WO2019017250A1 - 軸封装置 - Google Patents

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WO2019017250A1
WO2019017250A1 PCT/JP2018/026127 JP2018026127W WO2019017250A1 WO 2019017250 A1 WO2019017250 A1 WO 2019017250A1 JP 2018026127 W JP2018026127 W JP 2018026127W WO 2019017250 A1 WO2019017250 A1 WO 2019017250A1
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seal
shaft
seal portion
magnetic fluid
pressure
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PCT/JP2018/026127
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高橋　秀和
高野　祥央
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Priority to US16/627,965 priority patent/US11506288B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a shaft seal device used in a machine whose inside is maintained at a lower pressure than outside of the machine.
  • a shaft sealing device of a powder machine comprises an axial hole provided in a powder machine housing and a rotary shaft penetrating the axial hole. The annular gap is sealed in order to prevent leakage of powder sealed in the vacuum machine and foreign matter from entering the machine.
  • the vacuum seal bearing device (shaft sealing device) disclosed in Patent Document 1 has a cylindrical shape attached to a shaft hole of a frame (housing) of a vacuum device for inserting a transport roll (rotational shaft) through a bellows. Holding and axial direction of the gap of the magnetic seal (magnetic fluid seal) provided between the bearing case (seal cover), the inner periphery of the bearing case and the outer periphery of the transport roll at the axial center of the bearing case And a pair of mechanical seals that seal between the transport roll and the bearing box on both sides in the axial direction of the bearing box.
  • the load applied to the transport roll itself is supported by independent bearings different from the bearings provided on both sides of the magnetic seal.
  • the bearings provided on both sides of the magnetic seal are configured to support the load of the magnetic seal, and it is possible to suppress changes in the gap of the magnetic seal and variations in the axial position due to the deflection of the transport roll.
  • Patent Document 1 since the bearing box is attached to the frame so as to be movable relative to the frame by the flexible bellows, the penetrating portion is sealed by the inclination of the transport roll penetrating the bearing box. There is a possibility that the gap of the sliding surface formed between the fixed ring and the rotating ring of the mechanical seal may change and the sealing performance may be reduced, and the pressure in the frame (in the machine) in vacuum state across the mechanical seal.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a shaft sealing device capable of maintaining the sealing performance and durability of the magnetic fluid sealing portion.
  • the shaft sealing device of the present invention is A cylindrical seal cover provided on the outer periphery of a rotary shaft inserted into an axial hole of a housing, a flexible member connecting the seal cover to the housing, and an inner side in the axial direction of the seal cover An auxiliary seal portion, a magnetic fluid seal portion provided on the airframe outer side than the auxiliary seal portion, and a bearing for supporting a load of the magnetic fluid seal portion, A shaft seal device for sealing an annular gap formed between an axial hole of the housing and the rotary shaft inserted into the axial hole, A pressure buffer chamber maintained at a lower pressure than the pressure outside the machine is provided between the auxiliary seal portion and the magnetic fluid seal portion in the seal cover.
  • the pressure buffer chamber provided between the auxiliary seal portion and the magnetic fluid seal portion is maintained at a lower pressure than the pressure outside the machine Because the pressure difference between the interior of the machine and the pressure buffer chamber maintained at a lower pressure than the pressure outside the machine is small, movement of fluid etc. between the interior of the machine and the pressure buffer chamber is small, and rotation Even if the sealability of the auxiliary seal portion is lowered due to tilting of the shaft, etc., the sealability and durability of the magnetic fluid seal portion can be maintained, and foreign substances such as magnetic fluid and contamination enter inside the machine. Can also be suppressed.
  • the pressure buffer chamber is characterized in that it is maintained at a pressure that is in equilibrium with the pressure in the machine. According to this feature, the pressure buffer chamber is maintained at a pressure that is in equilibrium with the pressure in the machine, so that even if the sealability at the auxiliary seal portion is reduced, a pressure difference is unlikely to occur between the machine and the pressure buffer chamber.
  • the auxiliary seal portion is characterized by comprising a noncontact seal. According to this feature, since the auxiliary seal portion is formed of a non-contact seal, wear powder is not generated from the auxiliary seal portion due to the rotation of the rotary shaft, so that the ingress of wear powder into the machine and the pressure buffer chamber can be reduced. It can prevent.
  • the flexible member is characterized in that it is a diaphragm having a centering property.
  • the seal cover is connected to the housing so as to be able to move relative to the housing by means of the concentric diaphragm, so that the shaft sealing device which moves relative to the housing relative to the rotation shaft is centered on the shaft hole of the housing Since alignment can be performed so as to return to the shaft, the mounting accuracy of the shaft seal device to the housing can be enhanced.
  • the seal cover is characterized in that a communication passage communicating the pressure buffer chamber and the vacuum pump is provided at a position between the auxiliary seal portion and the magnetic fluid seal portion in the axial direction. According to this feature, the seal cover is provided with a communication passage communicating the pressure buffer chamber and the vacuum pump at a position between the auxiliary seal portion and the magnetic fluid seal portion in the axial direction. Since the contamination can be discharged from the communication passage without reaching the magnetic fluid seal portion, the decrease in the sealing performance and the durability of the magnetic fluid seal portion can be prevented.
  • the vacuum pump is connected to the communication passage by a flexible pipe from the outer peripheral side of the seal cover. According to this feature, since the vacuum pump is connected to the communication passage provided in the seal cover by the flexible pipe, the flexible member causes the shaft sealing device to be flexible even if it moves relative to the housing.
  • the pressure in the pressure buffer chamber can be stably adjusted by the vacuum pump because the flexible pipe deforms and follows.
  • the auxiliary seal portion, the magnetic fluid seal portion, and the bearing are integrally provided between the inner periphery of the seal cover and the outer periphery of the sleeve, whereby the sleeve, the seal cover, the auxiliary seal portion, and the magnetism are integrated. It is characterized in that the fluid seal portion and the bearing are unitized. According to this feature, since the auxiliary seal portion, the magnetic fluid seal portion, and the bearing are integrally provided between the inner periphery of the seal cover and the outer periphery of the sleeve, the shaft sealing device is unitized. It is possible to easily attach and detach the shaft sealing device to and from the rotating shaft.
  • the bearings are provided in a pair on both sides of the magnetic fluid seal in the axial direction, and one of the inner ring or the outer ring of these bearings is axially restricted with respect to the inner periphery of the seal cover or the outer periphery of the sleeve. It is characterized by no.
  • one of the inner ring or the outer ring of the bearing provided with the magnetic fluid seal in between is the inner periphery of the seal cover Alternatively, since the axial direction relative to the outer periphery of the sleeve is not restricted, relative movement in the axial direction is possible, and the stress applied to the unitized shaft seal device can be released by the bearing.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view showing a shaft seal device in Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a front cross-sectional view showing a shaft seal device in Embodiment 2.
  • FIG. 14 is a front cross-sectional view showing a shaft seal device in Example 3;
  • FIG. 14 is a front cross-sectional view showing a shaft seal device in Example 4;
  • FIG. 18 is a front cross-sectional view showing a shaft seal device in Example 5;
  • the shaft sealing device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the left side of the drawing of FIG. 1 will be described as the inside of the powder machine to which the shaft sealing device is attached
  • the right side of the drawing of FIG. 1 will be described as the outside of the powder machine to which the shaft sealing device is attached.
  • the shaft sealing device includes a rotary shaft for rotating a screw provided for conveying the powder sealed in a housing of a vacuum dryer (powder machine) in a vacuum state, and a vacuum dryer It is used to seal an annular gap between an axial hole provided in the housing.
  • an axial hole 101 is provided in a housing 100 of a vacuum dryer, and a rotary shaft 102 is inserted into the axial hole 101.
  • the inside of the housing 100 of the vacuum dryer (hereinafter referred to as the inside of the machine) is a sealed space V and is configured to be in a vacuum state.
  • a screw for conveying the powder (not shown) is provided inside the axial direction machine of the rotary shaft 102, and the powder sealed in the machine of the vacuum dryer is heated during the conveyance and the water evaporates. dry.
  • the outside of the housing 100 of the vacuum dryer (hereinafter referred to as the outside) is a space A in the atmosphere such as a clean room.
  • the shaft sealing device 1 comprises a cylindrical sleeve 2 fixed to the outer periphery of the rotating shaft 102, a cylindrical seal cover 3 provided on the outer periphery of the sleeve 2, and a housing of a vacuum dryer
  • a diaphragm 4 flexible member connecting the seal cover 3 to the side end surface 100a on the outer side of the 100 and an inner peripheral surface of the seal cover 3 (a first inner peripheral surface 3b and a second inner peripheral surface 3c described later )
  • the outer peripheral surface 2 a of the sleeve 2 an auxiliary seal 5 provided on the inner side in the axial direction, a magnetic fluid seal 6 provided on the outer side in the axial direction than the auxiliary seal 5, and a magnetic fluid seal 6
  • the apparatus is mainly composed of a bearing 7 provided on the inner side in the axial direction and a bearing 8 provided on the outer side in the axial direction of the magnetic fluid seal portion 6.
