KR102589330B1 - 기체 베어링, 다공성 매체 진공 롤러 및 다공성 매체 에어 턴 - Google Patents

기체 베어링, 다공성 매체 진공 롤러 및 다공성 매체 에어 턴 Download PDF

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뉴 웨이 머신 컴포넌츠, 인코포레이티드
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Abstract

웹에 자국이 생기는 것을 완화할 수 있는 웹 처리를 제공하기 위하여, 외부-가압 다공성 매체 기체 베어링이 차등 장력을 제공하는 진공 롤러를 위해, 또한 웹의 비접촉 회전을 제공하는 에어 턴을 위해 사용된다. 다공성 매체 기체 베어링은 비용, 높은 유속과 저압, 및 웹 자국을 포함하는 현재 기술의 세 가지 가장 큰 문제점을 완화한다. 양의 압력 또는 모두를 도입함으로써, 개선된 차등 장력 또는 비접촉 이송을 허용하는 다양한 구성이 제시된다. 또한 외부-가압 래디얼 베어링을 채용함으로써, 모터를 사용하지 않는 웹의 이송 및 측면 이동과 같은 더 많은 대안이 제공된다. 마지막으로, 새로운 경량 재료의 채용은 상술한 것과 같은 이점의 일부를 또한 취하면서도 또 다른 구성을 허용한다.

Description

기체 베어링, 다공성 매체 진공 롤러 및 다공성 매체 에어 턴{GAS BEARING, POROUS MEDIA VACUUM ROLLER AND POROUS MEDIA AIR TURN}
관련 출원에 대한 참조
이 출원은 2015년 2월 6일에 출원된 제62/113,169호 및 2014년 9월 5일에 출원된 제62/046,870호의 미국 가출원의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 개시에 전체로서 참조로 포함된다.
발명의 분야
이 출원은 일반적으로 플라스틱, 비닐, 유리, 호일 또는 기타 재료와 같은 박막 유연성 멤브레인의 웹 처리 응용 분야에서 사용되며 이를 제조하는 제조 장비 및 시스템에 채용되는 진공 롤러 및 비접촉 공기부양 회전이송 시스템에 관한 것이다.
진공 롤러 및 공기부양 회전이송 시스템(air turn bars)(이하, "에어 턴")은 웹 처리 응용 분야에서 각각 롤러 양쪽에 차등 장력을 생성하고(장력 격리), 웹의 한쪽 면에만 접촉할 수 있게 하고(양쪽 면에 접촉하는 핀치 롤러와 대조적) 웹 흐름의 방향을 역전시키기 위해 사용된다. 최첨단 진공 롤러 및 에어 턴은 비용을 높이고 품질에 부정적인 영향을 주는 일정한 특징 및 특성을 가질 수 있다.
일반적인 진공 롤러의 경우, 인장 격리는 원하는 랩 각도를 포함하는 내부 고정 부재를 사용하여 수행된다. 진공은 진공 펌프를 통해 내부 고정 부재 내에서 발생되고, 회전하는 외부 롤러가 랩 각도 부분을 통과할 때, 진공이 외부 롤러 표면의 일련의 홀을 통해 전도되어, 랩 각도 위로 원하는 마찰을 발생한다. 현재 기술의 설계에 있어서, 내부 부재 및 외부 롤러는 진공 압력이 빠져나가지 않도록 매우 정확한 교합면을 가져야 한다. 현재 기술의 가장 큰 세 가지 문제점은 (1) 정교한 설계 및 정밀 부품이 필요하여 비용이 많이 들고, (2) 진공 유속이 높고 진공 압력이 낮으며, (3) 외부 회전 롤러의 구멍에 의해 웹에 자국이 생길 수 있다는 점이다.
일반적인 턴 롤러는 웹 처리에서 웹이 그 과정을 진행할 때 웹의 방향을 변경하는 데 사용된다. 최첨단 에어 턴은 롤 표면에서 웹을 들어올리기 위하여 가압 공기의 사용을 채용한다. 이들은 일반적으로 어드밴스 시스템즈(Advance Systems, Inc.)(ASI)에서 제공하는 것과 같이, 다양한 구성을 활용하여 공기가 일련의 채널을 통과하는 호를 생성함으로써 금속 구성 요소로 제조된다. 이들 시스템은, 탈출하는 공기의 양으로 인하여, 일반적으로 높은 유속을 갖는다. 또한, 진공 롤러의 경우에서와 같이, 웹은 접촉시 웹이 통과하는 공기 통로에 의해 자국이 생길 수 있다.
실시예 개시는 기체 베어링, 다공성 매체 진공 롤러 또는 에어 턴의 주요 기능을 수행하기 위하여, 양 또는 음의 기체 압력으로 외부적으로 가압되는 다공성 물질을 이용할 수 있다.
진공 롤러의 경우, 롤러의 외측 표면 또는 부분 호 롤러를 덮는 다공성 매체가 웹이 다공성 매체 표면에 대해 균일하게 진공화되어 원하는 랩 각도에 걸쳐 차등 장력을 생성할 수 있게 하거나, 롤러 외부의 다공성 매체가 다공성 래디얼 베어링과 함께 사용되어 웹 상에 작용하는 바람직한 순 힘을 생성할 수 있다.
에어 턴의 경우, 다공성 매체는 롤러의 외부 표면, 또는 부분 호 롤러를 덮고, 롤러가 회전할 필요 없이 웹이 비접촉 방식으로 롤러를 횡단할 수 있도록 한다.
본 발명은 현재 기술이 갖고 있는 다수의 주요 문제점을 해결한다. (1) 고정밀 기계 가공 표면의 필요성을 완화시키기 때문에 상대적으로 단순한(비용 효율적인) 설계이다. (2) 진공 유속이 상대적으로 낮으며(예를 들면 1 내지 10 scfm), 진공 압력이 적어도 최첨단 기술 정도로 높다. (3) 다공성 매체는 미세한 크기의 구멍을 가져, 롤러의 구멍 가장자리에 의해 웹에 자국이 남는 것으로부터 발생하는 문제를 완화한다.
첨부된 도면과 함께 읽을 때, 상술한 요약과 이하의 바람직한 실시예의 자세한 설명이 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 발명의 실시예를 예시하기 위한 목적으로, 예시적인 실시예의 도면이 제시된다. 그러나, 발명이 도시된 정확한 배열에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다.
도 1a는 다공성 매체 진공 롤러의 예를 나타낸다.
도 1b는 다공성 매체 진공 롤러 샤프트의 예를 나타낸다.
도 1c는 다공성 매체 진공 롤러 부분 랩 단부 판의 예를 나타낸다.
도 1d는 다공성 매체 진공 롤러 샤프트와 부분 랩 단부 판의 예의 단면도를 나타낸다.
도 1e는 다공성 매체 진공 롤러 단부 판의 다른 예를 나타낸다.
도 1f는 유연성 랩 각도 성능을 갖는 다공성 매체 진공 롤러 단부 판의 예를 나타낸다.
도 2a는 진공 롤러 또는 에어 턴의 역할을 할 수 있는 중실 샤프트를 갖는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 2b는 일체형 외부 다공성 매체 슬리브의 예를 나타낸다.
도 2c는 기체 전도 경로를 포함하는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 2d는 진공 롤러의 역할을 하는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 2e는 진공 롤러 또는 에어 턴의 역할을 할 수 있는 중공 샤프트를 갖는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 2f는 다중-편 외부 다공성 매체 슬리브의 예를 나타낸다.
도 2g는 제조 라인에서 에어 턴의 배열의 예를 나타낸다.
도 3a는 차등 장력을 제공하거나 에어 턴의 역할을 할 수 있는 다공성 매체 래디얼 베어링을 사용하는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 3b는 웹 상에 작용하여 횡단 이동을 개시하는 다공성 매체 래디얼 베어링을 사용하는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 3c는 측면 웹 이동을 제공하는 다공성 매체 래디얼 베어링을 사용하는 다공성 매체 롤러의 예를 나타낸다.
도 4는 부분 호 다공성 매체 에어 턴의 예를 나타낸다.
도 5는 종래 기술의 진공 롤러의 단면도를 나타낸다.
도 6은 종래 기술의 핀치 롤러를 나타낸다.
다음의 설명에서 특정한 용어가 단지 편의상 사용되며 제한적이지 않다. "앞", "뒤", "왼쪽", "오른쪽", "내부", "외부", "상부", "하부", "위" 및 "아래"의 용어는 참조하는 도면 내의 방향을 나타낸다. 또한, 용어 "하나(a)" 및 "일(one)"은 특별히 달리 언급되지 않는 한, 언급된 항목의 하나 이상을 포함하는 것으로 정의된다. "a, b 또는 c 중 적어도 하나"(a, b 및 c는 열거되는 항목을 나타냄)로 인용되는 항목의 목록에 대한 참조는 항목 a, b 또는 c 중 임의의 단일 항목 또는 그 조합을 의미한다. 용어는 위에 구체적으로 명시된 단어, 그 파생어 및 유사한 함축의 단어를 포함한다.
도 1a 및 1b에 나타난 바와 같이, 금속 또는 일부 다른 적합한 재료로 제조된 중실(solid) 또는 중공(hollow)의 회전 가능한 샤프트(101)는 샤프트(101) 내에 포함되거나 외부 다공성 매체 슬리브(102) 내로 기계 가공된 그루브(104)로 연결되는 축방향 홀(103)을 포함할 수 있다. 슬리브(102)는 샤프트(101)의 외부에 설치되거나 접착될 수 있다. 홀(103)은 샤프트의 일측 또는 양측에, 또는 외부 다공성 매체 슬리브(102)의 일측 또는 양측에 있을 수 있다. 외부 다공성 매체 슬리브는 연속적인 부재이거나, 기체의 탈출을 방지하도록 세그먼트들이 서로 밀봉되는 한, 세그먼트로 샤프트에 부착될 수 있다.
도 1c 및 1d는 이 분야에서 알려진 임의의 기계적 수단에 의해 샤프트(101)의 일단 또는 양단에 부착되는 단부 판(108)의 예를 나타낸다. 금속 홀더(108)는 다공성 재료(105A 및 105B)를 수용한다. 다공성 재료(105)는 홀(107)을 통해 진공이 가해지는 슬롯 영역(106)을 포함한다. 진공은 단부 판 내로 포트(109)를 통해 도입되며, 이는 진공 압력을 홀더(108) 또는 다공성 매체(105A 또는 105B) 내에 포함된 경로를 통해 홀(107)로 전도한다. 이 도면에서, 다공성 매체(105A 또는 105B)와 홀더(108)의 면은 모두 같은 평면 내에 있다. 본 진공 롤러의 동작은 진공 압력을 포트(109) 내로 도입함에 의해 수행된다. 진공은 홀(107)을 통해, 이어서 그루브(106) 내로 분포된다. 동시에, 양의 기체 압력이 포트(110) 내로 도입되며, 다공성 매체(105)의 면과 샤프트(101)의 단부 면 사이에서 베어링의 역할을 하는 가압된 간극을 생성한다. 샤프트는 또한 샤프트의 중량에 의해 전해지는 반경 방향 하중 및 샤프트에 작용하는 웹 장력에 기인한 하중을 전달하기 위해 부싱(도시하지 않음)에 의해 지지되어야 한다. 이러한 부싱은 또한 뉴 웨이 에어 베어링(New Way Air Bearings)에 의해 일반적으로 제공되는 기체 부싱이거나, 또는 부싱이 뉴 웨이 에어 베어링에 의해 통상적으로 제공되는 스러스트 부싱의 형태로 도 1d에 나타난 단부 판에 통합될 수 있음을 유의한다.
또한, 도 1d의 단부 판은 샤프트(101)가 회전하더라도 고정 상태를 유지한다. 샤프트(101)가 회전함에 따라(111), 단부 판의 랩 각도에 의해 정의되는 호 각도에 따른 홀(103)이 이러한 교합 홀(103)에 의해 전도되는 진공을 수신한다. 진공은 샤프트(101)가 회전함에 따라 동일한 소정 호 각도에 따라 작용하여, 샤프트(101)의 원하는 구역에 진공을 제공한다. 진공이 샤프트(101)의 원하는 호 길이에만 인가되므로, 횡단하는 웹은 그 영역에서만 샤프트(101)에 유지되고, 랩 각도의 양측에 차등 장력이 발생할 수 있다. 샤프트(101)가 랩 각도 구역 외부에서 연속적으로 회전하므로, 진공 압력은 더 이상 존재하지 않고, 원하는 랩 각도 외부의 영역에서 웹은 롤에 부착되지 않는다.
일 실시예에서, 차등 장력은 랩 각도의 양측에 제공된다. 이 기능은 고도로 기계 가공된 표면에 대한 필요성을 완화시키고 상대적으로 낮은 진공 유속(예를 들면 1 내지 10 scfm), 및 더 낮은 유속에서 최첨단 기술 수준 이상의 진공 압력을 가능하게 한다. 이것은 기체 베어링의 입증된 성질이 단부 면과 로터 면 사이의 간극이 매우 작고, 이러한 간극이 매우 낮은 기체 유속을 요구하며 매우 효율적인 고압(또는 진공)을 생성한다는 사실에 의해 달성된다. 또한, 다공성 매체는 미세한 크기의 구멍을 가지므로, 외부의 다공성 매체 슬리브 부재(102)는 종래 기술에 존재하는 웹이 구멍의 가장자리에 의해 자국이 생기는 것과 관련된 문제점을 완화시킨다는 점을 유의해야 한다.
다른 단부 면이 도 1e에 나타나 있다. 이 도면은 다공성 매체(112) 및 홀더(114)의 면이 모두 동일한 면 내에 있다는 사실을 제외하고 뉴 웨이 에어 베어링에 의해 제공되는 VPL(vacuum preloaded) 기체 베어링과 매우 유사하다. 일반적인 VPL 유형 베어링과의 다른 차이점은 진공 그루브(113)가 웹의 원하는 랩 각도에 대응하는 부분 호만이라는 점이다. 진공 포트(115A)는 그루브(113) 내에 진공을 생성하는 진공 홀(115B)로 이어진다. 압력 포트(116)는 다공성 매체(112)로 인도되어 다공성 매체의 면에 기체 베어링 기능을 생성한다.
단부 면의 다른 예가 도 1f에 나타나 있다. 이 경우, 홀더(117)는 다공성 매체(118)를 포함한다. 그러나, 이 도면은 그루브(119)가 완전한 360도이고, 진공 그루브(119)로 통하는 진공 홀(120)이 있다는 점에서 도 1e와 다르다. 또한, 밀착 그루브 필러(121)가 원하는 랩 각도에서 그루브(119) 내에 설치된다. 그루브 필러(121)는 새로운 또는 변형된 단부 판을 요구하지 않으면서 유연한 랩 각도를 설정할 수 있게 한다. 원하는 랩 각도에 따라, 복수의 진공 포트 중 하나가 설정되어 있는 그루브 구역에 진공 압력을 전도하기 위하여 사용된다. 그루브 필러(121)는, 도시된 바와 같이, 나사산과 같은 이 분야에서 일반적인 임의의 기계적 수단에 의해 그루브(119) 내에 포함된다. 그루브 필러(121)가 적절한 기능성을 위해 100% 기밀 진공 그루브를 생성하여야 하는 것은 아니다. 그루브 필러는 원통형 이외의 다른 형상일 수 있다.
다공성 매체 기술을 사용하여 진공 롤러를 생성하기 위한 다른 실시예가 도 2a 내지 도 2d에 도시된다. 도 2a 내지 도 2d는 다공성 매체 슬리브(202)가 외부에 설치되고 접착된 회전 가능한 중실 샤프트(201)를 나타낸다. 진공 펌프 또는 등가물로부터의 진공 압력이 포트(203)를 통해 가해지고 하나 또는 복수의 플리넘(204)을 통해 전도되어, 차례로 다공성 매체 슬리브(202) 전체에 진공 압력을 생성한다. 이 진공 압력은 롤러 외부의 대기로부터 가스를 끌어들이고, 이는 다공성 매체(202)를 통해 다수의 플리넘(204) 내로 전도되고, 포트(203)로부터 전도된다. 샤프트(201)가 회전함에 따라, 원하는 랩 각도(206)에 걸쳐 횡단하는 웹(205)에 진공이 작용한다. 웹의 일 부분은 팽팽하게 유지될 수 있고 다른 부분은 느슨해질 수 있다. 따라서, 다공성 매체 진공 롤러에 의해 차등 장력이 생성된다. 웹이 횡단하지 않는 다공성 매체(202)의 나머지 부분(207)은 또한 이 표면 상에 가해지는 진공을 갖지만, 이 진공은 차등 장력을 생성하는 기능을 위해 효과적으로 사용되지 않는다. 그렇지만 이 "미사용" 진공에도 불구하고 롤은 낮은 유량 및 높은 진공 능력으로 인해 원하는 차등 장력을 생성하는 데 여전히 효율적이다.
도 2e는 도 2a에서 중실 샤프트를 사용하는 것에 대한 대안을 도시하지만, 중실 샤프트에 대해 기술된 것과 동일한 기능을 사용한다. 도 2e에서, 중공 샤프트(209)가 저널(210)에 부착된 둥근 단부 판(208)에 결합된다. 다공성 매체 슬리브(도시되지 않았지만, 도 2a의 것과 유사)가 중공 샤프트(209)의 외부에 설치되고 접착될 수 있다. 포트(211)가 저널 내에 설치된다.
도 2f는 중실 다공성 매체 슬리브에 대한 대안을 도시한다. 다수의 다공성 매체 슬리브 부재(212)가 함께 결합될 수 있고 샤프트 상에 설치되고 접착될 수 있다.
본 기술된 실시예의 문맥에서 진공 또는 양의 압력을 전도하기 위하여 다공성 매체를 사용하는 것의 보편성에 유의하는 것이 중요하다. 예를 들면, 도 2a 내지 2f의 실시예에서, 진공 압력 대신 양의 압력으로 대체하는 것이 가능하다. 유일한 중요 차이점은 양의 압력을 사용하면 샤프트가 회전할 필요가 없으며, 횡단하는 웹이 다공성 매체의 표면 위로 떠올라, 장치가 에어 턴의 역할을 한다는 점이다. 이러한 실시예에서, 웹과의 접촉이 전혀 없을 수 있으며, 종래 기술의 롤러에서 홀의 가장자리에 의해 웹에 자국이 생기는 것과 관련된 문제를 완화할 수 있다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 진공 유속이 상대적으로 낮고 진공 압력이 최첨단 기술보다 높을 수 있으므로, 이는 매우 비용 효율적인 비접촉 롤 솔루션이 된다. 도 2g는 생산 라인에서의 일련의 비접촉 에어 턴을 도시한다.
도 3a는 외부 다공성 매체 슬리브(305)로 덮이고 압력 포트(304)를 갖는 중실 또는 중공일 수 있는 샤프트(301)를 나타낸다. 뉴 웨이 에어 베어링에 의해 판매되는 것과 유사한 압력 포트(306)를 갖는 다공성 매체 래디얼 기체 베어링이 또한 나타나 있다. 래디얼 기체 베어링(303)은 가압되어 웹(302)에 힘을 제공하는 데 사용된다. 또한, 압력은 포트(304)를 통해 다공성 매체 슬리브(305) 내로 공급된다. 따라서, 다공성 슬리브(305) 내로 도입된 압력 및 래디얼 베어링(303) 내로 도입된 압력은 모두 웹(302) 상에서 하방으로 작용하는 바람직한 순 힘을 생성하도록 조정될 수 있다. 또한, 이러한 순 힘은 웹이 다공성 매체 롤과 접촉하게 하고, 웹 상에 차등 장력을 일으킬 수 있다. 필요에 따라, 여러 개의 래디얼 기체 베어링을 사용할 수 있다. 이 방법의 장점은 거대하다--웹은 래디얼 베어링과 접촉하지 않지만 차등 장력이 발생한다. 유속은 최첨단 진공 롤 방식에 비해 매우 낮다. 이 방법의 단순성은 복잡한 최첨단 진공 롤 방식과는 크게 다르다. 이 방법의 다른 실시예는 회전하는 다공성 매체 롤러, 고정된 다공성 매체 롤러, 압력이 다공성 매체로 도입되는 다공성 매체 롤러 및 다공성 매체로부터 진공이 인출되는 다공성 매체 롤러를 포함할 수 있다.
