KR102422670B1 - 로터리 조인트 - Google Patents

Abstract

로터리 조인트는, 축 O를 중심으로 회전하는 로터(1); 로터(1)의 외주 상에 배치된 케이싱(11); 및 케이싱(11) 상의 로터(1)를 회전가능하게 지지하는 베어링 부재(21)를 포함하고, 열 매체가 유동하며 축 O의 방향으로 제1 단부 섹션(일단부 섹션)(1A)에서 개방된 유로들(5, 6)이 로터(1)에 형성되고, 유로들(5, 6)과 연통하는 연통 챔버들(15, 16)이 케이싱(11)과 로터(1) 사이에 형성되고, 베어링 부재(21)는, 축 O의 방향으로의 제2 단부 섹션(타단부 섹션)(1B)측과 축 O에 대한 반경 방향으로의 외주측 중 적어도 한 측을 향하여 유로들(5, 6)과 연통 챔버들(15, 16)로부터 분리된 위치에 배치되고, 열 소산부들(9, 10, 22, 23)은, 유로들(5, 6)과 베어링 부재(21) 사이의 영역과 연통 챔버들(15, 16)과 베어링 부재(21) 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 제공된다.

Description

로터리 조인트

본 발명은, 스팀 튜브 드라이어, 가열 롤 등의 회전체에 고온 증기 등의 열 매체를 공급하거나 그 회전체로부터 열 매체를 배출하는 데 사용되는 로터리 조인트에 관한 것이다.

2015년 5월 19일자로 출원한 일본 특허출원 제2015-101754호인 우선권을 주장하며, 그 전문은 본원에 참고로 원용된다.

이러한 로터리 조인트로서, 예를 들어 특허문헌 1에서는, 제1 단부측에서 개방된 케이싱, 일단부에서 회전체 상에 동축으로 장착되며 케이싱의 한 쌍의 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 관형 로터, 한 쌍의 베어링 간에 거리를 제공하도록 장착되는 스페이서, 및 로터의 내부를 관통하도록 케이싱에 제공된 내부 파이프를 구비하고, 내부 파이프를 통해 회전체의 내부에 가열 매체를 공급하고 내부 파이프와 로터 사이의 공간을 통한 회전체에서의 가열에 사용되는 열 매체를 배출하도록 구성된, 로터리 조인트를 제안하고 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 매트릭스 수지로서의 축합 다환 다핵 방향족 수지, 폴리페닐렌 설파이드 섬유 또는 탄소 섬유로 구성된 강화 섬유, 및 램프블랙, 플루오레진, 또는 실리콘 화합물 등의 탄소계 필러 등의 필러를 함유하는 밀봉 물질이 전술한 바와 같은 로터리 조인트의 밀봉 물질로서 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 케이싱의 내부와 로터의 내부를 밀봉하기 위한 밀봉 링으로서 사용되는, 특별한 탄소로 제조된 밀봉 링을 개시하고 있다.

특허문헌 1 일본 특허공개 제2007-120694호 특허문헌 2 일본 특허공개 제2007-016173호

여기서, 특허문헌 1에 개시된 로터리 조인트의 베어링은, 볼 등의 롤링 요소들이 내부 링과 외부 링 사이에 개재된 롤링 베어링(볼 베어링)이다. 그러나, 베어링은 열 매체가 유동하는 로터의 외주 부분 상에 직접 장착되며, 이에 따라 열 매체로 인해 시저(seizure)가 발생할 수도 있다. 이러한 이유로 인해, 특허문헌 1에 개시된 로터리 조인트에서는, 스페이서의 외주가 롤링 요소들의 중심 위치보다 더 바깥쪽을 향하여 위치하게 함으로써, 그리스가 각 베어링을 향하여 유동할 수 있게 하는 유로가 제공된다. 그러나, 특허문헌 1의 경우에, 로터리 조인트의 구조가 복잡해진다.

또한, 예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 밀봉 링 또는 특허문헌 2에 개시된 밀봉 물질에서와 같이, 로터를 지지하도록 열 저항성과 윤활성이 뛰어난 탄소로 제조된 밀봉 물질이 슬라이딩 베어링으로서 사용될 수 있다. 그러나, 스팀 튜브 드라이어 또는 가열 롤에서의 로터리 조인트에서, 일반적으로, 로터리 조인트는, 로터의 축이 측방향으로 배치된 상태로 사용된다. 따라서, 이러한 슬라이딩 베어링이 사용되면, 로터의 중량으로 인해 베어링의 하부에서 불균일한 마모가 쉽게 발생하며, 따라서, 갑작스런 파괴가 발생할 수도 있고, 오정렬로 인해 비정상적인 잡음이 발생할 수도 있고, 또는 마모된 부분으로부터 열 매체가 누출될 수도 있다. 또한, 특허문헌 1과 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 특별한 탄소로 제조된 밀봉 물질은, 고가이며, 또한, 교체 등의 정비성에 있어서 불량하다.

