JPH0341288A - 空気制御式回転継手補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 回転継手が、熱交換流体媒体を熱交換器ドラムに導入す
るのに、或いは該媒体をドラムから取り出すのに用いら
れる。そのような継手はドラム面を急速に移動するウェ
ブを乾燥するために紙・織物産業で広く用いられ、利用
される最も普通の熱交換媒体は蒸気である。ドラムを冷
却目的に用いるならば、回転継手は水を通す。

［従来の技術］ 代表的な回転継手は、ドラムの回転軸と同心でドラムと
一緒に回転するニップルに回転可能に取付けられたハウ
ジングを含む。継手のハウジングとニップルの間に介在
する環状シールは、流体密シールを作り、該シールは回
転継手のハウジング内に設けられるので、シールはハウ
ジング内の内圧に曝される。

回転継手内の圧力は、シールをシール領域に押しつける
傾向があり、そのような力は、シール圧力を過大にして
シールの摩耗を加速しかつシール摩擦を増大させ、この
シール摩擦はシール温度を高めて摩耗を更に増大させる
。

導入された加圧媒体によって生じたシール圧力による過
剰なシール摩耗を最小にする幾つかの試みが、回転継手
構造について行われた。内部自己補償継手構造は、内圧
に曝されたシール面が互いに実質的に打消し合ってシー
ル摩耗を減する設計を用いている。又、継手ハウジング
自体に軸線方向の力を加えてシール摩耗を減するために
、外部自己補償装置が、回転継手について用いられる。

この形式の外部補償の代表例は、米国特許第１，８９６
、０６２号、同第２．７００．５５８号、同第３．０９
８．６６５号、及び同第３．８７４．７０７号に示され
ている。

周知の外部補償回転継手装置では、膨張室モータが、軸
線方向に移動可能な回転継手ハウジングに関して軸線方
向に固定され、該モータはドラムニップル及び回転継手
ハウジングの回転軸線に関して同心に取付けられる。継
手ハウジングの内部は、ハウジングに係合するピストン
すなわちピストン構造体を有する膨張室モータの内部と
直接連する。膨張室モータによってハウジングに及ぼさ
れる補償力は、ハウジング内の圧力×モータのピストン
面積に等しく、達成される補償の程度は、回転継手ハウ
ジング内の圧力に常に比例し、達成される補償の程度は
、補償用膨張室モータ内のピストンの面積によって決ま
るようなハウジング圧力の一定の割合である。かくして
、補償の「一定」比率により、−旦装置が組立られると
補償の程度を変化させることができず、補償の程度は、
主要な機構の変更を行うだけで、例えば異なる寸法のピ
ストンを利用するだけで、変えることができる。

回転継手を補償するために用いられる外部形の膨張室モ
ータは、シール目的のＯ−リングを有するピストンを用
いるか、金属ダイヤフラム形のピストンを用いる。両方
のピストン構成は問題を引き起こす。Ｏ−リングシール
を利用するピストンは、Ｏ−リング材料が高い蒸気温度
で急速に劣化するので、Ｏ−リング材料の温度制約によ
り高い蒸気圧に関して補償器の使用を制限する。ダイヤ
プラム形式のピストン構造では、金属ダイヤフラムの固
有の構造特性により軸線方向の移動が限られ、軸受の摩
耗が生じ、ピストンの大きな移動が必要とされると、金
属ダイヤフラムピストンの制約を考慮して調整をしなけ
ればならない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の概念は、周知の外部回転継手補償器の上述の制
約を克服する。

本１発明の目的は、先行技術の補償用膨張室モータのピ
ストン構造が遭遇した先の問題をなくす回転継手用の外
部負荷軸受補償器を提供することである。

本発明の別の目的は、膨張室モータ内の加圧媒体が回転
継手内の媒体と別の媒体であり、膨張加圧媒体は高温で
はなく、かつ非腐食性である、膨張室を利用する回転継
手用の外部自己補償器を提供することである。

本発明の更に別の目的は、補償の程度を構造変更を必要
とすることなく各回転継手について容易にかつ精密に変
更することができる、回転継手用の外部自己補償器を提
供することである。

