JP2009173413A - ロータリーバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】サイドプレートの外周面とケーシングの内周面との間のクリアランスに侵入した粉粒体がローターのブレーキとして作用することなどの可能性を低減し、安定連続運転を確保できるロータリーバルブを提供する。
【解決手段】供給部と、排出部と、胴部とを備えた円筒状のケーシング７と、ケーシングの両端の開口を覆う２枚のカバー４と、ケーシングの胴部内の回転軸２に固定された複数の回転羽根３と、複数の回転羽根と一体に形成されてカバーに相対向する２枚の円板状のサイドプレート５と、サイドプレートの各々の外周面５ａに、内側寄りと、外側寄りに交互に形成された凹部５ｂ、５ｃとを備えたロータリーバルブにおいて、各々のサイドプレートの外周面の、回転軸の軸線に平行な直線状部分を、全周にわたって、少なくともその一端が外側寄り凹部又は内側寄り凹部のいずれか一方に連続するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリーバルブに関し、特に、ケーシング内の回転羽根と一体に形成されたサイドプレートを有するポケット形ローターを備えたロータリーバルブに関する。

従来、粉粒体のハンドリングに使用されているロータリーバルブのローターの構造を大別すると、サイドプレートのない開放形のオープン形ローターと、サイドプレート（サイドウォールともいう）を有するポケット形ローターに分けられる。

図１０は、オープン形ローターを備えた従来のロータリーバルブの一例を示し、このロータリーバルブ３０は、供給部３１ａと、排出部３１ｂと、胴部３１ｃとを備えた円筒状のケーシング３１と、このケーシング３１の両側面の開口を覆うための２枚の円板状のカバー３４と、ケーシング３１の胴部３１ｃ内に水平方向に延設された回転軸３２と、この回転軸３２に固定された複数の回転羽根３３とを備え、回転羽根３３の先端がケーシング３１の胴部３１ｃの内周面に摺接又は近接しながら回転する。

一方、図１１は、ポケット形ローターを備えた従来のロータリーバルブの一例を示し、このロータリーバルブ４０は、供給部４１ａと、排出部４１ｂと、胴部４１ｃとを備えた円筒状のケーシング４１と、ケーシング４１の両側面の開口を覆うための２枚の円板状のサイドカバー４４と、ケーシング４１の胴部４１ｃ内の回転軸４２に固定された複数の回転羽根４３と、これら複数の回転羽根４３と一体に形成されるとともに、サイドカバー４４と相対向する位置にある２枚の円板状のサイドプレート４５とを備え、回転羽根４３の先端がケーシング４１の胴部４１ｃの内周面に摺接又は近接しながら回転する。

そして、図１０のオープン形ローターを備えたロータリーバルブ３０は、円周方向（回転羽根３３の先端とケーシング３１の胴部３１ｃの内周面との間）と、両サイド（回転羽根３３の側面とカバー３４の内表面との間）とでシールを行い、図１１のポケット形ローターを備えたロータリーバルブ４０は、円周方向（回転羽根４３の先端とケーシング４１の胴部４１ｃの内周面との間）でシールを行う構造となっている。

上記従来の両ロータリーバルブ３０、４０の特徴には各々一長一短があり、両者の使い分けは、粉粒体の物性と、使用条件等で選択される。

しかし、ポケット形ローターを備えたロータリーバルブ４０の場合には、一般的には、図１２に示すように、サイドプレート４５が同一面内をエンドレスに回転するため、サイドプレート４５の外周面４５ａと、ケーシング４１の内周面の一部であって外周面４５ａに相対向する部分（以下「対向面」という）４１ｄとの間のクリアランスに侵入した粉粒体が逃げられず、圧密されてローターのブレーキとなったり、融点の比較的低い粉粒体の場合には、摩擦熱によって粉粒体が上記クリアランスの中に溶け込んで、製品ではないフィルム状の樹脂を造成したり、異音や振動を発生させる等の問題が発生するケースが多い。

