DE102007043150A1 - Bearing assembly for a roller in a housing, for hot/cold metal rolling, has structured seals to prevent the entry of coolant or emulsion - Google Patents
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- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für die Lagerung einer Walze in einem Gehäuse, insbesondere in einem Walzeneinbaustück eines Walzgerüsts, wobei die Lageranordnung ein Lager und eine Dichtungsanordnung für das Lager aufweist, wobei die Dichtungsanordnung mindestens ein erstes Dichtelement aufweist, das in einem sich axial erstreckenden Ringspalt zwischen einem Lagerring des Lagers oder einem mit dem Lagerring verbundenen Bauteil und der Walze bzw. deren Zapfen oder einem mit der Walze oder deren Zapfen verbundenen Bauteil angeordnet ist, und wobei die Dichtungsanordnung mindestens ein zweites Dichtelement aufweist, das in einem sich radial erstreckenden Ringspalt zwischen dem Lagerring des Lagers oder einem direkt oder indirekt mit dem Lagerring verbundenen Bauteil und der Walze bzw. deren Zapfen oder einem mit der Walze oder deren Zapfen verbundenen Bauteil angeordnet ist.The The invention relates to a bearing arrangement for storage a roller in a housing, in particular in a roll chock a rolling stand, wherein the bearing assembly comprises a bearing and a Sealing arrangement for the bearing, wherein the seal assembly Has at least a first sealing element in an axially extending annular gap between a bearing ring of the bearing or a connected to the bearing ring member and the roller or their Pin or a component connected to the roller or its pin is arranged, and wherein the seal arrangement at least one second sealing element, which in a radially extending Annular gap between the bearing ring of the bearing or one directly or indirectly connected to the bearing ring component and the roller or the pin or one connected to the roller or its pin Component is arranged.
Lageranordnungen dieser Art sind im Stand der Technik bekannt, um die Walze in einem Walzwerk zu lagern. Dabei kommt der Abdichtung des Lagers, das zumeist als Wälzlager ausgebildet ist, eine hohe Bedeutung zu, da die Zuverlässigkeit der Dichtung über die Gebrauchsdauer des Lagers entscheidet.bearing assemblies of this type are known in the art to the roll in one Store rolling mill. Here comes the sealing of the bearing, mostly is designed as a rolling bearing, a high importance, because the reliability of the seal over the service life of the camp decides.
Beim Warm- und Kaltwalzen von Metallen werden große Mengen Kühlwasser oder Walzemulsion zur Kühlung bzw. Schmierung der Stütz-, Zwischen- und Arbeitswalzen eingesetzt. Diese Kühl- bzw. Schmiermedien dringen über die ballen seitige Abdichtung in die Einbaustücke und damit in die Walzenzapfenlager ein. Bei der Verwendung von Wasser kommt es dann sehr schnell zu Korrosionsschäden in den Wälzlagern. Es wurden bereits Wasseranteile von über 50% in den Schmierfetten gefunden, abgesehen von nicht emulgiertem, freiem Wasser in den Lagern. Bei Arbeitswalzenlagerungen in Warmwalzgerüsten ist die Korrosion mit über 80% der Fälle die häufigste Schadensursache.At the Hot and cold rolling of metals become large amounts of cooling water or rolling emulsion for cooling or lubricating the support, Intermediate and work rolls used. This cooling or Lubricating media penetrate the bale-side sealing into the chocks and thus into the roll neck bearings one. When using water, it is then very fast Corrosion damage in the rolling bearings. There were already water contents of more than 50% in the lubricating greases found, except for non-emulsified, free water in the camps. For work roll bearings in hot rolling stands is the Corrosion is the most common with over 80% of cases Causation.
Bei der Verwendung von Walzemulsion, die selbst aber nur bedingt schmierfähig ist, treten kaum Korrosionsschäden auf. Allerdings wird durch die dünne Emulsion die Schmierfähigkeit (Viskosität) des Fettes oder des Öls in den Lagern so weit herabgesetzt, dass es zu metallischer Berührung zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen des Lagers kommt. Dies führt zu erhöhtem Lagerverschleiß und damit zu einem frühen Ausfall des Lagers.at the use of rolling emulsion, but only limited lubrication itself is hardly occur corrosion damage. However will lubricity through the thin emulsion (Viscosity) of fat or oil in the bearings so far down that it comes to metallic touch between the rolling elements and the raceways of the Camp is coming. This leads to increased bearing wear and thus to an early failure of the camp.
Lageranordnungen
mit Dichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus
der
Bei einigen dieser Ausführungsformen bilden der Lagerdeckel und der auf dem Wellenzapfen aufgesetzte Labyrinthring einen radialen Spalt, der dann in einen radialen Spalt übergeht, in dessen Bereich der V-Ring angeordnet ist. Der abgewinkelte Spalt, der eine 90°-Umlenkung macht, verhindert eine erforderliche Ausflussgeschwindigkeit für eingedrungenes Wasser. Ein relativ kleiner Einbauraum für den V-Ring setzt sich daher schnell zu und die Lippe des V-Ringes kann dann leicht blockiert werden. Der Schmutz wandert zu den nicht vorgespannten Wellendichtringen, die in dem sich axial erstreckenden Ringspalt sitzen. Schmutz und Wasser zerstören den Schmierfilm unter den Dichtlippen der Dichtelemente. Dadurch verschleißen die Dichtungen dann relativ schnell. Das Wasser kann in der Folge leicht in die Lager eintreten und die oben genannten Schäden verursachen.at Some of these embodiments form the bearing cap and the labyrinth ring placed on the shaft journal has a radial Gap, which then merges into a radial gap, in whose Area of the V-ring is arranged. The angled gap, the one 90 ° deflection prevents a required outflow velocity for penetrated water. A relatively small installation space for the V-ring, therefore, is quickly closing and the lip The V-ring can then be easily blocked. The dirt wanders to the non-preloaded shaft seals, in which axially sitting extending annular gap. Destroy dirt and water the lubricating film under the sealing lips of the sealing elements. Thereby Wear the seals then relatively quickly. The water can easily enter the camp and the above Cause damage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass auch bei längerem Betrieb kein Kühlwasser bzw. keine Walzemulsion in das Lagerinnere eintreten kann. Die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung soll also verbessert werden.Of the Invention is therefore the object of a bearing assembly of the type mentioned in such a way that even with longer Operation no cooling water or no rolling emulsion in the Lagerinnere can occur. The sealing effect of the seal arrangement should therefore be improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das das zweite Dichtelement haltende Bauteil als separates Ringteil (das nachfolgend auch als Vorspannring bezeichnet wird) ausgebildet ist, das an dem Lagerring des Lagers oder an dem mit dem Lagerring verbundenen Bauteil befestigt, insbesondere verschraubt, ist, wobei das Ringteil mit einem Teil seiner Stirnseite das mindestens eine erste Dichtelement kontaktiert und im montierten Zustand der Lageranordnung mit einer axialen Andruckkraft beaufschlagt.These The object is achieved according to the invention that the component holding the second sealing element as a separate Ring part (which is also referred to as a preload ring below) is formed on the bearing ring of the bearing or on the with fastened to the bearing ring connected component, in particular screwed, is, wherein the ring part with a part of its end face the at least contacted a first sealing element and in the assembled state of Bearing arrangement acted upon by an axial pressure force.
Die Walze bzw. deren Zapfen oder das mit der Walze oder deren Zapfen verbundene Bauteil (nachfolgend auch als Labyrinthring bezeichnet) kann in einem radial außenliegenden Bereich einen sich in Achsrichtung erstreckenden Ringabschnitt aufweisen, der das Ringteil unter Bildung eines Ringspalts axial übergreift. Der sich in Achsrichtung erstreckende Ringabschnitt kann dabei an seiner radial innenliegenden Fläche kegelförmig ausgebildet sein, wobei der Kegelwinkel mindestens 5° beträgt und wobei sich der Kegel in Richtung von der Walze weg öffnet.The Roller or its journal or with the roller or its pin connected component (hereinafter also referred to as labyrinth ring) can in a radially outer region in the axial direction having extending annular portion, the ring part to form axially overlaps an annular gap. The extending in the axial direction Ring section can be at its radially inner surface be cone-shaped, wherein the cone angle at least 5 ° and where the cone in the direction opens away from the roller.
Das zweite Dichtelement ist bevorzugt als V-Ring ausgebildet, wobei eine schräg verlaufende Dichtlippe an einer Stirnfläche der Walze bzw. deren Zapfen oder dem mit der Walze oder deren Zapfen verbundenen Bauteil anläuft.The second sealing element is preferably formed as a V-ring, wherein an obliquely extending sealing lip on an end face the roller or its pin or connected to the roller or its pin Component starts.
Die axiale Breite des sich radial erstreckenden Ringspalts ist mit Vorteil wesentlich kleiner als dessen radiale Erstreckung; dabei beträgt die axiale Breite des Ringspalts vorzugsweise höchstens 33%, besonders bevorzugt höchstens 25%, der radialen Erstreckung des Ringspalts.The axial width of the radially extending annular gap is advantageously much smaller than its radial extent; while the axial is Width of the annular gap preferably at most 33%, more preferably at most 25%, of the radial extent of the annular gap.
Zum
Abweisen bzw. Wegführen von Flüssigkeit können
verschiedene besondere Maßnahmen vorgesehen werden:
Der
im radial äußeren Bereich liegende, sich in Achsrichtung
erstreckende Ringabschnitt kann an seiner radial außenliegenden
Fläche mindestens eine Ringnut oder mindestens einen Ringvorsprung
aufweisen.For rejection or removal of liquid, various special measures can be provided:
The lying in the radially outer region, extending in the axial direction ring portion may have at its radially outer surface at least one annular groove or at least one annular projection.
Das Ringteil kann im untenliegenden Bereich der Lageranordnung eine Drainageöffnung aufweisen.The Ring part can in the underlying area of the bearing assembly a Have drainage opening.
In dem mit dem Lagerring verbundenen Bauteil und/oder in dem Ringteil im untenliegenden Bereich der Lageranordnung kann eine sich radial erstreckende Bohrung angeordnet sein.In the component connected to the bearing ring and / or in the ring part in the lower region of the bearing assembly can be a radially be arranged extending bore.
Das zweite Dichtelement ist vorzugsweise in einer ringnutartigen Ausnehmung des Ringteils angeordnet.The second sealing element is preferably in a ringnutartigen recess arranged the ring part.
Das Ringteil kann weiterhin einen radial geringfügig vorspringenden Sicherungsbund aufweisen, der das zweite Dichtelement im montierten Zustand mit Hinterschnitt umgreift und in seiner Position sichert bzw. hält.The Ring member may further have a radially slightly projecting Have safety collar, which mounted the second sealing element in the Condition with undercut surrounds and secures in position or holds.
Die ersten und die zweiten Dichtelemente können an dem mit der Walze oder deren Zapfen verbundenen Bauteil anlaufen, wobei das Bauteil als Ring ausgebildet ist und im Radialschnitt eine um einen Winkelbereich von ca. 90° verlaufende bogenförmige Grundkontur aufweist.The first and the second sealing elements may be at the start the roller or its pin connected component, wherein the component is formed as a ring and in the radial section one order an angular range of approximately 90 ° extending arcuate Has basic contour.
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das mit dem Lagerring verbundene Bauteil als Lagerdeckel ausgebildet ist, an dem das Ringteil befestigt ist.After all is preferably provided that connected to the bearing ring Component is designed as a bearing cap to which the ring member is attached.
Durch
die vorgeschlagenen Ausgestaltungen werden diverse Vorteile erreicht:
Das
von den Walzen kommende Kühlwasser bzw. die Kühlemulsion
wird im Betrieb der Lageranordnung durch den nun oberhalb des axialen
Vorsprungs des Ringteils liegenden Abschnitt des umlaufenden Labyrinthrings
vom radialen Ringspalt zwischen dem Labyrinthring und dem Lagerdeckel
bzw. Ringteil fern gehalten. Der Labyrinthring kann entfallen, wenn
seine Außenkontur optional Bestandteil des Walzenzapfens
ist.The proposed embodiments achieve various advantages:
The coming of the rollers cooling water or the cooling emulsion is kept away from the radial annular gap between the labyrinth ring and the bearing cap or ring member in the operation of the bearing assembly by now lying above the axial projection of the ring portion of the revolving labyrinth ring. The labyrinth ring can be omitted if its outer contour is optionally part of the roll neck.
Durch den Vorspannring im Lagerdeckel lässt sich der Radialspalt zwischen dem Vorspannring und der Stirnfläche des Labyrinthrings länger ausgebilden, was die Dichtwirkung erhöht.By the preload ring in the bearing cap can be the radial gap between the preload ring and the end face of the labyrinth ring make longer, which increases the sealing effect.
Der Übergangswinkel zwischen dem radialen Ringspalt und dem Axialspalt ist – wie erläutert – mindestens 95°, um einerseits die Sperrwirkung zu maximieren und andererseits Wasser aus dem Spalt schleudern zu können.The transition angle between the radial annular gap and the axial gap is - how explained - at least 95 °, on the one hand to maximize the barrier effect and, on the other hand, throw water out of the gap to be able to.
Der axiale Vorsprung am Labyrinthring übergreift den Vorspannring vorzugsweise deutlich.Of the axial projection on the labyrinth ring engages over the biasing ring preferably clearly.
Um in die Spalte eingedrungenes Kühlwasser bzw. Kühlemulsion bereits vor dem V-Ring ableiten zu können, ist der Bund des Lagerdeckels im Einbauzustand unteren Bereich mit der erwähnten Drainageöffnung versehen.Around in the column penetrated cooling water or cooling emulsion to deduce before the V-ring, is the federal government of the bearing cap in the installed state lower area with the mentioned Provided drainage hole.
Schließlich ist, um die Pumpwirkung des V-Ringes im Radialspalt sowie gegebenenfalls immer noch eingedrungenes Kühlwasser oder Kühlemulsion vor der Manschettendichtung abzuleiten, im unteren Bereich des Lagerdeckels zwischen dem V-Ring und dem Manschettenring eine radiale Bohrung als Drainage- und Entlüftungsbohrung vorgesehen.After all is to the pumping action of the V-ring in the radial gap and optionally still penetrating cooling water or cooling emulsion in front of the boot seal, in the lower part of the bearing cap between the V-ring and the sleeve ring a radial bore provided as a drainage and vent hole.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt den Radialschnitt durch eine Lageranordnung, mit der ein Walzenzapfen einer Walzwerks-Walze gelagert wird.In The drawing is an embodiment of the invention shown. The single figure shows the radial section through a Bearing arrangement, mounted with a roll neck of a rolling mill roller becomes.
In
der Figur ist als Einzelheit eines Walzwerks eine Arbeitswalze
Die
Dichtungsanordnung
Der
im Walzeneinbaustück
Auf
die Welle
Durch
den Labyrinthring
Im
radial äußeren Bereich ist der Labyrinthring
Die
radial innenliegende Oberfläche des Ringabschnitts
In
die radial äußere Umfangsfläche des Ringabschnitts
Ein
optimaler Sitz der beiden Wellendichtringe
Ein
fester Sitz des zweiten Dichtelements
- 11
- Lageranordnungbearing arrangement
- 22
- Walze (Arbeitswalze)roller (Stripper)
- 33
- Gehäuse (Walzeneinbaustück)casing (Chock)
- 44
- Lager (Wälzlager)camp (Roller bearing)
- 55
- Dichtungsanordnungsealing arrangement
- 66
- erstes Dichtelement (Wellendichtring)first Sealing element (shaft seal)
- 77
- erstes Dichtelement (Wellendichtring)first Sealing element (shaft seal)
- 88th
- sich axial erstreckender Ringspaltyourself axially extending annular gap
- 99
- Lagerringbearing ring
- 1010
- Bauteil (Lagerdeckel)component (The bearing cap)
- 1111
- Zapfen der Walzespigot the roller
- 1212
- Bauteil (Labyrinthring)component (Labyrinth ring)
- 1313
- zweites Dichtelement (V-Ring)second Sealing element (V-ring)
- 1414
- sich radial erstreckender Ringspaltyourself radially extending annular gap
- 1515
- Ringteil (Vorspannring)ring part (Preload ring)
- 1616
- Stirnseite des Ringteilsfront of the ring part
- 1717
- Ringabschnittring section
- 1818
- Ringspaltannular gap
- 1919
- Dichtlippesealing lip
- 2020
- Stirnflächeface
- 2121
- Ringnutring groove
- 2222
- Drainageöffnungdrainage opening
- 2323
- Bohrungdrilling
- 2424
- Sicherungsbundsafety collar
- 2525
- zylindrische Flächecylindrical area
- 2626
- ringförmiger Vorsprungannular head Start
- 2727
- Ringnutring groove
- 2828
- Hohlkehlefillet
- 2929
- Stirnflächeface
- αα
- Kegelwinkelcone angle
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 0285332 A2 [0005] EP 0285332 A2 [0005]
- - DE 2130586 A1 [0005] - DE 2130586 A1 [0005]
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- 2007-09-11 DE DE200710043150 patent/DE102007043150A1/en not_active Withdrawn
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