система смазки, прокатный стан и способ подачи охлаждающей жидкости

Формула изобретения

1. Система смазки для подачи жидкого смазочного вещества на первые и вторые элементы, заключенные в станине, причем смазочное вещество, подаваемое на вторые элементы, подвержено загрязнению со стороны охлаждающей жидкости, подаваемой на наружную поверхность станины, причем смазочное вещество, подаваемое на первые элементы, по существу, изолировано от охлаждающей жидкости, при этом система смазки содержит средство для внутреннего разделения станины на первую камеру, содержащую первые элементы, и на вторую камеру, содержащую вторые элементы, средство для хранения некоторого запаса смазочного вещества, средство для доставки смазочного вещества из средства хранения в станину для подачи на первые и вторые элементы, первое средство возврата, сообщающееся с первой камерой, для возврата смазочного вещества, подаваемого на первые элементы, в емкость для хранения, второе средство возврата, сообщающееся со второй камерой, для возврата смазочного вещества, подаваемого на вторые элементы, в емкость для хранения и средство удаления охлаждающей жидкости во втором средстве возврата для удаления охлаждающей жидкости из смазочного вещества, возвращаемого в средство для хранения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средство доставки содержит средство для закачки смазочного вещества.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средство доставки содержит средство для охлаждения смазочного вещества.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что средство доставки содержит средство для фильтрации загрязняющих частиц из смазочного вещества.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что также содержит второе средство хранения во втором средстве возврата для временного хранения загрязненного смазочного вещества перед средством удаления охлаждающей жидкости.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что меньшее количество смазочного вещества подают на вторые элементы по сравнению с количеством, подаваемым на первые элементы, и тем, что вместимость второго средства хранения меньше вместимости первого средства хранения.

7. Прокатный стан, содержащий замкнутую систему для подачи охлаждающей жидкости на первые и вторые элементы, содержащиеся в станинах некоторой совокупности последовательных прокатных клетей, при этом смазочное вещество, подаваемое на вторые элементы, подвержено загрязнению со стороны охлаждающей воды, подаваемой на внешнюю поверхность станин, причем смазочное вещество, подаваемое на первые элементы, по существу, изолировано от охлаждающей воды, при этом указанная система содержит средство для внутреннего разделения станин на первую камеру, содержащую первые элементы, и на вторую камеру, содержащую вторые элементы, находящиеся вне прокатных клетей средство для хранения некоторого запаса смазочного вещества, средство для доставки смазочного вещества из средства хранения в каждую из станин для подачи на содержащиеся в них первые и вторые элементы, первое средство возврата, соединяющее первые камеры со средством для хранения, для возвращения смазочного вещества, подаваемого на первые элементы, в средство для хранения, второе средство возврата, соединяющее вторые камеры каждой из станин со средством для хранения, для возвращения смазочного вещества, подаваемого на вторые элементы, в средство для хранения, средство для удаления охлаждающей воды из смазочного вещества, возвращаемого в средство для хранения, через второе средство возврата.

8. Способ подачи охлаждающей жидкости в первые и вторые элементы, содержащиеся в станине, при этом смазочное вещество, подаваемое на вторые элементы, подвергается загрязнению со стороны охлаждающей воды, подаваемой на внешнюю поверхность станины, причем смазочное вещество, подаваемое на первые элементы, по существу, изолировано от охлаждающей воды, при этом указанный способ включает в себя операции, согласно которым станину подразделяют внутри нее на первую камеру, содержащую первые элементы, и на вторую камеру, содержащую вторые элементы, хранят некоторый запас смазочного вещества в некотором местоположении вне станины, доставляют смазочное вещество из средства для хранения в станину для подачи на первые и вторые элементы, возвращают смазочное вещество, поданное на первые элементы, в средство для хранения, возвращают смазочное вещество, поданное во вторые элементы, в средство для хранения и удаляют охлаждающую воду из смазочного вещества, возвращаемого в средство для хранения, после передачи во вторые элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам смазки и, в частности - к системам смазки прокатных станов, в которых жидкое смазочное вещество подают на многие элементы и в которых некоторая часть этого подаваемого смазочного вещества, но не все вещество, подвержено загрязнению со стороны подаваемой извне охлаждающей воды и уносимых мелких частиц, например грязи, вторичной окалины и пр.

В обычной системе смазки прокатного стана, которая, например, используется в высокоскоростном чистовом волочильном барабане типа описываемого в патенте US 5577405 (Shore и др.), жидкое смазочное вещество закачивают из находящихся вне стана емкостей для хранения для его доставки в отдельные прокатные клети, где его по внутренней сети подают на подшипники, зубчатые колеса и прочие соответствующие элементы, находящиеся в прокатных клетях. При этом охлаждающую воду подают непрерывно извне на рабочие валки и соответствующие направляющие.

Большинство внутренних элементов, например подшипники приводного вала, зубчатые передачи конических зубчатых колес и шестерен и др., по существу, изолированы от внешней среды, и поэтому маловероятно, что смазочное вещество, подаваемое на эти элементы, будет загрязняться подаваемой извне охлаждающей водой и какими-либо уносимыми частицами грязи и вторичной окалины.

