JPS6221607B2 - - Google Patents

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JPS6221607B2
JPS6221607B2 JP54156308A JP15630879A JPS6221607B2 JP S6221607 B2 JPS6221607 B2 JP S6221607B2 JP 54156308 A JP54156308 A JP 54156308A JP 15630879 A JP15630879 A JP 15630879A JP S6221607 B2 JPS6221607 B2 JP S6221607B2
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JP
Japan
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channel
seal
liquid
processing apparatus
material processing
Prior art date
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Application number
JP54156308A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5581133A (en
Inventor
Hoorudo Piitaa
Tadomoo Zeeu
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Farrel Corp
Original Assignee
Farrel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Farrel Corp filed Critical Farrel Corp
Publication of JPS5581133A publication Critical patent/JPS5581133A/en
Publication of JPS6221607B2 publication Critical patent/JPS6221607B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/406Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid by at least one pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/254Sealing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/465Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転式処理装置用の新規な改良シー
ル装置に関し、特に粘性又は粒状プラスチツク又
は重合体材料を処理するシール装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a new and improved sealing device for rotary processing equipment, and more particularly to a sealing device for processing viscous or particulate plastic or polymeric materials.

そのような処理装置の先行技術として個々の環
状の処理通路が、基本的には、少なくとも1つの
環状処理チヤンネルを備える回転可能機素と該チ
ヤンネルと共働する同軸表面を提供する静止機素
とから成つて、閉じられた処理通路を形成するよ
うにしたことを主要な構成要素とするものが存す
る。該先行技術に於いて、静止機素は、処理通路
に材料を送り込む入口と、処理通路のまわりの周
囲全長にほぼ近い距離だけ前記入口から隔置され
該通路から処理された材料を排出するための出口
とを有する。液体材料を収集する端部壁表面とな
る部材が、静止機素に配備され且つ出口付近の通
路に配置されて、通路に送り込まれた材料の運動
を制限し、且つ回転チヤンネル壁と共働して材料
と出口の方向に回転させられるチヤンネル壁の内
面との間で相対的運動を行なわせるようになつて
いる。この特殊な共働作用によつて、回転チヤン
ネルの内面と接触している液体のみを液体収集端
部壁面へ向かつて前方に引込ませて、材料の処理
及び/又は排出を制御することができる。
In the prior art of such processing devices, individual annular processing channels basically consist of a rotatable element comprising at least one annular processing channel and a stationary element providing a coaxial surface cooperating with said channel. There is a device whose main component is formed of a closed processing passage. In the prior art, a stationary element includes an inlet for feeding material into a processing passageway and a stationary element spaced from said inlet by a distance approximately approximating the entire circumference around the processing passageway for discharging treated material from said passageway. and an outlet. A member providing an end wall surface for collecting liquid material is disposed on the stationary element and disposed in the passageway near the outlet to limit movement of the material fed into the passageway and cooperate with the rotating channel wall. The material is rotated in the direction of the outlet so as to cause relative movement between the inner surface of the channel wall and the inner surface of the channel wall. This special interaction allows only the liquid that is in contact with the inner surface of the rotating channel to be drawn forward towards the liquid collection end wall to control the processing and/or evacuation of the material.

この処理装置の基本的機素は、回転可能チヤン
ネルを備える機素が静止ハウジング又はチヤンバ
(静止機素)内で回転運動できるように配置され
ている。前記処理チヤンネル(好ましくは複数個
の処理チヤンネル)はロータの円筒状表面内に形
成されて、各チヤンネルが、ロータ表面から内向
きに伸長する対向状態の側壁を有している。前記
静止ハウジング又はチヤンバは、共働作用を行な
う同軸表面を提供する内部円筒状表面を有し、該
表面が環状処理チヤンネルと一緒になつて閉じら
れた処理通路を形成する。
The basic elements of this processing device are arranged in such a way that the element with a rotatable channel can be moved in rotation within a stationary housing or chamber (stationary element). The processing channels (preferably a plurality of processing channels) are formed within the cylindrical surface of the rotor, each channel having opposing sidewalls extending inwardly from the rotor surface. The stationary housing or chamber has an internal cylindrical surface that provides cooperating coaxial surfaces that together with the annular processing channel form a closed processing passage.

これらの装置は、固体を移送したり、プラスチ
ツク又は重合体材料を溶融又は可塑化するため
に:粘性液体を移送し、ポンプ輸送し、又は加圧
するために;材料を混合し、ブレンドにし、調合
し又は均質化にするために:並びに脱気を行なわ
せたり、重合のような化学反応によつて分子的、
ミクロ的又はマクロ的な構造変化をもたらすため
に、有用である。
These devices are used to transfer solids or to melt or plasticize plastic or polymeric materials; to transfer, pump, or pressurize viscous liquids; to mix, blend, and formulate materials; for homogenization: as well as for degassing or by chemical reactions such as polymerization.
It is useful for bringing about micro or macro structural changes.

上述したような基本的な処理通路の個々が融通
性及び順応性を有しているから、一般的には複数
個の処理通路を採用して異なつた作動又は機能を
達成する1つ又は2つ以上の通路を処理装置に備
えさせる。例えば、1つ又は2つ以上の通路を用
いては一方の通路から別の通路まで材料を受入れ
及び移送する作用を与えたり、又は1つ又は2つ
以上の通路を用いて重合体又は可塑性材料を溶融
し、混合し、揮発させ又は放出させる作用を与え
ることができる。個々の通路に与えられた特定の
作用によつて、その通路の圧力特性が決定される
のが通常である。例えば、溶融又は放出のような
作用を与える場合は非常に高圧の発生を当然前提
としている。揮発のようなその他の作用は低圧の
発生を伴なうが、混合作用は中程度な圧力を伴な
う。更に、各々の通路の周囲に沿う圧力分布は通
路に与えられた作用又は作動によつて変化する。
圧力は全円周に沿つて又は円周の一部分に沿つて
線形的に増大するような作用の場合もあれば、円
周に沿つて1つ又は2つ以上の圧力上昇がありそ
れに伴なつて1つ又は2つ以上の急速度降下が存
するような圧力特性を与えるような作用の場合も
ある。更に、特定の圧力特性(例えば、高圧)を
有する基本的な処理通路が完全に異種の圧特性
(例えば、低圧)を有する装置のそば又は間に配
置されたことも多い。
Because of the flexibility and adaptability of each of the basic processing passages as described above, it is common to employ one or two processing passages to accomplish different operations or functions. The processing device is equipped with the above passages. For example, one or more passages may be used to receive and transfer materials from one passage to another, or one or more passages may be used to transport polymeric or plastic materials. The effect of melting, mixing, volatilizing or releasing can be given. The particular action applied to an individual passageway typically determines the pressure characteristics of that passageway. For example, when effects such as melting or discharging are applied, the generation of very high pressure is of course a prerequisite. Other effects, such as volatilization, involve the generation of low pressures, while mixing effects involve moderate pressures. Furthermore, the pressure distribution along the circumference of each passageway varies depending on the action or actuation applied to the passageway.
The pressure may increase linearly along the entire circumference or along a portion of the circumference, or there may be one or more pressure increases along the circumference. There are also cases where the action provides a pressure profile in which there are one or more rapid drops. Furthermore, basic processing channels with particular pressure characteristics (eg, high pressure) have often been placed alongside or between devices with completely disparate pressure characteristics (eg, low pressure).

たいていの場合に、通路の少なくともある部分
から好ましくない材料の漏洩を防止するために多
通路式処理装置において、個々の基本的通路のす
べて又はいくつかに効果的シール状態を提供する
ことが好ましい。好ましくない漏洩は例えば、多
通路式処理装置の通路の端部の一方又は双方から
の外的漏洩である。更に、好ましくない漏洩は隣
接した個々の処理通路の間で内的にも生じる。し
かしながら、すべての場合に於いて、特に興味の
ある漏洩は、回転可能円筒状チヤンネル壁の周囲
面又は頂部面と静止内部同軸環状面との間に必要
な隙間であつて、特に高圧が発生する通路の部分
に於いて生じる。
In most cases, it is desirable to provide an effective seal to all or some of the individual elementary passages in a multi-passage processing apparatus to prevent the leakage of undesired materials from at least some portion of the passages. Unwanted leakage is, for example, external leakage from one or both ends of the passages of a multi-passage processing device. Furthermore, undesirable leakage can also occur internally between adjacent individual processing channels. In all cases, however, the leakage of particular interest is the required clearance between the peripheral or top surface of the rotatable cylindrical channel wall and the stationary internal coaxial annular surface, especially where high pressures occur. Occurs in passageways.

外的及び内的漏洩の問題は、通路の周囲に沿つ
て半径方向の圧力差が通常生じるために、多ユニ
ツト回転式処理装置に於いては特に複雑である。
例えば、一般的に、通路の入口における圧力は低
いが、しかし材料収集端部壁面となる部材におけ
る圧力は極端に高くなる。事実、半径方向圧力に
おける圧力差がロータ又は軸の撓みを生じさせる
のに十分大きく、それによつて回転可能円筒状の
チヤンネル壁の頂部面と静止内部同軸環状面との
間の必要な隙間に利用できる許容範囲に好ましく
ない制限を与える。
The problem of external and internal leakage is particularly complex in multi-unit rotary processing equipment because radial pressure differences typically occur along the perimeter of the passageways.
For example, the pressure at the entrance to the passageway is typically low, but the pressure at the material collection end wall can be extremely high. In fact, the pressure difference in radial pressure is large enough to cause deflection of the rotor or shaft, thereby exploiting the required clearance between the top surface of the rotatable cylindrical channel wall and the stationary internal coaxial annular surface. place undesirable limits on what is possible.

かくして、本発明は、回転式処理装置に於ける
漏洩問題に関し、互いに相対的に移動する実質的
に同軸の表面の間に存する高圧又は低圧下に於い
て漏洩を効果的に最小にし又は防止することがで
きるシール装置を有する改良された新規な回転式
処理装置を提供する。
Thus, the present invention relates to leakage problems in rotary processing equipment and effectively minimizes or prevents leakage under high or low pressures that exist between substantially coaxial surfaces moving relative to each other. A new and improved rotary processing apparatus is provided having a sealing device that can be rotated.

