JP4265579B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば連続鋳造機用ロールの軸受用ダストシール等に用いられる密封装置に関する。

従来のこの種の密封装置としては、たとえば図３に示すようなものが知られている。すなわち、この密封装置１００は、連続鋳造機用ロール１０１のロール軸１０１ａの軸受１０２にロール本体１０１ｂ側からダストや冷却水等の異物（以下ダストとする）が浸入しないようにするために用いられるもので、軸方向に配列された２つのシール部材１０４，１０５によって開放側１０７からの異物の浸入を２重にシールしている。

そして、各シール部材１０４，１０５のシールリップ１０４ａ，１０５ａのリップ摺動面の潤滑及び異物によって傷が付かないことを目的として、軸受１０２に対して供給されるグリースやオイル等の液体潤滑剤１０６を、軸受１０２の潤滑作用を行った後に、矢印Ａ１０１の経路に添って第１のシール部材１０４の背面側（図において左側）から各シール部材へと供給し、シールリップ１０４ａ，１０５ａの摺動面の潤滑を行い、かつロール軸１０１ａとの接触面間に浸入するダストを矢印Ａ１０２方向に排出していた。

また、図４のシール部材２０３は、連続鋳造機用ロール１０１と同様な連続鋳造機用ロール２０１の端部に備えられた軸受２０２に連続鋳造機用ロール２０１の端部２０１ａ側よりダストが浸入しないようにするために用いられるものである。

このシール部材２０３は、ゴム状弾性部材からなるメインリップ２０３ａとメインリップ２０３ａの外側に配置されるダストリップ２０３ｂを一体的に備えている。そして、図３と同様に、軸受２０２に対して供給されるグリースやオイル等の液体潤滑剤１０６を、軸受２０２の潤滑作用を行った後に、矢印Ａ２０１の経路に添ってシール部材２０３の背面側（図において右側）から供給し、メインリップ２０３ａ及びダストリップ２０３ｂの摺動面の潤滑を行い、かつ端部２０１ａとの接触面間に浸入するダストを矢印Ａ２０２方向に排出していた。
実開昭６０−１０７４６１号のマイクロフィルム 特開昭４９−８７９４５号公報 実開平５−２１２５１５号のＣＤ−ＲＯＭ 実開昭５８−８９６５１号のマイクロフィルム

しかしながら上記した従来技術によるいずれの密封装置も、液体潤滑剤１０６の粘度特性（この粘度特性によっては、低温時に高粘度となり流動しにくくなる現象が発生する）や潤滑量等により、密封状態やダスト排出性に影響を与える場合がある。

従って、ダスト排出性が低下して異物を十分に洗い流すことができない場合には、外側のシールリップ１０５ａやダストリップ２０３ｂの近傍に残留ダストが発生し、外側のシールリップ１０５ａやダストリップ２０３ｂが傷付き、シール部材１０４，１０５間の空間１０８やリップ間２０３ｃにダストが浸入する場合がある。

そして空間１０８やリップ間２０３ｃに浸入したダストがリップ摺動面にかみ込んで、シールリップや軸の摺接面の早期摩耗を発生させて密封性能を低下させ、その結果軸受に
ダスト等の侵入が発生し、錆びや回転精度の悪化等による軸受の破損の問題を発生させるおそれがある。

また、シール部材の潤滑とダスト排出性を向上させることを狙って、軸受に供給する液体潤滑剤１０６の供給圧力や供給量を増加させることが考えられるが、この場合にはシールリップがゴム状弾性部材であり低剛性である為、加圧によるリップ開弁量の調整が困難であり液体潤滑剤１０６の消費量が多くなるという問題と、リップが開弁した時に同時にダストの侵入が起こる危険性を考慮しなければならない。

本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、リップの耐久性を向上させると共に、潤滑剤の保持能力を向上させて潤滑剤の消費量を低減することにより、密封装置のリップの破損を低減し密封性能を長期間にわたり維持することを可能とする密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明にあっては、連続鋳造機用ロールの軸受用密封装置であって、固定された状態のシールハウジングと回動するロール軸との間をシールするもので、シールハウジングに固定される環状の固定部と、ロール軸の外周面に対して摺動自在に密封接触し、潤滑剤が供給される密封側かつ潤滑剤の流れの上流側に配設される第１のシール部材及びロール軸の外周面に対して摺動自在に密封接触し、ダスト側かつ潤滑剤の流れの下流側に配設される第２のシール部材とを備え、前記第１のシール部材は、ロール軸の外周面に接触する摺動面を備えた樹脂製のシールリングであり、前記第２のシール部材は、ゴム状弾性体よりなるシールリップであり、前記シールリングの外周側に、密封側から供給される潤滑剤のダスト側への疎通を前記ロール軸の外周面に接触する摺動面以外では不可能としつつ、前記シールリングのロール軸の外周面に対する緊迫力を発生させるための付勢力を与えるゴム状弾性体よりなる環状の付勢部材を備え、前記環状の固定部は、第１の軸方向部と該第１の軸方向部の一端からロール軸に対して接近するように延びる第１の径方向部とを有する第１の補強環を備え、前記第１の補強環に形成されたゴム状弾性体の嵌合部と前記シールリップとが前記第１の補強環周りに一体的に設けられ、前記第１の補強環の前記第１の軸方向部のロール軸側に重ねられる第２の軸方向部と該第２の軸方向部の前記第１の径方向部が延びる側とは反対側の一端からロール軸に対して接近するように延びる第２の径方向部とを有する第２の補強環を備えると共に、これら第１、第２の補強環の第１、第２軸方向部と第１、第２径方向部に囲まれる領域を前記シールリングの保持室とし、この保持室内における前記シールリングの外周側に前記付勢部材を備え、前記第１の補強環の前記第１の径方向部を途中で密封側へ湾曲させることで前記第１の径方向部のロール軸側に向かう先端側部分を密封側へ寄せており、密封側へ寄せた前記第１の径方向部のダスト側に形成した空間で前記シールリップはロール軸の外周面に向かうシールリップの先端がダスト側に傾斜していることを特徴とする。

これによると、第２のシール部材によってダストの浸入が防止され、仮に第２のシール部材から第１のシール部材へとダストが浸入したとしても、第１のシール部材は摺動面に潤滑剤を保持すると同時に樹脂製のシールリングによって構成されているのでリップ剛性が高く摺動面にダストは侵入しにくく、またダストによる傷も付きにくいので、第１のシール部材の密封性の維持や耐久性を高めることができる。そして、密封側から供給される潤滑剤の供給圧力の変化に対しては、第１のシール部材の剛性による摺動面の開き量の変化が少なく潤滑剤の疎通量も安定しているので、潤滑剤の過大な消費を抑えることができる。

また、保持室を形成する２つの径方向部により樹脂製のシールリングの軸方向位置が定められると共に、ゴム状弾性体よりなる環状の付勢部材により他方の部材に対する摺動面
の緊迫力を発生して、環状方向に均一で安定した密封接触状態を形成する。そして、環状の付勢部材は、保持室における密封側から供給される潤滑剤の摺動面以外からのダスト側への疎通を防止可能としている。

本発明によれば、第２のシール部材によってダストの浸入が防止され、仮に第２のシール部材から第１のシール部材へとダストが浸入したとしても、第１のシール部材は摺動面に潤滑剤を保持すると同時に樹脂製のシールリングによって構成されているのでリップ剛性が高く摺動面にダストは侵入しにくく、またダストによる傷も付きにくいので、第１のシール部材の密封性の維持や耐久性を高めることができる。

そして、密封側から供給される潤滑剤の供給圧力の変化に対しては、第１のシール部材の剛性による摺動面の開き量の変化が少なく潤滑剤の疎通量も安定しているので、潤滑剤の過大な消費を抑えることができるので、密封装置のリップの破損を低減し密封性能を長期間にわたり維持することを可能とする。

保持室に環状の付勢部材を備えることにより、保持室を形成する２つの径方向部により樹脂製のシールリングの軸方向位置が定められると共に、ゴム状弾性体よりなる環状の付勢部材により他方の部材に対する摺動面の緊迫力を発生して、環状方向に均一で安定した密封接触状態を形成する。そして、環状の付勢部材は、保持室における密封側から供給される潤滑剤の摺動面以外からのダスト側への疎通を防止可能としている。

（実施の形態１）以下に本発明の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。図１（ａ）には本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１と、図１（ｂ）に密封装置１の使用形態の一例を示している。図１（ｂ）において本発明を適用した密封装置１は、従来技術の項で説明された密封装置と同様に、連続鋳造機等のロール２のロール軸２ａに対して密封摺接するもので、軸受３へのダスト側空間Ｄからのダストの浸入を防止する場合を例にとって説明するものとする（尚、ダスト側空間Ｄの反対側を密封側空間Ｍとしている）。

この密封装置１は、互いに同心的に相対回転可能に組み付けられる２部材のうち一方の部材としての固定された状態のシールハウジング４と、他方の部材としての回動するロール軸２ａ間をシールするものであり、シールハウジング４の開口端面４ａにボルト４ｃ等で固定される円筒状の取り付けキャップ４ｂの内周面に嵌合固定されている。

密封装置１は、軸方向部１１ａと軸方向部１１ａの一端から内向きに突出する径方向部１１ｂを備えた断面略Ｌ字状の第１の補強環１１を備え、この第１の補強環１１にゴム状
弾性体の嵌合部１１ｃと第２のシール部材としてのダストリップ１１ｄとが一体的に成形され備えられている。

そして、第１の補強環１１の軸方向部１１ａの内側には、第２の補強環１２が嵌合されている。第２の補強環１２は、軸方向部１２ａと軸方向部１２ａの一端から内向きに突出する径方向部１２ｂを備えた断面略Ｌ字状であり、径方向部１１ｂと径方向部１２ｂが離れるように軸方向部１２ａを補強環１１の軸方向部１１ａの内側に嵌め込んだ後に、補強環１１の軸方向部１１ａの端部１１ｅを内側に折り曲げることでかしめ固定されている。

従って、第１及び第２の補強環１１，１２の結合により、内側を開口状態とする断面略コ字状の補強環１３が形成されることになる。そしてこの補強環１３の内側領域が、第１のシール部材としての樹脂性のシールリング１４を保持する保持室Ｈとして機能している。

シールリング１４は、断面矩形状であり、内周面をロール軸２ａの外周面に密封当接する平行部分を有する摺動面１４ａを備えている。

このシールリング１４の材料としては、摺動抵抗が小さくかつダストに対する耐摩耗性に優れた樹脂材料が選択される。たとえば、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）等のフッ素系樹脂を用いることができる。尚、ＰＴＦＥ等の樹脂材料には用途に応じてグラスファイバーやグラファイト、炭素繊維等の各種充填材を充填してもよい。もちろん、これらの樹脂材料に限らずその他の種々の材料が選択され得る。

そして、シールリング１４の摺動面１４ａの緊迫力を発生させるための付勢力を、シールリング１４に与える付勢部材としてのゴム状弾性体よりなる環状のゴムリング１５が保持室Ｈの中の外周側に配置され、内周側のシールリング１４を縮径する方向に付勢している。ゴムリング１５とシールリング１４は、別個の部材が嵌合している構成、または接着等により一体的に接合されている構成のものでも良い。

尚、ゴムリング１５とシールリング１４の保持室Ｈへの組込みは、第１の補強環１１と第２の補強環１２とを嵌合する前に第２の補強環１２の内側に配置して組み込む方法や、第１の補強環１１と第２の補強環１２とを嵌合した後に、それぞれを撓ませて形状を変形させ、保持室Ｈへの組込みを行うという方法により可能である。

シールハウジング４の軸受３を保持している部分には、給油孔４ｄが備えられ、軸受３にグリース等の潤滑剤Ｌが所定の圧力で供給されている。この潤滑剤Ｌは、軸受３の潤滑を行った後、矢印Ａ１の経路に従って密封装置１へと供給される。

次に、この密封装置１の作動を説明する。ダストリップ１１ｄはダスト側空間Ｄからのダストの浸入を防止するが、仮にダストリップ１１ｄからシールリング１４側へとダストが浸入したとしても、シールリング１４の摺動面１４ａに潤滑剤Ｌを保持すると同時に、ＰＴＦＥ等の樹脂製であるのでリップ剛性が高く摺動面１４ａにダストは侵入しにくく、またダストによる傷も付きにくいので、シールリング１４の密封性の維持や耐久性を高めることができる。

そして、密封側空間Ｍの圧力変化等による密封側空間Ｍから供給される潤滑剤Ｌの供給圧力の変化に対しては、シールリング１４の剛性による摺動面１４ａの開き量の変化が少なく潤滑剤Ｌの疎通量も安定しているので、潤滑剤Ｌの過大な消費を抑えることができる。

保持室Ｈによりシールリング１４の軸方向位置が定められると共に、ゴムリング１５によりロール軸２ａに対する摺動面１４ａの緊迫力が環状方向に均一に発生し、安定した密封接触状態を形成する。そして、ゴムリング１５は、保持室Ｈにおける密封側空間Ｍから供給される潤滑剤Ｌの摺動面１４ａ以外からのダスト側空間Ｄへの疎通を防止可能としている。

ここで、補強環１３は、２つの補強環１１，１２が組み合わさることにより保持室Ｈを形成していたが、断面コ字状の一体構成のものでも良い。

（実施の形態２）図２は、本発明の第２の実施の形態を説明する図である。この密封装置２１は、基本的な構成を第１の実施の形態と同じとしており、同一の構成部材に対しては同じ符号を付している。密封装置２１の特徴的な部分は、シールリング１４の摺動面１４ａに、密封側空間Ｍより供給される潤滑剤Ｌのダスト側空間Ｄへの微量排出を可能とする摺動溝２２を備えている。

この摺動溝２２は、この実施の形態では、あやめ模様としているがこの形態にこだわるものではなく、環状方向に斜めに延びるものやらせん状のものでも良い。

この密封装置２１の作動は、摺動溝２２により摺動面１４ａへの潤滑が確実に行われ、また新しい潤滑剤Ｌを所定の割合で常に摺動面１４ａに供給し、かつ摺動面１４ａに保持されている潤滑剤Ｌを排出していくので、摺動面１４ａを常に清浄な状態に維持することができ、シールリング１４やロール軸２ａの摩耗を低減することができ、密封装置２１の安定した密封性能を長期にわたり維持することを可能とする。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。 図２は本発明の第２の実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。 図３は従来の密封装置の断面構成説明図。 図４は従来の密封装置の断面構成説明図。

符号の説明

１ 密封装置
２ ロール
２ａ ロール軸
３ 軸受
４ シールハウジング
４ａ 開口端面
４ｂ 取り付けキャップ
４ｃ ボルト
４ｄ 給油孔
１１ 第１の補強環
１１ａ 軸方向部
１１ｂ 径方向部
１１ｃ 嵌合部
１１ｄ ダストリップ（第２のシール部材）
１１ｅ 端部
１２ 第２の補強環
１２ａ 軸方向部
１２ｂ 径方向部
１３ 補強環
１４ シールリング（第１のシール部材）
１４ａ 摺動面
１５ ゴムリング（付勢部材）
Ｄ ダスト側空間
Ｈ 保持室
Ｍ 密封側空間
Ｌ 潤滑剤

Claims (1)

1. 連続鋳造機用ロールの軸受用密封装置であって、固定された状態のシールハウジングと回動するロール軸との間をシールするもので、シールハウジングに固定される環状の固定部と、ロール軸の外周面に対して摺動自在に密封接触し、潤滑剤が供給される密封側かつ潤滑剤の流れの上流側に配設される第１のシール部材及びロール軸の外周面に対して摺動自在に密封接触し、ダスト側かつ潤滑剤の流れの下流側に配設される第２のシール部材とを備え、
   前記第１のシール部材は、ロール軸の外周面に接触する摺動面を備えた樹脂製のシールリングであり、
   前記第２のシール部材は、ゴム状弾性体よりなるシールリップであり、
   前記シールリングの外周側に、密封側から供給される潤滑剤のダスト側への疎通を前記ロール軸の外周面に接触する摺動面以外では不可能としつつ、前記シールリングのロール軸の外周面に対する緊迫力を発生させるための付勢力を与えるゴム状弾性体よりなる環状の付勢部材を備え、
   前記環状の固定部は、第１の軸方向部と該第１の軸方向部の一端からロール軸に対して接近するように延びる第１の径方向部とを有する第１の補強環を備え、前記第１の補強環に形成されたゴム状弾性体の嵌合部と前記シールリップとが前記第１の補強環周りに一体的に設けられ、前記第１の補強環の前記第１の軸方向部のロール軸側に重ねられる第２の軸方向部と該第２の軸方向部の前記第１の径方向部が延びる側とは反対側の一端からロール軸に対して接近するように延びる第２の径方向部とを有する第２の補強環を備えると共に、これら第１、第２の補強環の第１、第２軸方向部と第１、第２径方向部に囲まれる領域を前記シールリングの保持室とし、
   この保持室内における前記シールリングの外周側に前記付勢部材を備え、
   前記第１の補強環の前記第１の径方向部を途中で密封側へ湾曲させることで前記第１の径方向部のロール軸側に向かう先端側部分を密封側へ寄せており、
   密封側へ寄せた前記第１の径方向部のダスト側に形成した空間で前記シールリップはロール軸の外周面に向かうシールリップの先端がダスト側に傾斜していることを特徴とする密封装置。

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