JP2011202733A - Rotary joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機器における固定側部材と回転側部材との間で複数種の流体を個別に流動させることができるロータリジョイントに関する。 The present invention relates to a rotary joint capable of individually allowing plural kinds of fluids to flow between a stationary member and a rotating member in a rotating device.
半導体製造装置や攪拌機等の回転機器においては、固定側部材と回転側部材との間で処理液やガス等の複数種類の流体を個別に流動させるために、複数の流路を備えたロータリジョイントが用いられている。
また、この種のロータリジョイントでは、固定側部材の流路と回転側部材側の流路とを接続するために、複数の環状のメカニカルシールを同心状に配置するとともに、各メカニカルシールの相互間に各流路を接続するシール領域を形成しているものがある(例えば、特許文献1参照)。
In a rotary device such as a semiconductor manufacturing apparatus or a stirrer, a rotary joint provided with a plurality of flow paths for individually flowing a plurality of types of fluids such as processing liquids and gases between a stationary member and a rotating member. Is used.
In this type of rotary joint, a plurality of annular mechanical seals are concentrically arranged to connect the flow path of the fixed side member and the flow path of the rotation side member, and between the mechanical seals. In some cases, a seal region for connecting each flow path is formed (see, for example, Patent Document 1).
図5は、特許文献1に記載された従来のロータリジョイントの要部を拡大して示す断面図である。このロータリジョイント201は、回転機器の固定側部材に固定される第1のジョイント構成部材203と、回転側部材に固定される第2ジョイント構成部材205と、第1,第2のジョイント構成部材203,205の間に配置された複数のメカニカルシール206A,206Bとを備えている。なお、図5は、右側が回転側部材の回転中心側であり、左側が径方向外側である。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a conventional rotary joint described in
各メカニカルシール206A,206Bは、第1のジョイント構成部材203に取り付けられた第1密封環208A,208Bと、第2のジョイント構成部材205に取り付けられ、第1密封環208A,208Bの先端面に当接する第2密封環209A,209Bとを備えている。第1密封環208A,208Bは、軸方向に移動可能であり、圧縮コイルばね210で上方に付勢されることによって、その先端面が第2密封環209A,209Bに圧接されている。そしてメカニカルシール206A,206Bの相互間にはシール領域211が形成され、第1のジョイント構成部材203に形成された流路212と、第の2ジョイント構成部材205に形成された流路213とがシール領域211を介して接続されている。
The
第1のジョイント構成部材203及び第2のジョイント構成部材205には、それぞれメカニカルシール206A,206Bの間に突出する突出環214,215が形成されており、メカニカルシール206A,206Bの各密封環208A,208B,209A,209Bに対向する突出環214,215の内周面及び外周面には、それぞれ凹溝217A,217Bが周方向に形成され、各凹溝217A,217BにはOリングからなるシール部材216A,216Bが挿入されている。そして、突出環214,215に対向する各密封環208A,208B,209A,209Bの周面にシール部材216A,216Bが密接することによって両者間の流体の漏れが防止されている。
The first
上記のようなロータリジョイント201は、より小型の回転機器への適用を可能にするために、小型化(小径化)が望まれている。しかし、ロータリジョイント201は、流入する流体の圧力に十分に耐え得る強度が必要であり、小型の回転機器であっても高圧の流体を扱う場合もあるため、小型化にも限界がある。特に、メカニカルシール206A,206Bの密封環208A,208B,209A,209Bは、ロータリジョイント201の主要な機能部品であるため、小型化に伴って強度が低下することは、できるだけ避けることが望まれる。
The
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、メカニカルシールの強度を容易に高めることができ、それによって当該メカニカルシール、ひいてはロータリジョイントの小型化を可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to easily increase the strength of the mechanical seal, and thereby to reduce the size of the mechanical seal, and thus the rotary joint.
