JPH0361873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水蒸気を回転ドラムに導入し、該ド
ラムから脱離した凝縮水を上記ドラム中で循環さ
せるタイプの熱交換器の回転ドラムであつて、製
紙工業で広く使用されているドラムに使用する回
転継手に関する。かかる回転継手は熱交換器の固
定導管部に流体媒質を通し、この流体媒質を熱交
換器の可動部分中で循環させる。

（従来技術） 回転継手が回転ドラムの内部と流通する回転軸
のジヤーナルに同心状に固着したニツプルを包含
するようにし、ニツプルに対して相対回転自在に
回転継手の本体、つまりハウジングを該ニツプル
にそつて配設し、該本体を水蒸気の供給と凝縮水
の排出とを行う熱交換器の固定導管部に対して流
通状態に固定し、軸受でもあるシールを上記ニツ
プルと上記本体との間に挟設することによつて該
本体とニツプルとの間に密封関係を形成する相互
関係が維持されるように回転継手を構成すること
が多い。米国特許第3594019号と第4262940号に
は、本出願の譲受人によつて開発された回転継手
の諸例が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 回転継手のシールは該継手内に封入されている
流体の圧力を受けるので、かかる圧力は密封面に
おける圧力を増大させる力をシールに及ぼすよう
にすることが多く、そのためシールの摩耗が加速
されると共に、ニツプルを本体に対して相対的に
回転させるためのトルクに関する要求も高いもの
になる。内圧によるシールの摩耗を軽減するた
め、本出願の譲受人の米国特許第2700558号、お
よび第3874707号を含む種々タイプの補償構造が
提案されている。しかしながら、かかる特許に開
示されている継手の構造は、継手に封入されてい
る流体の内圧に基因してシールが摩耗することに
関する問題を完全に解決するものではなかつた。

（発明の目的） 本発明の目的は高圧、高温、および高速据付条
件で使用するに特に適した回転継手であつて、製
造と組立を比較的安価に行い得るのみならず、保
守も容易に行い得るような回転継手を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は回転するニツプルを使用
し、該ニツプルにそつて配設した継手の本体を具
備する回転継手であつて、ニツプルと本体との間
に挟設すべきシールを継手の大きくなつている部
分に装着し、かかるシールを該シールが受ける流
体圧の影響に関して実質的に釣合わされるような
位置に配置することによつてシールの摩耗と作動
トルクに関する要求とが軽減されるようにした回
転継手を提供することにある。

本発明のその上の目的は継手の本体と、該本体
に対して相対回転するニツプルとを使用する回転
継手であつて、実質的に釣合わされた１対のシー
ルをニツプル上に配設し、該シールを相反する方
向に偏倚させて上記本体に形成した密封面に当接
させるように構成した回転継手を提供することに
ある。

本発明の上記諸目的に加えてもう１つの目的は
継手の本体と、該本体に対して相対回転するニツ
プルとを使用する回転継手であつて、継手の本体
内でニツプル上に載置されて軸方向に変位可能な
シールが実質的に釣合わされて相反する軸方向に
偏倚し、継手本体に形成された密封面と当接し、
ニツプルと本体との間に挟設した調心ブツシユが
上記両構成部品の半径方向の変位を阻止するよう
に構成した回転継手を提供することにある。

本発明の他の目的は継手の本体と、該本体に対
して相対回転するニツプルとを使用する回転継手
であつて、ニツプル上に載置されて相反する軸方
向に変位可能なシールが本体の密封面と係合し、
シールの摩耗する間本体とニツプルの相対回転が
阻止されることによつて、ニツプルに内設された
サイホン管がシールの摩耗する間軸方向に変位す
ることなく眞に不動であることを可能にするよう
に構成した回転継手を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明を実施するには、細長い管状ニツプルを
乾燥ドラムの回転軸の端に周知の方法で取付け
る。

