JP7191518B2

JP7191518B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP7191518B2
Application number: JP2018014231A
Authority: JP
Inventors: 学有泉
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2022-12-19
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: JP2019132325A; CN110094508A

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。

例えば、鉄鋼用圧延機は一般に、鋼板を通過させながら圧延加工する一対のワークロールと、圧延加工時にワークロールが変形するのを抑制するバックアップロールとを有しており、これらのロールはそれぞれ、ロール両端に配置する軸箱（チョック：ベアリングとオイルシールを収納する鉄箱）によって回転可能に保持されている。

軸箱に収納されるオイルシールは、圧延加工時に鋼板へ吹き付ける圧延水や圧延油がベアリング内へ侵入するのを抑制する役割と、ベアリング内の潤滑剤（油やグリース）が鋼板に付着しないよう軸箱外部へ漏れるのを抑制する役割とを有している。

そのため、オイルシールは、軸箱の内部側と外部側とでそれぞれ密封対象へ向けて組み付ける必要があり、よって通常、図３に示すように単一のシールリップ１０２を備えるオイルシール１０１を複数個使いで使用することや、或いは図４に示すように複数のシールリップ１０２，１０３を備えるオイルシール１０１を使用することが行われている。

特開２００１－２０５３１４号公報

しかしながら、圧延機としてラインによっては周速２０ｍ／ｓ前後の高速で作動するものがあり、この場合、高速によるシールリップ１０２，１０３の発熱対策のため、剛性の低い柔らかなシールリップ１０２，１０３を備えるオイルシール１０１を使用することが多い。

したがって、このように剛性の低いシールリップ１０２，１０３を備えるオイルシール１０１を使用することで、組付け時シールリップ１０２，１０３と軸が干渉した際、シールリップ１０２，１０３からガータばね１０４が外れやすい問題（ばね外れの問題）が生じることがある。

このばね外れの問題は、軸の面取りや挿入の方向、スピード、芯出し等も影響するため対策が困難であるが、オイルシール１０１の機能に大きく影響するため、何らかの対策が必要とされる。

尚、図３または図４のオイルシール１０１では、シールリップ１０２，１０３のリップ頭部１０４の外周面１０４ａに開口するように環状のばね装着溝１０５が設けられ、このばね装着溝１０５に環状のガータばね１０６が非接着の状態で嵌合されている。したがってリップ頭部１０４が径方向に変位したときに上記ばね外れの問題が生じやすい。

以上の点に鑑みて、シールリップのリップ頭部に設けたばね装着溝からガータばねが外れにくい構造の密封装置を提供することを課題とする。

密封装置は、リップ頭部に環状のばね装着溝を設け、軸の外周面に摺動可能に接触する環状のシールリップと、前記ばね装着溝に装着された環状のガータばねと、前記ばね装着溝の開口部に塗布された接着剤と、を有し、前記ばね装着溝は、前記ガータばねをその内周側から接触状態で保持する内周側の溝内面と、前記ガータばねをその外周側から接触状態で保持する外周側の溝内面と、前記ガータばねに沿った連続する断面円弧状の曲面で前記両溝内面を繋ぐ溝底面と、を備え、前記軸の軸方向上、前記リップ頭部の上部に設けられた軸方向先端面に開口するように前記開口部を配置し、前記リップ頭部は、前記軸方向に向けて延びて前記ガータばねをその外周側から前記軸方向に沿う面で覆い、前記外周側の溝内面の前記軸方向上の溝深さを、前記ガータばねの外径よりも大きな溝深さにするばね覆い部と、前記内周側の溝内面から前記開口部の方向に延び、前記開口部が前記リップ頭部の軸方向先端面に開口する溝幅を前記ガータばねの外径よりも小さくして、前記開口部から前記ばね装着溝に装着された前記ガータばねを軸方向に抜け止めする突起状のばね抜け止め部と、を備え、前記接着剤の接着性により前記ガータばねを前記シールリップに固定した。

ばね装着溝の開口部に接着剤が塗布され、この接着剤の接着性によりガータばねをシールリップに固定するため、シールリップのリップ頭部に設けたばね装着溝からガータばねが外れにくい。したがって、ばね装着溝からガータばねが外れるばね外れの問題を抑制・解消することが可能とされる。

実施の形態に係る密封装置の要部断面図同密封装置におけるばね装着溝にガータばねを装着する以前の状態を示す要部断面図従来例に係る密封装置の要部断面図他の従来例に係る密封装置の装着状態を示す要部断面図

図１および図２は、実施の形態に係る密封装置の要部断面を示している。当該実施の形態に係る密封装置は、鉄鋼用圧延機における軸箱にベアリングと共に収納されるオイルシールとして用いられるものであって、圧延加工時に鋼板へ吹き付ける圧延水や圧延油がベアリング内へ侵入するのを抑制する役割と、ベアリング内の潤滑剤（油やグリース）が鋼板に付着しないように軸箱外部へ漏れるのを抑制する役割とを有している。

オイルシール１は、軸箱におけるシールハウジングの内周側に取り付けられる環状の取付部１１を有し、この取付部１１の内周側に環状の連結部（シールリップ保持部）２１を介して、軸８１の外周面に摺動可能に接触する環状のシールリップ３１が設けられ、シールリップ３１におけるリップ頭部３３に環状のばね装着溝３４が設けられ、ばね装着溝３４に、リップ頭部３３を軸８１の外周面に押し付けるための環状のガータばね４１が装着され、ばね装着溝３４の開口部３４ａに接着剤５１が塗布され、接着剤５１の接着性によりガータばね４１がシールリップ３１に固定されている。

また、オイルシール１はその構成部品として、金属環６１と、この金属環６１に被着（架橋接着）されたゴム状弾性体７１とを有し、このゴム状弾性体７１によってシールリップ３１が成形され、シールリップ３１のリップ頭部３３にばね装着溝３４が設けられ、ばね装着溝３４にガータばね４１が装着され、ばね装着溝３４の開口部３４ａに接着剤５１が塗布され、接着剤５１の接着性によりガータばね４１がシールリップ３１に固定されている。

金属環６１は、シールハウジングの内周側に嵌合される筒状部６２と、この筒状部６２の軸方向一方（図では下方）の端部から径方向内方へ向けて一体成形されたフランジ部６３とを一体に有している。筒状部６２は取付部１１の一部とされ、フランジ部６３は連結部２１の一部とされている。筒状部６２の軸方向他方（図では上方）の端部には、径方向内方へ向けて屈曲された屈曲部６４が設けられていても良い。

ゴム状弾性体７１は、金属環６１の筒状部６２の内周面に被着された内周面被着部７２と、フランジ部６３の軸方向他方の端面（内側端面）に被着された端面被着部７３とを一体に有し、この端面被着部７３の内周端部から軸方向一方へ向けてシールリップ３１が一体成形されている。内周面被着部７２は取付部１１の一部とされ、端面被着部７３は連結部２１の一部とされている。

シールリップ３１は、端面被着部７３の内周端部から軸方向一方へ向けて連続するリップ腰部３２とリップ頭部３３とを一体に有し、リップ頭部３３の内周面に、軸８１の外周面に摺動可能に接触するリップ摺動部（リップ先端部）３５が設けられている。

また、このリップ摺動部３５の外周側に位置して、リップ頭部３３にばね装着溝３４が設けられている。ばね装着溝３４はその機能からしてバネホルダー部とも称される。

ばね装着溝３４は、リップ頭部３３の外周面３３ａではなく、リップ頭部３３の軸方向端面（軸方向先端面）３３ｂに開口するように設けられている。

このため、ばね装着溝３４は、当該ばね装着溝３４に装着したガータばね４１をその内周側から保持する内周側の溝内面３４ｂ（図２）と、ガータばね４１をその外周側から保持する外周側の溝内面３４ｃ（図２）と、両溝内面３４ｂ，３４ｃを繋ぐ溝底面３４ｄ（図２）とを備え、これによりリップ頭部３３の軸方向端面３３ｂに開口部３４ａを設けた溝として設けられている。両溝内面３４ｂ，３４ｃおよび溝底面３４ｄは、連続する断面円弧状の曲面として形成されているが、その断面形状は特に限定されるものではない。

