JP2000000903A - バルブを有するロ―タリスチ―ムジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】復水を効果的に除去するロータリスチームジョ
イントを提供する。 【解決手段】蒸気加熱式段ロールのスタブシャフト３３
にバルブスリーブ５０を軸方向にスライド可能に嵌め付
ける。バルブスリーブ５０のスライド移動により、スタ
ブシャフト３３に周方向に間隔を有して複数形成した復
水排出路４８の一部開放と全部開放とを選択的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転円筒ロールを
加熱する技術に関し、より詳しくは、ロールに加熱用の
蒸気を供給し、かつ加熱されたロールから復水を除去す
るためのロータリスチームジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転円筒ドラム又はロールは様々な材料
を加工するために広く利用されている。最も一般的な利
用態様としては、ウエブ材料を回転加熱ロールに巻き付
けて、移動するこのウエブに熱を行き渡らせて加工する
ものがある。加熱流体としては蒸気が最も一般的に利用
されていて、蒸気加熱ロールはこの技術分野では普通に
使用されている。蒸気の供給にともなって発生する復水
は、ロールシャフトの軸孔を介してロール内部から除去
されるが、蒸気供給チューブと復水吸い上げ放出チュー
ブとはロータリジョイントを用いて接続されている。蒸
気は全体が空洞になっているロール内部に供給された
り、あるいはロールの円筒壁内部に設けられた流路に流
される。回転しているロールの最下端位置でロールシェ
ルの内部に対して接続的に配置された流入口を有する回
転しない吸い上げチューブによって、又はロールシェル
からロールシャフトの共通復水出口まで延びる径方向の
復水除去チューブによって復水は除去される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロール
の不均一な加熱状態とその結果生じる熱ひずみに直接関
連のある少なくとも２つの課題が長年この技術分野にお
いて未解決のまま残されている。ひとつは、重力を越え
る遠心力を生じる程度にロールが高速で回転し、復水が
拡散して円筒ドラム内部全体に薄い層を形成する（この
状態は「リミング」又は「環状流」と称される）ときに
は生じないが、重力による流れによってロールの最下部
にロール内部の復水が溜まることである。ロールが低速
で回転しているとき又は停止すると、重力によって下部
に復水が蓄積し、金属製のロールシェルが蒸気に直接接
触するのを妨げ、その結果、ロールシェルの下部がロー
ルシェルの他部分よりかなり低温になる。ロールシェル
の低温部は内側に湾曲しやすく、深刻な結果をもたらす
可能性がある。たとえば、片面段ボールの製造に使用さ
れている形式の蒸気加熱段ロールでは、ロールが回転し
始めたときに、熱ひずみの結果生じるこの湾曲がニップ
力を大きく変化させて板紙ウエブを切断しかねないので
ある。

【０００４】また、蒸気加熱ロールでは、もしロール端
壁（又は鐘状端部「ｅｎｄ ｂｅｌｌ」）を加熱された
円筒ドラム壁の作動温度に近い温度に保たないと、熱ひ
ずみによりロールシェルと端壁の分離を引き起こすこと
がある。

【０００５】ロールの蒸気加熱システムにおけるもう一
つの問題は、蒸気システムでのたとえば不可避的な空気
漏れなどから、非凝縮ガス（ｎｏｎ−ｃｏｎｄｅｎｓｉ
ｂｌｅ ｇａｓ）の発生が避けられないことである。こ
のような非凝縮ガスがシステムから一掃されなければ、
復水率が低下して蒸気の熱伝導率も低くなる。供給され
た蒸気の蒸気圧によって復水を戻す貫流又はフロースル
ーシステムでは、周知のフラッシュタンク（ｆｌａｓｈ
ｔａｎｋ）などの除去手段を利用すれば、非凝縮ガス
を一掃してロール外部に放出することが可能ではある。

【０００６】また、ロータリスチームジョイントを用い
る場合には、ジョイント組立体に軸方向に高い蒸気圧が
加わると危険なことも知られている。このような蒸気圧
の問題は、蒸気圧がジョイント組立体に径方向で作用す
るように蒸気圧を制御すれば解消でき、標準的な仕様の
圧力容器を使用して安全に装置を作動させることが可能
となる。さらに、微細な粒状異物を含む蒸気による汚れ
は、ロータリスチームジョイントの摺動面間の摩耗の原
因となることも知られている。

