KR20090092830A - 롤 베어링용 저널 실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤 베어링용 저널 실에 관한 것이다. 본원의 저널 실은, 롤 축(52)에 대해 동축으로 형성되는 자체 지지면(53)으로 롤 저널(2)과 결합되는 링 형상을 취하며, 롤 축(52)으로부터 멀어지는 방향을 향하고 환상 돌출부(7)와 직간접적으로 접촉하며 서로 이격되는 적어도 2개의 웨브(54, 55)를 구비하여 형성되는 실 몸체(50)와, 이 실 몸체(50)를 보강하기 위한 강화 부재(51)를 포함한다. 본원에 따라 강화 부재(51)는 두 웨브(54, 55)의 외부 이격 간격(59)보다 더욱 큰 폭(60)을 포함한다.

Description

롤 베어링용 저널 실{JOURNAL SEAL FOR ROLLING BEARINGS}

본 발명은 롤 베어링용 저널 실에 관한 것이다. 본원에 따른 저널 실은,

- 롤 축에 대해 동축으로 형성되는 자체 지지면으로 롤 저널과 회전 불가능하게 결합되는 링 형상을 취하며, 롤 축으로부터 멀어지는 방향을 향하고 롤 베어링의 환상 돌출부와 직간접적으로 접촉하며 서로 이격되는 적어도 2개의 웨브를 구비하여 형성되는 실 몸체;와

- 상기 실 몸체를 보강하기 위한 강화 부재;를 포함한다.

상기 형식의 저널 실들은 바람직하게는 압연기열 내 롤 저널 베어링을 밀봉하기 위해 이용된다. 다시 말하면 저널 실들은 베어링들로부터 오일이 누출되는 것을 방지하면서도, 예컨대 냉각제 또는 롤 스케일과 같은 이물질이 베어링에 침투하는 것을 억제할 수 있도록 하기 위해 이용된다. 압연기열의 롤들의 높은 회전 속도는 발생하는 원심력 작용을 통해 베어링과 실링 장치들에 그에 상당하는 하중을 야기한다. 따라서 원심 작용의 영향에 대처할 수 있도록 하기 위해, 실 몸체는 강화 부재로 보강된다. 강화 부재는 실 몸체 내에 매입되거나, 또는 외부에서 서로 이격된 웨브들 사이에 개재된다. 다양한 실시예의 저널 실들은 도 1a 내지 도 1f에 따른 실시예들에 상응하게 공지되었다.

EP 1 625 897 B1로부터는 롤 스탠드의 롤 저널의 영역 중 테이퍼진 영역을 위한 실이 공지되었다. 이런 실은, 중앙 축과 반경 방향에서 외부 방향을 향해 연장되는 적어도 하나의 플랜지를 구비하는 유연한 원형 실 몸체를 포함한다. 플랜지는 연결편을 통해, 각을 이루면서 연장되는 립과 연결되며, 립은 한 점으로 집중되는 제1 측면과 제2 측면을 포함한다. 연결편은 플랜지 및 립의 두께와 비교하여 감소된 두께를 보유한다. 립의 측면으로서 한 점으로 집중되는 제1 측면과 제2 측면은 확대된 가장자리로 이어지며, 또한 립은 기준 평면에서 중심축(A)에 대해 평행하게 위치하는 외부 테두리에서 한 점으로 집중되는 제1 외부면과 제2 외부면을 포함한다.

DE 36 01 238 C2로부터는 롤 베어링용 실링 장치가 공지되었다. 이런 실링 장치의 경우 롤 저널은 롤 선단면과 베어링 저널 사이에 원추형 구간을 포함하며, 이 원추형 구간 상에는 링 형상의 유연한 실 몸체가 끼워질 수 있다. 실 몸체는 링 측면 중 롤 선단면으로 향해 있는 링 측면에 축방향으로 연장되는 환상 실링 리브를 포함하며, 원추형 롤 저널 구간 상에 실 몸체를 끼워넣을 시에, 이때 작용하게 되는 반경 방향 압력에 의해, 굽힘 모멘트가 인가되면서, 환상 실링 립은 축방향에 대해 경사지고 원추형 롤 저널 구간의 외부면에 인접하는 위치에 끼워진다. 실 몸체는 롤 저널의 원추형 구간의 외부면으로 향해 있는 자체의 안쪽 링 표면에 환상 실링 립에 비해 축방향으로 오프셋 되는 칼라 돌출부들을 포함한다. 이 칼라 돌출부들은 축방향 압력 하에서 실 몸체에 굽힘 모멘트를 인가한다. 이때 인가되는 굽힘 모멘트는 환상 실링 립에 인가되는 굽힘 모멘트의 반대 방향을 향하게 된다.

