JPH06501524A - リファイナ中のベアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 リファイナ中のベアリング装置 本発明はりファイナ（ｒｅｆ目ｅ＋　）中または粉砕機中のベアリング装置に関 する。該装置は、互いに相対的に軸方向に調整可能且つ回転可能な一対の対向し た精製部材から構成されており、該精製部材の間には原材料が通る精製ギャップ が画定されている。材料の通過中には、精製部材間に望ましい精製ギャップを維 持するように配列された部材に抗して作用する有意な軸方向の力が生じる。

本発明は、より厳密には、製紙用バルブ等の精製用の回転ディスク型すファイナ に関する。該リファイナでは精製されるかまたは他の方法で処理される原材料が 精製ギャップを通り、精製ギャップは互いに相対的に軸方向に調整可能な一対の 精製ディスク間に画定されている。精製ディスクは相対的にそれぞれの軸に垂直 な面内で回転する。少なくとも一つのディスクは軸方向に調整可能で、回転軸上 に取り付けられている。回転軸は、ディスクに作用する圧力に応答して、調整可 能な精製ディスクと共に軸方向に移動可能である。原材料は、木片、バガス、繊 維懸濁液、または同様の材料であってもよい。原材料は精製ギヤツブの中央部に 送られ、ギャップ中央部を通して、ディスクの回転により生じた遠心力の作用に よって半径方向に加速される。処理された材料は精製作業の後、ディスク間の外 部開口を通して周縁ケーシングへと排出される。

回転軸の軸方向の移動はディスク間の所定の精製ギャップを維持するために制御 される。ギヤツブのサイズは使用するりファイナによって変化する。一般的なパ ルブリファイナでは、例えば、ギヤツブのサイズは通常０．１ｍｍから１ｍｍで あり、一方、古紙用のりファイナのギャップのサイズは約２．５ｍｍであっても かまわない。他の適用では、約０．０５ｍｍのサイズの精製ギヤツブでも可能で ある。前述のタイプのパルブリファイナは米国特許出願番号筒４．０８２．２３ ３号、第１．２５３．２３３号、第４．２８３．０１６号、第４．３７８．０９ ２号、および第Ｌ　８Ｇ１．０９９号に開示されている。

原料を狭い精製ギャップに通し急速に加速することによって軸方向押圧力がもた らされ、その力はディスクを互いに引き離すように作用し、それによりギャップ の間隔が広がり、その結果、リファイナの効率はかなり低下する。

リファイナまたは粉砕機がクローズドシステムまたは加圧システムの一部分であ る場合、例えばスラリー液処理では、ディスクに作用する軸方向押圧力以上の付 加的な力が駆動装置に与えられなければならない。この付加的な力は、回転軸上 で付加的な軸方向荷重変化が得られるように、望ましい精製または粉砕を行うた めにディスクを駆動させるためだけではなく、ディスクに作用する液体摩擦力ま たは液圧ブレーキ力に抗してディスクを駆動させるために必要である。

回転軸の軸方向位置上のこれらの力の影響が効果的に制御されていない場合は、 リファイナは停止するであろう。加えて、これらの押圧力に対する抵抗は、実質 的にディスクの直径の増大と共に大きくなる。

直径の大きい精製ディスクを必要とする高容量の精製システムの増大要求に基づ き、例えば１５０ｃｍ以上の大きさのディスクにおけるこれらの軸方向押圧力の 吸収は、広く認められてきた問題となっている。

新たに開発されたりファイナは、直径１６５〜１７０ｃｍのディスクと、１．５ ００〜３．６＋ＩＯｒ　ｐｍの回転速度と、１５．０００〜５０、０００　ｋ　 Ｗのパワーを有する。

