KR101408557B1 - 자가-펌핑 베어링 압연 밀을 위한 벤투리 배출부 - Google Patents

자가-펌핑 베어링 압연 밀을 위한 벤투리 배출부 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 회전 슬리브와 슬리브를 둘러싼 고정 부싱 사이로부터 유출되는 오일을 제거하도록 압연 밀 오일 필름 베어링에서 사용되는 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템은 오일의 유출 유동을 수용하도록 배열되는 환형 챔버를 포함한다. 챔버는 베어링의 인접한 강성 구성 요소와 접촉되는 가요성 밀봉부에 의해 한정되는 밀봉 계면을 포함하는 구속 표면에 의해 배출 섬프로부터 격리된다. 임펠러가 챔버 내로 돌출되고, 챔버 주위에서 오일을 회전 추진하도록 슬리브와 함께 슬리브의 속도로 회전 가능하다. 방출 도관이 챔버와 접선 방향으로 연통되고, 챔버 주위에서 회전 추진되는 오일의 가압 유동을 수용하도록 배열된다. 벤투리가 방출 도관 내에 위치된다. 흡인 도관이 배출 섬프에 벤투리를 연결한다. 환형 챔버로부터 밀봉 계면을 지나 배출 섬프 내로 탈출되는 오일이 도관을 통한 제거를 위해 벤투리에 의해 흡입된다.

Description

자가-펌핑 베어링 압연 밀을 위한 벤투리 배출부{VENTURI DRAIN FOR SELF-PUMPING BEARING ROLLING MILLS}
본 발명은 회전 슬리브(rotating sleeve)와 슬리브를 둘러싼 고정 부싱(stationary bushing) 사이로부터 접선 방향으로 유출되는 오일의 층류(laminar flow)를 제거하도록 압연 밀 오일 필름 베어링(rolling mill oil film bearing)에서 사용되는 시스템에 관한 것이다.
전형적인 압연 밀 오일 필름 베어링에서, 슬리브가 롤 네크(roll neck)를 포위하고, 그와 함께 회전 가능하다. 슬리브는 초크(chock) 내에 수용되는 고정 부싱 내에서의 회전을 위해 저널링된다. 슬리브 및 부싱은 그 사이에 간극을 한정하는 치수를 갖는다. 동작 중에, 오일이 간극 내로 계속적으로 유입되고, 여기에서 오일이 베어링의 하중 영역에서 슬리브와 부싱 사이의 유체 역학적으로 유지되는 필름 내로 회전 가능하게 압박된다. 오일의 층류는 베어링의 각각의 단부로부터 섬프(sump) 내로 접선 방향으로 유출되며, 섬프로부터 오일이 베어링으로 재차 재순환되기 전에 여과 및 냉각을 위해 중력에 의해 제거된다.
이러한 배열의 결점에 따르면, 베어링으로부터 유출되는 오일의 중력 유동을 수용하는 데 큰 직경의 배출 라인(drain line)이 요구된다. 이들 배출 라인은 과도한 크기의 외부 공간을 점유하고, 그에 따라 베어링의 전체 크기에 불리하게 기여한다. 오일이 베어링 섬프에 대해 지지되어 범람하는 것을 방지하도록 설계되는 피치로 배출 라인이 적절하게 설치되는 것을 보증하도록 주의가 또한 취해져야 한다.
본 발명에 따르면, 가요성 밀봉부와 인접한 베어링 구성 요소 사이에 수립되는 밀봉 계면을 포함하는 구속 표면이 베어링 섬프로부터 격리되고 슬리브와 부싱 사이로부터 유출되는 오일의 층류를 수용하도록 배열되는 환형 챔버를 한정한다. 이처럼 수용된 오일은 슬리브의 속도 회전되는 임펠러에 의해 챔버 주위에서 회전 추진된다. 방출 도관이 회전 추진되는 오일을 제거하도록 챔버와 접선 방향으로 연통된다. 방출 도관 내의 벤투리가 섬프에 연결된다. 벤투리는 밀봉 계면을 지나 배출 섬프 내로 누출되는 임의의 오일을 흡입하도록 작용한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징 및 장점이 이제부터 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도1은 본 발명에 따른 시스템을 구체화한 압연 밀 오일 필름 베어링을 통한 단면도이다.
도2는 도1에서 "A"로 표시된 원형 영역의 확대도이다.
도3은 밀봉 단부 판 연장부를 통해 취해진 단면도이다.
