(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部材と、
前記駆動部材に連結されて回転する内管と、
を含むロータリーキルンであって、
外部構造と結合されて原料を供給又は排出する固定管、一側が前記固定管にロータリージョイントを介して連結され、回転手段に連結されて回転する内管、及び前記内管を回転可能に支持するベアリングを含み、
前記回転する内管の他側はベローズによって外部構造と結合し、
前記ロータリージョイントは、
固定管に連結される容器形状の第１の本体部、及び前記第１の本体部の内周面に沿って配置される第１のスライディング部材を含む第１のジョイント手段と、
内管に連結され、前記第１の本体部の内側に配置される第２の本体部、及び前記第１の本体部と第２の本体部を連結するように前記第２の本体部の外周面に沿って前記第１のスライディング部材と重なって配置される第２のスライディング部材を含む第２のジョイント手段と、
を含み、
前記第１及び第２のジョイント手段は放射方向に相互移動可能に連結され、
前記第１及び第２の本体部間の連結力を強化するように、前記第１及び第２のスライディング部材は複数設けられ且つ交互に重なって配置され、
前記複数の第１のスライディング部材又は第２のスライディング部材の間に流体が漏れることを防止するように、第１のスライディング部材の間又は第２のスライディング部材の間に配置されるガスケット部材を含む、ロータリーキルン。
【請求項２】
前記第１及び第２のスライディング部材間の相互遊動による磨耗を防止するように、前記第１及び第２のスライディング部材間の接触面には潤滑部材をさらに含む、請求項１に記載のロータリーキルン。
【請求項３】
前記第２の本体部の形状は円形、楕円形、多角形である、請求項２に記載のロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリージョイントに関し、より詳細には、回転軸の遊動が可能なロータリージョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
固定体と回転体からなる移送構造物間の流体の流れを許容し流体の漏れを防止する部品をロータリージョイント又はロータリーユニオンという。
【０００３】
通常、上記ロータリージョイントは、図１に示されているように、固定体に連結される固定ブロック２、回転体に連結される回転ブロック５、上記固定ブロック２と回転ブロック５間の円滑な回転を保障するベアリングユニット４、及び上記固定ブロック２と回転ブロック５間の気密性を保障するパッキング部材６からなる。
【０００４】
現在、産業現場では、多様な形のロータリージョイントが用いられているが、上記４つの構成要素は共通に含まれる。
【０００５】
ロータリージョイントにおいて内部に流れる流体の漏れを防止するための最も重要な構成要素は上記パッキング部材６である。したがって、上記パッキング部材６に用いられる材質は、流体の種類、圧力及び使用温度等によって多様である。
【０００６】
例えば、使用温度が高くない場合はゴム材質のＯリング（Ｏ‐ｒｉｎｇ）が最も多く用いられており、高温の作業環境の場合は黒鉛材質のパッキング部材（ｇｒａｐｈｉｔｅ  ｐａｃｋｉｎｇ）や耐熱性潤滑油を用いたパッキング部材が用いられることもある。
【０００７】
通常、パッキング部材６の性能においては、上記固定ブロック２と回転ブロック５間の摩擦面の間隔を一定に維持することが非常に重要である。即ち、摩擦面の間隔が広がると、その間隙から流体が漏れ易くなり、逆に、摩擦面の間隔が狭まると、摩擦力の増加によってパッキング部材６に機械的な磨耗が発生し、寿命が縮む。
【０００８】
したがって、上記固定ブロック２と回転ブロック５間の摩擦面の間隔を一定に維持させる必要があり、このためには、上記ベアリングユニット４が必要である。即ち、上記ベアリングユニット４は、上記固定ブロック２と回転ブロック５間の回転運動を円滑にし、且つ上記固定ブロック２と回転ブロック５間の回転運動時に相対的な位置を合わせる役割をする。
【０００９】
しかしながら、図１に示されているように、回転体が補助ベアリングユニット８によって支持され駆動モータ（図示せず）によって回転する内管９の直径が１ｍを超えるロータリーキルン７等の大型構造物では、回転体の回転によって発生する振動による負荷等によって上記ベアリングユニット４に大きな負荷（Ａ）が発生する。
【００１０】
これは上記ベアリングユニット４の磨耗、破損等をもたらすため、上記固定ブロック２と回転ブロック５間の摩擦面の間隔が広がり、その結果、流体がロータリージョイント内を円滑に流れることができず、外部に漏れる現象が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記のような従来の問題を解決するためになされたものであり、回転軸の遊動が可能であり、回転する移送構造物から印加される負荷を緩衝することにより使用寿命が伸び、円形、楕円形、多角形等の多様な形状の回転部においても流体の漏れが防止され、円滑に回転することができる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、下記のようなロータリージョイントが提供される。
【００１３】
本発明の一実施例によるロータリージョイントは、固定体に連結される第１のジョイント手段と、回転体に連結される第２のジョイント手段と、を含み、上記第１及び第２のジョイント手段は放射方向に相互移動可能に連結されることができる。
【００１４】
本発明の一実施例において、上記第１のジョイント手段は、固定体に連結される容器形状の第１の本体部と、上記第１の本体部の内周面に沿って配置される第１のスライディング部材と、を含むことができる。
【００１５】
本発明の一実施例において、上記第２のジョイント手段は、回転体に連結され、上記第１の本体部の内側に配置される第２の本体部と、上記第１の本体部と第２の本体部を連結するように上記第２の本体部の外周面に沿って上記第１のスライディング部材と重なって配置される第２のスライディング部材と、を含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施例において、上記第１及び第２の本体部間の連結力を強化するように、上記第１及び第２のスライディング部材は複数設けられ且つ交互に重なって配置されることができる。
【００１７】
本発明の一実施例において、上記複数の第１のスライディング部材又は第２のスライディング部材の間に流体が漏れることを防止するように、上記複数の第１のスライディング部材又は第２のスライディング部材の間には密閉力を強化するガスケット部材をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施例において、上記第１及び第２のスライディング部材間の相互遊動による磨耗を防止するように、上記第１及び第２のスライディング部材間の接触面には潤滑部材をさらに含むことができる。
【００１９】
本発明の一実施例において、上記第２の本体部の形状は、円形、楕円形、多角形であってもよい。
【００２０】
また、本発明の他の実施例によれば、駆動部材と、上記駆動部材に連結されて回転する内管と、を含むロータリーキルンであって、上記回転する内管の一側は上述したロータリージョイントによって外部構造と結合し、上記回転する内管の他側はベローズによって外部構造と結合するロータリーキルンが提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施例によるロータリージョイントは、流体が移送される被回転体と回転体の間に連結され回転軸が放射方向に遊動するように構成されることにより回転体の変位を補償することができるという効果がある。
【００２２】
また、回転体の回転によって発生する振動等による負荷を回転軸の遊動によって緩衝することにより、従来のベアリングユニットを用いたロータリージョイントに比べて使用寿命が相対的に延びるという効果がある。
【００２３】
また、第１及び第２の本体部の間に環状の鋼板等のスライディング部材を交互に重なって配置して被回転体と回転体の間を連結することにより、比較的簡単な設計が可能であり、磨耗及び破損時には容易に補修することができるという効果がある。
【００２４】
また、スライディング部材の間に固体潤滑剤等の潤滑部材を配置することによりスライディング移動による磨耗を防止し、スライディング部材間をガスケットを用いて密閉することにより流体の漏れを防止するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のロータリージョイントのベアリングユニットに回転部の回転によって印加される負荷がかかる状態を示す図である。
【図２】本発明によるロータリージョイントの第１の実施例の側断面図である。
【図３】本発明によるロータリージョイントの第２の実施例の側断面図である。
【図４】本発明によるロータリージョイントの第３の実施例の側断面図である。
【図５】本発明によるロータリージョイントの第４の実施例の側断面図である。
【図６】図５に示されている発明の回転軸が遊動した状態が示されている側断面図である。
【図７】本発明によるロータリージョイントの第２の本体部が円形である一実施例を示す正面図である。
【図８】図７に示されている発明の第２の本体部の回転軸が遊動した状態を示す正面図である。
【図９】本発明によるロータリージョイントの第２の本体部が楕円形である一実施例を示す正面図である。
【図１０】図９に示されている発明の第２の本体部の回転軸が遊動した状態を示す正面図である。
【図１１】本発明によるロータリージョイントの第２の本体部が多角形である一実施例を示す正面図である。
【図１２】図１１に示されている発明の第２の本体部の回転軸が遊動した状態を示す正面図である。
【図１３】図５に示されている発明が大型回転体に装着された状態を示す図である。
【図１４】図１３に示されている発明の大型回転体の振動によって発生する負荷が第１及び第２の本体部間の回転軸の遊動によって緩衝される状態を示す図である。
【図１５】図１の従来のジョイントと図２の本発明の実施例によるジョイントの漏れの程度を対比したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下では、上述した本発明の特徴の理解のために、本発明の実施例によるロータリージョイントについてより詳細に説明する。
【００２７】
なお、後述する実施例の理解のために、添付図面に記載の符号について、各実施例において同じ作用をする構成要素のうち関連のある構成要素は同一又は延長線上の数字で表した。
【００２８】
本発明の実施例は、回転軸の遊動が可能であり、回転する移送構造物から印加される負荷を緩衝することにより使用寿命が伸び、円形、楕円形、多角形等の多様な形状の回転部においても流体の漏れが防止され、円滑に回転することができる装置を提供することを基にする。
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３０】
図２は本発明によるロータリージョイントの第１の実施例の側断面図であり、図３は本発明によるロータリージョイントの第２の実施例の側断面図であり、図４は本発明によるロータリージョイントの第３の実施例の側断面図であり、図５は本発明によるロータリージョイントの第４の実施例の側断面図であり、図６は図５に示されている発明の回転軸が遊動した状態が示されている側断面図である。
【００３１】
図２〜図６を参照すると、本発明の実施例によるロータリージョイント１００は固定体に連結される第１のジョイント手段２００及び回転体に連結される第２のジョイント手段３００を含み、上記第１及び第２のジョイント手段２００、３００は放射方向に相互移動可能に連結されることができる。
【００３２】
上記固定体と上記回転体は流体を移送する移送構造物の配管等であり、上記固定体は移送構造物上で回転しない設備であり、上記回転体は移送構造物上で回転する設備であればよい。
【００３３】
上記第１のジョイント手段２００は第１の本体部２１０及び第１のスライディング部材２３０を含み、上記第２のジョイント手段３００は第２の本体部３１０及び第２のスライディング部材３３０を含んで構成されることができる。上記第１及び第２の本体部２１０、３１０及び上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０は、スチール、又は軽量化のためにアルミニウム、チタニウム等の材質で製造されることができる。
【００３４】
上記第１の本体部２１０は、上記固定体にボルト締結又はネジ締結され、上記第２の本体部３１０を収容する容器の形状を有することができる。また、上記第１の本体部２１０の一端部には、内周面に沿って上記第１のスライディング部材２３０が装着されることができる。
【００３５】
上記第１のスライディング部材２３０は一対であればよい。この場合、上記第１の本体部２１０の一端部に形成された装着溝２１１ａに一つの第１のスライディング部材２３０が装着され、接続ブロック２１２が挿入された後、もう一つの第１のスライディング部材２３０が装着され、支持ブロック２１３がボルト２１４締結されて設置されることができる。
【００３６】
上記第１のスライディング部材２３０が一対で設置されることにより、上記第２のスライディング部材３３０が上記一対の第１のスライディング部材２３０の間に挿入されることができる。この際、上記第１のスライディング部材２３０は環状であればよい。
【００３７】
上記第２の本体部３１０は、上記回転体にボルト締結又はネジ締結され、上記第１の本体部２１０の内側に配置されることができる。また、上記第２の本体部３１０の一端部には、外周面に沿って上記第２のスライディング部材３３０がボルト締結されて装着されることができる。
【００３８】
上記第２のスライディング部材３３０は一つであればよい。この場合、上記一対の第１のスライディング部材２３０の間に第２のスライディング部材３３０が挿入されて重なるように設置されることができる。
【００３９】
即ち、図２に示されているように、本発明の第１の実施例によれば、上記一対の第１のスライディング部材２３０の間に上記第２のスライディング部材３３０が挿入され、上記第２の本体部３１０が回転体の遊動による負荷を受けたとき、上記第２のスライディング部材３３０が上記第１のスライディング部材２３０の間を移動しながら回転軸を遊動させることにより、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０に印加される負荷を緩衝することができる。
【００４０】
これは、ロータリーキルン等の大型構造物の回転時に発生する中心軸の変位を上記第２の本体部３１０の回転軸の遊動によって補償することにより、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０間の連結部位での破損、磨耗を防止するためである。
【００４１】
本発明の第２の実施例によれば、図３に示されているように、潤滑部材２４０がさらに含まれることができる。即ち、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の相互遊動による磨耗を防止するように、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の接触面に潤滑部材２４０が設置されることができる。図３を参照すると、上記一対の第１のスライディング部材２３０において上記第２のスライディング部材３３０との接触面に上記潤滑部材２４０が設置される。
【００４２】
上記潤滑部材２４０としては、固体潤滑剤、潤滑油等を用いることができる。固体潤滑剤としては、固体状態であり先端抵抗の小さい物質である黒鉛、雲母、滑石、二硫化モリブデン等を用いることができる。固体潤滑剤は、一般に潤滑油に比べて高温、高圧によく耐えるため、高温、高圧の作動環境に適する。
【００４３】
