УСТРОЙСТВО НАХОДЯЩЕГОСЯ СО СТОРОНЫ БОЧКИ УПЛОТНЕНИЯ ПОДШИПНИКА ЦАПФЫ ВАЛКА
DESIGN OF ROLLER JOURNAL BEARING LOCATED ON SIDE OF SEALING BARREL

Изобретение касается устройства, находящегося со стороны бочки уплотнения подшипника цапфы валка, содержащего насаженную на цапфу валка втулку цапфы, с которой согласовано вращающееся кольцо; установленную в подушке втулку подшипника; согласованные с подушкой через держатель радиальные уплотнения с радиальными губками, которые взаимодействуют с вращающимся кольцом; расположенную относительно бочки валка перед радиальными уплотнениями радиальную систему.
Для уплотнения подшипников цапфы валка прокатного стана известны, по существу, две разные концепции. Одна концепция связана с радиальным уплотнением цапфы, которое вращается с валком и его уплотняющие губки под действием центробежных сил при разных частотах вращения с разным усилием прижимаются к противоположной плоскости. При этом может возникать повышенное тепловыделение, которое негативно влияет на резиновый материал уплотнения цапфы в отношении его упругости, объема и твердости так, что эти уплотнения оптимально рассчитаны только на небольшой период эксплуатации.
Вторая концепция связана со стационарными радиальными уплотнениями, в которых не возникают никакие проблемы, связанные с центробежными силами. Такое устройство находящегося со стороны бочки уплотнения подшипника цапфы валка может заимствоваться, например, из документа DE 10113593 A1. Это уплотняющее устройство состоит из относительно большого количества отдельных деталей, причем среди прочего также используются два радиальных уплотнения. Поскольку каждое из радиальных уплотнений приблизительно так же дорого, как уплотнение цапфы, согласно первой концепции это устройство находящегося со стороны бочки уплотнения подшипника цапфы валка является слишком дорогим. К этому добавляется то, что многие отдельные детали этого уплотнения должны монтироваться с высокими затратами так, что вследствие этого получается затруднительное манипулирование при сборке и обслуживании уплотняющего устройства, которое, кроме того, еще больше удорожает это устройство. Кроме того, перед радиальными уплотнениями в направлении к бочке валка расположен лишь один лабиринт, который не всегда надежно защищает радиальные уплотнения от исходящих от валка загрязнений, таких как окалина.
DE 29620018 U1 описывает уплотняющее устройство, которое, тем не менее, также собирается в единый блок из большого количества отдельных элементов. Вместе с тем, здесь также является дорогостоящей замена уплотняющего устройства и также требует больших затрат сборка устройства для уплотнения со стороны бочки.
US 4679801 описывает соответствующее родовому понятию устройство, в котором требуется еще больше отдельных элементов, чтобы образовать устройство находящегося со стороны бочки уплотнения подшипника цапфы валка. В частности, здесь раскрыто расположенное перед уплотнением лабиринтное уплотнение, которое состоит, тем не менее, из нескольких отдельных деталей.
FR 2676943 описывает уплотняющее устройство для цапфы валка с одним цельным уплотняющим элементом, однако здесь раскрыты действующие лишь в радиальном направлении уплотняющие губки.
В основе изобретения лежит задача усовершенствования и оптимизации уплотняющего устройства настолько, что оно экономично производится и эксплуатируется, состоит лишь из небольшого количества деталей и обеспечивает лучшее уплотняющее действие.
Для этого предлагается, чтобы держатель, радиальные губки и уплотняющая система образовывали единый блок, который разъемно герметично связан с подушкой.
При этом, в случае уплотняющей системы в противоположность уровню техники, речь идет не только о лабиринте, но и дополнительно об уплотняющей губке, которые образуют с радиальными губками и держателем единый блок. Вследствие этого вместо состоящего из нескольких частей держателя и состоящих из двух частей радиальных уплотнений требуется лишь один элемент, который, кроме того, в качестве уплотняющей системы имеет еще дополнительную уплотняющую губку, которая защищает радиальные губки от исходящих от поверхности валка загрязнений.
Оказалось пригодным, что держатель, радиальные губки и уплотняющая система выполнены за одно целое. При этом гарантировано, что с подушкой на самом деле нужно соединить только один элемент, который служит как в качестве держателя, так и в качестве уплотнения.
Однако существует также возможность, что держатель и радиальные губки выполнены за одно целое в виде уплотняющих элементов и что уплотняющая губка уплотняющей системы выполнена с возможностью разъемного соединения с уплотняющим элементом.
В частности, если должен был бы иметься различный износ между уплотняющей губкой уплотняющей системы и радиальными губками уплотняющего элемента, существует возможность отсоединять находящуюся здесь в усиленном контакте с окалиной уплотняющую губку уплотняющей системы от уплотняющего элемента и заменять на новую уплотняющую губку. При этом, правда, приходится считаться с тем, что снова будет необходима дополнительная деталь для устройства находящегося со стороны бочки уплотнения подшипника цапфы валка, тем не менее, по сравнению с устройством согласно уровню техники эти обе детали представляют собой значительно меньшее количество частей.
