JPS62500159A - 摩砕装置のための静水力と動水力を結合した軸受システム - 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】 摩砕装置のための静水力と動水力を結合した軸受システム本発明は摩砕装置また はアトリションミルの改良に係わる。

前記装置は正面で向き合い、軸方向に調節可能な且つ相対的に回転する一対の摩 砕部材からなり、前記摩砕部材はそれらの間に原料を通過させる摩砕スペースを 形成し、この原料の通過中に軸方向推力の実質上のモーメントが、摩砕部材間の 所望の摩砕間隙内に維持するための手段に逆らって生じる。

本発明は更に特定的には、バルブ及びそれに類するらのを精砕するための回転円 板型摩砕装置に係わる。前記装置内を摩砕又は他の方法で処理されるべきパルプ 材料が、軸に対して垂直をなす面で相互に回転する一対の軸方向に相互に調節可 能な摩砕円板の間に形成される摩砕スペースを通過する。一対の円板の少なくと も片方は軸方向に移動可能で、加えられる圧力に呼応して移動可能な摩砕部材と 共に軸方向に自由に動く回転軸に取り付けられている。パルプ材料は船の木材、 バガス紙、繊維の懸澗液またはこれに類する材料であってもよく、摩砕スペース の中心部分に送り込まれ、ここを介して円板の回転運動により生じた遠心力の効 果で径方向に加速される。摩砕作業の完了時に、生じたひき割りが摩砕スペース から円板の間の周縁間隙を通って周囲のハウジングに排出される。

回転軸の軸方向運動又は「浮動」は、円板の間の予め定められた摩砕間隙を維持 するように制御され、この間隙は摩砕装置の特定の適用に従って変化する。例え ば、従来形のベルブリフｒイナーでは、通常の円板間隔は０．１ｍｍと１１の間 であるのに対し。

て、本装置を故紙（アスファルト分散）に適用した場合は、間隔は２．５ｍｍは どもあってもよい。他の適用では、円板は０．０５ｍｍＬか隔てられない。

上記のタイプのバルブ精砕装置は全般にわたって、米国特許ｔμ号に具体例が開 示されている。

狭い摩砕スペースを通る材料の急速な加速は、円板を互いに離れさせようとする 軸方向推力を生じ、装置の効率を著しく損じると共に、摩砕間隙を広げてしまう 。

摩砕装置またはアトリションミルが例えば流体スラリを処理するための密閉形の 加圧調節したシステムの一部として働く場合、円板に加わる軸方向推力に加えて 、所望の粉砕又は摩砕加工を達成するため円板を駆動するばかりでなく、これら に加わる流体摩擦又は水圧抗力に逆らって円板を駆動するために、付加的な力が 駆動手段に分は与えられなければならない。

これらの力がを効に対向作用するのでなければ、装置は破壊し、使用できなくな る事を理解すべきである。同様に、これらの推力は円板の直径が増えれば増える ほど、極端（ど増加することら理解するべきである。

大容量の精砕システムの需要が増加（２つつあるため、１５０ｃｍら軸方向推力 の吸収が問題として際立ってきた。

最近の発達は、直径１６５ｃｍ　−１７０ｃｍ、回転速度１５００ｒ、ｐ、ｍ、 　〜３６００ｒ、ｐ、ｍ、、稼動人力１５．ＯＯＯｋｗ　〜４０．ＯＯＯｋｗの りファイナ−を実現した。

回転軸に加わる非常に大きな軸方向負荷又は推力をよりよく理解するため、ｌ８ ００ｒ、ｐ、ｍ、で回転する１５０ｃｍ直径の円板が、摩砕スペースを通過する ひき割りをおよそ２８００ｇ’　ｓだけ加速するのに等しい遠心力を生じるとす ると、この遠心力は軸上にお五速心力はニュートンの力と運動の法則に従って、 係数４だけ増加する。従って、遠心力は１１，２００ｇ’　ｓに増加し、回転軸 に加わる軸方向負荷は２００〜３００トンのオーダーに増加するだろう。これら の異常に大きな軸方向負荷は、多数の軸受とサーボモータを要求する複雑な軸受 はシステムに分配されなければならず、その結果として装置の寸法と製造費が増 大する。

