WO2003078085A1 - Dichtungsvorrichtung mit eineim zweiteiligen ringkörper - Google Patents

Dichtungsvorrichtung mit eineim zweiteiligen ringkörper Download PDF

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B21B31/078—Sealing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/02—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/12—Rolling apparatus, e.g. rolling stands, rolls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings

Definitions

  • the invention relates to a sealing device for a rotatably mounted roller according to the preamble of claim 1 and a rolling device according to the preamble of claim 9.
  • Rolling devices of the type mentioned are found, for example, in rolling mills in the steel and non-ferrous metal industry. They include sealing devices in the area of the bearing of the load-bearing roller (s).
  • the sealing devices serve to seal rotatably mounted rollers and are assigned to the roller journals near the roller bearings, which are arranged in axially outer regions.
  • the seal can protect against lubricant leakage from the bearing e.g. an oil film bearing for the roll barrel as well as against the transfer of coolant, which is partly mixed with sinter, to the bearing.
  • sealing devices which are arranged stationary on a chock and have sealing lips which rest with their free ends on the rotating roll neck during operation. In many cases, such sealing devices are now used which, conversely, have sealing lips which also rotate with the roll neck, these sealing lips being pressed with their free ends against the stationary counterpart with the assistance of centrifugal force in order to improve the sealing effect.
  • Such sealing devices are often referred to as X or DF sealing systems.
  • the invention has for its object to optimize sealing devices and rolling devices with regard to these requirements.
  • the multi-part design of the sealing part rotating with the roller takes into account the different requirements described within the sealing device.
  • a particular mechanical stability can be achieved if the second part, which carries the lip or lips, is accommodated in a pocket of the first part, which lies against the roll neck.
  • lip / lips can be optimized with regard to their contact pressure on the stationary part with a separate spring application. Further advantages and features of the invention result from an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown in the drawing and described below.
  • Fig. 1 is a prior art sealed roller in a sectional view with highlighted detail of the conventional sealing device having a rotating part with the roller as a carrier of sealing lips, and
  • rollers 1 held in rolling devices of which only the axially edge-side bearing pins 2 are shown in more detail here, are designed in such a way that the bearing pins 2 are each pressed into these spigot bushings 3.
  • parallel keys 4 can be provided in order to secure the journal bushings 3 on the journal 2.
  • the pin bushes 3 are rotatably held in bearing bushes 6, which in turn are held in so-called chocks 7 located radially on the outside.
  • Lubrication is present between the pin bushes 3 and the bearing bushes 6, a liquid lubricant 8, for example an oil, being shown.
  • a roller denoted overall by 15, is shown as an example, which in principle and in relation to the parts 2 to 13 which are fixed except for the bearing bushes 3 and the lubricant 8, in principle the components 1 to 13 shown in FIG. 1 for the prior art equivalent.
  • the sealing device 16 is provided according to the invention, which comprises at least two parts 17 and 18 rotating with the roller 15.
  • the part 17 rests on the bearing journal 2 and for this purpose has a wing 19 that follows the direction of the bearing journal 2 and clings to it. A system secured against lifting of the sealing device 16 from the bearing journal 2 is thereby achieved.
  • the bearing pin 2 can have a wide variety of diameters.
  • the first sealing part 17 consists, for example, of the material NM 74/70 or 80. It can be clamped on the roll neck 2 by the clamping ring 20.
  • the second part 18 consists of a different material in terms of its elasticity and surface hardness, such as a different rubber material. This ensures permanent permanent elasticity, in particular of the sealing lips 21, 22 belonging to the second part 18, which, according to previous training, were quickly worn out. For this, a high elasticity of the part 18, combined with a high surface hardness - in particular the lips 21, 22, which are in frictional contact with the chock 7 - is advantageous.
  • Both sealing lips 21 and 22 which point axially in opposite directions, a high sealing effect is ensured.
  • Both sealing lips 21 and 22 can be supported by inserted springs 23 and 24 in their contact pressure on the chock 7 or another stationary abutment. A high This makes eccentricity possible.
  • the sealing lips 21 and 22 can also each form a single outer ring part and do not have to be connected in one piece.
  • the mechanical durability is further improved in that the part 18 is accommodated in a pocket of the first part 17 abutting the roll neck 2.
  • the walls of the pocket support the part 18 against axially acting forces.
  • forces acting axially on the sealing lips 21, 22 can also be absorbed without displacing the sealing lips 21, 22 or even endangering the seat of the entire sealing device 16.
  • a roller 15 with a sealing device 16 can be part of a rolling device as a whole, which comprises, for example, a multi-roll stand with several work rolls and several support rolls. It is also possible to form a roll stand with additional intermediate rolls between the work rolls and the backup rolls.
  • the claimed components of the invention are therefore also rolling devices with the above-mentioned sealing devices in various numbers and geometrical arrangements of rolls.