ニツプルは直径がより小さな寸法の２つの円筒
部の間に挟まれた寸法が大きくなつている中央部
を包含し、該大きくなつている中央部は半径方向
に突出するフランジと、該フランジの両側に形成
された軸状円筒部とを包含し、ニツプルの該軸状
円筒部上には該ニツプル上を相反する方向に軸方
向変位することのできるように環状シールが配設
されている。

静止の継手本体がニツプルを周状に囲撓して室
を形成し、該室の中にはニツプルの大きくなつて
いる中央部が位置を占めている。継手の本体には
上記室と流通する流入孔口が形成されているのに
対し、ニツプルの大きくなつている中央部には半
径方向のオリフイスが形成されていて上記本体の
室とニツプルの内腔との間の流通を確立してい
る。

本体の両端はニツプルを周状に囲撓する環状板
によつて囲撓されている。該環状板の１つである
摩耗板が本体の側面に取外し自在にボルト締めさ
れることによつて熱交換器のドラムと対向するよ
う配設されているのに対して、もう１つの環状板
である組立板が本体の外側にボルト締めされてい
る。上記環状板の各自はニツプルの小さくなつて
いる半径の部分と係合する環状調心ブツシユ、つ
まり軸受を包含し、該調心ブツシユによつてニツ
プルと継手本体との間の半径方向の同心関係が回
転継手の据付期間中維持されると共に、ニツプル
と継手本体との間の半径方向の配向が継手の作動
期間中維持される。

摩耗板および組立板の半径方向内面は、その何
れもがニツプルのフランジの対向する各側に形成
される軸状面上に載つたカーボンの環状シールに
よつて係合されると共に、該シールの載つてい
る、ニツプルの円筒面に対して密封されるような
平坦な密封面であるが、上記環状シールはニツプ
ルの円筒面上を軸方向に変位することが可能であ
る。各シールはニツプルのフランジに隣接して配
設された第１の受圧面を含み、またこの各シール
は該シールと組合わされた摩耗板／組立板と当接
する、半径方向に延びる環状肩面を含み、該環状
肩面が第２の受圧面を形成するように構成されて
いて、この構成において各シール上記２受圧面が
流体媒質によつて受ける力は相反する軸方向に向
いていて、かかる力はシールの軸方向変位を生じ
るように相互に釣合わされる傾向がある。シール
の、フランジに隣接する第１の密封面の面積を該
シールと組合わされるべき継手本体の環状板のほ
うに向けて配設した上記シールの第２の密封面の
面積よりも僅かに大きくすることによつて、上記
組合わされるべき環状板のほうを向いた僅かに大
きな力がシール上に印加されて、液体を洩らさな
い有効な密封が確保される。シールは該シールが
ニツプルの回りに回転するのは阻止するけれど
も、シールの摩耗につれて軸方向に変位するのを
許容するような合わせピンによつてニツプルのフ
ランジに錠止されている。

ニツプルは継手本体を完全に貫通して延びてい
て、ニツプルを継手本体に対して曲げようとする
力に抵抗し、またニツプルが半径方向に配向しよ
うとするのにも抵抗する調心ブツシユによつてニ
ツプルと継手本体が離されて軸方向に係合してい
るので、しかもシールに起きる摩耗によつてニツ
プルと本体との間に相対変位の生ずることがない
ので、ニツプルと継手本体との間の配向は回転継
手の全寿命期間中不変のままであり、従つてこの
関係はドラムのサイホン管をニツプルに内設し、
しかもかかるサイホン管を該ニツプルに対して密
封しようとするときに特に有利である。継手の、
この「固定」関係によつてサイホン管とニツプル
との間のすぐれた密封が継手の全寿命期間中維持
される。サイホン管をニツプルに挿入して使用す
るときは、該ニツプルを貫通する上記サイホン管
の外端と流通するエルボ継手などの管継手が継手
本体に取付けられる。

（実施例） 本発明の上記諸目的および諸利益は、添付図面
を参照して以下の説明を読めば明らかになるはず
である。

本発明の回転継手は、基本的には、ニツプル１
０と継手本体、つまりハウジング１２を包含す
る。ニツプル１０はドラム構造体に該構造体と一
緒に回転できるように取付けられているのに対
し、継手本体１２は静止していて、水蒸気を供給
したり凝縮水を排出したりするための導管に結合
されている。

