ES2328488T3 - Gorron de junta hermetica para cojinete con pelicula de aceite de un laminador. - Google Patents

Gorron de junta hermetica para cojinete con pelicula de aceite de un laminador. Download PDF

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Abstract

Una junta hermética (64) para usar sobre la sección cónica (34) de un gorrón del cilindro (36) de un cilindro de un laminador, que consta de: un cuerpo flexible circular de la junta hermética (66) que tiene una superficie cilíndrica exterior (72) delimitada por lo menos en un extremo por un reborde (74'', 74'''') que se extiende radialmente hacia el exterior, dicho reborde tiene los primeros y segundos lados (74a, 74b) que terminan respectivamente en las primeras y segundas caras (74c, 74d) biseladas que convergen en un borde exterior (74e), caracterizado porque: - La primera cara (74c) forma un ángulo de 15º-30º con relación al plano de referencia en el estado no forzado; - la segunda cara (74d) forma un ángulo de 40º-60º con relación al plano de referencia en el estado no forzado; - una bisagra (76) en dicho reborde (74'', 74''''), donde la distancia radial entre dicha bisagra (76) y un plano de referencia paralelo a dicha superficie cilíndrica exterior (72) y que comprende dicho borde exterior (74e) que representa alrededor de 0,4 a 0,7 veces la distancia radial entre dicho plano de referencia y dicha superficie cilíndrica exterior (72) en un estado no forzado.

Description

Gorrón de junta hermética para cojinete con película de aceite de un laminador.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La invención relata una junta hermética de acuerdo al preámbulo de las reivindicaciones 1 y 3.
Esta invención relata generalmente juntas herméticas elastoméricas flexibles y resistentes, y se ocupa en particular de la mejora de las juntas herméticas del tipo empleado sobre las secciones cónicas del gorrón del cilindro montado por rotación en el cojinete con película de aceite de un laminador
2. Descripción del estado anterior de la técnica
Una junta hermética de acuerdo con el preámbulo y la reivindicación 3, de La patente JP 20000247094.
La figura 1 ilustra un gorrón de junta hermética 10 según el estado anterior de la técnica del tipo descrito en la patente americana 4, 586,720 (Simmons et al.). La junta hermética se moldea de un elastómero flexible y elástico y que tiene un cuerpo circular de la junta hermética 12 internamente reforzado por una combinación integrada de un resorte de flexión 14 y un cable de acero 16. El cuerpo de la junta hermética tiene pestañas 18,20 en los salientes opuestos en el lado del agua y en el lado de aceite, una superficie cilíndrica exterior 21 delimitada en un extremo por un reborde del lado del aceite 22 adyacente a otro segundo reborde de lado del aceite 24 comúnmente designado como un "deflector", y un reborde 26 en el lado del agua que delimita el extremo contrario a la superficie 21.
Los rebordes 22, 26 están provistos respectivamente con pestañas periféricas dispuestas angularmente 28,30. Las pestañas 28 proyectan desde la ranura 22 en la dirección del reborde del deflector 24, que alternadamente proyecta en la misma dirección en ángulo con respecto al reborde 22 para definir un espacio "S" abierto a la atmósfera circundante.
Como lo muestra la figura 2, la junta hermética 10 está adaptada para montarse en la sección cónica 34 del gorrón del cilindro del laminado 36 que alternadamente esta rotando apoyada en un cojinete con película de aceite. El cojinete incluye un manguito 38 fijado al gorrón del cilindro por los medios convencionales (no mostrados) por rotación con esto. El manguito 38 tiene una superficie del cojinete cilíndrica exterior que esta montado por rotación dentro de una superficie interior del cojinete de un casquillo fijo 40. El casquillo se lleva en una cuña del cojinete 42.
El manguito gira con el gorrón del cilindro mientras que la cuña del cojinete y el casquillo permanecen inmóviles. El aceite altamente viscoso se alimenta continuamente entre las superficies del cojinete del manguito 38 y el casquillo 40. Una extensión circular 44 de la cuña del cojinete proporciona un depósito 46 en el que el aceite que emerge de entre las superficies de la cuña se recoge continuamente. El aceite se aleja del depósito a través de una conexión de tubería adaptada (no mostrada) que se enfriará y filtrará antes de reciclarse de nuevo en la superficie del cojinete.
Donde el rodillo está funcionando bajo las condiciones de "mojado", el agua está constantemente desbordándose sobre el barril del rodillo 48 y abajo sobre su cara final 50. A pesar de las fuerzas centrífugas que tienden a echar el agua del rodillo, un poco del agua tiende a trabajar su camino a lo largo del gorrón del cilindro en la dirección del cojinete. El objetivo del montaje de la junta hermética indicado generalmente en 52 y la soldadura flexible del gorrón 10 que forma un componente del mismo para prevenir que cualquier agua se infiltre en el cojinete y contamine el aceite del cojinete mientras que al mismo tiempo previene la pérdida de aceite del cojinete.
Además de la junta hermética 10 flexible, el montaje de la junta hermética 52 incluye una placa del extremo de la junta hermética rígida circular 54 que se monta y se fija en relación con la extensión circular 44 de la cuña del cojinete 42. La placa del extremo de la junta hermética tiene un reborde rígido circular que se extiende radialmente hacia el interior "o un dique" 56 que es perpendicular al eje del cojinete. El borde interior del dique se espacia radialmente de la superficie cilíndrica externa 21 del cuerpo flexible de la junta hermética. La placa del extremo de la junta hermética adicional incluye los bordes 58 que se extienden en direcciones contrarias desde la base del dique 56. Cada uno de los bordes 58 tiene una superficie cilíndrica del borde 60 que es paralela al eje del cojinete. Las superficies cilíndricas 60 del borde rodean los rebordes flexibles 22, 26 de la junta hermética, y se alojan para estar en contacto corredizo por sus pestañas flexibles respectivas 28,30.
El montaje de la junta hermética 52 también incluye un aro interno 62 de la junta hermética con los botones elásticos 64 conectado a la cara final 50 del cilindro. El borde interno del anillo interno de la junta hermética entra en contacto con el cuerpo flexible 12 de la junta hermética en la juntura de la pestaña 18 y del reborde 26.
Durante una operación de rodamiento, la disposición descrita anteriormente funcionará en la manera siguiente: la junta anular interior 62, el gorrón de la junta hermética 10 flexible y el manguito 38 girará con el gorrón del cilindro. La placa del extremo 54 de la junta hermética, la cuña 42 y el casquillo 40 seguirán siendo inmóviles. El aceite lubricante fluirá constantemente entre las superficies de los cojinetes del manguito 38 y el casquillo 40. La mayor parte de este aceite será devuelto por el deflector 24 en el gorrón de la junta hermética y así será dirigido al depósito 46. El aceite que alcanza a pasar por el deflector 24 regresará por el reborde de rotación 22 de lado del aceite y se evitará el escape entre el reborde 22 y la superficie del hombro 60 por la pestaña flexible 28 que se engrana con la superficie de hombro. Asimismo, la parte principal del agua aplicada al cilindro regresará por rotación de la junta anular interior 62. Cualquier agua que alcanza a pasar por la junta anular interior regresará por el reborde rotativo 26 del lado del agua sobre el gorrón de la junta hermética y se evitará el escape entre el reborde y su superficie circundante del hombro por la pestaña flexible 30.
La experiencia ha mostrado que hay un número de desventajas asociadas con dicha descripción del estado anterior de la técnica del gorrón de la junta hermética 10. Éstos incluyen:
1)
