(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のリング状弾性材を備え、
これらリング状弾性材は、それぞれの周縁部にリップ部が形成され、それぞれのリング状弾性材に介装板が添設されて３段以上に積層配設されていると共に、回転側の軸部添設部体に取り付けられ、
前記複数個のリング状弾性材は、それぞれに形成されている各リップ部が固定部体に向かうように配置され、これらリング状弾性材に含まれる水側端部シール材及びオイル側端部シール材の各リップ部は、前記固定部体と非接触であり、前記水側及びオイル側端部シール材以外のリング状弾性材の各リップ部は、前記固定部体と接触し、
前記複数個のリング状弾性材は、連結ピンに取り付けられ、この連結ピンは取付板の一方の面に配設され、この取付板の他方の面には取付軸が設けられ、この取付軸が前記軸部添設部体に取り付けられ、
前記水側端部シール材及びオイル側端部シール材の底部が、前記回転体の軸部の傾斜周面と面接触することを特徴とする回転体シール機構。
【請求項２】
複数個のリング状弾性材を備え、それら弾性材の周縁部にそれぞれ同一形状の接触式リップ部、又は、非接触式リップ部が形成されたものを適宜に組合わせ併用して３段以上に積層配設し、該リング状弾性材を一体化してシール機構を形成して前記軸部添設部体に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の回転体シール機構。
【請求項３】
前記３段以上に積層配設されたリング状弾性材を一体として、又は、接触式リップ部を部分的に装脱変換操作し得るようにすると共に、
前記３段以上に積層配設したリング状弾性材のうちの過半数のものに形成された前記各リップ部が、水側又はオイル側の何れかの側に向かうように傾斜設定することで、水側又はオイル側の何れかに重点を置いたシール関係を形成したことを特徴とする請求項１記載の回転体シール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体シール機構に係り、高速回転する圧延用ロールの如きに関して有効なリップ型シール機構を提供し、特に圧延機におけるバックアップロールなどの高速回転条件下において的確なシール関係を形成し、また分割されたシール材を採用した新規なシール手段を提案し、この分割シール材は区分して形成された何れのシール位置においても適宜に変換使用することが可能で、しかも充分な潤滑機能を確保した回転シール機構を提供し、冷却水と潤滑油の如きを共に適切にシールすることのできる特異なシール機構を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速回転する回転体、特に圧延機のワークロールやワークロールに対して配設されるバックアップロールに関してシール機構を採用すること自体は従来から一般的に実施されて来たところであるが、このようなバックアップロールなどの圧延用ロール軸受シールに関してはロール回転の円滑化を図るための潤滑油に対するシール作用と共に高速条件下で作業するロールに関する冷却水などの水分に対するシール作用の如きが共に必要であって、これらのシール作用を共に達成することは容易でない。
【０００３】
また近時においては前記圧延機に関する技術も種々に発展し、モーゴイル型、メスター型などと共にそれらが更に改善されて新メスター型のような機構が各方面で採用され、回転するシール機構が実用化されていて特段の機能が発揮されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような圧延機などの回転体に対するシール機構において、その回転速度の高速化に対処して有効なシール関係を形成し確保することは、そうしたこと自体が次第に困難化されつつある条件下にあり、しかも前記した新メスタ型圧延機のようにシール材が回転する方式の機構においてはシール材（特にそのシールリップ）の如きに遠心力が発生することとなって、そうした遠心力など発生条件下において有効なシール関係を形成、維持することは容易でない。
【０００５】
