KR100191139B1 - 열장벽을 구비한 제어식 편향롤 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제어 굴절 로울(10)은 냉각액으로 채워진 격실(82)를 구비하는 독특한 액체 장벽과 열 차폐부(72)를 가진다. 양호한 일실시예에서, 상기 장벽은 두 개의 격실(82,84)와 공간(68)을 포함하며, 공간(68)은 양격실(82,84)와 유체 소통되어 격실들 사이의 냉각액을 로울의 내외측으로 순환시킨다. 장벽(72)는, 로울(10)의 굴절을 제어하기 위해 장치를 작동시키는 극도로 고온의 유압 유체를 포함하는 로울(10)의 내부 공동(20)과, 공간(68)에 대하여 로울 외각(10)의 내부 공동(20)과, 공간(68)에 대하여 로울 외각(18)을 회전가능하게 정열시키는 베어링(54,56)사이에 삽입된다. 따라서, 장벽(72)는 유압 유체와의 직접 접촉 또는 방사에 의해 베어링을 연로부터 절연시키는 기능을 한다.

Description

열 장벽을 구비한 제어식 편향 롤

제1도는 롤의 내부 공동 및 베어링 지지용 베어링 박스 중간에 설치된 2-격실 장벽을 도시하는, 제어식 편향 롤의 일단부의 측단면도이다.

제2도는 지지 슈우들에 의해 롤 쉘이 이동되어 대향 롤과 닙핑(nipping)식으로 맞물린 상태를 도시한 제어식 편향 롤의 단부 단면도이다.

제2a도는 지지 슈우들에 의해 롤 쉘이 이동되어 결합 롤과의 닙핑식 맞물림이 해제된 상태를 도시한 제어식 편향 롤의 단부 단면도이다.

본 발명은 제지 장치에서 종이 등과 같은 이동하는 웹(web)을 가공하기 위해 사용되는 제어식 편향 롤(controlled deflection roll)에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은 웹을 가열하도록 상승된 온도에서 작동하는 제어식 편향 롤에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 제어식 편향 롤에서 롤 쉘(shell) 편향 장치를 작동시키기 위해 사용되는 극고온의 압유와 이 압유의 열을 베어링 윤활제로부터 분리시키는 장벽(barrier)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 내부의 압유 또는 베어링 윤활제로부터 분리되고, 또 내부의 압유와 베어링 윤활제 사이에 열 장벽을 형성하는 냉각액(cooling liquid)을 담고 있는, 하나 이상의 유체 격실(chamber)을 구비하는 장벽에 관한 것이다.

제어식 편향 롤이 개발됨에 따라, 그리고 제지 기술이 더욱 효율적인 고온 프레스에 의한 탈수 기술로 발전됨에 따라, 제어식 편향 롤의 작동 온도, 특히 탈수하는 제지 기계의 프레스부(press section)의 온도와, 시이트 특성을 개선하기 위한 캘린더부(calender section)의 온도는 계속 상승되었다. 제어식 편향 롤의 초기 설계에 있어서, 슈우 또는 슈우들 사이의 접촉면과 베어링을 윤활시키는 데에 흔히 동일한 오일이 사용되었다. 상기 슈우는 롤 쉘을 향하여 이동하여 롤 쉘을 지지하며 롤 쉘의 편향력을 변화시켜 대향 롤과 접촉하는 닙 라인(nip line)을 따라 롤 쉘의 윤곽을 요망하는 윤곽으로 유지시키기 위해 제공된다. 또한, 작동 온도는 과다하게 높지는 않았는데, 그 이유는 닙 압력이 일반적으로 낮고, 롤들의 길이가 짧으며, 속도가 낮으며, 제지 기계의 프레스부 및 캘린더부에서 롤들이 고온으로 작동되지 않았기 때문이다. 흔히, 이러한 인자들 중 하나 이상은 아직 문제로 남아 있다.

닙 압력 및 기계 속력이 증가함에 따라, 그리고 제지 기계의 폭이 더욱 넓어짐에 따라, 그리고 제지 과정에서 최상류까지 이동하는 종이 웹으로부터 가능한 한 많이 탈수할 수 있도록 제지 기계의 프레스부가 더욱 고온으로 운전될 것이 요망되는 소위 고온 프레싱(hot pressing)의 출현으로 인해, 제어식 편향 롤내의 유압식 작동 유체의 작동 온도는, 롤 쉘의 지지 베어링 및 이 베어링의 윤활제의 요구되는 수명 및 부하 수준에서 작동될 수 있을 정도 이상의 수준까지 증가되었다. 유사하게, 현대의 캘린더링(calendering) 기법은 또한 더 높은 롤 온도를 이용한다. 심지어 특별히 고온의 베어링 윤활제가 사용되는 경우에도, 편향력 보정 장치를 작동시키고 롤 쉘과의 접촉면을 윤활시키는 데에 사용되는 얇고 점도가 낮은 유압식 유체에 또는 유압식 유체의 온도에 상기 윤활제가 노출됨에 따라 베어링의 윤활성이 저하되고 베어링의 수명이 단축된다. 또한, 내부 유압식 유체와의 물리적 접촉으로부터 롤 쉘의 지지 베어링을 단순히 밀봉시키는 것만으로는 유압식 유체의 상승된 열로 인한 열화 효과로부터 베어링을 보호하지 못하였다.

