ES2882556T3 - Caja de laminación con una junta de estanqueidad contra una fuga de lubricante - Google Patents

Abstract

Caja de laminación (200) que presenta: al menos un cilindro (210) con dos gorrones del cilindro (212) y una tabla del cilindro (214) para la laminación de un producto de laminación; al menos un calzo (220) - opcionalmente con un casquillo de cojinete (222) - para el montaje rotativo del cilindro (210) en la caja de laminación (200); en donde el calzo (220) o el casquillo de cojinete que abarca un orificio de recepción para el alojamiento de uno de los gorrones del cilindro (212)) - opcionalmente con un casquillo de gorrón (216) aplicado -; en donde el diámetro interno del orificio de recepción está diseñado mayor que el diámetro externo del gorrón del cilindro - opcionalmente con un casquillo de gorrón aplicado - de tal manera que se conforma una ranura anular entre el calzo o el casquillo del cojinete y entre el gorrón del cilindro o el casquillo del gorrón (300) para recibir un lubricante (320); y una junta para sellar la ranura anular dispuesta de manera rotacionalmente fija en el extremo del lado de la tabla del cilindro y/o en el extremo alejado de la tabla del cilindro del calzo (220) o del casquillo del cojinete (222) con respecto al cilindro giratorio; la cual representa un espacio de lubricante, al menos, en un rango de ángulo circunferencial predeterminado; caracterizada porque, la junta de estanqueidad (100) está realizada al menos parcialmente de un material elástico; porque la junta de estanqueidad presenta al menos dos cavidades (110) que están separadas entre sí en la dirección circunferencial y que están abiertas hacia espacio de lubricante del cojinete para la alimentación del lubricante (320) desde el espacio de lubricante (300) del cojinete en las cavidades que debe sellarse; porque una ranura (230) abierta hacia el gorrón del cilindro (212), en la cual se puede insertar la junta de estanqueidad (100), está conformada en el extremo del calzo (220) o del casquillo del cojinete (222) del lado de la tabla del cilindro y/o del lado alejado de la tabla del cilindro; y porque el ancho axial a de la junta de estanqueidad (100) en el estado descargado es mayor que el ancho A de la ranura (230) en la dirección axial R.

Description

DESCRIPCIÓN

Caja de laminación con una junta de estanqueidad contra una fuga de lubricante

La presente invención hace referencia a una caja de laminación con una junta de estanqueidad para el sellado de un espacio de lubricante contra fugas de lubricante.

Las juntas tóricas con cavidades para lograr un efecto de sellado dinámico en función de las condiciones de presión en el anillo o el espacio de lubricante de un cojinete se conocen, por ejemplo, de las solicitudes US 5,169,159 o EP 3 098 486 A1. Las cajas de laminación con juntas, como a la que se hace referencia en la presente invención, son básicamente conocidas en el estado del arte, por ejemplo, de las patentes alemanas DE 102013224 117 A1 o DE 102015209637 A1. Ambas patentes revelan respectivamente una caja de laminación con al menos un cilindro para el laminado de un producto de laminación, en particular, metálico. El cilindro presenta dos gorrones del cilindro y una superficie de laminación, también denominada tabla, del cilindro. La caja de laminación presenta calzos - aquí, por ejemplo, cada uno con un casquillo de cojinete - para el montaje giratorio del cilindro en la caja de laminación. Los calzos o bien los casquillos de cojinete abarcan cada uno un orificio de recepción para la recepción de uno de los gorrones del cilindro, opcionalmente, con un casquillo de gorrón aplicado. Entre el cilindro y el calzo se conforma una ranura anular para recibir un lubricante. Tanto en su extremo del lado de la tabla como en su extremo alejado de la tabla, el espacio anular está sellado por una junta tórica sujeta de forma desmontable al casquillo del cojinete. La junta tórica está diseñada de tal manera que la misma previene o reduce una fuga lateral del lubricante desde la ranura anular en un rango de ángulo circunferencial predeterminado. Para ello, se utilizaron los sistemas de sellado conocidos del estado del arte, tales como, por ejemplo, juntas de eje radial o juntas de laberinto. El concepto general de la reivindicación 1 está basado en la solicitud DE 102015209637 A1.

