KR19980071543A - 회전하는 기계부로 혼합 유체를 공급하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정부(2)로부터 회전하는 또는 회전가능한 기계부분(1,11)에 이르는 회전연결부(3)로서 혼합유체(4)를 회전하는 기계부분(11)에 공급하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 여기서 혼합유체(4)는 회전연결부(3)에서 이격된 회전하는 기계부분(1,11)에 한 지점에 공급된다. 대체로 유체성분들의 어떠한 바라는 상대비율들의 설정을 가능하게하며 특히 다른것에 비하여 성분들 중의 하나의 매우 커다란 감소를 허용하는, 여기서 유체혼합체는 그럼에도 불구하고 바라는 상대조성으로 회전연결부로부터 이격된 한지점에 도달하는 고정된 곳으로부터 회전하는 기계부분(1,11)으로 적어도 두 개의 다른 유체들을 공급하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위하여 방법에 관한한, 발명에 따라 유체성분들이 회전연결부를 통하여 각각 공급되며 바라는 상대비율들을 가지는 혼합체(4)가 실제 사용지점 근처에서 단지 회전하는 기계부분(1) 내부에서 만들어지는 것이 제안된다. 장치에 관한한 회전연결부(3)는 각각이 유체혼합체의 한 성분을 위한 두 개의 독립된 공급관들(16,17)을 포함하며, 여기서 첫 번째 공급관(6)은 회전하는 기계부분(1,11)의 회전축(10)을 따라 중앙에 배열되고 두 번째 공급관(17)은 회전축(10)의 바깥에 배열된다.

Description

회전하는 기계부로 혼합유체를 공급하기 위한 방법 및 장치

본 발명은 고정부에서 회전하는 기계부로 향하는 로터리조인트를 가지며 혼합유체는 회전연결부로부터 이격된 회전하는 기계부의 한 지점으로 공급되는 회전하는 기계부로 혼합유체를 공급하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

이러한 방법들과 장치들은 예를들어 공작기계에 관련하여 공지되며 여기서 윤활, 소기 그리고 냉각제로서 작용하는 물-오일 에멀션이 공작기계의 회전하는 스핀들을 통하여 드릴과 같은 공구로 공급되고 가공동안 발생하는 부스러기 조각들을 세척하고 공구와 작업편을 냉각하며 마찰감소를 확실하게 하기 위하여 공구의 전단부에서 배출된다.

일반적으로 혼합유체가 기계의 외부에 준비되고 이것은 혼합물로서 회전연결부를 통하여 기계로 유입된다. 때때로 상당히 변화된 화학첨가제들이 여기로 첨가되는 에멀젼의 요구량은 비교적 크고 이러한 유체의 제거 또는 재처리는 상응하게 복잡하고 비용이 든다. 따라서 대체방안으로서 미세한 오일방울들 또는 오일의 분무안개로 공구의 작업영역에 분사하는 시도들이 이루어져 왔고, 여기서 이 오일은 대체로 윤활과 마찰감소를 위한 것이며 반면 오일에 대한 담체로서 작용하는 공기는 동시에 냉각과 배출기능들을 수행한다. 그러나 종래의 방법들로써 적절한 공기와 오일방울들의 혼합체가 상당히 어렵게 공구의 작업영역으로 운반될 수 있는 것이 판명되었다. 오일은 공급관들 및 이와유사한 곳에 있는 미세하게 분산된 안개방울들로부터 쉽게 분리하기 때문에 비교적 큰량의 적당한 혼합체를 공급하는 것이 필요하고 따라서 충분한 량이 작업영역에 도달하며 그다음 공급관들의 막힘 또는 공급관들에 모여진 비교적 큰 오일량의 배치(batch)들의 배출 문제가 발생한다.

또한 다른 산업분야들, 예를들어 식품산업 및 화학, 의약제품의 제조에서 혼합유체들이 역시 필요하다.

