JP7185799B1 - 槽外撹拌機 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、この種の槽外撹拌機においては、駆動軸は、消化汚泥に対する耐食性に鑑みて、例えば鉄よりも熱線膨張係数が高いオーステナイト系ステンレス(SUS304)材から製作される。そのため、長尺な駆動軸の軸方向の熱膨張量が比較的に大きくなり、マルチスプリング形のメカニカルシールでの適正面圧を広い範囲で安定して保持することが難しくなるという問題がある。
そのため、駆動軸の軸方向の熱膨張を見越して回転環と固定環との間の摺接部での面圧を高く確保した場合であっても、軸方向においては、環状弾性部材が軸方向に弾性変形し、環状弾性部材の柔軟性によって摺接部への押圧力を加減できる(以下、「軸方向追従性」ともいう)。これにより、「面圧が高い⇒微小すきまが無くなり⇒焼き付く」という問題を回避できる。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
まず、消化槽について説明する。
図1に示すように、本実施形態の槽外撹拌機10は、下水処理場の消化槽100の槽外に設置される。消化槽100には汚泥が貯留され、この汚泥が槽外撹拌機10の被送液体となる。
同図の例では、消化槽100には、槽外から2本の送液パイプ110A、110Bが挿入され、送液パイプ110Aの一端が消化槽100の汚泥の液面よりもやや下方に開口し、送液パイプ110Aの他端が槽外撹拌機10の一方の吸込吐出口13Aに接続される。また、送液パイプ110Bの一端は、消化槽100の底面よりもやや上方に開口し、送液パイプ110Bの他端が槽外撹拌機10の他方の吸込吐出口13Bに接続される。
次に、槽外撹拌機10について説明する。
図2に示すように、本実施形態の槽外撹拌機10は、両持ちされた駆動軸14の中央にインペラ15が設けられている。本実施形態の槽外撹拌機10は、駆動軸14の正転・逆転の切替で、ケーシング本体11の両端に開口する2つの吸込吐出管13A、13Bのどちらからでも吐出可能になっている。
2つの吸込吐出管12A、12Bには、横断面円形の吸込吐出口13A、13Bが端面に開口している。駆動軸14の一端(同図に示す例では右側)に不図示の駆動装置が接続され、駆動軸14を正逆両方向に回転させるようになっている。
駆動軸14の両端は、2つの吸込吐出管12A、12Bを駆動軸14の軸方向に沿って貫通し、各吸込吐出管12A、12Bの外部に突出した突出部分が2つの軸支ハウジング16A、16Bによってそれぞれ支持される。
これにより、本実施形態の槽外撹拌機10は、インペラ15が正方向に回転すると、一方の吸込吐出口13Aから吸い込まれた被送液体を他方の吸込吐出口13Bから吐出し、インペラ15が逆方向に回転すると、他方の吸込吐出口13Bから吸い込まれた被送液体を一方の吸込吐出口13Aから吐出し、消化槽100の汚泥を撹拌できる。
以下、上記メカニカルシール20A、20Bについてより詳しく説明する。なお、一方のメカニカルシール20Aと、他方のメカニカルシール20Bとは、同様の構成を有する。そのため、ここでは図3に要部を拡大図示するように、図2左側のメカニカルシール20Bについて説明し、メカニカルシール20A側の拡大図示およびその説明は省略する。
詳しくは、各メカニカルシール20A、20Bは、固定環40と各軸支ハウジング16A、16Bとの径方向間に介装されて自身の弾性力により固定環40と各軸支ハウジング16A、16Bとの間を封止するとともに自身の弾性力により回転環30と固定環40相互の摺接面31,41に面圧を与えるエラストマ製の環状弾性部材50と、を有する。
環状弾性部材50の内周端は、L字状の段部43の二つの面43a、43bにそれぞれ当接している。これにより、環状弾性部材50は、固定環40の径方向への移動および軸方向への移動のそれぞれに対して弾性力で押圧支持可能になっている。
