KR102598597B1

KR102598597B1 - 고온용 로터리 조인트

Info

Publication number: KR102598597B1
Application number: KR1020220059912A
Authority: KR
Inventors: 조대휘
Original assignee: 조대휘
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-11-03

Abstract

본 발명은 고온용 로터리 조인트에 관한 것으로, 니플을 갖는 원통 형상의 케이싱과; 케이싱의 내측에 원통 형상으로 구비되어 고열유체를 통과하는 통로를 갖는 로터와; 제1체결볼트에 의해 케이싱의 일측에 체결 결합되며, 내측에 구비되어 로터의 형성된 테이퍼돌부에 밀폐 접촉되는 제1플로팅시트를 포함하는 제1덮개와; 제1체결볼트에 의해 케이싱의 반대측에 체결 결합되며, 내측에 구비되는 제2플로팅시트를 포함하는 제2덮개와; 로터와 케이싱의 사이 윤활공간에 구비됨과 아울러 테이퍼돌부에 대응하여 제2플로팅시트에 밀폐 접촉되는 칼라를 탄성 밀착하는 밀착가압부와; 제1덮개으로 연장된 로터의 단부에 구비되어 공급되는 고열유체를 수용하는 구동장치의 어댑터에 볼트너트 결합하는 플랜지와; 제2체결볼트에 의해 제2덮개에 체결 결합하여 고열유체를 공급하는 공급배관을 일측에 연결하는 벨로우즈를 포함하며, 밀착가압부는 윤활공간에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 탄성 구비되는 복수의 스프링과; 스프링의 코일중심에 각각 삽입 구비되는 복수의 스프링홀더와; 스프링홀더의 단부에 링 형상으로 구비되어 스프링의 탄성력에 의해 제2플로팅시트에 밀폐 접촉되는 칼라를 포함하는 것을 특징으로 공급되는 고열유체에 의해 발생하는 열팽창으로 이음부분에 누수가 발생하더라도 윤활공간에 유입을 방지하여 윤할제의 누유 방지 및 소비 최소화를 통해 장치의 수명을 연장할 수 있는 고온용 로터리 조인트에 관한 것이다.

Description

고온용 로터리 조인트{Rotary joint for high temperature}

본 발명은 고온용 로터리 조인트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공급되는 고열유체에 의해 발생하는 열팽창으로 이음부분에 누수가 발생하더라도 윤활공간에 유입을 방지하여 윤할제의 누유 방지 및 소비 최소화를 통해 장치의 수명을 연장할 수 있는 고온용 로터리 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 조인트(Rotary Joint)라 함은, 상대적으로 회전하는 배관 또는 기기를 서로 접속시키는 관이음 또는 그 이음쇠를 말하는 것으로, 통상 유체를 누수 하지 않고 고정 배관으로부터 각종 기계장치의 회전 부분에 공급하거나 회전 부분으로부터 배출할 때 사용되는 관 이음장치이다.

반면에, 특허문헌 1에서 제안하는 로터리 조인트는 제1배관에 결합되는 암조인트와, 제2배관에 결합되는 암조인트로 구성되어 있고, 이들을 상대적으로 회전 자유롭게 결합하게 되는 스웨벨(swivel) 관조인트다.

암조인트를 연결하는 제1구멍과, 제1구멍에 교차 상태로 연통하는 제2구멍을 가지고 있다. 단부가 제2구멍을 폐쇄하지 않은 길이를 가지고 제1구멍 내에 삽입하는 원통상의 구금부로 되고, 구금부의 외주에는 제1구멍의 내주면에 밀착하는 실링을 장착하는 환상의 패킹홈과, 지름방향에 신축가능한 발지링을 장착하는 환상의 지지홈이 형성되고, 제1구멍의 내주에는 지지홈에 대응하고 발지링의 외주부를 받아들이는 환상의 록홈이 형성되어 각종 유체를 유량 변동 없고 안정적으로 통과시킬 수 있는 컴팩트하고 조립이 용이한 간단한 구조의 스위블관 조인트를 제공할 수 있었다.

그러나, 특허문헌 1은 고온 고압의 스팀이 이동되는 배관에 사용할 경우 스팀이 실링과 직접적으로 접촉되어 고온의 스팀과 실링이 접촉하게 되면, 실링의 경화가 빠르게 일어나게 되고 이로 인하여 실링의 마모가 빠르게 진행되므로, 스웨벨 회전부분에서 누수가 발생되는 문제점을 가지고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 특허문헌 2는 스팀용 로터리 조인트에 관한 발명으로 제1배관이 연결되는 니플이 일측에 연결되고, 외주연의 일측에는 외부 돌출턱이 형성된 중심관과; 중심관의 외측에 일측에서 타측으로 삽입되며, 내주연의 타측에는 외부 돌출턱에 걸리는 걸림턱이 형성되고, 외주연의 타측에는 제1나선부가 형성된 제1몸체관과; 외부 돌출턱과 걸림턱의 사이에 장착되는 다수의 볼과; 중심관의 외부 돌출턱의 타측과 제1몸체관의 내측에 장착되는 니들베어링과; 내주연의 중간에는 제1몸체관의 타단부를 눌러주며 내측면에 밀봉홈이 형성된 내부 돌출턱이 형성되고, 이 내부 돌출턱의 일측에는 제1나선부에 체결되는 제1탭부가 형성되며, 외부 돌출턱의 타측에는 제2 배관이 연결되는 제2탭부가 형성된 제2 몸체관과; 밀봉홈의 내측에 장착되는 오링과 오링의 내측인 밀봉홈에 장착되는 내측 밀봉씰의 이중 씰링 밀봉부를 포함하는 구성으로 제1배관이 연결되는 중심관에서 제2배관이 연결되는 제1,2몸체관을 니들베어링과 볼을 통해 원활하게 회전되게 함과 동시에, 이중 씰링 밀봉부를 통해 오링과 스팀의 직접적인 접촉을 방지하여 오링의 빠른 마모를 방지할 수 있으나, 여전히 고열 팽차에 따른 누유가 발생하는 문제점이 있다.

JP

2009-174648

A

KR

10-0998940

B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 밀폐공간과 윤활공간으로 분할된 사이에 패킹을 탄성 밀착하는 구조를 제안하여 공급되는 고열유체에 의해 발생하는 열팽창으로 이음부분에 누수가 발생하더라도 윤활공간에 유입을 방지하여 윤할제의 누유 방지 및 소비 최소화를 통해 장치의 수명을 연장할 수 있는 고온용 로터리 조인트를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 니플을 갖는 원통 형상의 케이싱과; 케이싱의 내측에 원통 형상으로 구비되어 고열유체를 통과하는 통로를 갖는 로터와; 제1체결볼트에 의해 케이싱의 일측에 체결 결합되며, 내측에 구비되어 로터의 형성된 테이퍼돌부에 밀폐 접촉되는 제1플로팅시트를 포함하는 제1덮개와; 제1체결볼트에 의해 케이싱의 반대측에 체결 결합되며, 내측에 구비되는 제2플로팅시트를 포함하는 제2덮개와; 로터와 케이싱의 사이 윤활공간에 구비됨과 아울러 테이퍼돌부에 대응하여 제2플로팅시트에 밀폐 접촉되는 칼라를 탄성 밀착하는 밀착가압부와; 제1덮개으로 연장된 로터의 단부에 구비되어 공급되는 고열유체를 수용하는 구동장치의 어댑터에 볼트너트 결합하는 플랜지와; 제2체결볼트에 의해 제2덮개에 체결 결합하여 고열유체를 공급하는 공급배관을 일측에 연결하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 로터리 조인트를 제공한다.

여기서, 밀착가압부는 윤활공간에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 탄성 구비되는 복수의 스프링과; 스프링의 코일중심에 각각 삽입 구비되는 복수의 스프링홀더와; 스프링홀더의 단부에 링 형상으로 구비되어 스프링의 탄성력에 의해 제2플로팅시트에 밀폐 접촉되는 칼라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 윤활공간에 대응하여 로터의 외측 둘레에 체결 결합되어 칼라를 로터의 회전과 함께 회전시키는 제1키가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 로터와; 제2덮개의 사이에는 로터의 내부를 통과하는 고열유체의 누수를 방지할 수 있도록 밀폐 구비되는 실링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로 제1덮개의 내측에는 제1덮개를 관통하는 제1렌치볼트의 체결에 의해 제1플로팅시트가 고정되고, 제2덮개의 내측에는 제2덮개를 관통하는 제2렌치볼트의 체결에 의해 제2플로팅시트가 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 공급되는 고열유체에 의해 발생하는 열팽창으로 이음부분에 누수가 발생하더라도 윤활공간에 유입을 방지하여 윤할제의 누유 방지 및 소비 최소화를 통해 장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고온용 로터리 조인트를 나타내는 구성도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 고온용 로터리 조인트는 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(1), 로터(2), 제1덮개(6), 제2덮개(7), 밀착가압부(28), 플랜지(11), 벨로우즈(19)를 포함할 수 있다.

우선, 케이싱(1)은 원통 형상으로 형성되며, 둘레에 내측으로 윤활유를 제공하는 니플(27)을 갖는다.

그리고, 로터(2)는 상기 케이싱(1)에 대응되는 원통 형상으로 내측에 회전 가능하게 구비되어 고열유체를 통과하는 통로(2a)를 갖는다.

이때, 고열유체는 액체 또는 스팀으로 적용되며, 그 온도는 400 ~ 500℃ 범위를 최적으로 한다.

이때, 제1덮개(6)는 제1체결볼트(17)에 의해 상기 케이싱(1)의 일측에 체결 결합된다.

케이싱(1)의 내측에는 상기 로터(2)의 형성된 테이퍼돌부(2b)에 밀폐 접촉되는 제1플로팅시트(4)가 구비된다.

제1플로팅시트(4)와 제1덮개(6)의 사이에 누출 방지를 위해 제1개스킷(14)이 구비된다.

제2덮개(7)는 제1체결볼트(17)에 의해 상기 케이싱(1)의 반대측에 체결 결합되며, 내측에는 제2플로팅시트(5)가 구비된다.

제2플로팅시트(5)와 제2덮개(7)의 사이에 누출 방지를 위해 제2개스킷(18)이 구비된다.

여기서, 밀착가압부(28)는 로터(2)와 케이싱(1)의 사이 윤활공간(1a)에 구비됨과 아울러 상기 테이퍼돌부(2b)에 대응하여 상기 제2플로팅시트(5)에 밀폐 접촉되는 칼라(3)를 탄성 밀착할 수 있다.

이때, 밀착가압부(28)는 복수의 스프링(9) 및 스프링홀더(8)를 포함하며, 칼라(3)를 함께 구성한다.

스프링(9)은 상기 윤활공간(1a)에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 복수개가 탄성 구비된다.

그리고, 스프링홀더(8)는 상기 스프링(9)의 코일중심에 각각 삽입 구비된다.

이때. 칼라(3)는 상기 스프링홀더(8)의 단부에 링 형상으로 구비되어 상기 스프링(9)의 탄성력에 의해 상기 제2플로팅시트(5)에 밀폐 접촉된다.

한편, 플랜지(11)는 상기 제1덮개(6)으로 연장된 로터(2)의 단부에 구비되어 공급되는 고열유체를 수용하는 구동장치(31)의 어댑터(23)에 볼트너트 결합하여 구비된다.

그리고, 벨로우즈(19)는 제2체결볼트(20)에 의해 상기 제2덮개(7)에 체결 결합하여 고열유체를 공급하는 공급배관(30)을 일측에 연결할 수 있다.

이때, 벨로우즈(19)의 설치 길이를 결정 또는 조절하는 제3체결볼트(22)를 길이 방향에 체결 구비된다.

더불어, 벨로우즈(19)와 제2덮개(7)의 사이에 고열유체의 누출을 방지하기 위해 제3개스킷(21)이 밀폐 구비된다.

한편, 상기 윤활공간(1a)에 대응하여 상기 로터(2)의 외측 둘레에 체결 결합되어 상기 칼라(3)를 상기 로터(2)의 회전과 함께 회전시키는 제1키(10)가 더 구비된다.

더불어, 상기 로터(2)와; 제2덮개(7)의 사이에는 상기 로터(2)의 내부를 통과하는 고열유체의 누수를 방지할 수 있도록 밀폐 구비되는 실링(29)을 더 포함한다.

또한, 상기 제1덮개(6)의 내측에는 상기 제1덮개(6)를 관통하는 제1렌치볼트(15)의 체결에 의해 상기 제1플로팅시트(4)가 고정되고, 상기 제2덮개(7)의 내측에는 상기 제2덮개(7)를 관통하는 제2렌치볼트(16)의 체결에 의해 상기 제2플로팅시트(5)가 고정된다.

로터(2)와 어댑터(23) 사이에는 로터(2)의 통로(2a)를 따라 유동되는 고열유체의 누출을 방지하는 제4개스킷(24)이 밀폐 적용되며, 슬릿링(12)이 구비되어 회전되는 로터(2)에 슬립 접촉된다.

이때, 플랜지(11)와 로터(2)의 사이에 제2키(13)를 구비하여 로터(2)에 대응하여 플랜지(11)가 일체로 회전될 수 있다.

한편, 어댑터(23)와 구동장치(31)는 볼트너트의 체결을 통해 플랜지 결합하되, 그 사이에 고열유체의 누출을 방지하는 제5개스킷(25)이 밀폐 구비된다.

마지막으로 제1덮개(6)와 제2덮개(7)의 둘레 일측에는 견인 또는 크레인 가능하게 아이볼트(26)가 체결 구비되는 것이 바람직하다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

1: 케이싱 2: 로터
3: 칼라 4: 제1플로팅시트
5: 제2플로팅시트 6: 제1덮개
7: 제2덮개 8: 스프링홀더
9: 스프링 10: 제1키
11: 플랜지 12: 슬릿링
13: 제2키 14: 제1개스킷
15: 제1렌치볼트 16: 제2렌치볼트
17: 제1체결볼트 18: 제2개스킷
19: 벨로우즈 20: 제2체결볼트
21: 제3개스킷 22: 제3체결볼트
23: 어댑터 24: 제3개스킷
25: 제4개스킷 26: 아이볼트

Claims

니플(27)을 갖는 원통 형상의 케이싱(1)과;
상기 케이싱(1)의 내측에 원통 형상으로 구비되어 고열유체를 통과하는 통로(2a)를 갖는 로터(2)와;
제1체결볼트(17)에 의해 상기 케이싱(1)의 일측에 체결 결합되며, 내측에 구비되어 상기 로터(2)의 형성된 테이퍼돌부(2b)에 밀폐 접촉되는 제1플로팅시트(4)를 포함하는 제1덮개(6)와;
제1체결볼트(17)에 의해 상기 케이싱(1)의 반대측에 체결 결합되며, 내측에 구비되는 제2플로팅시트(5)를 포함하는 제2덮개(7)와;
상기 로터(2)와 케이싱(1)의 사이 윤활공간(1a)에 구비됨과 아울러 상기 테이퍼돌부(2b)에 대응하여 상기 제2플로팅시트(5)에 밀폐 접촉되는 칼라(3)를 탄성 밀착하는 밀착가압부(28)와;
상기 제1덮개(6)으로 연장된 로터(2)의 단부에 구비되어 공급되는 고열유체를 수용하는 구동장치(31)의 어댑터(23)에 볼트너트 결합하는 플랜지(11)와;
제2체결볼트(20)에 의해 상기 제2덮개(7)에 체결 결합하여 고열유체를 공급하는 공급배관(30)을 일측에 연결하는 벨로우즈(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 로터리 조인트.
청구항 1에 있어서,
상기 밀착가압부(28)는,
상기 윤활공간(1a)에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 탄성 구비되는 복수의 스프링(9)과;
상기 스프링(9)의 코일중심에 각각 삽입 구비되는 복수의 스프링홀더(8)와;
상기 스프링홀더(8)의 단부에 링 형상으로 구비되어 상기 스프링(9)의 탄성력에 의해 상기 제2플로팅시트(5)에 밀폐 접촉되는 칼라(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 로터리 조인트.
청구항 2에 있어서,
상기 윤활공간(1a)에 대응하여 상기 로터(2)의 외측 둘레에 체결 결합되어 상기 칼라(3)를 상기 로터(2)의 회전과 함께 회전시키는 제1키(10)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고온용 로터리 조인트.
청구항 1에 있어서,
상기 로터(2)와; 제2덮개(7)의 사이에는,
상기 로터(2)의 내부를 통과하는 고열유체의 누수를 방지할 수 있도록 밀폐 구비되는 실링(29)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 로터리 조인트.
청구항 1에 있어서,
상기 제1덮개(6)의 내측에는 상기 제1덮개(6)를 관통하는 제1렌치볼트(15)의 체결에 의해 상기 제1플로팅시트(4)가 고정되고,
상기 제2덮개(7)의 내측에는 상기 제2덮개(7)를 관통하는 제2렌치볼트(16)의 체결에 의해 상기 제2플로팅시트(5)가 고정되는 것을 특징으로 하는 고온용 로터리 조인트.