本発明の第３の実施例によれば、図４に示されているように、上記一対の第１のスライディング部材２３０間に気密性を強化するようにガスケット部材２５０が設置されることができる。上記ガスケット部材２５０は、上記第１のスライディング部材２３０と共に上記第１の本体部２１０にボルト締結されることができる。上記ガスケット部材２５０が設置される場合、上記第１のスライディング部材２３０の間に浸透した流体が外部に漏れることを遮断することができる。
【００４４】
本発明の第４の実施例によれば、図５及び図６に示されているように、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０が複数設置されることができる。この場合、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０は、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０間の連結力を強化することができる。
【００４５】
即ち、上記一対の第１のスライディング部材２３０に上記一つの第２のスライディング部材３３０が挿入されるよりも、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０が交互に重なって複数配置された方が、上記回転体の回転によって発生する負荷による上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の破損を緩和することができる。これは、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０によって上記第１及び第２の本体部２１０、３１０間の連結力が強化されるという効果を有する。
【００４６】
また、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の重なり部の長さＤ２は、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の非重なり部の長さＤ１、Ｄ３より大きくなければならない。
【００４７】
そうでなければ、上記第２の本体部３１０の上記第１の本体部２１０に対する相対運動中に上記第２の本体部３１０の外面が上記第１のスライディング部材２３０の内面に接触したとき、反対側には上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の非接触空間が発生し、上記非接触空間から流体が漏れてしまう。したがって、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の重なり部の長さＤ２は、非重なり部の長さＤ１、Ｄ３より大きくなければならない。
【００４８】
また、上記第２のスライディング部材３３０が複数設置されるにつれ、上記第２のスライディング部材３３０の間に流体が漏れることを防止するようにガスケット部材３５０が設置されることができる。
【００４９】
図６を参照すると、回転体の回転による負荷によって、回転軸がＰ１からＰ２に変わっている状態が確認できる。このように上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０間の滑り運動によって回転軸が変わることにより、回転体に連結された上記第２の本体部３１０にかかる負荷を緩衝することができる。
【００５０】
なお、図示されてはいないが、上記第１及び第２のジョイント手段２００、３００間の流体の流れを誘導するように、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０の間に連結及び配置される弾性部材をさらに含むことができる。
【００５１】
上記弾性部材は、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０の間にボルト締結され、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０間の相対運動によって伸縮可能な弾性力を有する。したがって、上記弾性部材は、ゴム材質で形成され、流体の性質によって、高温に耐えるように耐熱性ゴム素材で形成され、高圧に耐えるように鉄線が鉄網状で埋め込まれた円筒形ゴム管で形成されることができる。
【００５２】
この際、上記弾性部材が上記第２の本体部３１０の回転に対応して回転することができるように、上記弾性部材と上記第２の本体部３１０との連結部は相互結合する二つのブロックに分けられ、上記二つのブロックの間にはベアリングユニットが装着されることができる。
【００５３】
一方、従来のロータリージョイント１は、図１に示されているように、固定ブロック２と回転ブロック５の間にベアリングユニット４が装着された状態で回転しなければならないため、上記固定ブロック２の内面と上記回転ブロック５の外面が円形でなければならない。
【００５４】
これに対し、本発明によるロータリージョイント１００は、上記第１の本体部２１０と上記第２の本体部３１０が分離された状態で上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０が交互に重なることにより連結されるため、上記第１の本体部２１０の内面と上記第２の本体部３１０の外面の形状に制限がない。