また、ばね装着溝３４は、このようにリップ頭部３３の軸方向端面３３ａに開口するように設けられているので、軸方向へ向けて延びる溝深さｄを備えており、この溝深さｄはガータばね１４の線径Ｄよりも大きく設定されている。したがってガータばね４１はその軸方向の一部ではなく全部がばね装着溝３４内に収容された状態でばね装着溝３４に装着されている。リップ頭部３３は、ガータばね１４をその外周側から覆う庇状のばね覆い部３７を備えることになる。

また、ばね装着溝３４は、溝奥部における溝幅（最大幅）ｗ_１よりも開口部３４ａにおける溝幅ｗ_２のほうが小さく設定されている。開口部３４ａにおける溝幅ｗ_２はガータばね４１の線径Ｄよりも小さく設定されている。リップ頭部３３は、その軸方向端面（軸方向先端面）３３ｂに開口するばね装着溝３４を内外周の境として、リップ摺動部３５を有する頭部本体３６と庇状のばね覆い部３７とを備え、さらに頭部本体３６の軸方向端部外周面に位置して、ガータばね１４を軸方向に抜け止めする突起状のばね抜け止め部３８を備えることになる。

接着剤５１は、ばね装着溝３４にガータばね４１を装着してから次の工程で、ばね装着溝３４の開口部３４ａに塗布されている。接着剤５１は塗布後、固化することにより接着性を発揮し、この接着性によりガータばね４１をシールリップ３１に固定している。接着剤５１は、ばね装着溝３４の開口部３４ａに塗布され、シールリップ３１およびガータばね４１の双方に対し塗布され付着することによりガータばね４１をシールリップ３１に固定している。接着剤５１は、ばね装着溝３４の開口部３４ａに塗布され、ばね装着溝３４に流し込まれて充填されることによりガータばね４１をシールリップ３１に固定している。

また、接着剤５１は、ばね装着溝３４の開口部３４ａに塗布されることにより開口部３４ａを閉塞している。接着剤５１は、ばね装着溝３４の全周に亙って開口部３４ａに塗布されることによりばね装着溝３４の開口部３４ａを全周に亙って閉塞している。

接着剤５１の具体例としては、エポキシ系やシリコン系の樹脂（接着剤）などが使用されている。

上記構成を備えるオイルシール１においては、シールリップ３１のリップ頭部３３に設けたばね装着溝３４の開口部３４ａに接着剤５１が塗布され、この接着剤５１の接着性によりガータばね４１がシールリップ３１に固定されているため、ばね装着溝３４からガータばね４１が外れにくく、ばね装着溝３４からガータばね４１が外れることがない。したがって、ばね装着溝３４からガータばね４１が外れるばね外れの問題を抑制・解消することが可能とされ、よってオイルシール１の安定したシール性を確保することができる。

また、接着剤５１がばね装着溝３４の全周に亙って開口部３４ａに塗布されることによりばね装着溝３４の開口部３４ａが全周に亙って閉塞されているため、圧延水や圧延油、潤滑剤、ダスト等の密封対象がばね装着溝３４内へ侵入するのを防止することが可能とされている。

尚、接着剤５１は、これをばね装着溝３４の円周上一部で開口部３４ａに塗布するようにしても良く（例えば、円周上複数個所で塗布するなど）、この場合には接着剤５１の塗布量が少ないため、接着剤５１によってガータばね４１の動き（伸縮作動）が阻害されにくいと云う利点が生じる。

また、上記構成を備えるオイルシール１においては、ばね装着溝３４が内周側の溝内面３４ｂ、外周側の溝内面３４ｃおよび溝底面３４ｄを備えることによりリップ頭部３３の軸方向端面３３ｂに開口する溝として設けられているために、以下の作用効果が発揮される。

