KR20110061475A

KR20110061475A - 선택제어형 씨일을 갖는 로터리 유니언

Info

Publication number: KR20110061475A
Application number: KR1020100108963A
Authority: KR
Inventors: 데이빗 부러스; 그레이그 아아론 라크로익스
Original assignee: 듀블린캄파니
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-06-09
Also published as: JP2011127757A; JP5933917B2; HK1154645A1; CN102080749B; CA2721861C; CA2721861A1; CN102080749A; EP2330327A1; US8453675B2; KR101683299B1; EP2330327B1; TWI548828B; TW201139910A; ES2426786T3; US20110126909A1; ZA201007854B; MX2010013171A; BRPI1005258B1; BRPI1005258A2

Abstract

로터리 유니언은 삽입카운터보어, 매체채널개방부와, 제어채널을 갖는 비회전기계구성요소를 포함한다. 하우징이 삽입카운터보어내에 배치되고 제어채널에 연통하는 보어와 제어챔버를 갖는다. 비회전씨일부재가 하우징의 보어내에 활동가능하고 밀폐가능하게 배치되고 매체채널개방부와 삽입카운터보어에 연통하는 매체채널을 갖는다. 비회전씨일부재는 하우징의 보어내에서 선택적으로 신장 또는 수축될 수 있어 로터리 유니언의 여러 작동상태하에서 페이스 씨일의 선택적인 결합이 수행된다.

Description

선택제어형 씨일을 갖는 로터리 유니언 {ROTARY UNION WITH SELESCTIVELY CONTROLLED SEAL}

본 발명은 로터리 유니언과 같은 유체커플링장치에 관한 것으로, 특히 윤활성 매체 및 비윤활성 매체를 사용하거나 매체를 사용하지 않고 작동하는 개선된 씨일제어기구에 관한 것이다.

로터리 유니언과 같은 유체커플링장치는 예를 들어 금속 또는 플라스틱의 가공, 워크홀딩(work holding), 프린팅, 플라스틱 필름제조, 제지, 반도체웨이퍼제조 및 펌프나 탱크와 같은 고정적인 매체공급원으로부터 공작기계스핀들, 공작물클램핑 시스템 또는 회전드럼 또는 실린더와 같은 회전요소에 유체상 매체를 전달하는 것을 필요로 하는 기타 산업공정이 이루어지는 산업분야에 이용된다. 때로는 이들 분야에서는 비교적 높은 매체압력, 유량, 또는 공작기계의 고속회전을 요구한다.

이러한 분야에 사용된 로터리 유니언은 냉난방기구에 사용되거나 하나 이상의 회전요소를 작동시키기 위한 유체상 매체를 이송한다. 전형적인 유체상 매체는 수성계 액체, 수압오일 또는 냉각오일, 공기 등을 포함한다. 어떤 경우에 있어서, 예를 들어, 유체통로로부터 매체를 증발시킬 때, 로터리 유니언은 진공하에 작동될 수도 있다. 전형적으로 로터리 유니언을 이용하는 기계는 베어링, 기어, 전기부품 등과 같은 정밀구성요소를 포함하는 바, 이들은 고가이고 사용중에 보수하거나 교체하기가 어려운 점이 있다. 이들 구성요소는 작동중에 로터리 유니언으로부터 누출되는 유체에 노출되는 경우 부식환경에 놓이거나 손상될 수 있다.

로터리 유니언은 전형적으로 유체상 매체가 공급되는 유입포트를 가지며 통상 하우징으로 불리는 고정부재를 포함한다. 이러한 하우징내에 비회전 씨일부재가 착설된다. 통상 로터로 불리는 회전부재는 회전씨일부재와 회전구성요소에 유체를 공급하기 위한 유출포트를 포함한다. 비회전씨일부재의 밀폐면은 일반적으로 스프링이나 매체압력, 또는 다른 방법에 의하여 회전씨일부재의 밀폐면측으로 편중되어 유니언의 회전 및 비회전 구성요소 사이에 씨일이 형성될 수 있도록 한다. 이러한 씨일은 비회전부분과 회전부분 사이에 현저한 누설이 없이 유니언을 통한 유체상 매체의 전달이 이루어질 수 있도록 한다. 로터리 유니언을 통과하는 유체상 매체는 결합된 밀폐면이 매끄럽게 되도록 하여 씨일부재의 마모가 최소화하도록 한다. 로터리 유니언이 비윤활성 매체(예를 들어 건조공기)와 함께 사용되거나 달리 매체 없이 사용될 때, 결합된 말폐면은 "건식운전" 상태에 놓여 적절한 윤활처리의 결핍으로 씨일의 신속한 마모가 일어나는 원인이 된다. 건식운전상태가 길어지면 씨일부재의 손상이 심각하게 되고 일측 또는 양측의 씨일부재를 교체하는데 많은 비용과 시간이 들게 된다.

컴퓨터수치제어(CNC) 밀링머신, 드릴링머신, 터닝머신, 이송라인 등과 같은 고속가공장비는 통상적으로 "주축관통냉각수(through spindle coolant)"로 불리는 것과 같이 어떠한 장치에서 냉각과 윤활을 위하여 공구의 절삭선단에 직접 매체를 공급하기 위한 로터리 유니언을 사용한다. 주축관통냉각수장치는 고가의 절삭공구의 사용수명이 연장될 수 있도록 하고, 고속의 절삭이 이루어져 생산성을 높이며, 공작물 또는 절삭공구에 손상을 줄 수도 있는 절삭칩을 공구의 절삭면으로부터 멀리 떨어져 분리될 수 있도록 제거한다. 전형적으로 재질이 상이한 공작물은 최상의 생산성과 성능을 얻기 위하여 상이한 매체를 필요로 한다. 예를 들어, 공기 또는 에어로졸 매체는 초경물질의 가공시에 양호한 열적제어가 이루어질 수 있도록 하는 반면에, 액상 냉각제는 알루미늄과 같은 연질의 재료를 가공할 때 보다 양호한 성능을 제공한다. 아울러, 어떤 종류의 공작물은 주축관통냉각수를 사용하지 않고도 효과적이고 저렴하게 처리될 수 있다.

비윤활성 매체를 이용하거나 매체를 이용하지 않고 건식운전상태를 피할 수 있도록 한 다양한 구성이 알려진 바 있다. 예를 들어, 미국특허 제5,538,292호에 기술된 구성과 같이 대응하는 유체압력이 존재할 때 분리되는 밀폐면을 갖는 로터리 유니언은 제조하기에 복잡하고 비용이 많이 들 수 있다. 미국특허 제6,325,380호 및 제6,726,913호에 기술된 구성과 같이 매체가 없을 때 자동적으로 분리되는 밀폐면을 갖는 로터리 유니언은 제조나 가공기계에 결합하여 사용하는 것이 복잡하지 않으나, 비윤활성 매체가 사용될 때 밀폐면이 결합되는 것으로 확인되었다. 마찬가지로, 미국특허 제6,149,160호에 기술된 씨일구성과 같이 매체를 균일하게 분포시킬 수 있도록 하는 특별한 구조를 갖는 밀폐면은 비윤활성 매체가 사용될 때 이점을 주지 못한다. 미국특허 제6,929,099호에 기술된 유니언과 같이 감소된 편중력을 가지고 항시 밀폐면에 결합하는 로터리 유니언은 고속회전시에 건식운전으로부터 손상이 있을 수 있음이 확인되었다.

