JPH1089491A - 遠心分離機の回転支持部付近におけるシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 主軸受からケーシングへの潤滑油及びケーシ
ングから主軸受への分離液並びにそれらのミストの流入
をほぼ完全に阻止することができる遠心分離機の回転支
持部付近におけるシール構造を提供する。 【解決手段】 遠心分離機１０の回転支持部付近におけ
るシール構造は、主軸受１２とケーシング１４との間の
ボウル軸部１６ａに、一対のラビリンスシール機構１
７，１７と、一対のラビリンスシール機構によって区画
された部分における圧力をケーシング１４内及び主軸受
１２内よりも高くするエア供給手段１８と、そして、ケ
ーシング１４側から主軸受１２への分離液の移動及び主
軸受１２側からケーシング１４への潤滑油の流入を封止
するオイルシール１９とを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の主軸受によ
って且つその中間に配置されたケーシング内で高速回転
可能に支持されたボウルを含む遠心分離機の回転支持部
付近におけるシール構造に係り、特に、主軸受からケー
シングへの潤滑油及び液体並びにそれらのミストの流入
を阻止する遠心分離機の回転支持部付近におけるシール
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体／液体混合体を固体と液体に分離す
るものとして遠心分離機がある。図４は、従来の遠心分
離機の一例を示すものである。

【０００３】図示されているように、従来の遠心分離機
２０は、架台２２と、架台２２上に固定して設置された
一対のスプラッシュ潤滑方式の主軸受２４、２４と、軸
方向両端に軸部２６ａ，２６ａを有し一対の主軸受２４
によって水平軸を中心として高速回転可能に支持された
ボウル２６と、ボウル２６の周囲に液密に設けられたケ
ーシング２８と、ボウル２６の内側に回転可能に支持さ
れたスクリュウコンベア３０と、主軸受２４及びボウル
軸部２６ａの一方を貫通して延設されスクリュウコンベ
ア３０の内部を経由してボウル２６の内部に固体／液体
混合体を導入する給液管３２と、そして、ボウル２６及
びスクリュウコンベア３０をそれぞれ所定の速度で回転
駆動する減速機３４ａ付きのモータ３４と備えて構成さ
れている。

【０００４】ボウル２６は、軸方向両端の軸部２６ａ，
２６ａの中間に内径が徐々に増加するコーン部２６ｂと
内径が一定の円筒部２６ｃとを有している。そして、コ
ーン部２６ｂの先端には固形物を排出する固形物排出口
２６ｄが、そして、円筒部２６ｃの後端の半径方向所定
位置には分離液を排出する分離液排出口２６ｅが設けら
れている。

【０００５】給液管３２から供給される固体／液体混合
体としては、例えば、後述する固体状態のスライムを含
むめっき液があり、これをスクリュウコンベア３０の内
部を経由してボウル２６の内部に導く。ボウル２６は、
毎分数千回転で回転しており、ボウル２６の内壁に押し
付けられる物質に最大３５００Ｇの遠心力を付与する。

【０００６】その結果、重量の重い固体はボウル２６の
内壁に密着して押し付けられ、一方、液体は中心側に位
置することとなる。ボウル２６の内壁に押し付けられた
固体は、スクリュウコンベア３０によって、円筒部２６
ｃからコーン部２６ｂへと送られ固形物排出口２６ｄよ
りボウル２６の外に排出される。

【０００７】一方、分離液は、円筒部２６ｃの後端の半
径方向所定位置に設けられた分離液排出口２６ｅから排
出される。これら固体及び分離液は、それぞれ、ケーシ
ング２８に設けられた固形物排出通路２８ａ及び分離液
排出通路２８ｂを通って遠心分離機２０の外部に排出さ
れる。

【０００８】かかる遠心分離機２０において、ボウル２
６を支持する主軸受２４、２４は、極めて高速で回転す
るためスプラッシュ潤滑方式のものが用いられる。この
ようなスプラッシュ潤滑方式の主軸受２４では、回転部
品を取り囲むハウジング内部が油滴、ミストで充満して
いる。従って、軸部２６ａに設けられた１段のラビリン
スシール機構では、潤滑油が僅かな隙間を通ってケーシ
ング側に又はケーシング２８内の分離液が主軸受２４の
ハウジング側に漏れ出す可能性があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気錫めっ
きの技術は、缶詰の缶、食器、玩具、電子部品の端子、
コネクタ等で広く用いられている。かかる電気錫めっき
の技術において、めっき液からスライム（４価の錫酸化
物）を除去する手段として、従来は連続ろ過を行ってい
た。