【００５５】
したがって、図７、図９及び図１１に示されているように、上記第２の本体部３１０の形状は円形３１３、楕円形３１５、多角形３１７であってもよい。即ち、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０が係合して回転するのではないため、上記第２の本体部３１０の形状に制限がない。したがって、多様な形状の移送構造物に本発明によるロータリージョイント１００を連結して用いることができるという長所がある。
【００５６】
図８、図１０及び図１２にはそれぞれ円形３１３、楕円形３１５、多角形３１７等の形状を有する上記第２の本体部３１０が回転軸の遊動に対して上記第１の本体部２１０との連結状態を維持する態様が示されている。この際、上記第２の本体部３１０の外周面と上記第１のスライディング部材２３０の内周面には磨耗防止パッド（図示せず）が付着されることができる。これは、上記第２の本体部３１０の外面と上記第１のスライディング部材２３０の内面が上記第２の本体部３１０の回転によって接触したときに磨耗及び破損することを防止するためである。
【００５７】
一方、図１３は図５に示されている発明が大型回転体に装着された状態を示す図であり、図１４は図１３に示されている発明の大型回転体の振動によって発生する負荷が第１及び第２の本体部２１０、３１０間の回転軸の遊動によって緩衝される状態を示す図である。
【００５８】
図１３及び図１４を参照すると、本発明によるロータリージョイント１００は、上記第２の本体部３１０がロータリーキルン７０等の大型構造物の内管９０に連結され、上記第１の本体部２１０がロータリーキルン７０に原料を供給する固定管２０に装着されることができる。
【００５９】
ロータリーキルン７０は、炭化装置の一種であり、セメント、石灰等の原料が投入されたらこれを回転させ続けながら焼成する回転式焼成炉の通称である。上記ロータリーキルン７０は、水平からやや傾いたシリンダー状の内管９０を含み、上記内管９０を回転させながら内部に原料と共に供給される熱源の燃焼によって原料を焼成する。
【００６０】
しかしながら、通常、上記ロータリーキルン７０等の大型回転体は、駆動モータ、エンジン等によって内管９０が回転するとき、補助ベアリングユニット８０に支持されて回転しても、そのサイズによって相当な振動が発生する。
【００６１】
よって、従来のロータリージョイント１は、ベアリングユニット４の破損、磨耗をもたらした。しかしながら、本発明のロータリージョイント１００は、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０間の連結状態が、上記第１及び第２のスライディング部材２３０、３３０によって、図１４に示されているように回転軸をＰ１からＰ２に遊動可能にする構造であるため、ロータリーキルン等の大型回転体の回転による負荷を緩衝することができる。
【００６２】
即ち、上記第１及び第２の本体部２１０、３１０間に直接的に密着される部分がないことから、上記第２の本体部３１０が上記第１の本体部２１０に対して相対運動することができるため、振動を吸収する。
【００６３】
本発明の一実施例によれば、上記のような構成によって、ベアリングユニットが不要であるため、大型回転体との連結時にも負荷による破損、磨耗が発生する恐れがなく、回転軸の遊動が可能であるため、大型回転体の回転時の振動による衝撃を緩衝することができ、固定部と回転部が間接連結される構造であるため、多様な形状の回転部を具現することができるという効果がある。
【００６４】
本発明のロータリージョイント１００がロータリーキルンの内管の一側に設置されることから、回転による負荷、特に、回転によって発生する、軸方向に垂直な負荷を緩衝することができ、本発明のロータリージョイント１００と一緒にロータリーキルンの内管の他側にベローズが設置されることから、回転によって発生する軸方向の負荷を緩衝することができる。このように、ロータリーキルンの一側には本発明のロータリージョイント１００、他側にはベローズが設置されるため、回転によって発生する負荷を全て緩衝することができる。
【００６５】
図１５は、図１の従来のジョイントと図２の本発明のジョイントのシーリングの程度を把握するために内部圧力によって漏れる流量を測定した結果を示すグラフである。
【００６６】
図１の従来のジョイントは二回にわたって実験して従来１と従来２で表し、図２の本発明のジョイントは本発明で表した。
【００６７】
図１５から分かるように、従来のジョイントは、漏れの最大許容量による内部圧力が１０ｍｂａｒであり、それ以上の内部圧力では漏れが多く発生して設備の運転が困難となるのに対し、本発明のジョイントは、内部圧力が６０ｍｂａｒに至っても漏れがほぼ発生しないため、７０ｍｂａｒ以上の高い内部圧力でも漏れの問題がない。
【００６８】
上記実施例は、ロータリージョイントの特定実施例を示したものに過ぎない。
【００６９】
したがって、特許請求の範囲に記載の本発明の趣旨を外れない範囲内で当該技術分野における通常の知識を有する者によって本発明が多様に置換又は変形されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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