KR100292602B1 - 제지기의프레스롤 - Google Patents

Abstract

예를 들면, 제지기에서처럼 대향된 롤(11)과 제어 프레스 닙(N)을 형성하는 프레스 롤(10)은 지지 샤프트(14)를 갖춘 회전 가능한 롤 셸(16)을 포함하고, 이 샤프트는 상기 롤 셸과 제어 가능한 유체 정력학적인 지지 수단(7)을 통해 축방향으로 연장하고, 그 지지 수단은 상기 롤 셸과 제어된 반경 방향 지지력을 상기 롤 셸에 가하기 위한 샤프트 사이에 배치되고, 상기 롤 셸의 닙 라인(nip line)은 안내 수단(18,18a)과 샤프트의 축으로 지지 평면(P)을 형성하고, 상기 안내 수단은 상기 지지 평면의 롤 셸과 상기 샤프트 사이에 상대적인 운동을 조절하고, 상기 샤프트의 각 단부에, 그리고 상기 샤프트의 각 측면 상에 있는 V 모양의 돌출부(19,20)를 포함하고, 조정 가능한 블럭들(25,26; 27,28; 42,43)은 상기 샤프트 상에 상기 단부 안내 수단을 향하여 활주 가능한 자동 중심 조정 베어링(35,39)에 의해 상기 롤 셸 상에 지지된다.

Description

[발명의 명칭]

제지기의 프레스 롤

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 제지기의 프레스 롤에서 롤 쉘(roll shell)과 지지 샤프트 사이의 구성 관계의 개량 및 조절식 편향 롤의 개량에 관한 것이다.

제지기의 프레스 롤에 있어서, 회전 롤 쉘은 이 롤 쉘을 통과하여 연장하는 고정 축 또는 빔 상에 장착되어 지지된다. 샤프트 상에 지지된 정압(hydrostatic) 지지 부재는 쉘을 지지하면서 그 쉘에 지지력을 가하여, 그 쉘이 상호 작용하는 롤과 함께 형성하고 있는 닙(nip)을 향하여 쉘을 가압한다. 샤프트 상에 롤 쉘을 지지하면서, 지지 평면에 있는 롤 쉘에 닙 로딩력(nip-loading force)을 가하기 위해 여러 가지 다양한 형태의 정압 및 동압(hydrodynamic) 지지체가 제공되었다. 이러한 구조에서는, 지지 평면과 직각을 이루는 횡방향으로 샤프트에 대해 롤 쉘의 단부를 위치 설정하는 수단이 제공되었다. 롤 쉘의 단부를 안내하는 바람직한 장치에 의하면, 롤 쉘이 횡방향으로 그 위치가 유지되지만, 지지 평면의 방향으로는 이동할 수 있는 것이다. 이를 위해 다양한 장치가 사용되어 왔으며, 어떤 구성에서는 롤의 축선과 평행한 평활한 활주면을 이용한다. 미국 특허 제3,885,283호에 개시 및 도시된 이러한 구성에서는 조정 가능한 정합면(mating surface)을 제공하는 것이 곤란하다. 또한, 정밀한 가공 허용 오차를 유지함으로써 최적의 활주 간극을 제공하는 것도 곤란하고, 그 비용이 많이 소요된다. 만약 작동 간극이 너무 좁으면, 마찰이 증대되어 눌어붙을 가능성이 있다. 만약 간극이 너무 헐거우면, 진동이 발생하여 안내가 부정확하게 될 수 있다. 또한, 롤 쉘은 샤프트 상에서 일정한 축선 위치에 유지되어야 하기 때문에 축방향의 추력 부하(axial thrust loads)를 지지하는 별도의 표면을 채용해야 하며, 또 축방향힘이나 열팽창에 의하여 롤 쉘과 지지 샤프트 사이의 축 방향 정렬을 유지하는데 문제가 발생한다.

미국 특허 제3,885,283호에 개시된 발명에는, 지지 샤프트 상에 두 개의 평행한 활주면이 존재한다. 이들 면은 지지 샤프트의 양쪽면에 배치되고, 정합 롤에 대한 닙 평면과 평행한 평면에서 연장한다. 그러나, 이들 면은 롤 쉘을 회전 가능하게 지지하는 칼라 상에서 정합 활주면과 함께 작동한다.