【０００７】本出願人の出願に係る特願平１０−２８１
９５９号には先行技術のこのような問題を解消する蒸気
加熱ロールの蒸気供給及び復水除去装置が開示されてい
るが、ここでの蒸気加熱ロールは、円筒状外壁及びこの
円筒状外壁の両端に設けられた囲み用の一対の端壁を備
えたロール本体と、ほぼ互いに平行にかつ軸方向に延び
る、円筒状外壁に設けられた一連の両端開口の蒸気チュ
ーブと、ロール本体の一端側に形成され、蒸気チューブ
の一端開口と連通する環状の蒸気ヘッドと、ロール本体
の他端側に形成され、蒸気チューブの他端開口と連通す
る環状の復水ヘッドと、を有している。蒸気加熱ロール
はさらに、一端側の端壁に蒸気を供給するためのロール
シャフト端部を有し、ロール軸を中心とした周方向に間
隔を有して一端側の端壁に設けられ、蒸気入口と蒸気ヘ
ッドとの間の蒸気転送流路を構成する径方向に延びた複
数の蒸気転送通路と、ロール軸を中心とした周方向に間
隔を有して他端側の端壁に設けられ、復水出口と復水ヘ
ッドとの間の復水転送流路を構成する径方向に延びた複
数の復水転送通路と、を備えている。ロールシャフト端
部に設けられたバルブは、第１のバルブ状態で、選択さ
れた復水転送通路からの復水の流出を遮断し、第２のバ
ルブ状態で、全ての復水転送通路から復水を流出させ
る。本発明は、このような蒸気加熱ロールのバルブを有
するロータリスチームジョイントの改良を主目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のバルブを有する
ロータリスチームジョイントは、円筒状外壁と、この円
筒状外壁の両端に設けられた囲み用の一対の端壁と、円
筒状外壁とともに回転するように一対の端壁に取り付け
られてこの円筒状外壁を支えるロールシャフトと、ほぼ
軸方向にかつ互いに平行に延びるように円筒状外壁に形
成された両端開口の一連の蒸気通路と、この蒸気通路の
一端開口部と連通するように一端位置に形成された環状
の蒸気ヘッド及び蒸気通路の他端開口部と連通するよう
に他端位置に形成された環状の復水ヘッドと、一端側の
端壁と連通するようにロールシャフトの端部に形成され
た蒸気入口と、ロールシャフト軸を中心とした周方向に
間隔を有して一端側の端壁に設けられ、蒸気入口と蒸気
ヘッドとの間の蒸気転送流路を構成する径方向に延びた
複数の蒸気転送通路と、他端側の端壁と連通するように
ロールシャフトの端部に形成された復水出口と、ロール
シャフト軸を中心とした周方向に間隔を有して他端側の
端壁に設けられ、復水出口と復水ヘッドとの間の復水転
送流路を構成する径方向に延びた複数の復水転送通路
と、から構成された蒸気加熱ロール、に用いられるバル
ブを有するロータリスチームジョイントであって、ロー
ルシャフトの端部又は端部の１つに、蒸気入口の上流端
部を構成するように形成された径方向の蒸気供給路と、
ロールシャフトの端部又は端部の１つに、復水転送通路
に連通して復水出口の下流端部を構成するように形成さ
れた径方向の複数の復水排出路と、蒸気供給路及び復水
排出路を覆うように、かつロールシャフトが相対的に回
転できるように、このロールシャフトの端部に軸方向に
スライド可能に嵌め付けられた、径方向の蒸気供給ポー
ト及び径方向の復水排出ポートを有するバルブスリーブ
と、を備え、バルブスリーブは、特定の復水排出路から
復水排出ポートに復水が流出するのを遮断する軸方向の
第１の位置と、すべての復水排出路から復水排出ポート
に復水が流出できるようにする軸方向の第２の位置との
間を移動するというものである。低速回転時又は停止時
では、バルブスリーブは第１の位置となり、高速回転時
又は通常回転時ではバルブスリーブは第２の位置とな
る。蒸気入口と復水出口とはロールシャフトの同じ端
部、例えば他端側の端部に形成される。バルブスリーブ
は通常、非回転状態で取り付けられる。また、バルブス
リーブは通常、第１の位置でも第２の位置でも蒸気供給
ポートから蒸気供給路に蒸気を制限することなく流入さ
せるように構成される。

【０００９】本発明の好ましい具体例では、復水排出路
は、他端側の端壁に形成された復水転送通路と同数だ
け、ロールシャフト軸を中心とした周方向に間隔を有し
て形成され、それぞれの復水排出路が復水転送通路と周
方向の位置が一致するように構成される。また、復水排
出ポートは、単一のポート開口部を有するとともに、バ
ルブスリーブに形成された環状の周方向復水流路と連通
し、バルブスリーブが第１の位置に移動したときに、ポ
ート開口部が１つの復水排出路とのみ連通し、バルブス
リーブが第２の位置に移動したときに、周方向復水流路
がすべての復水排出路と連通するように構成される。さ
らに、ロータリシャフトの端部には、軸方向に延びる複
数の復水孔が形成され、それぞれの復水孔は、復水排出
路と復水転送通路とを接続する。

【００１０】本発明では、蒸気供給路をロールシャフト
軸を中心とした周方向に間隔を有して複数形成し、蒸気
供給ポートを、バルブスリーブに形成された環状の周方
向蒸気流路と連通させ、この周方向蒸気流路を、バルブ
スリーブが第１の位置に移動したときにも第２の位置に
移動したときにもすべての蒸気供給路と連通するように
構成することができる。

