KR20110087308A - 액체 윤활제를 사용하여 윤활된 베어링을 실링하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 윤활제를 사용하여 윤활된, 회전체의 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치에 관한 것이다. 그것은 주변 방향에서 적어도 하나의 내부 주변 실 챔버 및 주변 방향에서 하나의 외부 주변 실 챔버를 갖는다. 실 챔버들은 실 갭을 거쳐 대응한다. 외부 실 챔버는 래비린스 실을 사용하는 주변과 관련하여 실링된다. 실 챔버들은 각각 회전체의 하우징 내에 적어도 하나의 배액관을 갖는다. 외부 실 챔버에서의 배액관은 의도된 사용시에 주변 방향에서 실 챔버의 최저점에 위치한다. 본 발명에 따라 외부 실 챔버에 적어도 하나의 제 2 배액관이 제공되는데, 이는 주변 방향에서 실 챔버의 최저점 위에 위치한다.

Description

액체 윤활제를 사용하여 윤활된 베어링을 실링하기 위한 장치{DEVICE FOR SEALING A BEARING LUBRICATED WITH A LIQUID LUBRICANT}

본 발명은 액체 윤활제를 사용하여 윤활된, 청구항 1항의 전문에 기재된 특징을 갖는 회전체의 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치에 관한 것이다.

회전체, 특히 비접촉식 래비린스 실 형태로 구현되는, 회전 샤프트(rotating shaft)를 위한 그러한 실(seal)들이 일반적으로 사용되며 전형적이다. 그것들은 일반적으로 두 개 혹은 그 이상의 실 챔버(seal chamber)를 포함하는데, 이들은 또한 래비린스 챔버로서 언급된다. 각각의 경우에 있어서 챔버 사이에 단순한 혹은 미앤더링(meandering) 실 갭이 구현되는데, 이는 한편으로는 회전체의 비접촉식 회전을 허용하며, 다른 한편으로는 액체 윤활제에 대한 흐름 저항(flow resistance)을 나타낸다. 그때 외부 실 챔버가 실제 래비린스 실을 사용하여 주변에 대해 실링된다. 이러한 래비린스 실은 서로 접촉 없이 회전하는 두 개의 구성요소 사이에 일반적으로 항상 미앤더링 실 갭을 형성하는 구조를 포함한다. 모든 실 챔버는 배액관을 갖는데, 따라서 실 챔버에서 수집하는 액체 윤활제는 배액관을 거쳐 하우징 내로 돌아올 수 있다. 실 갭의 영역에서보다 배액관의 영역에서의 현저하게 낮은 압력 강하(pressure drop) 때문에, 액체 윤활제의 배출은 대부분 혹은 거의 완전히 배액관을 통하여 발생하며, 반면에 전혀 혹은 윤활제의 최소량만이 실 갭을 통하여 주변(surroundings)에 도달한다.

실 챔버의 디자인은 적합한 기능성을 보장하기 위하여 일반적으로 특정 가이드라인을 따른다. 이는 예를 들면, 기술 출판물, Konstruktion July/August 7/8 2007의 41페이지에 도시되고 설명된다.

예를 들면, 특히 300㎜보다 큰 직경을 갖는 샤프트용 및/또는 일반적으로 30m/s보다 큰 외주부(outer periphery) 상의 주변 속도(peripheral velocity)를 갖는 고속 샤프트용 베어링 어셈블리의 경우에 있어서, 공기-액체 혼합물 혹은 공기-윤활제 혼합물이 샤프트의 높은 주변 속도에 의해 그에 따라 동반되며, 그에 상응하게 배액관의 구조적 형태에 따라 배액관에서의 강한 백업(back up)이 발생하는 특별한 문제점들이 여기에 기인한다. 배액관에서의 이러한 백업은 결정적으로 불리한데, 그 이유는 그것은 액체 혹은 공기-윤활제 혼합물이 절대적으로 피해야 하는, 래비린스 실의 실 갭을 통하여 외부로 유출되는 결과를 나타내기 때문이다.

그러므로, 배액관이 그에 알맞게 디자인되며 여기서 "거싯(gusset)"으로 언급되는, 적절한 역류 장벽(backflow barrier)이 제공되어야 한다는 것이 기술 출판물 Konstruktion의 위에서 언급된 41페이지 상에 제안된다.

디자인 실험은 위에서 언급한 기술 출판물에서의 제안에 따른 상응한 구조가 약간의 향상을 제공하지만, 특히 큰 직경, 및 상응하게 높은 주변 속도를 갖는, 매우 높은 속도의 샤프트의 경우에 있어서, 외부 실 챔버에서 여전히 액체 윤활제의 현저한 백업이 발생한다는 것을 나타내어 왔는데, 이는 베어링 구조의 상응하는 누출(leakage)을 야기할 수 있다. 이는 특히 이른바 X 구조에서 롤링 베어링(rolling bearing)에 의해 장착되는 구조의 경우에 있어서 확실한데, 특히 만일 베어링을 통한 부가적인 컨베이어 효과가 롤러 혹은 콘 베어링(cone bearing) 때문에 발생하면, 베어링 설정을 실링하기 위한 장치의 내부 실 챔버 내로의 더 큰 부피의 스트리임이 베어링을 통하여 침투한다. 일반적으로 동시에 한정된 설치 공간 때문에 오히려 작게 구현되는, 내부 실 챔버의 경우에 있어서, 내부 실 챔버로부터 외부 실 챔버 내로의 그에 상응하는 액체 윤활제의 강한 오버플로우(overflow)가 발생하며, 거기로부터 미앤더링 실 갭을 통하여 주변 영역 내로 발생한다.

그러므로 신뢰할만한 실이 설치 공간에 대하여 최소 요구조건으로 구현될 수 있는 그러한 방법으로, 고속 회전체 및/또는 큰 직경을 갖는 회전체를 장착하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치를 개량하는 것이 본 발명의 목적이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 나타난 특징에 의한 본 발명에 따라 달성된다.

주변 방향에서 실 챔버의 최저점(the lowest point) 아래에 위치하는, 적어도 하나의 제 2 배액관(second drain)이 외부 실 챔버에 제공되기 때문에, 회전체의 작동 동안에 이러한 제 2 배액관으로 향하는 상당한 부피의 스트리임이 발생한다. 주변 방향에서 실 챔버의 최저점에 위치하는 제 1 배액관 및 주변 방향에서 더 위쪽으로 위치하는 제 2 배액관의 결합은 외부 실 챔버로부터 충분한 양의 액체 윤활제를 배출할 수 있다. 그러므로, 래비린스 실의 미앤더링 실 갭을 통하여 주변에 도달할 수 있는, 외부 실 챔버에서 윤활제의 백업이 발생하지 않는다. 본 발명에 따른 부가적인 배액관을 갖는, 적어도 하나의 내부 실 챔버 및 하나의 외부 실 챔버를 갖는 구조는 따라서 최소 설치 공간의 경우에서조차도, 회전체의 베어링 어셈블리가 그에 알맞게 실링되는 것을 허용한다.

본 발명의 특히 바람직한 실시 예에 있어서, 역류 장벽은 외부 실 챔버의 제 2 배액관 영역에 위치한다.

이러한 역류 장벽은 그것들이 액체 윤활제 혹은 상응하는 윤활제-공기 혼합물의 흐름을 중단하기 위하여 구현되는데, 이는 위에서 언급한 종래 기술에서 언급한 거싯과 같이, 회전체와 함께 회전하며, 볼륨 스트리임을 그것의 디자인을 통하여 배액관 내로 전달한다. 상응하게 높은 볼륨 스트리임은 따라서 의도적으로 배출될 수 있으며, 따라서 외부 실 챔버에서 액체 윤활제의 백업은 발생하지 않는다.

역류 장벽은 그것들이 외부 실 챔버의 단면의 대부분을 차단하며, 래비린스 실의 실 갭보다 큰 단면을 갖는, 갭이 역류 장벽 및 회전체 사이에 남아 있도록 하기 위하여 구현된다.

그러므로, 역류 장벽은 단면의 대부분, 예를 들면, 60-70%를 차단한다. 그럼에도 불구하고, 그에 따라 래비린스 실 영역에서의 실 갭보다 큰, 갭은 열려있는 채로 남는다. 그러므로 가능하게 누적되는 윤활제가 래비린스 실을 통하여 주변에 도달하기 전에 역류 장벽에서 이러한 갭을 통하여 침투하는 것이 보증된다.

그것들의 또 다른 디자인에 있어서, 역류 장벽이 배액관 내로의 윤활제 볼륨 스트리임의 타겟 전환을 위한 유도 장치(conduction element)를 갖는 것이 제공될 수 있다.

종래 기술에서의 설명에 따른 삼각형의 기본 형태와 유사한, 일반적으로 오히려 간단하게 구현되는, 거싯 대신에, 이러한 바람직한 실시 예에서의 역류 장벽은 특히 삼각형의 오리지널 면(original plane)이 없는, 유도 장치로서 역류 장벽의 기본 형태를 연장하는, 부가적인 러그(lug), 전도 리브(rib), 혹은 그런 종류의 다른 것을 가질 수 있다. 유도 장치는 배액관 내로 윤활제 볼륨 스트리임을 도입하기 위한 최상의 가능 상태를 갖도록 하기 위하여 배액관의 기하학적 디자인에 따라 구현될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 또 다른 실시 예에 있어서, 역류 장벽이 또한 외부 실 챔버의 제 1 배액관의 영역에 위치하는 것이 부가적으로 제공될 수 있다.

