FR2512914A1

FR2512914A1 - SEALING DEVICE FOR A ROTATING SHAFT IN A BEARING

Info

Publication number: FR2512914A1
Application number: FR8215913A
Authority: FR
Inventors: Ian Bernard Robert Elliott
Original assignee: ASHLOW Ltd
Current assignee: ASHLOW Ltd
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1983-03-18
Also published as: IN156605B; IT1153727B; FR2512914B1; JPS58121358A; GB2106196B; DE3233760A1; IT8223302A0; SE8205261D0; SE8205261L; GB2106196A

Abstract

UN DISPOSITIF D'ETANCHEITE PERMETTANT A UN ARBRE3 DE TOURNER A DES VITESSES PERIPHERIQUES SUPERIEURES A 15MSEC. COMPREND UNE PAIRE DE JOINTS A LEVRE10 DISPOSES DOS A DOS DANS UNE CHAMBRE11 DE FACON A MENAGER ENTRE EUX UN ESPACE15, AINSI QUE DES MOYENS POUR INTRODUIRE DANS CET ESPACE DE L'AIR SOUS PRESSION ET UN LUBRIFIANT. CES MOYENS SONT DE PREFERENCE APTES A INJECTER PAR INTERMITTENCE DE PETITES QUANTITES D'HUILE DANS UN COURANT D'AIR CONTINU. DANS LE CAS DE SON APPLICATION A UN LAMINOIR, IL EST PREVU D'ASSOCIER A CE DISPOSITIF D'ETANCHEITE UN JOINT A LABYRINTHE25 SITUE SUR LE COTE DE L'ENSEMBLE OU ARRIVE L'EAU DE REFROIDISSEMENT.A SEALING DEVICE ALLOWING A SHAFT3 TO TURN AT PERIPHERAL SPEEDS GREATER THAN 15MSEC. INCLUDES A PAIR OF LIPSTICKS10 ARRANGED BACK TO BACK IN A BEDROOM11 SO AS TO PROVIDE A SPACE15 BETWEEN THEM, AS WELL AS MEANS TO INTRODUCE PRESSURIZED AIR AND A LUBRICANT INTO THIS SPACE. THESE MEANS ARE PREFERREDLY SUITABLE TO INJECT SMALL QUANTITIES OF OIL INTERMITTENTLY INTO A CONTINUOUS AIR CURRENT. IN THE CASE OF ITS APPLICATION TO A LAMINATOR, IT IS PROVIDED TO ASSOCIATE WITH THIS SEALING DEVICE A LABYRINTH25 SEAL LOCATED ON THE SIDE OF THE ASSEMBLY WHERE THE COOLING WATER ARRIVES.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'é-The present invention relates to a device for

tanchéité pour un arbre tournant dans un palier. sealing for a rotating shaft in a bearing.

Il est connu de lubrifier un joint à lèvre, généra- It is known to lubricate a lip seal, generally

lement sollicité par un ressort, avec un lubrifiant con- spring loaded with lubricant

venables comme l'huile Ce lubrifiant est généralement dirigé vers la lèvre du joint, soit en plaçant celle-ci près de la source de lubrifiant, soit en introduisant ce venable like oil This lubricant is generally directed towards the lip of the seal, either by placing it near the source of lubricant, or by introducing this

dernier sur le côté de la lèvre situé à l'opposé du flui- last on the side of the lip located opposite the fluid

de qui doit être exclu du palier, par exemple l'eau de refroidissement dans un laminoir Comme un joint à lèvre assure l'étanchéité essentiellement dans un seul sens, il faut disposer dos à dos deux de ces joints lorsqu'on doit éviter la contamination entre deux fluides et si l'un ou l'autre ou ni l'un, ni l'autre de ces fluides ne constitue un lubrifiant acceptable pour lèvres, on introduit alors un lubrifiant approprié entre les joints, mais même dans ces agencements de lubrification connus, le frottement et, from which must be excluded from the bearing, for example the cooling water in a rolling mill As a lip seal provides sealing essentially in one direction, two of these seals must be placed back to back when contamination is to be avoided between two fluids and if either or neither of these fluids constitutes an acceptable lubricant for the lips, an appropriate lubricant is then introduced between the seals, but even in these lubrication arrangements known, friction and,

en fin de compte, l'usure au point d'étanchéité ne peu- ultimately, wear at the sealing point cannot

vent être réduits de façon satisfaisante, ce qui nuit à can be reduced satisfactorily, which adversely affects

l'efficacité et à la durée des joints. the effectiveness and duration of the joints.

