专利名称:辊颈的密封的制作方法
本发明涉及的是在轧钢厂中轧机的辊颈上采用的辊颈的密封。
在附图1中给出了美国专利No.4，165，881(Salter)中描述过的已有技术辊颈密封10的情况。这种密封具有一个压铸的柔性园形的密封体12，该密封体12的里面靠预先埋置在里边的由螺旋形弹簧14和钢索16组合而成的组合件予以加固。密封体12有园形的水侧凸缘部分18、园形的油侧凸缘部分20、园形的水侧凸缘法兰22、园形的油侧法兰24和园形的抛油环26。当该种密封处于如图1所示的不受应力作用的状态时，水侧凸缘部分18自密封体12的一个末端沿轴向伸展出来、油侧凸缘部分20自密封体12向内倾斜地延伸，而水侧法兰22和油侧法兰24自密封体12径向延伸，并且与附图1中由“a”表示的密封轴保持垂直的关系。水侧法兰22和油侧法兰24由一个园柱形的外部表面28在轴向隔开。水侧法兰22和油侧法兰24都有一个园形的柔性凸缘部分30，柔性凸缘部分30从根部32开始倾斜地向外伸出。
如附图2所示，这种密封10适于安装在轧钢厂辊颈36的锥状部分34上。上述之辊颈36装在一个油膜轴承内，可以旋转。该油膜轴承包括一个轴套38，轴套38按习惯方式(图中未示出)固定到辊颈上以便能进行旋转。轴套38还有一个园柱形的外部轴承表面，供在固定不动的衬套40的内部轴承表面内旋转之用。衬套40被安装在轧辊轴承套42内。
轴套38随着辊颈36旋转，而轧辊轴承套42和衬套40却依然保持在静止的状态，于是就在轴套38和衬套40的轴承表面之间连续供给大量的油。轧辊轴承套42的园形延伸部分44给出了一个贮油槽46，来自轴承表面之间的油就连续地被收集在这个贮油槽46之内。收集到的油可以通过适当联结的管道(附图中未示出)自贮油槽46中抽出以便经冷却、过滤然后再重复循环到上述的轴承表面。
在轧辊处于“潮湿”状态工作时，水就连续地溢出到辊桶48上并向下流到它的端面50上。尽管离心力的作用是趋向于将水甩出轧辊，但是仍有一部分水要沿着轴承方向上的辊颈流动。通常用标号52代表的密封装置和构成该密封装置一部分的柔性辊颈密封10的目的就是旨在防止任何一点水渗入轴承并污染轴承中的油，同时也是为了防止轴承中油的损失。
密封装置52除了包括有柔性密封10而外，还包括有一个刚性园形密封端板54，密封端板54被装在轧辊轴承套42上并且相对于轧辊轴承套42固定住。密封端板54有一个向内径向延伸的刚性园形法兰(或“水闸”)56，此刚性园形法兰56垂直于轴承的轴。刚性园形法兰56的内缘与柔性密封体10上的园柱形外部表面28之间在径向分开一定距离。密封端板54进而还包含有两个肩状突出部58，此肩状突出部58自刚性园形法兰56的底部沿相反的方向伸展出去。每一个肩状突出部58都有一个园柱形肩状表面60，这些肩状表面60都平行于轴承的轴。园柱形肩状表面60围绕着柔性密封法兰22和24并且被设计成和柔性凸缘部分30之间是滑动联结的关系。
密封装置52还包含有一个内部密封环62，并且带有弹性钮64，弹性钮64与轧辊的端面50啮合。内部密封环62的内缘在水侧凸缘部分18和水侧凸缘法兰24的接合部66处与柔性密封体12相接触。外部密封环68包围着内部密封环62。金属的加固带70包围着密封体12的园柱形外部表面28。
在轧制操作期间，上述设备按下述方式工作内部密封环62、柔性的辊颈密封10和轴套38随辊颈旋转。外部密封环68、密封端板54、轧辊轴承套42和衬套40则依然保持在静止的状态。润滑油不断从轴套38和衬套40的轴承表面之间流动。在辊颈密封上旋转的抛油环26将大部分这样流动的润滑油送回，然后这些润滑油又被导引至贮油槽46中。靠旋转的抛油环26的作用而成功通过的润滑油被旋转的油侧法兰24送回，与肩状表面60密封啮合的柔性凸缘部分30将阻止上述这些润滑油从油侧法兰24和肩状表面60之间的泄漏。同样，馈送到轧辊的大部分水也要被旋转的内部密封环62送回。靠内部密封环62的作用而成功地通过的任何一点水也将由辊颈密封10上的旋转的水侧法兰22送回，柔性凸缘部分30阻止上述这些水在水侧法兰22和其周围的肩状表面60之间通过。
尽管以上所述的密封装置的工作状态一般来说还是令人满意的，但经验告诉我们，当将这种密封安装在锥状的辊颈部分34上时该密封体12在径向就受到了应力的作用，因而水侧凸缘部分18在径向就要发生膨胀。水侧凸缘部分18的径向膨胀迫使密封体12产生一个园周的弯曲力矩M1，这样一个弯曲力矩M1的趋势是使水侧法兰22从其相对于密封轴a的自由垂直取向(如附图1所示)扭曲变形成图2所示的倾斜变形位置。于是，当轧辊48经受轴向向右位移时(如附图2所示)，水侧凸缘法兰22的角度配置情况使得它的根部32与密封端板54的刚性园形法兰56之间变成摩擦接触的关系，从而可能引起水侧凸缘法兰22在其根部32处产生过早的损坏，这种情况的结果可能导致泄漏。
本发明的主要目的在于提供一个能够克服使水侧法兰具有倾斜趋势的弯曲力矩M1的构件。在下边将要详细叙述的本发明的最佳实施例中将要给出实现上述主要目的途径是，采用带有一个向内突出的园形肩状突出部的密封体，该密封体的肩状突出部与锥状辊颈部分联合作用的结果产生了一个校正弯曲力矩，校正弯曲力矩的方向与由水侧凸缘部分的径向膨胀产生的弯曲力矩方向相反。两个相反方向的弯曲力矩有效地相互中和补偿，因此在轴向接受这种密封而在径向该密封受到锥形辊颈部分压力时能使水侧凸缘部分依然保持垂直于密封轴的状态。
最好在水侧密封法兰的邻近密封体的底部区域予以增厚，这就增加了水侧法兰的强度并且有助于维持水侧法兰使其保持在相对于密封轴是期望的垂直取向的状态。
向内突出的园形肩状突出部在油侧凸缘部分和水侧凸缘部分提供的密封线之间提供了一个附加的密封线，因而就进一步加强了该密封装置的总的密封性能，使其更趋完善。
附图1是已有技术辊颈密封的剖面图;
附图2是油膜轴承和有关的密封装置的剖面图，包括附图1所示的已有技术的辊颈密封;
附图3是关于本发明的辊颈密封的剖面图;
附图4是安装在轧钢厂辊颈的锥状部分的本发明的辊颈密封的剖面图。
下面对有关实施例进行详细的描述现在参照附图3和附图4描述有关本发明的一种密封。对于和附图1和附图2中介绍过的已有技术大致相同的附图3和附图4中的构件均赋以和附图1，附图2完全相同的标号。
本发明的辊颈密封10的特点是有一个园形的肩状突出部72，此肩状突出部72自密封体12的锥状内部表面74开始向内突出。肩状突出部72最好具有三角形的横断面，该三角形的顶点76相对于水侧法兰22径向排列。相对于与水侧法兰22的径向外部相交的参考平面p，将顶点76沿轴向偏移一个距离“d”的作法是有益的。这一偏移的方向是在参考平面p的远离水侧凸缘部分18所占位置的一侧。
水侧法兰22最好具有一个厚度逐渐增加的基部22a，基部22a自密封体12的园柱形的外部表面28延伸到水侧法兰22的径向中点附近。基部22a的断面结构最好是截头的直角三角形的，直角三角形的“斜边”面对油侧法兰24。
如附图4所示，肩状突出部72与锥状辊颈部分34共同作用的结果产生了第二个园周弯曲力矩M2，第二个弯曲力矩M2作用在密封体12上以对抗由水侧凸缘部分18的膨胀而产生的园周弯曲力矩M1。弯曲力矩M2有效地对消了弯曲力矩M1，其结果是将水侧法兰22维持在垂直于密封轴并且平行于刚性园形法兰56的期望位置上。
由于基部22a逐渐增厚，使得法兰的硬度增加，结果使弯曲力矩M2的反作用的影响得以增强。由于基部22a的断面构造是锥状的，这样就能避免损伤与柔性园形法兰56相摩擦的接触部位。
