MX2014003651A - Junta de cuello de rodillo de caja de laminado. - Google Patents

Abstract

Un cuello de cilindro de tren de laminado se sella interponiendo una junta (62, 64) entre un deflector (52, 54) de rodillo que tiene una primera superficie axial y una segunda superficie axial opuesta de una placa (30) de retención de bastidor de rodillo. La junta se empuja para que entre en contacto contra una de las superficies axiales con una fuente de fluido a presión, tal como aire comprimido. A medida que la junta se desgasta durante el funcionamiento del cuello de cilindro el fluido a presión mantiene el contacto de empuje entre la junta y la superficie axial. El resto de la junta intacta permanece presionado en contacto con la superficie axial opuesta de unión, por ejemplo, la de un deflector de rodillo o una placa de retención. De forma ventajosa, la junta se aloja en una placa de retención estacionaria que está en relación axial opuesta con un deflector giratorio.

Description

JUNTA DE CUELLO DE RODILLO DE CAJA DE LAMINADO REFERENCIA CRUZADA A APLICACIONES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos co-pendiente titulada "Roll Neck Seal" presentada el 28 de septiembre de 2011 y a la que se le asignó el número de serie 61/540.017, la cual se incorpora en el presente documento como referencia .

CAMPO DE LA INVENCIÓN Las realizaciones de la presente invención se refieren, en general, a un dispositivo de sellado, y más específicamente a una junta de cuello de rodillo de caja de laminado para trenes de laminado de metal, incluyendo los laminadores de acero.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR Tal como se describe y se muestra en las patentes de Estados Unidos números 5.557.405 y 6.134.930, los contenidos de cada una de las cuales se incorporan por referencia en el presente documento, un tren de laminado del tipo bloque de una sola caja tiene pares de rodillos de trabajo inclinados de forma opuesta dispuestos sucesivamente a lo largo de una línea de paso de laminación para laminar productos de varillas y barras de una manera libre de torsiones. Cada tren de laminado se lubrica internamente con aceite y a menudo se enfria externamente con agua refrigerante. Se usa, habitualmente, una junta de cuello de cilindro en una caja de laminado para evitar la entrada de agua y la salida de aceite del bastidor del rodillo de laminado, especialmente cuando se espera que un eje de rodillo con carga se desvie mientras aprieta o comprime el producto laminado.

Se muestran conocidos aparatos de sellado de cuello de cilindro convencionales en la fiqura 3 de la patente de Estados Unidos número 6.134.930. Se frena un anillo 56 de sellado elastomérico de sección transversal en forma de C generalmente anular, en la dirección axial dentro de un par de deflectores de aceite. El anillo de sellado y los deflectores circunscriben al rodillo 40 y se retienen en el bastidor de la caja mediante un retenedor o placa 54 de sellado. La placa 54 de retención de periferia interior que circunscribe al eje 40 de rodillo está retenida en la sección transversal en forma de C del anillo 56 de sellado. Como se señala en la mencionada patente 390, habitualmente, después de usar los anillos de sellado, necesitan reemplazarse. El reemplazo del anillo de sellado requiere el desmontaje de los componentes de la placa de sellado del retenedor y del anillo de sellado. Es conveniente ampliar la vida de la junta de cuello de cilindro para reducir la frecuencia de reemplazo del anillo de sellado. También es conveniente mantener la eficacia de sellado deseada durante la vida útil de la junta.

Sumario El aparato de sellado de cuello de cilindro de la presente invención compensa el desgaste de la junta introduciendo un fluido a presión, tal como aire detrás de la junta, de manera que la junta permanece en contacto con su superficie axial opuesta durante el funcionamiento del tren de laminado. Como la junta se desgasta axialmente el resto de la junta intacta se presiona en contacto con la superficie axial opuesta de unión, por ejemplo, la de un deflector de rodillo o una placa de retención. De forma ventajosa, la junta se aloja en una placa de retención estacionaria que está en relación axial opuesta con un deflector giratorio.

Las realizaciones de la presente invención presentan un aparato de sellado de cuello de cilindro de un tren de laminado, que incluye un rodillo que tiene una longitud de circunferencia y axial. Un primer elemento de retención axial circunscribe al rodillo y tiene una primera superficie axial. Una junta circunscribe al rodillo, y tiene una primera cara de sellado axial en contacto con la primera superficie axial. La junta tiene también una segunda cara axial. Una cavidad está en comunicación con la junta, que a su vez está en comunicación con una fuente de fluido a presión que empuja a la junta que tiene la primera cara axial en contacto con dicha primera superficie axial.

Las realizaciones de la presente invención presentan también un aparato de sellado de cuello de cilindro de un tren de laminado, que incluye un rodillo que tiene una longitud de circunferencia y axial. Un primer deflector circunscribe al rodillo y tiene una primera superficie axial. Una placa de retención circunscribe también al rodillo y tiene una segunda superficie axial en relación espaciada opuesta con la primera superficie axial del deflector. Una primera junta circunscribe al rodillo y está interpuesta entre las superficies axiales primera y segunda. Esta junta tiene una primera cara de sellado axial en contacto con una de las superficies axiales y una segunda cara axial. Se define una primera cavidad entre la primera junta de la segunda cara axial y la otra de dichas superficies axiales, para comunicar con una fuente de fluido a presión que empuje dicha primera junta que tiene la primera cara axial en contacto con una de las superficies axiales mencionadas.

Otras realizaciones de la presente invención incluyen un método para sellar un cuello de cilindro de tren de laminado interponiendo una primera junta entre un rodillo de un primer deflector que tiene una primera superficie axial y una placa de retención que tiene una segunda superficie axial en una relación espaciada opuesta con la primera superficie axial. La primera junta se empuja contra una de las superficies axiales con una fuente de fluido a presión.

Las características de los objetos de la presente invención pueden aplicarse de manera conjunta o por separado en cualquier combinación o sub-combinación por los expertos en la materia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las enseñanzas de la presente invención pueden entenderse fácilmente considerando la siguiente descripción detallada junto con las figuras adjuntas, en las que: La figura 1 muestra una vista en planta esquemática de una línea de tren de laminado que incluye una pluralidad de cajas de acabado de varillas de metal de cadena única que incluyen pares de rodillos de cuello opuestos, que incluyen, respectivamente, las realizaciones de las juntas de cuello de cilindro de la presente invención; La figura 2 muestra una vista en alzado de una caja de acabado de varillas de metal de la figura 1, que incluye realizaciones de las juntas de cuello de cilindro de la presente invención; La figura 3 muestra una vista en planta superior de un bastidor de la caja de acabado de varillas de metal de la figura 1, que incluye realizaciones de las juntas de cuello de cilindro de la presente invención; La figura 4 muestra una vista en alzado en sección transversal de una porción superior de una caja de laminado de un bloque de acabado de varilla de alta velocidad que incluye realizaciones de las juntas de cuello de cilindro de la presente invención, tomada a lo largo de la linea 4-4 de la figura 3; La figura 5 muestra una vista detallada en sección transversal en alzado de una realización de una junta de cuello de cilindro de la presente invención; La figura 6 es una vista en sección transversal axial de una realización de una junta de cuello de cilindro de la presente invención; y La figura 7 es una vista de conjunto despiezada de una realización de una junta de cuello de cilindro de la presente invención .

Para facilitar la comprensión, se han usado números de referencia idénticos, en lo posible, para designar elementos idénticos que son comunes en las figuras.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Para facilitar la comprensión de las realizaciones, principios y características de la presente invención, se explican en lo sucesivo en el presente documento con referencia a la implementación en las realizaciones ilustrativas. En particular, se describen en el contexto de ser un aparato de sellado de cuello de cilindro para cajas de tren de laminado y los sistemas relacionados. Las realizaciones de la presente invención, sin embargo, no se limitan a usarse en los sistemas descritos.

En una realización ejemplar, usando medios de fluido a presión, tales como aire comprimido, pueden empujarse dos anillos de sellado en el interior de las paredes deflectoras para sellar en ambas direcciones axiales. La presión del aire puede permanecer constante y puede actuar como un resorte cuando cualquier desviación en el extremo del rodillo provoca que los deflectores se muevan con relación a la placa de retención de sellado, tal como una placa de ocho figuras que se utiliza para retener las juntas en un par de rodillos de caja de laminado de producto de cadena única. Cuando el conjunto del aparato de sellado gira, puede producirse un desgaste (y probablemente que sea asi) en los anillos, pero debido a que son de una cierta longitud y están bajo una cierta presión, serán alimentados a lo largo de un periodo de tiempo más largo en comparación con las juntas conocidas de cuello de cilindro no presurizadas . Como resultado de los aspectos de la presente invención, la vida de la junta puede aumentar y por lo tanto será mucho mayor que una disposición normal de sellado, ya que se repone continuamente asi misma.

