JP5020280B2 - Multi-channel rotary joint - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装置,攪拌機,医療機器,食品用機器等の回転機器にその回転軸に嵌合又は挿通された状態で装着され、当該回転機器の相対回転部材間(回転側部材と静止側部材との間)で複数の流体(同種又は異種の液体,気体)を混在させることなく各別のルートで流動させるための多流路形ロータリジョイントに関するものである。 The present invention is mounted on a rotating device such as a semiconductor manufacturing apparatus, a stirrer, a medical device, and a food device in a state where the rotating shaft is fitted or inserted into the rotating device, and between the relative rotating members of the rotating device (the rotating side member and the stationary member). The present invention relates to a multi-channel rotary joint for causing a plurality of fluids (same or different types of liquids and gases) to flow in different routes without being mixed with each other.
この種の多流路形ロータリジョイントとしては、回転機器の回転軸を含む回転側部材に当該回転軸に嵌合又は挿通された状態で取り付けられる回転側ケースと当該回転機器の静止側部材に取り付けられる静止側ケースとを、ベアリングにより、回転軸回りで相対回転自在に連結し、両ケース間に、3個以上のメカニカルシールにより区画シールされた複数の接続空間を介して連通される複数の流路を形成したものにおいて、3個以上のメカニカルシールを回転軸の軸線方向に縦列配置したもの(以下「第1従来ジョイント」という。例えば、特許文献1を参照。)と3個以上のメカニカルシールを回転軸の径方向にこれと同心をなして並列配置したもの(以下「第2従来ジョイント」という。例えば、特許文献2又は特許文献3を参照。)とが周知である。 This type of multi-channel rotary joint is attached to a rotating side member including a rotating shaft of a rotating device and attached to a rotating side case fitted to or inserted through the rotating shaft and a stationary member of the rotating device. The stationary side case is connected by a bearing so as to be relatively rotatable around the rotation axis, and a plurality of flow flows communicated between the cases via a plurality of connection spaces that are partitioned and sealed by three or more mechanical seals. In the one in which the path is formed, three or more mechanical seals are arranged in tandem in the axial direction of the rotating shaft (hereinafter referred to as “first conventional joint”; for example, refer to Patent Document 1) and three or more mechanical seals. Are arranged in parallel in the radial direction of the rotating shaft (hereinafter referred to as “second conventional joint”, for example, see Patent Document 2 or Patent Document 3). It is well known.
しかし、メカニカルシールは、両ケースの一方に固定された固定密封環と他方に軸線方向移動可能に保持された可動密封環とがスプリング部材により押圧接触された状態で相対回転するように構成されたものであるから、複数のメカニカルシールを軸線方向に縦列配置した第1従来ジョイントでは、両密封環の設置スペースに加えて可動密封環の移動スペース及びスプリング部材の設置スペースが必要となるため、軸線方向寸法が長大となる。この軸線方向寸法は流路数が増加する程、つまりメカニカルシール数が増加する程大きくなる。したがって、軸線方向に大きな設置スペースが必要となり、適用できる回転機器が大幅に制限される。また、メカニカルシールによるシール機能が良好に発揮されるためには、密封環同士が適正に接触する必要があり、両ケース間における振動や軸振れの発生を確実に防止しておく必要があるが、軸線方向寸法が長大であるため軸触れ等を確実に防止することが困難である。 However, the mechanical seal is configured to rotate relatively in a state where the fixed sealing ring fixed to one of the two cases and the movable sealing ring held to the other side so as to be movable in the axial direction are pressed and contacted by the spring member. Therefore, in the first conventional joint in which a plurality of mechanical seals are arranged in tandem in the axial direction, the moving space of the movable sealing ring and the installation space of the spring member are required in addition to the installation space of both sealing rings. The direction dimension becomes long. The axial dimension increases as the number of flow paths increases, that is, as the number of mechanical seals increases. Therefore, a large installation space is required in the axial direction, and applicable rotary devices are greatly limited. In addition, in order for the sealing function by the mechanical seal to be satisfactorily exhibited, the seal rings need to be in proper contact with each other, and it is necessary to reliably prevent the occurrence of vibration and shaft runout between the two cases. Since the dimension in the axial direction is long, it is difficult to reliably prevent the shaft from touching.
一方、複数のメカニカルシールを径方向に並列配置した第2従来ジョイントでは、上記した問題はないが、両ケースを連結するベアリングが最大径のメカニカルシールの外側に配置されているため、回転軸径に比して極めて大径のベアリングが必要となる。しかも、第1従来ジョイントでは流路数つまりメカニカルシール数が増加してもベアリング径を大きくする必要はないが、第2従来ジョイントでは、メカニカルシール数が増加するに伴ってベアリングが大径化することになる。したがって、径方向寸法が長大化し、径方向に大きな設置スペースが必要となることから、大径のベアリングが高価であることとも相俟って、適用できる回転機器が大幅に制限され、特に回転軸径が大きい回転機器にはコスト及び設置スペースの両面から適用が大幅に制限される。さらに、一般に使用されるシールドタイブやシールタイプ(ベアリング内部にグリース等の潤滑剤を充填したもの)の大径ベアリングでは、長期に亘って良好な潤滑を確保することが困難であり、ロータリジョイントの耐久性,寿命が低くなる。 On the other hand, the second conventional joint in which a plurality of mechanical seals are arranged in parallel in the radial direction does not have the above-mentioned problem, but the bearing that connects both cases is arranged outside the maximum diameter mechanical seal, so Compared to this, a bearing having a very large diameter is required. Moreover, it is not necessary to increase the bearing diameter even if the number of flow paths, that is, the number of mechanical seals is increased in the first conventional joint, but in the second conventional joint, the bearing diameter increases as the number of mechanical seals increases. It will be. Accordingly, since the radial dimension becomes longer and a large installation space is required in the radial direction, coupled with the fact that the large-diameter bearing is expensive, the applicable rotary equipment is greatly limited. Application to a rotating device having a large diameter is greatly limited in terms of both cost and installation space. Furthermore, it is difficult to ensure good lubrication over a long period of time with a large-diameter bearing of the shield type or seal type that is generally used (with the bearing filled with a lubricant such as grease). Durability and life are reduced.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、第1及び第2従来ジョイントにおける上記した問題を解決して、軸線方向及び径方向の何れにおいても可及的な小型化を実現することができる経済的且つ実用的な多流路形ロータリジョイントを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and can solve the above-described problems in the first and second conventional joints to realize the miniaturization as much as possible in both the axial direction and the radial direction. An object of the present invention is to provide an economical and practical multi-channel rotary joint that can be used.
本発明は、回転機器の回転軸又はこれを含む回転側部材に当該回転軸に嵌合又は挿通された状態で取り付けられる回転側ケースと当該回転機器の静止側部材に取り付けられる静止側ケースとをベアリングを介して回転軸回りで相対回転自在に連結し、両ケース間に、回転軸と同心をなして径方向に並列配置された3個以上のメカニカルシールにより区画シールされた複数の接続空間を介して連通される複数の流路を形成した多流路形ロータリジョイントにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、ベアリングを最小径のメカニカルシールの内側に配置しておくことを提案するものである。
The present invention includes a rotating side case that is attached to a rotating shaft of a rotating device or a rotating side member that includes the rotating shaft while being fitted or inserted into the rotating shaft, and a stationary case that is attached to a stationary side member of the rotating device. A plurality of connection spaces that are separated and sealed by three or more mechanical seals concentrically with the rotation shaft and arranged in parallel in the radial direction between the two cases are connected through a bearing so as to be relatively rotatable around the rotation shaft. In order to achieve the above-mentioned purpose, in the multi-channel rotary joint formed with a plurality of channels communicated with each other, it is proposed that the bearing be arranged inside the mechanical seal with the smallest diameter. is there.
かかる多流路形ロータリジョイントの好ましい実施の形態にあっては、回転側ケースが回転軸に嵌合又は挿通される円筒状の回転側軸受部とこれから外周方向に張り出す円盤状の回転側メカニカルシール保持部とを具備するものであり、静止側ケースが回転側軸受部を囲繞する円筒状の静止側軸受部とこれから外周方向に張り出す円盤状の静止側メカニカルシール保持部とを具備するものであり、ベアリングが両軸受部の対向周面間に装填されており、各メカニカルシールが、一方のメカニカルシール保持部に固定された固定密封環と他方のメカニカルシール保持部に軸線方向に移動可能に保持された可動密封環とこれを固定密封環へと押圧接触させるべく附勢するスプリング部材とを具備するものである。 In a preferred embodiment of such a multi-channel type rotary joint, a cylindrical rotary side bearing portion in which the rotary side case is fitted or inserted into the rotary shaft, and a disk-like rotary side mechanical member protruding from the outer peripheral direction therefrom. A seal holding part, and a stationary side case having a cylindrical stationary side bearing part surrounding the rotating side bearing part and a disk-like stationary side mechanical seal holding part projecting in the outer peripheral direction therefrom The bearing is loaded between the opposed peripheral surfaces of both bearing parts, and each mechanical seal can move in the axial direction to the fixed seal ring fixed to one mechanical seal holding part and the other mechanical seal holding part And a spring member that urges the movable seal ring to be brought into pressure contact with the fixed seal ring.
また、本発明の多流路形ロータリジョイントは、回転軸が鉛直である回転機器に好適に使用されるものであり、かかる使用形態において、更に、次のように構成しておくことが好ましい。 Further, the multi-channel rotary joint of the present invention is preferably used for a rotating device having a vertical rotation axis. In such a usage mode, it is preferable to further configure as follows.
すなわち、前記ベアリングが上下に所定間隔を隔てて配置された上側ベアリングと下側ベアリングとからなり、両軸受部の対向周面間に形成されるベアリング装填空間にベアリング潤滑剤を充填すると共に、当該装填空間の下端部をシールしておくことが好ましい。かかる場合において、下側ベアリングが並列組み合わせ型アンギュラ玉軸受であることが好ましい。 That is, the bearing is composed of an upper bearing and a lower bearing arranged at a predetermined interval in the vertical direction, and the bearing loading space formed between the opposed peripheral surfaces of both bearing portions is filled with a bearing lubricant, and It is preferable to seal the lower end of the loading space. In such a case, the lower bearing is preferably a parallel combination angular contact ball bearing.
さらに、回転側メカニカルシール保持部と静止側メカニカルシール保持部とが上下に対向しており、各固定密封環が上位に位置するメカニカルシール保持部(回転側メカニカル
シール保持部又は静止側メカニカルシール保持部)にこれとの間に介装したOリングによ
る摩擦係合力によって垂下状に固定保持されており、上位に位置する当該メカニカルシール保持部には、各固定密封環をメカニカルシール組み立て時において吊支状に仮止めしておくための仮止め手段が着脱自在に設けられていることが好ましい。また、回転側メカニカルシール保持部と静止側メカニカルシール保持部とが上下に対向しており、下位に位置する静止側メカニカルシール保持部に、静止側軸受部と最小径のメカニカルシールとの間に形成されるドレン空間に開口するドレン路を形成してあることが好ましい。また、回転側メカニカルシール保持部と静止側メカニカルシール保持部とが上下に対向しており、下位に位置する静止側メカニカルシール保持部に、これに保持された最大径のメカニカルシールの密封環を囲繞する円筒状のドレン壁を設けると共に、当該最大径のメカニカルシールとドレン壁との間に形成されるドレン空間に開口するドレン路を形成してあることが好ましい。また、静止側軸受部及び/又はドレン壁の上端は、固定密封環と可動密封環との相対回転摺接面より上位に位置していることが好ましい。さらに、上位のメカニカルシール保持部(回転側メカニカルシール保持部又は静止側メカニカルシール保持部)には、固定密封環と可動密封環との相対回転摺接面より下方へと垂下して最大径のメカニカルシールを囲繞する円筒状の防塵壁を有する防塵カバーが設けられていることが好ましい。
In addition, the rotation-side mechanical seal holding portion and the stationary-side mechanical seal holding portion face each other vertically, and each fixed seal ring is positioned at the upper position (the rotation-side mechanical seal holding portion or the stationary-side mechanical seal holding portion). the frictional engagement force by the O-ring which is interposed between the this section) are fixed and held in suspended form, the said mechanical seal holding portion positioned in the upper, when the mechanical seal assembly each solid Teimitsu Fuwa It is preferable that temporary fixing means for temporarily fixing to the hanging support is provided detachably. In addition, the rotating side mechanical seal holding part and the stationary side mechanical seal holding part are vertically opposed to each other, and the stationary side mechanical seal holding part is positioned between the stationary side bearing part and the smallest diameter mechanical seal. It is preferable to form a drain passage opening in the drain space to be formed. The rotating side mechanical seal holding part and the stationary side mechanical seal holding part are vertically opposed to each other, and the sealing ring of the maximum diameter mechanical seal held by the stationary side mechanical seal holding part is provided on the lower side. It is preferable that a surrounding cylindrical drain wall is provided, and that a drain passage opening to a drain space formed between the maximum diameter mechanical seal and the drain wall is formed. Moreover, it is preferable that the upper end of a stationary side bearing part and / or a drain wall is located higher than the relative rotational sliding contact surface of a fixed sealing ring and a movable sealing ring. Furthermore, the upper mechanical seal holder (rotary side mechanical seal holder or stationary side mechanical seal holder) is suspended downward from the relative rotational sliding contact surface of the fixed seal ring and the movable seal ring and has a maximum diameter. A dustproof cover having a cylindrical dustproof wall surrounding the mechanical seal is preferably provided.
本発明の多流路形ロータリジョイントは、複数のメカニカルシールを径方向に並列配置したものであって、ベアリングを最小径のメカニカルシールの内側に配置したものであるから、第2従来ジョイントの利点をそのまま担保しつつ、第2従来ジョイントにあって宿命的な欠点を排除しうるものであり、軸線方向及び径方向の何れにおいても可及的な小型化を実現することができる経済性,実用性に優れるものである。 The multi-channel rotary joint of the present invention has a plurality of mechanical seals arranged in parallel in the radial direction, and a bearing is arranged inside the mechanical seal having the smallest diameter. While maintaining the same, it is possible to eliminate fatal defects in the second conventional joint, and it is economical and practical to be able to realize the miniaturization as much as possible in both the axial direction and the radial direction. It has excellent properties.
すなわち、ベアリングを最小径のメカニカルシールの内側に配置したことによって、流路数つまりメカニカルシール数の増減に拘わらず、回転軸径に応じた最小径のベアリングを使用することができ、第2従来ジョイントに比して、径方向寸法の大幅な短縮を実現することができ、軸線方向の設置スペースは勿論、径方向の設置スペースが小さな回転機器にも適用することができ、用途の大幅な拡大を図ることができる。しかも、必要以上に大径のベアリングを必要としないことから、ベアリングに要するコスト、ひいてはロータリジョイントの製作コストを可及的に低減することでき、ロータリジョイント寿命,耐久性,信頼性の向上を図ることができる。 That is, by arranging the bearing inside the mechanical seal having the smallest diameter, the bearing having the smallest diameter corresponding to the rotational shaft diameter can be used regardless of the increase or decrease in the number of flow paths, that is, the number of mechanical seals. Compared to joints, the radial dimension can be greatly shortened, and it can be applied not only to the axial installation space but also to rotating equipment with a small radial installation space. Can be achieved. In addition, since a bearing with a larger diameter than necessary is not required, the cost required for the bearing and thus the manufacturing cost of the rotary joint can be reduced as much as possible to improve the life, durability and reliability of the rotary joint. be able to.
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明に係る多流路形ロータリジョイントの一例を示す縦断面図であり、図2は図1と異なる位置で切断した当該ロータリジョイントの縦断面図であり、図3は図1及び図2と異なる位置で切断した当該ロータリジョイントの縦断面図であり、図4は図3に相当する縦断面図であって、当該ロータリジョイントの組み立て途中の状態を示すものである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a multi-channel rotary joint according to the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the rotary joint cut at a position different from FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the rotary joint cut at a position different from that in FIG. 2, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 3, showing a state during the assembly of the rotary joint.
この実施の形態は、軸線が鉛直である回転軸を有する回転機器(例えば、回転テーブルを使用する研磨装置)の回転側部材(例えば、回転軸により水平回転駆動される回転テーブル)と静止側部材(例えば、回転軸を支持,駆動する装置本体)との間で第1及び第2流体(同種又は異種の液体,気体)を各別のルートで混在することなく流動させるための多流路形ロータリジョイントに本発明を適用した例に係るものである。 In this embodiment, a rotating side member (for example, a rotating table driven horizontally by a rotating shaft) and a stationary side member of a rotating device (for example, a polishing apparatus that uses a rotating table) having a rotating shaft whose axis is vertical. (For example, a device body that supports and drives a rotating shaft) A first and second fluid (same type or different type of liquid, gas) can flow between the different routes without being mixed with each other. The present invention relates to an example in which the present invention is applied to a rotary joint.
すなわち、この実施の形態における多流路ロータリジョイントは、図1及び図2に示す如く、回転側部材に上下方向に延びる回転軸1に挿通された状態で取り付けられる回転側ケース2と、静止側部材に取り付けられる静止側ケース3と、両ケース2,3を回転軸1回りで相対回転自在に連結するベアリング4と、両ケース2,3間に回転軸1と同心をなして径方向に並列配置された第1〜第3メカニカルシール5,6,7と、両ケース2,3間に形成された、隣接するメカニカルシール5,6及び6,7でシールされた第1及び第2接続空間8,9と、回転側ケース2に形成されて第1及び第2接続空間8,9に開口する第1及び第2回転側通路10,11と、静止側ケース3に形成されて第1及び第2接続空間8,9に開口する第1静止側通路12,13とを具備して、両ケース2,3間に回転側通路10,11と静止側通路12,13とを接続空間8,9で連通接続してなる一連の第1及び第2流路14,15が形成されるように構成されたものである。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the multi-channel rotary joint in this embodiment includes a rotating side case 2 attached to the rotating side member while being inserted through the rotating shaft 1 extending in the vertical direction, and a stationary side. The stationary case 3 attached to the member, the bearing 4 for connecting the cases 2 and 3 so as to be relatively rotatable around the rotation shaft 1, and concentric with the rotation shaft 1 between the cases 2 and 3, are parallel in the radial direction. First and third mechanical seals 5, 6, 7 arranged and first and second connection spaces formed between both cases 2, 3 and sealed by adjacent mechanical seals 5, 6, 6, 7 8, 9, first and second rotation passages 10, 11 formed in the rotation side case 2 and opening to the first and second connection spaces 8, 9, and formed in the stationary side case 3, First stationary opening in the second connection space 8, 9 A series of first and second series comprising passages 12 and 13 and connecting the rotation side passages 10 and 11 and the stationary side passages 12 and 13 through the connection spaces 8 and 9 between the cases 2 and 3. The flow paths 14 and 15 are configured to be formed.
回転側ケース2は、図1〜図3に示す如く、回転軸1に挿通される鉛直円筒状の回転側軸受部16とその上端部位から外周方向に水平に張り出す円盤状の回転側メカニカルシール保持部17とからなる。回転側軸受部16は、上下方向に3個の部分(第1〜第3部分)16a,16b,16cに分割されており、図3に示す如く、適当数のボルト18a,18bによって連結されている。回転側メカニカルシール保持部17は、回転側軸受部16の上端部分である第1部分16aに一体形成されている。回転側メカニカルシール保持部17の下面部には、ケース軸線を中心とする同心円環状の第1及び第2凸部17a,17bが形成されている。回転側ケース2は回転機器の回転側部材に取り付けられるが、この例では、軸受部16を回転軸1に嵌合又は挿通させた状態で、その上端部つまり第1部分16aの上端部を回転テーブルに取り付けてある。 As shown in FIGS. 1 to 3, the rotation-side case 2 is a disk-shaped rotation-side mechanical seal that projects horizontally in the outer peripheral direction from the vertical cylindrical rotation-side bearing portion 16 inserted through the rotation shaft 1 and its upper end portion. And holding unit 17. The rotation-side bearing portion 16 is divided into three parts (first to third parts) 16a, 16b, and 16c in the vertical direction, and is connected by an appropriate number of bolts 18a and 18b as shown in FIG. Yes. The rotation side mechanical seal holding portion 17 is integrally formed with a first portion 16 a that is an upper end portion of the rotation side bearing portion 16. Concentric annular first and second convex portions 17 a and 17 b centering on the case axis are formed on the lower surface portion of the rotation-side mechanical seal holding portion 17. The rotating side case 2 is attached to the rotating side member of the rotating device. In this example, the upper end portion of the rotating portion 1 is rotated, with the bearing portion 16 fitted or inserted into the rotating shaft 1, that is, the upper end portion of the first portion 16a. It is attached to the table.
静止側ケース3は、図1〜図3に示す如く、回転側軸受部16を同心状に囲繞する鉛直円筒状の静止側軸受部19とその下端部から外周方向に水平に張り出す円盤状の静止側メカニカルシール保持部20とその外周端縁から上方に立ち上がる鉛直円筒状のドレン壁21とからなる一体構造物である。静止側軸受部19の軸線方向長さは、その上端が回転側メカニカルシール保持部17の下面に近接する位置であって回転側軸受部16の中間部分である第2部分16bの上端より若干上方に位置するように設定されている。静止側メカニカルシール保持部20の上面部には、ケース軸線を中心とする同心円環状の第1及び第2凸部20a,20bが上下方向において前記回転側メカニカルシール保持部17の第1及び第2凸部17a,17bに対向する位置に形成されている。静止側ケース2は回転機器の静止側部材に取り付けられているが、この例では、静止側メカニカルシール保持部20を回転軸1を支持,駆動する装置本体に取り付けてある。 As shown in FIGS. 1 to 3, the stationary case 3 has a disk-like shape that extends horizontally in the outer circumferential direction from a vertical cylindrical stationary bearing 19 that concentrically surrounds the rotating bearing 16 and a lower end thereof. It is an integral structure comprising a stationary side mechanical seal holding portion 20 and a vertical cylindrical drain wall 21 rising upward from an outer peripheral edge thereof. The length in the axial direction of the stationary side bearing portion 19 is slightly higher than the upper end of the second portion 16b that is an intermediate portion of the rotating side bearing portion 16 and whose upper end is close to the lower surface of the rotating side mechanical seal holding portion 17. Is set to be located. Concentric annular first and second convex portions 20 a and 20 b centering on the case axis are formed on the upper surface portion of the stationary side mechanical seal holding portion 20 in the vertical direction. It is formed at a position facing the convex portions 17a and 17b. The stationary side case 2 is attached to the stationary side member of the rotating device. In this example, the stationary side mechanical seal holding portion 20 is attached to the apparatus main body that supports and drives the rotating shaft 1.
