JP2016109220A - Rotary joint and mechanical seal monitoring device including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary joint capable of immediately detecting damage of a seal ring, and a mechanical seal monitoring device including the rotary joint.SOLUTION: A rotary joint includes: a solid body and a rotor arranged on the same shaft; a mechanical seal capable of sliding the solid body and the rotor in a rotation direction with a shaft as a center through at least one seal ring; and a slide abnormality detection mechanism for detecting abnormality of a relative slide state between the solid body and the rotor through the seal ring, and outputting a detection signal.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ロータリージョイントおよびそれを備えたメカニカルシール監視装置に関する。   The present invention relates to a rotary joint and a mechanical seal monitoring device including the same.

特許文献1には、同一軸心上に配置されたエンドカバーと回転管とを一対のシールリングを介して回転方向に摺動可能とするメカニカルシールを備えたロータリージョイントが開示されている。   Patent Document 1 discloses a rotary joint provided with a mechanical seal that allows an end cover and a rotary tube arranged on the same axis to slide in a rotational direction via a pair of seal rings.

このロータリージョイントにおいて、固定側のシールリングはエンドカバーの流通路の一端にホルダーを介して支持され、回転側のシールリングは回転管の一端にホルダーを介して支持されており、エンドカバー内に設けられたコイルばねによって固定側のシールリングが回転側のシールリングへ弾発的に押し付けられている。   In this rotary joint, the fixed-side seal ring is supported at one end of the end cover flow path via a holder, and the rotary-side seal ring is supported at one end of the rotary tube via a holder. The fixed-side seal ring is elastically pressed against the rotary-side seal ring by the provided coil spring.

回転管の他端は、例えば、回転するローラ内へ冷却水を導入するための流通路の一端とホースを介して接続され、エンドカバーの流通路の他端は、例えば、冷却水供給源にホースを介して接続される。   The other end of the rotating tube is connected to, for example, one end of a flow passage for introducing cooling water into a rotating roller via a hose, and the other end of the flow passage of the end cover is connected to, for example, a cooling water supply source. Connected via hose.

このように構成されたロータリージョイントによれば、回転管と共に回転する回転側のシールリングの対向シール面が、固定側のシールリングの対向シール面に対して回転方向に液密に摺動する。なお、シールリングは一般にセラミックスやカーボン素材からなり、消耗品であるため交換が必要となる。   According to the thus configured rotary joint, the opposed seal surface of the rotating seal ring that rotates together with the rotating tube slides in a liquid-tight manner in the rotational direction with respect to the opposed seal surface of the fixed seal ring. The seal ring is generally made of ceramics or carbon material and is a consumable part, so it needs to be replaced.

近年、飲食物製造業や医薬品製造業等でも、ロータリージョイントを備えた液体充填装置が大量生産可能な製造ライン上に設置されている。例えば、ペットボトル入りの清涼飲料を大量生産する場合、回転方向に複数のノズルを有するロータリー式の充填機にロータリージョイントの回転管(ロータリーシャフト)を接続し、充填機を回転させながら各ノズルに空のペットボトルの口を接続して清涼飲料を充填している。   In recent years, in food and beverage manufacturing industries, pharmaceutical manufacturing industries, and the like, liquid filling devices equipped with rotary joints are installed on manufacturing lines capable of mass production. For example, when mass-producing soft drinks in PET bottles, a rotary joint rotary tube (rotary shaft) is connected to a rotary filling machine having a plurality of nozzles in the rotation direction, and each nozzle is rotated while the filling machine is rotated. It is filled with soft drinks by connecting the mouth of an empty plastic bottle.

特開2002−323142号公報JP 2002-323142 A

従来のロータリージョイントでは、例えば、回転側と固定側のシールリングの少なくとも一方の対向シール面が傷付いたり欠損した場合、シール性能が低下し、必要とするシール性能が維持できなくなることによって発生する液漏れを発見してからシールリングを交換していた。なお、液漏れの発見は、シールリングの欠損発生からある程度の時間を経た後(例えば、数日〜数週間後)になる場合がある。   In a conventional rotary joint, for example, when at least one opposing seal surface of the rotating side and the fixed side seal ring is damaged or missing, the sealing performance deteriorates and the required sealing performance cannot be maintained. The seal ring was replaced after finding a liquid leak. In addition, the discovery of the liquid leakage may occur after a certain period of time (for example, several days to several weeks) after the occurrence of the seal ring defect.

そのため、充填作業中において、従来のロータリージョイントでは、前記のようなシールリングの欠損が発生し、その欠損部分が異物として清涼飲料と共にペットボトルへ充填されても直ちに充填作業を中断できない場合があった。   For this reason, during the filling operation, the conventional rotary joint has a defect in the seal ring as described above, and the filling operation cannot be interrupted immediately even if the defective part is filled into the plastic bottle together with the soft drink as a foreign matter. It was.

その結果、異物が混入した不良品が大量に市場へ出荷される事態となり、事故発覚後に市場へ出回った大量の不良品を回収しなければならず、消費者側も製造者側も多大な不利益を被ることになっていた。このような問題は清涼飲料に限らず、充填機で充填可能なあらゆる液状の飲食物や医薬品等にも当てはまる。特に、医薬品製造の場合、人命に関わる事故に発展する可能性を含んでいるため、このような異物が混入した不良品を工場内に留め、市場に出回らないようにすることが喫緊の課題であり、世界的に共通した課題でもある。   As a result, a large number of defective products mixed with foreign substances are shipped to the market, and a large amount of defective products that have been on the market after the accident is detected must be collected. Was supposed to incur a profit. Such a problem is applicable not only to soft drinks but also to all liquid foods and drinks and pharmaceuticals that can be filled with a filling machine. In particular, in the case of pharmaceutical manufacturing, there is a possibility that it will develop into an accident involving human life, so it is an urgent task to keep defective products mixed with such foreign substances in the factory and prevent them from entering the market. Yes, it is a globally common issue.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、シールリングの欠損を直ちに検知することができるロータリージョイントおよびそれを備えたメカニカルシール監視装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a rotary joint capable of immediately detecting a seal ring defect and a mechanical seal monitoring device including the rotary joint.

かくして、本発明によれば、同軸に配置された固定体と回転体と、前記固定体と回転体とを少なくとも1つのシールリングを介して軸を中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシールと、シールリングを介する固定体と回転体との相対的な摺動状態の異常を検知して検知信号を出力する摺動異常検知機構とを備えたロータリージョイントが提供される。   Thus, according to the present invention, the fixed body and the rotating body that are coaxially arranged, and the mechanical body that can slide the fixed body and the rotating body in the rotation direction about the axis via at least one seal ring. There is provided a rotary joint including a seal, and a sliding abnormality detection mechanism that detects an abnormality in a relative sliding state between the fixed body and the rotating body via the seal ring and outputs a detection signal.

また、本発明の別の観点によれば、前記ロータリージョイントと、前記ロータリージョイントの前記摺動異常検知機構からの検知信号を受信する制御部とを備え、前記検知信号を受信した前記制御部によって前記ロータリージョイントの前記回転体の回転を停止させるように制御するメカニカルシール監視装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, the rotary joint includes a control unit that receives a detection signal from the sliding abnormality detection mechanism of the rotary joint, and the control unit receives the detection signal. There is provided a mechanical seal monitoring device for controlling the rotary body of the rotary joint to stop rotating.

本発明のロータリージョイントによれば、摺動異常検知機構によってシールリングを介する固定体と回転体との相対的な摺動状態の異常を検知し、かつ検知信号を出力することができる。そのため、例えば、シールリングのシール面が欠損した場合、シールリングを介する固定体と回転体との相対的な摺動状態が正常から異常に変化し、つまり適正な摩擦抵抗よりも大きくなり、この変化を摺動異常検知機構によって直ちに検知することができる。   According to the rotary joint of the present invention, an abnormality in the relative sliding state between the fixed body and the rotating body via the seal ring can be detected by the sliding abnormality detection mechanism, and a detection signal can be output. Therefore, for example, when the seal surface of the seal ring is missing, the relative sliding state of the fixed body and the rotating body via the seal ring changes from normal to abnormal, that is, the friction resistance becomes larger than the appropriate friction resistance. The change can be immediately detected by the sliding abnormality detection mechanism.

この結果、例えば、本発明のロータリージョイントを備えた充填装置が導入された飲食物製造業や医薬品製造業等の製造ラインにおいては、シールリングが欠損すると直ちにラインが停止するため、異物が混入した不良品を工場内に留めることが可能となる。よって、消費者は異物が混入した不良品を購入し食し、場合によっては健康を害するといった様々な不利益を被ることが無くなり、製造者は大量に市場に出回った不良品を回収する際に発生する手間、コストおよび信頼性の低下を未然に回避することができる。   As a result, for example, in production lines such as the food and beverage manufacturing industry and the pharmaceutical manufacturing industry where the filling device equipped with the rotary joint of the present invention is introduced, the line stops immediately when the seal ring is lost, so foreign matter is mixed in. Defective products can be kept in the factory. As a result, consumers do not suffer from various disadvantages such as purchasing and eating defective products mixed with foreign substances, and in some cases harming their health.Manufacturers generate large amounts of defective products on the market. Therefore, it is possible to avoid a reduction in labor, cost and reliability.

また、本発明のロータリージョイントを備えたメカニカルシール監視装置によれば、制御部によって、充填装置のロータリーシャフトを回転させるモータ、充填装置に供給する被充填液のポンプ、充填装置に供給する容器の搬送装置のモータ等の動力源の駆動と停止を制御するように液体充填システムを構築することができる。すなわち、摺動異常検知機構からの検知信号を受信した制御部によって直ちに液体充填システムの各動力源を停止させることができる。   In addition, according to the mechanical seal monitoring apparatus including the rotary joint of the present invention, the controller rotates the rotary shaft of the filling device, the pump of the liquid to be filled to be supplied to the filling device, and the container to be supplied to the filling device. The liquid filling system can be constructed so as to control the driving and stopping of a power source such as a motor of the transport device. That is, each power source of the liquid filling system can be immediately stopped by the control unit that has received the detection signal from the sliding abnormality detection mechanism.