On a constaté qu'un joint à lèvre ne peut généra- It has been found that a lip seal cannot generally

lement fonctionner correctement à des vitesses périphéri- run smoothly at peripheral speeds

ques de l'arbre supérieures à 15 m/sec Tout déplacement axial entre l'arbre et le palier augmente le frottement shaft dimensions greater than 15 m / sec Any axial movement between the shaft and the bearing increases the friction

et l'usure au niveau du joint.and wear at the joint.

L'invention a donc pour objet de diminuer le frot- The object of the invention is therefore to reduce the friction

tement entre la lèvre du joint d'étanchéité et l'arbre, le dégagement de chaleur et, en fin de compte, l'usure, et de prolonger ainsi la durée et l'efficacité du joint between the lip of the seal and the shaft, the release of heat and, ultimately, wear, and thus prolong the life and effectiveness of the seal

à des vitesses bien supérieures à 15 m/sec. at speeds well above 15 m / sec.

A cet effet, le dispositif d'étanchéité selon 1 ' invention, pour arbre tournant dans un palier, comprend une paire de joints à lèvre disposés dos à dos dans une chambre de façon à ménager entre eux un espace, ainsi que des moyens pour introduire de l'air sous pression et un To this end, the sealing device according to the invention, for a shaft rotating in a bearing, comprises a pair of lip seals arranged back to back in a chamber so as to provide a space between them, as well as means for introducing pressurized air and a

lubrifiant dans cet espace.lubricant in this space.

En service, l'air sous pression a pour effet que la force entre chaque lèvre et l'arbre tend à devenir In service, the air under pressure causes the force between each lip and the shaft to tend to become

nulle et il peut même soulever légèrement la lèvre au- void and it can even slightly lift the lip above

dessus de la surface de l'arbre L'efficacité du joint d'étanchéité est cependant maintenue parce que chaque lèvre reste très près de l'arbre et parce que là o un espace se forme entre ceux-ci, cet espace est traversé above the surface of the tree The effectiveness of the seal is however maintained because each lip remains very close to the tree and because where a space forms between them, this space is crossed

par l'air et le lubrifiant.by air and lubricant.

Etant donné que la force qui crée le frottement entre chaque lèvre de joint et l'arbre est sensiblement nulle, l'usure des joints est fortement réduite et la Since the force which creates the friction between each seal lip and the shaft is substantially zero, the wear of the seals is greatly reduced and the

durée et l'efficacité de ceux-ci sont par conséquent con- duration and effectiveness of these are therefore con-

sidérablement augmentés, ce qui permet de faire des é- dramatically increased, which makes it possible to make

conomies substantielles dans l'entretien des machines. substantial savings in machine maintenance.

Théoriquement, si un espace d'air parfaitement u- Theoretically, if an air space perfectly u-

niforme pouvait être maintenu entre chaque lèvre de joint et l'arbre, il ne se produirait ni frottement, ni usure, uniform could be maintained between each seal lip and the shaft, there would be no friction or wear,

et il serait donc tout à fait superflu d'utiliser un lu- and it would therefore be completely superfluous to use a lu-

brifiant Il est cependait nécessaire d'injecter une brifiant It is however necessary to inject a

trace de lubrifiant dans l'air contenu dans l'espace en- trace of lubricant in the air contained in the space

