KR100953685B1 - 이중 회전관용 로터리 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 회전관용 로터리 조인트에 관한 것으로서, 상세하게는 회전하는 관을 통해 유체를 공급하는 로터리 조인트에 있어서, 용기 형상의 하우징과; 상기 하우징의 내측에 회전가능하게 관통, 설치되고 외부에서 유체가 유입되는 회전주입관과; 상기 회전주입관을 내부에 포함하면서 상기 하우징 내측에 회전가능하게 삽입, 설치되고 상기 회전주입관을 통해 주입된 유체가 회수되어 상기 하우징 외부로 배출되게 하는 회전회수관과; 상기 하우징 일측에 결합되어 상기 회전주입관으로 유체를 주입하는 주입구와; 상기 하우징 외주면에 구비되고 상기 회전회수관을 통해 회수된 유체를 배출하는 배출구;로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 한 방향에서 유체의 공급 및 배출을 동시에 수행할 수 있어서 소형화가 가능하며 비용이 절감될 뿐 아니라 밀봉의 효과가 탁월하여 고압 또는 진공 상태에서도 뛰어난 밀봉 성능을 유지한다.

하우징, 주입, 회수, 배출, 패킹, 조인트

Description

이중 회전관용 로터리 조인트{Rotary joint for double rotation pipe}

본 발명은 이중 회전관용 로터리 조인트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전하는 관을 통해 작동 유체를 주입하고 회수하는 이중 회전관용 로터리 조인트에 관한 것이다.

널리 알려진 바와 같이 로터리 조인트는 압력이 있는 유체나 대기압 이하의 유체를 고정배관으로부터 각종 기계장치의 회전부분에 공급하거나 배출시킬 때 이용되는 회전관 이음장치로서, 예를 들면 회전하는 드럼, 실린더 등에 가열을 위한 증기, 열수, 열유 등의 열매체 및 냉각을 위한 물, 암모니아, 프레온 등과 같은 냉매체를 공급하거나 유체로 작동하는 클러치, 브레이크 등과 같은 회전기기에 압축공기나 작동유를 공급하고자 할 때 이용된다.

이러한 종래의 로터리 조인트는 케이스인 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전가능하게 결합되는 회전관이 구비되어 상기 하우징은 고정된 채 회전하는 상기 회전관을 통해 외부에서 유체를 공급한다.

물론 이때 상기 하우징과 회전관 사이에는 베어링이 삽입되고 또한 밀봉(sealing)을 위한 패킹이 다수개 설치되어 있다.

그런데 종래의 로터리 조인트는 회전관이 1개만 구비되어 그 1개의 관으로 동시에 공급 및 배출이 어려웠으며, 이러한 문제점 때문에 상기 회전관의 일측에서 공급하고 타측에서 배출하는 구조가 공지되었으나 만일 상기 회전관 일측에서 공급과 배출이 동시에 이루어져야 하는 구조가 필요할 때는 설치하기 곤란했다.

뿐만 아니라 회전하는 관에 구비된 밀봉을 위한 패킹의 단면이 일반적으로 원형이어서 밀봉의 효과가 떨어졌다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전하는 관을 이중으로 배치하여 한 방향에서 유체의 공급 및 배출을 동시에 수행할 수 있는 이중 회전관용 로터리 조인트를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 내부에 설치된 패킹의 밀봉 성능을 향상시킨 이중 회전관용 로터리 조인트를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회전하는 관을 통해 유체를 공급하는 로터리 조인트에 있어서, 용기 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내측에 회전가능하게 관통, 설치되고 외부에서 유체가 유입되는 회전주입관과, 상기 회전주입관을 내부에 포함하면서 상기 하우징 내측에 회전가능하게 삽입, 설치되고 상기 회전주입관을 통해 주입된 유체가 회수되어 상기 하우징 외부로 배출되게 하는 회전회수관과, 상기 하우징 일측에 결합되어 상기 회전주입관으로 유체를 주입하는 주입구와, 상기 하우징 외주면에 구비되고 상기 회전회수관을 통해 회수된 유체를 배출하는 배출구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하우징은 양측이 관통된 원통 형상의 케이스와, 상기 케이스의 일측을 밀폐하는 커버로 이루어져, 상기 회전주입관이 상기 커버를 관통하여 회전 가능하게 결합하고, 상기 회전회수관은 상기 케이스의 내측에 회전가능하게 결합하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 주입구 내부와 회전회수관 내부를 서로 차단하도록 상기 회전주입관과 커버 사이에 패킹이 구비되고, 상기 회전회수관 내부와 케이스 외부를 서로 차단하도록 상기 회전회수관과 케이스 사이에 패킹이 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 패킹은 단면이 'X' 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 회전회수관 외주면에는 유체가 빠져나와 상기 배출구로 배출되도록 상기 배출구와 연이어 통하는 다수개의 배출공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 회전주입관에는 길이의 연장이 가능하도록 분리 가능하게 결합하는 보조주입관이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성에 의해 본 발명은 회전관을 이중으로 배치하여 한 방향에서 유체의 공급 및 배출을 동시에 수행할 수 있어서 소형화가 가능하며 비용이 절감된다.

또 밀봉의 효과가 탁월하여 고압 또는 진공 상태에서도 뛰어난 밀봉 성능을 유지한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이중 회전관용 로터리 조인트 이다.

본 발명은 크게 하우징(10)과, 회전주입관(20)과, 회전회수관(30)과, 주입구(40)와, 배출구(50)로 구성되는데, 전체적인 배치는 고정된 상기 하우징(10) 내부에 유체가 회수되는 상기 회전회수관(30)이 회전 가능하게 내설되고, 상기 회전회수관(30) 내에 유체가 주입되는 상기 회전주입관(20)이 회전 가능하게 내설되며, 상기 회전주입관(20) 일측에 유체를 주입할 수 있는 주입구(40)가 부착되고, 상기 하우징(10) 외측에 상기 회전회수관(30)을 통해 나온 유체가 배출되는 배출구(50)가 형성된 구조이다.

먼저 하우징(10)에 대해 설명하기로 한다.

상기 하우징(10)은 원통형의 용기 형상을 이루며 양단이 관통되어 있는 케이스(12)와, 상기 케이스(12) 일측을 덮으며 중앙이 관통된 커버(14)로 되어 있다.

그리고 상기 케이스(12)의 내주면을 따라 일정 폭을 가지는 함몰된 형상의 유체체류공간(12a)이 형성되어 있고, 상기 케이스(12)의 외면 일측에는 상기 유체체류공간(12a)과 연결되도록 관통되어 있으며 후술할 배출구(50)와 연결된다.

상기 케이스(12)의 내주면 일측 다시 말해, 상기 유체체류공간(12a)을 벗어난 곳에는 오목하게 형성된 패킹홈(12b)이 원주를 따라 구비된다. 상기 패킹홈(12b)에는 후술할 패킹(60)이 삽입고정된다.

상기 패킹홈(12b)은 다수개 형성될 수 있다.

한편, 상기 커버(14)는 상기 케이스(12)의 일측을 닫는 것으로 중앙이 관통 되되, 관통된 내주면에 역시 패킹홈(14b)이 형성된다.

또한 상기 커버(14)는 상기 케이스(12)에 나사로 체결하여 밀폐, 결합된다.

다음은 회전주입관(20)에 대해 설명하기로 한다.

상기 회전주입관(20)은 유체가 내부에 흐를 있도록 긴 중공관 형상을 가지며 단부에 베어링(100)이 결합되고 동시에 상기 베어링(100)에 걸림으로써 이탈을 방지하는 스냅링(24)이 끼워진다. 그리고 상기 회전주입관(20) 일측에 돌출된 형상의 리브(26)를 가진다.

상기 회전주입관(20)은 상기 스냅링(24)이 설치된 부분이 상기 커버(14)의 중앙을 지나도록 관통, 삽입되어 상기 리브(26)가 상기 커버(14)의 패킹홈(14b)과 마주하도록 배치되고, 상기 회전주입관(20)과 커버(14) 사이에 실링하는 오링(28)이 설치되며, 상기 스냅링(24)과 상기 오링(28) 사이에 베어링(100)이 결합되는데, 상기 스냅링(24)이 상기 베어링(100)에 걸려 상기 회전주입관(20)이 이탈하지 않게 된다.

이때 상기 회전주입관(20)은 외부에서 유체를 공급할 필요가 있는 회전체(미도시)에 연결되어 회전하면서 유체를 공급하기 때문에 필요에 따라 연장될 수 있어야 하며 이를 위해 보조주입관(22)이 더 구비되어 연결될 수 있다.

상기 보조주입관(22)은 상기 회전주입관(20)과 동일한 형상과 크기를 가지면 족하고 서로 나사 결합하여 분리 가능한 것이 바람직하다.

다음은 회전회수관(30)에 대해 설명한다.

상기 회전회수관(30)은 상기 회전주입관(20)보다 큰 직경을 가지고 내부에 상기 회전주입관(20)을 포함하도록 배치되며, 상기 케이스(12) 내주면과 밀착되지는 않도록 약간 이격된 채 회전한다.

상기 회전회수관(30)도 중공관 형상을 이루며 일측 단부에 베어링(100)이 결합되고, 상기 베어링(100)이 결합된 부분이 상기 커버(14) 측으로 삽입된 후 상기 회전회수관(30)이 상기 베어링(100)에 걸려 이탈되지 않게 하는 스냅링(34)이 끼워진다.

그리고 상기 회전회수관(30)의 타측 단부는 상기 회전체(미도시)와 나사에 의해 결합하여 회전하도록 플랜지(36) 형상을 이룬다.

한편, 상기 회전회수관(30)의 중간부에는 상기 유체체류공간(12a)과 대향하는 위치에 유체가 배출될 수 있는 배출공(32)이 상기 회전회수관(30)의 외주면을 따라 다수개 형성된다.

이때 상기 각 배출공(32)은 상기 케이스(12)의 하부와 연통되며 후술할 배출구(50)와 연통되어 회수된 유체가 배출된다.

또한 상기 회전회수관(30)의 양측에는 베어링(100)이 결합되어 상기 케이스(12) 내에서 회전 가능하다.

다음은 주입구(40)와 배출구(50)에 대해 함께 설명한다.

상기 주입구(40)는 상기 커버(14)에 결합되며 내부가 다단으로 관통되어 상 기 회전주입관(20)의 단부가 일부 삽입된다.

그리고 외부로부터 유체를 주입할 수 있는 호스나 관이 연결될 수 있는 암나사산이 내부에 형성되어 있다.

앞서 언급했던 바와 같이 상기 회전주입관(20) 일단과 주입구(40) 사이에 베어링(100)이 구비되어 있다.

상기 배출구(50)는 단순한 형상으로 상기 케이스(12)의 외면 일측에 형성되어 상기 배출공(32)과 연통되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 패킹을 나타내는 사시도 이다.

상기 케이스(12)와 커버(14) 내주면에 형성된 패킹홈(12b, 14b)에는 각각 패킹(60)이 삽입된다.

바람직하게는 상기 패킹(60)의 단면 형상이 'X'형 형상을 이루는 것이 좋은데, 왜냐하면 보통 단면이 원형인 패킹은 압착되면 타원형을 이루면서 밀봉을 하지만 유체가 고압을 가지거나 진공상태인 경우 상기 패킹이 완전히 밀착되지 못하므로 누유 또는 누수가 발생하는 경우가 많다.

본 발명에서는 이러한 단점을 보완하고자 'X'형의 패킹(60)을 설치하는데, 도 1의 확대부분에 도시된 바와 같이 상기 회전회수관(30)과 케이스(12) 사이가 밀착되면 상기 'X'형의 패킹(60)이 상기 패킹홈(12b)의 내면 및 상기 회전회수관(30) 표면에 압착되어 거의 수평에 가깝게 밀착되므로 밀봉효과가 증가하게 된다.

다시 말해, 상기 'X'형의 패킹(60)이 압축된 상태에서는 상기 패킹(60)의 밀착면이 수평으로 넓게 퍼지게 되고 상기 패킹(60)과 회전회수관(30) 사이에 압축 공기층이 형성되어 상기 유체체류공간(12a)에 있는 유체가 고압이더라도 외부로 누설되지 않고 진공상태이더라도 외부에서 상기 유체체류공간(12a)으로 공기가 들어오지 않는다.

마찬가지로 상기 커버(14) 내주면에 형성된 패킹홈(14b)에 삽입된 패킹(60)에 의해 상기 주입구(40)로 주입된 고압의 유체가 상기 회전회수관(30) 내로 유입되지 않는다.

참고로 상기 패킹(60)은 일반적으로 고무로 된 것을 사용하지만 만일 상기 회전주입관(20) 및 회전회수관(30)에 고온 혹은 저온의 유체가 흐를 때에는 상기 패킹(60)은 고온이나 저온에 견딜 수 있는 재질로 이루어져야 한다.

예를 들어, 열에 견디면서도 유연한 구리, 연강 등의 금속이 적절하며 더 바람직하게는 내마모성이 강한 합금이 적절하다.

이하에서는 본 발명의 작동 상태에 대해 간단히 설명하기로 한다.

본 발명 이중 회전관용 로터리 조인트는 유체의 공급이 필요한 회전체(미도시)에 결합하여 사용하는데, 예를 들어 액체 상태의 냉매를 공급하고 기체상태의 냉매가스를 회수하는 회전체를 가지고 설명하기로 한다.