本発明は、相対的に移動する互いに相補的な表
面の間の材料の漏洩を制御する新規な低摩擦シー
ルに関する。本発明の新規なシール装置は、ロー
タの回転可能チヤンネルに隣接した比較的に狭い
周囲部分とチヤンネルに近接する静止同軸環状面
との間の液体の漏洩を制御するのに特に適し、そ
れらの表面間の隙間は液体の薄いフイルムのみを
入れることができるようになつている。シールが
設けられ、そのシールは前記隙間又はその付近の
2つの表面の間に於いて液体の薄いフイルムの漏
洩を効果的に最小にし又は防止することができ、
更に互いに相対的に移動できる。基本的に、その
シールは、相対的に移動する表面の一方に配置さ
れた多数のシールチヤンネル(好ましくは平行、
螺旋状又は斜めのもの)によつて形成され、その
結果、相対運動中に隙間に入り込んだ液体がシー
ルチヤンネルに浸透入できるようになつている。
螺旋状チヤンネルを有する表面の有効幅、該表面
上の螺旋状チヤンネルの数と角度及び螺旋状チヤ
ンネルの寸法又は形状を適切に選んで、螺旋状チ
ヤンネルを有する表面ともう一方の表面との間の
相対的運動が有効なポンプ作用を与え、該ポンプ
作用が、隙間を通じて液体の流れを抑止し且つ該
流れに抵抗して、チヤンネルへの液体の浸透長さ
を制御するようにする。
TECHNICAL FIELD This invention relates to a novel low friction seal that controls leakage of material between complementary surfaces that move relative to each other. The novel sealing arrangement of the present invention is particularly suitable for controlling liquid leakage between a relatively narrow circumferential portion of a rotor adjacent a rotatable channel and a stationary coaxial annular surface proximate to the channel; The gap between them is designed so that only a thin film of liquid can be inserted. a seal is provided, the seal being capable of effectively minimizing or preventing leakage of a thin film of liquid between the two surfaces at or near the gap;
Furthermore, they can be moved relative to each other. Basically, the seal consists of a number of seal channels (preferably parallel,
(spiral or oblique) so that liquid that has entered the gap during relative movement can penetrate into the sealing channel.
The effective width of the surface with helical channels, the number and angle of the helical channels on the surface, and the size or shape of the helical channels are appropriately chosen to reduce the distance between the surface with helical channels and the other surface. The relative motion provides an effective pumping action that inhibits and resists the flow of liquid through the gap to control the length of liquid penetration into the channel.

更に、本発明(特にその好ましい実施例)に従
えば、相対的に移動する表面間のシールに於ける
動力損失を最小にし又は減少させ、且つ回転処理
装置の端部通路からの材料の外的漏洩又は処理装
置の一方の通路から他方の通路への材料の内的漏
洩を効果的に最小にし又は防止することができる
新規なシールが提供される。
Further, in accordance with the present invention (particularly preferred embodiments thereof), power losses in seals between relatively moving surfaces are minimized or reduced, and external removal of material from end passages of rotary processing equipment is achieved. A novel seal is provided that can effectively minimize or prevent leakage or internal leakage of material from one passageway of a processing device to another.

本発明は、多通路回転式処理装置に使用される
場合に関して説明されている。しかしながら、本
明細書に説明している動的シールは、互いに相対
的に回転する表面の間にシールが必要とされるよ
うな他の用途にも有用であることを理解された
い。
The invention has been described for use in a multi-pass rotary processing apparatus. However, it should be appreciated that the dynamic seals described herein are also useful in other applications where a seal is required between surfaces that rotate relative to each other.

回転式処理装置(第1図参照)は円筒内面14
を有するハウジング12内で回転運動するように
取付けられたロータ10から成る回転可能機素を
有し、ロータ10はハウジン12の端部壁18に
軸支された駆動軸16に支持されている。ロータ
10は多数のチヤンネル20を有し、各々のチヤ
ンネルは互いに固定関係に対向した側壁24と、
チヤンネル20の側面に位置するハウジング12
の静止内面14と同軸で且つ近接して隔置された
頂部表面部分26とを有する。回転可能チヤンネ
ル20及びハウジング12の静止内面14が、基
本的な処理通路を形成し、該通路の中へ処理する
ために材料が入口28から導入される。チヤンネ
ルの運動によつて、チヤンネル壁24と接触して
いる材料が材料収集端部壁面(図示省略)を形成
する部材へと引き寄せられる。収集処理された材
料はハウジング12の出口29から放出される。
材料収集端部壁面の方向にチヤンネル壁24上の
材料を引込むことによつて圧力が発生し、その結
果、チヤンネルは回転方向に増大する高い圧力の
領域となる。
The rotary processing device (see Fig. 1) has a cylindrical inner surface 14.
The rotatable element comprises a rotor 10 mounted for rotational movement within a housing 12 having a rotor 10 supported by a drive shaft 16 journalled in an end wall 18 of the housing 12. The rotor 10 has a number of channels 20, each channel having side walls 24 facing each other in fixed relationship;
Housing 12 located on the side of channel 20
having a top surface portion 26 coaxial with and closely spaced from the stationary inner surface 14 of. The rotatable channel 20 and the stationary inner surface 14 of the housing 12 form the basic processing passageway into which material is introduced for processing through the inlet 28. Movement of the channel draws material in contact with the channel walls 24 toward the members forming the material collection end walls (not shown). The collected and processed material is discharged from the outlet 29 of the housing 12.
Pressure is created by drawing the material on the channel wall 24 in the direction of the material collection end wall, resulting in the channel becoming an area of high pressure that increases in the direction of rotation.

第1図に示されるように、ハウジング12の静
止内面14と頂部面26との間に狭い隙間50が
ある。理想的には、隙間50は約10ミル(2.5
mm)又はそれ以下、好ましくは約3〜5ミル
(0.77〜1.5mm)である。一般に、隙間50は通路
の周辺に亘つて実質的に一定である。しかしなが
ら、このような狭い一定隙間に保守することは、
チヤンネルの周辺に沿つて生じる半径方向の異な
る圧力の存在によつて困難になる。この半径方向
圧力の不平衝は高圧領域から低圧領域まで軸又は
ロータに撓みを生じさせるほど大きいこともあ
る。付加的な隙間がその撓みの程度を補償するた
めに設けられなければならないから、どのような
撓みでも所望の狭い一定隙間の保守に影響を与え
ることは明らかである、流れを導く装置を半径方
向に対向した関係に配置して、処理通路又は一群
の処理通路の一部分に生じる半径方向圧力が別の
部分に生じる半径方向圧力によつてバランスされ
るようにすることもできる。軸撓みを制御するこ
とによつて、漏洩を減じることもできるが、補助
又は付加的シール装置を設けて漏洩を可能な限少
なくすることが好ましいことが多い。本発明は、
隙間50に於いて又は該隙間の付近に於いて互い
に相対的に移動する面の間の漏洩を制御する新規
なシール装置を提供する。
As shown in FIG. 1, there is a narrow gap 50 between the stationary inner surface 14 and the top surface 26 of the housing 12. Ideally, the clearance 50 should be about 10 mils (2.5
mm) or less, preferably about 3 to 5 mils (0.77 to 1.5 mm). Generally, the gap 50 is substantially constant around the perimeter of the passageway. However, maintenance within such a narrow constant gap is
This is complicated by the presence of radially different pressures along the periphery of the channel. This radial pressure imbalance can be large enough to cause deflection of the shaft or rotor from the high pressure region to the low pressure region. It is clear that any deflection will affect the maintenance of the desired narrow constant gap, since additional gaps have to be provided to compensate for that degree of deflection, if the flow directing device is not radially They may also be arranged in opposing relationship so that radial pressures occurring in one part of the process passage or group of process passages are balanced by radial pressures occurring in another part. Although leakage can be reduced by controlling shaft deflection, it is often preferable to provide auxiliary or additional sealing devices to minimize leakage. The present invention
A novel sealing device is provided that controls leakage between surfaces that move relative to each other at or near a gap 50.

本発明の動的シールの一実施例が第2図、第3
図及び第4図に示されており、多数の傾斜した好
ましくは平行な狭いシールチヤンネル27がチヤ
ンネル側壁24の間の表面26に形成され及び/
又は表面26によつて支持されて、ハウジング1
2の静止同軸面14と表面26との間で動的シー
ルを提供する。図示のように、斜めのシールチヤ
ンネル27は表面26に形成されることが好まし
く且つハウジング12の平滑な表面14に対して
相対的に移動する。本発明の動的シールの種々の
設計上のパラメータの間の最も重要な関係は第3
図及び第4図に与えられており、本発明の動的シ
ールについての以下の説明に関連してそれらの図
面が示されている。
An embodiment of the dynamic seal of the present invention is shown in FIGS. 2 and 3.
4, a number of inclined, preferably parallel, narrow sealing channels 27 are formed in the surface 26 between the channel sidewalls 24 and/or
or supported by surface 26, housing 1
2 provides a dynamic seal between the stationary coaxial surface 14 and the surface 26. As shown, the diagonal seal channel 27 is preferably formed in the surface 26 and moves relative to the smooth surface 14 of the housing 12. The most important relationship between the various design parameters of the dynamic seal of the present invention is the third
4 and 4, which figures are shown in connection with the following description of the dynamic seal of the present invention.

上記のように、上記動的シールは、基本的に、
多数の傾斜した好ましくは平行なシールチヤンネ
ルを有する隙間50に又はその付近に2つの相対
移動面の一方に設けることによつて達成される。
結果的に、各々の傾斜したシールチヤンネルは、
多数のシールチヤンネル(又は多数の押出用回転
羽根部分)用のバレルとして作用する静止同軸面
14を有する押出回転羽根(スクリユーフライ
ト)の一部分として作用する。従つて、表面26
の幅τを横切る液体の正味流量qは、スクリユー
押出機に適用されるのと同じ解析を使用すること
によつて求められる。従つて、正味流量は一方向
の引込み流量と反対方向の圧力流量との間の差で
あり、すなわち、 q=qD−qP(等式A)である。
As mentioned above, the above dynamic seal is basically:
This is achieved by providing one of the two relative movement surfaces at or near the gap 50 with a number of inclined, preferably parallel, sealing channels.
Consequently, each sloped seal channel is
It acts as part of an extrusion rotor (screw flight) with a stationary coaxial surface 14 acting as a barrel for multiple seal channels (or multiple extrusion rotor sections). Therefore, the surface 26
The net flow rate q of liquid across the width τ is determined by using the same analysis applied to screw extruders. Therefore, the net flow rate is the difference between the draw flow rate in one direction and the pressure flow rate in the opposite direction, ie, q = q D - q P (Equation A).