本発明の実施形態1のメカニカルシール監視装置を備えた液体充填システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the liquid filling system provided with the mechanical seal monitoring apparatus of Embodiment 1 of this invention. 実施形態1のメカニカルシール監視装置を示す一部断面正面図である。It is a partial cross section front view which shows the mechanical seal monitoring apparatus of Embodiment 1. FIG. 実施形態1のメカニカルシール監視装置におけるロータリージョイントの一部断面正面図である。It is a partial cross section front view of the rotary joint in the mechanical seal monitoring apparatus of Embodiment 1. 図3のロータリージョイントにおけるメカニカルシールの要部拡大正断面図である。It is a principal part expanded front sectional view of the mechanical seal in the rotary joint of FIG. 図4のメカニカルシールと近接センサとの位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the position of the mechanical seal of FIG. 4, and a proximity sensor. (A)は図5のI−I線矢視断面図、(B)はメカニカルシールの対向シール面の反対側を示す説明図である。(A) is the II sectional view taken on the line of FIG. 5, (B) is explanatory drawing which shows the other side of the opposing seal surface of a mechanical seal. メカニカルシールの摺動異常時の状態を示す図5対応図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 illustrating a state when the mechanical seal slides abnormally. (A)はメカニカルシールの摺動異常時の状態を示す図6(A)対応図、(B)は図6(B)対応図である。FIG. 6A is a diagram corresponding to FIG. 6A and FIG. 6B is a diagram corresponding to FIG. 実施形態2のロータリージョイントにおけるメカニカルシールの要部拡大正断面図である。FIG. 6 is an enlarged front sectional view of a main part of a mechanical seal in a rotary joint according to a second embodiment.

本発明のロータリージョイントは、同軸に配置された固定体と回転体と、前記固定体と回転体とを少なくとも1つのシールリングを介して軸を中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシールと、シールリングを介する固定体と回転体との相対的な摺動状態の異常を検知して検知信号を出力する摺動異常検知機構とを備える。
本発明のロータリージョイントは、次のように構成されてもよい。
The rotary joint of the present invention includes a fixed body and a rotating body that are coaxially arranged, and a mechanical seal that allows the fixed body and the rotating body to slide in a rotation direction about an axis via at least one seal ring. And a sliding abnormality detection mechanism that detects a relative sliding state abnormality between the fixed body and the rotating body via the seal ring and outputs a detection signal.
The rotary joint of the present invention may be configured as follows.

(1)前記メカニカルシールは、前記回転体であるパイプ状のロータリーシャフトの端面と摺接可能なように1つの前記シールリングが前記固定体であるパイプにホルダーを介して支持されてもよい。
このようにすれば、1個のシールリングのみで簡素な構造のメカニカルシールを構成することができる。この場合、ロータリーシャフトの端面をシールリングに応じたものにする必要がある。なお、この構成について詳しくは実施形態2で説明する。
(1) In the mechanical seal, one seal ring may be supported by a pipe serving as the fixed body via a holder so that the mechanical seal can be slidably contacted with an end surface of a pipe-shaped rotary shaft serving as the rotating body.
In this way, a mechanical seal having a simple structure can be configured with only one seal ring. In this case, it is necessary to make the end surface of a rotary shaft according to a seal ring. This configuration will be described in detail in Embodiment 2.

(2)前記メカニカルシールは、固定体であるパイプにホルダーを介して支持された固定側のシールリングと、回転体であるパイプ状のロータリーシャフトにホルダーを介して支持された回転側のシールリングと有し、一対のシールリングが相対的に回転方向に摺動するように構成されてもよい。
このようにすれば、一対のシールリングでメカニカルシールを構成することができる。この場合、固定体および回転体は直接的に接触しないため長寿命化を図ることができる。なお、この構成について詳しくは実施形態1で説明する。
(2) The mechanical seal includes a fixed-side seal ring supported by a pipe serving as a fixed body via a holder, and a rotary-side seal ring supported by a pipe-shaped rotary shaft serving as a rotating body via a holder. And the pair of seal rings may be configured to slide relative to each other in the rotational direction.
If it does in this way, a mechanical seal can be constituted by a pair of seal rings. In this case, the fixed body and the rotating body are not in direct contact with each other, so that the life can be extended. This configuration will be described in detail in Embodiment 1.

(3)前記摺動異常検知機構は、前記シールリングと前記ホルダーの間に装着されたリミッターピンを備え、前記固定体と前記回転体との相対的な摺動状態の異常を前記リミッターピンの剪断によって検知するように構成されてもよい。この場合、固定体および回転体にかかる適正な摩擦抵抗力を超えるとリミッターピンが剪断するように、リミッターピンの材質、太さ等を考慮する。
このようにすれば、摺動異常検知機構において、前記適正な摩擦抵抗力を超えたか否かを電磁気的、機械的、光学的等の各種方法で判断する検知機構を簡素な構造で低コストにて作製することができる。
(3) The sliding abnormality detection mechanism includes a limiter pin mounted between the seal ring and the holder, and detects an abnormality in a relative sliding state between the fixed body and the rotating body. It may be configured to detect by shear. In this case, the material, thickness, etc. of the limiter pin are considered so that the limiter pin shears when an appropriate frictional resistance applied to the fixed body and the rotating body is exceeded.
In this way, in the sliding abnormality detection mechanism, the detection mechanism for judging whether or not the appropriate frictional resistance force has been exceeded by various methods such as electromagnetic, mechanical, optical, etc. can be realized with a simple structure and at a low cost. Can be produced.

(4)前記摺動異常検知機構は、前記リミッターピンに埋め込まれた一端を有するワイヤーと、前記ホルダーに取り付けられかつ前記ワイヤーの他端と連結された板バネと、板バネ検知部とを備え、前記リミッターピンと共に前記ワイヤーが剪断されることによって解放された前記板バネを前記板バネ検知部にて検知するように構成されてもよい。この場合、固定体および回転体にかかる適正な摩擦抵抗力を超えるとリミッターピンと共にワイヤーが剪断するように、ワイヤーの材質、太さ等を考慮する。 (4) The sliding abnormality detection mechanism includes a wire having one end embedded in the limiter pin, a leaf spring attached to the holder and connected to the other end of the wire, and a leaf spring detection unit. The leaf spring released when the wire is sheared together with the limiter pin may be detected by the leaf spring detection unit. In this case, the material, thickness, etc. of the wire are considered so that the wire is sheared together with the limiter pin when an appropriate frictional resistance applied to the fixed body and the rotating body is exceeded.

このようにすれば、摺動異常検知機構において、メカニカルシールにおける前記摺動状態の異常を外部に伝達する機構を機械的な簡素な構造で低コストにて作製することができる。さらに、飲食物製造や医薬品製造等に用いられるロータリージョイントは定期的な洗浄が必要であり、洗浄によってロータリージョイントにおけるメカニカルシールとそれを覆うハウジングとの間の空間に洗浄水が残留したり結露が発生するため光学センサでは誤検知し易いが、この構成では水分による誤検知が無く、高精度な検知を実現できる。   In this way, in the sliding abnormality detection mechanism, a mechanism for transmitting the sliding state abnormality in the mechanical seal to the outside can be manufactured with a mechanically simple structure at low cost. Furthermore, rotary joints used in food and beverage manufacturing and pharmaceutical manufacturing require periodic cleaning, and cleaning may leave cleaning water or condensation in the space between the mechanical seal of the rotary joint and the housing that covers it. However, the optical sensor is easy to detect erroneously, but with this configuration, there is no erroneous detection due to moisture, and highly accurate detection can be realized.

(5)前記リミッターピンが樹脂からなってもよい。
このようにすれば、リミッターピンを所定の剪断力で剪断するよう樹脂の種類、ピンの太さ等によって容易に調整できると共に、食品衛生法で認可された一定品質のリミッターピンを低コストにて作製することができる。なお、リミッターピンの材質は樹脂に限定されるものではなく、金属、セラミックス、木材等を用いることも可能であるが、飲食料製造や医薬品製造の製造ラインにロータリージョイントを使用する場合は前記理由から脆性材料ではない樹脂が好ましい。
(5) The limiter pin may be made of resin.
In this way, the limiter pin can be easily adjusted according to the type of resin, the thickness of the pin, etc. so that the limiter pin is sheared with a predetermined shearing force, and a limiter pin with a certain quality approved by the Food Sanitation Law can be obtained at low cost. Can be produced. The material of the limiter pin is not limited to resin, but metal, ceramics, wood, etc. can also be used. However, when a rotary joint is used in a production line for food and beverage production or pharmaceutical production, the reason described above is used. Therefore, a resin that is not a brittle material is preferable.

(6)前記板バネ検知部が近接センサからなってもよい。
このようにすれば、水分によって誤検知することなく、解放された板バネの位置を電磁気的な近接センサにて確実に検知することができる。
(6) The leaf spring detection unit may be a proximity sensor.
In this way, the position of the released leaf spring can be reliably detected by the electromagnetic proximity sensor without erroneous detection due to moisture.

以下、図面を参照しながら本発明のロータリージョイントおよびそれを備えたメカニカルシール監視装置の実施形態について詳説する。   Hereinafter, embodiments of a rotary joint of the present invention and a mechanical seal monitoring apparatus including the same will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1のメカニカルシール監視装置を備えた液体充填システムを示す構成図である。
この液体充填システムSは、液体充填装置S1と、容器搬送装置S2と、実施形態1のロータリージョイント10を備えたメカニカルシール監視装置S3と、液体供給装置S4とを備え、例えば、搬送中の容器に清涼飲料、醤油等の液状の飲食料品、液状の医薬品等を充填する液体充填システムである。なお、実施形態1では、ペットボトルPに清涼飲料を充填する液体充填システムを例示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a liquid filling system including a mechanical seal monitoring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
The liquid filling system S includes a liquid filling device S 1 , a container transport device S 2 , a mechanical seal monitoring device S 3 including the rotary joint 10 of Embodiment 1, and a liquid supply device S 4 . It is a liquid filling system that fills containers being transported with liquid beverages and beverages such as soft drinks and soy sauce, and liquid pharmaceuticals. In the first embodiment, a liquid filling system that fills a plastic bottle P with a soft drink is illustrated.

液体充填装置S1は、例えば、図示しない支持部によって回転可能に支持されると共にモータ51にて回転する垂直回転軸52と、垂直回転軸52の軸心上の上端に連結された中空の円盤形本体部53と、前記軸心を中心として本体部53の下面に設けられた複数(例えば、100本程度)の充填ノズル54とを備えた構成とされる。なお、本体部53の上面には、後述するロータリージョイント10のパイプ状ロータリーシャフト12aと接続される接続口53aが形成されている。 The liquid filling device S 1 includes, for example, a vertical rotating shaft 52 that is rotatably supported by a support unit (not shown) and that is rotated by a motor 51, and a hollow disk that is connected to an upper end on the axis of the vertical rotating shaft 52. The main body 53 is provided with a plurality of (for example, about 100) filling nozzles 54 provided on the lower surface of the main body 53 around the axis. A connection port 53a connected to a pipe-shaped rotary shaft 12a of the rotary joint 10 described later is formed on the upper surface of the main body 53.

容器搬送装置S2は、例えば、モータ61にて回転する駆動ローラ62と、図外の従動ローラと、駆動ローラ62と従動ローラとに張架されたエンドレスベルト63とを備えるベルトコンベアーとされる。 Vessel conveying device S 2 is, for example, a drive roller 62 that rotates by a motor 61, a driven roller outside Figure, a belt conveyor provided with an endless belt 63 which is stretched and the driven roller driving roller 62 .

液体供給装置S4は、例えば、被供給液としての清涼飲料を貯蔵するタンク71と、タンク71とロータリージョイント10とを接続する供給パイプ72と、供給パイプ72の途中部に設けられたポンプ73とを備えた構成とされる。 The liquid supply device S 4 includes, for example, a tank 71 that stores a soft drink as a liquid to be supplied, a supply pipe 72 that connects the tank 71 and the rotary joint 10, and a pump 73 that is provided in the middle of the supply pipe 72. It is set as the structure provided with.

また、図示しないが、液体充填システムSは、容器搬送装置S2にて搬送された容器としての空のペットボトルPを持ち上げてその口に充填ノズル55を差し込む容器保持装置を具備している。なお、ペットボトルP内に所定量の清涼飲料が充填されると、容器保持装置によってペットボトルPが下降して充填ノズル55から外れて充填が終了し、その後、ペットボトルPは図示しない別の容器搬送装置にてキャップ取付装置へ搬送され、ペットボトルPの口にキャップが取り付けられる。 Although not shown, a liquid filling system S is provided with a container holding device inserting a filling nozzle 55 at its mouth to lift the empty PET bottles P as containers transported by the vessel conveying device S 2. When a predetermined amount of soft drink is filled in the PET bottle P, the PET bottle P is lowered by the container holding device and removed from the filling nozzle 55, and then the filling is completed. The container is transported to the cap attaching device by the container transport device, and the cap is attached to the mouth of the plastic bottle P.

<メカニカルシール監視装置>
図2は実施形態1のメカニカルシール監視装置を示す一部断面正面図である。
メカニカルシール監視装置S3は、前記ロータリージョイント10と、ロータリージョイント10の後述する摺動異常検知機構からの検知信号を受信する制御部20とを備え、前記検知信号を受信した制御部20によってロータリージョイント10の後述するロータリーシャフトの回転を停止させるように制御するよう構成されている。なお、実施形態1の場合、制御部20は警報ランプ20aおよびブザーを有している。
<Mechanical seal monitoring device>
FIG. 2 is a partial cross-sectional front view showing the mechanical seal monitoring apparatus of the first embodiment.
Mechanical seal monitoring device S 3 is rotary and the rotary joint 10, by sliding abnormal receiving a detection signal from the detection mechanism and a control unit 20, the control unit 20 which receives the detection signal to be described later of the rotary joint 10 The joint 10 is configured to be controlled so as to stop the rotation of a rotary shaft described later. In the case of the first embodiment, the control unit 20 includes an alarm lamp 20a and a buzzer.

[ロータリージョイント]
図3は実施形態1のメカニカルシール監視装置におけるロータリージョイントの一部断面正面図であり、図4は図3のロータリージョイントにおけるメカニカルシールの要部拡大正断面図であり、図5は図4のメカニカルシールと近接センサとの位置を示す説明図である。また、図6(A)は図5のI−I線矢視断面図、(B)はメカニカルシールの対向シール面の反対側を示す説明図である。
[Rotary joint]
3 is a partial cross-sectional front view of the rotary joint in the mechanical seal monitoring apparatus of the first embodiment, FIG. 4 is an enlarged front cross-sectional view of the main part of the mechanical seal in the rotary joint of FIG. 3, and FIG. It is explanatory drawing which shows the position of a mechanical seal and a proximity sensor. 6A is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 5, and FIG. 6B is an explanatory view showing the opposite side of the opposing seal surface of the mechanical seal.

ロータリージョイント10は、同一軸心上に配置された固定体11と回転体12とを一対のシールリング13、14を介して回転方向に摺動可能とするメカニカルシールMsと、一対のシールリング13、14を介する固定体11と回転体12との相対的な摺動状態の異常を検知して検知信号を出力する摺動異常検知機構15とを備える。   The rotary joint 10 includes a mechanical seal Ms that allows a fixed body 11 and a rotating body 12 arranged on the same axis to slide in a rotating direction via a pair of seal rings 13 and 14, and a pair of seal rings 13. , 14, and a sliding abnormality detection mechanism 15 that detects a relative sliding state abnormality between the fixed body 11 and the rotating body 12 and outputs a detection signal.

メカニカルシールMsを構成する一対のシールリング13、14のうち、一方は固定体11に固定され、他方は回転体12に固定される。
図5および図6(A)、(B)に示すように、回転体12に固定される回転側のシールリング14は、軸心方向の上端に対向シール面14aを有すると共に、その外周面に周方向の段部14bを有しており、この段部14bを境に外径の対向シール面14a側は細く、対向シール面14aとは反対の裏面側は太くなっている。
One of the pair of seal rings 13 and 14 constituting the mechanical seal Ms is fixed to the fixed body 11, and the other is fixed to the rotating body 12.
As shown in FIGS. 5 and 6A and 6B, the rotation-side seal ring 14 fixed to the rotating body 12 has an opposing seal surface 14a at the upper end in the axial direction and an outer peripheral surface thereof. There is a step 14b in the circumferential direction, and the counter seal surface 14a side of the outer diameter is thin with the step 14b as a boundary, and the back side opposite to the counter seal surface 14a is thick.

回転側のシールリング14において、太くなった段部14bに半円筒形の切欠き14cが軸心方向に複数形成されている。実施形態1の場合、段部14bに周方向等間隔で3個の切欠き14cが形成されている。なお、切欠き14cの数は、3個に限定されるものでは無く、1個、2個または4個以上でもよいが、切欠き14cに嵌め込まれる後述のリミッターピン15aが所定の剪断力で剪断されるようにリミッターピン15aの材質、太さ、数等が考慮されるため、切欠き14cの数もリミッターピン15aの数と同じとされる。   In the rotation-side seal ring 14, a plurality of semi-cylindrical cutouts 14c are formed in the axial direction in the thickened step portion 14b. In the case of Embodiment 1, three notches 14c are formed at equal intervals in the circumferential direction in the stepped portion 14b. The number of notches 14c is not limited to three, but may be one, two, or four or more. However, a limiter pin 15a to be described later fitted into the notches 14c is sheared with a predetermined shearing force. As described above, since the material, thickness, number, and the like of the limiter pin 15a are considered, the number of the notches 14c is also the same as the number of the limiter pins 15a.

固定体12に固定される固定側のシールリング13は、回転側のシールリング14と同じ構成である。
これらのシールリング13、14は、ロータリージョイントのメカニカルシールMsで一般的に使用されているセラミックスからなり、それらの対向シール面13a、14aは所定の表面粗さ以下となるまで平滑化されている。
The fixed-side seal ring 13 fixed to the fixed body 12 has the same configuration as the rotary-side seal ring 14.
These seal rings 13 and 14 are made of ceramics that are generally used in mechanical seals Ms of rotary joints, and the opposed seal surfaces 13a and 14a are smoothed to a predetermined surface roughness or less. .

回転体12は、腐食し難い金属(例えば、ステンレス鋼)からなり、パイプ状のロータリーシャフト12aと、ロータリーシャフト12aの上端にボルトにて連結されて回転側のシールリング14を保持するホルダー12bと、ロータリーシャフト12aの下端外周面に一体回転可能に設けられたフランジ12cとを備える。このフランジ12cは、液体充填装置S1の本体部53の上面ボルトにて連結され、これによりロータリーシャフト12aの下端開口部が本体部53の接続口53aに液密に接続されている。 The rotating body 12 is made of a metal (for example, stainless steel) that is not easily corroded, and includes a pipe-shaped rotary shaft 12a, and a holder 12b that is connected to the upper end of the rotary shaft 12a by a bolt and holds the seal ring 14 on the rotating side. And a flange 12c provided on the outer peripheral surface of the lower end of the rotary shaft 12a so as to be integrally rotatable. The flange 12c is connected at the upper surface bolt body 53 of the liquid filling apparatus S 1, thereby the lower end opening of the rotary shaft 12a is connected in a liquid-tight manner to the connection port 53a of the main body portion 53.

また、ロータリーシャフト12aの上端開口縁には、扁平リング状のパッキン12dを介して回転側のシールリング14の裏面側を嵌め込む切欠き12a1が形成されると共に、切欠き12a1にはパッキン12dの凸条部12d1を嵌め入れるための浅い凹周溝12a2が形成されている。さらに、ロータリーシャフト12aの上端面には複数(この場合、12個)のネジ孔が周方向等間隔で形成されている。 Further, a notch 12a 1 for fitting the back side of the rotary seal ring 14 through a flat ring-shaped packing 12d is formed at the upper end opening edge of the rotary shaft 12a, and the notch 12a 1 has a packing. A shallow concave groove 12a 2 for fitting the 12d ridge 12d 1 is formed. Furthermore, a plurality of (in this case, twelve) screw holes are formed at equal intervals in the circumferential direction on the upper end surface of the rotary shaft 12a.

回転側のホルダー12bは、図5、図6(A)および(B)に示すように、回転側のシールリング14の太い外周面をほぼ隙間無く嵌め入れる大きさの円形穴を有するリング部12b1と、リング部12b1の上端に設けられた内フランジ部12b2とを有している。 As shown in FIGS. 5, 6A and 6B, the rotation-side holder 12b includes a ring portion 12b having a circular hole having a size that allows the thick outer peripheral surface of the rotation-side seal ring 14 to be fitted almost without any gap. 1 and an inner flange portion 12b 2 provided at the upper end of the ring portion 12b 1 .

また、リング部12b1の上面には2個のボルト挿通孔を有する凹部12b11が複数箇所(この場合、6箇所)に周方向等間隔で形成されると共に、リング部12b1の内周面には回転側のシールリング14の切欠き14cに対応する複数(この場合、3個)の半円筒形の切欠き12b12が形成されている。さらに、リング部12b1における1つの切欠き12b12に対応する位置には半径方向に貫通するワイヤー挿通孔12b121が形成されている(図5参照)。なお、ワイヤー挿通孔12b121は、隣接する2個のボルト挿通孔の中間位置に形成される。 In addition, concave portions 12b 11 having two bolt insertion holes are formed on the upper surface of the ring portion 12b 1 at a plurality of locations (six locations in this case) at equal intervals in the circumferential direction, and the inner peripheral surface of the ring portion 12b 1 a plurality of (in this case, 3 pieces) corresponding to the notch 14c of the seal ring 14 on the rotating side 12b 12 notch semicylindrical is formed on. Further, a wire insertion hole 12b 121 penetrating in the radial direction is formed at a position corresponding to one notch 12b 12 in the ring portion 12b 1 (see FIG. 5). The wire insertion hole 12b 121 is formed at an intermediate position between two adjacent bolt insertion holes.

固定体11は、腐食し難い金属(例えば、ステンレス鋼)からなり、前記液体供給装置S4の供給パイプ72と接続する接続口11a1を有する円筒形のハウジング11aと、ハウジング11aに固定側のシールリング13を固定するリング形のホルダー11bと、このホルダー11bを介して固定側のシールリング13の対向シール面13aを回転側のシールリング14の対向シール面14aへ押し付ける複数のコイルスプリング11cとを備える。なお、実施形態1の場合、コイルスプリング11cは、周方向等間隔で6〜12箇所設けられている。 Fixed body 11 is made of a corrosion hard metal (e.g., stainless steel), and the housing 11a of the cylindrical having a connection port 11a 1 to be connected to the supply pipe 72 of the liquid supply device S 4, the fixed-side to the housing 11a A ring-shaped holder 11b for fixing the seal ring 13, and a plurality of coil springs 11c for pressing the opposed seal surface 13a of the fixed-side seal ring 13 against the opposed seal surface 14a of the rotating-side seal ring 14 via the holder 11b; Is provided. In the case of Embodiment 1, 6 to 12 coil springs 11c are provided at equal intervals in the circumferential direction.

ハウジング11aは、接続口11a11およびフランジ部11a12を形成する上部接続部11a1と、フランジ部11a12とボルトにて連結される上端を有する上部筒部11a2と、上部筒部11a2とボルトにて連結される上端を有する下部筒部11a3とを有してなる。 The housing 11a includes an upper connection portion 11a 1 for forming a connection port 11a 11 and the flange portion 11a 12, an upper cylinder portion 11a 2 having a top end that is connected by a flange portion 11a 12 and the bolt, the upper tubular portion 11a 2 It made and a lower tube portion 11a 3 having a top end that is connected by bolts.

また、固定体11は、ハウジング11aの上部接続部11a1のフランジ部11a12と固定側のシールリング13との間に設けられた軸心方向に弾性変形可能な円筒状の蛇腹部材11dと、蛇腹部材(ベローズ)11dと固定側のシールリング13との間に設けられた前記パッキン12dと同様のパッキン11eとを備える。そのため、蛇腹部材11dの下端面には、パッキン11eの凸条部11e1を嵌め入れるための浅い凹周溝11d1が形成されている。 The fixed member 11 includes a bellows member 11d in the axial direction elastically deformable cylindrical provided between the seal ring 13 of the flange portion 11a 12 and the fixed side of the upper connecting portion 11a 1 of the housing 11a, A packing 11e similar to the packing 12d provided between the bellows member 11d and the fixed seal ring 13 is provided. Therefore, a shallow concave circumferential groove 11d 1 for fitting the convex strip portion 11e1 of the packing 11e is formed on the lower end surface of the bellows member 11d.

図3と図4に示すように、固定側のホルダー11bは、リング状の第1部材11b1および円弧状の複数の第2部材11b2とを有してなる。実施形態1の場合、第2部材はリングを等しく2分割した円弧状に形成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the fixed-side holder 11 b includes a ring-shaped first member 11 b 1 and a plurality of arc-shaped second members 11 b 2 . In the case of the first embodiment, the second member is formed in an arc shape in which the ring is equally divided into two.

第1部材11b1は、固定側のシールリング13の太い外周面をほぼ隙間無く嵌め入れる大きさの円形穴を有するリング部11b11と、リング部11b11の下端に設けられた内フランジ部11b12とを有している。また、リング部11b11の上面には、回転側のホルダー12bと同様に、2個のボルト挿通孔を有する凹部が複数箇所(この場合、6箇所)に周方向等間隔で形成されると共に、リング部11b11の内周面には固定側のシールリング13の切欠きに対応する複数(この場合、3個)の半円筒形の切欠きが形成されている。 The first member 11b 1 includes a ring portion 11b 11 having a circular hole with a size to fit the thick outer peripheral surface of the seal ring 13 on the fixed side with almost no gap, and an inner flange portion 11b provided at the lower end of the ring portion 11b 11. 12 and. Further, on the upper surface of the ring portion 11b 11 , as with the holder 12b on the rotation side, recesses having two bolt insertion holes are formed at a plurality of locations (in this case, 6 locations) at equal intervals in the circumferential direction, A plurality (three in this case) of semi-cylindrical cutouts corresponding to the cutouts of the fixed-side seal ring 13 are formed on the inner peripheral surface of the ring portion 11b 11 .

また、リング部11b11において、その上端の開口縁に第2部材11b2を嵌め入れる切欠きが形成され、その切欠きには第1部材11b1と第2部材11b2とをボルトにて連結するためのネジ孔が形成され、そのネジ孔よりも外周側には前記コイルスプリング11cを支持するシャフト11c1を挿通させる挿通孔が形成されている。さらに、リング部11b11における1つの切欠きに対応する位置には、回転側のホルダー11bと同様に、半径方向に貫通するワイヤー挿通孔が形成されている(図5参照)。 Further, in the ring portion 11b 11 , a notch for fitting the second member 11b 2 is formed at the opening edge of the upper end, and the first member 11b 1 and the second member 11b 2 are connected to the notch by a bolt. A screw hole is formed in the outer periphery of the screw hole, and an insertion hole through which the shaft 11c 1 supporting the coil spring 11c is inserted. Furthermore, a wire insertion hole penetrating in the radial direction is formed at a position corresponding to one notch in the ring portion 11b 11 as in the case of the holder 11b on the rotation side (see FIG. 5).

《摺動異常検知機構》
図4、図5、図6(A)および(B)に示すように、摺動異常検知機構15は、回転側のホルダー12bの前記ワイヤー挿通孔12b121に対応する位置に設けられる機械的構成と、固定側のホルダー11bの前記ワイヤー挿通孔に対応する位置に設けられる機械的構成と、固定体11のハウジング11aに設けられた電磁気的構成としての板バネ検知部15dとを備える。
<Sliding abnormality detection mechanism>
As shown in FIGS. 4, 5, 6A and 6B, the sliding abnormality detection mechanism 15 is provided at a position corresponding to the wire insertion hole 12b 121 of the holder 12b on the rotation side. And a mechanical configuration provided at a position corresponding to the wire insertion hole of the holder 11b on the fixed side, and a leaf spring detection unit 15d as an electromagnetic configuration provided on the housing 11a of the fixed body 11.

具体的に説明すると、回転体12に設けられる摺動異常検知機構15の機械的構成は、樹脂製の前記リミッターピン15aと、リミッターピン15aに埋め込まれた一端を有するステンレス鋼製のワイヤー15bと、ホルダー12bの外周面にネジにて取り付けられかつワイヤー15bの他端と連結されたステンレス鋼製の板バネ15cとを備える。   More specifically, the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 provided on the rotating body 12 includes a resin-made limiter pin 15a, and a stainless steel wire 15b having one end embedded in the limiter pin 15a. And a stainless steel leaf spring 15c attached to the outer peripheral surface of the holder 12b with a screw and connected to the other end of the wire 15b.

リミッターピン15aは、例えば、フッ素系樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)系樹脂等の樹脂からなり、回転側のシールリング14をホルダー12bに嵌め入れて形成される円筒状の切欠き14c、12b12による小孔にほぼ隙間無く挿入できるサイズで形成されている。 The limiter pin 15a is made of, for example, a resin such as a fluorine resin, a polyphenylene sulfide (PPS) resin, a polyether ether ketone (PEEK) resin, and is formed by fitting the rotation-side seal ring 14 into the holder 12b. cylindrical cutouts 14c, are formed in a size that can be almost without a gap inserted into the small hole by 12b 12.

実施形態1では、リミッターピン15aは、シールリング14とホルダー12bの切欠き14c、12b12によって形成される3個の小孔にそれぞれ挿入されるが、3個のリミッターピン15aのうち、ワイヤー挿通孔12b121に対応する位置のリミッターピン15aにのみワイヤー15bおよび板バネ15cが取り付けられた場合を例示している。この場合、ワイヤー挿通孔12b121に対応する位置のリミッターピン15aには、前記ワイヤー15bを通す貫通孔が半径方向に形成されている。なお、ホルダー12bにおける2個または3個の切欠き12b12にワイヤー挿通孔12b121を形成して2箇所または3箇所に機械的構成を設けてもよい。 In the first embodiment, the limiter pin 15a is cut-out 14c of the seal ring 14 and the holder 12b, but is inserted into the three small holes formed by 12b 12, among the three limiter pin 15a, the wire insertion only the limiter pin 15a at a position corresponding to the hole 12b 121 illustrates the case where the wire 15b and the plate spring 15c is mounted. In this case, the limiter pin 15a at a position corresponding to the wire insertion hole 12b 121 is formed with a through hole through which the wire 15b passes in the radial direction. In addition, the wire insertion hole 12b 121 may be formed in the two or three notches 12b 12 in the holder 12b, and a mechanical configuration may be provided at two or three places.

ワイヤー15bの一端は、リミッターピン15aを貫通して団子状の抜け止めが形成されている。なお、実施形態1では、ワイヤー15bがさらに抜け難くなるように、リミッターピン15aとワイヤー15bの抜け止めとの間には金属箔15a1がリミッターピン15aに貼り付けた状態で設けられている。 One end of the wire 15b penetrates the limiter pin 15a and a dumpling-shaped stopper is formed. In the first embodiment, the metal foil 15a 1 is provided in a state of being attached to the limiter pin 15a between the limiter pin 15a and the wire 15b.

また、ワイヤー15bの他端にも団子状の抜け止めが形成されており、板バネ15cの先端15c1に形成した切り込みにワイヤー15bを通し、ワイヤー15bの抜け止めを板バネ15cの外面に引っ掛けている。これにより、板バネ15cは回転軸心側に引っ張られた状態で保持される。なお、実施形態1の場合、板バネ15cがこの状態で長期間保持されてもバネ性能が低下しないよう、板バネ15cの長手方向中間部に半円弧状の曲げ部15c2を形成している。 Also, the other end of the wire 15b are formed dumpling-shaped retaining, through a wire 15b the notch formed in the distal end 15c 1 of the leaf spring 15c, hook the stopper wire 15b to the outer surface of the leaf spring 15c ing. As a result, the leaf spring 15c is held in a state of being pulled toward the rotational axis. In the case of the first embodiment, a semicircular arc-shaped bent portion 15c 2 is formed in the longitudinal middle portion of the leaf spring 15c so that the spring performance does not deteriorate even if the leaf spring 15c is held for a long time in this state. .

回転体12に設けられる摺動異常検知機構15の機械的構成を組み付ける際は、板バネ15cをホルダー12bに取り付け、一端に抜け止めを有するワイヤー15bの他端を金属箔15a1およびリミッターピン15aに貫通させる。そして、この状態のワイヤー15bの他端をホルダー12bのワイヤー挿通孔12b121に通して外方へ突出させて板バネ15cに引っ掛けると共に、リミッターピン15aを切欠き12b12に嵌め入れる。このとき、他の2個のリミッターピン15aも他の2個の切欠き12b12に嵌め入れる。 When assembling the mechanical configuration of the sliding abnormality detecting mechanism 15 provided on the rotating body 12, the leaf spring 15c is attached to the holder 12b, and the other end of the wire 15b having a retaining member at one end is attached to the metal foil 15a1 and the limiter pin 15a. To penetrate. Then, the hooked on through the wire through hole 12b 121 is projected outward leaf spring 15c of the other end of the holder 12b of the wire 15b in this state, fitted into the limiter pin 15a in the notch 12b 12. At this time, the other two limiters pins 15a also fitted into the other two notches 12b 12.

その後、切欠き14cを切欠き12b12に位置に合わせるようにしてシールリング14をホルダー12bに、例えば、ゴム製のリング状クッション材を介して嵌め入れ、クッション材を介してシールリング14の段部14bをホルダー12bの内フランジ部12b2に押し当てる。そして、この状態のシールリング14をロータリーシャフト12aの上端の凹部12a1にパッキン12dを介して載置し、ホルダー12bをロータリーシャフト12aの上端面にボルトにて固定する。 Thereafter, the seal ring 14 is fitted into the holder 12b so that the notch 14c is aligned with the notch 12b 12 , for example, via a rubber ring-shaped cushion material, and the step of the seal ring 14 via the cushion material is performed. The portion 14b is pressed against the inner flange portion 12b2 of the holder 12b. Then, the seal ring 14 in this state is placed in the recess 12a 1 at the upper end of the rotary shaft 12a via the packing 12d, and the holder 12b is fixed to the upper end surface of the rotary shaft 12a with a bolt.

一方、固定体11に設けられる摺動異常検知機構15の機械的構成も、回転体12に設けられる摺動異常検知機構15の機械的構成と同様である。
また、固定体11に設けられる摺動異常検知機構15の機械的構成を組み付ける手順も、固定体11に設けられる摺動異常検知機構15の機械的構成を組み付ける手順と同様である。この際、ホルダー11bの第2部材11b2は第1部材11b1から取り外されている。
On the other hand, the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 provided in the fixed body 11 is the same as the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 provided in the rotating body 12.
The procedure for assembling the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 provided on the fixed body 11 is the same as the procedure for assembling the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 provided on the fixed body 11. At this time, the second member 11b 2 of the holder 11b is detached from the first member 11b 1 .

固定側のシールリング13およびホルダー11bの第1部剤11b1に摺動異常検知機構15の機械的構成を組み付けた後、ホルダー11bの複数個(例えば、2個)の第2部材11b2を蛇腹部材11dの下端のくびれ部11d2に嵌め込む。また、複数本(例えば、4本)のシャフト11c1の上端に設けられた雄ネジ部を、ハウジング11aの上部接続部11a1に設けられたネジ孔に螺着させると共に、各シャフト11c1にコイルスプリング11cを嵌め込む(図3参照)。 After assembling the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 to the fixed seal ring 13 and the first member 11b 1 of the holder 11b, a plurality of (for example, two) second members 11b 2 of the holder 11b are attached. fitted into the constricted portion 11d 2 of the lower end of the bellows member 11d. In addition, male screw portions provided at the upper ends of a plurality of (for example, four) shafts 11c 1 are screwed into screw holes provided in the upper connection portion 11a 1 of the housing 11a, and are attached to the respective shafts 11c 1 . The coil spring 11c is fitted (see FIG. 3).

その後、ホルダー11bの第1部剤11b1の各挿通孔に各シャフト11c1を通し、各シャフト11c1の下端に設けられたネジ孔に抜け止め用のネジを螺合させる。そして、シールリング13の裏面にパッキン11eを乗せた状態で、ホルダー11bの第1部材11b1を第2部材11b2にボルトにて連結する。これにより、各コイルスプリング11cによってホルダー11b、蛇腹部材11dおよびパッキン11eを介して固定側のシールリング13の対向シール面13aが、回転側のシールリング14の対向シール面14aに所定の押圧力で均等に押し付けられる。 Thereafter, each shaft 11c1 is passed through each insertion hole of the first member 11b1 of the holder 11b, and a screw for retaining is screwed into a screw hole provided at the lower end of each shaft 11c1. Then, the first member 11b 1 of the holder 11b is connected to the second member 11b 2 with a bolt while the packing 11e is placed on the back surface of the seal ring 13. As a result, each coil spring 11c causes the opposing seal surface 13a of the fixed-side seal ring 13 through the holder 11b, the bellows member 11d, and the packing 11e to exert a predetermined pressing force on the opposing seal surface 14a of the rotary-side seal ring 14. Pressed evenly.

摺動異常検知機構15の板バネ検知部15dは、ステンレス鋼製の板バネ15cが接近することによって磁気誘導による磁性体近傍の磁場の変化を検知する近接センサが使用される。この近接センサは、真鍮といった非磁性金属に対しては検出距離が短くなり、鉄といった磁性金属に対しては検出距離が長くなる誘導型近接センサである。よって、ステンレス鋼製の板バネがオーステナイト系といった非磁性体であってもフェライト系といった磁性体であっても誘導型近接センサによって高精度に検知することができる。実施形態1の場合、バネ検知部15dとしての近接センサは、外周面に雄ネジ部を有する円柱状であり、その一端は樹脂製のカバーシートにて覆われた検知面15d1であり、他端から複数のリード線15d2が延出している。 As the leaf spring detection unit 15d of the sliding abnormality detection mechanism 15, a proximity sensor that detects a change in the magnetic field in the vicinity of the magnetic body due to magnetic induction when the stainless steel leaf spring 15c approaches is used. This proximity sensor is an inductive proximity sensor that has a shorter detection distance for non-magnetic metals such as brass and a longer detection distance for magnetic metals such as iron. Therefore, even if the stainless steel leaf spring is a non-magnetic material such as austenite or a magnetic material such as ferrite, it can be detected with high accuracy by the inductive proximity sensor. In the case of the first embodiment, the proximity sensor as the spring detection unit 15d has a columnar shape having a male screw portion on the outer peripheral surface, one end of which is a detection surface 15d 1 covered with a resin cover sheet, A plurality of lead wires 15d 2 extend from the end.

バネ検知部15dは、固定体11のハウジング11aの外周部、具体的には、相互に重ね合わされた一対のシールリング13、14の対向シール面13a、14aの高さ位置に形成されたネジ孔に螺着されている。このとき、バネ検知部15dの検知面15d1は、ハウジング11aの内周面から突出しないように配置される。 The spring detection portion 15d is a screw hole formed at the height of the outer peripheral portion of the housing 11a of the fixed body 11, specifically, the opposed seal surfaces 13a and 14a of the pair of seal rings 13 and 14 overlapped with each other. It is screwed on. At this time, the detection surface 15d 1 of the spring detection unit 15d is arranged so as not to protrude from the inner peripheral surface of the housing 11a.

図1および図2に示すように、ハウジング11aに取り付けられたバネ検知部15dは、各リード線15d2が前記制御部20の端子に電気的に接続される。また、バネ検知部15dにおけるハウジング11aから外部へ突出した部分は、筒状のケース部材15da、15dbによって液密に被覆されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the spring detection unit 15 d attached to the housing 11 a, each lead wire 15 d 2 is electrically connected to the terminal of the control unit 20. Further, the portion of the spring detection portion 15d that protrudes from the housing 11a to the outside is covered liquid-tightly with cylindrical case members 15da and 15db.

図1での説明のように、液体充填装置S1によるペットボトルPへの清涼飲料の充填の際は、ロータリージョイント10内に清涼飲料が供給され、かつロータリーシャフト12aが回転する。このとき、固定体11と回転体12との間は一対のシールリング13、14を有するメカニカルシールMsにて外部へ漏れ出ないよう密封されている。 As shown in FIG. 1, when filling the plastic bottle P with the soft drink by the liquid filling device S 1 , the soft drink is supplied into the rotary joint 10 and the rotary shaft 12a rotates. At this time, the fixed body 11 and the rotating body 12 are sealed so as not to leak outside by a mechanical seal Ms having a pair of seal rings 13 and 14.

固定側のシールリング13に対して回転側のシールリング14は、毎分10〜15回転しているため、充填作業中は各シールリング13、14の対向シール面13a、14aは相対的に摺動し続けている。そのため、一対のシールリング13、14は徐々に消耗するため定期的に交換する必要がある。   Since the rotation-side seal ring 14 rotates 10-15 times per minute with respect to the fixed-side seal ring 13, the opposing seal surfaces 13a, 14a of the seal rings 13, 14 are relatively slid during the filling operation. It keeps moving. For this reason, the pair of seal rings 13 and 14 are gradually consumed, and thus must be replaced periodically.

また、ロータリージョイント10を分解清掃する、あるいは一対のシールリング13、14を交換した後、ロータリージョイント10を組み立てるが、固定体11と回転体12の軸心が僅かでもずれると各シールリング13、14の欠損に繋がる。   Also, after the rotary joint 10 is disassembled and cleaned or the pair of seal rings 13 and 14 are replaced, the rotary joint 10 is assembled. If the shafts of the fixed body 11 and the rotating body 12 are slightly displaced, each seal ring 13, This leads to 14 defects.

充填作業中に各シールリング13、14の少なくとも一方が欠損した場合、その欠損部分が対向シール面13a、14aの間に入り込んで対向シール面13a、14aを傷付けたり、さらに大きな欠損を誘引し、シール性能を著しく低下させる。それに加え、前記欠損部分が清涼飲料中に混入すれば、異物が混入した商品を大量に生産して市場に出荷してしまい、それらを後日回収しなければならない事態に繋がる。そこで、本発明のロータリージョイント10では、次のような対策がなされる。   When at least one of the seal rings 13 and 14 is lost during the filling operation, the lost part enters between the opposing seal surfaces 13a and 14a, damages the opposing seal surfaces 13a and 14a, or induces larger defects. Seal performance is significantly reduced. In addition, if the defective portion is mixed in the soft drink, a large amount of products mixed with foreign matters are produced and shipped to the market, which leads to a situation where they must be collected at a later date. Therefore, the following measures are taken in the rotary joint 10 of the present invention.

つまり、対向シール面13a、14aの間に異物が進入した場合、対向シール面13a、14aの間に生じる摩擦抵抗力が正常な場合よりも著しく増加する。それによって、回転側のシールリング14に対して回転を妨げる力(固定させる力)、固定側のシールリング13に対して固定を妨げる力(回転させる力)、あるいはこれら両方の力が発生する。   That is, when a foreign substance enters between the opposed seal surfaces 13a and 14a, the frictional resistance generated between the opposed seal surfaces 13a and 14a is remarkably increased as compared with a normal case. As a result, a force that prevents rotation (fixing force) for the rotation-side seal ring 14, a force that prevents fixation (rotation force) for the fixing-side seal ring 13, or both of these forces are generated.

一方、固定側および回転側の摺動異常検知機構15における各リミッターピン15aは、固体側のホルダー11bに対してシールリング13が回転しないように回り止めすると共に、回転側のホルダー12bに対してシールリング14が回転しないように回り止めしている。   On the other hand, each limiter pin 15a in the stationary-side and rotating-side sliding abnormality detecting mechanism 15 prevents the seal ring 13 from rotating with respect to the solid-side holder 11b and also against the rotating-side holder 12b. The seal ring 14 is prevented from rotating so as not to rotate.

しかしながら、例えば、回転側のシールリング14に対して回転を妨げる力が、回転側のホルダー12bに対してシールリング14が回転しないように回り止めする力を上回ると、回転側のシールリング14が各リミッターピン15aを半割状に剪断してホルダー12bに対して回転する。この状態は、固定側のシールリング13と回転側のシールリング14との相対的な摺動状態が異常であることを示している。これについて、図7および図8を参照しながら詳しく説明する。   However, for example, when the force that prevents rotation of the rotation-side seal ring 14 exceeds the force that prevents the rotation of the seal ring 14 against the rotation-side holder 12b, the rotation-side seal ring 14 Each limiter pin 15a is sheared in half and rotated with respect to the holder 12b. This state indicates that the relative sliding state between the fixed-side seal ring 13 and the rotating-side seal ring 14 is abnormal. This will be described in detail with reference to FIGS.

図7はメカニカルシールの摺動異常時の状態を示す図5対応図である。また、図8(A)はメカニカルシールの摺動異常時の状態を示す図6(A)対応図、図8(B)は図6(B)対応図である。
図7、図8(A)および(B)に示すように、回転側のシールリング14が各リミッターピン15aを剪断してホルダー12bに対して回転する、すなわち、摺動異常状態が発生すると、摺動異常検知機構15のワイヤー15bも剪断される。
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 5 showing a state when the mechanical seal slides abnormally. Further, FIG. 8A is a diagram corresponding to FIG. 6A showing a state when the mechanical seal slides abnormally, and FIG. 8B is a diagram corresponding to FIG. 6B.
As shown in FIG. 7, FIG. 8 (A) and FIG. 8 (B), when the rotation side seal ring 14 shears each limiter pin 15a and rotates with respect to the holder 12b, that is, when a sliding abnormal state occurs, The wire 15b of the sliding abnormality detection mechanism 15 is also sheared.

すると、ワイヤー15bによって押さえ付けられていた板バネ15cが解放され、板バネ15cの先端15c1が外周方向へ突出する。板バネ15cは回転するホルダー12bに取り付けられているため、板バネ15cの先端15c1が板バネ検知部15dの検知面15d1の近傍を回転方向に通過する。これにより、板バネ検知部15dによって板バネ15cが検知され、板バネ検知部15dから制御部20へ検知信号が送信される。 Then, the leaf spring 15c which has been pressed by the wire 15b is released, the distal end 15c 1 of the leaf spring 15c is protruded toward the outer peripheral direction. Since the leaf spring 15c is mounted to the holder 12b to rotate, the tip 15c 1 of the leaf spring 15c passes near the sensing surface 15d 1 of the plate spring detecting unit 15d in the rotational direction. Accordingly, the leaf spring 15c is detected by the leaf spring detection unit 15d, and a detection signal is transmitted from the leaf spring detection unit 15d to the control unit 20.

このとき、ステンレス鋼製の板バネ15cが非磁性体であっても、板バネ15cが解放されて板バネ検知部15dである近接センサとの距離が短くなることによって検知される。一方、解放される前の板バネ15cは近接センサとの距離が長いため検出されることはなく、ステンレス鋼製のホルダー12bも検知されないため、近接センサによる誤検知は生じない。また、少し内側へ湾曲した板バネ15cの先端15c1はハウジング11aの内周面を滑らかに摺動するため、板バネ15cの先端15c1がバネ検知部15dの検知面15d1に接触して損傷させることがなく、ハウジング11aの内周面と板バネ15cとの摩擦によって金属粉が発生することもない。 At this time, even if the plate spring 15c made of stainless steel is a non-magnetic material, it is detected by releasing the plate spring 15c and shortening the distance from the proximity sensor which is the plate spring detection unit 15d. On the other hand, the leaf spring 15c before being released is not detected because the distance to the proximity sensor is long, and the stainless steel holder 12b is not detected, so that erroneous detection by the proximity sensor does not occur. The tip 15c 1 of the leaf spring 15c which is curved slightly inwardly in order to smoothly slide on the inner circumferential surface of the housing 11a, the tip 15c 1 of the leaf spring 15c is in contact with the sensing surface 15d 1 of the spring detecting unit 15d There is no damage, and no metal powder is generated by friction between the inner peripheral surface of the housing 11a and the leaf spring 15c.

図1および図2に示すように、前記検知信号を受信した制御部20は、警報ランプ20aが点灯し、ブザーが鳴って作業者に摺動異常が発生したことを報知すると同時に、液体充填システムSの駆動系である液体充填装置S1のモータ51、容器搬送装置S2のモータ61、液体供給装置S4のポンプ73等を停止させるよう制御する。これによって、ロータリーシャフト12aの1回転以内に充填作業を停止することができ、異物が混入した商品を確実に工場内に留めることができる。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the control unit 20 that has received the detection signal lights up the alarm lamp 20a, sounds a buzzer, and informs the operator that a sliding abnormality has occurred. Control is performed so as to stop the motor 51 of the liquid filling device S 1 , the motor 61 of the container transport device S 2 , the pump 73 of the liquid supply device S 4 , and the like, which are S drive systems. As a result, the filling operation can be stopped within one rotation of the rotary shaft 12a, and a product mixed with foreign matter can be reliably kept in the factory.

また、本発明のロータリージョイント10によれば、摺動異常検知機構15によって移動摺動が検知された直後に、ロータリージョイント10を分解し、シールリング13、14の状態や摺動異常の原因を早期に調べることができるため、摺動異常の防止対策を早期に実施することができる。   Further, according to the rotary joint 10 of the present invention, immediately after the sliding abnormality detection mechanism 15 detects the moving sliding, the rotary joint 10 is disassembled to determine the state of the seal rings 13 and 14 and the cause of the sliding abnormality. Since it is possible to check at an early stage, it is possible to take early measures to prevent abnormal sliding.

なお、分解したロータリージョイント10は、必要に応じてシールリング13、14を交換し、かつ摺動異常検知機構15の機械的構成を上述のように組み込んだ上で、再度組み立てられる。また、ロータリージョイント10は、必要に応じて、清涼飲料が供給される内部流路以外にも、蛇腹部材11dからロータリーシャフト12aに亘る構造壁とハウジング11aとの間の空間に洗浄液を通して洗浄される。摺動異常検知機構15は水分による誤検知をしないため、このような洗浄を必要とするロータリージョイント10に好適である。   The disassembled rotary joint 10 is reassembled after replacing the seal rings 13 and 14 as necessary and incorporating the mechanical configuration of the sliding abnormality detection mechanism 15 as described above. Further, the rotary joint 10 is washed with a cleaning liquid into the space between the structural wall extending from the bellows member 11d to the rotary shaft 12a and the housing 11a, as necessary, in addition to the internal flow path to which the soft drink is supplied. . The sliding abnormality detection mechanism 15 is suitable for the rotary joint 10 that requires such cleaning because it does not perform erroneous detection due to moisture.

実施形態1では、回転側のシールリング14の欠損を摺動異常検知機構15によって検知する場合を例示したが、板バネ検知部15dは回転側と固定側の両方の板バネ15cを検知できる位置に配置されているため、固定側と回転側のシールリング13、14のうちいずれか一方が欠損して摺動異常が発生した時点で検知信号を出力することができる。   In the first embodiment, the case where the loss of the seal ring 14 on the rotation side is detected by the sliding abnormality detection mechanism 15 is exemplified, but the leaf spring detection unit 15d can detect both the leaf springs 15c on the rotation side and the stationary side. Therefore, it is possible to output a detection signal when any one of the fixed and rotating seal rings 13 and 14 is lost and a sliding abnormality occurs.

(実施形態2)
図9は実施形態2のロータリージョイントにおけるメカニカルシールの要部拡大正断面図である。なお、図9において、図4中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態2のロータリージョイント110は、同一軸心上に配置された固定体11と回転体112とを1つのシールリング13を介して回転方向に摺動可能とするメカニカルシールを備え、さらに、シールリング13を介する固定体11と回転体112との相対的な摺動状態の異常を検知して検知信号を出力する摺動異常検知機構15を備えている。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is an enlarged front sectional view of a main part of a mechanical seal in the rotary joint of the second embodiment. In FIG. 9, the same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
The rotary joint 110 according to the second embodiment includes a mechanical seal that allows the fixed body 11 and the rotating body 112 arranged on the same axis to be slidable in the rotational direction via the single seal ring 13. A sliding abnormality detection mechanism 15 that detects a relative sliding state abnormality between the fixed body 11 and the rotating body 112 via the ring 13 and outputs a detection signal is provided.

詳しく説明すると、実施形態2の場合、前記メカニカルシールMsは、回転体112であるパイプ状のロータリーシャフト112aの端面(上端)と摺接可能なように1つのシールリング13が固定体11にホルダー11bを介して支持されてなる。つまり、実施形態2のメカニカルシールは、実施形態1における摺動異常検知機構15の回転側の機械的構成が省略されたものである。   More specifically, in the case of the second embodiment, the mechanical seal Ms has a single seal ring 13 attached to the fixed body 11 so as to be in sliding contact with the end surface (upper end) of the pipe-shaped rotary shaft 112a that is the rotating body 112. It is supported via 11b. That is, in the mechanical seal of the second embodiment, the mechanical configuration on the rotation side of the sliding abnormality detection mechanism 15 in the first embodiment is omitted.

この場合、ロータリーシャフト112aの上端は平滑な対向シール面112a1となっており、固定側のシールリング13の対向シール面13aと液密に摺動する。そのため、ステンレス鋼製のロータリーシャフト112aのシール対向面112a1は、固定側のシールリング13の対向シール面13aの表面粗さと同程度まで平滑化されている。 In this case, the upper end of the rotary shaft 112a is a smooth opposing sealing surfaces 112a 1, slides in fluid-tight and the opposed sealing surface 13a of the fixed side of the seal ring 13. Therefore, the seal facing surface 112a 1 of the stainless steel rotary shaft 112a is smoothed to the same degree as the surface roughness of the facing seal surface 13a of the fixed-side seal ring 13.

実施形態2のロータリージョイント110によれば、1個のシールリング13のみで簡素な構造のメカニカルシールを構成することができる。   According to the rotary joint 110 of the second embodiment, a mechanical seal having a simple structure can be configured with only one seal ring 13.

(実施形態3)
実施形態2では固定側にのみシールリング13を設けたメカニカルシールを例示したが、ロータリーシャフトにのみシールリングを設けてもよい。つまり、実施形態3のメカニカルシールは、実施形態1における摺動異常検知機構15の固定側の機械的構成が省略されたものとなる。この場合、図4を参照しながら説明すると、固定側のホルダー11bの第1部材11b1における内フランジ部11b12および複数の切欠きが省略される。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the mechanical seal provided with the seal ring 13 only on the fixed side is illustrated, but the seal ring may be provided only on the rotary shaft. That is, in the mechanical seal of the third embodiment, the mechanical configuration on the fixed side of the sliding abnormality detection mechanism 15 in the first embodiment is omitted. In this case, will be described with reference to FIG. 4, it is an inner flange portion 11b 12 and a plurality of notches omitted in the first member 11b1 of the fixed side of the holder 11b.

また、蛇腹部材11dは、その下端の浅い凹周溝11d1が省略されて平滑化されると共に、回転側のシールリング14の対向シール面14aと接触できる位置まで下方に延びた形状に形成される。なお、ステンレス鋼製の蛇腹部材11dのシール対向面となる下端面は、回転側のシールリング14の対向シール面14aの表面粗さと同程度まで平滑化される。 Moreover, the bellows member 11d, along with a shallow concave peripheral groove 11d 1 of the lower end is smoothed is omitted, is formed in a shape extending downward to a position where it contacts the facing sealing surface 14a of the rotating seal ring 14 The In addition, the lower end surface which becomes a seal | sticker opposing surface of the bellows member 11d made from stainless steel is smooth | blunted to the same extent as the surface roughness of the opposing sealing surface 14a of the seal ring 14 of a rotation side.

(実施形態4)
実施形態1〜3では、固定体と回転体との相対的な摺動状態の異常をリミッターピンの剪断によって電磁気的に検知するように構成された摺動異常検知機構を例示したが、この摺動異常検知機構で用いられる近接センサの代わりに、板バネの距離の変化を超音波で測定する超音波センサを用いてもよい。この場合、洗浄が必要なロータリージョイントにも適用可能である。
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, the sliding abnormality detection mechanism configured to electromagnetically detect the abnormality of the relative sliding state between the fixed body and the rotating body by shearing the limiter pin is exemplified. Instead of the proximity sensor used in the dynamic abnormality detection mechanism, an ultrasonic sensor that measures changes in the distance of the leaf spring with ultrasonic waves may be used. In this case, the present invention can also be applied to a rotary joint that requires cleaning.

(実施形態5)
ロータリージョイント内を洗浄する必要がない場合は、次のように摺動異常検知機構を構成してもよい。この場合、実施形態1〜3で使用する誘導型近接センサの代わりに、板バネの距離の変化を静電容量の変化として検知する静電容量型近接スイッチを用いることができる。
(Embodiment 5)
When it is not necessary to clean the inside of the rotary joint, the sliding abnormality detection mechanism may be configured as follows. In this case, instead of the inductive proximity sensor used in the first to third embodiments, a capacitive proximity switch that detects a change in the distance of the leaf spring as a change in capacitance can be used.

(実施形態6)
ロータリージョイント内を洗浄する必要がない場合は、機械的に検知する摺動異常検知機構を用いてもよい。この場合、実施形態1〜3で使用する近接センサの代わりに、解放された状態で回転する板バネと接触することによって板バネを検知するマイクロ・スイッチを用いることができる。
(Embodiment 6)
When there is no need to clean the inside of the rotary joint, a sliding abnormality detection mechanism that detects mechanically may be used. In this case, instead of the proximity sensor used in the first to third embodiments, a micro switch that detects the leaf spring by contacting the leaf spring that rotates in a released state can be used.

(実施形態7)
ロータリージョイント内を洗浄する必要がない場合は、光学的に検知する摺動異常検知機構を用いてもよい。この場合、実施形態1〜3で使用する近接センサの代わりに、光を物体に向けて照射し、その反射光を受光したときの受光量の変化を検知する光電センサを用いることができる。
(Embodiment 7)
When it is not necessary to clean the inside of the rotary joint, a sliding abnormality detection mechanism that detects optically may be used. In this case, instead of the proximity sensor used in the first to third embodiments, a photoelectric sensor that irradiates light toward an object and detects a change in the amount of received light when the reflected light is received can be used.

この構成によれば、光電センサが、板バネが解放される前の状態の時に受ける反射光の受光量と、解放された状態で回転する板バネを反射した時に受ける反射光の受光量との変化を検知することができる。したがって、光電センサが受光する反射光の量は、光電センサに近接した解放後の板バネからの反射光の受光量の方が、板バネの解放前の反射光の受光量よりも多くなるため、板バネが解放された状態を摺動異常であると検知できる。   According to this configuration, the received light amount of the reflected light received when the photoelectric sensor is in a state before the leaf spring is released, and the received light amount of the reflected light received when the leaf spring rotating in the released state is reflected. Changes can be detected. Therefore, the amount of reflected light received by the photoelectric sensor is greater in the amount of reflected light from the leaf spring after being released close to the photoelectric sensor than in the amount of reflected light before the leaf spring is released. The state in which the leaf spring is released can be detected as a sliding abnormality.

(実施形態8)
実施形態7のように光電センサを用いる場合、摺動異常検知機構の機械的構成(リミッターピン、ワイヤーおよび板バネ)の代わりに、固定体および回転体における対向シール面の外周の同じ位置にマーカー(例えば、ミラーまたは黒い線)を設け、光電センサからマーカーに向かって光を照射し、マーカーを反射した反射光を光電センサにて受光するように構成する。この場合、固定体側のマーカーと回転体側のマーカーとが相対的に位置ずれすることによって、光電センサが受ける反射光の受光量の変化を検知することができ、それによって摺動異常が発生したと検知できる。
(Embodiment 8)
When using a photoelectric sensor as in the seventh embodiment, instead of the mechanical configuration (limiter pin, wire, and leaf spring) of the sliding abnormality detection mechanism, a marker is provided at the same position on the outer periphery of the opposing seal surface of the fixed body and the rotating body. (For example, a mirror or a black line) is provided so that light is emitted from the photoelectric sensor toward the marker, and reflected light reflected from the marker is received by the photoelectric sensor. In this case, it is possible to detect a change in the amount of reflected light received by the photoelectric sensor due to the relative displacement between the marker on the fixed body side and the marker on the rotating body side, thereby causing a sliding abnormality. It can be detected.

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The disclosed embodiments should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10、110 ロータリージョイント
11 固定体
11b、12b ホルダー
12 回転体
12a ロータリーシャフト
13、14、シールリング
13a、14a 112a 対向シール面
15 摺動異常検知機構
15a リミッターピン
15b ワイヤー
15c 板バネ
15d 板バネ検知部
20 制御部
Ms メカニカルシール
3 メカニカルシール監視装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 110 Rotary joint 11 Fixed body 11b, 12b Holder 12 Rotating body 12a Rotary shaft 13, 14, Seal ring 13a, 14a 112a Opposing seal surface 15 Sliding abnormality detection mechanism 15a Limiter pin 15b Wire 15c Leaf spring 15d Leaf spring detection part 20 control unit Ms mechanical seal S 3 mechanical seal monitoring device

かくして、本発明によれば、同軸に配置された固定体と回転体と、前記固定体と回転体とを少なくとも1つのシールリングを介して軸を中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシールと、シールリングを介する固定体と回転体との相対的な摺動状態の異常を検知して検知信号を出力する摺動異常検知機構とを備え
前記摺動異常検知機構は、前記シールリングと前記ホルダーの間に装着されたリミッターピンと、前記リミッターピンに埋め込まれた一端を有するワイヤーと、前記ホルダーに取り付けられかつ前記ワイヤーの他端と連結された板バネと、板バネ検知部とを備え、前記リミッターピンと共に前記ワイヤーが剪断されることによって解放された前記板バネを前記板バネ検知部にて検知し、それによって前記固定体と前記回転体との相対的な摺動状態の異常を検知するように構成されたロータリージョイントが提供される。
Thus, according to the present invention, the fixed body and the rotating body that are coaxially arranged, and the mechanical body that can slide the fixed body and the rotating body in the rotation direction about the axis via at least one seal ring. A seal and a sliding abnormality detection mechanism for detecting a relative sliding state abnormality between the fixed body and the rotating body via the seal ring and outputting a detection signal ;
The sliding abnormality detection mechanism includes a limiter pin mounted between the seal ring and the holder, a wire having one end embedded in the limiter pin, and attached to the holder and connected to the other end of the wire. A plate spring and a plate spring detection unit, the plate spring released by the wire being sheared together with the limiter pin is detected by the plate spring detection unit, thereby the fixed body and the rotation A rotary joint is provided that is configured to detect an abnormality in a sliding condition relative to the body .