本発明の更に別の目的は、高圧蒸気が継手ハウジング内
にあり、圧縮空気が回転継手に作用する補償力を発生さ
せるのに用いられる、回転継手用の外部自己補償器を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の実施において、従来の外部補償継手に以前に利
用された基本構造の構成を使用した。例えば、回転継手
は、軸線方向に移動可能な軸受を含みハウジング内部を
回転ドラム取付ニップルに関してシールし、このニップ
ルにはハウジングが取付けられている。ハウジングは、
一定な軸線方向移動ができるように取付けられる。膨張
室モータが、継手のハウジングの回転軸と同心のピスト
ン構造体を含み、軸線方向に固定され、そしてハウジン
グに係合し、これによって、ピストンの移動は回転継手
のハウジングを軸線方向に移動させる。

しかし、普通の例のように膨張室モータの室は回転継手
ハウジングの内部と連通ずるのではなく、膨張室モータ
は制御された圧力を有する圧縮空気を受ける。膨張室モ
ータが受ける圧縮空気は、検出・調整手段によって制御
され、この検出・調整手段は蒸気又は他の圧力媒体を回
転継手に供給するヘッダ内の圧力を検出することによっ
て回転継手内の圧力を検出する。従って、回転継手に供
給されている加圧媒体は補償用膨張室モータに供給され
ている加圧媒体とは異なることがわかるであろう。

トランスミッタが蒸気ヘッダー内の、或いは回転継手ハ
ウジング内の圧力を検出するのに用いられる。このトラ
ンスミッタは、倍増・増幅装置を制御し、この倍増・増
幅装置は補償用膨張室モータに供給される圧縮空気圧を
調整する。倍増・増幅装置は非常に調整しやすく補償用
膨張室モータ内の圧力を精密に制御し、そしてこの仕方
で各回転継手の補償を「カスタム化」することができる
。

すなわち、各回転継手に加えられた軸線方向力を特定の
回転継手の個々の特性を補償するように非常に精密に調
整することができる。

補償用膨張室モータに供給される加圧媒体は、きれいで
低温の圧縮空気であるので、膨張室ピストンは、膨張室
モータのピストンとシリンダ壁との間のシールを１００
％行う膨張室ピストンはエラストマーのダイヤフラムを
含むことができ、ダイヤフラムは、シールが摩耗すると
き全補償範囲に亘って、調整を必要とせずに十分なピス
トンの軸線方向移動を行なわせるように構成される。圧
縮空気の使用は、以前に経験したシール材料の腐食及び
劣化をなくし、高温エラストマと織物を利用したピスト
ン構造は、長期間有効なシールを行い、同時に補償中、
広範囲のピストン移動を許容する。

本発明の上述の目的及び利点は、以下の説明と添付図面
から認識されよう。

［実施例］ 外部補償器を有する回転継手の代表的構成を第１図に示
す。この構成は、米国特許第３．８７４．７０７号に示
された構成に非常に似ている。

回転継手は全体的にｌＯで示され、導管入口ポート１４
を有するハウジング１２を含む。ハウジングは、ボルト
でハウジングに取付けられた内壁板１６を含み、かつこ
のハウジングは、やはりボルトでハウジングに取付けら
れた外壁板１８によって軸方向の他端が閉鎖されている
。ハウジング壁１８は又、サイホンハウジング２０を含
み、これにより、サイホン構造物（図示せず）はハウジ
ング１２に連通ずる。

ハウジング１２は、内部で、回転する管状ニップル２２
に取付けられ、この管状ニップル２２は、入口ポート１
４を通して回転継手ＩＯの中へ導入された加圧媒体を受
入れる回転熱交換器ドラム（図示せず）にこれと−緒に
回転するように同軸に連結される。シール構造体が、ハ
ウジング１０内に、ニップル２２とハウジングの間に介
在して置かれ、かかるシールは、カラー２４．２６を含
む環状形状のものであり、少なくとも一方のカラーは、
ニップルの軸方向に移動可能であり、環状シールリング
２８がカラー２４と内壁１６の間に設けられ、環状シー
ル３０はカラー２６と外壁１８の間に設けられる。圧縮
ばね３２がカラー２４．２６を付勢して、これと関連し
たシールリングと係合させ、シール面がカラーとこれに
関連したシールリングの間、及びシールリングとこれに
関連したハウジングの端壁板の間に存在する。

