專利名稱:輥頸的密封的制作方法
本發(fā)明涉及的是在軋鋼廠中軋機的輥頸上采用的輥頸的密封。
在附圖1中給出了美國專利No.4，165，881(Salter)中描述過的已有技術輥頸密封10的情況。這種密封具有一個壓鑄的柔性園形的密封體12，該密封體12的里面靠預先埋置在里邊的由螺旋形彈簧14和鋼索16組合而成的組合件予以加固。密封體12有園形的水側凸緣部分18、園形的油側凸緣部分20、園形的水側凸緣法蘭22、園形的油側法蘭24和園形的拋油環(huán)26。當該種密封處于如圖1所示的不受應力作用的狀態(tài)時，水側凸緣部分18自密封體12的一個末端沿軸向伸展出來、油側凸緣部分20自密封體12向內(nèi)傾斜地延伸，而水側法蘭22和油側法蘭24自密封體12徑向延伸，并且與附圖1中由“a”表示的密封軸保持垂直的關系。水側法蘭22和油側法蘭24由一個園柱形的外部表面28在軸向隔開。水側法蘭22和油側法蘭24都有一個園形的柔性凸緣部分30，柔性凸緣部分30從根部32開始傾斜地向外伸出。
如附圖2所示，這種密封10適于安裝在軋鋼廠輥頸36的錐狀部分34上。上述之輥頸36裝在一個油膜軸承內(nèi)，可以旋轉(zhuǎn)。該油膜軸承包括一個軸套38，軸套38按習慣方式(圖中未示出)固定到輥頸上以便能進行旋轉(zhuǎn)。軸套38還有一個園柱形的外部軸承表面，供在固定不動的襯套40的內(nèi)部軸承表面內(nèi)旋轉(zhuǎn)之用。襯套40被安裝在軋輥軸承套42內(nèi)。
軸套38隨著輥頸36旋轉(zhuǎn)，而軋輥軸承套42和襯套40卻依然保持在靜止的狀態(tài)，于是就在軸套38和襯套40的軸承表面之間連續(xù)供給大量的油。軋輥軸承套42的園形延伸部分44給出了一個貯油槽46，來自軸承表面之間的油就連續(xù)地被收集在這個貯油槽46之內(nèi)。收集到的油可以通過適當聯(lián)結的管道(附圖中未示出)自貯油槽46中抽出以便經(jīng)冷卻、過濾然后再重復循環(huán)到上述的軸承表面。
在軋輥處于“潮濕”狀態(tài)工作時，水就連續(xù)地溢出到輥桶48上并向下流到它的端面50上。盡管離心力的作用是趨向于將水甩出軋輥，但是仍有一部分水要沿著軸承方向上的輥頸流動。通常用標號52代表的密封裝置和構成該密封裝置一部分的柔性輥頸密封10的目的就是旨在防止任何一點水滲入軸承并污染軸承中的油，同時也是為了防止軸承中油的損失。
密封裝置52除了包括有柔性密封10而外，還包括有一個剛性園形密封端板54，密封端板54被裝在軋輥軸承套42上并且相對于軋輥軸承套42固定住。密封端板54有一個向內(nèi)徑向延伸的剛性園形法蘭(或“水閘”)56，此剛性園形法蘭56垂直于軸承的軸。剛性園形法蘭56的內(nèi)緣與柔性密封體10上的園柱形外部表面28之間在徑向分開一定距離。密封端板54進而還包含有兩個肩狀突出部58，此肩狀突出部58自剛性園形法蘭56的底部沿相反的方向伸展出去。每一個肩狀突出部58都有一個園柱形肩狀表面60，這些肩狀表面60都平行于軸承的軸。園柱形肩狀表面60圍繞著柔性密封法蘭22和24并且被設計成和柔性凸緣部分30之間是滑動聯(lián)結的關系。
密封裝置52還包含有一個內(nèi)部密封環(huán)62，并且?guī)в袕椥遭o64，彈性鈕64與軋輥的端面50嚙合。內(nèi)部密封環(huán)62的內(nèi)緣在水側凸緣部分18和水側凸緣法蘭24的接合部66處與柔性密封體12相接觸。外部密封環(huán)68包圍著內(nèi)部密封環(huán)62。金屬的加固帶70包圍著密封體12的園柱形外部表面28。