回転軸に作用する巨大な軸方向の荷重または押圧力については、直径が１５０ｃ ｍで１．８０Ｏｒｐｍで回転するディスクでは約２．８００　ｇに相当する遠心 力が発生することが予想され、その遠心力は材料の精製ギャップの通過を促進す る。この遠心力は回転軸に約１００トンの軸方向荷重を与える可能性があり、そ れはベアリング構造に吸収されなければならない。２倍のスピード、即ち３．６ ００ｒｐｍで回転する精製ディスクでは、遠心力はニュートンの引力の法則によ り４の係数（１１ｃｌｏ＋）で増大する。従って、遠心力は１１．２００ｇまで 増大し、それにより回転軸上の軸方向荷重は２００〜４００トンに増大する可能 性がある。

本設計の装置では、このような異常に大きい荷重は、複雑なベアリングシステム 上に分散されなければならない。そのベアリングシステムは、複数のベアリング およびサーボモータを必要とし、その結果、リファイナの外形寸法および製造コ ストを増大させることになる。

前記のような種類のベアリング構造の一例としては米国特許出願第３．７１７． ３０８号があり、回転軸を支持する結合した軸方向ベアリングおよびラジアルベ アリングを伴うベアリングシステムが開示されている。回転軸に作用する軸方向 押圧力を吸収するために個々のベアリングはサーボモータに結合されている。

従来使用されていたベアリング設計の他の例は米国特許番号第４．１１８．８０ ０号、第３．２１２．７２１号、第４．０７３．４４２号、および第３、２７６ 、７０１号に示されている。

米国特許出願第４．４０２．４６３号は前記の問題に対して異なる解決方法を有 している。

上に挙げた発明に述べられているシステムの現在の発達状態の共通の特徴は、ス ラストベアリング用のサーボモータ中の液圧ピストンが回転しないことである。

しかしながら、米国特許番号第４．８０１．０９９号（Ｒｅｉｎｈｇｌｌ）は、 一つまたはいくつかの液圧回転ピストンの使用を提案している１、該ピストンは 回転軸に固定して連結されており、且つ本発明の装置を、高価で複雑な軸方向ロ ーラおよび／またはブロックベアリング装置に全て置き換える。このＲｅ１ｎｈ ｚｌｌによる回転ピストンを伴うベアリング装置は、圧力室中で回転軸と共に回 転するための回転軸上に取付けられた一つかまたはいくつかのシリンダピストン からなり、該シリンダピストンは固定円筒ハウジング中に形成され、該ハウジン グでは一つまたは複数のピストンが圧力媒体とともに作動して軸方向に移動可能 であり、該圧力媒体は移動可能な回転軸に作用する軸方向押圧力の変化を常に消 去するために、そして精製ギャップの所定のサイズを維持するために、一つまた はいくつかのピストンの少なくとも一方の端へ制御された方法で供給される。

しかしながら、この装置の操作は、回転ピストンと円筒ノ１ウンングの外周間と 同様に、固定円筒状圧力ハウジング内の回転軸の入口に位置する複数のシーリン グ装置に依存する。これらの円周ンーリングは、精製要素の偏りおよび／または 非均−な材料の分配から起こる回転軸の振動の影響にさらされる。装置の停止を 防ぐためには、比較的大きい半径方向ギャップをシール面で維持することが必要 である。しかしながら、これらのギャップは最大の半径方向の振動を超えていな ければならない。

その結果として、ピストンハウジングに供給された多量の圧力媒体が、半径方向 シーリングギャップを通して漏れとして排出され、それには１００〜４００バー ルの比較的高い液圧が必要であるか、より大きいエネルギーと大型で高価なポン プの設置を必要とする。

本発明は、回転軸の軸バランスおよび制御には不必要なこの漏出の大部分をなく すことを目的としている。本発明によると、この目的は、軸とピストンの外周か ら回転ピストンの端部面上の一つまたはいくつかの半径方向平面へ、必要な全て のシール面を変化させることで達成できる。これらの端部面は回転の偏り等によ って生じる回転軸の半径方向の振動に重大な影響を受けず、従って、最小のシー リングギャップで停止の危険なしに操作することが可能である。その結果、供給 される圧力媒体の漏出はかなり少なくなる。