종래의 로터리 유니언의 다른 예가 미국특허 제5,669,636호에 기술되어 있다. 이러한 유니언은 매체의 공급이 이루어질 수 있도록 하는 배관과 밸브에 연결되는 두개의 매체유입포트를 포함한다. 공급되는 매체는 윤활성 매체가 사용될 때 밀폐면이 밀폐가 이루어질 수 있도록 하고 비윤활성 매체가 공급되거나 매체가 공급되지 않을 때에는 밀폐면이 분리되게 한다. 이러한 구성은 건식운전을 방지할 수 있으나, 밀폐면이 분리될 때 유니언에 남아 있는 매체가 유출될 수 있도록 한다. 특히 다축형 기계에서 이러한 유출은 항상 주위의 구성요소측으로 향하고 기계의 민감한 부분이 손상될 수 있도록 한다.

본 발명은 종래기술의 이와 같은 점을 감안하여 창안한 것으로, 윤활성 매체 및 비윤활성 매체를 사용하거나 매체를 사용하지 않고 작동하는 개선된 로터리 유니언과 같은 유체커플링장치를 제공한다.

본 발명의 한 관점에서, 본 발명은 매체채널개방부와 유체상으로 연통된 보어(bore)와 이러한 보어의 둘레에 배치되고 매체채널개방부로부터 유체유동이 격리된 제어챔버를 갖는 하우징을 포함하는 로터리 유니언을 제공한다. 비회전씨일부재가 하우징내의 보어내에 활동가능하게 배치되고 보어와 유체상 연통되는 매체채널을 갖는다. 제1슬라이딩씨일이 대기로부터 제어챔버를 밀폐하기 위하여 비회전씨일부재의 둘레에 배치된다. 두개의 부가적인 슬라이딩씨일이 매체채널로부터 제어챔버를 밀폐하기 위하여 쌍으로 서로 인접하여 비회전씨일부재의 둘레에 배치된다. 작동중에, 비회전씨일부재는 매체채널의 가압상태에 관계없이 압력하의 유체가 제어챔버내에 존재할 때 하우징으로부터 연장될 수 있게 되어 있다.

본 발명의 다른 관점에서, 본 발명은 회전 및 비회전기계구성요소의 부분을 통하여 형성된 매체체널을 선택적으로 유체유동이 이루어질 수 있도록 연결하기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 비회전기계구성요소에 형성된 삽입카운터보어, 이러한 삽입카운터보어에 유체상 연통된 매체채널개방부와, 제어채널을 포함한다. 삽입카운터보어내에 배치된 하우징은 삽입카운터보어와 유체상 연통된 보어와, 제어채널에 유체상 연통된 제어챔버를 갖는다. 비회전씨일부재가 하우징의 보어에 활동가능하고 밀폐가능하게 배치되고 삽입카운터보어와 유체상 연통된 매체채널을 갖는다. 제1유체밸브장치가 제어챔버를 가압된 비압축성 매체의 공급원, 진공싱크(vacuum sink) 및/또는 통기공에 선택적으로 유체상 연결이 이루어질 수 있도록 작동하여 압력하의 유체가 제어챔버내에 존재할 대 비회전씨일부재가 하우징에 대하여 연장될 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 로터리 유니언의 작동방법을 제공한다. 로터리 유니언은 회전기계구성요소와 비회전기계구성요소 사이에 연장된 매체채널을 따라서 기계적인 페이스 씨일(mechanical face seal)이 제공될 수 있게 되어 있다. 이러한 본 발명의 방법은 매체채널로부터 유체적으로 격리되고 비회전씨일부재와 비회전기계구성요소 사이에 형성된 제어챔버에 유체압력을 가함으로서 기계적인 페이스 씨일에 선택적으로 결합되는 것을 포함한다.

일반적으로, 요구되지 않는 매체누설을 방지하는 한편 씨일결합을 제어하는데 현저하고 부가적인 경비가 소요됨이 없이 건식운전이 이루어지고 씨일수명이 단축될 수 있도록 하는 상태에서는 밀폐면이 분리될 수 있도록 밀폐면 사이의 결합을 유지할 수 있는 로터리 유니언의 여러 실시형태가 설명된다. 이들 로터리 유니언은 밀폐면 사이의 결합을 유지하는 반면에 내부진공이 가하여져 유체채널로부터 매체를 제거하고, 공구교환중 머신닝 센터 드로바의 경우와 같이, 회전 및 비회전부재 사이의 거리가 작동중에 변화할 때에도 씨일접촉이 유지될 수 있도록 한다.

더욱이, 본 발명의 로터리 유니언은 공통적으로 사용되는 배관구성요소를 이용하여 머신 디자이너 또는 머신 제어프로그램에 의하여 수동적으로 또는 선택적으로, 그리고 이송되는 매체의 특성에 따라서 씨일결합이 제어될 수 있도록 한다. 이러한 역량은 윤활설 매체(수성 냉각제 또는 "소량의 윤활제"와 같은 유성 에어로졸)을 사용하거나, 비윤활성 매체(건조공기 및 불활성 기체)를 사용하거나 또는 다른 매체를 사용함이 없이 40,000 rpm 정도의 고속회전이 이루어지는 기계의 기능적인 다양성을 증가시킨다.

도 1a는 본 발명에 따른 로터리 유니언의 분해사시도.
도 1b는 도 1a에서 보인 로터리 유니언의 단면도.
도 2는 매체가 존재하지 않을 때의 작동상태중에 도 1a에서 보인 로터리 유니언의 단면도.
도 3은 본 발명에 따라서 씨일을 분리하기 위하여 매체압력이 방출될 때의 작동중에있는 로터리 유니언의 단면도.
도 4는 본 발명에 따라서 공기 또는 유사한 비윤활성 매체로 작동중인 로터리 유니언의 단면도.
도 5는 본 발명에 따라서 윤활성 매체로 작동중인 로터리 유니언의 단면도.
도 6은 본 발명에 따라서 통기상태에서 작동중인 로터리 유니언의 단면도.
도 7은 본 발명에 따라서 진공하에 작동중인 로터리 유니언의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 로터리 유니언의 회전 및 고정 구성요소의 상대적인 축방향 운동중에 있는 것을 두개의 단면으로 비교하여 보인 로터리 유니언의 다른 실시형태의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 로터리 유니언의 또 다른 실시형태를 보인 단면도.

