JP2011052735A - Horizontal rotating shaft sealing mechanism - Google Patents

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正敏 立花
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a horizontal rotating shaft sealing mechanism easily mounted and removed and high in fluid leakage preventing performance. <P>SOLUTION: The horizontal rotating shaft sealing mechanism preventing a leakage of a fluid leaking from the clearance between a horizontal rotating shaft rotated only in a fixed direction, and a casing into which the rotating shaft is inserted, includes a specific spiral elastic body and a plate spring installed in a specific position of the spiral elastic body. The spiral elastic body is formed in a spiral shape in the same direction as the rotating direction of the rotating shaft. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、一定方向に回転する水平回転軸軸封機構に関するものである。   The present invention relates to a horizontal rotary shaft sealing mechanism that rotates in a fixed direction.

水平回転軸軸封機構として多く使用されているオイルシールは、環状構造体である(図7及び特許文献1の図6など)。従って、当該オイルシールの取外し作業を行なう場合は、水平回転軸の端部まで前記オイルシールを移動させて抜きとるしかなかった。又オイルシールの取付け作業を行なう場合は、前記回転軸の端部から当該オイルシールを挿入し所定の位置まで移動させるしかなかった。   An oil seal that is frequently used as a horizontal rotating shaft sealing mechanism is an annular structure (FIG. 7 and FIG. 6 of Patent Document 1). Therefore, when the oil seal is removed, the oil seal must be moved to the end of the horizontal rotating shaft and removed. In addition, when installing the oil seal, the oil seal must be inserted from the end of the rotating shaft and moved to a predetermined position.

従来オイルシールの交換工事例としてポンプ内に装着してあるオイルシールの交換手順を図8に示す。   FIG. 8 shows a procedure for replacing the oil seal installed in the pump as an example of conventional oil seal replacement work.

図8に従いオイルシールの取外し作業手順について説明をすると、まずケーシングカバー(1)を取外す。次にインペラーを締め付けているインペラー締付ナット(2)を取外し、インペラー(3)を取外す。さらにケーシング(20)を取外す。さらにメカニカルシール(4)を取外す。そして最後にオイルシール(5)を取外すといった手順である。   The procedure for removing the oil seal will be described with reference to FIG. 8. First, the casing cover (1) is removed. Next, the impeller clamping nut (2) that is tightening the impeller is removed, and the impeller (3) is removed. Further remove the casing (20). Remove the mechanical seal (4). Finally, the oil seal (5) is removed.

特許第2983419号公報Japanese Patent No. 2983419

上述したように、オイルシールの取外し作業には、当該オイルシール以外の周辺の部品、機器及び設備の分解・取外しを必要とする場合が多い。   As described above, the oil seal removal operation often requires disassembly / removal of peripheral parts, equipment, and facilities other than the oil seal.

当該オイルシール以外の前記周辺の部品、機器又は設備の中には、いったん分解すると再使用できず新品交換を必要とするもの(例えば、メカニカルシールなど)や、いったん取外しをすると取付けに再調整を必要とするものも多く、時間的にも経済的にも不便である。   Some of the peripheral parts, equipment or facilities other than the oil seal cannot be reused once disassembled and need to be replaced with new ones (for example, mechanical seals). Many things are needed, which is inconvenient in terms of time and money.

こういった事情にかんがみ本願発明が解決しようとする課題は、当該オイルシール以外の周辺の部品、機器又は設備を分解・取外しをすることなく、当該オイルシールのみが取外し及び取付け可能で、かつ、流体漏れ防止性能が高い水平回転軸軸封機構を提供することである。   In view of these circumstances, the problem to be solved by the present invention is that only the oil seal can be removed and attached without disassembling / removing peripheral parts, equipment or facilities other than the oil seal, and It is to provide a horizontal rotary shaft sealing mechanism with high fluid leakage prevention performance.

