JPH0875006A - 軸部材のシール機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール能力を高めて内部からの粉体漏れを防
止し、気密性を高くする。 【構成】 軸４を、混合機１のケース２の孔２ｃ及び環
状ケーシング２０内に嵌挿させる。ケーシング２０の内
周面に２条の凹溝２０ｂ，２０ｃを形成し、リップシー
ル２５ａ，２５ｂを嵌合して、各内周先端側の湾曲部２
７を軸４の外周面に押圧して線接触でシールする。ケー
シング２０の内周面には更に３巻のグランドパッキン１
４も設ける。第二リップシール２５ｂの湾曲凹部ｓと隙
間２２で閉鎖空間ｔを形成し、これに連通するシールガ
ス導入路２３をケーシング２０に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の粉体が混合処理
される混合機等の中空部材と、中空部材に嵌挿されて回
転可能な軸部材との連結部が、シール部によってシール
されていて、漏れなく混合、処理等できるようにした、
連結部のシール機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、各種の粉体を中空容器等の中空
部材内に供給して、中空部材内で混合処理等することが
行われている。例えば、放射性の粉体等を混合処理する
場合には、反応の進行を防止するために、混合時の粉体
の堆積量を制限する必要があり、中空部材として例えば
図５に示すような、厚さの限定された混合機１を用いて
いる。この混合機１について説明すると、内部で粉体を
混合するための薄板円盤状のケース２が支持部材３で立
設されている。この円盤状ケース２内の中心に、軸４が
回転自在に嵌挿されており、ケース２内の軸４は大径の
大径ボス部１２と接続されている。そして、ケース２の
内径より若干径の小さい回転翼５が３枚等間隔に大径ボ
ス部１２に装着されており、外部のモータ５ａから図示
しない伝動機構を介して軸４に回転力が伝達され、軸４
の回転で回転翼５がケース２内で旋回するようになって
いる。ケース２の上部の周面には、図示しない供給管に
気密的に連結される粉体の供給口６が設けられ、ケース
２の下部の周面には粉体の排出口７が設けられている。
また、排出口７の下方には、粉体を定量排出するための
ロータリーバルブ９やバルブ９の駆動モータ１０が配設
されている。

【０００３】図６は、軸４とケース２の円形側板２ａと
のシール部１１′の構造を示す要部断面図である。図６
において、軸４の先端部は、円形側板２ａ中心に穿設さ
れた孔２ｂ内に嵌挿されて、ケース２内で、回転翼５が
連結された大径ボス部１２が形成されている。混合機１
の孔２ｂの領域には、軸４の外径より若干内径の大きい
環状ケーシング１３が軸４の軸線方向にほぼ同心状に固
着されている。ケーシング１３の内周面には、軸４の外
周面を押圧してシールするためのグランドパッキン１４
が４巻、互いに密接して装着されている。このパッキン
１４は断面略四角形でリング状の弾性部材によって構成
されており、その外側の側面が断面Ｌ字型でリング状の
パッキン押え１５によって押圧されている。このパッキ
ン押え１５はそのフランジ部１５ａでケーシング１３に
ネジ止めされている。そして、軸４は、図６において、
その後端側外周部がボール軸受１６を介して支持梁１７
に回転自在に支持されている。

