用于轧机轧辊辊轴油膜轴承的密封装置的制作方法

1.本发明涉及钢厂轧钢机中轧辊辊轴上油膜轴承的密封，具体地说是涉及一种用于轧机轧辊辊轴油膜轴承的密封装置。


背景技术：

2.钢厂大型轧钢机轧辊两端多采用油膜轴承来承受巨大的轧制力。油膜轴承又称液体摩擦轴承，主要包括固定在轴承座中的衬套和与轧辊一同旋转的锥套两个部分，工作时，利用具有一定粘度的润滑油在锥套和衬套之间形成一个完整的压力油膜产生的抗力实现承载。因此，油膜轴承工作时需要具备良好的供油条件，除了配备合理的供油系统外还要在固定的轴承座与旋转的轧辊端面之间设置可靠的密封装置，密封装置具有阻挡外界冷却水及氧化铁皮等杂质入侵和阻止内部润滑油向外泄露的双重作用。
3.轧机的工作环境十分恶劣，在轧钢过程中需要大量的冷却水对轧辊进行冷却。冷却水的作用有很多，可以降低轧辊表面温度，减少钢材对轧辊表面的热冲击，减小轧辊内外温差，还可以清除氧化铁皮，防止嵌入辊缝对轧辊表面造成伤害，还可以降低轧辊轴承的温度，防止烧毁等等。这就要求冷却水应具有很大的压力和流量，而大量冷却水及氧化铁皮等杂质会对轧辊两端的油膜轴承密封装置造成较大的威胁，一旦密封失效，如果轴承座内进水量超过规定的数值，将会导致油膜轴承润滑油乳化、粘度降低、油质变差，使油膜轴承锥套和衬套间建立油膜的条件变为苛刻，严重的时候会烧毁油膜轴承，同样，润滑油的泄漏既浪费能源又污染环境，使油膜轴承使用寿命大大缩短，严重地影响轧机正常生产，因而密封装置的可靠性尤为重要。
4.图1为现有技术中轧辊上油膜轴承密封装置的一种典型结构：所述的轧辊1具有辊轴2，所述的油膜轴承包括有轴承座3、衬套4和锥套5，锥套固定在辊轴上，在锥套上依次安装有锥套加长环6、迷宫环7和静密封圈8，随轧辊一同旋转，静密封圈与轧辊端面压紧形成一道静密封。在轴承座3上固定有衬套4和密封盖9，在密封盖上通过压盖10安装一对夹布油封11和一个全胶水封12，夹布油封两唇口与锥套加长环接触并相对旋转，形成一道封水防线和一道封油防线，全胶水封与迷宫环接触形成一道封水防线，这样就构成了一套油膜轴承密封装置。工作时，外部冷却水通过密封盖和迷宫环形成的狭小缝隙少部分进入到迷宫环的集水槽13内并沿集水槽流到底部，从密封盖排水口排出，未能排出的少部分水再沿着密封盖与迷宫环形成的迷宫路径进一步流入到迷宫环与全胶水封形成的密封防线处，突破此防线的水最后被迷宫环与夹布油封形成的密封防线阻挡，使其不能抵达油膜轴承内部，同样油膜轴承内部的润滑油也被迷宫环与夹布油封形成的密封防线阻挡，使其保持在轴承座内部。
5.这种密封装置包含了静密封、迷宫密封和多组动密封，虽然密封防线比较多，但在实际使用中油膜轴承密封失效现象仍然时有发生，密封性能不太稳定，主要有以下几点原因：第一，密封装置外部冷却水流量非常大，并且带有一定的压力，迷宫环上的集水槽经常被灌满，大量的水不能及时流走势必会进一步突破后面的几道密封防线，同时迷宫环是随
着轧辊一起高速旋转的，集水槽部位线速度比较大，内部的水在离心力的作用下被甩出，并不能顺利流到底部；第二，全胶水封唇口与被锈蚀的迷宫环粗糙表面接触，很容易快速磨损，实际密封效果不佳，水量较多时，密封能力有限；第三，冷却水突破全胶水封与迷宫环形成的密封防线后，中间没有任何阻挡，直接抵达到夹布油封与锥套加长环形成的密封防线；第四，两个夹布油封是背对背安装，只有靠近油膜轴承的那个夹布油封起封油作用，封油防线少，只有一道；第五，全胶水封和两个夹布油封是通过压盖安装在密封盖上的，安装和更换工作比较繁琐；第六，夹布油封的夹布骨架在润滑油的浸泡下容易收缩，容易造成夹布油封外径与密封盖形成的静密封失效。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种密封性能更加稳定可靠、且具有良好密封效果的用于轧机轧辊辊轴油膜轴承的密封装置。