혼합유체에서 각 유체성분들의 상대양들이 바라는데로 증가 또는 감소될 수 있는 것이 일반적으로 유리하며 따라서 극단적인 경우 한 성분이 매우 적은 량으로 주어질 수도 있고 만약 필요하다면 완전히 생략될수도 있으며, 여기서 그동안 운반경로들을 따라 침적이나 누적을 통해 발생할 수 있는 개별적인 비율들의 그다음 감소 및/또는 증가없이 각 유체성분들의 설정값 또는 바라는 비로서 적절한 사용지점에 역시 도달한다.

이러한 선행기술에 있어서, 본 발명이 기초로하는 과제는 적어도 두 개의 다른 유체들로 이루어진 혼합유체를 고정부에서 회전하는 기계부분으로 공급하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 이 방법 및 장치는 대체로 유체성분들의 바라는 어떤 상대비율들의 설정, 특히 성분들 중의 하나가 다른것에 대하여 상당히 감소됨을 가능하게하며 여기서 혼합유체는 그럼에도 불구하고 바라는 상대조성으로 회전 연결부로부터 떨어진 한지점에 도달한다. 방법에 관한한, 이러한 과제는 유체성분들이 회전연결부로 독립적으로 공급되고 바라는 상대비율들을 가지는 혼합체가 실제 사용지점 근처에서 회전하는 기계부분 내부에서만 만들어지는 것으로 해결된다.

본 발명에 따르는 방법 및 상응하는 장치로서 초기에 바라는 량의 비율 또는 대체로 그것에 상관없이 각 성분들을 공급하는 것이 가능하고 그다음 직접 적으로 바라는 혼합체를 만들어 사용지점까지 남아있는 짧은 운반거리에 걸쳐서 혼합되지 안음은 실질적으로 더 이상 발생하지 않는다.

제 1 유체성분을 위한 중앙관은 바람직하게 최대 10㎜의 작은 지름을 가지는 원통형의 미끄럼 밀폐면을 포함하며, 예를들어 8 또는 심지어 5㎜ 미만의 더작은 지름들이 선호된다.

이 작은 지름들은 미끄럼 밀폐면들을 가지는 중앙공급관의 형성을 가능하게하고 이 미끄럼 밀폐면들은 상대적으로 우수한 밀폐와 큰 누출손실없이 비교적 높은 압력과 높은 회전속도에서 유체성분들의 공급을 가능하게 한다. 후자는 특히 작업편의 고속가공을 위한 공작기계의 경우 매우 중요하다. 제 1유체의 통과를 위한 자유내부지름은 결과적으로 더 작고 0.5에서 3㎜이다. 이것의 단부로 중앙관은, 회전하는 기계부분과, 특히 제 1의 유체성분에 대하여 회전하는 기계부분 내부에서 중앙공급관과 연결되고 회전연결부의 비회전부분에서 한 구멍으로 치밀하지만 회전가능하게 삽입되는 중공의 원통형핀을 포함하게 적절히 구성된다.

제 2의 그리고 선택적인 그다음 공급관들이 바람직하게 비접촉배열로써 방사상으로 제공된다. 회전하는 기계부분에 연결된 회전연결부의 원통형 표면은 원통형 표면 또는 회전연결부의 고정부구멍 내에서 회전하며, 여기서 이 회전하는 부분은 이 내부에 상응하게 공동회전하는 공급관과 연결되는 바람직하게 방사상인 구멍을 포함하고 회전하는 부분의 원통형표면에서 또는 이 표면에 제공된 둘레홈에서 바깥면상으로 열린다. 마찬가지로 고정된 기계부분의 원통형 표면도 역시 상응하는 방사상의 구멍을 포함하며, 이것은 이 부분의 원통형 내부표면에서 또는 상응하는 둘레홈에서 열리며, 여기서 적어도 하나가 주어져야하는 상기한 홈들에 의하여 고정 및 회전하는 기계부분들의 각 방사상 구멍들이 서로 연결되어 회전하는 동안 유체의 전달이 가능하여진다. 이 두 개의 원통형부분들은 작은 유극으로 제조되어 유체가 이러한 원통형 표면들 사이를 관통할 수 있고 미끄럼 층을 형성하며 두 개의 밀폐면들이 서로 직접 접촉하지 않게된다. 따라서 일정한 누출손실이 용인되어져야 한다. 만약 제 2의 유체가 공기라면 특히 상응하는 누출손실은 언급할 가치가 있는 문제로 주어지지 않는다.