  • the sleeve 2 is made of metal such as stainless steel, and its inner diameter is formed to be substantially the same size as the outer diameter of the rotating shaft 102 to form a cylindrical shape, and a screw hole provided at the end on the outer side in the axial direction By screwing the set screw 20, it is fixed to the outer periphery of the rotating shaft 102.
  • the inner circumferential surface 2b of the sleeve 2 and the outer periphery of the rotary shaft 102 are sealed by an O-ring 21 press-fitted into an annular groove formed in the inner circumferential surface 2b of the sleeve 2.
  • the seal cover 3 is made of metal such as stainless steel, and the first inner peripheral surface 3b on which the auxiliary seal portion 5 is disposed in the axial direction inner side, and the first outer peripheral surface in the axial direction of the first inner peripheral surface 3b. It has a larger diameter than the inner peripheral surface 3b, and is formed in a stepped cylindrical shape configured of the second inner peripheral surface 3c on which the magnetic fluid seal portion 6 and the bearings 7 and 8 are disposed.
  • An annular surface portion 3d extending in the radial direction is formed on the axially outer side of the first inner peripheral surface 3b, and the annular surface portion 3d is on the outer radial side of the second inner peripheral surface 3c in the axial direction of the second inner peripheral surface 3c. Run perpendicular to the
  • the diaphragm 4 is made of rubber, and is formed in a disk shape having an axial hole 4a penetrating in the axial direction on the inner diameter side, and the outer diameter side end 4b is a side end surface on the outer side of the housing 100 of the vacuum dryer.
  • the seal cover 3 is sealingly fixed to the bolt 100a by a bolt 40, and the inner end 4c is fastened to the outer periphery 3a of the axially inner end of the seal cover 3 by a hose band 41.
  • An annular recess 4d which is recessed inward in the axial direction is formed on the inner periphery of the end portion 4c on the inner diameter side of the diaphragm 4.
  • a side end face 3e of the seal cover 3 in the axial direction is formed at the bottom of the annular recess 4d. Is in contact.
  • the diaphragm 4 has flexibility and alignment in the axial direction and in the radial direction by forming a curved portion 4e between the end 4b on the outer diameter side and the end 4c on the inner diameter side. ing. According to this, even if inclination or vibration of the rotating shaft 102 occurs, the flexibility of the diaphragm 4 enables the shaft sealing device 1 to be supported so as to be relatively movable with respect to the housing 100 and adjustment of the diaphragm 4
  • the centering property allows the elastic return of the rotary shaft 102 and the central axis of the shaft seal device 1 to be aligned with the central axis of the shaft hole 101 of the housing 100. Therefore, the shaft seal device 1 is attached to the shaft hole 101 of the housing 100. Accuracy can be improved.
  • the diaphragm 4 is different from the bellows formed in the bellows shape particularly in the presence or absence of the alignment.
  • the auxiliary seal portion 5 is constituted of a labyrinth seal 50 which is a general non-contact seal, and is sealingly fixed to an annular recess 2 d formed on the inner side in the axial direction of the outer peripheral surface 2 a of the sleeve 2.
  • the outer diameter of the labyrinth seal 50 constituting the auxiliary seal portion 5 is smaller than the first inner peripheral surface 3 b of the seal cover 3, and the outer periphery of the labyrinth seal 50 and the first inner peripheral surface 3 b of the seal cover 3
  • the gap formed between the two is reduced by the pressure drop per step by the throttling pieces 50a of the labyrinth seal 50 provided in multiple stages, thereby reducing the amount of leakage, and the sealed space V inside the vacuum dryer machine
  • the space between the pressure buffer chamber B described later and the pressure buffer chamber B is sealed.
  • a non-contact seal other than the labyrinth seal may be applied to the auxiliary seal portion 5.
  • the labyrinth seal may be sealingly fixed to the seal cover 3 side.
  • the magnetic fluid seal 6 mainly includes a pair of annular pole pieces 60, a permanent magnet 61 disposed between the pole pieces 60, and a magnetic fluid 62.
  • the outer diameter of the pole pieces 60, 60 is substantially the same as the inner diameter of the second inner peripheral surface 3c of the seal cover 3, and the outer periphery of the pole pieces 60, 60 and the second inner peripheral surface 3c of the seal cover 3 In the meantime, O-rings 63, 63 are sealed by being pressed into an annular groove formed on the outer periphery of the pole pieces 60, 60.
  • the inner diameter of the pole pieces 60, 60 is larger than the outer diameter of the sleeve 2, and the pole pieces 60, 60 are formed between the inner peripheral surfaces 60a, 60a of the pole pieces 60, 60 and the outer peripheral surface 2a of the sleeve 2.
  • the sealing film of the magnetic fluid 62 is formed and held in the gap by the magnetic force of the magnetic circuit formed by the pole pieces 60, 60 and the permanent magnet 61, so that the space A outside the vacuum dryer and the pressure described later The space between the buffer chamber B and the buffer chamber B is sealed.
  • the magnetic fluid 62 is represented by the general formula F [CF (CF 3) CF 2 O] nRf (where, Rf is a perfluoro lower alkyl group, n average 5 or more numbers are) perfluoro represented by
  • the bearings 7 and 8 are general ball bearings, and by holding a plurality of balls 7c and 8c between the inner rings 7a and 8a and the outer rings 7b and 8b, the inner rings 7a and 8a and the outer rings 7b and 8b Is relatively rotatable.
  • the load of the rotating shaft 102 is supported by an independent bearing different from the bearings 7 and 8. Since the bearing of the magnetic fluid seal portion 6 is supported by the bearings 7 and 8 provided on both sides in the axial direction, the gap in which the magnetic fluid 62 is held in the magnetic fluid seal portion 6 is made constant. Thus, the sealing performance and durability of the magnetic fluid seal portion 6 can be maintained.
  • the outer rings 7 b and 8 b of the bearings 7 and 8 have a plurality of spacers 70 interposed between the pole pieces 60 and 60 and the permanent magnet 61 constituting the magnetic fluid seal portion 6, and the axial direction outer side of the seal cover 3
  • the annular restriction member 31 is fastened to the end portion of the seal cover 3 by a bolt 30 so as to be fixed between the annular surface portion 3 d of the seal cover 3 and the restriction member 31.
  • the inner ring 7 a of the bearing 7 is axially restricted by being held by a pair of stoppers 71 and 71 fitted in an annular groove formed on the outer periphery of the sleeve 2.
  • the inner ring 8 a of the bearing 8 is not restricted in the axial direction with respect to the outer periphery of the sleeve 2, and is movable relative to the sleeve 2 in the axial direction.
  • the shaft seal device 1 includes the auxiliary seal portion 5, the magnetic fluid seal portion 6, and the bearing between the first inner peripheral surface 3b and the second inner peripheral surface 3c of the seal cover 3 and the outer peripheral surface 2a of the sleeve 2.
  • the seal cover 3, the auxiliary seal 5, the magnetic fluid seal 6 and the bearings 7, 8 are unitized.
  • the sleeve 2, the auxiliary seal portion 5, and the inner rings 7a and 8a of the bearings 7 and 8 constitute a rotation side sealing element that rotates with the rotation shaft 102, and the seal cover 3, diaphragm 4 and magnetic fluid seal
  • the part 6, the outer rings 7b and 8b of the bearings 7 and 8 constitute a stationary side sealing element.
  • the auxiliary seal portion 5 and the magnetic fluid seal A pressure buffer chamber B is provided between the unit 6 and the pressure outside the vacuum dryer, that is, a vacuum which is lower than the atmospheric pressure of the space A.
  • the seal cover 3 is provided with a communication passage 3f communicating with the pressure buffer chamber B at a position between the auxiliary seal portion 5 and the bearing 7 inside the axial direction, and the seal cover 3 is connected to the communication passage 3f.
  • the vacuum pump 10 is connected from the outer peripheral side of the vacuum pump 10 by a flexible pipe 9, and the pressure buffer chamber B is pressure-balanced with the pressure of the sealed space V inside the vacuum dryer by the vacuum pump The pressure is maintained at about the same degree of vacuum.
  • the vacuum pump 10 is connected via the pipe 9 having flexibility, the pipe 9 is deformed even when the shaft sealing device 1 is moved relative to the housing 100 of the vacuum dryer by the diaphragm 4.