tre les joints Chaque lèvre est lubrifiée efficacement et est en outre refroidie par le passage du mélange ou du brouillard air-huile à travers tout léger intervalle entre la lèvre et l'arbre Des flèches et excentricités notables de ce dernier, auxquelles on se trouve souvent the seals Each lip is effectively lubricated and is further cooled by the passage of the air-oil mixture or mist through any slight gap between the lip and the shaft. Significant arrows and eccentricities of the latter, which are often found

confronté dans les machines, peuvent être rattrapées ef- faced in machines, can be caught ef-

ficacement par le dispositif d'étanchéité selon l'inven- securely by the sealing device according to the invention

tion, car le passage du mélange ou du brouillard-air- tion, because the passage of the mixture or the mist-air-

huile obture chaque petit intervalle à l'interface lèvre- oil closes every small gap at the lip-

arbre.tree.

L'agencement selon l'invention est particulière- The arrangement according to the invention is particular-

ment avantageux dans un laminoir, o il est notoirement difficile d'empêcher l'entrée de l'eau de refroidissement dans les carters des paliers des cylindres et les fuites de l'huile de graissage hors de ces carters, par suite de la combinaison de vitesses périphériques élevées et des advantageous in a rolling mill, where it is notoriously difficult to prevent the entry of cooling water into the casings of the cylinder bearings and the leakage of lubricating oil from these casings, as a result of the combination of high peripheral speeds and

flèches de l'arbre Dans cette application, il est dési- tree arrows In this application it is desi-

rable d'utiliser un joint à labyrinthe, en plus de l'a- rable to use a labyrinth seal in addition to the a-

gencement selon l'invention, et de la placer sur le côté eau de refroidissement de l'ensemble, afin d'empêcher 1 ' arrangement according to the invention, and to place it on the cooling water side of the assembly, in order to prevent 1 '

entrée des battitures transportées par cette eau Un au- entry of the scale carried by this water An au-

tre avantage de l'invention dans son application à un la- be advantage of the invention in its application to a la-

minoir est que l'arbre en rotation peut être déplacé a- xialement sur des distances très appréciables sans que le minoir is that the rotating shaft can be moved axially over very appreciable distances without the

dispositif d'étanchéité perde de son efficacité. sealing device loses its effectiveness.

Les moyens d'introduction de l'air sous pression et du lubrifiant dans l'espace compris entre les joints Means for introducing pressurized air and lubricant into the space between the seals

a lèvre peuvent être constitués par n'importe quel dispo- lip can be constituted by any dispo-

sitif injecteur air-huile connu, mais il est préférable d'en utiliser un qui injecte par intermittence de petites quantités d'huile dans un courant d'air continu, ou, dans le cas d'un laminoir, dans deux courants d'air continus, un vers chaque espace entre deux joints à lèvre placés known air-oil injector, but it is preferable to use one which intermittently injects small quantities of oil into a continuous air stream, or, in the case of a rolling mill, into two air streams continuous, one towards each space between two lip seals placed

don à dos et associés à chaque palier de cylindre. backpack donation and associated with each cylinder bearing.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à In any case, the invention will be well understood at

l'aide de la description qui suite en référence au dessin using the description which follows with reference to the drawing

schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif: Fig 1 est une vue en coupe verticale partielle d' un laminoir, suivant l'axe d'un des deux cylindres, 1 ' autre cylindre étant omis; Fig 2 est une vue en coupe d'un bloc injecteur air-huile, suivant X-X de fig 3; Fig 3 est une vue en élévation du bloc injecteur air-huile, montrant l'incorporation de deux dispositifs injecteurs qui desservent les dispositifs d'étanchéité de la paire de paliers du cylindre; Fig 4 est une vue agrandie et plus détaillée d' schematic annexed, representing, by way of nonlimiting example, an embodiment of this device: Fig 1 is a partial vertical sectional view of a rolling mill, along the axis of one of the two rolls, 1 'other cylinder being omitted; Fig 2 is a sectional view of an air-oil injector block, along X-X of fig 3; Fig 3 is an elevational view of the air-oil injector block, showing the incorporation of two injector devices which serve the sealing devices of the pair of bearings of the cylinder; Fig 4 is an enlarged and more detailed view of

une partie de l'agencement représenté à fig 1. part of the arrangement shown in fig 1.

A la figure 1, un cylindre de laminoir 1 présente In FIG. 1, a rolling mill cylinder 1 has

une table profilée 2 et est fixé sur un arbre 3 entra - a profiled table 2 and is fixed on a shaft 3 between -

né en rotation (par des moyens non représentés) dans un born in rotation (by means not shown) in a

palier 4, dont le carter 5 est monté dans une cage 6, la- bearing 4, the housing 5 of which is mounted in a cage 6, la-

quelle possède un plateau 7 muni d'une ouverture 8 pour which has a plate 7 provided with an opening 8 for

l'arbre 3 et pour loger un dispositif d'étanchéité 9 se- the shaft 3 and to house a sealing device 9 se-

ion l'invention.ion the invention.

Ce dispositif 9 comprend une paire de joints à iè- This device 9 comprises a pair of seals with iè-

vre 10 disposés dos, dos à l'intérieur d'une chambre 11 formée entre des bagues 12, 13 fixées au carter 5 et un manchon 14 fixé à l'arbre 2, et il est prévu entre les joints 10 un espace 15, dans lequel sont introduits de 1 ' vre 10 arranged back, back inside a chamber 11 formed between rings 12, 13 fixed to the casing 5 and a sleeve 14 fixed to the shaft 2, and there is provided between the seals 10 a space 15, in which are introduced from 1 '

air sous pression et un lubrifiant envoyés par un disposi- pressurized air and a lubricant sent by a device

tif 16 représenté à la figure 2.tif 16 shown in Figure 2.

Le dispositif 16 est constitué par un injecteur d' The device 16 consists of an injector

air et d'huile, qui envoie par intermittence et par peti- air and oil, which sends intermittently and small

tes quantités de l'huile qui arrive par un canal d'amenée your quantities of the oil which arrives by a channel of supply

17 ménagé dans un bloc 18 dans une dérivation 19 d'un ca- 17 housed in a block 18 in a branch 19 of a box

nal d'amenée d'air sous pression 20 formé dans le même pressure air supply channel 20 formed in the same

bloc, le mélange ou le brouillard d'air et d'huile arri- block, mixture or mist of air and oil coming

vant ensuite par une conduite souple pour fluides sous pression 21 à un raccord banjo 22 (figure 1), qui mène à followed by a flexible pipe for pressurized fluids 21 to a banjo fitting 22 (FIG. 1), which leads to

des passages 23 formés dans le carter 5 et, de là, il pé- passages 23 formed in the casing 5 and, from there, it

nètre par des passages 24 form 6 S dans la bague 12 dans 1 ' espace 15 défini entre les joints à lèvre 10 plac&s dos à emits through passages 24 form 6 S in the ring 12 in the space 15 defined between the lip seals 10 located on the back

dos dans la chambre 11 Le bloc 18 contient aussi un se- back in room 11 Block 18 also contains a se-

cond dispositif injecteur 16 A (figure 3) Le canal d'ame- cond 16 A injector device (Figure 3) The core channel

née de l'huile 17 et celui d'amenée de l'air sous pres- born of oil 17 and that of air supply under pressure

sion 20 sont communs aux deux dispositifs injecteurs et une autre dérivation 19 A raccorde le dispositif injecteur 16 A à ce dernier (de la même façon que la dérivation 12) pour envoyer le mélange ou brouillard d'air et d'huile à l'autre dispositif d'étanchéité selon l'invention monté sion 20 are common to the two injector devices and another branch 19 A connects the injector device 16 A to the latter (in the same way as branch 12) to send the mixture or mist of air and oil to the other sealing device according to the invention mounted

dans l'autre palier (non représenté) du cylindre de lami- in the other bearing (not shown) of the laminate cylinder

noir.black.

