DE19831301B4

DE19831301B4 - Abdichtung für Walzen in Walzwerken

Info

Publication number: DE19831301B4
Application number: DE19831301A
Authority: DE
Inventors: Thomas Peuschel
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: DE19831301A1

Abstract

Abdichtung für Walzen in Walzwerken, umfassend folgende Merkmale:
– In einem Lagerdeckel (5) angeordnete Manschettendichtungen (7, 8),
– einen auf dem Walzenzapfen (2) aufgesetzten winkelringförmigen Labyrinthring (14), auf dessen axial verlaufendem Schenkel (13) die Manschettendichtungen (7, 8) radial anlaufen und dessen radialer Flansch (16) mit seiner inneren Stirnfläche (23) mit der zugewandten Stirnfläche (20) des Lagerdeckels (5) einen radial verlaufenden Dichtspalt (24) bildet,
– einen im radialen Dichtspalt (24) angeordneten V-Ring (21), dessen schräg verlaufende Dichtlippe (22) an der Stirnfläche (23) des Labyrinthringes (14) anläuft,
– ein ringförmiger Vorsprung (9) des Lagerdeckels (5) ist auf der Mantelseite mit einer umlaufenden Ringnut (10) versehen, die seitlich von einem radial nach außen gerichteten Bund (11) begrenzt wird,
– der radiale Flansch (16) des Labyrinthringes (14) ist am Außenumfang mit einem axial vorspringenden ringförmigen Vorsprung (17) versehen, der den radial nach außen gerichteten Bund (11) des Lagerdeckels...

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für Walzen in Walzwerken.

Beim Warm- und Kaltwalzen von Metallen werden große Mengen von Kühlwasser oder Walzemulsion zur Kühlung/Schmierung der Stütz-, Zwischen- und Arbeitswalzen eingesetzt. Diese Kühl- und Schmiermedien dringen über die ballenseitige 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 schon Wasseranteile von über 50 % in dem Schmierfett gefunden, ganz abgesehen von nicht emulgiertem, freiem Wasser in den Lagern. Bei Arbeitswalzenlagern in Warmwalzgerüsten ist Korrosion mit über 80 % der Fälle die häufigste Schadensursache.

Bei Verwendung von Walzemulsion treten kaum Korrosionsschäden auf, die Emulsion selbst ist bedingt schmierfähig. Allerdings wird durch die dünne Emulsion die Schmierfähigkeit (Viskosität) des Fettes oder Öles in den Lagern soweit herabgesetzt, dass es zu metallischer Berührung zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen kommt. Dieses führt zu erhöhtem Lagerverschleiß und damit zu früherem Lagerausfall.

Aus der DE 38 09 462 A1 ist eine Ölfilmwalzenlagerung bekannt, bei der ein zwischen einem äußeren Dichtring und einem inneren Dichtring gebildeter radialer Ringspalt durch einen flexiblen Wasserabweiser verschlossen ist.

Aus der DE 21 30 586 A ist eine Abdichtung an Walzgerüsten mit Wälzlager gelagerten Walzenzapfen bekannt, wobei ein radial und axial auskragender Teil eines Lagerdeckels unter Bildung eines Ringspaltes von einem Labyrinthring derart umschlossen ist, dass der Spalt von außen nach innen zunächst axial vom Deckel weg, dann anschließend vom Deckel weg schräg nach innen, daran anschließend radial nach innen und schließlich axial auf den Deckel zu verläuft.

Durch die DE 36 07 729 A1 ist eine Abdichtung für Walzenlagerungen bekannt, die aus im Lagerdeckel angeordneten Manschettendichtungen, einem auf dem Walzenzapfen aufgesetzten winkelringförmigen Labyrinthring, auf dessen axial verlaufendem Schenkel die Manschettendichtungen radial anlaufen und dessen radialer Flansch mit seiner inneren Stirnfläche mit der Stirnfläche des Lagerdeckels einen radial verlaufenden Dichtspalt bildet, sowie einem im radialen Dichtspalt zwischen Flansch des Labyrinthringes und der Stirnfläche angeordneten V-Ring besteht, dessen schräg verlaufende Dichtlippe an der Stirnfläche des Labyrinthringes anläuft. Ein axialer ringförmiger Vorsprung des Lagerdeckels übergreift die radiale Mantelfläche des Flansches des Labyrinthringes.

Bei dieser bekannten Ausführung bilden der Lagerdeckel und der Labyrinthring einen axialen Spalt der dann oberhalb des V-Ringes in einen breiten Radialspalt übergeht. Durch die Rotation der Walze wird über die Außenkante des Labyrinthringes Wasser oder Walzemulsion in den Spalt gefördert. Durch axiale Bewegungen des Einbaustücks (aus dem Axialspiel der Axiallager) in Größenordnung von bis zu ± 1 mm "pumpt" der V-Ring das Wasser oder Kühlemulsion zusätzlich nach innen. Weil bei Verwendung von Wasser das Wasser den Schmierfilm unter den Dichtlippen zerstört, verschleißen die Manschettendichtungen dann schnell. Das Wasser kann in die Lager eintreten und verursacht die eingangs genannten Schäden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Abdichtung so zu verbessern, dass auch bei längerem Betrieb kein Kühlwasser oder Walzemulsion in das Lagerinnere eintreten kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Abdichtung für Walzen in Walzwerken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Das von den Walzen kommende Kühlwasser bzw. die Kühlemulsion wird im Betrieb durch den nun oberhalb des axialen Vorsprungs des Lagerdeckels liegenden Abschnitt des umlaufenden Labyrinthrings weggeschleudert sowie durch die umlaufende Ringnut im Lagerdeckel vom axialen Ringspalt zwischen Labyrinthring und Vorsprung des Lagerdeckels fern gehalten.

Durch den radial nach außen gerichteten Bund der Ringnut im Lagerdeckel ist der Radialspalt zwischen Bund und Stirnfläche des Labyrinthringes, der nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in der axialen Breite eng und in radialer Richtung größer als die axiale Länge des axialen Ringspaltes zwischen Vorsprung und Außenfläche des Ringbundes ausgeführt ist, länger ausgebildet, was die Abdichtwirkung erhöht.

Der Übergangswinkel zwischen dem axialen Ringspalt und dem Radialspalt ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorzugsweise 90°, um die Sperrwirkung zu maximieren.

Die Abschleuderwirkung des Labyrinthringes kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine dachförmige Ausbildung seiner Mantelfläche noch verbessert werden.

Vorzugsweise übergreift nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der axiale Vorsprung des Labyrinthringes die Ringnut im Lagerdeckel teilweise. Vorzugsweise überdeckt der Vorsprung die Ringnut über ca. 10 % ihrer Breite.

Um in die Spalte eingedrungenes Kühlwasser oder Kühlemulsion bereits vor dem V-Ring abzuleiten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Bund des Lagerdeckels im im Einbauzustand unteren Bereich mit einer Dränageöffnung versehen.

Schließlich ist, um die Pumpwirkung des V-Ringes im Radialspalt zu eliminieren sowie gegebenenfalls immer noch eingedrungenes Kühlwasser oder Kühlemulsion vor der Manschettendichtung abzuleiten, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, im unteren Bereich des Lagerdeckels zwischen V-Ring und Manschettenring eine radiale Bohrung als Dränage- und Entlüftungsbohrung vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend anhand der in der beiliegenden Zeichnung teilweise im Längsschnitt dargestellten Abdichtung einer Walze beschrieben werden.
Mit 1 ist die Arbeitswalze eines Walzwerks und mit 2 ein Zapfen der Arbeitswalze 1 bezeichnet, auf dem die (nicht näher dargestellten) Wälzlager 3 zur Lagerung der Walze 1 im Einbaustück 4 aufgezogen sind. An das Einbaustück 4 ist walzenballenseitig ein Lagerdeckel 5 angeschraubt, der in einem Bohrungsansatz 6 zwei Manschettendichtungen 7 und 8 aufnimmt. Der Lagerdeckel 5 weist weiterhin einen axial vorstehenden, ringförmigen Vorsprung 9 auf, der auf der Mantelseite mit einer umlaufenden Ringnut 10 versehen ist, die seitlich von einem radial nach außen gerichteten Bund 11 begrenzt wird. Die Manschettendichtungen 7 und 8 dichten radial gegen eine Umfangsfläche 12 des axial verlaufenden Schenkels 13 eines winkelringförmig ausgebildeten Labyrinthrings 14 ab. Dieser Labyrinthring 14 ist in der Hohlkehle 15 des Zapfens 2 angeordnet und weist einen radial nach außen gerichteten Flansch 16 auf, der am Außenumfang mit einem axial vorspringenden ringförmigen Vorsprung 17 versehen ist, der den radial nach außen gerichteten Bund 11 des Lagerdeckels 5 unter Bildung eines engen Ringspaltes 18 übergreift. Zweckmäßigerweise ragt dieser Vorsprung 17 bis in die Ringnut 10 vor und überdeckt diese mindestens um ca. 10 %. In einer Ringnut 19 in der Stirnfläche 20 des Lagerdeckels 5 ist ein V-Ring 21 eingesetzt, dessen schräg verlaufende Dichtlippe 22 dichtend an der Stirnfläche 23 des radial nach außen gerichteten Flansches 16 des Labyrinthringes 14 anläuft. Radial beidseitig des V-Ringes 21 verläuft zwischen den Stirnflächen 20 und 23 des Lagerdeckels 5 bzw. des Flansches 16 des Labyrinthringes 14 ein enger Radialspalt 24 bzw. 24'. Der Radialspalt 24 ist in radialer Erstreckung wesentlich größer als die axiale Länge des Ringspaltes 18. Um die Sperrwirkung des so gebildeten Labyrinthes zu erhöhen, ist der Übergang vom axialen Ringspalt 18 zum Radialspalt 24 rechtwinkelig ausgebildet, d.h. scharfkantig ohne Kantenverrundung.
Die Mantelfläche 25 des Vorsprunges 17 ist dachförmig ausgebildet, um das auf die Abdichtung einströmende Kühlwasser oder Kühlemulsion abzuschleudern. Die Ringnut 10 sammelt das Kühlwasser oder Kühlemulsion und führt es nach unten ab. Um das in den Ringspalt 18 eintretende Medium abzuleiten, ist im im Einbauzustand unteren Bereich der Abdichtung der Bund 11 mit einer Dränageöffnung 26 versehen. Sollte wider Erwarten trotzdem noch Kühlwasser oder Kühlemulsion in den Raum zwischen V-Ring 21 und Dichtmanschette 8 eintreten, dann wird dieses durch die im im Einbauzustand unteren Bereich des Lagerdeckels 5 vorgesehene Bohrung 27 abgeleitet.

Claims

Abdichtung für Walzen in Walzwerken, umfassend folgende Merkmale: – In einem Lagerdeckel (5) angeordnete Manschettendichtungen (7, 8), – einen auf dem Walzenzapfen (2) aufgesetzten winkelringförmigen Labyrinthring (14), auf dessen axial verlaufendem Schenkel (13) die Manschettendichtungen (7, 8) radial anlaufen und dessen radialer Flansch (16) mit seiner inneren Stirnfläche (23) mit der zugewandten Stirnfläche (20) des Lagerdeckels (5) einen radial verlaufenden Dichtspalt (24) bildet, – einen im radialen Dichtspalt (24) angeordneten V-Ring (21), dessen schräg verlaufende Dichtlippe (22) an der Stirnfläche (23) des Labyrinthringes (14) anläuft, – ein ringförmiger Vorsprung (9) des Lagerdeckels (5) ist auf der Mantelseite mit einer umlaufenden Ringnut (10) versehen, die seitlich von einem radial nach außen gerichteten Bund (11) begrenzt wird, – der radiale Flansch (16) des Labyrinthringes (14) ist am Außenumfang mit einem axial vorspringenden ringförmigen Vorsprung (17) versehen, der den radial nach außen gerichteten Bund (11) des Lagerdeckels (5) unter Bildung eines engen axialen Ringspaltes (18) übergreift, und – der Übergangswinkel zwischen dem axialen Ringspalt (18) und einem sich unmittelbar daran anschließenden, zwischen dem radialen Flansch (16) des Labyrinthrings (14) und der Stirnseite des Bundes (11) des Lagerdeckels (5) liegenden Ringspalt (24) beträgt 90°.
Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem radialen Flansch (16) des Labyrinthringes (14) und der Stirnseite des Bundes (11) des Lagerdeckels (5) liegende Radialspalt (24) in der axialen Breite eng und in der radialen Erstreckung wesentlich größer als die axiale Länge des axialen Ringspaltes (18) ist.
Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axial vorspringende ringförmige Vorsprung (17) des Labyrinthringes (14) auf der Mantelfläche (25) dachförmig abgeschrägt ist.
Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der axial vorspringende, ringförmige Vorsprung (17) die Ringnut (10) teilweise überdeckend ausgebildet ist.
Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (11) im im Einbauzustand unteren Bereich des Lagerdeckels (5) mit einer Dränageöffnung (26) versehen ist.
Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagerdeckel (5) im im Einbauzustand unteren Bereich zwischen V-Ring (21) und Manschettendichtung (8) eine radiale Bohrung (27) vorgesehen ist.