Уплотнительный узел для смазываемого масляной пленкой подшипника для валка прокатного стана (варианты)

 

Изобретение относится к подшипникам жидкостного трения для валков прокатных станов. В уплотнительном узле для смазываемого масляной пленкой подшипника для валка прокатного стана, имеющего шейку с коническим участком, ведущим от торцевой поверхности валка к участку уменьшенного диаметра, опертому с возможностью вращения в невращающейся подушке подшипника, подушка отстоит вдоль оси от торцевой поверхности валка для установления кругового зазора между ними, причем уплотнительный узел перекрывает зазор и содержит жесткую круглую уплотнительную торцевую пластину, прикрепленную к подушке, при этом уплотнительная торцевая пластина имеет возможность взаимодействия со связанными с ней упругими уплотнительными элементами для подразделения зазора на внутреннюю камеру, примыкающую к торцевой поверхности валка, и внешнюю камеру, примыкающую к подушке, и соединительное средство в верхнем квадранте уплотнительной торцевой пластины для установления вентиляционного соединения между внутренней и внешней камерами. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы уплотнительного узла подшипника жидкостного трения. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Это изобретение относится, в основном, к смазываемым масляной пленкой подшипникам прокатных станов и касается, в частности, усовершенствованного уплотнительного узла для использования в таких подшипниках.

Типовой смазываемый масляной пленкой подшипник прокатного стана и связанный с ним уплотнительный узел показан на фиг.1. В подшипнике этого типа конический участок 10 шейки валка ведет от торцевой поверхности 12 валка к продолжающему коническому участку 14, имеющему втулку 16, прикрепленную к нему любым известным средством, например одной или несколькими шпонками 18. Втулка, в свою очередь, окружена вкладышем 20, закрепленным внутри подушки 22, отстоящей вдоль оси от торцевой поверхности валка для установления кругового зазора 23 между ними. Круглый уплотнительный узел 24 перекрывает зазор и внутри него подразделяется взаимодействующими уплотнительными элементами на внутреннюю и внешнюю камеры 26, 28.

Во время прокатки валок охлаждается подводимыми извне смесями технологических смазок и охлаждающих жидкостей, а шейка опирается с возможностью вращения на пленку масла, непрерывно подаваемого между втулкой 16 и вкладышем 20. Подводимые извне смеси технологических смазок и охлаждающих жидкостей в основном отклоняются от подшипника уплотнительным узлом 24. Любая смесь технологической смазки и охлаждающей жидкости, которая проникает в уплотнительный узел, улавливается во внутренней камере 26 и сливается в сборник прокатного стана через выпускное отверстие 27.

Масло, выбранное из промежутка между втулкой 16 и вкладышем 20, улавливается во внешней камере 28 и сливается через расточенный канал 30 в подушке в сборник 32. Из него масло возвращается через горизонтальные трубки 34, ответвительные муфты 36 и гибкие шланги 38 в вертикальные трубки 40, ведущие в систему смазки стана. Система смазки охлаждает и фильтрует масло перед его рециркуляцией обратно к подшипникам.

Вертикальные трубки 40 включают в себя отдушины 42 для впуска воздуха в систему слива масла. При нормальных рабочих условиях уровень оттока масла таков, как условно показано в точке 44. Вытекающее масло непрерывно увлекает и выносит воздух из внешней камеры 28, и этот воздух непрерывно пополняется притоком воздуха (указанным пунктирными стрелками), впускаемого через отдушины 42. Таким образом поддерживается уравновешенное давление между внутренней и внешней камерами 26, 28, что обеспечивает нормальное функционирование уплотнительного узла.

Известен уплотнительный узел для смазываемого масляной пленкой подшипника для валка прокатного стана, имеющего шейку с коническим участком, идущим от торцевой поверхности валка к участку уменьшенного диаметра, опертому с возможностью вращения в невращающейся подушке, при этом подушка отстоит вдоль оси от торцевой поверхности валка для установления кругового зазора между ними, уплотнительный узел, включенный в подшипник, окружает конический участок шейки между торцевой поверхностью валка и подушкой, а подшипник включает круглую уплотнительную торцевую пластину для использования в уплотнительном узле, которой придана конфигурация, обеспечивающая взаимодействие с другими уплотнительными элементами при подразделении уплотнительного узла на внутреннюю камеру, примыкающую к торцевой поверхности валка, и внешнюю камеру, примыкающую к подушке (см. А.С. СССР 741973).