上記のタイプの軸受構造の例は、１９６９年７月５日出願され、１９７３年２月 ２０日公告された本出願人の特許第３，７１７，３０８号に開示しである。本特 許は回転軸を支える軸方向及び径方向結合形のスラスト軸受を備える軸受システ ムで、各軸受が回転軸に加えられる軸方向推力を吸収するサーボモータに接続す る。これまでに用いられてきた軸受装置のその他の例は、１９７８年１０月３日 公告の本出願人の米国特許第４．１１８．８００号、１９６５年１０月１９日公 告のアスブランド（Ａｓｐｌｕｎｄ）他の米国特許第３，２１２．７２１号、１ ９７８年２月１４日登録のニルスＧ、バーピング（Ｎｉｌｓ　Ｇ、　Ｖｉｒｖｉ ｎｇ）の米国特許第４．０７３．４４２号、及び１９６６年１０月４日付でチェ スター　ドナルドフィッシ＋　−（Ｃｌｔｅｓｔｅｒ　Ｄｏｎａｌｄ　Ｆｉｓｈ ｅｒ）の譲受人スプラウト　ワルドロン社（Ｓｐｒｏｕｔ　Ｗａｌｄｒｏｎ　ａ ｎｄ　Ｃｏ、、Ｉｎｃ、）に許諾された米国特許第３，２７６．７０１号に開示 されている。

Ｋ　ａ　ｂ　ｍ　ａ　ｎ　ｎ　）　池の六埋人工ツジヤ−ワイス社（Ｅｓｃｈｅ ｒ　Ｗｙｓｓ　ＧｍｂＨ）に許諾された米国特許第４，４０２，４６３号は、こ こで議論される問題のもうひとつの解決を示唆する。

これらの先行技術に共通することは、スラスト軸受用サーボモータ内の水圧ピス トンが非回転式であることである。

象明ｏ　ｙｉ 本発明は、これらの大きい軸方向推力を吸収する問題を解決を、回転可能な軸に 取り付けられこれと共に回転する１つ又はそれ以」二のシリンダピストンを含む 静水力と動水力を結合した軸受システムに交換することを意図ずろ。前記ピスト ンは、回転可能且つ移動可能の摩砕部材に作用する軸方向推力の変動によりひき おこされる圧力変化に呼応してこれらのピストンが軸方向に移動することを可能 にする固定円筒ハウジング内に形成された圧力チャンバに入っている。本発明は 流体圧力媒体を、制御された方法でピストン端部の少なくとも一つに付加して、 移動可能且つ回転可能の軸に作用する変動する軸方向推力に常時逆らい、且っ摩 砕スペースの間隙を予め定められた範囲に維持するための手段を提供する。

図面の簡単な敬且 第１図は本発明を具体化する摩砕装置の一部を断面で示した部分圧両立面図、第 ２図は第１図の装置を拡大寸法で示した部分横断面図、第３図及び第４図は２つ の変形例を示す第２図と同様の横断面図、第５図は回転ピストンに作用する圧力 を示す概略図、第６図は第５図のＨ−Ｖｌ線による概略横断面図、第７゜８．９ および１０図は本発明の様々な適用を示す概略図、第１１図は更に別の変形例の 横断面図である。

本発明の詳細な説明 第１図〜４図を参照すれば、同−又は類似の部分は同一の符号で示されており、 符号１０は２個の軸受部材３４及び３６に軸方向に移動可能の軸２６が軸支され ているフレームを示す。軸２６の一端２７はモーター（図示せず）で駆動される ようになっている。軸２６の他端は回転する調節可能の円板２４を支えておＰｌ 、この円板は固定円板２２と共にそれらの間の摩砕スペースを形成する。両これ らの摩砕円板は、ケーシング２０内に封入されており、これに固定円板２２がボ ルト２５によって取り付けられている。原料は穴ＩＩから従来形のコンベアねじ １２によって送られ、固定円板２２の中心１ｉＪＩ　Ｏを通って摩砕スペース内 Ｉ、二導入される。ＩＩＩＩ受部材３４．３８は軸受ハウジング３２に支えられ 、これは圧力チャンバ３１゜３３を形成する２個の軸受部材の間に円筒空胴を備 えている。チャンバ３１．３３の間の円筒空胴内で軸２６が回転できるように、 軸受は軸２６に固定されたピストン３０の各々側にある。このピストンは２個の 摩砕円板の間に形成された摩砕スペースの所望の幅に応じて軸方向に調節可能で ある。