上述した課題を解決するため、 一定方向にのみ回転する水平回転軸と、当該回転軸が挿入されたケーシングとの隙間から漏れる流体の漏れを防止する水平回転軸軸封機構であって、当該回転軸及びケーシングの両方に接する幅を有するらせん形状弾性体と、前記らせん形状弾性体の前記ケーシングと接する側の周縁部近傍に設置する板バネと、を有し、前記らせん形状弾性体が前記回転軸の回転方向と同一方向のらせん形状であることを特徴とする水平回転軸軸封機構、及び前記らせん形状弾性体の前記回転軸と接する側の面又は前記らせん形状弾性体の前記ケーシングと接する側の面の少なくとも一方が曲面である水平回転軸軸封機構を提供する。   In order to solve the above-described problem, a horizontal rotating shaft shaft sealing mechanism that prevents leakage of fluid leaking from a gap between a horizontal rotating shaft that rotates only in a certain direction and a casing in which the rotating shaft is inserted, the rotating shaft A helical elastic body having a width in contact with both the shaft and the casing, and a leaf spring installed in the vicinity of a peripheral edge of the helical elastic body on the side in contact with the casing, wherein the helical elastic body is rotated A horizontal rotary shaft sealing mechanism characterized by a spiral shape in the same direction as the rotational direction of the shaft, and a surface of the spiral elastic body on the side in contact with the rotary shaft or the casing of the spiral elastic body Provided is a horizontal rotation shaft sealing mechanism in which at least one of the side surfaces is a curved surface.

請求項1に対応する本願発明の水平回転軸軸封機構であるスクリュウシールは、らせん形状の弾性体であるので、先の鋭利なもので引っかけて引っ張るだけで取外すことができる。また、前記回転軸に巻き付けながら挿入するだけで取付ける事ができる。さらに、前記回転軸の回転方向と同一方向のらせん形状をしているので、前記回転軸の回転時は、らせん形状弾性体に沿って流体を移動させる効果があり、これにより流体漏れ防止性能も高くなる。さらに、水平方向に対しては、弾性体が層状装着となるのでラビリンス効果による流体漏れ防止機能も生じ得る。   Since the screw seal which is the horizontal rotation shaft shaft sealing mechanism of the present invention corresponding to claim 1 is a spiral elastic body, it can be removed simply by hooking and pulling with a sharp tip. Further, it can be attached simply by inserting it while being wound around the rotating shaft. Furthermore, since it has a helical shape in the same direction as the rotation direction of the rotary shaft, when the rotary shaft rotates, there is an effect of moving the fluid along the helical elastic body, thereby preventing fluid leakage. Get higher. Further, since the elastic body is layered in the horizontal direction, a fluid leakage prevention function due to the labyrinth effect can also occur.

さらに、請求項2に対応する本願発明の水平回転軸軸封機構であるスクリュウシールは、前記回転軸の回転時に発生し得る軸移動にスムーズに追随できるようになるとともに、前記回転軸の局所的磨耗をも低減させる。さらに、付着させたグリスを維持できるようになり、前記回転軸との摩擦抵抗を軽減させる。   Furthermore, the screw seal which is the horizontal rotating shaft shaft sealing mechanism of the present invention corresponding to claim 2 can smoothly follow the shaft movement that may occur when the rotating shaft rotates, and the local axis of the rotating shaft It also reduces wear. Further, the adhered grease can be maintained, and the frictional resistance with the rotating shaft is reduced.

さらに、請求項3に対応する本願発明の水平回転軸軸封機構であるスクリュウシールは、前記ケーシングを伝って漏れる流体漏れをも低減させる。   Furthermore, the screw seal which is the horizontal rotary shaft sealing mechanism of the present invention corresponding to claim 3 reduces fluid leakage that leaks through the casing.

図1は、スクリュウシールの側面図とスクリュウシール装備後の切断断面図である。FIG. 1 is a side view of a screw seal and a cross-sectional view after cutting with a screw seal. 図2は、スクリュウシールの詳細側面図である。FIG. 2 is a detailed side view of the screw seal. 図3は、スクリュウシールの正面図である。FIG. 3 is a front view of the screw seal. 図4は、図3の点線枠内の詳細説明図である。FIG. 4 is a detailed explanatory diagram in the dotted frame of FIG. 図5は、スクリュウシールの脱落防止例(スクリュウシール押え使用)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of preventing the screw seal from falling off (using a screw seal presser). 図6は、スクリュウシールの他の脱落防止例(スナップリング使用)を示す図である。FIG. 6 is a view showing another example of preventing the screw seal from falling off (using a snap ring). 図7は、従来オイルシールの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional oil seal. 図8は、従来オイルシールを内包したポンプの切断断面図である。FIG. 8 is a cut sectional view of a conventional pump including an oil seal.