제 2의 유체를 위한 공급구는 회전하는 기계부분의 회전축과 동심적으로 향하여진 파이프로 적절히 열리고 제 1의 유체성분을 전달하기 위한 동심의 중앙 내부파이프를 포함한다.

본 발명의 선호되는 실시예에서 두 파이프들은 혼합실로 개방되며, 이 혼합실은 회전연결부로부터 떨어져 실제 사용지점 근처에 놓인다. 또한 말할것도 없이 밸브들 또는 다른 계기장치들이 각 파이프로부터 혼합실까지 전달의 한 지점에 제공될 수도 있다.

이러한 모든 밸브들 및 다른장치들은 회전축에 대하여 가능한 대칭적으로 배열되어야 하는 즉, 동일한 부분들은 직경방향으로 반대인 축의 면들상에 적어도 쌍들로 항상 배열되어야 하거나 또는 관련부분들은 초기부터 원통형의 대칭을 보여야 하고 축에 대하여 동심적으로 배열되어야 한다. 이러한 대칭배열 또는 구성은 특히 균형의 불량을 막기 위하여 고속의 회전에서 중요하다.

회전연결부 전체는 축으로 변위가능하도록 적절히 장착되며, 이것은 이 회전연결부가 이곳으로 열려진 중앙파이프들과 함께 축으로 이동되어 질 수 있게 한다. 예컨데 공작기계와 같은 많은 기계들에 있어서, 공구들의 고정은 내부연결봉의 축간 움직임에 의하여 이루어지며 이것은 본 예에서 파이프로서 구성되고 그 내부에 유체성분들을 위하여 두 개의 공급파이프들을 가져야 한다. 이 두 개의 파이프들은 이어서 연결봉과 공동으로 적절히 연결되어야하며, 여기서 회전연결부의 축간 이동시 이동은 공급파이프들과 회전연결부간의상대적인 이동의 방지를 돕는다. 이것은 또한 특히 공급관에서의 부피가 회전연결부와 혼합실 사이에서 변경되는 것을 방지하여 혼합유체의 공급이 차단 또는 배치 따라 변하지 않게한다.

이러한 단부로 플렉셔블한 연결들이 제 1과 제 2의 유체성분들에 대한 그리고 역시 제 2의 성분과 같이 바람직하게 반경방향으로 공급되는 어떠한 그다음 유체성분들에 대하여 회전연결부에 적절히 제공된다.