この場合に、qDは理論的引込流量、及びqP
理論的な圧力流量である。
In this case, q D is the theoretical drawing flow rate and q P is the theoretical pressure flow rate.

説明のために、第2図〜第4図の動的シールは
一定圧力に対して作用することを第4図にグラフ
で示しており、全正味流量qは、平衝条件(すな
わちqD=qP)の下で0に等しい。引込流量qD
はシールチヤンネルの形状及び作動速度の函数で
ある。しかしながら、ある一定圧力に対する圧力
流量qPチチヤンネル内の液体の浸透長さ(即
ち、液体で満たされたチヤンネルの長さ)に逆比
例する。第3図及び第4図に示されるように、こ
のような条件の下では、液体が引込流量に等しい
値に圧力流量(液体をチヤンネルに動かす流量)
を減じる長さにまでシールチヤンネルを浸入する
や否や平衝状態に達する。もし軸方向に測定され
た浸入長さがシールチヤンネル27の長さより短
いならば、液体は螺旋状シールチヤンネル支持面
26の幅を横切つて漏洩しない。
For illustrative purposes, it is shown graphically in FIG. 4 that the dynamic seals of FIGS . q P ) is equal to 0. Draw-in flow rate q D
is a function of seal channel shape and actuation speed. However, the pressure flow rate q P for a given pressure is inversely proportional to the penetration length of the liquid in the channel (ie, the length of the channel filled with liquid). As shown in Figures 3 and 4, under these conditions, the liquid has a pressure flow rate (the flow rate that moves the liquid into the channel) equal to the drawing flow rate.
The equilibrium condition is reached as soon as the seal channel is penetrated to a length that reduces . If the axially measured penetration length is less than the length of the seal channel 27, no liquid will leak across the width of the helical seal channel support surface 26.

しかしながら、本発明の動的シールは第4図に
関連して説明したように、一定圧力の条件の下で
作動しない。代りに、第5図は回転式処理通路の
周囲に沿つて生じる典型的な圧力プロフイルを示
す。比較的に低い圧力の周期の後に、通路内の圧
力は、漸次に増大し、通路の端部で最大値に達
し、それからチヤンネルブロツクのような障害物
を越えて急激に降下して元の低いレベルに戻る。
それ故に、本発明の動的シールは、チヤンネル壁
24の各々の回転中に周期的に繰返えす可変圧力
の対して作用するのが通常である。第5図に示さ
れた圧力プロフイル用の螺旋状シールチヤンネル
27への液体の浸入長さは適当な動的モデルによ
つて計算され、第6図に圧力プロフイルに対して
示されている。圧力が急激に降下するや否や、シ
ールチヤンネル内の液体の浸透長さは圧力増大の
開始にほぼ向い合う点まで漸次に減少することが
解る。それから、シールチヤンネル内の液体の浸
透長さは再び増大する。一般に、正味流量q(等
式A)は任意の一回転の間には平衝状態に達しな
い。圧力が最も低い時にシールチヤンネルからの
液体を空にするため、又は圧力が最も大きい時に
液体でシールチヤンネルを再び満すために必要な
時間によつて、シールチヤンネル内の液体の浸入
の長さは圧力プロフイルよりも遅れるか又は先行
する。例えば、第5図に示された圧力の急激な降
下の後に、シールチヤンネル内の液体の浸入長さ
に漸次の減少が生じる。しかしながら、液体の浸
入長さが螺旋状シールチヤンネルの長さを越える
ように十分な長さに各々のシールチヤンネルの長
さを形成することによつて、好ましくない漏洩が
多数の螺旋状シールチヤンネルを有する表面の幅
τを横切ることができない。
However, the dynamic seal of the present invention does not operate under constant pressure conditions, as described in connection with FIG. Instead, FIG. 5 shows a typical pressure profile that occurs along the circumference of a rotary processing path. After a period of relatively low pressure, the pressure in the passage increases gradually, reaching a maximum value at the end of the passage, and then drops sharply across an obstacle such as a channel block to its original low pressure. Return to level.
Therefore, the dynamic seal of the present invention typically operates against variable pressures that repeat periodically during each rotation of the channel wall 24. The length of liquid penetration into the helical sealing channel 27 for the pressure profile shown in FIG. 5 was calculated by means of a suitable dynamic model and is shown for the pressure profile in FIG. It can be seen that once the pressure drops suddenly, the penetration length of the liquid in the seal channel gradually decreases to a point approximately opposite the onset of the pressure increase. Then the penetration length of the liquid in the seal channel increases again. In general, the net flow rate q (Equation A) will not reach equilibrium during any one revolution. The length of liquid penetration in the seal channel is determined by the time required to empty the seal channel of liquid when the pressure is lowest or to refill the seal channel with liquid when the pressure is highest. It lags or precedes the pressure profile. For example, after the rapid drop in pressure shown in FIG. 5, there is a gradual decrease in the length of liquid penetration within the seal channel. However, by making the length of each seal channel long enough so that the liquid penetration length exceeds the length of the helical seal channel, undesirable leakage can be avoided by making the length of the helical seal channel large enough. cannot traverse the width τ of the surface.

本発明の好ましい動的シールは、多フライト付
きであり且つ比較的に小さな螺旋角度θを備えた
(好ましくは平行な)多数の螺旋シールチヤンネ
ルを有する動的シールである。小さな螺旋角度θ
を小さくすることが、比較的に狭い幅τを有する
シールチヤンネル軸受面用の最小の浸入長さを有
するシールチヤンネルを提供するために好まし
い。約20゜以下の螺旋角度θは本発明の動的シー
ル用に特に適している。
A preferred dynamic seal of the present invention is a dynamic seal having multiple (preferably parallel) helical seal channels with multiple flights and with relatively small helical angles θ. small helix angle θ
It is preferred to have a small width τ to provide a seal channel with a minimum penetration length for the seal channel bearing surface with a relatively narrow width τ. Helix angles θ of about 20° or less are particularly suitable for the dynamic seals of the present invention.

本発明の動的シール装置を提供するのに使用さ
れるシールチヤンネルの数は重要なことである。
チヤンネル壁24が比較的に大きい外側直径O.
D.を有するから、表面26を支持する多フライ
ト付きシールチヤンネルが特に好ましい。なぜな
らば、螺旋状シールチヤンネル27のリードLが
シール表面26の幅τより大きいからである。従
つて、多数の(好ましくは平行な)螺旋状シール
チヤンネルが形成されて有効な動的シールが提供
される。多数の螺旋状シールチヤンネルを使用す
る別の理由もある。零に等しい正味流量qのため
に、圧力流量、引込流量は等しくなければならな
い。しかしながら、シールチヤンネル幅H(第3
図)対シールチヤンバ幅W(第4図)の比は、チ
ヤンネル幅Wの減少に従つて増大するので、等式
Aの圧力流量値は引込流量値より速く減少する。
上記等式Aを参照すると、これらの条件の下で、
即ちチヤンネル幅Wを減少させるためには、シー
ルがより効率的であることが解り、このことは、
シールチヤンネルの液体の浸入長が低いと零正味
流量が得られるということを意味する。更に、チ
ヤンネルの増大数がチヤンネル幅の減少となるこ
とはチヤンネル幅W(第4図)用の等式から明ら
かである。狭いシールチヤンネル幅Wは、通路の
周囲のまわりに遭遇する異なつた半径方向圧力の
ために本発明の実施のために特に好ましい。狭い
幅Wを有する多数の平行螺旋状シールチヤンネル
を使用することによつて、いつでも各々の個々の
シールチヤンネルに作用する圧力変化は少さな値
に維持され且つ各々のチヤンネルは独立的に使用
する。
The number of seal channels used to provide the dynamic seal system of the present invention is important.
The channel wall 24 has a relatively large outer diameter O.
D. A multi-flighted seal channel supporting surface 26 is particularly preferred. This is because the lead L of the helical sealing channel 27 is larger than the width τ of the sealing surface 26. Thus, multiple (preferably parallel) helical seal channels are formed to provide an effective dynamic seal. There is another reason to use multiple helical seal channels. For the net flow rate q to be equal to zero, the pressure flow rate, the drawing flow rate must be equal. However, the seal channel width H (third
Since the ratio of seal chamber width W (FIG. 4) to seal chamber width W (FIG. 4) increases as channel width W decreases, the pressure flow value in Equation A decreases faster than the retraction flow value.
Referring to equation A above, under these conditions,
That is, it turns out that sealing is more efficient for reducing the channel width W, which means that
A low liquid penetration length of the seal channel means that zero net flow is obtained. Furthermore, it is clear from the equation for channel width W (FIG. 4) that an increasing number of channels results in a decreasing channel width. A narrow seal channel width W is particularly preferred for the practice of the invention due to the different radial pressures encountered around the circumference of the passage. By using a large number of parallel helical seal channels with narrow widths W, the pressure variation acting on each individual seal channel at any time is kept to a small value and each channel is used independently. .

再び第6図を参照すると、図示の液体の浸入境
界は、シールチヤンネル27が螺旋状シールチヤ
ンネル支持面26の完全な回転運動中に満される
面積を示す。この面積は、更に液体と接触する静
止同軸内部環状面14の面積に符号する。螺旋状
シールチヤンネル支持面26と同軸内部環状面1
4と液体との接触は、シールチヤンネルの液体の
浸入程度を限定する好ましい引込流量を提供する
剪断作用を生じる。しかしながら、この剪断作用
はエネルギーを熱にするためにシールでの好まし
くない動力損出を伴なう。
Referring again to FIG. 6, the illustrated liquid infiltration boundary indicates the area that the seal channel 27 fills during complete rotational movement of the helical seal channel support surface 26. This area also corresponds to the area of the stationary coaxial inner annular surface 14 in contact with the liquid. Helical seal channel support surface 26 and coaxial inner annular surface 1
4 and the liquid creates a shearing action that provides a favorable draw flow rate that limits the extent of liquid infiltration of the seal channel. However, this shearing action is accompanied by undesirable power losses at the seal due to the conversion of energy into heat.