選択された千滲＃円板間スペースに対応する所定位置からのり、１ 回転ヒストンの軸方向移動は、すべて位置フォロワ又はスライドツユ−４０によ って常時感受され、これはピストン位置指示ロッド４２によってピストン３０の 後部回転面との摩擦接触によって保持される。ローｌド４２の他端は円筒ハウジ ング４６内に封入された非回転ピストン４４に結合され、円筒空胴をチャンバ４ ６ａ及び４６ｂに分割する。ピストン指示ロッド４２は後に説明するように、円 筒ハウジング４６の壁を介して伸び、圧力媒体の供給を調節するための手段に接 触する。ヂャネル４３はロッド４２を介してチャンバ４６ａに伸びてこれを圧力 チャンバ３１に結合させる。従って、圧力チャンバ３Ｉ内と同一の油圧がチャン バ４６ａ内に生じ、スライドツユ−４０を押してピストン３０の回転面に接触さ せる。

回転ピストン３０により回転円板上に固定円板２２の方向に加えられる力は、圧 力チャンバ３１．３３に供給される圧力媒体を用いて決定される。圧力ヂトンバ への、！Ｅカ媒体の供給は、フレームに固定された従来形のパイロ・７ト弁又は スプール弁５２７こより制御され、弁は回転ピストン３ｏの移動（、：呼応して ピストン位置指示ロッド４２及びスライドシュー４０によって動かされる。

このようにして、回転ピストン３ｏ及び軸２６は自動的に、軸にかかる軸方向推 力の変動により引き起こされろ一時的移動の後、円筒空胴内の所定の位置に戻さ れる。ピストン３ｏの最ら僅かな軸方向連動も、直ちにスライドシュー４０及び ピストン位置指示ロッド４２を介してパイロット弁又はセンサ５２に伝達される ことに留意されたい。次に円筒空胴内の所定位置までピストン３ｏを復帰させる 逆の力を生じるためそれぞれの圧力チャンバ３１および３３に向けられる圧力媒 体を必要とし、この位置は摩砕装置の特定の適用のため選択された円板間間隔に 対応する。

の予め定められた間隔は、パイロット弁５２から突き出すセットねじ６０を用い て定められる。ナツト６１はセットねじ６ｏにねじ止めされ、ロッド４２の端に 衝止するノブを備えている。セットねじ６０上のナツト６１の位置は、ヂエーン ドライブ６４を介して可逆電気モータ６３によって駆動されるヂエーン車６２に よって調節でため、遠隔制御できる。この種の遠隔制御デバイスの一例は、前記 のニルスＧ、バーピング（Ｎｉｌｓ　Ｇ、Ｖｉｒｖｒｎｇ）の米１ｘ特許第４． ０７３，４４２号１．：開示されている。

ナツトの調節は父子で行なう事ができる。どちらの方法にせよ円板２２．２４間 の予め定められた間隙は増加又は減少できる。

圧力チャンバ３１および３３には圧力媒体が付加され、これは図示の例ではバイ ブ５８を介して電気モータ５ｏにより駆動されるポンプ５９を用いて油溜め５５ から従来形のパイロット弁又はセンサ５２に吸い上げられる一定の所定圧のオイ ルであり、このセンサからバイブ５４及び５６を介して各圧力チャンバへ誘導さ れ、回転ピストン３０のための加圧オイル環境を堤供する。

トンニー４０及びピストン指示ロッド４２を介してパイロット弁５２に直ちに伝 達される事になる。つぎに弁はそれぞれチャンバ３１及び３３内の圧力を直ちに 調節して、ピストンへのカを生じ、ピ所定の７砕間隙を保持する。