이들 활주면은 모두 평행하기 때문에, 지지 샤프트에 대해 축방향으로 배치된 롤 쉘을 유지하는 어떠한 수단도 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 조절식 편향 롤에 있어서 롤 쉘과 지지 샤프트 사이에 단부 안내 수단을 제공하여 현행의 구조에 존재하는 문제점을 해결하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조절식 편향 롤에 있어서 롤 쉘의 단부와 지지 샤프트 사이에 개량된 단부 안내 수단을 제공하는 것으로, 여기에서 단부 안내 수단은 축방향의 추력 부하를 지지하고, 대향하는 롤과 함께 닙을 개폐하기 위해 쉘 단부를 반경 방향으로 자유 이동 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 조절식 편향 롤에 있어서 롤 쉘 단부용 단부 가이드 수단을 제공하여 그 구조를 간소화 시키고, 간단한 조정 방법을 제공하여 눌어붙음을 방지하며 마찰을 최소로 유지하는 것이다.

[발명의 특징]

본 발명의 특징에 의하면, 자동 중심 조정 베어링(self-aligning bearing)에 의해 롤 쉘의 각 단부에 지지된 V형 블럭을 사용하는 단부 안내부가 채용된다. V형 블럭은 지지 평면과 평행하게 연장하고 또 자유 이동을 조절한다. V형 블록은 축방향뿐만 아니라 횡방향으로 대면하는 정합면을 구비하여, 롤 쉘의 단부가 안내되고 축방향의 추력 부하가 조종된다. V형 블럭은 샤프트에 추가 강도를 부여하기 위해서 그 샤프트와 일체를 이루는 샤프트의 각 측부 상에 돌출하는 V형부를 사용하고, 정합하는 V형 블럭은 그 이동의 자유도 및 정확도를 위해 간극없이 상호 축방향으로 조정 가능한 롤 쉘 상에 지지된다. 어떠한 자유 움직임도 신중하게 없앰으로써, 닙을 통해 처리되는 제품에 유해한 롤 쉘의 진동을 발생시키는 채터링(chatter) 및 진동의 유발이 방지된다.

본 발명의 다른 목적, 잇점 및 특징, 그리고 본 발명의 범위 내라고 의도되는 균등물의 구성은 명세서, 특허 청구 범위 및 첨부 도면에 개시된 바람직한 실시예를 참조함으로써 명백하게 될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 조절식 편향 롤이 대향 롤과 함께 프레스 닙을 형성하고 있는 한 조의 조절식 편향 롤의 단면부를 포함하는 입면도.

제2도는 조절식 편향 롤의 특히 단부 안내 구성을 도시하는 확대된 단부의 단면부를 포함하는 입면도.

제3도는 조절식 편향 롤의 축선과 실질적으로 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도.

제4도는 롤 쉘의 대향 단부에 있는 단부 안내부의 일부를 도시하는 제3도와 유사한 부분 단면도.

제5도는 본 발명의 원리를 구체화하는 지지 샤프트 구성의 부분 사시도.

[바람직한 실시예의 설명]

제1도는 상부 롤(11)과 하부 조절식 편향 롤(10) 사이에 형성된 프레스 닙(N)을 예시한다. 조절식 편향 롤은 롤(11)과 함께 닙(N)을 형성하는 롤 쉘을 포함한다. 지지 샤프트(14)는 롤 쉘을 통해 축방향으로 연장하여, 닙 로딩력을 가함과 동시에 정압 또는 동압 지지체(7)와 같은 지지 수단에 의해 롤 쉘을 지지하며, 상기 지지체(7)는 롤 쉘의 전체 길이 방향으로 연장하여 닙에 조절식 편향력을 가하여 닙 압력을 제어한다. 지지 수단(7)은 샤프트 상에 지지되고, 통상은 제5도에 도시된 바와 같이 홈(17) 속에 제공된다. 닙(N)은 샤프트(14)의 축선과 함께 지지 평면(P)을 형성하며, 닙 로딩 수단(17 : nip-loading means)은 그 지지 평면에 상방향 힘을 가한다. 상기 지지 평면에서 롤 쉘 상에 부과되는 부하에 의해 샤프트(14)가 상대적으로 휘어지고 또 롤 쉘(16)의 단부가 상대적으로 이동한다.

