CN103842106A - 轧制机架的辊颈密封件 - Google Patents

Abstract

通过将密封件（6、64）置于具有第一轴向表面的辊抛油环（52、54）与辊壳体保持板（30）的相对的第二轴向表面之间而被密封的一种轧机辊颈。用诸如压缩空气之类的加压流体源将密封件偏置成接触靠着轴向表面中的一个轴向表面。随着密封件在辊颈操作期间磨损，加压流体维持密封件与轴向表面之间的偏置接触。剩余的未受损的密封件保持挤压成与配合的、相对的轴向表面接触，例如与辊抛油环或保持板的轴向表面接触。有利地，密封件容置在与旋转抛油环处于相对的轴向关系的固定保持板中。

Description

轧制机架的辊颈密封件

相关申请的交叉参引

本申请要求2011年9月28日提交的名称为“Roll Neck Seal”且指定的序列号为61/540,017的共同待决美国临时专利申请的权益，该申请通过参引结合到本文中。

技术领域

1.本发明的领域

本发明的实施方式总体上涉及一种密封装置，并且更具体地涉及一种用于包括轧钢机在内的金属轧机的轧制机架的辊颈密封件。

背景技术

2.现有技术的描述

如在美国专利No.5,557,405和6,134,930——每个申请的内容均通过参引而结合到本文中——中描述和示出的，单机架组式轧机具有成对的反向倾斜的工作辊，所述成对的工作辊沿着轧机轧制线相继地布置以便以无扭转的方式轧制杆材和棒材产品。每个轧制机架在内部用油进行润滑并且通常在外部用冷却水进行冷却。在轧机架中通常使用辊颈密封件来防止水进入轧机壳体以及防止油退出轧机壳体、特别是辊轴在夹紧或压缩经轧制产品时预计将在荷载下发生变形时。

在图3中示出了美国专利No.6,134,930的已知的常规的辊颈密封装置。环状的、大体C形截面的弹性密封环56在轴向方向上限制在一对抛油环内。密封环和抛油环环绕辊40并且由保持器或密封板54保持在机架壳体中。环绕辊轴40的保持器板54的内周被保持在密封环56的C形截面内。如前述的‘390专利中所指出的，通常，在密封环磨损后，它们需要被更换。密封环的更换需要拆卸保持器的密封板和密封环部件。期望延长辊颈密封件的寿命以降低更换密封环的频率。还期望在密封件的使用寿命期间维持期望的密封效果。

发明内容

本发明的辊颈密封装置通过在密封件后面引入诸如空气之类的加压流体使得在轧机的操作期间密封件保持与其相对的轴向表面接触而补偿密封件磨损。随着密封件轴向地磨损，剩余的未受损的密封件挤压成与配合的、相对的轴向表面接触，例如与辊抛油环或保持板接触。有利地，密封件容置在与旋转抛油环处于相对的轴向关系的固定保持板中。

本发明的实施方式的特征在于一种轧机的辊颈密封装置，其包括具有圆周和轴向长度的辊。第一轴向保持元件环绕该辊并且具有第一轴向表面。密封件环绕该辊，并且具有与第一轴向表面接触的第一轴向密封面。密封件还具有第二轴向面。腔与密封件连通，该腔又与加压流体源连通，该加压流体源将第一轴向密封面偏置成与所述第一轴向表面接触。

本发明的实施方式的特征还在于一种轧机的辊颈密封装置，其包括具有圆周和轴向长度的辊。第一抛油环环绕该辊并且具有第一轴向表面。保持板也环绕该辊并且具有第二轴向表面，该第二轴向表面与抛油环的第一轴向表面处于相对的、间隔开的关系。第一密封件环绕该辊并且置于第一轴向表面与第二轴向表面之间。所述密封环具有与轴向表面中的一个轴向表面接触的第一轴向密封面、以及第二轴向面。第一腔限定在第一密封件的第二轴向面与所述轴向表面中的另一轴向表面之间，用于与加压流体源连通，该加压流体源将所述第一密封件的第一轴向密封面偏置成与轴向表面中的所述一个轴向表面接触。

本发明的其他实施方式的特征在于一种用于通过将第一密封件置于辊的第一抛油环与保持板之间来对轧机的辊颈进行密封的方法，第一抛油环具有第一轴向表面，保持板具有与第一轴向表面处于相对的、间隔开的关系的第二轴向表面。用加压流体源将第一密封件偏置成靠着轴向表面中的一个轴向表面。

