уплотняющее устройство подшипника валка с компенсацией радиальных смещений

Формула изобретения

1. Уплотняющее устройство в области стороны бочки подшипника валка, в котором цапфе (2) валка соответствует по меньшей мере один окружающий ее эластичный уплотняющий элемент (9, 10), который взаимодействует с уплотняемой поверхностью (7), причем уплотняющий элемент (9, 10) поддерживается неподвижным, а уплотняемая поверхность (7) подвижным с цапфой (2) валка держателем (8, 6), или соответственно уплотняющий элемент (9, 10) поддерживается подвижным с цапфой валка, а уплотняемая поверхность (7) - неподвижным держателем (8, 6), отличающееся тем, что уплотняющий элемент (9, 10) и/или уплотняемая поверхность (7) опирается на по меньшей мере один эластичный опорный элемент (13) на своем держателе (8), причем эластичный опорный элемент (13) имеет меньшую жесткость, чем уплотняющие язычки (14, 15) уплотняющего элемента (9, 10), и при этом жесткость эластичного элемента (13) и/или величина радиального компенсирующего перемещения эластичного опорного элемента (13) предварительно регулируется.

2. Уплотняющее устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотняющий элемент (9, 10) и/или уплотняемая поверхность (7) установлены на своем держателе (8) между по меньшей мере одним зажимным средством (11) и при необходимости упором (12), причем зажимное соединение допускает перемещение уплотняющего элемента (9, 10) и/или уплотняемой поверхности в радиальном направлении, в то время как перемещение уплотняющего элемента (9, 10) в окружном направлении не допускается.

3. Уплотняющее устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве эластичного опорного элемента (13) используется по меньшей мере одно уплотняющее кольцо.

4. Уплотняющее устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве эластичного опорного элемента (13) используется по меньшей мере одна закрытая камера.

5. Уплотняющее устройство по любому из п.3 или 4, отличающееся тем, что камера или соответственно уплотняющее кольцо заполнены эластомером.

6. Уплотняющее устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что эластичный опорный элемент (13) образует с уплотняющим элементом (9, 10) единый узел.

7. Уплотняющее устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что зажимное средство (11) и при необходимости упор (12) и/или поверхности уплотняющего элемента (9, 10), и/или уплотняемой поверхности (7), которые находятся в соединении с зажимным средством (11) и при необходимости с упором (12), покрыты тефлоном.

8. Уплотняющее устройство по любому из пп.2-7, отличающееся тем, что по меньшей мере зажимное устройство (11) и поверхность уплотняющего элемента (9, 10) и/или уплотняемая поверхность (7), которые находятся в соединении с зажимным средством (11), имеют радиально направленные зубчатые венцы или соответственно направляющие.

9. Уплотняющее устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что в качестве уплотняющего элемента (9, 10) применяется радиально-волновое уплотняющее кольцо.

10. Уплотняющее устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что два уплотняющих элемента (9, 10) расположены на держателе (8).

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается уплотняющего устройства в области стороны бочки подшипника валка, у которого цапфе валка соответствует, по меньшей мере, один окружающий ее эластичный уплотняющий элемент, взаимодействующий с уплотняемой поверхностью, причем уплотняющий элемент поддерживается неподвижным, а уплотняемая поверхность - подвижным с цапфой валка держателями, или соответственно уплотняющий элемент поддерживается подвижным с цапфой валка, а уплотняемая поверхность - неподвижным держателями.

Подобного типа уплотняющие устройства, в частности, для подшипников с масляной пленкой давно известны из уровня техники, например, как описано в US 4435096. Используемые здесь уплотняющие элементы должны, с одной стороны, предотвращать попадание масла из подшипника с масляной пленкой к бочке валка, а с другой стороны, предотвращать попадание частично смешанного со шлаком охлаждающего и смазывающего материала от бочки валка в подшипник с масляной пленкой.

Вследствие различных нагрузок, возникающих в процессе вальцовки, могут происходить радиальные смещения цапфы валка в подушке. У ненагруженных, не работающих валков уплотняющий зазор между втулкой цапфы и втулкой подшипника в нижней области уменьшается, а зазор в противолежащей верхней области - увеличивается. Если, напротив, валок используется, и через подушки и подшипники оказывается давление на валок, то оказывается, что подшипниковый зазор между втулкой цапфы и втулкой подшипника увеличивается в нижней области и, напротив, уменьшается в противолежащей верхней области. Это получаемое в результате различных нагрузок радиальное смещение, согласно уровню техники, должно компенсироваться уплотняющими элементами.

При этом в случае ненагруженного валка уплотняющий язычок в нижней области уплотняющего элемента очень сильно сжимается, в то время как уплотняющий язычок в верхней области едва касается уплотняемой поверхности. В случае нагруженного валка уплотняющий язычок, напротив, в верхней области уплотняющего элемента очень сильно сжимается, а в нижней области, возможно, едва касается уплотняемой поверхности.

С этой радиальной игрой (люфт, зазор) связано усиленное нагружение и тем самым увеличенный износ уплотнения, с одной стороны, в крайнем сжатом состоянии, а с другой стороны, постоянное изменение нагрузки и дополнительно опасность того, что уплотняющее действие сильно ослабевает ввиду не оптимально прилегающего к уплотняемой поверхности уплотняющего язычка.

US 3866924 раскрывает отличающееся по назначению съемное устройство для аксиально подвижного штока или соответственно трубы. Здесь раскрыты многочисленные последовательно расположенные нагруженные в аксиальном направлении уплотняющие язычки, которые через металлические стопорные кольца опираются на уплотнительные кольца, которые должны компенсировать смещение трубы или соответственно штока перпендикулярно к направлению движения. В основе изобретения лежит задача усовершенствования соответствующего родовому понятию уплотняющего устройства так, что несмотря на радиальное смещение цапфы валка во втулке подшипника уплотняющие язычки уплотняющих элементов постоянно оптимально прилегают к уплотняемой поверхности, без чрезмерной нагрузки уплотняющих элементов, чтобы уменьшить износ уплотняющих элементов и повысить их долговечность.

Для решения этой задачи предлагается, что уплотняющий элемент и/или уплотняемая поверхность опирается через, по меньшей мере, один эластичный опорный элемент на свой держатель, причем эластичный опорный элемент имеет более низкую жесткость, чем уплотняющий язычок уплотняющего элемента. Если в этом случае происходит радиальное смещение, то уплотняющий язычок уплотняющего элемента в уменьшающемся сначала уплотняемом зазоре не изменяется в своей форме, но вследствие своей большей жесткости переносит соответствующие усилия на эластичный опорный элемент, поддерживающий уплотняющий элемент, который в этой области уплотнительного зазора сжимается. На противолежащей стороне эластичный опорный элемент соответственно растягивается в увеличивающемся уплотняемом зазоре так, что здесь уплотняющий язычок без большого перемещения также постоянно оптимально прилегает к уплотняемой поверхности.

Оказалось выгодным, что жесткость эластичного опорного элемента и/или величину радиальной компенсации можно предварительно регулировать. Благодаря этому, с одной стороны, можно реагировать на различающиеся по жесткости уплотняющие элементы, а с другой стороны, можно подгонять эластичный опорный элемент под ожидаемое радиальное смещение.

Предпочтительно, если уплотняющий элемент и/или уплотняемая поверхность укрепляется на своем держателе посредством зажимных средств, причем зажимные средства допускают перемещение уплотняющего элемента и/или уплотняемой поверхности в радиальном направлении, в то время как перемещение уплотняющих элементов и/или уплотняемой поверхности в окружном направлении не допускается. Тем самым достигается, что, например, при неподвижном уплотняющем элементе он не может увлекаться во вращение ввиду возникающих на подвижной уплотняемой поверхности сил трения, что, однако, не мешает радиальной компенсации.