그러므로, 윤활제 볼륨 스트리임의 전환에서의 향상이 또한 그러한 역류 장벽 혹은 그러한 거싯을 거쳐 주변 방향에서 최저점에 위치하는 배액관의 영역에서 달성될 수 있다.

그러나, 그것들의 상응하는 유리한 개량에 따라, 역류 장벽은 배액관 내로의 윤활제 볼륨 스트리임의 타겟 전환을 위한 유도 장치 없이 구현되는 것이 제공된다.

유도 장치는 외부 실 외부의 적어도 하나의 제 2 배액관 개구부(opening)에서 특히 유리하다는 것이 실험에서 나타났다. 주변 방향에서 최저점에 위치하는 외부 실 챔버의 배액관의 경우에 있어서, 역류 장벽은 삼각형과 유사한, 기본 형태에서만 상응하게 유리하다. 그러나, 그것을 유도 장치와 함께 제공하는 것이 오히려 불리한 것이 증명되었는데, 왜냐하면 이러한 영역에서, 윤활제 볼륨 스트리임의 배액관이 역류 장벽 상의 부가적인 유도 장치에 의해 조장되는 것보다 더 차단되기 때문이다.

본 발명에 따른 장치의 특히 바람직한 구조의 디자인은 역류 장벽의 적어도 일부분이 하우징 혹은 하우징과 회전하여 고정하도록 구현되는 일부와 통합하여 구현되는 것을 제공한다.

그러한 베어링 설정 혹은 회전체를 위하여 하우징 및 거기에 고정되는 부품은 일반적으로 상응하는 주조 방법(casting method)에 의해 생산된다. 상대적으로 적은 노력으로, 역류 장벽은 따라서 장치의 비회전 부 내로 쉽고 효과적으로 도입될 수 있다. 게다가, 외부 실 챔버의 비회전 부에 대하여, 일반적인 주조 방법의 경우에서 달성되는 표면 품질이 아주 적당하며, 따라서 상응하는 구성요소의 어떤 전처리도 여기서 실행되어서는 안된다는 것이 알려져 왔다. 따라서 역류 장벽은 전처리의 차단 없이, 예를 들면, 터닝(turning)에 의해 하우징 내로 직접 완전히 주조될 수 있다. 따라서 역류 장벽을 갖는 외부 실 챔버의 상대적으로 복잡한 디자인은 주조에 의한 생산에서 쉽고 효과적으로 구현될 수 있다.

장치의 특히 바람직한 개량에 따라, 역류 장벽은 부가적으로 잠금 장치(locking element)의 일을 맡는다.

그것들은 하우징과 통합될 수 있거나 혹은 나중에 하우징 내로 도입될 수 있다. 그러나, 어떤 경우에서도 그것들은 외부 챔버 및 내부 챔버 혹은 또한 외부 챔버의 래비린스 실 사이의, 실릴 링과 같은, 회전체와 관련하여 적절하게 고정되어 유지되는, 또 다른 구성요소를 고정하기 위하여 구현되며, 그것들을 하우징에서의 회전체와 관련하여 회전하여 고정하도록 유지하기 위하여 구현된다. 따라서, 볼트 혹은 그런 종류의 다른 것과 같은, 대안의 요소들이 절약될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직하며 유리한 디자인에 따라, 적어도 하나의 제 2 배액관이 회전체의 회전 방향에서 제 1 배액관을 뒤따르는 외부 실 챔버의 하부(lower half)에서 주변 방향에 위치한다.

이러한 설정을 통하여, 윤활제 볼륨 스트리임이 백업할 수 있는, 제 1 배액관 영역으로부터 개시하는 제 2 배액관의 방향에서 상응하는 윤활제 볼륨 스트리임이 회전체의 회전에 의해 조장될 수 있는데, 그 이유는 구성요소가 공기-윤활제 혼합물을 동반하기 때문이다.

실제로, 상응하는 구조와 함께, 더 강한 윤활제 볼륨 스트리임이 제 1 배액관의 영역으로부터 본 발명에 따른 제 2 배액관의 영역 내로 발생한다는 것이 설명되어 왔다. 만일 제 2 배액관이 회전체의 회전 방향에서 제 1 배액관 다음에 위치하면 다시 한번 확장되는, 이러한 강한 윤활제 볼륨 스트리임을 통하여, 외부 실 챔버로부터 윤활제의 이상적인 전환이 발생하며, 따라서 설정은 그 자체로 주변에 완전히 외부로 실링되어 유지된다. 게다가, 외부 챔버의 상응하는 하부에서의 설정이 특히 권장되는데, 그 이유는 이러한 방법으로 윤활제 볼륨 스트리임은 그것이 배출되기 전에 중력에 대하여 최소로 전달되거나 혹은 전혀 전달되어서는 안되기 때문이다.

기본적으로, 회전체 주위에 분포하거나, 혹은 특히 외부 실 챔버의 하부에서 두 방향 모두에 위치하는, 또 다른 배액관이 생각될 수 있다. 이것은 특히 만일 다양한 방향으로 회전하기 위하여 회전체가 작동될 때 적용할 수 있다. 그때 가장 가능한 효과는 그에 따라서 외부 실 챔버의 하부에서 제 1 배액관과 평행한 두 개의 제 2 배액관의 설정을 거쳐 회전체의 회전 방향과 독립적으로 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 디자인에서, 적어도 하나의 내부 실 챔버에서 적어도 하나의 배액관이 주변 방향에서 실 챔버의 최저점 위에 위치하는 것이 부가적으로 제공된다.

설치 공간에 따라, 하나 혹은 그 이상의 실 챔버가 제공될 수 있는데, 특히 제한된 설치 공간의 경우에 있어서는 하나의 내부 실 챔버로 완전히 충분하다. 이러한 내부 실 챔버 각각은 하나 혹은 그 이상의 배액관, 일반적으로 두 개의 배액관을 갖는다. 적어도 하나의 내부 실 챔버에 있어서, 이러한 배액관들은 주변 방향에서 실 챔버의 최저점 위에 각각 위치하는데, 그러므로, 상응하는 액체 윤활제의 축적은 회전체의 감속 후에, 즉, 정지(standstill) 상태일 때 주변 방향 및 배액관에서 실 챔버의 최저점 사이의 영역에서 발생한다. 내부 실 챔버 혹은 챔버들에 남아 있는 액체 윤활제는 그리고 나서 특히 회전체의 시동 동안에 특히 유리한, 최소 윤활을 보장하는데, 그 이유는 일반적으로 베어링에 기인하여 발생하는 컨베이어 작동을 통한 윤활이 회전체의 특정한 최소 속도에 도달하여 먼저 개시되기 때문이다. 배액관 개구부의 상응하는 설정은 최소 윤활 혹은 회전체를 위한 윤활의 개시를 보장한다.

본 발명의 뒤따르는 유리한 디자인들은 종속항 및 도면을 기초로 하여 이후에 더 상세히 설명되는, 바람직한 실시 예들로부터 기인한다.
도 1은 베어링 어셈블리의 실 및 회전체 그리고 그것의 베어링 어셈블리를 통한 종단면을 도시한다;
도 2는 개략적으로 표시되는 배액관을 갖는 실 챔버의 단면을 도시한다.
도 3은 역류 장벽의 단면을 도시한다.
도 4는 가능한 역류 장벽의 두 개의 변형체를 도시한다.

비회전 하우징(2)에서의 회전체(1)가 도 1에 도시된다. 회전체는 각각 앞으로 1로 시작하는 참조 부호로 제공되며, 반면에 비회전체는 2로 시작하는 참조 부호로 제공된다.

회전체(1)는 드라이브 시스템에서 상응하게 큰 직경, 일반적으로 300㎜보다 큰 직경을 갖는, 샤프트가 된다. 그것은 상대적으로 급속히 구동하는데, 따라서 샤프트의 외부 주변에 30m/s보다 크거나 혹은 현저하게 큰, 주변 속도가 생긴다. 원추형 롤러 베어링(conical roller bearing)으로서 장착되는 베어링(3)의 베어링 쉘(101)인, 베어링 쉘(101)이 회전체(1)과 함께 회전한다. 베어링(3)은 이른바 X 구조에서 카운터 베어링(counter bearing, 도시되지 않음)과 함께 구현되며 회전체(1)를 장착한다. 베어링 쉘(101) 및 회전체(1)와 함께, 회전 래비린스 실링 링(102)이 또한 베어링(3)을 실링하기 위한 장치(4)의 일부로서 회전한다. 하우징(2)은 또한 실제 하우징에 더하여, 베어링(3)의 롤러 바디(roller body, 5)용 베어링 쉘(201)을 갖는다. 게다가, 그것은 외부 실 챔버(7)에 대해 제 1 내부 실 챔버(6)를 실링하는, 실링 링(202)을 갖는다. 외부 실 챔버(7)는 회전 래비린스 실링 링(102)과 함께 래비린스 실을 형성하는, 고정 래비린스 실링 링(stationary labyrinth sealing ring, 203)에 의해 구분된다. 두 개의 래비린스 실링 링(102 및 203)은 본질적으로 서로 접촉하지 않으나, 상대적으로 높은 압력 강하로 그것을 통하여 흐르도록 하는 액체 윤활제 혹은 공기-윤활제 혼합물에 대항하는, 그것들 사이에 본질적으로 미앤더링 래비린스 실 갭(8)을 형성한다. 내부 실 챔버(6) 및 외부 실 챔버(7)는 이미 설명된 것과 같이, 실링 링(202)에 의해 서로 실링되는데, 이러한 실링 링은 또한 회전체(101 및 102)를 접촉하지 않으며 그에 따라 실 갭(9)을 거쳐서만 실링되도록 구현된다. 내부 실 챔버(6) 및 외부 실 챔버(7)는 따라서 이러한 실 갭(9)을 거쳐 서로 일치한다.

액체 윤활제, 특히 오일이 이제 하우징(2)의 영역에 제공된다. 회전 베어링(3)에 의해 발생되는 컨베이어 작용, 특히 베어링(3)의 X 구조 때문에, 액체 윤활제 볼륨 스트리임은 베어링(3)을 통하여 내부 실 챔버(6)의 영역 내로 연속적으로 전달된다.

두 개의 실 챔버(6, 7)를 관통하는 개략적인 단면이 도 2에 도시된다. 여기서 회전체(1)가 또한 중심 지점에 도시될 수 있는데, 이는 화살표 R로서 부호화된 것과 같이, 여기에 도시된 실시 예에서 시계 방향으로 회전한다. 내부 실 챔버(6)가 회전체(1)와 인접하여 도시될 수 있는데, 이는 외부 실 챔버(7)에 대해 실링 링(202)에 의해 분리되며, 차례로 주변과 관련하여 래비린스 실링 링(203)에 의해 실링된다. 비록 도 2에서는 뚜렷하게 도시되지는 않지만, 여기서 각각의 실 챔버(6 및 7)의 영역에 도시되는 비회전체(202 및 203)에 더하여, 특히 베어링 쉘(101)의 회전 벽(rotating wall) 및 래비린스 실 요소(102)가 또한 제공된다. 이러한 것들은 회전체(1)의 회전 방향(R)으로의 작동 동안에 액체 윤활제를 동반할 것이며 따라서 여기서는 외부 실 챔버에서만 표시되며 V₁으로 식별되는, 주변 방향으로의 볼륨 스트리임을 보증한다.

이미 설명한 것과 같이, 많은 양의 액체 윤활제가 베어링(3)의 컨베이어 작용 때문에 내부 실 챔버(6)의 영역에 발생할 것이다. 그러나, 베어링의 한정된 설치 높이 때문에, 실 챔버(6)는 일반적으로 큰 면적을 갖도록 구현될 수 없다. 실 챔버(6)로부터 오일 볼륨 스트리임을 제거하기 위하여, 이러한 목적을 위하여 두 개의 배액관(61)이 제공되는데, 이를 통하여 실 챔버(6)에서 수집하는 액체 윤활제가 적어도 부분적으로 하우징(2)의 영역 내로 돌아올 수 있다. 두 개의 배액관(61)은 주변 방향에서 내부 실 챔버(6)의 최저점(62)에 위치하는 것이 아니라, 오히려 최저점 위의 상응하는 높이(h)에 위치한다. 이는 회전체(1)가 정지할 때, 높이(h) 아래의 내부 실 챔버(6)의 단면으로부터 야기하는, 윤활제의 잔여량이 내부 실 챔버(6)에 남도록 하는 목적을 갖는다. 이러한 윤활제의 잔여량은 회전체(1)의 시동 동안에 윤활을 위하여 사용될 수 있다.

도 1의 설명에서 이미 설명한 것과 같이, 회전체(1)의 작동 동안에 정상적인 작동에서 배액관(61)을 통하여 제거할 수 없는 윤활제는 실 갭(9)을 거쳐 외부 실 챔버(7) 내로 배출될 것이다. 또한 래비린스 실링 링(102)의 영역에서의 외부 실 챔버에서, 회전체(1)와 회전하는, 회전 벽이 존재한다. 따라서, 여기서 또한 외부 실 챔버(7)를 통하여 주변 방향에서의 회전(R)으로 구동하는, 볼륨 스트리임(V₁)이 생길 것이다. 외부 실 챔버(7)에 배액관(71)이 제공되는데, 이는 주변 방향에서 보았을 때 실 챔버(7)의 최저점에 위치한다. 최저점에서의 이러한 배액관(71)은 작동 동안에 실 챔버(7)의 영역에 도달하는 윤활제 오일을 전달하는 일을 한다. 게다가, 윤활 오일은 실 챔버(6)의 영역으로부터 제거되어 실 갭(9)을 통하여 실 챔버(7)의 영역에 도달하고 정지상태에서 이 배액관을 통하게 된다. 외부 실 챔버의 영역에서 잔여 윤활제를 거의 혹은 전혀 없도록 유지하기 위하여, 배액관(71)은 주변 방향에서 최저점에 있다. 배액관(71)의 단면은 일반적으로 미앤더링 래비린스 실 갭(8)보다 낮은 압력 강하를 나타낼 것이기 때문에, 어떻게든 발생하는 윤활제는 일반적으로 배액관(71)을 통하여 배출될 것이며 따라서 래비린스 실 갭을 통하여 주변에 도달하지 않을 것이다.

그러나, 외부 주변 상에 30m/s보다 큰 주변 속도 및 내부 실 챔버(6) 영역에서 상응하게 큰 압력을 갖는 고속 샤프트의 경우에 있어서, 내부 실 챔버(6)의 영역으로부터 외부 실 챔버(7)의 영역 내로의 작동에서 상대적으로 큰 볼륨 스트리임이 발생한다. 배액관 개구부(71)는 일반적으로 그러한 큰 볼륨 스트리임을 수용할 수 없는데, 따라서 윤활제가 백업하며 장치의 상응하는 누설이 발생할 수 있다.

본 발명에 따라, 따라서 제 2 배액관(72)이 제공된다. 이러한 제 2 배액관(72)은 회전체(1)의 회전 방향(R)에서 배액관(71) 뒤에 위치한다. 회전체(1)의 회전에 의해 동반되는 볼륨 스트리임은 따라서 제 2 배액관(72)의 영역에서, 최저점 및 따라서 대부분의 액체가 백업하는 지점으로부터 이상적으로 동반될 수 있다, 실제로, 그러한 구조의 경우에 있어서, 여기서 화살표에 의해 표시되는 중요한 볼륨 스트리임(V₂)이 제 2 배액관(72)의 방향에서 발생한다. 이러한 볼륨 스트리임은 그리고 나서 제 2 배액관(72)을 통하여 하우징(2)의 영역 내로 다시 돌아올 수 있다. 구조는 미앤더링 실 갭(8)을 통하여 어떠한 윤활제도 나가지 않게 하는 것을 가능하게 하며 따라서 구조는 실링된다.

중력에 대하여 긴 전달 거리를 갖지 않도록 하기 위하여, 일반적으로 주변의 하부에 위치할, 여기에 도시된 배액관(72)에 부가하여, 또 다른 배액관(73)이 부가적으로 제공될 수 있는데, 이는 위에서 설명된 배액관(72)과 동일한 법칙을 따른다. 도 2에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 이러한 배액관(73)은 회전체(1)의 회전 방향(R)에서 배액관(71)의 다른 면 상에 부착된다. 그것은 또한 여기서 특정 작동을 나타내나, 배액관(72)의 원하는 작동만큼 강력하지는 않다. 그러나, 만일 이제 대안의 회전 방향을 갖는 회전체(1)가 사용되면, 여기서 선택적으로 도시된 제 3 배액관(73)은 여기서 도시된 회전 방향(R)에 반대되는 샤프트의 경우에 있어서 액체 윤활제 볼륨 스트리임의 이상적인 배출장치를 보장하기 위하여 이상적으로 사용될 수 있다.

그것에 대안으로서, 회전체(1)의 단지 하나의 회전 방향(R)의 경우에 있어서, 만일 상응하게 높은 양의 발생 윤활제가 이것을 가능하게 한다면, 복수의, 즉, 주변 주위에 동등하게 분포되거나 혹은 세로로 줄지어 가깝게 배열되는, 제 2 배액관이 사용될 수 있다.

그러한 배액관(71, 72, 혹은 73)의 상세한 도면이 도 3에 도시된다. 역류 장벽(204)은 배액관의 영역에 위치하는데, 이는 또한 회전체(1) 혹은 도 3에 도시되는 것과 같이, 회전 래비린스 실링 링(102)과 관련하여 회전하여 고정되는 것과 같이 구현된다. 이러한 역류 장벽(204)은 또한 때때로 위에서 언급한 종래 기술에서의 이른바 거싯으로서 언급된다. 역류 장벽(204)은 그것이 외부 실 챔버(7)의 단면의 약 60-70%을 덮도록 구현된다. 그것은 그 자체 및 회전체(1) 혹은, 이 경우에 있어서, 구성요소(102) 사이의 상응하는 갭 만을 허용한다. 그러나, 이러한 갭은 래비린스 실의 상응하는 미앤더링 실 갭(8)보다 현저하게 큰 단면을 가질 것인데, 따라서 의심스러우면, 윤활제는 미앤더링 실 갭(8)을 통하는 것보다 이러한 갭을 통하여 더 쉽게 통과하며 따라서 전체 시스템의 견고성이 여전히 보장된다. 만약 그렇지 않으면, 종래 기술로부터 알려진 것과 같이, 역류 장벽(204)은 외부 실 챔버(7)의 영역으로부터 액체 윤활제의 전환을 향상시킬 것이며 따라서 전체 시스템의 실링에 기여한다. 내부 실 챔버(6)의 볼륨은 외부 실 챔버(7)의 그것보다 작도록 상응하게 디자인된다. 외부 실 챔버(7) 내로 넘치는 액체 윤활제는 미앤더링 실 갭(8)을 통한 주변의 영역에 도달함이 없이, 배액관(71과 72 및 선택적으로 73)을 통하여 제거될 것이다.

그러한 역류 장벽의 두 개의 서로 다른 구조가 도 4에 도시된다. 도 4a는 정면 및 측면에서의 그러한 역류 장벽(204)의 일반적인 구조를 도시한다. 역류 장벽(204)은 본질적으로 상응하는 두께를 갖는 삼각형과 같이 구현된다. 그러한 역류 장벽(204)은 특히 배액관(71)의 영역에서 사용될 수 있으며 종래 기술로부터 알려진 장점들을 갖는다. 역류 장벽(204')이 도 4b에 도시되는데, 이는 또한 다시 정면도 및 측면도로 도시된다. 그것은 부가적으로 윤활제 볼륨 스트리임의 배액관 내로의 타겟 전환을 위하여 사용되는, 유도 장치(205)를 갖는다는 점에서 도 4a에 도시된 일반적인 역류 장벽(204)과 다르다. 유도 장치(205)를 갖는 그러한 역류 장벽(204')은 특히 배액관(72) 및 선택적으로 배액관(73)의 영역에서 특히 유리하게 사용될 수 있다는 것이 설명되어 왔다. 배액관(72 혹은 73)으로부터 하우징(2) 내로 되돌아오는 유도 장치는 일반적으로 삼각형 형태에 의해 결정되는 역류 장벽(204')의 주 평면 외부로 이르게 하며, 주 평면 외부로 이르게 하는 역류 장벽(204')은 따라서 액체 윤활제의 그러한 볼륨 스트리임의 전환을 이상적으로 제공한다.

도 3 및 4에 도시된 역류 장벽(204 및 204')은 만일 하우징(2)이 주조 부품으로서 디자인되면 그것들이 이미 상응하게 주조 주형(casting mold) 내에 제공된다는 점에서, 이상적으로 하우징(2) 내에 통합될 수 있다. 거기에 대안으로서, 그것들은 또한 나사로 죄어지거나, 압입되거나, 혹은 상대적으로 고정될 수 있다. 더욱이, 역류 장벽(204 및 204')은 부가적인 작업을 맡을 수 있는데, 거기서 그것들은 실링 링(202) 혹은 하우징 내에 트위스트 락킹된(twist-locked) 래비린스 실링 링(203)을 고정하는데, 따라서 회전체(1) 혹은 그것들과 함께 구동하는 요소들(102, 103)과 상응하게 회전할 수 없다. 잠금 요소로서 역류 장벽(204 및 204')의 사용을 통하여, 볼트 혹은 그런 종류의 다른 것과 같은, 이러한 목적을 위하여 달리 필요로 하는 또 다른 요소들을 절약할 수 있다.

본 발명은 따라서 특히 고속 샤프트 및/또는 큰 샤프트 직경의 경우에 있어서, 간단하지만 효과적인 구조를 사용하여 구현되는 실의 현저한 개량을 허용한다. 특히, 예를 들면, 레일 차량 혹은 그런 종류의 다른 것에서 유니버설 샤프트(universal shaft) 혹은 드라이브 샤프트(drive shaft)를 장착하거나 실링하도록 사용될 수 있다. 큰 샤프트들은 예를 들면, 300㎜보다 큰 큰 직경을 갖는 샤프트로서 이해된다. 고속 샤프트들은 그것들의 외부 주변 상에 30 m/s보다 현저하게 큰 주변 속도에 도달하는 것들을 포함한다.

1 : 회전체
2 : 하우징
3 : 베어링
4 : 장치
5 : 롤러 바디
6 : 내부 실 챔버
7 : 외부 실 챔버
8 : 미앤더링 래비린스 실 갭
9 : 실 갭
61 : 배액관
62 : 내부 실 챔버의 최저점
71 : 배액관
72 : 제 2 배액관
73 : 제 3 배액관
101 : 베어링 쉘
102 : 회전 래비린스 실링 링
201 : 베어링 쉘
202 : 실링 링
203 : 고정 래비린스 실링 링
204, 204' : 역류 장벽
205 : 유도 장치

Claims (14)

1. 주변 방향에서의 적어도 하나의 내부 주변 실 챔버; 및
   주변 방향에서의 하나의 외부 주변 실 챔버;를 구비하되,
   상기 실 챔버들은 실 갭을 통하여 대응하며;
   상기 외부 외부 실 챔버는 주변에 대해 래비린스 실을 거쳐 실링되며;
   상기 실 챔버들은 각각 회전체의 하우징에서 적어도 하나의 배액관을 가지며; 및
   외부 실 챔버에서의 상기 배액관은 의도된 사용시에, 주변 방향으로 실 챔버의 최저점에 위치하는,
   액체 윤활제를 사용하여 윤활된, 회전체의 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치에 있어서,
   주변 방향에서 실 챔버(7)의 최저점 위에 위치하는, 적어도 하나의 제 2 배액관(72, 73)이 외부 실 챔버(7)에 제공되며,
   역류 장벽(204, 204')이 외부 실 챔버(7)의 적어도 하나의 제 2 배액관(72, 73)의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 역류 장벽(204, 204')은 윤활제 볼륨 스트리임의 적어도 하나의 제 2 배액관(72, 73) 내로의 타겟 전환을 위한 유도 장치(205)를 갖는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
3. 제 1항 혹은 2항에 있어서, 상기 역류 장벽(204)은 외부 실 챔버(7)의 배액관(71)의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 역류 장벽(204)은 윤활제 볼륨 스트리임의 배액관(71) 내로의 타겟 전환을 위한 유도 장치(205) 없이 구현되는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
5. 제 1항 내지 4항에 있어서, 상기 역류 장벽(204, 204')은 외부 실 챔버(7)의 단면의 대부분을 차단하며, 래비린스 실의 실 갭(8)보다 큰 단면을 갖는, 갭은 역류 요소(304. 204') 및 회전체(1) 사이에 남아 있는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
6. 제 1항 내지 5항에 있어서, 상기 역류 장벽(204, 204')의 적어도 일부분은 하우징(2) 혹은 하우징(2)과 회전하여 고정되도록 구현되는 부품(201, 203)과 통합되도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
7. 제 1항 내지 6항에 있어서, 상기 역류 장벽(204, 204')의 적어도 일부분은 장치의 또 다른 구성요소를 위한 잠금 요소로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
8. 제 1항 내지 7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 2 배액관(72, 73)은 회전체(1)의 회전 방향(R)에서 외부 실 챔버(7)의 하부에서의 주변 방향에서 제 1 배액관(71) 다음에 위치하는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
9. 제 1항 내지 8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 내부 실 챔버(6)의 적어도 하나의 배액관(61)은 주변 방향에서 내부 실 챔버(6)의 최저점(62) 위에 위치하는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
   
10. 제 1항 내지 9항에 있어서, 상기 내부 실 챔버(6)는 베어링 어셈블리(3)를 향아여 그것들의 일 면 상에 개방되는 것과 같이 구현되며, 반면에 그것의 다른 면은 실 갭(9)을 거쳐 가장 가까운 내부 혹은 외부 실 챔버(7)와 대응하는 것과 같이 구현되는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
    
11. 제 1항 내지 10항에 있어서, 상기 베어링 어셈블리(3)는 X 구조에서 롤러 베어링 어셈블리로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
    
12. 제 1항 내지 11항에 있어서, 상기 회전체(1)는 고속 샤프트 및/또는 큰 직경을 갖는 샤프트로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
    
13. 제 1항 내지 12항에 있어서, 상기 회전체(1)는 정기적인 작동에서 외부 주변 상에 30m/s보다 큰 주변 속도를 갖는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.
    
14. 제 1항 내지 13항에 있어서, 상기 외부 실 챔버(7)는 적어도 하나의 인접하는 내부 실 챔버(6)보다 더 큰 볼륨을 갖는 것을 특징으로 하는, 베어링 어셈블리를 실링하기 위한 장치.

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