JP5022447B2 - ロール軸受用のジャーナルシール - Google Patents

Description

本発明は、ジャーナルシールが、環状のシール体とこのシール体を補強するための補強要素を備え、シール体が、ロール軸に対して同軸に形成されたその当接面によって、ロールジャーナルに回転不能に結合され、ロール軸とは反対側に間隔を置いた少なくとも２つのウェブを形成され、これらウェブが、直接的又は間接的にロール軸受の環状突出部に接触している、ロール軸受用のジャーナルシールに関する。

このようなジャーナルシールは、特に、圧延ラインのロールジャーナル軸受をシールするために利用される。即ち、これらジャーナルシールは、軸受からのオイルの漏出を防止し、例えば冷媒又は圧延スケールの異物の軸受への侵入を防止するために設定されている。圧延ラインのロールが高回転である結果、遠心力の作用が生じることにより軸受及びシール装置に相応の負荷が生じる。遠心力の作用の影響に対処するため、シール体は、補強要素によって補強される。補強要素は、シール体内に設置されているか、間隔を置いたウェブの間の外側に配設されている。種々の構成のジャーナルシールが、相応に図１ａ〜１ｆによる構成から公知である。

特許文献１から、ロールスタンドのロールジャーナルの先細る領域用のシールが公知である。このシールは、中心軸と、半径方向外向きに延在するフランジとを有する円形の柔軟なシール体を備え、フランジは、結合ブリッジを介して、角度をもって延在するリップに結合されており、このリップは、交差する第１の側面と第２の側面を備える。結合ブリッジは、フランジとリップの厚さと比べて、小さい厚さを備える。交差するリップの第１の側面と第２の側面は、周縁部を拡大し、リップは、第１の外面と第２の外面を備え、これら外面は、基準面内で中心軸Ａに対して平行な外側のエッジ部で交差する。

特許文献２からは、ロールジャーナルが、ロール端面と軸受ジャーナルの間に円錐形部分を備え、この円錐形部分に、環状の柔軟なシール体が取付け可能であり、このシール体が、ロール端面側の環状面に、軸方向に延在する環状シールリップを備え、ロールジャーナルの円錐形部分へのシール体の取付け時、その際に有効になる半径方向の圧力によって、曲げモーメントを受けて、環状シールリップが、軸方向に対して傾いた、ロールジャーナルの円錐形部分の外面に当接する位置にセットされる、ロール軸受用のシール装置が公知である。シール体は、ロールジャーナルの円錐形部分の外面側のその内側の環状面に、環状シールリップに対して軸平行に位置をずらして環状フランジ突出部を備え、これら環状フランジ突出部が、軸方向の圧力を受けて、シール体に、環状シールリップに加えられた曲げモーメントとは反対向きの曲げモーメントを加える。

シールリップを有するように形成された２つのウェブと、シール体を支持する１つの補強要素とを有するジャーナルシールは、特許文献３〜８から公知である。

公知のシール装置の場合、以下の欠点が認められる。
（１）スチールから成る外側に取り付けられた帯材（＝補強要素）が、両側に、シールリップを支持するウェブに対して遊びを有していなければならないこと。
（２）ロールジャーナルを円錐形に形成することにより、シール体が、取付け時及び引き続く運転中に、生じる不等な遠心力（軸方向の不等なマスの配置により引き起こされる）によって半径方向様々に負荷を受けること。
（３）ロールジャーナルへの取付け時、帯材が片側にずれ、その結果、ウェブが傾くこと。従って、シールの再現性がなくなる。
（４）オイル側のシールリップのオイルフリングリップが、オイル側のシールリップの作動直径と接触するほど折り曲げられることがあること。
（５）スポット溶接又は突合せ溶接によって保持される帯材が、溶接箇所で裂けることがあること。これにより、その場合には、薄いスチールベルトが、ナイフにように作用し、ロールの回転時にゴムシールを切り裂く（全損）。
（６）新しい圧延機での、チョックの磨耗時にバックアップロールを再研磨する傾向により、ロールジャーナルから部品を取り外すときにしか、ジャーナルシールの規則的な点検が可能でないこと。しかしながら、これは、正に回避すべきである。これにより、ジャーナルシールは、長時間確実に作動しなければならない。
（７）帯材が、従来技術ではずれること。ジャーナルブッシュは、ゴムを押し、ゴムは、はみ出し、リップは、もはや良好に当接しない。
（８）寿命、熱応力（摩擦熱）による劣化のようなシールの課題が、硬化及びひび割れを生じさせること。

