CN102355973A - 具有带空气压力特征的油再循环系统的轧机驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种齿轮心轴包括：轴，所述轴在第一端部具有第一齿轮腔；油递送路径，所述油递送路径用来将油递送到所述第一齿轮腔；和油返回路径，所述油返回路径用来从所述第一齿轮腔将油运走。第一密封组件与所述轴的第一端部相关联，用来限制油从所述第一齿轮腔泄露，所述第一密封组件包括密封界面，所述密封界面的一侧与所述第一齿轮腔流体连通并且相对侧与流体递送路径流体连通。流体递送路径可连接到加压空气的源以便减小跨越所述密封界面的压力差。

Description

具有带空气压力特征的油再循环系统的轧机驱动装置

交叉引用

本申请要求2009年3月17日提交的美国临时申请No.61/160864的权益。

技术领域

本申请总体涉及轧机驱动装置，并且更具体地涉及轧机驱动装置的轴的再循环油系统。

背景技术

在过去已经结合轧机驱动装置使用油再循环系统。与这种装置有关的一个问题是油泄露的问题。因此，将希望提供一种限制或防止这种油泄露的驱动装置。

发明内容

在一个方面，齿轮心轴包括：轴，所述轴在第一端部具有第一齿轮腔；油递送路径，所述油递送路径用来将油递送到所述第一齿轮腔；和油返回路径，所述油返回路径用来从所述第一齿轮腔将油运走。第一密封组件与所述轴的第一端部相关联，用来限制油从所述第一齿轮腔泄露，所述第一密封组件包括密封界面，所述密封界面的一侧与所述第一齿轮腔流体连通并且相对侧与流体递送路径流体连通。流体递送路径可连接到加压空气的源以便减小跨越所述密封界面的压力差。

在另一方面中，一种在包括具有轧机驱动端部的驱动轴的轧机驱动装置中提供油再循环的方法包括：提供到轧机驱动端部的齿轮腔和来自轧机驱动端部的齿轮腔的油的再循环流动；提供与所述齿轮腔结合的密封装置，所述密封装置包括主密封界面，所述主密封界面的一侧与所述齿轮腔的一部分流体连通；和递送加压空气到位于所述主密封界面的相对侧的空间以抵抗齿轮腔压力。

在又一方面中，一种轧机驱动装置包括具有从动端部和辊驱动端部的轴，齿轮区域与辊驱动端部相关联。油递送路径递送油到齿轮区域并且油返回路径从齿轮区域运走油。密封组件与轧机端部相关联以便限制油从齿轮区域泄露。密封组件包括部件，所述部件限定：从齿轮区域接收油的第一腔；第一密封界面，所述第一密封界面的一侧与第一腔连通；第二腔，所述第二腔与第一密封界面的相对侧连通；次密封界面，所述次密封界面的一侧与第二腔连通，其中第二腔在其中包括加压空气以对抗形成在第一腔中的油压力，因此限制跨越第一密封界面的油的流动，以便将油主要引向油返回路径。

附图说明

图1是轧机驱动装置的驱动轴组件的一个实施例的横截面；

图2是轧机驱动装置的一个实施例的平面图；

图3是图1的组件的放大局部横截面，示出油递送路径和油返回路径；

图4是图1的组件的放大局部横截面，示出空气递送路径；

图5是放大局部横截面，示出图1的轴的轧机端部的密封组件；

图6是图1的组件的润滑油环装置的正视图；

图7示出用于轧机驱动装置的驱动轴组件的替代实施例的横截面；

图8是轧机驱动装置的并排驱动轴组件的替代实施例的平面图；

图9是图8的实施例的一个轴的从动端部的放大局部视图；并且

图10是图8的实施例的一个轴的轧机端部的放大局部视图。

具体实施方式

参考图1，图中示出轧机联接装置，该轧机联接装置包括心轴10，该心轴具有：马达端部或从动端部12，在该马达端部或从动端部处，驱动旋转被施加到该轴；和用来联接到辊的辊端部16。该轴的辊端部驱动毂齿轮，该毂齿轮又与联接齿轮(coupling gear)相互作用并且驱动联接齿轮。在示出的实施例中，该轴的从动端部包括要联接到驱动装置的U形接头组件14。然而，在典型的心轴应用中，轴的从动端部将包括类似于辊端部的毂齿轮装置。在这点上，并且仅通过例子的方式，参考图2，该图示出完整的轧机驱动装置，在该轧机驱动装置中可以实施本申请的主题的油再循环系统和密封。具体地，示出例如用于轧制诸如钢的金属的轧机传动系20。轧机传动系20包括马达22，该马达通过传动系动力传递装置操作性地连接到工作辊24和26，该传动系动力传递装置包括齿轮减速器28、小齿轮组件30和示出为齿轮心轴(gear spindle)32和34的联轴器。支承辊36和38定位成邻近且接触工作辊24和26以形成辊隙，在轧制操作期间工件(例如金属板)被供给通过该辊隙。马达22和齿轮减速器28位于轧机的马达室部分40中，而小齿轮组件30、齿轮心轴32、34、工作辊24、26和支承辊36、38位于与马达室部分40分离的轧机部分42中。