認識されるように、ハウジングのシール構造体は、ハウ
ジング１０内の加圧媒体（通常蒸気）に直接曝されるの
で、かなりの内圧がハウジング内に存在し、この圧力は
又シール構造体に加えられてシール及びカラーの保合面
をしっかりと係合させる。

回転継手のハウジング１０は、一対の半径方向に延びた
アーム３４に支持され、このアーム３４はその外端に支
持ロッド３６と摺動可能に関連するように孔を有し、こ
のロッド３６は回転ドラム（図示せず）に隣接した固定
支持構造体に取付けられる。支持ロッド３６にはその外
端に、以下に説明する補償用外部膨張室装置すなわち膨
張室モータ３８の支持を行うためねじが切られている。

上述した回転継手構造は周知であり、米国特許第３、８
７４．７０７号に十分に開示されている。

補償用膨張室モータ３８の構造は、第２図から最も良く
認識される。この補償器は、ハウジングを有する膨張室
モータ３８からなり、このハウジングは外側カバー板４
０、環状スペーサ板４，２、及び本体板４４によって構
成される。これら３枚の板は、カバー板４０に当った頭
部を有する８本のボルト４６と、本体板４４に構成され
た孔に切られたねじとによって組立関係に維持される。

第２図から認識されるように、板４０と４２は、補償器
モータの円筒形チャンバ４８を構成するために等しい直
径の円筒形内面を備えている。

板４４は、一対の半径方向に延びたアーム５０を含み、
このアームはそこに固定されたナツト５２を有し、ロッ
クナツト５４の使用によって、支持ロッド３６に対する
、及び継手ハウジング１２に対する補償器モータ３８の
軸方向位置を精密に決定し維持することができる。回転
継手のアーム３４は、ハウジング１２を支持ロッドに対
して軸方向に移動がさせることができるように支持ロッ
ド３６で支持され、一方、補償器３８は、支持ロッド及
び継手ハウジングに対して軸方向に固定される。

補償器３８は、ブツシュ５８を通して本体板４４の中心
を軸方向に貫通するピストン５６を含み、内側に、円形
の剛性ヘッド６０がボルト６２によってピストンに取付
けられる。商標ビイトン（Ｖｉｔｏｎ）の下で商業的に
知られているような、耐高温エラストマと織物で形成さ
れた可撓性ダイヤフラム６４が、ボルト６２で所定位置
に保持されたリップ保持器６６によってピストンヘッド
に取付けられ、外側領域で可撓性ダイヤフラムがカバー
板４０及びスペーサ板４２の接合面の間に受入られ、従
ってダイヤフラムの外周は補償器のハウジングに対して
シールされる。圧縮ばね６８が、カバー板に形成された
ボス７０を取り囲み、リップ保持器６６に当ってピスト
ンヘッド及びピストンを右に付勢しく第２図）、回転継
手のサイホンハウジング２０に構成されたアンビル７２
と係合させる。

入口ポート７４（第２図）が、カバー板に形成され、空
気供給管７６（第１図）を受入るための１　／　４　！
’の管ねじが切られている。

第４図を参照して、本発明の外部回転継手軸受補償器の
回路と作動を説明する。

ボー）１４を通して回転継手ｌＯに供給される高温蒸気
のような、加圧媒体は、ヘッダ７８から供給される。ト
ランスミッタ８０が、ヘッダ７８と連通状態にあり、ヘ
ッダ内の圧力を検出する。

トランスミッタ８０は、ヘッダ内の圧力に比例した信号
を発生し、この信号はマルチプライヤ８２に伝達される
。マルチプライヤ８２は、増幅リレー８４に送られる信
号を発生し、この増幅リレー８４は供給導管８６を通し
て圧縮空気を受は入れる圧縮空気調整器の形態のもので
ある。調整器８４からの圧縮空気の圧力は、マルチプラ
イヤ８２から受入られた信号によって決定され、調整さ
れた圧縮空気は導管８８を通して補償器の膨張室モータ
３８まで管７６を通して供給される。従って、補償器の
室４８内の圧力は、調整器８２によって決定され、ピス
トン５６によって回転継手のハウジング１２に加えられ
た軸方向力は、補償器３８内の圧縮空気の値によって精
密に決定される。第４図には、複数の補償器３８が調整
器８４からの圧縮空気によって並列に制御されて示され
、複数の回転継手１０を単一の調整器によって制御して
も良いし、或いは各々の回転継手がそれ自体の調整器を
有しても良いことが認識されよう。

