CN114763839A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本公开的密封装置(10)抑制异物侵入旋转轴(3)的外周面(3e)与套筒(20)的内周面(21a)之间的间隙。密封装置(10)具有：套筒(20)，嵌装在旋转轴(3)上；第一密封件(30)，呈圆环状，在套筒(20)的中心轴方向(X)上配置在套筒(20)的一端侧，并紧贴套筒(20)的外周面(21b)；第二密封件(40)，呈圆环状，在套筒(20)的中心轴方向(X)上相比第一密封件(30)而配置在套筒(20)的另一端侧，并紧贴套筒(20)的外周面(21b)；第三密封件(30)，呈圆环状，在套筒(20)的中心轴方向(X)上配置在另一端侧的端部(21d)，并密封旋转轴(3)的外周面(3e)与套筒(20)的内周面(21a)之间的间隙。

Description

密封装置

技术领域

本公开涉及密封装置。

背景技术

存在一种密封装置，具有与旋转轴的外周面紧贴的轴承侧密封部件和外部侧密封部件(例如，参照专利文献1)。另外，存在一种密封装置，具有嵌装在旋转轴上的套筒和与套筒的外周面紧贴的密封部件(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-148223号公报；

专利文献2：日本特开2011-163438号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

当水、污垢等异物侵入到旋转轴的外周面与套筒的内周面之间的间隙时，旋转轴的外周面可能会磨损。本公开提供一种密封装置，能够抑制异物侵入旋转轴的外周面与套筒的内周面之间的间隙。

用于解决问题的手段

本公开的密封装置具有：套筒，嵌装在旋转轴上；第一密封件，呈圆环状，在套筒的中心轴方向上配置在套筒的一端侧，并紧贴套筒的外周面；第二密封件，呈圆环状，在套筒的中心轴方向上相比第一密封件配置在套筒的另一端侧，并紧贴套筒的外周面；以及第三密封件，呈圆环状，在套筒的中心轴方向上配置在另一端侧的端部，并密封旋转轴的外周面与套筒的内周面之间的间隙。

附图说明

图1是表示安装在辊上的密封装置的局部剖视图。

图2是表示密封装置的局部剖视图。

图3是表示配置在套筒的端部的密封件的局部剖视图。

具体实施方式

下面，将参考附图对本公开的实施方式进行说明。此外，在附图中，各部分的尺寸以及比例与实际适当地不同。另外，以下记载的实施方式是本公开的优选具体示例。因此，在本实施方式中，附加了技术上优选的各种限定。然而，在下面的说明中只要没有特别意为限定本公开的记载，本公开的范围不限于这些方式。

图1是表示安装在辊3上的密封装置10的局部剖视图。图2是表示密封装置10的剖视图。在各附图中，轴向X及径向Y用箭头表示。轴向X是辊3的中心轴延伸的方向。径向Y是辊3的径向。辊3是旋转轴的一个示例。

在对密封装置10进行说明之前，参照图1，对应用密封装置10的辊3以及将该辊3以能够旋转的方式支撑的轴承单元5进行说明。密封装置10例如适用于连续铸造机的辊3。连续铸造机输送高温板坯同时进行轧制。连续铸造机包括多个分段，所述分段例如具有在上下方向上分离的一对辊3。多个分段沿板坯的输送方向排列。通过多个辊3旋转，板坯穿过上下辊3之间的空间。

辊3可旋转地被轴承单元5支撑。轴承单元5配置在辊3的轴向X的两端部。轴承单元5也可以配置在辊3的轴向X上的中间部分。

在连续铸造机中，板坯在与辊3的外周面3d接触的同时被输送轧制。在连续铸造机的使用中，板坯可能会产生污垢。另外，在辊3的内部形成有供用于冷却辊3的冷却水流动的流路。在轴承单元5的外部空间B中，有可能存在污垢及冷却水等异物。

轴承单元5具有将辊3以能够旋转的方式进行支撑的轴承6。密封装置10搭载于轴承单元5。密封装置10在轴向X上与轴承6相邻。轴承6例如是滚子轴承。

轴承单元5具有在轴向X上配置在轴承6的两侧的多个密封单元。在图1中，图示了一个密封单元。多个密封单元包含端部用密封单元和颈部用密封单元。密封装置10例如能够作为颈部用密封单元使用。端部用密封单元配置在辊3的轴向X上的端部一侧，颈部用密封单元配置在接近输送板坯的区域的一侧。

