JP2002122244A

JP2002122244A - 軸封装置

Info

Publication number: JP2002122244A
Application number: JP2000315518A
Authority: JP
Inventors: Masanori Futai; 正則二井
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-26
Also published as: CN1300493C; US6871858B2; CN1349060A; US20040119243A1

Abstract

(57)【要約】【課題】組立てが容易で、酢化機等でのドープの漏出
を防止し得る軸封装置を提供する。【解決手段】ハウジングを貫通する回転軸２の貫通部
近傍に、スパイラル状の溝１６を外周に有するスクリュ
ースリーブ１２を取付け、回転軸２と一体回転するスク
リュースリーブ１２により機内のドープを機内側に押し
戻すようにしてシールする。上記スクリュースリーブ１
２は周方向に２分割、軸方向に３分割して形成され、こ
れら分割部品１８・２０・２４・２６・３３・３５を相
互に締結して回転軸２の外周に略円筒状に組付ける。こ
の組付け作業は、回転軸２を支持する軸受装置とハウジ
ングとの間で、回転軸２の径方向外方から行うことが可
能で、軸受装置などを分解せずとも容易に組付けること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば酢酸綿の製
造工程における酢化機などの回転機器に用いられる軸封
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１（ａ)(ｂ）および図１２に、酢酸
綿の製造工程における酢化機として用いられている２軸
のニーダーを示している。このニーダーには、捏和室を
囲う本体ハウジング１を貫通する２本の回転軸２・２が
設けられている。これら回転軸２・２に、電動機３の駆
動力が、減速機４と、ギヤケーシング５・５内に配置さ
れている歯車列６とを介して伝達され、本体ハウジング
１内で攪拌翼７が回転して、この本体ハウジング１内に
投入されたセルロース誘導体の高粘度溶液（以下、ドー
プという）が捏和される。

【０００３】なお、各回転軸２・２は、本体ハウジング
１を挟んで両側でそれぞれ軸受装置８…によって支持さ
れている。そして、本体ハウジング１を各回転軸２・２
が貫通する計４箇所の貫通部位９…には、従来、図１３
に示すように、グランドパッキン１０が収納されたスタ
フィングボックス１１が設けられて、回転軸２と本体ハ
ウジング１との間の軸封が行われている。

【０００４】しかしながら、回転軸２と本体ハウジング
１との間の軸封を、上記のようにグランドパッキン１０
で行う従来構成では、このパッキン１０がすぐに摩耗し
て、これの交換を頻繁に行うことが必要になっている。
つまり、高粘度品のドープの攪拌を行う回転機器では、
パッキン１０にドープがかみ込んでこれが摩耗促進剤と
して作用し、このために、パッキン１０が短時間のうち
に摩耗する。この結果、頻繁に運転を停止させてパッキ
ン１０の交換を行うことが必要になっており、このため
に生産性が低下するという不具合が生じている。

【０００５】ところで、上記のようなパッキン１０に代
わる軸封装置としてメカニカルシールがある。これは、
回転軸に取付けられる回転環と、本体ハウジング側に取
付けられる静止環とを備え、これらは、例えば超硬合金
やセラミックス等の耐摩耗性に優れた材料で形成され
る。これら回転環と静止環とを軸方向に相互に当接さ
せ、回転軸の回転に伴って端面が相対的に摺動する状態
としてシールされる。

【０００６】しかしながら、このようなメカニカルシー
ルを前記した酢化機のような回転機器に設けてシールし
ようとしても、このメカニカルシールにおける上記のよ
うな回転環と静止環とに高粘度のドープが付着するとこ
れらの相対的な摺動状態が損なわれ、この結果、シール
性の低下が生じて、このメカニカルシールだけでは安定
したシール性を維持できなくなる。

【０００７】そこで、このようなメカニカルシールを設
ける場合に、このメカニカルシールよりも機内側に、ス
パイラル状の溝が外周に形成された円筒形のスクリュー
スリーブを回転軸に取付け、機内からメカニカルシール
側に向かうドープを、回転軸と一体回転するスクリュー
スリーブの上記スパイラル状の溝によって機内に押し戻
すようにすることが考えられる。このようなスクリュー
スリーブとメカニカルシールとを併用した軸封装置を設
けることにより、ドープがメカニカルシールにまで達し
ないようにすることで、全体としてより完全なシール性
を得ることが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように高粘度品を捏和するニーダー等の回転機器では、
回転軸にスクリュースリーブを取付けようとしても、そ
の取付作業や、またメンテナンス時の取外し作業に多大
な労力が必要になるという問題が生じる。すなわち、ス
クリュースリーブの例えば取付け作業では、このスクリ
ュースリーブを回転軸の端面の位置でこの回転軸に外嵌
させ、その後、これを、回転軸が本体ハウジングを貫通
する箇所まで回転軸に沿って移動させて固定することが
必要となる。このためには、この間で回転軸に取付けら
れている歯車や、回転軸を支持している軸受装置を解体
して取外すことが必要となる。この結果、スクリュース
リーブの取付け・取外し作業が煩雑になり、また、歯車
や軸受装置等の機器の組立後にも、その調整作業に多大
な労力や時間を要して、かえって生産性が低下するおそ
れを生じる。

