JP2006076766A - 高シールロータリーバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 粉粒体が、ブレードのケーシングとの隙間およびサイドプレートとケーシングとの隙間に挟まれ、擦られ、固着することを防止すると共に、サイドプレートとケーシングとの隙間での圧縮空気および粉粒体の漏れを防止し、これらの固着や漏れに起因した不具合を解消する。
【解決手段】 上下に開口したケーシング１３と、該ケーシング１３に回転自在に設けられたローター１４とを備え、ローター１４が、ローター軸２３と、ローター軸２３に軸方向に間隔をおいて設けられた一対のサイドプレート２４と、一対のサイドプレート２４間でローター軸２３から径方向外方に延び且つ周方向に間隔をおいて設けられた複数のブレード２５とを有し、ケーシング１３に、サイドプレート２４の軸方向の外面に圧接する漏洩防止リング３３を設け、ブレード２５およびサイドプレート２４の外周部の厚さを、径方向外方へ向けて漸次薄くなるように形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明はロータリーバルブに関し、例えば、ゲル化しやすい吸水性樹脂や粘着性を有する低融点の粉粒体を空気輸送する装置において、タンク内の粉粒体を定量ずつ空気輸送通路に排出する高シールロータリーバルブに関する。

通常の高シールロータリーバルブの例として、下記特許文献１に記載のものが公知である。これは、上部に供給口、下部に排出口を形成したケーシングにローターを回転自在に備えたものであり、ローターは、ローター軸と、ローター軸に軸方向に間隔おいて設けられた一対のサイドプレートと、該サイドプレート間に、ローター軸から径方向外方に延び且つ周方向に間隔をおいて設けられた複数のブレードとを備えている。

また、上記ロータリーバルブは、例えば、図４に示すような空気輸送装置に用いられる。この装置は、粉粒体を収納したタンク１２の下部にロータリーバルブ１０の供給口を接続し、排出口を空気輸送通路２２に接続しており、ローターを回転することによって、供給口からブレード間のポケットに受け入れた粉粒体を排出口から排出し、空気輸送通路２２を流れる圧縮空気により粉粒体を輸送するものとなっている。

上記の空気輸送装置では、空気輸送通路２２を流れる圧縮空気や粉粒体が、ロータリーバルブ１０の排出口側へ吹き上がり（図４に点線矢印で示す）、ブレードとケーシングとの間の隙間およびサイドプレートとケーシングとの隙間から漏れる（リークする）という問題があった。このため、従来型の高シールロータリーバルブおよび特許文献１では、ブレードおよびサイドプレートを厚肉にして通気抵抗を高めると共に、ケーシングに、サイドプレートの軸方向の外面に圧接する漏洩防止リングを設け、上記リーク量を規制するようにしている。

特開平１−１９７２２５号公報

しかし、上記漏洩防止リングは、サイドプレートとケーシングとの隙間に対する圧縮空気等の流入自体を阻止することはできない。また、漏洩防止リングは、その外周側における圧縮空気等の流れを規制することができない。このため、当該隙間に流入した圧縮空気や粉粒体が漏洩防止リングの外周側を通って供給口側に逆流したり、漏洩防止リングを摩耗させることがあり、これによって、輸送効率の低下が生じていた。

また、ブレードおよびサイドプレートが厚いために、それらとケーシングとの隙間に粉粒体が詰まると、ローターの回転抵抗が大きくなり、特に、粉粒体の粘着性が高い場合には、当該隙間で粉粒体が連続的に擦られることによって粘着性を増し、ローターの回転抵抗が顕著に大きくなり、ローターが停止してしまうという問題があった。