실링 립들을 구비하여 형성되는 2개의 웨브와, 실 몸체를 지지하는 강화 부재를 포함하는 저널 실들은 DE 37 21 265 A1, EP 1 430 962 A1, EP 1 442 804 B1, EP 1 447 149 A2, WO 2005/037 455 A1 및 US 4,099,731로부터 공지되었다.

공지된 실링 장치들의 경우 아래와 같은 단점들이 확인되었다.

* 롤 저널의 원추형 구조에 의해, 실 몸체는, 끼워지고 뒤이어 작동될 시에, 축방향으로 이루어지는 불균일한 질량 배치에 의해 야기되어 발생하는 불균일한 원심력에 의해 반경 방향으로 상이한 하중을 받는다.

* 롤 저널 상에 안착 시에 밴디지(bandage)가 일측으로 편위되며, 그럼으로써 그 결과 웨브들이 기울어진다. 따라서 실링의 거동을 재현하지 못한다.

* 오일 측 실링 립의 오일 스로워 립(oil thrower lip)은 오일 측 실링 립의 배럴 지름과 접촉할 정도로 구부려질 수 있다.

* 점 용접 또는 맞대기 용접을 통해 고정되는 밴디지가 용접 위치에서 파열될 수 있다. 그럼으로써 얇은 강재 스트립이 칼과 같이 작용하면서, 롤의 회전 시에 고무 실링을 절개한다(완전 고장).

* 새로운 압연 공장에서 마모 시 지지 롤을 쵸크 내에서 재연삭하는 경향에 의해, 저널 실들의 정기적인 점검은 롤 저널로부터 그 쵸크를 제거할 때에만 가능하다. 그러나 이런 점은 피해야 한다. 그러므로 저널 실들은 상대적으로 더욱 오랜 시간 신뢰할 수 있는 기능을 수행해야 한다.

* 밴디지는 종래 기술에서 편위된다. 저널 부시는 고무를 내리누르고, 고무는 부푼다. 그에 따라 립은 더 이상 양호한 상태로 인접하지 못한다.

* 실링의 문제: 내구성 문제, 즉 열적 하중(마찰열)으로 인해 노화됨으로써 경화되고 갈라진다.

도 1a 내지 도 1f는 공지된 실링 장치를 각각 도시한 횡단면도이다.

도 2는 실 몸체와 이 실 몸체를 지지하는 강화 부재를 포함하는 실링 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 실링 장치의 한 실시예를 도시한 횡단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 롤 2: 롤 저널

3: 저널 실 4: 저널 부시

5: 베어링 하우징 6: 베어링 부시

7: 환상 돌출부 8: 틈새

9: 배출 챔버 50: 실 몸체

51: 강화 부재 52: 롤 축

53: 지지면 54: 웨브

55: 웨브 56: 실링 립

57: 실링 립 58: 스로워 립

59: 이격 간격 60: 폭

61: 중심축 52: 중심축

63: 윤곽 64: 중공부

65: 실링 립

따라서 본 발명의 목적은 저널 실에 있어서 앞서 언급한 단점들을 방지하는 상기 저널 실을 제공하는 것에 있다.

상기 목적은 본 발명에 따른 롤 베어링용 저널 실에 있어서,

- 롤 축에 대해 동축으로 형성되는 자체 상부면으로 롤 저널과 회전 불가능하게 결합되는 링 형상을 취하며, 롤 축으로부터 멀어지는 방향을 향하고 롤 베어링의 환상 돌출부와 직간접적으로 접촉하며 서로 이격되는 적어도 2개의 웨브를 포함하는 실 몸체와,

- 실 몸체를 보강하기 위한 강화 부재를 포함하되,

강화 부재는 두 웨브의 외부 이격 간격보다 더욱 큰 폭을 포함하는, 상기 저널 실에 의해 달성된다.