В качестве эластичных опорных элементов могут служить уплотняющие кольца или также закрытые камеры, которые могут быть заполнены, например, эластомером, чтобы обеспечить тем самым оптимальную компенсацию радиальных смещений.

Простой монтаж и простая замена уплотняющего элемента и эластичного опорного элемента обеспечивается, если эластичный опорный элемент объединен с уплотняющим элементом, с которым образует единый узел или сформирован заодно.

Предпочтительно, если зажимное средство и/или боковые поверхности уплотняющего элемента и/или уплотняемой поверхности, которые находятся в соединении с зажимным средством, покрыты тефлоном. Вследствие этого возможно радиальное смещение уплотняющих элементов или соответственно уплотняемой поверхности на своих держателях.

Для предотвращения возможности осуществления уплотняющим элементом и/или уплотняемой поверхностью на своих держателях, наряду с желаемым радиальным перемещением, окружного движения оказалось выгодным, что зажимное средство и боковые поверхности уплотняющего элемента и/или уплотняемой поверхности имеют радиально направленные зубчатые венцы или соответственно направляющие, причем эти направляющие или соответственно зубчатые венцы сформированы без защемления.

Более подробно изобретение поясняется посредством чертежей, которые показывают:

фиг.1 - фрагмент валка с подшипником с масляной пленкой;

фиг.2 - детализированный вид уплотняемой области.

На фиг.1 можно видеть валок 1, который имеет цапфу 2 валка. Цапфа 2 валка опирается, как видно на фиг.2, своей втулкой 3 цапфы на втулку 4 подшипника, которая с другой стороны опирается на подушку 5. На втулке 3 цапфы показана надставка 6 втулки цапфы, которая несет уплотняемую поверхность 7. На подушке 5 смонтирован держатель 8, который предназначен для того, чтобы нести уплотняющие элементы 9, 10. При этом уплотняющие элементы 9, 10 поджаты зажимным средством 11 к упору 12 так, что возможно радиальное перемещение уплотняющих элементов 9, 10, окружное перемещение которых, однако, в держателе 8 исключено. Между держателем 8 и уплотняющим элементом 9, 10 расположен эластичный опорный элемент 13. Эластичный опорный элемент 13 образован в форме закрытой камеры, которая заполнена эластомером.

Если возникает радиальное смещение цапфы 2 валка и втулки 3 цапфы относительно втулки 4 подшипника и подушки 5, то уплотняющие элементы 9, 10 должны будут компенсировать это радиальное смещение. Однако поскольку эластичный элемент 13 имеет меньшую жесткость, чем язычки 14, 15 уплотняющих элементов 9,10, то обеспечивается, что эластичный опорный элемент 13 воспринимает радиальное смещение, причем уплотняющие язычки 14, 15 не деформируются. Тем самым обеспечивается, что уплотняющие язычки 14, 15 постоянно прилегают к уплотняемой поверхности 7, чем достигается оптимальное уплотняющее действие. К тому же, при такой установке уплотняющих язычков 14, 15 обеспечивается их минимальный износ.

Этот пример показывает только, что уплотняющий элемент 9, 10 опирается на эластичный опорный элемент 13. Однако предметом изобретения также является, что только уплотняемая поверхность 7 опирается через соответствующий эластичный опорный элемент на надставку 6 втулки цапфы, или что как уплотняющий элемент, так и уплотняемая поверхность опираются на эластичный опорный элемент.

Обзор ссылочных позиций

1. валок

2. цапфа валка

3. втулка цапфы

4. втулка подшипника

5. подушка

6. надставка втулки цапфы

7. уплотняемая поверхность

8. держатель

9. уплотняющий элемент

10. уплотняющий элемент

11. зажимное средство

12. упор

13. эластичный опорный элемент

14. уплотняющий язычок

15. уплотняющий язычок