專利名稱：具有密封裝置的浮動輥和密封浮動輥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配備有密封裝置的浮動輥(S輥)，其具有固定軸，即十字頭，和可轉(zhuǎn)動地支承在該軸上的護(hù)套，并由密封裝置在軸和護(hù)套之間分隔出壓カ室，其中，該密封裝置具有密封結(jié)構(gòu)和密封間隙，潤滑油流被導(dǎo)入到密封結(jié)構(gòu)和護(hù)套內(nèi)表面之間。此外，本發(fā)明還涉及ー種密封浮動輥的方法。
背景技術(shù)：
在壓光機(jī)和擠壓機(jī)中，壓區(qū)通常由兩個彼此相對擠壓的輥構(gòu)成，纖維幅材在這兩個輥之間運(yùn)行。為了產(chǎn)生均勻的壓區(qū)壓力，通常將其中一個輥設(shè)計為撓度調(diào)節(jié)輥。在進(jìn)行主動撓度補(bǔ)償時，借助于內(nèi)部護(hù)套加載阻止這種彎曲和/或使這種彎曲具有所需要的形狀，其中，在軸和護(hù)套之間施加產(chǎn)生這種效果的力，該カ的大小是可調(diào)節(jié)的。在浮動的撓度調(diào)節(jié) 輥中，在軸和護(hù)套之間的空間由于縱向以及端面密封而分隔成兩個室。位于壓區(qū)一側(cè)的室為壓カ室，也被稱為正室(Pluskammer),而相對一側(cè)的室稱為負(fù)室(Minuskammer),負(fù)室中的壓カ低于壓カ室中的壓力。壓カ室的加壓會產(chǎn)生使護(hù)套彎曲的力。壓カ室的投影面相對較大，因此所需要的壓カ也相對溫和，一般保持在IObar以下。壓カ室必須在整個壓迫長度上以及在端面上有充分的密封?？v向密封根據(jù)其位置也被稱為側(cè)面密封。在撓度補(bǔ)償浮動輥中，為固定的軸配置可圍繞其轉(zhuǎn)動的護(hù)套。使用壓カ油對護(hù)套加載，壓カ油被輸送到位于軸和護(hù)套之間的壓力室中。通過這種加載將補(bǔ)償輥?zhàn)o(hù)套的撓度，從而在壓區(qū)中獲得均勻的壓力分布。撓度調(diào)節(jié)輥通常安裝在擠壓機(jī)或壓光機(jī)中，作為產(chǎn)生壓區(qū)接觸的輥對中的一個輥。輥內(nèi)部的、主要由油的粘度所引起的摩擦隨著轉(zhuǎn)速的遞增而增加，這樣輥將因此而需要較高的驅(qū)動功率。此外,這種摩擦還將導(dǎo)致油的加熱,但是油必須是被冷卻的。在專利文獻(xiàn)US 5725465中描述了ー種空氣加載的撓度補(bǔ)償浮動輥。在這種輥中使用壓縮空氣來替代壓カ油，由此降低了輥的總能源消耗?？v向密封件由兩個彼此間隔設(shè)置的密封片組成，這兩個密封片與護(hù)套內(nèi)表面相接觸。在密封片之間導(dǎo)入油作為潤滑劑，其使密封片潤滑并同時對密封片和護(hù)套內(nèi)表面之間的間隙實(shí)施密封。但是油也會進(jìn)入壓力室中，因此必須不斷地將油從那里引走。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)還在于形成很多的孔以及由于油與空氣的混合而產(chǎn)生問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的利用壓縮空氣加載的浮動輥的工作原理基本上與目前利用油加載的浮動輥的工作原理相同。由靜止的、即非旋轉(zhuǎn)的軸和安裝在該軸上的護(hù)套組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)也與當(dāng)前所用的浮動輥相當(dāng)。在空氣加載的輥的壓力室中，也使用空氣代替油來作為壓力介質(zhì)。所需空氣數(shù)量和供應(yīng)壓カ根據(jù)現(xiàn)場使用而定。通過測算已知供應(yīng)壓力作為外部加載函數(shù)是線性上升的。為了補(bǔ)償設(shè)定用于示例輥的250kN/m的線性負(fù)載，需要約為5bar的供應(yīng)壓力。該壓力水平依賴于過程，因此為了減少利用空氣加載的輥的功率消耗，必須借助于密封將從壓力室的逸出降低到足夠低的水平。由于空氣的粘度極低，因此在壓力室中產(chǎn)生的摩擦損耗是微不足道的。對使空氣加載的輥旋轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動功率的要求也因此是相當(dāng)小的。利用本發(fā)明能夠提供一種配備有密封裝置的新型浮動輥，其中將使壓カ室獲得良好的密封性，而不會出現(xiàn)這些存在于現(xiàn)有技術(shù)中的問題。本發(fā)明的另ー個目的在于提出一種密封浮動輥的新方法，利用該方法可以解決密封裝置的問題。根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的典型特征在于將氣體或混合氣體作為潤滑剤。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的方法的典型特征在于采用氣體或混合氣體作為潤滑剤。


下面根據(jù)示出了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖Ia示出了從端面觀察到的輥對的原理圖；圖Ib示出了沿機(jī)器方向觀察到的如圖I所示的輥對； 圖Ic示出了根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的第一原理圖；圖Id示出了根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的第二原理圖；圖2a示出了密封裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的第三原理圖；圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的第四原理圖；圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的第五原理圖；圖3b以截面不出了與圖3a所不原理圖相應(yīng)的結(jié)構(gòu)；圖3c以等比例視圖示出了如圖3b所示的密封結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式圖Ia示出了輥對，其下輥為撓度補(bǔ)償浮動輥。該撓度補(bǔ)償浮動輥包括固定的軸10和可轉(zhuǎn)動地支承在該軸上的護(hù)套11。在軸10和護(hù)套11之間通過密封裝置分隔成的壓カ室12。另外，該密封裝置還包括密封結(jié)構(gòu)13和密封間隙14，在其中潤滑劑流被導(dǎo)入到密封結(jié)構(gòu)13和護(hù)套11的內(nèi)表面15之間(圖lc)。在圖Ia中還示出了負(fù)室20。根據(jù)本發(fā)明，潤滑劑由氣體或混合氣體組成。圖Ib示出了沿機(jī)器方向觀察到的輥對。圖2a以簡化的形式示出了壓カ室12的密封件13，其目的在于限定來自壓カ室中的氣流。采用氣體或混合氣體作為潤滑劑，其同時也被密封，其從密封件13旁邊經(jīng)過流入壓カ較低的區(qū)域中。允許有從壓カ室的泄漏，但前提是泄露造成的對空氣加載的壓縮機(jī)功率要求不是太大。一般而言，該密封件13包括密封結(jié)構(gòu)和密封間隙。該密封間隙形成在密封結(jié)構(gòu)和護(hù)套內(nèi)表面之間。輸送到密封間隙的潤滑劑也一起作用于該密封件13上，并形成潤滑劑膜。密封結(jié)構(gòu)例如可以由密封片、薄膜、氣墊、箔或其他相應(yīng)的元件構(gòu)成。這種潤滑可以是氣動式的，或者是空氣靜カ式的，并且采用氣體或混合氣體(例如空氣)作為潤滑剤。在圖Ic中示出了由氣墊16構(gòu)成的密封結(jié)構(gòu)，在圖Id中示出了由箔21構(gòu)成的密封結(jié)構(gòu)。盡管在本發(fā)明的描述中主要結(jié)合縱向密封進(jìn)行了說明，但是需要指出的是，也可以通過端側(cè)密封在壓カ室12的端面上對其進(jìn)行密封，并且端側(cè)密封和縱向密封可以共同組成ー個一體的結(jié)構(gòu)。為了構(gòu)成壓カ室12，向被加載空氣的輥供應(yīng)空氣。根據(jù)本發(fā)明，采用氣體或混合氣體作為密封結(jié)構(gòu)的潤滑劑，在此避免了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。這種潤滑可以是氣動式的或空氣靜カ式的。在氣動式潤滑中，在相対的表面發(fā)生相對運(yùn)動時形成潤滑劑膜。由于這種潤滑，在密封間隙中還產(chǎn)生壓カ分布，該壓カ分布使得密封件從相對表面Gcgcn Hiichc )(在此為護(hù)套內(nèi)表面)升起?？諝忪oカ式密封的運(yùn)行基于導(dǎo)入密封間隙中的壓縮氣體或混合壓縮氣體，例如壓縮空氣。壓縮空氣使得在密封間隙中出現(xiàn)空氣靜カ式的潤滑情況，在此，在相對表面之間不形成接觸。加載壓カ可以穿過密封件作為潤滑劑被導(dǎo)入密封間隙中。這種密封也可良好地適用于高運(yùn)行溫度。