在軋制操作期間，上述設備按下述方式工作內(nèi)部密封環(huán)62、柔性的輥頸密封10和軸套38隨輥頸旋轉(zhuǎn)。外部密封環(huán)68、密封端板54、軋輥軸承套42和襯套40則依然保持在靜止的狀態(tài)。潤滑油不斷從軸套38和襯套40的軸承表面之間流動。在輥頸密封上旋轉(zhuǎn)的拋油環(huán)26將大部分這樣流動的潤滑油送回，然后這些潤滑油又被導引至貯油槽46中。靠旋轉(zhuǎn)的拋油環(huán)26的作用而成功通過的潤滑油被旋轉(zhuǎn)的油側法蘭24送回，與肩狀表面60密封嚙合的柔性凸緣部分30將阻止上述這些潤滑油從油側法蘭24和肩狀表面60之間的泄漏。同樣，饋送到軋輥的大部分水也要被旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部密封環(huán)62送回?？績?nèi)部密封環(huán)62的作用而成功地通過的任何一點水也將由輥頸密封10上的旋轉(zhuǎn)的水側法蘭22送回，柔性凸緣部分30阻止上述這些水在水側法蘭22和其周圍的肩狀表面60之間通過。
盡管以上所述的密封裝置的工作狀態(tài)一般來說還是令人滿意的，但經(jīng)驗告訴我們，當將這種密封安裝在錐狀的輥頸部分34上時該密封體12在徑向就受到了應力的作用，因而水側凸緣部分18在徑向就要發(fā)生膨脹。水側凸緣部分18的徑向膨脹迫使密封體12產(chǎn)生一個園周的彎曲力矩M1，這樣一個彎曲力矩M1的趨勢是使水側法蘭22從其相對于密封軸a的自由垂直取向(如附圖1所示)扭曲變形成圖2所示的傾斜變形位置。于是，當軋輥48經(jīng)受軸向向右位移時(如附圖2所示)，水側凸緣法蘭22的角度配置情況使得它的根部32與密封端板54的剛性園形法蘭56之間變成摩擦接觸的關系，從而可能引起水側凸緣法蘭22在其根部32處產(chǎn)生過早的損壞，這種情況的結果可能導致泄漏。
本發(fā)明的主要目的在于提供一個能夠克服使水側法蘭具有傾斜趨勢的彎曲力矩M1的構件。在下邊將要詳細敘述的本發(fā)明的最佳實施例中將要給出實現(xiàn)上述主要目的途徑是，采用帶有一個向內(nèi)突出的園形肩狀突出部的密封體，該密封體的肩狀突出部與錐狀輥頸部分聯(lián)合作用的結果產(chǎn)生了一個校正彎曲力矩，校正彎曲力矩的方向與由水側凸緣部分的徑向膨脹產(chǎn)生的彎曲力矩方向相反。兩個相反方向的彎曲力矩有效地相互中和補償，因此在軸向接受這種密封而在徑向該密封受到錐形輥頸部分壓力時能使水側凸緣部分依然保持垂直于密封軸的狀態(tài)。
最好在水側密封法蘭的鄰近密封體的底部區(qū)域予以增厚，這就增加了水側法蘭的強度并且有助于維持水側法蘭使其保持在相對于密封軸是期望的垂直取向的狀態(tài)。
向內(nèi)突出的園形肩狀突出部在油側凸緣部分和水側凸緣部分提供的密封線之間提供了一個附加的密封線，因而就進一步加強了該密封裝置的總的密封性能，使其更趨完善。
附圖1是已有技術輥頸密封的剖面圖;
附圖2是油膜軸承和有關的密封裝置的剖面圖，包括附圖1所示的已有技術的輥頸密封;
附圖3是關于本發(fā)明的輥頸密封的剖面圖;
附圖4是安裝在軋鋼廠輥頸的錐狀部分的本發(fā)明的輥頸密封的剖面圖。
下面對有關實施例進行詳細的描述現(xiàn)在參照附圖3和附圖4描述有關本發(fā)明的一種密封。對于和附圖1和附圖2中介紹過的已有技術大致相同的附圖3和附圖4中的構件均賦以和附圖1，附圖2完全相同的標號。
本發(fā)明的輥頸密封10的特點是有一個園形的肩狀突出部72，此肩狀突出部72自密封體12的錐狀內(nèi)部表面74開始向內(nèi)突出。肩狀突出部72最好具有三角形的橫斷面，該三角形的頂點76相對于水側法蘭22徑向排列。相對于與水側法蘭22的徑向外部相交的參考平面p，將頂點76沿軸向偏移一個距離“d”的作法是有益的。這一偏移的方向是在參考平面p的遠離水側凸緣部分18所占位置的一側。
水側法蘭22最好具有一個厚度逐漸增加的基部22a，基部22a自密封體12的園柱形的外部表面28延伸到水側法蘭22的徑向中點附近?；?2a的斷面結構最好是截頭的直角三角形的，直角三角形的“斜邊”面對油側法蘭24。