欧州特許第１ ６２５ ８９７号明細書 独国特許第３６ ０１ ２３８号明細書 独国特許出願公開第３７ ２１ ２６５号明細書 欧州特許出願公開第１ ４３０ ９６２号明細書 欧州特許第１ ４４２ ８０４号明細書 欧州特許出願公開第１ ４４７ １４９号明細書 国際公開第２００５／０３７４５５号パンフレット 米国特許第４，０９９，７３１号明細書

従って、本発明の根底にある課題は、前記欠点を回避するジャーナルシールを提供することにある。

この課題は、本発明によれば、ジャーナルシールが、環状のシール体とこのシール体を補強するための補強要素を備え、シール体が、ロール軸に対して同軸に形成されたその当接面によって、ロールジャーナルに回転不能に結合され、ロール軸とは反対向きの間隔を置いた少なくとも２つのウェブを形成され、これらウェブが、直接的又は間接的にロール軸受の環状突出部に接触しており、補強要素が、両ウェブの外側の間隔よりも大きい幅を備え、補強要素が、部分的又は完全にシール体内に埋設されている、ロールスタンドのロール軸受用のジャーナルシールによって解決される。

その軸方向の広がりがウェブの外側の間隔よりも大きい、シール体に埋設された補強要素により、ジャーナルシールの取付け／取外し時及びロールジャーナル上での圧延中のジャーナルシールの回転時に、ウェブに対する傾倒モーメントを発生させない。従って、ジャーナルシールのウェブを備える領域（ロール軸とは反対側）と、補強要素と当接面（ロール軸側）の間のジャーナルシールの領域との間の十分な切離しが行なわれている。

この構造の発展形では、環状のシール体の、ロールジャーナルに接触している当接面が、周回する空隙部によって互いに分離され、それぞれ、ウェブの半径方向の中心面に対して対称に配設され、取付け時、ロール軸受の環状突出部に対する、シールリップの付いたウェブの押圧力が等しく、傾倒モーメントがウェブに作用しないように、環状のシール体の半径方向の圧迫が行なわれるよう、それぞれ互いに独立して形成された当接面が形成されている。特に、望ましくない傾倒モーメントは、ウェブと、環状突出部に対応するシールリップに伝達されない。

ロールジャーナルに当接するシール体の当接面は、若干押しのけられる。しかしながら、シール体の押しのけられた材料は、補強要素に沿って少なくとも部分的に中空部に押しのけられるので、力又はモーメントが、ウェブに作用しない。従って、空隙部が、押しのけられた材料のための収容空間として使用される。この場合、シール体の押しのけるべき材料は、半径方向に見て、ロールジャーナル側に、即ち補強要素の、ウェブとは反対側に、存在する。ロールジャーナルに接触している当接面は、それぞれ、ウェブの半径方向の中心面に対して対称に形成されている。面のこのような形成により、半径方向外向きに作用する、補強要素に対する力は、その幅にわたって見て、大きさを等しくすることができる。空隙部は、両面の間に存在し、押しのけるべき材料に対して抵抗が反作用しないように形成されている。空隙部は、横断面が、例えば、直角三角形の形状を備え、その直角を挟む一辺が、ロール軸に対して平行になるように位置調整されている。

形成としては、ロールからの軸方向の距離が増加すると共に高くなる剛性を、補強要素及び／又は補強要素と当接面の間にそれぞれ存在するシール体の材料が備えるような形成を提案する。これにより、種々の軸位置での円錐形のロールジャーナル上の軸方向に不等なシール体のマスの分布に依存する不等な半径方向の遠心力を、受け止めたり補償したりすることができる。これは、更にまた、有利なことに、結果として、非対称の力又はモーメントをウェブに伝達せず、これにより、環状突出部に対するウェブのシールリップが値的に同じ程度の歪を生じさせること保証することができる。

加えて、他の簡素化は、補強要素が、スチール、スチール布、合成樹脂布、ケブラー布、アラミド繊維又はカーボン繊維から成ることによって得られる。例えば補強要素のある領域を５層により構成し、他の領域を８層から構成することによって、布又は繊維の使用により、色々な剛性を有する補強要素の製造が簡素化される。

補強要素の周縁部を補強するため、補強要素を、ロール軸方向又はロール軸とは反対方向に半径方向に折り曲げて形成することができる。補強要素の横断面は、Ｓ字形又はＵ字形に形成されている。Ｕ字形の補強要素の脚は、ロール軸方向又はロール軸とは反対方向を向いている。

装置の別の形成は、これに関する従属請求項に記載されている。

本発明の実施例を非常に概略的な図面に基づいて詳細に説明する。

ａ〜ｆに、公知のシール装置を横断面図で示す。 シール体とシール体を支持する補強要素を備えるシール装置を部分的に断面にした側面図で示す。 本発明によるシール装置の構成を横断面図で示す。

図１ａ〜１ｆに、補強要素５１を有するシール体５０を備える公知のジャーナルシール３が図示されている。一点鎖線により、ロール軸５２の位置が図示されている。ジャーナルシール、ロール等の正確な配置は、図２から分かる。シール体５０は、ロール軸５２方向に向いた１つの当接面５３と、半径方向でロール軸５２とは反体方向に向いた少なくとも２つのウェブ５４，５５を備える。

図１ａで、シール体５０は、ワイヤ／コイルスプリングの形態の補強要素５１を埋設し、ウェブ５４，５５間に金属ストリップの形態の補強要素５１を配設するように形成されている。当接面５３は、左端部５６から右端部５７に延在し、取付け状態で色々な箇所でロールジャーナル（図示してない）に当接する輪郭を備える。左端部５６と右端部５７は、同様に色々な輪郭を備え、別の補強要素の形態の右端部５７の補強部が図示されている。更に、ウェブ５５の右には、ジャーナルブッシュと軸受ブッシュ６（図２）の間の間隙から流出するオイルの方向を変えるフリングリップ５８が存在する。

ウェブ５４，５５にシールリップが形成され、これらシールリップは、図１ｂでは異なった形状を備える。ここに示したシール体５０は、埋設された補強要素を有するのではなく、ウェブ５４，５５間に配設された補強要素５１を有する。

図１ｃは、図１ｂのようなジャーナルシール３を示し、ウェブ５４，５５は、鏡面対称に形成されたシールリップを備える。

図１ｄは、図１ａの補強要素５１を有する図１ｂのジャーナルシール３の形成を示す。

図１ｅは、図１ａの構成を示すが、ウェブ５４が変えられている。

図１ｆは、ウェブ５４，５５がシールリップを備えないジャーナルシール３の構成を示す。

図２には、ロール１とロールジャーナル２が、部分的に断面にした側面図で図示されている。ロールジャーナル２には、ジャーナルシール３が、ロールジャーナル２に回転不能に取り付けられたジャーナルブッシュ４によって取り付けられている。ジャーナルブッシュ４は、環状のジャーナルシール３の位置を保持する。回転不能に取り付けられたジャーナルブッシュ４を有するロールジャーナル２は、軸受ブッシュ６を有する軸受ケース５内に配設されている。回転するジャーナルブッシュ４と固定の軸受ブッシュ６の間には間隙８が存在し、この間隙を通って潤滑剤が移送され、この潤滑剤は、排出空間９を通って、軸受のこの領域から離れる。所定の方向にオイルの方向転換をするため、フリングリップ５８がジャーナルシール３に形成されている。

図３には、本発明によるシール装置の構成が横断面図で図示されている。補強要素５１は、その幅６０が、ウェブ５４及び５５の外側の間隔５９よりも大きい。シール体５０のシールリップ５６は、大きな力が導入されてない初期状態（破線で図示）からその取付け状態に移行可能に、弾性的に形成されている。シール体５０のシールリップ５７は、例えば、図１ａ〜１ｆから公知のもののように形成可能である。環状のシール体５０の当接面５３−１及び５３−２は、周回する空隙部６４によって互いに分離されており、それぞれ互いに依存せずに形成可能である。この場合、その上に位置するシールリップ６５の付いたウェブ５４及び５５に対する押圧力は、両シールリップ６５がそれぞれ軸受に存在する環状突出部７（図２）に対して同じ予荷重を有するように、調整される。当接面５３−１及び５３−２は、それぞれ、ウェブ５４又は５５のそれぞれの中心軸６１又は６２に対して対称に配設されている。

ロールからの軸方向の距離が増加すると共に高くなる剛性を、補強要素５１及び／又は補強要素５１と当接面５３−１，５３−２の間にそれぞれ存在するシール体（５０）の材料は、備えることができる。これは、例えば異なった弾性係数を有する材料を使用することにより達成可能である。

１ ロール
２ ロールジャーナル
３ ジャーナルシール
４ ジャーナルブッシュ
５ 軸受ケース
６ 軸受ブッシュ
７ 環状突出部
８ 間隙
９ 排出空間
５０ シール体
５１ 補強要素
５２ ロール軸
５３ 当接面
５４ ウェブ
５５ ウェブ
５６ シールリップ
５７ シールリップ
５８ フリングリップ
５９ 間隔
６０ 幅
６１ 中心軸
６２ 中心軸
６３ 空隙部
６５ シールリップ

Claims (7)

1. ジャーナルシールが、環状のシール体（５０）とこのシール体（５０）を補強するための補強要素（５１）を備え、シール体（５０）が、ロール軸（５２）に対して同軸に形成されたその当接面（５３）によって、ロールジャーナル（２）に回転不能に結合され、ロール軸（５２）とは反対向きの間隔を置いた少なくとも２つのウェブ（５４，５５）を形成され、これらウェブが、直接的又は間接的にロール軸受の環状突出部（７）に接触しており、補強要素（５１）が、両ウェブ（５４，５５）の外側の間隔（５９）よりも大きい幅（６０）を備え、補強要素（５１）が、部分的又は完全にシール体内に埋設されている、ロールスタンドのロール軸受用のジャーナルシール。
2. 環状のシール体（５０）の、ロールジャーナル（２）に接触している当接面（５３−１，５３−２）が、周回する空隙部（６４）によって互いに分離され、それぞれ、ウェブ（５４，５５）の半径方向の中心面（６１，６２）に対して対称に配設され、取付け時、ロール軸受の環状突出部（７）に対する、シールリップ（６５）の付いたウェブ（５４，５５）の押圧力が等しく、傾倒モーメントがウェブ（５４，５５）に作用しないように、環状のシール体（５０）の半径方向の圧迫が行なわれるよう、それぞれ互いに独立して形成された当接面（５３−１，５３−２）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のジャーナルシール。
3. ロールからの軸方向の距離が増加すると共に高くなる剛性を、補強要素（５１）及び／又は補強要素（５１）と当接面（５３−１，５３−２）の間にそれぞれ存在するシール体（５０）の材料が備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のジャーナルシール。
4. 補強要素（５１）が、スチール、スチール布、合成樹脂布、ケブラー布、アラミド繊維又はカーボン繊維から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のジャーナルシール。
5. 補強要素（５１）が、少なくとも一端を半径方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のジャーナルシール。
6. 補強要素（５１）が、断面をＳ字形又はＵ字形に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のジャーナルシール。
7. 補強要素（５１）に穴が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のジャーナルシール。

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