JP6621693B2 - Mechanical seal and twin screw pump - Google Patents
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Description
本発明は、粘性液状の食品や医薬品などを搬送するサニタリー性重視のポンプに用いられるメカニカルシール、およびこのメカニカルシールを用いた2軸スクリューポンプに関するものである。 The present invention relates to a mechanical seal used for a sanitary-oriented pump that conveys viscous liquid foods, pharmaceuticals, and the like, and a biaxial screw pump using the mechanical seal.
従来、この種のポンプに用いられるメカニカルシールとしては、回転密封リングの圧接摺動面と固定密封リングの圧接摺動面との間で、液側である内周から大気側である外周への被密封液の漏れを防ぐようにされたアウトサイド型のものが、慣例的にロータリーポンプに多用されている。
斯かるアウトサイド型のメカニカルシールを図8および円E内の拡大図に示す。図示のメカニカルシール51は、ポンプ部材Tの軸穴TAに装着されて固定された回転軸Rの外方に配置されたシールハウジング52と、シールハウジング52の筒内にOリング53を介して取り付けられた固定密封リング3と、固定密封リング3よりも大気側Vで回転軸Rの外周面に装着されたシートリング4と、シートリング4の内周面4Aと回転軸Rの外周面の間に介装されたシャフトパッキン54と、から構成されている。シートリング4は、その圧接摺動面25が図外のコイルバネなどにより固定密封リング3の圧接摺動面25に摺動自在に押し付けられることによりシール作用を生じさせている。
Conventionally, as a mechanical seal used for this type of pump, between the press-contact sliding surface of the rotary sealing ring and the press-contact sliding surface of the fixed sealing ring, from the inner periphery which is the liquid side to the outer periphery which is the atmospheric side. The outside type which is designed to prevent leakage of the liquid to be sealed is commonly used for rotary pumps.
Such an outside type mechanical seal is shown in FIG. The illustrated
このメカニカルシール51において、ポンプ部材Tのポンプ作用により圧力を高められた非密封液Jは、液側Lである固定密封リング3の液側壁面3Aに面しており、シャフトパッキン54で止められる。ところが、このアウトサイド型のメカニカルシール51は、シールハウジング52および固定密封リング3がポンプ部材T近くの液側Lに配置されているので、固定密封リング3の内周面3Bおよびシートリング4の内周面4Aと回転軸Rの外周面との間に、比較的容量の大きな隙間55を持たざるを得ない。そのため、シャフトパッキン54までの長い隙間55に、非密封液Jが入り込めば、いったん入り込んだ非密封液JはCIP洗浄(定置洗浄)などによっても洗い切れず、サニタリー性を損ないやすかったのである。
In this
一方で、回転密封リングの圧接摺動面と固定密封リングの圧接摺動面との間において、大気側である外周から液側である内周への被密封液の漏れを防ぐようにしたインサイド型のメカニカルシールが知られており、2軸スクリューポンプなどに多用されている。斯かるインサイド型のメカニカルシールを図9に示す。図示のメカニカルシール61は、回転軸Rの外方に配置される円筒状のシールハウジング2内に配備されるものである。すなわち、このメカニカルシール61は、シールハウジング2側に配備されて固定密封リング3を有する固定側密封部23と、回動軸R側に配備されて回転密封リング7を有する回転側密封部21と、回転密封リング7と固定密封リング3を摺動自在に圧接させる接面圧付与部材13と、を備えて構成されている。前記の回転軸Rは、ポンプ部材Tに形成されている軸穴TAに装入されてボルトなどの螺止により一体的にポンプ部材Tに固定されている。
On the other hand, the inside that prevents leakage of the sealed liquid from the outer periphery on the atmosphere side to the inner periphery on the liquid side between the pressure contact sliding surface of the rotary sealing ring and the pressure contact sliding surface of the fixed sealing ring A type of mechanical seal is known, and is often used for a twin screw pump or the like. Such an inside type mechanical seal is shown in FIG. The illustrated
前記の回転側密封部21は、回転軸Rに装着されたストッパリング10cと、ストッパリング10cの大気V側端部にリング軸心Sに沿う方向に移動自在に装着された保持用リング8と、保持用リング8とストッパリング10cとの間に介装された第2シールリング9と、シャフトパッキン11と、ストッパリング10cの雌ネジ孔63に螺止された固定用ネジ62と、を備えて構成されている。固定用ネジ62は、ストッパリング10cを回転軸Rに直に固定するためのものである。ストッパリング10cが装着される部位の回転軸Rは、軸心S方向の全体に直径が同径にされている。
前記の固定側密封部23は、シールハウジング2内に装着された円筒状のシートケース5と、シートケース5内に装着された円形リング状のシートリング4と、シートリング4の外周面とシールハウジング2の内周面との間に装着されたOリング12と、シートリング4の液側L端面に固着された円形リング状の固定密封リング3と、を備えて構成されている。
このようなサニタリー性重視でインサイド型のメカニカルシールとしては、例えば下記の特許文献1に記載されている。
The rotating
The fixed-
Such an inside-type mechanical seal with an emphasis on sanitary properties is described, for example, in
ところが、上記したインサイド型のメカニカルシール61では、液側Lの被密封液Jが、ストッパリング10cの液側壁面10Fとポンプ部材Tの大気側壁面TCとの間からストッパリング10cの内周面10Gと回転軸Rの外周面との間の隙間に入り込み、シャフトパッキン11まで浸入して洗浄を困難にするという不具合がある。但し、インサイド型のメカニカルシール61は、ストッパリング10cの液側壁面10Fからシャフトパッキン11までの内周面10Gがアウトサイド型のものと比べて短いことから、回転軸Rの外周面との隙間の容量が比較的小さいという利点はある。
他方で、ストッパリング10cは固定用ネジ62により回転軸Rの外周面に固定されているので、被密封液Jが雌ネジ孔63と固定用ネジ62との微小隙間を通ってストッパリング10cの内周面10Gと回転軸Rの外周面との間に浸入することもある。更には、経時使用や運転時の振動により固定用ネジ62が弛んで、被密封液Jの一層の浸入を許したりストッパリング10cの固定が効かなくなったりするおそれもある。
However, in the inside-type
On the other hand, since the