Sin embargo, todos los sistemas de sellado utilizados o probados resultaron ser inadecuados por las siguientes razones: La precarga con la que se presiona la junta tórica en la dirección radial sobre el gorrón del cilindro o el casquillo del gorrón se determina estructuralmente cuando se diseña la caja de laminación. La precarga no se adapta a la presión del lubricante que varía en el tiempo y el espacio ejercida en la ranura anular. El resultado es que cuando la precarga predeterminada es demasiado pequeña, el espacio anular sólo se sella de forma inadecuada, es decir, que se presentan fugas. En el caso contrario, es decir, cuando la precarga predeterminada es demasiado elevada, existe una mayor fricción entre la junta y el gorrón del cilindro o el casquillo del gorrón, como consecuencia de lo cual se produce un desgaste excesivo de la junta de estanqueidad. Este mayor desgaste puede provocar rápidamente la destrucción de la junta. Además, cuando la precarga es demasiado alta, la junta de estanqueidad se puede destruir por extrusión en un espacio anular con presión baja o atmosférica. Por lo general, la junta no se extruye en el espacio anular entre el gorrón del cilindro y el calzo porque allí prevalece una contrapresión muy elevada. En cambio, existe el riesgo de que la junta sí se extruya en la dirección opuesta porque allí no existe contrapresión.

También se conocen juntas tóricas para sellar ranuras anulares en cajas de laminación, que presentan una ranura circunferencial abierta hacia el espacio anular en sus superficies laterales orientadas hacia la ranura anular.

La presión en esta ranura circunferencial - y por lo tanto el efecto de sellado de la junta tórica - es la misma en todos los rangos angulares circunferenciales ya que la presión se compensa a lo largo de la circunferencia. Por lo tanto, esta junta tórica conocida con una ranura circunferencial no es adecuada para considerar diferentes condiciones de presión que actúan en rangos angulares circunferenciales individuales mediante de efectos de sellado de diferente intensidad.

El objeto de la presente invención consiste en perfeccionar una junta de estanqueidad en una caja de laminación conocida, de tal manera que la fuerza de compresión con la cual se presiona la junta contra una superficie en la caja de laminación, por ejemplo, la superficie del casquillo del gorrón o del gorrón del cilindro, se adapte o bien se ajuste adecuadamente a las condiciones de presión locales en la ranura anular que se debe sellar.

Dicho objeto se resuelve mediante el objeto de la reivindicación 1.

En el contexto de la presente invención, el término "cojinete" hace referencia, en particular, aunque no de manera excluyente, a cojinetes de película de aceite.

En la presente invención, se hace una distinción entre dos tipos de ranuras anulares, también denominados a continuación como espacios de lubricante: Una primera ranura anular o espacio de lubricante es parte del propio cojinete, en particular, de un cojinete de película de aceite; por lo tanto, también se la denomina en lo sucesivo ranura anular o espacio lubricante del cojinete. La misma está conformada entre el casquillo del cojinete y el casquillo del gorrón. Cuando la caja de laminación está diseñada sin casquillo de cojinete y casquillo de gorrón, se sitúa entre el calzo y el gorrón del cilindro. El lubricante en esta primera ranura anular soporta, al menos en algunos lugares, toda la carga durante la operación de laminación.

Una segunda ranura anular o espacio de lubricante no es parte del propio cojinete, sino que linda con el mismo. También se denomina a continuación ranura anular o espacio de lubricante debajo de la junta de estanqueidad. El mismo está ubicado entre la superficie de deslizamiento de la junta de estanqueidad y el casquillo del gorrón opuesto o el gorrón del cilindro opuesto. Cuando la primera ranura anular está sellada en ambos lados por una junta de estanqueidad, hay dos segundas ranuras anulares debajo de las juntas por cilindro en una caja de laminación. Ambas ranuras anulares o espacios de lubricante están en conexión para la conducción de fluidos entre sí. Sin embargo, la altura radial y, por tanto, el volumen de la primera ranura anular son significativamente mayores que en el caso de la segunda ranura anular. Por lo tanto, el lubricante en la primera ranura anular está sometida a una presión significativamente mayor que en la segunda ranura anular durante el funcionamiento de la caja de laminación. Sin embargo, la presión en la primera ranura anular está distribuida generalmente de manera diferente a lo largo de la circunferencia.

Debido a la conexión para la conducción de fluido reivindicada, cada una de las cavidades en la junta de estanqueidad está conectada individualmente para la conducción de fluido con el espacio de lubricante sometido a presión del cojinete. En consecuencia, cuando se utiliza la junta de estanqueidad, las cavidades se llenan con el lubricante y, además, las cavidades también están expuestas a la misma presión, que varía en la dirección circunferencial y con el tiempo, como el lubricante en el espacio de lubricación del cojinete. Debido a la elasticidad del material del que está fabricada la junta de estanqueidad, las cavidades se expanden en mayor o menor medida dependiendo de la fuerza de la aplicación de presión. Debido a las propiedades isotrópicas del material de sellado, la expansión de las cavidades conduce a un aumento en el volumen de la junta y, por lo tanto, automáticamente a un aumento en la fuerza de compresión con la cual actúa la junta de estanqueidad sobre una superficie a sellar, en particular, sobre un casquillo de gorrón o un gorrón del cilindro. Ante condiciones de presión variables, el volumen de la junta de estanqueidad y la fuerza de compresión también varían de manera correspondiente. Expresado de otra manera: Mediante la configuración reivindicada de la junta de estanqueidad se consigue ventajosamente que la fuerza de compresión con las condiciones de presión en el espacio de lubricante del cojinete se distribuya sobre la circunferencia y varíe con el tiempo o bien que la fuerza de compresión se adapte automáticamente de manera adecuada a las condiciones de presión en el espacio de lubricante. La adaptación de la fuerza de compresión a las diferentes condiciones de presión circunferencial en el espacio de lubricación del cojinete se consigue en la junta conforme a la invención, en particular, porque no hay una ranura circunferencial, sino que se proporciona una pluralidad de cavidades conformadas por separado entre sí en la dirección circunferencial, las cuales están en conexión para la conducción de fluido en diferentes áreas circunferenciales con el espacio de lubricante.

Para que la junta de estanqueidad conforme a la invención funcione, es importante que, como se ha mencionado, el lubricante y la presión a la que está expuesto puedan llegar a las cavidades; es decir, debe existir una conexión para la conducción de fluido entre las cavidades y el espacio de lubricante sometido a presión. Dicha conexión para la conducción de fluido puede, por ejemplo, implementarse porque las cavidades están conformadas como un rebajo en la superficie de la junta de estanqueidad y están abiertas hacia el espacio de lubricante del cojinete y/o porque las cavidades en la superficie o en el interior de la junta de estanqueidad desembocan a través de conductos de alimentación en el espacio de lubricante del cojinete. En ambas variantes, las cavidades están conectadas para la conducción de fluido o bien de presión con el lubricante en el espacio de lubricante del cojinete.

Al perfilar la superficie de deslizamiento de la junta de estanqueidad se pueden ajustar las propiedades de la película de lubricante en la segunda ranura anular entre la junta de estanqueidad y la superficie de contacto del casquillo del gorrón o del gorrón del cilindro.

Las cavidades individuales en la junta de estanqueidad se pueden diseñar de diferentes formas y tamaños; preferentemente se realizan de manera diferente por grupos. La intensidad de la fuerza de compresión también se puede controlar con el tamaño y la forma de las cavidades. Mientras más grandes sean las cavidades, mayor será el aumento de volumen alcanzable de la junta de estanqueidad y, en consecuencia, de la fuerza de compresión alcanzable y viceversa.

Según otra forma de realización, las cavidades individuales separadas en la junta están preferentemente distribuidas de manera uniforme a lo largo de la longitud o de la circunferencia de la junta de estanqueidad. Esto ofrece la ventaja de que la junta de estanqueidad presenta las mismas propiedades en todas las posiciones angulares circunferenciales y, por lo tanto, asumiendo la misma presión, se puede conseguir el mismo efecto de sellado.

Para el uso de la junta de estanqueidad en cajas de laminación para sellar espacios anulares, es decir, ranuras de lubricante anulares de cojinetes, tiene sentido diseñar la junta de estanqueidad como una junta tórica. Cuando se diseña como una junta tórica, la superficie de deslizamiento o de sellado de la junta está realizada generalmente en el lado interno de la junta tórica, es decir, mirando hacia el centro o el punto medio de la junta tórica. De esta manera se asegura que, particularmente, cuando la junta de estanqueidad se utiliza en gorrones del cilindro, la superficie de sellado se orienta a la superficie externa de los gorrones del cilindro.

Las ventajas de la caja de laminación reivindicada se corresponden esencialmente con las ventajas mencionadas anteriormente en referencia a la junta de estanqueidad reivindicada. La superficie del gorrón del cilindro conforma ahora la superficie de contacto contra la cual se presiona la junta con su superficie de deslizamiento. Como se describió anteriormente, debido al diseño estructural especial de la junta de estanqueidad, la fuerza de compresión se adapta automáticamente al nivel de presión eventualmente muy elevado en la ranura anular entre el gorrón del cilindro y el calzo o bien en la ranura anular entre el gorrón del cilindro y la superficie de deslizamiento de la junta de estanqueidad.