補償器の膨張室モータ３８を制御するのに用いられる圧
縮流体媒体は、ヘッダ７８及び継手１０内の加圧流体媒
体と異なり、これと区別される。

好ましい制御用加圧媒体は圧縮空気であり、そしノで圧
縮空気は比較的冷たいので、可撓性ダイヤフラム６４の
著しい劣化は補償器の媒体により起こらず、そして第２
図から認識されるように、ダイヤフラムの「折り曲げ」
は著しく長くピストンの十分な移動を可能にし、シール
が摩耗するとき支持ロッド３６上の補償器の調整を必要
とせずに補償に必要とされる全移動範囲に順応させるこ
とができる。

第４図に示す開示の制御回路では、トランスミッタ８０
及びマルチプライヤ８２は空気制御され、圧縮空気は圧
縮空気導管９０を通してトランスミッタ及びマルチプラ
イヤに供給される。トランスミッタ８０は、ＦＯＸＢＯ
ＲＯの圧カドランスミッタが良く、マルチプライヤも又
、ＦＯＸＢＯＲＯの空気式コンピュータマルチプライヤ
が良く、増幅リレー調整器はモーアプロダクッ（Ｍｏｏ
ｒｅ　Ｐｒ。

ｄｕｃｔｓ）によって製造された標準型が良い。トラン
スミッタ８０がヘッダから蒸気圧信号を受けると、トラ
ンスミッタは蒸気圧に対応する空気圧信号を発生し、空
気式コンピュータマルチプライヤ８２は必要とする補償
力の量に比例した空気圧信号を発生する。次いで、マル
チプライヤ８２からのこの空気圧信号は、増幅リレー調
整器８４に供給され、ここでこの空気圧信号は増圧され
て補償器３８に必要な圧力を作る。この実施例では、補
償器に供給された空気圧の検出・制御は、空気式制御装
置を用いるが、電子作動のトランスミッタ装置及びマル
チプライヤ装置を用いることができ、増幅リレーは電子
制御の圧縮空気調整器を構成することか認識されよう。

コンピュータマルチプライヤ８２、又はトランスミッタ
８０．或いはその両方は、簡単に調整可能な調整装置を
含み、従って供給された空気圧、或いは導管８８を通る
空気圧はそのような調整装置を単に調整することによっ
て非常に精密に調整することができる。かくして、本発
明の実施により、非常に精密に調整すべき回転継手の軸
受荷重補償量を存在する特別の状態！こ順応させること
ができる。

最大のシールリング寿命を得るために、シールリング２
８．３０に加えられる力と、シールリングの温度は最小
に維持されなければならない。しかし、シールリングの
軸方向シール力は有効なシールを行うのに十分でなけれ
ばならない。シールリングの過大な力は通常より早い摩
耗を引き起こし、高温は速い劣化を引き起こす。シール
リングの軸方向の力は回転継手内の媒体の圧力によって
決定され、シールリングの温度は継手内の媒体の温度と
、シールリングとこれに関連したカラーと板の間の接触
によって生じた熱とによって決定される。継手内の媒体
の温度は調整することができないが、シールの摩擦の程
度は本発明の実施によって行なわれる補償によって制御
することができ、そして、トランスミッタとマルチプラ
イヤの出力信号を制御することによって、回転継手に加
えられる軸方向補償力の程度を非常に精密に調整するこ
とができ、所望であれば変えることもできる。

そのような「カスタム化された」調整は、外部補償の回
転継手でも内部補償の回転継手でも以前は利用できなか
った。

補償器の膨張室モータのための制御加圧媒体として、圧
縮空気を利用することによって、膨張室モータの補償モ
ータ内での凝縮により従来遭遇していた問題がなくなり
、補償器内のシール構造体は高温に曝されず、そして先
行技術の装置の金属ダイヤフラムの限られた移動と比較
して、ダイヤフラムの使用によってピストンとチャンバ
の間を１００％有効にシールして十分なピストンの軸線
方向移動を達成することができ、そして本発明の実施に
よって同心でない装置を取り扱う外部補償回転継手の能
力が維持され、同時に以前には達成できなかった補償の
制御程度を作ることができる。