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、不具合の多い固定用ネジを省略するとともに、被密封液が回転リングユニットとポンプ部材との間から回転リングユニットの内周面と回転軸の外周面との間の隙間に浸入することを防止することのできるメカニカルシール、およびこれを用いた2軸スクリューポンプの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and omits a fixing screw having many problems, and the sealed liquid is placed between the rotating ring unit and the pump member in the rotating ring unit. It is an object of the present invention to provide a mechanical seal capable of preventing entry into a gap between the peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotary shaft, and a biaxial screw pump using the mechanical seal.
上記目的を達成するために、本発明に係るインサイド型のメカニカルシールは、回動軸側に装着された回転リングユニットおよび当該回転リングユニットに保持された回転密封リングを有する回転側密封部と、シールハウジング側に配備された固定側密封部と、回転密封リングと固定側密封部の固定密封リングとを摺動自在に圧接させる接面圧付与部材と、を備えて成り、回転密封リングと固定密封リングとの圧接摺動面における外周から内周方向への被密封液の漏れを防ぐようにしたインサイド型のメカニカルシールであって、回転リングユニットの液側壁面と、回転軸または当該回転軸に固定されたポンプ部材の大気側壁面との間に、回転軸に対して回転リングユニットをリング周方向に固定する回り止め部材が配備され、回転リングユニットの液側壁面と回転軸または当該回転軸に固定されたポンプ部材の大気側壁面との間であって且つ回り止め部材よりも半径方向外方位置に、半径方向内方への被密封液の漏れを防ぐ第1シールリングが配備され、回転リングユニットにおける回転軸を通される軸穴の内周面に、大気側部分を大径とし液側部分を小径とする穴側段部が形成され、回転リングユニットの穴側段部と係合して回転リングユニットが固定密封リング方向へ移動することを阻止する軸側段部が、回転軸の外周面に形成されていることを特徴とする構成にしてある。 In order to achieve the above object, an inside type mechanical seal according to the present invention includes a rotating ring unit mounted on a rotating shaft side and a rotating side sealing portion having a rotating sealing ring held by the rotating ring unit, A fixed side sealing portion disposed on the seal housing side, and a contact surface pressure applying member that slidably presses the rotary sealing ring and the fixed sealing ring of the fixed side sealing portion. An inside-type mechanical seal that prevents leakage of liquid to be sealed from the outer periphery to the inner periphery in the pressure-contact sliding surface with the sealing ring, the liquid side wall surface of the rotating ring unit, the rotating shaft or the rotating shaft An anti-rotation member for fixing the rotating ring unit in the circumferential direction of the ring with respect to the rotating shaft is disposed between the air side wall surface of the pump member fixed to the rotating member and the rotating ring unit. Sealed radially inward between the liquid side wall surface of the pump and the rotary shaft or the atmospheric side wall surface of the pump member fixed to the rotary shaft and at a radially outer position than the detent member. A first seal ring for preventing liquid leakage is provided, and a hole-side step portion having a large diameter on the atmosphere side portion and a small diameter on the liquid side portion is provided on the inner peripheral surface of the shaft hole through which the rotation shaft in the rotating ring unit is passed. A shaft-side step portion that is formed and engages with the hole-side step portion of the rotating ring unit and prevents the rotating ring unit from moving in the fixed sealing ring direction is formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft. The configuration is as follows.
また、前記構成において、回転リングユニットが、回転軸に装着されたストッパリングと、ストッパリングの大気側端部にリング軸心方向移動自在に装着されていて回転密封リングを保持する保持用リングと、ストッパリングと保持用リングの間に介装されてリング軸心方向の被密封液の漏れを防ぐ第2シールリングと、接面圧付与部材と、から構成されているものである。 Further, in the above configuration, the rotating ring unit includes a stopper ring mounted on the rotating shaft, and a holding ring that is mounted on the atmosphere side end of the stopper ring so as to be movable in the axial direction of the ring and holds the rotating sealing ring. The second seal ring is interposed between the stopper ring and the holding ring to prevent leakage of the liquid to be sealed in the axial direction of the ring, and the contact pressure applying member.