롤 쉘의 단부에 안내 수단(18, 18a)이 제공되어, 롤 쉘은 지지 평면 상에서 이동할 수 있지만, 롤 쉘이 횡방향으로 적소에 유지된다. 또한, 단부 안내 수단(18, 18a)은 롤 쉘을 축방향으로 적소에 유지하고, 축방향의 추력을 지지하는한편, 온도 수축 및 팽창을 허용하고 있다.

제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 단부 안내 수단은 샤프트의 횡방향 대향면 상에 V형 블럭 안내 수단(19, 20)을 포함한다. V형 블럭 안내 수단(19, 20)은 지지 평면 상에서 롤 쉘의 이동을 허용하지만, 지지 평면 횡방향으로는 롤 쉘을 유지한다.

단부 안내 수단은, 즉 샤프트(14)의 일측에서는 각도를 이루면서 서로 마주보는 안내 정합면(21, 22)에 대응하는 그리고 샤프트의 타측에서는 안내 정합면(23, 24)에 대응하는 V형 안내 돌출면(21a, 22a; 23a, 24a)을 갖는다. 이들 안내 돌출면(21a, 22a)은 V형 블럭(25, 26)의 안내 정합면(21, 22)을 안내하고, 돌출면(23a, 24a)은 V형 블럭(27, 28)의 안내 정합면(23, 24)을 안내한다. V형 블럭은 롤 쉘(16)의 단부에 지지된 자동 중심 조정 베어링(35, 39) 상에 지지되어 있다. 베어링(35)은 베어링의 외륜에 의해 지지되는 롤 쉘과, 상기 베어링의 내륜이 그 안내 수단(19, 20) 상에 지지되는 롤 샤프트 사이의 열 팽창의 차이를 조절하기 위해 V형 블럭의 지지 링(29) 상에 축방향으로 활주하는 내륜을 구비한다. V형 블럭의 지지 링(29)은 축방향으로 연장하는 볼트(33)에 의해 V형 블럭(25, 26)과 체결하도록 되어 있다. V형 블럭(25, 26) 사이의 간격은 끼움쇠(31 : shim)에 의해 조정된다. 끼움쇠(32)를 갖는 유사한 구조가 V형 블럭(27, 28)에 제공된다. 베어링(35)의 내륜은 횡방향으로 지지되어, V형 블럭의 지지 링(29) 상에서 축방향으로 활주한다. 링은 축방향으로 연장하는 볼트(34)에 의해 V형 블럭(27, 28)을 지지한다. 지지 링(29)과 V형 블럭(27) 사이의 끼움쇠(32)는 V형 블럭(27, 28) 사이의 간격을 제어한다. 베어링(35)의 외단부에 축방향으로 위치하는 끼움쇠(31, 32)의 선택에 의해 간격을 조정함으로써, V형 블릭의 내부 정합면(21, 22, 23, 24)과 V형 블럭 안내 수단의 외부 돌출면(21a, 22a, 23a, 24a) 사이의 정밀한 활주 허용 오차를 유지할 수 있다. 이것에 의해, 채터링과 자유로운 움직임을 없애고, 지지 평면상에서 자유로운 활주 병진 운동을 얻어, V형 블럭은 최적의 활주 간극을 제공하도록 조정된다. 또한, 이런 구성은 상기 병진 이동을 제공하는 한편 지지 샤프트에 대해 축방향으로 롤 쉘을 고정시킨다.

베어링(35)의 내륜은 V형 블럭을 유지하는 링의 외부면(38) 상에서 축방향으로 자유롭게 활주한다. 이것은 열팽창 및 열수축으로 발생할 수 있는 샤프트(14)와 롤 쉘(16) 사이의 상대적인 축방향 이동을 허용한다. 대조적으로, 롤 쉘의 대향하는 단부에 있는 안내 수단은 축방향 위치에 고정되어 있다.

