ロータリーユニオンは、結合された部品の回転を可能にするユニオンです。したがって、固定された供給通路（パイプやチューブなど）と回転部品（ドラム、シリンダー、スピンドルなど）の間をシールし、回転部品への流体の流入および／または回転部品からの流体の流出入を可能にするデバイスです。ロータリージョイントと回転ユニオンで一般的に使用される流体には、蒸気、水、熱媒油、作動油、冷却剤など、さまざまな熱伝達媒体や流体動力媒体があります。[2] ロータリーユニオンは、回転ユニオン、ロータリーバルブ、スイベルユニオン、ローターシール、[3]ロータリーカップリング、ロータリージョイント、回転ジョイント、油圧カップリング、空気圧ロータリーユニオン、スルーボアロータリーユニオン、エアロータリーユニオン、電気ロータリーユニオン、または真空ロータリーユニオンと呼ばれることもあります。[4]
関数
ロータリーユニオンは、回転しながら入力バルブにロックし、出口バルブに接続します。この間、液体またはガスは供給源からロータリーユニオンに流入し、回転中は装置内に保持されます。回転中にバルブ開口部が接触すると、この液体またはガスはユニオンから排出され、次の回転で再び液体またはガスがユニオンに流入します。高圧と一定の動きの下で機能することが多いロータリーユニオンは、軸を中心に回転するように設計されています。ロータリーユニオンの設計を変更することで、回転数や圧力（psi）を増加したり、必要なバルブの数を増やしたりすることができます。
構成
ロータリーユニオンには様々な形状、サイズ、構成がありますが、ハウジングユニット、シャフト、ベアリング（機械式）、シールという4つの基本部品で構成されています。ロータリーユニオンは通常、錆や腐食に強いステンレス鋼で作られていますが、アルミニウムなど、他の金属も使用されることがあります。
ハウジング
ハウジングは、ロータリーユニオンの他のすべての要素をまとめる部品です。ハウジングには入口ポートがあり、これは媒体を供給するホースが接続されるねじ込みポートです。同じジョイントでロールへの流体供給とロールからの流体排出の両方を行う場合、ロータリーユニオンには出口ポートも備わっていることがあります。小型のロータリーユニオンでは、ハウジングは固定されています。大型のロータリーユニオンでは、ハウジングは通常、フランジを使用してドラムまたはロールにボルトで固定されています。これらの場合、ハウジングはドラムと同じ速度で回転します[5]。
軸
シャフトは、ロータリーユニオンを通して媒体をドラムまたはロールに導く部品です。多くの場合、シャフトはドラムまたはロールと共に回転します。大型のフランジ付きロータリーユニオンなど、ハウジングが回転する一方でシャフトが固定されている場合もあります。ベアリングとシールは通常、シャフトの周囲に取り付けられています。
ベアリング
ロータリーユニオンで2番目に重要な部品はベアリングです。ロータリーユニオンにはベアリングが1つだけの場合もありますが、複数のベアリングが使用される方がはるかに一般的です。ボールベアリングやテーパーローラーベアリングなどのローラーベアリング、またはグラファイトベアリングやブロンズブッシングなどのローラー以外のベアリングがロータリーユニオンで使用される場合があります。ベアリングは常に、ジョイントの一部（シャフトまたはハウジング）を回転させるために使用されます。
ロータリーユニオンの心臓部はシールです。シールは、作動中に流体がロータリーユニオンの外部に漏れるのを防ぎます。シールの種類には、プッシャー型端面メカニカルシール、非プッシャー型端面メカニカルシール、リップシール、Oリングシールなどがあります。ほとんどのロータリーユニオンは複数のシールを備えています。[6]
ロータリーユニオンの種類
多くのロータリーユニオンには複数のポートが備わっており、その中には異なる種類の材料を同時に処理できるものもあります。ストレートポートを備えたロータリーユニオンは、材料をロータリーユニオンを通して直接移送します。その他の設計としては、材料を斜めに流出させるエルボポートや、複数のポートを備えたものがあります。マルチポートロータリーユニオンは、穴の開いた円筒のような外観です。円筒の端には、ねじ山が切られており、シールが固定されています。移送された材料は円筒に流入し、入力ポートから排出されます。
複数の入力部を持つロータリーユニオンの場合、シールで仕切られたチャンバーが材料の不用意な混合を防ぎます。このタイプのロータリーユニオンは、プラスチックやその他の石油製品の製造によく使用されます。これらの製品では、複数の入力部を合理化しつつも、それぞれを分離しておく必要があります。[要出典]
ロータリーユニオンは、移送する媒体によって分類できます。例えば、冷却剤を移送する場合は、クーラントユニオンと呼ばれます。水、空気、蒸気などの他の媒体についても同様です。
用途
多くの組立ラインでは、ロータリーユニオンが複数個組み込まれています。これは、ロータリーユニオンが非常に汎用性が高く、同様の用途で設計された他の装置よりも設置面積が小さいためです。ロータリーユニオンは、可動部品のスムーズな動作のために潤滑油、空気、その他の液体の安定した供給を必要とする自動車などの機械にも使用されています。例えば、ブレーキでは、加圧ブレーキフルードの安定した供給を維持するためにロータリーユニオンが使用されています。ロータリーユニオンは、原油処理、化学産業、商業食品製造、医薬品用途でも広く使用されています。
農業
コンバイン、トラクター、穀物運搬車、脱穀機など、穀物収穫に使用される機器にはロータリーユニオンが採用されています。収穫された作物の多くは、ロータリーユニオンを使用した機器で加工されます。ロータリーユニオンを使用する食品加工機器には、冷却コンベア、フレーキングミル、シュレッダー、スチームクッカー、スターチ乾燥機、ロータリーカッター、ロール成形機などがあります。