本発明は、回転軸心方向に対向し、互いに相対回転する一対のジョイント構成部材と、互いに摺接する端面間で密封部を構成する一対の密封環を有し、前記一対のジョイント構成部材の間に同心状に配置された複数の環状のメカニカルシールと、を備え、この複数のメカニカルシールの相互間に、一方のジョイント構成部材に形成された流路と、他方のジョイント構成部材に形成された流路とを接続するシール領域が形成されているロータリジョイントであって、
一対のジョイント構成部材の少なくとも一方には、複数のメカニカルシールの間に突出する突出環が形成され、
前記メカニカルシールの密封環に対向する前記突出環の周面に、当該突出環の先端面を含む範囲で径方向に凹設されるとともに、前記密封環の周面との間にシール部材が挿入される凹陥部が形成され、
前記突出環に対向する前記密封環には、前記シール部材よりも先端側で径方向に膨出して前記凹陥部の周面に当接する、膨出部が形成されていることを特徴とする。
The present invention has a pair of joint constituent members that face each other in the rotational axis direction and rotate relative to each other, and a pair of sealing rings that form a sealing portion between end surfaces that are in sliding contact with each other, and between the pair of joint constituent members A plurality of annular mechanical seals arranged concentrically with each other, a flow path formed in one joint component between the plurality of mechanical seals, and formed in the other joint component A rotary joint in which a seal region connecting the flow path is formed,
At least one of the pair of joint components is formed with a protruding ring protruding between the plurality of mechanical seals,
The circumferential surface of the projecting ring facing the sealing ring of the mechanical seal is recessed in a radial direction within a range including the tip surface of the projecting ring, and a sealing member is inserted between the circumferential surface of the sealing ring A recessed part is formed,
The sealing ring opposed to the protruding ring is characterized in that a bulging portion is formed that bulges radially on the tip side of the seal member and contacts the peripheral surface of the recessed portion.
この構成によれば、突出環の周面には、その先端面を含む範囲で凹陥部が形成され、これに対して密封環の周面には、凹陥部に入り込む膨出部が形成されている。そして、このような膨出部を形成することによって密封環の強度が高められる。換言すると、このような膨出部を形成することによって密封環の強度を維持したまま小径化することが可能となり、その結果、ロータリジョイントの小型化が可能となる。 According to this configuration, a concave portion is formed on the peripheral surface of the projecting ring in a range including the tip end surface, whereas a bulging portion that enters the concave portion is formed on the peripheral surface of the sealing ring. Yes. And the intensity | strength of a sealing ring is raised by forming such a bulging part. In other words, by forming such a bulging portion, it is possible to reduce the diameter while maintaining the strength of the sealing ring, and as a result, it is possible to reduce the size of the rotary joint.
前記メカニカルシールが同心状に3つ以上配置されるとともに、これらメカニカルシールの各間にシール領域が形成され、
複数のシール領域のうち、より径方向内側に位置するものがより高圧の流体用のシール領域とされていることが好ましい。
ジョイント構成部材は、シール領域に流入した流体から圧力を受ける面積(受圧面積)が小さいほど受ける負荷は小さくなる。一方、ジョイント構成部材の受圧面積は、径方向内側のシール領域にあるものほど小さくなる。そのため、本発明では、各シール領域を流れる流体の圧力が相互に異なる場合には、より径方向内側のシール領域に対して、より高圧の流体を流入させることで、ロータリジョイントの全体でジョイント構成部材に付与される負荷を小さくすることができる。そして、ジョイント構成部材に付与される負荷が小さくなれば、その分ジョイント構成部材の強度を落とすことが可能となるので、ロータリジョイントをより小型化することができる。
Three or more mechanical seals are disposed concentrically, and a seal region is formed between each of these mechanical seals,
Of the plurality of seal regions, the one located more radially inward is preferably a seal region for a higher pressure fluid.
The joint component member receives a smaller load as the area (pressure receiving area) for receiving pressure from the fluid flowing into the seal region is smaller. On the other hand, the pressure receiving area of the joint component is smaller as it is in the radially inner seal region. Therefore, in the present invention, when the pressures of the fluids flowing through the respective seal regions are different from each other, a joint structure is formed in the entire rotary joint by allowing a higher pressure fluid to flow into the radially inner seal region. The load applied to the member can be reduced. And if the load provided to a joint structural member becomes small, since it will become possible to reduce the intensity | strength of a joint structural member, a rotary joint can be reduced more in size.
本発明によれば、メカニカルシールの強度を容易に高めることができる。そのため、強度を維持したままメカニカルシールを小型化することができ、それによってロータリジョイント全体の小型化が可能となる。 According to the present invention, the strength of the mechanical seal can be easily increased. For this reason, the mechanical seal can be reduced in size while maintaining the strength, and thereby the entire rotary joint can be reduced in size.