종래 제어식 편향 롤의 윤활 장치에 있어서, 베어링은 롤로 직접 들어가는 오일에 의해 윤활되는데, 이 오일은 롤 쉘의 지지 슈우를 작동시키는 데에 사용되거나 또는 롤 외부로 재순환되기 전의 기존의 오일과 혼합된다. 비록 이러한 장치는 만족스럽게 작동하지만, 롤 쉘의 편향력을 제어하도록 슈우 장치를 작동시키는 데에 그리고 베어링을 윤활시키는 데에 동일한 윤활제의 사용이 요구되거나, 또는, 개별적인 윤활제가 사용되는 경우에는 각각의 윤활제는 롤 내에서 반드시 혼합되어야 하며, 재순환과 함께 상기 두 가지 기능을 수행하기 위하여 후속으로 사용하기에 바람직하지 못하게 된다.

본 발명은, 롤 쉘의 지지 롤러 베어링이 미국 특허 제4,821,384호(Arav)에 도시되고 개시된 바와 같이 롤 쉘내의 유체 정역학적 베어링으로 대체된 형태이거나, 또는 롤 쉘의 지지 롤러 베어링이 미국 특허 제4,837,907호(Roerig 등)에 도시되고 개시된 바와 같이 롤 단부 밀봉체의 외부에 배치된 형태의 제어식 편향 롤에 매우 유용하다. 상기 두 특허에 개시된 내용은 본 발명의 내용을 보충하고 뒷받침한다. 본 발명에 따르면, 롤 쉘의 편향력 보정 슈우 또는 피스톤을 작동시키는 데에 사용되는 롤내의 고온의 압유와 베어링 사이에 마련되는 유체 장벽 및 열 차폐부를 제공한다. 구동 기어가 롤 쉘을 회전시키는 방식에 있어서, 본 발명은 또한 롤상의 구동 기어와 고온의 압유 사이에 마련되는 유체 장벽 및 열 차폐부를 제공한다. 본 발명의 양호한 일실시예에 따르면, 중공(hollow)의 2 격실 장벽이 롤의 외측 회전 부품들 및 고정 롤 샤프트 둘레에 마련된다. 회전하지 않는 장벽은, 롤 쉘의 반경방향 내측 또는 그 연장부를 따라 고정 밀봉 슬리브 및 고정 샤프트 사이에 장착된 각각의 내측 및 외측 스풀(spool) 부재를 포함한다.

냉각액은 원주방향으로 연장하는 격실들 중의 하나로 유입되어 밀봉 슬리브 및 롤 쉘 사이의 양 격실들 둘레로 연장하는 외측의 중공 원통형(환형) 공간내에서 순환되며, 그 다음에 제2 격실로 유입된 후 거기에서 롤의 외부로 배출된다.

장벽은, 사용시, 베어링 박스, 밀봉 슬리브 및 기어를 회전 가능하게 지지하는 베어링과 제어식 편향 롤의 내부 공동 사이에 축방향으로 삽입된다. 장벽 격실들 사이의 환형 공간은 롤 쉘의 내벽 또는 그것의 연장부에 연속된다. 따라서, 장벽 격실 및 환형 공간내의 냉각액에 의해 장벽의 축방향 외측의 베어링 및 기어들은 롤의 내부 공동으로부터 물리적으로 그리고 열적으로 절연된다. 이로 인해 냉각 영역이 형성된다. 본 발명의 양호한 일실시예에 따르면, 냉각액은 유압식 유체보다 더 높은 압력으로 가압되어 롤내의 유압식 유체가 베어링으로 이동하는 것을 방지하도록 격실 밀봉 표면을 지나는 내측 누설에 의해 제어되는 방식으로 롤의 내측 공동의 내측으로 또는 외측으로 순환될 수 있다.

장벽은 롤 샤프트에 대한 롤 쉘의 축방향 및 반경방향 운동을 제공하면서 롤 쉘 및 롤 샤프트 사이의 냉각액 장벽을 유지할 수 있다. 이것은, 롤이 가열될 때 금속 성분들의 열팽창으로 인한 롤 쉘의 축방향 팽창뿐만 아니라, 닙 부하 또는 닙 경감 또는 롤의 닙 윤곽 보정 작동 중에 롤 쉘의 양 반경방향 운동을 가능하게 해준다. 더욱이, 상기 장치는 롤 쉘의 회전방향 밀봉을 제공하면서, 롤 쉘의 회전 운동과 그리고 작동중의 축 편향에 의한 오정렬(misalignment) 모두를 조정할 수 있게 해준다.

베어링들에 의해 밀봉 슬리브 및 베어링 박스에 대해 회전 가능하게 정열되는 롤 쉘 또는 그것의 연장부는 베어링과 접촉하는 금속의 온도를 조절하도록 냉각액과 연속적으로 접촉하는 내면을 구비하기 때문에, 금속을 통한 전도에 의한 또는 유압식 유체 유동과의 접촉에 의한 열 통과에 반발하는 열 차폐부가 제공된다.