도면에서, 도 1a는 로터리 유니언(100)의 한 실시형태의 분해사시도이다. 이러한 로터리 유니언(100)은 회전씨일부재(102)와 하우징(106)에 대하여 축방향으로 이동가능한 비회전씨일부재(104)를 포함한다. 회전씨일부재(102)는 회전기계구성요소(108)에 결합되고, 하우징(106)은 비회전기계구성요소(110)에 결합된다. 로터리 유니언(100)의 단면을 보인 도 1B에서 상세히 보인 바와 같이, 세그먼트형의 도관, 즉 매체채널(112)이 비회전기계구성요소(110), 각각의 회전 및 비회전씨일부재(102)(104), 그리고 회전기계구성요소(108)를 관통하여 연장되어 있다.

도 1B에서 보인 바와 같이, 매체채널(112)의 부분들은 회전 및 비회전씨일부재(102)(104)가 결합될 때 회전 및 비회전기계구성요소(108)(110)를 통한 유체통로가 형성될 수 있도록 로터리 유니언(100)의 여러 구성요소를 한정한다. 이후 도 3 내지 도 6에서 로터리 유니언(100)의 작동에 대하여 상세히 설명되는 바와 같이, 매체채널(112)은 선택적으로 회전 및 비회전씨일부재(102)(104)가 상대측에 대하여 결합될 때 유체를 밀폐하여 가두고 회전 및 비회전씨일부재(102)(104)가 결합되지 않을 때에는 대기에 연결될 수 있도록 개방될 수 있게 되어 있다.

도 1a 및 도 1b에서 보인 회전기계구성요소(108)는 CNC 밀링머신의 주축과 같은 기계구성요소로서 회전씨일부재(102)를 지지한다. 회전씨일부재(102)가 비회전씨일부재(104)에 결합될 때 형성되는 기계적인 페이스 씨일은 잘 알려진 바와 같이 비회전기계구성요소(110)로부터 회전기계구성요소(108)측으로 유체상 매체를 이송하기 위하여 매체채널(112)을 밀폐한다. 회전기계구성요소(108)는 매체채널(112)의 일부를 구성하고 회전씨일부재(102)를 밀폐가능하게 삽입하기 위한 구조를 제공하는 보어를 갖는다.

비회전씨일부재(104)는 하우징(106)의 보어(128)내에 활동가능하고 밀폐가능하게 배치된다. 비회전기계구성요소(110)에 대한 비회전씨일부재(104)의 활동을 허용하는 구조적인 구성은 회전씨일부재(108)에 대한 비회전씨일부재(104)의 선택적인 결합과 분리가 이루어질 수 있도록 하고 회전 및 비회전기계구성요소(108)(110) 사이에서 이루어지는 축방향 변위를 보상한다.

비회전기계구성요소(110)는 하우징(106)을 배치할 수 있도록 하고 씨일의 선택적인 결합을 위하여 이에 유체의 공급이 이루어질 수 있도록 하는 통로와 개방부를 갖는다. 도 1B의 단면에 대하여, 비회전기계구성요소(110)는 삽입카운터보어(114)를 가지며, 이는 하우징(106)의 원통형 동체(116)가 삽입될 수 있게 되어 있다. 제어채널(118)이 비회전기계구성요소(110)에 형성되어 있으며 제어채널(118)과 삽입카운터보어(114) 사이에서 비회전기계구성요소(110)에 배치된 제어개방부(120)를 통하여 삽입카운터보어(114)와 유체상 연통한다. 또한 제어채널(118)도 제1매체개방부(122)와 유체상 연통되며, 이는 작동중에 유체공급원 또는 싱크에 선택적으로 연결가능하게 되어 있다.

작동중 제어채널(118)내에서 유체압력의 선택적인 변화는 도 1B에서 보인 바와 같이 씨일부재(104)와 하우징(106) 사이에 형성된 제어챔버(136)를 통하여 가동형의 비회전씨일부재(104)에 가하여지는 유압(hydraulic force)을 생성한다. 하우징(106)에 대하여 씨일부재(104)가 연장되고 회전 및 비회전씨일부재(102)(104)에 배치된 씨일 링의 결합으로 회전 및 비회전기계구성요소(108)(110)를 통하여 연장되는 유체통로 또는 매체채널(112)이 형성된다.

하우징(106)은 비회전씨일부재(104)와 밀폐가능하게 결합하고 회전 및 비회전씨일부재(102)(104) 사이의 선택적인 결합을 위한 여러 유압챔버를 형성한다. 특히, 하우징(106)은 원통형 동체(116)에 인접하는 플랜지(124)를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 플랜지(124)는 4개의 소켓헤드 캡스크류(126)(도 1a; 도 1b에서는 단 하나만을 도시함)에 의하여 비회전기계구성요소(110)에 연결되고, 이에 따라서 하우징(106)이 구성요소(110)에 견고히 착설된다. 다른 고정장치가 사용될 수 있고 사용되는 고정구의 숫자 역시 달라질 수 있다.

또한 하우징(106)은 중심선(130)을 따라 하우징(106)을 통해 연장된 중심보어(128)를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 이 보어(128)는 일반적으로 원통형이고, 원통형 동체(116)내에서 소내경부(132)와, 플랜지(124)내에서 대내경부(134)를 형성한다. 대내경부(134)는 소내경부(132) 보다 커서 도 1B에서 보인 바와 같이 제어챔버(136)에 중첩되는 폐쇄수압면(133)이 소내경부(132)와 대내경부(134) 사이에 방사상으로 형성된다. 다른 실시형태에서, 소내경부(132)와 대내경부(134)는 모두 하우징(106)의 한 부분내에 형성될 수 있다.

제어챔버(136)는 소내경부(132)와 대내경부(134) 사이의 폐쇄수압면(133)에 중첩되는 축방향 위치에서 보어(128)의 둘레에 연장된다. 제어챔버유입구(138)와 제어챔버환상부(140)는 하우징(106)이 비회전기계구성요소(110)에 연결될 때 제어챔버(136)와 제어채널(118) 사이에 유체의 유동을 위한 연결이 이루어질 수 있도록 한다. 예시된 실시형태에서, 제어챔버환상부(140)는 삽입카운터보어(114)측으로 형성되고 삽입카운터보어(114)와 원통형 동체(116) 사이에 챔버(115)를 형성하기 위하여 원통형 동체(116)의 둘레에 연장된다. 제어챔버환상부(140)는 다수의 제어챔버유입구(138)를 통하여 제어챔버(136)에 유체유동을 위한 연결이 이루어지고, 제어챔버유입구는 제어챔버(118)에 연결될 수 있도록 삽입카운터보어(114)의 둘레에 대칭으로 배치되어 있다.