また、上記したような圧延機構においては回転の円滑化を図るために潤滑油などを充分に用いることが必要であると共に一方においては作動時において機構の高温化を避けるために冷却水を豊富に供給した条件下で作動することとなり、斯うした場合におけるシール材においてはオイルシールと共に水シール作用が何れも高度に要求されることとなり、一般的に異った方向を採って滲透しようとするこれらの両シール作用を共に適切に達成維持することは何れにしても困難性が高い。
【０００６】
更に相当の高速回転条件下で、有効な圧接シール状態を維持して作動する条件下においてはシール材における摩耗、損耗が不可避的であり、そうした摩耗、損耗によって所期するようなシール性能を維持し難いこととなる。即ち斯うした条件下ではシール材の交換を頻繁に必要とすることになるが、従来においては斯うしたシール材交換に当っては極く一部の損耗であってもシール材全体を交換することとなり、斯うしたシール材交換時におけるコストは相当の高額とならざるを得ない。
【０００７】
なお本発明者が前述したような圧延ロールのシール機構について実地的に仔細な検討を重ねた結果によると、それぞれの圧延機には潤滑油と冷却水が用いられることは当然であるが、それらのシールに関してはオイルシールと水シールとの間にアンバランスのあることが一般的で、前者を重視したシール構造と後者を重視したシール構造とを適宜に変更して採用することが必要であることを確認した。
【０００８】
更に高さが数ｍを超えるようなバックアップロールつき圧延設備の如きにおいては同一圧延機構においてもその上部機構部分における洩出物はオイル若しくはオイルを主体としたものであるのに対し下部機構部分における洩出物は水または水を主体としたものとなるのがそれらの比重関係からしても明かである。従って斯様な機構に対するシール機構としてはオイル若しくはオイルを主体としたものから水若しくは水を主体としたシール機構に亘る多様なシール機構を採用することが好ましいこととなり、斯うしたシール機構としての要請に即応することは困難で、仮りに即応するとすれば著しく多様なシール機構を準備することが不可欠であって、需要量としては僅かであるに拘わらず著しく多様なシール機構を準備することが要請され、必然的にシール機構のみに関して著しくコストアップとならざるを得ない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような従来の圧延機などにおける回転体についてのシール機構に関する技術的課題を解決することについて検討を重ね、分割方式のシール材を採用すると共に特定の構成関係によるシール構造を用いることによってそれらの技術的課題を有効に解決し、安定したシールを得ることに成功したものであって、以下の如くである。
【００１０】
本発明に係る回転体シール機構は、複数個のリング状弾性材を備え、これらリング状弾性材は、それぞれの周縁部にリップ部が形成され、それぞれのリング状弾性材に介装板が添設されて３段以上に積層配設されていると共に、回転側の軸部添設部体に取り付けられ、前記複数個のリング状弾性材は、それぞれに形成されている各リップ部が固定部体に向かうように配置され、これらリング状弾性材に含まれる水側端部シール材及びオイル側端部シール材の各リップ部は、前記固定部体と非接触であり、前記水側及びオイル側端部シール材以外のリング状弾性材の各リップ部は、前記固定部体と接触し、前記複数個のリング状弾性材は、連結ピンに取り付けられ、この連結ピンは取付板の一方の面に配設され、この取付板の他方の面には取付軸が設けられ、この取付軸が前記軸部添設部体に取り付けられ、前記水側端部シール材及びオイル側端部シール材の底部が、前記回転体の軸部の傾斜周面と面接触することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る回転体シール機構において、複数個のリング状弾性材を備え、それら弾性材の周縁部にそれぞれ同一形状の接触式リップ部、又は、非接触式リップ部が形成されたものを適宜に組合わせ併用して３段以上に積層配設し、該リング状弾性材を一体化してシール機構を形成して前記軸部添設部体に取り付けたものとすることができる。
【００１２】
この発明に係る回転体シール機構において、前記３段以上に積層配設されたリング状弾性材を一体として、又は、接触式リップ部を部分的に装脱変換操作し得るようにすると共に、前記３段以上に積層配設したリング状弾性材のうちの過半数のものに形成された前記各リップ部が、水側又はオイル側の何れかの側に向かうように傾斜設定することで、水側又はオイル側の何れかに重点を置いたシール関係を形成したものとすることができる。
【００１３】
【作用】
複数個のリング状弾性材より成り、それら弾性材の周縁部に夫々リップ部を形成したものを３段以上に積層配設し、前記した各リップ部をそれぞれ他方の固定部体に接触させた状態で、軸部添設部体に取付けるようにしたことによって、複数個のリング状弾性材を一体化した立体的３段以上のシール機構を形成して安定したシール機能を得しめ、特に水とオイルの双方をシールするに当りそれぞれの場合に水とオイルの何れを重点とすべきかの各機構における変動に応じた重点的シールを可能とし、しかもそれらリング状弾性材の損耗時に適宜部分交換して有効なそのシール作用を簡易に復元せしめる。
【００１４】
３段以上に積層配設されたリング状弾性材における基端側に夫々介装板を添設して固定化を図ったものを順次に積層配設して軸部添設部体に定着し、それらリング状弾性材の先端側を固定部体に接触シールさせるようにしたことによって、それぞれのリング状弾性材を安定に設定定着せしめ、それらリング状弾性材による安定なシール性能を得しめる。
【００１５】
３段以上に積層配設されたリング状弾性材の積層重合端部にそれぞれ介装板を添設して固定化を図ったリング状補助弾性材を段設して軸部添設部体に定着したことによって前記したようなリング状弾性材を弾性材によって目的の軸部添設部体に対し安定に設定せしめて有効なシール作用を確保せしめる。
【００１６】
３段以上に積層配設されたリング状弾性材の一端部に取付軸を設けると共に他面に連結ピンを配設した取付板を添設し前記取付軸によって軸部添設部体に取付け、前記連結ピンによって多段に積層配設されたリング状弾性材を取付けるようにしたことによって、軸部添設部体に多段積層リング状弾性材を安定に設定配設せしめて複合したシール機構を的確に構成維持せしめる。
【００１７】
リング状補助弾性材の定着側にシール突部を突設して回転部体に接触シールさせるようにしたことによって、回転部体に対する適切な接触シール条件下において多段積層リング状弾性材のリップ状先端部における有効なシール作用を得しめる。
【００１８】
3段以上に積層配設されたリング状弾性材を一体として、または、必要に応じて部分的に装脱変換操作し得るようにしたことで、すべてのリング状弾性材を一括して、あるいは、適宜に必要とされるリング状弾性材のみを選択的に交換して低コスト且つ短時間の作業で適切なシール機構を維持せしめ得る。
【００１９】
回転ロール端面に対し固定軸受部に設けられた端面カバーを設け、該端面カバーとリング状弾性材の積層端面に添設された水側端部シール材との間に前記端面カバーの受入部に一端側を受入れられた遮蔽材を設け、該遮蔽材と回転ロール端面との間に水シール材（ロール端面シール材）を設けたことによって、回転ロール端面部分に対し適切な水シール条件下に上述したようなシール機構を設定せしめる。
【００２０】
複数個のリング状弾性材の周縁部に接触式、または、非接触式のリップ部が形成されたものを適宜に組合わせて併用し、３段以上に積層配設したシール機構を採用することで、設定箇所に合わせて水やオイルに対する適切且つ実用的なシール関係を多段に形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明によるものの具体的な実施態様を添附図面に示すものについて説明すると、図１に示すように具体的には圧延機ワークロールに対するバックアップロールの如きである回転体１０の端面１０ｅに対しては固定軸受部１２に設けられた固定端面カバー１１が固定部として対設されている。また前記回転体１０の軸部１０ｓに向けて前記端面カバー１１にはシール面２１が突設され、このようなシール面２１と前記軸部１０ｓとの間には本発明によるシール機構が該軸部１０ｓにそって定着された軸部添設部体９に取付けられている。
【００２２】
本発明によるシール機構は図１と共に図２にその取付板２、および図３において介装板５を示し、更に、図４としてシール材その他の構成部材を分解し、図１とは異なる変形設定関係を示す如くであって、シール作用をなすリング状且つ同形状態のシール材１と該シール材１に水側端部シール材１ａ、オイル側端部シール材１ｂを添設し、それらシール材１および１ａ、１ｂの周縁部にはそれぞれ接触式リップ部１５または水側非接触式リップ部１５ａ、オイル側非接触式リップ１５ｂを形成したものを３段以上に積層して配設し、前記したような各接触式リップ部１５、または、非接触式リップ部１５ａ、１５ｂをそれぞれ相手部材たる上記端面カバー１１の接触面２１に接触させた状態として、または、非接触状態として、上記のように軸部１０ｓに固定された上記軸部添設部体９に取付けたものである。前記した３個以上の積層シール材１、１ａ、１ｂの組みつけに関してはそれぞれの機構における水と油の漏洩状態に応じて重点とすべき一方の部分に２枚またはそれ以上の如く他方の部分より多いシール材１をそれぞれの条件下に即応せしめて採用して適切なシール状態を形成する。
【００２３】
上記のような各シール材１の取付け関係についてより具体的に説明すると、本発明によるものはシール材１を図４に示すように３枚を用いた場合に、それら３枚のシール材１の接触式リップ部１５をすべて同一方向（水側又はオイル側）に向けて設定するならば最高の水シール状態またはオイルシール状態を形成することができる。つまり前記したように高さが少くとも数ｍを超えるような圧延機において上部バックアップロールに関してはオイルシールを主体とし、また下部バックアップロールにおいては水シールを主体としたシール構成を採用することが好ましいシール状態を形成する所以であって、すべての接触式リップ部１５が水シールまたはオイルシールのための傾斜状態を採って設定シールさせることによってこのような目的を適切に達成することができる。
【００２４】
然し、それらの中間的なシール設定条件の場合にはオイルシールと水シールの双方を図ることが好ましいことになり、前記のように３枚のシール材１について図１に示したように１枚のみを反転させたリップ傾斜として図１または図４の（Ｃ）に示すような設定関係を形成することにより軽度の水またはオイルシールと、オイルシールまたは水シールを主体としたシールとを共に達成することができる。
【００２５】
本発明では、シール材１、水側端部シール材１ａ、オイル側端部シール材１ｂを適宜に組合わせて３枚以上積層せしめ用いるが、特に、シール材１を複数枚用いるようにするとシール作用は大幅に増大する。また、シール材１の周縁部に形成された接触式リップ部１５を水側、または、オイル側のどちらかに重点的に傾斜せしめれば必要に応じた重点的シール作用を達成することができ、上記のように複数枚のシール材１を用いる場合にはより変化に富んだシール作用を適宜に実現できることとなる。
【００２６】
上記したような各シール材１および１ａ、１ｂの組付けないし取付けについては図２に示すような取付板２および介装板５を採用し、取付板２には取付軸６と連結ピン７を配設し、取付軸６（なお取付軸６は取付板２の他面において連結ピン７を兼ねている）によって前記軸部添設部体９に取付けた状態で端部シール材１ａを固定すると共に該取付板２に配設された複数本の連結ピン７によって前記シール材１をセットし、しかももう１つの端部シール材１ｂを前記端部シール材１ａに対向して取付けたものであって、各シール材１、１ａ、１ｂのリップ部１５および１５ａ，１５ｂは固定端面カバー１１の接触面２１に接触シールするように成っている。なお介装板５は一般的にシール材１の片面に接着されたものとして準備することにより部材点数を半減し図１に示すような組立て状態またはその分割変換操作を容易且つ的確化する。
【００２７】
前記のような固定端面カバー１１には接触面２１の内側に受入凹部２２が形成され、また前記の如く取付けられた端部シール材４の外側端面４ａと回転体１０の端面１０ｅとに添設された板状遮蔽材８の先端部８ａを受入れ、更にこのような固定端面カバー１１における受入凹部２２の一側には別にロール端面シール材１６を取付けて回転体１０の端面１０ｅとの間のシールを図っているが、なお前記した板状遮蔽材８の中間部にも別の端面シール材１７が取付けられて冷却水の内部進入を阻止するように構成されている。
【００２８】
また上述したような端部シール材１ａ、１ｂの内径側にはロール軸部に対する接触突部２３，２４および２４ａがそれぞれ突設されていてロール軸１０ｓの基端部に対するシールを夫々形成しているが、図１のものにおいては前記した端部シール材１ｂおよびこれに隣接して設けられているリング状弾性材１，１は、主として軸受部材１２と軸部添設部体９との間から浸入する油分をシールするように構成されている。
また、本発明では、図５に示すようにリップ部は接触式及び非接触式のものを必要に応じて適宜に組合わせて３段以上（図示のものでは４段）に積層配設すれば充分にその効果が発揮される。すなわち、図１や図５に示した構成を採る場合には、接触式リップ部１５に対しては、特に、高速回転での運転時に強い遠心力が作用するためにシール力が強まり、接触式リップ部１５は水側またはオイル側のどちらかより重点を置く側に傾斜せしめた１枚であっても足り、一般的には水側とオイル側それぞれに対処する２枚を図示のように採用すれば充分である。すなわち、水側非接触式リップ部１５ａとオイル側非接触式リップ部１５ｂによってそれなりのシール作用が得られるために接触式リップ部１５の枚数は必要最小限のもので足りるのである。勿論、図４の場合においても、水側またはオイル側のどちらかに２枚の接触式リップ部１５を傾斜させて重点的なシール作用を発揮せしめることも可能である。
【００２９】
しかし、低速回転でのシール機構の場合には、遠心力の作用も弱くなるので、図１や図４に示されたように接触式リップ部１５を３枚以上採用することで完全なシール作用を実現することが望ましいものとなる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるならば近時における回転速度の高速化した圧延用ロールその他の回転体に対し有効なシール機構を提供せしめ、またシール材の回転する方式による機構の如き遠心力作用条件下において的確なシール関係を形成、維持せしめ、冷却水と共に潤滑油の如きを共に有効にシールし、且つそれぞれの場合の重要度に応じたシール関係を形成し、しかも摩耗ないし損耗時においても部分的なシール材交換で適切な機能恢復を図り、比較的低コストに若しくは多様なそれぞれの水または油に対するシール条件に適したシール条件を平易に形成せしめ円滑な操業を図らしめるなどの効果を有しており、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る回転体シール機構の一実施形態の要部を示す断面図である。
【図２】  本発明に係る回転体シール機構の一実施形態が備えるシール材取付板を示す斜視図である。
【図３】  本発明に係る回転体シール機構の一実施形態が備える各シール材に取り付けられる介装板を示す斜視図である。
【図４】  本発明に係る回転体シール機構の一実施形態の要部を示す断面図であり、リング状弾性材の３つの変換設定状態を示す断面図である。
【図５】  同発明に係る回転体シール機構の他の実施形態の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  リング状弾性材（シール材）
１ａ  水側端部シール材（リング状弾性材）
１ｂ  オイル側端部シール材（リング状弾性材）
２  取付板
５  介装板
６  取付軸
７  連結ピン
８  板状遮蔽材
８ａ  その先端部
９  軸部添設部体
１０  回転体（ロール）
１０ｅ  回転体の端面
１０ｓ  回転体の軸部
１１  固定端面カバー
１２  軸受部材
１３  シール突部
１４  シール突部
１５  接触式リップ部
１５ａ  水側非接触式リップ部
１５ｂ  オイル側非接触式リップ部
１６  ロール端面シール材
１７  別のロール端面シール材（水シール材）
１８  添設部体
１９  ロール端面シール材
２１  接触面
２２  受入凹部
２３  接触突部
２４  接触突部
２４ａ  接触突部
２５  連結ピン挿入孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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