【００１１】本発明はより一般的には、対象物と接触
し、流体媒質の作用を受けて前記対象物を処理するよう
に構成されたロール外面を有する円筒状ロールのロール
シャフトに設けられる、バルブを有するロータリジョイ
ントであって、円筒状ロールとともに回転するように構
成されたロールシャフトの、円筒状ロールよりも軸方向
外側に位置するシャフト端部と、シャフト端部に周方向
に間隔を有して設けられ、ロール外面の周方向に間隔を
有したそれぞれの部分への流体連絡路を構成する複数の
軸方向孔と、軸方向孔とシャフト端部の外面とを連通さ
せる複数の径方向路と、径方向路を覆うように、かつシ
ャフト端部が回転できるように、シャフト端部の外周に
軸方向にスライド可能に嵌め付けられた、径方向貫通ポ
ートを有する非回転的環状スリーブと、を備え、径方向
貫通ポートは、径方向路と環状スリーブの外側との間に
作動流体を流すためのものであり、環状スリーブは、第
１の特定の径方向路と径方向貫通ポートとの間の作動流
体の流れを遮断する軸方向の第１の位置と、第２の特定
の径方向路と径方向貫通ポートとの間の作動流体の流れ
を許容する軸方向の第２の位置との間を移動するという
ものである。シャフト端部には、ロール外面の周方向に
間隔を有したそれぞれの部分への別の流体連絡路を構成
する軸方向の中央孔が設けられるとともに、中央孔とシ
ャフト端部の外面とを連通させる径方向接続路が形成さ
れ、環状スリーブは、径方向接続路を覆うとともに、こ
の径方向接続路と環状スリーブの外側との間に作動流体
を流す別の径方向貫通ポートを有しているのが好まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１３】図１は本発明に係るバルブを有するロータ
リスチームジョイントを備えた蒸気加熱式段ロールの斜
視図である。

【００１４】蒸気加熱式段ロール又は蒸気加熱ロール
（円筒状ロール）１０の円筒状外壁１１外周面（ロール
外面）には所定パターンを形成するように、あるいは所
定ピッチで歯又は段１２が設けられていて、この技術の
分野における周知技術にしたがい、この蒸気加熱式段ロ
ール１０は、同一ピッチの歯又は段を有して逆方向に回
転する係合ロール（図示せず）と噛み合って、中しん原
紙（対象物）に段を付けるニップを形成する。段が付け
られた中しん原紙（中しんウエブ）をライナウエブに接
着することにより板紙状の片面段ボールウエブが形成さ
れることとなるが、通常行われているように、片面段ボ
ールウエブの構成要素、すなわち中しんウエブ及びライ
ナウエブを接合するための接着剤又は糊の硬化を促進す
るために、蒸気加熱式段ロール１０を内部に蒸気（流体
媒質）を供給することにより加熱する。そして、ここで
の蒸気加熱式段ロール１０は、すでに述べた特願平１０
−２８１９５９号で述べられている従来の蒸気加熱式段
ロールが有している問題点を、特に、改良された復水制
御バルブを有するロータリジョイントを用いて解消でき
るように構成されている。

【００１５】図２は蒸気加熱式段ロール１０の概略的な
断面図であり、蒸気及び復水の流路全体を示す図であ
る。

【００１６】蒸気加熱式段ロール１０の大きい重量の円
筒状外壁１１には、互いに平行に軸方向に延びる両端開
口の一連の蒸気通路１６が全周にわたって周方向等間隔
で形成されている。円筒状外壁１１の両端にはそれぞ
れ、ロール端壁１３、１３が取り付けられてロール本体
が構成されているが、両ロール端壁１３はそれぞれ類似
の構造を有するとともに、比較的重いプレート材料を用
いて形成されている。好ましくは、それぞれのロール端
壁１３に、径方向に又は放射状に延びるスポーク部１５
によって分割された、あるいはスポーク部１５間に配置
された切除領域又は穴あき領域１４を形成しておく（図
１参照）。各ロール端壁１３の外周に形成されているリ
ムの内側面には環状の肩部又は段部２０が形成されてい
て、各ロール端壁１３が円筒状外壁１１に取り付けられ
たときにこの肩部２０は円筒状外壁１１の内周面２１内
に入り込んで延び、この内周面２１に密着してあるいは
気密的に嵌め込まれることとなる。肩部２０の円筒状外
壁１１の内周面２１内への嵌め込みは締りばめにより行
うことができる。各ロール端壁１３には大きなスペース
を有する大型の又は小さくはない環状溝２５が形成され
ている。ロール端壁１３は、環状溝２５の開口が蒸気通
路１６の開口端と一致あるいは対応するように円筒状外
壁１１に取り付けられ、一端側のロール端壁１３（蒸気
供給端壁２９）の環状溝２５は蒸気ヘッド又は蒸気供給
ヘッド２６を構成し、他端側のロール端壁１３（復水戻
り端壁２８）の環状溝２５は復水ヘッド又は復水戻りヘ
ッド２７を構成している。したがって、蒸気供給端壁２
９に供給された蒸気は、後述するように、均一に放射状
に分配されて蒸気ヘッド２６内に流れ込み、蒸気通路１
６内に流入して軸方向に流れる。そして、蒸気供給圧力
と復水戻り圧力との間のわずかな差異によって、蒸気の
凝縮物である復水は復水ヘッド２７内に流れ込み、やは
り後述するように、復水戻り端壁２８内を戻り方向に放
射状に流れて収集される。

【００１７】ロール端壁１３はそれぞれ、ロールシャフ
トを構成する向かい合った短いスタブシャフト（ｓｔｕ
ｂ ｓｈａｆｔ）３０、３３に溶接又は他の手段を用い
て固定され、このスタブシャフト３０、３３とともに回
転できるように構成されていて、スタブシャフト３０、
３３間には蒸気加熱式段ロール１０又はロール本体内を
通って軸方向に延びる蒸気供給管３２が配置され、スタ
ブシャフト３０、３３はこの蒸気供給管３２によって連
絡接続されている。蒸気供給端壁２９に設けられた中央
シャフト孔３５を貫通して延びている一端側のスタブシ
ャフト３０は、適当なベアリングを介して機器フレーム
３１に回転可能に支持され、対向する復水戻り端壁２８
が取り付けられた他端側のスタブシャフト３３（ロール
シャフトの端部又はシャフト端部）もやはり同様のベア
リングを介して機器フレーム３１に回転可能に支持され
ている。蒸気供給端壁２９には、それぞれのスポーク部
１５内を通って中央シャフト孔３５から蒸気ヘッド２６
あるいは蒸気ヘッド２６の内周肩面（ｉｎｎｅｒ ｓｈ
ｏｕｌｄｅｒ）３７に至る一連の蒸気転送通路３６がロ
ールシャフト軸を中心とした周方向に間隔を有して放射
状に延びるように形成されている。各々の蒸気転送通路
３６の内端開口は、スタブシャフト３０に設けられたシ
ャフト穴３４に連通するように、このスタブシャフト３
０にあけられた径方向の蒸気ポート３８と一致させられ
る。このスタブシャフト３０と対向するスタブシャフト
３３に供給された蒸気は、蒸気供給管３２に沿って移動
し、スタブシャフト３０のシャフト穴３４に流入してこ
のスタブシャフト３０の蒸気ポート３８から流出する。
そして、蒸気供給端壁２９のそれぞれのスポーク部１５
内に形成されている一連の蒸気転送通路３６内に入り、
この蒸気転送通路３６に沿って外側に向かい放射状に流
れて蒸気ヘッド２６内に流れ込む。

【００１８】蒸気ヘッド２６内に流れ込んだ蒸気は蒸気
通路１６に沿って移動し、それぞれの蒸気通路１６に対
応する周方向に間隔を有した外周面部分を加熱してか
ら、この蒸気の復水は対向端に位置する復水戻り端壁２
８の復水ヘッド２７内に集められる。復水戻り端壁２８
は蒸気供給端壁２９と類似した構造を有し、この復水戻
り端壁２８のスポーク部１５内には復水転送通路４１が
形成されていて、ロールシャフト軸を中心とした周方向
に間隔を有して放射状に延びるようにこの復水転送通路
４１は配置されている。復水転送通路４１の一端は復水
ヘッド２７あるいは復水ヘッド２７の内周肩面（ａｎｎ
ｕｌａｒ ｉｎｎｅｒ ｓｈｏｕｌｄｅｒ）４２に開口
し、他端はスタブシャフト３３に形成された復水ポート
４３に連なっている。スタブシャフト３３には、軸方向
に延びる復水孔（軸方向孔）４４が周方向に間隔を有し
て複数設けられていて、この復水孔４４のそれぞれには
復水戻り端壁２８の各々の復水転送通路４１内を通過し
た復水が流れ込んで戻される。したがって、復水ヘッド
２７内に集められた復水は、内側に向かって放射状に流
れ、復水転送通路４１及び復水ポート４３を通過して復
水孔４４内に流れ込む。復水孔４４内に流れ込んだ復水
は、本発明に係るロータリスチームジョイント又は蒸気
用ロータリジョイント４６の構成要素であるバルブ４５
に制御されて流出する。

【００１９】復水の流出を制御するバルブ４５は、蒸気
加熱式段ロール１０が低速回転又は回転停止状態となっ
たときに復水を効果的に除去するように作動する。ロー
ル１０が低速回転又は停止状態となると、高速回転中に
遠心力によって復水ヘッド２７の径方向最も外側の面に
押し付けられて外縁部に移動していた復水は、重力によ
って下方に移動して復水ヘッド２７の最も下側部分ある
いは下側部分に溜まってしまう。このような状況下で
は、蒸気及び復水は流路あるいは復水ヘッド２７の上側
の低圧通路を流れる傾向があるために、蒸気圧は静水頭
を越えることができず、復水の流れを制御するための本
発明によって提供されるような新規なバルブを用いなけ
れば、流路の最下端部分又は下側部分から復水を持ち上
げることができない。その結果、ロール１０の下側に復
水が蓄積することとなるが、水又は液体はスチールに比
べて熱伝導性が低いため、蓄積凝縮物は円筒状外壁１１
への熱伝達又は円筒状外壁１１が加熱されることを阻害
する。円筒状外壁１１の復水に覆われていない部分は凝
縮物蓄積部分に優先して加熱され、温度が適正に制御さ
れる。したがって、熱伝達が不十分なロール１０の下側
部分は内側に湾曲する可能性があり、このような湾曲が
生じていると、片面段ボールウェブを製造するために蒸
気加熱式段ロール１０を作動させたときに板紙ウェブを
切断又は破損するおそれすらある。