Por lo tanto, se incrementan la fiabilidad del sellado y la vida útil de un aparato de sellado de la presente invención en comparación con las juntas convencionales no presurizadas . La junta puede construirse con conductos axiales o estrias de superficies de caras axiales externas para permitir que el aire externo extraiga la junta hacia los deflectores. La presión positiva desde el interior del aparato de sellado que escapa hacia el deflector y hacia el bastidor de la caja puede ayudar también en mantener que el agua refrigerante entre en el área de junta.

Las figuras 1 y 2 muestran un bloque o linea 10 de acabado de un tren de laminado para laminar un producto P de metal de cadena única, que tiene una estructura y un funcionamiento general como se muestra y se describe en la anteriormente mencionada patente de Estados Unidos número 6.134.930. El bloque 10 de acabado se alimenta mediante un aumentador 12 de velocidad y un motor 14 de accionamiento. Las cajas 16 de laminado tienen pares de rodillos 18 de trabajo en voladizo, desplazados y escalonados de forma alternativa a 90 grados uno respecto al otro. Las cajas 16 de laminado están acopladas al aumentador 12 de velocidad mediante los segmentos 20 de eje de linea y los acoplamientos 22.

En referencia a las figuras 3 y 4, cada caja 16 de laminado incluye una tapa de bastidor o placa 26 frontal, una fuente 28 de fluido a presión para desviar las juntas de cuello de cilindro que están en comunicación con una placa 30 de sellado que circunscribe a ambos rodillos 18 de trabajo. La placa 30 de sellado se denomina a menudo como "placa de ocho figuras" debido al par de orificios alineados a través de los cuales el par de rodillos 18 de trabajo se proyecta desde la caja 16. Cada uno de los rodillos 18 de trabajo está acoplado a un eje 40 de rodillo respectivo que se alimenta mediante uno de los segmentos 20 de eje de linea. Cada eje 40 de rodillo tiene un cuello 42 de eje que está alineado axialmente con la placa 30 de sellado.

Los componentes del aparato de sellado se muestran en mayor detalle en las figuras 5-7. La placa 30 de sellado tiene un accesorio 32 que está acoplado a la fuente 28 de fluido a presión. El accesorio 32 está en comunicación con un conducto 34 y una cavidad anular formada en ambos lados de las superficies axiales de la placa de sellado, circunscribiendo al eje 40 de rodillo y su cuello 42 de eje. En la realización del tren de laminado de la figura 4 con un par de ejes 40 de rodillo en voladizo, cada una de las partes de la placa 30 de sellado de ocho figuras que circunscribe a cada cuello 42 de eje de rodillo respectivo tiene un fluido a presión que comunica la cavidad 36, el conducto 34 y el accesorio 32 que está acoplado a la fuente de fluido a presión, (por ejemplo, aire comprimido), pero, de forma alternativa, cada aparato de sellado puede alimentarse de fluido a presión a través de las cavidades separadas o de las combinaciones de las cavidades compartidas.

El aparato de sellado de cuello de cilindro tiene también un par de deflectores 52, 54 de buje anulares que circunscriben el cuello 42 de cilindro y que se destinan para girar con el rodillo 40. El hueco anular entre el diámetro exterior del cuello 42 de eje y los diámetros interiores de los deflectores 52, 54 respectivos se sella mediante el par de juntas tóricas 60 que están retenidas radial y axialmente en una ranura definida por cada diámetro interno del deflector respectivo. Los deflectores 52, 54 tienen superficies axiales opuestas que también están espaciadas de forma axial en relación opuesta con las superficies axiales respectivas de la placa 30 de sellado. Se retienen un par de juntas 62, 64 generalmente de anillo anulares en cada cavidad 36 de placa de sellado respectiva que se define en cada superficie axial de la placa 30 de sellado, circunscribiendo de esta manera al rodillo 40 / al cuello 42 de cilindro. Las juntas 62, 64 de anillo tienen las primeras caras de junta axiales respectivas que están en contacto axial con un deflector 52, superficies 52 axiales correspondientes. Por lo tanto, las dimensiones axiales y radiales del hueco anular entre los deflectores 52, 54 respectivos y la placa 30 de sellado están sellados de manera efectiva por las juntas 62, 64 de anillo respectivas. Las juntas 62, 64 de anillo están construidas de material elástico, tal como un material elastomérico, que se flexiona para adaptarse a las variaciones localizadas en el hueco axial y/o radial entre el rodillo 40 y la placa 30 de sellado provocadas por las cargas variables en los rodillos 18 de trabajo. El fluido a presión en las cavidades 36 de placa respectivas que actúa sobre la segunda cara axial, de cada una de las juntas 62, 64 de anillo respectivas, empuja cada una de las juntas de anillo en una dirección hacia fuera de forma axial hacia su superficie axial de deflector correspondiente. A medida que las juntas 62, 64 de anillo respectivas se desgastan inevitablemente por el contacto con sus deflectores 52, 54 de rotación correspondientes, el fluido a presión en la cavidad 36 mantiene la presión axial entre las juntas y los deflectores .