ベアリング4は、図1〜図3に示す如く、両軸受部16,19の対向周面間に形成される円筒状のベアリング装填空間22に装填されていて、両ケース2,3を回転軸1の軸線を中心として相対回転自在に連結している。ベアリング4は、上下に所定間隔を隔てて配置された上側ベアリング4aと下側ベアリング4bとからなる。上側ベアリング4aは回転側軸受部16の第2部分16bと静止側軸受部19との上端部間に装填されたラジアル玉軸受であり、下側ベアリング4bは回転側軸受部16の第2部分16bと静止側軸受部19の上端部間に装填された並列組み合わせ型アンギュラ玉軸受である。下側ベアリング4bの内径輪の下端面は、回転側軸受部16の下端部分である第3部分16cの外周上端面に形成した環状凹部16dに支持されており、その外径輪の下端面は、静止側軸受部19の内周下端部に形成した凹部に嵌合され且つ適当数のボルト23により固着された環状リング24により支持されている(図3参照)。 As shown in FIGS. 1 to 3, the bearing 4 is loaded in a cylindrical bearing loading space 22 formed between the opposed peripheral surfaces of both bearing portions 16, 19. It is connected so that relative rotation is possible about the axis of The bearing 4 is composed of an upper bearing 4a and a lower bearing 4b which are arranged vertically at a predetermined interval. The upper bearing 4 a is a radial ball bearing that is loaded between the upper end portions of the second portion 16 b of the rotating side bearing portion 16 and the stationary side bearing portion 19, and the lower bearing 4 b is the second portion 16 b of the rotating side bearing portion 16. And a parallel combination angular contact ball bearing loaded between the upper end portions of the stationary bearing portion 19. The lower end surface of the inner diameter ring of the lower bearing 4b is supported by an annular recess 16d formed on the outer peripheral upper end surface of the third portion 16c, which is the lower end portion of the rotation side bearing portion 16, and the lower end surface of the outer diameter ring is The stationary bearing 19 is supported by an annular ring 24 that is fitted in a recess formed at the lower end of the inner periphery of the stationary bearing 19 and secured by a suitable number of bolts 23 (see FIG. 3).
回転側軸受部16の下端部(第3部分16cの下端部)には、図1〜図3に示す如く、環状リング23に圧接してベアリング装填空間22の下端部(下側ベアリング4bの下方部)をシールする環状シール部材(この例では、リップシール)25が設けられている。そして、リップシール25でシールされたベアリング装填空間22には、ベアリング4を潤滑させるための適宜のベアリング潤滑剤26が充填されていて、ベアリング4(特に、下側ベアリング4b)の潤滑を良好に行いうるように工夫されている。なお、ベアリング4a,4bとしては超薄肉型のものが使用されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the lower end portion of the rotation side bearing portion 16 (the lower end portion of the third portion 16 c) is in pressure contact with the annular ring 23, and the lower end portion of the bearing loading space 22 (below the lower bearing 4 b). An annular seal member (in this example, a lip seal) 25 that seals the portion) is provided. The bearing loading space 22 sealed with the lip seal 25 is filled with an appropriate bearing lubricant 26 for lubricating the bearing 4 so that the bearing 4 (particularly, the lower bearing 4b) can be lubricated well. It is devised so that it can be done. As the bearings 4a and 4b, ultra-thin type members are used.
各メカニカルシール5,6,7は、図1に示す如く、上位の回転側メカニカルシール保持部17に固定された固定密封環5a,6a,7aと下位の静止側メカニカルシール保持部20に軸線方向(上下方向)に移動可能に保持された可動密封環5b,6b,7bとこれを固定密封環5a,6a,7aへと押圧接触させるべく上方に附勢するスプリング部材5c,6c,7cとを具備して、固定密封環5a,6a,7aと可動密封環5b,6b,7bとの相対回転摺接作用によりシール機能を発揮する端面接触形メカニカルシールに構成されている。 As shown in FIG. 1, the mechanical seals 5, 6, 7 are axially connected to the stationary sealing rings 5 a, 6 a, 7 a fixed to the upper rotation-side mechanical seal holding portion 17 and the lower stationary-side mechanical seal holding portion 20. Movable sealing rings 5b, 6b, 7b held movably in the (vertical direction) and spring members 5c, 6c, 7c urged upward to press contact the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a. And an end face contact type mechanical seal that exhibits a sealing function by a relative rotational sliding contact action between the fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a and the movable sealing rings 5b, 6b, and 7b.
固定密封環5a,6a,7a及び可動密封環5b,6b,7bは、図1〜図3に示す如く、同心状に配置されているものであり、内側の第1メカニカルシール(最小径のメカニカルシール)5の密封環5a,5bは中間の第2メカニカルシールの密封環6a,6bより小径であり、この密封環6a,6bは外側の第3メカニカルシール(最大径のメカニカルシール)7の密封環7a,7bより小径である。 The fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a and the movable sealing rings 5b, 6b, and 7b are arranged concentrically as shown in FIGS. 1 to 3, and the inner first mechanical seal (the smallest diameter mechanical seal) The seal rings 5a and 5b of the seal 5 have a smaller diameter than the seal rings 6a and 6b of the intermediate second mechanical seal, and the seal rings 6a and 6b are sealed by the outer third mechanical seal (maximum diameter mechanical seal) 7. It has a smaller diameter than the rings 7a and 7b.
各固定密封環5a,6a,7aは、図1〜図3に示す如く、その内周部又は外周部を回転側メカニカルシール保持部17の第1又は第2凸部17a,17bにOリング5d,6d,7dを介して下方から嵌合させることにより、当該Oリング5d,6d,7dによる摩擦係合力により回転側ケース2に吊支状に固定保持されている。すなわち、最小径の固定密封環5aはOリング5dを介して第1凸部17aに内嵌保持されており、中間径の固定密封環6aはOリング6dを介して第1凸部17bに外嵌保持されており、また最大径の固定密封環7aはOリング7dを介して第2凸部17bに外嵌保持されている。さらに、各固定密封環5a,6a,7aの回転側ケース2に対する相対回転を、図2に示す如く、その内周部又は外周部に形成した凹部に回転側メカニカルシール保持部17の下面部に垂下状に植設したドライブピン5e,6e,7eを係合させることにより、阻止するように工夫してある。 As shown in FIGS. 1 to 3, each of the fixed sealing rings 5 a, 6 a, and 7 a has an inner peripheral portion or an outer peripheral portion on the first or second convex portion 17 a or 17 b of the rotation side mechanical seal holding portion 17 and an O-ring 5 d. , 6d, and 7d are fixedly held on the rotating case 2 in a suspended manner by the frictional engagement force of the O-rings 5d, 6d, and 7d. That is, the fixed seal ring 5a having the smallest diameter is fitted and held in the first convex portion 17a via the O-ring 5d, and the fixed seal ring 6a having the intermediate diameter is externally attached to the first convex portion 17b via the O-ring 6d. The fixed sealing ring 7a having the largest diameter is fitted and held on the second convex portion 17b via an O-ring 7d. Further, the relative rotation of each stationary seal ring 5a, 6a, 7a with respect to the rotation side case 2 is applied to the lower surface portion of the rotation side mechanical seal holding portion 17 in the concave portion formed in the inner peripheral portion or the outer peripheral portion as shown in FIG. By engaging the drive pins 5e, 6e, 7e planted in a hanging shape, they are devised to prevent them.
各可動密封環5b,6b,7bは、図1〜図3に示す如く、その内周部又は外周部を静止側メカニカルシール保持部20の第1又は第2凸部20a,20bにOリング5f,6f,7fを介して軸線方向(上下方向)に移動可能に嵌合保持されている。すなわち、小径の可動密封環5bはOリング5fを介して第1凸部20aに軸線方向移動可能に内嵌保持されており、中間径の可動密封環6bはOリング6fを介して第1凸部20bに軸線方向移動可能に外嵌保持されており、また最大径の可動密封環7bはOリング7fを介して第2凸部20bに軸線方向移動可能に外嵌保持されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, each movable sealing ring 5b, 6b, 7b has an inner peripheral portion or an outer peripheral portion connected to the first or second convex portion 20a, 20b of the stationary mechanical seal holding portion 20 and an O-ring 5f. , 6f, and 7f are fitted and held so as to be movable in the axial direction (vertical direction). That is, the small-diameter movable seal ring 5b is fitted and held in the first convex portion 20a through the O-ring 5f so as to be movable in the axial direction, and the intermediate-diameter movable seal ring 6b is first-projected through the O-ring 6f. The movable seal ring 7b having the maximum diameter is externally fitted and held on the second convex portion 20b via the O-ring 7f so as to be movable in the axial direction.
また、各可動密封環5b,6b,7bは、図2に示す如く、その内周部又は外周部に形成した凹部に静止側メカニカルシール保持部30の上面部に立設状に植設したドライブピン5g,6g,7gを係合させることにより、軸線方向移動を許容されつつ静止側ケース3に対する相対回転が阻止されるようになっている。 Further, as shown in FIG. 2, each movable seal ring 5b, 6b, 7b is a drive which is installed upright on the upper surface portion of the stationary mechanical seal holding portion 30 in a recess formed in the inner peripheral portion or the outer peripheral portion thereof. By engaging the pins 5g, 6g, and 7g, relative rotation with respect to the stationary case 3 is prevented while allowing movement in the axial direction.
さらに、各可動密封環5b,6b,7bは、図1に示す如く、その下端部と静止側メカニカルシール保持部20との間に介装したスプリング部材5c,6c,7cによって上方へと押圧附勢されており、その附勢力によって各固定密封環5a,6a,7aに押圧接触されている。なお、各スプリング部材5c,6c,7cは、ケース軸線を中心とする円環状領域に適当間隔を隔てて並列配置された複数のコイルスプリングである。 Further, as shown in FIG. 1, each movable seal ring 5b, 6b, 7b is pressed upward by spring members 5c, 6c, 7c interposed between the lower end portion thereof and the stationary side mechanical seal holding portion 20. The urging force presses the fixed sealing rings 5a, 6a and 7a. Each of the spring members 5c, 6c, and 7c is a plurality of coil springs arranged in parallel at an appropriate interval in an annular region centered on the case axis.
而して、両メカニカルシール保持部17,20の上下対向端面間には、隣接するメカニカルシールによってシールされた環状の接続空間8,9が区画形成されている。すなわち、図1〜図3に示す如く、第1及び第2メカニカルシール5,6間に第1接続空間8が形成され、第2及び第3メカニカルシール6,7間に第2接続空間9が形成される。なお、メカニカルシール5,6,7におけるシール面(固定密封環5a,6a,7aと可動密封環5b,6b,7cとの相対回転摺接面)は同一の水平面上に位置している。 Thus, annular connection spaces 8 and 9 sealed by adjacent mechanical seals are defined between the upper and lower opposing end surfaces of the mechanical seal holding portions 17 and 20. That is, as shown in FIGS. 1 to 3, a first connection space 8 is formed between the first and second mechanical seals 5, 6, and a second connection space 9 is formed between the second and third mechanical seals 6, 7. It is formed. In addition, the sealing surfaces (relative rotational sliding contact surfaces of the fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a and the movable sealing rings 5b, 6b, and 7c) in the mechanical seals 5, 6, and 7 are located on the same horizontal plane.
また、回転側ケース2には、図1に示す如く、一端部を回転側軸受部16の上端面に開口し且つ他端部を第1接続空間8に開口する第1回転側通路10が形成されると共に、第2図に示す如く、一端部を回転側軸受部16の上端面に開口し且つ他端部を第1接続空間8に開口する第2回転側通路11が形成されている。両回転側通路10,11は相互に交差することなく形成されており、それらの一端部は夫々回転機器の回転側部材(回転テーブル)に設けられた回転側流体通路
27,28に接続される。
Further, as shown in FIG. 1, the rotation-side case 2 is formed with a first rotation-side passage 10 having one end portion opened to the upper end surface of the rotation-side bearing portion 16 and the other end portion opened to the first connection space 8. In addition, as shown in FIG. 2, a second rotation-side passage 11 having one end opened to the upper end surface of the rotation-side bearing portion 16 and the other end opened to the first connection space 8 is formed. Both the rotation side passages 10 and 11 are formed without crossing each other, and one end portions thereof are respectively connected to rotation side fluid passages 27 and 28 provided on a rotation side member (rotation table) of the rotary device. .
さらに、静止側ケース3には、図1に示す如く、一端部を静止側メカニカルシール保持部20の外周面に開口し且つ他端部を第1接続空間8に開口する第1静止側通路12が形成されると共に、図2に示す如く、一端部を静止側メカニカルシール保持部20の外周面に開口し且つ他端部を第2接続空間9開口する第2静止側通路13が形成されている。両静止側通路12,13は相互に交差することなく形成されており、それらの一端部は夫々回転機器の静止側部材(装置本体)に設けられた静止側流体通路29,30に接続される。 Further, as shown in FIG. 1, the stationary case 3 has a first stationary passage 12 having one end opened to the outer peripheral surface of the stationary mechanical seal holder 20 and the other end opened to the first connection space 8. As shown in FIG. 2, a second stationary side passage 13 having one end opened on the outer peripheral surface of the stationary side mechanical seal holding portion 20 and the other end opened on the second connection space 9 is formed. Yes. Both stationary side passages 12 and 13 are formed without crossing each other, and one end portions thereof are respectively connected to stationary side fluid passages 29 and 30 provided in a stationary side member (device main body) of the rotating device. .
したがって、両ケース2,3間には、回転側通路10,11と静止側通路12,13とを接続空間8,9で連通接続してなる一連の第1及び第2流路14,15が形成され、これらの流路14,15を介して、液体等の第1及び第2流体31,32を各別のルートで静止側流体通路29,30から回転側流体通路27,28へと(又は回転側流体通路27,28から静止側流体通路29,30へと)流動させることができる。 Therefore, a series of first and second flow paths 14 and 15 formed by connecting the rotation side passages 10 and 11 and the stationary side passages 12 and 13 through the connection spaces 8 and 9 are provided between the cases 2 and 3. The first and second fluids 31 and 32, such as liquids, are formed through these flow paths 14 and 15 from the stationary fluid passages 29 and 30 to the rotation fluid passages 27 and 28 via different routes ( Alternatively, the fluid can flow from the rotation side fluid passages 27, 28 to the stationary side fluid passages 29, 30).
また、静止側ケース3には、図3に示す如く、第1メカニカルシール5の内周領域である第1ドレン空間33及び第3メカニカルシール7の外周側領域である第2ドレン空間34に連通するドレン路35が形成されていて、メカニカルシール群から接続空間外へと漏洩する流体つまり第1メカニカルシール5のシール面から第1ドレン空間33へ漏洩する第1流体31及び第3メカニカルシール7のシール面から第2ドレン空間34へ漏洩する第2流体32をドレン路35から排出するように工夫されている。そして、第1メカニカルシール5の内側に位置する静止側軸受部19及び第3メカニカルシール7の外側に位置するドレン壁21は、図3に示す如く、それらの上端がメカニカルシール5,6,7のシール面より上方に位置するような高さのものとしてある。したがって、第1メカニカルール5のシール面から漏洩した第1流体31のベアリング装填空間22への侵入が静止側軸受部19によって阻止され、当該漏洩流体31によってベアリング4の機能,耐久性が阻害されるようなことがない。また、ドレン壁21により、第3メカニカルール7のシール面から漏洩した第2流体32が当該ロータリジョイント外へ直接漏れるようなこともない。 Further, as shown in FIG. 3, the stationary side case 3 communicates with a first drain space 33 that is an inner peripheral region of the first mechanical seal 5 and a second drain space 34 that is an outer peripheral side region of the third mechanical seal 7. The first fluid 31 and the third mechanical seal 7 leaking from the seal surface of the first mechanical seal 5 to the first drain space 33 are formed. The second fluid 32 leaking from the sealing surface to the second drain space 34 is designed to be discharged from the drain passage 35. And as shown in FIG. 3, the stationary side bearing part 19 located inside the 1st mechanical seal 5, and the drain wall 21 located outside the 3rd mechanical seal 7 have those upper ends mechanical seals 5, 6, and 7 as shown in FIG. The height is such that it is located above the sealing surface. Accordingly, the first fluid 31 leaked from the sealing surface of the first mechanical ball 5 is prevented from entering the bearing loading space 22 by the stationary bearing portion 19, and the function and durability of the bearing 4 are hindered by the leaked fluid 31. There is no such thing. Further, the drain wall 21 prevents the second fluid 32 leaking from the sealing surface of the third mechanical ball 7 from directly leaking out of the rotary joint.
また、上位の回転側メカニカルシール保持部17には、図1〜図3に示す如く、最大径の第3メカニカルシール7を囲繞し且つそのシール面(両密封環7a,7bの相対回転摺接面)より下方へと垂下する円筒状の防塵壁36aを有する防塵カバー36が取り付けられていて、メカニカルシールのシール面への塵埃等の付着,侵入を防止している。この例では、防塵壁36aがドレン壁21の上端部を囲繞するものとされている。 Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the upper rotation side mechanical seal holding portion 17 surrounds the third mechanical seal 7 having the maximum diameter and has a sealing surface (relative rotational sliding contact between both seal rings 7a and 7b). A dust-proof cover 36 having a cylindrical dust-proof wall 36a that hangs downward from the surface) is attached to prevent dust from adhering to and entering the sealing surface of the mechanical seal. In this example, the dust-proof wall 36 a surrounds the upper end portion of the drain wall 21.
ところで、当該ロータリジョイントの組み立ては、図4に示す如く、回転側軸受部16の第2及び第3部分16b,16cと可動密封環5b,6b,7bを組み込んだ静止側ケース3とをベアリング4で連結した下側ロータリジョイント部材Aと、回転側軸受部16の第1部分16a及びこれに一体形成された回転側メカニカルシール保持部17に固定密封環5a,6a,7aを組み込んだ上側ロータリジョイント部材Bとを各別に組み立てた上、上側ロータリジョイント部材Bをクレーン等により吊り上げて、下側ロータリジョイント部材A上にもたらし、両部材A,Bを連結することによって行われる。この場合、上側ロータリジョイントBにおいては、前記した如く、各固定密封環5a,6a,7aが回転側メカニカルシール保持部17にドライブピン5e,6e,7eにより相対回転を阻止された状態でOリング5d,6d,7dを介して垂下状に固定保持されており、その自重をOリング5d,6d,7dとの摩擦係合力のみで支えているにすぎないことから、図4に示す如く吊り上げたときにおいて固定密封環5a,6a,7aが下方に離脱,落下する虞れがあり、組み立て作業上甚だ危険であって固定密封環5a,6a,7aが落下破損する虞れがある。かかるトラブルの発生は、回転側軸受部16が嵌合する回転軸1の径が大きくなるに従って、つまり固定密封環5a,6a,7aの径が大きくなって重量増となるに従って、より顕著となる。 By the way, as shown in FIG. 4, the rotary joint is assembled with the bearing 4 by connecting the second and third portions 16 b and 16 c of the rotary bearing 16 and the stationary case 3 incorporating the movable sealing rings 5 b, 6 b and 7 b. The upper rotary joint member A, the first portion 16a of the rotation-side bearing portion 16 and the rotation-side mechanical seal holding portion 17 formed integrally therewith with the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a incorporated therein. After assembling the members B separately, the upper rotary joint member B is lifted by a crane or the like, brought on the lower rotary joint member A, and both members A and B are connected. In this case, in the upper rotary joint B, as described above, the fixed seal rings 5a, 6a, 7a are O-rings in a state where relative rotation is prevented by the drive pins 5e, 6e, 7e by the rotation-side mechanical seal holding portion 17. 4d, 6d, and 7d are fixed and held in a suspended manner, and their own weight is supported only by the frictional engagement force with the O-rings 5d, 6d, and 7d, so that they are lifted as shown in FIG. In some cases, the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a may be detached and dropped downward, and there is a danger that the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a may be dropped and damaged in an assembling operation. The occurrence of such trouble becomes more noticeable as the diameter of the rotary shaft 1 into which the rotation-side bearing portion 16 is fitted, that is, as the diameter of the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a is increased and the weight is increased. .
そこで、この例では、このようなトラブルの発生を防止すべく、上側ロータリジョイント部材Bの組み立て時において各固定密封環5a,6a,7aを回転側メカニカルシール保持部17にボルト等の固定具37a,37b,37cにより仮止めしておくように工夫してある。例えば、図4に示す如く、各固定密封環5a,6a,7aの上端部に形成したネジ孔5h,6h,7hに回転側メカニカルシール保持部17に形成した貫通孔17c,17d,17eから挿通させたボルト37a,37b,37cを螺合させて、各固定密封環5a,6a,7aを回転側メカニカルシール保持部17に吊支状態で固定(仮止め)しておくのである。そして、かかる仮止め状態で、上側ロータリジョイント部材Bを下側ロータリジョイント部材A上に吊り降ろして、回転側軸受部16の第1部分16aを第2部分16bに衝合させる。両部分16a,16bの衝合位置は、図3に示す如く、第1部分16aの下面中心部に形成した環状凹部16eを第2部分16bの上面中心部に形成した環状凸部16fに嵌合させることによって、正確に位置決めされる。そして、両ロータリジョイント部材A,Bを連結した上、つまり回転側軸受部16をボルト18aにより一体化した上で、ボルト37a,37b,37cを外して固定密封環5a,6a,7aの仮止めを解除する。両ロータリジョイント部材A,Bが連結された状態では、固定密封環5a,6a,7aはスプリング部材5c,6c,7cにより上方へ附勢された可動密封環5b,6b,7bに衝合支持されることから、仮止めを解除しても何らの問題も生じない。なお、各固定密封環5a,6a,7aを仮止めするための各固定具(ボルト)37a,37b,37cは複数個とされるが、その数は各固定密封環5a,6a,7aの重量等に応じて適宜に設定される。なお、固定密封環5a,6a,7aの仮止めが解除された後においては(防塵カバー36の取り付け前においては)、図3に示す如く、貫通孔17c,17d,17eを盲栓等で閉塞しておく。この場合、接続空間9に連通する貫通孔17dについては閉塞手段としてシール性が要求されるが、接続空間に連通しない貫通孔17c,17eについては盲栓等を使用せず防塵カバー36により被覆しておくのみでもよい。なお、メンテナンス作業においてジョイントを分解する場合にも、固定密封環を図4に示す如く仮止めしておくことにより、当該分解,メンテナンス作業を安全且つ効率よく行うことができる。 Therefore, in this example, in order to prevent the occurrence of such troubles, when the upper rotary joint member B is assembled, the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a are fixed to the rotation side mechanical seal holding portion 17 with a fixture 37a such as a bolt. , 37b, 37c are devised so as to be temporarily fixed. For example, as shown in FIG. 4, the screw holes 5h, 6h, and 7h formed at the upper ends of the fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a are inserted through the through holes 17c, 17d, and 17e formed in the rotation-side mechanical seal holding portion 17. The fixed bolts 37a, 37b, and 37c are screwed together, and the fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a are fixed (temporarily fixed) to the rotation side mechanical seal holding portion 17 in a suspended state. In this temporarily fixed state, the upper rotary joint member B is suspended on the lower rotary joint member A, and the first portion 16a of the rotation-side bearing portion 16 is brought into contact with the second portion 16b. As shown in FIG. 3, the abutting positions of both the parts 16a and 16b are fitted into an annular convex part 16f formed in the central part of the upper surface of the second part 16b and an annular concave part 16e formed in the central part of the lower surface of the first part 16a. By positioning, it is positioned accurately. Then, after connecting the rotary joint members A and B, that is, after the rotation-side bearing portion 16 is integrated with the bolt 18a, the bolts 37a, 37b and 37c are removed and the fixed sealing rings 5a, 6a and 7a are temporarily fixed. Is released. In a state where the rotary joint members A and B are connected, the fixed sealing rings 5a, 6a and 7a are abutted and supported by the movable sealing rings 5b, 6b and 7b urged upward by the spring members 5c, 6c and 7c. Therefore, even if the temporary fixing is released, no problem occurs. A plurality of fixing tools (bolts) 37a, 37b, and 37c for temporarily fixing the fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a are provided, and the number is the weight of the fixed sealing rings 5a, 6a, and 7a. It sets suitably according to etc. After the temporary sealing of the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a is released (before the dust cover 36 is attached), the through holes 17c, 17d, 17e are closed with blind plugs or the like as shown in FIG. Keep it. In this case, the through hole 17d communicating with the connection space 9 is required to have a sealing property as a closing means, but the through holes 17c and 17e not communicating with the connection space are covered with the dust-proof cover 36 without using a blind plug or the like. You can just leave it. Even when the joint is disassembled in the maintenance operation, the disassembly and maintenance operations can be performed safely and efficiently by temporarily fixing the fixed sealing ring as shown in FIG.
以上のように構成された多流路形ロータリジョイントは、複数の流体(上記の例では第1及び第2流体)31,32を独立した流路14,15により回転機器の回転側部材に形成された流体通路27,28と当該回転機器の静止側部材に形成された流体通路29,30との間で良好に流動させることができる。そして、流路14,15の相対回転接続部である接続空間8,9を回転軸1に直交する方向(径方向)に同心状に並列配置したメカニカルシール5,6,7でシールするようにしていることから、第1従来ジョイントに比して、当該ロータリジョイントの軸線方向寸法を極めて小さくすることができる。すなわち、軸線方向寸法を、第2従来ジョイントと同様に、第1従来ジョイントにおいて1つのメカニカルシールを設けた場合と同等に設定することができ、これはメカニカルシール5,6,7の設置数に拘わらず一定である。さらに、両ケース2,3を相対回転自在に連結するベアリング4を最小径のメカニカルシール(最内側の第1メカニカルシール)5の内側に配置していることから、第2従来ジョイントに比して、当該ロータリジョイントの径方向寸法を小さくすることができる。すなわち、第1従来ジョイントと同様に、流路数つまりメカニカルシール数の増減に拘わらず、常に、ベアリング4を回転軸1の径に応じた最小径のものとすることができる。 In the multi-channel rotary joint configured as described above, a plurality of fluids (first and second fluids in the above example) 31 and 32 are formed on the rotation-side member of the rotating device by the independent channels 14 and 15. The fluid passages 27 and 28 thus formed and the fluid passages 29 and 30 formed in the stationary side member of the rotating device can be favorably flowed. Then, the connection spaces 8 and 9, which are relative rotational connection portions of the flow paths 14 and 15, are sealed with mechanical seals 5, 6, and 7 arranged concentrically in parallel in a direction (radial direction) orthogonal to the rotation shaft 1. Therefore, the axial dimension of the rotary joint can be made extremely small as compared with the first conventional joint. That is, the dimension in the axial direction can be set to be equal to the case where one mechanical seal is provided in the first conventional joint, similarly to the second conventional joint. Regardless, it is constant. Furthermore, since the bearing 4 that couples the cases 2 and 3 so as to be relatively rotatable is disposed inside the smallest diameter mechanical seal (the innermost first mechanical seal) 5, compared to the second conventional joint. The radial dimension of the rotary joint can be reduced. That is, like the first conventional joint, the bearing 4 can always have the minimum diameter corresponding to the diameter of the rotary shaft 1 regardless of the increase or decrease in the number of flow paths, that is, the number of mechanical seals.
また、ベアリング4として回転軸径に応じた最小径のものを使用することができるから、下側ベアリング4bとして高負荷能力の並列組み合わせ型アンギュラ玉軸受を使用していることとも相俟って、ベアリング4a,4bを超薄肉型のものとしても両ケース2,3の連結強度,耐久性に問題を生じることがない。しかも、下端部をリップシール25で閉塞されたベアリング装填空間22にベアリング潤滑剤26を充填させているから、ベアリング内部にグリース等の潤滑剤を充填したシールドタイブやシールタイプのものを使用した場合に比して、ベアリング4の潤滑、特に高負荷を受け持つ下側ベアリング4bの潤滑が長期に亘って良好に発揮されることになる。さらに、ベアリング装填空間22とドレン空間33との間が密封環5a,5bによるシール面の位置より高い静止側軸受部19で仕切られていることから、当該シール面からドレン空間33に流体漏れが生じた場合にも、この漏洩流体は静止側軸受部19を溢流してベアリング装填空間22に侵入することがなくドレン路35へと排出されるため、当該漏洩流体によってベアリング4a,4bが汚損されることがない。これらのことから、両ケース2,3のベアリング4による相対回転が良好且つ確実に行われ、ロータリジョイント寿命,信頼性が向上する。 In addition, since the bearing 4 having a minimum diameter corresponding to the diameter of the rotating shaft can be used, in combination with the use of a parallel combination type angular ball bearing having a high load capacity as the lower bearing 4b, Even if the bearings 4a and 4b are of an ultra-thin type, there is no problem in the connection strength and durability of the cases 2 and 3. Moreover, since the bearing lubricant 26 is filled in the bearing loading space 22 whose lower end is closed by the lip seal 25, a shield type or seal type filled with a lubricant such as grease inside the bearing is used. In comparison with this, the lubrication of the bearing 4, particularly the lubrication of the lower bearing 4 b, which handles a high load, can be satisfactorily exhibited over a long period of time. Further, since the bearing loading space 22 and the drain space 33 are partitioned by the stationary bearing portion 19 that is higher than the position of the seal surface by the sealing rings 5a and 5b, fluid leakage from the seal surface to the drain space 33 occurs. Even if it occurs, the leaked fluid overflows the stationary side bearing portion 19 and does not enter the bearing loading space 22 and is discharged to the drain path 35, so that the bearings 4a and 4b are soiled by the leaked fluid. There is nothing to do. For these reasons, the relative rotation by the bearings 4 of both cases 2 and 3 is performed reliably and reliably, and the life of the rotary joint and the reliability are improved.
また、最外側の第3メカニカルシール7のシール面から流体漏れが生じる場合にも、当該漏洩流体は、当該シール面より高いドレン壁21によってロータリジョイント外に漏れることなくドレン路35へと排出されるため、ロータリジョイント周辺を漏洩流体で汚染することがない。 Even when fluid leakage occurs from the seal surface of the outermost third mechanical seal 7, the leaked fluid is discharged to the drain path 35 without leaking out of the rotary joint by the drain wall 21 higher than the seal surface. Therefore, the periphery of the rotary joint is not contaminated with leaking fluid.
また、メカニカルシール5,6,7は、防塵カバー36の防塵壁36aとその下端位置より高いドレン壁21とによって外界から遮蔽されていることから、塵埃等がロータリジョイント外からメカニカルシールのシール面へと侵入してメカニカルシール機能が低下するといった問題は、これが確実に防止され、メカニカルシールの信頼性ひいてはロータリジョイントの信頼性が担保される。 Further, since the mechanical seals 5, 6, and 7 are shielded from the outside by the dust-proof wall 36a of the dust-proof cover 36 and the drain wall 21 higher than the lower end position thereof, dust and the like are sealed from the outside of the rotary joint. The problem that the mechanical seal function deteriorates due to intrusion into the surface is surely prevented, and the reliability of the mechanical seal and thus the reliability of the rotary joint is ensured.
また、固定密封環5a,6a,7aは回転側メカニカルシール保持部17の凸部17a,17bにOリング5d,6d,7dを介在させた状態で嵌入させることにより当該メカニカルシール保持部17に組み込むことができるから、ロータリジョイントの組み立て作業を容易に行うことができる。一方、このような固定密封環5a,6a,7aの容易な組み込みは、Oリング5d,6d,7dとの摩擦係合力のみによって保持されている固定密封環5a,6a,7aがその自重により落下する危険を招来するものであるが、かかる危険は、図4に示す如く、固定密封環5a,6a,7aを回転側メカニカルシール保持部17に仮止めできるように工夫しておくことによって防止することができる。したがって、ロータリジョイントの組み立て作業を、効率良く且つ安全に行うことができる。 Further, the fixed seal rings 5a, 6a, 7a are incorporated into the mechanical seal holding part 17 by being fitted into the convex parts 17a, 17b of the rotation side mechanical seal holding part 17 with the O-rings 5d, 6d, 7d interposed therebetween. Therefore, the assembly work of the rotary joint can be easily performed. On the other hand, such fixed sealing rings 5a, 6a and 7a can be easily assembled by dropping the fixed sealing rings 5a, 6a and 7a held only by the frictional engagement force with the O-rings 5d, 6d and 7d by their own weight. However, such a risk can be prevented by devising the fixed sealing rings 5a, 6a, 7a so that they can be temporarily fixed to the rotary mechanical seal holding portion 17 as shown in FIG. be able to. Therefore, the assembly work of the rotary joint can be performed efficiently and safely.
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良,変更することができる。例えば、流路数つまりメカニカルシール数は、当該ロータリジョイントが装着される回転機器や使用条件に応じて任意に設定することができる。また、4個以上のメカニカルシールを径方向に並列配置する場合において、1つのメカニカルシールとその両側に隣接するメカニカルシールとの間に形成される2つのシール空間は、その何れをも流路を形成するための接続空間とする場合の他、一方を接続空間とし、他方は当該接続空間から漏洩する流体のドレン空間(ドレン路が連通される)としてもよい。また、本発明のロータリジョイントは、軸線が鉛直ではない回転軸を有する回転機器に適用することも可能である。さらに、軸線が鉛直である回転軸を有する回転機器に適用する場合において、その使用形態によっては、当該ロータリジョイントの各構成部材を、上記実施の形態とは上下逆に配置しておくことも可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be improved and changed as appropriate without departing from the basic principle of the present invention. For example, the number of flow paths, that is, the number of mechanical seals, can be arbitrarily set according to the rotating device to which the rotary joint is attached and the use conditions. Further, in the case where four or more mechanical seals are arranged in parallel in the radial direction, two seal spaces formed between one mechanical seal and the mechanical seals adjacent to both sides of the two mechanical seals both have flow paths. In addition to the case of forming a connection space for formation, one side may be a connection space, and the other may be a drain space for fluid leaking from the connection space (a drain path is communicated). The rotary joint of the present invention can also be applied to a rotating device having a rotating shaft whose axis is not vertical. Furthermore, when applied to a rotating device having a rotating shaft whose axis is vertical, depending on the usage, each component of the rotary joint can be arranged upside down from the above embodiment. It is.
1 回転軸
2 回転側ケース
3 静止側ケース
4 ベアリング
4a 上側ベアリング
4b 下側ベアリング
5 第1メカニカルシール(最小径のメカニカルシール)
5a 固定密封環
5b 可動密封環
5c スプリング部材
5d Oリング
5e ドライブピン
6 第2メカニカルシール
6a 固定密封環
6b 可動密封環
6c スプリング部材
6d Oリング
6e ドライブピン
7 第3メカニカルシール
7a 固定密封環
7b 可動密封環
7c スプリング部材
7d Oリング
7e ドライブピン
8 第1接続空間
9 第2接続空間
10 第1回転側通路
11 第2回転側通路
12 第1静止側通路
13 第2静止側通路
14 第1流路
15 第2流路
16 回転側軸受部
17 回転側メカニカルシール保持部
19 静止側軸受部
20 静止側メカニカルシール保持部
21 ドレン壁
22 ベアリング装填空間
23 ボルト
24 環状リング
26 ベアリング潤滑剤
31 第1流体
32 第2流体
33 第1ドレン空間
34 第2ドレン空間
35 ドレン路
36 防塵カバー
36a 防塵壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Rotating side case 3 Stationary side case 4 Bearing 4a Upper bearing 4b Lower bearing 5 First mechanical seal (mechanical seal of minimum diameter)
5a fixed seal ring 5b movable seal ring 5c spring member 5d O-ring 5e drive pin 6 second mechanical seal 6a fixed seal ring 6b movable seal ring 6c spring member 6d O-ring 6e drive pin 7 third mechanical seal 7a fixed seal ring 7b movable Seal ring 7c Spring member 7d O-ring 7e Drive pin 8 First connection space 9 Second connection space 10 First rotation side passage 11 Second rotation side passage 12 First stationary side passage 13 Second stationary side passage 14 First flow passage DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 2nd flow path 16 Rotation side bearing part 17 Rotation side mechanical seal holding part 19 Stationary side bearing part 20 Stationary side mechanical seal holding part 21 Drain wall 22 Bearing loading space 23 Bolt 24 Annular ring 26 Bearing lubricant 31 First fluid 32 Second fluid 33 First drain space 34 Second drain Down space 35 drain passage 36 dust-proof cover 36a dust-proof wall
Claims (10)
Via a bearing, a rotating side case attached to the rotating shaft of the rotating device or a rotating side member including the rotating shaft in a state fitted to or inserted through the rotating shaft and a stationary case attached to the stationary side member of the rotating device via a bearing The two cases are connected to each other through a plurality of connection spaces that are partitioned and sealed by three or more mechanical seals that are concentric with the rotation shaft and arranged in parallel in the radial direction. A multi-channel rotary joint having a plurality of channels, wherein a bearing is disposed inside a mechanical seal having a minimum diameter.
Friction engagement force by an O-ring interposed between the rotation-side mechanical seal holding part and the stationary-side mechanical seal holding part facing each other up and down, and each fixed seal ring positioned above the mechanical seal holding part is fixed held in suspended form by the said mechanical seal holding portion positioned in the upper, temporary fixing means removable in order to keep the temporarily fixed to支状hanging each solid Teimitsu Fuwa during mechanical seal assembly The multi-channel rotary joint according to any one of claims 3 to 5, wherein the multi-channel rotary joint is provided freely.
イント。
The upper end of the stationary side bearing portion and / or the drain wall, and being located in the upper than the relative rotational sliding surfaces of the stationary seal ring and the movable seal ring, multi-channel as described in 請 Motomeko 8 Rotary joint.
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