제4도에 도시된 바와 같이, 자동 중심 조정 베어링(39)은 축방향 이동을 방지하기 위해 롤 쉘의 단부(40)에 유지되고, V형 블럭(42, 43)을 지지하는 V형 블럭의 지지 링(41)에 의해 축방향 이동을 방지하도록 유지되어 있다. 스냅 링(30)에 의하여 지지 링(41)에 베어링(39)이 고정되고, V형 블럭(42)과 지지 링(41) 사이에 장착된 끼움쇠(36)는 V형 블럭(42, 43) 사이의 간격을 제어한다. 따라서, 제4도에서의 이러한 롤 쉘의 단부는 축방향 위치에 고정되지만, 대향 단부는 V형 블럭의 지지 링(29) 상을 활주하는 베어링(35)에 의해 축방향으로 이동할 수 있다.

제5도는 안내 수단(19, 20)을 위한 지지 샤프트 상의 V형 블럭의 안내 돌출면(21a, 22a, 23a, 24a)을 도시하며, 이들 면은 샤프트(14)와 일체가 되는 것이 바람직하다. V형 블럭 안내 수단의 방향이 역으로, 다시 말하면 V형 블럭이 샤프트 상에 지지되도록 할 수도 있지만, 이러한 배치는 안내 돌출면(21a, 22a, 23a, 24a)과 함께 V형 블럭 안내 수단(19, 20)이 샤프트의 강도를 증가시키고, 이들 측면이 지지 평면 상의 활주를 보장하기 위하여 수직으로 연장하도록 기계 가공될 수 있다.

활주면에 직접 연결되는 샤프트(14) 속의 통로(44, 45)에 의해 V형 블럭의 활주면을 용이하게 윤활시킬 수 있다. 참조 부호 21, 22, 23, 24와 같은 표면은 테플론(Teflon)과 같은 내마찰재로 코팅하는 것도 고려된다. 또한, 정합면(21, 22, 23, 24)은 정압 지지면으로 할 수도 있다.

운전시에, 연속 시이트는 닙(N)을 통과하여 처리되고, 이 닙은 가령 롤 쉘(16)과 지지 샤프트(16) 사이에 배치된 정압 또는 동압인 슈우(shoe)와 같은 롤 쉘 지지부(7)에 의해 부하를 받는다. 이 부하는 샤프트(14)를 하방으로 변형시키고, 롤 쉘의 단부는 지지 평면 상을 수직으로 자유롭게 움직인다. 이를 조절하기 위해서, 샤프트의 각 단부에서, 지지 평면에 대하여 소정 각도를 가지고 대향함과 동시에 동일 방향으로 연장하며, 또한 V형 블럭(25, 26, 27, 28)을 활주 가능하게 수용하기 위해 샤프트 상에 외측 또는 내측에 면하는 돌출면(21a, 22a, 23a, 24a)을 갖는 V형 블럭 안내 수단(19, 20)을 구비한다. V형 블럭은 안내 돌출부 상에서 자유로운 활주가 가능하도록 서로에 대해 조정 가능하지만, 진동과 채터링을 제거하도록 정밀한 운전 허용 오차를 가지고 있다. 롤 쉘(16)은 연속적인 횡방향의 안내가 이루어지도록 V형 블럭을 지지하고 있는 자동 중심 조정 베어링(35, 39)에 의해 횡방향으로 적소에 유지되어 있다. 롤의 일단부에서는 베어링이 V형 블럭에 대해 축방향으로 활주하여 열팽창을 조절할 수 있는 한편, 롤의 타단부에서는 V형 블럭은 롤 쉘에 대하여 축방향으로 고정되어, 롤 쉘의 축방향의 축방향의 위치가 고정되어 있다.

따라서, 전술한 목적 및 잇점을 만족시키는 조절식 편향 롤 구성의 개량과, 전술한 목적과 잇점을 만족시키는 단부 안내 수단의 개량이 제공된다.