【００１０】図５は、従来の連続ろ過方式の電気錫めっ
きシステムのブロック図である。このシステムでは、不
溶性アノードを用いるめっきセル４０から流出するめっ
き液は、めっき液循環槽５０を通してめっきセル４０に
循環される。めっき液循環槽５０では、所定のめっき液
組成を維持するために有機酸、界面活性剤などが添加さ
れる。

【００１１】一方、めっき液循環槽５０からのめっき液
の一部は抜き出され、溶錫槽５２において錫補給のため
に金属錫を溶解する。溶錫槽５２のすぐ下側で溶存酸素
を上昇させるために酸素が吹き込まれる。金属錫を溶解
した液は沈殿槽５４を通り、フィルタ５６により酸化物
を除去され、分離液は最終的にめっき液循環槽５０に戻
される。

【００１２】このシステムの欠点は、フィルタによりス
ライムを完全にろ別することが困難である上、フィルタ
の目詰まりを防止するためフィルタ交換又は逆洗作業を
頻繁に行わなければならない点であった。この欠点は、
スライムが発生し易い高酸化雰囲気に曝露されるめっき
システム、例えば、不溶性アノードと錫供給槽を組み合
わせた竪型めっきシステムで顕著である。

【００１３】特公平３−３５３９５号は、上記めっきセ
ル４０として、所定の間隔を置いて対向して配設した竪
型電極対４２ａ，４２ａを各収納する一対の電解槽本体
４２、４２とそこから流出する電解液を受け取る電解槽
４４とを備え、一方の竪型電極対４２ａ，４２ａ間を垂
直方向下方にストリップＳを走行させ、デフレクタロー
ル４６を経由して他方の竪型電極対４２ａ，４２ａ間を
垂直方向上方に走行させて電解めっきを行う竪型電解め
っき装置を記載している（図６参照）。

【００１４】不溶性アノードと錫供給槽との組み合わせ
は、特公平３−３５３９５号などで示されているよう
に、極間距離の安定、錫イオンの補給の別段取り化がで
きるなどの利点を有している。その一方で、不溶性アノ
ード表面及び錫供給槽の２ケ所において高酸化雰囲気で
あり、それだけスライムを発生しやすい欠点を有してい
る。

【００１５】本願出願人は、平成８年８月９日付けで、
かかるめっきシステムにおいて、錫めっきセルから抜き
出された錫めっき液中に存在する酸化物（スライム）を
遠心分離機により分離することを特徴とする酸化物の除
去方法に係る発明について特許出願を行った。

【００１６】ここで、上述のような従来の遠心分離機を
上記酸化物の除去方法にそのまま使用すると、ケーシン
グ２８内で分離されためっき液及びそのミストが僅から
隙間を通って主軸受２４側に漏れ出す可能性があり、軸
受け２４にめっき液が混入すると焼き付けの原因とな
る。

【００１７】逆に、主軸受２４のハウジング内部に充満
している油滴、ミストも僅かな隙間を通ってケーシング
側に漏れ出す可能性があり、分離液である錫めっき液を
汚染する恐れがある。錫めっき液の潤滑油による汚染
は、電気錫めっきの技術においては致命的な欠陥であり
許容されないため、この点の改善が要望される。

【００１８】上記要望は、分離液が主軸受の焼き付きを
引き起こすような液体である場合及び分離液の潤滑油で
の汚染が許容されないような全ての使用態様における共
通の要望である。

【００１９】従って、本発明は、主軸受からケーシング
への潤滑油及びケーシングから主軸受への分離液並びに
それらのミストの流入をほぼ完全に阻止することができ
る遠心分離機の回転支持部付近におけるシール構造を提
供することを目的とする。

【００２０】本発明は、また、簡単な構造で且つ安価に
製造することができる遠心分離機の回転支持部付近にお
けるシール構造を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、一対の主軸受によって且つその中間に
配置されたケーシング内で高速回転可能に支持されたボ
ウルを含む遠心分離機の回転支持部付近におけるシール
構造であって、主軸受とケーシングとの間のボウルの軸
部に、一対のラビリンスシール機構と、一対のラビリン
スシール機構によって区画された部分における圧力をケ
−シング内及び主軸受内よりも高くするエア供給手段
と、そして、主軸受側からケーシングへの潤滑油の流入
を封止するとともにケ−シング側の分離液の主軸受側へ
の流出を防止するオイルシールとを設けたことを特徴と
するシール構造を提供する。