利用空氣靜カ式密封件可以實(shí)現(xiàn)密封件的穩(wěn)定工作和較低的空氣消耗。所要求的承載能力是很小的，由此使得能夠采用氣體作為潤滑剤。氣體在很寬的溫度范圍內(nèi)是化學(xué)穩(wěn)定的，并且由于其的低粘度而具有較低的摩擦。此外，在使用空氣的情況下潤滑劑供應(yīng)不 會有問題，并且通常也不需要外部冷卻。圖2b示出了膜密封件的結(jié)構(gòu)。膜密封件的工作方式基于彈性膜17，其從下面被施以加載壓力，在此優(yōu)選采用空氣或氣體作為加載介質(zhì)。該膜可以固定在設(shè)置于軸10中的槽上，當(dāng)膜17隆起時密封間隙變小。該膜例如可以由金屬或聚合材料制成。該膜可以是透氣性的或非透氣性的。優(yōu)選同時將氣體或混合氣體作為潤滑劑導(dǎo)入到膜的下面。如果用于加載的介質(zhì)穿過一個或多個可滲透的膜，則密封件將根據(jù)空氣靜力學(xué)原理工作。如圖3所示的結(jié)構(gòu)為空氣靜カ式結(jié)構(gòu)，在此，壓縮空氣以壓力ps穿過節(jié)氣門(Drossel)被置入密封間隙中，而后，空氣又由密封間隙到達(dá)周圍環(huán)境中，此處的壓カ為py，同時在密封件13和護(hù)套之間形成空氣潤滑膜。在此，向位于密封件13下方的空間中施加単獨(dú)的加載壓力，但是也可以將如圖2所示的供應(yīng)壓力作為加載壓カ的一部分。優(yōu)選可以降低要導(dǎo)入密封間隙中的氣流，從而避免過大的間隙高度。大的間隙高度將導(dǎo)致氣體消耗增加并降低剛性。例如可以利用噴嘴來降低氣流，此后密封間隙本身可以作為次級節(jié)氣門。替代噴嘴或者附加地，例如還可以通過多孔材料將空氣導(dǎo)入密封間隙中，其中，節(jié)流基于材料的無數(shù)小孔實(shí)現(xiàn)。在圖3b中示出了一種示例性的密封結(jié)構(gòu)的截面。所示出的是測試密封件13，其長度為有效縱向密封的長度的一部分。密封件①浮動地接合在機(jī)體部分②上。要輸送到密封間隙中的空氣通過孔③被導(dǎo)入密封間隙中，由此形成空氣潤滑膜。在密封件①的下方形成空間④，在其中通過加載壓縮空氣而產(chǎn)生加載壓力。根據(jù)カ平衡方程，當(dāng)在密封間隙中形成空氣潤滑膜時，加載壓カ的大小決定在密封間隙中產(chǎn)生的壓カ的大小。圖3c示出了一種示例性的密封結(jié)構(gòu)的等軸圖。壓縮空氣通過擰在端面上的連接件①輸送，空氣通過5個孔②流入密封間隙中。噴嘴通過槽③彼此連接，槽③用以平衡壓カ分布，并防止密封件在較高的滑動速度下的傾斜。密封件的表面材料例如可以由工程塑料構(gòu)成。密封件的表面材料和密封件主體材料可以是相同或不同的。優(yōu)選將這些材料選擇為，能夠使滑動表面短時間地相互接觸。密封件可以浮動地固定在軸10上，這樣，在軸彎曲時護(hù)套內(nèi)表面和軸中心點(diǎn)之間的相互距離改變，可以實(shí)現(xiàn)均勻的間隙高度。根據(jù)本發(fā)明的密封裝置具有用于產(chǎn)生潤滑劑流的裝置18。該裝置18包括流動支承件19，如圖2c所示，該流動支承件19使密封結(jié)構(gòu)13斷開。流動支承件19可以沿密封結(jié)構(gòu)的縱向和/或橫向延伸。例如在圖3b中，在密封結(jié)構(gòu)中設(shè)置縱向支承件，橫向支承件從這里朝向密封間隙開放。此外，密封結(jié)構(gòu)13還具有加載壓カ加載裝置，該裝置在如圖2c所示的實(shí)施方式中構(gòu)造為潤滑劑供應(yīng)裝置的部件?？紤]到空氣加載的浮動輥的總功率損耗，力求能夠通過壓カ室之間的流動使壓縮機(jī)功率要求保持在最小程度。在構(gòu)成壓カ室時，浮動輥的縱向密封件的密封性能是ー個重要的因素。根據(jù)本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)已在模擬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的輥?zhàn)o(hù)套內(nèi)表面的條件下進(jìn)行了測試。在測試中，密封件的相對面由圓柱形的鋼管構(gòu)成。正如在測試中所證實(shí)的那樣，當(dāng)選擇等于或大于壓カ室壓カ的壓力作為密封件的間隙壓カ時，可以使壓カ室是完全空氣密封的。即便是提高密封間隙壓力也能夠?qū)崿F(xiàn)無泄漏的壓カ室，但這將使供應(yīng)給密封件中的氣流相應(yīng)地增加。此外還確定了 密封件的平均間隙高度與轉(zhuǎn)速無關(guān)而保持不變，在此流也保持不變。