JP2001286746A - 同心２軸竪型攪拌機の駆動部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】使用条件（２Ｋ程度の低圧、１５０℃程度の中
温域）に対して適切なシール機能を有し、また攪拌槽の
上部台座上に駆動部全体を支持でき、シールのメンテナ
ンスも容易で低コストの同心２軸竪型攪拌機の駆動部構
造を提供する。 【構成】攪拌槽内にそれぞれ攪拌翼を有する内軸と外軸
が同心状に該槽の上部へ突出し、攪拌槽の上部に連結さ
れた架台を介して外軸用減速機を搭載し、外軸用減速機
の上方に内軸用減速機を連結し、内軸および外軸をそれ
ぞれ内軸用減速機および外軸用減速機を経て内軸用駆動
機および外軸用駆動機に連結した同心２軸攪拌機の駆動
部構造において、攪拌槽の上端部に形成された台座に架
台を支持するとともに台座と外軸との間に外軸シール部
を配置し、外軸用減速機の上方で外軸の上端と内軸との
間に内軸シール部を配置し、この内軸シール部の上方で
内軸を軸支する軸受部を外軸用減速機の上方の機枠に取
り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、竪型円筒形の攪
拌槽に上部へ突出する同心状の内外２軸を設け、これら
の２軸にそれぞれ攪拌翼を取り付け、前記攪拌槽の上部
に配置した減速機およびシール部を介して槽外の駆動機
によって前記２軸をそれぞれ回転駆動する竪型攪拌機の
駆動部の構造、特に槽内圧力および温度が低圧、中温域
で使用される場合の同心２軸竪型攪拌機の駆動部構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の同心２軸攪拌機は竪型円筒形の
槽内から槽外上方へ突出した同心状の内軸および外軸を
それぞれの駆動機によってそれぞれ所要の速度で回転駆
動するが、この場合、槽上部の軸貫通部と前記外軸との
間および前記内軸と前記外軸との間をシールする必要が
あり、従来はこのシール部に、特に前記内軸と前記外軸
間のシール部に同心２軸メカニカルシールを用いてい
る。

【０００３】図７を参照して従来の同心２軸攪拌機の概
略構造を説明すれば、円筒形の攪拌槽１内で外軸２の下
端側部に一対のアーム５を介してリボン形の外軸攪拌翼
６が取り付けられ、内軸３は槽１の下部まで伸長してそ
のほぼ中途部にパドルあるいは格子状の内軸攪拌翼７が
取り付けられている。槽上端の内外軸３，２の貫通孔の
周囲に台座８が形成され、この台座８上に外軸２と台座
８間をシールし、かつ内軸３と外軸２との間をシールす
る同心２軸メカニカルシールが設けられている。９は台
座８と外軸２間のメカニカルシール、１０は外軸２と内
軸３間のメカニカルシールであり、これらが前記同心２
軸メカニカルシールを構成している。また、前記同心２
軸メカニカルシールのハウジング１１と外軸２との間お
よび外軸２と内軸３との間にそれぞれ軸受部１２，１３
が設けられている。なお、前記同心２軸メカニカルシー
ルおよび前記軸受部の作動に必要な潤滑油等は外部から
ハウジング１１を通して供給される。

【０００４】攪拌槽１とは別体に架構１５が設置され、
この架構１５上に外軸用減速機１６が搭載され、また該
外軸用減速機１６の上部に外軸用回転駆動機１７が設け
られている。また外軸用減速機１６上には内軸用減速機
１８を介して内軸用回転駆動機１９が設けられ、外軸用
減速機１６の上方で外軸２から突出した内軸３が内軸用
減速機１８に連結され、これらの内軸用および外軸用駆
動機１９，１７により、内軸３および外軸２がそれぞれ
個別に、かつ互いに逆方向に回転駆動される。なお、攪
拌槽１の台座外側の槽上部鏡板２０には被処理液その他
攪拌処理に必要な流体等を槽内に供給するノズル２１が
設けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にメカニカルシー
ルは、回転軸側に設けたリング体とハウジング側に取り
付けた固定リングとを前記回転軸に対して直角な面で接
触させ、回転側のリング体を、内蔵するバネ手段で前記
固定リングに押し付けてシールする構造であり、上述の
ように同心２軸攪拌機で内外２軸のシール部に用いられ
る同心２軸メカニカルシールは構造が複雑、高価であ
り、簡単に分解、修理することが難しいなどメンテナン
ス性も悪い。また、このような同心２軸攪拌機を低圧
（２Ｋ程度）および中温域（１５０℃程度）で使用する
際、メカニカルシールのような高性能なシールを機能的
に必要としない場合が多く、過剰品質となっている。