도 1에 참조번호(1)은 회전축(10)에 대하여 회전가능한 기계부분, 예컨데 베어링(12)에 회전가능하게 장착된 기계스핀들을 가리킨다. 이 회전가능한 부분(1)은 파단표시로 도시되고 다른 부분들보다 상당히 더 길 수 있다. 스핀들(1)의 한 단부에 공구홀더(13)가 제공되어 있고, 이것은 마찬가지로 단지 개략적으로 표시된 공구(11)를 파지한다. 이 공구(11)는 중앙구멍(14)과 짧은 방사상의 구멍들(14')를 포함하며 이곳을 통하여 혼합유체(4) 예컨데 공기중에 부유된 미세한 오일방울들이 공구(11)의 인접한 작업영역으로 분사된다. 이 공구홀더(13)는 원추형의 샤프트 내에 역시 상응하는 구멍(15)을 포함하며 이것은 공구(11)내에 있는 구멍(14)과 일치되고 이것의 상부에 위치한 혼합실과 인접하며 이 혼합실은 스핀들(1)로 단독적으로 삽입된 부가적인 부분(18)에 형성된다. 중앙공급파이프(6)는 예를들어 오일에 대하여 비복귀밸브(19)를 경유하여 이 혼합실(5)로 개방되고 반면 거기에 동심이고 파이프(6)를 둘러싸는 공기파이프(7)는 직접혼합실(5)로 개방된다. 비복귀밸브(19)는 중앙공급관(6)에 부하되는 적절한 압력에 의하여 열릴수도 있다. 만약 순간적인 압력변화가 밸브(19)의 개방 압력범위 내에서 파이프(6)에 발생되면 작은 오일방울들이 상응하는 결과로 밸브(19)를 통하여 방출된다. 이것은 압축공기가 동반되며, 이 압축공기는 공급관(17)과 중앙공급파이프(7)를 경유하여 혼합실(5)로 가하여 진다. 공기량과 오일방울들 간의 비율은 두 개의 공급관들(16,17)의 적절한 압력부하에 의하여 넓은 범위내에서 제어될 수 있다. 특히, 어떠한 사용상태에서 관(16), 파이프(6) 및 밸브(19)를 통한 오일의 공급이 완전히 멈추어 질 수 있다. 이것은 예를들어 공구(11)와 공구(11)주변을 세척하기에 적당할 수 있다. 그다음 혼합실(5)과 공구(11)의 작업면 사이의 짧은 거리로 인하여 밸브(19)가 열린후 바라는 혼합물이 중앙공급파이프(6)를 통하는 비교적 긴 운반경로에 대하여 상대적으로 긴 시간을 필요로 하지 않게 즉시 다시 이용 가능할 수 있다.

다른쪽 단부에 회전연결부(3)가 나타나며, 이것의 내부 회전가능한 부분이 파이프들(6,7)과 함께 단단히 연결된다. 설명의 목적을 위하여 본 명세서에서 그리고 (6)과 (7)로 표시된 부분들에 대하여 파이프항은 역시 거기에 중심적이고 동축적으로 배열된 오일과 공기를 위한 관들의 상응하는 부분들을 역시 내포하며, 이것은 스핀들 또는 회전연결부(3)의 회전가능한 부분(23)에서 구멍들로서 구성된다.

회전연결부(3)의 회전가능한부분(23)은 회전연결부(3)의 바깥쪽 회전가능하지 않는 부분(2)에서 회전가능하여 지도록 베어링(9)들에 장착된다. 이러한 바깥쪽부분(2)은 내부회전가능부분(23)과 함께 상응하는 대체로 원통형인 가이드(24)에서 축간으로 이동가능하도록 장착되며, 여기서 표시되지 않은 예컨데 플라이스프링과 같은 부가적인 수단이 가이드(24) 내에서 부분(2)의 회전을 방지하는 반면 가이드(24)에서 부분(2)의 축간 이동을 허용한다.

오일을 위한 그리고 공기를 위한 외부공급관 또는 연결부들이 각각(16)과 (17)로 표시된다. 오일을 위한 실제적인 회전연결부가 중공의 원통형핀(26)으로 형성되며, 이것은 비회전부분(36)에 있는 매칭하는 원통형구멍(25)으로 삽입된다. 부분(36) 내에서 중공의 핀(26)과 원통형구멍 간의 밀폐는 밀폐부재(37)로써 이루어진다.

발명의 선호되는 실시예에서 핀(26)은 5㎜ 미만의 바람직하게는 대략 3-4㎜의 지름을 가지며, 일반적으로 중앙공급파이프(6)와 중공의 핀(26)에 있는 내부구멍을 통하여 단지 상응하게 작은량의 오일만이 공급될 수 있는 것이 요구도니다. 중공핀(26)의 내부지름은 이것의 벽두께보다 두배가 더작은 즉 대략 0.5에서 2㎜이다.

공기는 공급관(17)을 거쳐 파이프(6)를 동심적으로 둘러싸는 파이프(7)로 방사상으로 공급된다. 작은 유극으로 서로를 둘러싸는 회전부분(23)과 고정부분(2)의 원통형표면들을 경유하는 이러한 방사상의 공급시스템에서의 상세한 것들은 이미 공지되어 있어 여기서는 더 이상 자세하게 설명되어질 필요가 없다.