베어링 윤활제는 장벽 격실내의 냉각액 및 롤 공동내의 유압식 유체로부터 완전히 격리된다. 따라서, 베어링 자체와 마찬가지로, 베어링 윤활제의 온도는 원하는 대로 제어될 수 있다. 더욱이, 베어링 윤활제의 순도 및 윤활 특성은 장벽 격실내의 냉각액 및 롤 공동내의 유압식 유체와는 독립적으로 제어될 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 사용시, 베어링 박스, 밀봉 슬리브 및 기어를 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 제어식 편향 롤을 작동시키는 데에 사용되는 유압식 유체 사이에 열 차폐부 및 액체 장벽을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤내에 열 차폐부 및 액체 장벽을 유지하면서 회전방향, 반경방향, 축방향 및 오정렬 운동을 조정할 수 있는 제어식 편향 롤용 장벽을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤 쉘의 윤곽 변조 능력과 닙 부하를 작동시키는 데에 사용되는 유압식 유체 및 베어링 윤활제로부터 분리되는 냉각액을 이용하는 제어식 편향 롤용 장벽을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 특징은, 제어식 편향 롤의 내부와, 베어링 또는 구동 기어 사이에 과다한 회전 및 오정렬 방지를 위한 밀봉체가 마련된다는 점이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 고정 롤 샤프트와 회전 롤 쉘 사이의 반경방향운동 및 회전 운동과, 축의 오정렬을 조정할 수 있는 장벽과 함께 재순환 냉각액이 공급된다는 점이다.

본 발명의 또 하나의 목적, 특징 및 장점은 베어링 박스를 회전 가능하게 지지하는 베어링 및 롤 쉘의 유효 노출면 중간에서 롤 쉘 또는 그 연장부를 냉각시키기 위한 장치가 마련된다는 점이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 장점은 과잉 밀봉을 효과적으로 제공하는 냉각 영역의 양단부에 배치된 밀봉체를 이용함으로써 롤의 안정도 및 신뢰도가 증가된다는 점이다.

본 발명의 이상과 같은 그리고 기타의 목적, 특징 및 장점은 당업자들에게는 첨부 도면들을 참조한 양호한 실시예들에 대한 이하의 설명을 통해 명백해 질 것이다.

제1도에 도시된 바와 같이, 제어식 편향 롤(10)은 구형 부싱(14)내에 고정 장착된 롤 샤프트(12)를 구비하며, 이 구형 부싱은 제지 기계내의 가동 아암에 부착되는 장착부(mounting) 또는 제지 기계내의 구조 골조 또는 기초에 부착된 고정 장착부의 형태를 취할 수 있는 장착부 또는 스탠드(stand) (16)에 지지된다.

본 명세서에서, 제어식 편향 롤의 양단부는 근본적으로 서로 동일하며, 본 발명의 기본 구성 요소인 장벽은 롤의 일단부 또는 바람직하게는 양단부에 배치될 수 있다. 따라서, 제어식 편향 롤의 일단부에 대해서만 도시 및 설명하기로 한다.

중공의 원통형 롤 쉘(18)은 롤 샤프트 위로 배치되며, 축에 대해 롤의 내부에 공동(20)을 형성한다. 롤 샤프트내의 하나 이상의 개구내에는, 직경방향으로 서로 대향하고, 롤 쉘을 상·하방향으로 이동시켜 제2, 2a도에 도시된 바와 같이 대향 롤과 닙핑식으로 맞물리게 하거나 또는 분리시킬 수 있도록 각각 별도로 작동될 수 있는 하나 이상의 슈우(22,24)들이 장착된다. 슈우(22,24)에 압유가 공급되거나 또는 배출되어 슈우를 이동시켜 롤 쉘의 내면(26)과 맞물리게 하거나 또는 분리되게 함으로써, 롤 쉘을 대향 롤과 닙핑식으로 맞물리게 하도록 부하를 가하거나, 또는 롤 쉘의 편향, 정부(頂部), 또는 윤곽을 변형시키는 방식은 당업자들에게는 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 도면상에 오일과 같은 압유(28)가 도관(29,29a)를 통하여 슈우(22,24)에 선택적으로 공급되는 것이 화살표(31,31a)로 도시되어 있다. 유사하게, 제지업계에서는, 상부 슈우(22) 또는 하부 슈우(24)는 중심축 방향으로 정열된 복수개의 슈우 또는 단일의 슈우를 포함할 수 있으며, 롤 쉘의 내면과의 접촉면에서 유체 정역학적으로 또는 유체 동역학적으로 작동될 수 있다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 닙 평면(P)을 따라 대향 롤과 닙핑식으로 맞물리거나 또는 분리되는 롤 쉘을 지지하는 하나 이상의 슈우들의 각 접촉면은 슈우(들)을 작동시키는 동일한 유압식 유체에 의해 윤활된다. 닙 평면은 롤(10) 및 이것의 대향 롤(11)의 종방향 중심축과 접촉 닙 라인을 따라 연장한다.