비회전씨일(104)이 보어(128)내에 배치될 때 제어채널(118)과 제어챔버(136)를 삽입카운터보어(114)와 대기로부터 유체유동이 이루어지지 않도록 격리하기 위하여 여러 개의 씨일이 배치된다. 한 실시형태에서, 삽입카운터보어(114)는 원통형 동체(116)의 각 단부에 형성된 주연요구(144)내에 배치된 두개의 고정씨일(142)중에서 하나의 고정씨일에 의하여 제어챔버환상부(140)로부터 격리된다. 두개의 고정씨일(142)중에서 다른 하나는 대기로부터 제어챔버환상부(140)를 격리한다. 또한, 제어챔버(136)는 각각 보어(128)의 둘레에 배치되고 중심선(130)을 따라 축방향으로 배치된 두개의 씨일(152)(156)에 의하여 보어(128)를 따라 삽입카운터보어(114)로부터 격리된다.

제어챔버 대형 슬라이딩씨일(146)이 하우징(106)의 플랜지(124)에 형성된 주연요구(148)내에 배치되고 주연요구(148)의 외주면(150)에 고정적으로 밀폐가능하게 결합된다. 대형 슬라이딩씨일(146)은 대기로부터 제어채널(136)을 밀폐하기 위하여 비회전씨일부재(104)의 외부에 활동가능하고 밀폐가능하게 결합된다. 유사한 실시형태에서, 제어챔버(136)를 삽입카운터보어(114)로부터 밀폐하기 위하여 제어챔버 소형 슬라이딩씨일(152)이 비회전씨일부재(104)의 외측부와 하우징(106)에 밀폐결합되게 주연요구(154)내에 배치된다. 아울러, 매체채널 슬라이딩씨일(156)이 삽입카운터보어(114)와 비회전씨일부재(104) 사이에 밀폐가능하고 활동가능하게 배치되어 제어챔버 소형 슬라이딩씨일(152)이 제어챔버(136)와 매체채널 슬라이딩씨일(156) 사이에 배치된다. 매체채널 슬라이딩씨일(156)은 제어챔버(136)를 삽입카운터보어(1140와 매체채널(112)로부터 격리하기 위한 부가적이거나 여분의 밀폐역량을 보일 수 있도록 한다. 제어챔버(136)와 매체채널(112)에 상이한 압력이 존재할 때, 두개의 씨일(152)(156)에 의하여 제공되는 여분의 밀폐역량은 각 씨일이 그 축방향의 양측면 중에서 한 면에만 유체압력이 가하여지는 밀폐기능을 제공할 것이다.

도면에서, 각 제어챔버 대형 및 소형 슬라이딩씨일(146)(152)와 매체채널 슬라이딩씨일(156)은 빗금이 쳐진 사각형의 단면으로 표시하였다. 하우징(106)과 비회전씨일부재(104) 사이에 활동가능하고 밀폐가능한 결합기능을 제공하기 위하여 다른 형태의 적당한 방사상 씨일부재가 사용될 수 있다. 아울러, 각 슬라이딩씨일(146)(152)(156)에 대하여 여러 도면에 도시된 빗금친 사각형 단면은 일반적으로 원통형 또는 관상형 부재의 외측부와 보어의 내측부 사이에 밀폐기능을 제공할 수 있는 형태의 방사상 씨일을 보인 것이다. 도면에서 보인 일반적인 것을 포함하는 적당한 씨일의 예는 O-링 씨일, 립 씨일(lip seal), U-형 씨일, 사각 단면의 씨일, 탄성부재를 갖는 씨일, 기타 다른 형태의 방사상 씨일을 포함한다.

비회전씨일부재(104)는 각각 보어(128)의 소내경부와 대내경부(132)(134)에 상응하는 외경부를 갖는 두 부분을 형성하는 원통형의 형상을 갖는다. 더욱이, 보어(128)의 소내경부(132)내에 배치된 소경부(158)와, 보어(128)의 대내경부(132)내에 배치된 대경부(160)를 포함한다. 매체채널(112)의 세그먼트는 비회전씨일부재(104)에 형성된 원통형 보어(162)에 일치하고 이는 그 전 길이를 통하여 연장되며 삽입카운터보어(114)측으로 개방되어 있다. 비회전씨일부재(104)는 비회전씨일부재(104)의 단부에 연결되고 비회전밀폐면(166)을 형성하는 비회전 씨일 링(164)을 포함한다. 예시된 실시형태에서, 비회전 씨일 링(164)은 단면이 사다리꼴이어서 내외측 경사면이 밀폐면을 둘러싸는 씨일 링의 내외주연부를 따라서 연장된다. 경사면은 선택적인 것이고 잘 알려진 바와 같이 비회전씨일부재(104)의 요구된 균형비에 따라 일측 또는 양측이 생략될 수 있다.

반대측 단부에서, 비회전씨일부재(104)는 매체채널(112)을 통한 유체상 매체의 유동이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 구조적인 구성을 포함한다. 더욱이, 예시된 실시형태의 비회전씨일부재(104)는 보어(162)의 확장된 부분에 배치된 안내부(168)를 갖는 유입플랜지(167)와, 소경부(158)로부터 방사상 외측으로 연장된 플랜지(170)를 포함한다. 안내부(168)와 플랜지(170) 사이에 형성된 원추형 경사면(174)은 매체채널(112)을 통한 매체의 유동이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

하우징(106)에 대한 비회전씨일부재(104)의 회전을 방지하기 위하여, 플랜지(170)는 하우징(106)에 형성된 개방부 또는 슬로트(173)에 결합하는 방사상 연장형의 돌출부 또는 키(172)를 형성한다. 키(172)와 슬로트(173)의 슬라이딩결합으로 비회전기계구성요소(110)와 비회전씨일부재(104) 사이의 축방향 이동에 방해가 됨이 없이 비회전기계구성요소(110)에 대한 비회전씨일부재(104)의 회전이 방지된다.

비회전씨일부재(104)의 축방향 이동은 개방스프링(176)에 의하여 도 1B의 우축방향인 개방위치를 향하여 탄지된다. 도시된 바와 같이, 플랜지(170)가 슬리이브(178)와 결합하여 스프링유지구조물을 구성하며, 이는 스프링(176)이 수용될 수 있도록 하고, 비회전기계구성요소(110)에 견고히 연결된 하우징(106)과, 이미 언급된 바와 같이 하우징(106)의 보어(128)내에 활동가능하게 배치된 비회전씨일부재(104) 사이에 개방스프링탄성력을 전달한다.

예시된 실시형태에서, 회전기계구성요소(108)는 안내부(180)와 나선부(182)를 구비한 삽입부(179)를 갖는다. 비록 안내부(180)와 이에 결합된 구조가 어떠한 고속작업중에 정확한 정렬이 이루어질 수 있도록 사용될 수 있으나, 다른 구조가 사용될 수 있으며, 또한 저속의 경우 이러한 정렬을 위한 구조가 생략될 수도 있다. 회전씨일부재(102)는 두 구성요소를 함께 고정하기 위하여 나선부(182)에 결합되는 나선(184)을 포함하나, 다른 결합구성이 사용될 수 있다. 회전 및 비회전씨일부재(102)(104)의 이심률(eccentricity)은 회전기계구성요소(108)의 안내부(180)내에 회전씨일부재(102)에 형성된 안내부(186)를 결합시킴으로서 감소된다. 방사상 씨일(188)이 안내부(186)에 형성된 주연요구(190)에 배치되고 안내부(180)에 밀폐가능하게 결합되어 매체채널(112)내의 유체를 대기로부터 격리한다.

회전씨일부재(102)는 단부에 회전밀폐면(194)을 형성하는 회전 씨일 링(192)을 포함하고, 회전밀폐면은 비회전밀폐면(166)과 결합하여 로터리 유니언(100)이 페쇄 또는 결합위치에 있을 때 기계적인 페이스 씨일을 형성한다. 예시된 실시형태에서, 회전 씨일 링(192)은 회전기계구성요소(108)과 동일한 회전속도로 회전할 수 있도록 배치된다. 회전 씨일 링(192)은 비회전씨일부재(104)가 선택적으로 회전씨일부재(102)를 향하여 축방향으로 이동되어 이에 접촉할 때 회전밀폐면(194)을 통하여 비회전 씨일 링(164)에 결합된다.

도 2는 본 발명에 따른 씨일제어장치의 블록도를 보인 것이다. 도 2에서, 설명을 간명히 하기 위하여 앞의 도면과 같이 동일 또는 유사한 부분에 대하여서는 동일한 부호를 붙였다. 따라서, 로터리 유니언(100)의 부분은 유체의 공급, 회수 및 통기를 위한 회로(200)에 기능적으로 유체의 연결이 이루어지는 것으로 도시되어 있다. 이 회로(200)는 로터리 유니언(100)에 대한 기능을 설명하기 위한 에시적인 실시형태로서 블록도로 도시된 것이다. 도시된 것과 상이한 구성요소를 이용한 유사한 구성은 이들의 기능이 로터리 유니언(100)의 작동에서 동일 또는 유사한 효과를 보이는 것으로 이해하여야 할 것이다.

도 2에서 보인 실시형태에서, 회로(200)는 제1 및 제2밸브(202)(204)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이들 제1 및 제2밸브(202)(204)는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 여러 밸브 포트를 연결하는 위치로 밸브요소(203)(205)를 선택적으로 이동시킬 수 있는 전자작동기와 스프링탄지장치를 갖는 유체밸브이다. 더욱이, 회로(200)는 유체상 매체가 저장되는 소오스 또는 싱크로서 작동하는 유체저장조와, 이러한 저장조에 대하여 그리고 이러한 저장조로부터 유체의 이송이 이루어질 수 있도록 하는 인라인 펌프를 포함한다. 끝으로, 섬프(sump) 또는 일반적으로 도시한 바와 같은 통기형 저장조가 대기압에 대한 유출구를 제공한다.

특히, 회로(200)는 제1유체밸브(202)를 포함하는 바, 이는 도시된 실시형태에서 5개의 포트를 갖는 2-위치 밸브이다. 제1유체밸브(202)는 제1유체저장조(206), 제2유체저장조(208)과, 통기형 저장조(210)에 연통하고, 또한 제2유체밸브(204)와 로터리 유니언(100)의 제1매체개방부(122)에 연결된다. 통기형 저장조(210)는 도 7에서 보인 바와 같이 진공싱크(710)일 수 있다. 제1 리니어 펌프(212)가 제1유체밸브(202)와 제1유체저장조(206) 사이에 배치되고, 제2 리니어 펌프(214)가 제1유체밸브(202)와 제2유체저장조(208) 사이에 연결된다. 각 제1 및 제2 리니어 펌프(212)(214)는 선택적으로 결정가능한 공급 또는 회수압력에서 각 저장조(206)(208)에 대하여 또는 각 저장조로부터 유체를 펌핑할 수 있게 되어 있다.

제2밸브(204)는 제1유체밸브(202), 제1매체개방부(122)와 로터리 유니언(100)의 매체채널(112) 사이에 연결된다. 부가적인 구성요소를 포함하는 도 2의 예시적인 실시형태에서 보인 여러 밸브, 펌프 및 저장조와 같은 회로(200)의 구성요소 사이의 유체연결은 기계의 일부인 단일모듈에 집적될 수 있거나, 또는 기계 또는 예를 들어 가공설비와 같이 기계를 작동시키는 설비 등에서 하나 이상의 장소에 분포될 수 있다.

로터리 유니언(100)의 작동중에 회전 및 비회전밀폐면(194)(166) 사이에 페이스 씨일이 형성될 수 있도록 이들 밀폐면의 결합은 제1 및 제2 유체밸브(202)(204)의 적당한 작동에 의하여 선택적으로 제어될 수 있다. 작동모드와 매체채널(112)을 통하여 공급된 매체의 윤활상태에 따라서, 그리고, 또한 채널(112)내에 매체가 존재하거나 존재하지 않는 것에 따라서, 회전 및 비회전 밀폐면(194)(166)이 결합되거나 분리될 수 있다. 회전 및 비회전 밀폐면(194)(166) 사이의 결합이 이루어지는 5개의 상이한 작동상태가 도 3 내지 도 7에 도시되어 있다. 각 작동상태는 제1 및 제2 밸브(202)(204)를 적당히 배치함으로서 로터리 유니언(100)의 제어채널(118) 및 매체채널(112)을 제1, 제2 및/또는 통기형 저장조(206)(208)(210), 또는 진공싱크(710)(도 7)에 선택적으로 연결되는 것을 보이고 있다. 도 3 내지 도 7에서, 실선의 화살표는 예시된 작동상태에 따른 결합과정에서 매체의 일반적인 유동방향을 나타낸다.

특히, 매체채널(112)내에 매체가 존재하지 않을 때의 작동상태가 도 3에 도시되어 있다. 잘 알려진 바와 같이, 윤활매체가 없는 경우, 로터리 유니언의 작동중에 씨일 링이 결합될 때 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 밀폐면이 손상될 수 있다. 따라서, 매체 없이 작동할 때, 비회전씨일부재(104)는 비회전기계구성요소(110)측으로 후퇴하여 비회전 씨일 링(164)이 회전 씨일 링(192)으로부터 분리된다. 예시된 실시형태에서, 매체채널(112)은 도 3에서 보인 바와 같이 제1위치에서 제2유체밸브(204)의 적당한 배치에 의하여 제어챔버(136)와 동일 또는 유사한 압력에서 유지된다. 매체채널(112)과 제어챔버(136)에서 유체압력은 매체채널(112)과 제어챔버(136)를 통기형 저장조 또는 섬프(210)에 연결하도록 제1위치에 제1유체밸브(202)를 적당히 배치함으로서 대기 또는 주위압력과 동일 또는 거의 동일하게 된다. 예시된 실시형태에서, 개방스프링(176)은 비회전씨일부재(104)가 비회전기계구성요소(110)측으로 후퇴하도록 작동한다. 이러한 상태에서, 매체채널(112)내에 존재하는 매체는 통기형 저장조(210), 분리된 링(164)(192) 사이의 공간과 잠재적으로 회전기계구성요소(108)상에 배치된 작동포트(도시하지 않았음)를 통하여 대기중으로 방출된다.

[0048]

공기 또는 다른 압축성 매체가 매체채널(112)을 통하여 비회전기계구성요소(110)로부터 회전기계구성요소(108)측으로 이송되는 과정의 다른 작동상태가 도 4에 도시되어있다. 잘 알려진 바와 같이, 공기 또는 기타 다른 압축성 매체는 로터리 유니언에 사용된 페이스 씨일에 대한 적당한 윤활특성이 결핍되어 있다. 잘 알려진 바와 같이, 에어로졸 용액인 압축성 매체는 윤활특성을 가지며, 본 발명에 있어서는 본문에 언급된 조건하에서 로터리 유니언의 작동이 건조공기 또는 다른 비윤활성의 압축성 매체로 작동되는 것과는 실질적으로 상이하다고 할 수 없는 것으로 본다.

[0049]

압축성 매체로 로터리 유니언(100)이 작동될 때, 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이에 존재하는 간극은 작다. 백분의 1 또는 2 인치(0.03~0.06 인치) 정도 또는 그 이하로서 예를 들어 수 미크론 정도인 이러한 작은 간극은 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164)에서 건식운전에 의한 손상을 피할 수 있도록 하는 반면에 매체의 누설량을 줄인다.

[0050]

예시된 실시형태에서, 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164)의 작은 간극은 압력하에 압축성 매체가 수용된 제2유체저장조(208)에 매체채널(112)을 연결하는 제2위치에 제2유체밸브(204)를 배치함으로서 형성될 수 있다. 제1유체밸브(202)는 도 4에서 보인 바와 같이 제어챔버(136)를 통기형 저장조(210)에 연결하는 제1위치에 놓여 있다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 로터리 유니언(100)의 적당한 균형비는 비회전씨일부재(104)를 회전씨일부재(102)측으로 이동시키는 개방스프링(176)의 개방력에 대항하여 작용하는 폐쇄력을 비회전씨일부재(104)에 가할 수 있도록 한다. 압축매체가 예를 들어 에어로졸 용액과 같은 윤활성 성분을 포함하는 경우, 얇은 윤활막이 형성되고 작동중에 간극내에서 유지되어 매체의 누설량을 줄여준다.

[0051]

수성냉각제 또는 윤활특성을 갖는 다른 비압축성 매체가 매체채널(112)을 통과하는 동안의 다른 작동상태가 도 5에 도시되어 있다. 이러한 작동상태에서, 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164)의 결합으로 페이스 씨일이 형성되어 비압축성 매체의 누설을 방지한다. 이러한 상태에서 작동할 때, 제1유체저장조(206)로부터의 가압된 비압축성 매체가 매체채널(112)과 제어챔버(136)에 평행하게 공급된다. 도 5에서 보인 바와 같이, 제1유체밸브(202)는 제1유체저장조(206)를 제어챔버(136)측으로 완전히 개방된 제어채널(118)에 연결하는 제2위치에 놓인다. 제2유체밸브(204)는 제어채널(118)은 매체채널(112)에 연결하는 제1위치에 놓여 있다. 제1 및 제2유체밸브(202)(204)의 이러한 배치는 비압축성 매체의 압력이 제어챔버(136)와 매체채널(112) 모두에 존재하도록 한다.

[0052]

잘 알 수 있는 바와 같이, 로터리 유니언(100)은 제어챔버가 유체압력에 노출될 때 제2균형비를 갖도록 구성될 수 있다. 도 5에서 보인 바와 같은 작동상태에서, 비회전씨일부재(104)에 가하여진 유압이 스프링(176)의 개방력을 극복하고 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164)을 서로 결합되게 한다. 제2균형비는 대부분의 경우 매체채널(112)내에 유체압력의 존재여부에 관계없이 가압된 유체가 제어챔버(136)에 존재하는 한 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 결합이 유리하게 유지될 수 있도록 적당히 선택될 수 있다.

[0053]

로터리 유니언(100)이 CNC 밀링머신과 같은 공작물마무리기계에 사용될 때, 도 5에서 보인 작동상태는 가공작동중에 있는 상태가 될 수 있다. 그러나, 유체가 매체채널로부터 유출되거나 또는 매체채널이 그 밖의 원인, 예를 들어, 공구를 교환할 때, 특히 유체의 누출로 주위의 기계구성요소가 오염되는 것을 방지하기 위하여 유체를 비우고자 할 때, 유니언의 부가적인 작동역량이 요구된다. 이러한 부가적인 작동역량이 도 6에서 설명되는 바, 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 결합이 매체채널(112)의 둘레의 씨일을 보호하기 위하여 유지되는 한편, 매체가 매체채널(112)로부터 유출되어 비워진다.

[0054]

도 6에서 보인 바와 같이, 제2유체밸브(204)는 제2위치에 놓여 있고 제1유체밸브(202)도 제2위치에 놓여 있다. 이들 밸브위치에서, 매체채널(112)은 통기형 저장조(210)에 연결되고, 제어챔버(136)는 도 5에서 보인 작동상태에서 언급된 바와 같이 가압된 비압축성 매체를 수용하고 있는 제1유체저장조(206)에 연결된다. 이러한 작동상태에서, 매체채널(112)의 통기상태는 내부의 매체를 감압시키는 한편 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 밀폐결합이 유지된다. 이러한 작동조건에서, 매체채널(112)내의 매체는 통기형 저장조(210)를 향하여 자유로운 배출이 이루어지고, 도 6의 도면에서, 잘 알려진 바와 같이, 회전기계구성요소(108)의 좌측단부에서 약간 벗어난 위치에 배치되는 회전기계구성요소(108)의 작동포트(working port)(도시하지 않았음)로부터 배출이 이루어진다.

[0055]

어떤 경우에 있어서는 회전기계구성요소(108)에 형성된 매체채널(112)의 일부의 개방단부 또는 작동단부를 통한 매체의 배출은 바람직하지 않을 수 있다. 도 6에서 보인 작동조건의 변형이 도 7에 도시되어 있는 바, 여기에서, 통기형 저장조(210)가 진공싱크(710)으로 교체되어 있다. 진공싱크(710)는 밀폐형 탱크 또는 진공을 유지할 수 있는 기타 다른 형태의 저장조일 수 있다. 본문에 사용된 진공이란 용어는 대기압 보다 낮은 압력을 의미한다. 도 7에서 보인 바와 같이, 진공싱크(710)는 회전기계구성요소(108)의 작동포트(도시하지 않았음) 또는 링(164)(192) 사이의 결합된 경계면으로부터 유체의 유출이 허용됨이 없이 매체채널(112)로부터 유체를 흡출하여 배출한다.

[0056]

요약컨데, 로터리 유니언(100)은 사용된 매체의 형태와 요구된 매체의 배출형태에 따른 5가지 상이한 작동성태중의 어느 한 상태하에 작동할 수 있다. 그러나 다른 작동구성이 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 개방력 보다는 폐쇄력을 가하기 위한 스프링을 갖는 로터리 유니언이 사용될 수 있다. 더욱이, 제어챔버는 유체압력원에 연결되어 있는 것으로 설명되고 있으나, 다른 작동상태에서 제어챔버는 대기압 보다 낮은 유체싱크에 연결될 수 있다.

[0057]

본 발명의 일반적인 한 관점에서, 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 밀폐결합은 비회전씨일부재(104)의 수축과 신장이 이루어질 수 있도록 하는 조건하에서 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 보인 작동상태를 도 6 또는 도 7에서 보인 작동상태에 비교하였을 때, 매체채널(112)의 감압은 도 6에서 보인 바와 같이 제어챔버(136)가 가압되지 않는 한 스프링(176)의 개방력에 의하여 비회전씨일부재(104)가 수축될 수 있도록 할 것이다. 도 6에서 보인 작동상태에서, 제어챔버(136)의 가압은 스프링(176)의 개방력을 극복하고 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 결합을 유지할 수 있는 폐쇄력을 비회전씨일부재(104)에 부여한다.

[0058]

다른 실시형태의 로터리 유니언(800)이 도 8에 도시되어 있다. 로터리 유니언(800)은 많은 관점에서 도 1 내지 도 7에서 보인 로터리 유니언과 구조적으로 유사하나 캐비티(802)내에 개방스프링(176)을 포함하지 않는다(도 1B). 로터리 유니언(100)에 대하여 앞서 언급된 구성요소들과 동일 또는 유사한 로터리 유니언(800)의 구성요소에 대하여 도 8에서는 동일한 도면부호를 붙였다.

[0059]

도 8에서 보인 바와 같이, 로터리 유니언(800)은 중심선(130)을 따른 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 광범위한 축방향 변위 X 에서 이들 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 밀폐결합이 이루어질 수 있도록 한다. 거리 X 에서 회전 및 비회전 씨일 링(192)(164) 사이의 밀폐결합이 이루어질 수 있도록 하는 로터리 유니언(100)(800)의 능력은 슬라이딩 씨일(146)(152)(156)에 의하여 제공되는 비회전씨일부재(104)와 비회전기계구성요소(110) 사이의 슬라이딩 밀폐결합에 의하여 주어지는 것이다.

[0060]

다른 실시형태의 로터리 유니언(900)이 도 9에 도시되어 있다. 로터리 유니언(900)은 구조적으로나 기능적으로 로터리 유니언(100)과 유사하나 구조가 보다 복잡하다. 도 8에서 보인 로터리 유니언(800)에 대하여 언급한 것과 유사하게, 도 9에서, 비록 크기 또는 규모에서 상이할 수 있으나 로터리 유니언(900)의 구성요소중에서 로터리 유니언(100)(800)의 해당 구성요소와 동일 또는 유사한 부분에 대하여서는 동일한 부호를 붙였다.

[0061]

도 9에서 보인 바와 같이, 비회전씨일부재(104)는 회전씨일부재(102)의 회전 씨일 링(192)에 인접한 그 단부에 배치된 비회전 씨일 링(164)을 갖는다. 로터리 유니언(900)은 로터리 유니언(100)(도 1B)에 대하여 설명된 것과 유사한 방식으로 비회전씨일부재(104)와 하우징(906) 사이에 형성된 제어챔버(136)와 연통하는 제어채널(918)을 형성하는 비회전기계구성요소(110)을 포함한다. 하우징(906)은 이러한 하우징(906)의 원통형 동체(910)의 외부에 형성된 나선부(902)를 통하여 비회전기계구성요소(910)에 나선결합된다. 나선부(902)는 삽입카운터보어(914)의 내부에 형성된 나선과 맞물리면서 하우징(906)이 비회전기계구성요소(910)내에 수용될 수 있도록 한다. 로터리 유니언(100)과 유사하게, 로터리 유니언(900)은 두개의 방사상 씨일(942)을 포함하는 바, 이는 예시된 실시형태에서 O-링 씨일의 형태이고, 제어챔버(136)를 삽입카운터보어(914)와 대기로부터 격리하기 위하여 제어챔버(136)의 양측에 밀폐되게 배치된다.

[0062]

본문에 인용된 공개문헌, 특허출원자료 및 특허문헌을 포함하는 모든 참증은 이들 각각 특별히 인용되어야 하는 것으로 지시되고 그 전부가 언급되는 경우 동일한 정도의 참증으로서 인용된다.

[0063]

본 발명을 설명하는 내용(특히 청구범위에서)중에서 특별히 언급되지 않는 한 일부 용어가 단수 및 복수 모두에 대하여 사용되는 것이다. 또한 달리 언급하지 않는 한, "구성된다", "갖는다", "포함한다" 및 "수용한다"라는 용어는 제약을 두지 않는 용어이다(즉, "포함하나, 제한하지 않는다"라는 의미이다). 본문에서 수치의 범위를 언급한 것은 다른 지시가 없는 한 단순히 각각의 값이 이러한 범위내에 포함된다는 의미로 사용된 것이다. 본문에 언급된 모든 방법은 본문에 달리 언급되지 않는 한 적당한 순서로 수행될 수 있다. 본문에서 사용된 예나 예시적인 용어(예를 들어, "...와 같은" 용어)는 본 발명을 보다 더 잘 설명하기 위한 것으로 달리 한정하지 않는 한 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본문에 사용된 용어는 본 발명을 실시하는데 필수적인 구성요소를 한정적으로 나타내는 것은 아니다.

[0064]

본문에서 본 발명의 우선실시형태는 본 발명을 수행하기 위하여 발명자들에게 알려진 최상의 형태를 포함하는 것으로 설명되었다. 이들 우선실시형태의 변형실시형태는 그 설명을 참조하였을 때 전문가에게는 명백하게 될 것이다. 본 발명자들은 본 발명의 기술분야에 전문가라면 적당한 변형실시형태를 채택하고 본문에 특별히 언급된 바와는 다른 방식으로 실시할 수 있을 것으로 기대한다. 따라서, 본 발명은 적용법률에서 허용하는 한 청구범위에 언급된 주제와 같은 모든 수정실시형태나 이에 준하는 실시형태를 포함한다. 더욱이, 모든 변형실시형태에서 상기 언급된 모든 요소의 조합이 달리 한정하지 않는 한 본 발명에 포함된다.

100: 로터리 유니언, 102: 회전씨일부재, 104: 비회전씨일부재, 106: 하우징, 108: 회전기계구성요소, 110: 비회전기계구성요소, 112: 매체채널, 114: 삽입카운터보어, 118: 제어채널, 128: 보어, 136: 제어챔버, 146, 156: 슬라이딩씨일.