도4는 도1에서 "B"로 표시된 원형 영역의 확대도이다.
도5a 및 도5b는 벤투리가 이 시스템 내에 연결될 수 있는 대체예의 방식의 개략도이다.
우선, 도1을 참조하면, 압연 밀 오일 필름 베어링(10)이 도시되어 있다. 베어링은 롤(16)의 테이퍼형 네크(14)에 고정되는 슬리브(12)를 포함한다. 슬리브는 초크(20) 내에 수용되는 고정 부싱(18) 내에서의 회전을 위해 저널링된다. 슬리브 및 부싱은 그 사이에 간극("G")을 한정하는 치수를 갖는다. 동작 중에, 오일이 간극 내로 계속적으로 유입되고, 여기에서 오일이 베어링의 하중 영역에서 슬리브와 부싱 사이의 유체 역학적으로 유지되는 필름 내로 슬리브에 의해 회전 압박된다. 오일의 층류가 베어링의 양쪽 단부로부터 접선 방향으로 유출된다.
밀봉 조립체(22a, 22b)가 베어링의 내부측 및 외부측 단부에 각각 위치된다. 도2를 추가로 참조하면, 내부측 밀봉 조립체(22a)는 슬리브(12)와 함께 그와의 회전을 위해 테이퍼형 롤 네크 섹션(14) 상에 장착되는 가요성 및 탄성 네크 밀봉부(24)를 포함한다는 것이 관찰될 것이다. 네크 밀봉부는 초크(20)에 고정되는 밀봉 단부 판(26)에 의해 포위된다.
종래의 베어링에서, 슬리브와 부싱 사이로부터 접선 방향으로 탈출되는 오일의 층류는 섬프(28a) 내에 수용되고, 여기에서 오일이 중력에 의해 배출된다.
그러나, 본 발명에서, 원형 연장부(30)가 밀봉 단부 판(26)과 초크(20) 사이의 간극에 걸쳐 연장된다. 네크 밀봉부 상의 플랜지(flange)(32)가 밀봉 단부 판 상의 견부(34)와 밀봉 접촉되고, 밀봉 계면(sealing interface)(35)이 연장부(30) 상의 원형 견부(38)와 밀봉 접촉되는 네크 밀봉부 상의 플링거(flinger)(36)에 의해 제공된다. 플링거(36), 연장부(30), 밀봉 계면(35) 및 초크(20)에 의해 제공되는 구속 표면(confinement surface)이 섬프(28a)로부터 격리되고 슬리브와 부싱 사이의 간극(G)으로부터 접선 방향으로 유출되는 오일의 층류를 수용하도록 배열되는 환형 내부측 챔버(40a)를 한정하기 위해 슬리브(12) 및 부싱(18)과 협력한다. 임펠러(42)가 챔버(40a) 내로 돌출된다. 도3을 추가로 참조함으로써 가장 잘 관찰될 수 있는 것과 같이, 임펠러(42)는 네크 밀봉부(24)의 원주부에 의해 보유되고, 그 주위에서 이격된다.
연장부(30)는 밀봉 계면(35)의 내부측 측면 상의 배출 구멍(30a)을 포함한다. 밀봉 계면(35)을 지나 누출되는 임의의 오일이 구멍(30a)을 거쳐 섬프(28a) 내로 배출된다. 도4에 도시된 것과 같이, 연장부(30)는 환형 챔버(40a)와 접선 방향으로 연통되는 출구(44)를 또한 포함한다. 호스(hose)(46)가 출구(44)에 연결되고, (도시되지 않은) 종래의 밀 윤활 시스템으로의 연결을 위해 베어링의 외부로 이어진다.
출구(44)는 정상 상태 동작 중에 그 챔버가 오일로 충전된 상태로 유지되도록 환형 챔버(40a) 내에 수용되는 오일의 체적과 관련되는 크기를 갖는다. 이전에 언급된 것과 같이, 밀봉부(24) 및 슬리브(12)의 양쪽 모두가 롤 네크(14) 상에 장착되어 그와 함께 회전된다. 이와 같이, 밀봉부(24)에 의해 보유되는 임펠러(42)가 슬리브와 함께 그 속도로 회전된다.