본 발명은, 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 전술한 스팀 튜브 드라이어 또는 가열 롤에서와 같이 고온 열 매체가 유동하는 로터리 조인트에서도, 구조를 복잡하게 하지 않고 또는 비용을 증가시키지 않으면서 축을 중심으로 회전할 수 있도록 일반적인 롤링 베어링 등의 베어링 부재에 의해 회전체와 일체형으로 회전하는 로터를 안정적으로 지지할 수 있는 로터리 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하도록, 본 발명의 일 양태에 따르면, 로터리 조인트를 제공하며, 로터리 조인트는, 축을 중심으로 회전하는 원통형 로터; 로터의 외주 상에 배치된 케이싱; 및 로터와 케이싱 사이에 개재되고 케이싱 상의 로터를 회전가능하게 지지하는 베어링 부재를 포함하고, 로터의 축 방향으로 제1 단부 섹션에서 개방되고 열 매체가 유동하는 유로가 로터의 내부에 형성되고, 유로와 연통하는 연통 챔버가 케이싱과 로터 사이에 형성되고, 베어링 부재는, 축의 방향으로의 제2 단부 섹션측(타단부 섹션)과 축에 대한 반경 방향으로의 외주측 중 적어도 한 측을 향하여 유로와 연통 챔버로부터 분리된 위치에 배치되고, 열 소산부는, 유로와 베어링 부재 사이의 영역과 연통 챔버와 베어링 부재 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 제공된다.

이러한 식으로 구성된 로터리 조인트에서, 베어링 부재는, 로터가 개방된 제1 단부 섹션의 반대측인 축의 방향으로의 제2 단부 섹션측과 축에 대한 반경 방향으로의 외주측 중 적어도 한 측을 향하여, 열 매체가 유동하는 로터의 유로 및 로터와 케이싱 사이의 연통 챔버로부터 분리된 위치에 배치된다. 또한, 열 소산부는, 전술한 바와 같이 서로 분리된 유로와 베어링 부재 사이의 영역과 전술한 바와 같이 서로 분리된 연통 챔버와 베어링 부재 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 제공되고, 따라서, 유로 또는 연통 챔버로부터 전달되는 열이 이러한 열 소산부에 의해 소산될 수 있다. 이러한 이유로 인해, 일반적인 롤링 베어링이 베어링 부재로서 사용되는 경우에도, 구조를 복잡하게 하지 않고 시저를 방지할 수 있고, 따라서, 로터가 축을 중심으로 회전할 수 있도록 로터를 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 이러한 식으로, 축을 중심으로 회전할 수 있도록 로터를 안정적으로 지지할 수 있고, 이에 따라, 회전체와 일체형으로 회전하는 로터와 비회전 방식으로 고정된 케이싱 간의 간격도 안정적으로 유지될 수 있다. 이러한 이유로 인해, 로터의 외주와 케이싱 간의 밀봉이 수행되게 하는 밀봉 물질로서, 특허문헌 1과 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 특별한 밀봉 물질을 사용하지 않고 글랜드 팩킹 등의 밀봉 물질, 예를 들어, 윤활성을 갖는 부시(슬라이딩 베어링)가 사용되더라도, 불균일한 마모로 인한 파괴, 비정상적 잡음의 발생, 또는 열 매체의 누출을 방지할 수 있고, 따라서, 열 매체의 매끄러운 유동을 얻을 수 있고 저가의 로터리 조인트를 제공할 수 있다.

여기서, 이러한 열 소산부로서, 유동으로부터 분리되고 로터의 외부에 개방된 열 소산 챔버가 로터의 제2 단부 섹션측 상에 형성될 수도 있다. 이러한 열 소산 챔버는, 열 매체가 유동하는 로터의 유로와 베어링 부재 사이에 형성되며, 이에 의해, 열 매체로부터 전달되는 열이, 열 소산 챔버의 외주와 개방 부분으로부터 외부로 소산되며, 따라서, 베어링 부재가 고온에 도달하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이러한 식으로, 열 소산부가 로터에 제공되는 경우에, 축에 대하여 반경 방향으로 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지부가 로터의 제2 단부 섹션측 상에 제공될 수도 있다. 전술한 경우에서, 열 매체로부터 전달되는 열은 플랜지부에 의해 소산될 수 있고, 또한, 플랜지부는 로터 및 회전체와 일체형으로 회전한다. 따라서, 높은 열 소산 효과를 얻을 수 있다.

반면, 케이싱 자체와 로터 사이에 연통 챔버가 제공되는 케이싱에 열 소산부가 제공되는 경우에, 로터의 외주 상에서 사이에 거리를 두고 관 형상으로 연장되는 연장 섹션이 케이싱의 타단부측 상에 제공될 수도 있고, 축에 대하여 반경 방향으로 외주측을 향하여 돌출되는 핀이 연장 섹션의 열 소산부로서 제공될 수도 있다. 열은 연장 섹션을 통과하면서 소산되고 연장 섹션에 제공된 핀 때문에 연장 섹션의 표면적도 증가하므로, 열 소산 효과를 개선할 수 있다.

또한 유사하게, 로터의 외주 상에서 거리를 두고서 관 형상으로 연장되는 연장 섹션이 케이싱의 타단부측 상에 제공되는 경우에, 축에 대하여 반경 방향으로 연장 섹션을 관통하는 개방 부분이 연장 섹션의 열 소산부로서 제공될 수도 있다. 개방 부분을 제공함으로써, 개방 부분의 내주 에지로부터의 열 소산을 촉진할 수 있고, 로터의 제2 단부 섹션이 개방 부분을 통해 노출된다. 따라서, 로터의 유로로부터 전달되는 열을 또한 소산할 수 있다.