Le cylindre 1 et la bague 13 sont munis de lan- The cylinder 1 and the ring 13 are provided with lan-

guettes et de rainures annulaires quidéfinissent ensemble lookouts and annular grooves that define together

un joint à labyrinthe 25.a labyrinth seal 25.

En service, l'air sous pression qui se trouve dans In service, the pressurized air in

l'espace 15, dans la chambre 11, a pour effet que la for- space 15 in chamber 11 has the effect that the

ce entre chaque lèvre 26 de joint (figure 4) et le man- this between each lip 26 of the seal (FIG. 4) and the man-

chon 14 plac& sur l'arbre 3 tend à devenir nulle et même que la lèvre'se soulève très légèrement au-dessus de la surface du manchon L'étanchéité est cependant maintenue, en raison de la très faible distance qui sépare chaque lèvre 26 du manchon 14, là o il se produit un intervalle; chon 14 placed & on the shaft 3 tends to become zero and even that the lip is raised very slightly above the surface of the sleeve The seal is however maintained, due to the very small distance which separates each lip 26 from the sleeve 14, where there is an interval;

par le passage de l'air et du lubrifiant à travers ce der- by the passage of air and lubricant through it

nier. Etant donné que la force produisant le frottement entre chaque lèvre 26 et le manchon 14 placé sur l'arbre deny. Since the force producing friction between each lip 26 and the sleeve 14 placed on the shaft

3 est pratiquement nulle, l'usure des joints 10 est for- 3 is practically nil, the wear of the seals 10 is severe

tement diminuée et, de ce fait, la durée et l'efficacité de ceux-ci sont beaucoup plus grandes, ce qui permet de réaliser des économies importantes dans l'entretien des machines Chaque lèvre 26 est efficacement lubrifiée et considerably reduced and, as a result, their duration and efficiency are much greater, which makes it possible to make significant savings in the maintenance of the machines. Each lip 26 is effectively lubricated and

aussi refroidie par le passage du mélange ou du brouil- also cooled by the passage of the mixture or the mist

lard d'air et d'huile à travers chaque mince intervalle bacon of air and oil through every thin interval

entre elle et le manchon et l'air (chargé d 6 N peu d'hui- between it and the sleeve and the air (charged with 6 N little oil

le) qui s'échappe entre la bague 13 et le cylindre 1 et le) which escapes between the ring 13 and the cylinder 1 and

arrive ainsi au joint à labyrinthe 25 contribue à empé- thus arrives at the labyrinth seal 25 contributes to emp-

cher la pénétration des battitures transportées par 1 ' expensive penetration of the scale carried by 1 '

eau de refroidissement des cylindres. cylinder cooling water.

Le dispositif selon l'invention permet le rattra- The device according to the invention allows the catching up

page de flèches et d'excentricités notables de l'arbre, ainsi que de ses déplacements axiaux et un fonctionnement correct du laminoir à des vitesses périphériques de 1 ' page of arrows and notable eccentricities of the shaft, as well as its axial displacements and correct operation of the rolling mill at peripheral speeds of 1 '

arbre bien supérieures à 15 m/sec. tree well above 15 m / sec.

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Claims

CLAIMS -

1. Sealing device for a rotating shaft

in a bearing, characterized in that it comprises a pair of lip seals (10) arranged back to back in a chamber (11) so as to provide between them a space (15), as well as means (16, 16 A) to introduce air

under pressure and a lubricant in this space (15).

2. Device according to claim 1, character-

laughed at in that it is incorporated into a rolling mill.

3 Device according to claim 2, character-

laughed in that there is associated with it a labyrinth seal (25) located on the side of the assembly where the cooling water arrives.

4. Device according to any one of the res-

previous indications, characterized in that the means

(16, 16 A) to introduce pressurized air and lu-

brifiant in the space (15) between the lip seals (10) are suitable for injecting small amounts of oil, for example

intermittently, in a continuous draft.