НАСАДОЧНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ПОДШИПНИКА ПРОКАТНОГО СТАНА С РАСПОЛОЖЕННЫМИ НА РАССТОЯНИИ ДРУГ ОТ ДРУГА ЛОПАСТЯМИ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ МАСЛА, ПРИХОДЯЩЕГО ИЗ ОПОРНОЙ ВТУЛКИ И ВКЛАДЫША ПОДШИПНИКА Российский патент 2016 года по МПК B21B31/07 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к системам, используемым в гидростатических подшипниках прокатного стана для удаления ламинарных потоков масла, выходящих тангенциально из пространства между вращающимися опорными втулками и стационарными вкладышами, окружающими втулки, и относится, в частности, к насадочному уплотнению для использования в такой системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В обычном гидростатическом подшипнике прокатного стана опорная втулка окружает и вращается вместе с шейкой прокатного валка. Втулка установлена с возможностью вращения внутри неподвижного вкладыша, содержащегося в подушке. Втулка и вкладыш имеют размеры для задания зазора между ними. Во время работы масло непрерывно вводится в зазор, где оно за счет вращения превращается в гидродинамически поддерживаемую пленку между втулкой и вкладышем в зоне нагрузки подшипника. Ламинарные потоки масла выходят тангенциально из каждого конца подшипника в маслосборники, из которых масло удаляется за счет силы тяжести для фильтрации и охлаждения перед рециркуляцией обратно к подшипникам.

Недостатком этой системы является необходимость дренажных трубопроводов большого диаметра для приема потока масла, выходящего под действием силы тяжести из подшипников. Эти дренажные трубопроводы занимают чрезмерно большую долю внешнего пространства и тем самым отрицательно влияют на общий размер подшипника. Кроме того, необходимо следить за правильной установкой дренажных трубопроводов с уклоном, обеспечивающим предотвращение обратного потока масла и затопления маслоотстойников подшипников.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В улучшенной системе, описание которой приведено в находящейся одновременно на рассмотрении заявке, кинетическая энергия вращающихся компонентов подшипников используется для откачки масла из подшипников.

Поскольку масло извлекается принудительно, то можно использовать меньшие дренажные трубопроводы для управления выходящим потоком масла, без необходимости поддерживания дренажных уклонов, требуемых для приема гравитационного потока.

Целью данного изобретения является создание улучшенного насадочного уплотнения, предназначенного для установки на шейку валка и вращения вместе с ней. Насадочное уплотнение взаимодействует с другими компонентами подшипника с образованием кольцевой камеры, предназначенной для приема ламинарного потока масла, выходящего из зазора между втулкой и вкладышем. Кольцевая камера имеет тангенциальный выход, и масло приводится во вращение внутри камеры и наружу через выход с помощью лопастей, опирающихся на насадочное уплотнение.

Согласно формуле предлагается уплотнение для использования в гидростатическом подшипнике валка прокатного стана, в котором втулка установлена на шейке валка для вращения вместе с ней, втулка установлена с возможностью вращения в неподвижном вкладыше, и поток масла выходит из зазора между втулкой и вкладышем, при этом указанное уплотнение содержит: гибкое круговое уплотнительное тело, предназначенное для установки на шейке валка и вращения вместе с ней; и распределенные по окружности лопасти, выступающие из указанного уплотнительного тела, при этом лопасти являются вращаемыми вместе с указанным уплотнительным телом и служат для приведения во вращательное движение масла, выходящего из зазора между втулкой и вкладышем.

Предпочтительно поверхности установленного уплотнительного тела взаимодействуют с поверхностями других компонентов подшипника с образованием кольцевой камеры, предназначенной для приема указанного выходящего потока масла, и в котором указанные лопасти служат для приведения во вращательное движение масла, принимаемого в указанной камере.

Предпочтительно лопасти являются сформированными за единое целое компонентами указанного уплотнительного тела.

Предпочтительно кольцевой отражатель выступает кольцеобразно из концевой поверхности указанного уплотнительного тела, и в котором указанные лопасти выступают в осевом направлении из места соединения указанной концевой поверхности и фланца указанного отражателя.

Кроме того, согласно формуле изобретения предлагается уплотнение для использования в гидростатическом подшипнике валка прокатного стана, в котором шейка валка опирается с возможностью вращения на гидростатический подшипник, при этом указанное уплотнение содержит:

гибкое круговое уплотнительное тело, выполненное с возможностью установки на шейке валка и вращения вместе с ней;

аксиально разнесенные друг от друга кольцевые фланцы, выступающие радиально наружу из указанного уплотнительного тела;

концевую поверхность на указанном уплотнительном теле;

кольцевой отражатель, выступающий из указанного уплотнительного тела под тупым углом относительно указанной концевой поверхности и под острым углом относительно одного из указанных кольцевых фланцев; и

распределенные по окружности лопасти, выступающие в осевом направлении из указанного уплотнительного тела в месте соединения указанного отражателя и указанной концевой поверхности.

Предпочтительно окружное расстояние между указанными лопастями составляет от 4,9 до 39,3% наружного диаметра указанного уплотнительного тела.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приводится подробное описание этих и других признаков и преимуществ данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - разрез гидростатического подшипника прокатного стана, имеющего насадочное уплотнение, согласно данному изобретению;

фиг. 2 - зона, обведенная окружностью А на фиг. 1, в увеличенном масштабе;

фиг. 3 - насадочное уплотнение, согласно фиг. 1 и 2, в изометрической проекции;

фиг. 4 - наружная сторона насадочного уплотнения; и

фиг. 5 - разрез удлинения концевой пластины уплотнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг. 1 гидростатический подшипник прокатного стана обозначен в целом позицией 10. Подшипник включает опорную втулку 12, фиксированную на конической шейке 14 валка 16. Втулка установлена с возможностью вращения в неподвижном вкладыше 18, содержащемся внутри подушки 20. Втулка и вкладыш имеют такие размеры, что между ними задан зазор G. Во время работы масло вводится непрерывно в зазор, где оно за счет вращения втулки принудительно образует гидродинамически удерживаемую пленку между втулкой и вкладышем в зоне нагрузки подшипника. Ламинарные потоки масла выходят тангенциально из противоположных концов подшипника.

Уплотнительные узлы 22а, 22b расположены, соответственно, на внутреннем и наружном концах подшипника. Как дополнительно показано на фиг. 2, внутренний уплотнительный узел 22а включает гибкое и упругое насадочное уплотнение 24, согласно данному изобретению. Насадочное уплотнение включает гибкое кольцевое уплотнительное тело 25, установленное на часть конической шейки 14 валка для вращения за счет этого вместе с втулкой 12. Насадочное уплотнение окружено уплотнительной концевой пластиной 26, закрепленной на подушке 20. Круговое удлинение 30 перекрывает зазор между уплотнительной концевой пластиной 26 и подушкой 20.

Расположенные на расстоянии друг от друга в осевом направлении фланцы 32а, 32b выступают радиально наружу из противоположных концов цилиндрической поверхности 31 на теле 25 насадочного уплотнения. Фланцы 32а, 32b находятся в герметичном контакте с буртиками 34 на уплотнительной концевой пластине. Кольцевой отражатель 36 на насадочном уплотнении находится в герметичном контакте с круговым буртиком 38 на удлинении 30. Отражатель выступает из тела уплотнения под тупым углом относительно наружной концевой поверхности 25′ тела уплотнения, и под острым углом относительно фланца 32b. Ограничивающие поверхности, обеспечиваемые отражателем 36, удлинением 30 и подушкой 20, взаимодействуют со втулкой 12 и вкладышем 18 с образованием кольцевой внутренней камеры 40, изолированной от маслосборника 28 и предназначенной для приема ламинарного потока масла, выходящего тангенциально из зазора G между втулкой и вкладышем. Лопасти 42 выступают в камеру 40 из тела 25 уплотнения в месте соединения отражателя 36 и концевой поверхности 25′. Как показано дополнительно на фиг. 4, лопасти 42 распределены по окружности насадочного уплотнения 24, при этом расстояние s между лопастями составляет примерно 4,9-39,3% наружного диаметра D указанного тела уплотнения при измерении по цилиндрической поверхности 31.

Как показано на фиг. 5, удлинение 30 включает выход 44, соединенный тангенциально с кольцевой камерой 40. Шланг 46 соединен с выходом 44 и ведет наружу подшипника для соединения с обычной системой смазки стана (не изображена).