本願発明の水平回転軸軸封機構は、水平回転軸の回転方向と同一方向のらせん形状をしたスクリュウシールを前記回転軸に巻き付け挿入して取付ける。   The horizontal rotary shaft sealing mechanism of the present invention is attached by winding a screw seal having a spiral shape in the same direction as the rotation direction of the horizontal rotary shaft around the rotary shaft.

実施例1は、水平回転軸の回転方向が時計回り方向用のスクリュウシール(30)である。   Example 1 is a screw seal (30) in which the rotation direction of the horizontal rotation shaft is clockwise.

実施例1のスクリュウシールの構成を図1、図2、図3、図4に従い説明するが、便宜上、らせん形状巻き付け基体(300)の水平回転軸(10)に接する側の面を、らせん形状巻き付け基体内周面(300a)と呼び、らせん形状巻き付け基体(300)のケーシング(20)に接する側の面を、らせん形状巻き付け基体外周面(300b)と呼ぶ。   The structure of the screw seal of Example 1 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. For convenience, the surface of the spirally wound base (300) that is in contact with the horizontal rotating shaft (10) is spirally shaped. The surface of the spirally wound base body (300a) and the surface of the spirally wound base body (300) in contact with the casing (20) are referred to as the spirally wound base body outer peripheral surface (300b).

当該スクリュウシール(30)は、前記回転軸(10)及びケーシング(20)の両方に接する幅を有する、時計回り方向らせん形状巻き付け基体(300)と、当該基体(300)の前記ケーシング(20)と接する側の周縁部近傍の位置に設置する板バネ(301)と、から構成される。   The screw seal (30) has a width in contact with both the rotating shaft (10) and the casing (20), and a clockwise spirally wound base (300), and the casing (20) of the base (300). And a leaf spring (301) installed at a position in the vicinity of the peripheral edge on the side in contact with.

なお、前記基体(300)の材質は、ニトリルゴムを使用しているが、流体により異なる弾性体を使用することも可能である。ただし、動摩擦係数を0.8μ10min以下の材質を使用することが好ましい。   In addition, although the material of the said base | substrate (300) uses the nitrile rubber, it is also possible to use the elastic body which changes with fluids. However, it is preferable to use a material having a dynamic friction coefficient of 0.8 μ10 min or less.

なお、前記回転軸(10)の軸径と、前記基体(300)が前記回転軸(10)と接する部分と、における長さの関係については、0基準で接していることが前提であるが、前記基体の材質がニトリルゴムの場合、軸の直径プラス0.1mm〜軸の直径マイナス0.1mm程度は許容できる。   The length relationship between the shaft diameter of the rotating shaft (10) and the portion where the base (300) is in contact with the rotating shaft (10) is based on the premise that they are in contact with zero reference. When the base material is nitrile rubber, the shaft diameter plus 0.1 mm to the shaft diameter minus 0.1 mm is acceptable.

なお、前記基体(300)全体の奥行き寸法(水平方向に対しての層状装着後の幅寸法)は、オイルシール(5)のJIS規格の厚寸法と同一にしているが、本願発明の効果を奏するスクリュウシール(30)であれば当該JIS規格の寸法に限定されない。   In addition, although the depth dimension (width dimension after layered mounting in the horizontal direction) of the entire base body (300) is the same as the JIS standard thickness dimension of the oil seal (5), the effect of the present invention is achieved. If it is a screw seal (30) which plays, it will not be limited to the dimension of the said JIS standard.

なお、前記基体内周面(300a)及び前記基体外周面(300b)は、1Rで曲面に加工しているが、諸条件により変動する。   In addition, although the said base | substrate inner peripheral surface (300a) and the said base | substrate outer peripheral surface (300b) are processed into the curved surface by 1R, it changes with various conditions.

なお、前記基体外周面(300b)と、前記ケーシング(20)とは液体ガスケットにて固着している。   The base outer peripheral surface (300b) and the casing (20) are fixed by a liquid gasket.

なお、前記ケーシング(20)と接する側の周縁部近傍の位置に設置する前記板バネ(301)のサイズ及び位置は、前記基体(300)のサイズにより、変動する。     In addition, the size and position of the leaf spring (301) installed at a position near the peripheral edge on the side in contact with the casing (20) vary depending on the size of the base body (300).

