專利名稱：軸承密封和軸承和密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于在極端惡劣環(huán)境下使用的軸密封和密封裝置。
在一些應(yīng)用中，耐磨軸承和密封是在強(qiáng)烈磨損和發(fā)熱的惡劣條件下運行的，例如，在連鑄廠中，隨著熱軋機(jī)連續(xù)拉動并由冷卻水噴射其上加以冷卻，熱軋機(jī)將鋼水澆鑄軋制成扁坯或方坯。
在整個澆鑄的熱軋過程中，由于高溫鋼與周圍的空氣接觸形成固體氧化層的一氧化鐵覆蓋在工件表面上，被稱為“銹皮”。在軋制期間，銹皮碎裂成片狀和顆粒，然后被冷卻水沖掉。從而，用過的冷卻水帶著大量的銹皮顆粒，這些顆粒都是眾所周知的高磨蝕性的顆粒。因此，支撐熱軋機(jī)軋輥的軸承裝置必須得有軸承密封加以密封。以避免用過的冷卻水中的磨蝕顆粒侵入。
用于防備水和磨蝕顆粒的防護(hù)熱軋機(jī)的軸承裝置的傳統(tǒng)方法之一是在如

圖1所示的軸承3內(nèi)部順序放置一對唇形密封件1和2，并且潤滑脂間歇地或是連續(xù)地通過潤滑脂管接頭4而泵入軸承。由于泵入潤滑脂，可能已浸入軸承和密封裝置中的水和外來物質(zhì)，由潤滑脂的流動而移動并清除出密封裝置。經(jīng)擠壓的潤滑脂，通過在外殼6和滾軸軸頸7間形成的環(huán)形間隙5最終被排出。
然而，值得注意的是相當(dāng)數(shù)量的銹皮顆粒可能會接近該軸承密封，致使后者由于磨蝕實際上受到磨損。此外，由于來自軋機(jī)所傳導(dǎo)的熱量隨著時間的持續(xù)，制成密封唇的彈性材料會軟化。結(jié)果，在這種情況下軸承密封的密封作用會過早地失效。如果那樣的情況發(fā)生，就有水滲進(jìn)軸承的危險，并導(dǎo)致軸承不充分潤滑的問題。
對用于連鑄廠軋機(jī)的軸承裝置而言，最基本要求是在預(yù)定的更換周期之前必須沒有軸承損壞，換言之，甚至僅僅是一個軸承提前損壞的話，與整個連鑄廠相關(guān)的整個生產(chǎn)線就可能為更換某個特殊軸承裝置而偶然地停車。相應(yīng)地，任一稍許的水浸入都要避免發(fā)生。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)了的軸承密封，該密封適用于惡劣環(huán)境下對軸承進(jìn)行可靠的高度密封。
本發(fā)明另一個目的是提供一種軸承密封裝置，該裝置能有效防止水和磨蝕顆粒的浸入。
本發(fā)明提供一種軸承密封，它被設(shè)計用于帶有在壓力作用下可導(dǎo)入潤滑脂裝置的軸承系統(tǒng)。這種密封包括適于安裝在外殼體內(nèi)的一環(huán)形主體。安裝在殼體上的第一和第二密封件，并且它們相互隔開，以限定一環(huán)形空間。所述的軸承密封帶有若干條分開的圓環(huán)通道，以使外殼的軸徑向法蘭和軸之間形成的環(huán)形間隙與環(huán)形空間相連通。
在使用中，軸承密封是被安裝在軸承系統(tǒng)和徑向法蘭之間的殼體內(nèi)。在壓力作用下，潤滑脂被泵進(jìn)軸承，作為擠出來的潤滑脂被強(qiáng)迫通過環(huán)形分開諸通道流動，以使基本上經(jīng)由完整的圓形通道使環(huán)形間隙充滿潤滑脂。滯留在環(huán)形間隙的潤滑脂的大部分對于來自通過軸承系統(tǒng)的用過的冷卻水和排除水及磨蝕顆粒來說，起到了一阻擋層作用。
本發(fā)明這些特征優(yōu)點和其它的特征優(yōu)點將從下面描述中會變得更加明顯。
圖1展示現(xiàn)有技術(shù)一個用于連鑄廠的軸承密封裝置的局部剖面圖；圖2是按本發(fā)明軸承和密封裝置的局部剖面圖；圖3展示的是圖2的用于制造定位殼體的金屬薄板毛坯件平面圖；圖4-6是近似于圖2的視圖，但展示出軸承密封裝置最佳實例的視圖。