参考图3，油再循环系统包括油入口50(靠近马达端部12)。油路52沿心轴轴向延伸，并且在示出的实施例中，穿过且包括弹簧引导组件54的轴向通道。在油路52的辊端部16，油径向向外运动而达到毂齿轮齿56和联接齿轮齿58的相互作用区域。在经过相互作用的齿区域之后，油进入邻近密封组件62的主腔60。在这个区域中的油可进入油返回路径64并且沿油返回路径64行进，该油返回路径通回到轴的马达端部，在该马达端部处设置油出口66。油返回路径64的轴向孔形成部分在其辊端部借助塞子68被密封。

参考图4和5，密封组件包括：心轴密封部件70和72，它们分开并且通常与心轴10一起旋转；和联接齿轮密封部件74，该联接齿轮密封部件被连接成与联接齿轮一起旋转(例如通过使用螺钉/螺栓78的角限制器76)并且延伸到心轴密封部件70和72之间的空间中。密封部件具有弯曲表面(优选地，如2维横截面中看到的弓形表面或3维的部分球形表面)，该弯曲表面实现联接齿轮和心轴12之间的相对枢转。虽然存在密封环82，但主腔60中的油可沿密封组件内的部件74和部件70之间的表面到表面的接触转移到次腔80中，并且随后沿联接齿轮密封部件74和心轴密封部件72之间的表面到表面的接触处的油泄露路径从系统泄露。然而，利用到次腔80的加压流体递送，可以减小或消除任何这种泄露。

在这一点上，设置加压空气入口84，以及通向次腔80的加压空气路径86。沿这个路径施加空气压力以及施加空气压力进入次腔有助于防止或限制油从主腔60到次腔80中的任何流动，因此消除或减小油从次腔80沿油泄露路径泄露的可能性。因此，该空气压力使得大体上所有循环油沿油返回路径64(见图3)流动。

这个密封组合件的功能的独特之处在于，它通过使用空气压力使跨越主密封面(即部件70和74的相邻表面之间)的压力均衡。在一些实施例中，可以在次腔80中使用塞满的油脂以实现油有效保持在主腔60内。该密封设计使用次腔，该次腔允许压力跨越主密封被均衡。

在密封组件62中，有主密封(部件70和74的相邻表面之间的密封界面，用于密封油)和次密封(部件72和74的相邻表面之间的密封界面，用于密封空气或塞满的油脂)。油要想漏出该联轴器，油必须跨越两个密封。主密封抵靠球形表面工作，主密封用于在以一定轴向角度偏差旋转时将油保持在联接中。次密封用于将压缩空气和/或塞满的油脂保持在次腔中。

主腔60基本上是保持齿轮油的邻近主密封的齿轮腔的一部分。次腔80在齿轮腔外部并且设计成阻止泄露的油进入次腔。次腔通过空气和/或塞满的油脂被加压，空气和/或塞满的油脂充当从齿轮腔泄露的油的障碍物。

该油沿路径52被泵送过轴、进入齿轮腔并且形成内部齿轮腔压力。齿轮腔压力倾向于随着联轴器旋转加快而增加。密封组件构造成通过将空气压力或加压油脂引到主密封的相对面或相对侧上来阻止由增加的腔压力引起的油泄露。实质上，典型地，油将倾向于漏出联轴器，因为联轴器中的压力高于联轴器外的压力。然而，加压的次腔80有效地停止泄露油自然流出齿轮腔。通常，齿轮腔压力随着驱动系统的旋转速度增加。在典型的应用中，可以基于用于驱动系统的已知最高速度选择被供应到次腔的空气的压力以便提供合适的结果。5psi到30psi的范围中的压力可能典型地是合适的，但变化是可能的。可以使用任何合适的源或加压空气。如这里使用的，术语“空气”广义地包括任何气态流体(例如，可以使用周围空气，但可以使用其它气态流体混合物或者也可以使用由单一元素组成的气态流体)。

参考图1和6，在示出的实施例中，通过使用具有外圈92和内圈94的润滑油环90实现油递送、油返回和空气递送。润滑油环包括分别用于油输入、油输出和空气输入的端口96、98和100，并且在操作期间软管、管道或其它合适的流动装置可联接到这些端口。在操作期间，联接到润滑油环的保持块102防止润滑油环在轴10旋转时旋转。滑动接触发生在润滑油环的径向内表面和轴10的径向外表面之间。间隔开的环形密封104a、104b、104c和104d安置在内圈表面的环形凹部中，并且形成围绕轴10的相应环形流体区域106、108和110。端口96通向区域108以将油递送到区域108，并且递送到位于区域108中的油入口50。端口98通向区域106以从位于区域106中的油出口66接收再循环的油。端口100通向区域110以将空气递送到位于区域110中的空气入口84。

除了密封组件的基本功能外，重要的是，密封组合件作为整体轴向浮在轴上，以及适应角度偏差。整个密封组合件构造成沿如箭头112所示方向在轴上滑动。弹簧引导组件54将密封组合件推向轴10的辊端部16。当该联轴器与从动构件(例如，辊驱动轴)接合时，外壳和密封组合件略微向着轴的从动端部12运动。密封部件70和72之间的密封部件74的枢转连接使用一系列球形弯曲表面来产生互锁的球窝装置，该球窝装置在其内具有内室(该内室是次腔80)。这种几何形状允许联接齿轮与部件74一起枢转和平移，同时维持密封和密封组合件的密封表面之间的一致间隙。当联轴器脱离从动构件时，弹簧引导组件54沿轴10将联轴器和密封组合件推向辊端部16，并且角度限制器76与毂齿轮齿56相互作用以限制将由于重力而倾向于发生的联轴器的向下枢转。

现在参考图7，图中示出轧机轴和联接装置的另一实施例。轴10包括从动端部12和轧机端部16。轴的辊端部包括密封组合件120、毂122和联接器124，该密封组合件、毂和联接器都被布置用来驱动接合到联接器的开口端部中的外壳126。外壳又与工作辊的辊颈接合。密封组合件包括与上述实施例类似的密封部件70、72和74，并且形成主腔60和次腔80。润滑油环130包括油输入端口132、油输出端口134和空气输入端口136。油输入端口132将油供给到油路径138，该油路径138将油向前递送到毂和联接器啮合区域142以便润滑，并且将油供给到轴10的相对的从动端部以便润滑其啮合区域140。通向啮合区域142的油路径的一部分144由轴的外表面上的凹槽形成，该凹槽可以由板或其它结构适当地覆盖以便密封。油返回端口134被连接成从油返回路径146(图7中仅示出其一部分)接收油，该油返回路径146从主腔60延伸。空气输入端口136通向连接到次腔80的空气流动路径148以便以上述方式对它加压。如同路径138的情况一样，路径148的一部分150可以由轴的表面中的凹部或凹槽形成，该凹槽被板或其它覆盖结构密封。在替代装置中，腔80可以塞满油脂。润滑油环130包括防旋转凸耳152，该防旋转凸耳与一结构(未示出)相互作用以防止润滑油环在轴10旋转期间旋转。俘获箱154在图7中被示意性地示出并且构造成俘获在润滑油环130附近被甩掉的任何油。图1的实施例可包括类似的俘获箱。如同图1的实施例的情况一样，合适的软管、管道或其它流动装置在操作期间可以联接到润滑油环端口以便运送流体。

现在参考图8，图中示出另一实施例，在该实施例中，轴10的每一个的从动端部12和轧机端部16都包括类似的互锁的球窝装置，该球窝装置在主密封的相对的侧上具有主和次腔。在这个实施例中，油流被递送到每一个密封组件(即，在每一个轴的两个端部)端部的齿轮齿区域和主腔并且从每一个密封组件端部的齿轮齿区域和主腔流动。为了上述目的，加压空气也被递送到每一个密封组件(即在每一个轴的两个端部)的次腔。在这个实施例中，不使用润滑油环，这是由于通过被联接以驱动轴10的齿轮辊(mill pinion)160中的流体回路提供油递送、油返回和空气递送。在这点上，参考图9的放大局部视图，该放大局部视图示出具有密封部件70、72和74以及主和次腔60和80的一个轴110的从动端部112。齿轮辊的空气供应路径170被示出并且递送空气到软管172和174，该软管172和174供给分别通向轧机端部的次腔80和从动端部的次腔的路径176和178。在这个示出的实施例中，空气路径178位于毂齿轮的圆柱形端部部分中。齿轮辊的从动端部油供应路径180将油递送到软管182，该软管供应给延伸到从动端部的齿轮区域的轴油路径184。齿轮辊的油返回路径186也被示出。还设置齿轮辊的轧机端部油递送路径188，其供给延伸到轧机端部的油路径。在这个实施例中，由于软管与轴和齿轮辊一起旋转，因此不需要润滑油环。图9示出具有主和次腔60和80和油供应流190、油返回流192和空气递送流194的齿轮辊端部密封组件的局部放大视图。

应当清楚地理解，上面的描述仅仅通过说明和例子的方式并且不意图通过限制的方式，并且改变和修改是可能的。

Claims (21)