すなわち、比較例として、ばね装着溝３４がリップ頭部３３の外周面３３ａに開口する溝として設けられている場合は、ばね装着溝３４にガータばね４１を装着する際にガータばね４１がリップ頭部３３の先端部外周側を乗り越えるようにガータばね４１を弾性的に拡径させるか或いはシールリップ３１を弾性変形させてばね装着溝３４を径方向内方へ変位させるかする必要があるため、装着作業が面倒である。これに対し、ばね装着溝３４がリップ頭部３３の軸方向端面３３ｂに開口する溝として設けられている場合には、ばね装着溝３４にガータばね４１を装着する際にガータばね４１がリップ頭部３３の先端部外周側を乗り越えなくても良いため、ガータばね４１を弾性的に拡径させたり或いはシールリップ３１を弾性変形させてばね装着溝３４を径方向内方へ変位させたりする必要がない。したがって、ばね装着溝３４にガータばね４１を装着する装着作業の作業性を向上することができる。

また、比較例として、ばね装着溝３４がリップ頭部３３の外周面３３ａに開口する溝として設けられている場合は、ばね装着溝３４の開口部３４ａに接着剤５１を塗布する際に、塗布した接着剤５１がリップ頭部３３の外周面３３ａからリップ腰部３２の外周面のほうへ流出しやすいため、接着剤５１がリップ腰部３２の外周面で固化することによりシールリップ３１の剛性が変化してしまうことがある。これに対し、ばね装着溝３４がリップ頭部３３の軸方向端面３３ｂに開口する溝として設けられている場合には、ばね装着溝３４の開口部３４ａに接着剤５１を塗布する際に、塗布した接着剤５１がリップ頭部３３の軸方向端面３３ｂにとどまって、この軸方向端面３３ｂとはほぼ直角をなすリップ頭部３３の外周面３３ａのほうへ伝わりにくいため、接着剤５１がリップ頭部３３の外周面３３ａからリップ腰部３２の外周面のほうへ流出しにくい。したがって、接着剤５１がリップ腰部３２の外周面で固化することによりシールリップ３１の剛性が変化するのを未然に防止することができる。

１オイルシール
１１取付部
２１連結部
３１シールリップ
３２リップ腰部
３３リップ頭部
３３ａ外周面
３３ｂ軸方向端面
３４ばね装着溝
３４ａ開口部
３４ｂ，３４ｃ溝内面
３４ｄ溝底面
３５リップ摺動部
３６頭部本体
３７ばね覆い部
３８ばね抜け止め部
４１ガータばね
５１接着剤
６１金属環
６２筒状部
６３フランジ部
６４屈曲部
７１ゴム状弾性体
７２内周面被着部
７３端面被着部

Claims

リップ頭部に環状のばね装着溝を設け、軸の外周面に摺動可能に接触する環状のシールリップと、
前記ばね装着溝に装着された環状のガータばねと、
前記ばね装着溝の開口部に塗布された接着剤と、
を有し、
前記ばね装着溝は、
前記ガータばねをその内周側から接触状態で保持する内周側の溝内面と、
前記ガータばねをその外周側から接触状態で保持する外周側の溝内面と、
前記ガータばねに沿った連続する断面円弧状の曲面で前記両溝内面を繋ぐ溝底面と、
を備え、前記軸の軸方向上、前記リップ頭部の上部に設けられた軸方向先端面に開口するように前記開口部を配置し、
前記リップ頭部は、
前記軸方向に向けて延びて前記ガータばねをその外周側から前記軸方向に沿う面で覆い、前記外周側の溝内面の前記軸方向上の溝深さを、前記ガータばねの外径よりも大きな溝深さにするばね覆い部と、
前記内周側の溝内面から前記開口部の方向に延び、前記開口部が前記リップ頭部の軸方向先端面に開口する溝幅を前記ガータばねの外径よりも小さくして、前記開口部から前記ばね装着溝に装着された前記ガータばねを軸方向に抜け止めする突起状のばね抜け止め部と、
を備え、
前記接着剤の接着性により前記ガータばねを前記シールリップに固定したことを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記接着剤は、前記ばね装着溝の全周に亙って塗布されていることを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記接着剤は、前記ばね装着溝の円周上一部に塗布されていることを特徴とする密封装置。