そのため、図１３に示すように、サイドプレート４５の厚みを先端に向かう程薄くしてシャープに形成することにより、上記問題の解決を図ることも行われているが、サイドプレート４５を薄く形成しても、結局同一線上のクリアランスは変化しないことと、サイドプレート４５をシャープにするとその分だけリーク量が増加し、ロータリーバルブ４０のシール性が低下したり、摩耗が早くなる等の問題が発生する。

そこで、上記問題を解決するため、本出願人は、特許文献１において、ケーシングの内周面とサイドプレートの外周面との間のクリアランスに侵入した粉粒体がローターのブレーキとして作用したり、この粉粒体によって異音や振動が発生することがなく、安定した連続運転を確保できるロータリーバルブを提案した。

このロータリーバルブは、図７乃至図９に示すように、ケーシング２６の胴部内に収容される回転軸２２に固定された複数の回転羽根２３と、これらの回転羽根２３と一体に形成されたサイドプレート２５とを備え、サイドプレート２５の外周面２５ａに、内側寄り凹部２５ｂと、外側寄り凹部２５ｃが交互に形成されている。隣接する凹部２５ｂ、２５ｃの間には、回転軸２２と平行に延在する直線状の部分２５ｄが延在する。

このように構成することにより、図９に示すように、サイドプレート２５の外周面２５ａと、ケーシング２６の内周面の一部であって外周面２５ａに相対向する対向面２６ａが断続的となり、外周面２５ａと対向面２６ａとの間のクリアランスに侵入した粉粒体が、従来より容易にこのクリアランスから逃げることができる。そのため、前記クリアランスに侵入した粉粒体がローターのブレーキとして作用したり、この粉粒体によって異音や振動が発生する可能性を従来より低減することができ、従来より安定した状態でロータリーバルブの連続運転を確保することができる。

特開２００１−２２５９５６号公報

しかし、上記特許文献１で提案したロータリーバルブにおいては、図８（ａ）に明示されるように、サイドプレート２５に形成した凹部２５ｂ、２５ｃの境目に、幅は狭いものの、依然として直線状の部分２５ｄが複数存在するため、この直線状の部分２５ｄと、図９に示したケーシング２６の対向面２６ａとの間のクリアランスに侵入した粉粒体が逃げにくく、圧密されてローターのブレーキとなったり、融点の比較的低い粉粒体の場合には、摩擦熱によって粉粒体が上記クリアランスの中に溶け込んで、製品ではないフィルム状の樹脂を造成したり、異音や振動を発生させる等の問題が発生する虞があるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来のポケット形ロータリーバルブにおける問題点に鑑みてなされたものであって、サイドプレートの外周面とケーシングの内周面との間のクリアランスに侵入した粉粒体がローターのブレーキとして作用したり、この粉粒体によって異音や振動が発生する可能性をさらに低減し、より安定した状態で連続運転を維持することのできるロータリーバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ロータリーバルブであって、供給部と、排出部と、胴部とを備えた円筒状のケーシングと、該ケーシングの両端の開口を覆う２枚のカバーと、前記ケーシングの胴部内の回転軸に固定された複数の回転羽根と、該複数の回転羽根と一体に形成されるとともに、前記カバーに相対向する２枚の円板状のサイドプレートと、該サイドプレートの各々の外周面に、内側寄りと、外側寄りに交互に形成された凹部とを備えたロータリーバルブにおいて、前記各々のサイドプレートの外周面の、前記回転軸の軸線に平行な直線状部分は、全周にわたって、少なくともその一端が前記外側寄り凹部又は内側寄り凹部のいずれか一方に連続することを特徴とする。

そして、本発明によれば、前記各々のサイドプレートの外周面の、前記回転軸の軸線に平行な直線状部分を、全周にわたって、少なくともその一端が前記外側寄り凹部又は内側寄り凹部のいずれか一方に連続するように構成したため、サイドプレートの外周面に、サイドプレートの円形状の一方の表面から他方の表面にわたって連続して延在し、回転軸の軸線に平行な直線状の部分が存在せず、サイドプレートの外周面とカバーの内周面との間のクリアランスに侵入した粉粒体が該クリアランスから逃げ易くなり、従来のように、侵入した粉粒体が圧密されてローターのブレーキとなったり、融点の比較的低い粉粒体の場合には、摩擦熱によって粉粒体が上記クリアランスの中に溶け込んで、製品ではないフィルム状の樹脂を造成したり、異音や振動が発生することを回避することができる。

前記ロータリーバルブにおいて、前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面を、内側に向かって膨出する２つの曲面状に形成し、前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面を、内側に向かって膨出する曲面状に形成することができる。

また、前記ロータリーバルブにおいて、前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面を、外側に向かって膨出する曲面状に形成し、前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面を、外側に向かって膨出する２つの曲面状に形成することができる。

さらに、前記ロータリーバルブにおいて、前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面を、前記カバーの内表面と平行関係を有さない平面状に形成し、前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面を、前記カバーの内表面と平行関係を有さない平面状に形成することができる。

さらにまた、前記ロータリーバルブにおいて、前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面を、前記カバーの内表面と平行関係を有さない２つの平面状に形成し、前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面を、前記カバーの内表面と平行関係を有さない２つの平面状に形成することができる。

以上のように、本発明によれば、サイドプレートの外周面とケーシングの内周面との間のクリアランスに侵入した粉粒体が容易にこのクリアランスから逃げることができるため、このクリアランスに侵入した粉粒体がローターのブレーキとして作用したり、この粉粒体によって異音や振動が発生することがなく、安定した状態でロータリーバルブの連続運転を確保することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、本発明にかかるロータリーバルブの第１の実施形態に用いられるポケット形ローター（以下、「ローター」と略称する）を示し、このローター１は、ケーシング７（図３参照）の胴部内に収容される回転軸２に固定された複数の回転羽根３と、複数の回転羽根３と一体に形成されたサイドプレート５、６とを備える。

サイドプレート５の外周面５ａには、内側寄り凹部５ｂと、外側寄り凹部５ｃが交互に形成される。内側寄り凹部５ｂは、内側に向かって膨出する２つの曲面を有し、外側寄り凹部５ｃは、内側に向かって膨出する曲面を有するように構成される。

一方、サイドプレート６の外周面６ａには、内側寄り凹部６ｂと、外側寄り凹部６ｃが交互に形成される。内側寄り凹部６ｂは、外側に向かって膨出する曲面を有し、外側寄り凹部６ｃは、外側に向かって膨出する２つの曲面を有するように構成される。

上記構成により、図２（ａ）に明示されるように、サイドプレート５、６の外周面５ａ、６ａに、サイドプレート５、６の円形状の一方の表面から他方の表面にわたって連続して延在し、回転軸２の軸線に平行な直線状の部分が存在しないように構成される。

このように構成することにより、図３において、サイドプレート６の外周面６ａと、ケーシング７の対向面７ａとの間に粉粒体が侵入したとしても、回転羽根３が回転する間に、侵入した粉粒体がサイドプレート６の外周面６ａ又は内側寄り凹部６ｂに面することとなり、前記クリアランスから逃げ易くなる。この点については、もう一方のサイドプレート５についても同様である。以上により、前記クリアランスに侵入した粉粒体がローターのブレーキとして作用したり、この粉粒体によって異音や振動が発生することを防止することができ、安定した状態でロータリーバルブの連続運転を確保することができる。

次に、本発明にかかるロータリーバルブの第２の実施形態に用いられるローターについて、図４を参照しながら説明する。

上記第１の実施形態では、サイドプレート６の内側寄り凹部６ｂ及び外側寄り凹部６ｃを、各々、サイドプレート５の外側寄り凹部５ｃ及び内側寄り凹部５ｂと同じ形状となるように構成したが、本実施の形態におけるローター８は、２つのサイドプレート９の形状が互いに回転対称となるように形成し、外周面９ａに形成した隣接する内側寄り凹部９ｂのピッチ、及び外側寄り凹部９ｃのピッチを上記第１実施の形態より小さくした点に特徴がある。