【０００６】さらに上述のような同心２軸メカニカルシ
ールでは、そのハウジング１１の外形が大きいため、外
軸用減速機１６を攪拌槽上部の台座８に保持しようとす
ると、台座８の外径を大きくしなければならず、槽上部
鏡板２０のスペースが小さくなり、ノズル２１等の取り
付けができない。したがって通常は図７に示す如く外軸
用減速機１６およびその上部に連結される駆動機１７，
１９を別置きとせざるを得ず、そのための架構１５が必
要となり、設備全体の占有面積が大となるなどスペース
コストの上でも問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題に鑑み、
使用条件（２Ｋ程度の低圧、１５０℃程度の中温域）に
対して適切なシール機能を有し、また攪拌槽の上部台座
上に駆動部全体を支持でき、シール部のメンテナンスも
容易で低コストの同心２軸竪型攪拌機の駆動部構造を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、攪拌槽
内にそれぞれ攪拌翼を有する内軸と外軸が同心状に該槽
の内部から上部へ突出し、前記攪拌槽の上部に配置され
た架台を介して外軸用減速機を搭載し、前記外軸用減速
機の上方に内軸用減速機を連結し、前記内軸および前記
外軸をそれぞれ前記内軸用減速機および前記外軸用減速
機を経て内軸用駆動機および外軸用駆動機に連結した同
心２軸竪型攪拌機の駆動部構造において、前記攪拌槽の
上端部に形成された台座に前記架台を支持するとともに
該台座と前記外軸との間に外軸シール部を配置し、前記
外軸用減速機の上方で前記外軸の上端と前記内軸との間
に内軸シール部を配置し、前記外軸を前記外軸用減速機
に内蔵された軸受部で軸支し、かつ前記内軸シール部の
上方で前記内軸を軸支する軸受部を、前記内軸用減速機
と前記外軸用減速機とを連結する上部機枠に取り付けた
同心２軸竪型攪拌機の駆動部構造が提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明を好適な実施形態に
ついて図面を参照して説明する。図１は本発明の１実施
例に係る同心２軸竪型攪拌機における駆動部構造で攪拌
槽上端部から上方の内軸および外軸のシール部、内軸お
よび外軸用減速機、内軸および外軸用駆動機の部分を示
した側面断面図であり、図２は図１のＡ部の拡大断面図
である。なお攪拌槽１の内部は本発明の要部ではなく、
図７に示した従来例のように外軸攪拌翼および内軸攪拌
翼がそれぞれ外軸および内軸に装着されて互いに逆方向
に回転し、被処理液の攪拌がなされる。攪拌槽１の上端
部中心に形成された内外軸貫通孔の周囲の槽上部外壁に
台座８が固着され、この台座８上に外軸用架台２２が設
置されている。架台２２上には外軸用減速機２３、例え
ばパラマックス減速機（住友重機械工業株式会社の登録
商標）が搭載され、さらに前記減速機２３上に上部機枠
２５を介して外軸用駆動機２６が搭載されている。

【００１０】台座８と外軸２との間には外軸シール部、
この実施形態ではグランドパッキンシール部２７が設け
られている。図１のＡ部を拡大した図２を参照すれば、
台座８に外軸２を囲包するパッキン箱２８がボルト３０
で固着され、このパッキン箱２８の上端部に外軸２の軸
方向に変位可能なパッキン押え２９が配置されている。
外軸２の外周とパッキン箱２８との間に底リング３１お
よび複数個のパッキン（グランドパッキン）３２が軸方
向に配置され、パッキン押え２９の上端のフランジ部を
通してパッキン箱２８に螺入されるボルト３３の締め付
けによってパッキン押え２９を介してこれらのパッキン
３２を軸方向に圧縮し、その圧縮力で該パッキン３２を
径方向に拡げて外軸２外周とパッキン箱２８内周に密着
させ、槽上部の軸貫通孔に対する外軸２のシールを行う
ようになっている。