辊3的外径可以在轴向X上不同。辊3在轴向X上具有外径不同的多个部分。辊3具有主体部分3a、安装密封装置10的部分3b、以及由轴承6支撑的部分3c。主体部分3a、部分3b以及部分3c呈圆柱形，同轴地配置。主体部分3a的外周面3d包括与板坯接触的面。安装密封装置10的部分3b比主体部分3a细。由轴承6支撑的部分3c比安装密封装置10的部分3b细。另外，在部分3b的角部形成有倒角3f。

轴承单元5的壳体7包括容纳轴承6的轴承壳体8和容纳密封装置10的密封壳体9。轴承壳体8的内部空间与密封壳体9的内部空间相互连通。轴承6被压入到轴承壳体8。密封壳体9相对于轴承壳体8而被固定。轴承壳体8的内部除了轴承6之外，充满润滑油。

密封壳体9具有圆筒部9a、凸缘9b以及壁部9c。圆筒部9a的中心轴与辊3的中心轴同轴配置。圆筒部9a的内径是密封装置10嵌装的大小。圆筒部9a具有端部9d、9e作为轴向X上的两端部。凸缘9b从靠近轴承6一侧的端部9d向径向Y的外侧伸出。壁部9c从远离轴承6一侧的端部9e向径向Y的内侧伸出。从轴向X观察，壁部9c呈圆盘状。在壁部9c的中心形成有沿轴向X贯穿的开口9f。辊3穿过开口9f。

接着，参照图1至图3对密封装置10进行说明。密封装置10将配置有轴承6的内部空间A与壳体7的外侧的外部空间B隔离开。如上所述，在内部空间A中充满了用于轴承6的润滑油，在外部空间B中可能存在水、灰尘以及污垢等异物。内部空间A包括轴承壳体8的内部空间。外部空间B包括密封壳体9的外部空间。

密封装置10具有套筒20以及密封件30、40、50。密封件30是第一密封件的一个例子，密封件40是第二密封件的一个例子，密封件50是第三密封件的一个例子。套筒20和密封件50与辊3一起旋转。这些辊3、套筒20以及密封件50相对于密封件30、40而进行相对旋转。

套筒20具有套筒主体21及凸缘22。套筒主体21呈圆筒状。套筒主体21嵌装在辊3上。套筒主体21的内周面21a与辊3的部分3b的外周面3e抵接。套筒主体21具有端部21c、21d作为轴向X上的两端部。端部21c是靠近轴承6一侧的端部，端部21d是远离轴承6一侧的端部。在轴向X上，配置有端部21c的一侧为一端侧，配置有端部21d的一侧为另一端侧。

凸缘22从端部21d向径向Y的外侧伸出。凸缘22包括在轴向X上相互分离的第一面22a和第二面22b。第一面22a是靠近轴承6一侧的面，第二面22b是远离轴承6一侧的面。第二面22b在轴向X上与密封壳体9的壁部9c对置。

在端部21d的内周设置有凹部23。凹部23从端部21d的端面21e向轴向X凹陷。凹部23由内周面23a和端面23b划定。在径向Y上，内周面23a配置在内周面21a的外侧。在径向Y上，在内周面23a与辊3的外周面3e之间形成有间隙。端面23b在轴向X上位于凸缘22的第二面22b的内侧。密封件50的一部分插入该凹部23中。

另外，在套筒主体21的端部21c的内周侧形成有锥形部21f。在锥形部21f中，与远离轴承6的一侧相比，靠近轴承6的一侧在径向Y上配置在内侧。该锥形部21f与辊3的倒角3f接触。在将套筒20压入辊3时，由于锥形部21f与倒角3f抵接，因此密封装置10相对于辊3的定位变得容易。由此，能够相对于辊3准确地配置密封装置10。由于套筒20具有锥形部21f，因此还具有防止套筒20与另一侧的辊3一起旋转的止动效果。当锥形面(3f、21f)彼此接触时，形成楔形的嵌合，能够抑制共同旋转。

密封件30呈圆环状，嵌装在套筒20的外周侧。密封件30密封套筒主体21的外周面21b与密封壳体9的内周面9g之间的空间。密封件30具有弹性环31及刚性环35。

弹性环31例如是橡胶制的环。弹性环31在轴向X上配置在靠近轴承6的一侧。换言之，弹性环31在轴向X上配置在靠近套筒主体21的端部21c的一侧。弹性环31具有外周环32、连结部33以及内周环34。外周环32呈圆筒状，包括与密封壳体9的内周面9g紧贴的外周面32a。外周环32在轴向X上具有规定的宽度，在径向Y上具有规定的厚度。