  • the pressure of the pressure buffer chamber B can be stably adjusted by the vacuum pump 10.
  • the vacuum pump 10 may be dedicated to the pressure buffer chamber B, or may be shared with an in-machine vacuum pump.
  • the shaft sealing device 1 includes the first inner peripheral surface 3 b and the second inner peripheral surface 3 c of the seal cover 3 connected to the housing 100 of the vacuum dryer by the diaphragm 4 and the outer peripheral surface 2 a of the sleeve 2.
  • the pressure buffer chamber B provided between the auxiliary seal portion 5 and the magnetic fluid seal portion 6 has a pressure lower than the atmospheric pressure of the space A outside the vacuum dryer, specifically, the inside of the vacuum dryer.
  • the rotary shaft 102 Even if the sealability of the auxiliary seal portion 5 is lowered by tilting or the like, the sealability and durability of the magnetic fluid seal portion 6 can be maintained, and foreign matters such as the magnetic fluid 62 and contamination inside the machine. Invade It can be suppressed.
  • the pressure buffer chamber B is maintained at a pressure that is in balance with the pressure of the sealed space V in the vacuum dryer machine, so that the sealability in the vacuum dryer machine is reduced even if the sealability at the auxiliary seal 5 is reduced. Since differential pressure is unlikely to occur between the space V and the pressure buffer chamber B, the movement of fluid between the sealed space V in the vacuum dryer machine and the pressure buffer chamber B is suppressed, thereby the sealed space in the machine. It is possible to prevent the entry of foreign matter such as the magnetic fluid 62 and contamination into V and the entry of powder into the pressure buffer chamber B. This makes it possible to prevent the decrease in the purity of the powder sealed in the vacuum dryer machine. It should be noted that the rotating shaft 102 rotates relative to the seal cover 3 and does not reciprocate in the axial direction, so that the magnetic fluid 62 hardly leaks out as compared with the reciprocating type.
  • auxiliary seal portion 5 is constituted by the labyrinth seal 50 which is a non-contact seal, no wear powder is generated from the auxiliary seal portion 5 due to the rotation of the rotary shaft 102. It is possible to prevent the ingress of abrasion powder into the pressure buffer chamber B. Furthermore, the wear of the bearing 7 due to the entry of wear powder into the bearing 7 provided in the pressure buffer chamber B can be prevented, so that the load of the magnetic fluid seal portion 6 can be stably supported by the bearings 7 and 8 it can.
  • the seal cover 3 is provided with a communication passage 3 f communicating the pressure buffer chamber B with the vacuum pump 10 at a position between the auxiliary seal portion 5 and the bearing 7 inside the axial direction in the axial direction. Since foreign substances such as contamination in the pressure buffer chamber B can be discharged from the communication passage 3f by the action of the vacuum pump 10 without reaching the magnetic fluid seal portion 6, the sealing performance and durability of the magnetic fluid seal portion 6 are improved. It can prevent the decline.
  • the magnetic fluid seal portion 6 reliably prevents suction of air from the space A outside the machine at the axial direction outer side of the shaft sealing device 1. Since pressure fluctuations in the pressure buffer chamber B can be suppressed, pressure adjustment by the vacuum pump 10 can be easily performed.
  • the shaft seal device 1 includes the auxiliary seal portion 5, the magnetic fluid seal portion 6 and the bearing 7 between the first inner peripheral surface 3 b and the second inner peripheral surface 3 c of the seal cover 3 and the outer peripheral surface 2 a of the sleeve 2.
  • the unitized construction of the unit 8 makes it possible to easily attach and detach the shaft seal device 1 to and from the housing 100 and the rotating shaft 102 of the vacuum dryer, thereby improving the workability and maintainability. be able to.
  • the magnetic fluid sealing portion A load of 6 can always be applied stably.
  • the seal cover 3 and the sleeve 2 Since the inner ring 8a of the bearing 8 can be relatively moved in the axial direction even if it moves relatively in the direction, the stress applied to the united shaft seal device 1 can be released by the bearing 8. As a result, it is difficult to apply a partial load to the bearings 7 and 8 provided with a pair of magnetic fluid seal portions 6 to support the load of the magnetic fluid seal portions 6, thereby preventing wear of the bearings 7 and 8 .
  • the air bearing 8 is cheaper than the vacuum bearing 7 and is excellent in durability, it is preferable to use the air bearing 8 that is relatively movable in the axial direction.
  • the sleeve 202 is configured such that the auxiliary seal portion 205 is disposed on the inner side in the axial direction by configuring the inner side in the axial direction to be thin. 1 from the outer peripheral surface 202a and the second outer peripheral surface 202b on the axial outer side of the first outer peripheral surface 202a, which is larger in diameter than the first outer peripheral surface 202a and on which the magnetic fluid seal 6 and the bearings 7, 8 are arranged It is configured in a stepped cylindrical configuration.
  • annular surface portion 202c extending in the radial direction is formed on the axially outward side of the first outer peripheral surface 202a, and the annular surface portion 202c is continuous with the axially outer side of the second outer peripheral surface 202b on the outer diameter side thereof. ing.
  • annular flange portion 203g is formed by the end portion on the inner side in the axial direction of the first inner circumferential surface 203b in which the auxiliary seal portion 205 is disposed protrudes to the inner diameter side. Further, the annular surface portion 203h on the outboard side in the axial direction of the flange portion 203g is continuously connected to the inboard side in the axial direction of the first inner circumferential surface 203b on the outer diameter side.
  • the auxiliary seal portion 205 is formed of a resin-made V-ring seal 250 which is a contact seal, and is held between the annular surface portion 203 h of the seal cover 203 and the annular surface portion 202 c of the sleeve 202.
  • the body portion 250 a is tightly fixed to the outer periphery of the sleeve 202 by being tightened by the hose band 220 to the surface 202 a.
  • V ring seal 250 constituting the auxiliary seal portion 205 is urged inward in the axial direction by rubber elasticity in a state where the lip portion 250 b formed on the inner side in the axial direction is pressed against the annular surface portion 203 h of the seal cover 203.
  • the sealability is exhibited by being done.
  • a gap is formed by the end on the outer diameter side being slightly separated from the first inner circumferential surface 203b of the seal cover 203 and not in contact. .
  • the auxiliary seal portion 205 and the magnetic A pressure buffer chamber B maintained at a pressure lower than the pressure outside the vacuum dryer, that is, the atmospheric pressure of the space A, is provided between the fluid seal portion 6 and the pressure seal chamber 6.
  • a communication passage 203f for communicating the pressure buffer chamber B with the vacuum pump is provided at a position between the uplifting portion 250c on the airframe outer side.
  • the pressure buffer chamber B provided between the auxiliary seal portion 205 and the magnetic fluid seal portion 6 has a pressure lower than the atmospheric pressure of the space A outside the vacuum dryer, specifically, By maintaining the pressure equal to the pressure of the sealed space V in the vacuum dryer machine, the pressure difference between the sealed space V and the pressure buffer chamber B in the vacuum dryer machine is kept small. Therefore, even if the sealability of the auxiliary seal portion 205 is reduced due to the inclination or vibration of the rotary shaft 102, the sealability and durability of the magnetic fluid seal portion 6 can be maintained.
  • the pressure buffer chamber B is located at a position between the lip 250b on the inner side in the axial direction of the V ring seal 250 which constitutes the auxiliary seal 205 in the axial direction and the upright portion 250c on the outer side.
  • the seal portion between the lip portion 250b and the annular surface portion 203h of the seal cover 203 is formed so as to extend in the radial direction.
  • 205 can be configured to be short in the axial direction, and by shortening the axial length of the united shaft seal device 201, it is possible to make the seal cover 203 difficult to tilt with respect to the tilt of the rotary shaft 102.
  • the auxiliary seal portion 305 is composed of a magnetic fluid dust seal 350, and has a pair of annular pole pieces 351 and 351 and pole pieces 351 and 351. , And a magnetic fluid 353.
  • the pole pieces 351, 351 are sealingly fixed to the outer peripheral surface 2a of the sleeve 2, and the outer diameter thereof is smaller than the outer diameter of the seal cover 3, and the outer peripheral surfaces 351a, 351a of the pole pieces 351, 351 In the gap formed between the cover 3 and the first inner circumferential surface 3b, the magnetic force of the magnetic circuit formed by the pole pieces 351, 351 and the permanent magnet 352 causes By forming and holding the sealing film by the fluid 353, the space between the sealing space V in the vacuum dryer and the pressure buffer chamber B described later is sealed.
  • the magnetic fluid 353 is made of perfluoropolyether as the base oil, similarly to the magnetic fluid 62 constituting the magnetic fluid seal portion 6.
  • the auxiliary seal portion 305 is constituted by the magnetic fluid dust seal 350, so that the movement of the fluid between the sealed space V and the pressure buffer chamber B in the vacuum dryer is assured. It is possible to prevent the ingress of foreign substances such as contamination.
  • the auxiliary seal portion 305 is constituted by the magnetic fluid dust seal 350, so that even if the magnetic fluid 62 of the magnetic fluid seal portion 6 leaks inward in the axial direction, the pole piece 351 in the axial direction outer side of the magnetic fluid dust seal 350.
  • the magnetic fluid is absorbed and held by the magnetic force by the magnetic force in the gap, so that it is possible to prevent the inflow of the magnetic fluid 62 to the inside of the machine.
  • the diaphragm 404 is a lip that extends while being curved toward the inner diameter from the end 404 c on the inner diameter side fastened to the seal cover 3 by the hose band 41.
  • a seal portion 405 (auxiliary seal portion) is formed, and a vacuum grease 406 is filled in an annular groove portion of the axially outer end surface 405a of the lip seal portion 405 that contacts the axially inner end surface 2e of the sleeve 2 .
  • the shaft sealing device 401 is the side end surface of the sleeve 2 in the axial direction of the sleeve 2 by the vacuum grease 406 filled in the annular groove portion of the end surface 405a of the lip seal portion 405 provided on the diaphragm 404 in the axial direction.
  • the vacuum grease 406 filled in the annular groove portion of the end surface 405a of the lip seal portion 405 provided on the diaphragm 404 in the axial direction.
  • the lip seal portion 405 of the diaphragm 404 is sealed from the central axis of the rotary shaft 102 by forming a seal portion between the end face 405 a on the outer side in the axial direction and the side end face 2 e on the inner side in the axial direction of the sleeve 2. Since the radial distance of the parts becomes short, the resistance due to rotation can be reduced.
  • the lip seal portion 405 as the auxiliary seal portion in the fourth embodiment is excluded from the concept of unitization described in the first embodiment.
  • the seal cover 503 has a first inner circumferential surface 503 b on which the auxiliary seal portion 5 is disposed in the axial direction inner side, and a first inner circumferential surface. It is formed in a cylindrical shape which is formed larger in diameter than the first inner circumferential surface 503b on the outboard side of the axial direction 503b and has a magnetic fluid seal portion 6 and a second inner circumferential surface 503c on which the bearings 7, 8 are disposed. ing.
  • the annular restricting member 531 is tightened with an bolt 530 at the end of the second inner circumferential surface 503 c in the axial direction of the machine direction so that the magnetic fluid seal 6, between the annular surface 503 d of the seal cover 503 and the restricting member 531, The bearings 7, 8 are fixed. Further, an O-ring 532 is disposed in the annular recess of the regulating member 531, and the space between the seal cover 503 and the regulating member 531 is sealed.
  • the auxiliary seal portion 505 is disposed on the third inner circumferential surface 531 d formed smaller in diameter than the second inner circumferential surface 503 c in the regulating member 531.
  • the side end 531 e on the inner side in the axial direction of the restriction member 531 is in contact with the outer ring 8 b of the bearing 8.
  • the auxiliary seal portion 505 disposed on the third inner circumferential surface 531 d is formed of a labyrinth seal 50 having substantially the same configuration as the auxiliary seal portion 5.
  • a pressure buffer chamber B ′ which is maintained at a pressure lower than the pressure outside the vacuum dryer, ie, the atmospheric pressure of the space A and higher than the pressure buffer chamber B.
  • the restricting member 531 is provided with a communication passage 503 f communicating with the pressure buffer chamber B ′ at a position between the auxiliary seal portion 505 and the bearing 8 on the outer side in the axial direction.
  • the vacuum pump 510 is connected from the outer peripheral side of the flexible pipe 509, and the pressure buffer chamber B 'is maintained at a lower pressure than the atmospheric pressure of the space A by the vacuum pump 510.
  • the shaft sealing device 501 maintains the pressure buffer chamber B ′ provided between the auxiliary seal portion 505 and the magnetic fluid seal portion 6 at a lower pressure than the atmospheric pressure of the space A outside the vacuum dryer.