本发明的目标特征可以由本领域普通技术人员以任意组合或子组合的方式共同地或分别地应用。

附图说明

通过考虑下文中结合附图而做出的详细描述，可以容易地理解本发明的教导，在附图中：

图1示出了包括多个单线金属杆精轧机架的轧机生产线的示意性平面图，所述多个单线金属杆精轧机架包括成对的相对的辊颈，所述成对的相对的辊颈分别包括本发明的实施方式的辊颈密封件；

图2示出了图1的金属杆精轧机架的正视图，该金属杆精轧机架包括本发明的实施方式的辊颈密封件；

图3示出了图1的金属杆精轧机架的壳体的俯视平面图，其包括本发明的实施方式的辊颈密封件；

图4示出了沿图3的4-4截取的、高速杆精轧机组的包括本发明的实施方式的辊颈密封件的轧制机架的上部部分的正视截面图；

图5示出了本发明的实施方式的辊颈密封件的详细的正视截面图；

图6为本发明的实施方式的辊颈密封件的轴向截面图；

图7为本发明的实施方式的辊颈密封件的分解装配图。

为了有助于理解，在可能的情况下使用相同的附图标记来指示各图中共有的相同元件。

具体实施方式

为了便于理解本发明的实施方式、原理和特征，在后文中参照说明性实施方式中的技术实现而对它们进行说明。特别地，这些实施方式、原理和特征在用于轧机机架和相关系统的辊颈密封装置的背景下描述。然而，本发明的实施方式不限于在所描述的系统中使用。

在示例性实施方式中，通过使用诸如压缩空气之类的加压流体介质，两个密封环可以被偏置至抛油环的内部以沿两个轴向方向进行密封。在辊端部中的任何挠曲引起抛油环相对于密封件保持板移动时，空气压力可以维持恒定并且能够像弹簧一样起作用，密封件保持板例如为被用来将密封件保持在一对单线产品机架辊中的8字形板。随着密封装置组件旋转，在密封环上可能（并且很可能会）发生磨损，但是由于密封环具有一定长度并且处于压力之下，与已知的非加压的辊颈密封件相比，它们将在更长的一段时间内被进给出来。作为本发明的方面的结果，密封件的寿命能够增加并且因此会比通常的密封结构的寿命长很多，这是由于它持续地自我补偿。因此，与传统的、非加压的密封件相比，本发明的密封装置的密封可靠性得以提高并且使用寿命得以增加。该密封件可以构造有轴向通道或外部轴向面的表面凹槽，以允许空气朝着抛油环泄放到密封件的外部。逸出至抛油环和机架壳体的来自密封装置内部的正压力也能够协助防止冷却水进入密封件区域。

图1和图2示出用于轧制单线金属产品P的轧机精轧机组或精轧机生产线10，其具有如在前述的美国专利No.6,134,930中示出和描述的总体结构和操作。精轧机组10由增速器12和驱动马达14提供动力。辊机架16具有悬臂式的成对的工作辊18，该成对的工作辊18交替地偏移并且相对于彼此以90度交错。辊机架16通过动力轴节段20和联轴器22联接至增速器12。

参照图3和图4，每个辊机架16包括壳体罩或前板26，用于偏置辊颈密封件的加压流体源28与环绕两个工作辊18的密封板30连通。由于一对对准的孔——该对工作辊18穿过该对对准的孔从机架16伸出，因而密封板30常被成为“8字形板”。每个工作辊18均联接至由动力轴节段20中的一个动力轴节段提供动力的相应的辊轴40。每个辊轴40均具有与密封板30轴向地对准的轴颈42。

在图5至图7中更详细地示出了密封装置的部件。密封板30具有联接至加压流体源28的配件32。配件32与通道34和形成在密封板轴向表面的两侧上的环形腔连通，该环形腔环绕辊轴40及其轴颈42。在图4的具有成对悬臂式辊轴40的辊机架的实施方式中，8字形密封板30的环绕每个相应辊轴颈42的每个部分具有联接至加压流体源（例如，压缩空气）的配件32、通道34、以及加压流体连通腔36，但可替代地，每个密封装置可以通过分开的腔或共用腔的组合而被给送加压流体。

辊颈密封装置还具有一对环形衬套抛油环52、54，该对环形衬套抛油环52、54环绕辊颈42并且意于随辊40旋转。轴颈42的外直径与相应的抛油环52、54的内直径之间的环形间隙由一对O形环60密封，该对O形环在径向和轴向上保持在由每个相应的抛油环内直径所限定的狭槽中。抛油环52、54具有相对的轴向表面，该相对的轴向表面也以与密封板30的相应轴向表面相对的关系轴向地间隔开。一对大致环状的密封环62、65保持在限定于密封板30的每个轴向表面上的每个相应的密封板腔36中，从而环绕辊40或辊颈42。密封环62、64具有与对应的抛油环52、52的轴向表面轴向接触的相应的第一轴向密封面。因此，相应的抛油环52、54与密封板30之间的环形间隙的轴向尺寸和径向尺寸被相应的密封环62、64有效地密封。密封环62、64由弹性材料——例如弹性体材料——构造，其弯曲以适应由作用在工作辊18上的变化载荷引起的在辊40与密封板30之间的轴向间隙的和/或径向间隙的局部变化。作用在每个相应密封环62、64的第二轴向面上的相应板腔36中的加压流体沿着轴向向外的方向朝向其对应的抛油环轴向表面偏置每个密封环。随着相应的密封环62、64不可避免地因其与它们的对应的旋转抛油环52、54接触而磨损，腔36中的加压流体维持密封件与抛油环之间的轴向压力。

密封环62、64可以构造有轴向定向的通道，用于使加压流体从密封板30内正压力泄放至颈密封装置外部的环境区域，以便使辊机架16内部与其在轧机中的外部环境相隔离。示例性轴向泄放通道的一种类型为绕外部壳体侧的密封环62的外直径形成的轴向凹槽66。正压力泄放降低了冷却水（以及在金属轧制期间产生的碎屑）将渗入机架16的可能性。

虽然在本文中示出的示例性实施方式具有带有加压流体腔36的固定密封板30，以便将密封环62、64偏置成轴向地靠着一对位于侧面的抛油环52、54，但可以在实施本发明时采用结合压力偏置密封件的其他的密封几何结构。例如，具有一对相对的轴向面的单个旋转抛油环可以沿轴向在两侧设置一对间隔开的固定密封板——该对密封板具有朝着抛油环的轴向表面轴向向内地偏置密封环的加压腔。可替代地，当实施本发明时，单个的抛油环/密封环/密封板装置可以由成对的密封环代替。

虽然在本文中已经详细地示出和描述了结合有本发明教导的各种实施方式，但本领域普通技术人员可以容易地设计出仍结合有这些教导的许多其他的不同实施方式。虽然在本文中已经详细地示出并描述了接合有本发明教导的各种实施方式，但本领域普通技术人员可以容易地设计出仍结合有这些教导的许多其他的不同实施方式。本发明在其应用方面不限于在说明书中阐述或在附图中示出的部件的构造和结构的示例性实施方式的细节。本发明能够为其他的实施方式并且能够以各种方式实施或实现。而且，应当理解，本文中使用的措辞和术语用于说明的目的并且不应当被认为是限制性的。在文中适用的“包括”、“包含”或“具有”及其变体旨在包括在其后列举的项目及其等同物以及另外的项目。除非另有指定或限定，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变体被宽泛地使用并且包括直接地和间接地安装、连接、支撑以及联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理的或机械的连接和联接。

Claims (20)

1.一种轧机的辊颈密封装置，包括：

辊，所述辊具有圆周和轴向长度；

第一轴向保持元件，所述第一轴向保持元件环绕所述辊，所述第一轴向保持元件具有第一轴向表面；

密封件，所述密封件环绕所述辊，所述密封件具有与所述第一轴向表面接触的第一轴向密封面、以及第二轴向面；

与所述密封件连通的腔，用于与加压流体源连通，所述加压流体源将所述第一轴向密封面偏置成与所述第一轴向表面接触。

2.根据权利要求1所述的装置，所述第一轴向保持元件和第二轴向保持元件从由抛油环和辊颈保持板构成的组中选择。

3.根据权利要求1所述的装置，所述密封件限定轴向定向的通道，所述轴向定向的通道用于朝向所述第一轴向密封面排出加压流体。

4.根据权利要求1所述的装置，所述加压流体源包括压缩空气。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括：