连结部33在径向Y上连结外周环32与内周环34。连结部33从外周环32的轴承6侧的端部32c向径向Y的内侧伸出。连结部33的内周侧连结内周环34。在连结部33的内表面侧形成有供刚性环35的一部分插入的槽33a。连结部33的内表面侧是在轴向X上与轴承6相反的一侧。

内周环34在轴向X上从连结部33向轴承6的相反侧延伸。在径向Y上，在外周环32与内周环34之间形成有空间C。在内周环34的外周面34a形成有保持卡紧弹簧11的槽34c。卡紧弹簧11呈圆环状，安装在槽34c中。卡紧弹簧11从径向Y的外侧将内周环34推到辊3的外周面3e上。

在内周环34的内周面34b形成有密封唇34d。在密封件30未安装在套筒20的状态下，密封唇34d向径向Y的内侧突出。在密封件30安装在套筒20的状态下，密封唇34d紧贴于套筒主体21的外周面21b。

刚性环35例如由金属形成，具有规定的强度。刚性环35具有端壁35a、第一圆筒35b、连结部35c以及第二圆筒35d。这些端壁35a、第一圆筒35b、连结部35c以及第二圆筒35d在轴向X上从靠近轴承6的一侧依次配置。端壁35a从第一圆筒35b向径向Y的内侧伸出。端壁35a的内周侧的端部插入到弹性环31的槽33a。

第一圆筒35b在径向Y上配置在外周环32的内侧。第一圆筒35b的外周面与外周环32的内周面32b抵接。连结部35c从第一圆筒35b向径向Y的外侧伸出。连结部35c在径向Y上连结第一圆筒35b与第二圆筒35d。连结部35c在轴向X上与外周环32相邻。连结部35c相对于外周环32配置在轴承6的相反侧。

第二圆筒35d从连结部35c的外周侧在轴向X上向轴承6的相反侧延伸。在轴向X上，第二圆筒35d的与轴承6相反一侧的端部35e与密封壳体9的壁部9c抵接。第二圆筒35d的外周面也可以与密封壳体9的圆筒部9a的内周面9g抵接。

密封件40呈圆环状。密封件40的沿着轴向X的截面例如呈矩形。密封件40在轴向X上配置在比密封唇34d更远离轴承6的位置。密封件40在轴向X上配置在比密封件30更靠近套筒主体21的端部21d的一侧。密封件40的内周面40a紧贴于套筒主体21的外周面21b。套筒主体21的外周面21b相对于密封件40的内周面40a滑动。密封件40的外周面40b在径向Y上配置在凸缘22的外周面22c的内侧。

密封件40由摩擦系数小且比弹性体硬的树脂材料形成。作为这样的树脂材料，例如有聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)。也可以使用在树脂材料中混入玻璃纤维、石墨和/或碳纤维的材料来制造密封件40。

密封装置10具有保持密封件40的保持环12、13。保持环12在径向Y上配置在密封件40的外侧。保持环12例如是橡胶制的环。保持环12的内周面紧贴于密封件40的外周面40b。保持环12的外周面在径向Y上配置在凸缘22的外周面22c的外侧。

保持环13具有端壁13a和圆筒部13b。保持环13例如由金属形成。端壁13a从圆筒部13b的靠近轴承6一侧的端部向径向Y的内侧伸出。从轴向X观察，端壁13a呈圆盘状，在中央部设有开口部。端壁13a在轴向X上能够与刚性环35的连结部35c抵接。端壁13a在轴向X上相对于连结部35c配置在轴承6的相反侧。端壁13a在轴向X上配置为从靠近轴承6的一侧覆盖密封件40及保持环12。

圆筒部13b从端壁13a的外周侧朝向密封壳体9的壁部9c沿轴向X延伸。圆筒部13b的轴向X上的端部13c与壁部9c抵接。圆筒部13b在径向Y上配置于保持环12与刚性环35的第二圆筒35d之间。圆筒部13b的内周面与保持环12的外周面抵接。圆筒部13b的外周面与第二圆筒35d的内周面抵接。

刚性环35由弹性环31支撑，刚性环35约束保持环13的径向Y上的位置。密封件40被保持环12向径向Y的内侧按压。密封件40被推到套筒主体21的外周面21b上。

接下来，参照图3，对密封件50进行说明。图3是表示配置在套筒20的端部21d的密封件50的局部剖视图。密封件50具有凸台51、延伸部52以及外周唇53。密封件50在轴向X上设置在套筒20的端部21d。密封件50在轴向X上配置在套筒20与密封壳体9的壁部9c之间。密封件50例如由橡胶形成。密封件50例如通过烧结加工而被施工于套筒20的凸缘22。密封件50也可以通过其他方法安装于套筒20。

凸台51配置在密封件50的内周侧。在凸台51形成有供辊3穿过的开口部51a。开口部51a的内周面51b包括与辊3的外周面3e紧贴的唇部。开口部51a的内径小于辊3的部分3b的外径。凸台51相对于辊3具有过盈量。

凸台51的外周面51c相对于轴向X倾斜。凸台51的外部空间B侧的端面51d沿着径向Y。在凸台51的端面51d与密封壳体9的壁部9c之间形成有规定的间隙。

另外，与凸台51的端面51d接近的一侧的内周面51e相对于轴向X倾斜。内周面51e的靠近端面51d的一侧与远离端面51d的一侧相比，远离辊3的外周面3e。在径向Y上，也可以在端面51d与辊3的外周面3e之间形成间隙。

凸台51在轴向X上具有朝向轴承6突出的筒部54。筒部54是插入到套筒20的凹部23中的筒状的凸部。筒部54的外周面54a与凹部23的内周面23a紧贴。筒部54的端面54b与凹部23的端面23b紧贴。筒部54的靠近端面54b的一侧的内周面54c沿着轴向X。筒部54的远离端面54b的一侧的内周面54d是相对于轴向X倾斜的倾斜面。与靠近端面54b的一侧相比，内周面54d的远离端面54b的一侧靠近辊3的外周面3e。内周面54d的远离端面54b的一端紧贴于辊3的外周面3e。

在密封装置10安装在辊3的状态下，在辊3的周围形成空间E。空间E是被辊3的外周面3e、套筒20的凹部23的端面23b、密封件50的内周面54c、54d包围的空间。

延伸部52从凸台51向径向Y的外侧伸出。延伸部52呈圆盘状。延伸部52的厚度方向沿着轴向X。延伸部52包括在轴向X上相互分离的第一面52a以及第二面52b。延伸部52的第一面52a面向凸缘22的第二面22b。延伸部52的第二面52b与凸缘22的第二面22b分离。在轴向X上，在延伸部52的第二面52b与密封壳体9的壁部9c之间形成有空间D。

外周唇53具有外缘部53a、连结部53b以及唇部53c。外缘部53a从延伸部52的外周沿轴向X朝向密封壳体9的壁部9c突出。外缘部53a形成在外周唇53的整周上。外周唇53也可以包括从延伸部52的外周在轴向X上向密封壳体9的壁部9c的相反侧延伸的外周部53d。例如，该外周部53d也可以形成为覆盖凸缘22的外周面22c。

连结部53b从外缘部53a沿轴向X朝向密封壳体9的壁部9c延伸。连结部53b的基端部与外缘部53a连接，连结部53b的前端部配置在壁部9c的附近。连结部53b的前端部也可以在轴向X与壁部9c紧贴。连接部53b相对于轴向X倾斜。连结部53b的前端部与连结部53b的基端部相比配置在径向Y的内侧。

唇部53c从连结部53b的前端部向径向Y的内侧突出。唇部53c在轴向X上与壁部9c紧贴。密封件50在轴向X上密封凸缘22的第二面22b与壁部9c之间的空间。

接着，对密封装置10的组装步骤进行说明。可以适当地替换来执行以下步骤。另外，也可以集中执行多个步骤。

首先，在步骤A中，相对于套筒20压入密封件40。接着，在步骤B中，将保持环12安装于密封件40。接着，在步骤C中，使保持环13覆盖于保持环12。

在步骤D中，准备弹性环31被粘接在刚性环35上的部件，在弹性环31上安装卡紧弹簧11。通过执行步骤D，能够形成在密封件30上安装有卡紧弹簧11的中间部件。

在步骤E中，相对于套筒20压入密封件30。在步骤F中，将密封件50安装于套筒20。由此，组装密封装置10。

在步骤G中，将密封装置10压入密封壳体9。

在步骤H中，将密封装置10及密封壳体9压入辊3。通过执行这些步骤，密封装置10安装于辊3。

在这样的密封装置10中，具有安装于辊3的套筒20，在套筒主体21的端部21d设置有密封件50。套筒20和密封件50安装于辊3，并与辊3共同旋转。套筒主体21的外周面21b相对于密封件30及密封件40进行相对滑动。