1.一种齿轮心轴，包括：

轴，所述轴在第一端部具有第一齿轮腔；

油递送路径，所述油递送路径用来将油递送到所述第一齿轮腔；

油返回路径，所述油返回路径用来从所述第一齿轮腔将油运走；

与所述轴的第一端部相关联的、用来限制油从所述第一齿轮腔泄露的第一密封组件，所述第一密封组件包括密封界面，所述密封界面的一侧与所述第一齿轮腔流体连通并且所述密封界面的相对侧与流体递送路径流体连通。

2.权利要求1所述的齿轮心轴，其中所述轴包括空气入口端口，所述流体递送路径连接到所述空气入口端口。

3.权利要求2所述的齿轮心轴，其中所述流体递送路径是加压空气路径，用来将加压空气递送到所述密封界面的相对侧以便对抗齿轮腔压力。

4.前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，其中所述第一密封组件被安装用于沿所述轴轴向运动。

5.前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，其中所述密封界面具有部分球形形状。

6.权利要求5所述的齿轮心轴，其中所述第一密封组件包括附加密封界面，所述附加密封界面的一侧与所述流体递送路径流体连通，所述附加密封界面具有部分球形形状。

7.权利要求6所述的齿轮心轴，其中所述第一密封组件包括：

具有面向外的部分球形表面的第一部件；

具有面向内的部分球形表面的第二密封部件，所述面向内的部分球形表面与所述第一部件的面向外的部分球形表面间隔开；

所述第一部件和第二部件之间的第三部件，所述第三部件具有面向内的部分球形表面和面向外的部分球形表面，所述第三部件的面向内的部分球形表面与所述第一部件的面向外的部分球形表面接触以形成所述密封界面，所述第三部件的面向外的部分球形表面与所述第三部件的面向内的部分球形表面接触以形成所述附加密封界面。

8.前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，还包括：

润滑油环，所述润滑油环安装在所述轴周围并且包括：用来供给所述油递送路径的油入口端口；用来从所述油返回路径接收油的油出口端口；和用来将空气递送到所述流体递送路径的空气入口端口。

9.权利要求8所述的齿轮心轴，还包括与所述润滑油环对齐的俘获箱。

10.前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，其中所述第一密封组件构造成允许在所述轴的辊驱动端部处的从动部件枢转。

11.前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，其中所述油递送路径或所述油返回路径的至少一个的一部分由所述轴的外表面中的密封的凹部形成。

12.前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，其中所述流体递送路径连接到处于一定压力的加压空气的源，所述一定压力显著减小跨越所述第一密封界面的压力差。

13.一种驱动装置，所述驱动装置包括前述权利要求中的一项所述的齿轮心轴，其中所述轴的第一端部被操作性地连接以旋转与支承辊并排布置的工作辊。

14.一种驱动装置，所述驱动装置包括权利要求1到7中的一项所述的齿轮心轴，其中所述轴具有被联接成被齿轮辊驱动的第二端部，油被递送通过所述齿轮辊到所述油递送路径，沿所述油返回路径被运送的油被递送回到所述齿轮辊，并且加压空气被递送通过所述齿轮辊到所述流体递送路径。

15.权利要求1所述的齿轮心轴，其中：

所述轴在第二端部包括第二齿轮腔；

油递送路径，所述油递送路径用来将油递送到所述第二齿轮腔；

油返回路径，所述油返回路径用来从所述第二齿轮腔将油运走；

与所述轴的第二端部相关联的、用来限制油从所述第二齿轮腔泄露的第二密封组件，所述第二密封组件包括密封界面，所述密封界面的一侧与所述第二齿轮腔流体连通并且所述密封界面的相对侧与流体递送路径连通，该流体递送路径用来将流体递送到所述密封界面的相对侧。

16.权利要求1所述的齿轮心轴，其中所述流体递送路径延伸穿过与所述轴的第一端部相关联的毂齿轮的圆柱形端部部分。

17.一种在包括驱动轴的齿轮心轴中提供油再循环的方法，所述方法包括：

提供到所述驱动轴的端部处的齿轮腔和来自该齿轮腔的油的再循环流动；

提供与所述齿轮腔结合的密封装置，所述密封装置包括主密封界面，所述主密封界面的一侧与所述齿轮腔的一部分流体连通；和

递送加压空气到位于所述主密封界面的相对侧的空间以抵抗齿轮腔压力。

18.权利要求17所述的方法，其中加压空气在一定压力下被递送，所述一定压力被选择成对应于预期的齿轮腔压力。

19.权利要求17到18中的一项所述的方法，其中所述主密封界面具有部分球形形状。

20.权利要求19所述的方法，其中所述密封装置包括次密封界面，所述次密封界面的一侧与所述空间连通，所述次密封界面具有部分球形形状。

21.权利要求17到20中的一项所述的方法，其中所述密封装置被安装成允许沿所述驱动轴的所述端部的一些轴向运动。

Images