Следует заметить, что держатель и радиальные губки и/или уплотняющие губки уплотняющей системы состоят из разных материалов. Этого достигают посредством того, что при изготовлении уплотняющего устройства в соответствующую производственную форму в области, которая служит для держателя, вводятся иные материалы, чем в области радиальных губок и, при необходимости, находят применение также другие материалы в области уплотняющей губки уплотняющей системы, которые все связаны друг с другом, например, посредством вулканизации, так что соответствующее изобретению устройство может быть выполнено специально для ожидаемых в соответствующих областях условий.
В качестве материалов для держателя речь идет, например, о стали, алюминии, пластмассе, а также эбоните, в то время как радиальные губки и/или уплотняющая губка уплотняющей системы могут быть из акрилонитрилбутадиенового каучука, гидрированного акрилонитрилбутадиенового каучука, фтор-каучука, политетрафторэтилена, а также полиуретана.
Целесообразно, уплотняющий элемент имеет на держателе выступающую часть, на конце которой расположена, по меньшей мере, одна из радиальных губок, которые находятся в плотном контакте с вращающимся кольцом. При этом может находить применение одна радиальная губка. Однако предпочтительно предусмотрены две радиальные губки, которые выполнены в противоположных друг другу направлениях, или в одном направлении. При этом на выступающей части реализуются две уплотняющие губки. Таким образом, больше не нуждаются в двух разных радиальных уплотнениях.
Существенно, что держатель, и/или радиальные губки, и/или уплотняющая губка имеют армирование. При этом держатель уплотняющего элемента для придания жесткости всему элементу может иметь армирование, в то время как радиальные губки имеют жесткие пружины или круговые стальные элементы с заданной длиной, чтобы обеспечить неизменные прижимные давления в течение срока службы уплотняющего элемента. Уплотняющая губка уплотняющей системы может быть армирована, к примеру, усиливающими волокнами.
В качестве примера, держатель и выступающая часть содержат первое соединение, через которое незначительное количество масла с целью минимальной смазки обращенной от подшипника уплотняющей губки из маслосборника в области подшипника может подводиться в область между обеими радиальными губками, и, по меньшей мере, выступающая часть имеет второе соединение, через которое из области между уплотняющими губками может отводиться лишнее масло.
Находящаяся со стороны подшипника радиальная губка регулярно достаточно смазывается выходящим из подшипника маслом. Находящаяся позади нее со стороны валка радиальная губка, напротив, регулярно не смазывается. В режиме эксплуатации эта радиальная губка могла бы выгорать. На этом основании, даже если, например, необходима только одна капля масла в час, подводится масло через первое соединение находящейся со стороны валка радиальной губки. Если бы получалось, что через это первое соединение в область между обеими радиальными губками попадает слишком большое количество масла, так что они, возможно, могли бы всплывать и тогда больше не уплотняли бы надлежащим образом, предусмотрено другое соединение, через которое из области между радиальными губками может отводиться лишнее масло.
Целесообразно в случае встроенного уплотняющего элемента первое соединение располагается в соответствующей верхней области радиальной губки, приблизительно на “12 часов”, а второе соединение - в соответствующей нижней области, незадолго до или вскоре после “6 часов”. Вследствие этого достигают того, что капли масла в верхней области подводятся к радиальным губкам и могут протекать вниз только под силой тяжести. К этому добавляется то, что вращающееся кольцо вращается на радиальных губками и при этом может распределять масло.
Лишнее масло отводится из нижней области радиальных губок. Однако они расположены в нижней области не на “6 часов”, а незадолго до или после “6 часов”, так что всегда имеется в наличии небольшой маслосборник, который рассчитан так, что радиальные губки не всплывают, но минимальное количество смазки гарантировано.
Рекомендуется, чтобы посредством размера отверстия маслосборника могло регулироваться количество улавливаемых масляных частиц и чтобы наклонным положением и глубиной маслосборника могло устанавливаться количество запасаемого в маслосборнике масла. Этими мероприятиями и, прежде всего, выбором диаметра первого соединения регулируется количество попадающего к радиальным губкам уплотняющего элемента масла.
Кроме того, рекомендуется, чтобы уплотняющая система взаимодействовала с L-образным профилем, который смонтирован на торцевой стороне валка. Уплотняющая губка уплотняющей системы может прилегать к L-образному профилю, который вращается вместе с валком. При этом уплотняющая губка уплотняющей системы может наилучшим образом нагружать трением L-образный профиль, который связан с валком с возможностью замены. Сам валок при этом не нагружается.
Далее целесообразно, что между полками L-образного профиля и уплотняющим элементом образован лабиринт. Вследствие этого дополнительно к уплотняющей губке уплотняющей системы образуется, как известно из уровня техники, уплотняющее устройство в виде лабиринта. При этом радиальные губки уплотняющего элемента защищаются вдвойне.
Является преимуществом, если уплотняющий элемент может регулироваться на подушке так, что компенсируется устанавливающееся при прокатке смещение. Это смещение возникает из-за прокатного усилия в ходе прокатки. При этом цапфы валка установлены не по центру во втулке подшипника. Благодаря возможности регулировки уплотняющего элемента он может устанавливаться так, что он как и цапфа валка расположен эксцентрично к втулке подшипника, так что уплотняющий элемент при этом предусмотрен по центру относительно цапфы валка.