図1は、本発明の実施の形態に係るロータリジョイントを回転中心を通る面で切断した断面図、図2は、同ロータリジョイントを、図1とは異なる面で切断した断面図である。
図1及び図2に示すように、ロータリジョイント10は、半導体製造装置等の回転機器に設けられたターンテーブル等の回転側部材11と、これを回転自在に支持する装置本体等の固定側部材12との間に配置されるものであり、固定側部材12に取り付けられる第1のジョイント構成部材13と、回転側部材11に取り付けられる第2のジョイント構成部材14とを備えている。第1のジョイント構成部材13と第2のジョイント構成部材14との間には、メカニカルシール15A〜15Cが配置されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary joint according to an embodiment of the present invention cut along a plane passing through the center of rotation, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotary joint cut along a plane different from FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、第1のジョイント構成部材13と第2のジョイント構成部材14には、複数の流路39〜42が形成され、メカニカルシール15A〜15Cは、各流路39〜42の相対回転部分をシールする。また、図2に示すように、第1のジョイント構成部材13には、ドレン路58が形成されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
図1及び図2に示すように、第1のジョイント構成部材13は、円盤状の第1基部18を備え、この第1基部18の中央には第1貫通孔19が上下方向に貫通して形成されている。第1基部18の外周と第1貫通孔19の周囲とには、それぞれ外側環状壁20と内側環状壁21とが形成されている。また、第1基部18の外周には、第1フランジ部22が径方向外方に延設されている。図2に示すように、内側環状壁21と第1フランジ部22とには、それぞれボルト挿通孔23,24が周方向に間隔をあけて複数形成されており、このボルト挿通孔23,24に挿入されたボルトによって第1のジョイント構成部材13が固定側部材12に固定されている。また、第1基部18と固定側部材12との間には第1ガスケット25が介装されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
図2に示すように、第2のジョイント構成部材14は、円盤状の第2基部29を備え、この第2基部29の中央には第2貫通孔30が上下方向に貫通して形成されている。また、第2基部29の外周には第2フランジ部31が径方向外方に延設され、第2基部29の内周部と第2フランジ部31には、それぞれボルト挿通孔32,33が周方向に間隔をあけて複数形成されている。そして、このボルト挿通孔32,33に挿入されたボルトによって第2のジョイント構成部材14が回転側部材11に固定されている。また、第2基部29と回転側部材11との間には第2ガスケット34が介装されている。
なお、第1,第2ガスケット25,34は、ニトリルゴム等の合成ゴム、合成樹脂、又は金属等、使用条件に応じて各種材料から形成されたものを適用することができる。
As shown in FIG. 2, the
In addition, what was formed from various materials according to use conditions can be applied to the 1st,
第1のジョイント構成部材13と第2のジョイント構成部材14との間であって内側環状壁21と外側環状壁20との間には、3つの環状のメカニカルシール(内メカニカルシール15A、中メカニカルシール15B、外メカニカルシール15C)が径方向に並列して配置されている。そして、各メカニカルシール15A〜15Cの間には、それぞれ内側シール領域37及び外側シール領域38が形成され、内側シール領域37及び外側シール領域38は、図1に示すように、第1のジョイント構成部材13に形成された第1内側流路39及び第1外側流路40と、第2のジョイント構成部材14に形成された第2内側流路41及び第2外側流路42とをそれぞれ接続している。
Between the first
また、内メカニカルシール15Aと内側環状壁21との間には、内側ドレン領域44が形成され、外メカニカルシール15Cと外側環状壁20との間には、外側ドレン領域45が形成されている。
An
図1に示すように、第1のジョイント構成部材13の第1基部18の上面には、上方に突出する第1内側突出環48と第1外側突出環49とが径方向に並設されている。第1内側突出環48は、内メカニカルシール15Aと、中メカニカルシール15Bとの間に配置され、第1外側突出環49は、中メカニカルシール15Bと外メカニカルシール15Cとの間に配置されている。言い換えると、内メカニカルシール15Aは、第1内側突出環48と内側環状壁21との間に配置され、中メカニカルシール15Bは、第1内側突出環48と第1外側突出環49との間に配置され、外メカニカルシール15Cは、第1外側突出環49と、外側環状壁20との間に配置されている。
As shown in FIG. 1, a first inner projecting
第2のジョイント構成部材14の第2基部29の下面には、下方に突出する第2内側突出環52と第2外側突出環53とが径方向に並設されている。第2内側突出環52は、内メカニカルシール15Aと、中メカニカルシール15Bとの間に配置され、第2外側突出環53は、中メカニカルシール15Bと外メカニカルシール15Cとの間に配置されている。
A second inner projecting
図1に示すように、固定側部材12には、液体を流動させる2つの固定側流路56A,56Bが形成されており、第1のジョイント構成部材13には、これらの固定側流路56A,56Bに連通する第1内側流路39及び第1外側流路40が形成されている。また、図2に示すように、固定側部材12には、1つのドレン用固定側流路57が形成されており、第1のジョイント構成部材13には、このドレン用固定側流路57に連通するドレン路58が形成されている。
なお、固定側部材12に形成された2つの固定側流路56A,56Bとドレン用固定側流路57とは、中心(回転軸心)Oからの距離が同一であり、周方向に関して異なる位置に形成されている。
As shown in FIG. 1, the fixed-
The two fixed-
図1に示すように、第1のジョイント構成部材13の下面には、固定側部材12の固定側流路56A,56Bに連通する第1内側流路39及び第1外側流路40の連通口61,62と、図2に示すように、ドレン用固定側流路57に連通するドレン路58の連通口63とが形成されている。これらの連通口61〜63は、第1ガスケット25を貫通する孔として形成されている。
As shown in FIG. 1, on the lower surface of the first
図1に示すように、第1内側流路39は、第1内側突出環48を上下方向に貫通する縦流路66と、この縦流路66の下端と連通口61とを繋ぐ横流路67とからなり、この横流路67は、第1のジョイント構成部材13の下面に形成された凹溝68と、この凹溝68を塞ぐ第1ガスケット25とによって形成されている。
As shown in FIG. 1, the first
第1外側流路40は、第1内側突出環48と第1外側突出環49との間で第1基部18を上下方向に貫通する縦流路70と、この縦流路70の下端と連通口62とを繋ぐ横流路71とからなり、この横流路71は、第1のジョイント構成部材13の下面に形成された凹溝72と、この凹溝72を塞ぐ第1ガスケット25によって形成されている。
The first
図2に示すように、ドレン路58は、内側環状壁21と第1内側突出環48との間で第1基部18を上下に貫通する縦ドレン路58Aと、第1外側突出環49と外側環状壁20との間で第1基部18を上下方向に貫通する縦ドレン路58Bと、これらの縦ドレン路58A,58Bと連通口63とを繋ぐ横ドレン路58Cとからなり、この横ドレン路58Cは、第1のジョイント構成部材13の下面に形成された凹溝78と、この凹溝78を塞ぐ第1ガスケット25とによって形成されている。
As shown in FIG. 2, the
以上のように、横流路67,71及び横ドレン路58Cは、第1のジョイント構成部材13の下面に形成された凹溝68,72,78を第1ガスケット25によって塞ぐことにより形成されているので、これら横流路67,71や横ドレン路58Cを容易に形成することができるとともに、第1ガスケット25を取り外すことによって第1内側流路39、第1外側流路40、及びドレン路58の清掃等のメンテナンスを容易に行うことができる。
As described above, the
図1に示すように、回転側部材11には、液体を流動させる2つの回転側流路82A,82Bが形成されており、第2のジョイント構成部材14には、これらの回転側流路82A,82Bに連通する第2内側流路41及び第2外側流路42が形成されている。
なお、回転側部材11に形成された2つの回転側流路82A,82Bは、中心Oからの距離が同一で、周方向に関して異なる位置に形成されている。
As shown in FIG. 1, the rotation-
Note that the two rotation-
第2のジョイント構成部材14の上面には、回転側部材11の回転側流路82A,82Bに連通する第2内側流路41及び第2外側流路42の連通口85,86が形成されている。これらの連通口85,86は、第2ガスケット34を貫通する孔として形成されている。
On the upper surface of the second
図1に示すように、第2内側流路41は、第2内側突出環52を上下方向に貫通する縦流路89と、この縦流路89の上端と連通口85とを繋ぐ横流路90とからなり、この横流路90は、第2のジョイント構成部材14の下面に形成された凹溝91と、この凹溝91を塞ぐ第2ガスケット34とによって形成されている。
As shown in FIG. 1, the second
第2外側流路42は、第2内側突出環52と第2外側突出環53との間で第2基部29を上下方向に貫通する縦流路93と、この縦流路93の上端と連通口86とを繋ぐ横流路94とからなり、この横流路94は、第2のジョイント構成部材14の上面に形成された凹溝95と、この凹溝95を塞ぐ第2ガスケット34によって形成されている。
The second
以上のように、横流路90,94は、第2のジョイント構成部材14の上面に形成された凹溝91,95を第2ガスケット34によって塞ぐことで形成されているので、これら横流路90,94を容易に形成することができるとともに、第2ガスケット34を取り外すことで、第2内側流路41及び第2外側流路42の清掃等のメンテナンスを容易に行うことができる。
As described above, the
図2に示すように、各メカニカルシール15A〜15Cは、第1のジョイント構成部材13に取り付けられた第1密封環100A〜100Cと、第2のジョイント構成部材14に取り付けられた第2密封環101A〜101Cとを備え、第1密封環100A〜100Cの先端面(上面)と第2密封環101A〜101Cの先端面(下面)とが当接している。なお、本実施形態では、3列のメカニカルシール15A〜15Cを区別するために、径方向内側から内メカニカルシール15A、中メカニカルシール15B、外メカニカルシール15Cと呼称する。また、これらメカニカルシール15A〜15Cの第1密封環100A〜100Cについても、径方向内側から第1内密封環100A、第1中密封環100B、第1外密封環100Cと呼ぶことがある。同様に、第2密封環101A〜101Cについても、径方向内側から第2内密封環101A、第2中密封環101B、第2外密封環101Cと呼ぶことがある。
As shown in FIG. 2, each of the mechanical seals 15 </ b> A to 15 </ b> C includes a first seal ring 100 </ b> A to 100 </ b> C attached to the first
各第1密封環100A〜100Cは、周方向の複数箇所において、圧縮コイルばねからなる付勢部材102によって上方に付勢されている。また、各第1密封環100A〜100Cは、周方向の複数箇所において、第1基部18に植設された第1ドライブピン103に係合し、周方向の移動が阻止されている。
各第2密封環101A〜101Cには、周方向の複数箇所において、第2基部29を係合する第2ドライブピン104が取り付けられ、各第2密封環101A〜101Cの周方向の移動が阻止されている。
Each
Each of the second seal rings 101A to 101C is provided with a
図4は、メカニカルシールの第2ドライブピンの周囲を拡大して示す断面図である。なお、この図4には、内メカニカルシール15Aの第2ドライブピン104が例示されているが、他のメカニカルシール15B,15Cの第2ドライブピン104についても同様の構造である。内メカニカルシール15Aの第2密封環101Aの周方向の移動を阻止する第2ドライブピン104は、上端部に大径の頭部105を備え、下端部に雄ネジ部106を備えている。そして、第2ドライブピン104は、第2のジョイント構成部材14の第2基部29を貫通する座ぐり孔107に挿入されている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the second drive pin of the mechanical seal. 4 illustrates the
一方、第2密封環101Aの上面には、雌ネジ穴108が形成されており、この雌ネジ穴108に第2ドライブピン104の雄ネジ部106を螺合することによって、第2ドライブピン104と第2密封環101Aとが連結されている。そして、第2ドライブピン104の頭部105が座ぐり孔107に係合することによって、第2密封環101Aの脱落を防止することができ、これにより、回転側部材11に対する第2のジョイント構成部材14の組み付け作業を簡単且つスムーズに行うことができる。
On the other hand, a
図3は、ロータリジョイント10の要部を拡大して示す断面図であり、図面の右側が回転中心側であり、左側が径方向外側である。
第1のジョイント構成部材13に形成された第1内側突出環48の内周面48aと、第1内密封環100Aの外周面100Aaとは摺動可能に当接している。また、第1内側突出環48の外周面48bと、第1中密封環100Bの内周面100Baとは摺動可能に当接している。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the rotary joint 10, where the right side of the drawing is the rotation center side and the left side is the radially outer side.
The inner
第1内側突出環48の内周面48aには、第1内側突出環48の先端面(上面)48Aを含む範囲で径方向外方に凹設された内周凹陥部112が形成されている。そして、内周凹陥部112には、第1内密封環100Aの外周面100Aaとの間をシールするシール部材118が挿入されている。
On the inner
第1内側突出環48の外周面48bには、同じく先端面48Aを含む範囲で径方向内方に凹設された外周凹陥部113が形成されている。そして、外周凹陥部113には、第1中密封環100Bの内周面100Baとの間をシールするシール部材120が挿入されている。
なお、シール部材118,120は、フッ素ゴムやニトリルゴムなどの合成ゴム材料から形成されたOリングとされている。ただし、このシール部材118,120の材料や種類は限定されるものではない。また、後に説明する他のシール部材135,127,129,140についても同様である。
On the outer
The
これに対して、第1内密封環100Aの外周面100Aaの、シール部材118よりも先端側には、第1内側突出環48の内周凹陥部112に入り込む外周膨出部115が径方向外方に膨出して形成されており、この外周膨出部115の外周面115aは、内周凹陥部112の内周面112aに摺動可能に当接している。
また、第1中密封環100Bの内周面100Baの、シール部材120よりも先端側には、第1内側突出環48の外周凹陥部113に入り込む内周膨出部116が径方向内方に膨出して形成されており、この内周膨出部116の内周面116aは、外周凹陥部113の外周面113aに摺動可能に当接している。
On the other hand, the outer peripheral bulging
Further, an inner peripheral bulging
第1のジョイント構成部材13に形成された第1外側突出環49の外周面49bと、外メカニカルシール15Cの第1外密封環100Cの内周面100Caとは摺動可能に当接している。
また、第1外側突出環49の外周面49bには、当該第1外側突出環49の先端面(上面)49Aを含む範囲で径方向内方へ凹設された外周凹陥部132が形成されている。そして、この外周凹陥部132には、第1外密封環100Cの内周面100Caとの間をシールするシール部材135が挿入されている。
これに対して、第1外密封環100Cの内周面100Caの、シール部材135よりも先端側には、外周凹陥部132に入り込む内周膨出部133が径方向内方へ膨出して形成されている。この内周膨出部133の内周面133aは、外周凹陥部132の外周面132aに摺動可能に当接している。
The outer
In addition, the outer
On the other hand, an inner
第2のジョイント構成部材14に形成された第2内側突出環52の内周面52aと、内メカニカルシール15Aの第2内密封環101Aの外周面101Aaとは摺動可能に当接している。また、第2内側突出環52の外周面52bと、第2中密封環101Bの内周面101Baとは摺動可能に当接している。
The inner
第2内側突出環52の内周面52aには、第2内側突出環52の先端面(下面)52Aを含む範囲で径方向外方に凹設された内周凹陥部121が形成されている。そして、内周凹陥部121には、第2内密封環101Aの外周面101Aaとの間をシールするシール部材127が挿入されている。
The inner
第2内側突出環52の外周面52bには、同じく先端面52Aを含む範囲で径方向内方に凹設された外周凹陥部122が形成されている。そして、外周凹陥部122には、第2中密封環101Bの内周面101Baとの間をシールするシール部材129が挿入されている。
On the outer
第2内密封環101Aの外周面101Aaの、シール部材127よりも先端側(下側)には、第2内側突出環52の内周凹陥部121に入り込む外周膨出部124が径方向外方に膨出して形成されており、この外周膨出部124の外周面124aは、内周凹陥部121の内周面121aに摺動可能に当接している。
また、第2中密封環101Bの内周面101Baの、シール部材129よりも先端側(下側)には、第2内側突出環52の外周凹陥部122に入り込む内周膨出部125が径方向内方に膨出して形成されており、この内周膨出部125の内周面125aは、外周凹陥部122の外周面122aに摺動可能に当接している。
On the outer peripheral surface 101Aa of the second
Further, on the inner peripheral surface 101Ba of the second
第2のジョイント構成部材14に形成された第2外側突出環53の外周面53bと、外メカニカルシール15Cの第2外密封環101Cの内周面101Caとは摺動可能に当接している。
また、第2外側突出環53の外周面53bには、当該第2外側突出環53の先端面(下面)53Aを含む範囲で径方向内方へ凹設された外周凹陥部137が形成されている。そして、この外周凹陥部137には、第2外密封環101Cの内周面101Caとの間をシールするシール部材140が挿入されている。
これに対して、第2外密封環101Cの内周面101Caの、シール部材140よりも先端側(下側)には、外周凹陥部137に入り込む内周膨出部138が径方向内方へ膨出して形成されている。この内周膨出部138の内周面138aは、外周凹陥部137の外周面137aに摺動可能に当接している。
The outer
In addition, an outer peripheral recessed
On the other hand, an inner
以上のように、内側突出環48,52や外側突出環49,53には、凹陥部112,113,121,122,132,137が形成され、これに対して各密封環100A,101A,100B,101B,100C,101Cには膨出部115,116,124,125,133,138が形成されている。そして、各密封環100A,101A,100B,101B,100C,101Cは、膨出部115,116,124,125,133,138が形成されることによって肉厚が増し、図5に示す従来技術と比較して、強度が向上されている。言い換えると、このような膨出部115,116,124,125、33,138を形成することによって、強度を落とすことなく各密封環100A,101A,100B,101B,100C,101Cを小型化(小径化)することが可能となり、これによってロータリジョイントの小型化が可能となっている。
As described above, the recessed