【０００４】このような軸４を駆動モータ５ａによって
回転駆動して、混合機１内の回転翼５を回転させて粉体
を混合させるに際しては、軸４を回転させながら、投入
口６から混合機１内に粉体が供給される。軸４が回転駆
動させられると、混合機１内の大径ボス部１２を介して
回転翼５が旋回させられ、回転翼５の旋回とこの回転翼
５に設けられた小羽根５ｂによって、粉体が攪拌混合さ
れる。混合された粉体は排出口７から排出されることに
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
混合機１内で混合処理される各種の粉体は、シール部１
１′によるシールが完全でないと混合機内部から外部に
漏れ出し、周囲環境を汚したり、混合効率や混合の歩留
まりを低下させて、コストの上昇を招くことになる。し
かも粉体が毒性物質や放射性物質等の場合には、周辺を
汚染することにもなる。しかしながら、従来、シール部
１１′に使用されているグランドパッキン１４は、軸４
の外周面への当接面が平面であるために、面接触でシー
ルすることになって気密性が十分でない。そのため、４
巻重ねてシールしても、軸４の外周面との間に隙間が発
生することを完全に防止し得なかったので、粉体が外部
に漏出するという問題があった。特に、混合機１内での
混合処理等の際に、内部の圧力が上昇すると、外部圧力
との差圧で粉体がシール部の隙間から外部へ吹き出ると
いう問題があった。特に、軸４が回転運動すると、シー
ル部１１′との間で気密なシールが一層困難となり、粉
体がいっそう外部に漏れ易くなるという欠点があった。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑みて、シー
ル部の気密性を一層高めて、内部圧力が変動しても、粉
体が外部へ漏れないようにした連結部のシール機構を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による軸部材のシ
ール機構は、その内部に粉体が収納される中空部材と、
この中空部材内に回転自在に嵌挿されていて回転駆動す
ることで中空部材内部の粉体を処理する軸部材と、軸部
材及び中空部材の接続部をシールするシール部とが備え
られた軸部材のシール機構において、シール部は、中空
部材の軸部材嵌挿部に連結されたケーシングの内面に、
軸部材をシールするための少なくとも１巻のリップシー
ルが装着され、このリップシールはその弾性を有する湾
曲部によって軸部材を押圧し且つその湾曲凹部を中空部
材方向に向けて配置されているとともに、ケーシング内
面には、リップシールに対して、中空部材からより遠い
位置に他のシール部材が更に設けられていることを特徴
とするものである。

【０００８】リップシールは、中空部材の方向を向いて
第一及び第二リップシールとして２巻配列されていて、
中空部材から遠い方の第二リップシールの湾曲凹部に連
通するガス導入路がケーシングに設けられ、この湾曲凹
部の閉鎖空間に充填されるガスの圧力によって、第二リ
ップシールの湾曲部が軸部材に押圧されていることを特
徴とする。又、他のシール部材は、グランドパッキンま
たはリップシールであってもよい。又、他のシール部材
を構成するリップシールは、その湾曲凹部が中空部材と
反対方向を向いて配設されている。リップシールはリン
グ状に形成され、その断面において、比較的肉厚の本体
部と、この本体部の一端から湾曲しつつ延びる比較的肉
薄の湾曲部と、からなる断面略フの字状の弾性部材であ
って、本体部裏面に剛性の補強板が固着されていること
を特徴とする。中空部材は粉体を混合処理するための混
合機であり、この混合機に嵌挿された軸部材の混合機内
部領域に回転翼が連結されていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】シール部のリップシールは、中空部材の方向を
向いていて、湾曲部が軸部材の外周面に押圧されて弾性
変形することで線接触でシールされており、そのため、
中空部材の内部に収納されている粉体は内部から外部へ
漏れ出しにくくなり、しかも中空部材の内圧が変動して
正圧になっても、その圧力はリップシールの湾曲部を他
方の部材に押しつける方向に作用し、気密性を高めるこ
とになる。外部のエア等の侵入は、他のシール部材でシ
ールされて防止される。

【００１０】同一方向の２巻のリップシールで中空部材
の内圧の変動に対して二重にシールでき、しかも第二リ
ップシールはガス導入路からガスが導入されて閉鎖空間
のガス圧が高められるから、第二リップシールの湾曲部
が軸部材に一層押圧されることになり、外部のエア等の
侵入や粉体の漏出に対する気密性が一層高められる。他
のシール部材を構成するリップシールは、その湾曲凹部
がケーシングの開口端方向を向いているから、外部のエ
ア等に対しての気密性が高い。リップシールは、本体部
と補強板によって剛性を保ちつつ、湾曲部によって弾性
的に押圧されて、シール能力が高められる。軸部材の回
転で回転翼が旋回されて、混合機内で粉体が混合処理さ
れ、その際、粉体が外部へ漏出することなく、シール部
で確実にシールされる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図
３に基づいて説明するが、上述の従来技術と同様の部分
または部材には同一の符号を用いてその説明を省略す
る。図１は混合機と軸とのシール部の要部構成を示す断
面図、図２は図１に示す混合機のケーシングの平面図、
図３はリップシールの拡大断面図である。図１及び２に
おいて、駆動モータ５ａによってその軸線周りに回転さ
せられる軸４は、先端部が混合機１の側板２ａの孔２ｃ
に挿入されて、回転翼５が連結された大径ボス部１２に
接続されている。側板２ａにおいて、孔２ｃの周囲領域
を基部１９とすると、この基部１９上に、軸４の外径よ
り若干内径の大きい環状ケーシング２０が軸４の軸線方
向に延在して設けられ、その一端のフランジ部２０ａで
基部１９にネジ２１等で固着されている。