Изобретение применимо не только на подшипниках скольжения. Соответствующим изобретению устройством также можно уплотнять другие подшипники, например, подшипники качения.
Изобретение поясняется подробнее посредством чертежей, на которых
Фиг.1 - соответствующее изобретению устройство с выполненным за одно целое держателем, радиальными губками и уплотняющей губкой уплотняющей системы,
фиг.2 - нижний фрагмент радиальных губок с изображением второго соединения,
фиг.3 - устройство, согласно фиг.1, с цельной уплотняющей губкой, но из другого материала,
фиг.4 соответствующее изобретению устройство с выполненным за одно целое держателем и радиальными губками, но с разъемной уплотняющей губкой уплотняющей системы.
Фиг.1 показывает устройство 1 находящегося со стороны бочки уплотнения подшипника цапфы 2 валка. На цапфе 2 валка 4 посажена втулка 3 цапфы. Вращающееся кольцо 5 соединено со втулкой 3 цапфы, здесь - прикручено. Однако вращающееся кольцо 5 может быть также связано с валком 4. Валок 4 установлен в подушке 6, которая оснащена втулкой 7 подшипника.
С подушкой 6 разъемно соединен уплотняющий элемент 8 посредством болтов 9. Кольцевое уплотнение 10, которое может быть также составной частью уплотняющего элемента 8, способствует тому, что масло, которое выходит между втулкой 7 подшипника и втулкой 3 цапфы, не может проходить через зазор между уплотняющим элементом 8 и подушкой 6 к валку 4. Уплотняющий элемент 8 состоит из держателя 11, выступающей части 12 и на конце выступающей части 12 - из двух направленных противоположно друг другу радиальных губок 13, 13'. Радиальные губки 13, 13' прилегают к уплотняемой поверхности 14 вращающегося кольца 5.
Уплотняющий элемент 8 содержит связанную за одно целое с держателем 11 уплотняющую губку 15, которая относится к уплотняющей системе 16. Уплотняющая система 16 также включает в себя L-образный профиль 17, который прикручен к торцевой стороне 18 валка 4. При этом уплотняющая губка 15 герметично прилегает к одной полке L-образного профиля 17. Вторая полка L-образного профиля 17 образует с областью уплотняющего элемента 8 лабиринт 19. Лабиринт 19 и уплотняющая губка 15 образуют уплотняющую систему 16.
В держателе 11 и выступающей части 12 расположено соединение 20, через которое масло из подшипника между втулкой 7 подшипника и втулкой 3 цапфы может попадать в область между радиальными губками 13, 13'. Для этого в держателе 11 образован маслосборник 21. Соединение 20 и маслосборник 21 расположены в верхней области уплотняющего элемента 8, приблизительно на “12 часов”. Маслосборник 21 расположен в виде проходящего нацеленно вниз глухого отверстия сбоку в держателе 11. Нижняя кромка 22 устья глухого отверстия одновременно служит как перелив так, что за счет наклона глухого отверстия и высоты нижней кромки 22 до подошвы глухого отверстия определяется уровень масла в маслосборнике 21. При этом маслосборник 21 может быть выполнен как круглое или овальное глухое отверстие, причем нижняя кромка 22 должна быть выполнена при этом по возможности как прямая, тангенциально проходящая кромка.
Улавливаемое в маслосборнике 21 масло может попадать через соединение 20 в область между радиальными губками 13, 13'. Здесь оно служит для смазывания радиальной губки 13. Радиальная губка 13' смазывается непосредственно маслом из подшипника.
Фиг.2 показывает, что на нижнем конце уплотняющего элемента 8 предусмотрено другое соединение 25, через которое лишнее масло может удаляться из области между радиальными губками 13, 13' и уплотняемой поверхностью 14. При этом другое соединение 25 расположено так, что в области между радиальными губками 13, 13' и уплотняемой поверхностью 14 может содержаться небольшой маслосборник 26.
Фиг.3 показывает, что уплотняющий элемент 8 и уплотняющая губка 15 изготовлены также еще за одно целое, но что уплотняющая губка 15 состоит из другого материала, чем уплотняющий элемент 8.
Фиг.4 показывает, что уплотняющий элемент 8 состоит лишь из держателя 11, выступающей части 12 и радиальных губок 13, 13'. Уплотняющая губка 15' соединена болтами 23 с держателем 11 уплотняющего элемента 8. Вследствие этого можно отдельно заменять уплотняющую губку 15', которая регулярно подвергается большему износу, чем радиальные губки 13, 13'.
Не показано, что держатель 11 может содержать армирование и что радиальные губки 15, 15' для усиления имеют покрытие, или так же как уплотняющая губка 15, 15' пронизаны усиливающими волокнами.
Радиальные губки 13, 13' удерживаются посредством жестких пружин 24 или круговых стальных элементов так, что всегда гарантировано оптимальное уплотняющее действие между уплотняемой поверхностью 14 и радиальными губками 13, 13'.