本発明は、サイドプレートとケーシングとの隙間への圧縮空気および粉粒体の流入・漏れを防止すると共に、ゲル化粉体や低融点の粘着性粉粒体にも適用可能な高シールロータリーバルブを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上下に開口したケーシングと、該ケーシングに回転自在に設けられたローターとを備え、ローターが、ローター軸と、ローター軸に軸方向に間隔をおいて設けられた一対のサイドプレートと、一対のサイドプレート間でローター軸から径方向外方に延び且つ周方向に間隔をおいて設けられた複数のブレードとを有しており、ケーシングに、サイドプレートの軸方向の外面に圧接する漏洩防止リングが設けられている、高シールロータリーバルブにおいて、ブレードおよびサイドプレートの外周部の厚さが、径方向外方へ向けて漸次薄くなるように形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、サイドプレートの外周面と該外周面に対向するケーシング内面との隙間へ、漏洩防止リングの外周側から気体が流れるように、漏洩防止リングの外周側に圧縮気体を供給する第１気体供給部が設けられていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、漏洩防止リングの内周側のサイドプレートとケーシングとの間に、圧縮気体を供給する第２気体供給部が設けられていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、サイドプレートが、漏洩防止リングが圧接する当接リングを軸方向の外面に備え、当接リングの少なくとも漏洩防止リングに対する圧接面が、平滑に表面加工されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ブレードおよびサイドプレートの外周面の面積が小さくなるので、当該外周面とケーシングの内面との隙間に粉粒体等が詰まることや固着することが少なくなり、それらの現象に起因したローターの回転抵抗の増大を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、第１気体供給部により圧縮気体を供給することで、次の効果を奏する。

（１）サイドプレート外周面とケーシング内面との隙間から輸送用圧縮空気や粉粒体等が漏れるのを防止できる。これにより、漏洩防止リング外周面の摩耗や空気輸送を行う場合の輸送効率の低下等を防止することができる。

（２）当該隙間に対して粉粒体等が流入し、詰まるのを防止できる。これによって、ローターの回転抵抗の増大等を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、漏洩防止リングの内周側にある空間の気圧を高めることができるので、当該空間内への輸送用圧縮空気や粉粒体等の漏れを確実に防止することができる。したがって、漏洩防止リングの機能を一層高めることができる。

請求項４の発明によれば、漏洩防止リングが圧接する当接リングの圧接面が平滑であるので、漏洩防止リングの摩耗を防止することができ、当接リングに比べて広い面積を有するサイドプレート自体を平滑に仕上げる必要がなくなるため、加工工数（製造コスト）の低減を図ることができる。

図４は、高シールロータリーバルブ１０を用いた空気輸送装置１１の概略図である。この装置１１は、タンク１２内に収容した粉粒体をタンク１２下部に設けたロータリーバルブ１０によって定量ずつ排出し、この排出された粉粒体を、空気輸送通路２２を流れる圧縮空気によって次工程等に輸送するものとなっている。

図１は、高シールロータリーバルブ１０の正面図（一部断面図）、図２は、図１のII−II矢視断面図、図３は、図１の一部断面部分を拡大して詳細に示す断面図である。高シールロータリーバルブ１０は、ケーシング１３とローター１４とを備えている。ケーシング１３は、ケース本体１５と、軸支持カバー１６とを有し、ケース本体１５は、上下に開口している。ケース本体１５の上側の開口は供給口１７とされ、下側の開口は排出口１８とされ、ケース本体１５の上下中途部には横向き円筒状のローター室１９が形成されている。供給口１７、ローター室１９、排出口１８は相互に連通されている。

ケース本体１５の上端及び下端にはフランジ部２０，２１が設けられており、これらフランジ部２０，２１を介して、供給口１７がタンク１２の下部に接続され、排出口１８が空気輸送通路２２に接続されている。ローター室１９は、円筒形の軸心方向（図１の左右方向）の両側部が開放されており、この開放部分が軸支持カバー１６によって閉鎖されている。

ローター１４は、回転軸としてのローター軸２３と、該ローター軸２３に、軸方向に間隔をあけて設けられた一対のサイドプレート２４と、一対のサイドプレート２４間に設けられた複数のブレード２５とを有している。なお、以下の説明において、「軸方向」という記載は、ローター１４の回転軸心方向（ローター軸２３の軸方向）を指すものとする。

ローター軸２３は、軸心が水平方向（図１の左右方向）に指向するように配置されるとともに、その両端部が、軸支持カバー１６に回転自在に支持され、軸方向の一端部が軸支持カバー１６から突出している。この突出部分には、モーター等の駆動源が接続されるようになっている。

サイドプレート２４は、ローター軸２３を中心とした円板状に形成され、図３に示すように、サイドプレート２４の外周面には、ケーシング１３のローター室１９の内面が隙間ｔをもって径方向に対向している。また、サイドプレート２４の径方向外端部の厚さは、径方向外方へ向けて漸次薄肉となるように形成されている。より詳細には、ブレード２５側の外周縁２４Ａがテーパー状にカットされており、根元で１０〜１５ｍｍ、先端縁で２〜３ｍｍの厚さとされている。

図２に示すように、ブレード２５は、ローター軸２３の外周面から径方向外方に延び、サイドプレート２４の外周端と一致する高さに形成されている。ブレード２５の先端部の厚さは、径方向外方へ向けて漸次薄肉となるように形成されている。より詳細には、回転方向（矢印Ａ）の後面側の先端縁２５Ａがテーパー状にカットされており、根元で６〜１０ｍｍ、先端縁で２〜３ｍｍの厚さとされている。複数のブレード２５は、ローター軸２３の周方向に等角度間隔で配置されており、図例では、１０枚のブレード２５が約３６°間隔で配置されている。

図３に示すように、ケース本体１５の軸方向の外面には、軸方向外方に突出する凸部２６が周方向に形成されており、一方、軸支持カバー１６の外周部には、軸方向外方に凹設された凹部２７が周方向に形成されている。凹部２７に凸部２６を嵌合し、両者をボルト２８で締結することによって、ケース本体１５に軸支持カバー１６が取り付けられている。

軸支持カバー１６の径方向中央には、貫通孔２９が形成されており、この貫通孔２９の内周に軸受３０が装着され、該軸受３０によってローター軸２３が回転自在に支持されている。軸受３０の軸方向内方にはシール材３１が装着されている。なお、図１において、左側の軸支持カバー１６の貫通孔２９は、軸支持カバー１６に着脱自在に装着された蓋体３２によって閉鎖されている。

軸支持カバー１６には、サイドプレート２４の軸方向外面に圧接する環状の漏洩防止リング３３が設けられている。この漏洩防止リング３３は、断面が矩形（長方形）であり、その径方向の中心がローター軸２３の軸心に一致するように配置され、軸支持カバー１６の軸方向内面に形成した収納凹部３４に軸方向摺動自在に挿入されている。漏洩防止リング３３は、軸支持カバー１６に対してピン３５等により周方向の移動が規制され、軸方向の移動が許容されており、サイドプレート２４との間で相対回転するようになっている。

漏洩防止リング３３の内外周面と、収納凹部３４の内面との間には、Ｏリング３６、３７が設けられており、漏洩防止リング３３の軸方向の外面側には、圧縮空気（圧縮気体）が供給されるようになっている。すなわち、軸支持カバー１６には、収納凹部３４の底面から軸支持カバー１６の外面にかけて気体通路３８が形成されており、軸支持カバー１６の外面側から気体通路３８に圧縮空気を供給することによって、漏洩防止リング３３が軸方向内方に押圧され、サイドプレート２４に圧接するようになっている。

なお、漏洩防止リング３３は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をベースとした合成樹脂材料によって形成されている。また、気体通路３８に供給される圧縮空気の気圧は、空気輸送通路２２を流れる圧縮空気の気圧と連係されている。即ち、後者の気圧が高いときは、漏洩防止リング３３とサイドプレート２４との接触面間から空気が漏れる可能性が大きくなるため、前者の気圧も高くなり、逆に、後者の気圧が低いときには、前者の気圧も低くなるように設定されている。

一方、サイドプレート２４は、軸方向の外面に、前記漏洩防止リング３３が圧接する当接リング３９を備えている。この当接リング３９は、ステンレス等の金属製であり、サイドプレート２４にボルト２８により固定され、漏洩防止リング３３に対する圧接面４０がバレル研磨等によって平滑に表面加工されている。

漏洩防止リング３３の外周側において、軸支持カバー１６の軸方向の内面には、凹部２７に隣接して小凹部４１が形成されており、この小凹部４１によって、ケース本体１５と軸支持カバー１６との間に、周方向に連続した環状空所４２が形成されている。そして、この環状空所４２から軸支持カバー１６の外面に向けて、軸方向に第１気体通路４３が形成され、さらに、環状空所４２から漏洩防止リング３３側へ向けて、径方向に第２気体通路４４が形成されている。

第１気体通路４３には、ブロワやコンプレッサー等の図示しない空気源（圧縮気体発生源）からの圧縮空気が、第１気体通路４３から環状空所４２を経て第２気体通路４４を通り、漏洩防止リング３３の外周側に供給され、更に、サイドプレート２４の外周面２４Ｂとケーシング１３の内面との間の隙間ｔからケース本体１５内へ向けて軸方向内方に吹き出すようになっている。ここで、上記空気源、第１，第２気体通路４３，４４、環状空所４２は、サイドプレート２４の外周面２４Ｂとケーシング１３内面との隙間ｔへ、当該漏洩防止リング３３の外周側から空気が流れるように、漏洩防止リング３３の外周側に圧縮空気を供給する第１気体供給部４５を構成している。

なお、第１気体通路４３は、軸支持カバー１６に１つ形成され、第２気体通路４４は、周方向に等角度間隔（例えば、５〜１０°）をおいて複数形成されている。また、環状空所４２の内周側における軸支持カバー１６とケース本体１５との圧接面４０には、Ｏリング４６が設けられている。

漏洩防止リング３３の内周側において、軸支持カバー１６には、軸方向の内外面を貫通する第３気体通路４７が形成されており、第３気体通路４７には、ブロワやコンプレッサー等の図示しない空気源（圧縮気体発生源）からの圧縮空気が、軸支持カバー１６の外面側から供給され、この圧縮空気は、サイドプレート２４と軸支持カバー１６の内面との間の空間４８に吹き込まれ、これによって、当該空間４８の気圧が高められるようになっている。ここで、上記空気源、第３気体通路４７は、漏洩防止リング３３の内周側の、サイドプレート２４とケーシング１３との間に圧縮空気を供給する第２気体供給部４９を構成している。

〔作用〕
以下、上記構成のロータリーバルブ１０を空気輸送装置１１に用いた場合の作用について説明する。図４において、タンク１２内の粉粒体は、ロータリーバルブ１０の供給口１７に流入し、ローター１４の回転によって定量ずつ排出口１８から排出される。排出口１８から排出された粉粒体は空気輸送通路２２に落下し、当該通路２２を流れる圧縮空気によって輸送される。

図２に示すように、ローター１４のブレード２５の先端部は漸次薄肉化されているので、粉粒体は、先端面２５Ｂ上からローター１４のポケット内に落ちやすくなり、当該先端面２５Ｂとケーシング１３の内面（ローター室１９の内面）との隙間に粉粒体を咬み込みにくくなっている。しかも、ブレード２５先端が厚肉であると、ゲル化粉体や低融点粉粒体では、咬み込んだ際に、長く延ばされてケーシング１３内面に固着してしまう不具合が生じやすいが、ブレード２５先端が薄肉（少なくとも２〜３ｍｍ）であると、そのような現象の発生頻度が少なくなる。

図３に示すように、サイドプレート２４は、外周部の肉厚が径方向外方へ向けて漸次薄肉となっているため、サイドプレート２４の外周面２４Ｂの面積が小さくなり、ケーシング１３内周面との隙間ｔに粉粒体が入り込んだとしても、詰まってしまうことが少なくなっている。このため、吸水性樹脂等の粘着性の高い粉粒体を取り扱った場合に、サイドプレート外周面２４Ｂとケーシング１３内面との隙間ｔで粉粒体が擦られて粘着性を増し、ローター１４の回転抵抗が増大するといった問題も生じ難くなる。

また、漏洩防止リング３３の外周側では、第１気体通路４３に供給された圧縮空気が、環状空所４２から第２気体通路４４を経て、ローター１４とケーシング１３との隙間ｔを通り、軸方向内方に吹き出すようになっている（矢印Ｂ）。このため、ロータリーバルブ１０の下方を流れる輸送用圧縮空気や粉粒体が、当該隙間ｔから軸支持カバー１６側に漏れることを防止でき、漏洩防止リング３３の外周側の摩耗等も防止できる。また、これによって、粉粒体の輸送効率の低下を防止することができる。

なお、上記のようにサイドプレート２４の外周部が薄肉とされることによって、サイドプレート２４とブレード２５で構成されるポケット内にある粉粒体が、隙間ｔから流入しやすくなる。しかし、この流入は、上述のごとく、第１気体通路４３、環状空所４２、第２気体通路４４を経て吹き出す圧縮空気によって好適に抑制されるようになっている。

また、隙間ｔから輸送用圧縮空気や粉粒体が流入したとしても、漏洩防止リング３３がサイドプレート２４に圧接しており、更に、第３気体通路４７を介して供給された圧縮空気によって空間４８内の気圧が高められているため、漏洩防止リング３３とサイドプレート２４との接触面間から当該空間４８に輸送用空気および粉粒体が流入することが確実に防止されている。

サイドプレート２４に備えられた当接リング３９の漏洩防止リング３３に対する圧接面４０が平滑に表面加工されているので、漏洩防止リング３３の摩耗を防止することができる。また、当接リング３９を備えることによって、サイドプレート２４の軸方向外面全体を平滑に表面加工する必要が無くなり、加工工数の低減が図れるようになっている。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
（１）例えば、上記実施形態では、気体通路３８を介して圧縮空気を供給することによって漏洩防止リング３３をサイドプレート２４に圧接しているが、これに加えて又は代えて、漏洩防止リング３３を圧縮コイルばね、板ばね等の付勢部材を用いて圧接することができる。

（２）ローター１４において、ブレード２５の枚数や先端形状、サイドプレートの先端形状等も適宜変更可能である。

また、図２の符号１７Ａのように、先端が尖った略三角形状の粉粒体の咬み込み防止バッフルを設けてもよい。

（３）第１，第２気体供給部４５，４９は、圧縮空気に代えて、窒素ガス、酸素ガス等の他の気体を供給するものであってもよく、また、漏洩防止リング押圧用の圧縮空気や、空気輸送用の圧縮空気についても同様に、他の気体に変更することができる。

（４）本発明のロータリーバルブ１０は、粉粒体の空気輸送装置に限らず、他の用途にも用いることができる。

本発明は、特に、樹脂材料、薬剤、食品等の粉粒体を取り扱う装置、例えば、ゲル化しやすい粉粒体や低融点の粉粒体を空気輸送する装置等に有効に利用できる。

ロータリーバルブ１０の正面図（一部断面図）である。 図１のII−II矢視断面図である。 図１の一部断面部分を拡大して詳細に示す断面図である。 図４は、ロータリーバルブ１０を用いた空気輸送装置１１の概略図である。

符号の説明

１０ ロータリーバルブ
１３ ケーシング
１４ ローター
２３ ローター軸
２４ サイドプレート
２５ ブレード
３３ 漏洩防止リング
３９ 当接リング
４０ 圧接面
４２ 環状空所
４３ 第１気体通路
４４ 第２気体通路
４５ 第１気体供給部
４７ 第３気体通路
４８ 空間
４９ 第２気体供給部

Claims (4)

1. 上下に開口したケーシングと、該ケーシングに回転自在に設けられたローターとを備え、
   ローターが、ローター軸と、ローター軸に軸方向に間隔をおいて設けられた一対のサイドプレートと、一対のサイドプレート間でローター軸から径方向外方に延び且つ周方向に間隔をおいて設けられた複数のブレードとを有しており、
   ケーシングに、サイドプレートの軸方向の外面に圧接する漏洩防止リングが設けられている、高シールロータリーバルブにおいて、
   ブレードおよびサイドプレートの外周部の厚さが、径方向外方へ向けて漸次薄くなるように形成されていることを特徴とする、高シールロータリーバルブ。
2. サイドプレートの外周面と該外周面に対向するケーシング内面との隙間へ、漏洩防止リングの外周側から気体が流れるように、漏洩防止リングの外周側に圧縮気体を供給する第１気体供給部が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の高シールロータリーバルブ。
3. 漏洩防止リングの内周側のサイドプレートとケーシングとの間に、圧縮気体を供給する第２気体供給部が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高シールロータリーバルブ。
4. サイドプレートが、漏洩防止リングに圧接される当接リングを軸方向の外面に備え、当接リングの、少なくとも漏洩防止リングに対する圧接面が、平滑に表面加工されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の高シールロータリーバルブ。
   
   

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