【００１２】ケーシング２０の内周面には、孔２ｃ側に
２条の断面略四角形のリング状凹溝２０ｂ，２０ｃが形
成されており、ケーシング２０（及び基部１９）の内周
面と軸４との間に微小幅の隙間２２が設けられて、各凹
溝２０ｂ，２０ｃは内周側で相互に連通する。ケーシン
グ内周面の二つの凹溝２０ｂと２０ｃの間の壁部２０ｄ
には、ケーシング２０の外周面から延びて、少なくとも
１箇所（好ましくは周方向にほぼ均等な間隔で３箇所以
上）で内周面（隙間２２）に連通するシールガス導入路
２３が穿設されている。ここで、シールガス導入路２３
に供給されるシールガスとして、例えばエアや、粉体の
酸化を防止できるチッソガス等が好ましい。

【００１３】そして、各リング状凹溝２０ｂ，２０ｃに
はそれぞれリング状のリップシール２５が嵌挿されてお
り、リップシール２５の内周側先端部が軸４の外周面を
押圧することで、軸４を回転可能にシールしている。リ
ップシール２５は合成ゴム等の弾性部材からなり、図３
の拡大断面図に示すように、肉厚部からなる本体部２６
と、この本体部２６の一端部から延びて所定角度で湾曲
しつつ延びる比較的肉薄の湾曲部２７とで一体形成され
て、略々「フ」の字状の断面形状を呈している。しか
も、このリップシール２５は、本体部２６の一方の側面
領域の裏面に、リップシール全周に亘ってリング状の補
強板２８が固着されている。補強板２８は金属製であ
り、本体部２６の剛性が強化されている。リップシール
２５の本体部２６と湾曲部２７とで湾曲凹部ｓ（空間）
が形成されるようになっている。

【００１４】ここで、２巻のリップシール２５をそれぞ
れ符号２５ａ（第一リップシール），２５ｂ（第二リッ
プシール）で示すと、２つの凹溝２０ｂ，２０ｃに嵌合
された各リップシール２５ａ，２５ｂは、それぞれ、混
合機１の孔２ｃ方向に湾曲凹部ｓを向けて保持されてい
る。そして、軸４方向で孔２ｃから遠い側の第二リップ
シール２５ｂの湾曲凹部ｓと隙間２２とで形成される閉
鎖空間ｔにシールガス導入路２３が連通するようになっ
ている。嵌合装着状態の各リップシール２５ａ，２５ｂ
は、薄肉の湾曲部２７が軸４外周面に押圧されて、図３
に示すように、弾性変形されて、同一方向に更に湾曲さ
れることで、線接触によってシールする。

【００１５】そして、ケーシング２０の内周面におい
て、２巻のリップシール２５ａ，２５ｂに対して更に孔
２ｃから離れた側には、ケーシング２０の外側端部に開
口する断面長方形のリング状の切欠段部３０が形成され
ており、この切欠段部３０には３巻のグランドパッキン
１４が連続して装着されている。これらのパッキン１４
で軸４の外周面を押圧するようになっている。そして、
その外側には、断面Ｌ字型のパッキン押え３１がフラン
ジ部３１ａでケーシング２０にネジ止めされて取り付け
られ、その軸環部３１ｂが切欠段部３０に嵌合されてグ
ランドパッキン１４を側面から押圧して固定するように
なっている。

【００１６】本実施例は上述のように構成されており、
次にその作用を説明する。混合機１内に原料である粉体
が供給された状態で、駆動モータ５ａの駆動力を受けて
軸４が回転することで、混合機１内に位置する大径ボス
部１２に連結された回転翼５が一体に旋回し、小羽根５
ｂによって粉体が攪拌され、混合処理される。この時、
ケーシング２０のシール部１１は、軸４の回転運動を許
容しつつシールする。即ち、シール部１１において、ケ
ーシング２０内周面の各凹溝２０ｂ，２０ｃ内の各リッ
プシール２５ａ，２５ｂは、湾曲部２７がその弾性によ
って軸４外周面に押圧されて撓み、弾性的に線接触する
ことで、確実にシールする。