Esta variación de la fuerza de compresión en función de las condiciones de presión en la ranura anular se puede superponer a una precarga predeterminada con la cual la superficie de deslizamiento de la junta presiona sobre una superficie de contacto. La fuerza de compresión radial total obtenida de esta manera a partir de la superposición de la precarga y la fuerza de compresión variable debe equilibrarse o ajustarse de tal manera que no sea demasiado elevada, por un lado, pero tampoco demasiado reducida, por el otro. La fuerza de compresión total no debe ser demasiado elevada, porque se debe mantener una película de lubricante entre la superficie de deslizamiento de la junta de estanqueidad y la superficie de deslizamiento del gorrón del cilindro giratorio para así evitar la fricción del cuerpo sólido entre la junta de estanqueidad y el gorrón del cilindro giratorio. La fricción del cuerpo sólido tendría la consecuencia de que la junta de estanqueidad se desgastaría y, por lo tanto, quedaría inutilizable o se destruiría a largo plazo. Por otro lado, la fuerza de sellado total no debe ser demasiado reducida, de modo que el grosor de la película de lubricante sea significativamente menor que el grosor/ altura de la primera ranura anular entre el gorrón del cilindro y el calzo. Solamente cuando el grosor de la película de lubricante en la segunda ranura anular es significativamente menor que el grosor de la película de lubricante en la primera ranura anular, la junta de estanqueidad también puede producir el efecto de sellado deseado, no absoluto, pero sí considerable.

En particular, en el caso de los cojinetes de película de aceite hidrodinámicos, por lo general no se pretende un sellado completo, sino sólo un sellado en un cierto rango angular circunferencial, es decir, allí donde se produce el menor grosor de película lubricante. Por lo tanto, la junta de estanqueidad no tiene que estar diseñada necesariamente como una junta tórica completamente circunferencial; más bien para dicha aplicación, es suficiente, por ejemplo, un burlete o segmento de anillo de una longitud limitada en el rango de ángulo circunferencial mencionado.

En la caja de laminación reivindicada se conforma una ranura abierta hacia el gorrón del cilindro en el extremo del lado de la tabla del cilindro y/o en el extremo alejado de la tabla del cilindro del calzo o del casquillo de cojinete. La ranura se utiliza para el alojamiento de la junta tórica.

El lado externo axial de la ranura, es decir en el lado externo de la ranura orientado en dirección opuesta al casquillo del cojinete puede estar conformado, por ejemplo, por un disco perforado que se puede conectar de forma desmontable, por ejemplo, por atornillado, con el calzo o el casquillo del cojinete. Debido a que el ancho de la junta tórica en estado descargado es mayor que el ancho de la ranura en la dirección axial, la fuerza de pretensado con la que actúa la junta sobre el gorrón del cilindro en la dirección radial se puede ajustar atornillando el disco perforado. La razón de ello consiste en que la junta de estanqueidad elástica es isótropa cuando se sujeta en la dirección axial en la ranura, es decir, que también se expande en la dirección radial. Dependiendo de la presión ejercida por la conexión roscada en la dirección axial, dicha fuerza de pretensado también se puede ajustar de la manera deseada. Para compensar las tolerancias de fabricación en la junta de estanqueidad y a su vez garantizar que el ancho axial de la junta sea en cualquier caso al menos ligeramente mayor que el ancho de la ranura anular, resulta ventajoso cuando la junta tórica presenta al menos una elevación en su lado frontal orientado hacia el calzo y/o en su lado frontal opuesto al calzo.

Como ya se indicó anteriormente, los rebajes o las cavidades desembocan directamente en aquellas áreas de la superficie de la junta de estanqueidad que limitan el espacio de lubricante sometido a presión del cojinete. Alternativa o adicionalmente, sin embargo, también pueden estar conformadas más cavidades en aquellas áreas de la superficie de la junta que se presionan contra las paredes o la base de la ranura al sujetar la junta en la ranura, y, por lo tanto, se sellan al presionar. Estos otros rebajes o cavidades adicionales están entonces preferentemente en conexión para la conducción de fluido con el espacio de lubricante del cojinete a través de los conductos de alimentación.