本発明を特徴づけている特徴は特許請求の範囲に明らかにされている。

本発明は添付の図と関連してそのより詳しい詳細が記述されている。

図１は本発明によるリファイナの部分切断側面図である。

図２は、回転軸を可動な状態で支持している一般的なラジアルベアリングと組み 合わされた本発明によるリファイナの液圧軸方向ベアリング装置の長手方向部分 である。

図に示されている実施例は、軸方向に可動な軸２６が二つのベアリング要素３４ および３６によって取り付けられたスタンド１０を備えている。これらのベアリ ング要素はスライドベアリング、ローラベアリング、軸方向に可動なラジアルロ ーラベアリング等であってもよい。軸２６の一端２７はモータ（図示せず）によ って駆動されるように配置されている。軸２６の他・つ一端は回転調整可能なデ ィスク２４を支持しており、ディスク２４は固定ディスク２２と共にその間に精 製ギャップを画定している。両ディスクは一般的な精製セグメント２３を備えて いる。

精製ディスクは精製ケーシング２０に包囲され、ケーシング２０にはボルト止め 手段２５によって固定ディスク２２が取り付けられている。原材料は開口１１を 通して一般的な供給ウオーム１２を使って供給され、更に固定ディスク２２の中 央開口を通して精製ギャップへ導入される。ベアリング要素３４および３６はベ アリングハウジング３２によって支持され、両ベアリング要素の間には円筒状ス ペース３１と、軸方向に沿って互いに逆向きの二つのリングピストン２９および ３３とが形成されている。これらのリングピストン上にはアウタリングシリンダ ２００および２１０、およびインナリングシリンダ２０２．２１２が位置してい る。これらのリングシリンダはリングピストン２９および３３に沿った軸方向に 可動であるが、回転方向には可動ではない。アウタリングシリンダ２００および ２１０は個々のリングピストン２９および３３の外表面に沿って可動であり、イ ンチリングシリンダは個々のリングピストンの内表面に沿って可動である。互い に反対方向を向いたリングビス）ン２９と３３の間には回転シリンダピストン３ ０が位置して（・る。このピストンは軸２６上に取り付けられ、軸２６と共に回 転する。これらのリングシリンダは回転ピストンの端部表面に接しており、その 結果、シーリングギャップ２１１がリングシリンダと該端部表面の間に形成され る。リングシリンダはこのようにしてシール面によって形成され、ピストン３０ の半径方向端部表面に接続されている。

個々のアウタおよびインナリングシリンダ２００と２０２および２１０と２１２ の間には、それぞれ空洞２１３および２１４が画定されており、その一端はそれ ぞれリングピストン２９および３３によって画定され、他の側は回転ピストン３ ０によって画定されている。これらのリングシリンダは空洞の領域が回転ピスト ン３０に向かって領域Ｂ以上になるように形成されている。液圧媒体を空洞２１ ３および２１４に供給するために、それぞれチャネル２４６および２４８が設け られている。

領域Ａおよび前述の領域Ｂの差は、空洞中の液圧媒体による回転ピストン３０に 対するリングシリンダの調節がシーリングギャップ２１１における液圧の低下を 平衡させるように適合される。回転ピストンの外側のスペース３１は大気圧であ ることが好ましい。