Выход 44 имеет размер, соответствующий объему масла, принимаемого в кольцевой камере 40, так что во время устойчивой работы камера остается заполненной маслом. Как указывалось выше, как уплотнение 24, так и втулка 12 установлены на шейке 14 валка и вращаются вместе с ней. Таким образом, лопасти 42, установленные на уплотнении 24, вращаются вместе со втулкой и со скоростью втулки. В зоне поперечного сечения кольцевой камеры 40, перекрываемой лопастями 42, масло вращается со скоростью втулки, что приводит к эффективному нагнетанию масла внутри камеры 40 и наружу из выхода 44.

Таким образом, лопасти 42 служат для использования кинетической энергии вращения насадочного уплотнения 24 для осуществления насосного действия, которое принудительно выталкивает масло из кольцевой камеры 40. Как указывалось выше, за счет принудительного выталкивания масла вместо использования силы тяжести, можно применять дренажные трубопроводы меньшего диаметра и размещать их без учета сохранения гравитационных уклонов.

Изобретение относится к области прокатки. Уплотнение предназначено для использования в гидростатическом подшипнике прокатного стана. Упрощение управления процессом откачки масла из подшипника обеспечивается за счет того, что опорная втулка (12) подшипника установлена на шейке (14) валка для вращения вместе с ней, втулка (12) установлена с возможностью вращения в неподвижном вкладыше (18), и поток масла выходит из зазора между втулкой (12) и вкладышем (18). Уплотнение содержит гибкое круговое уплотнительное тело (25), предназначенное для установки на шейке валка и вращения вместе с ней. Распределенные по окружности лопасти (42) выступают из уплотнительного тела (25). Лопасти (42) предназначены для вращения вместе с уплотнительным телом (25) и служат для приведения во вращательное движение масла, выходящего из зазора между втулкой (12) и вкладышем (18). 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Уплотнение гидростатического подшипника валка прокатного стана, размещенного во втулке, установленной на шейке валка в неподвижном вкладыше с возможностью вращения вместе с шейкой, причем поток масла выводится из зазора между втулкой и вкладышем, при этом указанное уплотнение содержит гибкое круговое уплотнительное тело, предназначенное для установки на шейке валка и вращения вместе с ней, и распределенные по окружности лопасти, выступающие из указанного уплотнительного тела, при этом лопасти выполнены с возможностью вращения вместе с указанным уплотнительным телом и предназначены для приведения во вращательное движение масла, выходящего из зазора между втулкой и вкладышем.

2. Уплотнение по п. 1, в котором поверхности установленного уплотнительного тела взаимодействуют с поверхностями других элементов подшипника с образованием кольцевой камеры, предназначенной для приема указанного выходящего потока масла, и в котором указанные лопасти предназначены для приведения во вращательное движение масла, принимаемого в указанной камере.

3. Уплотнение по п. 1, в котором лопасти сформированы за единое целое в виде элементов указанного уплотнительного тела.

4. Уплотнение по п. 1, которое имеет кольцевой отражатель, выступающий кольцеобразно из концевой поверхности указанного уплотнительного тела, и в котором указанные лопасти выступают в осевом направлении из места соединения указанной концевой поверхности и фланца указанного отражателя.

5. Уплотнение гидростатического подшипника валка прокатного стана, размещенного на шейке валка, опирающейся с возможностью вращения на гидростатический подшипник, при этом указанное уплотнение содержит:
гибкое круговое уплотнительное тело, имеющее концевую поверхность и выполненное с возможностью установки на шейке валка и вращения вместе с ней,
аксиально разнесенные друг от друга кольцевые фланцы, выступающие радиально наружу из указанного уплотнительного тела,
кольцевой отражатель, выступающий из указанного уплотнительного тела под тупым углом относительно указанной концевой поверхности и под острым углом относительно одного из указанных кольцевых фланцев, и
распределенные по окружности лопасти, выступающие в осевом направлении из указанного уплотнительного тела в месте соединения указанного отражателя и указанной концевой поверхности.

6. Уплотнение по п. 5, в котором окружное расстояние между указанными лопастями составляет от 4,9 до 39,3% наружного диаметра указанного уплотнительного тела.