目標(biāo)是將密封件設(shè)計為浮動的和“安裝錯誤自適應(yīng)的”。在此，使由幾何誤差造成的流動最小化。優(yōu)選通過相同的供應(yīng)管道輸送施加于密封件的空氣和對密封間隙進(jìn)行潤滑的空氣。與目前的浮動輥不同的是，空氣加載的浮動輥的總功率消耗幾乎與轉(zhuǎn)速無關(guān)，因?yàn)楫?dāng)速度上升時，只有輥的機(jī)械功率損耗在増加。雖然前面參考ー種結(jié)構(gòu)對本發(fā)明做了詳細(xì)說明，其中在密封間隙中的潤滑劑壓カ大于或等于的壓カ室壓力，但是在對密封間隙潤滑 時可以使用在室之間所發(fā)生的流動。在此密封間隙中的壓カ低于壓カ室中的壓力，但高于負(fù)室中的壓力。空氣加載的浮動輥的應(yīng)用領(lǐng)域例如為纖維幅材制造機(jī)器(例如紙板機(jī)和造紙機(jī))的擠壓機(jī)、壓光機(jī)和金屬帶擠壓機(jī)。也可以在金屬帶壓光機(jī)中例如作為導(dǎo)輥設(shè)置無驅(qū)動撓度調(diào)節(jié)輥，其中，利用ー個(単獨(dú)的)受驅(qū)輥通過帶循環(huán)使多個導(dǎo)輥在轉(zhuǎn)動中移動。
權(quán)利要求
1.一種配備有密封裝置的浮動輥，其包括固定的軸(10)和可轉(zhuǎn)動地支承在所述軸(10)上的護(hù)套(11)，在所述軸(10)和護(hù)套(11)之間通過該密封裝置分隔出的壓カ室(12)，該密封裝置具有密封結(jié)構(gòu)(13)和密封間隙(14)，在該密封間隙(14)中潤滑劑流被導(dǎo)入所述密封結(jié)構(gòu)(13)和所述護(hù)套(11)的內(nèi)表面(15)之間，其特征在于，使用氣體或混合氣體作為潤滑劑。
2.如權(quán)利要求I所述的浮動輥，其特征在于，所述潤滑劑由流動的壓縮氣體或壓縮混合氣體構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I或2所述的浮動輥，其特征在于，所述潤滑劑流的壓カ等于或大于所述壓カ室(12)中的壓力。
4.如權(quán)利要求I或2所述的浮動輥，其特征在于，所述潤滑劑流的壓カ小于所述壓カ室(12)中的壓力。
5.如權(quán)利要求I到4中任一項所述的浮動輥，其特征在于，所述密封裝置包括用于形成潤滑劑流的裝置(18)。
6.如權(quán)利要求5所述的浮動輥，其特征在于，所述用于形成潤滑劑流的裝置(18)具有流動支承件(19)，其被引導(dǎo)穿過所述密封結(jié)構(gòu)(13)。
7.如權(quán)利要求6所述的浮動輥，其特征在于，所述流動支承件(19)沿所述密封結(jié)構(gòu)(13)的縱向和/或橫向延伸。
8.如權(quán)利要求I到7中任一項所述的浮動輥，其特征在于，所述密封結(jié)構(gòu)(13)包括加載壓カ加載裝置，該裝置被構(gòu)造為潤滑劑供應(yīng)裝置的部件。
9.如權(quán)利要求I到8中任一項所述的浮動輥，其特征在干，將所述潤滑劑流設(shè)置為，使所述密封結(jié)構(gòu)(13)和所述護(hù)套(11)的內(nèi)表面(15)之間的密封間隙(14)小于50 u m。
10.ー種密封浮動棍的方法,其中，在隸屬于所述棍的固定的軸(10)和可轉(zhuǎn)動地支承在該軸(10)上的護(hù)套(11)之間，通過密封裝置分隔出壓力室(12)，并向隸屬于該密封裝置的密封間隙(14)中導(dǎo)入潤滑劑，其特征在于，使用氣體或混合氣體作為潤滑剤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配備有密封裝置的浮動輥，該浮動輥包括固定的軸(10)和可轉(zhuǎn)動地支承在該軸(10)上的護(hù)套(11)。在軸(10)和護(hù)套(11)之間由密封裝置分隔出壓力室(12)。該密封裝置具有密封結(jié)構(gòu)(13)和，潤滑劑流在該密封間隙中被導(dǎo)入到密封結(jié)構(gòu)(13)和護(hù)套(11)的內(nèi)表面(15)之間。使用氣體或混合氣體作為潤滑劑。本發(fā)明還涉及一種密封浮動輥的方法。
文檔編號F16J15/16GK102808952SQ20121018021
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者佩卡·約克拉, 漢努·許沃寧, 蒂莫·蘭塔寧, 約爾馬·斯內(nèi)爾曼, 卡里·霍洛派寧, 亞尼·哈科拉, 托米·科羅萊寧, 泰穆·伊莫寧 申請人:美卓造紙機(jī)械公司