本発明の特に好ましい実施例によると、新規な
動的シールでの出力損出は動的シールを与える一
方の表面の各々の回転運動の一部分中に動的シー
ルを形成する表面の間で液体接触を破壊すること
によつて実質的に減少させられる。この実施例
は、第7図、第7a図、第7b図、第8図、第8
a図、第8b図、第9図及び第10図に示されて
いる。第7図、第7a図及び第7b図に示される
ように、スクレーパ30は螺旋状シールチヤンネ
ル軸受面26で液体をこすり取るためにチヤンネ
ルブロツク19(第7a図)の入口に配置されて
おり、その軸受表面は回転式処理装置の端部通路
から好ましくない外的漏洩を防ぐために構成され
た動的シールを提供する。スクレーパ30と螺旋
状シール27の周囲部分26との間のスクレーパ
隙間は緊密であらねばならない。好ましくは、ス
クレーパ隙間は螺旋状シールチヤンネル面26と
静止内部同軸環状表面14に接触するたいていの
石油をスクレーパで掻き取るのに十分に緊密でな
ければならない。従つて、スクレーパ作用の後
に、螺旋シールチヤンネル27を支持する表面2
6と表面14との間の液体接触は破壊され、しか
もシールチヤンネル27はそれらチヤンネルがス
クレーパ作用の前に満される程度にまで液体で満
される。動的シールでのエネルギーの消敬による
動力損出それ故にスクレーパ作用の後に減少され
且つ再び増大することがなく、十分な液体は動的
シールの同軸環状表面の間で液体接触を再び確立
するために螺旋状シールチヤンネルに汲み入れら
れる。螺旋状シールチヤンネル支持表面をスクレ
ーパ作用した液体材料は低い圧力で入口に放出さ
れる。
According to a particularly preferred embodiment of the invention, the power loss in the novel dynamic seal is such that liquid contact between the surfaces forming the dynamic seal during a portion of each rotational movement of one surface provides the dynamic seal. substantially reduced by destroying the This embodiment is shown in FIGS. 7, 7a, 7b, 8, and 8.
It is shown in Figures a, 8b, 9 and 10. As shown in FIGS. 7, 7a and 7b, a scraper 30 is positioned at the inlet of the channel block 19 (FIG. 7a) to scrape liquid at the helical seal channel bearing surface 26; The bearing surface provides a dynamic seal configured to prevent unwanted external leakage from the end passages of the rotary processing equipment. The scraper gap between the scraper 30 and the peripheral portion 26 of the helical seal 27 must be tight. Preferably, the scraper gap should be tight enough to scrape off most of the oil that contacts the helical seal channel surface 26 and the stationary inner coaxial annular surface 14. Therefore, after the scraping action, the surface 2 supporting the helical sealing channel 27
The liquid contact between 6 and surface 14 is broken and the sealing channels 27 are filled with liquid to the extent that they are filled before the scraping action. The power loss due to the dissipation of energy in the dynamic seal is therefore reduced after the scraper action and does not increase again, since enough liquid can re-establish liquid contact between the coaxial annular surfaces of the dynamic seal. is pumped into a spiral seal channel. The liquid material scraped off the helical seal channel support surface is discharged at low pressure into the inlet.

第8図、第8a図及び第8b図は表面形成隙間
50の間に形成された本発明の動的シールの別の
実施例と共働するスクレーパ31を示す。図示の
ように、2組の交差する螺旋状シールチヤンネル
27と27aは互いに対向する各々の組のシール
チヤンネルの螺旋状の隣接したプロセス通路のチ
ヤンネル壁24の間の周囲表面26に配置されて
いる。スクレーパ31は、チヤンネルブロツク1
9(第8a図)の入口側に配置されしかも動的シ
ール提供表面の間で液体接触を破壊するため且つ
スクレーパで掻き取られた材料を入口に放出する
ために螺旋状シールチヤンネル軸受面26に関し
て密接なスクレーパ状態に維持されている。
8, 8a and 8b show a scraper 31 in cooperation with another embodiment of the dynamic seal of the present invention formed between a surface forming gap 50. FIGS. As shown, two sets of intersecting helical seal channels 27 and 27a are disposed on the peripheral surface 26 between the helical adjacent process passage channel walls 24 of each set of seal channels facing each other. . The scraper 31 is connected to the channel block 1.
9 (FIG. 8a) and with respect to a helical seal channel bearing surface 26 for breaking liquid contact between the dynamic seal-providing surfaces and for discharging material scraped by the scraper into the inlet. Maintained in close scraper condition.

本発明の動的シールの表面の間の液体接触を破
壊する効果は第9図及び第10図に示されてい
る。第9図(同様に第5図)は回転式処理通路の
周囲に沿つて生じる典型的な圧力プロフイルを示
す。第9図の圧力プロフイル用であるが図示され
説明されたように螺旋状シールチヤンネル支持表
面と共働するスクレーパを有する螺旋状シールチ
ヤンネルに液体の浸入する計算された長さは、第
10図に示されている。図示のように、スクレー
パ作用は入口で又は通路の低圧面で又はその付近
で行なわれる。このスクレーパ作用は、動的シー
ルの表面との間の液体接触を破壊するが、しかし
液体であるレベルにまで満された螺旋状シールチ
ヤンネルを離れる。動的シールの表面の間の液体
接触を提供する層が除去されているから、スクレ
ーパ30又は31の裏面から第10図のスケール
上で符号10に至るまで伸長する面に於ける液体
の非常にわずかな浸入及び出力損失が減少され
る。しかしながら、一たん圧力が増加を開始する
ならば、液体浸入の長さは最大浸入がむしろ最大
圧力に近接して生じる状態で圧力プロフイルを直
ちに且つ非常に密接に従う。第10図と第5図の
比較は、第10図の最大液体浸入の面積は第5図
の最大液体浸入面積より相当に小さいということ
を示している。その結果として、スクレーパは、
動的シールの効率を害することなしに動的損失を
減少させる。
The effect of breaking liquid contact between the surfaces of the dynamic seal of the present invention is illustrated in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 (also FIG. 5) shows a typical pressure profile that occurs along the circumference of a rotary processing channel. The calculated length of liquid penetration into the helical seal channel for the pressure profile of FIG. 9 but with the scraper cooperating with the helical seal channel support surface as shown and described is shown in FIG. It is shown. As shown, the scraping action is performed at or near the inlet or low pressure side of the passageway. This scraping action breaks the liquid contact between the surfaces of the dynamic seal, but leaves the helical seal channel filled to a certain level with liquid. Since the layer providing liquid contact between the surfaces of the dynamic seal has been removed, very little of the liquid on the surface extending from the back side of the scraper 30 or 31 to number 10 on the scale of FIG. Minor ingress and power losses are reduced. However, once the pressure begins to increase, the length of liquid ingress immediately and very closely follows the pressure profile with maximum ingress occurring rather close to the maximum pressure. A comparison of FIG. 10 and FIG. 5 shows that the area of maximum liquid penetration in FIG. 10 is considerably smaller than the area of maximum liquid penetration in FIG. As a result, the scraper
Reduce dynamic losses without compromising dynamic seal efficiency.

上記の本発明の実施例に於いて、動的シールは
表面形成隙間(第2図及び第3図)の間に形成さ
れる。しかしながら、本発明の技術範囲内の動的
シールは隙間50に於いてよりもその付近に配置
されたその他の表面の間に形成される。第11
図、第11a図、第11b図、第12図、第12
a図及び第12b図は本発明の別の実施例を示
す。第11図は動的シールを示し、その動的シー
ルに於いてロータ10の外部表面32の一部分は
外面32に沿つて伸長する多数の斜めのシールチ
ヤンネル35を有する。多数のシールチヤンネル
35を支持する外面32の部分は幅τとして示さ
れている(第11図、第11a図)。シールチヤ
ンネルを支持する表面即ち外面32は、隙間50
と同一であるか又はそれより大きいか又はそれよ
り小さいかであるが通常約10ミル(2.5mm)又は
それ以下である一定の緊密な隙間51によつてシ
ールチヤンネル支持面から隔置された静止表面3
3に関して回動運動する。静止表面33はハウジ
ング12の静止内面14に固着された静止環状機
素34によつて形成される。第11a図は外面3
2の外周領域まわりに伸長する幅τに設けられて
いる多数のスパイラルシールチヤンネル35を示
すロータ10の外面32の図面である。溝は曲線
状スパイラル形状で第11a図に示されている
が、溝は本発明の技術的範囲から逸脱することな
しに斜めに配置され且つ真直である。第11b図
は第11図の動的シールを形成する表面32と3
3との間の関係及びスクレーパ36を示す上面図
である。図示のように、スクレーパ36は、静止
環状部材34で固定しており且つ表面33と表面
32との間の液体接触を破壊するために表面33
から外向きに伸長する。スクレーパ36は少なく
とも幅τを横切つて伸長し且つ通路の入口(図示
省略)に又はその付近に配置されている。
In the embodiment of the invention described above, a dynamic seal is formed between the surface forming gaps (FIGS. 2 and 3). However, dynamic seals within the scope of the present invention are formed less at the gap 50 than at other surfaces disposed in its vicinity. 11th
11a, 11b, 12, 12
Figures a and 12b show another embodiment of the invention. FIG. 11 illustrates a dynamic seal in which a portion of the outer surface 32 of the rotor 10 has a number of diagonal seal channels 35 extending along the outer surface 32. The portion of the outer surface 32 that supports a number of seal channels 35 is shown as having a width τ (FIGS. 11 and 11a). The seal channel supporting surface or outer surface 32 has a gap 50
a static spaced apart from the seal channel support surface by a tight gap 51 that is equal to or greater than or less than, but typically about 10 mils (2.5 mm) or less. surface 3
Rotating motion about 3. The stationary surface 33 is formed by a stationary annular element 34 secured to the stationary inner surface 14 of the housing 12. Figure 11a shows the outer surface 3.
2 is a drawing of the outer surface 32 of the rotor 10 showing a number of spiral seal channels 35 provided with a width τ extending around a circumferential area of 2; FIG. Although the grooves are shown in FIG. 11a in a curved spiral configuration, the grooves can be obliquely disposed and straight without departing from the scope of the invention. FIG. 11b shows surfaces 32 and 3 forming the dynamic seal of FIG.
3 is a top view showing the relationship between the scraper 36 and the scraper 36. FIG. As shown, a scraper 36 is secured to the stationary annular member 34 and is attached to the surface 33 to break liquid contact between the surfaces 33 and 32.
Extend outward from. The scraper 36 extends across at least the width τ and is located at or near the entrance to the passageway (not shown).

