JP2020186747A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異物及び潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立しつつ異物の噛み込みをより確実に防止可能な密封装置を得ること。【解決手段】回転軸部（４２）を中心として弾性材料により形成された弾性体部（３０）と、弾性体部の機外（Ｂ）側に配されて、ハウジング（４１）から回転軸部及び機外側に向かって延在し、回転軸部との間に隙間（５０）を形成する保護カバー（１０）とを備え、弾性体部は、回転軸部及び機外側に向かうように配されて回転軸部の周面（４２ａ）に摺動可能に接する機外側リップ（３１）及び機内側リップ（３２）を有し、機外側リップは、オイルエアー排出時に機外側リップ又は機内側リップの先端が拡径しても、機内側リップ及び保護カバーのいずれとも干渉しないように配置されている密封装置とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸部とハウジングとの間をシールする密封装置に関する。

一般に、連続鋳造機におけるロールネック部を回転可能に支持するオイルエアーアウト潤滑方式の軸受部には、ハウジングと回転軸部の周面との間に配された密封装置が、機外から機内への異物の侵入を防ぐとともに、機内の圧力が所定値を上回ると機内から軸受部へ潤滑材であるオイルをエアーとともに供給する。

従来技術の一例である特許文献１には、シールリップの内周面におけるリップ摺動部よりも軸受内部側の円周上に突起部を複数設けて、該突起部が、オイルエアーの供給圧力により押し開かれる部位を円周上の一部に特定することで、異物に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立させて、オイルエアー排出量を確保することが可能な密封装置が開示されている。

特開２０１７−２６１０３号公報

上記の従来技術によれば、機外の異物及び機内の潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立させることが可能であるが、安定した使用のためには更なる改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異物及び潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立しつつ、異物の噛み込みをより確実に防止可能な密封装置を得ることを目的とする。

上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、ハウジングと回転軸部との間で機内側と機外側とをシールすることで、該機外側から該機内側への異物の侵入を防止するとともに、該機内側から該機外側へオイルエアーを排出する密封装置であって、前記回転軸部を中心として弾性材料により形成された弾性体部と、前記弾性体部の機外側に配されて、前記ハウジングから前記回転軸部及び前記機外側に向かって延在し、前記回転軸部との間に前記回転軸部を中心とした隙間を形成する保護カバーとを備え、前記弾性体部は、前記回転軸部及び前記機外側に向かうように配されて前記回転軸部の周面に摺動可能に接する機外側リップ及び機内側リップを有し、前記機外側リップは、オイルエアー排出時に前記機外側リップ又は前記機内側リップの先端が拡径しても、前記機内側リップ及び前記保護カバーのいずれとも干渉しないように配置されている密封装置である。

上記構成の密封装置において、前記保護カバーの前記機外側の端部である小径筒状部が前記回転軸部に沿って延在することで円筒状の隙間が形成されることが好ましい。

本発明によれば、異物及び潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立しつつ、異物の噛み込みをより確実に防止可能な密封装置を得ることができる、という効果を奏する。

実施形態に係る密封装置を示す断面図である。 実施形態に係る密封装置との比較例である密封装置を示す断面図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。

＜実施形態＞
図１は、本実施形態に係る密封装置１を示す断面図である。
図１に示す密封装置１は、ハウジング４１と回転軸部４２との間に嵌入され、すなわち、挿入されて嵌合され、機内Ａ側と機外Ｂ側とをシールすることで、機外Ｂ側から機内Ａ側への異物の侵入を防止するとともに、機内Ａの圧力が所定値を上回ると、機内Ａ側から機外Ｂ側へ潤滑材であるオイルをエアーとともに機外Ｂ側の図示しない軸受部へと排出するオイルエアーアウト潤滑方式の密封装置である。

図１に示す密封装置１は、保護カバー１０と、補強部材２０と、弾性体部３０とを備える。
保護カバー１０は、弾性体部３０の機外Ｂ側において、補強部材２０から回転軸部４２及び機外Ｂ側に向かって延在し、回転軸部４２との間に回転軸部４２を中心とする隙間５０を形成しており、この隙間５０は非接触シールを形成している。
補強部材２０は、弾性体部３０の内部に、回転軸部４２を中心とする環状の部材である。
弾性体部３０が、回転軸部４２を中心として弾性材料により形成されている。

保護カバー１０は、大径筒状部１１と、大径筒状部１１から連続する径方向部１２と、径方向部１２から連続する円錐筒状部１３と、円錐筒状部１３から連続する小径筒状部１４とを有し、回転軸部４２の軸線を中心として金属により形成された環状の部材である。
保護カバー１０の材料としては、樹脂、ステンレス鋼及び冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）を例示することができる。
また、保護カバー１０は、射出成形、プレス加工又は鍛造によって成形することができる。

大径筒状部１１は、回転軸部４２の軸線を中心とする円筒状の部分であり、外周側でハウジング４１に接している。
径方向部１２は、回転軸部４２の軸線を中心とする円盤状の部分であり、機外Ｂ側でハウジング４１に接している。
円錐筒状部１３は、回転軸部４２の軸線を中心として、機外Ｂ側が縮径する円錐筒状の部分である。
小径筒状部１４は、回転軸部４２の軸線を中心とする円筒状の部分である。

補強部材２０は、筒状部２１と、フランジ状の径方向部２２とを有し、回転軸部４２の軸線を中心として金属により形成された環状の金属部材である。
補強部材２０の材料としては、ステンレス鋼及び冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）を例示することができる。
また、補強部材２０は、プレス加工又は鍛造によって成形することができる。

弾性体部３０は、ダストリップである機外側リップ３１と、メインリップである機内側リップ３２と、補強部材２０の内周側を覆う内周ゴム部３３と、補強部材２０の外周側を覆う外周ゴム部３４とを有し、回転軸部４２の軸線を中心として弾性材料により形成された略環状の弾性体である。
そして、機外側リップ３１及び機内側リップ３２は、内周ゴム部３３から回転軸部４２及び機外Ｂ側に向かうように配されて機外側リップ３１のリップ端３１ａ及び機内側リップ３２のリップ端３２ａは、各々回転軸部４２の周面４２ａに摺動可能に接している。
このような構成とすることで、機外側リップ３１は、機外Ｂ側から機内Ａ側への異物の侵入を防止し、機内側リップ３２は、機内Ａ側の潤滑材であるオイルをシールし、機内Ａ側の圧力が所定値を上回ると、機内Ａ側のオイルを機内Ａ側から機外Ｂ側へエアーとともに機外Ｂ側の軸受部へと排出する。

弾性体部３０の材料としては、合成ゴムを例示することができる。
ここで、合成ゴムとしては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）及びフッ素ゴム（ＦＫＭ）を例示することができる。

また、弾性体部３０は、成形型を用いて架橋によって成形することができる。
より具体的には、弾性体部３０は、成形型内に配された補強部材２０に未架橋のゴム材料を接して配し、この成形型により挟んだ状態で成形型内の閉空間を加熱及び加圧することで、架橋により補強部材２０と一体に形成される。
なお、補強部材２０と弾性体部３０との間には接着材が塗布されている。
このように弾性体部３０を形成することで、機外側リップ３１と機内側リップ３２とを、構成部品数を抑えて低コストで一体成形することができる。

その後、補強部材２０及び弾性体部３０に保護カバー１０を装着した密封装置１が、ハウジング４１と回転軸部４２との間に嵌入されることで、ハウジング４１と回転軸部４２との間で機内Ａ側と機外Ｂ側とがシールされる。

なお、機外側リップ３１は、保護カバー１０及び機内側リップ３２のいずれとも干渉しないように配置されている。
すなわち、機外側リップ３１、機内側リップ３２及び保護カバー１０は、密封装置１の装着時に偏心が生じた場合、又は、オイルエアー排出時において、機外側リップ３１のリップ端３１ａ又は機内側リップ３２のリップ端３２ａが拡径しても互いに干渉しないように配置されている。

また、保護カバー１０の機外Ｂ側の端部である小径筒状部１４は、図１に示すように、回転軸部４２の周面４２ａに沿って延在することが好ましい。
このような構成とすることで保護カバー１０と回転軸部４２との間に円筒状の隙間５０が形成され、この隙間５０により非接触シールが形成される。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、保護カバー１０を大気側に傾斜させて、保護カバー１０と回転軸部４２の周面４２ａとの間をより小さくして非接触シールを形成することが可能であり、異物及び潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立させることが可能であれば、小径筒状部１４が設けられていなくてもよい。

図２は、本実施形態に係る密封装置１との比較例である密封装置１００を示す断面図である。
図２に示す密封装置１００は、図１に示す密封装置１と同様に、ハウジング４１と回転軸部４２との間に嵌入され、機内Ａ側と機外Ｂ側とをシールするオイルエアーアウト潤滑方式の密封装置である。
図２に示す密封装置１００では、機外側リップ１０１の内周面におけるリップ端１０１ａよりも機内Ａ側に突起部１０３が円周上複数設けられ、機内側リップ１０２の内周面におけるリップ端１０２ａよりも機内Ａ側に突起部１０４が円周上複数設けられている。
そして、突起部１０３，１０４は、回転軸部４２の周面４２ａに摺動可能に接している。

なお、機外側リップ１０１は、金属環１０５の端部に接して設けられ、機内側リップ１０２は、金属環１０６の端部に接して設けられ、金属環１０５及び金属環１０６は、弾性体部１０７に接して設けられている。
また、図２に示す密封装置１００では、周面４２ａに対するリップ端１０１ａ，１０２ａの接触面圧を突起部１０３，１０４に対応する円周上一部の部位で他の部位よりも小さく設定することにより、オイルエアーの供給圧力により押し開かれる部位を該円周上一部の部位として、外部異物に対するシール性と内部軸受潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立させている。

図２に示す密封装置１００によれば、機外の異物及び機内の潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立させることが可能であるが、安定した使用のためには更なる改善の余地がある。
そこで、本実施形態に係る密封装置１は、図１を参照して説明した上述の構成とすることにより、異物及び潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立しつつ、異物の噛み込みをより確実に防止可能としている。

なお、図２に示す密封装置１００に設けられた突起部１０３，１０４が図１に示す密封装置１に設けられていてもよい。

以上説明した本実施形態に係る密封装置１は、鉄鋼連鋳機におけるオイルエアーアウト潤滑方式の軸受部に適用可能である。
このとき、回転軸部４２はロール軸とされるとともにハウジング内部に軸受機構が設定され、この軸受機構に対し潤滑材がオイルエアー状態で高圧で排出される。

以上説明したように、本実施形態によれば、機外側のリップの外側に保護カバーが配されているため、スケール等の異物を噛み込んでしまうことを防止することができる。
従って、異物及び潤滑材に対するシール性と、潤滑のためのオイルエアー排出性とを両立しつつ、異物の噛み込みをより確実に防止可能な密封装置を得ることができる。

１ 密封装置
１０ 保護カバー
１１ 大径筒状部
１２ 径方向部
１３ 円錐筒状部
１４ 小径筒状部
２０ 補強部材
２１ 筒状部
２２ 径方向部
３０ 弾性体部
３１ 機外側リップ
３１ａ リップ端
３２ 機内側リップ
３２ａ リップ端
３３ 内周ゴム部
３４ 外周ゴム部
４１ ハウジング
４２ 回転軸部
４２ａ 周面
５０ 隙間
１００ 密封装置
１０１ 機外側リップ
１０２ 機内側リップ
１０１ａ，１０２ａ リップ端
１０３，１０４ 突起部
１０５，１０６ 金属環
１０７ 弾性体部

Claims (2)

1. ハウジングと回転軸部との間で機内側と機外側とをシールすることで、該機外側から該機内側への異物の侵入を防止するとともに、該機内側から該機外側へオイルエアーを排出する密封装置であって、
   前記回転軸部を中心として弾性材料により形成された弾性体部と、
   前記弾性体部の機外側に配されて、前記ハウジングから前記回転軸部及び前記機外側に向かって延在し、前記回転軸部との間に前記回転軸部を中心とした隙間を形成する保護カバーとを備え、
   前記弾性体部は、前記回転軸部及び前記機外側に向かうように配されて前記回転軸部の周面に摺動可能に接する機外側リップ及び機内側リップを有し、
   前記機外側リップは、オイルエアー排出時に前記機外側リップ又は前記機内側リップの先端が拡径しても、前記機内側リップ及び前記保護カバーのいずれとも干渉しないように配置されている密封装置。
2. 前記保護カバーの前記機外側の端部である小径筒状部が前記回転軸部に沿って延在することで円筒状の隙間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。