7.为解决上述技术问题，本发明用于轧机轧辊辊轴油膜轴承的密封装置，包括固装于轴承座上的密封盖、固装于锥套上的锥套加长环以及固装于锥套加长环上的迷宫环，所述的密封盖具有位于内侧的密封环和位于外侧的阻水环，所述的迷宫环包括与轧辊端面相对的封水环和位于所述密封环与阻水环之间的回水环，封水环上装有可与轧辊端面之间形成静密封配合的静密封圈，所述密封环上装有分别与锥套加长环外壁和回水环内壁相配合的封水封油机构，在所述回水环的外壁上设置有当所述的轧辊转动时螺纹间沟槽内的积水可斜向辊轴端面外侧甩出的螺纹，所述阻水环的截面为矩形。
8.采用上述技术特征后，当冷却水经过回水环的外壁时、落入到螺纹间沟槽内后在轧辊转动产生的螺旋推送作用下可斜向辊轴端面甩出，冷却水始终被推向本发明的外侧，从而可以获得稳定可靠的密封效果。
9.作为本发明的改进，所述截面为矩形的阻水环邻近轧辊端面的内壁上形成有向外侧倾斜的斜面。
10.设置上述斜面后，斜面可以起到引流的作用，有利于冷却水的排出。
11.进一步地，所述截面为矩形的阻水环的外壁上形成有周向的凹槽，凹槽内通过箍紧钢带装有阻水筒，阻水筒的筒口与轧辊端面之间具有环形缝隙。
12.采用上述技术特征后，阻水筒能够阻挡大部分带有压力的冷却水，少量冷却水通过阻水筒后，在经过回水环的外壁时再次被甩出，可以再进一步地提高水封效果。本发明中阻水筒的筒口与轧辊端面之间具有环形缝隙，该种防水结构属于非接触式密封，既不会发生磨损，又不受表面光洁度的制约，能够有效限制进水量，而当更少量的冷却水通过回水环外壁上的螺纹阻挡后，抵达本发明中的静密封圈及多肢密封圈时基本能够被封住，从而将冷却水有效阻隔在油膜轴承的外部。
13.作为本发明的进一步改进，所述的封水封油机构为通过螺钉装于所述密封环上的多肢密封圈，相应地密封环上具有供所述螺钉穿过的螺孔，所述多肢密封圈具有与所述回水环的内壁动密封配合的第一封水肢和第二封水肢、与所述锥套加长环的外壁动密封配合的第一封油肢和第二封油肢、与密封环静密封配合的静密封凸台以及伸向所述封水环的迷宫内环和迷宫外环，相应地封水环上具有伸至迷宫内环和迷宫外环之间的迷宫凸台；所述回水环的内壁上相应地设置有防腐耐磨层。
14.采用上述技术特征后，多肢密封圈与回水环的内壁及锥套加长环的外壁之间分别形成两道动密封防线，同时可以获得更好的水封及油封效果，并且多肢密封圈与封水环之间增设了迷宫密封机构，这也进一步提高了水封效果，回水环内壁上设置有防腐耐磨层后，当第一、第二封水肢与防腐耐磨层相对滑动时，能够始终保持密封可靠、更有效地阻挡外界冷却水的进入，并使封水肢的使用寿命大大提高。
15.进一步地，所述多肢密封圈临近密封环的一侧硫化有断面为框型的金属法兰骨架，所述的螺钉穿过该金属法兰骨架将多肢密封圈装于密封环上。
16.采用上述技术特征后，使多肢密封圈的刚度得到提高，便于控制制造精度，同时能够保证与密封环的安装定位精度，使密封性能更加可靠。
17.更进一步地，所述的螺钉为空心螺钉，所述的螺孔为通孔。
18.所述空心螺钉的中心设有直径优选为3mm的通孔。
19.进一步采用空心螺钉的技术特征后，轴承座内少量的润滑油可通过螺孔、空心螺钉流入到迷宫密封机构及封水肢和封油肢处，能够防止迷宫环表面过早锈蚀，还能够为多肢密封圈的密封肢唇口提供润滑，不被过早磨损而造成密封失效。
20.作为本发明的再进一步改进，所述迷宫内环的端部形成有斜向内侧伸出抵靠到封水环上的封油唇、迷宫外环的端部形成有斜向外侧伸出抵靠到封水环上的封水唇；相应地位于迷宫凸台内侧的封水环的内壁上设置有内环防腐耐磨层、位于迷宫凸台外侧的封水环的内壁上设置有外环防腐耐磨层。采用上述技术特征后，一方面可以进一步提高迷宫内、外环与迷宫凸台之间形成的迷宫密封机构的密封效果，另一方面当封油唇和封水唇与内、外环防腐耐磨层相对滑动时，能够始终保持密封可靠，并使封油唇和封水唇的使用寿命大大提高。