【００２２】請求項２に記載の発明は、一対の主軸受に
よって且つその中間に配置されたケーシング内で高速回
転可能に支持されたボウルを含む遠心分離機の回転支持
部付近におけるシール構造であって、主軸受とケーシン
グとの間のボウルの軸部のケーシング側にラビリンスシ
ール機構と、軸部の主軸受側に主軸受側からケーシング
への潤滑油の流入を封止するとともにケ−シング側の分
離液の主軸受側への流出を防止するオイルシールと、そ
して、軸部のラビリンスシール機構とオイルシ−ルとに
よって区画された部分における圧力をケ−シング内及び
主軸受内よりも高くするエア供給手段とを設けたことを
特徴とするシール構造を提供する。

【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載のシール構造において、ラビリンスシール
機構が、シール部材から放射方向内側に突出する並列し
て設けられた一対のリングと、そして、該一対のリング
を受け入れると共にその中間に挿着された１つのリング
を有する環状に設けられた軸部の凹所とから構成されて
なることを特徴とする。

【００２４】請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求
項３に記載のシール構造において、遠心分離機が、架台
と、架台上に固定して設置された一対のスプラッシュ潤
滑方式の主軸受と、軸方向両端の軸部、内径が徐々に増
加するコーン部、固形物を排出する固形物排出口及び分
離液を排出する分離液排出口を有し該軸部が一対の主軸
受によって水平軸を中心として高速回転可能に支持され
たボウルと、ボウルの周囲に液密に設けられたケーシン
グと、ボウルの内側に回転可能に支持され分離された固
体を固形物排出口に送り込むスクリュウコンベアと、主
軸受及びボウル軸部の一方を貫通して延設されスクリュ
ウコンベアの内部を経由してボウルの内部に固体／液体
混合体を導入する給液管と、そして、ボウル及びスクリ
ュウコンベアをそれぞれ所定の速度で回転駆動する駆動
手段と備えて構成されていることを特徴とする。

【００２５】請求項１に記載の発明において、主軸受と
ケーシングとの間のボウルの軸部に、一対のラビリンス
シール機構と、そして、一対のラビリンスシール機構に
よって区画された部分における圧力をケ−シング内及び
主軸受内よりも高くするエア供給手段とが設けられるこ
とにより、一対のラビリンスシール機構によって区画さ
れた部分からケ−シング内及び主軸受へ向かうエアの流
れが形成される。

【００２６】これにより、逆方向のエアの流れは阻止さ
れ、ケ−シング内の分離液ミスト及び主軸受内部の潤滑
油ミストは、一対のラビリンスシール機構によって区画
された部分にも漏れ出すことはできなくなる。

【００２７】また、軸受とケーシングとの間のボウルの
軸部にオイルシールが設けられることにより、液体状態
の分離液及び潤滑油はこの部位で止められ、ケーシング
側から主軸受への分離液の移動及び主軸受側からケーシ
ングへの潤滑油の移動を封止する。ミスト状態及び液体
状態の分離液及び潤滑油の両方を効果的にシールするこ
とにより、ケーシング側から主軸受への分離液の漏れ出
し及び主軸受側からケーシングへの潤滑油の漏れ出しを
ほぼ完全に阻止する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る遠心分離機の
回転支持部付近におけるシール構造について、図示され
た好ましい実施形態に基いて詳細に説明する。

【００２９】初に、本発明に係るシール構造を採用した
遠心分離機を用いた電気錫めっきシステムの概要につい
て説明する。図２は、本発明に係るシール構造を採用し
た遠心分離機を用いた電気錫めっきシステムのブロック
図である。図１は、図２に示された遠心分離機において
採用されている本発明に係るシール構造の要部拡大断面
図である。

【００３０】図示された遠心分離機１０及びめっきセル
４０は、図４及び図６に示した従来の遠心分離機及びめ
っきセル４０と基本的に同様の構成を含んでおり、同様
の原理によって、めっき液をスライムと分離液とに分離
し及びストリップＳに錫メッキする。また、めっき液循
環槽５０及び溶錫槽５２も、図５に示した従来の電気錫
めっきシステムと同様の構成及び作用を有している。従
って、これら構成要素のその詳細な説明は省略する。

【００３１】図５に示した従来の電気錫めっきシステム
と比べた場合、図２に示された電気錫めっきシステムの
特徴は、本発明に係るシール構造を採用した遠心分離機
により、めっき液を脱水したスライム（酸化第二錫）と
潤滑油によって汚染されていない分離液である清浄され
ためっき液とに分離し、この分離液をめっき液循環槽５
０に戻して再使用する点にある。

【００３２】電気錫めっきの技術の如く、分離液の潤滑
油による汚染が許容されていない使用目的においては、
後述する本発明に係るシール構造を採用した遠心分離機
１０を用いることが必須となる。分離液の主軸受への漏
れ出しにより主軸受が焼き付きを起こすような分離液の
場合にも、同様である。

【００３３】本発明に係るシール構造の特徴の第一は、
図１に示されているように、主軸受１２とケーシング１
４との間のボウル１６の軸部１６ａに、一対のラビリン
スシール機構１７と、一対のラビリンスシール機構１７
によって区画された部分における圧力をケーシング１４
及び主軸受内よりも高くするエア供給口１８を備えてい
る点である。エア供給口１８には、図示されていないエ
ア供給源が連結される。本発明において、エアには、潤
滑油、遠心分離機１０によって分離される分離液に悪影
響を与えない不活性ガスなどの全ての気体を含む。

【００３４】これにより、一対のラビリンスシール機構
１７、１７によって区画された部分の気圧が主軸受１２
内部及びケ−シング１４内部の気圧よりも高くなり、主
軸受１２及びケ−シング１４へ向かうエアの流れが形成
される。これにより、逆方向のエアの流れは阻止され、
主軸受１２内部の潤滑油ミスト及びケーシング１４内部
のめっき液ミストは、一対のラビリンスシール機構１７
によって区画された部分に漏れ出すことはできなくな
る。具体的には、０．５Ｋｇ／ｃｍ² 程度主軸受１２内
部の気圧よりも高くすることが好ましい。

【００３５】図１に示された主軸受１２は、ボウル１６
を高速回転可能に支持するため、スプラッシュ潤滑方式
の軸受となっている。主軸受１２の底部は、オイルパン
１２ａとなっており、このオイルパン１２ａに溜められ
た潤滑油をボウル軸部１６ａに固定されたスプラッシュ
棒１６ｂで掻き上げることにより、回転部品に潤滑油を
供給する。

【００３６】図示された好ましい実施形態においては、
図３に示されているようにラビリンスシール機構１７
は、ボウルの軸部１６ａの周囲に配置される円筒状のシ
ール部材１５とボウル軸部１６ａの外周面に固定された
スリーブ部材１３との間に形成されるラビリンスシール
によって提供される。

【００３７】具体的には、シール部材１５から放射方向
内側に突出する並列して設けられた一対のリング１５
ａ，１５ａと、そして、一対のリング１５ａ，１５ａを
受け入れると共にその中間に挿着された１つのリング１
３ａを有する環状に設けられた凹所１３ｂとから構成さ
れる。もちろん、ボウル軸部１６ａの外周面に直接その
ような凹所を形成することもできる。これにより、簡単
な構成で効果的なラビリンスシールが得られる。

【００３８】本発明に係るシール構造の特徴の第二は、
主軸受１２とケーシング１４との間のボウル軸部１６ａ
に、オイルシール１９を設けた点である。図示された好
ましい実施形態では、このオイルシール１９は、主軸受
１２側のビリンスシール機構１７とエア供給口１８との
中間部に設けられている。このため、エア供給口１８よ
り供給されるエアは、ほとんどがケーシング１４側に流
入するためにめっき液をほぼ完全に封止することができ
る。

【００３９】又、オイルシール１９は、液体状態のみな
らずミスト状態の潤滑油及びめっき液を効果的に封止す
ることができるためにオイルシール１９を境に両者が混
じり合うこともない。本実施形態では、ラビリンスシー
ル機構１７により液体状態の潤滑油及びめっき液を除去
した後に、オイルシール１９によりミスト状態の潤滑油
及びめっき液を封止する。

【００４０】また、オイルシ−ル１９のボウル軸部１６
ａへの取付位置は、本実施形態に限定されることなく、
例えば、ラビリンス機構１７と主軸受１２との間、また
はラビリンス機構１７とケーシング１４との間等に設け
ることにより、潤滑油、めっき液に対して独立に封止効
果を持たせることができる。

【００４１】主軸受１２側のラビリンスシ−ル機構１７
に換えてオイルシ−ル１９を用いても良い。めっき液封
止のためケーシング１４側のラビリンスシール機構を２
段設けると良い。

【００４２】なお、上述したような電気錫めっきシステ
ムにおいて遠心分離機を用いる場合、脱水固形物として
分離されるスライム（酸化第二錫）は、極めて固い物質
である。そこで、かかるスライムをスクリュウコンベア
でボウルの固形物排出口側に移動させる際、スライムは
常にスクリュウコンベアの刃面に摩擦接触する。

【００４３】従って、この部分には、特に耐摩耗性が優
れた着脱可能なセラミックライナを用いることが好まし
い。一方、ボウルには、ＳＵＳ３１６Ｌのような耐蝕性
の高い金属を用いることが好ましい。ボウルは、コーン
部と円筒状部との境目など溶接部があり、この溶接部に
析出する炭素に起因する腐食を防ぐためである。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る遠心分離機シ−ル装置シー
ル構造は、主軸受とケーシングとの間のボウルの軸部
に、一対のラビリンスシール機構と、前記一対のラビリ
ンスシール機構によって区画された部分における圧力を
前記ケーシング及び主軸受内よりも高くするエア供給手
段と、そして、主軸受側からケーシングへの潤滑油の流
入を封止すると共にケーシング側の分離液の主軸受側へ
の流出を防止するオイルシールとを設けたことにより、
ミスト状態及び液体状態の分離液及び潤滑油を効果的に
シールすることにより、分離液のケーシング側から主軸
受への漏れ出し及び潤滑油の主軸受側からケーシングへ
の漏れ出しをほぼ完全に阻止することができる効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る遠心分離機の回転支持部におけ
るシール構造の一実施形態の要部拡大断面図である。

【図２】 本発明に係るシール構造を採用した遠心分離
機を用いた電気錫めっきシステムのブロック図である。

【図３】 図２に示されたラビリンスシール機構の拡大
断面図である。

【図４】 従来の遠心分離機の一例を示す概略断面図で
ある。

【図５】 従来の連続ろ過方式の電気錫めっきシステム
のブロック図である。

【図６】 図５のめっきセルの詳細を図示した断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 遠心分離機 １２ 主軸受 １３ スリーブ部材 １３ａ リング、１３ｂ 凹所 １４ ケーシング １５ シール部材 １５ａ リング １６ ボウル １６ａ ボウル軸部 １７ ラビリンスシール機構 １８ エア供給口 １９ オイルシール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の主軸受によって且つその中間に配
   置されたケーシング内で高速回転可能に支持されたボウ
   ルを含む遠心分離機の回転支持部付近におけるシール構
   造であって、 前記主軸受とケーシングとの間のボウルの軸部に、一対
   のラビリンスシール機構と、 前記一対のラビリンスシール機構によって区画された部
   分における圧力を前記ケ−シング内及び前記主軸受内よ
   りも高くするエア供給手段と、そして、 前記主軸受側から前記ケーシングへの潤滑油の流入を封
   止するとともに該ケ−シング側の分離液の該主軸受側へ
   の流出を防止するオイルシールと、 を設けたことを特徴とするシール構造。
2. 【請求項２】 一対の主軸受によって且つその中間に配
   置されたケーシング内で高速回転可能に支持されたボウ
   ルを含む遠心分離機の回転支持部付近におけるシール構
   造であって、 前記主軸受とケーシングとの間のボウルの軸部の該ケー
   シング側にラビリンスシール機構と、 前記ボウルの軸部の前記主軸受側に、該主軸受側から前
   記ケーシングへの潤滑油の流入を封止するとともに該ケ
   −シング側の分離液の該主軸受側への流出を防止するオ
   イルシールと、そして、 前記軸部のラビリンスシール機構と前記オイルシ−ルと
   によって区画された部分における圧力を前記ケ−シング
   内及び前記主軸受内よりも高くするエア供給手段と、 を設けたことを特徴とするシール構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の遠心分離
   機の回転支持部におけるシール構造において、 前記ラビリンスシールが、前記シール部材から放射方向
   内側に突出する並列して設けられた一対のリングと、そ
   して、該一対のリングを受け入れると共にその中間に挿
   着された１つのリングを有する環状に設けられた前記軸
   部の凹所とから構成されてなることを特徴とするシール
   構造。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３に記載の遠心分離機
   の回転支持部におけるシール構造において、前記遠心分
   離機が、 架台と、 前記架台上に固定して設置された一対のスプラッシュ潤
   滑方式の主軸受と、 軸方向両端の軸部、内径が徐々に増加するコーン部、固
   形物を排出する固形物排出口及び分離液を排出する分離
   液排出口を有し該軸部が前記一対の主軸受によって水平
   軸を中心として高速回転可能に支持されたボウルと、 前記ボウルの周囲に液密に設けられたケーシングと、 前記ボウルの内側に回転可能に支持され分離された固体
   を前記固形物排出口に送り込むスクリュウコンベアと、 前記主軸受及びボウル軸部の一方を貫通して延設され前
   記スクリュウコンベアの内部を経由して前記ボウルの内
   部に固体／液体混合体を導入する給液管と、そして、 前記ボウル及びスクリュウコンベアをそれぞれ所定の速
   度で回転駆動する駆動手段と、 備えて構成されていることを特徴とするシール構造。