そして、前記構成において、ストッパリングに形成されている軸穴の内周面と回転軸の外周面との間に、被密封液の軸心方向の漏れを防ぐ第3シールリングが配備されているものである。 Then, before Ki構 formed, between the outer peripheral surface of the inner peripheral surface of the shaft hole formed in the stopper ring and the rotary shaft, a third seal ring to prevent leakage in the axial direction of the sealed fluid is deployed It is what.
更に、本発明に係る2軸スクリューポンプは、互いに非接触で螺合して回転する一対のポンプスクリューと、一対のポンプスクリューを非接触で収容するとともに一対のポンプスクリューとの間でポンプ室を形成するポンプケーシングと、ポンプケーシングに連結されていて一対のポンプスクリューの片端部を片持ち状で回動自在に支承する軸受部とを備え、ポンプ室が形成された領域のポンプケーシングには被密封液をポンプ室に取り入れるための取入口が設けられ、一対のポンプスクリューの遊動端側のポンプケーシングにはポンプ室から移送された被密封液を吐出するための吐出口が設けられていて、取入口からポンプ室に取り入れられた被密封液を、一対のポンプスクリューの回転駆動により移送し吐出口から吐出するポンプにおいて、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のメカニカルシールが、軸受部とポンプケーシングとの境目部に配備されるとともに、メカニカルシールの回転リングユニットの液側壁面と、回転軸または当該回転軸に固定されたポンプスクリューの大気側壁面とが、回り止め部材を介してリング周方向に固定されているものである。
Furthermore, the biaxial screw pump according to the present invention includes a pair of pump screws that rotate in a non-contact screwing manner, a pair of pump screws that are accommodated in a non-contact manner, and a pump chamber between the pair of pump screws. A pump casing to be formed, and a bearing portion connected to the pump casing and rotatably supporting one end portions of a pair of pump screws in a cantilevered manner, and the pump casing in the region where the pump chamber is formed is covered An inlet for taking the sealing liquid into the pump chamber is provided, and a pump casing on the floating end side of the pair of pump screws is provided with a discharge port for discharging the sealed liquid transferred from the pump chamber, In the pump, the liquid to be sealed taken into the pump chamber from the intake port is transferred by the rotational drive of a pair of pump screws and discharged from the discharge port. The mechanical seal according to any one of
本発明に係るメカニカルシールによれば、回転リングユニットは回り止め部材により回転軸に対してリング周方向に固定されるので、液漏れなど不具合の多かった従来の固定用ネジを省略することができる。また、回転リングユニットの液側壁面と回転軸または当該回転軸に固定されたポンプ部材の大気側壁面との間であって且つ回り止め部材よりも半径方向外方位置に第1シールリングが配備されているので、被密封液が回転リングユニットとポンプ部材との間から回転リングユニットの内周面と回転軸の外周面との間の隙間に浸入することを防止することができる。このとき、回転リングユニットは第1シールリングにより大気側に向けて弾性的に押されるが、穴側段部が回転軸の軸側段部に係止され得る。 According to the mechanical seal of the present invention, the rotating ring unit is fixed in the ring circumferential direction with respect to the rotating shaft by the rotation preventing member, so that the conventional fixing screw having many troubles such as liquid leakage can be omitted. . A first seal ring is disposed between the liquid side wall surface of the rotary ring unit and the rotary shaft or the atmospheric side wall surface of the pump member fixed to the rotary shaft and at a radially outward position from the rotation preventing member. Therefore, the sealed liquid can be prevented from entering the gap between the inner peripheral surface of the rotary ring unit and the outer peripheral surface of the rotary shaft from between the rotary ring unit and the pump member. At this time, the rotating ring unit is elastically pushed toward the atmosphere side by the first seal ring, but the hole-side step portion can be locked to the shaft-side step portion of the rotating shaft.
また、回転リングユニットとして、回転軸に装着されたストッパリングと、回転密封リングを保持する保持用リングと、ストッパリングと保持用リングの間に介装された第2シールリングと、接面圧付与部材と、から構成されているものを用いることができる。 Further, as a rotating ring unit, a stopper ring mounted on the rotating shaft, a holding ring for holding the rotating sealing ring, a second seal ring interposed between the stopper ring and the holding ring, and a contact pressure What is comprised from the provision member can be used.
そして、通常はストッパリングの内周面と回転軸の外周面の間への被密封液の浸入が第1シールリングの存在により防止されているが、ストッパリングの内周面と回転軸の外周面の間に第3シールリングが配備されているものでは、経年劣化や摩損などにより第1シールリングのシール機能が低下した場合でも、この第3シールリングの存在により大気側への被密封液の浸入を確実に防ぐことができる。 Usually, the intrusion of the liquid to be sealed between the inner peripheral surface of the stopper ring and the outer peripheral surface of the rotary shaft is prevented by the presence of the first seal ring, but the inner peripheral surface of the stopper ring and the outer periphery of the rotary shaft In the case where the third seal ring is provided between the surfaces, even if the sealing function of the first seal ring is deteriorated due to aging or abrasion, the liquid to be sealed to the atmosphere side due to the presence of the third seal ring. Can be surely prevented.