発明概念に対して種々の変更が、本発明の精神と範囲か
ら逸脱することなく当業者に明らかであろうことが認識
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、回転継手のハウジングの一部を説明のために
切除した、本発明による代表的な回転継手・外部補償器
装置の平面図であり、 第２図は、本発明の補償用膨張室モータの拡大した、直
径方向の立面断面図であり、 第３図は、第１図の左から見た端面図であり、第４図は
、本発明を実施するために用いられる装置の基本構成部
品を示す略図である。 ＩＯ・・・回転継手、　１２・・・ハウジング、１４・
・・入口ポート、１６・・・内壁板、１８・・・外壁板
、 ２０・・・サイホンハウジング、 ２２・・・ニップル、 ２４．２６・・・カラー ２８・・・シールリング、 ３０・・・環状シール、３４・・・アーム、３６・・・
支持ロッド、 ３８・・・膨張室モータ、 ４０・・・外側カバー板、４２・・・スペーサ板、４４
・・・本体板、　　　４８・・・チャンバ、５６・・・
ピストン、　　６０・・・剛性ヘッド、６６・・・リッ
プ保持器、 ６８・・・圧縮ばね、　７６・・・空気供給管、７８・
・・ヘッダ、８０・・・トランスミッタ、８２・・・マ
ルチプライヤ、 ８４・・・増幅リレー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧した熱交換媒体を回転ドラムに移送する回転
   継手用の回転継手の軸受荷重補償装置であって、継手が
   長さ方向軸線を有するハウジングと、該軸線と同心のハ
   ウジング内のシール用軸受と、軸線方向のハウジングの
   移動を許容するハウジングの支持体と、軸受の軸線方向
   荷重を変化させるためにハウジングを軸線方向に選択的
   に移動させる膨張室装置とを含む回転継手補償装置にお
   いて、熱交換媒体の圧力に比例した制御信号を発生させ
   るために熱交換媒体の圧力を検出する圧力検出装置と、
   制御用加圧流体媒体を供給する装置と、前記制御信号に
   よって作動され、前記制御用加圧媒体と連通した入口及
   び膨張室装置と連通した出口を有し、熱交換媒体の圧力
   に比例した軸受の軸線方向荷重を発生させるように、前
   記制御信号によって決定された圧力を有する膨張室装置
   用の加圧媒体を作る圧力調整装置とを備える回転継手補
   償装置。
2. （２）前記加圧した制御用流体媒体は、圧縮空気である
   、請求項第（１）項に記載の回転継手補償装置。
3. （３）前記制御信号によって作動される前記圧力調整装
   置は、空気圧調整装置である、請求項第（２）項に記載
   の回転継手補償装置。
4. （４）前記空気圧調整装置は、前記圧力検出装置からの
   信号を増幅する増幅器を含む、請求項第（３）項に記載
   の回転継手補償装置。
5. （５）膨張室装置は、軸線を有するシリンダと、前記シ
   リンダ内で軸線方向に移動可能なピストン組立体とを含
   み、前記ピストン組立体は可撓性ダイヤフラムを含む、
   請求項第（２）項に記載の回転継手補償装置。
6. （６）前記シリンダは円筒壁を含み、前記ピストンは前
   記円筒壁内に圧力ヘッドを含み、前記ダイヤフラムは、
   前記圧力ヘッドに係合する中央領域と、前記円筒壁に固
   定された周辺とを含む、請求項第（５）項に記載の回転
   継手補償装置。
7. （７）回転軸線を有する回転継手の軸受の軸線方向荷重
   を補償する方法であって、継手の内部と軸受が加圧蒸気
   に曝され、 （ａ）回転継手内の蒸気圧を検出して制御信号を発生さ
   せ、 （ｂ）圧縮空気源を準備し、 （ｃ）前記圧縮空気の圧力を前記制御信号で制御し、 （ｄ）前記制御された圧縮空気を利用して、前記制御信
   号に比例した軸線方向の力を回転継手に加え、蒸気圧に
   よって決まるような回転継手の軸受の軸線方向荷重を調
   整する、 ことからなる回転継手の軸受の軸線方向荷重を補償する
   方法。
8. （８）前記制御信号を増幅することを含む、請求項第（
   ７）項に記載の回転継手の軸受の軸線方向荷重を補償す
   る方法。