実施例1のスクリュウシール(30)の取外し動作を説明する。   The operation of removing the screw seal (30) of the first embodiment will be described.

前記基体(300)を先の鋭利なもので引っかけて引っ張る。   The base body (300) is pulled with a sharp object.

前記板バネ(301)が、前記ケーシング(20)側に与えている圧力以上の力で、前記基体(300)を引っ張ることでスクリュウシール(30)を取外すことができる。   The screw seal (30) can be removed by pulling the base (300) with a force greater than the pressure applied to the casing (20) by the leaf spring (301).

実施例1のスクリュウシール(30)の取付け動作を説明する。   The mounting operation of the screw seal (30) of the first embodiment will be described.

取付けを行なうスクリュウシール(30)の基体(300)を、前記回転軸(10)に巻き付けながら挿入していく。   The base (300) of the screw seal (30) to be attached is inserted while being wound around the rotating shaft (10).

前記基体(300)の全てが挿入できれば、前記基体(300)の位置を調整する。   If all of the base body (300) can be inserted, the position of the base body (300) is adjusted.

前記基体(300)の位置調整が完了すれば、前記ケーシング(20)と前記基体内周面(300a)との接触部にグリスを付着するとともに、前記ケーシング(20)と前記基体外周面(300b)との接触部に液体ガスケットを塗布する。   When the position adjustment of the base body (300) is completed, grease adheres to the contact portion between the casing (20) and the base body inner peripheral surface (300a), and the casing (20) and the base body outer peripheral surface (300b). Apply a liquid gasket to the contact area.

なお、油側が0.03MPa以上の場合には、オイルシール押え(40)又はスナップリング(50)などを装着してスクリュウシール(30)の脱落を防止する(図5、図6)。   When the oil side is 0.03 MPa or more, an oil seal presser (40) or a snap ring (50) is attached to prevent the screw seal (30) from falling off (FIGS. 5 and 6).

実施例1のスクリュウシールの軸封動作を図1、図2、図3、図4に従い説明する   The shaft sealing operation of the screw seal according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4.

前記回転軸(10)が時計回り方向に回転を始めると、前記基体外周面(300b)が、前記板バネ(301)と液体ガスケットで前記ケーシング(20)に、強固に固着されているので、前記基体内周面(300a)の摺動が始まる。   When the rotating shaft (10) starts to rotate in the clockwise direction, the base outer peripheral surface (300b) is firmly fixed to the casing (20) with the leaf spring (301) and the liquid gasket. Sliding of the inner peripheral surface (300a) of the base starts.

油が前記回転軸(10)の軸周を伝って、流体側から大気側に向かって移動してきた場合、前記基体内周面(300a)が前記回転軸(20)と接触しているので、当該油は、前記回転軸(20)と前記基体(300)との接触部で封じられる(大気側に漏れない)。   When the oil has traveled from the fluid side toward the atmosphere side along the axis of the rotary shaft (10), the base body inner peripheral surface (300a) is in contact with the rotary shaft (20). The oil is sealed at the contact portion between the rotating shaft (20) and the base (300) (does not leak to the atmosphere side).

仮に、微量の油が、前記回転軸(20)と前記基体(300)との接触部を通過し、摺動している前記基体内周面(300a)に移動した(漏れた)場合であっても、前記回転軸(20)が時計回り方向に回転を続けると、摺動面である前記基体内周面(300a)に沿って当該油が、流体側方向へと移動させられる(戻される)。   Temporarily, a small amount of oil has passed through the contact portion between the rotating shaft (20) and the base body (300) and moved (leaked) to the sliding inner peripheral surface (300a). However, when the rotating shaft (20) continues to rotate in the clockwise direction, the oil is moved (returned) in the fluid side direction along the base body inner peripheral surface (300a) which is a sliding surface. ).

また、前記回転軸(20)と前記基体内周面(300a)との間に、僅かな隙間が生じた場合であっても、前記回転軸(20)が回転を続ける限り、水平方向に対しては、弾性体が層状装着となるので、ラビリンス効果による流体漏れ防止機能が生じ、水平回転軸軸封機能は維持される。   Further, even if a slight gap is generated between the rotating shaft (20) and the inner peripheral surface (300a) of the base body, as long as the rotating shaft (20) continues to rotate, the horizontal direction is not affected. Since the elastic body is layered, the fluid leakage prevention function due to the labyrinth effect occurs, and the horizontal rotating shaft sealing function is maintained.