도면은 더욱 상세하지는 않지만 이로인하여 공구(11) 또는 공구홀더(13)가 스핀들(1)의 적절한 용기내에 고정되는 클램핑수단을 보여준다. 이것은 보통 연결봉의 축간 움직임에 의하여 이루어지며, 이러한 연결봉이 파이프(7)에 의하여 그것의 부분을 위하여 형성되어지는 것이 가능하고 이것은 그다음 축간으로 변위가능하여 지도록 스핀들(1) 내에 장착된다. 이 파이프는 이어서 상응하는 클램핑 수단과 연결되고 보통 스프링들에 의하여 고정방향에 엇갈려 진다. 해제는 연결봉을 움직임으로써 그리고 그것과 함께 중앙파이프들(6.8) 및 전체 회전연결부(3)로써 스핀들(1)에 대하여 축간으로 스프링들의 힘에 대항하여 수압적 또는 공압적으로 보통 이루어진다. 이러한 단부로 공급관들(16,17)이 플렉셔블한 공급관들로서 구성되어 상응하는 회전 연결부(3)의 축간 움직임을 가능하게 한다.

방사상이고 대체로 공기의 비접촉공급으로 연결되고 보통 비교적 고압보다 낮은 오일의 공급을 위하여 작은 지름의 중앙연결로된 회전연결부의 구성으로 인하여 두 개의 유체들을 단독으로 공급하고 동시에 높은 스핀들 속도와 따라서 회전연결부(3)의 회전하는 부분(23)에 대하여 고속이 역시 가능하여 진다.

공기의 광범위한 비접촉 공급은 회전하는 부분(23)과 고정부분(2)의 원통형 표면들을 따라 발생하는 단지 미약한 마찰열을 야기하여, 이러한 열은 이들 부분들에 의하여 분산될 수 있다. 일반적으로 고압보다 낮은 오일의 공급은 작은 지름을 가지는 관을 경유하여 이루어지며 여기서 비록 중공핀(26)과 밀폐링(27)의 밀폐면들이 서로 미끄러져도 작은 지름으로 인하여 상응하는 상대속도는 심지어 높은 회전속도에서도 과도하게 높지 않아서 발생하는 마찰열은 역시 이 지점에서 어렵지 않게 분산될 수 있다. 이 회전연결부는 따라서 어려움 없이 심지어 비교적 높은 회전속도에서 두 성분들이 혼합이 이루어 질 수 있는 회전연결부로부터 떨어진 한 지점에서 회전하는 기계부분의 내부로 공급할 수 있다. 이러한 혼합은 부분적으로 어떤 바라는 비율들로 특히 매우작은 오일량을 가지게 만들어 질 수 있고 사용지점에 공급될 수 있다. 이 오일성분은 필요에 따라 심지어 영으로 감소될 수도 있다.

이러한 선행기술에 있어서, 본 발명이 기초로하는 과제는 적어도 두 개의 다른 유체들로 이루어진 혼합유체를 고정부에서 회전하는 기계부분으로 공급하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 이 방법 및 장치는 대체로 유체성분들의 바라는 어떤 상대비율들의 설정, 특히 성분들 중의 하나가 다른것에 대하여 상당히 감소됨을 가능하게하며 여기서 혼합유체는 그럼에도 불구하고 바라는 상대조성으로 회전 연결부로부터 떨어진 한지점에 도달한다. 방법에 관한한, 이러한 과제는 유체성분들이 회전연결부로 독립적으로 공급되고 바라는 상대비율들을 가지는 혼합체가 실제 사용지점 근처에서 회전하는 기계부분 내부에서만 만들어지는 것으로 해결된다.

도 1은 회전하는 부분을 가지는 기계의 중요구성부품들과 발명에 따르는 연관된 회전연결부를 나타내는 도식적인 도면이다.