第12図、第12a図及び第12b図は隙間5
0に於けるよりもその付近の表面の間に形成され
た動的シールの別の実施例を示す。図示の実施例
に於いて、多数の螺旋状又は傾斜シールチヤンネ
ル37はハウジング12の静止内面14に固着さ
れた環状機素39の静止表面に設けられている。
静止チヤンネル支持表面38の幅τは隙間51に
よつてロータ10の外面の一部分から隔置されて
いる。第12a図は表面38の幅τに設けられた
多数のシールチヤンネル37を示す環状機素39
の概略側面図である。第12b図は第12図の動
的シールを形成する表面の間の関係及びスクレー
パ41を示す上面図である。スクレーパ41は静
止環状部材39に固定的に配置され保持されてお
り且つ表面38と40との間の液体接触を破壊す
るために表面38から外向きに伸長する。第12
a図に示されるように、スクレーパ41は、少な
くとも幅τを横切つて伸長し且つ前記すべてのス
クレーパの場合に於けるように、入口(図示省
略)に於いて又はその付近又は通路の低圧面に配
置されている。
Figures 12, 12a and 12b show the gap 5.
2 shows another example of a dynamic seal formed between surfaces nearer than at zero. In the illustrated embodiment, a number of helical or angled seal channels 37 are provided on the stationary surface of an annular element 39 secured to the stationary interior surface 14 of the housing 12.
The width τ of the stationary channel support surface 38 is spaced from a portion of the outer surface of the rotor 10 by a gap 51. FIG. 12a shows an annular element 39 showing a number of sealing channels 37 provided in the width τ of the surface 38.
FIG. FIG. 12b is a top view showing the relationship between the surfaces forming the dynamic seal of FIG. 12 and the scraper 41. FIG. A scraper 41 is fixedly disposed and retained on stationary annular member 39 and extends outwardly from surface 38 to break liquid contact between surfaces 38 and 40. 12th
As shown in FIG. It is located in

第12図、第12a図及び第12b図に示され
た動的シールは、多数のシールチヤンネルが回転
表面によつて支持されているという点で前記動的
シールと幾分か相違している。第12図、第12
a図及び第12b図の動的シールに於いて、多数
のシールチヤンネルは静止表面に形成されてい
る。すでに説明したように、回転円筒状表面によ
つて支持された各々のシールチヤンネルへの液体
の浸入長さは、第5図、第6図、第9図及び第1
0図にグラフ的に示されているように、通路の周
囲に沿つて遭遇した差圧のために各々の回転運動
中に漸次に変化する。各々の螺旋状シールチヤン
バへの液体の浸入長さの変化は静止螺旋状シール
チヤンネル支持表面を有する動的シールには各々
の回転運動中には遭遇しない。代りに、各々のシ
ールチヤンネルが通路の周囲の所定位置に常にあ
るから、各々の螺旋状シールチヤンネルはロータ
10のチヤンネル壁24の回転運動ごとに同一ヘ
ツドの圧力を常に観察できる。従つて、各々の静
止シールチヤンネルへの液体の浸入長さは異なつ
ているが、しかしどの所定のチヤンネルへの最大
浸入長さは一定圧力がロータ10の各々の回転運
動中にシールチヤンネルに与えられている限り実
質的に常に一定である。更に、しかしながら、静
止表面上のどんな螺旋状シールチヤンネルへの液
体の浸入長さでもどのシールチヤンネル長さを越
えない限り、表面間での好ましくない漏洩は生じ
ない。
The dynamic seal shown in Figures 12, 12a and 12b differs somewhat from the previous dynamic seals in that multiple seal channels are supported by rotating surfaces. Figure 12, 12
In the dynamic seal of Figures a and 12b, multiple seal channels are formed in a stationary surface. As previously discussed, the length of liquid penetration into each seal channel supported by a rotating cylindrical surface is determined by
As shown graphically in Figure 0, the differential pressure encountered along the circumference of the passage changes gradually during each rotational movement. Changes in the length of liquid entry into each helical seal chamber are not encountered during each rotational movement in a dynamic seal with a static helical seal channel support surface. Instead, since each seal channel is always in place around the passageway, each helical seal channel can always observe the same head pressure during each rotational movement of the channel wall 24 of the rotor 10. Therefore, the length of liquid penetration into each stationary seal channel is different, but the maximum penetration length into any given channel is such that a constant pressure is applied to the seal channel during each rotational movement of rotor 10. remains virtually constant as long as Additionally, however, as long as the length of liquid penetration into any helical seal channel on a stationary surface does not exceed any seal channel length, undesirable leakage between surfaces will not occur.

第13図は円筒状表面形成ギヤツプ50の間に
形成された本発明の別の動的シールを示してお
り、その動的シールは第12図、第12a図及び
第12b図の動的シールの説明と同一方法で作用
する。第13図に示されるように、螺旋状シール
チヤンネル42は隙間50によつてロータ10の
頂面部分26から隔置され且つそれと同軸であつ
ハウジング12の静止内面14に形成されてい
る。従つて、静止内面14によつて支持された
各々の螺旋状シールチヤンネル42への液体の浸
入長さは変化する。しかし、第12図、第12a
図及び第12b図の動的シールに於けるように、
回転チヤンネル壁に沿つて所定の圧力位置に於け
る所定の螺旋状チヤンネル42への液体の浸入最
大長さは、一定圧力がその所定位置に与えられる
限り実質的に常に一定である。従つて、静止螺旋
状シールチヤンネル42への液体の浸入長さがチ
ヤンネルの長さを越えない限り、隙間50に於け
る表面間に形成された動的シールを横切る液体の
漏洩は生じない。
FIG. 13 shows another dynamic seal of the present invention formed between a cylindrical surface-forming gap 50, which dynamic seal is similar to the dynamic seal of FIGS. 12, 12a and 12b. It works in the same way as described. As shown in FIG. 13, a helical sealing channel 42 is formed in the stationary inner surface 14 of the housing 12 spaced from and coaxial with the top portion 26 of the rotor 10 by a gap 50. Accordingly, the length of liquid penetration into each helical seal channel 42 supported by the stationary inner surface 14 varies. However, Fig. 12, 12a
As in the dynamic seal of Figs. and 12b,
The maximum length of liquid penetration into a given helical channel 42 at a given pressure location along the rotating channel wall is substantially always constant as long as a constant pressure is applied at that location. Therefore, no leakage of liquid will occur across the dynamic seal formed between the surfaces in the gap 50 unless the length of liquid penetration into the static helical seal channel 42 exceeds the length of the channel.

上記発明の説明に於いて、2つの同軸表面によ
つて形成された隙間に於ける液体の漏洩は一方の
表面によつて支持された多数の螺旋状又は斜めの
シールチヤンネルによつて制御される。各々のシ
ールチヤンネルへの液体浸入長さが浸入されたシ
ールチヤンネルの長さを越えないように、シール
チヤンネルの数、形状、寸法及び角度が選定され
る。しかしながら、本発明の動的シールの最良の
機能は隙間に於ける液体漏洩量を制御することに
よつてチヤンネル内の液体浸入範囲を少なくする
ことであることが理解される。たとえばチヤンネ
ルへの漏洩流体の浸入長さが浸入されるチヤンネ
ルの長さを越えるとしても、その制御の程度は達
成される。このような状況の下で、ある液体漏洩
が隙間に生じるが、しかし螺旋状シールチヤンネ
ルが所定量の漏洩にわたつて制御を行ない、その
量はシールチヤンネルなしで生じる漏洩よりも少
ない。
In the above description of the invention, leakage of liquid in a gap formed by two coaxial surfaces is controlled by a number of helical or diagonal seal channels supported by one of the surfaces. . The number, shape, size and angle of the seal channels are selected such that the length of liquid penetration into each seal channel does not exceed the length of the penetrated seal channel. However, it is understood that the best function of the dynamic seal of the present invention is to reduce the extent of liquid ingress within the channel by controlling the amount of liquid leakage in the gap. For example, even if the length of leakage fluid into the channel exceeds the length of the channel into which it enters, the degree of control is achieved. Under these circumstances, some liquid leakage occurs in the gap, but the helical seal channel provides control over a certain amount of leakage, which is less than the leakage that would occur without the seal channel.

第14図、第14a図、第15図及び第15a
図は、隙間に於ける液体漏洩の効果的制御がたと
え液体漏洩の浸入がシールチヤンネルの長さを越
えるとしても達成されるような本発明の実施例を
示す。第14図及び第14a図に示された実施例
がチヤンネル壁24の周囲表面26に支持された
多数の螺旋状シールチヤンネル27を有する。こ
こで示されるように、シールチヤンネル支持表面
の幅τは表面26の全幅を横切つて伸長しておら
ず、チヤンネル27への液体の浸入はチヤンネル
27の長さを越えることができる。しかしなが
ら、液体浸入収集チヤンネル57は液体浸入チヤ
ンネル27を集めしかも収集された液体を保持す
るために設けられており、その液体は通路の低圧
領域に於けるチヤンネル27を通じて放出され
る。液体浸入収集チヤンネル57はチヤンネル2
7と約同一深さH(第4図)を有することが好ま
しい。
Figures 14, 14a, 15 and 15a
The figure shows an embodiment of the invention in which effective control of liquid leakage in the gap is achieved even if the penetration of liquid leakage exceeds the length of the seal channel. The embodiment shown in FIGS. 14 and 14a has multiple helical seal channels 27 supported on the peripheral surface 26 of the channel wall 24. The embodiment shown in FIGS. As shown here, the width τ of the seal channel support surface does not extend across the entire width of surface 26, allowing liquid ingress into channel 27 to exceed the length of channel 27. However, a liquid inlet collection channel 57 is provided to collect the liquid inlet channel 27 and retain the collected liquid, which liquid is discharged through the channel 27 in a low pressure region of the passageway. Liquid infiltration collection channel 57 is channel 2
7 (FIG. 4).