肩状突出部72提供的第二个优点是，在水侧凸缘部分18和油侧凸缘部分20给出的密封线之间肩状突出部72还提供了一个附加的密封线。这样就进一步消除了在轧辊表面和这种密封之间流体渗漏(油或者冷却水)的可能性。
附图标号一览表标号 原文 中文 附图10 meck seal 辊颈密封 1，212 seal body 密封体14 coiled spring 螺旋形弹簧16 steel cable 钢索18 water-side lip 水侧凸缘部分20 oil-side lip 油侧凸缘部分22 water-side flange 水侧法兰24 oil-side flange 油侧法兰26 oil flinger 抛油环a seal axis 密封轴28 exterior surface 外部表面30 flexible lip 柔性凸缘部分32 heel portion 根部34 tapered section 锥状部分 1，236 roll neck 辊颈38 sleeve 轴套40 bushing 衬套42 chock 轧辊轴承套44 circular extension 园形延伸部分46 sump 贮油槽48 roll barrel 辊桶
50 end face 端面52 seal assembly 密封装置54 seal end plate 密封端板56 rigid circular flange 刚性园形法兰(dam)28 exterior surface 外部表面58 shoulder 肩状突出部60 shoulder surface 肩状表面62 inner seal ring 内部密封环64 resilient button 弹性钮66 juncture 接合部68 outer seal ring 外部密封环70 reinforcing band 加固带10 neck seal 辊颈密封12 seal body 密封体72 shoulder 肩状突出部74 interior surface 内部表面76 apex 顶点22 water-side flange 水侧法兰p reference plane 参考平面d offset distance 偏移距离18 water-side lip 水侧凸缘部分22a base portion 基部28 exterior surface 外部表面
24 oil-side flange 油侧法兰34 roll neck section 锥状辊颈部分56 rigid circular flange 刚性园形法兰20 oil-side lip 油侧凸缘部分
权利要求
1.一种用在轧钢厂辊颈锥状部分上的密封，所述密封的特征包括一个柔性园形的密封体，该密封体在其一个末端具有一个园形的凸缘部分和一个园形的法兰，所说的凸缘部分从所说的密封体轴向延伸，而所说的法兰从所说的密封体径向延伸，并且当所说的密封处在不受应力作用的情况下垂直于密封体的轴，所说的密封适于在轴向被接受而在径向受到由于所说的凸缘部分的径向附加膨胀而产生的，所说锥状辊颈部分的压力，上述之径向附加膨胀产生了一个园周的弯曲力矩，该弯曲力矩的趋势是使所说的法兰从其垂直于密封轴的取向倾斜扭曲，所说的密封还包括一个构件，这个构件位于所说的密封体上并且被用于和所说的锥状辊颈部分产生联合作用以抵抗所说的弯曲力矩。
2.按照权利要求
1所述的密封，其中所说的构件在所说的密封体上包括一个向内突出的园形肩状突出部。
3.按照权利要求
2所述的密封，其中所说的肩状突出部位于密封体的锥状内部表面上。
4.按照权利要求