도 3b는 가압된 래디얼 베어링(303)이 가압된 다공성 매체 롤러와 함께 사용될 때, 도시된 바와 같이 래디얼 베어링(303)의 배향의 편향이 웹(302)이 입력 압력과 래디얼 베어링(303)의 배향의 결과로 오른쪽으로 구동되도록 할 수 있는 점을 나타낸다. 샤프트가 회전하지 않아도, 웹은 비접촉 방식으로 샤프트를 횡단하도록 구동된다. 도 3b의 작은 화살표는 기체 흐름을 나타낸다.
도 3c는 가압된 다공성 매체 롤러와 함께 사용되어 웹의 측면 이동 또는 위치 설정을 제어하는 가압 래디얼 기체 베어링(303)의 유사한 현상을 도시한다. 힘을 가하고 각도 표현으로 나타난 바와 같이 래디얼 베어링을 편향시킴으로써, 래디얼 베어링과 웹 사이의 공기 막은 쐐기 형의 점진적인 두께를 가지게 되며, 이것은 웹을 측면으로, 이 경우에는 오른쪽으로 이동시키는 데 사용될 수 있다. 다양한 편향력과 공기 쐐기 프로파일을 사용하여 다양한 측면 이동을 생성할 수 있다. 웹의 위치(계측에 의해 감지될 수 있음)와 래디얼 공기 베어링의 편향 사이에 피드백을 제공함으로써, 웹의 측면 위치를 자동으로 조정할 수 있다.
도 4는 탄소 섬유 샤프트(401), 탄소 섬유/발포 지지체(402) 및 외부 다공성 매체 슬리브(404) 상에 접착되는 탄소 섬유 내부 링(403)을 포함하는 탄소 섬유 재료를 이용하는 에어 턴의 예를 도시한다. 기체 흐름의 전도를 허용하도록 일련의 그루브가 다공성 매체 외부 링의 내경에 설치된다. 기체 흐름은 포트(405)를 통해 탄소 섬유 내부 링의 내부 표면으로부터 도입되고, 외부 슬리브(404)에 기계 가공된 채널을 통해 흐른다. 조립체는 부분적인 랩 각도이지만,이 구조는 다양한 랩 각도에 사용될 수 있다. 이 실시예의 주요 이점은 웹이 롤러에 접촉하지 않는다는 사실 및 최첨단 에어 턴보다 현저한 중량 이점을 갖는다는 사실을 포함한다. 무게 절감은 다양한 웹 핸들링 응용에서 중요하다(예컨대 급격한 가속을 위해 저질량 부품이 필요한 경우).
상술한 각 실시예에서, 진공(또는 양의 압력)은 공기, 질소 또는 다른 것과 같은 임의의 기체를 사용하여 채용될 수 있다. 또한, 다공성 매체는 흑연, 탄소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 다공성 다이아몬드, 알루미나, 탄소-탄소, 다이아몬드 또는 다이아몬드와 같은 코팅을 갖는 다공성 탄소 기반 재료와 같은 임의의 다공성 또는 소결 재료로 이루어질 수 있다. 다공성 매체의 제조는 이 분야에 일반적으로 알려진 세라믹 주조 기술을 채용할 수 있지만, 3-D 인쇄와 같은 다른 방법을 또한 사용할 수 있다.
도 5 및 도 6은 이전 단락에서 언급된 진공 롤러 및 핀치 롤러에 대한 종래 기술의 구성을 나타낸다. 도 5에서, 롤(502)은 진공 펌프를 통해 도입되어 그 내부가 진공 영역인 내부 부재(505)를 포함한다. 내부 부재(505)의 외경 및 롤(502)의 내경은 진공 누출을 방지하기 위해 매우 엄격한 허용오차를 갖는다. 이는 종래 기술의 진공 롤의 비용을 증가시킨다. 또한, 이러한 배열에서 유속은 매우 높고, 롤(502) 내의 홀(503)을 통해 전도됨으로써 웹(504)에 작용하는 진공 압력은 낮다. 실제로는 도시된 것보다도 더 가까운 홀(503)은 웹(504)에 홀(503)에 의한 자국이 생기게 하는 문제점을 여전히 나타낸다. 도 6에서, 종래의 핀치 롤러는 차등 장력을 발생시키는 대안으로서 도시되어 있다. 두 롤(602, 603)의 각각은 상이한 방향으로 회전하고 롤의 양측에 차등 장력을 허용하면서 웹(601)이 횡단하도록 한다. 그러나, 이러한 간단한 배열로부터의 명백한 비판점은 웹(601)이 롤에 상당한 압력(협착)이 적용되면서 양측에서 접촉된다는 사실이다.