圧力チャンバ３１及び３３に供給されるオイルは軸受を潤滑するために使用でき る。軸受３４，３６から漏れるオイルは、従来形の油切りリング７０及び７１に よりチャンバ３８及び３ｇがら導管５３へ投１アこまれ、ここから油溜め５５１ こ排出され、ここで冷却コイル５７で冷やされて再利用される。

循環オイルの虫を増し、従ってシステム内での滞留時間と温度ｌ−，昇との減少 のために、弁１００がチャンバ３３から計ｎ量のオイルを排出するべく備えられ てよい。同様の弁１０１を、より多くのオイル循環が望まれる場合は、チャンバ ３１がらもオイルを排出するために備えてもよい。これらの排出弁は別のオイル 流を用いて軸受を潤滑するために用いてもよい。

摩擦係数は良い設計の軸受システムでは極めて小さいが、ある程度の摩擦熱は依 然として発生する。この熱が放散されなげな熱平衡を維持するため入り口１１０ がら出口１１２へ循環させることが望ましい。

本発明から出る予想外な隠れた結果は、回転ピストンが水圧流体の圧力を徐々に 径方向にピストンの周囲のほうへ増やす遠心力を生じるためであると信じられる 。この徐々に増加する動水圧は液体内の静水圧に加わり、例えば、パルプ材料が 摩砕スペース内に不均一に分配されている場合、又は繊維束又は氷塊がここに詰 まる場合、あるいは摩砕セグメントが不揃いに摩滅本発明のもう一つの隠れた利 点は、回転面の安定性を与えろよう。二の傾向はピストンと共にその周囲を回転 する水流によ−）で抑制され、この流体はピストンの周縁と円筒壁どの間の快い 間隙にはさみこまれ、従ってピストンをその垂直回転面に抑制する。

かかる力Ｆｌ及びＦ２に抗する。第６図は、ピストンの端面と共に回転するオイ ルかどのようにして、ＡからＢに動く時に、径方向に絞り出され、従ってＢにお いて圧力を更に増やし、この圧力が袖をその回転の中心に押し戻し、片寄った推 力に抗するかを説明する。この作用はアクアブレーンに乗る時の現象と比較４る ことが可能である。

外部から加わる圧力または静水圧と結合した自発性動水圧を回転ピストンに適用 すれば、軸上の重い負荷を、以前に実施されていたように多数のスライダ軸受や ザーボモータを結合する必要なしに十分支えうる軸受システムが得られる１、こ の驚くべき発見は技術の重大な進歩を製造、保守、稼動の各費用の節減とＪ（に もたらす。

に記の発明１１！倉は、第３図及び第４図、並びに第７〜１０図の概略図に示し ｔ１具体例にも適用される。

第３図の具体例では、第２図のスライダ軸受３４及び３Ｇは、従来形のころ軸受 又は軸方向に移動可能のラジアルころ軸受３６Ａ及び３４Ｂに取り替えられてい る。これらの軸受は圧力チャンバ内のオイルによって潤滑されてもよく、オイル はそれぞれ狭い間隙３４Ｃ及び３６Ｃを通って流れ、この間隙は２／１００ｍｍ 〜ｌｌＬ’１００ｍｍのオーダーの径方向遊びを提供する。しかし間隙内に広が る大きな抵抗は、圧力チャンバ３１及び３３内の所定の油圧を七分維持できる。

発明の幾つかの適用において、油ＩＬは圧力チャンバ３１内だけに推持されても よいが、一方回転ピストンとシリンダの間の狭い間隙を通ってチャンバ３３に入 るＦ４ルは＃１．００を介して排出され、油溜め５５に戻される。

チャンバ３３内にチャンバ３１内の油圧に逆らう油圧が維持されていないとき、 さらに袖２６」二に何ら軸方向負荷が加わらないときは、ピストンを所定位置に 維持するため、軸受ハウジングの端面カバーと軸方向に移動可能のころ軸受３４ Ｂとの間に予荷重ばね１２０（第４図参照）を取り付（′Ｉて、軸方向に向かう 推力及び圧力チャンバ３１内のオイルの回転運動によって生じる力に抗する。こ の構造は、軸方向の外部負荷がかからないときに、圧力チャンバ３１の油■を調 節するだニドご、軸２６を軸方向に移動させることをも可能にする。チャンバ３ ３内にばね１２０の代わりに、空気圧クッションを備えることも本発明を逸脱し ない。