如附圖4所示，肩狀突出部72與錐狀輥頸部分34共同作用的結果產(chǎn)生了第二個園周彎曲力矩M2，第二個彎曲力矩M2作用在密封體12上以對抗由水側凸緣部分18的膨脹而產(chǎn)生的園周彎曲力矩M1。彎曲力矩M2有效地對消了彎曲力矩M1，其結果是將水側法蘭22維持在垂直于密封軸并且平行于剛性園形法蘭56的期望位置上。
由于基部22a逐漸增厚，使得法蘭的硬度增加，結果使彎曲力矩M2的反作用的影響得以增強。由于基部22a的斷面構造是錐狀的，這樣就能避免損傷與柔性園形法蘭56相摩擦的接觸部位。
肩狀突出部72提供的第二個優(yōu)點是，在水側凸緣部分18和油側凸緣部分20給出的密封線之間肩狀突出部72還提供了一個附加的密封線。這樣就進一步消除了在軋輥表面和這種密封之間流體滲漏(油或者冷卻水)的可能性。
附圖標號一覽表標號 原文 中文 附圖10 meck seal 輥頸密封 1，212 seal body 密封體14 coiled spring 螺旋形彈簧16 steel cable 鋼索18 water-side lip 水側凸緣部分20 oil-side lip 油側凸緣部分22 water-side flange 水側法蘭24 oil-side flange 油側法蘭26 oil flinger 拋油環(huán)a seal axis 密封軸28 exterior surface 外部表面30 flexible lip 柔性凸緣部分32 heel portion 根部34 tapered section 錐狀部分 1，236 roll neck 輥頸38 sleeve 軸套40 bushing 襯套42 chock 軋輥軸承套44 circular extension 園形延伸部分46 sump 貯油槽48 roll barrel 輥桶
50 end face 端面52 seal assembly 密封裝置54 seal end plate 密封端板56 rigid circular flange 剛性園形法蘭(dam)28 exterior surface 外部表面58 shoulder 肩狀突出部60 shoulder surface 肩狀表面62 inner seal ring 內(nèi)部密封環(huán)64 resilient button 彈性鈕66 juncture 接合部68 outer seal ring 外部密封環(huán)70 reinforcing band 加固帶10 neck seal 輥頸密封12 seal body 密封體72 shoulder 肩狀突出部74 interior surface 內(nèi)部表面76 apex 頂點22 water-side flange 水側法蘭p reference plane 參考平面d offset distance 偏移距離18 water-side lip 水側凸緣部分22a base portion 基部28 exterior surface 外部表面
24 oil-side flange 油側法蘭34 roll neck section 錐狀輥頸部分56 rigid circular flange 剛性園形法蘭20 oil-side lip 油側凸緣部分
權利要求
1.一種用在軋鋼廠輥頸錐狀部分上的密封，所述密封的特征包括一個柔性園形的密封體，該密封體在其一個末端具有一個園形的凸緣部分和一個園形的法蘭，所說的凸緣部分從所說的密封體軸向延伸，而所說的法蘭從所說的密封體徑向延伸，并且當所說的密封處在不受應力作用的情況下垂直于密封體的軸，所說的密封適于在軸向被接受而在徑向受到由于所說的凸緣部分的徑向附加膨脹而產(chǎn)生的，所說錐狀輥頸部分的壓力，上述之徑向附加膨脹產(chǎn)生了一個園周的彎曲力矩，該彎曲力矩的趨勢是使所說的法蘭從其垂直于密封軸的取向傾斜扭曲，所說的密封還包括一個構件，這個構件位于所說的密封體上并且被用于和所說的錐狀輥頸部分產(chǎn)生聯(lián)合作用以抵抗所說的彎曲力矩。
2.按照權利要求
1所述的密封，其中所說的構件在所說的密封體上包括一個向內(nèi)突出的園形肩狀突出部。
