JP6003525B2 - シール装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯やフィルムなどの長尺の被処理材を連続的に真空処理する設備で用いられ、真空処理室に対する被処理材の導入口や導出口をシールするシール装置に関する。

従来、鋼帯やフィルムなどの長尺の被処理材を連続的に真空処理室に導入したり導出したりして処理を行う連続式真空処理設備において、真空処理室の導入口や導出口に取り付けられて被処理材を扶持するシールロールを備えた連続真空シール装置が知られている。

特許文献１には、シールロール、およびシールロールのケーシング側にシールバーを設け、シールロールの表面とケーシングとの間隙をシールする方法が記載されている。また、特許文献２には、シールロールの端部とケーシングとの間隙もシールする必要から、シールロールの両端面にサイドピースなどを備えてシールする方法（サイドシール方法）が記載されている。

また、特許文献３には、シールロールに当接するサイドピースについて、２つのロールが接する部分をシールするサイドピースを２分割して、２つのロールの寸法差に起因する気密性の低下を防止する方法が記載されている。特許文献４には、サイドシールとして、ポールピース（磁極）および磁性流体を用いてシールする方法により、シール板を用いた場合の発熱や損耗を防止する方法が記載されている。さらに、特許文献５には、ベアリングおよびシール部材を併用することで、シール部材の損耗を軽減する方法が記載されている。

実公昭６０−０４０５９９号公報 特開昭６０−０００９４２号公報 特開昭６１−１２４５７１号公報 特開昭６２−０３３７６７号公報 特開平２−２０５６７６号公報

さて、シールロールの表層には、被処理材に対しきずなどを付けることを防止するために、ゴムやプラスチックからなるライニングが設けられる。この場合、ゴムやプラスチックからなるライニングの熱膨張量と、鉄芯やケーシングの熱膨張量との差が大きいことから、熱膨張差を考慮すると、ロールの軸方向に沿ったライニングの長さと鉄心の長さとの差を大きくする必要がある。

しかしながら、特許文献１〜５に記載された従来の技術では、シールロールとケーシングとの間にできる間隙のシールが考慮されているのみである。そのため、シールロールの表面にライニングを設けた場合、ライニングの存在によって、シールロールの側部とケーシングの側壁との間隙を小さくできないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、表面にライニングが設けられたシールロールの側部とケーシングの側壁との間隙を極めて強固にシールすることができ、高いシール性を長期間に渡って維持しつつ保全性を良好に保つことができるシール装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るシール装置は、軸を中心に回転可能に構成されたロール本体と、ロール本体の円柱側面に設けられた筒状のライニングとを有し、ロール本体およびライニングによって被処理物を搬送可能に構成されたシールロールと、ロール本体の軸方向に沿った端部とシールロールが設けられるケーシングの面との間をシールするリング状のシールリングと、を備え、シールリングが、ライニングの端部を内側に嵌入可能に構成された筒状で、軸方向に沿ったロール本体の伸縮量とライニングの伸縮量との差を吸収するもぐり込み代を有する、突起部を備えることを特徴とする。

本発明に係るシール装置は、上記の発明において、シールロールを一対で備え、被処理材を一対のシールロールの間で挟持しつつ搬送可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係るシール装置は、上記の発明において、シールリングにおけるケーシング側に、ケーシングと接触してシールリングとケーシングとの間隙をシールするリップシールが設けられていることを特徴とする。

本発明に係るシール装置によれば、表面にライニングが設けられたシールロールの側部とケーシングの側壁との間隙を極めて強固にシールすることができ、高いシール性を長期間に渡って維持しつつ保全性を良好に保つことが可能となる。

図１Ａは、一実施形態によるシール装置の全体構造を示す正面図である。 図１Ｂは、一実施形態によるシール装置の全体構造を示す側面図である。 図２は、図１Ｂ中の点線囲み内におけるシール装置の要部を示す模式図である。 図３は、図２中の点線囲み内におけるシールロールの端部でのシール構造の詳細を示す模式図である。 図４Ａは、一実施形態によるシールリングの突起部側からの平面図である。 図４Ｂは、一実施形態によるシールリングのシールリップ側からの平面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態によるシール装置について説明する。図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、シール装置の全体構造を示す正面図および側面図である。なお、この一実施形態によるシール装置は、例えば、鋼帯やフィルムなどの長尺の被処理材を連続的に真空処理室に導入したり真空処理室から導出したりする連続式真空処理設備における真空処理室の導入口や導出口に設けられて、被処理材を扶持可能な連続真空シール装置である。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、シール装置は、被処理材１を挟持しつつ搬送させて通過させる上下に一対のシールロール２、同様に一対のシールバー３、およびシールバー３ごとに２本ずつ連結された二対のガイドロッド４を有して構成される。一対のシールロール２はそれぞれ、ロール軸９、ロール鉄心内層５、ロール鉄心外層６、およびライニング７から構成される。

