JPH0626577A - 軸封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸２１に撓みが生じても、偏摩耗や局部
摩耗が生じることなく、良好な封止能力を長期間維持す
る。 【構成】 スタフィングボックス５１と、グランドパッ
キン５２と、パッキン押え５４とを備える軸封装置５０
において、この軸封装置５０の中心線を回転軸２１の中
心線に一致させるように楔状に形成した角度調整板６７
を槽体１１とスタフィングボックス５１との間に挟着し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、槽体の回転軸貫通部
における流体の漏れを封止する軸封装置に関し、特に、
軸受間隔が長くて重量のため回転軸に撓みが生じる場合
に有用な軸封装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の軸封装置を示す。回転軸２
１が貫通する槽体端板１１にスタフィングボックス５１
が固着され、回転軸２１の軸スリーブ２２とスタフィン
グボックス５１との間にグランドパッキン５２及びパッ
キン間隔片５３が充填され、パッキン押え５４を押込み
ボルト５５で締込んでグランドパッキン５２を空隙内に
押し込み、流体の漏れを封止する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の軸封装置は上記
のようであるが、回転軸２１を支持する軸受間隔が長
く、かつ、回転軸２１にかかる重量が大きい場合、回転
軸２１に撓みが生じるため、スタフィングボックス５
１，パッキン押え５４及び軸スリーブ２２に片当たりに
よる偏摩耗や局部的摩耗が生じ、封止能力が低下すると
ともに、軸封装置の寿命も短くなるというような課題が
あった。

【０００４】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、回転軸に撓みが生じる場合でも、偏摩耗や
局部的摩耗が生じることなく、良好な封止能力を長期間
維持する軸封装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る軸封装置
は、槽体に固着するスタフィングボックスと、このスタ
フィングボックスと回転軸との間に充填するグランドパ
ッキンと、このグランドパッキンを押し込むパッキン押
えとを備える軸封装置において、この軸封装置の中心線
を前記回転軸の中心線に一致させるように楔状に形成し
た角度調整板を前記槽体と前記スタフィングボックスと
の間に挟着したものである。また、軸封装置の中心線を
前記回転軸の中心線に一致させるように楔状に形成した
角度調整板を前記槽体と前記スタフィングボックスとの
間に挟着するとともに、前記パッキン押えの端面に内径
部に凹部が形成された環体を固着し、この環体の前記凹
部にこの環体と前記回転軸とに弾性的に密接する弾性シ
ールリングを嵌挿したものである。

【０００６】

【作用】この発明における角度調整板は、楔状であるの
で、回転軸に撓みがあっても、槽体に対するスタフィン
グボックスの相対角度を調整して、軸封装置の中心線を
回転軸の中心線に一致させる。これにより、片当たりが
なくなり、偏摩耗や局部摩耗が防止される。また、この
軸封装置のパッキン押えの端面に内径部に凹部が形成さ
れた環体を固着し、この環体の凹部に環体と回転軸とに
弾性的に密接する弾性シールリングを嵌挿すれば、この
弾性シールリングは、回転軸に変動があっても、これに
追従して弾性的に変形して環体と回転軸とに密接して流
体の漏れを封止する。これにより、この軸封装置の封止
能力がさらに向上する。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による軸封装置を示
す。この図１に示す軸封装置は、図４に示すニーダー
（酢化機）に設けられる軸封装置である。図４に示すニ
ーダーは、パルプと有機酸とを攪拌混合することによっ
て、タバコのフィルタ原料を製造する装置である。図４
において、１０は攪拌機の槽体であり、槽体１０の両槽
体端板１１を貫通して回転軸２１が設けられており、槽
体１０内の回転軸２１には攪拌羽根９６が取り付けられ
ている。９１はモータであり、モータ９１はＶベルトプ
ーリ９２，減速機９３及び軸継手９４を介して回転軸２
１を回転駆動する。回転軸２１は自由側軸受３１及び駆
動側軸受３２によって支持され、回転軸２１が両槽体端
板１１を貫通する箇所にはそれぞれ軸封装置５０が設け
られて、槽体１０内の流体の漏れを封止している。この
軸封装置５０の構造は図１に示す。

【０００８】図１において、１１は槽体端板、２１は回
転軸である。回転軸２１は槽体端板１１に明けられた穴
を通して貫通しており、回転する回転軸２１が貫通する
この貫通部に流体の漏れを封止する軸封装置５０が設け
られている。回転軸２１の槽体端板１１貫通部及び軸封
装置５０内に入る部分には、焼嵌めなどの手段により軸
スリーブ２２が外嵌固着されている。軸スリーブ２２は
軸封機能を良好に維持するため耐食性材質で真円円筒状
で滑らかな外面に形成されている。

【０００９】図１において、軸封装置５０の主要構成部
材は、槽体端板１１に複数本の取付ボルト５８で固着さ
れるスタフィングボックス５１と、スタフィングボック
ス５１と軸スリーブ２２との間に充填されるグランドパ
ッキン５２及びパッキン間隔片５３と、グランドパッキ
ン５２及びパッキン間隔片５３を押し込むパッキン押え
５４と、パッキン押え５４を締込む複数本の押込みボル
ト５５とからなる。スタフィングボックス５１は円筒状
をなし、その槽体端板１１への固着側には、槽体端板１
１に取り付けるための外向きフランジ５１ａと、グラン
ドパッキン５２及びパッキン間隔片５３を受ける内向き
フランジ５１ｂとが形成され、また、外端部には、押込
みボルト５５を取り付けるための外向きフランジ５１ｃ
が形成されている。また、スタフィングボックス５１の
円筒状の内径は軸スリーブ２２の外径との間にグランド
パッキン５２及びパッキン間隔片５３を挿入すべき内径
とし、滑らかに形成されている。グランドパッキン５２
は繊維，ゴム等の柔軟な材質で製作されている。パッキ
ン押え５４は、円筒状をなし、外端部にフランジ５４ｃ
が形成されている。パッキン押え５４の円筒状の内径は
軸スリーブ２２に外嵌し、外径はスタフィングボックス
５１に内嵌するように形成されている。押込みボルト５
５は、パッキン押え５４のフランジ５４ｃの穴を通して
スタフィングボックス５１の外端部フランジ５１ｃのね
じ穴にねじ込み、パッキン押え５４を押し込むものであ
り、図１では、押込みボルト５５は、ねじ棒５５と押込
みナット５５１とロックナット５５２とで構成されてい
る。なお、５６はＯリングであり、スタフィングボック
ス５１とパッキン押え５４との間をシールする。

【００１０】図１において、この軸封装置のスタフィン
グボックス５１の取付フランジ５１ａと槽体端板１１と
の間には、角度調整板６７が挿入され挟着されている。
角度調整板６７は、スタフィングボックス５１の槽体端
板１１に接する部分の円筒状の外径より大きい径の穴が
あけられた円板状で、その円板の表面と裏面とは平行で
ない平面で形成され、楔状となっている。この角度調整
板６７の表面と裏面との非平行平面間の楔状の角度は以
下のようにして決定する。すなわち、図４に示すニーダ
ーの回転軸２１は自由側軸受３１及び駆動側軸受３２に
より支持されるが、自由側軸受３１と駆動側軸受３２と
の間隔が長く、回転軸２１には頑丈で重い攪拌羽根９６
が取り付けられているので、回転軸２１に大きな曲げモ
ーメントがかかり、図２に誇張して示すように、回転軸
２１が撓む。この回転軸２１の撓み湾曲の曲率や傾斜
は、材料力学の基本公式で算定することができる。その
撓み湾曲が無視できる程度である場合は従来の軸封装置
で支障はないが、図４に示すニーダー等の装置では、回
転軸２１の撓み湾曲が無視できない大きさとなるものが
あり、従来の軸封装置では片当たりして偏摩耗や局部摩
耗が生じるという問題があった。そこで、回転軸２１の
撓み湾曲により生じるこの軸封装置５０の箇所における
回転軸２１の傾斜角度を材料力学の基本公式で算出し、
図２に誇張して示すように、その傾斜角度に等しい角度
に、表面と裏面との両非平行平面間の角度を設定して楔
状に形成した角度調整板６７を槽体端板１１とスタフィ
ングボックス５１の取付フランジ５１ａとの間に挟着す
ることにより、この軸封装置５０の中心線が回転軸２１
の中心線に一致するようにしたものである。