附图说明
21.下面结合附图对本发明作进一步地详细说明。
22.图1是现有技术中一种油膜轴承密封装置的局部剖视示意图。
23.图2是本发明用于轧机轧辊辊轴油膜轴承的密封装置的局部剖视示意图。
24.图3是本发明中密封盖的局部断面结构示意图。
25.图4是本发明中第一种实施方式的迷宫环的局部断面结构示意图，图中仅是在回水环的内壁上设置有防腐耐磨层。
26.图5是图2中i处结构的放大示意图。
27.图6是本发明中第一种实施方式的多肢密封圈的局部断面结构示意图。
28.图7是本发明中另第二种实施方式的多肢密封圈的局部断面结构示意图，图中的多肢密封圈具有斜向伸出的封油唇和封水唇。
29.图8是本发明中第二种实施方式的迷宫环的局部断面结构示意图，图中在回水环的内壁上设置有防腐耐磨层，在封水环的内壁上分别设置有内、外环防腐耐磨层。
30.图9是本发明中静密封圈的放大结构示意图。
31.图10是应用第二种实施方式的多肢密封圈和迷宫环后的图2。
具体实施方式
32.图1是现有技术中一种油膜轴承密封装置的局部剖视示意图，图中：1为轧辊、2为辊轴、3为轴承座、4为衬套、5为锥套、6为锥套加长环、7为迷宫环、8为静密封圈、9为密封盖、10为压盖、11为夹布油封、12为全胶水封、13为集水槽。
33.再参见图2－图5，本发明用于轧机轧辊辊轴油膜轴承的密封装置，包括固装于轴承座上的密封盖100、固装于锥套上的锥套加长环200以及固装于锥套加长环上的迷宫环300，所述的密封盖具有位于内侧的密封环110和位于外侧的阻水环120，所述的迷宫环包括与轧辊端面相对的封水环310和位于所述密封环与阻水环之间的回水环320，封水环310上装有可与轧辊端面之间形成静密封配合的静密封圈330，所述密封环110上装有分别与锥套加长环外壁和回水环内壁相配合的封水封油机构，其特征在于：在所述回水环320的外壁上设置有当所述的轧辊转动时螺纹间沟槽内的积水可斜向辊轴端面外侧甩出的螺纹321，所述阻水环120的截面为矩形，所述的螺纹321优选为矩形螺纹。所述截面为矩形的阻水环120邻近轧辊端面的内壁上形成有向外侧倾斜的斜面121。阻水环120的外壁上还形成有周向的凹槽122，凹槽内通过箍紧钢带123装有阻水筒124，阻水筒的筒口与轧辊端面之间具有环形缝隙125。
34.再参见图2、图3、图4和图6，所述的封水封油机构为通过螺钉131装于所述密封环110上的多肢密封圈130，相应地密封环上具有供所述螺钉穿过的螺孔111，所述多肢密封圈具有与所述迷宫环300上回水环320的内壁动密封配合的第一封水肢132和第二封水肢133、与所述锥套加长环200的外壁动密封配合的第一封油肢134和第二封油肢135、与密封环110静密封配合的静密封凸台136以及伸向所述迷宫环300上封水环310的迷宫内环137和迷宫外环138，相应地封水环上具有伸至迷宫内环和迷宫外环之间的迷宫凸台311；所述迷宫环300上回水环320的内壁上相应地设置有防腐耐磨层322。所述多肢密封圈130临近密封环110的一侧硫化有断面为框型的金属法兰骨架139，所述的螺钉131穿过该金属法兰骨架将多肢密封圈装于密封环110上。所述的螺钉131为空心螺钉，所述的螺孔111为通孔，空心螺钉131的中心设有直径为3mm的通孔。
35.最后参见图7－图10，所述迷宫内环137的端部形成有斜向内侧伸出抵靠到封水环310上的封油唇137
′
、迷宫外环138的端部形成有斜向外侧伸出抵靠到封水环上的封水唇138
′
；相应地位于迷宫凸台311内侧的封水环310的内壁上设置有内环防腐耐磨层312、位于迷宫凸台311外侧的封水环310的内壁上设置有外环防腐耐磨层313。所述的静密封圈330为双唇密封圈，具有可抵靠在所述轧辊端面上呈“八
”ꢀ
字形的两个静密封唇口331。