円筒状のロール本体としてのロール鉄心内層５およびロール鉄心外層６は、軸としての円柱状のロール軸９の円柱周面に順次積層するように設けられる。ライニング７は、例えば、ウレタンゴムなどのゴム、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や超高分子ポリエチレンなどのプラスチックといった樹脂からなる。シールロール２において、ライニング７がロール鉄心外層６の円筒表面に設けられ、樹脂ライニングロールが構成される。

そして、長尺の被処理材１は、一定の間隙を隔てて配置される上下に一対のシールロール２の間を通過する。一対のシールロール２の背面側に配置された一対のシールバー３はそれぞれ、例えば２本のガイドロッド４により支持されている。なお、スクリュージャッキ（図示せず）を設けることによりガイドロッド４を昇降させて、シールロール２とシールバー３との間の間隙を調整することも可能である。

また、図１Ｂに示すように、一対のシールロール２の軸方向に沿った両端面側にはそれぞれ、一対のシールリング１０が設けられている。このシールリング１０は、シールロール２の端面の部分とケーシング側壁８との間隙をシール可能に構成されている。これにより、ロール軸９の軸受方向に沿ったシールロール２とケーシング側壁８との間の密封性（気密性）が確保される。

図２は、図１Ｂ中におけるシール装置の要部である点線囲み内の拡大図である。図２に示すように、シールリング１０は、具体的には、ロール鉄心外層６とケーシング側壁８との間をシールするように設置されている。また、このシールリング１０においては、外周部に、シールロール２側に向けて突起した円筒状の突起部１０ａが設けられ、ライニング７が突起部１０ａの内周側に嵌入された状態となっている。

図３は、図２中における点線囲み内の拡大図であって、シールロール２の端部におけるシール構造、特にシールリング１０の部分の詳細を示す。また、図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれ、シールリング１０における突起部１０ａ側からの平面図および溝１０ｂ、１０ｃ側からの平面図である。

図３および図４Ａに示すように、この一実施形態によるシールリング１０においては、上述したように外周部に円筒状の突起部１０ａが設けられ、ロール鉄心外層６の軸方向に直角な断面形状とほぼ同様のリング形状を有する。これにより、ロール鉄心外層６の外周側に設けられたライニング７を、シールリング１０に対して、突起部１０ａの内周側にもぐり込ませるように嵌入可能となっている。

すなわち、ライニング７の材料が上述したようなゴムやプラスチックなどの樹脂からなる場合、その線膨張係数は、ロール鉄心内層５やロール鉄心外層６の材料である鉄芯や、ケーシング側壁８に用いられる鋼製部品に比して、１０〜２０倍程度大きくなる。

そこで、この一実施形態においては、ライニング７の熱膨張量とロール鉄心外層６の熱膨張量との差をもぐり込み代の一部として確保できるように、ロール鉄心外層６、ライニング７、シールリング１０、および突起部１０ａの内周側による空間Ｓを設定する。なお、必要に応じて、ライニング７の熱膨張量とロール鉄心内層５の熱膨張量との差も併せて考慮する。

また、シールリング１０は、その突起部１０ａより内側の肉厚部分によって、ロール鉄心外層６の軸方向に沿った端面と、ケーシング側壁８との間をシール可能に構成されている。なお、必要に応じて、ロール鉄心内層５の軸方向の端面とケーシング側壁８との間をシールしても良い。

また、シールリング１０は、ロール鉄心外層６と突起部１０ａとの間隙、すなわち円筒状の突起部１０ａの内周側の空間Ｓ内に、ライニング７をもぐり込ませるように嵌入可能に構成されている。ここで、突起部１０ａの内周側の高さ、すなわちライニング７のもぐり込み代は、ライニング７が突起部１０ａの突先端部から外れないように設定するのが好ましい。すなわち、突起部１０ａの内周側の高さは、軸方向に沿ったライニング７の長さがロール鉄心外層６の長さより小さく、それらの差が最大の状態になっても、空間Ｓが開放されないように設定するのが好ましい。さらに、シールリング１０をシールロール２の両端部に設けることを考慮すると、突起部１０ａの内周側の高さは、ロール鉄心外層６の伸縮量とライニング７の伸縮量との差の最大値の半分以上にするのが望ましい。なお、必要に応じて、シールリング１０における突起部１０ａより内周側の部分に、内周側の高さを確保するための凹部（リング状溝）を形成しても良い。

これにより、ライニング７を突起部１０ａの内周側に嵌入させておけば、熱などの影響によって熱膨張が発生してもロール鉄心外層６の熱膨張量との差分を空間Ｓに吸収させることができる。他方、ロール鉄心外層６の収縮量とライニング７との収縮量との差が最大になって、ライニング７とロール鉄心外層６との軸方向に沿った長さの差が最大になっても、空間Ｓの外部への開放を防止できる。

このように、熱などの影響によってロール軸９の軸方向に沿ったロール鉄心外層６とライニング７とにおける伸縮量に差が生じても、この伸縮量の差はシールリング１０の突起部１０ａの内側で吸収される。そのため、シールロール２およびシールリング１０の外側からは、シールリング１０とライニング７との間で間隙が発生しない。したがって、ライニング７の伸縮による間隙の発生を抑制できるので、シールロール２によるシール性を向上させることができる。

また、図３および図４Ｂに示すように、シールリング１０においては、シールリング１０のケーシング側壁８側の部分に、２重のリング状の溝１０ｂ，１０ｃが形成されている。これらのリング状の溝１０ｂ，１０ｃにはそれぞれ、シールリング１０のケーシング側壁８側に突出するリップを有するリップシール１１が嵌合されている。これらのリップシール１１によって、シールリング１０とケーシング側壁８との間隙を強固にシールすることができるので、シールロール２とケーシング側壁８との間のシールをより確実に行うことができる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、熱などの影響によって、シールロール２のロール鉄心外層６の伸縮量とライニング７の伸縮量との相違に起因して、シールロール２の軸方向に沿ったライニング７の端部において、シールリング１０とライニング７との間に間隙が生じるのを防止することができる。そのため、被処理材１の搬送方向に沿ったシールロール２の上流側と下流側とにおいて、気体の漏れが生じる連通部分を最小限に抑制できるので、シールロール２とこれを固定するケーシングのケーシング側壁８との間の密封性をより一層強固にできる。これにより、このシール装置を熱などに影響される環境下に設置しても、長尺の被処理材１を真空処理室に対して連続的に導入したり導出したりする際に、高いシール性を維持できる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた材料、構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる材料、構成を用いてもよい。

例えば上述の一実施形態においては、一対のシールロール２のそれぞれを、円柱状のロール軸９、ロール鉄心内層５、ロール鉄心外層６、およびライニング７から構成しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、シールロール２の最表層にライニング７が設けられていれば、種々の構成を採用することが可能である。この場合、シールリング１０に、最表層のライニング７とシールロール２の最表層以外の部分との伸縮量の差を吸収可能な高さで、ライニング７を内側に嵌入可能な筒状の突起部１０ａを設けることにより、本発明の効果を得ることができる。

また、上述の一実施形態においては、一対のシールロール２の間で被処理材１を挟持しつつ搬送しているが、１つのシールロール２のみを用いてベルトなどとの間で被処理材１を挟持しつつ搬送する構成にしても良く、この場合にも本発明の効果を得ることができる。

また、上述の一実施形態においては、シールリング１０の突起部１０ａの内周側に直線状にライニング７を嵌入させているが、ライニング７が十分な弾性や可撓性を有する場合、ライニング７が突起部１０ａの内周側に蛇腹状や蛇行状に押し込むように嵌入させる構成にしても良い。

１ 被処理材
２ シールロール
３ シールバー
４ ガイドロッド
５ ロール鉄心内層
６ ロール鉄心外層
７ ライニング
８ ケーシング側壁
９ ロール軸
１０ シールリング
１０ａ 突起部
１０ｂ，１０ｃ 溝
１１ リップシール

Claims (3)

1. 軸を中心に回転可能に構成されたロール本体と、前記ロール本体の円柱側面に設けられた筒状のライニングとを有し、前記ロール本体および前記ライニングによって被処理材を搬送可能に構成されたシールロールと、
   前記ロール本体の軸方向に沿った端部と前記シールロールが設けられるケーシングの面との間をシールするリング状のシールリングと、を備え、
   前記シールリングが、前記ライニングの端部を内側に嵌入可能に構成された筒状で、前記軸方向に沿った前記ロール本体の伸縮量と前記ライニングの伸縮量との差を吸収するもぐり込み代を有する、突起部を備える
   ことを特徴とするシール装置。
2. 前記シールロールを一対で備え、前記被処理材を前記一対のシールロールの間で挟持しつつ搬送可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記シールリングにおける前記ケーシング側に、前記ケーシングと接触して前記シールリングと前記ケーシングとの間隙をシールするリップシールが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。

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