ニツプルを熱交換器のドラムの回転軸に同軸に
取付けるため溝１４がニツプルの内端に設けられ
ており、また継手本体１２を支持するため支持構
造物が継手本体と組合わせて使用される。ニツプ
ルを乾燥ドラムに取付けるための装置と継手本体
１２を支持するための装置は、本発明の譲受人の
米国特許第3594019号、および第4262940号に開示
されているような通常タイプのものであつてもよ
く、上記特許がこの点に関して教示していること
を参考のために採り入れることにする。

管状ニツプル１０は等しい直径の円筒部１６と
１８を包含し、該円筒部１６と１８の中間にニツ
プルの大きくなつている部分２０が形成されてい
て、この大きくなつている部分は環状の半径方向
に延びる側面２４によつて形成された中央の、半
径方向に延びるフランジ２２を含み、上記円筒部
１６および１８の直径よりも大きな直径の円筒面
２６が上記フランジ２２の両側の軸状側面として
形成されている。該円筒面２６の軸方向の長さは
半径方向肩面２８によつて限定されている。

ニツプル１０は内部に内腔３０を含み、図示の
ニツプルの構造はニツプルがドラムのサイホン管
３２を含み、従つてニツプルの内腔はサイホン管
の外端を支承するため内径の小さくなつている部
分３４を含み、該ニツプル内腔には座繰り穴が穿
設されていて、この座繰り穴にパツキン３８を圧
縮してサイホン管とニツプルとの間に流体を洩ら
さないシールを形成するパツキン押え３６が螺入
するような構造になつていて、該構造の中で上記
諸構成部品が一緒に回転する。止めナツト４０が
パツキン押え３６に螺着されていて、該パツキン
押えが不注意に緩められるのを阻止している。

継手本体１２は鋳造金属でつくられていて、該
本体ドラムの回転軸とニツプル１０の中心軸とに
一致する中心軸をもつ、概して円筒形の室４２を
包含する。円筒室４２は本体の側面４４と４６と
に交差し、しかも流入通路４８でもあるが頚部が
上記室と流通していて、該頚部に形成されている
フランジ５０を介して図示されてない蒸気供給管
を本体に取付けることもできる。ニツプルの大き
くなつている部分２０には、本体の室４２とニツ
プルの内腔３０とを流通させる半径方向のオリフ
イス５２が設けられている。

環状の摩耗板５４が、複数個のボルト５６によ
つて、継手本体の側面４４に取付けられている。
該摩耗板５４はスナツプリング６０によつて保持
される環状調心ブツシユ５８を受容れるための凹
みを包含する。該調心ブツシユ５８の内径をニツ
プルの円筒部１６の外径に略対応するようにして
あるので、摩耗板とニツプルとの間の半径方向の
関係が上気調心ブツシユによつて維持される。摩
耗板５４の内側には平坦な半径方向密封面６２が
設けられていて、この密封面は室４２の、図で見
て右の端面を形成している。

室４２の左端面は、ボルト６６によつて本体の
側面４６にボルト締めされた組立板６４によつて
形成されている。組立板６４が止めリング７０に
よつて所定位置に保持される調心ブツシユ６８を
受容れるための座繰り穴を包含し、しかも該調心
ブツシユがニツプルの円筒部１８と密封係合する
ようにした構成において、これに加えて前記調心
ブツシユ５８がこの調心ブツシユ６８と共働し
て、本体１２に対してニツプル１０を半径方向に
関して所定位置に置くようにすることから、しか
も上記両調心ブツシユが軸方向に離隔しているこ
とにより、かかる調心ブツシユはニツプルの長さ
方向に対して横に作用する曲げの力に効果的に抵
抗する。組立板６４は、室４２の左端面を形成す
る平坦な半径方向の密封面７２を包含する。