第二轴向保持元件，所述第二轴向保持元件环绕所述辊，所述第二轴向保持元件具有第二轴向表面，所述第二轴向表面与所述第一轴向表面处于相对的、间隔开的关系；并且

所述密封件置于所述第一轴向保持元件与所述第二轴向保持元件之间。

6.根据权利要求5所述的装置，所述腔形成在所述保持元件中的一个保持元件中。

7.根据权利要求5所述的装置，还包括：

第三轴向保持元件，所述第三轴向保持元件环绕所述辊，所述第三轴向保持元件具有第三轴向表面，所述第三轴向表面与所述第二轴向保持元件处于相对的、间隔开的关系；以及

第二密封件，所述第二密封件置于所述第二轴向保持元件与所述第三轴向保持元件之间。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括：

所述第二密封件具有与所述第三轴向表面接触的第一轴向密封面；以及

与所述第二密封件连通的第二腔，用于与加压流体源连通，所述加压流体源将所述第二密封件的所述第一轴向密封面偏置成与所述第三轴向表面接触。

9.根据权利要求8所述的装置，所述第二轴向保持元件包括固定辊颈保持板以及加压流体通道，所述固定辊颈保持板在其中具有第一腔和第二腔，所述加压流体通道与所述第一腔和所述第二腔均连通，以用于联接至加压流体源。

10.一种轧机的辊颈密封装置，包括：

辊，所述辊具有圆周和轴向长度；

第一抛油环，所述第一抛油环环绕所述辊，所述第一抛油环具有第一轴向表面；

保持板，所述保持板环绕所述辊，所述保持板具有第二轴向表面，所述第二轴向表面与所述第一轴向表面处于相对的、间隔开的关系；

第一密封件，所述第一密封件环绕所述辊并且置于所述第一轴向表面与所述第二轴向表面之间，所述密封件具有与所述轴向表面中的一个轴向表面接触的第一轴向密封面、以及第二轴向面；

第一腔，所述第一腔限定在所述第一密封件的所述第二轴向面与所述轴向表面中的另一轴向表面之间，用于与加压流体源连通，所述加压流体源将所述第一密封件的所述第一轴向密封面偏置成与所述轴向表面中的所述一个轴向表面接触。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括：

所述保持板具有与所述第二轴向表面相反的第三轴向表面；

第二抛油环，所述第二抛油环具有第四轴向表面，所述第四轴向表面与所述第三轴向表面处于相对的、间隔开的关系；以及

第二密封件，所述第二密封件置于所述保持板与所述第二抛油环之间。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括：

所述第二密封件具有与所述第二抛油环的所述第四轴向表面接触的第一轴向密封面；以及

与所述第二密封件连通的第二腔，用于与加压流体源连通，所述加压流体源将所述第二密封件的所述第一轴向密封面偏置成与所述第四轴向表面接触。

13.根据权利要求12所述的装置，所述保持板包括固定保持板以及加压流体通道，所述固定保持板在其中具有第一腔和第二腔，所述加压流体通道与所述第一腔和所述第二腔均连通，以用于联接至加压流体源。

14.根据权利要求13所述的装置，所述第一密封件和所述第二密封件中的至少一者限定轴向定向的通道，所述轴向定向的通道用于朝向相应的第一轴向密封面排出加压流体。

15.根据权利要求10所述的装置，所述第一密封件限定轴向定向的通道，所述轴向定向的通道用于朝向所述第一轴向密封面排出加压流体。

16.一种轧机机架，所述轧机机架包括壳体，所述壳体具有相对的、平行的一对根据权利要求10所述的辊颈密封装置，用于轧制所述一对辊颈密封装置之间的产品。

17.一种用于对轧机的辊颈进行密封的方法，包括：

将第一密封件置于辊的第一抛油环与保持板之间，所述第一抛油环具有第一轴向表面，所述保持板具有与所述第一轴向表面处于相对的、间隔开的关系的第二轴向表面；以及

用加压流体源将所述第一密封件偏置成靠着所述轴向表面中的一个轴向表面。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括通过所述第一密封件内的轴向定向的通道排出加压流体。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括将第二密封件置于第三轴向表面与第二抛油环之间，所述第三轴向表面由所述保持板限定，所述第二抛油环具有与所述第三轴向表面处于相对的、间隔开的关系的第四轴向表面；以及

用加压流体将所述第二密封件偏置成靠着所述保持板与所述第二抛油环的相对的所述轴向表面中的一个轴向表面。

20.根据权利要求19所述的方法，包括用共用的加压流体源偏置所述第一密封件和所述第二密封件两者，所述共用的加压流体源与由所述保持板限定的接收所述两个密封件的腔连通。

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