【００２０】図３はバルブ４５部分の断面図であり、バ
ルブスリーブが第１の位置に移動した状態を示す図、図
４はバルブ４５部分の断面図であり、バルブスリーブが
第２の位置に移動した状態を示す図、図５は図３の５−
５線断面図、図６は図４の６−６線断面図である。

【００２１】バルブ４５が設けられた本発明に係るロー
タリスチームジョイント４６は、スタブシャフト３３の
シャフト穴（中央孔）３４に連通し、シャフト３３の外
周面に開口する複数の径方向に延びる蒸気供給路（径方
向接続路）４７を利用するものであり、この蒸気供給路
４７はロールシャフト軸を中心とした周方向に等間隔で
形成されている。ロータリスチームジョイント４６はま
た、スタブシャフト３３の復水孔４４に連通し、シャフ
ト３３の外周面に開口する複数の径方向に延びる復水排
出路（径方向路）４８をも利用する。スタブシャフト３
３の外周面にはほぼ円筒状のバルブスリーブ（環状スリ
ーブ）５０が回転可能に嵌め付けられていて、このバル
ブスリーブ５０は蒸気供給路４７及び復水排出路４８の
開口を覆っている。バルブスリーブ５０は、復水用スリ
ーブ部５１と蒸気用スリーブ部５２とから構成され、復
水用スリーブ部５１と蒸気用スリーブ部５２とは側端面
同士が直接接触するように配置されている。復水用スリ
ーブ部５１及び蒸気用スリーブ部５２の接触する側端面
間にはパイロットワッシャ又は案内ワッシャ５３が配置
されているが、この案内ワッシャ５３は一対の環状シー
ル部材５４のリテーナ又は保持部材としても機能する。
復水用スリーブ部５１及び蒸気用スリーブ部５２の反対
側の側端面にもそれぞれ、復水スリーブ保持リング５５
及び蒸気スリーブ保持リング５６によって位置決めされ
た環状シール部材５４が設けられていて、この復水スリ
ーブ保持リング５５及び蒸気スリーブ保持リング５６は
それぞれ、復水用スリーブ部５１及び蒸気用スリーブ部
５２に取付小ねじ５７によって固定されている。そし
て、復水用スリーブ部５１と蒸気用スリーブ部５２と
は、蒸気スリーブ保持リング５６及び蒸気用スリーブ部
５２を軸方向に一直線状に貫通するように形成された貫
通孔を通って復水用スリーブ部５１に設けられた雌ねじ
孔にねじ込まれた長い取付ねじ（図示せず）によって相
互に固定されている。バルブスリーブ５０は、バルブ操
作装置５８（図１参照）の作動によってスタブシャフト
３３上を軸方向にスライド移動するように構成されてい
る。バルブ操作装置５８の操作アーム５９は中間部が、
機器フレーム３１に設けられた取付ブラケット６０に揺
動可能に取り付けられていて、この操作アーム５９の上
端部は流体アクチュエータ６１（図１参照）に接続さ
れ、下端のクレビス部６２は蒸気スリーブ保持リング５
６を挟み付けるように、この蒸気スリーブ保持リング５
６の外周面の両側端部に回転可能に取り付けられている
（図７参照：図７はバルブ操作装置５８部分の詳細を示
す側面図）。しかしながら、バルブ操作装置５８はバル
ブスリーブ５０に対して回り止めとして機能している。
蒸気加熱式段ロール１０の回転速度に応じてアクチュエ
ータ６１を自動的に作動させ、バルブスリーブ５０の軸
方向位置を自動調整するように構成することが好まし
い。

【００２２】復水用スリーブ部５１の底部には適当な雌
ねじが形成された復水排出ポート６３が径方向に設けら
れ、この復水排出ポート（径方向貫通ポート）６３には
復水排出パイプ６４がねじ込まれて接続されている。同
様に、蒸気用スリーブ部５２の底部にも雌ねじが形成さ
れた蒸気供給ポート（別の径方向貫通ポート）６５が径
方向に設けられ、この蒸気供給ポート６５には蒸気供給
パイプ６６の雄ねじ端部がねじ込まれている。復水用ス
リーブ部５１の復水排出ポート６３の上端はほぼ円形の
開口部６７として形成されていて、バルブスリーブ５０
が図３に示すように最も右側にスライド移動していると
きには、この開口部６７が最も下側に位置する復水排出
路４８と一致するように構成されている。バルブスリー
ブ５０が図３に示すように位置しているときには、最も
下側に位置するもの以外の復水排出路４８（ここでは７
つの復水排出路４８）は復水用スリーブ部５１の内周面
６８によって閉塞されている。それゆえ、バルブスリー
ブ５０がこのように第１の位置に移動している状態で
は、バルブ４５を通る復水の流出は、最も下側の復水排
出路４８に対応する復水孔４４を介してのみ生じること
となる。