次に、本実施形態の槽外撹拌機10の動作および作用効果について説明する。
本実施形態の槽外撹拌機10において、駆動軸14を正方向に回転させると、同軸上に固定されたインペラ15がケーシング本体11内で正方向に回転する。これにより、消化槽100の上方にある汚泥が送液パイプ110Aに吸い込まれ、一方の吸込吐出口13Aから吸込吐出管12Aを通ってケーシング本体11に流入する。
ケーシング本体11に流入した汚泥は、インペラ15によって昇圧されて高圧となって他方の吸込吐出管12Bに流入し、吸込吐出管12Bから吸込吐出口13Bを通って送液パイプ110Bに吐出され、送液パイプ110Bから消化槽100の下方に吐出される。
ケーシング本体11に流入した汚泥は、インペラ15によって昇圧されて高圧となって一方の吸込吐出管12Aに流入し、吸込吐出管12Aから吸込吐出口13Aを通って送液パイプ110Aに吐出され、送液パイプ110Aから消化槽100の上方に吐出される。
これにより、固定環40の径方向への移動および軸方向への移動、つまり、「軸方向追従性」および「径方向追従性」のそれぞれに対応して確実に設けられた面による弾性力で押圧支持できる。よって、「軸方向追従性」および「径方向追従性」に優れた槽外撹拌機用軸封装置としてより好適である[発明2]。
第二の弾性部材56は、摺接面31,41に向けた押圧方向での自由高さを長期に亘って可及的に維持できる押し代で使用するのが望ましい。この種の弾性部材として、非エラストマとして金属製のばね部材を介装できる。例えば、ウェーブワッシャを第二の弾性部材56として介装することは好ましい。第二実施形態では、第二の弾性部材56としてウェーブワッシャを介装している。但し、金属製のばね部材はウェーブワッシャに限定されず、皿バネ等、弾性力を維持できるスプリング機能を発揮する部材を採用できる。
また、第二の弾性部材56で摺接面31,41に向けて与える摺接面圧は、回転環30および固定環40相互の摺接面31,41に対して押圧力を付与する割合としては、第一の弾性部材50による押圧力を付与する割合との比が1:1になる事が望ましい。
このような構成とすれば、各段の環状弾性部材のばね定数を変えることができるため、多段の環状弾性部材の協働効果によって、「軸方向追従性」または「径方向追従性」に対してよりきめ細かい設定が可能となる。そのため、「軸方向追従性」および「径方向追従性」に優れた槽外撹拌機用軸封装置としてより好適である[発明5]。
11 ケーシング
12A、12B 吸込吐出管
13A、13B 吸込吐出口
14 駆動軸
14g 外周面
15 インペラ
16A、16B 軸支ハウジング
16d 支持ブロック装着部
16e 支持ブロックインロー部
17A、17B 軸受
20A、20B メカニカルシール
30 回転環
31 摺接面
32 内周面
35 支持ピン
40 固定環
41 摺接面
42 内周面
43 L字状の段部
43a 段部縦面
43b 段部横面
45 支持ピン
50 環状弾性部材
51 内周端
52 前面端
53 規制環状部
54 後端面
55 心金
56 第二環状弾性部材
60 回転環支持スリーブ
61 スリーブ固定ねじ
62 スリーブOリング
63 接液側Oリング
64 軸方向規制面
65 径方向規制面
66 回転環装着環状段部
67 支持ピン固定穴
70 固定環支持ブロック
71 調整シム
72 ブロックOリング
73 接液側Oリング
74 ブロック固定ボルト
80 注水ブロック
81 注水管路
82 注水口プラグ
83 注水端
84 移動規制面
85 弾性部材固定溝
86 注水ブロックインロー部
87 支持ピン固定穴
90 注水部シール
100 消化槽
110A、110B 送液パイプ
T1 第一の対向隙間
T2 第二の対向隙間