실 몸체에 매입되는 강화 부재로서, 그 축방향 연장부가 웨브들의 외부 이격 간격보다 더욱 큰 그런 강화 부재에 의해서는, 롤 저널 상에 저널 실을 장착하고 끼워 넣을 시에, 그리고 그 롤 저널 상에서 압연 중에 그 저널 실이 회전할 시에, 웨브들 상에 경사 모멘트(tilting moment)가 작용하지 않는 점이 달성된다. 따라서 저널 실의 영역 중 웨브들을 포함하는 영역(롤 축으로부터 멀어지는 방향을 향함)과 강화 부재와 지지면 사이의 저널 실 영역(롤 축을 향함) 사이에 최대 광범위한 분리가 제공된다.

이런 구조의 개선 실시예에 따라, 롤 저널과 접촉하고 있는 지지면들은 각각 웨브들의 반경 방향 중심 평면에 대해 대칭을 이루는 방식으로 형성되고, 각각 서로 독립적으로 형성되는 지지면들은, 웨브들과 그 연장부, 즉 실링 립의 예압이 환상 돌출부에 동일하게 가해지게끔 링 형상 실 몸체가 반경 방향으로 압축되는 방식으로 형성된다. 특히 바람직하지 못한 경사 모멘트는 웨브들과, 환상 돌출부에 할당되는 실링 립에 전달되지 않는다.

실 몸체의 지지면으로서 롤 저널에 인접하는 지지면들은 극미하게 변위된다. 그러나 실 몸체의 변위된 재료는 강화 부재에 따라 적어도 부분적으로 중공부 내로 변위되며, 그럼으로써 어떠한 힘이나 모멘트도 웨브들에 작용하지 않게 된다. 따라서 틈새는 변위된 재료를 위해 힘이 작용하지 않는 수용 공간으로서 이용된다. 이때 실 몸체의 변위될 재료는 반경 방향에서 볼 때 롤 저널로 향해 있는 측면에, 다시 말하면 강화 부재의 측면 중 웨브들의 맞은편에 위치하는 측면에 위치한다. 롤 저널과 접촉하는 지지면들은 각각 웨브들의 반경 방향 중심 평면들에 대해 대칭을 이루는 방식으로 형성된다. 이와 같이 표면들이 구성됨으로써, 반경 방향에서 외부 방향을 향해 강화 부재에 작용하는 힘들이, 그 강화 부재의 폭에 걸쳐서 볼 때, 동일해지는 점이 달성된다. 중공부는 두 표면 사이에 위치하며, 이때 어떠한 저항도 그 변위될 재료를 방해하지 않는 방식으로 형성된다. 중공부는 횡단면에서 볼 때 예컨대 직각삼각형의 형태를 나타내며, 이 직각삼각형의 직각을 형성하는 일측의 변은 롤 축에 대해 평행하게 형성된다.

구현예에 따라, 롤의 축방향 연장부가 점차 증가하면 강화 부재(51)의 강성도 점차 증가하고, 그리고/또는 실 몸체의 재료로서 강화 부재(51)와 지지면(53-1, 53-2) 사이에 각각 위치하는 상기 재료(50)는 그 강성이 점차 증가한다. 그렇게 함으로써, (원추형 롤 저널에 실 몸체의 질량이 축방향으로 불균일하게 분포하는 조건에 따라, 다양한 축 위치에서) 불균일하게 나타나는 반경 방향 원심력들이 흡수되거나, 또는 보상되는 점이 달성된다. 그로 인해 재차 바람직하게는 비대칭 힘 또는 모멘트가 웨브들에 전혀 전달되지 않거나, 또는 적어도 무시할 정도로만 전달됨으로써, 환상 돌출부에 웨브들의 실링 립들이 대폭 동일하게 예압되는 점이 달성된다.

그 외에도 강화 부재가 강재, 강 메시, 플라스틱 메시, 케블라 메시(Kevlar mesh), 아라미드 섬유 또는 탄소 섬유로 이루어짐으로써 추가로 제조가 단순화된다. 메시 또는 섬유를 이용함으로써, 예컨대 강화 부재의 일측 영역이 5개의 층으로 형성되고 타측 영역은 8개의 층으로 형성되면서, 상이한 강성을 보유하는 강화 부재의 제조가 단순화될 수 있다.

강화 부재의 가장자리를 보강하기 위해, 롤 축을 향하거나, 또는 그 롤 축에 반대 방향을 향하는 반경 방향 굽힘부를 구비하도록 강화 부재를 형성할 수 있다. 강화 부재의 횡단면은 s자 또는 u자 형태로 형성한다. u자형 강화 부재의 다리부들은 롤 축으로 향하거나, 또는 그 반대 방향으로 향한다.

본원의 장치의 추가 구현예들은 이와 관련한 종속항들로부터 지시된다.

본 발명의 실시예는 다음에서 매우 개략적으로 도시된 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다.

도 1a 내지 도 1f에는 공지되고 강화 부재(51)를 구비한 실 몸체(50)를 포함하는 저널 실들(3)이 각각 도시되어 있다. 일점 쇄선을 통해서는 롤 축(52)의 위치가 도시되어 있다. 저널 실, 롤 등의 정확한 배치는 도 2에서 확인할 수 있다. 실 몸체(50)는, 롤 축(52)과 동축으로 형성된 지지면(53)과, 롤 축(52)으로부터 반경 방향으로 멀어지는 방향을 향하는 적어도 2개의 웨브(54, 55)를 포함한다.

도 1a에서, 실 몸체(50)는, 와이어 코드/나선형 스프링 형태로 형성되어 매입된 강화 부재(51)와, 금속 스트립 형태로 형성되어 웨브들(54, 55) 사이에 개재된 강화 부재(51)를 포함하여 형성되어 있다. 지지면(53)은 왼쪽 단부(56)에서부터 오른쪽 단부(57)까지 연장되고, 장착된 상태에서 여러 위치에서 롤 저널(미도시)에 인접하는 윤곽을 포함한다. 왼쪽 단부(56) 및 오른쪽 단부(57)는 마찬가지로 다양한 윤곽을 포함하고, 오른쪽 단부(57)에는 추가 강화 부재의 형태로 보강부가 도시되어 있다. 또한, 웨브(55)의 오른쪽에는 스로워 립(58)이 위치한다. 이 스로워 립(58)은 저널 부시와 베어링 부시(6)(도 2 참조) 사이의 틈새로부터 배출되는 오일을 편향시킨다.

웨브들(54, 55)에는 도 1b의 경우 서로 다른 형태를 갖는 실링 립들이 형성된다. 여기서 도시된 실 몸체(50)는 매입된 강화 부재를 포함하는 것이 아니라, 웨브들(54, 55) 사이에 개재된 강화 부재(51)만을 포함한다.

도 1c는 도 1b에서와 같은 저널 실(3)을 도시하고 있으며, 웨브들(54, 55)은 반사 대칭의 형태로 형성되는 실링 립들을 보유한다.

도 1d는 도 1a에 따른 강화 부재들(51)을 보유한 도 1b에 따른 저널 실(3)의 구성을 도시하고 있다.

도 1e는 도 1a에 따른 실시예를 도시하고 있되, 웨브(54)는 변경되어 있다.

도 1f는 저널 실(3)의 실시예를 도시하고 있되, 이 경우에는 웨브들(54, 55)이 실링 립을 포함하고 있지 않다.

도 2는 롤 저널(2)을 보유하는 롤(1)을 부분적으로 절개하여 측면도로 도시하고 있다. 롤 저널(2) 상에는 저널 부시(4)를 이용하여 저널 실(3)이 끼워져 있으며, 저널 부시(4)는 롤 저널(2) 상에 회전 불가능하게 장착되어 있다. 저널 부시(4)는 링 형상 저널 실(3)을 위치에 고정시킨다. 회전 불가능하게 장착된 저널 부시(4)를 포함하는 롤 저널(2)은 베어링 부시(6)를 구비한 베어링 하우징(5) 내에 배치된다. 회전 가능한 저널 부시(4)와 고정된 베어링 부시(6) 사이에는 틈새(8)가 형성되며, 이 틈새를 통해 윤활제가 이송된다. 윤활제는 배출 챔버(9)를 통해 베어링의 상기 영역으로부터 제거된다. 소정의 방향으로 오일을 편향시키기 위해, 저널 실(3)에는 스로워 립(58)이 형성된다.

도 3은 본 발명에 따른 실링 장치의 한 실시예를 횡단면도로 도시하고 있다. 강화 부재(51)는 그 폭이 웨브들(54, 55)의 외부 이격 간격(59)보다 더욱 크게 형성된다. 실 몸체(50)의 실링 립(56)은, 상대적으로 높은 힘을 사용하지 않고도 초기 상태(파선으로 도시)로부터 그 장착 상태로 장착될 수 있을 정도의 탄성을 보유하는 방식으로 형성된다. 실 몸체(50)의 실링 립(57)은 예컨대, 도 1a 내지 도 1b로부터 공지된 바와 같이 형성될 수 있다. 링 형상 실 몸체(50)의 지지면들(53-1, 53-2)은 원형으로 연장되는 중공부(64)에 의해 상호 간에 분리되며, 각각 서로 독립적으로 형성될 수 있다. 여기서 걸려 있는 실링 립(65)을 각각 보유하여 서로 맞은편에 위치하는 웨브들(54, 55)을 위한 압착력은, 두 실링 립(65)이 베어링에 위치하는 환상 돌출부(7)(도 2 참조)에 각각 동일한 예압력을 보유하는 방식으로 설정된다. 지지면들(53-1, 53-2)은 각각 웨브(54 또는 55)의 각각의 중심축(61 또는 62)에 대해 대칭을 이루는 방식으로 배치된다.

롤로부터 축방향으로 점차 멀어질수록, 강화 부재(51)는 그 강성이 점차 증가하고, 그리고/또는 실 몸체(50)의 재료로서 강화 부재(51)와 지지면(53-1, 53-2) 사이에 각각 위치하는 상기 재료는 그 강성이 점차 증가한다. 이는 예컨대 상이한 탄성 계수를 갖는 재료들을 이용함으로써 달성할 수 있다.

Claims (9)

1. 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실로서,

   - 롤 축(52)에 대해 동축으로 형성되는 자체 지지면(53)으로 롤 저널(2)과 회전 불가능하게 결합되는 링 형상을 취하며, 상기 롤 축(52)으로부터 멀어지는 방향을 향하고 환상 돌출부(7)와 직간접적으로 접촉하며 서로 이격된 적어도 2개의 웨브(54, 55)를 포함하는 실 몸체(50);와

   - 상기 실 몸체(50)를 보강하기 위한 강화 부재(51);를 포함하는 상기 저널 실에 있어서,

   상기 강화 부재(51)는 상기 두 웨브(54, 55)의 외부 이격 간격(59)보다 더욱 큰 폭(60)을 보유하는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
2. 제1항에 있어서, 상기 롤 저널(2)과 접촉하는 지지면들(53-1, 53-2)은 각각 상기 웨브들(54, 55)의 반경 방향 중심 평면(61, 62)에 대해 대칭을 이루는 방식으로 형성되고, 각각 서로 독립적으로 형성된 상기 지지면들(53-1, 53-2)은, 상기 웨브들(54, 55)과 그 연장부, 즉 실링 립(65)의 예압이 상기 환상 돌출부(7)에 동일하게 가해지고 경사 모멘트가 상기 웨브들(54, 55)에 작용하지 못하도록 상기 링 형상의 실 몸체(50)가 반경 방향으로 압축되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤로부터 축방향으로 점차 멀어질수록, 상기 강화 부재(51)는 그 강성이 점차 증가하고, 그리고/또는 상기 실 몸체(50)의 재료로서 상기 강화 부재(51)와 상기 지지면(53-1, 53-2) 사이에 각각 위치하는 상기 재료는 그 강성이 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 부재(51)는, 강재, 강 메시, 플라스틱 메시, 케블라 메시, 아라미드 섬유 또는 탄소 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 부재(51)는 적어도 하나의 단부에서 반경 방향으로 굽혀져 있는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
6. 제5항에 있어서, 상기 강화 부재(51)는 그 횡단면이 s자 또는 u자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 부재(51)는 상기 실 몸체(50) 내에 완전하게 매입되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 부재(51)는 부분적으로 상기 실 몸체(50) 내에 매입되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 부재(51)는 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드 내 롤의 베어링을 위한 저널 실.