【００２３】復水排出ポート６３の上端の円形開口部６
７は、復水用スリーブ部５１の内周面６８に形成されて
いる環状の周方向復水流路７０に開口又は連通してい
る。バルブスリーブ５０がバルブ操作装置５８の作動に
より、図４に示すように最も左側にスライド移動してい
るときには、環状の周方向復水流路７０はすべての復水
排出路４８と一致してこれらの復水排出路４８に開口す
ることとなる。バルブスリーブ５０がこのように第２の
位置に移動しているときには、バルブ４５を通る復水の
流出は８つの復水孔４４すべてを介して生じることとな
る。

【００２４】蒸気用スリーブ部５２には、蒸気供給ポー
ト６５に対応するように、又は蒸気供給ポート６５と交
差するように環状の周方向蒸気流路７１が形成され、こ
の周方向蒸気流路７１は、復水用スリーブ部５１の周方
向復水流路７０よりも軸方向に多少幅広に形成されてい
て、バルブスリーブ５０が第１の位置に移動していても
第２の位置に移動していても、スタブシャフト３３のす
べての蒸気供給路４７と連通するように構成されてい
る。言い換えると、蒸気加熱式段ロール１０内への蒸気
の供給は、バルブスリーブ５０が図３に示す最も右側に
位置して復水の戻り流れが制限されているか、バルブス
リーブ５０が図４に示す最も左側に位置して復水の戻り
流れが全開状態となっているかに関わらず、維持される
こととなる。

【００２５】蒸気加熱式段ロール１０が回転を停止しよ
うとするとき、蒸気通路１６の最も外側部分よりも径方
向外側に延びている復水ヘッド２７の部分は復水溜め７
２を形成することとなる（図２参照）。最も下側である
時計の「６」文字位置では、復水溜め７２は復水戻り流
路の最下点となり、重力によってすべての排出復水が流
れ込む部分を構成する。バルブスリーブ５０が最も右側
の第１の位置に移動しているときには、最も下側の流路
以外のすべての復水戻り流路はバルブスリーブ５０によ
って閉塞されているので、復水溜め７２内に溜まってい
る復水は、蒸気供給圧力と復水戻り圧力との間の差異に
より、「６」文字位置で垂直方向に延びている復水転送
通路４１を通って優先的に流出し、この復水転送通路４
１に連なる復水孔４４及びバルブ４５の復水排出パイプ
６４を通過して排出される（図２参照）。復水溜め７２
からの復水の十分な、あるいは実効性のある排出を確保
するために、各々の復水転送通路４１の入口部分には径
方向に延びる延長部又はスタンドオフ（ｓｔａｎｄｏｆ
ｆ）７３が設けられていて、この延長部７３は、復水ヘ
ッド２７の内周肩面４２から、下側の復水溜め７２では
最下端面を形成することとなる環状の外周肩面７４に接
近する位置まで延びている。

【００２６】バルブスリーブ５０を構成する復水用スリ
ーブ部５１、蒸気用スリーブ部５２、復水スリーブ保持
リング５５及び蒸気スリーブ保持リング５６は、バルブ
４５の効果的な作動を確保するために、鉛含有量の多い
スズ青銅合金（ｈｉｇｈ ｌｅａｄｅｄ ｔｉｎ−ｂｒ
ｏｎｚｅ ａｌｌｏｙ）から形成されるのが好ましい。
合金に含有される鉛は軸受け潤滑性にすぐれ、したがっ
て、鉛含有量の多い合金を用いれば、耐熱グリース又は
類似の潤滑剤を用いる必要がなくなる。さらに、バルブ
スリーブ５０が鉛含有量の多い合金製であれば、粗い異
物粒子を摺動表面に埋め込むように拾うので、異物粒子
による摩耗を減少させることができる。特に適している
合金として、銅８３％、スズ６．３％、鉛７％及び亜鉛
３％のＵＮＳ合金Ｃ９３２００（ＵＮＳ Ａｌｌｏｙ
Ｎｏ．Ｃ９３２００）をあげることができる。スタブシ
ャフト３３はスチール製であるが、摺動外周面及び内部
表面に無電解ニッケルめっき層を形成するのが好まし
い。

