説明

密封装置

【課題】軸方向に並んだ複数の環状部材21,22の対向端部間の内周に配置される密封装置10において、密封装置構成部品の剛性を低下させることなく環状部材21,22の対向端部間の適度な通気性を確保する。
【解決手段】軸方向に並んだ複数の環状部材21,22の互いの対向端部の内周に跨って形成された装着溝23内に、前記対向端部間を塞ぐように配置されるシールリング11を備え、このシールリング11は、装着溝23の内周面23a,23bに接触される外周面11aが粗面加工されることによって、装着溝23の内周面23a,23bとの間に、気体は通過可能であるが液体は容易に通過できない微小隙間Gが形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、密封装置であって、例えば圧延機のロールネックの軸受を密封するのに好適に用いられるものに関する。
【背景技術】
【0002】
圧延機では、冷却用の大量の圧延水を必要とするため、そのロールネック用軸受は、内部に圧延水などが浸入しないように、密封装置が設けられる。
【0003】
図5は、従来の密封装置を装着した圧延機のロールネック用軸受を示すもので、この軸受は、軸方向に並んだ一対の内輪101と、その外周側に配置され間座103を介して軸方向に並んだ3個の外輪102と、これら内輪101と外輪102の間にそれぞれ転動可能に円周方向4列に配置された円錐ころ104と、これら各列の円錐ころ104を円周方向所定間隔に保持する保持器105と、外輪102の外端部に装着されると共に内輪101の外端部外周面に摺動可能に密接された一対のオイルシール106と、内輪101,101の互いの対向端部間に介在された密封装置110とを備える。
【0004】
密封装置110は、本発明の対象となるものであって、詳しくは図6に示されるように、内輪101,101の互いの対向端部の内周面に跨って形成された環状の装着溝107内に配置され、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)からなる弾性リング111と、この弾性リング111の内周面に形成されて円周方向へ連続した溝内に嵌め込まれた環状の補強用スプリング112からなり、内輪101,101の内周から、この内輪101,101の互いの対向端部間(装着溝107)を介して圧延水などが軸受の内部空間108に浸入するのを防止するものである。
【0005】
なお、この種の密封装置の典型的な従来技術としては、下記の先行技術文献に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平9−329243号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら従来の密封装置110は、弾性リング111が補強用スプリング112の剛性によって装着溝107の内面に摺動可能に密接され、内輪101,101間を封止しているため、軸受の内部空間108は、運転時の温度差によって負圧になることがあり、このような負圧が発生した場合は、軸方向両側のオイルシール106,106から内部空間108への圧延水の浸入量が増大してしまうおそれがある。詳しくは、軸受の温度が上昇すると、軸受内部空間108に存在する空気が膨張することによって、その空気の一部が、弾性リング111やオイルシール106,106を押し開いて外部へ流出し、その後で軸受の温度が低下すると、軸受内部空間108内の空気が収縮することによって外部の大気圧よりも低くなる(負圧になる)のである。
【0008】
したがって従来は、補強用スプリング112によって装着溝107の内面に対する弾性リング111の面圧を調整し、適度な通気性を確保することによって内部空間108の負圧の発生の防止を図っているが、その目的のために補強用スプリング112の剛性を小さくすると、例えば圧延ロールの軸心(軸受の軸心)が略水平に延びるものである場合、装着溝107内への密封装置110の装着の際に、図7に示されるように、密封装置110の上部110aがその自重によって装着溝107から垂れ下がってしまうことがある。このため装着作業性が悪く、しかもこのような垂れ下がり状態で内輪101,101の内周にロールネックが挿入された場合は、このロールネックとの干渉によって密封装置110が損傷し、所要の密封性が得られなくなる問題があった。
【0009】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、軸方向に並んだ複数の環状部材の対向端部間の内周に配置される密封装置において、密封装置構成部品の剛性を低下させることなく前記環状部材の対向端部間の適度な通気性を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封装置は、軸方向に並んだ複数の環状部材の互いの対向端部の内周に跨って形成された装着溝内に、前記対向端部間を塞ぐように配置されるシールリングを備え、このシールリングは、前記装着溝の内周面に接触される外周面が粗面加工されたものである。
【0011】
請求項2の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の構成において、シールリングが、フッ素樹脂からなるものであることを特徴とする。
【0012】
請求項3の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の構成において、シールリングが、外周面が粗面加工されたフッ素樹脂からなる本体部と、その内周側に接合されたゴム状弾性材料からなる弾性リングとの複合体であることを特徴とする。
【0013】
請求項4の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の構成において、シールリングが、ゴム状弾性材料からなる弾性リングと、この弾性リングに嵌着された補強用スプリングからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1〜4の発明に係る密封装置によれば、複数の環状部材の互いの対向端部の内周に跨って形成された装着溝の内周面に接触されるシールリングの外周面が粗面加工されているので、この装着溝の内周面との間に、気体は通過可能であるが液体は容易に通過できない微小隙間が形成され、したがって密封装置構成部品の剛性を低下させることなく前記対向端部間の通気性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第一の形態に係る密封装置を装着した圧延機のロールネック用軸受を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図2】図1の要部を拡大して示す断面図である。
【図3】本発明の第二の形態に係る密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。
【図4】本発明の第三の形態に係る密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。
【図5】従来の密封装置を装着した圧延機のロールネック用軸受を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図6】図5の一部を拡大して示す断面図である。
【図7】密封装置の装着過程で垂れ下がりが発生した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図1は、本発明の第一の形態に係る密封装置を装着した圧延機のロールネック用軸受を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【0017】
図1に示される圧延機のロールネック用軸受は、外周面に各2列の軌道面を有し軸方向に並んだ一対の内輪21,22と、一方の内輪21における一方の軌道面21a及び他方の内輪22における他方の軌道面22bの外周側に位置する2列の軌道面31a,31bを有する外輪31と、一方の内輪21における他方の軌道面21bの外周側に位置する軌道面32aを有する外輪32と、他方の内輪22における一方の軌道面22aの外周側に位置する軌道面33aを有する外輪33と、軸方向に並んだ前記外輪31〜33の互いの対向端部間に介在された間座34,35と、軌道面21a,31a間、軌道面22b,31b間、軌道面21b,32a間、及び軌道面22a,33a間にそれぞれ転動可能に円周方向4列に配置された円錐ころ41〜44と、これら各列の円錐ころ41〜44を円周方向所定間隔に保持する保持器51〜54と、外径部が外輪32とその外側に固定された端部材36との間に取り付けられて内径のシールリップが内輪21の外端部外周面に摺動可能に密接されたオイルシール61と、外径部が外輪33とその外側に固定された端部材37との間に取り付けられて内径のシールリップが内輪22の外端部外周面に摺動可能に密接されたオイルシール62と、内輪21,22の互いの対向端部の内周に配置された密封装置10とを備える。
【0018】
内輪21,22は、請求項1に記載された環状部材に相当するものであって、軸方向に互いに衝合された状態で、内径が不図示の圧延ロールの軸部のロールネックの外周面に装着され、外輪31〜33は間座34,35を介して互いに衝合した状態で、不図示のハウジングの内周面に装着されている。
【0019】
内輪21,22の互いの対向端部の内周面には、環状の装着溝23が双方の内輪21,22に跨って形成されており、本発明の密封装置10は、この装着溝23内に、前記対向端部間を塞ぐように配置されるシールリング11からなる。
【0020】
詳しくは図2に示されるように、シールリング11は、フッ素樹脂、好ましくはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)で成形されたものであって、外周面11aが、前記装着溝23における内輪21側の内周面23aと、内輪22側の内周面23bの双方に全周にわたって接触され、内周面11bは、内輪21,22の内径よりも僅かに大径となっている。そして内輪21,22は運転時に僅かな回転差があるため、シールリング11の外周面11aは、装着溝23の内周面23a,23bのいずれかと摺動するようになっている。
【0021】
また、装着溝23の内周面23a,23bに接触されるシールリング11の外周面11aは粗面加工されている。この場合の粗面加工は、梨地加工や、綾目加工、軸方向に延びる微細凹凸など、種々のものが適用可能である。
【0022】
以上の構成を備える第一の形態の密封装置10によれば、シールリング11は、装着溝23の内周面23a,23bに接触される外周面11aが粗面加工されたことによって、この装着溝23の内周面23a,23bとの間に、気体(例えば空気)は通過可能であるが液体(例えば圧延水や油脂類)は容易に通過できない微小隙間Gが確保される。
【0023】
ここで、軸受の温度が上昇すると、軸受内部空間(円錐ころ41〜44及び保持器51〜54が配置された空間)Sに存在する空気が膨張する。そしてこれによって、軸受内部空間Sの圧力が外部の大気圧よりも高くなると(正圧になると)、軸受内部空間Sの空気の一部は、内輪21,22における装着溝23の内周面23a,23bと、これに接触されたシールリング11の粗面状の外周面11aとの間の微小隙間Gを通じて外部へ排出される。
【0024】
また、この状態から軸受の温度が低下すると、軸受内部空間Sに存在する空気が収縮するので、これによって、軸受内部空間Sの圧力が外部の大気圧よりも低くなると(負圧になると)、軸受外部の空気が、内輪21,22における装着溝23の内周面23a,23bと、これに接触されたシールリング11の粗面状の外周面11aとの間の微小隙間Gを通じて軸受内部空間Sへ流入される。また前記微小隙間Gは、空気は通過可能であるが液体は容易に通過できないため、外部の圧延水などの浸入は有効に遮断される。
【0025】
そして、軸受内部空間Sの空気の収縮に伴って軸受外部の空気が流入することで、負圧が解消されるため、負圧によって外部の圧延水などが軸方向両側のオイルシール61,62を通過して軸受内部空間Sへ流入することがなく、また、外部の大気圧との圧力差によって内輪21,22の外周面に対するオイルシール61,62の摩擦負荷が増大することもない。
【0026】
しかも、シールリング11はPTFEなどのフッ素樹脂材料で成形されているため、例えば圧延ロールの軸心(軸受の軸心)が略水平に延びるものである場合、装着溝23内への密封装置10の装着の際に、シールリング11の上部が、その自重によって先に説明した図7のように垂れ下がってしまうことも防止できる。このため装着作業性が向上し、シールリング11が垂れ下がった状態で内輪21,22の内周にロールネックが挿入されることによるシールリング11の損傷も防止できる。
【0027】
次に図3は、本発明の第二の形態に係る密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。
【0028】
第二の形態の密封装置10において、上述の第一の形態と異なるところは、シールリング11が、外周面12aが粗面加工されたフッ素樹脂、好ましくはPTFEからなる本体部12と、その内周側に一体的に接合されたゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)からなる弾性リング13との複合体として構成されたことにある。この場合も、粗面加工の形態は、梨地加工や、綾目加工、軸方向に延びる微細凹凸など、種々のものが適用可能である。
【0029】
この第二の形態によれば、シールリング11の本体部12の外周面12aが粗面加工されていることによって、装着溝23の内周面23a,23bとの間に、気体は通過可能であるが液体は容易に通過できない微小隙間Gが確保されるので、第一の形態と同様の効果が得られる。
【0030】
また、シールリング11全体を高価なPTFEで成形する場合に比較して、材料コストを低減することができる。
【0031】
次に図4は、本発明の第三の形態に係る密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。
【0032】
第三の形態の密封装置10において、上述の第一又は第二の形態と異なるところは、シールリング11が、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)からなり外周面14aが粗面加工された弾性リング14と、この弾性リング14の内周面に形成されて円周方向へ連続した溝14b内に嵌め込まれた金属又は合成樹脂製の環状の補強用スプリング15とで構成されたことにある。この場合も、粗面加工の形態は、梨地加工や、綾目加工、軸方向に延びる微細凹凸など、種々のものが適用可能である。
【0033】
この第三の形態も、シールリング11(弾性リング14)の外周面14aが粗面加工されていることによって、装着溝23の内周面23a,23bとの間に、気体は通過可能であるが液体は容易に通過できない微小隙間Gが確保されるので、第一の形態と同様の効果が得られる。
【0034】
そしてシールリング11(弾性リング14)は、補強用スプリング15の有する復元性(非円形に変形されたときに自らの弾性によって円環状に復元しようとする力)によって補強されているため、例えば圧延ロールの軸心(軸受の軸心)が略水平に延びるものである場合、装着溝23内への密封装置10の装着の際に、シールリング11の上部が、その自重によって先に説明した図7のように垂れ下がってしまうことも防止できる。このため装着作業性が向上し、シールリング11が垂れ下がった状態で内輪21,22の内周にロールネックが挿入されることによるシールリング11の損傷も防止できる。
【符号の説明】
【0035】
10 密封装置
11 シールリング
11a,12a 外周面
12 本体部
13 弾性リング
21,22 内輪(環状部材)
23 装着溝
23a,23b 内周面
G 微小隙間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向に並んだ複数の環状部材の互いの対向端部の内周に跨って形成された装着溝内に、前記対向端部間を塞ぐように配置されるシールリングを備え、このシールリングは、前記装着溝の内周面に接触される外周面が粗面加工されたことを特徴とする密封装置。
【請求項2】
シールリングが、フッ素樹脂からなるものであることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
【請求項3】
シールリングが、外周面が粗面加工されたフッ素樹脂からなる本体部と、その内周側に接合されたゴム状弾性材料からなる弾性リングとの複合体であることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
【請求項4】
シールリングが、ゴム状弾性材料からなる弾性リングと、この弾性リングに嵌着された補強用スプリングからなることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−216634(P2010−216634A)
【公開日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−67368(P2009−67368)
【出願日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【出願人】(000004385)NOK株式会社 (1,527)
【Fターム(参考)】