垂直方向の軸

Question

現在垂直方向の軸を設計しております。
軸の仕様は、
軸振れ　0.02以下
荷重　　スラスト荷重で最大1000kg
回転数　600
シール　シール相手は海水又は大気で最大圧力1kgf/cm
食品に使用する機械です。

以上の条件から上からメカシール、ベアリング背面合わせ、メカシールの順で配置しオイルで潤滑する。ベアリングは、アンギュラを使用し、与圧を掛ける予定です。しかし、ベアリング及びメカニカルシールを潤滑する為には、オイルを満タンに入れなければならず、又半分入れて飛散潤滑を行なおうとしてもベアリングを超えてメカシールまで潤滑できるか心配です。
どなたか同じような軸を設計した方アドバイスをお願いします。

Answer

No.4です。
使用軸径や候補にしているメカシールがわからないので現在メカシールがどの程度スペースをとるかがわかりませんが、たとえば無給水シングルシール型メカニカルシールを一つだけ使用するのはどうなのでしょうか？
上から：ベアリング背面あわせ、ドライコンタクト型シール、海水
http://www.pillar.co.jp/contents/products/ms_kemimy.shtml
http://www.pillar.co.jp/contents/products/ms_ar2.shtml

あと元々の質問にあるオイルによる潤滑方法ですが
>上からメカシール、ベアリング背面合わせ、メカシールの順で配置しオイルで潤滑する
大気側のシールより高い位置にオイルポットを設ければ問題はないと思います。場合によっては加圧が必要になると思います。
大気側のみドライシールにしても良いかもしれません。
それと大気側はオイルシールでもいけるのでは？そうすればオイルはベアリングがつかる程度で良いし、大気側のオイルシールはただの飛散防止程度の役割ですむのでは？

ところでシールメーカーには相談されましたか？

Answer

上からメカシール、ベアリング背面あわせ、メカシールで二つのメカシールの間に潤滑剤を入れたいとのことですが、説明からするとシングルシール型ですよね。

設計屋でも専門家でもありませんが、もっとシンプルに上から：ベアリング背面あわせ、ダブルシール型メカシール、海水で良いのではないでしょうか。
ベアリングは普通のグリス封入を使用。
メカシールの潤滑には封液ポットを設け、海水または混入しても無害な液体で潤滑する。
必要に応じてメカシール封液は強制循環や冷却、加圧する。

言うまでもなくメカニカルシールの大気側と軸受け間は空間を設け、封液が大気側に漏れたときに軸受けにかかるのを防ぐ処置をします。（水切りで十分かと思いますが）

初期のコストはかかりますが、カートリッジ型のメカニカルシールを使用すれば設計はかんたんになりますし、後々のメンテナンスが楽になるかと思います。

Answer

初めにメカニカルシールは完全には漏れを無くすることが出来ないことを理解
した上で設計されていることと思います。万一、ほんの僅かでも海水が軸受に
浸入したら、直ぐに錆びボールの保持器自体がバラバラになって大変なことに

これらから軸受には含油軸受けを使えないか？（海水中でも使用できるもの）
メカニカルシールは高価なので、他のオイルシールなどに置き換えられない？
以前のグリース封入というのは万一海水が入った場合でもグリースが防御を
してくれていたものと思いますので、今回のオイル潤滑はどうだろうか・・・

ポンプや他の回転体の軸封というのは中々難しいところがあるので、いっその
こと東京ドームのようなIMGで内圧で1.0kg/cm2くらいのエアシールはどうだ？
漏れるなら一歩進んで先に漏らしてしまえ作戦は、原価も逆に安く出来そうだ
それに実際に漏れが生じたら圧力が落ちるので漏れセンサー代わりにもなるぞ

Answer

精度に対しての部品構成は、専門家の様なので、アドバイス対象外とします。

さて、食品に使用する機械の仕様は、
＊ 潤滑油；食品用油？
＊ 飛散防止；食品用油に磨耗した鉄粉が混入
＊ メカシール；非接触タイプ？（ラビリンス？？）
　 　　　　　　接触すれば、鉄粉の発塵は、？？？
＊ 機密性の比較的良いカバーを取付
　 食品として無害の弾性体シールで気密性アップ
　 機械 ⇒ 機密性のカバー ⇒ 海水又は大気ゾーン
　　　　　　 ↑ N2でパージする<圧力1kg/cm2程度>
　　　　　　　　大気でも可

等々の考慮は、必要ですか？

垂直方向の軸設計におけるメカシールとベアリングの潤滑に関するアドバイス