  • a communication passage 503f communicating with the pressure buffer chamber B 'at a position between the auxiliary seal portion 505 and the bearing 8 on the outer side in the axial direction, whereby abrasion powder or vacuum drying which has entered the pressure buffer chamber B' Since foreign matter such as contamination that has passed through the auxiliary seal portion 505 from the space A outside the machine can enter the magnetic fluid seal portion 6 and can be discharged from the communication passage 503f by the action of the vacuum pump 510.
  • the pressure buffer chamber B ′ is maintained at a lower pressure than the atmospheric pressure of the space A and at a higher pressure than the pressure buffer chamber B, the pressure is gradually lowered from the space A to the pressure buffer chamber B. There is no rapid gas movement between the pressure buffer chamber B and the pressure buffer chamber B.
  • a shaft seal device used for powder machines such as a vacuum dryer, a rotary valve, a rotary feeder and the like.
  • the magnetic fluid seal portion 6 is described as being provided with the pair of bearings 7 and 8 on the axial direction inner side and the axial direction outer side, but the bearing is not limited to this. It may be provided on either the inner side or the outer side of the axial direction.
  • the bearings to be applied are not limited to ball bearings, but may be roller bearings.
  • sleeves 2, 202 and 502 may not be provided on the outer periphery of the rotating shaft 102.
  • the communication passage of the seal cover may be disposed at a position (a position between the bearing and the magnetic fluid seal) axially outward of the bearing between the auxiliary seal and the magnetic fluid seal.
  • the communication passage 3f of the seal cover 3 is located axially inward of the bearing 7 (the auxiliary seal 5 and the bearing between the auxiliary seal 5 and the magnetic fluid seal 6). It is preferable that the arrangement in the position between 7 and 7) makes it difficult for the contamination that has entered the pressure buffer chamber B to enter the bearing.

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Abstract

磁性流体シール部のシール性や耐久性を維持することができる軸封装置を提供する。　ハウジング１００の軸孔に挿通される回転軸１０２の外周に設けられる筒状のシールカバー３と、ハウジングに対してシールカバーを接続する可撓性部材４と、シールカバーの軸方向において機内側に設けられる補助シール部５と、補助シール部よりも機外側に設けられる磁性流体シール部６と、磁性流体シール部６の荷重を支持する軸受７，８と、を備え、ハウジングの軸孔と該軸孔に挿通される回転軸との間に形成される環状隙間をシールする軸封装置であって、シールカバー３内における補助シール部５と磁性流体シール部６との間には、機外の圧力よりも低圧に維持される圧力緩衝室Ｂが設けられる。

Description

軸封装置
　本発明は、機内が機外よりも低圧に維持される機械に用いられる軸封装置に関する。
　機内が機外よりも低圧、例えば真空に維持される軸封装置として、例えば粉体機械の軸封装置は、粉体機械のハウジングに設けられる軸孔と該軸孔を貫通する回転軸との間の環状隙間をシールし、真空状態の機内に密封される粉体の漏出および機内への異物の侵入を防止するために設けられる。
　特許文献１に開示されている真空シール軸受装置（軸封装置）は、搬送ロール（回転軸）を挿通するための真空装置のフレーム（ハウジング）の軸孔にベローズを介して取付けられる筒状の軸受箱（シールカバー）と、軸受箱の軸方向の中央において軸受箱の内周と搬送ロールの外周との間に設けられる磁気シール（磁気流体シール）と、磁気シールのギャップの保持と軸方向の位置決めのために磁気シールの両側に設けられる一対の軸受と、軸受箱の軸方向の両側において搬送ロールと軸受箱との間をシールする一対のメカニカルシールと、から主に構成されている。搬送ロール自体に加わる荷重は、磁気シールの両側に設けられる軸受とは異なる独立した軸受により支持されている。磁気シールの両側に設けられる軸受は磁気シールの荷重を支持する構造となっており、搬送ロールの撓みによる磁気シールのギャップの変化や軸方向の位置の変動を抑制できるようになっている。
特開平６－３０７５５１号公報（第２頁、第４図）
　しかしながら、特許文献１にあっては、可撓性を有するベローズにより軸受箱がフレームに対して相対移動可能に取付けられているため、軸受箱を貫通する搬送ロールの傾き等により貫通部をシールするメカニカルシールの固定環と回転環との間に形成される摺動面のギャップが変化してシール性が低下する虞があり、メカニカルシールを挟んで真空状態にあるフレーム内（機内）の圧力と軸受箱内（機外）の圧力（大気圧）との差圧による磁気シールへの影響を防ぐことができず、例えば磁気シールのギャップに保持される磁性流体が差圧によりフレーム側に引き込まれることにより、磁気シールのシール性や耐久性を低下させるという問題があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、磁性流体シール部のシール性や耐久性を維持することができる軸封装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の軸封装置は、
　ハウジングの軸孔に挿通される回転軸の外周に設けられる筒状のシールカバーと、前記ハウジングに対して前記シールカバーを接続する可撓性部材と、前記シールカバーの軸方向において機内側に設けられる補助シール部と、前記補助シール部よりも機外側に設けられる磁性流体シール部と、前記磁性流体シール部の荷重を支持する軸受と、を備え、
　前記ハウジングの軸孔と該軸孔に挿通される前記回転軸との間に形成される環状隙間をシールする軸封装置であって、
　前記シールカバー内における前記補助シール部と前記磁性流体シール部との間には、機外の圧力よりも低圧に維持される圧力緩衝室が設けられることを特徴としている。
　この特徴によれば、ハウジングに対して可撓性部材により接続されるシールカバー内において、補助シール部と磁性流体シール部との間に設けられる圧力緩衝室が機外の圧力よりも低圧に維持されることにより、機外の圧力よりも低圧に維持される機内と圧力緩衝室との差圧は小さい状態とされるため、機内と圧力緩衝室との間の流体等の移動が少なく、回転軸が傾く等することによって補助シール部におけるシール性が低下しても、磁性流体シール部のシール性・耐久性を維持することができるとともに、機内側に磁性流体やコンタミ等の異物が侵入することも抑制できる。
　前記圧力緩衝室は、前記機内の圧力と均衡する圧力に維持されることを特徴としている。
　この特徴によれば、圧力緩衝室が機内の圧力と均衡する圧力に維持されることにより、補助シール部におけるシール性が低下しても機内と圧力緩衝室との間において差圧が生じ難いため、機内と圧力緩衝室との間における流体の移動が抑制されることにより、機内への磁性流体やコンタミ等の異物の侵入や機内から圧力緩衝室への異物の侵入を防ぐことができる。
　前記補助シール部は、非接触シールから構成されることを特徴としている。
　この特徴によれば、補助シール部が非接触シールから構成されることにより、回転軸の回転によって補助シール部から摩耗粉が発生することがないため、機内および圧力緩衝室に対する摩耗粉の侵入を防ぐことができる。
　前記可撓性部材は、調芯性を有するダイアフラムであることを特徴としている。
　この特徴によれば、調芯性を有するダイアフラムによりシールカバーがハウジングに対して相対移動可能に接続されることにより、ハウジングに対して回転軸と共に相対移動する軸封装置をハウジングの軸孔の中心軸に復帰させるように調芯することができるため、ハウジングに対する軸封装置の取付精度を高めることができる。
　前記シールカバーには、軸方向において前記補助シール部と前記磁性流体シール部との間の位置に前記圧力緩衝室と真空ポンプとを連通する連通路が設けられることを特徴としている。
　この特徴によれば、シールカバーには、軸方向において補助シール部と磁性流体シール部との間の位置に圧力緩衝室と真空ポンプとを連通する連通路が設けられることにより、圧力緩衝室内のコンタミを磁性流体シール部に到達させることなく連通路から排出することができるため、磁性流体シール部のシール性・耐久性の低下を防ぐことができる。
　前記連通路には、前記シールカバーの外周側から可撓性を有するパイプにより前記真空ポンプが接続されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、シールカバーに設けられる連通路に可撓性を有するパイプにより真空ポンプが接続されることにより、可撓性部材により軸封装置がハウジングに対して相対移動しても可撓性を有するパイプが変形して追従するため、真空ポンプにより圧力緩衝室の圧力を安定して調整することができる。
　前記回転軸の外周に固定可能な筒状のスリーブを備え、
　前記シールカバーの内周と前記スリーブの外周との間に前記補助シール部、前記磁性流体シール部および前記軸受が一体に設けられることにより、前記スリーブ、前記シールカバー、前記補助シール部、前記磁性流体シール部および前記軸受がユニット化されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、シールカバーの内周とスリーブの外周との間に補助シール部、磁性流体シール部および軸受が一体に設けられることにより、軸封装置がユニット化されているため、ハウジングおよび回転軸に対する軸封装置の取付け・取外しを容易に行うことができる。
　前記軸受は、軸方向において前記磁性流体シールを挟んで一対設けられており、これらの軸受の内輪または外輪の一つが前記シールカバーの内周または前記スリーブの外周に対して軸方向に規制されていないことを特徴としている。
　この特徴によれば、回転軸の熱伸縮等によりシールカバーとスリーブとが軸方向に相対移動しても、磁性流体シールを挟んで一対設けられる軸受の内輪または外輪の一つがシールカバーの内周またはスリーブの外周に対して軸方向に規制されていないため、軸方向に相対移動可能となりユニット化された軸封装置にかかる応力を軸受によって逃がすことができる。
実施例１における軸封装置を示す正面断面図である。 実施例２における軸封装置を示す正面断面図である。 実施例３における軸封装置を示す正面断面図である。 実施例４における軸封装置を示す正面断面図である。 実施例５における軸封装置を示す正面断面図である。
　本発明に係る軸封装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る軸封装置につき、図１を参照して説明する。以下、図１の紙面左側を軸封装置が取付けられる粉体機械の機内側とし、図１の紙面右側を軸封装置が取付けられる粉体機械の機外側として説明する。
　本実施例において、軸封装置は、真空状態にある真空乾燥機（粉体機械）のハウジング内に密封される粉体を搬送するために設けられるスクリュを回転させる回転軸と、真空乾燥機のハウジングに設けられる軸孔との間の環状隙間をシールするために用いられる。
　図１に示されるように、真空乾燥機のハウジング１００には軸孔１０１が設けられ、該軸孔１０１内に回転軸１０２が挿通されている。真空乾燥機のハウジング１００内（以下、機内と言う。）は、密封空間Ｖであり、真空状態となるように構成されている。また、回転軸１０２の軸方向機内側には、図示しない粉体搬送用のスクリュが設けられ、真空乾燥機の機内に密封される粉体は、搬送時に加熱されることにより水分が蒸発して乾燥する。尚、真空乾燥機のハウジング１００の外部（以下、機外と言う。）は、クリーンルーム等の大気中の空間Ａとなっている。
　図１に示されるように、軸封装置１は、回転軸１０２の外周に固定される円筒状のスリーブ２と、スリーブ２の外周に設けられる円筒状のシールカバー３と、真空乾燥機のハウジング１００の機外側の側端面１００ａに対してシールカバー３を接続するダイアフラム４（可撓性部材）と、シールカバー３の内周面（後述する第１内周面３ｂおよび第２内周面３ｃ）とスリーブ２の外周面２ａとの間において軸方向機内側に設けられる補助シール部５と、補助シール部５よりも軸方向機外側に設けられる磁性流体シール部６と、磁性流体シール部６の軸方向機内側に設けられる軸受７と、磁性流体シール部６の軸方向機外側に設けられる軸受８とから主に構成されている。
　スリーブ２は、ステンレス鋼製等の金属製であり、その内径が回転軸１０２の外径と略同一寸法に構成されて円筒状を成し、軸方向機外側の端部に設けられるねじ穴にセットスクリュ２０をねじ込むことにより回転軸１０２の外周に対して固定されている。尚、スリーブ２の内周面２ｂと回転軸１０２の外周との間は、スリーブ２の内周面２ｂに形成される環状溝部に圧入されたＯリング２１によりシールされている。
　シールカバー３は、ステンレス鋼製等の金属製であり、軸方向機内側に補助シール部５が配置される第１内周面３ｂと、第１内周面３ｂの軸方向機外側において第１内周面３ｂよりも大径に形成され磁性流体シール部６、軸受７，８が配置される第２内周面３ｃとから構成される段付き円筒状に構成されている。尚、第１内周面３ｂの軸方向機外側には、径方向に延びる環状面部３ｄが形成されており、この環状面部３ｄはその外径側において第２内周面３ｃの軸方向機内側に直交して連なっている。
　ダイアフラム４は、ゴム製であり、内径側に軸方向に貫通する軸孔４ａが形成された円盤形状に構成され、外径側の端部４ｂを真空乾燥機のハウジング１００の機外側の側端面１００ａに対してボルト４０により密封的に固定されるとともに、内径側の端部４ｃはシールカバー３の軸方向機内側の端部の外周３ａにホースバンド４１により緊締されることにより、シールカバー３がハウジング１００に対して接続されている。尚、ダイアフラム４の内径側の端部４ｃの内周には、軸方向機内側に凹む環状凹部４ｄが形成されており、環状凹部４ｄの底部にシールカバー３の軸方向機内側の側端面３ｅが当接している。
　また、ダイアフラム４は、外径側の端部４ｂと内径側の端部４ｃとの間に湾曲部４ｅが形成されることにより軸方向および径方向への可撓性および調芯性を有している。これによれば、回転軸１０２の傾きや振動が生じても、ダイアフラム４の可撓性により、軸封装置１をハウジング１００に対して相対移動可能に支持することができるとともに、ダイアフラム４の調芯性により、回転軸１０２および軸封装置１の中心軸をハウジング１００の軸孔１０１の中心軸に揃えるように弾性復帰させることができるため、ハウジング１００の軸孔１０１に対する軸封装置１の取付精度を高めることができる。尚、ダイアフラム４は、蛇腹状に構成されるベローズとは特に前記調芯性の有無において異なるものである。
　補助シール部５は、一般的な非接触シールであるラビリンスシール５０から構成され、スリーブ２の外周面２ａの軸方向機内側に形成される環状凹部２ｄに対して密封的に固定されている。また、補助シール部５を構成するラビリンスシール５０の外径は、シールカバー３の第１内周面３ｂよりも小径に構成され、ラビリンスシール５０の外周とシールカバー３の第１内周面３ｂとの間に形成されるギャップは、多段的に設けられるラビリンスシール５０の絞り片５０ａによって一段当たりの圧力降下を小さくして漏れ量を減少させることにより、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと後述する圧力緩衝室Ｂとの間がシールされている。尚、補助シール部５には、ラビリンスシール以外の非接触シールが適用されてもよい。また、ラビリンスシールは、シールカバー３側に密封的に固定されていてもよい。
　磁性流体シール部６は、環状を成す一対のポールピース６０，６０と、ポールピース６０，６０の間に配置される永久磁石６１と、磁性流体６２とから主に構成されている。
　ポールピース６０，６０は、その外径がシールカバー３の第２内周面３ｃにおける内径と略同一寸法に構成され、ポールピース６０，６０の外周とシールカバー３の第２内周面３ｃとの間は、ポールピース６０，６０の外周に形成される環状溝部に圧入されるＯリング６３，６３によりシールされている。
　また、ポールピース６０，６０は、その内径がスリーブ２の外径よりも大径に構成され、ポールピース６０，６０の内周面６０ａ，６０ａとスリーブ２の外周面２ａとの間に形成されるギャップには、ポールピース６０，６０と永久磁石６１により形成される磁気回路の磁力によって磁性流体６２によるシール膜が形成保持されることにより、真空乾燥機の機外の空間Ａと後述する圧力緩衝室Ｂとの間がシールされている。
　尚、磁性流体６２は、一般式F[CF(CF3)CF2O]nRf（ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、ｎは平均５以上の数値である）で表わされるパーフルオロポリエーテルを基油とすることにより、耐気化性や耐圧性に優れたシール膜を形成させることができる。
　軸受７，８は、一般的な玉軸受であり、内輪７ａ，８ａと外輪７ｂ，８ｂとの間に複数の玉７ｃ，８ｃが保持されることにより、内輪７ａ，８ａと外輪７ｂ，８ｂとが相対回転可能になっている。尚、説明の便宜上、図示を省略するが、軸封装置１において、回転軸１０２の荷重を軸受７，８とは異なる独立した軸受により支持する支持構造となっており、磁性流体シール部６の軸方向両側に設けられる軸受７，８により磁性流体シール部６の荷重が支持される支持構造となっているため、磁性流体シール部６において磁性流体６２が保持されるギャップを一定にすることができ、磁性流体シール部６のシール性・耐久性を維持できるようになっている。
　軸受７，８の外輪７ｂ，８ｂは、磁性流体シール部６を構成するポールピース６０，６０および永久磁石６１との間に複数のスペーサ７０を介在させた状態でシールカバー３の軸方向機外側の端部に環状の規制部材３１をボルト３０により締め付けることで、シールカバー３の環状面部３ｄと規制部材３１との間に固定されている。
　また、軸受７の内輪７ａは、スリーブ２の外周に形成される環状溝部に嵌着される一対のストッパ７１，７１により挟持されることにより軸方向に規制されている。尚、軸受８の内輪８ａは、スリーブ２の外周に対して軸方向に規制されず、スリーブ２に対して軸方向に相対移動可能となっている。
　このように、軸封装置１は、シールカバー３の第１内周面３ｂおよび第２内周面３ｃとスリーブ２の外周面２ａとの間に補助シール部５、磁性流体シール部６および軸受７，８が一体に設けられることにより、スリーブ２、シールカバー３、補助シール部５、磁性流体シール部６および軸受７，８がユニット化されている。尚、軸封装置１において、スリーブ２、補助シール部５、軸受７，８の内輪７ａ，８ａは回転軸１０２と共に回転する回転側密封要素を構成し、シールカバー３、ダイアフラム４、磁性流体シール部６、軸受７，８の外輪７ｂ，８ｂは固定側密封要素を構成している。
　また、ユニット化された軸封装置１を構成するシールカバー３の第１内周面３ｂおよび第２内周面３ｃとスリーブ２の外周面２ａとの間において、補助シール部５と磁性流体シール部６との間には、真空乾燥機の機外の圧力、すなわち空間Ａの大気圧よりも低圧である真空に維持される圧力緩衝室Ｂが設けられている。
　詳しくは、シールカバー３には、補助シール部５と軸方向機内側の軸受７との間の位置に圧力緩衝室Ｂと連通する連通路３ｆが設けられ、連通路３ｆに対してシールカバー３の外周側から可撓性を有するパイプ９により真空ポンプ１０が接続されており、真空ポンプ１０により、圧力緩衝室Ｂは、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖの圧力と均衡する圧力（略同圧である略同真空度）に維持されている。尚、可撓性を有するパイプ９を介して真空ポンプ１０が接続されているため、ダイアフラム４により軸封装置１が真空乾燥機のハウジング１００に対して相対移動してもパイプ９が変形して追従するため、真空ポンプ１０により圧力緩衝室Ｂの圧力を安定して調整することができる。尚、真空ポンプ１０は、圧力緩衝室Ｂに専用としてもよいし、機内用の真空ポンプと共用としてもよい。
　これによれば、軸封装置１は、真空乾燥機のハウジング１００に対してダイアフラム４により接続されるシールカバー３の第１内周面３ｂおよび第２内周面３ｃとスリーブ２の外周面２ａとの間において、補助シール部５と磁性流体シール部６との間に設けられる圧力緩衝室Ｂが真空乾燥機の機外の空間Ａの大気圧よりも低圧、詳しくは、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖの圧力と均衡する圧力に維持されることにより、真空状態にある真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと圧力緩衝室Ｂとの差圧は小さい状態とされるため、回転軸１０２が傾く等することによって補助シール部５におけるシール性が低下しても、磁性流体シール部６のシール性・耐久性を維持することができるとともに、機内側に磁性流体６２やコンタミ等の異物が侵入することも抑制できる。
　また、圧力緩衝室Ｂは、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖの圧力と均衡する圧力に維持されることにより、補助シール部５におけるシール性が低下しても、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと圧力緩衝室Ｂとの間において差圧が生じ難いため、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと圧力緩衝室Ｂとの間における流体の移動が抑制されることにより、機内の密封空間Ｖへの磁性流体６２やコンタミ等の異物の侵入や圧力緩衝室Ｂへの粉体の侵入を防ぐことができる。これにより、真空乾燥機の機内に密封される粉体の純度の低下を防ぐことができる。付言ながら、回転軸１０２はシールカバー３に対して相対回転するものであって、軸方向に往復動するものではないから、往復動する形式に比較し磁性流体６２が漏れ出すことはほとんどない。
　また、補助シール部５は、非接触シールであるラビリンスシール５０から構成されることにより、回転軸１０２の回転によって補助シール部５から摩耗粉が発生することがないため、機内の密封空間Ｖおよび圧力緩衝室Ｂに対する摩耗粉の侵入を防ぐことができる。さらに、圧力緩衝室Ｂ内に設けられる軸受７への摩耗粉の入り込みによる軸受７の損耗を防ぐことができるため、磁性流体シール部６の荷重を軸受７，８により安定して支持することができる。
　また、シールカバー３には、軸方向において補助シール部５と軸方向機内側の軸受７との間の位置に圧力緩衝室Ｂと真空ポンプ１０とを連通する連通路３ｆが設けられることにより、圧力緩衝室Ｂ内のコンタミ等の異物を磁性流体シール部６に到達させることなく真空ポンプ１０の作用により連通路３ｆから排出することができるため、磁性流体シール部６のシール性・耐久性の低下を防ぐことができる。
　また、磁性流体シール部６のシール性・耐久性が維持されることにより、軸封装置１の軸方向機外側において、磁性流体シール部６により機外の空間Ａの大気の吸込みが確実に防止され、圧力緩衝室Ｂにおける圧力の変動を抑えることができるため真空ポンプ１０による圧力調整を行いやすい。
　また、軸封装置１は、シールカバー３の第１内周面３ｂおよび第２内周面３ｃとスリーブ２の外周面２ａとの間に補助シール部５、磁性流体シール部６および軸受７，８が一体に設けられることにより、ユニット化されているため、真空乾燥機のハウジング１００および回転軸１０２に対する軸封装置１の取付け・取外しを容易に行うことができ、施工性・メンテナンス性を高めることができる。
　また、軸方向機内側に設けられる軸受７は、内輪７ａおよび外輪７ｂがシールカバー３の内周およびスリーブ２の外周に対してそれぞれ軸方向に規制されているため、軸受７に磁性流体シール部６の荷重を常に安定してかけることができる。
　さらに、軸方向機外側に設けられる軸受８は、内輪８ａがスリーブ２の外周に対して軸方向に規制されていないことから、回転軸１０２の熱伸縮等によりシールカバー３とスリーブ２とが軸方向に相対移動しても、軸受８の内輪８ａが軸方向に相対移動可能となるため、ユニット化された軸封装置１にかかる応力を軸受８によって逃がすことができる。これにより、磁性流体シール部６を挟んで一対設けられ磁性流体シール部６の荷重を支持する軸受７，８に対して偏荷重がかかり難くなるため、軸受７，８の損耗を防ぐことができる。加えて、真空用の軸受７よりも大気用の軸受８は安価であるとともに耐久性に優れるから、軸方向に相対移動可能な軸受を大気用の軸受８とすることが好ましい。
　次に、実施例２に係る軸封装置につき、図２を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図２に示されるように、実施例２における軸封装置２０１においては、スリーブ２０２は、軸方向機内側が薄肉に構成されることにより、軸方向機内側に補助シール部２０５が配置される第１外周面２０２ａと、第１外周面２０２ａの軸方向機外側において第１外周面２０２ａよりも大径に形成され磁性流体シール部６、軸受７，８が配置される第２外周面２０２ｂとから構成される段付き円筒状に構成されている。尚、第１外周面２０２ａの軸方向機外側には、径方向に延びる環状面部２０２ｃが形成されており、この環状面部２０２ｃはその外径側において第２外周面２０２ｂの軸方向機内側に連なっている。
　シールカバー２０３は、補助シール部２０５が配置される第１内周面２０３ｂの軸方向機内側の端部が内径側に突出することにより、環状のフランジ部２０３ｇが形成されている。また、フランジ部２０３ｇの軸方向機外側の環状面部２０３ｈは、その外径側において第１内周面２０３ｂの軸方向機内側に直交して連なっている。
　補助シール部２０５は、接触シールである樹脂製のＶリングシール２５０から構成され、シールカバー２０３の環状面部２０３ｈとスリーブ２０２の環状面部２０２ｃとの間に挟み込まれた状態でスリーブ２０２の第１外周面２０２ａに対して本体部２５０ａがホースバンド２２０によって緊締されることにより、スリーブ２０２の外周に対して密封的に固定されている。
　また、補助シール部２０５を構成するＶリングシール２５０は、軸方向機内側に形成されるリップ部２５０ｂがシールカバー２０３の環状面部２０３ｈに押し付けられた状態でゴム弾性により軸方向機内側に付勢されることによりシール性を発揮する。尚、軸方向機外側に形成される起立部２５０ｃは、外径側の端部がシールカバー２０３の第１内周面２０３ｂから僅かに離間して非接触となることによりギャップが形成されている。
　軸封装置２０１を構成するシールカバー２０３の第１内周面２０３ｂおよび第２内周面２０３ｃとスリーブ２０２の第１外周面２０２ａおよび第２外周面２０２ｂとの間において、補助シール部２０５と磁性流体シール部６との間には、真空乾燥機の機外の圧力、すなわち空間Ａの大気圧よりも低圧に維持される圧力緩衝室Ｂが設けられている。
　また、シールカバー２０３には、補助シール部２０５と軸方向機内側の軸受７との間、詳しくは、補助シール部２０５を構成するＶリングシール２５０の軸方向機内側のリップ部２５０ｂと軸方向機外側の起立部２５０ｃとの間の位置に圧力緩衝室Ｂと真空ポンプとを連通する連通路２０３ｆが設けられている。
　これによれば、軸封装置２０１は、補助シール部２０５と磁性流体シール部６との間に設けられる圧力緩衝室Ｂが真空乾燥機の機外の空間Ａの大気圧よりも低圧、詳しくは、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖの圧力と均衡する圧力に維持されることにより、真空状態にある真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと圧力緩衝室Ｂとの差圧は小さい状態とされるため、回転軸１０２の傾きや振動によって補助シール部２０５におけるシール性が低下しても、磁性流体シール部６のシール性・耐久性を維持することができる。
　また、シールカバー２０３には、軸方向において補助シール部２０５を構成するＶリングシール２５０の軸方向機内側のリップ部２５０ｂと軸方向機外側の起立部２５０ｃとの間の位置に圧力緩衝室Ｂと連通する連通路２０３ｆが設けられることにより、圧力緩衝室Ｂに侵入したコンタミ等の異物が軸方向機外側の磁性流体シール部６に到達することを起立部２５０ｃによって防ぐことができるとともに、真空ポンプ１０の作用により連通路２０３ｆから排出することができるため、磁性流体シール部６のシール性・耐久性の低下を防ぐことができるとともに、機内側に磁性流体６２やコンタミ等の異物が侵入することも抑制できる。
　また、補助シール部２０５がＶリングシール２５０から構成されることにより、リップ部２５０ｂとシールカバー２０３の環状面部２０３ｈとの間のシール部が径方向に延びるように形成されるため、補助シール部２０５を軸方向に短く構成することができ、ユニット化される軸封装置２０１の軸長が短くなることで回転軸１０２の傾きに対してシールカバー２０３を傾き難くすることができる。
　次に、実施例３に係る軸封装置につき、図３を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図３に示されるように、実施例３における軸封装置３０１においては、補助シール部３０５は、磁性流体ダストシール３５０から構成され、環状を成す一対のポールピース３５１，３５１と、ポールピース３５１，３５１の間に配置される永久磁石３５２と、磁性流体３５３とから主に構成されている。
　ポールピース３５１，３５１は、スリーブ２の外周面２ａに密封的に固定され、その外径がシールカバー３の外径よりも小径に構成され、ポールピース３５１，３５１の外周面３５１ａ，３５１ａとシールカバー３の第１内周面３ｂとの間に形成されるギャップには、ポールピース３５１，３５１と永久磁石３５２により形成される磁気回路の磁力によって軸方向機内側のポールピース３５１におけるギャップに磁性流体３５３よるシール膜が形成保持されることにより、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと後述する圧力緩衝室Ｂとの間がシールされている。尚、磁性流体３５３は、磁性流体シール部６を構成する磁性流体６２と同じくパーフルオロポリエーテルを基油とする。
　これによれば、軸封装置３０１は、補助シール部３０５が磁性流体ダストシール３５０により構成されることにより、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと圧力緩衝室Ｂとの間における流体の移動が確実に防止され、コンタミ等の異物の侵入を防ぐことができる。
　また、補助シール部３０５が磁性流体ダストシール３５０から構成されることにより、磁性流体シール部６の磁性流体６２が軸方向機内側に漏れても、磁性流体ダストシール３５０の軸方向機外側のポールピース３５１におけるギャップに磁力により吸着・保持されるため、機内側への磁性流体６２の侵入を防ぐことができる。
　次に、実施例４に係る軸封装置につき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図４に示されるように、実施例４における軸封装置４０１においては、ダイアフラム４０４は、ホースバンド４１によりシールカバー３に緊締される内径側の端部４０４ｃからさらに内径側に湾曲しながら延びるリップシール部４０５（補助シール部）が形成され、スリーブ２の軸方向機内側の側端面２ｅと当接するリップシール部４０５の軸方向機外側の端面４０５ａの環状溝部に真空グリス４０６が充填されている。
　これによれば、軸封装置４０１は、ダイアフラム４０４に設けられるリップシール部４０５の軸方向機外側の端面４０５ａの環状溝部に充填される真空グリス４０６により、スリーブ２の軸方向機内側の側端面２ｅと潤滑することにより摩耗粉がほとんど発生しないため、真空乾燥機の機内の密封空間Ｖと圧力緩衝室Ｂとの間におけるコンタミ等の異物の侵入を防ぐことができる。
　また、ダイアフラム４０４のリップシール部４０５は、軸方向機外側の端面４０５ａとスリーブ２の軸方向機内側の側端面２ｅとの間にシール部を形成することにより、回転軸１０２の中心軸からシール部の径方向の距離が近くなるため、回転による抵抗を小さくすることができる。尚、実施例４における補助シール部としてのリップシール部４０５は、実施例１において説明したユニット化の概念からは除くものとする。
　次に、実施例５に係る軸封装置につき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図５に示されるように、実施例５における軸封装置５０１においては、シールカバー５０３は、軸方向機内側に補助シール部５が配置される第１内周面５０３ｂと、第１内周面５０３ｂの軸方向機外側において第１内周面５０３ｂよりも大径に形成され磁性流体シール部６、軸受７，８が配置される第２内周面５０３ｃとから構成される円筒状に構成されている。第２内周面５０３ｃの軸方向機外側の端部に環状の規制部材５３１をボルト５３０により締め付けることで、シールカバー５０３の環状面部５０３ｄと規制部材５３１との間に、磁性流体シール部６、軸受７，８は固定されている。また、規制部材５３１の環状凹部にはＯリング５３２が配置されており、シールカバー５０３と規制部材５３１との間がシールされている。規制部材５３１には第２内周面５０３ｃよりも小径に形成された第３内周面５３１ｄに補助シール部５０５が配置されている。尚、規制部材５３１の軸方向機内側の側端部５３１ｅは軸受８の外輪８ｂに当接している。尚、第３内周面５３１ｄに配置される補助シール部５０５は、補助シール部５と略同一構成のラビリンスシール５０から構成されている。
　軸封装置５０１を構成するシールカバー５０３の第２内周面５０３ｃおよび規制部材５３１の第３内周面５３１ｄとスリーブ５０２の外周面５０２ａとの間において、補助シール部５０５と磁性流体シール部６との間には、真空乾燥機の機外の圧力、すなわち空間Ａの大気圧よりも低圧かつ圧力緩衝室Ｂよりも高圧に維持される圧力緩衝室Ｂ’が設けられている。
　また、規制部材５３１には、補助シール部５０５と軸方向機外側の軸受８との間の位置に圧力緩衝室Ｂ’と連通する連通路５０３ｆが設けられ、連通路５０３ｆに対してシールカバー５０３の外周側から可撓性を有するパイプ５０９により真空ポンプ５１０が接続されており、真空ポンプ５１０により、圧力緩衝室Ｂ’は、空間Ａの大気圧よりも低圧に維持されている。
　これによれば、軸封装置５０１は、補助シール部５０５と磁性流体シール部６との間に設けられる圧力緩衝室Ｂ’が真空乾燥機の機外の空間Ａの大気圧よりも低圧に維持され、補助シール部５０５と軸方向機外側の軸受８との間の位置に圧力緩衝室Ｂ’と連通する連通路５０３ｆが設けられることにより、圧力緩衝室Ｂ’に侵入した摩耗粉や真空乾燥機の機外の空間Ａから補助シール部５０５を通過して侵入したコンタミ等の異物を磁性流体シール部６に到達させることなく真空ポンプ５１０の作用により連通路５０３ｆから排出することができるため、クリーンルーム以外の環境においても磁性流体シール部６のシール性・耐久性の低下を防止することができる。また、圧力緩衝室Ｂ’は、空間Ａの大気圧よりも低圧かつ圧力緩衝室Ｂよりも高圧に維持されているため、空間Ａから圧力緩衝室Ｂに段階的に圧力が低くされ、空間Ａと圧力緩衝室Ｂとの間に急激な気体の移動が生じない。
　真空乾燥機、ロータリーバルブ、ロータリーフィーダ等の粉体機械に用いられる軸封装置に好適に用いることができる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例では、磁性流体シール部６の軸方向機内側と軸方向機外側に一対の軸受７，８が設けられる態様として説明したが、これに限らず軸受は、磁性流体シール部６の軸方向機内側または軸方向機外側のどちらか一方に設けられてもよい。また、適用される軸受は、玉軸受に限らず、ころ軸受であってもよい。
　また、回転軸１０２の外周にスリーブ２，２０２，５０２が設けられていなくてもよい。
　また、シールカバーの連通路は、補助シール部と磁性流体シール部との間において、軸受よりも軸方向機外側の位置（軸受と磁性流体シール部との間の位置）に配置されてもよい。尚、実施例１のように、シールカバー３の連通路３ｆは、補助シール部５と磁性流体シール部６との間において、軸受７よりも軸方向機内側の位置（補助シール部５と軸受７との間の位置）に配置される方が圧力緩衝室Ｂに侵入したコンタミが軸受に入り込み難くなることから好ましい。
１　　　　　　　　軸封装置
２　　　　　　　　スリーブ
３　　　　　　　　シールカバー
３ｆ　　　　　　　連通路
４　　　　　　　　ダイアフラム（可撓性部材）
５　　　　　　　　補助シール部
６　　　　　　　　磁性流体シール部
７，８　　　　　　軸受
７ａ，８ａ　　　　内輪
７ｂ，８ｂ　　　　外輪
９　　　　　　　　パイプ
１０　　　　　　　真空ポンプ
５０　　　　　　　ラビリンスシール
６０　　　　　　　ポールピース
６１　　　　　　　永久磁石
６２　　　　　　　磁性流体
１００　　　　　　ハウジング
１０１　　　　　　軸孔
１０２　　　　　　回転軸
２０１　　　　　　軸封装置
２０５　　　　　　補助シール部
２５０　　　　　　Ｖリングシール
２５０ｂ　　　　　リップ部
２５０ｃ　　　　　起立部
３０１　　　　　　軸封装置
３０５　　　　　　補助シール部
３５０　　　　　　磁性流体ダストシール
３５１　　　　　　ポールピース
３５２　　　　　　永久磁石
３５３　　　　　　磁性流体
４０１　　　　　　軸封装置
４０４　　　　　　ダイアフラム（可撓性部材）
４０５　　　　　　リップシール部（補助シール部）
４０６　　　　　　真空グリス
５０１　　　　　　軸封装置
５０３ｆ　　　　　連通路
５０５　　　　　　補助シール部
５０９　　　　　　パイプ
５１０　　　　　　真空ポンプ
Ａ　　　　　　　　空間
Ｂ，Ｂ’　　　　　圧力緩衝室
Ｖ　　　　　　　　密封空間

Claims (8)

  1. 　ハウジングの軸孔に挿通される回転軸の外周に設けられる筒状のシールカバーと、前記ハウジングに対して前記シールカバーを接続する可撓性部材と、前記シールカバーの軸方向において機内側に設けられる補助シール部と、前記補助シール部よりも機外側に設けられる磁性流体シール部と、前記磁性流体シール部の荷重を支持する軸受と、を備え、
    　前記ハウジングの軸孔と該軸孔に挿通される前記回転軸との間に形成される環状隙間をシールする軸封装置であって、
    　前記シールカバー内における前記補助シール部と前記磁性流体シール部との間には、機外の圧力よりも低圧に維持される圧力緩衝室が設けられることを特徴とする軸封装置。
  2. 　前記圧力緩衝室は、前記機内の圧力と均衡する圧力に維持されることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
  3. 　前記補助シール部は、非接触シールから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の軸封装置。
  4. 　前記可撓性部材は、調芯性を有するダイアフラムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の軸封装置。
  5. 　前記シールカバーには、軸方向において前記補助シール部と前記磁性流体シール部との間の位置に前記圧力緩衝室と真空ポンプとを連通する連通路が設けられ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軸封装置。
  6. 　前記連通路には、前記シールカバーの外周側から可撓性を有するパイプにより前記真空ポンプが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の軸封装置。
  7. 　前記回転軸の外周に固定可能な筒状のスリーブを備え、
    　前記シールカバーの内周と前記スリーブの外周との間に前記補助シール部、前記磁性流体シール部および前記軸受が一体に設けられることにより、前記スリーブ、前記シールカバー、前記補助シール部、前記磁性流体シール部および前記軸受がユニット化されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の軸封装置。
  8. 　前記軸受は、軸方向において前記磁性流体シールを挟んで一対設けられており、これらの軸受の内輪または外輪の一つが前記シールカバーの内周または前記スリーブの外周に対して軸方向に規制されていないことを特徴とする請求項７に記載の軸封装置。
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