１対の等しいカーボンのシール７４と７６が、
ニツプルの大きくなつている部分２０の上に配設
されている。該シール７４と７６は何れも環状形
をしていて、各シールはニツプルの円筒面２６の
直径よりも僅かに大きな直径の円筒形内腔７８を
包含する。耐高温密封リング８０がシールの内腔
７８に隣接して、該内腔７８とシールの内向きの
半径方向密封面８２が交差する位置に配置され、
かかる密封面８２の各自に隣接して配置された環
状座金８４が上記密封リング８０を所定位置に維
持している。本明細書において説明する目的、お
よび特許請求の範囲で請求する目的から、上記密
封面８２は摩耗板／組立板と組合わされるシール
の内向きの受圧面とする。

シール７４と７６の各自は、またニツプルの長
さにそつた軸に垂直に配設された、半径方向に延
びて圧力を受ける肩面を形成する外向きの環状凹
み８６を具備している。該肩面８８は各シールが
備えていて外圧を受ける面であつて、この肩面の
面積は上記内向きの密封面８２の面積よりも僅か
に小さい。図面から明らかなように、この各シー
ルは上記環状凹み８６によつて形成された軸方向
に延びるリツプ、つまり延長部９０を包含し、該
延長部は該シールと組合わされるべき摩耗板５４
の密封面６２、または該シールと組合わされるべ
き組立板６４の密封面７２と密封係合する半径方
向の平坦面を含む。

４本の軸方向に延びる合わせピン９２がニツプ
ルのフランジ２２の各側面に穿設された盲穴に嵌
着されていて、該合わせピンは座金８４に明けら
れた穴を通つてシール７４、および７６に穿設さ
れた４本の軸方向整列穴に嵌入している。これら
の合わせピン９２は、ニツプルに対してシールが
相対回転するのを阻止するけれどもシールがニツ
プル上を軸方向に移動するのを許容するようにシ
ールをニツプルに錠止するため90°の間隔でニツ
プルの中心軸の回りに隔設されている。

ナツクル継手９４がボルト９６によつて組立板
６４の外側面にボルト締めされていて、該ナツク
ル継手はサイホン管３２の端と流通する室９８を
含み、凝縮水がサイホン管を通過してナツクル継
手の上記室９８に流入し、ついでフランジ１００
によつて該継手に固着された排水装置（図示せ
ず）を通つて排出される。

回転継手がドラムに据付けられると、調心ブツ
シユ５８と６８はニツプルと継手本体１２との間
の同心性を維持し、上記調心ブツシユはこの同心
性を継手の作動期間中維持し続け、蒸気管から継
手に及ぼされる半径方向の外部負荷は継手本体の
支持構造体と、調心ブツシユと、ニツプルとによ
つて吸収される。

流入通路４８を通つて室４２に流入する、通常
は蒸気である流体はニツプルのオリフイス５２お
よびニツプルの内腔３０を通つてドラムに流入す
る。シール７４と７６の外を向いた受圧端面８８
と同様に、該シール７４と７６の内を向いた受圧
端面８２は室４２内の流体媒質に曝されることに
なるが、個々のシールに作用する上気流体媒質に
よる圧力は互に反対の軸方向に向いているので、
シールは各自に実質的に「釣合わされて」、シー
ルのリツプ９０と該シールと組合わされる摩耗板
の密封面６２との間、およびシールのリツプ９０
と該シールと組合わされる組立板の密封面７２と
の間に過剰な圧力が作用するのを阻止する。受圧
端面８２が受圧端面８８よりも面積が大きいこと
から、シールと摩耗板との間、およびシールと組
立板との間に有効な係合が流体圧によつて維持さ
れるが、この流体圧を比較的高くともシールのリ
ツプに作用する単位面積当りの圧力が過大になる
ことはない。従つて、本発明の構造によれば、シ
ールの耐摩耗寿命を延ばすと共に、シール７４と
本体１２との間、およびシール７６と本体１２と
の間の摩耗を減らし、しかも回転継手に対するト
ルクの要求仕様も最小限にすることができる。