【０００９】本発明は、上記した問題点に鑑みなされた
ものであって、その目的は、回転軸への取付け取外しを
簡単に行え、これによって回転機器の稼働率を上げて生
産性を向上し得る軸封装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の請求項１
の軸封装置は、ハウジングを貫通する回転軸の貫通部近
傍に、スパイラル状の溝を外周に有するスクリュースリ
ーブを取付け、回転軸と一体回転するスクリュースリー
ブにより機内の内容物を機内側に押し戻すように形成し
た軸封装置であって、上記スクリュースリーブを周方向
に複数に分割形成し、これら周方向分割部品を周方向に
相互に締結して回転軸外周に略円筒状に組付けているこ
とを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、スクリュースリーブが
周方向に複数に分割形成されているので、回転軸へのス
クリュースリーブの取付け・取外しは、ハウジング近傍
の位置で、各周方向分割部品を回転軸の径方向外方から
それぞれ回転軸に組み付けることによって行うことがで
きる。したがって、例えばハウジングよりも外側で回転
軸を支持している軸受装置などを解体する必要がないの
で、取付け・取外しの作業が簡単になる。これにより、
回転機器の稼働率を上げることができ、ひいては生産性
を向上することができる。

【００１２】請求項２の軸封装置は、請求項１の装置に
おいて、スクリュースリーブを軸方向に分割して複数の
軸方向分割ユニットを形成し、これら各軸方向分割ユニ
ットにおける各周方向分割部品がそれぞれ相互に当接す
る合わせ面の位置を、軸方向に隣合う軸方向分割ユニッ
ト間で相互に異ならせて、これら軸方向分割ユニットを
軸方向に締結していることを特徴としている。

【００１３】この構成によれば、一つの軸方向分割ユニ
ットにおける周方向分割部品の合わせ面を、このユニッ
トに隣合う軸方向分割ユニットの周方向分割部品が跨ぐ
ような位置関係で、これら軸方向分割ユニットが相互に
軸方向に締結される。この場合、回転に伴う遠心力が、
各周方向分割部品に対してこれらを径方向外方に広げる
ように作用しても、これらは、隣接するユニットの各周
方向分割部品を介して相互に連結された構成ともなって
いるので、上記のような遠心力による位置ずれが生じる
ことなく、回転軸への精度の良い組付状態が維持され
る。

【００１４】すなわち、各ユニットが周方向に分割され
ている構成でも、各合わせ面の位置を上記のようにずら
せて各ユニットを軸方向に締結することで、各ユニット
が相互に遠心力に抗する連結部材としての機能を奏し合
うので、例えば回転数が大きくなっても、全体として回
転軸への精度の良い組付状態が維持される。この結果、
スクリュースリーブと回転軸との芯ずれ等が抑えられて
振動の発生が防止され、これにより、回転機器での安定
した操業状態を維持することができる。

【００１５】なお、上記のようにスクリュースリーブを
周方向と軸方向との双方に分割形成する場合、例えば請
求項３のように、周方向に２分割、軸方向に３分割し
て、計６個の半円筒状の分割部品で形成する構成とする
ことにより、上記した効果がより確実に得られると共
に、構成部品点数がより少なくなって、全体の製作費を
より安価なものとすることができる。

【００１６】請求項４の軸封装置は、請求項１、２又は
３の装置において、スクリュースリーブの内周面と回転
軸外周面との間に隙間を設けると共に、この隙間に弾性
体よりなる環状部材を介装して、この環状部材を介して
スクリュースリーブを回転軸外周に組付けていることを
特徴としている。

【００１７】すなわち、上記のようなスクリュースリー
ブは、ハウジングの外側で回転軸の外周に円筒状に組付
けた後、少なくとも機内側がハウジング内に位置するよ
うに、回転軸に沿って機内側へと移動させる必要があ
る。このために、スクリュースリーブを回転軸の外周に
遊嵌状態、すなわち、ある程度の隙間を設けて形成する
ことが必要である。

【００１８】この場合に、この隙間に例えばＯリングな
どの弾性体からなる環状部材を介装し、各周方向分割部
品を回転軸に組付けた状態で、この環状部材が回転軸外
周面とスクリュースリーブの内周面との間で径方向に適
度に押圧されるようにすれば、この弾性部材における全
周にわたるほぼ一様な弾性復元力で、スクリュースリー
ブを回転軸とほぼ同心状の組付け状態にして保持するこ
とができる。また、この状態で、回転軸に沿ってスクリ
ュースリーブを機内側へ押し込んで移動させることも可
能である。

【００１９】さらに、仮に上記のような弾性部材を介装
せずに、スクリュースリーブと回転軸との間の隙間（ク
リアランス）を極力小さくして形成するような場合に
は、運転中に伴う微小振動でスクリュースリーブと回転
軸との局部的な接触が繰返されて、この接触箇所で摩耗
が進行し易くなり、このために芯ずれなどの組付精度の
低下が生じる。

【００２０】これに対し、上記のような弾性部材を介装
することで、微小振動に伴うスクリュースリーブと回転
軸との局部的な接触も回避され、したがって、上記のよ
うな摩耗の発生も防止される。したがって、これによっ
てもスクリュースリーブの回転軸への精度の良い組付状
態が維持され、この軸封装置が組込まれた回転機器での
安定した操業状態が維持されて生産性を向上することが
できる。