3.按照權利要求
2所述的密封，其中所說的肩狀突出部位于密封體的錐狀內(nèi)部表面上。
4.按照權利要求
2所述的密封，其中所說的肩狀突出部有一個三角形的橫斷面。
5.按照權利要求
4所述的密封，其中所說的三角形橫斷面的頂點與所說的園形法蘭徑向排列。
6.按照權利要求
4所述的密封，其中所說的三角形橫斷面的頂點相對于一個參考平面有一個軸向偏移，該參考平面與所說的法蘭的徑向外部相交。
7.按照權利要求
6所述的密封，其中所說的三角形橫斷面的頂點位于所說的參考平面的遠離所說凸緣部分所占位置的一側。
8.按照權利要求
1所述的密封1所說的構件與所說的錐狀輥頸部分聯(lián)合作用的結果產(chǎn)生第二個彎曲力矩以對抗由于所說的凸緣部分的徑向膨脹而產(chǎn)生的上述第一次提到的彎曲力矩。
9.按照權利要求
1至8中任何一個所述的密封，其中所說的法蘭在鄰近所說的密封體處有一個基部，基部的厚度逐漸增加。
10.按照權利要求
9所述的密封，其中所說的基部有一個截頭的三角形橫截面。
11.按照權利要求
1所述的密封進而還包括第二個法蘭，第二個法蘭從所說的密封體徑向延伸出來，所說的第二個法蘭與第一次提到的法蘭之間由所說密封體上的園柱形外部表面在軸向隔開一定距離，所說的兩個法蘭被設計成在所說的密封處于不受應力作用的條件下是相互平行的關系，所說的彎曲力矩傾向于把第一次提到的法蘭傾斜扭曲至第二個法蘭。
12.按照權利要求
11所述的密封，其中所說的構件在所說密封體上包括一個向內(nèi)突出的園形肩狀突出部。
13.按照權利要求
11或權利要求
12所述的密封進而還包括一個金屬的加固帶，加固帶包圍所說的園柱形的外部表面。
14.按照權利要求
1所述的密封進而還包括一個附加的法蘭，附加的法蘭自所說密封體開始傾斜向內(nèi)延伸并且背離第一次提到的法蘭而去，所說的構件由在所說密封體上的向內(nèi)突出的園形肩狀突出部組成，當所說的密封在軸向被接受時所說的兩個法蘭和所說的肩狀突出部都同所說的錐狀輥頸部分呈密封接觸的狀態(tài)。
15.在軋鋼廠輥頸的錐體部分使用的一種密封，它包括(1)一個柔性園形密封體;(2)在所說密封體上有一個園形凸緣部分，第一個法蘭和第二個法蘭，所說的凸緣部分和所說的第一個法蘭位于所說密封體的一個末端，而所說的第二個法蘭沿軸向與所說的第一個法蘭隔開一定距離，所說的凸緣部分自所說的密封體沿軸向伸展，而所說的第一法蘭和第二法蘭自所說的密封體沿徑向伸展并且在所說的密封處于不受應力作用的情況下垂直于所說的密封體的軸，所說的密封適于在軸向被接受而在徑向受到由于所說的凸緣部分的附加徑向膨脹而產(chǎn)生的所說錐狀輥頸部分的壓力，所說的凸緣部分的附加徑向膨脹產(chǎn)生了第一個園周彎曲力矩，所說第一個彎曲力矩趨向于把所說的第一個法蘭斜傾扭曲至所說的第二個法蘭;(3)抵消所說的第一個彎曲力矩的構件，所說的構件在所說的密封體上包括一個向內(nèi)突出的園形肩狀突出部，所說的肩狀突出部被設計成能與所說的錐狀輥頸部分聯(lián)合作用以產(chǎn)生第二個園周彎曲力矩來抵消所說的第一個彎曲力矩。
專利摘要
一種用在軋鋼廠輥頸錐狀部分上的密封，它有一個在一端帶圓形凸緣和圓形法蘭的柔性圓形密封體。凸緣從密封體軸向延伸，法蘭從密封體徑向延伸，當密封不受應力作用時垂直于密封體軸線。密封適于在軸向被接受而在徑向受到凸緣徑向膨脹產(chǎn)生的錐狀輥頸部分的壓力，凸緣徑向膨脹產(chǎn)生一個使法蘭從其垂直于密封的軸線的方向扭曲的圓周彎曲力矩。密封體上的內(nèi)圓形凸肩同錐狀輥頸合力抵抗彎曲力矩，從而防止法蘭的扭曲。
文檔編號F16J15/32GK86100155SQ86100155
公開日1986年10月1日 申請日期1986年1月11日
發(fā)明者托馬斯·E·西蒙斯, 拉爾夫·F·迪弗吉利奧, 小查爾斯·L·英尼斯 申請人:摩根建設公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan