JP2015182038A - 撹拌装置の軸スリーブとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、軸封部15において、軸スリーブ18とグランドパッキン19の相互接触によりそれぞれ摩耗が発生し、軸スリーブ18の摩耗量が大きくなり過ぎると、回転軸16の外周面が露出しグランドパッキン19の内周面と接触する。この回転軸16とグランドパッキン19が接触した状態で撹拌装置が使用されると、回転軸16の外周面が摩耗していく。回転軸16は、撹拌機の稼動中は大きな負荷を受けているので、僅かな摩耗によっても折損するおそれがある。万一、回転軸が折損した場合、回転中の撹拌羽根が脱落し落下する。その場合、撹拌羽根が槽壁を突き破って人に当たったり、損傷した槽壁から薬液が噴出したりして、安全上・環境上の問題がある。このような事情から、回転軸の磨耗は許容できず、軸スリーブ18は損壊する前に交換し補修する必要がある。しかし、軸スリーブ18を交換するには、反応槽内の薬液を抜き、電動機や減速装置を取り除いて槽の天蓋を開け、撹拌機を槽外へ吊り出してから交換しなければならないことから、多大な時間と労力を要する。又、一連の交換作業の間は、設備が稼動できないため、工場の操業停止につながってしまう。
又、本発明に係る撹拌装置の軸スリーブの製造方法としては、チタン製もしくはチタン合金製の円筒体の外周面に切削加工により前記グランドパッキンの配置範囲より大きくかつ深さが0.15mm以上3mm以下の環状凹部を形成し、該環状凹部に当該環状凹部の深さ以上の厚みを有するセラミック層を形成し、しかる後、前記セラミック層を当該円筒体の外周面と面一に研削することを特徴とするものである。又、この軸スリーブの製造方法において、軸スリーブの外周面に前記セラミック層を形成する方法としては、PVD法、CVD法、プラズマ溶射法、爆発溶射法、拡散浸透法等、化学緻密化法のうちいずれの方法を用いてもよい。
ここで、軸スリーブ1の本体である円筒体1−1をチタン製もしくはチタン合金製としたのは、特に塩素浸出電解採取法で使用される反応層の場合、化学的腐食に強い材料が好ましいとの理由による。軸スリーブ1の母材をチタン製もしくはチタン合金製とすることで、腐食性のガスや薬液に対して優れた耐久性が得られる。
又、前記チタン製もしくはチタン合金製の円筒体1−1の外周面に形成するセラミック層2の厚み(層厚)を0.15mm以上3mm以下としたのは、図4に示す構成の一般的な撹拌装置においては、約半年の稼働でセラミック層2が0.15mm程度の摩耗が予想されること、他方、層厚が3mmを超えるとセラミック層2が脱落し易くなるためである。
さらに、セラミック層2の形成範囲W1をグランドパッキン19の配置範囲W2より大きくしたのは、以下に示す理由による。即ち、前記したごとく、図4、図5に示す構成の一般的な撹拌装置においては、撹拌時に回転軸16及び軸スリーブ18に対してグランドパッキン19が反応槽内のガス圧力の変動や撹拌機の回転軸の加減速等により上下にぶれる場合がある。グランドパッキン19が上下にぶれた場合、軸スリーブ18がグランドパッキン19との摩擦により摩耗する箇所もそれに応じて変わる。このことは、軸スリーブ18の摩耗が一か所に偏らない点では有利であるが、軸スリーブ18が広範囲に摩耗するという問題があるため、グランドパッキンと摩擦する位置が変動した場合であっても軸スリーブ18の耐摩耗性及び耐腐食性を十分に発揮できるようにするため、本発明の軸スリーブ1は、セラミック層2の形成範囲W1をグランドパッキン19の配置範囲W2より大きくした。
なお、本発明において、チタン製もしくはチタン合金製の円筒体1−1の外周面にセラミック層2を形成する手段として、円筒体1−1の表面を切削して設けた環状凹部1−2にセラミック層2を埋め込む方式を採用したのは、円筒体1−1の表面に直接セラミック層を形成する方式では、軸スリーブの肉厚が増加してグランドパッキン19との摩擦が大きくなりすぎるためである。
図3において、(a)は加工前の円筒体1−1の側壁の断面図、(b)は円筒体1−1の外周面に切削加工により所望深さの環状凹部を形成した状態を示す断面図、(c)は円筒体1−1の外周面に施した環状凹部にセラミック層を形成した状態を示す断面図、(d)は前記環状凹部に形成したセラミック層を表面研削した状態(仕上げ状態)を示す断面図である。
即ち、本発明方法は、先ず、(a)に示す加工前のチタン製もしくはチタン合金製の円筒体1−1の外周面に、(b)に示すように切削加工により所望深さの環状凹部1−2を形成する。この環状凹部1−2は、前記したようにグランドパッキン19との設計上の接触範囲である該グランドパッキン19の配置範囲W2より大きいセラミック層形成範囲W1を有し、かつその深さは0.15mm以上3mm以下である。次いで、(c)に示すように前記環状凹部1−2に、当該環状凹部の深さ以上の厚みを有するセラミック層2を形成する。このセラミック層を形成する方法としては、前記したようにPVD法、CVD法、プラズマ溶射法、爆発溶射法、拡散浸透法等、化学緻密化法のうちいずれの方法を用いてもよい。そして、仕上げ工程として、(d)に示すように円筒体1−1の表面より突出する前記厚肉のセラミック層2を当該円筒体の外周面と面一に研削する。このようにして得られる軸スリーブは、図1に示すようにチタン製もしくはチタン合金製の円筒体1−1の外周面に、グランドパッキン19との設計上の接触範囲である該グランドパッキン19の配置範囲W2より大きい形成範囲W1を有するセラミック層2を有したものとなる。