參見圖2，展示了一個熱軋機(jī)的軋輥，它是用本發(fā)明軸承和密封裝置10來支撐的。與傳統(tǒng)設(shè)計相似，軋輥12包括一工作部分14和一對軸頸，標(biāo)號16表示了其中一個軸頸。
軸承和密封裝置10包括一傳統(tǒng)的軸承裝置18，相對于靜止的外殼20可轉(zhuǎn)動地支撐著軸頸16。軸承和密封裝置10還包括一個密封裝置22軸向裝置18朝內(nèi)排列布置用以密封外部的灰塵和水流。術(shù)語“內(nèi)部的”或“朝內(nèi)的”在這里指的是向朝軋輥中心的方向。相似的術(shù)語“外部的”或是“朝外地”指的是朝向軋輥兩端的方向。軸承裝置18在其外端采用了傳統(tǒng)的唇形軸承密封23，該種軸承密封的設(shè)計形式避免了潤滑脂的溢出。
為了把潤滑脂泵進(jìn)軸承裝置18，外殼20裝備一個潤滑脂管接頭24，該管接頭24可以搖控地連接著自動泵，以便自動化地加注油脂。特別典型的是每30分鐘有2-3毫升的潤滑脂可能泵進(jìn)每一軸承裝置18內(nèi)。由于外側(cè)軸承密封23的設(shè)計形式，可以防止?jié)櫥臐B漏，潤滑脂朝密封裝置22方向泵進(jìn)，最后將從密封裝置22部位排出，正像后面所要描述的。
軸承和密封裝置10包括一附加外殼26，起充當(dāng)密封組件22外殼作用。密封組件22替換容易，附加外殼26與殼體20均勻分別制做，并采用適當(dāng)手段來固定，例如采用螺栓來固定(未表示)。
外殼20包括一軸向延伸部28，該延部限定了圓筒形槽30在其中容納密封裝置22。從軸向延伸部28的內(nèi)端延伸的是一內(nèi)徑向法蘭32。該法蘭相對軋輥軸頸16的外徑限定了一很小的大約為1-4毫米環(huán)形間隙34。
密封組件22包括一金屬板沖壓制成的環(huán)形殼體36，殼體36上帶有軸肩38，用來裝配環(huán)形彈性件39在槽30內(nèi)的壓配合。
殼體36包括一接合法蘭40，用以接合第一密封組件42，第一密封組件由耐熱彈性材料制做，例如氟塑料橡膠，并朝接合法蘭40軸向地向內(nèi)延伸，第一密封組件42帶有密封唇44，唇44用卡緊彈簧46加以位移與軸頸16密封接觸。
第二密封機(jī)構(gòu)48按第一密封件42軸向向內(nèi)裝配在殼體36中，第二密封機(jī)構(gòu)48包括一內(nèi)密封環(huán)50和一外密封壓環(huán)52，50和52被限制在導(dǎo)向殼中，導(dǎo)向殼最好用不銹鋼薄板的模壓片制做。在所展示的實施例中，導(dǎo)向殼包括一個彼此緊密排列的橫截面成L型的外殼54和一內(nèi)殼56。
外殼54相對接合法蘭40通過L型橫截面的并帶有一外端對接著徑向接合法蘭40的圓環(huán)58間隔物軸向地定位。相應(yīng)地，在第一密封件42和第二密封機(jī)構(gòu)48之間形成一環(huán)形空間60，間隔物58，外殼54和內(nèi)殼56通過殼體36的軸向內(nèi)端62的徑向向內(nèi)彎曲固定在一起。如圖所示。
外壓環(huán)52是由彈性材料制做的，并輕微地壓縮固定在導(dǎo)殼54/56內(nèi)，以便內(nèi)密封環(huán)50彈性移動地與軸頸16接觸密封。內(nèi)密封環(huán)50是由隔熱的、相對硬的、耐磨的，低磨擦的材料制做，例如用碳氟樹脂，特別是聚四氟乙烯。
在第一和第二密封件42和48之間的環(huán)形空間60與環(huán)狀間隙34是通過間隔物58上若干圓環(huán)通道64相連通。在導(dǎo)殼56和殼體26的徑向法蘭32之間限定了一圓環(huán)空間68。帶有軸向通道66的殼體56可以由一個帶有若干以相等角度彼此分開的長槽72的環(huán)形薄金屬坯料70制成，并由沿環(huán)狀彎曲線74沖壓毛坯制成。(如圖3所示)。
在使用期間，如果第二密封機(jī)構(gòu)48的密封環(huán)50實際上由耐磨耗隔熱樹脂制做的時候，就會降低它的磨損和老化。相應(yīng)地，在環(huán)50和軋輥頸16之間長期建立好的密封接觸使用，不僅能防止水和磨蝕顆粒的侵蝕，而且也能使?jié)櫥绯觥?br> 當(dāng)潤滑脂76泵進(jìn)軸承裝置78時，潤滑脂中任一壓力的升高都會使外軸承密封23與軸頸密封接合同時增加密封壓力。因而也沒有潤滑脂在外軸承密封23處泄漏的現(xiàn)象。
在壓力下的潤滑脂將引起第一密封件42的唇部44彈性地徑向遠(yuǎn)離軸頸16，以便潤滑脂由第一密封件42流進(jìn)環(huán)狀空間60。因為密封環(huán)50被一壓環(huán)52偏壓，由此帶來一與軸頸16良好的密封接觸。正如以上所敘述的，而不允許潤滑脂通過環(huán)50和軸頸之間。于是在壓力下，環(huán)狀空間60中的潤滑脂將被強(qiáng)制在它的通道上通過64和66而流到環(huán)狀空間68。
在這種情況下，潤滑脂將平等均勻地分布在各自圓環(huán)通道64、66上。留在通道66的潤滑脂將直接朝內(nèi)進(jìn)入到環(huán)形空間68，并朝環(huán)狀間隙34壓縮。其結(jié)果，環(huán)形間隙34的整個圓環(huán)四周充滿潤滑脂，最后通過間隙34排出密封裝置。
當(dāng)這種形式的環(huán)形間隙34整體上都被潤滑脂充滿著的時候，潤滑脂在整體上壓著環(huán)形間隙34，起著阻擋層作用，用以防止用過的冷卻水中的顆粒進(jìn)入密封裝置22，此外第二密封機(jī)構(gòu)48避免磨蝕顆粒的浸入，而第一密封件用來防止水的浸入，因此密封裝置22運行以保持軸承裝置在良好狀態(tài)下。
本發(fā)明提出的密封裝置，實質(zhì)上優(yōu)于傳統(tǒng)的密封裝置(見圖1)。
在圖1所展示現(xiàn)有技術(shù)中，由于來自軋輥的熱傳導(dǎo)，彈性材料制得的密封件1和2將漸漸老化，以致作用在軸頸上的密封壓力在一段時間內(nèi)將逐漸減弱。當(dāng)潤滑脂泵進(jìn)軸承裝置3并受壓流向內(nèi)部密封2時，在軸頸圓周邊緣的特殊傾角處會發(fā)生潤滑脂泵濺，此處密封壓力最小。因此在圓周方向觀察將不會以薄膜狀態(tài)對潤滑脂加以擠或壓，而是以不均勻狀態(tài)直接壓向環(huán)狀間隙5。因此環(huán)狀間隙5在它整個圓周上沒有充滿潤滑脂，故此遺留下一些環(huán)形區(qū)域成為潤滑脂的空區(qū)，因此在圖1所示的傳統(tǒng)密封中存在一個危險，即冷卻水中的銹皮可能會進(jìn)入這樣的空區(qū)，從而銹皮中的磨蝕顆?？赡軙M(jìn)入軸承密封。當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)時，銹皮顆粒在旋轉(zhuǎn)方向被帶進(jìn)去與潤滑脂混合，這會使密封唇過早磨損，以至存在水進(jìn)入軸承裝置的危險。
與之相反，本發(fā)明所公開的密封裝置有效地避免了冷卻水中銹皮進(jìn)入正如以上所述。
本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了比較試驗，其中按本發(fā)明圖2的軸承密封裝置和傳統(tǒng)的圖1密封裝置分別進(jìn)行了500小時試驗。在試驗期間每30分鐘2.5亳升的潤滑脂被泵進(jìn)各自密封裝置中，在運轉(zhuǎn)500小時以后，對各自軸承裝置中的潤滑脂抽樣，并測量潤滑脂中水份含量。按本發(fā)明軸承密封裝置水含量小于0.1％。由于原來潤滑脂的水含量就等于或低于0.1％，這就相當(dāng)于沒有水的浸入，與引相比的傳統(tǒng)軸承密封裝置的潤滑脂水含量為3.9％，這意味著已有少量的水進(jìn)入了軸承裝置。
圖4-6圖示了本發(fā)明軸承密封裝置的各種實施例，在這些視圖中，部件和元件類似于圖2的部件和元件的使用相同的標(biāo)號，因此沒有再標(biāo)示出。
在圖4所示實施例中，密封環(huán)50和壓縮環(huán)52容納在單片導(dǎo)殼78中。有若干通道66A橫穿導(dǎo)向殼78，在圖5所示實施例中，第二密封元件48B的導(dǎo)殼80延伸貫穿，并且緊密地裝配在凹槽30和第一密封42B的金屬導(dǎo)殼82內(nèi)，而導(dǎo)殼82容放在導(dǎo)殼80里，若干條通道66B同樣地橫穿導(dǎo)殼80。
在圖6所示實施例中，第一密封裝置42C和第二密封裝置48C彼此分開，依次排列在殼體26中所形成的環(huán)形凹槽30中，若干條通道66C同樣地橫穿第二密封裝置48C的導(dǎo)殼84。
在圖4-6所示的各種實施例中，沿整個圓周的環(huán)狀間隙34，以類似圖2所示的第一實施例方式充滿潤滑脂。因此軸承裝置18可有效地防止水和銹皮顆粒的浸入。
同時，這里已參照具體實例描述了本發(fā)明，本發(fā)明的意圖并沒有由此而限定本領(lǐng)域技術(shù)人員可能做出的各種改變和變形，但均不能超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)軸的軸承系統(tǒng)密封裝置，所述的軸承系統(tǒng)帶有軸承將之放置在殼體內(nèi)用以支撐旋轉(zhuǎn)軸，所述的外殼帶有為潤滑脂在壓力下進(jìn)入軸承裝置，所述的外殼帶有一內(nèi)部徑向法蘭，相對軸來說限定了一小的環(huán)形間隙，所述的密封裝置包括一個環(huán)形殼體可液密安裝在所述的外殼中安裝方向朝向軸承之內(nèi)；一個第一和第二密封安裝在所述殼體內(nèi)用于密封軸，所述第二密封向所述第一密封排列，用以限定第一和第二密封之間的環(huán)形空間；通道裝置，包括若干條彼此周邊分開的通道用于由此將所述環(huán)形空間與所述環(huán)形間隙連通，因在軸承系統(tǒng)內(nèi)密封裝置的設(shè)置和在壓力下將潤滑脂泵進(jìn)軸承，該潤滑脂強(qiáng)制流過第一密封進(jìn)入環(huán)形空間，并從那里經(jīng)過所述的通道向該環(huán)形間隙移動，以致在環(huán)形間隙，實際上在整個圓環(huán)上都充滿了潤滑脂。
2.按權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征是第一密封包括一彈性材料制的密封唇和第二密封包括耐熱的，耐磨樹脂做的密封環(huán)。
3.按權(quán)利要求2所述的密封裝置，其特征是所述第二密封包括彈性材料制造的壓縮環(huán)用以扁置密封環(huán)以與軸相接觸密封，所述的密封裝置進(jìn)一步還包括導(dǎo)殼，其中所述的壓縮環(huán)被限定，在導(dǎo)殼壁上形成壓力。
4.按權(quán)利要求3所述的密封裝置，還包括一為導(dǎo)向殼相對第一密封定位用的隔離環(huán)，所述隔離環(huán)上有若干條貫穿的通道，通道周邊也彼此分開。
5.按權(quán)利要求2所述的密封裝置，其特征為密封環(huán)是由聚四氟乙烯材料制成。
6.一種用于連鑄廠的軋機(jī)軸承系統(tǒng)的密封裝置，所述軸承系統(tǒng)帶有容納在外殼體內(nèi)，用以支撐經(jīng)冷卻水通過的滾動軋輥軸頸的軸承系統(tǒng)，所述外殼裝配有在壓力作用下使?jié)櫥M(jìn)入軸承的裝置，所述外殼帶有一徑向內(nèi)法蘭相對軋輥的軸頸限定一很小的環(huán)形間隙，所述的裝置包括一個環(huán)形殼體可液密地朝向軸承內(nèi)裝配在外殼中，第一和第二密封安裝在密封軸頸的殼體上，所述第二密封朝所述第一密封內(nèi)部位移，以限定所述第一和第二密封之間環(huán)形間隙，和通道裝置，包括若干條周邊彼此分開的圓周空間，用來由此將所述的環(huán)形空隙與所述的環(huán)形空間連通，因在軸承系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置密封裝置并因在壓力作用下將潤滑脂泵進(jìn)軸承，潤滑脂被強(qiáng)迫流過所述第一密封而進(jìn)入所述環(huán)狀空間，并從而經(jīng)過所述的通道向圓環(huán)空間移動，以使環(huán)狀間隙實際上通過整個圓周充滿潤滑脂，從而避免了冷卻水的銹皮的浸入。
7.一種用于旋轉(zhuǎn)軸的軸承和密封裝置包括一帶有外殼的軸承裝置，軸承安放在外殼里用以支撐旋轉(zhuǎn)軸，所述外殼帶有一壓力作用下使?jié)櫥M(jìn)入軸承的裝置，所述外殼帶有一向內(nèi)輔射狀的法蘭相對于軸限定了一很小的環(huán)狀間隙；一個第一和第二密封朝向軸承內(nèi)排列在所述的第二密封朝所述第一密封方向排列用以限定一個第一密封和第二密封之間的環(huán)形間隙；和通道裝置，包括若干條周邊彼此分開的圓周空間，用于由此將所述環(huán)形空間與環(huán)狀間隙連通，在壓力作用下使?jié)櫥眠M(jìn)軸承，潤滑脂被強(qiáng)迫流經(jīng)所述第一密封而進(jìn)入所述環(huán)狀空間，并由此通過通道朝向環(huán)狀間隙移動，從而實際上環(huán)形間隙在整個圓周上充滿潤滑脂。
8.按權(quán)利要求7所述的軸承和密封裝置，其特征是所述第一和第二密封安裝在所述外殼里的公用殼體內(nèi)。
9.按權(quán)利要求7所述的軸承和密封裝置，其特征是所述第一密封包括一彈性材料制的密封唇和所述第二密封包括一耐熱的，耐磨樹脂制的密封環(huán)。
10.按權(quán)利要求9所述的軸承和密封裝置，其特征是密封環(huán)是由聚四氟乙烯制做的。
11.按權(quán)利要求9所述的軸承和密封裝置，其特征是所述第二密封包括彈性材料制的壓縮環(huán)，用于移動該密封環(huán)使之與軸接觸密封，所述裝置還包括一導(dǎo)殼，其中所述壓環(huán)被壓緊，并且在其內(nèi)的所述的通道制成穿過所述導(dǎo)殼。
12.按權(quán)利要求11所述軸承和密封裝置，還包括一間隔環(huán)，用于間隔導(dǎo)殼以遠(yuǎn)離第一密封，所述的間隔環(huán)裝置有若干條周邊彼此分開的圓周間隔通道。
全文摘要
一種適于在極端磨損和潮濕條件下密封軸承系統(tǒng)的密封組件。它包括一納入一外殼內(nèi)的金屬殼，該外殼限定一相對于軸承系統(tǒng)支撐的軸的環(huán)形間隙。密封組件包括彼此隔開限定一環(huán)狀空間的第一密封和第二密封。它還帶有若干條周邊彼此分開的通道。當(dāng)潤滑脂被泵壓進(jìn)軸承系統(tǒng)時，潤滑脂被強(qiáng)制通過通道從而環(huán)形間隙的整個圓周實際上充滿了潤滑脂。潤滑脂大部分保留在環(huán)狀間隙內(nèi)，，起著阻礙水和磨蝕顆粒浸入的屏障作用。本案還公開了一種軸承和密封裝置。
文檔編號F16J15/32GK1155633SQ96119220
公開日1997年7月30日 申請日期1996年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月20日
發(fā)明者飯?zhí)锓济? 川端秀雄 申請人:Nok株式會社