自動車
自動車製造業では、機械加工された鋼、鉄、アルミニウム、プレス加工品、プラスチック、ガラス、板紙など、幅広い部品や材料にロータリーユニオンが多用されています。ロータリーユニオンは、冷却剤、潤滑剤、または油圧を必要とする作業に使用されます。
洗車
ユニオンを使用する洗車設備には、自動式と手動式の2種類があります。ほとんどの自動洗車システムメーカーは、55シリーズを使用した複数の回転ブラシを備えており、支持軸を通して低圧の洗剤水をブラシに送り込みます。さらに、自動洗車機にはスピナーが備わっており、回転機構に高圧水を送るためにロータリーユニオンが必要です。
変換中
紙、プラスチックフィルム、箔、および関連する基材を、袋、ポーチ、ラベル、タグ、折りたたみカートン、段ボール箱などの印刷済み包装材に加工する下流工程をコンバーティングと呼びます。ロータリーユニオンは、水、蒸気、熱媒油、空気、油圧など、あらゆるタイプのコンバーティング工程に使用されます。
工作機械
ロータリーユニオンは、ベアリングレスまたはベアリング支持構成において、クーラント、切削油、MQL、加圧空気の伝達に使用できます。クーラント供給以外にも、チャッキング、工具センシング、ロータリーインデックステーブル、その他の工作機械用途にも使用されます。
鉱業
鉱山作業で使用される電気油圧式機器には、シャトルカー、石炭車、ドリルヘッド、バックホー、クラムシェルクレーン、ドラグラインなど、ロータリーユニオンが採用されています。さらに、ブームホイスト、リトリーブドラム、バケットドラムクラッチにもロータリーユニオンが必要です。
石油とガス
石油・ガス掘削リグでは、回転式ユニオンを必要とするエアクラッチとブレーキが使用されています。水式ユニオンはドリル先端から泥を排出するために使用され、過酷な用途における衝撃と振動への耐性が求められます。石油・石油化学精製所では、バッチミキサー、フレーキングミル、ブレンダー、乾燥ロールが使用されており、それぞれに回転式ユニオンが必要です。海底油田・ガス田の開発には特殊な設備が必要です。Dynamic Sealing Technologies, Inc.が製造する海底スイベルは、深海石油生産システム向けに設計されており、過酷な海域でフローラインを水深3,500メートルまで降ろす際に、機器操作の柔軟性を高めます。
紙
紙の用途は、原料パルプ工場から製紙工場、下流の製紙コンバーターに至るまで、サプライチェーン全体に広がっています。製紙工場では、加熱と冷却に蒸気ジョイント、サイフォンシステム、水冷ユニオンが使用されています。コンバーターでは、ロールの加熱と冷却にロータリーユニオン、そしてエアクラッチとブレーキを備えたワインダーが使用されています。
プラスチック
プラスチック材料の製造には、キャストフィルム、インフレーションフィルム、フォーム、軟質および硬質シートの押出成形、単層および多層共押出成形、ブロー成形、熱成形、ペレット化、電線・ケーブル、射出成形、巻線など、多岐にわたる用途があります。ロータリーユニオンは、様々な用途において、多数の加工ロールの加熱または冷却に使用されています。さらに、空気圧および油圧用のロータリーユニオンは、巻線および射出成形用途に使用されています。今日の最新の巻線用途の多くでは、電気スリップリングも使用されています。
印刷
紙やプラスチックフィルムなどのフレキシブルロールへの印刷には、空気圧または油圧用のロータリーユニオンと、温度制御用のチルロールが必要です。オフセット印刷機や枚葉印刷機では、インクバイブレーターやチルロールに多くのロータリーユニオンが使用されています。
ゴム
ゴムは、水冷ロールにロータリーユニオンを備えた 大型工業用ミキサーで配合されます。ゴムの押出成形はプラスチックの押出成形に似ており、ロータリーユニオンは押出機のスクリューを冷却するために使用されます。
鋼鉄
鉄鋼業界は、ロータリーユニオンの最大のユーザーの一つです。主に連続鋳造機（CCM）では、溶融スラブを支える多数のロールをロータリーユニオンで冷却します。溶融スラブは重力によって様々なセグメントを通過し、ランアウトテーブルを経て下流の焼鈍・熱処理工程へと送られます。スラブはコイルまたはシート状に成形されます。コイルはさらに加工センターへと加工され、マンドレルの駆動に油圧ユニオンが必要となります。
繊維
繊維産業は、水、蒸気、熱油ユニオンを大量に使用しています。ロータリーユニオンは、織布、染色、仕上げ工程で主に使用されています。
タイヤ
ゴムタイヤ工場では、タイヤコードを製造するために、工業用ミキサー、押出機、カレンダートレイン冷却スタック、レーヨンスラッシャーが使用されています。ロータリーユニオンは、すべての工程で温度制御に使用されています。[7]
参考文献
- ^ 「DSTI - ダイナミックシーリングテクノロジーズ社」。
- ^ [1]、Kadant Inc.、2017年10月13日閲覧。
- ^ 「イートン - 産業用クラッチおよびブレーキ - ローターシール」。
- ^ [2]、Rotary Systems Inc.、2013年1月22日閲覧。
- ^ 「デンバー配管会社」.2021年12月27日（月曜日）
- ^ [3]、Duff Norton、2013年1月15日閲覧。
- ^ 「Industries」. Deublin Company . 2013年11月5日閲覧。
外部リンク
- ロータリーユニオンの仕組みとロータリーユニオンを必要とする一般的な用途を紹介するビデオ
- ロータリーユニオンの解剖を示すビデオ
- 回転ユニオン内部の動きを映したビデオ
- 流体が動いている回転ユニオンのビデオ