更に、本発明に係る2軸スクリューポンプによれば、前記した第1シールリングを有するインサイド型のメカニカルシールが軸受部とポンプケーシングとの境目部の回転軸に配備されるとともに、回転リングユニットの液側壁面と、回転軸または当該回転軸に固定されたポンプスクリューの大気側壁面とが回り止め部材を介してリング周方向に固定されているので、被密封液としての食品などを大気側へ確実に漏らすことなく扱えるサニタリー用途向けの2軸スクリューポンプを提供できる。 Furthermore, according to the biaxial screw pump according to the present invention, the inside-type mechanical seal having the first seal ring described above is arranged on the rotary shaft at the boundary portion between the bearing portion and the pump casing, and the rotary ring unit The liquid side wall surface and the atmosphere side wall surface of the rotary shaft or the pump screw fixed to the rotation shaft are fixed in the circumferential direction of the ring via a rotation preventing member, so that the food as the liquid to be sealed is brought to the atmosphere side. It is possible to provide a twin screw pump for sanitary use that can be handled without leaking.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図1は本発明の一実施形態に係るインサイド型のメカニカルシールを示す一部断面を含む部分拡大側面図(円C内の拡大図含む)、図2は前記メカニカルシールを示す図であって、(a)は図1におけるA−A線矢視断面図、(b)は図1におけるB−B線矢視断面図をそれぞれ示している。但し、図9に示した従来のインサイド型のメカニカルシールと同一の構成要素には、同一の符号を付すとともにその詳細な説明を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. FIG. 1 is a partially enlarged side view (including an enlarged view in a circle C) including a partial cross section showing an inside type mechanical seal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing the mechanical seal. (A) is the AA arrow directional cross-sectional view in FIG. 1, (b) has shown the BB arrow directional cross-sectional view in FIG. However, the same components as those of the conventional inside type mechanical seal shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof may be omitted.
各図において、この実施形態に係るインサイド型のメカニカルシール1は、回転軸Rの外方に配置される円筒状のシールハウジング2内に配備されるものである。すなわち、このメカニカルシール1は、シールハウジング2側に配備されて固定密封リング3を有する固定側密封部23と、回動軸R側に配備されて回転密封リング7を有する回転側密封部21と、回転密封リング7と固定密封リング3を摺動自在に圧接させる接面圧付与部材13と、を備えて構成されている。前記の回転軸Rは、例えばスクリューポンプのポンプスクリュー(ポンプ部材の例)Tに固定されている。具体的に、回転軸RはポンプスクリューTに形成された軸穴TAに装入されて固定用板18およびボルト17の螺止により一体的に固定されている。
In each figure, the inside-type
前記の固定側密封部23は、シールハウジング2内に装着された円筒状のシートケース5と、シートケース5内に装着された円形リング状のシートリング4と、シートケース5とシートリング4の間に配備されてシートリング4を周方向に固定する回り止めピン6と、シートリング4の外周面とシールハウジング2の内周面との間に装着されたOリング12と、シートリング4の液側L端面に固着された円形リング状の固定密封リング3と、から構成されている。
The fixed-
前記の回転側密封部21は、回動軸R側に装着された回転リングユニット22と、回転リングユニット22の大気側V端部に配備された回転密封リング7と、から構成されている。前記の回転リングユニット22は、回転軸Rに装着されたストッパリング10と、ストッパリング10の大気V側端部にリング軸心Sに沿う方向に移動自在に装着された保持用リング8と、保持用リング8の内周溝8Bに装着されていてストッパリング10との間に介装された第2シールリング9と、を備えて構成されている。第2シールリング9は例えばOリングなどで構成されていて、リング軸心Sに沿う方向の被密封液Jの漏れを防ぐようになっている。回転密封リング7は、保持用リング8の大気側V端面に固着されている。
The rotation-
