特開 2024-124063 回転機器のシール構造及び回転機器の組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124063

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】回転機器のシール構造及び回転機器の組立方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3268 20160101AFI20240905BHJP

   F16J 15/3296 20160101ALI20240905BHJP

   B29B 7/48 20060101ALI20240905BHJP

   B29B 7/58 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F16J15/3268

F16J15/3296

B29B7/48

B29B7/58

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031974

(22)【出願日】2023-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福本 和典

(72)【発明者】

【氏名】宮居 真治

(72)【発明者】

【氏名】山崎 晃史

【テーマコード（参考）】

3J043

4F201

【Ｆターム（参考）】

3J043AA16

3J043BA02

3J043BA06

3J043CA02

3J043CA06

3J043CB14

3J043CB20

3J043DA09

3J043HA10

4F201AJ08

4F201BA01

4F201BC02

4F201BD05

4F201BK02

4F201BK13

4F201BK26

4F201BK35

(57)【要約】

【課題】回転機器のシール構造において、リップシールの組込作業を容易にしてシール構造の高気密化及び高寿命化を図る。
【解決手段】二軸連続式混練機１の回転軸２が挿通され、回転する回転軸２の外周との間をシールするリップシール１１と、回転軸２が挿通される回転軸挿通孔１３を有し、リップシール１１を回転不能な状態で収納するパッキン箱１２と、パッキン箱１２に固定され、リップシール１１を軸方向両側から挟み込む環状の環状アダプタ１１ｃと、環状アダプタ１１ｃ及びリップシール１１をパッキン箱１２の回転軸挿通孔１３の周縁に押し付ける、パッキン押圧部材１５と、パッキン箱１２におけるパッキン押圧部材１５と反対側で、カバー側回転軸挿通孔１４ａを形成するシールカバー１４とを備え、シールカバー１４がパッキン箱１２に対して着脱可能に構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機器の回転軸が挿通され、回転する前記回転軸の外周との間をシールするリップシールと、
前記回転軸が挿通される回転軸挿通孔を有し、前記リップシールを回転不能な状態で収納するパッキン箱と、
前記パッキン箱の一部の壁部を構成し、前記回転軸が挿通されるカバー側回転軸挿通孔を形成するシールカバーと、
前記リップシールを前記シールカバーに押し付ける、パッキン押圧部材と、
を備え、
前記シールカバーが前記パッキン箱に対して着脱可能に構成されている
ことを特徴とする回転機器のシール構造。

【請求項2】

前記リップシールが、
環状のリップシール本体と、
前記リップシール本体に嵌め込まれ、半径方向内側に向かう先端が軸方向のいずれかに折れ曲がるように延び、前記回転軸の外周に摺接する、少なくとも一対の環状の摺接片とを含み、
前記リップシール本体が、軸方向両側に環状アダプタを含み、前記環状アダプタが、着脱可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機器のシール構造。

【請求項3】

回転機器が、一対の回転軸を有する二軸連続式混練機であり、
前記シールカバーには、一対のカバー側回転軸挿通孔が間隔を開けて並んでおり、
前記カバー側回転軸挿通孔の周縁と前記回転軸の外周との間の隙間の半径方向の長さが、前記環状アダプタの半径方向の長さよりも短い
ことを特徴とする請求項２に記載の回転機器のシール構造。

【請求項4】

前記パッキン箱には、前記シールカバーの前記カバー側回転軸挿通孔の周辺を露出させる開閉可能な点検窓が設けられている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の回転機器のシール構造。

【請求項5】

パッキン箱の回転軸挿通孔に回転軸を挿通し、
前記回転軸挿通孔に挿通された前記回転軸に一端側から、回転する前記回転軸の外周との間をシールするリップシールを、前記リップシールを軸方向両側から挟み込む環状の環状アダプタと共に嵌め込み、
前記環状の環状アダプタを外して前記リップシールが正常に嵌め込まれているかどうかを目視で又は触って確認した後、前記環状アダプタを戻し、
カバー側回転軸挿通孔を形成するシールカバーを前記パッキン箱に固定し、
前記環状アダプタ及び前記リップシールを前記シールカバーに押し付けるようにしてパッキン押圧部材を前記パッキン箱に固定し、
前記パッキン箱を回転機器の胴体に固定する
ことを特徴とする回転機器の組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反応器、混練機などの回転機器の気密用軸シールであるリップシールを含む回転機器のシール構造及び回転機器の組立方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、図８に例示するように、グランドパッキン２１６をパッキン押さえ２１５で押圧する第１シール装置と、気密保持機能を有する第２シール装置とで回転軸２０２を軸封し、第１シール装置と第２シール装置との間に空間室２１７が設けられた回転機器のシール構造２１０は知られている（例えば、特許文献１参照）。このシール構造２１０では、第１シール装置としてのグランドパッキン２１６と、第２シール装置としてのリップシール２１１とを備え、リップシール２１１をパッキン押さえ２１５で押さえるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３５０９６１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の回転機器のシール構造２１０では、リップシール２１１をパッキン押さえ２１５で押さえる際に、軸方向で組込方向が決まっており、リップシール２１１をパッキン箱２１２の内部奥深くまで適切に組み込む作業が困難である。