롤 쉘의 지지 슈우(22,24)를 작동시키고 윤활시키는 데에 사용되는 압유는, 단부 캡(34,36) 및 밀봉체(30,32)를 포함하는 밀봉 구조체와, 슈우(24)에 인접한 롤 쉘의 단부 가까이에서 롤의 내부 공동(20)내에 마련된 푸울(pool;도시생략)에 수집된다.

제어식 편향 롤의 유효 표면은, 쉘의 일부분 아래에서 슈우(22)의 단부로부터 반경방향 외측의 지점에서 시작하여, 롤의 타단부에 있는 대응 지점까지 내측으로 연장(F로 표시됨)하는 것으로 한다.

롤 쉘의 단부에는, 축방향 내측 및 외측을 향하는 칼라(40,42)를 구비한 스페이서(38)(Spacer)가 롤 쉘의 축방향 연장부를 형성하기 위해 캡 스크류(44) 등의 적절한 수단에 의해 고정된다. 스페이서(38)의 외측 단부는 실질적으로 동일한 방식으로 베어링 링(46)에 부착된다. 베어링 링은 또한 롤 쉘을 회전 구동시키기 위한 링 기어로서의 기능을 할 수 있다. 베어링 박스(48)은 베어링 링을 에워싸며, 베어링 링으로부터 반경방향 외측으로 그리고 내측으로 밀봉체(50,52)에 의해 밀봉되는 공간을 베어링 링 둘레에 형성한다. 베어링 링은 베어링(54,56)에 의해 베어링 박스를 회전 가능하게 지지한다. 베어링 윤활제(58)는 베어링 둘레에서 베어링 박스 및 베어링 링에 의해 에워싸이며, 밀봉체(50,52)에 의해 봉쇄된다.

베어링 박스는 고정 롤 샤프트의 일단부에 설치되며, 다만 롤 쉘이 롤 샤프트에 대해 중심이 맞추어질 때 롤 쉘의 회전축(63)과 일치하는 롤 샤프트의 종축(62)에 직각방향의 병진운동이 가능하도록 환형 개구(60)에 의해 롤 샤프트에서 약간 떨어져 있다. 따라서, 롤 쉘은 베어링(54,56)에 의해 반드시 회전 가능하게 지지되는 것은 아니며, 다만 베어링에 의해 베어링 링 및 베어링 박스와 정열된다.

베어링(54,56)과 동축을 이루면서 베어링 박스로부터 축방향 내측으로 연장하는 중공의 원통형 밀봉 슬리브(64)가 마련되어 있다. 따라서, 베어링(54,56)은 롤 쉘에 대해 롤 쉘의 회전축(63)과 동축으로 밀봉 슬리브의 정열을 유지시킨다. 본 명세서에서 사용된 환형이라는 용어는, 밀봉 슬리브와 롤 쉘(18)에 의해 형성되는 공간과, 밀봉 슬리브(64)와 같은 중공의 원통형 본체 또는 공간 형상을 일컫는다. 밀봉 슬리브는 밀봉 슬리브와 스페이서 사이에 환형 공간(68)을 형성하도록 스페이서(38)의 내면(39)으로부터 내측으로 떨어져 있다. 밀봉 슬리브의 선단부(70)는 공동(20) 속으로 연장하며, 롤의 종방향으로 어떠한 구조체 또는 지지체를 구비하지 않는다. 한 쌍의 서로 이격된 원주방향의 회전 밀봉체(69,69a)는 밀봉 슬리브의 양단부에서 환형 공간(68)을 밀봉하도록 밀봉 슬리브와 스페이서 사이에 장착된다.

장벽(72)은, 하나 이상의 구성품, 즉 본 실시예에서는 3개의 반경방향 외측으로 연장하는 플랜지(76a,76b,76c)를 구비하는 내측 스풀 부재(74)를 포함한다. 또한, 이 장벽(72)는 환형 밀봉 슬리브(64)에 장착되고 3개의 반경방향 내측으로 연장하는 대응 플랜지(80a,80b,80c)를 구비하는 대응 외측 스풀 부재(78)를 포함한다. 내측 및 외측 스풀 부재들은 주로 금속으로 구성되며, 대응하는 플랜지(76a,80a,76b,80b,76c,80c) 쌍들은 반경방향으로 서로 겹치도록 배열되어 대응하는 플랜지들이 연속적으로 배열된다. 따라서, 플랜지 쌍들과 내측 및 외측 스풀 본체 부재는 각각 제1 및 제2 장벽 격실(82,84)을 형성한다. 중첩하는 대응 쌍들의 플랜지들은 격실(82,84)이 반경방향으로 연장될 수 있도록 반경방향 내외측으로 서로에 대하여 활주할 수 있다.

외측 스풀 부재의 외면(86)은 큰 반경을 가지도록 제조되어 구형 표면을 형성한다. 원주방향으로 연장하고 축방향으로 이격된 한 쌍의 밀봉체(88,88a)는 밀봉 슬리브(64)의 내벽(90)과 외측 스풀 부재의 구형 표면(86) 사이에 장착된다. 이러한 밀봉체를 장착함으로써, 밀봉 슬리브(64)의 대응 운동을 유발시키지 않고 편향으로 인한 롤 샤프트의 오정렬을 수용하기 위해, 롤의 종축(62)를 통하여 닙평면(P)에 직각인 축 둘레에 외측 스풀 부재가 약간 회전할 수 있게 해준다. 내측 스풀 부재는 외측 스풀 부재와 함께 이동한다. 따라서, 상기와 같은 작동은 또한 플랜지들(76a,80a,76b,80b,76c,80c) 사이의 상대 운동을 방지하고 밀봉식으로 맞물린 상태를 흩트리지 않기 때문에 격실(82,84)이 롤 샤프트의 편향 동안 밀봉된 채로 유지하게 한다.

내측 및 외측 스풀 부재들의 플랜지들은 장벽(72)내에 축방향으로 서로 이격되고 원주방향으로 연장하는 2개의 격실(82,84)을 형성한다. 외측 스풀 부재의 외벽에 형성된 개구(92)와 이에 대응하는 밀봉 슬리브의 개구(94)는 제1 격실(82)과 환형 공간(68) 사이에 유체가 소통되도록 해준다. 이와 유사하게, 개구(92)의 축방향 내측으로 외측 스풀 부재의 외면에 형성된 제2 개구(96)와, 이에 대응하는 밀봉 슬리브의 개구(98)는 환형 공간(68)과 제2 격실(84) 사이에 유체가 소통되도록 해준다.

롤 샤프트의 단부로부터 제1 격실(82)의 개구(101)까지 연장하는 유입구(100)는, 냉각액(103)의 공급원(102) (예컨대 펌프 등)과 제1 격실(82)을 소통시킨다. 이와 유사하게, 롤 샤프트의 외측으로부터 연장하는 배출구(104)는, 개구(105)를 통해 제2 격실(84)로부터의 냉각액을 배출시키는 도관을 제공한다.

작동시에, 롤 샤프트(12)는 요망되는 고정 위치에 유지된다. 롤 쉘은, 당업자에게 공지된 바와 같이, 이곳에 연결된 모터 구동 기어(도시생략)와 같은 수단에 의해 회전 구동된다. 롤 쉘을 회전시키는 방식은 본 발명의 영역에 포함되지 않는다.

롤 쉘의 지지 슈우(22,24)중의 하나 또는 둘은, 롤 쉘을 이동시켜 대향 롤과 닙핑식으로 맞물리게 하거나 맞물림을 해제시키도록(닙핑식 맞물림은 제2도에 N으로 표시됨), 당업자에게 공지된 방식에 따라 오일과 같은 적절한 압유를 공급함에 따라 작동된다.

제2도 및 2a도에 도시된 바와 같이 롤 쉘이 회전하고 이동하여 대향 롤과 닙핑식으로 맞물리거나 분리될 때, 장벽(72)은 롤 구성품들의 여러 형태의 운동을 조정하여야 한다. 이 장벽(72)은 종축(62)으로부터 반경방향 내측 및 외측으로 움직이는 롤 쉘의 병진 운동을 조정해야 하며; 밀봉 슬리브(64)에 대한 스페이서 및 롤 쉘의 회전 운동을 조정해야 하며; 롤 샤프트의 편향으로 발생하는 롤 샤프트에 대한 롤 쉘/스페이서의 오정렬을 조정해야 하며; 열 팽창으로 인한 구성품들의 종방향 연신을 조정해야 한다.

고정식 밀봉 슬리브(64)의 선단부(70)는 롤 공동(20)속으로 연장하기 때문에, 밀봉 슬리브에 대한 스페이서 및 롤 쉘의 축방향 연신은, 밀봉 슬리브와 스페이서 사이에 서로 이격 배치된 회전 밀봉체(69,69a)에 의해 조정되는데, 이 밀봉체는 쉘의 밀봉 슬리브의 외측 원통형 표면에 지탱되고 롤 쉘의 회전축(63)과 동일 중심에 위치한다. 롤 스탠드(16) 및 베어링 박스(48) 사이에는 베어링 박스의 축방향 운동을 조정하기에 충분한 공간(59)이 형성되어 있다. 베어링 및 베어링 박스는 베어링과 함께 축방향으로 이동한다.

플랜지 쌍(76a,80a;76b,80b;76c,80c)들의 대응 밀봉면 사이에서 반경방향으로 연장하는 접촉면은, 펌프(33,33a)에 의해 압유를 슈우(22,24)로 공급 또는 회수함으로써 롤 쉘의 병진 운동, 즉 반경방향으로의 운동을 조정하게 된다. 이것은 또한, 장벽 격실(82,84)을 밀봉 상태로 유지함과 동시에 격실의 형상이 변경방향으로 연장 가능하게 변화되도록 해준다. 따라서, 압축된 냉각액은 제2 격실(84)의 축방향 외측에 있는 유입구(100)를 통하여 제1 격실(82)에 공급되며, 제1 격실(82)을 지나 환형 공간(68)으로 배출된 후, 제2 격실(84)내측으로 유입되어 배출구(104)를 통해 롤 바깥으로 유동한다. 따라서, 냉각액은 스페이서(38)의 내면(39)과 직접 맞닿아 스페이서(38)를 냉각시키거나 또는 이러한 스페이서가 장착되어 있지 않는 경우에는 쉘(18)의 단부의 내면을 냉각시킨다. 환형 공간(68) 및 격실(82,84)내에서 전술한 바와 같이 유동하는 냉각액(103)의 내측 유동은, 회전 밀봉체(69,69a) 및 격실(82,84)내의 대응하는 플랜지들과 협동하여, 고온의 압유(28)가 베어링과 물리적으로 접촉하는 것을 효과적으로 봉쇄한다. 더욱이, 회전 밀봉체(69,69a) 사이 또는 내측 및 외측 스풀 부재(74,78)의 축방향 길이 만큼의 냉각 영역은, 고온의 압유로부터 복사되는 열로부터 베어링을 효과적으로 차폐시키며, 상대적으로 얇은 구조 및 냉각액과의 밀접한 접촉으로 인한 장벽 구성품들을 통한 열전도를 최소화시킨다.

따라서, 본 발명에 의해 롤 공동내의 고온의 압유 사이에 열 차폐부가 형성되고 유지된다. 비록 본 발명은 베어링 윤활제(58), 냉각액(103) 및 압유(28)용으로 별도의 유체를 사용하는 방법을 통해 설명되었지만, 상기 유체들은 반드시 상이할 필요는 없다. 본 발명의 해결코자 하는 과제는 베어링 윤활제가 냉각액과 분리된 상태로 유지되어야 하며, 또한 냉각액도 압유와 분리된 상태로 유지되어야 한다는 것이다. 본 발명은 작동중 회전, 병진 및 오정렬 운동을 조정하면서 전술한 과제를 달성한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명의 범주내에서, 장벽 격실내의 냉각액을 지지 슈우에 공급되는 압유보다 더 큰 압력으로 압축하여, 압유에 대한 냉각액의 어떠한 누출(seepage)이 롤 공동의 내측 방향, 즉 흡수펌프(도시생략)와 같은 수단에 의해 냉각액의 제거가 일어나는 공동으로 유지되어야 하는 것이 요구되며, 이는 당업자들에 공지되어 있다. 따라서, 필요한 경우, 냉각액과 압유는 동일한 액체가 사용될 수 있다. 또는, 양호한 실시예에서, 베어링 윤활제, 냉객액 및 압유는 분리 유지되며, 열 차폐부가 형성 유지된다.

본 발명의 영역내에서 여러 가지 변형이 고려될 수 있다. 예를 들면, 장벽 격실(82,84)이 반경방향으로 연장할 수 있도록 한 개념은, 내측 및 외측 스풀 부재 사이로 연장하는 유연성 물질의 벽과 같은 다른 수단에 의해 제공될 수 있다. 또한, 장벽은 스페이서와 직접 접촉하는 하나 이상의 격실을 구비할 수 있다.

끝으로, 장벽은 베어링 윤활제와 압유를 분리시키는 데에 필요한, 그리고 롤 쉘이 롤 샤프트에 대하여 외측으로 이동하거나, 병진 운동하거나 또는 그렇지 않은 경우 누설을 발생시켜 압유를 축방향 외측으로 베어링까지 흐르게 하기에 충분할 정도로 닙 윤곽 제어하에 휘어지는 임의의 제어식 편향 롤에 대해 공통된 것이어야 한다. 따라서, 장벽은 소위 자기 적재 형식의 제어식 편향 롤에 사용되는 것에만 한정되지 않는다.

따라서, 제어식 편향 롤에 구비되는 열 장벽은 전술한 목적들을 충족시키기게 되며, 기타의 목적, 특징 및 장점들은 명세서 청구범위 및 첨부 도면들을 통해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 비회전 롤 샤프트(12)와, 종방향의 회전축(63)을 가지며 상기 롤 샤프트(12) 둘레에 배치되어 그것과 함께 롤(10)의 내부 공동(20)을 형성하는 중공 원통형 롤 쉘(18)과, 상기 롤 샤프트(12)의 양단부에 인접하여 그 샤프트를 감싸게 배치된 베어링(54,56)과, 롤 쉘을 대향 롤(11)과 닙핑식으로 맞물리도록 배치하거나 또는 그 사이의 접촉 닙 라인(N)을 조정하거나 또는 양자를 모두 행할 수 있도록 상기 롤 쉘을 롤 샤프트에 대하여 지지하는 롤 쉘 지지 수단(22,24)을 구비하며, 대향 롤(11)과 닙핑식으로 맞물리거나 또는 그 맞물림이 해제되도록 이동할 수 있는 제어식 편향 롤(10)에 있어서, 롤 쉘(18)의 일단부에 인접하는 베어링 지지 수단(46,48)으로서, 상기 베어링(54,56)에 의해 롤 쉘(18) 또는 이것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38)에 대해 동축으로 회전 가능하게 배치되어 있는 베어링 수단(54,56); 상기 베어링(54,56)을 윤활시키도록 상기 베어링 수단(46,48)내에 베어링 윤활제(58)를 유지시키는 윤활제 유지수단(50,52); 내부 공동(20)내에서 상기 롤 쉘 지지수단(22,24)과 상기 롤 쉘(18) 사이의 접촉면을 윤활시키며 상기 롤 쉘 지지 수단(22,24)을 작동시키기 위해 압유를 공급하는 압유 공급 수단(29,29a,33,33a); 그리고 롤(10)의 적어도 일단부에 인접하게 롤 쉘(18) 또는 그것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38)와 상기 롤 샤프트(12) 사이에 배치되며, 냉각액을 수용하도록 반경방향으로 연장 가능한 격실 수단(82)이 구비되어 있는 장벽 수단(72)을 포함하며, 상기 장벽 수단(72)은 상기 롤의 대응 단부상의 베어링(54,56)과 내부 공동내의 압유 사이에 형성되는 열 차폐부 및 액체 장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
2. 제1항에 있어서, 상기 장벽 수단(72)은 밀봉 슬리브(64)와 롤 쉘(18) 또는 그것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38) 사이에 공간(68)을 형성하는 밀봉 슬리브(64)를 구비하며, 상기 공간(68)에는 냉각액이 수용되는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
3. 제2항에 있어서, 상기 밀봉 슬리브(64)와 상기 격실 수단(82) 사이의 밀봉된 상태의 오정렬 운동이 가능하도록 상기 밀봉 슬리브(64)와 상기 격실 수단(82) 사이에 장착된 오정렬 밀봉 수단(88,88a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
4. 제1항에 있어서, 상기 베어링 수단(46,48)은 베어링 박스(48)와 베어링(46)을 구비하며, 상기 베어링(54,56)은 베어링 링(46)상에서 지지되며, 상기 베어링 링(46)은 베어링 박스(48)와 함께 장벽 수단(72)에 인접하여 일정 간격을 둔 위치에서 베어링(54,56) 및 그 베어링 윤활제를 에워싸는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
5. 제1항에 있어서, 상기 장벽 수단(72)은 두 격실(82,84)을 구비하며; 상기 두 격실(82,84) 사이를 유체 소통이 가능하게 하는 수단(92,94,68,96,98); 냉각액 (103)을 상기 두 격실(82,84)중 제1 격실(82)에 소통시키는 유입구 수단(100); 그리고 냉각액(103)을 상기 두 격실(82,84)중 제2 격실(84)로부터 제거시키는 배출구 수단(104)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
6. 제5항에 있어서, 상기 밀봉 슬리브 수단(64)은 장벽 수단(72)과 협동하며, 상기 장벽 수단(72)과 롤 쉘(18) 또는 그것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38) 사이에 공간(68)을 형성하며, 상기 공간(68)과 상기 제1 및 제2 격실(82,84) 사이에 유체 소통이 이루어지도록 개구 수단(92,94,98,96)을 구비하며, 상기 두 격실중 제1 격실(82)로부터의 냉각액은 상기 공간(68)에 수용되어 상기 두 결실중 제2 격실(84)로 소통되는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
7. 제6항에 있어서, 상기 밀봉 슬리브 수단(64)은 베어링 수단(54,56)에 대해 동축으로 고정되어 롤 쉘(18) 또는 그것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38)에 대하여 공간(68)을 환형으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
8. 제5항에 있어서, 상기 두 격실중 제1 격실(82)은 상기 두 격실중 제2 격실(84)의 축방향 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
9. 제6항에 있어서, 상기 밀봉 슬리브 수단(64)은, 상기 밀봉 슬리브 수단(64)과 롤 쉘(18) 또는 그것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38) 사이에 장착되어 그 사이에 회전 밀봉을 유지시키는 회전 밀봉 수단(69,69a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
10. 제9항에 있어서, 상기 회전 밀봉 수단(69,69a)은, 공간(68)의 양단을 밀봉시킬 수 있도록 밀봉 슬리브 수단과 롤 쉘(18) 또는 그것과 동축인 환형의 스페이서 연장부(38) 사이의 공간(68)의 양단부에 인접하게 배치된, 축방향으로 일정 간격을 두고 원주방향으로 연장하는 한 쌍의 밀봉체(69,69a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
11. 제5항에 있어서, 상기 격실은 내측 및 외측으로 서로 대향하는 스풀 부재(74,78)와 복수 개의 플랜지(76a,80a;76b,80b;76c,80c) 쌍들에 의해 형성되며, 상기 외측 스풀 부재(78)는 롤 쉘(18)과 병진 운동을 하며, 상기 복수 개의 플랜지(76a,80a;76b,80b;76c,80c)쌍들은 롤 쉘(18)이 병진 운동을 할 때 스풀 부재(74,78) 사이의 상대 병진 운동을 가능하게 함과 동시에 그 사이에 밀봉식 맞물림을 유지하며 상기 격실들(82,84)의 밀봉 상태를 연장 가능하게 유지하도록 상호 협동하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
12. 제7항에 있어서, 상기 밀봉 슬리브(64)는 축방향으로 구속을 받지 않는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
13. 제2항에 있어서, 상기 밀봉 슬리브(64)와 상기 장벽 수단(72)은 격실(82)과 공간(68) 사이에 유체 소통을 형성하는 적어도 하나의 개구(92,94)를 포함하며, 냉각액은 상기 밀봉 슬리브(64)와 스페이서(38) 사이의 공간(68)으로 유입되고, 베어링(54,56)과 롤(10)의 내부 공동(20) 사이에는 액체 장벽 및 열 차폐부가 형성 유지되는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
14. 제1항에 있어서, 상기 롤의 외측으로부터 상기 격실(82)로 공급 냉각액을 유입시키는 유입구 수단(100); 그리고 상기 장벽 수단(72)으로부터 냉각액을 제거시키는 배출구 수단(104)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
15. 제1항에 있어서, 롤 쉘(18)의 일부 또는 롤 쉘의 연장부(38) 아래로 연장하는 밀봉 슬리브(64)를 구비하며, 밀봉 슬리브와 함께 공간(68)을 형성하며, 밀봉 슬리브(64)와 롤 샤프트(12)의 중간에는 냉각액을 수용하기 위한 반경 방향으로 연장 가능한 제1 및 제2 격실(82,84)을 형성하는 스풀 수단(74,78)이 장착된 장벽 수단(72); 상기 공간(68)을 밀봉시키는 밀봉 수단(69,69a); 냉각액이 제1 격실(82)로부터 공간(68)을 거쳐 제2 격실(84)로 유동할 수 있도록 제1 격실(82)과 공간(68) 사이에 그리고 공간(68)과 제2 격실(84)사이에 유체 소통을 형성하는 수단(92,94,98,96); 롤(10) 외측의 냉각액 공급원(102)으로부터 제1 격실(82)까지 유체 소통을 형성하는 제1 유입구 수단(100); 제2 격실(84)로부터 냉각액을 제거하는 제2 수단(104)을 더 포함하며, 롤 공동(20) 및 베어링(54,56) 사이에는 액체 장벽 및 열 차폐부(72)가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
16. 제15항에 있어서, 스풀 수단(74,78) 및 밀봉 슬리브(64) 사이에 액체 밀봉을 유지하면서 롤 쉘(18)과 롤 샤프트(12) 사이의 오정렬을 조정하도록 스풀 수단(74,78)과 밀봉 슬리브(64) 사이에 장착된 오정렬 밀봉 수단(88,88a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
17. 제15항에 있어서, 상기 스풀 수단(74,78)은 반경방향으로 연장하는 대응 플랜지(76a,80a;76b,80b;76c,80c;)를 각각 구비하는 내측 및 외측 스풀 부재(74,78)를 포함하며, 상기 플랜지(76a,80a;76b,80b;76c,80c)는 협동하여 반경방향으로 연장 가능한 밀봉체를 제공하며, 제1 및 제2 격실(82,84)의 반경방향으로 연장 가능한 벽을 형성하며, 상기 롤 쉘 지지 수단(22,24)에 의해 롤 샤프트(12)에 대해 롤 쉘(18)이 병진되도록 압박될 때 상기 격실에 액체 밀봉체를 제공하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
18. 제17항에 있어서, 오정렬 밀봉 수단(88,88a)은 롤 쉘(18)과 롤 샤프트(12)사이의 오정렬을 조정하도록 외측 스풀 부재(78)와 밀봉 슬리브(64) 사이에 장착되며, 외측 스풀 부재(78)는 외측 스풀 부재(78)와 밀봉 슬리브(64) 사이에 액체 밀봉을 제공하도록 상기 오정렬 밀봉 수단(88,88a)과 협동하는 만곡된 외면(86)을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
19. 제15항에 있어서, 냉각액을 제거하는 상기 제2 수단은 제2 격실(84)로부터 롤의 외부로 향하는 배출구(104)를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어식 편향 롤.
20. 제1항에 있어서, 상기 롤 샤프트(12)와 인접하게 일정 간격을 둔 내면(39)을 구비하며, 롤 쉘(18)의 적어도 일단부로부터 동축으로 연장하는 중공의 스페이서(38); 롤 샤프트(12)의 둘레를 종방향으로 연장하며, 롤 샤프트와 동축으로 상기 스페이서(38)의 내면(39)과 함께 공간(68)을 형성하는 밀봉 슬리브(64)를 더 포함하며, 상기 베어링 수단은 스페이서(38)에 장착된 베어링 링(46)과 베어링 박스(48)을 구비하며, 상기 베어링(54,56)은 밀봉 슬리브(64) 둘레에 슬페이서(38)를 회전 가능하게 정열시킬 수 있도록 상기 베어링 박스(48)와 상기 베어링 링(46) 중간에 장착되는 것을 특징으로 하는 제어 편향 롤.