回転ピストン３０の軸方向位置は、二つの非回転であるが軸方向に可動なアウタ リングシリンダ２００および２１０を軸方向に移動させることによって制御され 調整される。アウタおよびインナリングシリンダ２００と２０２および２１０と ２１２の動作と、空洞２１３および２１４の液圧を維持している回転ピストン３ ０に作用する力とは、軸の軸方向位置を感知する感知装置２２０によって定義さ れる。図に示されている実施例によると、感知袋ｆｉ！２２０はベアリングハウ ジング３２の外側に位置しているが、あるいはシリンダスペース３１中に位置し ていてもよく、アウタリングシリンダ２００および２１０の位置を指示すること によって軸の位置を感知する。液圧制御バルブ２４０はサーボモータ２３０およ び調整装置２３１を介して影響を受ける。該制御バルブはポンプ２４１に設けら れたオイルコンテナ２４３から圧力媒体を供給される。制御バルブ２４０はチャ ネル２４２．２４４．２４６、および２４８を介して空洞２１３および２１４へ 至る液圧媒体の圧力を分配し且つ制御し、その結果回転軸の軸方向位置設定は、 変化する軸方向の軸荷重とは無関係に、一定に維持される。これらの荷重変化は 精製部材２４、および精製ハウジング２０において維持されるかまたは変化する 大気圧以下または大気圧以上の圧力によって生しる。

リングピストン２９および３３の領域Ａと回転ピストン３０に対する空洞２１３ および２１４の出口領域Ｂとの間の関係を変化させることによって、ピストンに 抗する接触圧力とそれによるシーリングギャップ２１１のサイズは増大するかま たは縮小し、それにより、相対的にギヤツブからの漏出を変化させる。

相当するアプリケーションでは通常５０〜２００リットル／分の漏出を必要とす る従来の液圧ピストンベアリングまたはブロックベアリングと比較すると、本発 明番７よるリファイナでの通常の漏出は５リットル／分以下である。本発明は、 このようにして、ポンプと制御装置が高価であるという短所を取り除き、且つ圧 力媒体を減少させるという要求に付随するポンプのエネルギを節約する。

一つまたはいくつかのリングシリンダ２００．２０２．２１０．２１２は、一つ またはいくつかの通路２１５を備えることが可能であり、該通路は空洞２１３． ２１４からリングシリンダと回転ピストン３０の間のシーリングギャップ２１１ に至る。該通路は、好ましくは回転ピストンに当接しているリングシリンダの表 面中の全面グループ２１６へ開いていることが好ましい。該グループは、圧力媒 介を均一に分配することを目的としている。該通路は、例えばシャープベンドの 形で、液体抵抗または制限により形成される。この配列によって、操作中に適切 な圧力降下を１昇ることができ、これにより、シール面の間の金属接触が妨げら れるように、シーリングギャップ２１１のサイズの決定および確保が可能になる 。

リングシリンダ２００．２０２．２１０、および２１２が回転ピストン３０に当 接していることをスタート時に、即ち十分な液圧に達する前に確実にするために 、リングシリンダは回転ピストンに抗してスプリング式にすることができる。例 えばいくつかのスプリング手段は、好ましくは四つであるが、各リングピストン ２９と３３との間と、アウタリングシリンダ２００と２０２内のステップ２６０ と、インナリングシリンダ２１０と２１２内のステップ２６０とに置くことがで きる。

他の実施例によると、アウタおよびインナリングシリンダ２００．２０２、およ び２１０．２１２は、それぞれスポーク等によってリングシリンダの回転ピスト ン３０の最も近（に位置する部分で互いに接続している。これにより、アウタお よびインナリングシリンダにおける一定のシーリングギャップ２１１が確保され る。

シーリングギャップ２１１を形成しているシール面は、好ましくは平面であるが 、シール面はまた、半径方向に向かってくさび形またはカーブした形であっても よい。

示された実施例では、ベアリング装置は回転ピストン３０の両側のリングピスト ンと、接続しているリングシリンダとにより形成される。しかしながら、リング シリンダを一方にだけ置くことは可能であり、その一方とは即ち、回転ピストン の、接続している精製ディスクから離れている側である。

別の型のラジアルベアリングを使った本発明によるベアリング装置の他の組合せ もまた想像することができる。一つのラジアルベアリングをベアリングハウジン グ３２の各側に置く代わりに、二つのラジアルベアリングを、軸方向から見て、 ベアリングハウジングの内側または外側に置くことが可能である。従来のラジア ルベアリングの代わりに他のタイプのベアリングを用いることもでき、例えばす べりベアリング、結合された軸ラジアルベアリング等を用いることも可能である 。

