JPH0522696Y2

JPH0522696Y2 -

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Publication number: JPH0522696Y2
Application number: JP1986146151U
Authority: JP
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1993-06-10
Anticipated expiration: 2001-09-24
Also published as: JPS6353075U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、軸シール装置に係り、特に、高粘性
液状体を注入して確実なシールができるようした
軸シール装置の改良に関する。

〔背景技術とその問題点〕

例えば、押出機や二軸混練機等多くの産業機械
にあつて、軸シール装置のなす役割は大きい。

従来の軸シール装置の一例を第６図を参照にし
て説明する。ケーシング５０には内側端面５７が
設けられた筒体５２が装着されている。この筒体
５２と回転軸６０との間に回転軸６０の長手方向
にそつてバツクアツプリング６２、グランドパツ
キン６１、ガス噴出口６３、潤滑油噴出口６４が
配設され、これらグランドパツキン６１等は押圧
用筒体部材５５をボルト５６でケーシング５０に
締付けることにより、筒体５２の内側端面５７と
押圧用筒体部材５５の先端面５８との間に圧装さ
れていた。また、ガス噴出口６３にはガス注入口
５３を介しシール用ガスが圧入され、かつ潤滑油
噴出口６４には油注入口５４を介し潤滑油が圧入
されるよう形成されていた。したがつて、潤滑油
噴出口６４からの潤滑油で潤滑を保証することに
よつてグランドパツキン６１と回転軸６０とを当
接させ、さらにガス噴出口６３からシールガスを
供給することによつて高圧側HP（図で左方向）
と低圧側LP（図で左方向）とのシール効果を得る
ことができた。

しかしながら、上記従来のシール装置では次の
ように問題を有していた。

グランドパツキン６１が石綿にテフロン、黒鉛
等を含浸させたものとしても回転軸６０に多少の
振れが、例えば、１mmの軸振れが、あると回転軸
６０とグランドパツキン６１との間のクリアラン
スが徐々に拡大されシール効果が低下してしまつ
た。また、この場合にシール効果の復元を期して
ボルト５６をさらに締め付ける（増締）ことより
上記クリアランスを縮小化しても長期的シール効
果の保証が得られないばかりか増締作業そのもの
が熟練かつ慎重調整を必要とすることから全体と
して保全能率を低下させてしまうという問題もあ
つた。さらに、シールガス、潤滑油双方を供給し
なければならずその供給作業上や経済性上にも不
利不便が内在していた。さらにまた、例えば、ガ
ス噴出口６３がガス注入口５３の位置的整合等か
ら明らかの如く分解、組立が非常に困難であると
いう問題を有していた。

〔考案の目的〕

本考案は、軸振れ等があつてもそれを吸収しつ
つ完全なシール効果を維持できるとともに分解、
組立の簡単な軸シール装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本考案は、上記従来問題点を解消すべく鑑みな
されたもので、外周面がケーシングに当接された
複数の外張リングと内周面が軸に当接された複数
の内張リングとを該軸の長手方向に交互に整列配
設し、該外張リングと軸との間の空間及び該内張
リングとケーシングとの間の空間に高粘性液状体
を注入し、該外張リングと内張リングとの両側端
面間に微小なクリアランスを設け該外張リングと
内張リングとの径方向相対変位を許容できるよう
構成し、かつ前記外張リング及び内張リングをそ
れぞれ割溝部分から前記軸を挿通可能な割リング
部材から形成し、これにより前記目的を達成する
ものである。

このように構成された本考案に係る軸シール装
置は、外張リングと軸との間の空間および該内張
リングとケーシングとの間の空間に高粘性液状体
を注入させるものであるから、高粘性液状体の流
出が極小であるから長期的に亘り安全確実なシー
ルを保証できる。また、外張リングと内張リング
との両側面側に微小なクリアランスを設けている
から回転軸の振れがあつたとしても回転軸とのク
リアランスが拡大してしまうということがない。
さらに、外張リングと内張リングとを交互に装着
すればよいから分解、組立が容易である。さら
に、外張リング及び内張リングをそれぞれ割リン
グ部材から形成して割溝部分から前記軸を挿通可
能としたため、各々の軸への組付けも容易であ
る。