도4를 참조하면, 유사한 배열이 베어링의 외부측 단부에서 밀봉 조립체(22b)에 의해 제공된다는 것이 관찰될 것이다. 여기에서, 환형 외부측 챔버(40b)가 부싱(18)과 초크(20) 사이에서 연장되는 연장부(48), 슬리브(12)에 고정되는 링(ring)(50), 연장부(48)에 의해 보유되는 립 밀봉부(lip seal)(52) 그리고 립 밀봉부(52)와 링(50) 사이의 밀봉 계면(53) 상의 구속 표면에 의해 한정된다. 임펠러(42)는 슬리브(12)에 고정되고, 슬리브(12)로부터 챔버(40b) 내로 반경 방향으로 돌출된다. 밀봉 계면(53)을 지나 누출되는 임의의 오일이 연장부(48)와 초크(20) 사이의 공간(55)을 거쳐 섬프(28b) 내로 배출된다.
도시되어 있지 않지만, 연장부(48)가 도4에서의 내부측 출구(44)와 유사한 외부측 출구를 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 외부측 출구는 외부측 챔버(40b)와 접선 방향으로 연통되고, 제2 호스(58)에 연결된다.
도2 및 도5a에 도시된 것과 같이, 벤투리(60)가 방출 도관(46) 내에 배열된다. 흡인 도관(suction conduit)(62)이 섬프(28a)에 벤투리를 연결한다. 도4에 도시된 것과 같이, 방출 도관(58) 내의 제2 벤투리(60')가 흡인 도관(62')에 의해 섬프(28b)에 연결된다.
대체예에서, 도5b에 도시된 것과 같이, 2개의 섬프(28a, 28b)는 도면 부호 64에서 상호 연결될 수 있고, 2개의 방출 도관(46, 58)은 단일의 도관(66)에 접합될 수 있다. 단일의 벤투리(68)가 도관(66) 내에 위치될 수 있고, 섬프들 중 1개에 단일의 흡인 도관(70)을 거쳐 연결될 수 있다.
이와 같이, 임펠러(42)는 환형 챔버(40a, 40b)로부터 오일을 강제로 방출하는 펌핑 작용을 가하도록 선택된 베어링 구성 요소[예컨대, 내부측 단부에서의 네크 밀봉부(24) 그리고 외부측 단부에서의 슬리브(18)]의 회전 운동 에너지를 이용하도록 작용한다는 것이 이해될 것이다. 위에서 언급된 것과 같이, 중력 유동에 의존하기보다는 오일을 강제로 방출함으로써, 더 작은 직경의 방출 도관(46, 48)이 채용될 수 있고, 중력 피치의 유지와 무관하게 전략적으로 위치될 수 있다.
밀봉 계면(35, 53)을 지나 섬프(28a, 28b) 내로의 오일의 임의의 누출이 방출 도관 내에 전략적으로 위치되는 벤투리에 의해 흡입될 것이고, 그에 의해 모든 오일이 베어링의 정상 상태 동작 중에 효율적으로 재순환되는 것을 보증한다.

Claims (10)

  1. 회전하는 슬리브와 상기 슬리브를 둘러싼 고정 부싱 사이로부터 유출되는 오일을 제거하도록 압연 밀 오일 필름 베어링에서 사용되는 시스템이며,
    오일의 유출 유동을 수용하도록 배열되는 환형 챔버로서, 환형 챔버는 베어링의 인접한 강성 구성 요소와 접촉되는 가요성 밀봉부에 의해 한정되는 밀봉 계면을 포함하는 구속 표면에 의해 배출 섬프로부터 격리되는, 환형 챔버와;
    환형 챔버 내로 돌출된 임펠러로서, 임펠러는 환형 챔버 주위에서 오일을 회전 추진하도록 슬리브와 함께 슬리브의 속도로 회전 가능한, 임펠러와;
    환형 챔버와 접선 방향으로 연통되는 방출 도관으로서, 방출 도관은 환형 챔버 주위에서 회전 추진되는 오일의 가압 유동을 수용하도록 배열되는, 방출 도관과;
    방출 도관 내의 벤투리와;
    배출 섬프에 벤투리를 연결하는 흡인 도관으로서, 흡인 도관을 통해 환형 챔버로부터 밀봉 계면을 지나 배출 섬프 내로 탈출되는 환형 챔버 내의 오일이 방출 도관을 통한 제거를 위해 흡입되는, 흡인 도관
    을 포함하는 시스템.
  2. 회전하는 슬리브와 상기 슬리브를 둘러싼 고정 부싱 사이로부터 유출되는 오일을 제거하도록 압연 밀 오일 필름 베어링에서 사용되는 시스템이며,
    오일의 유출 유동을 수용하도록 배열되는 환형 챔버로서, 환형 챔버는 밀봉 계면을 포함하는 구속 표면에 의해 배출 섬프로부터 격리되는, 환형 챔버와;
    환형 챔버 내로 돌출된 임펠러로서, 임펠러는 환형 챔버 주위에서 오일을 회전 추진하도록 슬리브의 방향으로 그리고 슬리브의 속도로 회전 가능한, 임펠러와;
    환형 챔버와 연통되는 방출 도관으로서, 방출 도관은 환형 챔버 주위에서 회전 추진되는 오일의 유동을 수용하도록 배열되는, 방출 도관과;
    방출 도관 내의 벤투리와;
    배출 섬프에 벤투리를 연결하는 흡인 도관으로서, 흡인 도관을 통해 환형 챔버로부터 밀봉 계면을 지나 배출 섬프 내로 탈출되는 환형 챔버 내의 오일이 방출 도관을 통한 제거를 위해 흡입되는, 흡인 도관
    을 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브는 롤의 테이퍼형 네크에 고정되고, 밀봉 계면은 롤 네크 상에 장착된 가요성 밀봉부에 의해 한정되고 베어링의 인접한 강성 구성 요소와 접촉하는
    시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임펠러는 밀봉부의 원주부에 의해 보유되고 원주부 주위에서 이격되는
    시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 부싱은 초크 내에 수용되고, 가요성 밀봉부는 초크에 고정되는 밀봉 단부 판에 의해 포위되고, 강성 구성 요소는 밀봉 단부 판의 연장부를 포함하는
    시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 임펠러는 슬리브와 함게 회전하도록 슬리브에 고정되는
    시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구속 표면은 부싱의 연장부 및 슬리브에 고정된 링에 의해 부분적으로 한정되고, 밀봉 계면은 연장부에 의해 보유되는 립 밀봉부에 의해 한정되고 상기 링과 접촉하는
    시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 방출 도관은 환형 챔버와 접선 방향으로 연통되는
    시스템.
  9. 압연 밀 오일 필름 베어링에서, 회전하는 슬리브와 상기 슬리브를 둘러싼 고정 부싱 사이로부터 접선 방향으로 유출되는 오일의 층류를 제거하는 방법이며,
    밀봉 계면을 포함하는 구속 표면에 의해 배출 섬프로부터 격리되는 환형 챔버 내에 오일의 층류를 수용하는 단계와;
    회전하는 슬리브의 속도로 환형 챔버 주위에서 오일을 회전 추진하는 단계와;
    환형 챔버가 오일로 충전된 상태로 유지되는 속도로 환형 챔버로부터 접선 방향으로 오일을 제거하는 단계와;
    동시에, 배출 섬프 내로 밀봉 계면을 지나 탈출되는 임의의 오일을 흡입 및 제거하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 회전하는 슬리브와 상기 슬리브를 둘러싼 고정 부싱 사이로 오일이 유입되고, 유입된 오일이 층류의 형태로 베어링의 내부측 및 외부측 단부로부터 접선 방향으로 유출되는 압연 밀 오일 필름 베어링에서 사용되는 시스템이며,
    각각 상호 연결된 내부측 및 외부측 배출 섬프로부터 격리되고 베어링의 내부측 및 외부측 단부로부터의 오일의 접선 방향으로 유출되는 층류를 수용하도록 배열되는 환형 내부측 및 외부측 챔버를 한정하는 밀봉 계면을 포함하는 구속 표면과;
    상기 챔버 내로 돌출된 임펠러로서, 임펠러는 슬리브와 함께 슬리브의 속도로 회전 가능하고 그에 의해 챔버 주위에서 챔버 내에 수용되는 오일을 추진하는, 임펠러와;
    상기 챔버와 접선 방향으로 연통되고 임펠러의 회전에 의해 챔버 주위에서 추진되는 오일이 제거되는 공통 방출 도관으로 이어지는 방출 도관과;
    공통 방출 출구 내의 벤투리와;
    섬프들 중 1개에 벤투리를 연결하는 흡인 도관으로서, 흡인 도관을 통해 밀봉 계면을 지나 배출 섬프 내로 탈출되는 오일이 공통 방출 도관을 통한 제거를 위해 흡입되는, 흡인 도관
    을 포함하는 시스템.
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