例如，当辊3磨损时，更换辊3是不现实的。若辊3的外周面3e大幅磨损，则维护成本有可能增加。然而，根据密封装置10，在径向Y上，由于在辊3的外周面3e与密封件30、40之间配置有套筒20，因此比起辊3，套筒主体21先发生磨损。因此，抑制了辊3的磨损。当套筒主体21磨损时，能够将套筒20从辊3卸下，并将新的套筒20安装于辊3。其结果是，能够维持密封装置10的密封性能，同时防止辊3的损伤，抑制维护成本的增加。

而且，在密封装置10中，由于在套筒20的端部21d配置有密封件50，因此辊3的外周面3e与套筒主体21的内周面21a之间的间隙被密封。因此，能够抑制外部空间B中存在的异物侵入辊3与套筒20之间的间隙。

在密封装置10中，在套筒20的端部21d形成有凹部23，在该凹部23形成有空间E。由此，即使异物通过辊3与密封件50之间的间隙而侵入，异物也被保持在空间E。因此，能够延迟异物向辊3与套筒20之间的间隙的侵入。

另外，在密封装置10中，密封件50的凸台51形成为从凸缘22的第二面22b向轴向X的外侧突出。由此，凸台51的端面51d配置在密封壳体9的壁部9c的附近。因此，适当地维持端面51d与壁部9c之间的间隙，通过迷宫效应，抑制外部空间B中存在的异物向空间D侵入。

在密封装置10中，由于在密封件50设置有唇部53c，因此唇部53c紧贴于密封壳体9的壁部9c，抑制异物侵入密封装置10的内部。其结果是，能够防止密封件30、40的磨损，延长密封件30、40的寿命。

另外，在密封装置10中，支撑唇部53c的连结部53b向径向Y的内侧倾斜。由此，在径向Y上，在密封件50的外侧存在的润滑油容易向内侧流动。由于润滑油从密封件50的外周侧向内周侧流动，因此异物与润滑油一起流动。因此，抑制异物从密封件50的内周侧侵入外周侧。

此外，前述的实施方式只不过示出了本发明的代表性的方式，本公开并不限定于前述的实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变更、附加。

在前述的实施方式中，对密封装置10应用于连续铸造机进行了说明，但密封装置10并不限定于应用于连续铸造机，也能够应用于具有旋转轴的其他装置。

符号说明

3……辊(旋转轴)、3e……辊的外周面(旋转轴的外周面)、10……密封装置、20……套筒、21……套筒主体、21a……套筒主体的内周面(套筒的内周面)、21b……套筒主体的外周面(套筒的外周面)、21d……端部(另一端侧的端部)、22……凸缘、23……凹部、30……密封件(第一密封件)、40……密封件(第二密封件)、40b……密封件的外周面(第二密封件的外周面)、50……密封件(第三密封件)、51……凸台、52……延伸部、54……筒部(凸部)、54d……内周面(倾斜面)、X……轴向(中心轴方向)、Y……径向。

Claims (7)

1.一种密封装置，具有：

套筒，嵌装在旋转轴上；

第一密封件，呈圆环状，在所述套筒的中心轴方向上配置在所述套筒的一端侧，并紧贴所述套筒的外周面；

第二密封件，呈圆环状，在所述套筒的中心轴方向上相比所述第一密封件而配置在所述套筒的另一端侧，并紧贴所述套筒的外周面；以及

第三密封件，呈圆环状，在所述套筒的中心轴方向上配置在所述另一端侧的端部，并密封所述旋转轴的外周面与所述套筒的内周面之间的间隙。

2.如权利要求1所述的密封装置，其中，

所述套筒包括：

套筒主体，呈筒状，并嵌装在所述旋转轴上；以及

凸缘，在所述套筒的中心轴方向上配置在所述另一端侧，并从所述套筒主体向所述套筒的径向外侧伸出。

3.如权利要求2所述的密封装置，其中，

所述凸缘在所述套筒的径向上伸出至所述第二密封件的外周面的外侧。

4.如权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其中，

在所述套筒的所述另一端侧形成有向所述中心轴方向凹陷的凹部，

所述第三密封件具有插入到所述凹部的圆环状的凸部。

5.如权利要求4所述的密封装置，其中，

所述第三密封件的凸部的内周面包括与所述旋转轴的外周面分离的倾斜面。

6.如权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其中，

所述第三密封件包括：

凸台，配置在所述第三密封件的内周侧，并嵌装在所述旋转轴上；

延伸部，从所述凸台向径向外侧延伸；以及

唇部，从所述延伸部的外周侧在所述中心轴方向上向外侧延伸。

7.如权利要求6所述的密封装置，其中，

所述凸台在所述中心轴方向上向外侧突出。

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