УПЛОТНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПОДШИПНИКА ВАЛКА Российский патент 2006 года по МПК B21B31/07 F16J15/32 

Изобретение касается уплотняющего устройства подшипника валка, у которого соединенный с цапфой валка без возможности относительного поворота кольцевой заплечик поддерживает кольцеобразную уплотняемую поверхность, с которой взаимодействует эластичный стационарный уплотняющий элемент, и при этом перед уплотняющим элементом к бочке валка расположено лабиринтное уплотнение из стационарных, а также соединенных с валком частей.

Подобного типа уплотняющие устройства давно известны, в частности, для подшипников с масляной пленкой. Здесь используются, как правило, дорогостоящие уплотняющие элементы, которые с одной стороны должны предотвращать попадание масла из подшипника с масляной пленкой к бочке валка, а с другой стороны должны предотвращать попадание частично смешанного со шлаком охлаждающего и смазывающего материала от бочки валка в подшипник с масляной пленкой.

Наряду с подшипниками, оснащенными стационарными уплотняющими элементами, также известны подшипники, у которых уплотняющие элементы соединены с цапфой валка, то есть уплотняющие элементы вращаются и помещены напротив стационарных уплотняемых поверхностей. Здесь также используются дорогостоящие уплотняющие кольца для того, чтобы осуществить необходимое уплотнение между торцами валка и подшипника.

В основе изобретения лежит задача дельнейшего усовершенствования уплотняющего устройства вышеописанного типа так, что, несмотря на более простые и более экономичные уплотняющие элементы достигается хорошее уплотняющее действие, причем срок службы уплотнения по сравнению с известными уплотняющими устройствами должен увеличиваться, вследствие чего уплотняющее устройство в целом представляется более экономичным.

Для решения этой задачи предлагается, что лабиринт образуется сформированным в сечении, по существу, С-образным, герметично соединенным с торцевой стороной валка кольцом, в С-образное отверстие которого утоплена стационарная кольцеобразная закрывающая крышка так, что возникает многократно изогнутый лабиринтный канал; кольцеобразная закрывающая крышка имеет расположенную снаружи сточную канавку, которая открыта наружу; лабиринтное отверстие расположено удаленно от дна сточной канавки; и кольцеобразная закрывающая крышка, кроме того, имеет кольцеобразное продолжение, внешняя сторона которого обеспечивает дополнительный изгиб лабиринтной канавки, а внутренняя сторона которого имеет держатель для стационарного уплотняющего элемента.

При этом лабиринтное уплотнение обеспечивает уплотнение подшипника со стороны валка, в то время как уплотняющий элемент должен обеспечивать только лишь уплотнение со стороны подшипника. Тем самым становятся ненужными дорогостоящие уплотняющие элементы, которые обеспечивают уплотнение в обоих направлениях.

Большое количество стекающего от внешней поверхности валка охлаждающего и смазывающего материала попадает сначала на сторону крышеобразного скребка. Посредством вращательного движения крышеобразного скребка охлаждающий и смазывающий материал попадает к вершине крыши, где преобладает наибольшая окружная скорость. Здесь большая часть охлаждающего и смазывающего материала отбрасывается. Избыточный охлаждающий и смазывающий материал должен был бы перемещаться против действия центробежной силы на вторую половину крыши в направлении подшипника. Однако центробежная сила способствует тому, что находящиеся на второй половине крыши охлаждающий и смазывающий материал также транспортируется к вершине крыши. Большая часть не отброшенного через крышеобразный скребок охлаждающего и смазывающего материала попадает в сточную канавку и отводится из нее в бак.

Однако остатки охлаждающего и смазывающего материала, несмотря на это, все же могут попадать в лабиринтное уплотнение. Как только капли входят в контакт с вращающейся частью лабиринтного уплотнения, они транспортируются наружу под действием центробежных сил. Только капли, которые собираются на неподвижной части лабиринтного уплотнения, будут сливаться в первую область лабиринта и попадать на колено С-образного кольца, откуда с охлаждающим и смазывающим материалом будут транспортироваться наружу под действием центробежной силы.

При дальнейшем прохождении лабиринта, все еще имеющийся охлаждающий и смазывающий материал на внутренней стороне внутреннего колена С-образного кольца сливается в канавку и транспортируется оттуда к сточному(ым) каналу(ам). В сточных каналах капли могут собираться и стекать к самому нижнему участку канала, где охлаждающий и смазывающий материал может вытекать через выходные отверстия из области лабиринта в сточную канавку.

Лабиринт посредством продолжения совершает дополнительное отклонение. Здесь также формируются вращающиеся элементы лабиринта так, что охлаждающий и смазывающий материал перемещается под действием центробежной силы в сточные каналы.

В конце лабиринта продолжение имеет заплечик, который суживает канавку лабиринта так сильно, что самое позднее здесь, последние остатки охлаждающего и смазывающего материала улавливаются и перемещаются к сточным каналам.

Оказалось выгодным, что в качестве уплотняющего элемента используется, по меньшей мере, одно радиально-волновое уплотняющее кольцо, уплотняющая фаска которого имеет, по меньшей мере, один окружной упругий элемент, который может поджимать уплотняющую фаску к уплотняемой поверхности. В машиностроении подобного рода радиально-волновые уплотняющие кольца являются обычными уплотняющими элементами, которые являются простыми и дешевыми и поэтому предпочтительны для установки. Предпочтительно, если два идентичных уплотняющих кольца располагаются друг за другом так, что наверняка может исключаться попадание масла из подшипниковой области в лабиринтную область.

Целесообразно, если между обоими радиально-волновыми уплотняющими кольцами предусмотрен подводящий и сточный канал для смазки второй уплотняющей фаски, а также для отвода избыточного масла. Изобретение более подробно поясняется посредством чертежей, которые показывают:

Фиг.1 - разрез валка с подшипником с масляной пленкой,

Фиг.2 - детализированный вид области уплотнения.

На Фиг.1 можно видеть валок 1, который имеет цапфу 2. На цапфе 2 валка показана втулка 3 цапфы с удлинением 4 втулки цапфы. Далее представлена часть подушки 5, а также втулка 6 подшипника. На торцевой стороне валка 1 посредством болтов 8 герметично укреплено С-образное кольцо 7. В С-образное отверстие С-образного кольца 7 выступает кольцеобразная закрывающая крышка 9, которая закреплена на подушке 5. Кольцеобразная закрывающая крышка 8 формирует кольцеобразную открытую наружу сточную канавку 30. На кольцеобразной закрывающей крышке 9 расположено продолжение 10.

Фиг.2 показывает, что колено 11 С-образного кольца 7 снаружи имеет крышеобразный скребок 12. Крышеобразный скребок 12 способствует тому, что у вершины крыши, где преобладает наибольшая окружная скорость, собирается стекающая от валка охлаждающая и смазывающая среда и отбрасывается от вершины крыши. Остальная охлаждающая и смазывающая среда собирается, по существу, в сточную канавку 30 и отводится из нее так, что не может попадать в лабиринт 13.

Однако остатки охлаждающего и смазывающего материала могут попадать через отверстие 14 в лабиринт 13. Если эти капли находятся в контакте с вращающимся С-образным кольцом 7, то капли будут захватываться им и транспортироваться посредством центробежных сил к внешнему колену 11 так, что капли могут покидать лабиринт через отверстие 14.

Однако, если капли в лабиринте 13 оседают на кольцеобразной закрывающей крышке 9, то они сбегают вниз по этой крышке и, в зависимости от того, где они находятся, капают либо на внешнее колено 11, либо на внутреннее колено 15 С-образного кольца 7. Отсюда капли вновь под действием центробежных сил транспортируются из отверстия 14.