【００２１】請求項５の軸封装置は、請求項１から４の
いずれかの軸封装置において、スクリュースリーブより
も機外側に、ハウジングと回転軸との間を気密にシール
するメカニカルシールを設け、このメカニカルシールに
おける軸方向に相互に当接する回転環と静止環とを各々
周方向に分割形成して、これら回転環と静止環とを回転
軸の外周を囲うように組付けていることを特徴としてい
る。

【００２２】このように、スクリュースリーブよりも機
外側にメカニカルシールを設けることで、回転機器のハ
ウジング内で、例えば前記したドープのような高粘度品
の攪拌が行われる場合でも、この高粘度品がメカニカル
シールまで達することをスクリュースリーブで防止する
ことができ、したがって、メカニカルシールによって、
機内雰囲気ガスや蒸発ガスがハウジング外に洩れること
も確実に防止されて、全体にわたって安定したシール性
が維持される。しかも、メカニカルシールにおける回転
環と静止環とも周方向に分割形成されているので、スク
リュースリーブと同様に回転軸を支持する軸受装置等を
解体せずとも、このメカニカルシールの取付け・取外し
も容易に行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態の軸封
装置は、例えば、前記図１１および図１２に示した２軸
ニーダーにおけるスタフィングボックス１１内に、グラ
ンドパッキン１０に代えて配置されるスクリュースリー
ブと、スタフィングボックス１１の機外側を覆うメカニ
カルシールとから成っており、初めに、図１を参照して
スクリュースリーブの構成について説明する。

【００２４】同図（ａ)(ｂ）に示すように、本実施形態
に係るスクリュースリーブ１２は、回転軸２の軸方向に
沿って３分割されて軸方向に相互に連結された３つの軸
方向分割ユニット１３〜１５によって構成されている。
なお以下では、図において左側から、大気側リング１
３、中央リング１４、機内側リング１５とそれぞれ称し
て説明する。

【００２５】これら各リング１３〜１５は、内外径が互
いに同一な円筒状に形成され、中央リング１４と機内側
リング１５との外周面には、機内側リング１５の右端面
から、一条の連続したスパイラル状の溝１６が形成され
ている。一方、同図（ｂ）に示されているように、これ
らリング１３〜１５の内面と回転軸２の外周面との間に
は、中央リング１４の軸方向中央を挟んで両側の２箇所
と、機内側リング１５の略軸方向中央の箇所とに、それ
ぞれＯリング（環状部材）１７…が装着されて、これら
各リング１３〜１５が回転軸２に組付けられている。

【００２６】大気側リング１３は、図２（ａ）に示すよ
うに、同図において上下に延びる中心線に沿って左右に
２分割形成されている。図において左側の半円状の周方
向分割部品（以下、単に分割部品という）１８には、そ
の上下の各分割面（以下、合わせ面ともいう）１３ａ・
１３ａに、これら各面に直交する方向に貫通するボルト
挿通穴１９・１９が穿設されている。なお、これらボル
ト挿通穴１９・１９における各分割面１３ａ・１３ａと
は反対側は、後述するボルトの頭部が埋没するように穴
径を大きくした座ぐりが形成されている。

【００２７】一方、同図（ａ）において右側の半円状の
分割部品２０における上下の分割面１３ａ・１３ａに
は、これら各面に直交する方向に雌ねじ２１・２１が穿
設されている。すなわち、左側の分割部品１８のボルト
挿通穴１９・１９に挿通させたボルト（図示せず）を、
右側の分割部品２０の各雌ねじ２１・２１に螺着させて
締め込むことで、相対面する各分割面１３ａ・１３ａ同
士が相互に密着して、これら左右の分割部品１８・２０
が相互に締結されて、円筒状に組立てられるように構成
されている。

【００２８】また、上記大気側リング１３の各分割部品
１８・２０には、同図（ｂ）にも示すように、軸方向に
貫通する中央リング締結穴２２…が、それぞれ周方向に
適当な間隔をおいて複数、図の場合には各４個ずつ形成
されている。なお、これら中央リング締結穴２２…に
も、それぞれ前記同様の座ぐりが設けられている。さら
に、各分割部品１８・２０には、各中央リング締結穴２
２…の間で径方向に貫通するセットスクリュー取付用雌
ねじ２３…が、各２個ずつ形成されている。

【００２９】前記中央リング１４も、図３（ａ）に示す
ように、上記した大気側リング１３とほぼ同様に周方向
に２分割して形成され、これらを相互に締結すること
で、円筒状に組立てられるように構成されている。すな
わち、同図において上側の分割部品２４の分割面１４ａ
・１４ａに形成されているボルト挿通穴２５…に挿通さ
せたボルト（図示せず）を、下側の分割部品２６の分割
面１４ａ・１４ａに形成されている雌ねじ２７…に螺着
させて締め込むことで、これら分割部品２４・２６が円
筒状に組立てられる。

【００３０】なお、この中央リング１４は、前記した大
気側リング１３よりも軸方向長を大きくして形成され、
このため、上記のボルト挿通穴２５と雌ねじ２７とは、
同図（ｂ）に示すように、軸方向に離間した二箇所に設
けられて、これらの位置でボルト締めを行うようになっ
ている。また、各分割面１４ａ・１４ａにおける軸方向
のほぼ中央位置にピン穴２８・２８がそれぞれ穿設され
ており、これらピン穴２８・２８にそれぞれノックピン
（図示せず）を嵌挿させて両分割部品２４・２６を相互
に組付けることで、これら分割部品２４・２６間に軸方
向のずれが生じない組立状態となるように構成されてい
る。

