专利名称：带有柔性唇缘的轴承密封件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及应用于轴承的柔性密封圈，并且特别涉及使用于轧钢机油膜轴承上的带有柔性唇缘的密封件。
背景技术：
在美国专利No.2,868,574中披露一种传统工艺密封件设计的例子，其中密封件被静止的圆形密封端部板所包围，而端部板具有径向地向内延伸的刚性凸缘，分开对面布置的肩部。柔性密封件具有径向地向外延伸的柔性凸缘，而凸缘与在密封端部板肩部上倾斜表面滑动接触。在内侧的凸缘/肩部表面分界面用来在轴承中保持轴承润滑油，而在外侧的凸缘/肩部表面分界面用来排除诸如冷却水、轧钢锈屑等污染物不致侵入轴承。
这样的设计出现诸如轴承润滑油泄漏、污染物进入轴承腔和密封部件过分磨损等问题。这些问题主要由于密封凸缘在其整个长度上太厚重。因此，凸缘不能足够柔软并且具有变成扭曲的倾向和不能提供有效的密封。
在美国专利No.4,15,881披露的密封件设计中，这些问题通过提供带有周边相对较薄的柔性唇缘的密封凸缘予以处理。这样的设计导致改进的密封性能，但是当密封件没有正确地对准密封端部板时泄露问题仍然存在。
因此继续存在一种要求，即需要一种密封件，能够有效地在所有运行条件下运行，包括其中密封件不正确地对准密封端部板的情况。
发明概要按照本发明，一种改进的密封件具有带中心轴线的圆形密封件主体和至少一个径向地向外延伸的凸缘，后者用铰链连接到斜角地延伸的密封唇缘上。与凸缘和唇缘的厚度相比，铰链具有较小的厚度。唇缘具有收敛的边缘而导向放大的轮缘，并且轮缘具有收敛成为外部边缘的斜角的周边表面。
在其操作环境中，密封件安装在轧辊颈部的锥形部分，其中密封唇缘的外部边缘与密封件端部板的邻近肩部滑动接触。在饺链上密封唇缘的弯曲与放大轮缘的增加的质量及刚度和周边表面的角度关系互相呼应用来保持密封唇缘和密封件端部板之间的线接触。
本发明这些和其它特征和优点将参照附图进一步详细地予以描述，其中附图简要说明
图1为取自轧钢机油膜轴承的密封件组件剖面图，并显示按照本发明的柔性颈部密封件；图2为在图1中描述的颈部密封件内部凸缘放大剖面图。
具体的实施方式现在参照附图，最初参照图1，在标号2处显示具有端部表面4的轧辊和轧辊颈部，颈部带有锥形邻接区段6并导向更平坦的锥形端部区段8。套管10安装在锥形端部区段8上，并且通过传统装置(未示)相对地固定在轧辊颈部上以便与其共同旋转。套管10具有外部轴承表面12，该表面为轴颈，用于在轧辊轴承座18上的固定轴套16的内部轴承表面14中旋转。
套管10与轧辊一起旋转，而轧辊轴承座18和固定轴套16静止不动。充足的润滑油连续地注入轴承表面12和14之间。轧辊轴承座的圆形延伸部分20在其底部提供一个油箱22，其中连续地收集从轴承中溢出的润滑油。润滑油从该油箱中抽出再循环回到轴承表面。
其中轧辊2在“润湿”状态下运行，冷却剂不断地注满轧辊2并且流下端部表面4。尽管离心力趋向于从轧辊甩去冷却剂，但仍有一些冷却剂趋向于沿轧辊颈部往轴承方向前进。用标号26大体显示的密封件组件和形成轴承组件一部分的柔性颈部密封件28的目标是防止任何冷却流体接触和污染轴承润滑油，并且反之亦然，防止从轴承中损失润滑油。
柔性颈部密封件28包括具有内部表面32a、32b的圆形密封件主体30，适合于以密封接合形式安装在轧辊颈部的锥形区段6上。颈部密封件28用适当的类似橡胶的弹性材料模塑制成。可选地，密封件主体在内部用螺旋弹簧34和钢绳36的嵌入组合加强。
密封件主体30具有平行其中心轴线“A”的外部圆柱形表面38。内部和外部圆形柔性凸缘40、42径向地从密封件主体30在表面38的对面端部延伸。
外部凸缘42上设置传统的柔性唇缘44，用减小厚度的铰链46联结在凸缘上。另外参照图2，内部凸缘40也具有用减小厚度的铰链与其联结的唇缘48。
按照本发明，唇缘48具有收敛的第一和第二边缘48a和48b，以导向放大的轮缘52。轮缘52具有向外部边缘56收敛的第一和第二面54a、54b。当密封件处于松弛的不受力状态时(不受限制或扭曲)，外部边缘56包含在平行于中心轴线“A”的参考平面“P”中。
当密封件处于如图1所示运行环境时，唇缘44及48二者均各自与邻近密封件端部板60的肩部58滑动接触。传统的唇缘44只相对地轻微抵压在各自的肩部58上，而结果在唇缘/肩部分界面接触区域并不有利于维持流体动力状态。密封件失去对准进一步恶化这种状态，造成加速磨损和泄漏。
相反，唇缘48的外部边缘56与其各自肩部58进行线接触。当颈部密封件与轧辊一起旋转时，放大轮缘52的额外质量以离心力方式迫使外部边缘56与周围肩部表面进行密封接触。周边表面54a、54b的斜角关系连同放大轮缘52提高的刚性可保证在外部边缘56的两侧上具有流体动力作用，此时唇缘48围绕铰链50弯曲而补偿密封件失准。