ストッパリング10の大気側V端面には、例えば3つの案内穴10B,10B,10Bと、例えば3つの保持用穴10C,10C,10Cと、が軸心S方向に陥入して形成されている。各保持用穴10Cには、コイルバネなどから成る接面圧付与部材13がそれぞれ装入されている。各接面圧付与部材13の大気側V端部は、保持用リング8のリング内周面に形成された内周鍔部8Aの液側L端面にそれぞれ当接している。各案内穴10Bには、内周鍔部8Aの液側L端面から突設されたドライブピン14がそれぞれ装入されている。これらのドライブピン14は、ストッパリング10に対する保持用リング8の移動を周方向でなく軸心S方向に案内するためのものである。
For example, three
回転軸Rを通されるストッパリング10の軸穴22Aにおいて、軸心S方向の略中央部に在る内周面10G2には、内周溝10Aが全周にわたって刻設されている。この内周溝10Aには、ストッパリング10の内周面10G2と回転軸Rの外周面との間をシールする第3シールリング11が装着されている。この第3シールリング11は例えばシャフトパッキンなどで構成され、液側L部分に在る被密封液Jが軸心Sに沿って大気側Vに向かう方向に漏れることを確実に防ぐための副次的なものとして機能する。
In the
ストッパリング10における軸穴22Aの内周面10Gにおいて、大気側V部分である大径の内周面10G2と、液側L部分である小径の内周面10G1との境目に、穴側段部10Hが形成されている。一方、ストッパリング10の穴側段部10Hと対面する位置の回転軸Rの外周面には、穴側段部10Hと係脱自在に係合する軸側段部RAが形成されている。この回転軸Rの軸側段部RAは、ストッパリング10の穴側段部10Hと係合してストッパリング10が固定密封リング3方向へ移動することを阻止するようになっている。
On the inner
そして、ストッパリング10の内周面10G1の対角位置には、例えば軸心Sと平行して延びる2つの係止溝10K,10Kが形成されている。一方、ストッパリング10の係止溝10K,10Kと対面する位置における、回転軸Rの外周面には、半径方向内向きに陥入する係止穴RB,RBが形成されている。これらの係止穴RB,RBには、ピン状の回り止め部材15,15が嵌め付けられている。回り止め15,15の先端部は回転軸Rの外周面から少し突出しており、これらの突出部分がストッパリング10の係止溝10K,10K内に装入されて、軸心Sに沿う方向に移動自在となっている。すなわち、これらの回り止め部材15,15は、回転軸Rに対してストッパリング10をリング周方向に関して固定している。そして、ストッパリング10の液側L先端面における、回り止め部材15よりも半径方向外方位置には、棚段状の側周溝10Jが全周にわたって形成されている。この側周溝10Jに、Oリングなどから成る第1シールリング16が装着される。すなわち、第1シールリング16は、側周溝10J(液側壁面10Fの一部)と、ポンプスクリューTの大気側壁面TCとに密着している。これにより、第1シールリング16は、側周溝10Jよりも内方の液側壁面10Fへの被密封液Jの漏れを防止している。
Then, at the diagonal position of the inner peripheral surface 10G1 of the
上記のように構成されたメカニカルシール1の作用を次に説明する。このメカニカルシール1は、回転密封リング7の圧接摺動面25と固定密封リング3の圧接摺動面25との間において、液側Lである外周から大気側Vである内周への被密封液Jの漏れを防ぐようにしたインサイド型のものである。まず、回転軸Rが図外のモータの駆動により回転すると、ポンプスクリューTがポンプ力を発生させて被密封液Jを搬送し、ポンプスクリューTおよび回転軸Rの回転に伴って回転側密封部21も回転する。このとき、回転リングユニット22の保持用リング8は接面圧付与部材13,13,13のバネ弾性力により固定側密封部23に向かって弾力的に押圧され、回転密封リング7の圧接摺動面25が固定密封リング3の圧接摺動面25に摺動自在に圧接され、これによってシール作用を生じさせている。
Next, the operation of the
ストッパリング10は回転軸Rの外周面に遊動端側から装着されたのち、回転軸RがポンプスクリューTの軸穴TAに装着されて固定されている。一方で、ストッパリング10はその側周溝10Jに嵌め込まれた第1シールリング16により大気側V向きに弾性的に付勢されるが、その穴側段部10Hが軸側段部RAに当接して止まる。このとき、回り止め部材15はストッパリング10をポンプスクリューTに固定することにより、間接的に回転軸Rに対する周方向の固定を行なっている。
他方で、保持用リング8およびストッパリング10よりも外方位置の液側Lには非密封液Jが存在するが、第2シールリング9が在ることにより、非密封液Jがストッパリング10と保持用リング8との間から大気側Vに浸入することはない。また、第1シールリング16はストッパリング10の側周溝10JとポンプスクリューTの大気側壁面TCとに密着しているので、非密封液Jが半径方向内向きに入り込んでストッパリング10の内周面10G1と回転軸Rの外周面との間に浸入するという不具合を阻止する。
After the
On the other hand, the non-sealing liquid J is present on the liquid side L at a position outward from the holding
以上に述べたように、この実施形態のメカニカルシール1によれば、回転リングユニット22のストッパリング10は回り止め部材15により回転軸Rに対しリング周方向に関して固定されるので、液漏れなど不具合の多かった従来の固定用ネジ(図9中の符号62)を省略することができる。また、ストッパリング10の側周溝10Jとポンプ部材Tの大気側壁面TCとの間であって且つ回り止め部材15よりも半径方向外方位置に、第1シールリング16が配備されているので、被密封液Jがストッパリング10とポンプ部材Tとの間からストッパリング10の内周面10G1と回転軸Rの外周面との間の隙間に浸入することを防止することができる。このとき、ストッパリング10は第1シールリング16の弾性力により大気側Vへ向けて弾性的に押されるが、穴側段部10Hが回転軸Rの軸側段部RAに係止されその位置で停止され得る。