로터의 플랜지부 또는 열 소산 챔버, 또는 케이싱의 연장 섹션의 개방 부분 또는 핀은 적절한 조합으로 채용될 수 있다. 예를 들어, 플랜지부는 열 소산 챔버가 형성되는 로터의 제2 단부 섹션의 외주에 제공될 수도 있고, 또는 개방 부분이 케이싱의 연장 섹션에 제공된 핀들 사이에 제공될 수도 있다. 또한, 핀 또는 개방 부분은 로터의 플랜지부에 제공될 수도 있고, 또는 핀이, 로터의 제2 단부 섹션의 외주에서 핀과 케이싱의 연장 섹션의 내주 사이에 거리를 두고서 제공될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 일반적인 롤링 베어링이 베어링 부재로서 사용되더라도, 구조를 복잡하게 하지 않고 또는 비용을 증가시키지 않으면서 시저를 방지할 수 있고 축을 중심으로 회전할 수 있도록 로터를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 로터와 케이싱 사이의 간격을 안정적으로 유지할 수 있고, 따라서, 불균일한 마모로 인한 밀봉 물질의 파괴, 비정상적인 잡음의 발생, 열 매체의 누출 등을 방지함으로써, 열 매체의 매끄러운 유동을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 실시예에 따른 로터의 축을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 실시예의 수정예에 따른 로터의 축을 따라 절취한 단면도이다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 본 실시예의 로터리 조인트에서, 로터리 조인트의 주요 부재들은 강철 물질 등의 금속 물질로 형성되며, 이러한 부재들 중에서, 로터(1)는, 장착부와 플랜지부를 제외하고는 일정한 외경을 갖고 축 O를 중심으로 하는 원통 형상을 구비하며, 장착부와 플랜지에 대해서는 후술한다. 또한, 로터(1)보다 작은 외경을 갖고 축 O를 중심으로 하는 원통형 내부 파이프(2)는, 축 O를 포함하는 평면을 따라 반경 방향으로 연장되는 지지 판(3)에 의해 지지되며 로터(1)의 축 O의 방향으로 제1 단부 섹션(일단부 섹션)(1A)(도 1에서는 하부 좌측 부분, 도 2에서는 좌측 부분) 내로 삽입되며, 로터(1)와 내부 파이프(2) 사이의 공간 및 내부 파이프(2)의 공간은 로터(1)의 일단부에서 개방된다. 본원에서, 단부 부분, 즉, 도 2의 좌측 방향으로의 일단부는 제1 단부로서 정의되고, 단부 부분, 즉, 도 2의 우측 방향으로의 타단부가 제2 단부로서 정의된다.

또한, 환형 판 형상의 장착부(4)는 로터(1)의 제1 단부 섹션(1A)의 외주에 제공되고, 제1 단부 섹션(1A)은, 장착부(4)를 통해 스팀 튜브 드라이어의 드라이어 본체 또는 가열 롤(도시하지 않음)의 롤 본체 등의 회전체의 회전 축과 동축으로 장착되며, 이에 의해 로터(1)가 회전체에 연결되며 축 O를 중심으로 일체형으로 회전하게 된다. 또한, 로터(1)의 내부 파이프(2)의 공간은 회전체의 열 매체 배출측에 연결되어 열 매체 배출 유로(5)로서 기능한다. 반면, 로터(1)와 내부 파이프(2) 사이의 공간은 회전체의 열 매체 공급측에 연결되어 열 매체 공급 유로(6)로서 기능한다.

로터(1)의 제1 단부 섹션(1A)에서, 공급 유로(6)는, 축 O의 방향으로 제1 단부 섹션(1A)의 반대측인 제2 단부 섹션(타단부 섹션)(1B)(도 1에서는 상부 우측이고, 도 2에서는 우측) 상의 제1 파티션 벽(7A)에 의해 밀봉된다. 배출 유로(5)는 제1 파티션(7A)에서 개방되고, 배출 유로(5)와 공급 유로(6)는 서로 기밀하게 분리된다. 또한, 제2 파티션(7B)은 제2 단부 섹션(1B)측을 향하여 로터(1)의 제1 파티션(7A)으로부터 이격된 위치에 제공되고, 로터(1)의 제1 및 제2 파티션(7A, 7B) 사이의 부분은 배출 유로(5)와 연통하는 열 매체 배출 챔버(8)로서 기능한다.

반면, 제2 파티션(7B)보다 더 제2 단부 섹션(1B)측을 향하는 부분은, 배출 챔버(8)와 배출 유로(5)로부터 분리되며, 열 소산 챔버(9)로서, 본 실시예에서는 제1 열 소산부로서 기능한다. 열 소산 챔버(9)는, 로터(1)의 타단면에서 원형 개구 부분(9A)을 갖고 외측으로 개방되며, 즉, 대기에 개방된다. 로터(1)에서, 축 O에 수직으로 연장되는 복수의 스루홀은, 공급 유로(6)와 배출 챔버(8)의 위치에서 원주 방향으로 간격을 두고 형성되며 열 매체 공급 포트(6A)와 열 매체 배출 포트(8A)로서 각각 기능한다.

또한, 본 실시예에서, 축 O에 대하여 반경 방향으로 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지부(10)는, 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)측 상에 제공되며, 본 실시예에서 제2 열 소산부로서 기능한다. 플랜지부(10)는, 열 소산 챔버(9)의 개방 부분(9A)과 동일한 직경을 갖도록 중심 부분에 형성된 개방 부분(10A)을 갖고 로터(1)보다 큰 외경을 갖는 환형 판의 형태로 형성되고, 개방 부분들(9A, 10A)이 서로 일치하게끔 로터의 타단부에서 축 O 상의 중심에 있도록 그리고 축 O에 대하여 수직으로 배치된다.

전술한 바와 같이 축 O를 중심으로 회전하는 로터(1)에 대하여 비회전 방식으로 고정된 케이싱(11)은 로터(1)의 외주 상에 배치되며, 로터(1)는 케이싱(11)에서 회전가능하게 지지된다. 케이싱(11)은 축 O를 중심으로 두며 로터(1)의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통 형상을 갖는다. 축 O를 중심으로 하며 로터(1)가 삽입될 수 있는 내경을 각각 갖는 스루홀(12A, 13A)을 각각 갖고 축 O에 수직인 제1 및 제2 파티션 벽(12, 13)은, 축 O의 방향으로 케이싱(11)의 제1 단부(일단부) 및 제2 단부(타단부)에 제공된다. 또한, 스루홀(12A, 13A)보다 약간 큰 스루홀(14A)을 갖는 제3 파티션 벽(14)은 제1 및 제2 파티션 벽(12, 13) 사이에 제공된다. 또한, 외주측을 향하여 돌출되는 케이싱 플랜지 부분(11A)은 케이싱(11)의 타단부의 외주에 제공된다.

파티션 벽들 중 제1 및 제3 파티션(12, 14) 사이의 축 O의 방향으로 제1 단부측 상의 공간은, 로터(1)의 공급 포트(6A)를 통해 공급 유로(6)와 연통하는 공급 연통 챔버(15)로서 기능한다. 공급 연통 챔버(15)와 연통하며 로터리 조인트로의 열 매체 공급 경로에 연결되는 공급 파이프(15A)는, 공급 연통 챔버(15)의 위치에서 케이싱(11)의 외주에 제공된다. 또한, 제2 및 제3 파티션 벽(13, 14) 사이의 축 O의 방향으로 제2 단부측 상의 공간은, 로터(1)의 배출 포트(8A)를 통해 배출 챔버(8) 및 배출 유로(5)와 연통하는 배출 연통 챔버(16)로서 기능하고, 배출 연통 챔버(16)와 연통하며 로터리 조인트로부터 열 매체 배출 경로에 연결된 배출 파이프(16A)는, 배출 연통 챔버(16)의 위치에서 케이싱(11)의 외주에 제공된다.

공급 파이프(15A)와 배출 파이프(16A)는, 이들의 중심 라인들이 축 O의 방향으로 공급 포트(6A)와 배출 포트(8A)의 중심 라인들과 동일한 위치에 각각 배치되며, 이들의 내경은 공급 포트(6A)와 배출 포트(8A)의 내경보다 크도록 제조된다. 또한, 공급 파이프(15A)의 내경은 배출 파이프(16A)의 내경보다 크게 제조되고, 공급 파이프(15A)와 배출 파이프(16A)는, 케이싱(11)의 원주 방향으로 서로 반대측 상에 위치하도록 제공된다.

또한, 케이싱(11)의 제1 및 제2 파티션 벽(12, 13)의 각각에서, 밀봉 물질(17)은 스루홀들(12A, 13A)의 각각과 로터(1)의 외주면 사이에 개재되고, 본 실시예에서, 밀봉 물질(17)은, 직사각형 단면을 갖고 팽창 흑연과 탄소 섬유로 제조된 브레이디드 스트링(braided string)으로 구성된 소위 브레이디드 글랜드 팩킹이다. 여기서, 본 실시예에서, 밀봉 장착부들(12B, 13B)의 각각은, 스루홀들(12A, 13A)의 각각이 제1 및 제2 파티션 벽(12, 13)의 각각의 축 O의 방향으로 외경에 있어서 팽창되도록 제공된다. 전술한 바와 같은 밀봉 물질(17)은, 밀봉 장착부들(12B, 13B)의 각각의 내주면과 로터(1)의 외주면 사이에 형성되는 공간(스터핑 박스) 내에 팩킹된 후, L 형상 단면을 갖는 환형 팩킹 프레서(18)에 의해 조여지며, 이에 의해 열 매체가 밀봉된다.

또한, 부시(19)는 제3 파티션 벽(14)의 스루홀(14A)과 로터(1) 사이에 개재된다. 본 실시예에서, 부시(19)는, 공급 연통 챔버(15)와 배출 연통 챔버(16) 간의 밀봉을 수행하며 또한 로터(1)를 회전가능하게 지지하는 베어링으로서 기능하는 슬라이딩 베어링이며, L 형상 단면을 갖는 환형 주철 등의 베이스 물질에 윤활제(윤활유)가 함침되는 오일 함침형 베어링이다. 또한, 부시(19)는, 스루홀(14A)의 내주면과 로터(1)의 외주면 사이에 끼워지고, 볼팅(bolting) 등에 의해 제3 파티션 벽(14)에 부착된다.

반면, 로터(1)의 외주측 상에서 사이에 거리를 두고 관 형상으로 연장되는 연장 섹션(20)이 케이싱(11)의 타단부에 제공된다. 연장 섹션(20)은, 축 O를 중심으로 하는 원통 형상인 외부 형상을 갖는 본체 부분(20A), 및 외주측을 향하여 본체 부분(20A)의 축 O의 방향으로 양측 단부로부터 돌출되는 환형 판 형상 연장 플랜지 부분(20B, 20C)을 구비한다. 축 O의 방향으로 제1 단부측 상의 연장 플랜지 부분(20B)은, 케이싱 플랜지 부분(11A)에 고정되고, 이에 따라 케이싱(11)의 타단부 상에 장착된다. 케이싱(11)의 제2 파티션 벽(13)측 상의 밀봉 장착부(13B), 및 패킹 프레서(18)는 본체 부분(20A)의 내부에 배치되고, 연장 섹션(20)의 제2 단부측 상의 연장 플랜지 부분(20C)은, 축 O의 방향으로 사이에 거리를 두고서 로터(1)의 플랜지부(10)에 대면한다.

또한, 슬루잉(slewing) 베어링(롤링 베어링)은, 본 실시예에서 연장 플랜지 부분(20C)과 로터(1)의 플랜지부(10) 사이에 베어링 부재(21)로서 개재된다.

즉, 베어링 부재(21)는, 예를 들어, 플랜지부(10)와 연장 플랜지 부분(20C) 중 하나 상에 장착되는 내부 링, 나머지 하나 상에 장착되는 외부 링, 및 내부 링과 외부 링 사이에 회전가능하게 개재되는 볼 등의 롤링 요소들을 구비하는 볼 베어링이고, 그리스 등의 윤활제는, 롤링 요소들이 롤링하는 내부 링과 외부 링 사이에 밀폐된다.

연장 플랜지 부분(20C)의 외주측 및 외주 부분을 향하여 돌출되는 플랜지부(10) 상에 내부 링과 외부 링이 장착되고, 이에 의해, 베어링 부재(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 축 O에 대한 반경 방향으로 케이싱(11)의 공급 및 배출 연통 챔버(15, 16)보다 더욱 외주측을 향하여 축 O를 중심으로 하는 링의 형태로 배치된다. 따라서, 본 실시예에서, 베어링 부재는, 열 소산 챔버(9)와 연장 섹션(20)이 제공됨으로써, 열 매체 유로들인 로터(1)의 배출 유로(5), 공급 유로(6), 및 배출 챔버(8), 및 유로들과 연통하는 연통 챔버들인 케이싱(11)의 공급 연통 챔버(15)와 배출 연통 챔버(16)로부터 축 O의 방향으로 제2 단부 섹션(1B)측을 향하여 분리된 위치에 배치되며, 플랜지부(10)와 연장 플랜지 부분(20C)이 제공됨으로써 축 O에 대한 반경 방향으로 외주측을 향하여 분리된 위치에 배치된다.

또한, 축 O에 대한 반경 방향으로 외주측을 향하여 돌출되는, 본 실시예에서 제3 열 소산부로서의 핀(22), 및 축 O에 대한 반경 방향으로 연장 섹션(20)을 관통하는, 본 실시예에서 제4 열 소산부로서의 개방 부분(23)이 연장 섹션(20)에 제공된다. 본 실시예에서, 복수의(4개) 핀(22)은 연장 섹션(20)의 본체 부분(20A)의 외주에서 원주 방향으로 규칙적인 간격으로 제공되며, (핀(22)의 개수와 동일한 개수인) 복수의(4개) 개방 부분(23)은, 원주 방향으로 규칙적인 간격으로 제공되며 핀들(22) 사이에 위치한다.

핀들(22)의 각각은, 연장 섹션(20)의 본체 부분(20A)의 외주로부터 소정량의 돌출만큼 축 O를 포함하는 평면을 따라 반경 방향으로 연장되며 축 O 방향으로 연장 플랜지 부분들(20B, 20C) 사이에서 연장되는 평판 형상으로 형성된다. 또한, 개방 부분들(23)의 각각은, 자신과 연장 플랜지 부분들(20B, 20C)과 핀(22)의 각각 사이에 작은 거리를 두고 실질적으로 전체 본체 부분(20A)을 절단하도록 반경 방향으로 연장 섹션(20)의 본체 부분(20A)을 관통하며, 이에 따라, 외주측에서 볼 때 각 개방 부분(23)이 직사각형 형상으로 형성된다.

본 실시예의 이러한 로터리 조인트에 있어서, 공급 파이프(15A)로부터 케이싱(11)의 공급 연통 챔버(15)로 공급되는 고온 증기 등의 열 매제는, 전술한 바와 같이 축 O를 중심으로 회전하는 로터(1)의 공급 포트(6A)로부터의 공급 유로(6)를 통과하고, 예를 들어, 스팀 튜브 드라이어의 회전하는 드라이어 본체 등의 회전체의 열 매체 공급측 상의 가열 파이프에 공급되며 물질을 가열하거나 건조시키는 데 사용된다. 또한, 이러한 식으로 물질을 가열하거나 건조시키는 데 사용되는 가열 매체는, 회전체의 열 매체 배출측으로부터 로터(1)의 배출 유로(5)로 배출되며, 배출 챔버(8)를 통과하며, 배출 포트(8A)로부터 연통 챔버(16)와 배출 파이프(16A)를 통해 배출된다.

또한, 전술한 구성을 갖는 로터리 조인트에서, 베어링 부재(21)는, 이러한 식으로 고온 열 매체가 유동하는 유로들인 로터(1)의 배출 유로(5), 공급 유로(6), 배출 챔버(8), 및 유사하게 유로들과 연통하며 고온 열 매체가 유동하는 연통 챔버들인 케이싱(11)의 공급 연통 챔버(15)와 배출 연통 챔버(16)에 대하여 로터(1)를 회전가능하게 지지한다. 또한, 베어링 부재(21)는, 축 O의 방향으로 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)측과 축 O에 대하여 반경 방향으로 외주측 중 적어도 한 측(본 실시예에서는, 양측)을 향하여 분리된 위치에 배치된다. 또한, 제1 내지 제4 열 소산부인, 열 소산 챔버(9), 플랜지부(10), 연장 섹션(20)의 핀(22), 및 연장 섹션(20)의 개방 부분(23)은, 이러한 식으로 서로 분리되어 있는 배출 유로(5), 공급 유로(6), 배출 챔버(8), 베어링 부재(21) 간의 영역과 공급 챔버(15) 및 배출 챔버(16)와 베어링 부재(21) 간의 영역 중 적어도 한 영역(본 실시예에서는, 모두)에 제공된다.

따라서, 이러한 식으로 베어링 부재(21)가 유로들 또는 연통 챔버들로부터 분리되어 있다는 사실에 더하여, 베어링 부재(21)에 전달되는 열이 열 소산부에 의해 소산될 수 있다는 사실 때문에, 베어링 부재(21)가 고온에 노출되는 것을 피할 수 있다. 이러한 이유로 인해, 베어링 부재(21)로서, 본 실시예에서와 같이 일반적인 슬루잉 베어링(롤링 베어링)이 그대로 사용되더라도, 윤활제의 손실 등으로 인한 시저의 발생 없이 축 O를 중심으로 회전할 수 있도록 로터(1)를 안정적으로 지지할 수 있다. 이러한 이유로 인해, 베어링 부재(21)의 구조가 복잡해지지 않는다.

또한, 이러한 식으로, 축 O를 중심으로 회전할 수 있도록 로터(1)를 안정적으로 지지할 수 있고, 따라서, 회전체와 일체형으로 회전하는 로터(1)의 외주면과 로터(1)에 대하여 비회전 방식으로 고정된 케이싱(11)의 제1 내지 제3 파티션 벽(12 내지 14)의 스루홀들(12A 내지 14A)의 각각 사이의 간격도 안정적으로 유지할 수 있다. 이러한 이유로 인해, 스팀 튜브 드라이어의 로터리 조인트에서와 같이 축 O가 측방향으로 배치되는 경우에, 로터(1)의 외주면과 스루홀들(12A 내지 14A)의 각각 간의 밀봉을 수행하는 밀봉 물질(17) 또는 부시(19)로서, 본 실시예에서와 같이 글랜드 팩킹, 슬라이딩 베어링 등이 사용되더라도 불균일한 마모로 인한 밀봉 물질(17) 또는 부시(19)의 파괴, 비정상적인 잡음의 발생, 열 매체의 누출 등을 방지할 수 있다. 또한, 글랜드 팩킹, 슬라이딩 베어링 등이 본 실시예에서와 같이 사용되는 경우에, 베어링 부재(21)의 구조의 간략화 및 열 매체의 매끄러운 공급 및 배출과 더불어 비용 감소를 촉진할 수 있다.

반면, 본 실시예에서, 전술한 열 소산부들 중 제1 열 소산부로서, 열 매체 유로들인 배출 유로(5), 공급 유로(6), 및 배출 챔버(8)로부터 분리되고 로터(1)의 타단부에서 개방 부분(9A)을 통해 외부에 개방된 열 소산 챔버(9)는, 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)측 상에 제공된다. 열 소산 챔버(9)에 따르면, 열 소산 챔버(9)의 외주로부터 로터(1)의 배출 유로(5), 공급 유로(6), 및 배출 챔버(8)로부터 전달되는 열을 소산하고 또한 열 소산 챔버(9)의 내부로부터 개방 부분(9A)을 통해 외부로 열을 소산함으로써, 베어링 부재(21)가 고온에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 로터(1)에 제공되는 제2 열 소산부로서, 축 O에 대한 반경 방향으로 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지부(10)가 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B) 상에 제공되고, 베어링 부재(21)가 플랜지부(10)의 외주 부분 상에 장착된다. 이러한 이유로 인해, 열이 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)으로부터 전달되더라도, 열은 플랜지부(10)의 외주측에 도달하는 동안 소산된다. 또한, 플랜지부(10)는 로터(1)의 회전에 따라 일체형으로 회전하며, 따라서, 플랜지부(10)의 회전에 의해 야기되는 바람에 의해 높은 열 소산 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 연장 섹션 자신과 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)의 외주 사이에 거리를 두고서 관 형상으로 연장되는 연장 섹션(20)은, 축 O 방향으로 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)과 동일한 측 상의 케이싱(11)의 타단부에 제공된다. 따라서, 로터(1)의 배출 유로(5), 공급 유로(6), 및 배출 챔버(8)와 연통하며 고온 열 매체가 공급 및 배출되는 케이싱(11)의 공급 연통 챔버(15)와 배출 연통 챔버(16)로부터 전달되는 열도, 연장 섹션(20)을 통과하는 동안 소산된다. 또한, 본 실시예에서, 전술한 열 소산부들 중 제3 및 제4 열 소산부들로서, 핀(22)과 개구 부분(23)이 연장 섹션(20)에 제공되며, 따라서, 효율적인 열 소산이 촉진될 수 있다.

즉, 연장 섹션(20)의 표면적은 연장 섹션(20)에 핀(22)을 제공함으로써 증가될 수 있으며, 따라서, 열 소산 효과를 개선할 수 있다. 또한, 연장 섹션(20)에 개방 부분들(23)이 제공되는 경우에, 연장 섹션(20)을 통과하는 열은 개방 부분들(23)의 내주 에지로부터 소산될 수 있고, 연장 섹션(20)의 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)은 개방 부분들(23)로부터 노출된다. 따라서, 로터(1)의 유로로부터 제2 단부 섹션(1B)으로 전달되는 열도, 연장 섹션(20)에 구속되지 않고서 개방 부분들(23)을 통해 소산될 수 있다.

이러한 핀 또는 개방 부분은, 플랜지부(10)의 외주 부분 또는 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)에 제공될 수도 있다. 열 소산 챔버(9)가 제공되는 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)에 개방 부분들이 제공되면, 열 소산 챔버(9) 내로 소산되는 열은, 개방 부분(9A)이 아닌 개방 부분들로부터 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)과 연장 섹션(20) 사이의 공간으로 배출될 수 있다. 또한, 개방 부분들이 플랜지부(10)에 또한 제공되면, 이러한 방식으로 배출되는 열은 연장 섹션(20)의 개방 부분들(23)이 아닌 개방 부분들로부터 외부로 배출될 수 있다. 또한, 플랜지부(10) 또는 회전하는 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)의 외주에 핀들이 제공되면, 더욱 효율적인 열 소산을 촉진할 수 있다.

반면, 본 실시예에서, 베어링 부재(21)는, 열 매체 유로들인 로터(1)의 배출 유로(5), 공급 유로(6), 및 배출 챔버(8) 및 연통 챔버들인 케이싱(11)의 공급 연통 챔버(15)와 배출 연통 챔버(16)로부터 축 O의 방향으로의 제2 단부 섹션(1B)측과 축 O에 대한 반경 방향으로의 외주측 모두를 향하여 분리된 위치에 배치된다. 그러나, 열 소산부에 의해 열 전달이 억제될 수 있다면, 베어링 부재(21)는, 축 O의 방향으로만 분리되고 반경 방향으로 전술한 위치와 동일한 위치에 배치될 수 있고, 또는 역으로, 축 O의 방향으로 전술한 위치와 동일한 위치이며 반경 방향으로 외주측을 향해서만 분리된 위치에 배치될 수도 있다. 그러나, 이러한 경우들에서, 축 O의 방향으로 긴 로터(1) 또는 연장 섹션(20)이 필요하며, 또는 큰 직경을 갖는 베어링 부재(21)가 필요하다. 따라서, 본 실시예에서와 같이, 베어링 부재(21)가 축 O의 방향 및 반경 방향 모두에 있어서 유로 또는 연통 챔버로부터 분리된 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 식으로, 축 O의 방향과 반경 방향 모두에 있어서 유로 또는 연통 챔버로부터 분리된 위치에 베어링 부재(21)가 배치되는 경우에 또는 축 O의 방향으로만 베어링 부재(21)가 분리된 경우에, 밀봉 부재(17). 베어링으로서 또한 기능하는 부시(19), 및 베어링 부재(21)는, 회전체에 연결된 로터(1)의 일단부로부터 축 O의 방향으로 제2 단부측을 향하여 교대로 배치된다. 이러한 이유로 인해, 로터(1)의 제1 단부 섹션(1A)은 축 O를 중심으로 회전할 수 있도록 부시(19)와 회전체에 의해 확실하게 지지되고, 제2 단부 섹션(1B)은 축 O를 중심으로 회전할 수 있도록 부시(19)와 베어링 부재(21)에 의해 확실하게 지지된다. 따라서, 축 O가 측방향으로 배치되더라도, 케이싱(11)의 양측 단부에서 로터(1)의 외주면과 제1 및 제2 파티션 벽(12, 13)의 스루홀들(12A, 13A)의 각각 사이의 간격을 더욱 안정적으로 유지할 수 있다.

따라서, 이들 사이에 배치되는 밀봉 물질(17)로서, 본 실시예에서와 같이 글랜드 팩킹을 사용할 수 있고, 따라서, 밀봉 물질(17)의 조절 또는 교체 등의 정비성을 개선할 수 있고 저가의 로터리 조인트를 제공할 수 있다. 글랜드 팩킹으로 이루어진 밀봉 물질(17)에서와 같이 탄성을 갖지 않는 부시(19)에 의해 로터(1)를 회전가능하게 지지하도록, 로터(1)의 외주면과 부시(19) 사이에 약간의 간격이 필요하다. 그러나, 스팀 튜브 드라이어 등에서, 고온 스팀은 부시(19)에 의해 밀봉된 공급 연통 챔버(15)와 배출 연통 챔버(16)를 통해 유동하며, 따라서, 열 매체가 그 간격으로부터 약간 누출되더라도, 문제되지 않는다.

또한, 본 실시예에서는, 글랜드 팩킹인 밀봉 물질(17)로서, 전술한 바와 같이 브레이디드 글랜드 팩킹이 사용된다. 그러나, 예를 들어, 도 3에 도시한 전술한 실시예의 수정예에서와 같이, 다이 성형된 글랜드 팩킹으로 이루어진 밀봉 물질(24)이 사용될 수도 있다. 도 3에 도시한 수정예에서, 밀봉 물질(24)을 제외하고 전술한 실시예에 의해 공유되는 부분들은 동일한 참조 번호로 표시된다.

또한, 전술한 바와 같은 열 매체 유로 및 연통 챔버와 베어링 부재(21) 간의 거리에 대하여, 열이 전달되는 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B)의 축 O의 방향으로의 길이와 제2 단부 섹션(1B)의 외주로부터 플랜지부(10)를 따라 베어링 부재(21)로의 반경 방향으로의 길이의 합, 또는, 연장 섹션(20)의 축 O의 방향으로의 길이와 연장 플랜지 부분(20C)을 따른 베어링 부재(21)로의 반경 방향으로의 길이의 합은, 바람직하게 200mm 이상이며, 더욱 바람직하게는 400mm 이상이다. 전술한 길이가 이 길이보다 짧으면, 열 매체의 온도 또는 열 소산부의 열 소산 효과에 따라, 열이 베어링 부재(21)에 도달하기 전에 충분한 열 소산이 달성되지 못할 수도 있다.

반면, 본 실시예에서, 열 소산 챔버(9)와 플랜지부(10)는 연 매체 유로와 베어링 부재(21) 간의 제1 및 제2 열 소산부들로서 제공되며, 핀(22)과 개구 부분(23)은, 연통 챔버와 베어링 부재(21) 간의 연장 섹션(20)의 제3 및 제4 열 소산부들로서 제공된다. 그러나, 열 소산부는, 열 매체 유로와 베어링 부재(21) 사이의 영역과 연통 챔버와 베어링 부재(21) 사이의 영역 중 하나의 영역에만 제공될 수도 있다. 예를 들어, 연장 섹션(20)은 로터(1)의 외주 상에 배치되며 외부 공기에 노출되고, 따라서, 핀들(22) 또는 개방 부분들(23)이 제공되지 않을 수도 있으며, 또는 개방 부분들(23)의 각각이 필요시 커버로 덮힐 수도 있다.

또한, 이러한 열 소산부들이 제공되는 로터(1)의 제2 단부 섹션(1B) 또는 케이싱(11)의 연장 섹션(20)은, 팬 등에 의해 공기를 그 내부에 유동하게 함으로써 또는 일부 경우에 수 냉각을 수행함으로써 공기 냉각을 수행함으로써 강제로 냉각될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서, 열 매체 배출 유로(5)와 열 매체 공급 유로(6)는 로터(1)에 제공되며, 열 매체 공급 연통 챔버(15)와 열 매체 배출 연통 챔버(16)는 케이싱(11)에 제공되며, 따라서, 열 매체의 회전체로의 공급 및 회전체로부터의 배출이 단일 로터리 조인트로 수행된다. 그러나, 열 매체의 공급 또는 배출만이 수행되도록 유로들 중 하나만 및 연통 챔버들 중 하나만이 제공될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서, 로터(1)의 내부 파이프(2) 내의 공간은, 회전체의 열 매체 배출측에 연결되며, 이에 따라 열 매체 배출 유로(5)로서 기능하고, 로터(1)와 내부 파이프(2) 사이의 공간은, 회전체의 열 매체 공급측에 연결되고, 이에 따라 열 매체 공급 유로(6)로서 기능한다. 그러나, 오히려, 내부 파이프(2) 내의 공간이 열 매체 공급 유로(6)로서 기능하고, 로터(1)와 내부 파이프(2) 사이의 공간이 열 매체 배출 유로(5)로서 기능하고, 유로들과 연통하는 연통 챔버들도 공급 및 배출에 대하여 역으로 구성될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 구조를 복잡하게 하지 않고 또는 비용을 증가시키지 않으면서, 시저를 방지할 수 있고 축을 중심으로 회전할 수 있도록 로터를 안정적으로 지지할 수 있는 로터리 조인트를 제공할 수 있다.

1: 로터
1A: 로터(1)의 제1 단부 섹션(일단부 섹션)
1B: 로터(1)의 제2 단부 섹션(타단부 섹션)
2: 내부 파이프
4: 장착부
5: 배출 유로
6: 공급 유로
6A: 공급 포트
8: 배출 챔버
8A: 배출 포트
9: 열 소산 챔버 (제1 열 소산부)
9A: 열 소산 챔버(9)의 개방 부분
10: 플랜지부 (제2 열 소산부)
10A: 플랜지부(10)의 개방 부분
11: 케이싱
12 내지 14: 제1 내지 제3 파티션 벽
12A 내지 14A: 제1 내지 제3 파티션 벽(12 내지 14)의 스루홀
15: 공급 연통 챔버
15A: 공급 파이프
16: 배출 연통 챔버
16A: 배출 파이프
17, 24: 밀봉 물질
18: 패킹 프레서
19: 부시
20: 연장 섹션
20C: 연장 플랜지 부분
21: 베어링 부재
22: 핀 (제3 열 소산부)
23: 연장 섹션(20)의 개방 부분 (제4 열 소산부)
O: 로터(1)의 축

Claims (5)

1. 로터리 조인트로서,
   축을 중심으로 회전하는 원통형 로터;
   상기 로터의 외주 상에 배치된 케이싱; 및
   상기 로터와 상기 케이싱 사이에 개재되고 상기 케이싱 상의 상기 로터를 회전가능하게 지지하는 베어링 부재를 포함하고,
   상기 로터의 축 방향으로 제1 단부 섹션에서 개방되고 열 매체가 유동하는 유로가 상기 로터의 내부에 형성되고, 상기 유로와 연통하는 연통 챔버가 상기 케이싱과 상기 로터 사이에 형성되고,
   상기 베어링 부재는, 상기 축의 방향으로의 제2 단부 섹션측과 상기 축에 대한 반경 방향으로의 외주측 중 적어도 한 측을 향하여 상기 유로와 상기 연통 챔버로부터 분리된 위치에 배치되고,
   열 소산부가, 상기 유로와 상기 베어링 부재 사이의 영역과 상기 연통 챔버와 상기 베어링 부재 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 제공되며,
   상기 축에 대하여 상기 반경 방향으로 상기 외주측을 향하여 돌출되는 플랜지부가 상기 로터의 상기 제2 단부 섹션측 상의 열 소산부로서 제공되는, 로터리 조인트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유로로부터 분리되어 있으며 상기 로터의 외부에 개방된 열 소산 챔버가, 상기 로터의 상기 제2 단부 섹션측 상의 열 소산부로서 형성된, 로터리 조인트.
   
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 로터의 외주 상에서 사이에 거리를 두고서 관 형상으로 연장되는 연장 섹션은 상기 케이싱의 제2 단부측 상에 제공되고, 상기 축에 대하여 상기 반경 방향으로 상기 외주측을 향하여 돌출되는 핀은 상기 연장 섹션의 열 소산부로서 제공되는, 로터리 조인트.
   
5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 로터의 외주 상에서 사이에 거리를 두고서 관 형상으로 연장되는 연장 섹션은 상기 케이싱의 제2 단부측 상에 제공되고, 상기 축에 대하여 상기 반경 방향으로 상기 연장 섹션을 관통하는 개방 부분은 상기 연장 섹션의 열 소산부로서 제공되는, 로터리 조인트.

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