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Abstract

Bei einer Dichtungsvorrichtung (16) für eine drehbar gelagerte Walze (15), wobei die Dichtungsvorrichtung (16) zumindest einen auf einem Walzenzapfen (2) gehaltenen und diesen umgreifenden Ringkörper umfasst, der mit zumindest einer ausgreifenden und während der Walzenrotation an einem stationären Bauteil (7) dichtend anliegenden Lippe (21) versehen ist, wird der Ringkörper zumindest zweiteilig (17;18) ausgebildet, wobei ein erster Teil (17) an einem Bestandteil (2) der Walze (15) anliegt und ein zweiter Teil (18) zumindest eine ausgreifende Lippe (21;22) umfasst (fig.2).

Description

DICHTUNGSVORRICHTUNG MIT EINEM ZWEITEILIGEN RINGKORPER
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für eine drehbar gelagerte Walze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Walzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Walzvorrichtungen der genannten Art finden sich etwa in Walzwerken der Stahl- und Nichteisenmetall-Industrie. Sie umfassen Dichtvorrichtungen im Bereich der Lagerung der lasttragenden Walze(n).
Die Dichtungsvorrichtungen dienen dabei zur Abdichtung von drehbar gelagerten Walzen und sind nahe den Walzenlagern den Walzenzapfen, die in axial äußeren Bereichen angeordnet sind, zugeordnet. Die Abdichtung kann sowohl gegen Übertritt von Schmiermittel aus dem Lager z.B. einem Ölfilmlager zum Walzenballen als auch gegen Übertritt von Kühlmittel, das teilweise mit Sinter versetzt ist, zum Lager hin wirken. Dabei gibt es Dichtungsvorrichtungen, die stationär an einem Einbaustück angeordnet sind und Dichtlippen aufweisen, die mit ihren freien Enden an den im Betrieb rotierenden Walzenzapfen anliegen. In vielen Fällen werden inzwischen solche Dichtungsvorrichtungen verwendet, die umgekehrt mit dem Walzenzapfen mitrotierende Dichtlippen aufweisen, wobei diese Dichtlippen mit ihren freien Enden unter Unterstützung der Zentrifugalkraft gegen das stationäre Gegenstück gepreßt werden, um die Dichtwirkung zu verbessern. Derartige Dichtungsvorrichtungen werden häufig als X- oder DF- Dichtungssysteme bezeichnet.
Es ergeben sich dabei für den an der jeweiligen Walze anliegenden Teil der Dichtung hohe Stabilitätsanforderungen, ein Abheben dieses Teils muß in jedem Fall vermieden werden. Die Dichtlippen hingegen erfordern eine hohe Elastizität, durch welche die Anlage an dem stationären Gegenstück jederzeit ge- währleistet werden muß. Gleichzeitig soll jedoch die Oberfläche eine hinreichende Härte aufweisen, um ein Verschleißen trotz der auftretenden Relativbewegung weitgehend zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dichtvorrichtungen und Walzvorrichtungen im Hinblick auf diese Anforderungen zu optimieren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Dichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Walzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 verwiesen.
Erfindungsgemäß ist mit der mehrteiligen Ausbildung des mit der Walze rotierenden Dichtungsteils eine Berücksichtigung der geschilderten unterschiedlichen Anforderungen innerhalb der Dichtungsvorrichtung erreicht.
Wenn besonders vorteilhaft die Materialeigenschaften bezüglich Härte und/oder Elastizität zwischen den Teilen variieren, können gerade diese kritischen Parameter jeweils optimiert eingestellt werden.
Eine besondere mechanische Stabilität kann dann erreicht werden, wenn der zweite, den oder die Lippen tragende Teil in einer Tasche des ersten, an dem Walzenzapfen anliegenden Teil aufgenommen ist.
Für die Abdichtung ist es weiterhin besonders günstig, wenn mindestens zwei Lippen vorgesehen sind, von denen eine auswärts und eine einwärts weist.
Zudem können die Lippe/ Lippen bei einer gesonderten Federbeaufschlagung hinsichtlich ihres Anpreßdruckes an den stationären Teil optimiert werden. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine nach dem Stand der Technik abgedichtete Walze in schnittbildlicher Ansicht mit hervorgehobenem Detail der herkömmlichen Dichtungsvorrichtung, die einen mit der Walze rotierenden Teil als Träger von Dichtungslippen aufweist, und
Fig. 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung,
Gemäß dem Stand der Technik (Figur 1) werden in Walzvorrichtungen gehaltene Walzen 1 , von denen hier nur die axial randseitigen Lagerzapfen 2 näher dargestellt sind, derart ausgebildet, daß die Lagerzapfen 2 jeweils in diese umgreifende Zapfenbuchsen 3 eingepreßt sind. Zur Sicherung der Zapfenbuchsen 3 auf den Lagerzapfen 2 können dabei Paßfedern 4 vorgesehen sein.
Die Zapfenbuchsen 3 sind in Lagerbuchsen 6 drehbar gehalten, wobei diese wiederum in radial außen liegenden sog. Einbaustücken 7 gehalten sind.
Zwischen den Zapfenbuchsen 3 und den Lagerbuchsen 6 liegt eine Schmierung vor, wobei ein Flüssigschmiermittel 8, etwa ein Öl, eingezeichnet ist.
An die Einbaustücke 7 schließt sich axial in Richtung zum Ballen der Walze 1 jeweils ein innerer Abschlußdeckel 9 an, der auf seiner dem Ballen der Walze 1 zugewandten Stirnfläche 10 einen Kühlmittelabweiser 11 abstützt. Der Kühlmittelabweiser 11 weist einen federnden Ausleger 12 auf, der mit seinem freien Ende im Betrieb auf einer axial auswärts weisenden Stirnfläche 13 des Lagerzapfens 2 abläuft. Zudem ist eine mit dem Walzenzapfen 2 umlaufende Dichtung 14 vorgesehen, die einstückig ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel der Erfindung ist beispielhaft eine insgesamt mit 15 bezeichnete Walze dargestellt, die an sich und bezüglich der - bis auf die Lagerbuchsen 3 und das Schmiermittel 8 - feststehenden Teile 2 bis 13 den in Figur 1 zum Stand der Technik gezeigten Bauteilen 1 bis 13 prinzipiell entspricht.
An Stelle der Dichtung 14 ist erfindungsgemäß die Dichtungsvorrichtung 16 vorgesehen, die zumindest zwei mit der Walze 15 rotierende Teile 17 und 18 umfaßt.
Der Teil 17 liegt dabei am Lagerzapfen 2 an und weist hierfür einen der Verlaufsrichtung des Lagerzapfens 2 folgenden und sich hieran anschmiegenden Flügel 19 auf. Dadurch wird eine gegen Abheben der Dichtungsvorrichtung 16 vom Lagerzapfen 2 gesicherte Anlage erreicht. Der Lagerzapfen 2 kann verschiedenste Durchmesser haben.
Der erste Dichtungsteil 17 besteht beispielsweise aus dem Material NM 74/70 oder 80. Er kann von dem Spannring 20 auf dem Walzenzapfen 2 verspannt sein.
Der zweite Teil 18 besteht aus einem hinsichtlich seiner Elastizität und Oberflächenhärte anderen Werkstoff, etwa einem anderen Gummiwerkstoff. Damit kann eine bleibende Dauerelastizität insbesondere der zum zweiten Teil 18 gehörenden Dichtlippen 21 , 22, die nach bisheriger Ausbildung schnell verschlissen waren, sichergestellt werden. Hierfür ist eine hohe Elastizität des Teils 18, verbunden mit einer großen Oberflächenhärte - insbesondere der Lippen 21 , 22, die in reibendem Kontakt zum Einbaustück 7 stehen - vorteilhaft.
Sofern zwei Lippen 21 und 22, die axial in gegenläufige Richtungen weisen, ist eine hohe Dichtwirkung gewährleistet. Beide Dichtlippen 21 und 22 können dabei durch eingesetzte Federn 23 und 24 in ihrem Anpreßdruck an das Einbaustück 7 oder ein anderes stationäres Widerlager unterstützt sein. Eine hohe Außermittigkeit ist damit möglich. Die Dichtlippen 21 und 22 können etwa auch jeweils ein einzelnes äußeres Ringteil bilden und müssen nicht einstückig zusammenhängen.
Die mechanische Dauerhaltbarkeit ist weiterhin dadurch verbessert, daß der Teil 18 in einer Tasche des ersten, am Walzenzapfen 2 anliegenden Teils 17 aufgenommen ist. Insbesondere stützen die Wandungen der Tasche den Teil 18 gegen axial einwirkende Kräfte ab. Dadurch können auch axial auf die Dichtlippen 21 , 22 einwirkende Kräfte abgefangen werden, ohne die Dichtlippen 21 , 22 zu verschieben oder gar den Sitz der gesamten Dichtungsvorrichtung 16 zu gefährden.
Eine Walze 15 mit einer Dichtungsvorrichtung 16 kann insgesamt Bestandteil einer Walzvorrichtung sein, die etwa ein Mehr-Walzen-Gerüst mit mehreren Arbeitswalzen sowie mehreren Stützwalzen umfaßt. Auch die Ausbildung eines Walzen-Gerüsts mit zusätzlichen Zwischenwalzen zwischen den Arbeitswalzen und den Stützwalzen ist möglich.
Beanspruchter Bestandteil der Erfindung sind daher auch Walzvorrichtungen mit oben angeführten Dichtungsvorrichtungen in verschiedensten Anzahlen und geometrischen Anordnungen von Walzen.
Bezugszeichenliste
1. Walze,
2. Lagerzapfen,
3. Zapfenbuchsen,
4. Paßfedern, 5. 6. Lagerbuchsen,
7. Einbaustücke,
8. Schmiermittel,
9. Abschlußdeckel,
10 Stirnfläche,
11 Kühlmittelabweiser,
12 Ausleger des Kühlmittelabweisers,
13 Stirnfläche,
14 Dichtung,
15 Walze,
16 Dichtungsvorrichtung,
17 erstes Teil der Dichtungsvorrichtung,
18 zweites Teil der Dichtungsvorrichtung
19 Flügel des ersten Teils
20 Spannring,
21 Lippe,
22 Lippe,
23 Feder,
24 Feder.