本実施の形態では、隣接する内側寄り凹部９ｂのピッチ、及び外側寄り凹部９ｃのピッチを小さくしたことにより、ローター８を図３におけるローター１と入れ替えた場合を想定すると、サイドプレート９の外周面９ａと、ケーシング７の対向面７ａとの間に粉粒体が侵入したとしても、回転羽根３が回転する間に前記クリアランスに侵入した粉粒体がより迅速にこのクリアランスから逃げることができる。

次に、本発明にかかるロータリーバルブの第３の実施形態に用いられるローターについて、図５を参照しながら説明する。

第１及び第２の実施形態では、内側寄り凹部５ｂ、６ｂ、９ｂ、及び外側寄り凹部５ｃ、６ｃ、９ｃを各々曲面を有するように構成したが、本実施形態におけるローター１０は、このローター１０を図３におけるローター１と入れ替えた場合を想定すると、サイドプレート１１の外周面１１ａに交互に形成した内側寄り凹部１１ｂ及び外側寄り凹部１１ｃの、カバー４の内表面４ａに対向する面１１ｄ、１１ｆの各々を、カバー４の内表面４ａと平行関係を有さない平面状に構成し、外周面１１ａの内側寄り凹部１１ｂ及び外側寄り凹部１１ｃの境界部分１１ｇを回転軸２の軸線に平行に延在させるのではなく、傾斜させた点に特徴がある。尚、２つのサイドプレート１１の形状は、互いに回転対称となるように形成される。

このように構成することにより、上記第１及び第２の形態と同様の作用効果を確保しつつ、曲面を加工する必要がない分、サイドプレート１１の製造コストを低減することができ、ひいては、ロータリーバルブの製造コストを低減することができる。

次に、本発明にかかるロータリーバルブの第４の実施形態に用いられるローターについて、図６を参照しながら説明する。

本実施形態におけるローター１２は、このローター１２を図３におけるローター１と入れ替えた場合を想定すると、サイドプレート１３の外周面１３ａに交互に形成した内側寄り凹部１３ｂ及び外側寄り凹部１３ｃの、カバー４の内表面４ａに対向する面１３ｄ、１３ｆの各々を、カバー４の内表面４ａと平行関係を有さない２つの平面を有するように構成した点に特徴がある。尚、２つのサイドプレート１３の形状は、互いに回転対称となるように形成される。

このように構成することにより、上記ローター１０と同様に、上記第１及び第２の形態と同様の作用効果を確保しつつ、曲面を加工する必要がない分、サイドプレート１１の製造コストを低減することができ、ひいては、ロータリーバルブの製造コストを低減することができる。尚、図６（ａ）に明示されるように、回転羽根３の先端部３ａとサイドプレート１３の外周面１３ａとが連続する直線状の部分１４が複数存在するが、この構成は、リーク防止の観点からやむを得ないことであり、粉粒体の逃げ構造の観点からも許容できる程度のものである。

尚、上記４つの実施形態以外の構成であっても、各々のサイドプレートの外周面の、回転軸の軸線に平行な直線状部分を、全周にわたって、少なくともその一端が前記外側寄り凹部又は内側寄り凹部のいずれか一方に連続させる構成であれば、サイドプレートの外周面に、サイドプレートの円形状の一方の表面から他方の表面にわたって連続して延在し、回転軸の軸線に平行な直線状の部分が存在しなくなり、サイドプレートの外周面とカバーの内周面（対向面）との間のクリアランスに侵入した粉粒体が該クリアランスから逃げ易くなり、従来のように、侵入した粉粒体が圧密されてローターのブレーキとなったり、融点の比較的低い粉粒体の場合には、摩擦熱によって粉粒体が上記クリアランスの中に溶け込んで、製品ではないフィルム状の樹脂を造成したり、異音や振動が発生することを回避することができる。