第15図及び第15a図は第14図及び第14
a図に示された実施例の別の実施例を示す。シー
ルチヤンネル支持表面の幅τは表面26の全幅の
一部分を占めるのみである。代りに、凹状部分5
9、シールチヤンネル支持表面τ及び液体浸入収
集チヤンネル57の幅はチヤンネル壁24の表面
26の全幅を横切つて配置されている。液体浸入
収集チヤンネルの深さはチヤンネル27の深さH
(第4図)と同一であることが好ましい。凹状部
分59の深さはチヤンネル27の深さと同一又は
異なつていてもよく、凹状部分59は表面26か
ら下向き(図示省略)にテーパ状になつている。
Figure 15 and Figure 15a are Figures 14 and 14.
Figure a shows another embodiment of the embodiment shown in Figure a; The width τ of the seal channel support surface occupies only a portion of the total width of surface 26. Instead, the concave portion 5
9, the seal channel support surface τ and the width of the liquid infiltration collection channel 57 are disposed across the entire width of the surface 26 of the channel wall 24. The depth of the liquid infiltration collection channel is the depth H of channel 27.
(FIG. 4) is preferably the same. The depth of the recessed portion 59 may be the same as or different from the depth of the channel 27, and the recessed portion 59 tapers downward (not shown) from the surface 26.

動的シールの種々の別の形状は、プロセス装置
の1つ又は2つ以上の端部装置からの好ましくな
い液体の外的漏洩を防止するために又は1つ又は
2つ以上のチヤンネルから別のチヤンネルまでの
液体の好ましくない内的漏洩を防止するために、
本発明の少なくとも1つであるがしかし好ましく
は多数の動的シールから成る多通路回転プロセス
装置を引用して説明されている。従つて、本発明
の動的シールは多通路回転式処理装置と一体的で
あることが好ましい。基本的には多ユニツト式処
理装置は、処理チヤンネルを支持するロータがロ
ータのハウジングに密接関係である処理チヤンネ
ルの間の円筒状部分を有するものである。
Various alternative configurations of dynamic seals may be used to prevent external leakage of unwanted liquids from one or more end devices of a process device or from one or more channels to another. To prevent undesirable internal leakage of liquid up to the channel,
The present invention is described with reference to a multi-pass rotary process device comprising at least one, but preferably a plurality of dynamic seals. Therefore, it is preferred that the dynamic seal of the present invention be integral to a multipass rotary processing device. Basically, a multi-unit processing device is one in which a rotor supporting the processing channels has a cylindrical section between the processing channels in close relation to the housing of the rotor.

このような処理装置の好ましい実施例に於い
て、チヤンネル間の移送通路は、処理装置ハウジ
ングによつて保持され且つ環状ハウジング表面の
一部を形成する表面部分を有する移動可能な流量
デイレクター装置によつて提供され、しかもその
移送チヤンネルは流量デイレクター装置のこれら
の表面部分に形成されている。更に、流量デイレ
クター装置はロータの処理チヤンネル内に伸長す
るチヤンネル端部でロツクを支持する。更に別の
実施例に於いて、移送通路と端部ブロツクは、処
理チヤンネルに対向した半径方向の力を発生させ
るように軸受負荷を減少させるように周囲及び/
又は軸方向に配置されている。例えば、環状通
路、ブロツク部材及び移送通路は、半径方向の力
の実質的に軸方向平衡を提供するために少なくと
も1つの他の環状通路に発生する半径方向力に対
向するために少なくとも1つの環状通路に半径方
向力を発生させるように配置されている。半径方
向の力の軸方向平衡は、軸又はロータの撓みが最
小にされ、それによつて本発明の動的シールを提
供する表面の間の隙間にわたつてより近接し且つ
より良好な制御を提供できるから好ましい。
In a preferred embodiment of such a processor, the transfer passageway between the channels is carried by the processor housing and includes a movable flow director device having a surface portion forming part of the annular housing surface. thus provided, the transfer channels being formed in these surface portions of the flow director device. Additionally, the flow director device supports a lock at the channel end extending into the process channel of the rotor. In yet another embodiment, the transfer passageway and end block are circumferential and/or circumferential to reduce bearing loads to generate opposing radial forces in the processing channel.
or axially arranged. For example, the annular passages, blocking members and transfer passages may be arranged in at least one annular passageway to counter radial forces generated in at least one other annular passageway to provide substantially axial balance of radial forces. It is arranged to generate a radial force in the passageway. Axial balance of radial forces minimizes shaft or rotor deflection, thereby providing closer proximity and better control across the gap between surfaces providing the dynamic seal of the present invention. It is preferable because it can be done.

本発明の動的シールは約10ミル(2.5mm)に至
るまで隙間によつて互いに隔置された表面の間に
シール状態を提供するように一般的に使用されて
いる。しかしながら、本発明の動的シールは、も
しシールを提供する表面が約5ミル(1.2mm)又
はそれ以下の隙間だけ互いに隔置されるならば特
に効果的である。従つて、軸又はロータの撓み程
度は、回転式処理装置に使用するために本発明の
特殊な動的シールを選定するのに考慮されなけれ
ばならない要因である。
The dynamic seal of the present invention is commonly used to provide a seal between surfaces separated from each other by gaps of up to about 10 mils (2.5 mm). However, the dynamic seal of the present invention is particularly effective if the surfaces providing the seal are spaced apart from each other by a gap of about 5 mils (1.2 mm) or less. Therefore, the degree of shaft or rotor deflection is a factor that must be considered in selecting the particular dynamic seal of the present invention for use in rotary processing equipment.

更に別の効果は、1方の回転表面に関して流れ
抵抗に隣接する表面を提供する部材の内縁部及び
他方の同軸表面に関して流れ抵抗に隣接した表面
を提供する外縁部を有する相対的に回転可能な同
軸表面の間に配置された強硬な抵抗材料から成る
入れ子状の截頭円錐形部材を有するシールを用い
ることによつて達成される。部材の内部又は外部
のいずれかに於ける縁部は、部材に対する圧力が
隣接表面に関して改良されたシール状態に外縁又
は内縁をそれぞれ押圧できるように保持されてい
る。
Yet another advantage is that the relatively rotatable member has an inner edge of the member providing a surface adjacent to the flow resistance with respect to one rotating surface and an outer edge of the member providing a surface adjacent to the flow resistance with respect to the other coaxial surface. This is achieved by using a seal having nested frusto-conical members of hard resistive material disposed between coaxial surfaces. Edges on either the interior or exterior of the member are maintained such that pressure on the member can force the outer or inner edges, respectively, into an improved seal with respect to adjacent surfaces.

第16図及び第17図は本発明の動的シール装
置を示す。第16図及び第17図に示されるよう
に、截頭円錐形部材44は、部材44の表面43
がチヤンネル20方向、即ち、高圧領域の方向に
傾斜するような配列にロータ10によつて支持さ
れている。チヤンネル20から最も離れた部材4
4の内縁45は、軸方向に運動しないように保持
され且つリング47のような保持部材及び肩46
によつてロータに関して密封即ちシール状態に保
持されている。保持部材47は、肩46に対して
入れ子状態に部材44を保持するようにチヤンネ
ルから最も遠くの部材44に対して作用する。チ
ヤンネル20に最も近い部材の外方自由縁部48
は、部材44が表面49とハウジング12の内面
14との間のスペースをシールするように内部円
筒状表面14に関してシール状態である表面49
を提供する。第16図に示された本発明の実施例
によれば、表面49は表面49と表面14との間
のシール状態を改良するために多数の螺旋状シー
ルチヤンネル52を有する。第16図に示された
本発明の実施例は、もし軸の撓みが表面49と表
面14との間に維持される隙間として約0.005イ
ンチ(0.127mm)より以上を必要とするならば特
に好ましい。第17図は第16図の動的シールの
機素の別の装置を示している。第17図に示され
るように、多数の螺旋状シールチヤンネルは、螺
旋状シールチヤンネル支持表面14と表面49と
の間に動的シールを提供するために内面14に設
けられている。
16 and 17 illustrate the dynamic sealing device of the present invention. As shown in FIGS. 16 and 17, the frusto-conical member 44 includes a surface 43 of the member 44.
are supported by the rotor 10 in such an arrangement that they are inclined in the direction of the channel 20, ie in the direction of the high pressure region. Member 4 furthest from channel 20
The inner edge 45 of 4 is held against axial movement and is provided with a retaining member such as a ring 47 and a shoulder 46.
The rotor is held in a sealed condition with respect to the rotor. Retaining member 47 acts on member 44 furthest from the channel to hold member 44 nested against shoulder 46 . Outer free edge 48 of the member closest to channel 20
is a surface 49 that is sealed with respect to the inner cylindrical surface 14 such that the member 44 seals the space between the surface 49 and the inner surface 14 of the housing 12.
I will provide a. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 16, surface 49 has a number of helical sealing channels 52 to improve the seal between surface 49 and surface 14. The embodiment of the invention shown in FIG. 16 is particularly preferred if shaft deflection requires more than about 0.005 inches (0.127 mm) of clearance to be maintained between surfaces 49 and 14. . FIG. 17 shows an alternative arrangement of the dynamic seal element of FIG. 16. As shown in FIG. 17, a number of helical seal channels are provided on interior surface 14 to provide a dynamic seal between helical seal channel support surface 14 and surface 49. As shown in FIG.