2所述的密封，其中所说的肩状突出部有一个三角形的横断面。
5.按照权利要求
4所述的密封，其中所说的三角形横断面的顶点与所说的园形法兰径向排列。
6.按照权利要求
4所述的密封，其中所说的三角形横断面的顶点相对于一个参考平面有一个轴向偏移，该参考平面与所说的法兰的径向外部相交。
7.按照权利要求
6所述的密封，其中所说的三角形横断面的顶点位于所说的参考平面的远离所说凸缘部分所占位置的一侧。
8.按照权利要求
1所述的密封1所说的构件与所说的锥状辊颈部分联合作用的结果产生第二个弯曲力矩以对抗由于所说的凸缘部分的径向膨胀而产生的上述第一次提到的弯曲力矩。
9.按照权利要求
1至8中任何一个所述的密封，其中所说的法兰在邻近所说的密封体处有一个基部，基部的厚度逐渐增加。
10.按照权利要求
9所述的密封，其中所说的基部有一个截头的三角形横截面。
11.按照权利要求
1所述的密封进而还包括第二个法兰，第二个法兰从所说的密封体径向延伸出来，所说的第二个法兰与第一次提到的法兰之间由所说密封体上的园柱形外部表面在轴向隔开一定距离，所说的两个法兰被设计成在所说的密封处于不受应力作用的条件下是相互平行的关系，所说的弯曲力矩倾向于把第一次提到的法兰倾斜扭曲至第二个法兰。
12.按照权利要求
11所述的密封，其中所说的构件在所说密封体上包括一个向内突出的园形肩状突出部。
13.按照权利要求
11或权利要求
12所述的密封进而还包括一个金属的加固带，加固带包围所说的园柱形的外部表面。
14.按照权利要求
1所述的密封进而还包括一个附加的法兰，附加的法兰自所说密封体开始倾斜向内延伸并且背离第一次提到的法兰而去，所说的构件由在所说密封体上的向内突出的园形肩状突出部组成，当所说的密封在轴向被接受时所说的两个法兰和所说的肩状突出部都同所说的锥状辊颈部分呈密封接触的状态。
15.在轧钢厂辊颈的锥体部分使用的一种密封，它包括(1)一个柔性园形密封体;(2)在所说密封体上有一个园形凸缘部分，第一个法兰和第二个法兰，所说的凸缘部分和所说的第一个法兰位于所说密封体的一个末端，而所说的第二个法兰沿轴向与所说的第一个法兰隔开一定距离，所说的凸缘部分自所说的密封体沿轴向伸展，而所说的第一法兰和第二法兰自所说的密封体沿径向伸展并且在所说的密封处于不受应力作用的情况下垂直于所说的密封体的轴，所说的密封适于在轴向被接受而在径向受到由于所说的凸缘部分的附加径向膨胀而产生的所说锥状辊颈部分的压力，所说的凸缘部分的附加径向膨胀产生了第一个园周弯曲力矩，所说第一个弯曲力矩趋向于把所说的第一个法兰斜倾扭曲至所说的第二个法兰;(3)抵消所说的第一个弯曲力矩的构件，所说的构件在所说的密封体上包括一个向内突出的园形肩状突出部，所说的肩状突出部被设计成能与所说的锥状辊颈部分联合作用以产生第二个园周弯曲力矩来抵消所说的第一个弯曲力矩。
专利摘要
一种用在轧钢厂辊颈锥状部分上的密封，它有一个在一端带圆形凸缘和圆形法兰的柔性圆形密封体。凸缘从密封体轴向延伸，法兰从密封体径向延伸，当密封不受应力作用时垂直于密封体轴线。密封适于在轴向被接受而在径向受到凸缘径向膨胀产生的锥状辊颈部分的压力，凸缘径向膨胀产生一个使法兰从其垂直于密封的轴线的方向扭曲的圆周弯曲力矩。密封体上的内圆形凸肩同锥状辊颈合力抵抗弯曲力矩，从而防止法兰的扭曲。
文档编号F16J15/32GK86100155SQ86100155
公开日1986年10月1日 申请日期1986年1月11日
发明者托马斯·E·西蒙斯, 拉尔夫·F·迪弗吉利奥, 小查尔斯·L·英尼斯 申请人:摩根建设公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan