CN1068100C - 轴承密封和轴承和密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种适于在极端磨损和潮湿条件下密封轴承系统的密封组件。它包括一纳入一外壳内的金属壳，该外壳限定一相对于轴承系统支撑的轴的环形间隙。密封组件包括彼此隔开限定一环状空间的第一密封的第二密封。它还带有若干条周边彼此分开的通道。当润滑脂被泵压进轴承系统时，润滑脂被强制通过通道从而环形间隙的整个圆周实际上充满了润滑脂。润滑脂大部分保留在环状间隙内，起着阻碍水和磨蚀颗粒浸入的屏障作用。本案还公开了一种轴承和密封装置。

Description

轴承密封和轴承和密封装置
本发明涉及适于在极端恶劣环境下使用的轴密封和密封装置。
在一些应用中，耐磨轴承和密封是在强烈磨损和发热的恶劣条件下运行的，例如，在连铸厂中，随着热轧机连续拉动并由冷却水喷射其上加以冷却，热轧机将钢水浇铸轧制成扁坯或方坯。
在整个浇铸的热轧过程中，由于高温钢与周围的空气接触形成固体氧化层的一氧化铁覆盖在工件表面上，被称为“锈皮”。在轧制期间，锈皮碎裂成片状和颗粒，然后被冷却水冲掉。从而，用过的冷却水带着大量的锈皮颗粒，这些颗粒都是众所周知的高磨蚀性的颗粒。因此，支撑热轧机轧辊的轴承装置必须得有轴承密封加以密封。以避免用过的冷却水中的磨蚀颗粒侵入。
用于防备水和磨蚀颗粒的防护热轧机的轴承装置的传统方法之一是在如图1所示的轴承3内部顺序放置一对唇形密封件1和2，并且润滑脂间歇地或是连续地通过润滑脂管接头4而泵入轴承。由于泵入润滑脂，可能已浸入轴承和密封装置中的水和外来物质，由润滑脂的流动而移动并清除出密封装置。经挤压的润滑脂，通过在外壳6和滚轴轴颈7间形成的环形间隙5最终被排出。
然而，值得注意的是相当数量的锈皮颗粒可能会接近该轴承密封，致使后者由于磨蚀实际上受到磨损。此外，由于来自轧机所传导的热量随着时间的持续，制成密封唇的弹性材料会软化。结果，在这种情况下轴承密封的密封作用会过早地失效。如果那样的情况发生，就有水渗进轴承的危险，并导致轴承不充分润滑的问题。
对用于连铸厂轧机的轴承装置而言，最基本要求是在预定的更换周期之前必须没有轴承损坏，换言之，甚至仅仅是一个轴承提前损坏的话，与整个连铸厂相关的整个生产线就可能为更换某个特殊轴承装置而偶然地停车。相应地，任一稍许的水浸入都要避免发生。
本发明的目的是提供一种改进了的轴承密封，该密封适用于恶劣环境下对轴承进行可靠的高度密封。
本发明另一个目的是提供一种轴承密封装置，该装置能有效防止水和磨蚀颗粒的浸入。
本发明提供一种轴承密封，它被设计用于带有在压力作用下可导入润滑脂装置的轴承系统。这种密封包括适于安装在外壳体内的一环形主体。安装在壳休上的第一和第二密封件，并且它们相互隔开，以限定一环形空间。所述的轴承密封带有若干条分开的圆环通道，以使外壳的轴径向法兰和轴之间形成的环形间隙与环形空间相连通。
在使用中，轴承密封是被安装在轴承系统和径向法兰之间的壳体内。在压力作用下，润滑脂被泵进轴承，作为挤出来的润滑脂被强迫通过环形分开诸通道流动，以使基本上经由完整的圆形通道使环形间隙充满润滑脂。滞留在环形间隙的润滑脂的大部分对于来自通过轴承系统的用过的冷却水和排除水及磨蚀颗粒来说，起到了一阻挡层作用。
本发明这些特征优点和其它的特征优点将从下面描述中会变得更加明显。
图1展示现有技术一个用于连铸厂的轴承密封装置的局部剖面图；
图2是按本发明轴承和密封装置的局部剖面图；
图3展示的是图2的用于制造定位壳体的金属薄板毛坯件平面图；
图4-6是近似于图2的视图，但展示出轴承密封装置最佳实例的视图。
参见图2，展示了一个热轧机的轧辊，它是用本发明轴承和密封装置10来支撑的。与传统设计相似，轧辊12包括一工作部分14和一对轴颈，标号16表示了其中一个轴颈。
轴承和密封装置10包括一传统的轴承装置18，相对于静止的外壳20可转动地支撑着轴颈16。轴承和密封装置10还包括一个密封装置22轴向装置18朝内排列布置用以密封外部的灰尘和水流。术语“内部的”或“朝内的”在这里指的是向朝轧辊中心的方向。相似的术语“外部的”或是“朝外地”指的是朝向轧辊两端的方向。轴承装置18在其外端采用了传统的唇形轴承密封23，该种轴承密封的设计形式避免了润滑脂的溢出。
为了把润滑脂泵进轴承装置18，外壳20装备一个润滑脂管接头24，该管接头24可以摇控地连接着自动泵，以便自动化地加注油脂。特别典型的是每30分钟有2-3毫升的润滑脂可能泵进每一轴承装置18内。由于外侧轴承密封23的设计形式，可以防止润滑脂的渗漏，润滑脂朝密封装置22方向泵进，最后将从密封装置22部位排出，正像后面所要描述的。
轴承和密封装置10包括一附加外壳26，起充当密封组件22外壳作用。密封组件22替换容易，附加外壳26与壳体20均匀分别制做，并采用适当手段来固定，例如采用螺栓来固定(未表示)。
外壳20包括一轴向延伸部28，该延部限定了圆筒形槽30在其中容纳密封装置22。从轴向延伸部28的内端延伸的是一内径向法兰32。该法兰相对轧辊轴颈16的外径限定了一很小的大约为1-4毫米环形间隙34。
密封组件22包括一金属板冲压制成的环形壳体36，壳体36上带有轴肩38，用来装配环形弹性件39在槽30内的压配合。
壳体36包括一接合法兰40，用以接合第一密封组件42，第一密封组件由耐热弹性材料制做，例如氟塑料橡胶，并朝接合法兰40轴向地向内延伸，第一密封组件42带有密封唇44，唇44用卡紧弹簧46加以位移与轴颈16密封接触。
第二密封机构48按第一密封件42轴向向内装配在壳体36中，第二密封机构48包括一内密封环50和一外密封压环52,50和52被限制在导向壳中，导向壳最好用不锈钢薄板的模压片制做。在所展示的实施例中，导向壳包括一个彼此紧密排列的横截面成L型的外壳54和一内壳56。
外壳54相对接合法兰40通过L型横截面的并带有一外端对接着径向接合法兰40的圆环58间隔物轴向地定位。相应地，在第一密封件42和第二密封机构48之间形成一环形空间60，间隔物58，外壳54和内壳56通过壳体36的轴向内端62的径向向内弯曲固定在一起。如图所示。
外压环52是由弹性材料制做的，并轻微地压缩固定在导壳54/56内，以便内密封环50弹性移动地与轴颈16接触密封。内密封环50是由隔热的、相对硬的、耐磨的、低摩擦的材料制做，例如用碳氟树脂，特别是聚四氟乙烯。
在第一和第二密封件42和48之间的环形空间60与环状间隙34是通过间隔物58上若干圆环通道64相连通。在导壳56和壳体26的径向法兰32之间限定了一圆环空间68。带有轴向通道66的壳体56可以由一个带有若干以相等角度彼此分开的长槽72的环形薄金属坯料70制成，并由沿环状弯曲线74冲压毛坯制成。(如图3所示)。
在使用期间，如果第二密封机构48的密封环50实际上由耐磨耗隔热树脂制做的时候，就会降低它的磨损和老化。相应地，在环50和轧辊颈16之间长期建立好的密封接触使用，不仅能防止水和磨蚀颗粒的侵蚀，而且也能使润滑脂溢出。
当润滑脂76泵进轴承装置78时，润滑脂中任一压力的升高都会使外轴承密封23与轴颈密封接合同时增加密封压力。因而也没有润滑脂在外轴承密封23处泄漏的现象。
在压力下的润滑脂将引起第一密封件42的唇部44弹性地径向远离轴颈16，以便润滑脂由第一密封件42流进环状空间60。因为密封环50被一压环52偏压，由此带来一与轴颈16良好的密封接触。正如以上所叙述的，而不允许润滑脂通过环50和轴颈之间。于是在压力下，环状空间60中的润滑脂将被强制在它的通道上通过64和66而流到环状空间68。
在这种情况下，润滑脂将平等均匀地分布在各自圆环通道64、66上。留在通道66的润滑脂将直接朝内进入到环形空间68，并朝环状间隙34压缩。其结果，环形间隙34的整个圆环四周充满润滑脂，最后通过间隙34排出密封装置。
当这种形式的环形间隙34整体上都被润滑脂充满着的时候，润滑脂在整体上压着环形间隙34，起着阻挡层作用，用以防止用过的冷却水中的颗粒进入密封装置22，此外第二密封机构48避免磨蚀颗粒的浸入，而第一密封件用来防止水的浸入，因此密封装置22运行以保持轴承装置在良好状态下。
本发明提出的密封装置，实质上优于传统的密封装置(见图1)。