Остатки охлаждающего и смазывающего материала, которые проникают еще дальше в лабиринт 13, потом улавливаются внутренним коленом 15, которое имеет канавку 16. По краям канавки или, соответственно, в канавке могут собираться капли, которые отбрасываются от краев канавки вновь посредством центробежной силы в сточные каналы 17, 18. Сточные каналы 17, 18 сформированы в кольцеобразной закрывающей крышке 9. В показанной на Фиг.2 нижней области сточные каналы 17, 18 имеют отверстия 19, 20, из которых собранный в каналах 17, 18 охлаждающий и смазывающий материал может покидать лабиринт к сточной канавке 30.

Чтобы снаружи в отверстия 19, 20 не мог проникать охлаждающий или, соответственно, смазывающий материал, в области отверстий 19, 20 на кольцеобразной закрывающей крышке 9 предусмотрен брызговик 21, который экранирует сточную канавку 30 в области отверстий 19, 20.

Если остатки охлаждающего и смазывающего материала все же будут еще находиться в вершине внутреннего колена 15 С-образного кольца 7, то они будут отводиться продолжением 10. Остающиеся при этом в продолжении 10 капли стекают по внутренней стенке продолжения 10 в сточный канал 18. Дополнительно капли охлаждающего и смазывающего материала могут осаждаться на внешней области внутреннего колена 15, откуда они за счет сужения внутреннего колена 15 и центробежных сил вновь транспортируются к вершине внутреннего колена 15 и оттуда отбрасываются в сточный канал 18.

К вершине продолжения 10 привинчен кольцеобразный заплечик 22, который, с одной стороны, сильно суживает лабиринт 13, а с другой стороны, служит для того, чтобы прижать уплотняющие элементы 23, 24 к упору 25 и, тем самым, закрепить уплотняющие кольца на продолжении 10. Под уплотняющими элементами 23, 24 понимаются радиально-волновые уплотняющие кольца, которые посредством упругих элементов 26, 27 прижаты к удлинению 4 втулки цапфы. В продолжении 10 предусмотрен подводящий и сточный канал 28, который оканчивается между двумя уплотняющими элементами 23, 24, и здесь подводится масло для смазки уплотняющей фаски уплотняющего элемента 23, или соответственно может отводиться из уплотняемой области в маслосборник 29 остающееся избыточным масло.