【0005】

特にリップシール２１１の摺接片２１１ｂの半径方向内側に向かう先端の向きの仕様によっては、組込反力により、摺接片２１１ｂが逆向きに変形するおそれがある。

【0006】

また、回転軸２０２を挿通するパッキン箱２１２の回転軸挿通孔２１３と、回転軸２０２との間の隙間Ｌ１’は、ごく僅かであるので、リップシール２１１の摺接片２１１ｂが正しく組込されているかを目視で又は触って確認できないという問題がある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リップシールの組込作業を容易にしてシール構造の高気密化及び高寿命化を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、この発明では、パッキン箱の回転軸挿通孔がある壁部の一部を着脱可能なシールカバーとした。

【0009】

具体的には、第１の発明では、
回転機器の回転軸が挿通され、回転する前記回転軸の外周との間をシールするリップシールと、
前記回転軸が挿通される回転軸挿通孔を有し、前記リップシールを回転不能な状態で収納するパッキン箱と、
前記パッキン箱の一部の壁部を構成し、前記回転軸が挿通されるカバー側回転軸挿通孔を形成するシールカバーと、
前記リップシールを前記シールカバーに押し付ける、パッキン押圧部材と、
を備え、
前記シールカバーが前記パッキン箱に対して着脱可能に構成されている。

【0010】

上記の回転機械のシール構造によると、カバー側回転軸挿通孔を有するシールカバーをパッキン箱から着脱できるので、シールカバーを外してリップシールを露出させることで、従来は確認し辛かった方向からも、リップシールが正常に取り付けられているかを容易に確認できる。このため、リップシールの取付が容易かつ確実に行える。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、
前記リップシールは、
環状のリップシール本体と、
前記リップシール本体に嵌め込まれ、半径方向内側に向かう先端が軸方向のいずれかに折れ曲がるように延び、前記回転軸の外周に摺接する、少なくとも一対の環状の摺接片とを含み、
前記リップシール本体は、軸方向両側に環状アダプタを含み、前記環状アダプタは、着脱可能に構成されている。

【0012】

上記の回転機械のシール構造によると、リップシールを回転軸に取り付けた後、シールカバーを外した状態で、環状アダプタを外してリップシールを露出させてリップシールの取付が正常に行えているかを容易に確認できる。

【0013】

第３の発明では、第２の発明において、
回転機器が、一対の回転軸を有する二軸連続式混練機であり、
前記シールカバーには、一対のカバー側回転軸挿通孔が間隔を開けて並んでおり、
前記カバー側回転軸挿通孔の周縁と前記回転軸の外周との間の隙間の半径方向の長さが、前記環状アダプタの半径方向の長さよりも短い。

【0014】

上記の回転機械のシール構造によると、シールカバーがある状態では、回転軸挿通孔の周縁と回転軸の外周との間の隙間の半径方向の長さが十分ではなく、リップシールの点検は難しいが、シールカバーを取り外すと、環状アダプタの着脱も可能となり、狭い空間に一対の回転軸が配置されている回転機器においても、リップシールの取付を容易かつ確実に行うことができる。

【0015】

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
前記パッキン箱には、前記シールカバーの前記カバー側回転軸挿通孔の周辺を露出させる開閉可能な点検窓が設けられている。

【0016】

上記の回転機械のシール構造によると、点検窓を開いてシールカバーを取り外した状態で、リップシールの点検及び取付を容易に行うことができる。

【0017】

第５の発明の回転機器の組立方法では、
パッキン箱の回転軸挿通孔に回転軸を挿通し、
前記回転軸挿通孔に挿通された前記回転軸に一端側から、回転する前記回転軸の外周との間をシールするリップシールを、前記リップシールを軸方向両側から挟み込む環状の環状アダプタと共に嵌め込み、
前記環状の環状アダプタを外して前記リップシールが正常に嵌め込まれているかどうかを目視で又は触って確認した後、前記環状アダプタを戻し、
カバー側回転軸挿通孔を形成するシールカバーを前記パッキン箱に固定し、
前記環状アダプタ及び前記リップシールを前記シールカバーに押し付けるようにしてパッキン押圧部材を前記パッキン箱に固定し、
前記パッキン箱を回転機器の胴体に固定する構成とする。

【0018】

上記の構成によると、カバー側回転軸挿通孔を有するシールカバーをパッキン箱から着脱できるので、シールカバーを外してリップシールを露出させることで、従来は確認し辛かった方向からも、リップシールが正常に取り付けられているかを容易に確認できる。このため、リップシールの取付が容易かつ確実に行え、その結果、品質のよい回転機器の組立が可能となる。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、本発明によれば、シールカバーを取り外すことで、リップシールの組込作業を容易にしてシール構造の高気密化及び高寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態１にかかる回転機器のシール構造を含む回転機械の概要を示す断面図である。

【図2】本発明の実施形態１にかかる回転機械のシール構造を拡大して示す、図１のII部拡大断面図である。

【図3】図２のIII－III線断面図である。

【図4】図２のIV部拡大断面図である。

【図5】本発明の実施形態２にかかる回転機械のシール構造を拡大して示す断面図である。

【図6】図５のVI－VI線断面図である。

【図7】図５のVII部拡大断面図である。

【図8】従来技術にかかる回転機器のシール構造について示す、図５相当断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の回転機器のシール構造１０を含む回転機械としての二軸連続式混練機１を示し、この二軸連続式混練機１は、回転軸２を有し、この回転軸２が二軸連続式混練機１の胴体４に回転可能に支持されている。胴体４の原料投入口４ａから投入された原料Ｓは、回転軸２の撹拌羽根３によって混練されながら製品排出口４ｂに向かい、混練された製品Ｓ’が製品排出口４ｂから排出されるようになっている。

【0023】

例えば、混練される原料Ｓは、エンジニアリングプラスチックの重合・反応ではポリアセタール、ポリアミド、ポリウレタン等、プラスチックの混練ではエポキシ、ポリアミド、ポリエステル等、化学工業製品の混練では、シーリング材、粉体塗料等、電子部品の混練では、電池原料、セラミックス系、カーボン系、ＥＭＣ（エポキシモールディングコンパウンド）等である。

【0024】

回転軸２は、両端のベアリング部５で回転可能に支持され、一端側の電動モータ６によって回転駆動されるようになっている。胴体４内の原料Ｓは、例えば有機溶剤などの気体を発生させるものもあり、シール構造１０によって気密状に密閉されるようになっている。

【0025】

図２に拡大して示すように、シール構造１０は、二軸連続式混練機１の回転軸２が挿通され、回転する回転軸２の外周との間をシールするリップシール１１を備えている。

【0026】

図４に示すようにリップシール１１は、例えば、ウィルソンシールとも呼ばれるもので、環状のリップシール本体１１ａと、このリップシール本体１１ａに嵌め込まれ、半径方向内側に向かう先端が軸方向のいずれかに折れ曲がるように延び、回転軸２の外周に摺接する、一対の環状の摺接片１１ｂとを含む。リップシール本体１１ａは、軸方向両側に環状アダプタ１１ｃを含み、環状アダプタ１１ｃは、着脱可能に構成されている。一対の摺接片１１ｂの間は、リップシール本体の環状スペーサ１１ｄで距離調整され、この環状スペーサ１１ｄの部分で給油できるようになっていてもよい。

【0027】

摺接片１１ｂは、例えば、フッ素ゴムよりなり、耐油性、耐化学薬品性、耐熱性、耐炎性、耐候性、耐オゾン性などに優れているが、他の材料で構成されていてもよい。本実施形態では、一対の摺接片１１ｂは、半径方向に向かって互いに近付くように延びているが、例えば、３つ以上の摺接片１１ｂが並んでいてもよいし、その先端の折れ曲がる方向も内圧、外圧などに合わせて設計に合わせて変更できる。

【0028】

一対の環状アダプタ１１ｃは、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌよりなるがそれに限定されない。環状アダプタ１１ｃは、それぞれリップシール本体１１ａの一対の摺接片１１ｂの根元側の間隔を調整する環状スペーサ１１ｄに対して着脱可能となっている。環状アダプタ１１ｃ及び環状スペーサ１１ｄの外周面には、Ｏリング（図示せず）が嵌め込まれていてもよい。

【0029】

シール構造１０は、回転軸２が挿通される回転軸挿通孔１３を有し、リップシール１１を回転不能な状態で収納するパッキン箱１２を備えている。パッキン箱１２は、例えば、ステンレス鋼板などの直方体状の箱体よりなり、そのフランジ部１２ａが胴体４に接続可能となっている。

【0030】

シール構造１０は、リップシール１１をパッキン箱１２の回転軸挿通孔１３の周縁に押し付ける、パッキン押圧部材１５を備えている。パッキン押圧部材１５は、回転軸挿通孔１３の内径よりも外径の大きいフランジ部１５ａを有する円筒状のステンレス鋼板などよりなり、円筒部１５ｂの外径が、回転軸挿通孔１３の内径よりも若干小さくなっている。そして、フランジ部１５ａに周方向に所定の間隔を開けて取り付けた複数の押圧ボルト１５ｃを適切に順次締め付けることで、パッキン押圧部材１５がリップシール１１をグランドパッキン１６と共に軸方向に適度な力で押さえ付けることができるようになっている。

【0031】

図４に示すように、シール構造１０は、パッキン箱１２におけるパッキン押圧部材１５と反対側で、カバー側回転軸挿通孔１４ａを形成するシールカバー１４を備えている。このシールカバー１４は、パッキン箱１２の一部の壁部を構成し、パッキン箱１２に対して着脱可能に構成されている。本実施形態の二軸連続式混練機１は、一対の回転軸２を有する二軸連続式混練機１であり、図３に示すように、シールカバー１４には、一対のカバー側回転軸挿通孔１４ａが間隔を開けて並んでいる。シールカバー１４は、例えば、ステンレス鋼板の長円形状の板部材よりなり、外周に並んだカバー取付ボルト１４ｂをパッキン箱１２に形成したネジ穴に締結することで、パッキン箱１２に着脱可能に固定できるようになっている。

【0032】

詳細は後述するが、シールカバー１４を着脱可能に構成したことにより、図２に示すように、リップシール１１の挿入方向は、回転軸２の軸方向のいずれからでも可能となる。

【0033】

－回転機器の組立方法－
次に、本実施形態にかかる二軸連続式混練機１の組立方法について説明する。

【0034】

まず、パッキン箱１２の一対の回転軸挿通孔１３に回転軸２をそれぞれ挿通する。１本の回転軸２を挿通した後、２本目の回転軸２を挿通するタイミングは特に限定されない。回転軸２を挿通する方向は、ベアリング部５、電動モータ６等との組付との関係で決められる。

【0035】

次いで、回転軸挿通孔１３に挿通された回転軸２に一端側からリップシール１１を、その軸方向両側から挟み込む環状アダプタ１１ｃと共に嵌め込む。本実施形態では、従来と異なり、シールカバー１４がパッキン箱１２から着脱可能に構成されているので、リップシール１１は、軸方向のいずれからも挿入することができるという利点がある。

【0036】

そして、リップシール１１の組付後、環状アダプタ１１ｃを外してリップシール１１が正常に嵌め込まれているかどうかを目視で又は触って確認する。この確認作業は、軸方向のどちらからでも行える。確認後、環状アダプタ１１ｃを戻す。この後、グランドパッキン１６を回転軸挿通孔１３の内部に位置付ける。なお、グランドパッキン１６を回転軸挿通孔１３の内部に位置付けてから、パッキン押圧部材１５を挿通する側からリップシール１１を回転軸挿通孔１３の内部に位置付けてもよい。

【0037】

このように、本実施形態では、リップシール１１を回転軸２に取り付けた後、シールカバー１４を外した状態で、環状アダプタ１１ｃを外してリップシール露出させ、リップシール１１の取付が正常に行えているかを容易に確認できる。

【0038】

次いで、カバー側回転軸挿通孔１４ａを形成するシールカバー１４をカバー取付ボルト１４ｂによりパッキン箱１２に固定する。図４に示すように、シールカバー１４を固定した状態では、カバー側回転軸挿通孔１４ａの周縁と回転軸２の外周との間の隙間の半径方向の長さＬ１が、環状アダプタ１１ｃの半径方向の長さＬ２よりも短い（Ｌ１＜Ｌ２）。

【0039】

次いで、環状アダプタ１１ｃ及びリップシール１１をシールカバー１４に押し付けるようにしてパッキン押圧部材のフランジ部１５ａに設けた押圧ボルト１５ｃを順次締め付けることで、パッキン押圧部材１５を適度な締付力でパッキン箱１２に固定する。

【0040】

そして、シール構造１０が組み付けられたパッキン箱１２を胴体４に締結する。

【0041】

これにより、シール構造１０の組付が完了する。その後、二軸連続式混練機１のその他の部品の組付が行われる。

【0042】

このように、本実施形態では、回転軸挿通孔１３を有するシールカバー１４をパッキン箱１２から着脱できるので、シールカバー１４を外してリップシール１１を露出させることで、リップシール１１が正常に取り付けられているかを容易に確認できる。このため、リップシール１１の取付が容易かつ確実に行える。

【0043】

本実施形態では、狭い空間に一対の回転軸２が配置されている二軸連続式混練機１においても、シールカバー１４を着脱することにより、リップシール１１の取付を容易かつ確実に行うことができる。

【0044】

したがって、本実施形態にかかる回転機器のシール構造１０によると、シールカバー１４を取り外すことで、リップシール１１の組込作業を容易にしてシール構造の高気密化及び高寿命化を図ることができる。

【0045】

（実施形態２）
図５～図７は、本発明の実施形態２にかかる回転機械のシール構造１１０を示し、このシール構造１１０では、パッキン箱１１２内でグランドパッキン１６とリップシール１１とが離れた位置に設けられており、シールカバー１１４の形状が異なるなどの点で上記実施形態１と異なる。なお、本実施形態では、図１～図４と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

【0046】

本実施形態の回転機器のシール構造１１０では、直方体状のパッキン箱１１２内で、グランドパッキン１６とリップシール１１との間に空間室１１７が設けられている。このパッキン箱１１２には、シールカバー１１４の回転軸挿通孔１３の周辺を露出させる開閉可能な点検窓１１８が設けられている。点検窓１１８は、パッキン箱１１２の上下に設けられた矩形状の開口部を有し、矩形板状の蓋部材１１２ａで開閉可能となっている。

【0047】

この点検窓１１８を有する場合であっても、図８で示したように、従来のシール構造２１０では、回転軸２０２を挿通するパッキン箱２１２の回転軸挿通孔２１３と、回転軸２０２との間の隙間Ｌ１’は、ごく僅かであるので、リップシール２１１の摺接片２１１ｂが正しく組込されているかを目視できない。

【0048】

しかし、本実施形態では、上記実施形態１と同様にカバー側回転軸挿通孔１１４ａを有する開閉可能なシールカバー１１４を設けており、そのシールカバー１１４をパッキン箱１１２から着脱できる。このため、シールカバー１１４を外してリップシール１１を露出させることで、リップシール１１が正常に取り付けられているかを容易に確認できる。

【0049】

本実施形態においては、上下の蓋部材１１２ａの少なくとも一方を取り外してシールカバー１１４の着脱を行う。

【0050】

それ以外は上記実施形態１と同様であるので、本実施形態の回転機器のシール構造１０の組付手順の説明は省略する。

【0051】

本実施形態では、特に、点検窓１１８を開いた状態で、リップシール１１の点検及び取付を行うことができるので、作業性がとてもよい。

【0052】

したがって、本実施形態にかかる回転機器のシール構造１１０においても、シールカバー１４を取り外すことで、リップシール１１の組込作業を容易にしてシール構造の高気密化及び高寿命化を図ることができる。

【0053】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0054】

１ 二軸連続式混練機（回転機器）
２ 回転軸
３ 撹拌羽根
４ 胴体
４ａ 原料投入口
４ｂ 製品排出口
５ ベアリング部
６ 電動モータ
１０ シール構造
１１ リップシール
１１ａ リップシール本体
１１ｂ 摺接片
１１ｃ 環状アダプタ
１１ｄ 環状スペーサ
１２ パッキン箱
１３ 回転軸挿通孔
１４ シールカバー
１４ａ カバー側回転軸挿通孔
１４ｂ カバー取付ボルト
１５ パッキン押圧部材
１５ａ フランジ部
１５ｂ 円筒部
１５ｃ 押圧ボルト
１６ グランドパッキン
１１０ シール構造
１１２ パッキン箱
１１２ａ 蓋部材
１１４ シールカバー
１１７ 空間室
１１８ 点検窓
２０２ 回転軸
２１０ シール構造
２１１ リップシール
２１１ｂ 摺接片
２１２ パッキン箱
２１３ 回転軸挿通孔
２１５ パッキン押さえ
２１６ グランドパッキン
２１７ 空間室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】