実施例2は、水平回転軸(10)の回転方向が反時計回り方向用のスクリュウシール(図示せず)である。   Example 2 is a screw seal (not shown) for rotating the horizontal rotating shaft (10) in the counterclockwise direction.

実施例2のスクリュウシール(図示せず)の構成について実施例1との相違点のみを説明する。   Only the differences from the first embodiment regarding the configuration of the screw seal (not shown) of the second embodiment will be described.

らせん形状巻き付け基体(300)のらせん方向が、反時計回り方向である点だけが相違する。   The only difference is that the helical direction of the helically wound substrate (300) is the counterclockwise direction.

実施例2のスクリュウシール(図示せず)の取付け動作及び取外し動作については、実施例1と相違点がないので説明を省略する。   Since the screw seal (not shown) mounting and removing operations of the second embodiment are not different from the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施例2のスクリュウシール(図示せず)の軸封動作については、回転方向のみの相違点であるので説明を省略する。   The shaft sealing operation of the screw seal (not shown) according to the second embodiment is the difference only in the rotation direction, and the description thereof is omitted.

本願発明の水平回転軸軸封機構は、簡易な構造でありながらスクリュウシールの取外し及び取付けを容易にし、スクリュウシールを装着する機器のメンテナンス性を飛躍的に向上させるものであるから、産業上の利用可能性を有する。   The horizontal rotary shaft shaft sealing mechanism of the present invention facilitates the removal and installation of the screw seal while having a simple structure, and dramatically improves the maintainability of the device to which the screw seal is attached. Has availability.

1 ケーシングカバー
2 インペラー締め付けナット
3 インペラー
4 メカニカルシール
5 オイルシール
10 水平回転軸
20 ケーシング
30 スクリュウシール
300 らせん形状巻き付け基体
300a らせん形状巻き付け基体内周面(回転軸と接する側の面)
300b らせん形状巻き付け基体外周面(ケーシングと接する側の面)
301 板バネ
40 スクリュウシール押え
50 スナップリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing cover 2 Impeller clamping nut 3 Impeller 4 Mechanical seal 5 Oil seal 10 Horizontal rotating shaft 20 Casing 30 Screw seal 300 Spiral winding base 300a Spiral winding base inner peripheral surface (surface in contact with the rotary shaft)
300b Helical winding base outer peripheral surface (surface on the side in contact with the casing)
301 Leaf spring 40 Screw seal presser 50 Snap ring

Claims (3)

一定方向にのみ回転する水平回転軸と、当該回転軸が挿入されたケーシングとの隙間から漏れる流体の漏れを防止する水平回転軸軸封機構であって、
当該回転軸及びケーシングの両方に接する幅を有するらせん形状弾性体と、
前記らせん形状弾性体の前記ケーシングと接する側の周縁部近傍に設置する板バネと、
を有し、
前記らせん形状弾性体が前記回転軸の回転方向と同一方向のらせん形状であることを特徴とする、
水平回転軸軸封機構。
A horizontal rotating shaft shaft sealing mechanism that prevents leakage of fluid leaking from a gap between a horizontal rotating shaft that rotates only in a certain direction and a casing in which the rotating shaft is inserted,
A helical elastic body having a width in contact with both the rotating shaft and the casing;
A leaf spring installed in the vicinity of the peripheral edge of the spiral elastic body on the side in contact with the casing;
Have
The helical elastic body has a helical shape in the same direction as the rotational direction of the rotary shaft,
Horizontal rotary shaft seal mechanism.
前記らせん形状弾性体の前記回転軸と接する側の面が曲面である請求項1の水平回転軸軸封機構。   The horizontal rotation shaft shaft sealing mechanism according to claim 1, wherein a surface of the helical elastic body that contacts the rotation shaft is a curved surface. 前記らせん形状弾性体の前記ケーシングと接する側の面が曲面である請求項1及び請求項2の水平回転軸軸封機構。   The horizontal rotating shaft shaft sealing mechanism according to claim 1 or 2, wherein a surface of the spiral elastic body on a side in contact with the casing is a curved surface.
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