【００３１】さらに、中央リング１４における機外側の
端面（同図（ｂ）において左側の端面）には、前記した
大気側リング１３の各中央リング締結穴２２…に対応す
る箇所に、それぞれ軸方向に凹入する雌ねじ２９…が穿
設されている。すなわち、大気側リング１３の各中央リ
ング締結穴２２…に挿通させたボルト（図示せず）を、
中央リング１４の上記した各雌ねじ２９…に螺着させて
締め込むことで、大気側リング１３と中央リング１４と
が相互に軸方向に締結されるようになっている。

【００３２】一方、中央リング１４における機内側の端
面（同図（ｂ）において右側の端面）にも、上記各雌ね
じ２９…を軸方向にそれぞれ延長した各位置に、軸方向
に延びる機内側リング取付用雌ねじ３０…が穿設されて
いる。なお、中央リング１４の内周面には、前記したＯ
リング１７がそれぞれ装着される二本のＯリング溝３１
・３１が形成されている。また、この内周面には、機内
側の端面付近をやや径大に形成することによって、後述
する機内側リング１５の環状突部４０が嵌合するインロ
ー部３２が設けられている。

【００３３】前記機内側リング１５も、図４（ａ）に示
すように、上記同様に周方向に２分割して形成され、同
図において左側の分割部品３３の分割面１５ａ・１５ａ
に形成されているボルト挿通穴３４・３４に挿通させた
ボルト（図示せず）を、右側の分割部品３５の分割面１
５ａ・１５ａに形成されている雌ねじ３６・３６に螺着
させて締め込むことで、これら周方向分割部品３３・３
５が円形に組立てられる。

【００３４】なお、機内側リング１４にも、各分割面１
５ａ・１５ａに、同図（ｂ）に示すように、それぞれ１
個づつのピン穴３７・３７がそれぞれ形成されている。
図において上方の分割面１５ａのピン穴３７は軸方向中
央位置よりも機外側（図において左側）に、また、下方
の分割面１５ａのピン穴３７は軸方向中央位置よりも機
内側（図において右側）に設けられている。これら各ピ
ン穴３７・３７にそれぞれノックピン（図示せず）を嵌
挿させて両分割部品３３・３５を相互に組付けること
で、これら分割部品３３・３５間に軸方向ずれが生じな
い組立状態となるように構成されている。

【００３５】また、前記した中央リング１４における各
機内側リング取付用雌ねじ３０…に対応する箇所に、そ
れぞれ、機内側の端面に座ぐりが設けられたボルト挿通
穴３８…が形成されている。これらボルト挿通穴３８に
挿通させたボルト（図示せず）を中央リング１４の機内
側リング取付用雌ねじ３０…に螺着させて締め込むこと
で、この機内側リング１５が中央リング１４に軸方向に
締結される。

【００３６】なお、この機内側リング１５の内周面に
は、軸方向のほぼ中央位置に、前記したＯリング１７が
装着されるＯリング溝３９が形成されている。また、こ
の機内側リング１５における機外側の端面には、その内
周面側に、機外側に突出する環状突部４０が形成されて
いる。この環状突部４０を、前記したように、中央リン
グ１４のインロー部３２に嵌合させた状態として、この
機内側リング１５を中央リング１４に組付けることによ
って、これら機内側リング１５と中央リング１４との互
いに同心状の位置関係が保持されて相互に締結される。

【００３７】上記した大気側リング１３・中央リング１
４・機内側リング１５は、例えばＳＵＳ３１６などの耐
熱・耐蝕性ステンレス鋼材を用いてそれぞれ形成されて
いる。その具体的な寸法の一例を例示すれば、例えば径
が２１０mmの回転軸２に取付けられるスクリュースリー
ブ１２の場合、外径２５７mm、大気側リング１３の軸方
向長３０mm、中央リング１４の軸方向長１００mm、機内
側リング１５の軸方向長４０mmで、全体の軸方向長１７
０mmである。一方、内径は回転軸２の径よりも例えば７
０μｍ程度大きく形成されている。

【００３８】次に、上記構成のスクリュースリーブ１２
を、例えば前記図１１・図１２を参照して説明した２軸
ニーダーにおけるスタフィングボックス１１内に組込む
場合の組付手順について、図５〜図９を参照して説明す
る。

【００３９】まず、図５に示すように、２軸ニーダーの
本体ハウジング１と軸受装置８との間で、径方向外方か
ら機内側リング１５の前記した各周方向分割部品１８・
２０を円形に組み付け、前記のように、これら各周方向
分割部品１８・２０をボルトによって相互に締結する。
同様に、この機内側リング１５よりも外側の位置に、中
央リング１４の前記各周方向分割部品２４・２６を円形
に組み付け、これらもボルトによって相互に締結する。
このとき、これら中央リング１４と機内側リング１５と
には、それぞれ前記した各Ｏリング溝３１・３９に、周
方向に分割したＯリング１７をそれぞれ装着して、上記
のような組付け、およびボルトの締結作業が行われる。

【００４０】その後、機内側リング１５の前記ボルト挿
通穴３８に機内側から軸方向に挿入した締結ボルトＡ
を、中央リング１４の機内側リング取付用雌ねじ３０に
螺着させて締め込むことにより、これら機内側リング１
５と中央リング１４とを軸方向に相互に締結する。

【００４１】なおこのとき、上記のボルト挿通穴３８と
雌ねじ３０とは周方向に等間隔で形成されてはおらず、
機内側リング１５における前記した分割面（合わせ面）
１５ａと、中央リング１４における分割面（合わせ面）
１４ａとが周方向に９０度ずれた位置で、これらボルト
挿通穴３８と雌ねじ３０とが軸方向に相互に合致するよ
うに設定されている。したがって、このような周方向の
位置関係、すなわち、各合わせ面１５ａ・１４ａが周方
向に９０度ずれた位置関係にして、これら機内側リング
１５と中央リング１４とが軸方向に締結される。

【００４２】一方、前記した各Ｏリング溝３１・３９
は、通常のＯリング溝の設計指針よりも小さな断面形状
で形成されている。これによって各Ｏリング１７には、
通常よりも大きな弾性復元力がその全周にわたって一様
に発生する。この結果、中央リング１４および機内側リ
ング１５の内面と回転軸２の外面との間に一様な隙間が
生じて、これら中央リング１４および機内側リング１５
と回転軸２とが同心状に保持されるようになっている。

【００４３】その後、上記のように回転軸２に組付けた
中央リング１４と機内側リング１５とを、図６に示すよ
うに、スタフィングボックス１１内に挿入する。このと
き、これらリング１４・１５は、径方向に圧縮されたＯ
リング１７を介して、回転軸２の外周を強固に締付けた
組付状態となっている。この場合でも、例えば回転軸２
の外周に潤滑油を塗布しておけば、機外側から機内側へ
向かう適度な押動力を加えることで、Ｏリング１７を回
転軸２の外周面に沿って摺接させながら、これらリング
１４・１５を機内側へ押し込むことが可能である。

【００４４】なお、この挿入作業時には、リング１４・
１５を計画セット位置より例えば２〜３mm深く挿入し、
これによって、中央リング１４における大気側の端面が
スタフィングボックス１１の端面よりも奥に位置するよ
うにして、後述する大気側リング１３が組み込める作業
スペースを確保する。またこのとき、スタフィングボッ
クス１１の端面から所定の距離δの回転軸２の表面に、
大気側リング１３のセット位置をマーキングしておく。

【００４５】その後、図７に示すように、大気側リング
１３の前記した周方向分割部品１８・２０を回転軸２に
環状に組付け、締結ボルトＢをボルト挿通穴１９に挿通
させて、このリング１３が任意の位置にスライドでき、
また、周方向に手で軽く回せる程度に、この締結ボルト
Ｂを締付ける。この状態で、大気側リング１３の前記合
わせ面１３ａと中央リング１４の合わせ面１４ａとが周
方向に９０度ずれた位置に、この大気側リング１３を周
方向に回転させる。これにより、この大気側リング１３
の前記した中央リング締結穴２２と、中央リング１４の
雌ねじ２９とが軸方向に合致し、上記中央リング締結穴
２２に締結ボルトＣを挿入して、この大気側リング１３
を円周方向・軸方向に微調整しながら、締結ボルトＣを
中央リング１４に軽く締付けた状態とする。

【００４６】次いで、大気側リング１３を回転軸２表面
のマーキング位置に位置させて、仮締め状態であった締
結ボルトＢを締付けて、この大気側リング１３を回転軸
２に固定する。なお、この大気側リング１３における前
記合わせ面１３ａには、回転軸２に装着した際に相対面
する合わせ面１３ａ・１３ａ間に１mm程度の隙間が生じ
るように、研磨加工が施されている。したがって、上記
のような締結ボルトＢの締付けによって、このリング１
３の内周全面に面圧が加わって回転軸２に強固に固定さ
れる。また、スクリュースリーブ１２には粘性流体によ
り大きな粘性抵抗が加わることから、さらに信頼性を向
上させるために、大気側リング１３の前記したセットス
クリュー取付用雌ねじ２３にそれぞれセットスクリュー
（図示せず）を螺着させ、これを回転軸２側に締め込む
ことで、この大気側リング１３が回転軸２にさらに強固
に固定されるようになっている。

【００４７】こうして、所定のセット位置に大気側リン
グ１３を強固に固定した後、仮締め状態としていた前記
ボルトＢの締付けを行う。これによって、図８に示すよ
うに、中央リング１４と機内側リング１５とが大気側リ
ング１３に密着するまで引き寄せられ固定されて、これ
らリング１３〜１５から成るスクリュースリーブ１２の
組付けが完了する。

【００４８】なおこの組付状態では、本体ハウジング１
の端面（スタフィングボックス１１の端面）から、大気
側リング１３が機外側へ突出した状態になっている。そ
こで、図９に示すように、大気側リング１３とほぼ同一
厚さのマウントフランジ４１がさらにスタフィングボッ
クス１１の端面に取付けられる。このマウントフランジ
４１も、前記同様に周方向に２分割されており、これ
が、大気側リング１３を径方向外方から囲うようにスタ
フィングボックス１１の端面に固定される。このマウン
トフランジ４１を利用して、後述するようなメカニカル
シールをさらに取付けることによって、本実施形態にお
ける軸封装置の組立作業が完了する。

【００４９】上記のような軸封装置を備える例えば前記
した２軸ニーダーでは、本体ハウジング１内でドープの
攪拌が行われる際、スクリュースリーブ１２の外周面
と、これを囲うスタフィングボックス１１の内面との間
の隙間領域に侵入したドープは、回転軸２と一体回転す
るスクリュースリーブ１２の外周面に形成されているス
パイラル状の溝１６に沿って、機内側へと押し戻され
る。この結果、本体ハウジング１内のドープがスクリュ
ースリーブ１２とスタフィングボックス１１との間の隙
間を通して機外側へ漏出することが防止される。

【００５０】また、ドープがスタフィングボックス１１
よりも外側へ漏出することがスクリュースリーブ１２で
防止されることから、その外側に設けられているメカニ
カルシールによるシール機能も安定して得られ、したが
って、機内雰囲気ガスや蒸発ガスが機外に洩れることも
確実に防止されて、全体にわたって安定したシール性が
維持される。そして上記では、ドープの漏出をシールす
るスクリュースリーブ１２が耐食性や耐熱性に優れた金
属材料で形成されていることから、従来のグランドパッ
キンに比べて摩耗の進行が極めて小さく抑えられ、これ
によって、交換やメインテナンス頻度を極力少なくし
て、安定した操業を長期にわたって維持することが可能
となる。

【００５１】なお図１０には、上記のようなスクリュー
スリーブ１２によるシール効果を予め確認したときのテ
スト装置の概略構成を示している。同図において５１
は、前記２軸ニーダーにおける本体ハウジング１に相当
するタンクであって、このタンク５１の一端開口を塞ぐ
フランジ５２の中心穴を貫通させて、回転軸２の先端側
がタンク５１内に延出され、この部位に、外周にスパイ
ラル状の溝が形成されたスクリュースリーブ１２が外嵌
されている。また、このスクリュースリーブ１２の外周
を囲う円筒体５３が、上記フランジ５２の端面に固定さ
れている。

【００５２】一方、フランジ５２よりも外側にメカニカ
ルシール５４が設けられている。このメカニカルシール
５４には、上記フランジ５３の端面に固定用フランジ５
５によって固定された静止環５６と、この静止環５６に
軸方向に当接するように配置された回転環５７とが設け
られている。この回転環５７よりも軸方向外側に、さら
に回転軸２に取付けられた固定リング５８と押し板部材
５９とが設けられ、これら固定リング５８と押し板部材
５９の間に縮装されているバネ部材６０のバネ力が、押
し板部材５９を介して、回転環５７を軸方向に押圧し
て、この回転環５７と静止環５６との端面同士が軸方向
に当接した状態で保持されている。上記回転環５７が回
転軸２と一体的に回転する間も、上記のような端面接触
状態が保持されて、この端面接触部位でシールされる。
なお、同図において６１は、回転軸２を回転駆動するた
めのモータである。

【００５３】上記のようなテスト装置で、まず、タンク
５１の外周に巻装しているトレス５１ａに通気してタン
ク５１を所定の温度に保温し、次いでタンク５１内にド
ープを投入して密閉後、タンク５１内にエアーを供給し
てタンク内圧力５kg/cm2Ｇに加圧した。その後、３０ｒ
ｐｍで３０分運転後、１５分停止を６バッチ実施した。
このような運転を行った後、まずメカニカルシール５４
での洩れがないことを確認した。さらに、運転停止後、
内圧を放圧してドープの抜き取りを行い、次いで、メカ
ニカルシールを取外して、スクリュースリーブ１２と円
筒体５３との間からのドープの漏出もないことが確認さ
れた。

【００５４】なお、前記した本実施形態の軸封装置は、
図１０に示したフランジ５２に代えて図９のマウントフ
ランジ４１を設け、これに、図１０と同様に構成された
メカニカルシールを取付けて構成される。なお、この場
合の回転環や静止環等も、それぞれスクリュースリーブ
１２と同様に周方向に２分割形成されている。

【００５５】以上のように、本実施形態においては、ス
クリュースリーブ１２が周方向に分割形成されているの
で、回転軸２を支持している軸受装置８などを解体する
ことなく、回転軸２へのスクリュースリーブ１２の取付
け・取外しを容易に行うことができる。これにより、上
記したニーダーなどの稼働率を上げることができ、ひい
ては生産性を向上することができる。

【００５６】さらに本実施形態においては、スクリュー
スリーブ１２が大気側リング１３・中央リング１４・機
内側リング１５に軸方向に３分割され、そして、各リン
グ１３〜１５の合わせ面１３ａ〜１５ａの位置を周方向
に異ならせて、これら各リング１３〜１５を軸方向に締
結しているので、回転に伴う遠心力が各リングの周方向
分割部品を径方向に広げるように作用しても、隣接する
リングの各周方向分割部品が周方向の連結部材として機
能する。したがって、回転軸２への精度の良い組付状態
が維持され、この結果、スクリュースリーブ１２と回転
軸２との芯ずれ等が抑えられて振動の発生が防止され
る。これにより、安定した操業状態が維持される。