【００１７】特に、グランドパッキン１４側の第二リッ
プシール２５ｂの湾曲凹部ｓと隙間２２とでつくる閉鎖
空間ｔ内に、シールガス導入路２３からシール用のガス
が印加されているために、ガス圧によって、第二リップ
シール２５ｂの湾曲部２７が軸４により強く押し付けら
れて、その気密性がいっそう強化され、外部への粉体の
漏出を確実に防止できる。この場合、孔２ｃ側の第一リ
ップシール２５ａは、ガス圧によって湾曲部２７が更に
本体部２６方向に曲げられてガスが混合機１の孔２ｃ内
に漏れ入るおそれがあるが、ガスは粉体に変質等の影響
を与えないものや不具合を生じないものを用いればよ
い。又、ケーシング２０の外部の圧力等によるエア等の
混合機１内部への漏洩に対しては、２巻のリップシール
２５ａ，２５ｂの外側に配置された３巻のグランドパッ
キン１４で抑えることができる。面接触であるために生
じ得るパッキン１４と軸４との隙間をエア等が通過した
としても、第二リップシール２５ｂで確実にシールされ
る。

【００１８】又、混合機１内部の圧力が増大した場合、
孔２ｃ側に位置する第一リップシール２５ａの湾曲凹部
ｓが混合機１方向を向く姿勢であるから、増大する内部
圧力によって、湾曲部２７がより一層軸４に押圧される
ことになる。更に第二リップシール２５ｂも同一の向き
に配置されているから、万一、第一リップシール２５ａ
から圧力が漏れたとしても、同様に第二リップシール２
５ｂの湾曲部２７が軸４に押圧され、粉体が内圧の増大
によってシール部１１から吹き出すことを、二重のシー
ルによって確実に阻止できる。このようにして、シール
部１１は、軸４を回転可能に保持して、少なくとも内部
の粉体が外部に漏洩することを確実に防止できて、確実
にシールできることになる。

【００１９】上述のように、本実施例によれば、軸４を
回転駆動させて混合機１の内部の粉体を混合処理する
際、粉体が内部から外部に漏れ出たりするのを防止で
き、同時に外部からのエア等の侵入も防止できる。更に
混合機１の内部の圧力変動等があってもいっそうシール
能力が高められることになり、粉体が外部に吹き出るの
を確実に防止できる。そのため、従来技術と比較して、
より高度で確実な気密性を得ることができる。従って、
粉体の特性によって、外部に漏れ出すと汚染や被爆等の
問題が生じるような、高度の気密性を要求される粉体の
混合機１内での混合処理の際の、軸４と混合機１との間
のシール部として、有用性が高い。

【００２０】尚、上述の実施例では、シール部１１を、
２巻のリップシール２５と３巻のグランドパッキン１４
によって構成したが、このリップシール２５は２巻に限
定されることなく、１巻または３巻以上配置する構成に
してもよい。１巻の場合は、ガス導入路２３は形成され
ない。又、グランドパッキン１４も３巻に限定されるこ
となく、０〜２巻、或いは４巻以上配設するようにして
もよい。尚、図４（ａ）は本発明のシール部１１の第一
変形例を示すものであり、上述の実施例における３巻の
グランドパッキン１４を１巻に減らすと共に、１巻のリ
ップシール２５ｃをその外側に加えて、湾曲凹部ｓを混
合機１と反対側方向に向けて配設したものである。この
構成によれば、ケーシング２０の外部からのエア等の侵
入をこのリップシール２５ｃで防止して、よりいっそう
確実にシールできる。図４（ｂ）はシール部１１の第二
変形例を示すものであり、上述の実施例におけるグラン
ドパッキン１４に代えて、適宜数巻の追加のリップシー
ル２５（図では２巻のリップシール２５ｄ，２５ｅ）が
湾曲凹部ｓを混合機１と反対側方向に向けて配設されて
いる。この構成によっても第一変形例と同様な効果が得
られる。

【００２１】混合機１は中空部材を構成するが、中空部
材としては、混合機に限定されることなく、容器や管
等、内部に粉体を収納して、軸４が回転可能に嵌挿され
て混合、攪拌等処理される中空状のものであればよい。