【００２７】復水用スリーブ部５１、蒸気用スリーブ部
５２、復水スリーブ保持リング５５及び蒸気スリーブ保
持リング５６を備えたバルブスリーブ組立体５０は、正
確な円筒状軸受け内周面を確保するための組立案内手段
を有していることが好ましい。そこで、復水用スリーブ
部５１及び蒸気用スリーブ部５２の当接側端面にそれぞ
れ環状溝７６を形成しておき、この環状溝７６内に組立
案内手段としての案内ワッシャ５３が嵌まり込むように
復水用スリーブ部５１と蒸気用スリーブ部５２とを当接
させている。また、復水スリーブ保持リング５５及び蒸
気スリーブ保持リング５６にそれぞれ組立案内手段とし
ての環状肩部７７を形成しておき、復水用スリーブ部５
１及び蒸気用スリーブ部５２の対応する側端面に形成さ
れている環状溝７８内にこの環状肩部７７を嵌め込むこ
とにより、保持リングとスリーブ部とを組み立ててい
る。環状溝又はカウンタボア７８には、復水用スリーブ
部５１及び蒸気用スリーブ部５２の当接部のカウンタボ
アと同様に環状シール部材５４が収容されているが、当
接部のカウンタボアでは案内ワッシャ５３の両側にそれ
ぞれシール部材５４が配置されている。

【００２８】図３及び図４に明確に示されているよう
に、スタブシャフト３３の外端には大径のストッパプレ
ート７５が取り付けられていて、このストッパプレート
７５は、蒸気スリーブ保持リング５６と当接して、バル
ブスリーブ５０が図４に示す第２の位置よりもさらに左
側に移動することを防止する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のロータリ
スチームジョイントを用いれば、流体媒質の供給及び排
出を効果的に実行でき、その結果、回転ロールの処理能
力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブを有するロータリスチーム
ジョイントを備えた蒸気加熱式段ロールの斜視図であ
る。

【図２】蒸気加熱式段ロールの概略的な断面図であり、
蒸気及び復水の流路全体を示す図である。

【図３】バルブ部分の断面図であり、バルブスリーブが
第１の位置に移動した状態を示す図である。

【図４】バルブ部分の断面図であり、バルブスリーブが
第２の位置に移動した状態を示す図である。

【図５】図３の５−５線断面図である。

【図６】図４の６−６線断面図である。

【図７】バルブ操作装置部分の詳細を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 蒸気加熱式段ロール（蒸気加熱ロール） １１ 円筒状外壁 １３ ロール端壁 １６ 蒸気通路 ２６ 蒸気ヘッド ２７ 復水ヘッド ３０ スタブシャフト（ロールシャフト） ３３ スタブシャフト（ロールシャフトの端
部） ３６ 蒸気転送通路 ４１ 復水転送通路 ４５ バルブ ４６ ロータリスチームジョイント ４７ 蒸気供給路 ４８ 復水排出路 ５０ バルブスリーブ ６３ 復水排出ポート ６５ 蒸気供給ポート

フロントページの続き (72)発明者 トッド エム マッカーシー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 53960 リオ、 ユニオン ストリート 424