複数個の軸方向の穴１０２が、ニツプルの長さ
方向にそつて、しかもフランジの側面２４と交差
する６つの位置において、フランジ２２に等間隔
で周設されている。圧縮ばね１０４が上気軸方向
の穴１０２に挿入されていて、上気ばねの長さは
該ばねシール７４の座金８４と係合すると共に、
シール７６の座金８４と係合するように選択され
ており、それによつて外向きの偏倚力が各シール
に作用し、各シールは相互に離隔させられ、シー
ル７４はこれに組合わされた摩耗板５４のほうに
向かい、シール７６はこれに組合わされた組立板
６４のほうに向かう。圧縮ばね１０４が回転継手
の加圧に先立ち、そして回転継手の作動中もシー
ルと本体との間に密封関係を確保する一方、座金
８４はシールが上記圧縮ばねによつて摩損しない
ように保護する。

ニツプル１０が継手本体１２および組立板６４
を完全に貫通して延びている点に注目すべきであ
る。この構造のため、すぐれた作動特性と同心特
性とが調心ブツシユ５８と６８を使用することに
よつて獲得されるのであつて、しかもシール７４
と７６の摩耗はニツプルのフランジ２２に対する
シールの外向きの相対運動を引起すに過ぎないた
め、シールの摩耗によつてニツプルと継手本体と
の間に相対運動が起きることはない。従つて、サ
イホン管３２とニツプルとの間にはシールの摩耗
に関係なく静止関係が存在し、サイホン管を使用
する従来構造で起こつた問題の多くが回避され
る。

以上説明した実施例はサイホン管を使用するも
のであつたが、本発明の発明概念はサイホン管の
存在していない唯一本の流路を使用することので
きる回転継手にもまた使用可能であると解すべき
である。そのような場合は、ニツプルの外端を中
実としたり、パツキン押えに代えて栓をニツプル
に挿入してもよく、またナツクル継手９４を使用
しないでもよい。

ナツクル継手９４、組立板６４および摩耗板５
４を継手本体１２から容易に分解することができ
るので、シール７４，７６と調心ブツシユ５８，
６８を容易に交換することが可能であり、しかも
本発明の構造は継手を乾燥ドラムに取付けたまま
にしても組立と保守とを容易に行ない得るように
構成されている。