内メカニカルシール15Aと中メカニカルシール15Bとの間に形成される内側シール領域37は、第1内側流路39と第2内側流路41との間を流れる流体が流入し、その流体の圧力は、各メカニカルシール15A,15Bの周面や第1内側突出環48、第2内側突出環52等に付与される。特に、第1,第2のジョイント構成部材13,14は、内側シール領域37において内側突出環48,52の径方向の幅W1の範囲で流体の圧力を受ける。
A fluid flowing between the first
同様に、中メカニカルシール15Bと外メカニカルシール15Cとの間に形成される外側シール領域38は、第1外側流路40と第2外側流路42との間を流れる流体が流入し、その液体の圧力は、各メカニカルシール15B,15Cの周面や第1,第2外側突出環49,53、第1基部18の上面、第2基部29の下面等に付与される。特に第1,第2のジョイント構成部材13,14は、外側シール領域38において、第1,第2外側突出環49,53の径方向幅と第1,第2基部18,29の上面及び下面の径方向幅とを合わせた径方向幅W2の範囲で流体の圧力を受けるようになっている。
Similarly, in the
ここで、第1,第2のジョイント構成部材13,14は、流体から圧力を受ける受圧面積が小さいほど負荷が小さくなり、これらの受圧面積は、中心Oからの距離が短い(直径が小さい)ほど小さい。したがって、ロータリジョイントを流れる複数の流体の圧力が異なる場合には、第1,第2のジョイント構成部材13,14の受圧面積がより小さくなる内側シール領域37に対してより高圧の流体を流入させるようにすれば、第1,第2のジョイント構成部材13,14に対する負荷を全体として小さくすることが可能となる。
そして、第1,第2のジョイント構成部材13,14に対する負荷が小さくなれば、これらの強度を落とすことも可能となるので、第1,第2のジョイント構成部材13,14の小型化が実現する。
すなわち、上述のようなメカニカルシール15A〜15Cの強度アップと、第1,第2のジョイント構成部材13,14の負荷低減により、ロータリジョイントの小型化が可能になる。
Here, the first and second joint
And if the load with respect to the 1st, 2nd joint
That is, the rotary joint can be reduced in size by increasing the strength of the
貫通孔19,30の内部や、ロータリジョイント10の周囲には、通常、回転機器の電気配線や電気部品が配置されているので、各メカニカルシール15A,15Cから漏れた流体が貫通孔19,30内やロータリジョイント10の周囲の電気配線や電気部品に付着すると、故障や不具合の原因になる可能性がある。
Since electrical wiring and electrical parts of a rotating device are usually arranged inside the through
そのため、本実施形態では、第1のジョイント構成部材13に形成された内側環状壁21が、内メカニカルシール15Aにおける第1内密封環100Aと第2内密封環101Aとの接触面よりも高く形成されており、これにより、当該接触面から漏れた流体が、内側環状壁21を越えて、貫通孔19,30側へ到るのを防止している。そして、当該接触面から漏れた流体は、矢印aで示すように、内側ドレン領域44を通ってドレン路58に導かれ、機外へ排出される。
Therefore, in this embodiment, the inner
同様に、第1のジョイント構成部材13に形成された外側環状壁20は、外メカニカルシール15Cにおける第1外密封環100Cと第2外密封環101Cとの接触面よりも高く形成されている。これにより、当該接触面から漏れた流体が、外側環状壁20を越えてロータリジョイント10の外側へ到るのを防止している。そして、当該接触面から漏れた流体は、矢印bで示すように、外側ドレン領域45を通ってドレン路58に導かれ、機外へ排出される。
Similarly, the outer
なお、図1及び図2に示すように、本実施形態のロータリジョイント10は、第1のジョイント構成部材13と、第2のジョイント構成部材14とが、軸受等を介して直接的には連結されておらず、それぞれ固定側部材12と回転側部材11とに対する相対位置を適切に定めることによって第1のジョイント構成部材13と第2のジョイント構成部材14との相対位置も適切に定められている。したがって、前述のようにロータリジョイント10を流れる流体の圧力によって、第1のジョイント構成部材13と第2のジョイント構成部材14との連結部分に負担が及ぶことは無い。また、第1のジョイント構成部材13と第2のジョイント構成部材14との間には、軸受等の部品が介在しないことから、当該部品を設けるスペースを確保する必要がない。そのため、ロータリジョイント10の直径を可及的に小さくすることができ、小型化することが可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary joint 10 of the present embodiment includes a first joint
本発明は、上記実施形態に限定されることなく特許請求の範囲に記載された範囲内で適宜設計変更可能である。また、本発明に係るロータリジョイント10が適用される回転機器についても特に限定されるものではない。特に、本発明のロータリジョイント10は、径方向の小型化が可能であることから、比較的小型な精密機器や医療機器等にも好適に採用することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified within the scope described in the claims. Further, the rotating device to which the rotary joint 10 according to the present invention is applied is not particularly limited. In particular, since the rotary joint 10 of the present invention can be reduced in the radial direction, it can be suitably used for relatively small precision devices and medical devices.