【００５７】特に、本実施形態の軸封装置においては、
スクリュースリーブ１２を周方向に２分割、軸方向に３
分割して、計６個の半円筒状の分割部品で形成した構成
であり、この場合、上記の効果がより確実に得られると
共に構成部品点数がより少なくなって、全体の製作費を
より安価なものとすることができる。

【００５８】また本実施形態においては、スクリュース
リーブ１２と回転軸２との間にＯリング１７を介装して
いるので、このＯリング１７における全周にわたるほぼ
一様な弾性復元力で、スクリュースリーブ１２が回転軸
２とほぼ同心状の組付け状態で保持される。この結果、
スタフィングボックス１１内に収納されたスクリュース
リーブ１２が、スタフィングボックス１１との微小なク
リアランス下で安定して回転する状態が保持されて、ド
ープの漏出を抑えるシール効果を確実に得ることができ
る。さらに、取付けや取外しを繰返し行う場合でも、簡
単に精度の高い組立状態を再現性良く得ることができ
る。

【００５９】さらに、上記のようにＯリング１７を介装
した組付状態とすることで、微小振動に伴ってスクリュ
ースリーブ１２と回転軸２とが局部的に接触して摩耗が
進行するような現象も回避され、これによっても、スク
リュースリーブ１２の回転軸２への精度の良い組付状態
が維持される。

【００６０】また本実施形態では、スクリュースリーブ
１２よりも機外側に、周方向に分割形成された回転環と
静止環とを備えるメカニカルシールが設けられており、
この場合、ハウジング１内で、ドープのような高粘度品
の攪拌が行われる場合でも、この高粘度品がメカニカル
シールまで達することがスクリュースリーブ１２で防止
され、したがって、メカニカルシールによって、機内雰
囲気ガスや蒸発ガスがハウジング外に洩れることも確実
に防止される。しかも、メカニカルシールにおける回転
環と静止環とも周方向に分割形成されているので、これ
らの取付け・取外しも、回転軸２を支持する軸受装置等
を解体せずとも容易に行うことが可能となる。

【００６１】以上にこの発明の具体的な実施形態につい
て説明したが、この発明は上記形態に限定されるもので
はなく、この発明の範囲内で種々変更することが可能で
ある。例えば上記形態では、スクリュースリーブ１２を
周方向に２分割、軸方向に３分割して構成した例を挙げ
たが、請求項１・２の範囲では、これら分割数を上記と
は異なる構成とすることも可能である。

【００６２】一方、上記形態では、例えば中央リング１
４を構成する一対の周方向分割部品を相互に連結するた
めに、一方の分割部品の分割面１４ａに座ぐりを設けた
ボルト挿通穴２５を形成し、他方の分割面１４ａに雌ね
じ３６を形成した構成としたが、例えばボルト挿通穴２
５と雌ねじ３６とを両分割部品の間で中心点対称となる
ように設けることも可能である。このような構成によ
り、座ぐりに相当する切欠空間が一方の分割部品に偏る
ことがなくなり、したがって、周方向にわたる重量バラ
ンスが向上し、これによって、回転に伴う振動の発生等
が抑えられる。

【００６３】また、上記実施形態では、酢酸綿の製造工
程における酢化機として用いられるニーダーを例に挙げ
たが、その他の例えばプロピオン酸セルロース、カルボ
キシメチルセルロース、ナイロン、ポリエステル、ポリ
カーボネート、ヒドロキシエチルセルロース等の高分子
重合製品の製造工程における高粘度品の捏和を行う回転
機器にも本発明の軸封装置を適用して構成することが可
能である。

【００６４】また上記形態では、スクリュースリーブ１
２よりも機外側にさらにメカニカルシールを設けて構成
した軸封装置を例に挙げたが、請求項１〜４の範囲にお
いては、スクリュースリーブ１２とメカニカルシール以
外のシール機構とを組合わせて構成することや、さらに
スクリュースリーブ１２のみを設けた構成等とすること
も可能である。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１の軸封
装置においては、スクリュースリーブが周方向に複数に
分割形成されているので、回転軸を支持している軸受装
置などを解体することなく、回転軸へのスクリュースリ
ーブの取付け・取外しを容易に行うことができる。これ
により、回転機器の稼働率を上げることができ、ひいて
は生産性を向上することが可能となる。

【００６６】請求項２の軸封装置においては、スクリュ
ースリーブにおける複数の軸方向分割ユニット毎の周方
向分割部品の合わせ面を相互に異ならせて、これら軸方
向分割ユニットを軸方向に締結しているので、回転に伴
う遠心力が作用しても、各周方向分割部品の回転軸への
精度の良い組付状態が維持される。この結果、スクリュ
ースリーブと回転軸との芯ずれ等が抑えられて振動の発
生が防止され、これにより、このスクリュースリーブが
組込まれる回転機器での安定した操業状態を維持するこ
とができる。

【００６７】請求項３の軸封装置においては、スクリュ
ースリーブを周方向に２分割、軸方向に３分割して、計
６個の半円筒状の分割部品で形成した構成であり、この
場合、上記の効果がより確実に得られると共に構成部品
点数がより少なくなって、全体の製作費をより安価なも
のとすることができる。

【００６８】請求項４の軸封装置においては、スクリュ
ースリーブの内周面と回転軸外周面との間に弾性体より
なる環状部材を介装しているので、弾性部材における全
周にわたるほぼ一様な弾性復元力で、スクリュースリー
ブを回転軸とほぼ同心状の組付け状態にして保持するこ
とができる。また、微小振動に伴ってスクリュースリー
ブと回転軸とが局部的に接触して摩耗が進行するような
現象も回避されて、スクリュースリーブの回転軸への精
度の良い組付状態が維持される。したがって、これによ
っても、このスクリュースリーブが組込まれた回転機器
での安定した操業状態が維持されて生産性を向上するこ
とができる。

【００６９】請求項５の軸封装置においては、スクリュ
ースリーブよりも機外側に、周方向に分割形成された回
転環と静止環とを備えるメカニカルシールが設けられて
おり、この場合、回転機器のハウジング内で、例えばド
ープのような高粘度品の攪拌が行われる場合でも、この
高粘度品がメカニカルシールまで達することがスクリュ
ースリーブで防止される。したがって、メカニカルシー
ルによって、機内雰囲気ガスや蒸発ガスがハウジング外
に洩れることも確実に防止されて、全体にわたって安定
したシール性が維持される。しかも、メカニカルシール
における回転環と静止環とも周方向に分割形成されてい
るので、スクリュースリーブと同様に回転軸を支持する
軸受装置等を解体せずとも、このメカニカルシールの取
付け・取外しも容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態での軸封装置におけるスク
リュースリーブを示すものであって、同図（ａ）は斜視
図、同図（ｂ）は一部切欠断面図である。

【図２】上記スクリュースリーブにおける大気側リング
を示すものであって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）におけるＸ−Ｘ線矢視図である。

【図３】上記スクリュースリーブにおける中央リングを
示すものであって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は
同図（ａ）におけるＹ−Ｙ線矢視断面図である。

【図４】上記スクリュースリーブにおける機内側リング
を示すものであって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）におけるＷ−Ｗ線矢視図である。

【図５】上記スクリュースリーブの回転軸への組付作業
の過程で中央リングと機内側リングとを回転軸に組付け
た状態を示す要部断面図である。

【図６】図５の状態から中央リングと機内リングとを機
内側に押し込んだ状態を示す要部断面図である。

【図７】図６に示す状態に続けて大気側リングを回転軸
に組付けた状態を示す要部断面図である。

【図８】図７に示す状態から、大気側リングに中央リン
グと機内リングとを引き寄せた状態を示す要部断面図で
ある。

【図９】図８に示す状態に続けてマウントフランジを本
体ハウジングに取付けた状態を示す要部断面図である。

【図１０】スクリュースリーブによるシール効果を確認
するためのテスト装置の構成を示す説明図である。

【図１１】酢酸綿の製造工程において酢化機として用い
られている２軸ニーダーを示すものであって、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。

【図１２】上記２軸ニーダーの側面図である。

【図１３】上記２軸ニーダにおける本体ハウジングと回
転軸との間の従来のシール構造を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１本体ハウジング２回転軸１２スクリュースリーブ１３大気側リング（軸方向分割ユニット）１３ａ分割面（合わせ面）１４中央リング（軸方向分割ユニット）１４ａ分割面（合わせ面）１５機内側リング（軸方向分割ユニット）１５ａ分割面（合わせ面）１６溝１７Ｏリング（環状部材）１８，２０周方向分割部品２４，２６周方向分割部品３３，３５周方向分割部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングを貫通する回転軸の貫通部近
傍に、スパイラル状の溝を外周に有するスクリュースリ
ーブを取付け、回転軸と一体回転するスクリュースリー
ブにより機内の内容物を機内側に押し戻すように形成し
た軸封装置であって、上記スクリュースリーブを周方向に複数に分割形成し、
これら周方向分割部品を周方向に相互に締結して回転軸
外周に略円筒状に組付けていることを特徴とする軸封装
置。
【請求項２】スクリュースリーブを軸方向に分割して
複数の軸方向分割ユニットを形成し、これら各軸方向分
割ユニットにおける各周方向分割部品がそれぞれ相互に
当接する合わせ面の位置を、軸方向に隣合う軸方向分割
ユニット間で相互に異ならせて、これら軸方向分割ユニ
ットを軸方向に締結していることを特徴とする請求項１
の軸封装置。
【請求項３】スクリュースリーブを周方向に２分割、
軸方向に３分割して、計６個の半円筒状の分割部品で形
成していることを特徴とする請求項２の軸封装置。
【請求項４】スクリュースリーブの内周面と回転軸外
周面との間に隙間を設けると共に、この隙間に弾性体よ
りなる環状部材を介装して、この環状部材を介してスク
リュースリーブを回転軸外周に組付けていることを特徴
とする請求項１、２又は３の軸封装置。
【請求項５】スクリュースリーブよりも機外側に、ハ
ウジングと回転軸との間を気密にシールするメカニカル
シールを設け、このメカニカルシールにおける軸方向に
相互に当接する回転環と静止環とを各々周方向に分割形
成して、これら回転環と静止環とを回転軸の外周を囲う
ように組付けていることを特徴とする請求項１から４の
いずれかの軸封装置。