As described above, according to the
そして、第3シールリング11がストッパリング10の内周面10G1と回転軸Rの外周面との隙間に配備されているので、その隙間への被密封液Jの浸入を防ぐ第1シールリング16が経年劣化や摩損などによりシール機能が低下した場合でも、この第3シールリング11の存在により大気側Vへの被密封液Jの浸入を確実に防ぐことができる。
And since the
引き続き、前記したメカニカルシール1を2軸スクリューポンプに適用した例につき図3および図4も用いて説明する。
この実施形態に係る2軸スクリューポンプ31は、前後貫通した筒状のポンプケーシング32と、ポンプケーシング32の末端部に連結された軸受部5と、を備えている。ポンプ室36が形成されている領域のポンプケーシング32の上面には、被密封液Jをポンプ36室に取り入れるための取入口48が形成されている。ポンプケーシング32の前端部には、吐出口49を有する吐出側ケーシング3が連結されている。ポンプケーシング32内には一対のポンプスクリューT,Tが収容される。各ポンプスクリューTの基部は、軸穴TAが軸心S方向に貫通して設けられた円筒状に形成されている。これらの軸穴TAに回転軸Rが挿し通されたのち、回転軸Rの遊動端に固定用板18があてがわれてボルト17で螺止され回転軸Rに一体的に固定されている。また、各基部の外周面には螺旋状のスクリュー歯が形成されている。
Next, an example in which the above-described
The
前記の受部35は軸受ケーシング39と区画板40とから箱体状に形成されており、区画板40の端面にポンプケーシング32の筒端面が連結されボルトなどで固定されている。軸受ケーシング39内には円錐コロ軸受41,41とコロ軸受42,42が配備されている。これらのコロ軸受41,42は一方の回転軸Rの片端部を片持ち状に回動自在に支承しており、他方の回転軸Rの片端部も別の円錐コロ軸受41とコロ軸受42により片持ち状に回動自在に支承されている。すなわち、この軸受部35は一対のポンプスクリューT,Tの片端部を片持ち状で回動自在に支承するようになっている。
The receiving
そして、一方の回転軸Rに同期歯車43が固着されており、この同期歯車43と噛合する他方の同期歯車43が他方の回転軸Rに固着されている。これら同期歯車43,43の同期噛合により、一対のポンプスクリューT,Tは互いに接触することなく噛み合うように回転し、ポンプケーシング32の内周面32Aとも非接触である。この場合、一方の回転軸Rが駆動軸となり減速機構などの連結機構50を介してモータMに連結されている。尚、2軸スクリューポンプ31が食品、医薬品、化粧料材料など移送用である場合は、サニタリー性、すなわち衛生面および性質保持面の観点から、被密封液Jが直に接する部品として、少なくともポンプケーシング32、ポンプスクリューT,T、吐出側ケーシング33および配管類には、ステンレス製の材料を用いることが望ましい。
A synchronizing
そして、この2軸スクリューポンプ31では、インサイド型のメカニカルシール1が、軸受部35とポンプケーシング32との境目部である区画板40の近傍位置に配備されている。すなわち、軸受ケーシング39内で区画板40の近傍における、回転軸R,Rに、既述したメカニカルシール1,1がそれぞれ装着されている。この場合、各メカニカルシール1のシールハウジング2は、区画板40の軸装着用穴の内周面に固定されている。また、回転リングユニット22におけるストッパリング10と、回転軸Rに固定されたポンプスクリューTの大気側壁面TCとが、回り止め部材15を介してリング周方向に固定されている。
In the
上記のように構成された2軸スクリューポンプ31の作用を次に説明する。移送される高粘度の被密封液Jとしては、例えば味噌、水飴、バター、溶融チョコレートなどの食品、クリームなどの化粧料、溶融合成樹脂などの工業材料、あるいは医療用材料などが挙げられる。先ず、モータMの回転駆動により、一方のポンプスクリューTが一方向に回転すると、同期歯車13a,13bを介して動力伝達された他方のポンプスクリューTが逆回りに同期回転する。そこで、被密封液Jを取入口48に投入すると、その被密封液Jはポンプ室36内へ取り込まれる。これにより、ポンプ室36内の被密封液Jは、ポンプスクリューT,Tのポンプ作用により圧力が高まって吐出側ケーシング33に向けて送られていき、吐出口19から勢いよく送り出される。この場合、圧力が高まった被密封液Jは各メカニカルシール1の液側Lに到達しているが、第1シールリング16の存在により、ストッパリング10の内周面10G1と回転軸Rの外周面との間に浸入できないのである。
Next, the operation of the
以上に述べたように、この実施形態の2軸スクリューポンプ31によれば、第1シールリング16を有するインサイド型のメカニカルシール1が軸受部35とポンプケーシング32との境目部の回転軸Rに配備されるとともに、ストッパリング10の液側Lと回転軸Rとが回り止め部材15を介してリング周方向に固定されているので、被密封液Jとしての食品などを大気側Vへ確実に漏らすことなく扱えるポンプを提供できたのである。加えて、ポンプスクリューT,Tおよびポンプケーシング32の内周面32Aが非接触なので、金属摩耗粉を発生させることなく、被密封液Jに剪断力を与えず変質させることがない。すなわち、食品、医療品などの移送に好適なサニタリー性の高いポンプを提供することができる。
As described above, according to the
尚、上記の実施形態では、ストッパリング10における液側壁面10Fに側周溝10Jを形成し、この側周溝10Jに第1シールリング16を装着し、更にストッパリング10における液側Lの内周面10G1に係止溝10K,10Kを形成するとともに、回転軸Rには係止穴RBを形成し、この係止穴RBに回り止め部材15が嵌め付けられたメカニカルシール1を例示したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、円D内の拡大図を含む図5および図6に示すように、ストッパリング10aの液側壁面10Fに回り止め部材15aが取り付けられて成るメカニカルシール1aも、本発明に含まれる。このメカニカルシール1aにおいて、ストッパリング10aにおける軸穴22Aにおいて、大気側V部分である大径の内周面10G2と、液側L部分である小径の内周面10G1との境目に、穴側段部10Haが形成されている。一方、ストッパリング10aの穴側段部10Haと対面する位置の回転軸Rの外周面には、穴側段部10Haと係脱自在に係合する軸側段部RAaが形成されている。
In the above embodiment, the side
For example, as shown in FIGS. 5 and 6 including an enlarged view in a circle D, a
他方、ストッパリング10aにおける液側L先端面の対角位置には、例えば2つの係止穴10D,10Dが形成されている。これらの係止穴10D,10Dには、ピン状の回り止め部材15a,15aが固定されている。回り止め部材15a,15aは、ボルト17などで回転軸Rに固定されたポンプスクリュー(ポンプ部材の例)Tの大気側壁面TCに形成されている係合穴TB,TBに出入り自在な遊嵌状に装入されている。すなわち、これらの回り止め部材15a,15aは、回転軸Rに対してストッパリング10aをリング周方向に固定するようになっている。そして、液側L先端面における回り止め部材15aよりも半径方向外方位置のストッパリング10aには、棚段状のリング受け面10Eが全周にわたって形成されている。このリング受け面10Eに、Oリングなどから成る第1シールリング16が装着される。すなわち、第1シールリング16は、リング受け面10Eと、リング受け面10Eとつながるストッパリング10aの液側壁面10Fと、ポンプスクリューTの大気側壁面TCと、に密着している。これにより、第1シールリング16はリング半径方向内向きへの被密封液Jの漏れを防ぐようにしている。
On the other hand, for example, two locking
上記構成のメカニカルシール1aによっても、従来の固定用ネジではなく回り止め部材15aにより、ストッパリング10aを回転軸Rに対しリング周方向に関して固定することができる。また、第1シールリング16の配備により、被密封液Jがストッパリング10aの内周面10G1と回転軸Rの外周面との間の隙間に浸入することを防止できる。
Also with the
また、上記では、ストッパリング10,10aと保持用リング8とに分割しそれらの間に第2シールリング9および接面圧付与部材13を介在させた回転リングユニット22を例示したが、本発明はそれらに限定されない。
例えば、図7に示すようなメカニカルシール1bも、本発明に含まれる。図7のメカニカルシール1bが、既述したメカニカルシール1(図1,2)の構成と異なるところは、回転リングユニットがストッパリング10bと保持用リング8bとに分割されていることと、ストッパリング10bの内周溝10A、案内穴10Bおよび保持用穴10Cならびに第2シールリング9が無いことと、保持用リング8bに形成された内周溝に第3シールリング11aが装着されていることと、ストッパリング10bおよび保持用リング8bの外周を取り巻く大径コイルリング状の接面圧付与部材13aが3つの接面圧付与部材13,13,13の替わりに配備されたことである。
このような接面圧付与部材13aを有するメカニカルシール1bであっても、ストッパリング10bを回転軸Rに対しリング周方向に関して固定することができ、第1シールリング16の配備により被密封液Jがストッパリング10bの内周面10G1と回転軸Rの外周面との間に浸入することを防止できることは言うまでもない。
In the above description, the
For example, a
Even in the
そして、上記では、インサイド型のメカニカルシールとして、ストッパリング10,10aと保持用リング8とに分割しそれらの間に第2シールリング9および接面圧付与部材13を介在させた回転リングユニット22を用いた例を示したが、本発明はそれに限定されるものでない。例えば、回転リングユニットを一体物に構成して回転軸に取り付けるとともに、固定側密封部のシートリングを2つの部材に分割して構成しそれらの間に接面圧付与部材を介在させるようにしたものも、本発明に含まれる。また、前記の接面圧付与部材としては、ストッパリング10,10aに用いた複数のコイルバネ(13)や、ストッパリング10bに用いた大径のコイルバネ(13a)の替わりに、例えば捻りリング状バネその他を用いることも可能である。
In the above description, the
そして、上記では、メカニカルシール1,1a,1bを2軸スクリューポンプに適用した例を示したが、本発明のメカニカルシールはそれに限定されるものでない。例えば、ベーンポンプ、モーノポンプなどのような食品衛生に適したポンプについても、好ましく適用できる。
And although the example which applied
尚、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、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る、各種変形、修正を含む、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and departs from the gist of the present invention including various modifications and corrections that can be conceived by those having ordinary knowledge in the field of the present invention. Of course, even if there is a design change within a range not to be included, it is included in the present invention.
1,1a,1b メカニカルシール
2 シールハウジング
3 固定密封リング
7 回転密封リング
8 保持用リング
9 第2シールリング
10,10a,10b ストッパリング
10D 係止穴
10E リング受け面
10F 液側壁面
10G,10G1,10G2 内周面
10H,10Ha 穴側段部
10J 側周溝(液側壁面)
10K 係止溝
11,11a 第3シールリング
13,13a 接面圧付与部材
15 回り止め部材
16 第1シールリング
21 回転側密封部
22 回転リングユニット
22A 軸穴
23 固定側密封部
25 圧接摺動面
31 2軸スクリューポンプ
32 ポンプケーシング
35 軸受部
36 ポンプ室
40 区画板
48 取入口
49 吐出口
J 被密封液
L 液側
S 軸心
T ポンプスクリュー(ポンプ部材)
TB 係合穴
TC 大気側壁面
R 回転軸
RA,RAa 軸側段部
RB 係止穴
V 大気側
1, 1a,
TB engagement hole TC atmosphere side wall surface R rotation axis RA, RAa shaft side step RB engagement hole V atmosphere side
Claims (4)
前記回転リングユニットの液側壁面と、前記回転軸または当該回転軸に固定されたポンプ部材の大気側壁面との間に、前記回転軸に対して前記回転リングユニットをリング周方向に固定する回り止め部材が配備され、前記回転リングユニットの液側壁面と前記回転軸または当該回転軸に固定されたポンプ部材の大気側壁面との間であって且つ前記回り止め部材よりも半径方向外方位置に、半径方向内方への被密封液の漏れを防ぐ第1シールリングが配備され、前記回転リングユニットにおける前記回転軸を通される軸穴の内周面に、大気側部分を大径とし液側部分を小径とする穴側段部が形成され、前記回転リングユニットの穴側段部と係合して前記回転リングユニットが固定密封リング方向へ移動することを阻止する軸側段部が、前記回転軸の外周面に形成されていることを特徴とするメカニカルシール。 A rotating ring unit having a rotating ring unit mounted on the rotating shaft side and a rotating sealing ring held by the rotating ring unit; a fixed sealing unit disposed on a seal housing; the rotating sealing ring; A contact surface pressure applying member that slidably presses the fixed sealing ring of the fixed-side sealing portion in a slidable manner, from the outer periphery to the inner peripheral direction of the pressure contact sliding surface of the rotary sealing ring and the fixed sealing ring An inside type mechanical seal designed to prevent leakage of liquid to be sealed,
Between the liquid side wall surface of the rotating ring unit and the atmospheric side wall surface of the pump shaft fixed to the rotating shaft or the rotating shaft, the rotating ring unit is fixed to the rotating shaft in the ring circumferential direction. A stop member is provided, and is between the liquid side wall surface of the rotary ring unit and the atmospheric side wall surface of the rotary shaft or the pump member fixed to the rotary shaft, and is located radially outward from the rotation stop member. In addition, a first seal ring that prevents leakage of liquid to be sealed radially inward is provided, and the atmosphere side portion has a large diameter on the inner peripheral surface of the shaft hole through which the rotation shaft of the rotation ring unit passes. A hole-side step portion having a small diameter on the liquid side portion is formed, and a shaft-side step portion that engages with the hole-side step portion of the rotating ring unit and prevents the rotating ring unit from moving in the fixed sealing ring direction. The rotation Mechanical seal, characterized in that formed on the outer circumferential surface of the.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のメカニカルシールが、前記軸受部と前記ポンプケーシングとの境目部に配備されるとともに、前記メカニカルシールの回転リングユニットの液側壁面と、前記回転軸または当該回転軸に固定されたポンプスクリューの大気側壁面とが、前記回り止め部材を介してリング周方向に固定されていることを特徴とする2軸スクリューポンプ。 A pair of pump screws that rotate in a non-contact threaded manner, a pump casing that accommodates the pair of pump screws in a non-contact manner and forms a pump chamber between the pair of pump screws, and the pump casing. A bearing portion that is connected and rotatably supports one end portion of the pair of pump screws in a cantilevered manner, and a pump casing in a region where the pump chamber is formed is configured to introduce a liquid to be sealed into the pump chamber. The pump casing on the floating end side of the pair of pump screws is provided with a discharge port for discharging the sealed liquid transferred from the pump chamber, and is taken into the pump chamber from the intake port. In the biaxial screw pump that transfers the sealed liquid by the rotational drive of a pair of pump screws and discharges it from the discharge port.
The mechanical seal according to any one of claims 1 to 3 is disposed at a boundary portion between the bearing portion and the pump casing, and a liquid side wall surface of a rotating ring unit of the mechanical seal; A biaxial screw pump, wherein the rotary shaft or an atmospheric side wall surface of a pump screw fixed to the rotary shaft is fixed in a ring circumferential direction via the rotation preventing member.
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