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状外壁と、この円筒状外壁の両端に設
   けられた囲み用の一対の端壁と、前記円筒状外壁ととも
   に回転するように前記一対の端壁に取り付けられてこの
   円筒状外壁を支えるロールシャフトと、ほぼ軸方向にか
   つ互いに平行に延びるように前記円筒状外壁に形成され
   た両端開口の一連の蒸気通路と、この蒸気通路の一端開
   口部と連通するように一端位置に形成された環状の蒸気
   ヘッド及び前記蒸気通路の他端開口部と連通するように
   他端位置に形成された環状の復水ヘッドと、一端側の前
   記端壁と連通するように前記ロールシャフトの端部に形
   成された蒸気入口と、ロールシャフト軸を中心とした周
   方向に間隔を有して一端側の前記端壁に設けられ、前記
   蒸気入口と前記蒸気ヘッドとの間の蒸気転送流路を構成
   する径方向に延びた複数の蒸気転送通路と、他端側の前
   記端壁と連通するように前記ロールシャフトの前記端部
   に形成された復水出口と、ロールシャフト軸を中心とし
   た周方向に間隔を有して他端側の前記端壁に設けられ、
   前記復水出口と前記復水ヘッドとの間の復水転送流路を
   構成する径方向に延びた複数の復水転送通路と、から構
   成された蒸気加熱ロール、に用いられるバルブを有する
   ロータリスチームジョイントであって、 前記ロールシャフトの前記端部に、前記蒸気入口の上流
   端部を構成するように形成された径方向の蒸気供給路
   と、 前記ロールシャフトの前記端部に、前記復水転送通路に
   連通して前記復水出口の下流端部を構成するように形成
   された径方向の複数の復水排出路と、 前記蒸気供給路及び前記復水排出路を覆うように、かつ
   前記ロールシャフトが相対的に回転できるように、この
   ロールシャフトの前記端部に軸方向にスライド可能に嵌
   め付けられた、径方向の蒸気供給ポート及び径方向の復
   水排出ポートを有するバルブスリーブと、を備え、 前記バルブスリーブは、特定の前記復水排出路から前記
   復水排出ポートに復水が流出するのを遮断する軸方向の
   第１の位置と、すべての前記復水排出路から前記復水排
   出ポートに復水が流出できるようにする軸方向の第２の
   位置との間を移動する、ことを特徴とするバルブを有す
   るロータリスチームジョイント。
2. 【請求項２】前記バルブスリーブは、前記第１の位置で
   も前記第２の位置でも前記蒸気供給ポートから前記蒸気
   供給路に蒸気を流入させる、ことを特徴とする請求項１
   記載のバルブを有するロータリスチームジョイント。
3. 【請求項３】前記復水排出路は、他端側の前記端壁に形
   成された前記復水転送通路と同数だけ、ロールシャフト
   軸を中心とした周方向に間隔を有して形成されていて、
   それぞれの前記復水排出路は前記復水転送通路と周方向
   の位置が一致するように構成され、 前記復水排出ポートは、単一のポート開口部を有すると
   とともに、前記バルブスリーブに形成された環状の周方
   向復水流路と連通していて、前記バルブスリーブが前記
   第１の位置に移動したときに、前記ポート開口部が１つ
   の前記復水排出路とのみ連通し、前記バルブスリーブが
   前記第２の位置に移動したときに、前記周方向復水流路
   がすべての前記復水排出路と連通するように構成されて
   いる、ことを特徴とする請求項１記載のバルブを有する
   ロータリスチームジョイント。
4. 【請求項４】前記ロールシャフトの前記端部には、軸方
   向に延びる複数の復水孔が形成されていて、それぞれの
   前記復水孔は、前記復水排出路と前記復水転送通路とを
   接続している、ことを特徴とする請求項３記載のバルブ
   を有するロータリスチームジョイント。
5. 【請求項５】前記バルブスリーブを前記第１の位置と前
   記第２の位置との間で移動させるアクチュエータを有し
   ている、ことを特徴とする請求項１記載のバルブを有す
   るロータリスチームジョイント。
6. 【請求項６】前記蒸気供給路はロールシャフト軸を中心
   とした周方向に間隔を有して複数形成され、前記蒸気供
   給ポートは、前記バルブスリーブに形成された環状の周
   方向蒸気流路と連通していて、この周方向蒸気流路は、
   前記バルブスリーブが前記第１の位置に移動したときに
   も前記第２の位置に移動したときにもすべての前記蒸気
   供給路と連通している、ことを特徴とする請求項１記載
   のバルブを有するロータリスチームジョイント。
7. 【請求項７】対象物と接触し、流体媒質の作用を受けて
   前記対象物を処理するように構成されたロール外面を有
   する円筒状ロールのロールシャフトに設けられる、バル
   ブを有するロータリジョイントであって、 前記円筒状ロールとともに回転するように構成された前
   記ロールシャフトの、前記円筒状ロールよりも軸方向外
   側に位置するシャフト端部と、 前記シャフト端部に周方向に間隔を有して設けられ、前
   記ロール外面の周方向に間隔を有したそれぞれの部分へ
   の流体連絡路を構成する複数の軸方向孔と、 前記軸方向孔と前記シャフト端部の外面とを連通させる
   複数の径方向路と、 前記径方向路を覆うように、かつ前記シャフト端部が回
   転できるように、前記シャフト端部の外周に軸方向にス
   ライド可能に嵌め付けられた、径方向貫通ポートを有す
   る非回転的環状スリーブと、を備え、 前記径方向貫通ポートは、前記径方向路と前記環状スリ
   ーブの外側との間に作動流体を流すためのものであり、 前記環状スリーブは、第１の特定の前記径方向路と前記
   径方向貫通ポートとの間の作動流体の流れを遮断する軸
   方向の第１の位置と、第２の特定の前記径方向路と前記
   径方向貫通ポートとの間の作動流体の流れを許容する軸
   方向の第２の位置との間を移動する、ことを特徴とする
   バルブを有するロータリジョイント。
8. 【請求項８】前記シャフト端部には、前記ロール外面の
   周方向に間隔を有したそれぞれの前記部分への別の流体
   連絡路を構成する軸方向の中央孔が設けられるととも
   に、前記中央孔と前記シャフト端部の外面とを連通させ
   る径方向接続路が形成されていて、 前記環状スリーブは、前記径方向接続路を覆うととも
   に、この径方向接続路と前記環状スリーブの外側との間
   に作動流体を流す別の径方向貫通ポートを有している、
   ことを特徴とする請求項７記載のバルブを有するロータ
   リジョイント。
9. 【請求項９】前記別の径方向貫通ポートは、前記環状ス
   リーブが第１の位置に移動していても第２の位置に移動
   していても、前記径方向接続路と前記環状スリーブの外
   側との間を連絡している、ことを特徴とする請求項８記
   載のバルブを有するロータリジョイント。
10. 【請求項１０】前記流体媒質は、前記中央孔を通って前
    記円筒状ロールに供給され、前記軸方向孔を通って排出
    される、ことを特徴とする請求項９記載のバルブを有す
    るロータリジョイント。
11. 【請求項１１】前記シャフト端部はスチール製であり、
    前記環状スリーブは軟質の潤滑性にすぐれた金属を含有
    する合金製である、ことを特徴とする請求項７記載のバ
    ルブを有するロータリジョイント。
12. 【請求項１２】前記合金は鉛含有量の多いスズ青銅合金
    である、ことを特徴とする請求項１１記載のバルブを有
    するロータリジョイント。