Claims (4)
- 駆動軸の正転・逆転の切替に応じて撹拌液を送液方向の一方から吸い込み他方に吐き出す2つの吸込吐出口のどちら向きにも送出できる槽外撹拌機であって、
ケーシングと、前記ケーシングを貫通するとともに該ケーシング外に突出する両端の突出部分が前記ケーシングに付設された軸支ハウジングに両持ちで支持される前記駆動軸と、前記駆動軸の軸方向中央に固定されるとともに前記ケーシングの内部に配置されるインペラと、を備え、
前記軸支ハウジングは、前記駆動軸両端の突出部分を回転自在に支持する軸受と、該軸受よりも軸方向内側の前記ケーシングの内部との連通部分をシールするメカニカルシールと、を有し、
前記メカニカルシールは、
前記駆動軸とともに回転するように前記駆動軸の外周に固定された環状の回転環と、
前記回転環に対して前記駆動軸の軸方向に対向配置されて前記回転環の摺接面に摺接する摺接面を有するとともに前記軸支ハウジング側に固定される固定環と、
前記固定環と前記軸支ハウジングとの間に介装されて自身の弾性力により前記固定環と前記軸支ハウジングとの間を封止するとともに自身の弾性力により前記回転環と前記固定環相互の摺接面に面圧を与えるエラストマ製の環状弾性部材と、
を有し、
前記回転環は、前記駆動軸若しくは駆動軸側に固定された部材に、軸方向での所定範囲の移動を許容する支持ピンによって支持されており、
前記固定環は、前記軸支ハウジング側に固定された部材に、軸方向および径方向での所定範囲の移動を許容する支持ピンによって支持されていることを特徴とする槽外撹拌機。 - 前記固定環は、前記環状弾性部材側の自身外周面の端部に、縦断面がL字状をなし軸方向に沿った面および軸方向とは交差する面の二つの面をもつ段部を有し、
前記環状弾性部材の内周端が、前記L字状の段部の二つの面にそれぞれ当接することで、前記固定環の径方向への移動および軸方向への移動のそれぞれに対して弾性力で押圧支持可能に構成されている請求項1に記載の槽外撹拌機。 - 前記回転環は、当該回転環の内周面と前記駆動軸の外周面との間に、第一の対向隙間を確保するように前記駆動軸若しくは駆動軸側に固定された部材に装着され、
前記固定環は、当該固定環の内周面と前記駆動軸の外周面との間に、前記第一の対向隙間よりも広い第二の対向隙間を確保するように前記軸支ハウジング側に固定された部材に装着されている請求項1または2に記載の槽外撹拌機。 - 駆動軸の正転・逆転の切替に応じて撹拌液を送液方向の一方から吸い込み他方に吐き出す2つの吸込吐出口のどちら向きにも送出できる槽外撹拌機であって、
ケーシングと、前記ケーシングを貫通するとともに該ケーシング外に突出する両端の突出部分が前記ケーシングに付設された軸支ハウジングに両持ちで支持される前記駆動軸と、前記駆動軸の軸方向中央に固定されるとともに前記ケーシングの内部に配置されるインペラと、を備え、
前記軸支ハウジングは、前記駆動軸両端の突出部分を回転自在に支持する軸受と、該軸受よりも軸方向内側の前記ケーシングの内部との連通部分をシールするメカニカルシールと、を有し、
前記メカニカルシールは、
前記駆動軸とともに回転するように前記駆動軸の外周に固定された環状の回転環と、
前記回転環に対して前記駆動軸の軸方向に対向配置されて前記回転環の摺接面に摺接する摺接面を有するとともに前記軸支ハウジング側に固定される固定環と、
前記固定環と前記軸支ハウジングとの間に介装されて自身の弾性力により前記固定環と前記軸支ハウジングとの間を封止するとともに自身の弾性力により前記回転環と前記固定環相互の摺接面に面圧を与えるエラストマ製の環状弾性部材と、
を有し、
前記環状弾性部材は、軸方向若しくは径方向に複数個が積層されていることを特徴とする槽外撹拌機。
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