Claims

Patentansprüche:
1. Dichtungsvorrichtung (16) für eine drehbar gelagerte Walze (15), wobei die Dichtungsvorrichtung (16) zumindest einen auf einem Walzenzapfen (2) gehaltenen und diesen umgreifenden Ringkörper umfaßt, der mit zumindest einer ausgreifenden und während der Walzenrotation an einem stationären Bauteil (7) dichtend anliegenden Lippe (21; 22) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper zumindest zweiteilig (17; 18) ausgebildet ist, wobei ein erster Teil (17) an einem Bestandteil (2) der Walze (15) anliegt und ein zweiter Teil (18) zumindest eine ausgreifende Lippe (21; 22) umfaßt.
2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dad u ch gekennzeichnet, daß der erste (17) und der zweite Teil (18) unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen.
3. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (17) und der zweite Teil (18) unterschiedliche Oberflächenhärten aufweisen.
4. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dad urch gekennzeichnet, daß der erste (17) und der zweite Teil (18) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
5. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn eichnet, daß der zweite Teil (18) zumindest eine axial in Richtung auf den Ballen der Walze (15) weisende Lippe (21) und eine axial von diesem wegweisende Lippe (22) umfaßt.
6. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Lippen (21 ; 22) gummielastisch ausgebildet sind.
7. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch geke nzeichnet, daß der oder die Lippen (21 ; 22) federunterstützt sind.
8. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeic net, daß der zweite Teil (18) in einer Tasche des ersten Teils (17) aufgenommen ist.
9. Walzvorrichtung mit zumindest einer in einem Gerüst drehbar gelagerten Walze (15) und mit zumindest einer die Walze gegen einen stationären Bereich (7) der Walzvorrichtung abdichtenden Dichtungsvorrichtung, dadurch gekennzeic net, daß die Dichtungsvorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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