【００１１】なお、６９はＯリングであり、図では槽体
端板１１と角度調整板６７との間をシールする構成であ
るが、さらに角度調整板６７とスタフィングボックス５
１との間をシールするＯリングを嵌挿してもよく、角度
調整板６７の穴径を大きくしてＯリング６９で槽体端板
１１とスタフィングボックス５１との間をシールさせる
ようにしてもよい。

【００１２】回転軸２１が撓み湾曲することによる軸封
装置５０の位置における回転軸２１の傾斜角度は、材料
力学の基本公式により、次のようにして算出することが
できる。 ｉ＝∫（Ｍ／ＥＩ）ｄｘ＋ｃ ここに、ｉは回転軸２１の傾斜角度（ラヂアン）、Ｍは
回転軸２１にかかる曲げモーメント、Ｅは回転軸２１の
縦弾性係数、Ｉは回転軸２１の断面二次モーメント、ｘ
は回転軸２１の軸方向の座標、ｃは積分開始点における
回転軸２１の傾斜角度である。 積分範囲は、近くの軸受から軸封装置まで積分して、
［∫（Ｍ／ＥＩ）ｄｘ］を求め、その軸受の箇所の傾斜
角度ｃを求め、ｃ−［∫（Ｍ／ＥＩ）ｄｘ］として求め
るか、または、左右対称であれば、中央から軸封装置ま
で積分して、ｃ＝０として、求めればよい。

【００１３】図１に示す実施例では、パッキン押え５４
の端面に先着環体７１及び後着環体７２が複数本の取付
ボルト７８により固着されている。後着環体７２の先着
環体７１側の内径面には凹部が形成され、先着環体７１
との間に溝状の凹部が形成される。パッキン押え５４と
先着環体７１との間にはＯリング７６が嵌挿され、先着
環体７１と後着環体７２との間にはＯリング７７が嵌挿
されている。先着環体７１及び後着環体７２の内径に形
成される溝状の凹部内には弾性Ｖ字状シールリング７３
及び締付けバンド７４が嵌挿されている。弾性Ｖ字状シ
ールリング７３は合成ゴムなどで断面Ｖ字状に形成さ
れ、断面Ｖ字状の下端部は回転軸２１に弾性的に密接
し、Ｖ字状の両上側端部は溝状凹部の両側面（端面）を
なす先着環体７１及び後着環体７２に弾性的に密接する
ように形成されている。締付けバンド７４は弾性Ｖ字状
シールリング７３を適当な力で締付けて確実に密接させ
るように形成されている。

【００１４】次に、この軸封装置の作用について説明す
る。図１に示すように、スタフィングボックス５１を角
度調整板６７を挾んで槽体端板１１に取り付け、スタフ
ィングボックス５１と回転軸２１の軸スリーブ２２との
間の円筒状空間にグランドパッキン５２及びパッキン間
隔片５３を挿入し、その後からパッキン押え５４を挿入
し、パッキン押え５４のフランジン５４ｃのばか穴を通
して押込みボルト５５をスタフィングボックス５１のフ
ランジ５１ｃのねじ穴にねじ込み、押込みボルト５５に
押込みナット５５１を螺入してパッキン押え５４をスタ
フィングボックス５１内に押し込み、グランドパッキン
５２を圧迫して、グランドパッキン５２を軸スリーブ２
２の外面とスタフィングボックス５１の内面とに密接さ
せる。ただし、押込み力が強すぎて回転軸２１の回転に
ともない大きな摩擦熱が発生するなどの不具合がない程
度とする。押込みナット５５１の締込み後、ロックナッ
ト５５２を螺入して緩み止めをする。これで、グランド
パッキン５２はスタフィングボックス５１と軸スリーブ
２２との間の空間に充填し、回転軸２１が回転して、軸
スリーブ２２の外面とスタフィングボックス５１の内面
との間の径方向の間隔に多少の変動があっても、軸スリ
ーブ２２の表面に柔軟に密接して、この部分を通過する
流体の漏れを封止する。