本発明は、第1,第2のジョイント構成部材13,14の一方のみ、内側突出環48,52及び外側突出環49,53の一方のみ、又は、各突出環48,49,52,53の内周面及び外周面の一方のみに、凹陥部を形成したものであってもよい。
In the present invention, only one of the first and second joint
10: ロータリジョイント
11: 回転側部材
12: 固定側部材
13: 第1のジョイント構成部材
14: 第2のジョイント構成部材
15A〜15C: メカニカルシール
37: 内側シール領域
38: 外側シール領域
39: 第1内側流路
40: 第1外側流路
41: 第2内側流路
42: 第2外側流路
48: 第1内側突出環
48A: 第1内側突出環の先端面
49: 第1外側突出環
49A: 第1外側突出環の先端面
52: 第2内側突出環
52A: 第2内側突出環の先端面
53: 第2外側突出環
53A: 第2外側突出環の先端面
100A〜100C: 第1密封環
101A〜101C: 第2密封環
112: 内周凹陥部
113: 外周凹陥部
115: 外周膨出部
116: 内周膨出部
118: シール部材
120: シール部材
121: 内周凹陥部
122: 外周凹陥部
124: 外周膨出部
125: 内周膨出部
127: シール部材
129: シール部材
132: 外周凹陥部
133: 内周膨出部
135: シール部材
137: 外周凹陥部
138: 内周膨出部
140: シール部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Rotary joint 11: Rotation side member 12: Fixed side member 13: 1st joint structural member 14: 2nd joint
Claims (2)
一対のジョイント構成部材の少なくとも一方には、複数のメカニカルシールの間に突出する突出環が形成され、
前記メカニカルシールの密封環に対向する前記突出環の周面に、当該突出環の先端面を含む範囲で径方向に凹設されるとともに、前記密封環の周面との間にシール部材が挿入される凹陥部が形成され、
前記密封環の周面には、前記シール部材よりも先端側で径方向に膨出し、前記凹陥部の周面に当接する、膨出部が形成されていることを特徴とするロータリジョイント。 A pair of joint constituent members that face each other in the rotational axis direction and rotate relative to each other, and a pair of sealing rings that form a sealing portion between end surfaces that are in sliding contact with each other, are concentrically between the pair of joint constituent members A plurality of annular mechanical seals, and a flow path formed in one joint component member and a flow path formed in the other joint component member between the plurality of mechanical seals. A rotary joint in which a sealing region to be connected is formed,
At least one of the pair of joint components is formed with a protruding ring protruding between the plurality of mechanical seals,
The circumferential surface of the projecting ring facing the sealing ring of the mechanical seal is recessed in a radial direction within a range including the tip surface of the projecting ring, and a sealing member is inserted between the circumferential surface of the sealing ring A recessed part is formed,
The rotary joint is characterized in that a bulging portion is formed on the circumferential surface of the sealing ring so as to bulge in a radial direction on the tip side of the sealing member and abut against the circumferential surface of the recessed portion.
複数のシール領域のうち、より径方向内側に位置するものがより高圧の流体用のシール領域とされている請求項1に記載のロータリジョイント。 Three or more mechanical seals are disposed concentrically, and a seal region is formed between each of these mechanical seals,
2. The rotary joint according to claim 1, wherein among the plurality of seal regions, the one located more radially inward is a seal region for a higher pressure fluid.
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