바람직한 실시예가 도면을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 개시를 검토한 이 분야의 기술자는 본 발명의 범위 내에서 다른 실시예가 실현될 수 있음을 쉽게 인식할 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 제한되는 것으로 해석된다.

Claims (24)

  1. 다공성 매체 에어 턴(air turn)으로서,
    다공성 매체 외부 표면;
    상기 다공성 매체 외부 표면을 지지하도록 구성되고 움직이지 않는(stationary) 내부 구조;
    상기 다공성 매체 외부 표면 내로 기체 압력을 도입하도록 구성되는 전도성 통로; 및
    상기 다공성 매체 외부 표면에 대응하면서도 대향하는 베어링 표면을 가지고, 웹에 의해 분리되는 래디얼 기체 베어링을 포함하며,
    상기 다공성 매체 외부 표면은 볼록하고 상기 래디얼 기체 베어링 표면은 오목하며, 상기 래디얼 기체 베어링은 비접촉 웹 조건을 여전히 허용한 채로 차등 웹 장력을 생성하기 위하여 상기 웹에 대해 힘을 가하도록 구성되고,
    상기 래디얼 기체 베어링에 의해 인가되는 힘은 상기 래디얼 기체 베어링의 배향에 기반하여 웹 재료를 앞으로, 뒤로, 또는 옆으로 움직이도록 하는 다공성 매체 에어 턴.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 매체 표면은 비접촉 에어 턴으로서 역할을 하는 다공성 매체 에어 턴.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다공성 매체 표면은 상기 웹의 원하는 랩 각도와 일치하는 부분적 호(arc)인 다공성 매체 에어 턴.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다공성 매체 표면은 완전한 360도 링(ring)인 다공성 매체 에어 턴.
  6. 제1항에 있어서, 상기 래디얼 기체 베어링 내로의 입력 압력과 상기 다공성 매체 표면 내로의 입력 압력이 웹 상에 원하는 차등 장력을 제어하는 순 힘을 생성하도록 조정될 수 있는 다공성 매체 에어 턴.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 매체는 흑연, 탄소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 다공성 다이아몬드, 다이아몬드와 같은 코팅된 것, 알루미나, 탄소-탄소와 같은 임의의 다공성 또는 소결 재료로부터 주조 또는 3-D 인쇄된 다공성 매체 에어 턴.
  10. 다공성 매체 에어 턴으로서, 제1 다공성 기체 베어링 표면을 포함하고, 상기 제1 다공성 기체 베어링 표면은, 웹이 제1 및 제2 다공성 기체 베어링 표면 사이에서 비접촉 방식으로 압축되도록 상보형의 대향하는 제2 다공성 기체 베어링 표면에 의해 상기 제1 다공성 기체 베어링 표면을 향해 가압되는 웹을 지지하는 원통 형상을 갖고,
    상기 제1 및 제2 다공성 기체 베어링 표면은 베어링 간극 내에서 상기 웹을 조종하기 위하여 편향력을 생성하도록 구성되는 다공성 매체 에어 턴.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 다공성 기체 베어링 표면은 베어링 간극 내에서 상기 웹을 펼치기 위하여 편향력을 생성하도록 구성되는 다공성 매체 에어 턴.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 다공성 기체 베어링 표면은 베어링 간극의 각 측면의 웹의 차등 장력을 제어하기 위하여 편향력을 생성하도록 구성되는 다공성 매체 에어 턴.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서, 상기 다공성 매체는 흑연, 탄소, 탄화규소, 탄화텅스텐, 다공성 다이아몬드, 다이아몬드와 같은 코팅된 것, 알루미나, 탄소-탄소와 같은 임의의 다공성 또는 소결 재료로부터 주조 또는 3-D 인쇄된 다공성 매체 에어 턴.
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