【００２２】

【発明の効果】上述のように本発明に係る軸部材のシー
ル機構によれば、シール部は、中空部材の軸部材嵌挿部
に連結されたケーシングの内面に、軸部材をシールする
ための少なくとも１巻のリップシールが装着され、この
リップシールはその弾性を有する湾曲部によって軸部材
を押圧し且つその湾曲凹部を中空部材方向に向けている
とともに、ケーシング内面には、他のシール部材が更に
設けられているから、リップシールで内部の粉体等が漏
れ出るのを防止でき、他のシール部材で外部のエア等が
内部に侵入したりするのを防止できると共に、内部の圧
力変動等があってもこの圧力に応じてリップシールのシ
ール能力が高められて、粉体が吹き出るのを一層確実に
防止できる等、従来のシール機構と比較して、より高度
で確実な気密性を得ることができる。そのため、粉体の
特性によっては外部に漏れ出すと環境汚染や被爆等の問
題が生じるような、高度の気密性を要求される粉体の処
理等の際のシール部として、高い有用性を有する。又、
リップシールは、中空部材の方向を向いて第一及び第二
リップシールが配列されていて、中空部材から遠い方の
第二リップシールの湾曲凹部に連通するガス導入路がケ
ーシングに設けられ、この湾曲凹部の閉鎖空間に充填さ
れるガスの圧力によって、第二リップシールの湾曲部が
軸部材に押圧されているから、シールがいっそう気密に
なり、内部からの粉体の漏洩をより確実に防止できる。
他のシール部材を構成するリップシールは、その湾曲凹
部が中空部材と反対方向を向いて配設されているから、
外部からのエア等の漏洩による侵入をより確実に防止で
きる。又、リップシールはリング状に形成され、比較的
肉厚の本体部と、この本体部一端から湾曲しつつ延びる
比較的肉薄の湾曲部と、からなる断面略フの字状の弾性
部材であって、本体部裏面に剛性の補強板が固着されて
いるから、個々のリップシールに高いシール能力を持た
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるシール機構を備えた混
合機と軸部材とのシール部の要部構成を示す断面図であ
る。

【図２】図１に示す混合機のケーシングの平面図であ
る。

【図３】リップシールの拡大断面図である。

【図４】本発明によるシール機構の変形例を示すもので
あり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例を示す
断面図である。

【図５】混合機の一例の正面図である。

【図６】従来の混合機と軸部材とのシール部の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 混合機 ４ 軸 １１ シール部 １４ グランドパッキン ２０ ケーシング ２３ シールガス導入路 ２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ リッ
プシール ２６ 本体部 ２７ 湾曲部 ｓ 湾曲凹部 ｔ 閉鎖空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 奏一朗 兵庫県神戸市長田区若松町９丁目１番30号 六菱ゴム株式会社内 (72)発明者 中村 秀樹 兵庫県神戸市長田区若松町９丁目１番30号 六菱ゴム株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その内部に粉体が収納される中空部材と、
   この中空部材内に回転自在に嵌挿されていて回転駆動す
   ることで中空部材内部の粉体を処理する軸部材と、軸部
   材及び中空部材の接続部をシールするシール部とが備え
   られた軸部材のシール機構において、 前記シール部は、中空部材の軸部材嵌挿部に連結された
   ケーシングの内面に、前記軸部材をシールするための少
   なくとも１巻のリップシールが装着され、このリップシ
   ールはその弾性を有する湾曲部によって前記軸部材を押
   圧し且つその湾曲凹部を前記中空部材方向に向けて配置
   されているとともに、 前記ケーシング内面には、前記リップシールに対して、
   前記中空部材からより遠い位置に他のシール部材が更に
   設けられていることを特徴とするシール機構。
2. 【請求項２】前記リップシールは、中空部材の方向を向
   いて第一及び第二リップシールとして２巻配列されてい
   て、前記中空部材から遠い方の第二リップシールの湾曲
   凹部に連通するガス導入路が前記ケーシングに設けら
   れ、この湾曲凹部の閉鎖空間に充填されるガスの圧力に
   よって、前記第二リップシールの湾曲部が前記軸部材に
   押圧されていることを特徴とする請求項１に記載のシー
   ル機構。
3. 【請求項３】前記他のシール部材は、グランドパッキン
   またはリップシールであることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のシール機構。
4. 【請求項４】前記他のシール部材を構成するリップシー
   ルは、その湾曲凹部が前記中空部材と反対方向を向いて
   配設されていることを特徴とする請求項３に記載のシー
   ル機構。
5. 【請求項５】前記リップシールはリング状に形成され、
   その断面において、比較的肉厚の本体部と、この本体部
   の一端から湾曲しつつ延びる比較的肉薄の前記湾曲部
   と、からなる断面略フの字状の弾性部材であって、前記
   本体部裏面に剛性の補強板が固着されていることを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシール機構。
6. 【請求項６】前記中空部材は粉体を混合処理するための
   混合機であり、この混合機に嵌挿された前記軸部材の混
   合機内部領域に回転翼が連結されていることを特徴とす
   る請求項１乃至５のいずれかに記載のシール機構。