在图1所展示现有技术中，由于来自轧辊的热传导，弹性材料制得的密封件1和2将渐渐老化，以致作用在轴颈上的密封压力在一段时间内将逐渐减弱。当润滑脂泵进轴承装置3并受压流向内部密封2时，在轴颈圆周边缘的特殊倾角处会发生润滑脂泵溅，此处密封压力最小。因此在圆周方向观察将不会以薄膜状态对润滑脂加以挤或压，而是以不均匀状态直接压向环状间隙5。因此环状间隙5在它整个圆周上没有充满润滑脂，故此遗留下一些环形区域成为润滑脂的空区，因此在图1所示的传统密封中存在一个危险，即：冷却水中的锈皮可能会进入这样的空区，从而锈皮中的磨蚀颗粒可能会进入轴承密封。当轧辊旋转时，锈皮颗粒在旋转方向被带进去与润滑脂混合，这会使密封唇过早磨损，以至存在水进入轴承装置的危险。
与之相反，本发明所公开的密封装置有效地避免了冷却水中锈皮进入正如以上所述。
本发明已经进行了比较试验，其中按本发明图2的轴承密封装置和传统的图1密封装置分别进行了500小时试验。在试验期间每30分钟2.5亳升的润滑脂被泵进各自密封装置中，在运转500小时以后，对各自轴承装置中的润滑脂抽样，并测量润滑脂中水份含量。按本发明轴承密封装置水含量小于0.1％。由于原来润滑脂的水含量就等于或低于0.1％，这就相当于没有水的浸入，与引相比的传统轴承密封装置的润滑脂水含量为3.9％，这意味着已有少量的水进入了轴承装置。
图4-6图示了本发明轴承密封装置的各种实施例，在这些视图中，部件和元件类似于图2的部件和元件的使用相同的标号，因此没有再标示出。
在图4所示实施例中，密封环50和压缩环52容纳在单片导壳78中。有若干通道66A横穿导向壳78，在图5所示实施例中，第二密封元件48B的导壳80延伸贯穿，并且紧密地装配在凹槽30和第一密封42B的金属导壳82内，而导壳82容放在导壳80里，若干条通道66B同样地横穿导壳80。
在图6所示实施例中，第一密封装置42C和第二密封装置48C彼此分开，依次排列在壳体26中所形成的环形凹槽30中，若干条通道66C同样地横穿第二密封装置48C的导壳84。
在图4-6所示的各种实施例中，沿整个圆周的环状间隙34，以类似图2所示的第一实施例方式充满润滑脂。因此轴承装置18可有效地防止水和锈皮颗粒的浸入。
同时，这里已参照具体实例描述了本发明，本发明的意图并没有由此而限定本领域技术人员可能做出的各种改变和变形，但均不能超出本发明的范围。

Claims (5)

1．一种用于旋转轴(12)的轴承系统(10)的密封装置(22)，所述的轴承系统(10)带有轴承(18)将之放置在壳体(20/26)内用以支撑旋转轴(12)，所述的外壳(20/26)带有允许润滑脂在压力下进入轴承(18)的装置(24)，所述的外壳(20/26)带有一内部径向法兰(32)，所述法兰限定了一小的相对轴(12)的环形间隙(34)，所述的密封装置(22)包括：
一个环形壳体(36)可液密安装在所述的外壳(20/26)中安装方向朝向轴承(18)之内；
一个第一和第二密封(42和48)安装在所述壳体(36)内用于密封轴(12)，所述第二密封(48)向所述第一密封(42)排列，用以限定第一和第二密封(42和48)之间的环形空间(60)；
通道装置(66)，包括若干条彼此周边分开的通道(66)用于由此将所述环形空间(60)与所述环形间隙(34)连通，因而在轴承系统(10)内密封装置(22)的设置和在压力下将润滑脂泵进轴承(18)，使该润滑脂强制流过第一密封(42)进入环形空间(60)，并从那里经过所述通道(66)向该环形间隙(34)移动，从而基本上在环形间隙(34)的整个圆周上都充满了润滑脂。
2．按权利要求1所述的密封装置(22)，其特征是，第一密封(42)包括一弹性材料制的密封唇(44)和第二密封(48)包括耐热的、耐磨树脂做的密封环(50)。
3．按权利要求2所述的密封装置(22)，其特征是，所述第二密封(48)包括弹性材料制造的压缩环(52)用以偏压密封环(50)以与轴(12)相接触密封，所述的密封装置(22)进一步还包括导壳(54/56)，所述的压缩环(52)在其中被限制，所述通道(64)横过所述导壳(54/56)的壁形成。
4．按权利要求3所述的密封装置(22)，其特征是，还包括一为导向壳(54/56)相对第一密封(42)定位用的隔离环(58)，所述隔离环(58)上有若干条贯穿的通道(64)，通道(64)在周向上彼此分开。
5．按权利要求2所述的密封装置(22)，其特征是，密封环(50)是由聚四氟乙烯材料制成。
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