【００１１】外軸２は外軸用減速機２３を貫通して上方
へ伸び、該減速機２３の上端近傍で外軸２の軸端部と内
軸３との間に内軸シール部、この実施形態では２分割メ
カニカルシール５０が設けられる。なお、外軸２は外軸
用減速機２３内で外軸２と係合する減速機構部（図示省
略）を介して外軸用駆動機２６の出力軸に連結されて回
転する。図３（Ａ）は図１のＢ部を拡大した内軸シール
部の側面断面図、図３（Ｂ）は同図（Ａ）の矢視Ｆから
みた２分割保持部材および保持部材押えと係合するボル
トの部分的な上面図である。また図４は図３の実施形態
における２分割メカニカルシール部に用いられる２分割
固定座の拡大斜視図である。図１に示される如く、外軸
２は外軸用減速機２３の位置でスリーブ３６に嵌合固着
され、このスリーブ３６が外軸用減速機２３に内蔵され
た外軸用軸受部３７に軸支されている。スリーブ３６の
上端は外軸用減速機２３の上方へ伸長し、図３（Ａ）に
示すように外軸２の上端はスリーブ３６の上端部より若
干上方へ突出している。３８はスリーブ上端で該スリー
ブ３６を外軸２に固着する止めナットである。

【００１２】図４に示すように、２分割固定座３９は直
径方向に２分割されており、その分割面に対応する箇所
で該分割面に平行なボルト締付面５７が形成されるよう
に固定座外側部がＬ形に切り欠かれている。一方の分割
座半体３９ａのボルト締付面５７に形成されたボルト挿
入孔５８と該挿入孔５８に整合する相手側半体３９ｂの
ねじ孔を用いてボルト５９により分割座半体３９ａ，３
９ｂどおしが接合される。また固定座３９の側部には後
述する固定座回り止め用のボルト孔８６が形成されてい
る。

【００１３】図３および図４を参照すれば、外軸上端部
の外周部には環状の凹部２ｂが形成され、この凹部２ｂ
の上側段差部に２分割固定座３９の内周段差部８５が係
合するように２分割固定座３９が外軸２の外周部に装着
され、かつ回り止め用ボルト孔８６に螺入した横ボルト
５５と外軸２との接当によって外軸２に対する２分割固
定座３９の回り止めがなされる。外軸上端面２ａには、
同様に直径方向に２分割された環状の保持部材８１が接
当されている。この２分割保持部材８１の上端部近くの
外側段差部８１ａに、図３（Ｂ）に示すような保持部材
押え８０が複数個放射状に係合して設けられており、隣
接した２つの保持部材押え８０の間に挟まれるようにボ
ルト５２が２分割固定座３９の上端面のボルト孔６０に
螺入されている。ボルト５２の頭部と保持部材押え８０
の上面の間に座金８３が介在され、ボルト５２の締め付
けで座金８３および保持部材押え８０を介して２分割保
持部材８１が外軸上端面２ａに固定されるとともに、外
軸２の外側部の前記上側段差部と係合した２分割固定座
３９の軸方向固定がなされる。

【００１４】内軸外周部には、上面に摺動接触面５３ａ
をもつ内軸側回転環５３が固着され、また、２分割保持
部材８１の上端部内側には直径方向２分割の外軸側回転
環５１が設けられている。この２分割外軸側回転環５１
の下端面は摺動接触面５１ａとなっており、２分割保持
部材８１の上端部にはバネ８２が係止され、２分割外軸
側回転環５１はこのバネ８２の先端に係合して軸方向下
方へ押圧され、これによって２分割外軸側回転環５１の
下端面と内軸側回転環５３の上端面が所要の接触圧で摺
動接触し、この接触面５１ａ，５３ａが外軸２と内軸３
とのシール部となる。

【００１５】外軸２の上端部の内周部は、軸方向に或る
長さにわたって内径が大となっており、したがってこの
部分の内軸３外周と外軸２内周との間に空隙部５６が形
成されている。なお、この空隙部５６の機能に関しては
さらに後述する。この２分割メカニカルシール５０を分
解する場合は、回り止め用の横ボルト５５および２分割
固定座３９の上端面のボルト孔６０に螺入されたボルト
５２を外して外軸２の半径方向から固定座半体３９ａ，
３９ｂどおしを離脱し、また２分割されている保持部材
８１および外軸側回転環５１を半径方向に取り外すこと
で容易に分解できる。メカニカルシール５０の組み付け
も、内軸３の軸受部などを外すことなく外軸２に対して
半径方向から組み付けることができ、分解、組付の作業
が容易となる。

【００１６】上述の実施形態は外軸２と内軸３間のシー
ル部として２分割メカニカルシール５０を用いた例であ
るが、この部分をドライシールあるいはグランドパッキ
ンシールとすることもでき、僅かな部品変更で容易にシ
ール形態を変更できる。図５はグランドシールを採用し
た場合の内軸シール部６１（外軸／内軸間シール部）を
示す部分的な縦断面図である。図３に示されるように外
軸上端部の内周面と内軸外周面との間に空隙部５６が形
成されており、グランドシール採用の場合は、図３で２
分割メカニカルシール５０を外し、この空隙部５６に底
リングと複数個のパッキンを軸方向に重ねて装入する。
図５に示される如くパッキン押え２９のフランジ部のボ
ルト挿通孔から２分割固定座３９のボルト孔６０（図
４）へボルト６２を挿入してパッキン押え２９でパッキ
ン３２を軸方向に押圧し、パッキン３２を径方向に拡げ
ることで両軸２，３間のシールがなされる。

【００１７】また上述の実施形態では槽上部の軸貫通孔
に対する外軸２のシール部としてグランドシールを採用
したが、この部分をドライシールとすることも可能であ
る。図６は前記外軸シール部および前記外軸／内軸間シ
ール部にそれぞれドライシール部３５を採用した場合の
本発明の他の実施形態を一部破断して示した縦断面図で
ある。槽上端の台座８上に、上端面を摺動接触面とする
固定環６５が固着され、外軸外周には回転環押付部材６
６が固着され、さらに前記押付部材６６に対して回転不
能かつ軸方向変位可能に外軸外周に回転環６７が保持さ
れる。回転環６７は外軸２とともに回転する。前記押付
部材６６と回転環６７との間には回転環６７の軸方向変
位を可能とするＯリング６８が介在されている。回転環
６７は下端面が固定環６５に対する摺動接触面となって
おり、これらの面どおしが適切な接触圧で摺動接触し、
これによって外軸２のシールがなされる。

【００１８】図６において、外軸用減速機のスリーブ３
６から上方へ突出した外軸２の外周には２分割固定座３
９がボルト６９を介して固着され、このボルト６９の頭
部と外軸上端面との間に支持部材７０を介して外軸側回
転環７１が固定されている。外軸側回転環７１の上端面
にはシール面となる摺動接触面が形成されている。外軸
上端面の上方近傍で内軸３の外周には、回転環押付部材
７２が固着され、さらに前記押付部材７２に対して回転
不能かつ軸方向変位可能に内軸外周に回転環７３が保持
される。回転環７３は内軸３とともに回転する。前記押
付部材７２と回転環７３との間には回転環７３の軸方向
変位を可能とするＯリング７５が介在されている。回転
環７３は下端面が外軸側回転環７１に対する摺動接触面
となっており、これらの面どおしが適切な接触圧で摺動
接触し、これによって内軸３のシールがなされる。

【００１９】外軸２および内軸３にはスラストおよびラ
ジアル両方向の攪拌反力がかかるが、これらの反力は、
外軸２については既に述べたように外軸用減速機２３に
内蔵されている軸受部３７にて受け、内軸３は外軸用減
速機２３上の内軸シール部（図１では２分割メカニカル
シール５０）より上方の内軸用減速機７６、例えばサイ
クロ減速機（住友重機械工業株式会社の登録商標）およ
び内軸用駆動機７７を支持している上部機枠２５に装着
された軸受部７８によって受ける。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、従来の同心２軸攪
拌機は内外２軸のシール部に同心２軸メカニカルシール
を組み込んだ構造となっており、低圧（２Ｋ程度まで）
および中温域（１５０℃程度まで）で使用する場合には
過剰性能でコスト高となっていたが、本発明によれば、
このような使用条件では充分シール機能を果たすシール
部を採用した構造とすることにより、駆動部の低価格化
に寄与できる。また内軸と外軸のシール構造が個別化さ
れているため、構造が簡素化され、メンテナンス性が向
上する。従来の同心２軸メカニカルシールに比べて構造
がきわめてコンパクトになるため、攪拌槽上端部の台座
で駆動部全体を支持することができ、別置き架構は不要
であり、槽上部のノズル配置に支障をきたさない。

【００２１】また、メカニカルシールを２分割構造と
し、あるいはドライシール部に２分割固定座を用いるこ
とにより、シール部周囲の部品を分解、取り外しせずに
シール部分のみの分解、組立が可能であり、分解、組立
の作業が簡単、迅速に行える。さらにグランドシールの
パッキン装入用空隙部を設けた上に２分割メカニカルシ
ールあるいはドライシールを設置することにより、前記
２分割メカニカルシールあるいは前記ドライシールのメ
ンテナンス中はこの部分をグランドシールとして使用す
ることができ、攪拌機納入先のプラント操業に寄与でき
るなど、多くの効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る同心２軸竪型攪拌機に
おける駆動部構造で攪拌槽上端部から上方の内軸および
外軸のシール部および外軸用減速機、外軸用駆動機の部
分を示した側面断面図である。

【図２】図１のＡ部の拡大断面図である。

【図３】（Ａ）は図１のＢ部を拡大した縦断面図、
（Ｂ）は２分割保持部材と保持部材押えの部分的な上面
図である。

【図４】図３に示す２分割メカニカルシールに用いられ
る２分割固定座の拡大斜視図である。

【図５】グランドシールを採用した場合の本発明の実施
形態に係る内軸シール部を示す部分的な縦断面図であ
る。

【図６】外軸シール部および内軸シール部にそれぞれド
ライシールを採用した場合の本発明の他の実施形態を一
部破断して示した縦断面図である

【図７】従来の同心２軸攪拌機の概略構造を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１ 攪拌槽 ２ 外軸 ３ 内軸 ８ 台座 ２２ 外軸用架台 ２３ 外軸用減速機 ２５ 上部機枠 ２６ 外軸用駆動機 ２７ グランドパッキンシール部 ３２ パッキン ３５ ドライシール部 ３７ 外軸用軸受部 ３９ ２分割固定座 ５０ ２分割メカニカルシール ５１ ２分割外軸側回転環 ５３ 内軸側回転環 ５６ 空隙部 ６５ 固定環 ６７ 回転環 ７１ 外軸側回転環 ７３ 回転環 ７６ 内軸用減速機 ７７ 内軸用駆動機 ７８ 内軸用軸受部 ８０ 保持部材押え ８１ ２分割保持部材 ８２ バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J041 AA02 BA04 BA11 BC01 BD06 DA16 3J043 AA16 BA02 CA12 DA09 DA10 HA02 4G037 DA05 EA04 4G078 AA13 BA05 BA07 CA15 CA19 DA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】攪拌槽内にそれぞれ攪拌翼を有する内軸と
   外軸が同心状に該槽の内部から上部へ突出し、前記攪拌
   槽の上部に配置された架台を介して外軸用減速機を搭載
   し、前記外軸用減速機の上方に内軸用減速機を連結し、
   前記内軸および前記外軸をそれぞれ前記内軸用減速機お
   よび前記外軸用減速機を経て内軸用駆動機および外軸用
   駆動機に連結した同心２軸竪型攪拌機の駆動部構造にお
   いて、前記攪拌槽の上端部に形成された台座に前記架台
   を支持するとともに該台座と前記外軸との間に外軸シー
   ル部を配置し、前記外軸用減速機の上方で前記外軸の上
   端と前記内軸との間に内軸シール部を配置し、前記外軸
   を前記外軸用減速機に内蔵された軸受部で軸支し、かつ
   前記内軸シール部の上方で前記内軸を軸支する軸受部
   を、前記内軸用減速機と前記外軸用減速機とを連結する
   上部機枠に取り付けたことを特徴とする同心２軸竪型攪
   拌機の駆動部構造。
2. 【請求項２】前記外軸シール部はグランドパッキンシー
   ルまたはドライシールで構成されることを特徴とする請
   求項第１項に記載した同心２軸竪型攪拌機の駆動部構
   造。
3. 【請求項３】前記内軸シール部はグランドパッキンシー
   ルまたはドライシールで構成されることを特徴とする請
   求項第１項または第２項に記載した同心２軸竪型攪拌機
   の駆動部構造。
4. 【請求項４】前記内軸シール部は２分割メカニカルシー
   ルで形成され、前記２分割メカニカルシールは、外軸の
   上端部外周に装着される２分割固定座と、外軸上端面に
   接当し、かつ内周部に外軸側回転環を保持する２分割保
   持部材と、前記２分割保持部材の内周部に軸方向に弾性
   変位可能に保持された２分割外軸側回転環と、前記２分
   割固定座の上側に位置して前記２分割保持部材の外側部
   から放射状にのび、かつ該２分割保持部材と係合する複
   数個の保持部材押えと、前記２分割固定座の上端面に螺
   入され、かつボルト頭部で前記保持部材押えを介して前
   記２分割保持部材を前記外軸上端面に固定するボルト手
   段と、前記内軸の外周部に固着され、かつ前記外軸側回
   転環と摺動接触する内軸側回転環と、前記２分割保持部
   材に取り付けられ、かつ前記外軸側回転環を前記内軸側
   回転環に押し付けるバネ手段とを有することを特徴とす
   る請求項第１項または第２項に記載した同心２軸竪型攪
   拌機の駆動部構造。