この結果、例えば、本発明のロータリージョイントを備えた充填装置が導入された飲食物製造業や医薬品製造業等の製造ラインにおいては、シールリングが欠損すると直ちにラインが停止するため、異物が混入した不良品を工場内に留めることが可能となる。よって、消費者は異物が混入した不良品を購入し食し、場合によっては健康を害するといった様々な不利益を被ることが無くなり、製造者は大量に市場に出回った不良品を回収する際に発生する手間、コストおよび信頼性の低下を未然に回避することができる。
また、本発明によれば、摺動異常検知機構において、前記適正な摩擦抵抗力を超えたか否かを電磁気的、機械的、光学的等の各種方法で判断する検知機構を簡素な構造で低コストにて作製することができる。この場合、固定体および回転体にかかる適正な摩擦抵抗力を超えるとリミッターピンが剪断するように、リミッターピンの材質、太さ等を考慮する。
また、本発明によれば、摺動異常検知機構において、メカニカルシールにおける前記摺動状態の異常を外部に伝達する機構を機械的な簡素な構造で低コストにて作製することができる。さらに、飲食物製造や医薬品製造等に用いられるロータリージョイントは定期的な洗浄が必要であり、洗浄によってロータリージョイントにおけるメカニカルシールとそれを覆うハウジングとの間の空間に洗浄水が残留したり結露が発生するため光学センサでは誤検知し易いが、この構成では水分による誤検知が無く、高精度な検知を実現できる。この場合、固定体および回転体にかかる適正な摩擦抵抗力を超えるとリミッターピンと共にワイヤーが剪断するように、ワイヤーの材質、太さ等を考慮する。
As a result, for example, in production lines such as the food and beverage manufacturing industry and the pharmaceutical manufacturing industry where the filling device equipped with the rotary joint of the present invention is introduced, the line stops immediately when the seal ring is lost, so foreign matter is mixed in. Defective products can be kept in the factory. As a result, consumers do not suffer from various disadvantages such as purchasing and eating defective products mixed with foreign substances, and in some cases harming their health.Manufacturers generate large amounts of defective products on the market. Therefore, it is possible to avoid a reduction in labor, cost and reliability.
Further, according to the present invention, in the sliding abnormality detection mechanism, the detection mechanism for determining whether or not the appropriate frictional resistance force is exceeded by various methods such as electromagnetic, mechanical, optical, etc. can be realized with a simple structure. It can be manufactured at cost. In this case, the material, thickness, etc. of the limiter pin are considered so that the limiter pin shears when an appropriate frictional resistance applied to the fixed body and the rotating body is exceeded.
Further, according to the present invention, in the sliding abnormality detection mechanism, a mechanism for transmitting the sliding state abnormality in the mechanical seal to the outside can be manufactured with a mechanically simple structure at low cost. Furthermore, rotary joints used in food and beverage manufacturing and pharmaceutical manufacturing require periodic cleaning, and cleaning may leave cleaning water or condensation in the space between the mechanical seal of the rotary joint and the housing that covers it. However, the optical sensor is easy to detect erroneously, but with this configuration, there is no erroneous detection due to moisture, and highly accurate detection can be realized. In this case, the material, thickness, etc. of the wire are considered so that the wire is sheared together with the limiter pin when an appropriate frictional resistance applied to the fixed body and the rotating body is exceeded.

)前記リミッターピンが樹脂からなってもよい。
このようにすれば、リミッターピンを所定の剪断力で剪断するよう樹脂の種類、ピンの太さ等によって容易に調整できると共に、食品衛生法で認可された一定品質のリミッターピンを低コストにて作製することができる。なお、リミッターピンの材質は樹脂に限定されるものではなく、金属、セラミックス、木材等を用いることも可能であるが、飲食料製造や医薬品製造の製造ラインにロータリージョイントを使用する場合は前記理由から脆性材料ではない樹脂が好ましい。
( 3 ) The limiter pin may be made of resin.
In this way, the limiter pin can be easily adjusted according to the type of resin, the thickness of the pin, etc. so that the limiter pin is sheared with a predetermined shearing force, and a limiter pin with a certain quality approved by the Food Sanitation Law can be obtained at low cost. Can be produced. The material of the limiter pin is not limited to resin, but metal, ceramics, wood, etc. can also be used. However, when a rotary joint is used in a production line for food and beverage production or pharmaceutical production, the reason described above is used. Therefore, a resin that is not a brittle material is preferable.

)前記板バネ検知部が近接センサからなってもよい。
このようにすれば、水分によって誤検知することなく、解放された板バネの位置を電磁気的な近接センサにて確実に検知することができる。
( 4 ) The leaf spring detection unit may be a proximity sensor.
In this way, the position of the released leaf spring can be reliably detected by the electromagnetic proximity sensor without erroneous detection due to moisture.

(実施形態8:参考例
実施形態7のように光電センサを用いる場合、摺動異常検知機構の機械的構成(リミッターピン、ワイヤーおよび板バネ)の代わりに、固定体および回転体における対向シール面の外周の同じ位置にマーカー(例えば、ミラーまたは黒い線)を設け、光電センサからマーカーに向かって光を照射し、マーカーを反射した反射光を光電センサにて受光するように構成する。この場合、固定体側のマーカーと回転体側のマーカーとが相対的に位置ずれすることによって、光電センサが受ける反射光の受光量の変化を検知することができ、それによって摺動異常が発生したと検知できる。
(Embodiment 8 : Reference example )
When using a photoelectric sensor as in the seventh embodiment, instead of the mechanical configuration (limiter pin, wire, and leaf spring) of the sliding abnormality detection mechanism, a marker is provided at the same position on the outer periphery of the opposing seal surface of the fixed body and the rotating body. (For example, a mirror or a black line) is provided so that light is emitted from the photoelectric sensor toward the marker, and reflected light reflected from the marker is received by the photoelectric sensor. In this case, it is possible to detect a change in the amount of reflected light received by the photoelectric sensor due to the relative displacement between the marker on the fixed body side and the marker on the rotating body side, thereby causing a sliding abnormality. It can be detected.

Claims (8)

同軸に配置された固定体と回転体と、前記固定体と回転体とを少なくとも1つのシールリングを介して軸を中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシールと、シールリングを介する固定体と回転体との相対的な摺動状態の異常を検知して検知信号を出力する摺動異常検知機構とを備えたことを特徴とするロータリージョイント。   A fixed body and a rotating body arranged coaxially, a mechanical seal that allows the fixed body and the rotating body to slide in a rotational direction about an axis via at least one seal ring, and fixing via a seal ring A rotary joint comprising a sliding abnormality detection mechanism that detects a relative sliding state abnormality between a body and a rotating body and outputs a detection signal. 前記メカニカルシールは、前記回転体であるパイプ状のロータリーシャフトの端面と摺接可能なように1つの前記シールリングが前記固定体であるパイプにホルダーを介して支持されてなる請求項1に記載のロータリージョイント。   The said mechanical seal is supported by the pipe which is the said fixed body through the holder so that one said seal ring may be slidably contacted with the end surface of the pipe-shaped rotary shaft which is the said rotary body. Rotary joint. 前記メカニカルシールは、前記固定体であるパイプにホルダーを介して支持された固定側のシールリングと、前記回転体であるパイプ状のロータリーシャフトにホルダーを介して支持された回転側のシールリングと有し、一対のシールリングが相対的に回転方向に摺動するように構成されている請求項1に記載のロータリージョイント。   The mechanical seal includes a fixed-side seal ring supported by a pipe that is the fixed body via a holder, and a rotary-side seal ring that is supported by a pipe-shaped rotary shaft that is the rotating body via a holder. The rotary joint according to claim 1, wherein the pair of seal rings are configured to slide relative to each other in the rotational direction. 前記摺動異常検知機構は、前記シールリングと前記ホルダーの間に装着されたリミッターピンを備え、前記固定体と前記回転体との相対的な摺動状態の異常を前記リミッターピンの剪断によって検知するように構成された請求項1〜3のいずれか1つに記載のロータリージョイント。   The sliding abnormality detection mechanism includes a limiter pin mounted between the seal ring and the holder, and detects an abnormality in a relative sliding state between the fixed body and the rotating body by shearing the limiter pin. The rotary joint according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotary joint is configured to. 前記摺動異常検知機構は、前記リミッターピンに埋め込まれた一端を有するワイヤーと、前記ホルダーに取り付けられかつ前記ワイヤーの他端と連結された板バネと、板バネ検知部とを備え、前記リミッターピンと共に前記ワイヤーが剪断されることによって解放された前記板バネを前記板バネ検知部にて検知するように構成された請求項4に記載のロータリージョイント。   The sliding abnormality detection mechanism includes a wire having one end embedded in the limiter pin, a leaf spring attached to the holder and connected to the other end of the wire, and a leaf spring detection unit. The rotary joint according to claim 4, wherein the leaf spring released when the wire is sheared together with the pin is detected by the leaf spring detection unit. 前記リミッターピンが樹脂からなる請求項4または5に記載のロータリージョイント。   The rotary joint according to claim 4 or 5, wherein the limiter pin is made of a resin. 前記板バネ検知部が近接センサからなる請求項5または6に記載のロータリージョイント。   The rotary joint according to claim 5 or 6, wherein the leaf spring detection unit is a proximity sensor. 請求項1〜7のいずれか1つに記載のロータリージョイントと、前記ロータリージョイントの前記摺動異常検知機構からの検知信号を受信する制御部とを備え、前記検知信号を受信した前記制御部によって前記ロータリージョイントの前記回転体の回転を停止させるように制御するメカニカルシール監視装置。   The rotary joint according to any one of claims 1 to 7, and a control unit that receives a detection signal from the sliding abnormality detection mechanism of the rotary joint, and the control unit that receives the detection signal A mechanical seal monitoring device that controls to stop the rotation of the rotary body of the rotary joint.
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