本発明の精神と範囲から逸れることはなく発明
概念の種々な変更を行い得ることは当業者にとつ
て自明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の発明概念を取入れた回転継手の
断面立面図である。 １０……ニツプル、１２……本体（継手の）、
１６……円筒形端部（ニツプルの）、内方の円筒
形端部（ニツプルの）、１８……外方の円筒形端
部（ニツプルの）、２０……内方部（ニツプル
の）、円筒形中央部（ニツプルの）、２２……フラ
ンジ（円筒形中央部の）、２４……半径方向側面
（フランジの）、２６……円筒面（ニツプルの）、
円筒部（ニツプルの）、３０……内部（ニツプル
の）、３２……サイホン管、３６……パツキン押
え、４２……室、４８……流入口、５２……オリ
フイス、５４……摩耗板、５８……ブツシユ、ブ
ツシユ装置、６２……密封面（摩耗板の）、６４
……組立板、６８……ブツシユ、ブツシユ装置、
７２……密封面（組立板の）、７４……シール、
第１のシール、７６……第２のシール、８２……
第１の受圧面、８６……半径方向の肩面、第２の
受圧面、９２……キー、ピン、錠止装置、９４…
…中空の継手、１０２……内腔（ニツプルのフラ
ンジの）、１０４……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧流体に使用するに特に適した回転式熱交
   換器のドラムに使用する回転継手であつて、 上記ドラムの回転軸線を中心に回転可能にドラ
   ムシヤフトに共軸に取り付けられた細長く中空で
   一体のニツプル１０であつて、該ニツプル１０が
   内部円筒端部領域と、外部円筒端部領域と、中央
   領域とを有し、 上記中央領域が上記両端部領域の直径よりも大
   きい直径であつて、対向し軸線方向に間隔を置い
   た半径方向側面２４を有する中央半径方向フラン
   ジと、上記内部及び外部円筒ニツプル端部領域の
   直径よりも大きい直径を有し、各フランジの半径
   方向側面の近傍で上記中央領域上に形成された円
   筒面を有しており、 第１および第２端面４４，４６と、この端部を
   横切つて形成されたチヤンバ４２とを有する本体
   １２、 上記チヤンバ４２に連通して上記本体１２内に
   形成された入口４８であつて、上記ニツプル中央
   領域が上記チヤンバ４２内に設置され、上記内部
   円筒端部領域が上記本体１２に関し外部に配置さ
   れており、 上記本体１２の第１端面４４の上に取り付けら
   れた環状摩耗板５４と、上記本体１２の第２端面
   ４６の上に取り付けられた環状組立板６４であつ
   て、上記ニツプルの内部端部領域が上記環状摩耗
   板５４を通して延在し、上記ニツプル外部端部領
   域が上記環状組立板６４の中で延在しており、 上記チヤンバ１２内で上記環状磨耗板６０及び
   上記環状組立板６４上に形成された内部半径方向
   シール面６２、 上記環状摩耗板５４とニツプル内部端部領域の
   間、及び上記環状組立板６４とニツプル外部端部
   領域の間に軸線方向に間隔をおいて配置された環
   状ブツシング５８、 上記ニツプル中央領域上で軸線方向に移動可能
   かつ密閉作用をもち、さらに軸線方向に間隔を置
   いて取付けられた第１及び第２環状シール７４，
   ７６であつて、該環状シールは各フランジ側の近
   傍に形成され各円筒面２６上に取付けられ、上記
   環状シール７４，７６は上記フランジの対向する
   側面上に配置され、上記第環状１シール７４は上
   記環状摩耗板５４の遮蔽面と密閉作用をもつて係
   合し、上記第２環状シール７６は上記環状組立板
   ６４の遮蔽面と密閉作用をもつて係合し、 上記第１及び第２シール６４，６６の各々は上
   記チヤンバ１２内の流体圧力と対向しかつこれに
   対し露出した半径方向第１受圧面８２と半径方向
   第２受圧面８８とを有し、上記半径方向第１受圧
   面８２の領域は上記半径方向第２受圧面８８の領
   域よりも僅かに大きく、これによつて上記半径方
   向第１受圧面８２への流体圧力は組み込まれた上
   記環状摩耗板５４及び環状組立板６４の遮蔽面の
   方向に付勢し、 上記チヤンバ１２と上記ニツプル１０の内部と
   の間に連通させるために上記ニツプル中央領域に
   形成されたオリフイス を有することを特徴とする回転継手。 ２ 上記ニツプルの中央半径方向フランジが、こ
   れと上記環状シールとの間に挟まれて該環状シー
   ルが上記ニツプルの回りに回転することを阻止す
   るキーを包含する請求項１記載の回転継手。 ３ 上記ニツプルが、上記中央半径方向フランジ
   に配設された、該環状シールを上記環状摩耗板５
   ４及び環状組立板６４に向けて偏倚させるばねを
   包含する請求項１記載の回転継手。 ４ 上記フランジが、その両側のフランジの軸線
   方向に延びた少なくとも１本のピンを有し、それ
   が隣接する上記環状シールに形成された軸線方向
   に延びた孔に受け入れられ、上記ぴんが上記ニツ
   プルと上記環状シールの間の相対的回転を阻止す
   る請求項１記載の回転継手。 ５ 上記フランジが、軸線方向に延び、上記環状
   シールと軸線方向に整列した複数の孔を有し、該
   孔に入れられた圧縮ばねが隣接する環状シールと
   係合して該環状シールをこれと組み合つた上記環
   状摩耗板５４と環状組立板６４の方向に付勢する
   請求項１記載の回転継手。 ６ 上記フランジの孔が上記フランジを貫通して
   延び、フランジの側面を横切う単一の圧縮ばねが
   両環状シールに係合する請求項５記載の回転継
   手。