Тем не менее, некоторые другие элементы уязвимы в отношении загрязнения. Это, в частности, относится к рабочей поверхности подшипников валов, которые находятся в непосредственной близости к рабочим валкам и которые отделены от подаваемой извне охлаждающей воды и уносимых загрязняющих частиц сложными уплотнительными узлами. Поскольку уплотнительные узлы подвергаются естественному износу, целостность уплотнения нарушается, что приводит к загрязнению смазочного вещества, подаваемого на рабочую поверхность подшипников валов. На смазочное вещество, подаваемое именно на эти подшипники, приходится только около 10-15% от всего количества смазочного вещества, подаваемого в каждую прокатную клеть.

Обычно каждая прокатная клеть имеет одно выпускное отверстие, через которое все направляемое в данную клеть смазочное вещество дренируют и возвращают в емкости для хранения в данной системе. При этом относительно небольшое количество загрязненного смазочного вещества от рабочей поверхности подшипников валов валков смешивается со всем возвращающимся смазочным веществом, в результате чего загрязняется все возвращающееся смазочное вещество. Поэтому для обеспечения времени пребывания, достаточного для того, чтобы загрязняющие частицы осели под силой тяжести, требуются емкости большой вместимости, и также для удаления загрязняющей воды необходимы мощные вакуумные водоотделители или центрифуги. Например, для обычной системы смазки, обслуживающей состоящий из восьми клетей чистовой волочильный барабан, потребуются две емкости вместимостью 21000 л и вакуумные водоотделители или центрифуги мощностью порядка 90 кВт. Установки этого типа и размера имеют высокую стоимость, и для них требуются значительные затраты по эксплуатации и обслуживанию.

В соответствии с данным изобретением станины отдельных прокатных клетей внутри разделены на первую и вторую камеры. Небольшое число элементов, которые, вероятно, будут подвергаться воздействию подаваемой извне охлаждающей воды и уносимым частицам, находится во вторых камерах; при этом все другие элементы находятся в первых камерах. Первая и вторая камеры дренируются отдельно и соответствующим образом соединены в целях отделения друг от друга первой и второй возвратных сетей, ведущих назад в средство для хранения, выполненное в виде первичной емкости. Меньшее средство для хранения, выполненное в виде вторичной емкости, и соответствующее средство по удалению воды находятся во второй возвратной сети в целях удаления воды только из той части смазочного вещества, которое ранее было подано на элементы, находящиеся во вторых камерах станины. Поскольку смазочное вещество, обрабатываемое для удаления воды, является только небольшой частью всего вещества, циркулирующего в системе, это обстоятельство может обеспечить значительную экономию как в капиталовложениях, так и в эксплуатационных расходах. Например, за счет системы смазки в соответствии с данным изобретением чистовой волочильный барабан, состоящий из восьми клетей, можно обслуживать с помощью первичной емкости для хранения вместимостью 10000 л и вторичной емкости для хранения вместимостью 3300 л, и с помощью вакуумного водоотделителя или центрифуги мощностью менее 10 кВт.

Эти и прочие признаки и преимущества данного изобретения далее излагаются более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - горизонтальная проекция высокоскоростного пруткового чистового волочильного барабана типа обслуживаемого системой смазки в соответствии с данным изобретением;

фиг.2 - сечение в увеличенном масштабе по линии 2-2 Фиг.1;

фиг. 3 - еще более увеличенное сечение верхней части одной из прокатных клетей, изображаемых на Фиг.2;

фиг.4 - схематическое изображение системы смазки в соответствии с данным изобретением;

фиг. 5 - схематическое изображение типичного блока из четырех зубчатых колес, используемого для привода валов валков каждой прокатной клети.

На фиг.1 высокоскоростной чистовой волочильный барабан изображен позицией 10. Барабан приводят в действие через шестеренчатый мультипликатор 12 с помощью приводного двигателя 14.

На фиг.2, 3 и 5 видно, что барабан содержит некоторую последовательность прокатных клетей 16, размещенных в шахматном порядке по обеим сторонам линии Р прокатки. Прокатные клети имеют консольные пары рабочих валков 18, попеременно смещенных на 90^o для обеспечения эффекта изгиба свободноперемещающейся заготовки. Последовательные прокатные клети на каждой стороне линии прокатки механически связаны друг с другом и с мультипликатором 12 сегментами 20 трансмиссионного вала, взаимно соединенными с помощью муфт 22.

Каждая прокатная клеть 16 содержит станину 24, закрываемую на ее верхнем конце передней пластиной 26, на которую опирается выступающий изнутри, имеющий открытую сторону корпус 28 комплекта валков. В каждой станине 24 соответствующий сегмент 20 трансмиссионного вала имеет коническое зубчатое колесо 30, зацепляющееся с сопряженным коническим зубчатым колесом 32 на одной из пар параллельных приводных валов 34. Приводные валы имеют взаимозацепляющиеся зубчатые колеса 36, которые в свою очередь зацепляются с ведомыми зубчатыми колесами 38 на валах 40 валков.

Валы 40 валков являются шарнирно соединенными для вращения в подшипниках скольжения 42, 44 ведущей и рабочей стороны. Подшипники скольжения установлены внутри эксцентриковых втулок 46, 48, которые в свою очередь опираются, с возможностью вращения, на корпус 28 комплекта валков. Валы 40 валков выступают из отверстий в передней пластине 26, и рабочие валки 18 консольно опираются на открытые концы валов валков.

Смазочное вещество подают в каждую прокатную клеть по гибким шлангам 50, соединенным с подающей магистралью 52. Не изображено, но подразумевается, что шланги 50 сообщаются с внутренней сетью стратегически расположенных каналов в станине 24, передней пластине 26 и корпусе 28 комплекта валков, чтобы направлять смазочное вещество в необходимые места для смазки зубчатых колес, подшипников и прочих вращающихся компонентов, находящихся в каждой прокатной клети.

Во время прокатки охлаждающую воду непрерывно впрыскивают на рабочие валки. Уплотнительная пластина 54 и уплотнения 56 вала установлены с возможностью исключения проникновения охлаждающей воды, уносимой грязи и вторичной окалины в станину 24. Но поскольку уплотнения 56 подвергаются естественному износу, их эффективность постепенно ухудшается, в результате чего охлаждающая вода и частицы грязи в конечном счете проходят через переднюю пластину и загрязняют смазочное вещество, непрерывно подаваемое на подшипники 44 скольжения рабочей стороны.

Другие внутренние элементы, такие как зубчатые колеса 36, 38, 30, 32, ведущей стороны подшипников 42 и др., по существу изолированы от подаваемой извне охлаждающей воды. Поэтому имеется, если имеется вообще, небольшая вероятность того, что подаваемое на эти элементы смазочное вещество будет загрязнено.

В соответствии с данным изобретением станины прокатных клетей подразделены соответствующим образом скомпонованными средствами для внутреннего разделения, выполненными в виде перегородок 58, на первые и вторые камеры А, В. Внутренние элементы, которые соответственно защищены от загрязнения со стороны охлаждающей воды, находятся в первой камере А; при этом элементы, которые, вероятно, могут подвергаться воздействию загрязнения, находятся во второй камере В. Камеры А, В обеспечены, соответственно, отдельными стоками 60, 62. Камера В сообщается с нижней стороной уплотнительной пластины 54 через отверстия 64 в передней пластине 26.

Фиг. 4 изображает замкнутую герметизированную систему смазки в соответствии с данным изобретением. Эта система включает в себя первичную емкость 66 для хранения, меньшую вторичную емкость 68 для хранения и средство удаления воды, выполненное в виде установки 70, которая обычно содержит вакуумный водоотделитель или центрифугу известного из уровня техники типа.

Смазочное вещество подают из первичной емкости 66 для хранения в каждую из прокатных клетей 16 по подающей магистрали 52 и гибким ответвляющим шлангам 50. На подающей магистрали 52 расположены средство для закачки, выполненное в виде насоса 72, средство для фильтрации, выполненное в виде фильтров 74, 76, и средство для охлаждения, выполненное в виде установки 78 охлаждения.

Не имеющее воды смазочное вещество удаляют из клетей по стокам 60 и возвращают непосредственно в первичную емкость 66 для хранения с помощью первого средства возврата, выполненного в виде возвратной сети, которая содержит ответвления 80, возвратный патрубок 82 и возвратный коллектор 84.

Загрязненное водой смазочное вещество принимают из прокатных клетей по стокам 62 и возвращают в меньшую вторичную емкость 68 для хранения посредством второго средства возврата, выполненного в виде второй возвратной сети, которая содержит ответвления 86, возвратный патрубок 88 и возвратный коллектор 90. Загрязненное водой смазочное вещество направляют из вторичной емкости 68 для хранения по линии 92 в установку 70 удаления воды, где загрязняющую воду удаляют и сбрасывают по выпускной линии 94. Не имеющее воды смазочное вещество затем направляют далее в первичную емкость 66 для хранения по линии 96.

Специалистам в области прокатных станов известно, что основным источником попадания грязи является загрязнение, уносимое охлаждающей водой, которая проникает через рабочую сторону уплотнения валов. За счет данного изобретения грязь и загрязненную воду изолируют от основной массы смазочного вещества, циркулирующего по стану. Грязь и воду немедленно удаляют из относительно небольшого объема смазочного вещества, отводимого в меньшую вторичную емкость 68 для хранения. За счет этого повышают чистоту смазочного вещества в первичной емкости 66 для хранения и тем самым исключают контактирование загрязняющих частиц с движущимися элементами в стане. Прочие преимущества данного изобретения: повышение срока службы смазочного вещества, снижение конденсирования в первичной емкости для хранения и в станинах прокатных клетей; при этом необходимость очистки более крупной первичной емкости для хранения возникает реже.

Несмотря на то, что данное изобретение изложено относительно систем смазки для чистовых волочильных барабанов прокатного стана, специалистам данной области техники будет ясна его применимость для других условий, в которых замкнутые системы смазки обслуживают оборудование с многими движущимися элементами, из которых только некоторые подвержены воздействию внешних загрязнителей.