Claims (13)

1. 평활한 내부 지지면과, 대향 롤(11)과 함께 프레스 닙(N)을 형성하는 외부 프레스면을 가지며, 프레스 닙과 롤 쉘의 축선이 지지 평면(P)을 형성하는 회전 가능한 가늘고 긴 관형의 롤 쉘(16)과, 상기 롤 쉘(16)을 통해 축방향으로 연장하여, 롤 쉘을 지지 평면(P)에서 닙(N)의 반경 방향으로 지지하는 지지 샤프트(14)와, 상기 롤 쉘(16)과 샤프트(14) 사이에 위치하여, 상기 내부 지지면에 반경 방향의 제어 지지력을 가하며, 쉘 상의 닙 부하가 평활한 활주면을 갖는 샤프트에 의해 지지되도록 되어있는 정압 제어 롤 쉘 지지체(7)과, 상기 지지 평면(P)에서 롤 쉘(16)과 샤프트(14)간의 자유로운 상대 이동을 조절하기 위해 쉘의 단부와 샤프트의 하나 이상의 단부와의 사이에 배치되며, 샤프트 상의 평활한 활주면(21a, 22a; 23a, 24a)을 구비하는 단부 안내 수단(18, 18a)을 포함하는 프레스 롤(10)에 있어서, 상기 샤프트 상의 평활한 활주면(21a, 22a; 23a, 24a)은 롤 쉘 상에 지지된 분리 블럭(25, 26; 27, 28; 42, 43)과 함께 작동하도록 배치되며, 상기 분리 블럭은 지지 평면에 대하여 일정 각도로 연장하고 또 상기 롤 쉘을 축방향으로 조정할 수 있는 대응하는 평활한 정합 활주면(21, 22; 23, 24)을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
2. 제1항에 있어서, 상기 평활한 활주면은 대향하며 축방향으로 서로 마주보도록 경사진 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
3. 제1항에 있어서, 상기 평활한 활주면은 서로 인접하여 V형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
4. 제1항에 있어서, 상기 롤 쉘(16)의 단부에는 환형의 베어링(35)이 배치되며, 이 베어링은 상기 롤 쉘의 회전 이동뿐만 아니라 반경 방향으로의 이동이 상기 지지 평면(P)에서 조절되도록 단부 안내 수단(18,18a)에 지지 연결된 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
5. 제4항에 있어서, 상기 베어링(35)은 롤 쉘(16)과 샤프트(14) 사이의 축방향 이동을 조절하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
6. 제4항에 있어서, 상기 롤 쉘(16)의 각 단부에 단부 안내 수단(18,18a)이 마련되고, 이 단부 안내 수단(18,18a)과 롤 쉘(16) 사이에 베어링(35, 39)이 마련되며, 상기 베어링(39)은 일단부에서 지지 샤프트(14)와 롤 쉘 사이의 축방향 위치를 고정시키고, 상기 베어링(35)은 타단부에서 열팽창을 보상하기 위해 축방향 이동을조절하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
7. 제4항에 있어서, 윤활 통로(44, 45)가 상기 샤프트(14)를 통과하여 단부 안내수단(18, 18a)까지 연장하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
8. 제4항에 있어서, 상기 단부 안내 수단(18, 18a)은 샤프트 상의 표면이 샤프트에 강도를 제공하도록, 활주면(21a, 22a; 23a, 24a)을 갖는 샤프트 상에 대향된 V형 돌출부(19,20)와, 쉘 상에 지지된 상보하는 활주면(21, 22; 23, 24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
9. 제4항에 있어서, 상기 단부 안내 수단은 지지 평면과 나란히 연장하는 상보하는 V형 오목부(21, 22; 23, 24)와, 릿지(21a, 22a; 23a, 24a)를 갖는 돌출부를 구비하는 V형 돌출부(19, 20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
10. 제1항에 있어서, 상기 단부 안내 수단(18, 18a)은 수직으로 연장하며, 그리고 지지 샤프트(14)의 각 측부상에서 수직 정향된 V형 돌출부(19, 20)에 롤 쉘(16)에 의해 지지되는 정합 V형 오목부(21, 22; 23, 24)를 제공하며, 상기 단부 안내 수단(18, 18a)과 롤 쉘(16)의 단부 사이에 자동 중심 조정 베어링(35, 39)이 배치되는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
11. 제10항에 있어서, 상기 단부 안내 수단의 표면(21, 22, 23, 24) 상에 내마찰 피막이 마련되는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
12. 제10항에 있어서, V형부 위에 정압 지지면이 마련되는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.
13. 제10항에 있어서, 동압 롤 쉘 지지 수단(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 롤.