Las juntas 62, 64 de anillo pueden construirse con conductos orientados de forma axial para la extracción de presión positiva de fluido a presión desde el interior de la placa 30 de sellado a las zonas ambientales exteriores del aparato de sellado del cuello, para el aislamiento de la caja 16 de laminado interior de su ambiente externo en el tren de laminado. Un tipo de conducto de extracción axial ejemplar es la formación de estrias 66 axiales alrededor del diámetro exterior de la junta 62 de anillo lateral del bastidor externo. La extracción de presión positiva reduce la probabilidad de que el agua de refrigeración (asi como los desechos generados durante la laminación de metal) pudiera infiltrarse en la caja 16.

Aunque las realizaciones ejemplares mostradas en el presente documento tienen una placa 30 de sellado estacionaria con cavidades 36 de fluido a presión para empujar las juntas 62, 64 de anillo de forma axial contra un par de deflectores 52, 54 complementarios, pueden usarse otras geometrías de sellado que incorporen juntas de empuje a presión durante la práctica de la presente invención. Por ejemplo, puede complementarse de forma axial un solo deflector giratorio con un par de caras axiales opuestas mediante un par de placas de sellado estacionarias espaciadas con cavidades a presión que empujen las juntas de anillo de forma axial interiormente hacia las superficies axiales del deflector. Como alternativa, durante la práctica de la presente invención un solo aparato de placa de deflector/anillo de junta/de sellado puede sustituirse por los pares de juntas de anillo.

Aunque se han mostrado y descrito diversas realizaciones que incorporan las enseñanzas de la presente invención en detalle en el presente documento, los expertos en la materia pueden idear fácilmente muchas otras realizaciones variadas que incorporen aún estas enseñanzas. La invención no se limita en su aplicación a los detalles de la realización ejemplar de la construcción y la disposición de los componentes expuestos en la descripción o ilustrados en las figuras. La invención es capaz de otras realizaciones y de ponerse en práctica o de realizarse de diversas maneras. También, debe entenderse que la fraseología y terminología usada en el presente documento tienen un propósito de descripción y no deben considerarse como limitantes. El uso de "incluyendo", "comprendiendo" o "teniendo" y las variaciones de las mismas en el presente documento pretende abarcar los elementos listados posteriormente y los equivalentes de los mismos así como los elementos adicionales. A menos que se especifique o se limite de otro manera, los términos "montado", ''conectado", soportado" y "acoplado" y las variaciones de los mismos se usan ampliamente y abarcan montajes, conexiones, soportes, y acoplamientos directos e indirectos. Además, "conectado" y "acoplado" no están restringidos a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes. REIVINDICACIONES

1. - Un aparato de sellado de cuello de cilindro de un tren de laminado, que comprende: un rodillo que tiene una longitud de circunferencia y axial ; un primer elemento de retención axial que circunscribe al rodillo que tiene una primera superficie axial; una junta que circunscribe al rodillo, que tiene una primera cara de sellado axial en contacto con la primera superficie axial y una segunda cara axial; una cavidad en comunicación con la junta, para la comunicación con una fuente de fluido a presión que empuja dicha junta que tiene la primera cara axial en contacto con dicha primera superficie axial.

2. - El aparato de la reivindicación 1, seleccionándose los elementos de retención axiales primero y segundo a partir del grupo del grupo que consta de deflectores y placas de retención de cuello de cilindro.

3. - El aparato de la reivindicación 1, definiendo la junta un conducto orientado de forma axial para el escape del fluido a presión hacia la primera cara de sellado axial.

4. - El aparato de la reivindicación 1, comprendiendo la fuente de fluido a presión aire comprimido.

5. - El aparato de la reivindicación 1, que comprende además : un segundo elemento de retención axial que circunscribe al rodillo que tiene una segunda superficie axial en relación espaciada opuesta con la primera superficie axial; y la junta interpuesta entre los elementos de retención axiales primero y segundo.