本実施例では、撹拌装置の回転軸を本発明の軸スリーブに挿し込み、グランドパッキンを、セラミック部の下端から45mmだけ中央に寄った位置から、セラミック部の上端から45mmだけ中央に寄った位置の間に通常の方法で配置した。その後、撹拌装置を6ケ月間運転した。
その結果、稼働して6ケ月後の点検では、軸スリーブの摩耗はセラミック部にのみ生じ、その深さは最大で0.15mmであった。又、腐食は軸スリーブの下部にみられたが、無視できる程度であった。この結果より、本発明のチタン製軸スリーブは、定期点検時に使用開始してから次の定期点検までの半年間に、軸封部の機能を十分に維持させることができることが判明した。
本実施例2も前記実施例1と同じく、撹拌装置の回転軸を本発明の軸スリーブに挿し込み、グランドパッキンを、セラミック部の下端から25mmだけ中央に寄った位置から、セラミック部の上端から25mmだけ中央に寄った位置の間に通常の方法で配置した。その後、撹拌装置を6ケ月間運転した。
その結果、本実施例においても、稼働して6ケ月後の点検では、軸スリーブの摩耗はセラミック部にのみ生じ、その深さは最大で0.15mmであった。又、腐食は軸スリーブの下部にみられたが、無視できる程度であった。この結果より、チタン合金製軸スリーブも実施例1のチタン製軸スリーブと同様に、定期点検時に使用開始してから次の定期点検までの半年間に、軸封部の機能を十分に維持させることができることが判明した。
チタン製円筒体の切削範囲とセラミック溶射範囲が、当該円筒体の上面と底面から等距離な位置で上下方向に130mmの範囲(本発明の規定値より外れた範囲)にセラミック溶射層を形成した以外は、実施例1と同じ外径170mm、肉厚10mm、長さ240mmのチタン製軸スリーブを製作し、該軸スリーブを実施例1と同様の撹拌装置に取付けて同様の操業を実施したところ、次の定期点検前に、軸封部の機能が低下し、塩素ガス漏れを起こしたため、予定外の操業中止、及び軸スリーブ取替え作業が必要となった。その原因について調べた結果、前記溶射範囲の上下部分の摩耗により軸封部の機能が低下したことによることが判明した。
実施例1と同じ外径170mm、肉厚10mm、長さ240mmのSUS316製の軸スリーブを、実施例1、2と同様の撹拌装置に取付けて操業したところ、次の定期点検前に、軸封部の機能が低下し、塩素ガス漏れを起こしたため、予定外の操業中止、及び軸スリーブ取替え作業が必要となった。その際、軸封部の機能を低下させたのは、軸スリーブ下部の腐食によるものであることが判明した。その腐食の原因は、反応槽内の塩素ガスと、反応槽内で飛散した薬液と考えられる。
1−1 円筒体
1−2 環状凹部
2 セラミック層
11 電動機
12 Vベルト
13 減速装置
14 軸受部
15 軸封部
16 回転軸
17 撹拌羽根
19 グランドパッキン
20 パッキンケース
21 支持台
22 パッキン押え
23 パッキン押え固定ボルト
24 パッキン押えナット
W1 セラミック層の形成範囲
W2 グランドパッキンの配置範囲
Claims (2)
- 反応槽内を撹拌するための撹拌羽根が取付けられた撹拌軸と、前記反応槽の上部に隣接して前記撹拌軸の周囲に軸スリーブを介して軸方向に圧縮状態で重ねられて配置されたグランドパッキンを備えた撹拌装置の軸スリーブであって、前記軸スリーブはチタン製もしくはチタン合金製の円筒体からなり、該円筒体の外周面に設けた環状凹部を埋めるように形成した、前記グランドパッキンと接する層厚0.15mm以上3mm以下のセラミック層を有し、該セラミック層はグランドパッキンの配置範囲より大きく形成されていることを特徴とする撹拌装置の軸スリーブ。
- 反応槽内を撹拌するための撹拌羽根が取付けられた撹拌軸と、前記反応槽の上部に隣接して前記撹拌軸の周囲に軸スリーブを介して軸方向に圧縮状態で重ねられて配置されたグランドパッキンを備えた撹拌装置の前記軸スリーブの製造方法であって、チタン製もしくはチタン合金製の円筒体の外周面に切削加工によりグランドパッキンの配置範囲より大きくかつ深さが0.15mm以上3mm以下の環状凹部を形成し、該環状凹部に当該環状凹部の深さ以上の厚みを有するセラミック層を形成し、しかる後、前記セラミック層を当該円筒体の外周面と面一に研削することを特徴とする撹拌装置の軸スリーブの製造方法。
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JP2017185436A (ja) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 住友金属鉱山株式会社 | 攪拌装置の軸スリーブおよびその製造方法 |
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JP6176592B2 (ja) | 2017-08-09 |
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