Однако, если приток воздуха становится ограниченным или прерывается вследствие либо закупоривания отдушин, либо заполнения сливных труб маслом из-за ограниченного слива, то непрерывное вынесение увлекаемого воздуха уменьшит давление в этой камере до уровня ниже атмосферного. Это, в свою очередь, вызовет рост уровня масла с возможным достижением уровня, на котором уплотнительный узел больше не в состоянии работать надлежащим образом, что приводит к утечке масла.

Рассматривались обычные выступающие наружу или открытые вентиляционные приспособления, но от них отказались из-за возможности повреждения и последующей утечки или закупоривания, в результате чего возникает неисправимый брак стана, поломки, неверное обращение и т.д.

Первостепенная задача данного изобретения заключается в том, чтобы гарантировать, что во внешнюю камеру 28 непрерывно подается воздух в количестве, достаточном для замены воздуха, выносимого с оттоком масла, независимо от уровня масла в сливной системе подшипников и/или состояния спускных отдушин.

Сопутствующая задача данного изобретения заключается в достижении вышеуказанной непрерывности подачи воздуха с помощью вентиляционного приспособления, которое целиком заключено внутри уплотнительного узла и таким образом защищено от повреждения или закупоривания, вызываемого воздействием иногда враждебной среды, окружающей стан, и/или неправильным обращением со стороны персонала стана.

Задача данного изобретения достигается тем, что внутри верхней части уплотнительного узла в месте, взаимосвязывающем внутреннюю и внешнюю камеры 26, 28, находится соединительное средство в верхнем квадранте уплотнительной торцевой пластины для обеспечения вентиляционного соединения между камерами.

Кроме этого, уплотнительная торцевая пластина включает в себя внешний круглый обод с кольцевым фланцем, выступающим из него в радиальном направлении внутрь между внутренней и внешней камерами, при этом соединительное средство выполнено в виде внутреннего и наружного каналов, идущих соответственно от внутренней и наружной камер через фланец к стыку в ободе.

Кроме того, уплотнительная торцевая пластина дополнительно включает буртики, проходящие вдоль оси в противоположных направлениях от фланца в внутреннюю и внешнюю камеры, при этом внешний и внутренний каналы сообщаются с внутренней и внешней камерами в местах, расположенных в радиальном направлении снаружи от буртиков.

Кроме того, внутренний и внешний каналы лежат в плоскости, проходящей через ось подшипника.

Кроме того, внутренний и внешний каналы лежат в плоскости, находящейся сбоку от оси подшипника.

Кроме того, соединительное средство находится в верхнем октанте уплотнительной торцевой пластины.

Эти и другие задачи, признаки и преимущества данного изобретения теперь будут описаны подробнее со ссылками на прилагаемые чертежи, где фиг.1 представляет собой продольный разрез через типовой смазываемый масляной пленкой подшипник и связанный с ним уплотнительный узел, с частичным условным изображением сливной системы подшипника; фиг. 2 представляет собой разрез в увеличенном масштабе, сделанный через верхнюю часть уплотнительного узла, модифицированного для включения в него дополнительного воздушного канала в соответствии с данным изобретением; и фиг. 3 представляет собой условное изображение, показывающее другие положения и ориентации дополнительного воздушного канала, изображенного на фиг.

Если рассмотреть также фиг.2, то можно увидеть, что уплотнительный узел 24', соответствующий данному изобретению, включает в себя жесткую круглую уплотнительную торцевую пластину 46, имеющую внешний обод 46а, прикрепленный к подушке 22 болтами или аналогичными крепежными элементами (не показаны). Уплотнительная торцевая пластина включает в себя кольцевой фланец 46b, выступающий в радиальном направлении внутрь из обода 46а. Фланец 46b оканчивается на выступающих в противоположные стороны буртиках 46с, 46d, разделенных выступающей внутрь ребордой 46е.

На коническом участке 10 шейки установлено упругое уплотнение 48 шейки, а к внешнему ободу 46а уплотнительной торцевой пластины 46 прикреплен упругий, отражающий охлаждающую жидкость щиток 50. Уплотнение 48 шейки имеет полки 52, оканчивающиеся губками, находящимися в скользящем контакте с буртиками 46с, 46d уплотнительной торцевой пластины, а отражающий охлаждающую жидкость щиток имеет губку 54, находящуюся в скользящем контакте с торцевой поверхностью 12 валка. При такой компоновке уплотнительная торцевая пластина 46 взаимодействует с уплотнением 48 шейки и отражающим охлаждающую жидкость щитком 50, подразделяя зазор 23 между торцевой поверхностью 12 валка и подушкой 22 на внутреннюю и внешнюю камеры 26, 28. Уплотнительное внутреннее кольцо 56 вращается вместе с валком и служит для создания лабиринта внутри внутренней камеры 26.

В соответствии с данным изобретением в уплотнительной торцевой пластине 46 предусмотрен соединительный канал 58 между внутренней и внешней камерами 26 и 28. Канал 58 включает в себя внешнее ответвление 58а, проходящее в основном в радиальном направлении наружу от отверстия 58b, сообщающегося с внешней камерой 28, до глухого расточенного отверстия 58с, закупоренного резьбовой пробкой 60. Внутреннее ответвление 58d точно также проходит в радиальном направлении наружу под углом относительно ответвления 58а от отверстия 58е, сообщающегося с внутренней камерой 26, до глухого расточенного отверстия 58с, при этом последнее служит стыком между ответвлениями 58а, 58d.

Если обратиться также к фиг.3, то можно увидеть, что соединительный канал 58 либо может лежать в плоскости Р₁, проходящей через центр подшипника, либо он может лежать в плоскости Р₂, расположенной сбоку от центра подшипника. Однако во всех случаях соединительный канал 58 будет находиться в верхнем квадранте Q₁ или Q₂ уплотнительной торцевой пластины, а предпочтительно - в верхнем октанте Q₁ или Q₂.

Расположенное на стороне подачи масла отверстие 58b находится в наклонной поверхности фланца 46b, защищенной буртиком 46d от масла, центробежно отбрасываемого уплотнением 48 шейки. Расположенное на стороне подачи охлаждающей жидкости отверстие 58е оканчивается под острым углом к радиальной поверхности фланца 46b в месте, находящемся снаружи от траектории любой охлаждающей жидкости, отбрасываемой внутренним уплотнительным кольцом 56.

Воздух для вентиляции внешней камеры 28 будет вноситься в зону лабиринта внутренней камеры 26 через нижнее сливное отверстие 27. Отсюда воздух потечет в радиальном направлении наружу и вверх по ответвлению 58d к стыку 58с, а затем в радиальном направлении наружу и вниз во внешнюю камеру 28 через ответвление 58а. Ориентация отверстий 58b, 58е и соединяющих их участков 58а, 58d канала такова, что любое масло или охлаждающая жидкость при выплескивании в них в направлении вверх, будет сливаться обратно в окружающую среду, откуда осуществлялась подача, обеспечивая таким образом эффективное предотвращение перекрестного загрязнения. Любую возможность перекрестного загрязнения можно также минимизировать путем размещения канала 58 в нерадиальной плоскости, как показано позицией Р₂ на фиг.3, чтобы максимизировать длину участков 58а, 58d канала.

В свете вышеизложенного, теперь специалисты в данной области техники по достоинству оценят тот факт, что конфигурация и местоположение канала 58 гарантирует, что во внешнюю камеру непрерывно подается воздух независимо от условий в сливной системе подшипника. Повреждение и последующая утечка, вызываемая воздействием иногда враждебной среды, окружающей стан, и/или неправильным управлением, предотвращается за счет того, что вентиляционный канал целиком заключен внутри пространства, ограниченного стойкой к нежелательным воздействиям уплотнительной торцевой пластиной 46.

Формула изобретения

1. Уплотнительный узел для смазываемого масляной пленкой подшипника для валка прокатного стана, имеющего шейку с коническим участком, идущим от торцевой поверхности валка к участку уменьшенного диаметра, опертому с возможностью вращения в невращающейся подушке подшипника, при этом подушка отстоит вдоль оси от торцевой поверхности валка для установления кругового зазора между ними, причем уплотнительный узел перекрывает зазор и содержит жесткую круглую уплотнительную торцевую пластину, прикрепленную к подушке, при этом уплотнительная торцевая пластина выполнена с возможностью взаимодействия со связанными с ней упругими уплотнительными элементами для подразделения зазора на внутреннюю камеру, примыкающую к торцевой поверхности валка, и внешнюю камеру, примыкающую к указанной подушке, отличающийся тем, что содержит соединительное средство в верхнем квадранте уплотнительной торцевой пластины для установления вентиляционного соединения между внутренней и внешней камерами.

2. Уплотнительный узел по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительная торцевая пластина включает в себя внешний круглый обод с кольцевым фланцем, выступающим из него в радиальном направлении внутрь между внутренней и внешней камерами, при этом соединительное средство выполнено в виде внутреннего и наружного каналов, идущих соответственно от внутренней и наружной камер через фланец к стыку в ободе.

3. Уплотнительный узел по п. 2, отличающийся тем, что уплотнительная торцевая пластина дополнительно включает буртики, проходящие вдоль оси в противоположных направлениях от фланца в внутреннюю и внешнюю камеры, при этом внешний и внутренний каналы сообщаются с внутренней и внешней камерами в местах, расположенных в радиальном направлении снаружи от буртиков.

4. Уплотнительный узел по п. 2, отличающийся тем, что внутренний и внешний каналы лежат в плоскости, проходящей через ось подшипника.

5. Уплотнительный узел по п. 2, отличающийся тем, что внутренний и внешний каналы лежат в плоскости, находящейся сбоку от оси подшипника.

6. Уплотнительный узел по п. 1, отличающийся тем, что соединительное средство находится в верхнем октанте уплотнительной торцевой пластины.

7. Уплотнительный узел в смазываемом масляной пленкой подшипнике для валка в прокатном стане, имеющего шейку с коническим участком, идущим от торцевой поверхности валка к участку уменьшенного диаметра, опертому с возможностью вращения в невращающейся подушке на пленку масла подшипника, при этом подушка отстоит вдоль оси от торцевой поверхности валка для установления кругового зазора между ними, причем уплотнительный узел перекрывает зазор и окружает конический участок шейки, а также включает круглую уплотнительную торцевую пластину, прикрепленную к подушке и подразделяющую зазор на внутреннюю камеру, примыкающую к торцевой поверхности валка, и внешнюю камеру, примыкающую к подушке, многочисленные упругие уплотнительные элементы, взаимодействующие с уплотнительной торцевой пластиной для предотвращения проникновения подводимых извне смесей технологических смазок и охлаждающих жидкостей во внешнюю камеру и для предотвращения выброса масла подшипника во внутреннюю камеру, отличающийся тем, что содержит соединительное средство в верхнем квадранте уплотнительной торцевой пластины для установления вентиляционного соединения между внутренней и внешней камерами.

8. Уплотнительный узел в смазываемом масляной пленкой подшипнике для валка в прокатном стане, имеющего шейку с коническим участком, идущим от торцевой поверхности валка к участку уменьшенного диаметра, опертому с возможностью вращения в невращающейся подушке, причем уплотнительный узел, включенный в подшипник, окружает конический участок шейки между торцевой поверхностью валка и подушкой, а подшипник включает круглую уплотнительную торцевую пластину для использования в уплотнительном узле, которой придана конфигурация, обеспечивающая взаимодействие с другими уплотнительными элементами при подразделении уплотнительного узла на внутреннюю камеру, примыкающую к торцевой поверхности валка, и внешнюю камеру, примыкающую к подушке, отличающийся тем, что содержит соединительное средство в верхнем квадранте уплотнительной торцевой пластины для обеспечения вентиляционного соединения между камерами.

9. Уплотнительный узел по п. 7 или 8, отличающийся тем, что соединительное средство находится в верхнем октанте уплотнительной торцевой пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3