为进一步促进上述优点，最好如在图2中所见，第一和第二边缘48a、48b布置成为限定一个约为4°到6°的夹角α1，其中较佳角度约为7°。
在松弛的不受力状态中，唇缘的第一边48a布置为对于参考平面P成约为46°到54°的α2角，其中角度最好为约50°。第二边48b布置为对于参考平面P成约为39°到47°的α3角，其中角度最好为约43°。由周边表面54a、54b限定的夹角α4较佳地约为90°到106°，其中角度最好为约98°。
有利地，第一边48a和第一周边表面54a限定一个约为77.5°到72°的夹角α5，其中最好为72°。第二边48b和第二周边表面54b限定一个约为157.5°到156.5°的夹角α6，其中最好为163°。
第一边48a有利地设置一个从第一边48a与第一周边表面54a接合处向内间隔的位置处的突起部分62。突起部分62较佳地形成为半圆形的肋条。
上述角度关系在密封件尺寸所包括的范围内对于饺链式唇缘48的改进密封性能作出贡献。不管密封件失准程度如何，在外部边缘56和邻近固定表面之间保持线接触，这样可最佳地保持润滑剂并排除污染物。
虽然没有在图中显示，应该理解可以不采用传统的唇缘44，而采用带有按照本发明唇缘48的外部凸缘。
权利要求
1.一种使用在轧钢机轧辊颈部锥形区段的密封件，所述密封件包括柔性圆形密封件主体，具有中心轴线“A”和至少一个径向地向外延伸的凸缘，该凸缘用铰链联结到斜角延伸的唇缘，所述铰链与所述凸缘和所述唇缘厚度相比具有减小的厚度，所述唇缘具有收敛的第一和第二边，以导向放大的轮缘，所述轮缘具有收敛到包含在平行于所述中心轴线的参考平面“P”中的外部边缘的第一和第二周边表面。
2.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第一和第二边限定约4°到6°之间的夹角(α1)。
3.如权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述夹角(α1)约为7°。
4.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，当所述凸缘和唇缘处于不受力状态时，所述唇缘的第一边布置为对于所述参考平面P成为约46°到54°之间的夹角(α2)。
5.如权利要求4所述的密封件，其特征在于，所述夹角(α2)约为50°。
6.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，当所述凸缘和所述唇缘处于不受力状态时，所述唇缘的第二边布置为对于所述参考平面P成为约39°到47°的夹角(α3)。
7.如权利要求6所述的密封件，其特征在于，所述夹角(α3)约为43°。
8.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第一和第二周边表面限定约90°到106°之间的夹角(α4)。
9.如权利要求8所述的密封件，其特征在于，所述夹角(α4)约为98°。
10.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第一边和第一周边表面限定约66.5°到77.5°之间的夹角(α5)。
11.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，所述夹角(α5)约为72°。
12.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第二边和第二周边表面限定约157.5°到168.5°之间的夹角(α6)。
13.如权利要求12所述的密封件，其特征在于，所述夹角(α6)约为163°。
14.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，还包括在所述唇缘的第一边上从所述第一边和所述第一周边表面之间接合处向内间隔的位置处的突起部分。
15.如权利要求14所述的密封件，其特征在于，所述突起部分包括具有半圆形截面的肋条。
全文摘要
披露一种应用于在轧钢机轧辊颈部锥形区段的密封件。该密封件包括柔性圆形密封件主体，具有中心轴线和至少一个径向地向外延伸的凸缘，该凸缘用铰链联结到斜角延伸的唇缘。铰链与凸缘和唇缘厚度相比具有减小的厚度，而唇缘具有收敛的第一和第二边，以导向放大的轮缘。轮缘具有收敛到包含在平行于密封件主体中心轴线的参考平面的外部边缘的第一和第二周边表面。
文档编号F16J15/54GK1880806SQ20051008947
公开日2006年12月20日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月12日
发明者C·托纳斯, P·N·奥斯古德 申请人:摩根建设公司