본 발명의 그다음 유리한점들, 특징들 그리고 가능한 이용들이 선호되는 실시예와 관련된 도면의 설명으로부터 명백해 질 것이다.

본 발명에 따르는 방법 및 상응하는 장치로서 초기에 바라는 량의 비율 또는 대체로 그것에 상관없이 각 성분들을 공급하는 것이 가능하고 그다음 직접 적으로 바라는 혼합체를 만들어 사용지점까지 남아있는 짧은 운반거리에 걸쳐서 혼합되지 안음은 실질적으로 더 이상 발생하지 않는다.

Claims (14)

1. 고정부(2)에서 회전하거나 또는 회전가능한 기계부분(1,11)으로 향하는 회전연결부(3)를 가지는 회전하는 기계부분(11)으로 혼합유체(4)를 공급하는 즉 회전연결부(3)로부터 떨어진 회전하는 기계부분(1,11)에 있는 한지점에 혼합유체가 공급되는데 있어서, 유체성분들은 회전연결부(3)를 통하여 단독적으로 공급되고 바라는 상대비율들을 가지는 혼합물(4)이 실제 사용지점 근처에 있는 회전하는 기계부분(1) 내에서만 만들어지는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 제 1의 유체성분이 중앙으로 운반되고 제 2의 유체성분은 회전연결부를 통하여 비중앙적으로 운반되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 제 1의 유체성분이 5㎜ 미만의 작은 지름을 가지는 회전연결부를 통하여 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 고정부(2)에서 회전하거나 또는 회전가능한 기계부분(1,11)으로 향하는 회전연결부(3)를 가지는 회전하는 기계부분(11)으로 혼합유체(4)를 공급하는 즉 회전연결부(3)로부터 떨어진 회전하는 기계부분(1,11)에 있는 한지점에 혼합유체가 공급되는데 있어서, 회전연결부(3)는 혼합유체의 한 성분에 대하여 각각 두 개의 독립된 공급관들(16,17)을 포함하며, 제 1의 공급관(16)은 회전하는 기계부분(1,11)의 회전축(10)을 따라 중앙으로 배열되고 제 2의 공급관(17)은 회전축(10) 바깥에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 4항에 있어서, 제 1의 중앙관은 최대 10㎜, 바람직하게는 최대 8㎜의 지름을 가지는 미끄럼 면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5항에 있어서, 중앙관(6,16)은 원통형의 중공핀(26)을 포함하며, 이것은 회전연결부(3)의 비회전부분(24)에 있는 구멍(25)으로 밀폐삽입되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6항에 있어서, 중공핀(26)의 바깥지름과 구멍(25)의 내부지름은 최대 5㎜이고 여기서 중공핀의 원통형 외부표면과 구멍의 원통형 내부표면은 미끄럼 밀폐면들로서 적어도 부분적으로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7항에 있어서, 중공핀(26)은 구멍(25)내에 축간 이동가능하게 수용되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 4항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 제 2의 공급관(17)은 대체로 비접촉의 운반배열로써 방사상으로 제공되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9항에 있어서, 제 2의 공급관(17)은 회전하는 기계부분(1)과 함께 회전가능한 파이프(7)로 열리며, 이 회전가능한 파이프(7)는 중앙파이프(6)를 둘러싸고 마찬가지로 기계부분(1)과 함께 회전가능하며 이곳으로 제 1의 공급관(16) 또는 중공핀(26)이 열리는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 2항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, 제 1과 제 2의 유체들을 위하여 회전하는 기계부분 내부에 배열된 공급관들(6,7)이 회전연결부(3)로부터 떨어진 혼합실로 열리는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11항에 있어서, 혼합실(5)이 혼합유체(4)와 함께 공급되어지게 회전하는 기계부분(11) 근처에 배열되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 4항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 회전연결부(3)가 회전하는 기계부분(1)에 배열된 공급관들(6,7)과 함께 축간 이동가능하게 장착되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 13항에 있어서, 제 1유체를 위한 공급관(16)과 제 2 유체를 위한 공급관(17)은 각각 플렉셔블한 공급관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.