El perfil amplio de contacto entre las pestañas de sellado 28, 30 y la placa del extremo de la junta hermética no permite a una película de fluido hidrodinámica verdadera establecerse en el interfaz dinámico. Esto conduce a un régimen de lubricación pobre y a altas tarifas de desgaste.
2)
Las pestañas de sellado delgadas y flexibles ofrecen poca resistencia al desgaste abrasivo.
3)
Las pestañas de sellado delgadas y flexible son propensas a la que la serie de plástico a alta temperatura, reduzca las tensiones del contacto de sellando y limite la respuesta de la pestaña a la compensación aplicada del cilindro.
Este es el objetivo de la presente invención para encontrar la solución a estos problemas, este objetivo se resuelve mediante lo dispuesto en las reivindicaciones 1 y 3.
Resumen de la invención
La invención se diferencia fundamentalmente de las juntas herméticas del gorrón del cilindro tradicionales en la filosofía del diseño de los rebordes del lado del aceite y del lado del agua y en sus respectivas pestañas de sellado. Estas pestañas, que se extienden en el diámetro externo del componente, se diseñan para actuar junto con las bisagras incorporadas en los rebordes, de manera que una película de fluido hidrodinámico se establece entre las pestañas de sellado y las superficies de la placa del extremo de la junta hermética con la cual están en contacto bajo todas las posibles condiciones del cilindro offset radial. La película fluida proporciona una barrera dinámica al paso de medios del lado fluido al lado del aire, bombeando con eficacia el medio continuamente al lado fluido.
Otras características y ventajas de la presente invención ahora serán descritas minuciosamente con referencia a los dibujos de acompañamiento, en donde:
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista transversal de una junta hermética convencional;
La Figura 2 es una vista transversal de un cojinete con película de aceite que incorpora la junta hermética mostrada en la figura 1;
La figura 3 es una vista transversal de una junta hermética de acuerdo con la presente invención;
La Figura 4 es una vista transversal parcial que muestra la junta hermética de la figura 3 instalada en un cojinete de apoyo con película de aceite.
Descripción detallada de la realización preferente
Con referencia a la figura 3, una junta hermética 64 conforme a la presente invención se moldea de elastómero flexible elástico y tiene un cuerpo circular 66 con pestañas 68, 70 en los salientes opuestos en el lado del agua y en el lado de aceite, y una superficie cilíndrica externa 72. La superficie 72 esta delimitada por lo menos en un extremo por un reborde 74' del lado del aceite y se delimita preferiblemente en el extremo contrario por un reborde 74'' del lado del agua. Los rebordes 74', 74'' cada uno tiene unos primeros lados 74a que en funcionamiento se exponen a líquidos (aceite o agua), y unos segundos lados 74b que están enfrente el uno del otro y que en funcionamiento están expuestos para airear en el hueco axial entre los rebordes 74', 74''. Los primeros y segundos lados del reborde terminan respectivamente en las primeras y segundas caras biseladas 74c, 74d que convergen en los bordes externos 74e para formar las pestañas de sellado 75. Cuando la junta hermética está en un estado exento de tensiones, es decir, no montado axialmente en un gorrón del cilindro o limitado radialmente por una placa del extremo de la junta hermética, los bordes exteriores 74e están situados en un plano de referencia "P" paralelos a y espaciados de la superficie 72 por una distancia radial R_{1}. En el estado exento de tensiones, las caras biseladas 74c, 74d, respectivamente forman ángulos de contacto \alpha_{1}, \beta_{1}, con el plano de referencia P.
Los rebordes 74', 74'' están adicionalmente provistos de bisagras 76, configuradas preferentemente como ranuras en los primeros lados 74a. Las bisagras 76 están espaciadas del plano de referencia P por una distancia radial R_{2}.
Cuando el junta hermética 64 se instala en un montaje del cojinete, como se muestra en la figura 4, los rebordes 74', 74'' se limitan radialmente por la superficie del hombro 60 de la placa del extremo de la junta hermética 54. Esto hace que los rebordes se desvíen sobre las bisagras 76, que sucesivamente dan lugar a ángulos de contacto cambiados \alpha_{2}, \beta_{2} entre las caras 74c, 74d y la superficie del hombro 60.
Para asegurar que una película de fluido hidrodinámica se mantenga entre las pestañas de sellado 75 y las superficies del hombro 60 cuando la junta hermética está instalada y funcionando en un cojinete de apoyo, se ha determinado que el ángulo de contacto \alpha_{2} debe estar entre 35º y 60º, y el ángulo de contacto \beta_{2} debe estar entre los 12º y 35º.
Para alcanzar este objetivo, cuando la junta hermética está en un estado exento de tensiones como lo representa la figura 3, se requiere una relación sinérgica crítica entre la distancia radial R_{2} y los ángulos de contacto \alpha_{1}, \beta_{1}. Más particularmente, se ha determinado que \alpha_{1}, debe de ser aproximadamente de 15º a 30º, \beta_{1} debe de ser aproximadamente de 40º a 60º, y R_{2} debe de ser aproximadamente de 0.4 a 0.7 veces R_{1}.
Al incorporar estas características en el gorrón del cilindro, se observan las ventajas siguientes:
1)
La eficacia del sellado se aumenta debido al establecimiento y el mantenimiento de una película de fluido hidrodinámica entre los bordes 74e de las pestañas de sellado 75 y la placa del extremo de la junta hermética.
2)
Se reducen el desgaste de la pestaña de sellado con un régimen de lubricación mejorado en los bordes del sellado.
3)
La duración del sellado es ampliada por una geometría robusta de la pestaña.
4)
La colocación y la resistencia de las bisagras 76 reducirán el riesgo de la serie de pestañas de plástico y la pérdida asociada en el alojamiento offset del cilindro.
A la luz de lo anterior, será entendido por los expertos en la materia que los cambios y modificaciones se pueden hacer en la encarnación divulgada sin que se salga del espíritu de la invención o del alcance de las reivindicaciones añadidas. Solamente a modo de ejemplo, para las denominadas instalaciones del cojinete "seco" en donde el agua de enfriamiento no se aplica a los cilindros, se podría proveer una junta hermética en solo un reborde en el lado del aceite. Las bisagras del reborde se pueden configurar de manera diferente, al igual que otras características del cuerpo de la junta hermética.