【００１５】ところが、図２に誇張して示して説明した
ように、回転軸２１の軸受間隔が長く、重量のため回転
軸２１に撓みが生じる場合、図１において、スタフィン
グボックス５１を槽体端板１１に直角に取り付けると、
軸封装置５０の中心線が回転軸２１の中心線に一致せ
ず、軸封装置５０に片当たりが生じ、スタフィングボッ
クス５１やパッキン押え５４に偏摩耗が生じ、軸スリー
ブ２２に局部的摩耗が生じ、漏れが生じやすくなる。そ
こで、軸封装置５０の中心線を回転軸２１の中心線に一
致させる手段として、表面と裏面とが非平行平面である
角度調整板６７を、槽体端板１１とスタフィングボック
ス５１との間に挟着したものである。角度調整板６７の
非平行平面の角度を、前述の回転軸２１の曲がりによる
この軸封装置の位置における傾斜角度にして形成すれ
ば、角度調整板６７を挟着することにより、軸封装置５
０の中心線を回転軸２１の中心線に一致させることがで
きる。このようにして、軸封装置５０の中心線を回転軸
２１の中心線に一致させて装着することにより、スタフ
ィングボックス５１やパッキン押え５４に偏摩耗が生じ
るとか、軸スリーブ２２に局部的摩耗が生じることなど
が防止される。これにより、良好な軸封機能を長期間維
持させることができる。

【００１６】図１に示すように、先着環体７１及び後着
環体７２を取り付け、溝状凹部内に弾性Ｖ字状シールリ
ング７３及び締付けバンド７４を嵌挿すれば、弾性Ｖ字
状シールリング７３のＶ字状断面の底部は回転軸２１に
弾性的に密接し、弾性Ｖ字状シールリング７３のＶ字状
断面の両側上端部は先着環体７１及び後着環体７２の端
面（溝状側面）に弾性的に密接するので、回転軸２１が
攪拌反力の変動等によりラジアル方向に多少変動して
も、流体の漏れを封止し、グランドパッキン５２による
前述の封止機能と相まって、さらにこの軸封装置の流体
漏れ封止性能を向上させる。

【００１７】なお、図１において、軸スリーブ２２はス
タフィングボックス５１，グランドパッキン５２及びパ
ッキン押え５４に対向する範囲に設けてあるが、環体７
１，７２及び弾性Ｖ字状シールリング７３に対向する範
囲まで延長して設けることが望ましい。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、角度
調整板を挟着して軸封装置の中心線を回転軸の当該箇所
における中心線に一致させたので、偏摩耗や局部摩耗を
防止し、良好な軸封性能を長期間維持させることができ
る。また、弾性Ｖ字状シールリングを装着すれば、さら
に軸封性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による軸封装置の縦断面図
である。

【図２】この発明の一実施例による軸封装置の誇張表現
縦断面図である。

【図３】従来の軸封装置の縦断面図である。

【図４】この発明による軸封装置が適用される攪拌装置
の側面縦断面図である。

【符号の説明】

１０：槽体、 １１：槽体端板、２１：回転軸、 ２
２：軸スリーブ、３１：自由側軸受、 ３２：駆動側軸
受、５０：軸封装置、５１：スタフィングボックス、
５２：グランドパッキン、５４：パッキン押え、 ５
５：押込みボルト、６７：角度調整板、７１，７２：環
体、 ７３：弾性Ｖ字状シールリング、７４：締付けバ
ンド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽体に固着するスタフィングボックス
   と、このスタフィングボックスと回転軸との間に充填す
   るグランドパッキンと、このグランドパッキンを押し込
   むパッキン押えとを備える軸封装置において、この軸封
   装置の中心線を前記回転軸の中心線に一致させるように
   楔状に形成した角度調整板を前記槽体と前記スタフィン
   グボックスとの間に挟着したことを特徴とする軸封装
   置。
2. 【請求項２】 槽体に固着するスタフィングボックス
   と、このスタフィングボックスと回転軸との間に充填す
   るグランドパッキンと、このグランドパッキンを押し込
   むパッキン押えとを備える軸封装置において、この軸封
   装置の中心線を前記回転軸の中心線に一致させるように
   楔状に形成した角度調整板を前記槽体と前記スタフィン
   グボックスとの間に挟着するとともに、前記パッキン押
   えの端面に内径部に凹部が形成された環体を固着し、こ
   の環体の前記凹部にこの環体と前記回転軸とに弾性的に
   密接する弾性シールリングを嵌挿したことを特徴とする
   軸封装置。