〔実施例〕

本考案に係るシール装置の実施例を図面を参照
しながら説明する。

〔第１実施例〕第１実施例は、第１図および第２図に示され、
外張リング１０と、内張リング２０と、これら１
０，２０間に注入された高粘性液状体４０とを主
要構成部材として軸シール装置１００が形成され
ている。

外張リング１０は、４枚の円環状ステンレス板
からなり、その外径は外周面１２がケーシング５
０の内面に当接できるよう決定され、また、内径
は内周面１１が回転軸６０の外周面と一定の距離
をへだてることができるよう決定されている。

一方、内張リング２０は、３枚の円環状ステン
レス板からなり、その外径は外周面２２がケーシ
ング５０の内面と一定の距離をへだてることがで
きるよう決定され、またその内径は内周面２１が
回転軸６０と当接できるよう決定されている。な
お、外張リング１０は回転軸６０の軸方向に移動
させてケーシング５０に着脱可能とされ、同様に
内張リング２０は回転軸６０に着脱可能とされて
いる。さらに、外張リング１０、内張リング２０
には内周面１１，２１から外周面１２，２２にわ
たる割溝２７，２７がそれぞれ設けられている。
したがつて外張リング１０および内張リング２０
はそれぞれ回転軸６０の径方向から拡開された割
溝２７を通し回転軸６０に被嵌させることができ
る。

また、これら外張リング１０と内張リング２０
とは、押圧円環板３５をボルト３６でケーシング
５０に締め付けることにより、第１図に見られる
ように押圧円環板３５とケーシング５０の端面部
５１の内面との間に整列配設され保持されてい
る。したがつて、外張リング１０と回転軸６０と
の間および内張リング２０とケーシング５０との
間にはそれぞれ空間３０，３１が確立されてい
る。

そして、各空間３０，３１には、高粘性液状体
４０であるシリコングリースが充満されている。
このシリコングリースは、粘度が500000ポイズで
ある。なお、二点鎖線で示したような供給穴３８
を通しふた３９側から補充することもできる。

ところで、本実施例においては、外張リング１
０の側端面１３，１４と内張リング２０の側端面
２３，２４との各クリアランスＣはシリコングリ
ースによつて成立され、約0.015μmとされてい
る。

すなわち、外張リング１０および内張リング２
０を、第１図に見られるような状態に装着する前
に、それぞれの側端面１３，１４，２３，２４に
シリコングリースを塗布し、その後割溝２７を拡
開し回転軸６０に被嵌させ、次いでそれらを交互
に回転軸６０の長手方向（図で左から右へ）へ移
動させて整列配設し組立たのである。したがつ
て、ボルト３６を締めて押圧円環板３５で押圧さ
せても外張リング１０の側端面１４，１３と内張
リング２０の側端面２４，２３とが密接すること
なく介在するシリコングリースの膜厚相当のクリ
アランスＣを設けることができる。

したがつて内張リング２０と外張リング１０と
は回転軸６０の径方向に相対変位可能であるか
ら、回転軸６０に軸振れが生じたとしても各空間
３０，３１に充満されている高粘性液状体４０が
相対移動することによりその軸振れを吸収するこ
とができ、かつシール効果に影響を与えることは
ない構成となつている。

また、各空間３０，３１への高粘性液状体４０
であるシリコングリースの充満も上記組立時に充
填するようにしている。内張リング２０を位置付
後に空間３０へ、外張リング１０を位置付後に空
間３１へ注入、充填すればよい。

次に本実施例の作用を説明する。

第１図に示す外張リング１０、内張リング２０
等の組立状態において、回転軸６０を回転させる
と外張リング２０は、回転軸６０に当接されてい
るので、一定の位相差をもつて断続的に、又は同
期的に回転する。一方外張リング１０はケーシン
グ５０の内面に当接されかつケーシング５０自体
は静止体ゆえ不動である。したがつて、空間３
０，３１に充満された高粘性液状体４０であるシ
リコングリースの作用によつて、高圧側HPの流
体は流通が外され低圧側LPに漏れることなく完
全にシールされる。この場合、シリコングリース
は高粘度であるため、空間３０−外張リング１０
と内張リング２０との側端面間クリアランスＣ−
空間３１……を流動し低圧側LPに流出してしま
うことがない。