Claims (3)

1. Una junta hermética (64) para usar sobre la sección cónica (34) de un gorrón del cilindro (36) de un cilindro de un laminador,
que consta de:
un cuerpo flexible circular de la junta hermética (66) que tiene una superficie cilíndrica exterior (72) delimitada por lo menos en un extremo por un reborde (74', 74'') que se extiende radialmente hacia el exterior, dicho reborde tiene los primeros y segundos lados (74a, 74b) que terminan respectivamente en las primeras y segundas caras (74c, 74d) biseladas que convergen en un borde exterior (74e),
caracterizado porque:
- La primera cara (74c) forma un ángulo de 15º-30º con relación al plano de referencia en el estado no forzado;
- la segunda cara (74d) forma un ángulo de 40º-60º con relación al plano de referencia en el estado no forzado;
- una bisagra (76) en dicho reborde (74', 74''), donde la distancia radial entre dicha bisagra (76) y un plano de referencia paralelo a dicha superficie cilíndrica exterior (72) y que comprende dicho borde exterior (74e) que representa alrededor de 0,4 a 0,7 veces la distancia radial entre dicho plano de referencia y dicha superficie cilíndrica exterior (72) en un estado no forzado.
2. Una junta hermética según la reivindicación 1, en la que dicha superficie cilíndrica exterior (72) está delimitada por el segundo lado (74b) de dicho reborde (74', 74'') y donde dicha bisagra está configurada como una ranura en el primer lado (74a) de dicho reborde.
3. Una junta hermética (64) para usar sobre la sección cónica (34) de un gorrón del cilindro (36) en un laminador, dicha junta hermética comprende:
un cuerpo flexible circular de la junta hermética (66) que tiene una superficie cilíndrica exterior (72) delimitada en los extremos opuestos por los rebordes (74', 74'') que se extiende radialmente hacia el exterior, dichos rebordes tienen los primeros lados (74a) enfrente en dirección opuesta y los segundos lados (74b) en confrontación, dichos primeros y segundos lados terminan respectivamente en las primeras y segundas caras (74c, 74d), que hacen un ángulo que converge en los bordes exteriores(74e),
caracterizado porque,
las ranuras en los primeros lados (74a) de cada reborde (74', 74''), las distancias radiales entre dichas ranuras y un plano de referencia paralelo a dicha superficie cilíndrica exterior (72) y conteniendo dichos bordes exteriores (74e) que representan alrededor de 0,4 a 0,7 veces la distancia radial entre dicho plano de referencia y dicha superficie cilíndrica exterior (72) en un estado no forzado, dichas primeras caras (74c) forma ángulos de alrededor 15º a 30º y dichas segundas caras (74d) forman ángulos de cerca de 40º a 60º con dicho plano de referencia en un estado no forzado.
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