상기 하우징(10)은 고정하고 상기 플랜지(36)와 상기 회전주입관(20) 혹은 보조주입관(22)을 회전체에 결합한다. 이렇게 하면 상기 회전회수관(30)과 회전주입관(20)은 회전하게 되는 반면 상기 하우징(10)은 회전하지 않는다.

이러한 상태에서 상기 주입구(40)에 액체 냉매를 주입하는 호스(미도시)를 연결하고 상기 배출구(50)에는 냉매 가스를 빨아들이는 흡입장비(미도시)를 연결한다.

상기 주입구(40)를 통해 액체 냉매를 고압으로 주입하면 회전하고 있는 상기 회전주입관(20)을 따라 상기 냉매가 흘러 회전체에 공급된다.

회전체에 공급된 냉매가 기능을 다하고(열을 잃고) 기체상태로 변환되어 상기 회전회수관(30)을 따라 회수되어 상기 배출공(32)으로 빠져나와 상기 유체체류공간(12a) 내에 체류한다.

이때 상기 흡입장비의 흡입력에 의해 상기 유체체류공간(12a)에 머무는 냉매가스는 배출구(50)를 통해 완전히 배출되며 다시 압축되어 상기 주입구(40)를 통해 주입되는 순환과정이 반복된다.

여기서, 상기 주입구(40) 내부에 충진된 고압의 냉매는 상기 패킹(60)에 의해 차단되어 상기 리브(26)를 타고 넘어 상기 회전회수관(30) 내부로 유입되지 않는다.

또 상기 유체체류공간(12a)에 체류하는 냉매가스도 상기 패킹(60)에 의해 차단되어 외부로 누설되지 않으며 외부의 공기도 내부로 들어오지 않게 된다.

이상에서 상세히 설명한 실시 예는 하나의 예시에 불과하므로 본 발명의 진정한 기술적 범위는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이중 회전관용 로터리 조인트.

도 2는 도 1에 도시된 패킹을 나타내는 사시도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

10 : 하우징 12 : 케이스

12a : 유체체류공간 12b : 패킹홈

14 : 커버 14b : 패킹홈

20 : 회전주입관 22 : 보조주입관

24 : 스냅링 26 : 리브

28 : 오링 30 : 회전회수관

32 : 배출공 34 : 스냅링

36 : 플랜지 40 : 주입구

50 : 배출구 60 : 패킹

100 : 베어링

Claims (6)

1. 회전하는 관을 통해 유체를 공급하는 로터리 조인트에 있어서,

   용기 형상의 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)의 내측에 회전가능하게 관통, 설치되고 외부에서 유체가 유입되는 회전주입관(20)과;

   상기 회전주입관(20)을 내부에 포함하면서 상기 하우징(10) 내측에 회전가능하게 삽입, 설치되고 상기 회전주입관(20)을 통해 주입된 유체가 회수되어 상기 하우징(10) 외부로 배출되게 하는 회전회수관(30)과;

   상기 하우징(10) 일측에 결합되어 상기 회전주입관(20)으로 유체를 주입하는 주입구(40)와;

   상기 하우징(10) 외주면에 구비되고 상기 회전회수관(30)을 통해 회수된 유체를 배출하는 배출구(50);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 회전관용 로터리 조인트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징(10)은 양측이 관통된 원통 형상의 케이스(12)와, 상기 케이스(12)의 일측을 밀폐하는 커버(14)로 이루어져, 상기 회전주입관(20)이 상기 커버(14)를 관통하여 회전 가능하게 결합하고, 상기 회전회수관(30)은 상기 케이스(12)의 내측에 회전가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이중 회전관용 로터리 조인트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 주입구(40) 내부와 회전회수관(30) 내부를 서로 차단하도록 상기 회전주입관(20)과 커버(14) 사이에 패킹(60)이 구비되고, 상기 회전회수관(30) 내부와 케이스(12) 외부를 서로 차단하도록 상기 회전회수관(30)과 케이스(12) 사이에 패킹(60)이 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 회전관용 로터리 조인트.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 패킹(60)은 단면이 'X' 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 이중 회전관용 로터리 조인트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전회수관(30) 외주면에는 유체가 빠져나와 상기 배출구(50)로 배출되도록 상기 배출구(50)와 연이어 통하는 다수개의 배출공(32)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 회전관용 로터리 조인트.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전주입관(20)에는 길이의 연장이 가능하도록 분리 가능하게 결합하는 보조주입관(22)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 회전관용 로터리 조인트.

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