6. - El aparato de la reivindicación 5, formándose la cavidad en uno de los elementos de retención.

7. - El aparato de la reivindicación 5, que comprende además : un tercer elemento de retención axial que circunscribe al rodillo que tiene una tercera superficie axial en relación espaciada opuesta con el segundo elemento de retención axial; y una segunda junta interpuesta entre los elementos de retención axiales segundo y tercero.

8. - El aparato de la reivindicación 7, que comprende además : la segunda junta que tiene una primera cara de sellado axial en contacto con la tercera superficie axial; y una segunda cavidad en comunicación con la segunda junta, para comunicar con una fuente de fluido a presión que empuja dicha segunda junta que tiene la primera cara axial en contacto con dicha tercera superficie axial.

9. - El aparato de la reivindicación 8, comprendiendo el segundo elemento de retención axial una placa de retención de cuello de cilindro estacionaria que tiene las cavidades primera y segunda en la misma, y una galería de fluido a presión en comunicación con ambas cavidades primera y segunda, para acoplarse a una fuente de fluido a presión.

10. - Un aparato de sellado de cuello de cilindro de un tren de laminado, que comprende: un rodillo que tiene una longitud de circunferencia y axial; un primer deflector que circunscribe al rodillo que tiene una primera superficie axial; una placa de retención que circunscribe al rodillo que tiene una segunda superficie axial en relación espaciada opuesta con la primera superficie axial; una primera junta que circunscribe al rodillo e interpuesta entre las superficies axiales primera y segunda, teniendo la junta una primera cara de sellado axial en contacto con una de las superficies axiales y una segunda cara axial; una primera cavidad definida entre la primera junta de la segunda cara axial y la otra de dichas superficies axiales, para comunicar con una fuente de fluido a presión que empuja dicha junta que tiene la primera cara axial en contacto con una de las superficies axiales mencionadas.

11. - El aparato de la reivindicación 10, que comprende además : la placa de retención que tiene una tercera superficie axial opuesta a la segunda superficie axial; un segundo deflector que tiene una cuarta superficie axial en relación espaciada opuesta con la tercera superficie axial; y una segunda junta interpuesta entre la placa de retención y el segundo deflector.

12. - El aparato de la reivindicación 11, que comprende además : la segunda junta que tiene una primera cara de sellado axial en contacto con el segundo deflector de la cuarta superficie axial; y una segunda cavidad en comunicación con la segunda junta, para comunicar con una fuente de fluido a presión que empuja dicha segunda junta que tiene la primera cara axial en contacto con dicha cuarta superficie axial.

13. - El aparato de la reivindicación 12, comprendiendo la placa de retención una placa de retención estacionaria que tiene las cavidades primera y segunda en la misma, y una galería de fluido a presión en comunicación con ambas cavidades primera y segunda, para acoplarse a una fuente de fluido a presión.

14. - El aparato de la reivindicación 13, definiendo al menos una de las juntas primera y segunda un conducto orientado de forma axial para el escape del fluido a presión hacia una primera cara de sellado axial respectiva.

15. - El aparato de la reivindicación 10, definiendo la primera junta un conducto orientado de forma axial para el escape del fluido a presión hacia la primera cara de sellado axial .

16. - Un tren de laminado que comprende un bastidor que tiene un par de aparatos de sellado de cuello de cilindro opuestos en paralelo de la reivindicación 10, para el laminado del producto entre los mismos.

17. - Un método para sellar un cuello de cilindro de tren de laminado, que comprende: interponer una primera junta entre un rodillo de un primer deflector que tiene una primera superficie axial y una placa de retención que tiene una segunda superficie axial en una relación espaciada opuesta con la primera superficie axial; y empujar la primera junta contra una de las superficies axiales con una fuente de fluido a presión.

18. - El método de la reivindicación 17, que comprende además hacer escapar el fluido a presión a través de un conducto orientado de forma axial en la primera junta.

19. - El método de la reivindicación 17, que comprende además interponer una segunda junta entre una tercera superficie axial definida por la placa de retención y un segundo deflector que tiene una cuarta superficie axial en una relación espaciada opuesta con la tercera superficie axial; y empujar la segunda junta contra una de las superficies axiales opuestas de la placa de retención y el segundo deflector con una fuente de fluido a presión.

20. - El método de la reivindicación 19, que comprende empujar tanto la primera junta como la segunda con una fuente de fluido a presión común en comunicación con una cavidad definida por la placa de retención que recibe ambas juntas.