる。
【００３８】
図１２に示すように、溝２１を傾斜させても良い。図１２（ａ）に示す例では、回転ラビリンス７の回転方向１７に関して、溝根元２１ａの方が溝先端２１ｂよりも下流側に位置するように、溝２１を傾斜溝に形成してある。図１２（ｂ）に示すように、溝２１を逆方向に傾斜させることも可能である。このように、溝２１が傾斜していても空気を切るので、ファン効果が得られる。
【００３９】
上述した本発明の第１，第２実施形態例及び第１〜第３参考例では、回転ラビリンス７が上向きの場合でも、下向きの場合でも、ファン作用によるシール効果の向上が得られる。
【００４０】
上記本発明の第１，第２実施形態例及び第１〜第３参考例を、任意のもの同士組み合わせて用いることが可能である。
【００４１】
［第４参考例］
図１３〜図１４を参照して、第４参考例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図１３はラビリンスシールの縦断面図、図１４は図１３中の渦巻き状溝を有する環状凹部外周側面を示す斜視図である。
【００４２】
図１３〜図１４に示すラビリンスシール６も、図１７に示した立軸回転機の軸受部において、軸受２及び潤滑油３を内部に保有する軸受箱１と、この軸受箱を貫通して環状張出部５の側面が軸受２により支持される立軸４との間（軸貫通部）をシールするものである。ラビリンスシール６は回転ラビリンス７と固定ラビリンス８からなり、回転ラビリンス７は立軸の環状張出部５の上面に上向きに形成され、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７に対応して、軸受箱の蓋部９の下面に下向きに形成されている。回転ラビリンス７は環状凹部と環状凸部を同心に有し、固定ラビリンス８は回転ラビリンス７の環状凹凸部と嵌まり合う環状凹部と環状凸部を同心に有しており、両ラビリンス７、８は相対回転可能に嵌まり合っている。
【００４３】
本例では、ラビリンスシール６を構成する回転ラビリンス７において、環状凹部の内周側面１９と外周側面２０のうち、全ての外周側面２０にその根元から先端まで、渦巻き状に溝２２を加工してある。この渦巻き状溝（ねじ溝）２２は回転ラビリンス７が右回転するものであれば右ねじ溝とし、左回転するものであれば左ねじ溝とされる。
【００４４】
このように、回転ラビリンス７の環状凹部外周側面２０に渦巻き状溝２２を設けたことにより、この外周側面２０に凹凸構造が形成され、この凹凸構造が簡易なファンと同等の作用を持つので、軸回転時にラビリンスシール６の室内の圧力が高くなり、オイルミストに対するシール効果が向上する。また、回転速度が速いほど圧力が高まりシール効果が高い。従って、従来のような外部から圧力空気を吹き込むための空気配管を省略することができる。言い換えれば、ねじ加工のみでシール効果が向上するので、油漏れ防止構造の信頼性が向上し、また、部品（回転ラビリンス７）の製作費用、並びに、ラビリンスシール６を含め軸受部の組立作業コストが低減する。
【００４５】
更に、立軸回転機を運転後に停止した場合は、軸受箱内の内圧により回転ラビリンス７の環状凹部内に潤滑油が溜まるが、次の運転時に、遠心力により渦巻き状溝２２を通して環状凹部の外部へ掻き出され、最終的に軸受箱内に戻るので、環状凹部内に潤滑油が溜まり続けることがない。従って、立軸回転機を停止しても潤滑油が漏れることはない。これは、回転ラビリンス７が上向きの場合に特に効果的である。
【００４６】
渦巻き状溝２２の溝形状は三角溝や丸溝等、適宜な形状で良い。
【００４７】
渦巻き状溝２２のファン作用によるシール効果の向上のみを目的とする場合は、回転ラビリンス７は上向きでも、下向きでも良く、渦巻き状溝２２を環状凹部外周側面２０の根元から先端まで全てに渡って形成しなくても良い。また、渦巻き状溝２２を設ける環状凹部の数、溝ピッチや溝幅も、ラビリンス６の室内の圧力をどの程度高めるかによって、適宜設定することができる。
【００４８】
更に、渦巻き状溝２２よる潤滑油の掻き出効果を目的とする場合も、環状凹部内にどの程度潤滑油が溜まるかによって、溝ピッチや溝幅を適宜設定することができる。
【００４９】
［第５参考例］
図１５〜図１６を参照して、第５参考例に係るラビリンスシールの構造を説明する。図１５はラビリンスシールの縦断面図、図１６は図１５中の渦巻き状溝を有する環状凹部内周側面を示す斜視図である。
【００５０】
図１５〜図１６に示すラビリンスシール６は、図１３〜図１４に示した第４参考例とは逆に、環状凹部の内周側面１９に、渦巻き状に溝２２を加工してある。この場合も、渦巻き状溝（ねじ溝）２２は回転ラビリンス７が右回転するものであれば右ねじ溝とし、左回転するものであれば左ねじ溝とされる。
【００５１】
このように、回転ラビリンス７の環状凹部内周側面１９に渦巻き状溝２２を設けたことにより、この内周側面１９に凹凸構造が形成され、この凹凸構造が簡易なファンと同等の作用を持つので、軸回転時にラビリンスシール６の室内の圧力が高くなり、オイルミストに対するシール効果が向上する。また、回転速度が速いほど圧力が高まりシール効果が高い。従って、従来のような外部から圧力空気を吹き込むための空気配管を省略することができる。
【００５２】
この場合、回転ラビリンス７は上向きでも、下向きでも良く、渦巻き状溝２２を環状凹部内周側面１９の根元から先端まで全てに渡って形成しても、あるいは、一部のみに形成しても良い。更に、渦巻き状溝２２を設ける環状凹部の数、あるいは、溝ピッチや溝幅もラビリンス６の室内の圧力をどの程度高めるかによって、適宜設定することができる。
【００５３】
上述の第４参考例と第５参考例を組み合わせて用いるようにしても良い。また、第４，第５参考例の両方又は一方に、前述の本発明の第１，第２実施形態例及び第１〜第３参考例のうち１つ又は複数を組み合わせて用いる用にしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のラビリンスシールによれば、回転ラビリンスに凹凸構造が形成され、この凹凸構造がファン作用を持つので、軸回転時にラビリンスシールの室内の圧力が高くなり、オイルミストに対するシール効果が向上する。また、回転速度が速いほどシール効果が高い。従って、従来のような外部から圧力空気を吹き込むための空気配管を省略することができる。また、穴ぐり加工や、切欠加工、溝加工、ねじ加工等でシール効果が向上するので、油漏れ防止構造の信頼性が向上し、また、部品製作費用、並びに、ラビリンスシールや軸受部の組立作業コストが低減する。
【００５５】
また、凹凸構造が持つファン作用に加えて、回転ラビリンスの環状凹部内に溜まった潤滑油が、運転の都度、渦巻き状溝を通して掻き出されて軸受箱内に戻るので、停止時に潤滑油が漏れることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１参考例に係るラビリンスシールの縦断面図。
【図２】図１のII−II線断面図。
【図３】図３は図２の円弧 III−III 線に沿う断面図。
【図４】  第２参考例に係るラビリンスシールの縦断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図５の円弧VI−VI線に沿う断面図。
【図７】  本発明の第１実施形態例に係るラビリンスシールの図６に相当する断面図。
【図８】  本発明の第２実施形態例に係るラビリンスシールの図６に相当する断面図。
【図９】  第３参考例に係るラビリンスシールの縦断面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】図１０の円弧XI−XI線に沿う断面図。
【図１２】溝の傾斜例を示す図。
【図１３】  第４参考例に係るラビリンスシールの縦断面図。
【図１４】図１３中の渦巻き状溝を有する環状凹部外周側面を示す斜視図。
【図１５】  第５参考例に係るラビリンスシールの縦断面図。
【図１６】図１５中の渦巻き状溝を有する環状凹部内周側面を示す斜視図。
【図１７】立軸回転機の軸受部におけるラビリンスシールを示す断面図。
【図１８】従来のシール効果向上技術の一例を示す断面図。
【図１９】従来のシール効果向上技術の他の例を示す断面図。
【図２０】図１９のXX−XX線断面図。
【符号の説明】
１  軸受箱
２  軸受
３  潤滑油
４  立軸
５  環状張出部
６  ラビリンスシール
７  回転ラビリンス
８  固定ラビリンス
９  蓋部
１０  空気配管
１１  貫通孔
１２  環状凹部の底面
１３  穴
１４  環状凸部の上面
１５  切欠
１６  切欠間の傾斜面
１６ａ  切欠間傾斜面の下流端
１６ｂ  切欠間傾斜面の上流端
１７  回転方向
１８  切欠の傾斜底面
１８ａ  切欠傾斜底面の下流端
１８ｂ  切欠傾斜底面の上流端
１９  環状凹部の内周側面
２０  環状凹部の外周側面
２１  溝
２１ａ  溝根元
２１ｂ  溝先端
２２  渦巻き状溝
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004099934.tif 000012
【図１２】
0004099934.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
0004099934.tif 000015
【図１５】
0004099934.tif 000016
【図１６】
0004099934.tif 000017
【図１７】
0004099934.tif 000018
【図１８】
0004099934.tif 000019
【図１９】
0004099934.tif 000020
【図２０】
0004099934.tif 000021