そして、回転軸６０に軸振れ（第１図で上下方
向）があつた場合には、各内張リング２１，２
１，２１が、例えば、図で上下方向に変位する
と、各空間３０，３０，３０内のシリコングリー
スはケーシング５０の内面周方向に移動し図示し
ない下方側に変動する。この状態は、回転軸６０
のいずれの方向に軸振れしても同様である。各内
張リング２０，２０，２０と各外張リング１０，
１０，１０との対面する側端面１４，１３，２
４，２３は当初塗布したシリコングリースを介し
一定のクリアランスＣが維持されているので摩擦
係合、接触することがない。したがつて、外張リ
ング１０、内張リング２０等構成部材に摩擦等を
誘起することなく回転軸６０の軸振れを吸収でき
る。

なお、この軸シール装置１００の組立は、ボル
ト３６をゆるめて押圧円環板３５を外しておき、
側端面１３にシリコングリースを塗布した状態の
第１（第１図で最右端）の外張リング１０の割溝
２７を拡開させて回転軸６０に被嵌させた後回転
軸６０の長手方向（第１図で左から右）へ移動さ
せつつケーシング５０内を進めケーシング５０の
端面部５１に当接させることによつて第１の外張
リング１０をセツトする。次いで、同様に第１の
内張リング２０を第１の外張リング１０に接近さ
せてセツトする。このようにして、第４の外張リ
ング１０をセツトした後に押圧円環板３５をボル
ト３６によつて緊締させることによつて行われ
る。分解は、この場合と逆に作業すればよい。

したがつて、この第１実施例によれば、外張リ
ング１０と内張リング２０とを交互に整列配設し
て確立させた空間３０，３１に高粘性液状体４０
を充満させる構造ゆえ完璧な軸シールが達成され
る。また内張リング２０は径方向に変位できるか
ら従来のように軸振れによつてグランドパツキン
等が押圧されたシール効果が低下するということ
なく、外張リング１０と内張リング２０とを回転
軸６０の径方向に相対変位させることによつて軸
振れ吸収を行い長期間安定した軸シールをするこ
とができる。

また、空間３０，３１に充満される液状体４０
は高粘性であるから低圧側LPに流出することも
なく、軸シール装置１００の構成部材の摩減等が
ないので部品交換等作業が不要である。

さらに、外張リング１０と内張リング２０との
側端面１３，２３等は一定のクリアランスＣを有
しかつシリコングリースが介在されているから回
転軸６０への回転抵抗を小さくすることができ
る。

さらにまた、外張リング１０、内張リング２０
を順次整列配設し、ボルト３６で押圧円環板３５
を締付ければよいから分解、組立の簡素化が図れ
る。さらに、外張リング１０、内張リング２０は
拡開できる割溝２７を設け構成されているから回
転軸６０の両端側をたとえば、ベアリング等に支
持させた状態でも、割溝２７を回転軸６０を通過
させて外張リング１０等を回転軸６０に被嵌させ
ることができる。

また、内張リング２０は回転軸６０をその長手
方向に移動できるから、これを利用することによ
つて、内張リング２０、外張リング１０、高粘性
液状体４０等をそのまま維持させておいて、回転
軸６０を引き抜くことが可能であり、用役機器の
点検、検査等を容易とすることができる効果もあ
る。

〔第２実施例〕第２実施例は、第３図に示す二軸混練機７０に
前記第１実施例の場合と同様な本考案に係る軸シ
ール装置１００を組み込んだ場合である。

すなわち、二軸混練機７０は、駆動部７１、図
示省略の回転軸を案内する案内支持部７２、樹脂
供給部７６を有する混練部７３およびフランジ７
５を介し接続された樹脂排出部７４から構成され
ており、樹脂供給部７６から供給されたポリエチ
レン樹脂を混練部７３に収容された該回転軸で回
転される攪拌機（図示省略）で混練するものであ
る。この樹脂供給部７６の室内は駆動部７１側の
大気圧であるのに対し５Kg／m²ｇから真空300mm
Hgと変動するのである。