本発明に関する更に詳細な点は第18図、第1
9図及び第20図を参照して説明されている。こ
れらの図面は、各々のシールチヤンネルへの最大
液体浸入長さ対幅τの数個の値に対する回転数
RPMに計算数値をグラフで示している。シール
チヤンネル軸受表面の幅τ及びシールチヤンネル
の数及び形状並びにその他の作動条件は各々の図
面に示されている。これらの図面は約0.5インチ
(12.5mm)の軸方向の長さを有し限定された形状
の約10又はそれ以上の個数のチヤンネルが特に
の値が低く、例えば15゜以下であるならば幅τを
横切る液体の漏洩を制御できるということを示
す。1000pslの最大圧力が回転プロセス装置の通
路に生じると通常期待される圧力以上が好ましい
ことが示されている。しかしながら、最大圧力
は、極端な作動状態の下で示された構造又は寸法
のシールチヤンネルへの液体の最大軸方向浸入長
さを決定するように選定された。
Further details regarding the present invention are shown in FIG.
This is explained with reference to FIGS. 9 and 20. These drawings show the rotational speed for several values of maximum liquid penetration length into each seal channel versus width τ.
The calculated values are shown in the graph for RPM. The width τ of the seal channel bearing surface, the number and shape of the seal channels, and other operating conditions are shown in the respective drawings. These drawings include approximately 10 or more channels of limited shape with an axial length of approximately 0.5 inches (12.5 mm), especially if the width is low, e.g., 15° or less. We show that the leakage of liquid across τ can be controlled. It has been shown that a maximum pressure of 1000 psl is preferred, or above the pressure normally expected to occur in the passageways of rotary process equipment. However, the maximum pressure was selected to determine the maximum axial penetration length of liquid into the seal channel of the indicated construction or dimensions under extreme operating conditions.

上記のことから、本発明は2つの相対的に回転
可能な同軸の緊密な隔置表面の間の液体漏洩を制
御するために新規なシール装置を提供することは
明らかである。本発明のシール装置は、シール状
態で最小の出力損失に液体の外部又は内部漏洩を
制御するために、低摩擦確動シールを提供する非
常に効率的な形式で液体及び/又は固体の重合体
材料を処理する回転式処理装置に特に適用でき
る。従つて、本発明は、特に好ましい且つ意外に
改良された性能特性を有する新規で且つ有用な装
置を提供する。
From the foregoing, it is apparent that the present invention provides a novel sealing arrangement for controlling liquid leakage between two relatively rotatable coaxial closely spaced surfaces. The sealing device of the present invention combines liquid and/or solid polymers in a highly efficient manner that provides a low friction positive seal to control external or internal leakage of liquid with minimal power loss in the sealed condition. It is particularly applicable to rotary processing equipment for processing materials. Accordingly, the present invention provides a new and useful device with particularly favorable and unexpectedly improved performance characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、多ユニツト回転式処理装置の個々の
基本的処理装置を有するロータ、チヤンネル及び
環状同軸表面を示している一部破断の側面図、第
2図は、本発明の動的シールを提供する2つの表
面の間の関係を示している第1図の一部拡大の断
面図、第3図は、本発明の動的シールを提供する
表面間の別の関係を示している概略図、第4図
は、多数の螺旋状シールチヤンネルを有する第2
図及び第3図に示された一方の表面の円筒状周囲
部分についての展開図、第5図は、第1図の多ユ
ニツト回転式処理装置の典型的な基本的処理通路
の周囲に沿つて展開した圧力プロフイルについて
のグラフ、第6図は、第5図の圧力プロフイルに
得られた螺旋状シールチヤンネルへの液体の浸入
長さの計算数値を示すグラフ、第7図は、多数の
螺旋シールチヤンネルを支持する回転表面と静止
スクレーパとの間の関係を示す多通路回転式処理
装置の端部チヤンネル壁の一部断面の側面図、第
7a図は、第7図のスクレーパと端部チヤンネル
壁の上面図、第7b図は、第7a図の線7b−7
bに於けるスクレーパと端部チヤンネル壁の断面
図、第8図は、多数の螺旋状シールチヤンネルを
支持する回転表面と静止スクレーパの関係を示す
多ユニツト回転式処理装置の隣接チヤンネルのた
めの内壁の一部断面の側面図、第8a図は、第8
図のスクレーパとチヤンネル壁の上面図、第8b
図は、第8a図の線8b−8bに於ける第8図の
スクレーパとチヤンネル壁の断面図、第9図は、
第1図の多ユニツト回転式処理装置の典型的な基
本的処理通路の周囲に沿つて展開された圧力プロ
フイルについてのグラフ、第10図は、第9図の
圧力プロフイルのために得られた螺旋状シールチ
ヤンネルへの液体の浸入長さの計算数値について
及び本発明の動的シールを提供する表面から液体
を周期的にスクレーパで掻き取ることによつて液
体の浸入長さに対する結果を示しているグラフ、
第11図は、本発明の別の実施例を示すチヤンネ
ルの断面図、第11a図は、第11図に示された
別の実施例の動的シールを提供する表面の端面
図、第11b図は、多数の螺旋状シールチヤンネ
ルを支持する回転面と静止スクレーパの関係を示
している第11図の動的シールの一部断面の上面
図、第12図は、本発明の別の実施例を示す第1
1図と同様な断面図、第12a図は、第12図に
示された別の実施例の動的シールを提供する一方
の表面の端面図、第12b図は、多数の螺旋状シ
ールチヤンネルを支持する静止表面とスクレーパ
の関係を示す第12図に示された部分の上面図、
第13図は、本発明の別の実施例を示している拡
大された断片的な断面図、第14図及び第14a
図は、本発明の別の実施例をそれぞれ示している
第3図及び第4図と同様の図面、第15図及び第
15a図は、本発明の別の実施例をそれぞれ示し
ている第3図及び第4図と同様の図面、第16図
及び第17図は、本発明の別の実施例を各々示し
ている拡大された各々の断片的な断面図、並び
に、第18図、第19図及び第20図は、螺旋状
シールチヤンネルの数と角度及びシールチヤンネ
ル支持表面の回転速度のような異なつた条件に応
じて多数の螺旋状シールチヤンネルへの液体の浸
入長さについてのグラフである。 10…ロータ、12…ハウジング、14…内
面、18…端部壁、20…チヤンネル、24…チ
ヤンネル側壁、26…頂部表面部分、28…入
口、27,27a…チヤンネル、29…出口、3
0,31…スクレーパ、33…静止表面、34…
静止環状機素、32…外面、35…シールチヤン
ネル、36…スクレーパ、37…シールチヤンネ
ル、38…静止表面、39…環状機素、40…外
面、41…スクレーパ、43…表面、42…シー
ルチヤンネル、44…截頭円錐形部材、45…内
縁部、46…肩、47…リング、48…縁部、4
9…表面、51…隙間、57…チヤンネル、59
…凹部。
FIG. 1 is a partially cut-away side view showing the rotor, channel and annular coaxial surfaces with the individual elementary processing units of a multi-unit rotary processing equipment; FIG. 2 shows the dynamic seal of the present invention; FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 1 showing the relationship between two surfaces that provide the dynamic seal of the present invention; FIG. , FIG. 4 shows a second seal having multiple helical seal channels.
An exploded view of the cylindrical peripheral portion of one surface shown in FIGS. Graphs for the developed pressure profile; FIG. 6 is a graph showing calculated numerical values for the length of liquid penetration into the helical seal channel obtained for the pressure profile of FIG. 5; FIG. 7 is a graph for a number of helical seals. FIG. 7a is a partial cross-sectional side view of an end channel wall of a multi-pass rotary processing apparatus showing the relationship between the rotating surface supporting the channel and the stationary scraper; FIG. The top view of FIG. 7b is taken from line 7b-7 of FIG. 7a.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the scraper and end channel wall in FIG. FIG. 8a is a partial cross-sectional side view of FIG.
Top view of the scraper and channel wall in Figure 8b.
8a is a cross-sectional view of the scraper and channel wall of FIG. 8 taken along line 8b--8b of FIG. 8a; FIG.
FIG. 1 is a graph of the pressure profile developed around a typical basic process path of a multi-unit rotary processing apparatus; FIG. 10 is a graph of the spiral obtained for the pressure profile of FIG. 9; Figure 3 shows calculated values for the length of liquid penetration into a shaped seal channel and results for the length of liquid penetration by periodically scraping liquid from the surface providing the dynamic seal of the present invention. graph,
FIG. 11 is a cross-sectional view of a channel showing another embodiment of the invention; FIG. 11a is an end view of a surface providing a dynamic seal of the alternative embodiment shown in FIG. 11; FIG. 11b 11 is a partial cross-sectional top view of the dynamic seal of FIG. 11 showing the relationship between the rotating surfaces supporting multiple helical seal channels and the stationary scraper; FIG. 12 shows another embodiment of the invention; 1st to show
12a is an end view of one surface providing a dynamic seal of the alternative embodiment shown in FIG. 12; FIG. 12b is a cross-sectional view similar to FIG. a top view of the portion shown in FIG. 12 showing the relationship between the supporting stationary surface and the scraper;
FIG. 13 is an enlarged fragmentary cross-sectional view showing another embodiment of the invention; FIGS. 14 and 14a; FIG.
15 and 15a are similar drawings to FIGS. 3 and 4, respectively showing another embodiment of the invention; FIGS. 15 and 15a are drawings similar to FIGS. FIGS. 16 and 17, similar to FIGS. Figures 1 and 20 are graphs of the length of liquid penetration into a number of helical seal channels as a function of different conditions such as the number and angle of the helical seal channels and the rotational speed of the seal channel support surface. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Rotor, 12... Housing, 14... Inner surface, 18... End wall, 20... Channel, 24... Channel side wall, 26... Top surface portion, 28... Inlet, 27, 27a... Channel, 29... Outlet, 3
0, 31...Scraper, 33...Stationary surface, 34...
Stationary annular element, 32...Outer surface, 35...Seal channel, 36...Scraper, 37...Seal channel, 38...Stationary surface, 39...Annular element, 40...Outer surface, 41...Scraper, 43...Surface, 42...Seal channel , 44... frustoconical member, 45... inner edge, 46... shoulder, 47... ring, 48... edge, 4
9...Surface, 51...Gap, 57...Channel, 59
...concavity.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも1つの処理チヤンネルを備える表
面を有する回転可能機素、 狭い隙間によつて回転可能機素の前記表面から
隔置され且つ前記表面に相補的な表面と成り、し
かも前記処理チヤンネルと一緒になつて閉じた環
状処理通路を形成するように前記処理チヤンネル
と共働的に配置されている静止機素であつて、前
記通路に材料を送込む入口、前記通路の周りに沿
つて或る距離だけ前記入口から隔置され前記通路
から材料を放出するための出口、及び前記チヤン
ネルに配置され前記通路内の材料本体の運動を制
限する表面と成る部材が配備された静止機素、 前記入口から前記材料制限表面の方向に前記回
転可能機素を回転させる装置であつて、前記回転
可能機素と前記制限表面部材とを共働させ、且つ
前記制限表面の方向に前記チヤンネルの走行長さ
方向に沿つて圧力を生じせしめるようにした回転
装置、及び、 隙間50,51を通過する加圧された材料の漏
洩を防止するための動的シール装置27,27
a,35,37,42,52であつて、前記液体
材料が前記チヤンネルに浸透できるように配置さ
れた前記表面14,26の一方に備えられた多数
のシールチヤンネルを有する動的シール装置から
成り、 前記表面14,26が前記シールチヤンネル内
の加圧液体の外向きの浸透範囲を小さくするよう
に相対的に回転させられるに従つて、前記隙間5
0,51及び前記チヤンネルに加圧液体が外向き
に浸透することが前記シールチヤンネル27,2
7a,35,37,42,52内の液体に与えら
れる内向き力によつて抑止されるように、前記チ
ヤンネルの数、角度及び形状が選定されているこ
と、 ことを特徴とする材料処理装置。 2 ロータ10の液体を収容する部分は最低圧力
の領域を有し、更に、隙間50,51に突出する
スクレーパ装置30,31,36を有して、前記
表面部分14,26の一方から前記領域への十分
な液体浸透をかき取つて液体接触が前記ロータ1
0の少なくとも一部分の回転運動中に破壊される
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の材料処理装置。 3 ロータの液体を収容する部分は、一つの圧力
の領域と、周辺方向に隔置された比較的高い圧力
の領域とを有することを特徴とする特許請求の範
囲第1項又は第2項に記載の材料処理装置。 4 作動に於いて液体の浸透範囲はシールチヤン
ネル27,27a,35,37,42,52の長
さを越えないことを特徴とする特許請求の範囲前
記各項に記載の材料処理装置。 5 シールチヤンネルは螺旋状であることを特徴
とする特許請求の範囲前記各項に記載の材料処理
装置。 6 各々のシールチヤンネルの螺旋角度は20゜又
はそれ以下であることを特徴とする特許請求の範
囲第5項に記載の材料処理装置。 7 各々のシールチヤンネルの螺旋角度は15゜又
はそれ以下であることを特徴とする特許請求の範
囲第6項に記載の材料処理装置。 8 多数の前記シールチヤンネルを備える表面部
分14,26は静止していることを特徴とする特
許請求の範囲前記各項に記載の材料処理装置。 9 多数の前記シールチヤンネルを備える前記表
面部分14,26は回転可能であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項〜第7項に記載の材料
処理装置。 10 前記表面部分14,26の間の隙間50,
51は2.5mm又はそれ以下であることを特徴とす
る特許請求の範囲前記各項に記載の材料処理装
置。 11 前記表面部分14,26の間の隙間50,
51は1.25mm又はそれ以下であることを特徴とす
る特許請求の範囲第10項に記載の材料処理装
置。 12 シールチヤンネル27,27a,35,3
7,42,52は互いに実質的に平行に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲前記各項
に記載の材料処理装置。 13 シール装置は、剛直な弾性材料の截頭円錐
形部材44であつて、圧力によつて移動できるよ
うに処理チヤンネル20に最も近接して配置され
た外縁部48に隣接した表面43を有する部材4
4と、圧力によつて移動しないように前記部材4
4の内縁部45を保持し、かくして、前記外縁部
48が前記ハウジング12の表面部分14と一緒
になつてシール状態を提供するようにする保持装
置46,47とを含み、更に、前記表面部分14
又は前記外縁部48のいずれかがそこに形成され
たシールチヤンネル52を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の材料処理装置。 14 前記ロータ10の円筒状表面26は周囲表
面部分と成り、前記ハウジング12の表面部分1
4は前記ハウジング12の円筒状内部表面14の
一部分によつて形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の材料処理装置。 15 前記シール装置の周囲表面部分は、前記円
筒表面26の内向きで且つ前記処理チヤンネル2
0に対して表面24の反対側に配置されたロータ
10の環状表面部分32から成り、更に、前記ハ
ウジング12の静止表面部分は、前記ハウジング
12の円筒状内面14から内向きに伸長する相補
的な環状表面部分34から成ることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の材料処理装置。 16 前記シール装置は処理チヤンネル20の片
側に配置されたシールチヤンネルを有する表面部
分から成ることを特徴とする特許請求の範囲第1
項、第14項、第15項に記載の材料処理装置。 17 前記ロータ10は、多数の処理チヤンネル
20を有し、前記チヤンネルの各々は前記ロータ
10の環状周囲表面部分26,40,32及び前
記ハウジング12の隣接した静止表面部分14,
33,38から成ることを特徴とする特許請求の
範囲第1項、第14項、第15項及び第16項に
記載の材料処理装置。 18 スクレーパ装置30,31,36は、該ス
クレーパ装置30,31,36に関して前記表面
部分14,26の運動方向に適当な角度で傾斜し
た表面部分14,26を横切つて伸長する上流面
から成り、かき取られた液体を表面部分14,2
6から前記領域へと方向づけることができること
を特徴とする特許請求の範囲第2項又は第3項に
記載の材料処理装置。 19 一つの処理チヤンネルからの出口は別の処
理チヤンネル20の入口に連結されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項、第14項、第
15項又は第16項に記載の材料処理装置。
Claims: 1. A rotatable element having a surface comprising at least one treatment channel, the surface being spaced from and complementary to the surface of the rotatable element by a narrow gap; a stationary element co-operatively arranged with the processing channel to form a closed annular processing passageway, the inlet for feeding material into the passageway, around the passageway; an outlet spaced apart from said inlet by a distance along said channel for discharging material from said passageway; and a stationary member disposed in said channel constituting a surface for restricting movement of a body of material within said passageway. an apparatus for rotating the rotatable element from the inlet toward the material confining surface, the rotatable element and the confining surface member cooperating; a rotating device adapted to create pressure along the running length of the channel and a dynamic sealing device 27, 27 to prevent leakage of pressurized material passing through the gaps 50, 51;
a, 35, 37, 42, 52, comprising a dynamic sealing device having a number of sealing channels provided on one of said surfaces 14, 26 arranged such that said liquid material can penetrate said channels; , the gap 5 increases as the surfaces 14, 26 are rotated relative to each other to reduce the extent of outward penetration of pressurized liquid within the seal channel.
0,51 and outward penetration of the pressurized liquid into the seal channels 27,2.
7a, 35, 37, 42, 52, the number, angle and shape of the channels being selected such that the liquid in 7a, 35, 37, 42, 52 is restrained by an inward force. . 2. The part of the rotor 10 containing the liquid has an area of lowest pressure and furthermore has a scraper device 30, 31, 36 protruding into the gaps 50, 51 to remove the area from one of the surface parts 14, 26. Liquid contact is achieved by scraping sufficient liquid penetration into the rotor 1.
Claim 1, characterized in that the device is broken during rotational movement of at least a portion of the device.
Material processing equipment as described in Section. 3. According to claim 1 or 2, the liquid-containing part of the rotor has an area of pressure and a circumferentially spaced area of relatively high pressure. Material processing equipment as described. 4. The material processing apparatus according to each of the preceding claims, characterized in that during operation, the permeation range of liquid does not exceed the length of the seal channels 27, 27a, 35, 37, 42, 52. 5. The material processing apparatus according to each of the preceding claims, wherein the seal channel is spiral. 6. The material processing apparatus according to claim 5, wherein the helical angle of each seal channel is 20 degrees or less. 7. The material processing apparatus of claim 6, wherein the helical angle of each seal channel is 15 degrees or less. 8. A material processing apparatus according to the preceding claims, characterized in that the surface portions 14, 26 comprising a large number of said seal channels are stationary. 9. Material processing apparatus according to claims 1 to 7, characterized in that the surface portions (14, 26) comprising a number of the sealing channels are rotatable. 10 gap 50 between the surface portions 14, 26;
The material processing apparatus according to each of the preceding claims, wherein 51 is 2.5 mm or less. 11 Gap 50 between the surface portions 14, 26,
11. The material processing apparatus according to claim 10, wherein 51 is 1.25 mm or less. 12 Seal channel 27, 27a, 35, 3
7, 42, and 52 are arranged substantially parallel to each other, the material processing apparatus according to each of the preceding claims. 13. The sealing device is a frusto-conical member 44 of rigid resilient material having a surface 43 adjacent an outer edge 48 disposed proximate the processing channel 20 for movement under pressure. 4
4, and said member 4 so as not to move due to pressure.
retaining devices 46, 47 for holding the inner edges 45 of the housing 12 so that the outer edges 48 provide a seal with the surface portion 14 of the housing 12; 14
2. The material processing apparatus of claim 1, wherein either of said outer edges 48 has a seal channel 52 formed therein. 14 The cylindrical surface 26 of the rotor 10 constitutes a peripheral surface portion and the surface portion 1 of the housing 12
4. The material processing apparatus according to claim 1, wherein 4 is formed by a portion of the cylindrical inner surface 14 of the housing 12. 15 a peripheral surface portion of the sealing device faces inwardly of the cylindrical surface 26 and towards the processing channel 2;
an annular surface portion 32 of rotor 10 disposed opposite surface 24 to 0; 2. A material processing apparatus as claimed in claim 1, characterized in that it comprises an annular surface portion (34). 16. Claim 1, characterized in that the sealing device consists of a surface portion with a sealing channel located on one side of the processing channel 20.
15. The material processing apparatus according to item 1, item 14, or item 15. 17. The rotor 10 has a number of processing channels 20, each of which includes an annular peripheral surface portion 26, 40, 32 of the rotor 10 and an adjacent stationary surface portion 14 of the housing 12,
33, 38. A material processing apparatus according to claims 1, 14, 15, and 16, characterized in that the material processing apparatus comprises: 33, 38. 18 The scraper device 30, 31, 36 consists of an upstream surface extending across the surface portions 14, 26 which is inclined at a suitable angle to the direction of movement of said surface portions 14, 26 with respect to said scraper device 30, 31, 36. , the scraped liquid is transferred to the surface portions 14, 2
6. The material processing apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the material processing apparatus can be directed from 6 to the area. 19. Material processing according to claim 1, 14, 15 or 16, characterized in that the outlet from one processing channel is connected to the inlet of another processing channel 20. Device.
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