本発明にかかるロータリーバルブの第１の実施形態に使用するローターを示す斜視図である。 図１のローターを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１のロータリーバルブのサイドプレートの外周面近傍を示す拡大断面図である。 本発明にかかるロータリーバルブの第２の実施形態に使用するローターを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明にかかるロータリーバルブの第３の実施形態に使用するローターを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明にかかるロータリーバルブの第４の実施形態に使用するローターを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 従来のロータリーバルブに使用するローターの一例を示す斜視図である。 図７のローターを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図７のロータリーバルブのサイドプレートの外周面近傍を示す拡大断面図である。 従来のオープン形ローターを備えたロータリーバルブの一例を示す図であって、（ａ）は回転軸の軸線に対して垂直な面で切断した場合の断面図、（ｂ）は回転軸を含む縦断面で切断した場合の断面図である。 従来のローターを備えたロータリーバルブの一例を示す図であって、（ａ）は回転軸の軸線に対して垂直な面で切断した場合の断面図、（ｂ）は回転軸を含む縦断面で切断した場合の断面図である。 図１１のロータリーバルブのサイドプレートの外周面近傍を示す拡大断面図である。 図１１のロータリーバルブのサイドプレートの先端をシャープに形成した場合を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ ローター
２ 回転軸
３ 回転羽根
３ａ 先端部
４ カバー
４ａ 内表面
５ サイドプレート
５ａ 外周面
５ｂ 内側寄り凹部
５ｃ 外側寄り凹部
６ サイドプレート
６ａ 外周面
６ｂ 内側寄り凹部
６ｃ 外側寄り凹部
７ ケーシング
７ａ 対向面
８ ローター
９ サイドプレート
９ａ 外周面
９ｂ 内側寄り凹部
９ｃ 外側寄り凹部
１０ ローター
１１ サイドプレート
１１ａ 外周面
１１ｂ 内側寄り凹部
１１ｃ 外側寄り凹部
１１ｄ （カバー４の内周面４ａと平行関係を有さない）平面
１１ｆ （カバー４の内周面４ａと平行関係を有さない）平面
１１ｇ （内側寄り凹部１１ｂと外側寄り凹部１１ｃの）境界部分
１２ ローター
１３ サイドプレート
１３ａ 外周面
１３ｂ 内側寄り凹部
１３ｃ 外側寄り凹部
１３ｄ （カバー４の内表面４ａに対向する）面

Claims (5)

1. 供給部と、排出部と、胴部とを備えた円筒状のケーシングと、該ケーシングの両端の開口を覆う２枚のカバーと、前記ケーシングの胴部内の回転軸に固定された複数の回転羽根と、該複数の回転羽根と一体に形成されるとともに、前記カバーに相対向する２枚の円板状のサイドプレートと、該サイドプレートの各々の外周面に、内側寄りと、外側寄りに交互に形成された凹部とを備えたロータリーバルブにおいて、前記各々のサイドプレートの外周面の、前記回転軸の軸線に平行な直線状部分は、全周にわたって、少なくともその一端が前記外側寄り凹部又は内側寄り凹部のいずれか一方に連続することを特徴とするロータリーバルブ。
2. 前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面は、内側に向かって膨出する２つの曲面状に形成され、
   前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面は、内側に向かって膨出する曲面状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ。
3. 前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面は、外側に向かって膨出する曲面状に形成され、
   前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面は、外側に向かって膨出する２つの曲面状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ。
4. 前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面は、前記カバーの内表面と平行関係を有さない平面状に形成され、
   前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面は、前記カバーの内表面と平行関係を有さない平面状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ。
5. 前記２枚のサイドプレートの一方のサイドプレートに形成された前記内側寄り凹部の、他方のサイドプレートの内表面に相対向する面は、前記カバーの内表面と平行関係を有さない２つの平面状に形成され、
   前記２枚のサイドプレートの各々の前記外側寄り凹部の前記カバーの内表面に相対向する面は、前記カバーの内表面と平行関係を有さない２つの平面状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーバルブ。

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