Claims

매체채널개방부와 연통된 보어와 이러한 보어의 둘레에 배치되고 매체채널개방부로부터 유체유동이 격리된 제어챔버를 갖는 하우징,
하우징내의 보어내에 활동가능하게 배치되고 보어와 연통되는 매체채널을 갖는 비회전씨일부재,
비회전씨일부재의 둘레에 배치되고 대기로부터 제어챔버를 밀폐하도록 배치된 제1슬라이딩씨일과,
서로 인접하여 비회전씨일부재의 둘레에 배치되고 매체채널로부터 제어챔버를 밀폐하기 위하여 쌍으로 제어챔버와 매체채널개방부 사이에 배치된 두개의 부가적인 슬라이딩씨일로 구성되고,
압력하의 유체가 제어챔버내에 존재할 때 비회전씨일부재가 하우징으로부터 연장될 수 있게 배치됨을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 압력하의 유체가 매체채널개방부에 존재할 때 비회전씨일부재가 하우징으로부터 이러한 비회전씨일부재를 신장시킬 수 있도록 하는 균형비를 가짐을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 비회전씨일부재가 유체압력이 제어챔버에 존재하고 대기압 또는 진공의 적어도 하나다 매체채널에 존재할 때 비회전씨일부재를 하우징으로부터 신장시킬 수 있도록 하는 제2균형비를 가짐을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 제어챔버를 가압된 비압축성 매체, 진공싱크 및 통기 소오스의 적어도 하나에 선택적으로 연결할 수 있도록 작동가능한 제1유체밸브장치를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제4항에 있어서, 매체채널을 가압된 압축성 매체의 소오스, 가압된 비압축성 매체의 소오스, 제어챔버, 진공싱크와, 통기소오스의 적어도 하나에 선택적으로 연결할 수 있도록 작동가능한 제2유체밸브를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 하우징이 비회전기계구성요소에 연결될 때 제어챔버와 제어채널을 연결하는 제어챔버 유입구와 제어챔버 환상부를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 비회전씨일부재를 하우징측으로 수축시키는 개방력을 제공하기 위하여 배치된 개방스프링을 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 하우징이 배치되는 삽입카운터보어를 형성하는 비회전기계구성요소를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제1항에 있어서, 회전기계구성요소상에 배치되어 비회전씨일부재가 하우징으로부터 충분히 신장되었을 때 비회전씨일부재상에 결합되는 회전씨일부재를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제9항에 있어서, 비회전씨일부재의 단부에 배치된 비회전 씨일 링과, 비회전 씨일 링에 대향되게 회전씨일부재상에 배치된 회전 씨일 링을 포함하고, 회전 씨일 링과 비회전 씨일 링의 결합으로 매체채널을 따라 기계적인 페이스 씨일이 형성되며, 매체채널은 매체채널개방부에 연통하고 회전기계구성요소와 회전기계구성요소와 하우징을 통하여 연장됨을 특징으로 하는 로터리 유니언.
회전 및 비회전기계구성요소의 부분을 통하여 형성된 매체체널을 선택적으로 유체유동이 이루어질 수 있도록 연결하기 위한 시스템에 있어서, 이 시스템이
비회전기계구성요소에 형성된 삽입카운터보어,
이러한 삽입카운터보어에 유체상 연통된 매체채널개방부와, 제어채널을 포함하고, 삽입카운터보어내에 배치되고 삽입카운터보어와 유체상 연통된 보어와 제어채널에 유체상 연통된 제어챔버를 갖는 하우징,
하우징의 보어에 활동가능하고 밀폐가능하게 배치되고 삽입카운터보어와 유체상 연통된 매체채널을 갖는 비회전씨일부재,
비회전씨일부재의 둘레에 배치되고 대기로부터 제어챔버를 밀폐하도록 배치된 제1슬라이딩씨일,
서로 인접하여 비회전씨일부재의 둘레에 배치되고 매체채널로부터 제어챔버를 밀폐하기 위하여 쌍으로 제어챔버와 매체채널개방부 사이에 배치된 두개의 부가적인 슬라이딩씨일과,
제어챔버를 가압된 비압축성 매체의 공급원, 진공싱크 및 통기공에 선택적으로 유체상 연결이 이루어질 수 있도록 작동하여 압력하의 유체가 제어챔버내에 존재할 대 비회전씨일부재가 하우징에 대하여 연장될 수 있도록 하는 제1유체밸브장치를 포함함을 특징으로 하는 회전 및 비회전기계구성요소의 매체체널의 선택적인 연결하기 위한 시스템.
제11항에 있어서, 매체채널을 가압된 압축성 매체의 소오스, 가압된 비압축성 매체의 소오스, 제어챔버, 진공싱크와, 통기소오스의 적어도 하나에 선택적으로 연결할 수 있도록 작동가능한 제2유체밸브를 포함함을 특징으로 하는 회전 및 비회전기계구성요소의 매체체널의 선택적인 연결하기 위한 시스템.
제11항에 있어서, 비회전씨일부재를 하우징에 대하여 수축시키는 방향으로 개방력을 제공하기 위하여 배치된 개방스프링을 포함함을 특징으로 하는 회전 및 비회전기계구성요소의 매체체널의 선택적인 연결하기 위한 시스템.
제11항에 있어서, 회전기계구성요소상에 배치되어 비회전씨일부재가 하우징에 대하여 충분히 신장되었을 때 비회전씨일부재상에 결합되는 회전씨일부재를 포함함을 특징으로 하는 회전 및 비회전기계구성요소의 매체체널의 선택적인 연결하기 위한 시스템.
제14항에 있어서, 비회전씨일부재의 단부에 배치된 비회전 씨일 링과, 비회전 씨일 링에 대향되게 회전씨일부재상에 배치된 회전 씨일 링을 포함하고, 회전 씨일 링과 비회전 씨일 링의 결합으로 매체채널을 따라 기계적인 페이스 씨일이 형성됨을 특징으로 하는 회전 및 비회전기계구성요소의 매체체널의 선택적인 연결하기 위한 시스템.
회전기계구성요소와 비회전기계구성요소 사이에 연장된 매체채널을 따라서 기계적인 페이스 씨일이 제공될 수 있게 된 로터리 유니언의 작동방법에 있어서, 이 방법이 매체채널로부터 유체적으로 격리되고 비회전씨일부재와 비회전기계구성요소 사이에 형성된 제어챔버에 유체압력을 가함으로서 기계적인 페이스 씨일에 선택적으로 결합되는 것을 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언의 작동방법.
제16항에 있어서, 비회전씨일부재에 구조적으로 한정된 제1균형비에 작용하는 제어챔버내의 유체압력의 결과로서 비회전씨일부재상에 제1순유압을 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언의 작동방법.
제17항에 있어서, 비회전씨일부재에 구조적으로 한정된 제2균형비에 작용하는 매체채널내의 유체압력의 결과로서 비회전씨일부재상에 제2순유압을 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언의 작동방법.
제16항에 있어서, 매체채널로부터 유체가 유출되는 동안에 기계적인 페이스 씨일이 결합위치를 유지하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 로터리 유니언의 작동방법.