KR101911813B1

KR101911813B1 - 반경 방향 하중을 받는 원형 가이드용 밀봉 장치

Info

Publication number: KR101911813B1
Application number: KR1020167018117A
Authority: KR
Inventors: 요헨 딕케
Original assignee: 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2018-10-25
Also published as: WO2015086816A1; KR20160095109A; JP6259100B2; CN105814345A; EP3080491A1; JP2017500511A

Abstract

본 발명은 반경 방향 하중을 받는 원형 가이드들을 위한 밀봉 장치에 관한 것이며, 가이드 또는 피스톤 로드(10)는 적어도 하나의 가이드 부싱(13) 내에서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 가이드 또는 피스톤 로드(10)에는, 밀봉 수단으로서, 가이드 부싱(13)의 단부면에 축 방향으로 인접하게 제공되는 스트리핑 장치(18)가 할당되며, 이 스트리핑 장치는 특히 링 블랭크 프레스 또는 레이디얼/액시얼 압연기와 같은 성형기에서 기계 부재를 이송시키기 위해 제공된다. 상기 밀봉 장치의 경우, 매우 경질이면서 강성인 스트리핑 장치를 이용하더라도 가이드 부싱들의 마모가 증가할 때에도 개량된 밀봉이 가능해져야 한다. 이는, 스트리핑 장치(18)가 비탄성 재료로 구성되어, 가이드 또는 피스톤 로드(10)를 수용하는 구조 부재(7) 상에 또는 내에 외주를 따라 연장되는 방식으로 형성되는 그루브(15)의 내부에서 반경 방향 이동 유격을 가지면서 배치되는 것을 통해 달성된다.

Description

반경 방향 하중을 받는 원형 가이드용 밀봉 장치{SEALING ARRANGEMENT FOR RADIALLY LOADED ROUND GUIDES}

본 발명은 반경 방향 하중을 받는 원형 가이드를 위한 밀봉 장치에 관한 것이며, 가이드 또는 피스톤 로드는 적어도 하나의 가이드 부싱 내에서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 가이드 로드에는 밀봉 수단으로서, 가이드 부싱의 단부면에 축 방향으로 인접하게 제공되는 스트리핑 장치(stripping device)가 할당되며, 이 스트리핑 장치는 특히 링 블랭크 프레스(ring blank press) 또는 레이디얼/액시얼 압연기(radial-axial rolling machine)와 같은 성형기에서 기계 부재를 이송시키기 위해 제공된다.

링 압연기 또는 레이디얼/액시얼 압연기 또는 링 블랭크 프레스는 블랭크를 압연 또는 압착하여 반경 방향으로 확장시키는 것을 통해 의도하는 횡단면을 갖는 이음매 없는 링을 성형하는 성형기이다.

예컨대 DE 29 17 369 A1을 통해 공지된 것과 같은 상기 링 압연기는 대개 구동되면서 링 외면 상에 작용하는 적어도 하나의 메인 압연롤과 링 내면 상에 작용하는 하나의 맨드릴 롤을 포함한다. 링 단부면들 상에는 2개의 액시얼 롤, 요컨대 하나의 상부 액시얼 롤 및 하나의 하부 액시얼 롤이 작용할 수 있다.

원칙상, 오래전부터 공지된 링 압연기는 구동되는 메인 압연롤을 포함하는 위치 고정형 프레임과 가이드 로드들에 걸쳐 이송될 수 있는 맨드릴 롤 캐리지(mandrel roll carriage) 및 링 블랭크용 센터링 테이블(centering table)을 수용하는 레이디얼 스탠드와 액시얼 캐리지 내에서 조정 가능한 상부 액시얼 롤 및 하부 액시얼 롤을 포함하는 이송 가능한 액시얼 스탠드로 구성된다.

적어도 유압 가압 방식으로 이송 가능한 가이드 로드들 중 맨드릴 롤 캐리지를 이송시키기 위해 각각 서로 이격된 2개의 밀봉 위치를 가지며, 그에 따라 총 8개의 밀봉 위치를 갖는 4개의 가이드 로드가 제공되고, 이런 가이드 로드들은 기계 프레임의 가이드 부싱들 내에서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되며, 가이드 부싱들은 기계 프레임의 위치 고정형 구조 부재 내에 배치된다.

가이드 부싱들과 그에 따른 가이드 로드들의 베어링 위치들은 바깥쪽을 향해 밀봉 수단으로서의 스트리핑 장치들에 의해 오염으로부터 보호된다. 이 경우, 밀봉할 표면 또는 가이드 로드들에 안착되는 스트리핑 장치들은 링 압연기의 프레임 내에, 또는 별도로 프레임과 연결될 수 있는 커버들 내에 가이드 부싱들에 대해 동축으로 장착된다.

가이드 로드의 지지를 수행하는 가이드 부싱들은 가이드 로드들의 이송 동안 반경 방향으로 하중을 받는다. 이 경우, 보통, 일측 마모 또는 가이드 부싱의 부분 외주에 걸쳐 작용하는 마모가 발생하며, 이런 마모는 가이드 부싱들의 내부면과 관련하여, 그리고 그에 따른 가이드 로드들을 동심으로 에워싸는 스트리핑 장치들의 내부면과 관련하여서도 가이드 로드들의 편심 위치를 야기한다.

그에 따라, 예컨대 다각형 가이드 로드 역시도 해당하는 원형 가이드의 중심 변위는 축 방향 이동 동안 이와 동시에 횡력을 가하는 것을 통해 발생한다. 이런 횡력은 자기 중량, 연결된 추가 질량 및/또는 가공 또는 성형 공정으로 인한 힘을 통해 발생한다. 이는 이동식 유압 시스템, 예컨대 휠 로더 또는 이동식 크레인 상의 실린더들의 경우 기능으로 인해 횡력이 존재할 수 있는 거의 임의의 실린더 위치를 통해 발생하는 경우에 해당한다. 또한, 이는 현장에서의 장착을 위해 가장 무거운 구조 부재들을 지지하거나 결합하기 위해 이용되는 콤팩트 실린더들의 경우에서도 발생한다. 상기 실린더들은 보통 장착 높이로 인해 매우 부적합한 가이드 거동을 갖는다. 추가로 구조 부재들은 장착 동안 흔히 부정확하게만 고정되고 안내되며, 이는 피스톤 로드의 반경 방향 오프셋을 야기한다.

레이디얼/액시얼 압연기의 경우 이미 언급한 맨드릴 롤 캐리지들과 더불어, 상기 기계 상에는 마찬가지로 스케일 제거를 위한 가이드 캐리지들의 가이드 로드들이 불충분하게만 지지된다. 스케일 제거를 위한 수직 행정 동안, 액시얼 스탠드는 전체 링 높이(최대 4m)로 하강된다. 이와 동시에, 유출되는 물은 예컨대 250bar 및 400l/min의 조건으로 가이드 캐리지들의 위쪽에서 가이드 로드들에 작용하는 모멘트 또는 횡력을 생성한다.

연질 및 탄성 재료로 제조되는 스트리핑 장치들은 소정의 한계 내에서 가이드 또는 피스톤 로드의 상기 중심 변위를 추종할 수 있다. 그러나, 추가로 상대적으로 더 빠르게 마모되고 그에 따라 짧은 유효 수명만을 허용하는 상기 유형의 재료들은 반경 방향으로 높은 하중을 받는 원형 가이드들의 실링 시스템들을 위해서는 적합하지 않다.

스트리핑 장치 재료의 경도와 그에 따른 내마모성이 더욱 높아질수록, 가이드 또는 피스톤 로드와 그에 따른 밀봉면의 편심 변위를 추종하는 재료의 경향은 더욱더 적어진다. 스트리핑 장치 재료의 탄성 한계에 도달하고, 그 결과로 가이드 부싱의 마모를 통해 야기되는 측면 변위가 추가로 증가한다면, 스트리핑 장치는 하중 완화된 면 상에서 또는 부분 반경 상에서 가이드 또는 피스톤 로드로부터 들어 올려지고, 오염 입자들은 가이드 부싱과 로드 사이의 간극 내로 방해 없이 침투할 수 있다.

그러므로 특히 링 압연기 또는 링 블랭크 프레스의 경우 거친 작동 조건으로 인해, 매우 경질이고 강성이면서 그에 따라 적은 정도로만 탄성인 재료로 구성되는 스트리핑 장치만이 이용된다. 연질이면서 탄성인 스트리핑 장치들은 극도로 빠르게 마모될 수도 있고 장착 위치로 인해 높은 비용으로만 교환된다.

그러므로 본 발명의 과제는, 전술한 단점들이 방지되게 하고 매우 경질이고 강성인 스트리핑 장치들을 이용하더라도 가이드 부싱들의 마모가 증가할 때에도 개량된 밀봉이 달성되게 하는, 반경 방향으로 매우 높은 하중을 받는 원형 가이드를 위한 밀봉 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제는 본 발명에 따라서 스트리핑 장치가 비탄성 재료로 구성되어, 가이드 또는 피스톤 로드를 수용하는 구조 부재 상에 또는 내에 외주를 따라 연장되는 방식으로 형성되는 그루브의 내부에서 반경 방향 이동 유격을 가지면서 배치되는 것을 통해 달성된다. 가이드 부싱들의 내주면 상에서 일측 또는 부분적인 마모가 발생하고 이에 수반되어 가이드 부싱의 내주면과 관련하여 가이드 또는 피스톤 로드들의 편심 가이드 내지 위치가 발생하는 경우, 스트리핑 장치는 그루브의 내부에서 반경 방향 변위를 기반으로 중심 변위를 추종하며, 그럼으로써 스트리핑 장치는 가이드 또는 피스톤 로드 상에서 센터링될 수 있으면서 상기 가이드 또는 피스톤 로드를 항상 기밀하게 에워싸게 된다. 이와 동시에, 이에 수반되어, 가이드 부싱들은 이미 그 즉시 처음부터 마모가 증가하지 않도록 보호된다.

이와 같이 링 압연기 상에서 캐리지들로부터 가이드 로드들의 축 방향 변위 동안, 또는 실린더들로부터 피스톤 로드의 축 방향 변위 동안, 가이드 부싱들과 로드들 사이로 오염물의 침투를 효율적으로 방지하는 스트리핑 장치들은 적용 고유의 방식으로 다양하게, 예컨대 가이드 또는 피스톤 로드를 향해 깔끔하게 절삭되어 이 가이드 또는 피스톤 로드 상에 광범위하게 안착되는 실링 립(sealing lip) 또는 실링 에지(sealing edge)를 구비하여 형성될 수 있다. 반경 방향 자유 공간부 또는 이동 유격으로 인해, 스트리핑 장치는 어느 경우에든 극도로 경질이고 강성이면서 그에 따라 비탄성인 재료로 구성될 수 있다.

탄성 변형 가능한 스트리핑 장치 재료의 경도는 실질적으로 자유롭게 선택될 수 있는데, 그 이유는, 가이드 로드 상에 스트리핑 장치의 기밀한 안착을 위해, 결정적으로 중요한 사항이 가이드 또는 피스톤 로드의 중심 변위를 추종할 수 있는 재료의 경향이 아니라 스트리핑 장치의 반경 방향 변위성이기 때문이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라서는, 적어도 하나의 링 단부면 내에 매립된 실링을 구비하여 형성되어 스트리핑 장치를 동심으로 에워싸는 지지 링이 제공된다. 반경 방향 이동성 또는 변위성에도 불구하고, 링 단부면 내에 매립되는, 요컨대 밀접하게, 그리고 지속적으로 자체로 향해 있는 그루브의 벽부 상에 안착되는 실링을 통해 가이드 부싱 또는 베어링 위치의 영구적인 밀봉이 달성된다. 이 경우, 스트리핑 장치 자체는 자체의 적용 고유의 구조와 관련하여 변화없이 유지될 수 있으며, 그럼으로써 통상의 유형들도 이용될 수 있는데, 그 이유는 단부면 측 실링이 상보 부재(complementary part), 다시 말하면 지지 링 내에 매립되기 때문이다. 이런 경우, 지지 링은 기계 프레임 또는 실린더 하우징의 그루브 내로 장착되기 전에 스트리핑 장치 위쪽으로만 끼워지기만 하면 된다. 선택적으로, 스트리핑 장치와 지지 링은 예컨대 접착 결합 등을 통해 일체형 장착 부품으로서도 제공되거나 형성될 수 있다.

지지 링과 임의로 형성된 스트리핑 장치를 조합하는 경우, 중심 변위의 보상을 위해 그루브의 내부에서 스트리핑 장치/지지 링 유닛의 변위성을 위한 이동 유격을 갖는 충분한 반경 방향 자유 공간부만이 보장되기만 하면 된다.

스트리핑 장치/지지 링 유닛은 가이드 또는 피스톤 로드에 대해 동축으로 그루브 내에 배치되며, 스트리핑 장치는 자체의 실링 표면으로 가이드 또는 피스톤 로드의 외주면 상에 안착되고, 그에 반해 지지 링의 링 외면은 외주를 따라 연장되는 그루브의 리세스 단부로부터 반경 방향 유격으로 이격된다.

본 발명의 추가 구현예에 따라서, 외주를 따라 연장되는 그루브의 벽부들 사이의 내부 폭은 지지 링의 폭보다 더 크며, 실링은 벽부들 중 하나의 벽부 상에 안착된다. 이 경우, 그루브 폭은, 바람직하게는 외주를 따라 연장되는 그루브 내에서 지지 링의 상대적으로 더 용이한 반경 방향 변위성을 가능하게 하기 위해, 지지 링의 폭보다 10분의 수 밀리미터만큼만 더 크기만 하면 된다. 그럼에도, 링 단부면의 리세스 내에 매립된 실링, 바람직하게는 O-링을 통해, 오물 내지 오염물들이 침투할 수 있는 점은 효과적으로 방지된다. 이는 재차 O-링 실링이 약간의 예압으로 대향하는 그루브 벽부 상에 안착되는 것을 통해 보조된다.

본 발명의 추가 특징들 및 상세내용들은, 특허청구범위로부터, 그리고 레이디얼/액시얼 압연기 또는 링 압연기 및 그 중에서도 이런 압연기에서 이용되는 맨드릴 롤 캐리지와 관련하여 도면들에 도시된 본 발명의 실시예에 대한 하기 기재내용으로부터 제시된다.

본 발명에 의하면, 종래기술의 단점이 해소된 반경 방향 하중을 받는 원형 가이드용 밀봉 장치가 제공된다.

도 1은 이송 가능한 액시얼 스탠드와, 가이드 로드들에 걸쳐 이송 가능한 레이디얼 스탠드를 포함하는 링 압연기를 도시한 전체도이다.
도 2는 도 1의 세부부분으로서 맨드릴 롤 캐리지를 이송하기 위한 가이드 로드를 위한 밀봉 장치 중 일점쇄선의 원으로 표시된 영역을 도시한 부분도이다.

도 1에는, 링 압연기(1)가 자체의 기본적인 구성과 관련하여 도시되어 있다. 링 압연기(1)는 링 블랭크(2)로부터 압연되는 이음매 없는 링의 제조를 위해 이용된다.

링 압연기(1)는 메인 압연롤(3)과, 맨드릴 롤(4)과, 상부 원추 롤(5)(upper cone roll)과, 하부 원추 롤(6)을 포함한다. 메인 압연롤(3)은 링 외면 상에 작용하며, 그에 반해 롤 맨드릴로서도 지칭되는 맨드릴 롤(4)은 링 내면 상에 작용한다. 원추 롤(5, 6)들은 링 단부면들 상에 작용한다. 상기 원추 롤들 사이에는 축 방향 롤간 간격이 형성된다. 그러므로 원추 롤(5, 6)들은 액시얼 롤들로서도 지칭된다.

메인 압연롤(3)과 맨드릴 롤(4)은 제1 롤 쌍을 형성하고, 그에 반해 원추 롤(5)과 원추 롤(6)은 제2 롤 쌍을 형성하며, 상기 롤 쌍들의 적어도 각각 하나의 롤은 구동된다.

메인 압연롤(3)은 링 압연기(1)의 레이디얼 스탠드(8)의 프레임 또는 기계 프레임(7) 내에 위치 고정되어 배치되며, 그에 반해 맨드릴 롤(4) 및 링 블랭크(2)를 위한 센터링 테이블(9)은 가이드 로드들(10)에 걸쳐 이송 가능한 맨드릴 롤 캐리지(11)에 의해 수용된다.

레이디얼 스탠드(8)에 대해 수평으로 대향하는 위치에서, 링 압연기(1)는 상부 원추 롤(5) 및 하부 원추 롤(6)을 구비하여 이송 가능한 액시얼 스탠드(12)를 포함한다.

맨드릴 롤 캐리지(11)의 안정되고 편향 없는 이송 가능성을 달성하기 위해, 총 4개의 가이드 로드(10)는 레이디얼 스탠드(8) 또는 기계 프레임(7)의 위치 고정형 구조 부재 내에 제공되며, 상부 및 하부 가이드 로드(10)들은 각각 한 쌍씩 서로 대향하여 위치한다.

도 2에는, 가이드 로드(10)들 중 하나의 가이드 로드를 위한 밀봉 장치가 확대도로 도시되어 있다.

가이드 로드(10)는 링 압연기(1)의 기계 프레임(7) 내에 서로 이격되어 배치되는 2개의 가이드 부싱(13) 내에서 축 방향[화살표 방향(14)]으로 이동 가능하게 지지되며, 도 2에는, 도 1에서 일점쇄선의 원으로 표시된, 하부 가이드 로드(10)의 가이드 부싱(13)이 도시되어 있다.

또한, 기계 프레임(7) 상에는 각각의 가이드 부싱(13)을 위해, 외부 단부면들에 축 방향으로 인접하는 방식으로, 가이드 로드(10)를 동심으로 에워싸면서 외주를 따라 연장되는 그루브(15)가 형성된다. 그루브(15)는 자체의 링 내면(17)에 의해 동심으로 에워싸이는 스트리핑 장치(18)를 포함하는 지지 링(16)을 수용한다. 가이드 로드(10) 상에 기밀하게 안착되는 스트리핑 장치(18)를 포함한 지지 링(16)의 장착 높이는 외주를 따라 연장되는 그루브(15)의 높이보다 더 낮으며, 그럼으로써 지지 링(16)의 링 외면(19)과 그루브(15)의 리세스 단부(20) 사이에는 반경 방향 자유 공간부(21)가 형성되며, 이 자유 공간부는 스트리핑 장치(18)를 포함한 지지 링(16)이 반경 방향 변위를 위한 이동 유격을 가질 수 있게 한다.

기계 작동 동안 필요한 가이드 로드(10)들의 축 방향 이동은 가이드 부싱(13)들의 일측 또는 부분적인 마모와 이에 수반하여 가이드 부싱(13)들의 내주면과 관련한 가이드 로드(10)들의 편심 가이드 또는 위치를 야기한다. 그러나 스트리핑 장치(18)를 포함한 지지 링(16)은 그루브(15)의 내부에서 반경 방향 변위성을 기반으로 가이드 로드(10)의 중심 변위를 추종하기 때문에, 스트리핑 장치(18)는 자발적으로 가이드 로드(10) 상에서 센터링될 수 있으면서 상기 가이드 로드를 외주를 따라 연장되는 방식으로 항상 기밀하게 에워쌀 수 있다.

외주를 따라 연장되는 그루브(15)의 내부에서 지지 링(16)의 상대적으로 더 수월한 반경 방향 변위성을 증진하기 위해, 그루브(15)의 벽부(22, 23)들 사이의 내부 폭은 지지 링(16)보다 10분의 수 밀리미터만큼 더 크다.

제조 기술적인 이유에서, 그리고 특히 기계 프레임(7) 내에 스트리핑 장치(18) 및 지지 링(16)을 장착할 때 자유로운 접근성을 위해, 그루브(15)의 바깥쪽에 위치하는 벽부(23)는 나사 조임 부재로서 형성된다.

마지막으로, 지지 링(16)은 바람직하게는 O-링으로서 형성되어 내부 링 단부면 내에 매립되는 실링(24)을 구비하고, 이 실링은 그루브(15)의 안쪽에 위치하는 벽부(22)에 대해 지지 링(16)의 밀봉을 실현하며, 그럼으로써 반경 방향 변위성에도 불구하고 오물 내지 오염물은 가이드 부싱(13)들에 도달할 수 없게 된다.

1: 링 압연기
2: 링 블랭크
3: 메인 압연롤
4: 맨드릴 롤
5: 상부 원추 롤
6: 하부 원추 롤
7: 가이드 또는 피스톤 로드의 수용을 위한 기계 프레임 또는 구조 부재
8: 레이디얼 스탠드
9: 센터링 테이블
10: 가이드 로드
11: 맨드릴 롤 캐리지
12: 액시얼 스탠드
13: 가이드 부싱
14: 화살표
15: 그루브
16: 지지 링
17: 링 내면
18: 스트리핑 장치
19: 링 외면
20: 리세스 단부
21: 반경 방향 자유 공간부
22: 벽부
23: 벽부
24: 실링

Claims

반경 방향 하중을 받는 원형 가이드들을 위한 밀봉 장치로서, 가이드 또는 피스톤 로드(10)는 적어도 하나의 가이드 부싱(13) 내에서 축 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 가이드 또는 피스톤 로드(10)에는, 밀봉 수단으로서, 가이드 부싱(13)의 단부면에 축 방향으로 인접하게 제공되는 스트리핑 장치(18)가 할당되며, 이 스트리핑 장치는 성형기에서 기계 부재를 이송시키기 위해 제공되는, 상기 밀봉 장치에 있어서,
상기 스트리핑 장치(18)는 비탄성 재료로 구성되어, 상기 가이드 또는 피스톤 로드(10)를 수용하는 구조 부재(7) 상에 또는 내에 외주를 따라 연장되는 방식으로 형성되는 그루브(15)의 내부에 반경 방향 이동 유격을 가지면서 배치되고,
상기 밀봉 장치는 상기 스트리핑 장치(18)를 동심으로 에워싸는 지지 링(16)으로서, 적어도 하나의 링 단부면 내에 매립되는 실링(24)을 구비하여 형성되는 지지 링(16)을 더 포함하고,
외주를 따라 연장되는 상기 그루브(15)의 벽부(22, 23)들 사이의 내부 폭은 상기 지지 링(16)의 폭보다 더 크며, 상기 실링(24)은 상기 벽부(22, 23)들 중 하나의 벽부 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 반경 방향 하중을 받는 원형 가이드용 밀봉 장치.
제1항에 있어서, 상기 성형기는 링 블랭크 프레스 또는 레이디얼/액시얼 압연기인 것을 특징으로 하는 반경 방향 하중을 받는 원형 가이드용 밀봉 장치.
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