ここに軸シール装置１００は、次の通り構成さ
れている。

内張リング２０数；４枚内張リング２０寸法；内径220mm 外径247mm 厚み10mm 外張リング１０数；５枚外張リング１０寸法；内径228mm 外径255mm 厚み10mm リング間のクリアランス；Ｃ＝0.05μm （高粘性液状体を介しての寸法）高粘性液状体40；
粘度50000ポイズのシリコングリース（TSF451−50東芝シリコーン(株)）製）なお、回転軸の直径は200mm、その回転数は０
〜200r.p.m内で変動するものである。運転温度は
常温である。以上の条件下において、混練部７３
側は真空300mmHgの場合低圧側LPとなり、また
５Kg／m²ｇの場合高圧側HPとなるが、駆動部７
１側から混練部７５側に大気が漏れず、かつ混練
部７６側から駆動部７１側に樹脂が漏れることな
く完全なシール効果が確認された。また、30日間
運転後軸シール装置１００を観察した結果、回転
軸の外側両方向ともに高粘性液状体４０の流出は
皆無であつた。

この第２実施例によれば、第１実施例の場合と
同様に確実シールが確認された。また、軸シール
装置１００の回転軸の軸振れ吸収効果も良好であ
つた。したがつて、混練機自体に過度な軸振対策
をしなくてもよいという効果も確認できた。これ
らは他の機械についても同様な効果があるとこと
明白である。

以上の実施例によれば、外張リング１０を４〜
５枚、内張リング２０を３〜４枚としたが、その
枚数はシールすべき圧力差や対象機器の大きさ等
から選定すればよくその枚数は上記に限定されな
い。また、径、厚み等も同様である。さらに、材
質は、ステンレスのみならず鋳鉄、銅、アルミニ
ウム等々でもよい。但し、機械的強度上金属製で
あることが好ましい。

また、外張リング１０、内張リング２０にはそ
れぞれ割溝２７，２７を設けたが、必ずしも割溝
２７のような形状に限らず、他の溝形状でもよ
く、さらに定常状態において開いているものであ
ることを意味せず、要は外張リング１０等を拡開
できればよい。

また、軸シール装置１００が適用されるのは回
転する軸に限らず、内張リング２０が軸と別体で
摺動可能であるため、回転軸６０が往復動するも
のについても確実なシール効果が保障される。

さらに、外張リング１０と内張リング２０との
各側端面間のクリアランスＣは0.005μmとした
が、0.1μm以下でも十分なシール効果を得ること
が確認された。但し、クリアランスＣは充填する
高粘性液状体４０の粘度等との関係において選定
すべきものであり、1μmであつてもよい場合もあ
る。なお、シリコングリースを用いる場合等にお
いては0.03〜0.07μmが好ましい。また、第４図の
如く内張リング２０に凸条部２６を設け、あるい
は第５図の如く側端面に傾斜を設けてクリアラン
ス確保してもよい。

さらにまた、高粘性液状体は、前記粘度50000
ポイズのシリコングリースに限定されず、不活性
のものであれば広く適用される。もとより粘度は
上記関係の通りクリアランスＣ等によつて選択さ
れるがおよそ10000ポイズ以上であればよく、特
に、100000ポイズ〜1000000ポイズが好ましい。
要は、粘度は、シール効果と摩擦力との関係から
決定すべきものである。

〔考案の効果〕

以上説明から明らかの通り、本考案は、回転軸
の軸振れを吸収でき、完璧なシール効果を保障で
きるとともに、分解や組み立てを簡単に行えると
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る軸シール装置の第１実
施例を示す要部断面図、第２図は内（外）張リン
グの平面図、第３図は同じく第２実施例の全体構
成図、第４図、第５図は内張リングの他の実施例
を示す側面図、及び第６図は従来の軸シール装置
の要部断面図である。１０……外張リング、２０……内張リング、３
０，３１……空間、４０……高粘性液状体、５０
……ケーシング、６０……回転軸、７０……二軸
混練機、１００……軸シール装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 外周面がケーシングに当接された複数の外張
リングと内周面が軸に当接された複数の内張リ
ングとを該軸の長手方向に交互に整列配設し、
該外張リングと軸との間の空間及び該内張リン
グとケーシングとの間の空間に高粘性液状体を
注入し、該外張リングと内張リングとの両側端
面間に微小なクリアランスを設け該外張リング
と内張リングとの径方向相対変位を許容できる
よう構成し、かつ前記外張リング及び内張リン
グをそれぞれ割溝部分から前記軸を挿通可能な
割リング部材から形成したことを特徴とする軸
シール装置。 (2) 前記実用新案登録請求の範囲第１項におい
て、前記高粘性液状体は粘度が100000ポイズ乃
至1000000ポイズの不活性物質とされているこ
とを特徴とする軸シール装置。