゛概略図で示した本発明の適用例のうち、第７図は本発明による静水力／動水力 結合軸受システムの各々側で紬１２０を支える合軸受システムとの間に軸を支詩 する構造を示す。

第１０図は２個の本発明による静水力／動水力結合軸受システムが軸上に直列に 配列され、各円筒ハウジング３２内を回転する２個の回転ピストン３０がスラス ト軸受と同時にラジアル軸受としても働く構造を概略的に示す。

第１１図は回転ピストンが２個の部分２００及び３００に分割され、同時にオイ ル排出用の調停スペース４００がピストンとシリンダの間の間隙を介して割り込 む変形例を示す。この変形例はピストンとシリンダの間の間隙のオイルの流れを 、チャンバ３１及び３３内の油圧が、例えば装置が空転しているときのように軸 が軸方向負荷を全く受けない時と事実上同じ圧力でなければならない場合でさえ 、確実に一定に保つ。

＄１１１２８の直径は駆動側と円板側でサイズが異なり、この両側に異なるビス １．ン端面積を生じてもよい。しかしこの種の差は装置の機能には同等影響しな い。なぜなら軸方向負荷とピストン端面積の結合は、相対向するピストン端面上 に、ピストンとシリンダ間の間隙のオイルの流れを十分維持できる程度の軸方向 負荷で常に同じ油田を生じるからである。

ピストンの潤滑と冷却は、チャンバ３１．３３内より高い圧力のオイルをスペー ス４００に加えることにより確保してもよい。

本発明はここに開示し、図示した例に加えて、様々な形の適用を持ち得る事が理 解されるべきである。

ｍ淫調査報告 し１重書＋ｌＩ＃１ｌｅＮＩＩＡＩ＋９１４１１−）Ｉｓ、ｐｒ７７＜１ｐｃ、 ７ｎｎＮ＋。

＋−＋−−ｎ−ｍ　ａｅｍ−ｏｅ−ＭＬＰＣ丁／　ＳＥＢ５１００３１５

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．摩砕装置のための静水力と動水力を結合した軸受システムにおいて、原料が 相対的に回転する摩砕部材２２，２４の少なくとも１対の間に形成された摩砕ス ペース内で摩砕され、且つ前記摩砕部材の少なくとも１つ２４が軸方向に移動可 能な回転可能軸２６に担持されており、 ａ）前記回転軸２６に取り付けられ、これと共に回転する２つの相対向するピス トン端面間に形成される少なくとも１つの円筒ピストン３０、 ｂ）前記少なくとも１つの円筒ピストン３０の円周を接近して取り囲む少なくと も１つの圧力チャンバ３１，３３を形成し、前記ピストンが前記圧力チャンバ３ １，３３内で軸方向に動くことを可能にする、少なくとも１っの固定円筒ハウジ ング３２、ｃ）軸方向移動が可能である前記回転軸を回転可能式に支持するため の手段３４，３６、及び ｄ）流体圧力媒体を前記ピストン端の少なくとも１つに対して制御式に付加し、 摩砕作業中に前記回転可能軸２６上に及ぼされる変動する軸方向推力に連続的に 抗し、且つ前記摩砕スペースの所定の間隙範囲を維持するための手段５９、を特 徴とする、軸受システム。
2. ２．前記回転可能軸２６が前記少なくとも１つの円筒ピストン３０により回転可 能に支持されている、請求の範囲１に記載の静水力と動水力を結合した軸受シス テム。
3. ３．前記回転可能軸２６を回転可能式に支持するための前記手段３４，３６が前 記回転ピストン３０の少なくとも１つを含む、請求の範囲１に記載の静水力と動 水力を結合した軸受システム。
4. ４．前記回転可能軸を回転可能式に支持するための前記手段３４，３６が別のラ ジアル軸受手段を含む、請求の範囲１に記載の静水力と動水カを結合した軸受シ ステム。
5. ５．前記ラジアル軸受手段が前記固定円筒ハウジング３２から隔たる少なくとも １つのラジアル軸受を含む、請求の範囲４に記載の静水力と動水力を結合した軸 受システム。
6. ６．前記少なくとも１つの円筒ハウジング３２が前記回転可能軸２６を回転可能 式に支持するための軸方向に移動可能のラジアル軸受手段を付加的に含む、請求 の範囲１に記載の静水力と動水力を結合した軸受システム。
7. ７．前記回転可能軸２６が前記回転可能軸に沿って相互に隔てられた少なくとも ２つの円筒ハウジング３２によって支持されている、請求の範囲１または６に記 載の静水力と動水力を結合した軸受システム。
8. ８．前記円筒ハウジング３２が前記円筒ピストン３０によって相互に隔てられた １対の相対向する圧力チャンバ３１，３３を形成し、且つ前記流体圧手段が少な くとも１つの前記チャンバに適用される、請求の範囲１に記載の静水力と動水力 を結合した軸受システム。
9. ９．前記相対向する圧力チャンバの１つの前記流体圧手段が逆作用圧を加えるた め前記円筒ハウジング３２に取り付けられたばね手段１２０によって逆作用をう ける、請求の範囲８に記載の静水力と動水力を結合した軸受システム。
10. １０．前記流体圧力媒体がピストン位置指示手段４２によって動かされる弁手段 ５２によって制御された方法で前記ピストン端の少なくとも１つに加えられる、 請求の範囲１に記載の静水力と動水力を結合した軸受システム。
11. １１．前記流体圧力媒体が供給源５５と前記少なくとも１つの圧力チャンバ３１ ，３３との間を循環するオイルを含む、請求の範囲１０に記載の静水力と動水力 を結合した軸受システム。
12. １２．前記回転ピストン端の少なくとも１つへの圧力媒体の付加を制御し、且つ 前記圧力チャンバ３１，３３の少なくとも１つの内の圧力を前記回転可能軸２６ に加わる変動する軸方向推力に抗するべく調節するための手段５２が、弁手段５ ２と、前記摩砕円板２２，２４間の圧力変動によって引き起こされる前記少なく とも１つの回転ピストン３０のあらゆる動きを前記弁手段に伝達するために前記 ピストンの１つによって作動される少なくとも１つのピストン位置指示ロッド４ ２とを含む、請求の範囲１に記載の静水力と動水力を結合した軸受システム。
13. １３．前記ピストン位置指示ロッド４２が少なくとも１つの非回転ピストン４４ を担持し、前記非回転ピストンはこれを接近して取り囲む圧力チャンバ４６ａ， ４６ｂを形成する固定円筒ハウジング４６内で軸方向に移動可能であり、前記ピ ストン位置指示ロッド４２は前記少なくとも１つの圧力チャンバ３１及び前記非 回転ピストン４４間に連絡をっけ、従って前記弁手段５２に対して前記少なくと も１つの回転ピストン３０のあらゆる動きを伝達するチャネル手段４３によって 取り囲まれている、請求の範囲１２に記載の静水力と動水力を結合した軸受シス テム。
14. １４．前記少なくとも１つのピストンが前記相対向するピストン端間の環形溝を もつ（第１１図）、請求の範囲１，１２又は１３に記載の静水力と動水力を結合 した軸受システム。
15. １５．摩砕装置における、正面で相対向する摩砕部材に関して回転する摩砕部材 担持の軸方向に移動可能な回転可能軸に加わる軸方向推力に抗する方法であって 、前記摩砕部材がそれらの間に加工されるべき材料のための摩砕間隙を形成し、 ａ）摩砕作業中前記軸に加わる変動する軸方向推力に十分抗し、且っ所定の摩砕 間隙範囲を維持し得る制御された方法で前記軸に外部流体圧力媒体を供給するこ とによって前記軸を支える静水力軸受効果を提供すること、及びｂ）前記軸の回 転中に前記流体媒体の流れによって生じる圧力により、前記軸を付加的に支持す る動水力軸受効果を提供すること、 を特徴とする方法。
16. １６．前記流体圧力媒体が前記軸を接近して取り囲む少なくとも１つの圧力チャ ンバに供給される、請求の範囲１５に記載の方法。