本発明は、上記の実施例に制限されることはないが、発明の概念の範囲内で変化 させることができる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．互いに相対的に回転する少なくとも一対の精製部材（２２、２４）の間の精 製ギャップにおいて原材料が精製され、前記精製部材の少なくとも一つ（２４） が、結合された静圧／動圧軸方向ベアリング配置からなる軸方向に可動な回転軸 （２６）上で支持されており、円筒状ハウジング（３２）が、回転軸（２６）と 共に回転するために回転軸（２６）上的取り付けられていると共に、対向する二 端を持つ少なくとも一つの回転円筒状ピストン（３０）から構成されているバル ブ製造用のリファイナ中のベアリング装置であって、少なくとも一つのアウタお よび一つのインナ同軸リングシリンダ（それぞれ２００、２０２、および２１０ 、２１２）が回転ピストン（３０）の端部表面の一つに当接するように配置され ており、その結果、シーリングギャップ（２１１）が形成され、前記リングシリ ンダは軸方向に可動であっても回転はせず、前記インナおよびアウタリングシリ ンダは各リングシリンダ間に位置する各固定リングピストン（２９、および３３ ）によって支持され、前記インナおよびアウタリングシリンダ間に形成されてい る各空洞領域（２１３、および２１４）は回転ピストン（３０）の端部表面に近 づくよりは各リングピストン（２９、および３３）に近づくにつれ大きくなり、 各チャネル（２４６、および２４８）が液圧媒体を前記空洞に供給するために備 えられていることを特徴とするベアリング装置。 ２．前記各リングシリンダ（２００、２０２、および２１０、２１２）が前記回 転ピストン（３０）に抗してスプリングによる荷重が加えられており、それによ り回転ピストンに抗する接はを確保することを特徴とする請求項１に記載のベア リング装置。 ３．複数のスプリング手段が前記各リングピストン（２９および３３）と前記名 インナおよびアウタリングシリンダ（２００、２０２、および２１０、２１２） のステップの間に位置していることを特徴とする請求項２に記載のベアリング装 置。 ４．前記各インナおよびアウタリングシリンダ（２００、２０２、および２１０ 、２１２）が前記回転ピストン（３０）の各側に位置していることを特徴とする 請求項１から３のいずれか一項に記載のベアリング装置。 ５．前記各空洞（２１３、および２１４）的おける必要な液圧を制御手段（２３ ０、２３１、２４０）を通して維持するために、調査手段（２２０）が前記回転 軸の軸方向位置の調査用に装備されており、その結果前記回転軸の軸方向位置が 一定に保たれることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のベアリ ング装置。 ６．前記各インナおよびアウタリングシリンダ（２００、２０２、および２１０ 、２１２）が互い的独立して分散され且つ可動であることを特徴とする請求項１ から５のいずれか一項に記載のベアリング装置。 ７．前記各インナおよびアウタリングシリンダ（２００、２０２、および２１０ 、２１２）が一つのユニットを形成するようにスポーク等によって内部結合され ていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のベアリング装置 。 ８．前記各リングシリンダ（２００、２０２、および２１０、２１２）の少なく とも一つが、前記空洞（２１３、２１４）から前記シーリングギャップ（２１１ ）へ延びる少なくとも一つの通路（２１５）を備えていることを特徴とする請求 項１から７のいずれか一項に記載のベアリング装置。 ９．前記通路（２１５）が、前記回転ピストン（３０）に当接しているリングシ リンダの表面中の全面グループ（２１６）に向かって開いていることを特徴とす る請求項８に記載のベアリング装置。 １０．前記通路（２１５）が流体抵抗または制限によって形成されることを特徴 とする請求項８または９的記載のベアリング装置。