Перечень ссылочных позиций

1. Валок

2. Цапфа валка

3. Втулка цапфы

4. Удлинение втулки цапфы

5. Подушка

6. Втулка подшипника

7. С-образное кольцо

8. Болт

9. Кольцеобразная закрывающая крышка

10. Продолжение

11. Внешнее колено

12. Крышеобразный скребок

13. Лабиринт

14. Отверстие

15. Внутреннее колено

16. Канавка

17. Сточный канал

18. Сточный канал

19. Отверстие

20. Отверстие

21. Брызговик

22. Заплечик

23. Уплотняющий элемент

24. Уплотняющий элемент

25. Упор

26. Упругий элемент

27. Упругий элемент

28. Подводящий и сточный канал

29. Маслосборник

30. Сточная канавка

Изобретение относится к уплотнительным узлам подшипников валков прокатных станов. Уплотняющее устройство подшипника валка имеет соединенный с цапфой валка без возможности относительного поворота кольцевой заплечик, несущий на себе кольцеобразную уплотняемую поверхность, с которой взаимодействует эластичный стационарный уплотняющий элемент, и при этом перед уплотняющим элементом к бочке валка расположено лабиринтное уплотнение, состоящее с одной стороны из стационарных, а с другой стороны - из соединенных с валком частей, лабиринт состоит из сформированного в сечении, по существу, С-образного герметично соединенного с торцевой стороной валка кольца, в С-образном отверстии которого утоплена стационарная кольцеобразная закрывающая крышка, кольцеобразная закрывающая крышка имеет открытый наружу сточный канал, лабиринтное отверстие расположено удаленно от дна сточной канавки и кольцеобразная закрывающая крышка имеет продолжение, внешняя сторона которого обеспечивает отклонение лабиринтной канавки, а внутренняя сторона которого имеет держатель для стационарного уплотняющего элемента. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции уплотняющих элементов и большую их экономичность, хорошее уплотняющее действие при увеличении срока службы уплотнения по сравнению с известными уплотняющими устройствами. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Уплотняющее устройство подшипника валка, у которого соединенный с цапфой (2) валка без возможности относительного поворота кольцевой заплечик несет на себе кольцеобразную уплотняемую поверхность, с которой взаимодействует эластичный стационарный уплотняющий элемент (23, 24), и при этом перед уплотняющим элементом (23, 24) к бочке валка расположено лабиринтное уплотнение (13), которое состоит с одной стороны из стационарного, а с другой стороны - из связанного с валком (1) сформированного в сечении, по существу, С-образного кольца (7), которое герметично соединено с торцевой стороной валка (1), отличающееся тем, что в С-образном отверстии кольца (7) утоплена стационарная кольцеобразная закрывающая крышка (9); кольцеобразная закрывающая крышка (9) с внешней стороны имеет открытую наружу сточную канавку (30); лабиринтное отверстие (14) расположено удаленным от дна сточной канавки (30); кольцеобразная закрывающая крышка (9) имеет продолжение (10), внешняя сторона которого обеспечивает отклонение лабиринта, а внутренняя сторона которого представляет собой держатель для стационарного уплотняющего элемента (23, 24); внутреннее колено (15) С-образного кольца (7) на своей обращенной к кольцеобразной закрывающей крышке (9) стороне имеет противоположную сточному каналу (17, 18) кольцеобразной закрывающей крышки (9) канавку (16); внутреннее колено (15) С-образного кольца (7) на своей обращенной к продолжению (10) стороне скошено так, что внутреннее колено (15) суживается к своей вершине; продолжение (10) на своем конце имеет заплечик (22), который сужает лабиринт (13).2. Уплотняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что С-образное кольцо (7) имеет обращенный к внешней поверхности валка крышеобразный скребок (12).3. Уплотняющее устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что кольцеобразная закрывающая крышка (9) расположена внутри и имеет открытый внутрь по меньшей мере один сточный канал (17, 18), и сточный канал (17, 18) в своем наиболее глубоком участке имеет проходящее к сточной канавке (30) кольцеобразной закрывающей крышки (9) выпускное отверстие (19, 20).4. Уплотняющее устройство по п.3, отличающееся тем, что имеются два сточных канала (17, 18), которые расположены рядом друг с другом.5. Уплотняющее устройство по любому из пп.3-4, отличающееся тем, что в области отверстий (19, 20) на внешней стороне кольцеобразной закрывающей крышки (9) предусмотрен брызговик (21).6. Уплотняющее устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что уплотняющий элемент (23, 24) может быть установлен между заплечиком (22) и расположенным на продолжении (10) упором (25).7. Уплотняющее устройство по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что в качестве уплотняющего элемента (23, 24) предусмотрено по меньшей мере одно радиально-волновое уплотняющее кольцо, уплотняющая фаска которого имеет по меньшей мере один окружной упругий элемент (26, 27), который может прижимать уплотняющую фаску к уплотняемой поверхности кольцевого заплечика - удлинению 4 втулки цапфы.8. Уплотняющее устройство по п.7, отличающееся тем, что в качестве уплотняющего элемента (23, 24) предусмотрены рядом друг с другом два радиально-волновых уплотняющих кольца и между радиально-волновыми уплотняющими кольцами предусмотрен подводящий и сточный канал (28).9. Уплотняющее устройство по п.8, отличающееся тем, что подводящий и сточный канал (28) сформирован так, что через него в пространство между обоими уплотняющими элементами (23, 24) может подводиться только незначительное количество смазывающего материала, которого достаточно, чтобы смазать уплотняющую фаску уплотняющего элемента (23), и что проводящий и сточный канал (28) может отводить избыточное масло.