En su lado frontal orientado la junta tórica, el calzo o el casquillo de cojinete puede presentar preferentemente pasadores que sobresalen en la dirección axial. Estos pasadores están dispuestos de tal manera que encajan en los rebajes mencionados en la superficie del sello. Ventajosamente, los pasadores sirven en este caso, por un lado, como una protección antirrotación para la junta, en particular, durante la operación de laminación, y, por otra parte, para limitar la deformación de la junta de estanqueidad. Otra posibilidad consiste en la disposición radial de los pasadores con la misma funcionalidad.

El volumen de los rebajes puede ser mayor que el volumen de los pasadores que se proyectan en los rebajes en el estado montado de la junta de estanqueidad. Esta configuración ofrece la ventaja de que, a pesar de que los pasadores sobresalen en los rebajes, queda una cavidad restante que, cuando está conectada al espacio anular a través de un conducto de alimentación, puede funcionar como una cavidad en el sentido de la presente invención. Un diseño del diámetro interno de la junta tórica mayor al diámetro externo del gorrón del cilindro - opcionalmente con un casquillo de gorrón aplicado - a la altura axial de la junta tórica ofrece la ventaja de que el cojinete conformado por el calzo con el gorrón del cilindro montado en el mismo puede funcionar como un cojinete de película de aceite. El requisito previo para ello consiste en que la junta tórica reduzca la ranura anular entre la superficie de deslizamiento y la superficie de contacto sólo en un rango de ángulo circunferencial limitado, donde prevalece la densidad mínima de la película de lubricante, hasta dicha película de lubricante, mientras que la junta de estanqueidad no tiene que lograr un efecto de sellado significativo en el rango angular circunferencial restante. En el área del grosor mínimo de la película de lubricante se maximiza toda la fuerza de compresión y la ranura anular se reduce hasta la película de lubricante. En el resto del rango angular circunferencial, la fuerza de compresión es insignificante y allí el lubricante puede escapar de la ranura anular por delante de la junta en la dirección axial debido al sobredimensionamiento de la junta tórica. Así se pretende que sea el caso en el funcionamiento como un cojinete de película de aceite.

Otras configuraciones ventajosas de la junta de estanqueidad y de la caja de laminación son objeto de las reivindicaciones relacionadas.

A la descripción se adjuntan 5 figuras, en donde:

Figura 1: la junta de estanqueidad conforme a la presente invención.

Figura 2: una caja de laminación del estado del arte.

Figura 3: el montaje de un cilindro en un calzo.

Figura 4: el diseño y la disposición de la junta de estanqueidad en el montaje según la figura 3 en una vista aumentada.

Figura 5: un corte transversal a través del espacio de recepción atravesado por un casquillo de cojinete o un calzo con gorrón del cilindro insertado.

A continuación, la invención se describe en detalle en referencia a las figuras mencionadas en forma de ejemplo de ejecución. En todas las figuras, los mismos elementos técnicos se indican con los mismos símbolos de referencia. La figura 1 muestra la junta de estanqueidad 100 diseñada conforme a la invención. La misma puede servir para sellar un espacio de lubricante (que no está mostrado en la figura 1) contra fugas de lubricante. La junta mencionada está fabricada al menos parcialmente de un material elástico y presenta en su interior una pluralidad de cavidades 110 conformadas de manera discrecional. En la figura 1, las cavidades 110 están realizadas, sólo a modo de ejemplo, como rebajes cilíndricos 110, que están abiertos hacia la superficie de la junta. De manera alternativa, las cavidades 110 también pueden estar conformadas por completo dentro de la junta de estanqueidad; y conectarse entonces a través de los conductos de alimentación 120 a la superficie de la junta de manera que se pueda conducir fluido. Los conductos de alimentación sirven para suministrar el lubricante desde el espacio de lubricante 300 de un cojinete, en particular, de un cojinete de película de aceite, a las respectivas cavidades 110.

En la Figura 1, el lado inferior de la junta de estanqueidad 100 conforma una superficie de deslizamiento 112 con la cual la junta de estanqueidad se presiona contra una superficie de contacto de un objeto típicamente en movimiento, por ejemplo, de un gorrón del cilindro.

Al menos en gran medida, los rebajes o los conductos de alimentación 120 desembocan en un primer espacio de lubricante 300 del cojinete a sellar. De esta manera se asegura que el lubricante y la presión se transfieran desde la primera ranura anular 300 a las cavidades. Por lo tanto, en las cavidades siempre se establece la presión eventualmente variable del espacio de lubricante. Con respecto al propósito asociado con ello, se hace referencia a las explicaciones anteriores en la parte general de la descripción.

El número de referencia 225 y el sombreado indican zonas de pared de una ranura en la cual normalmente se puede insertar la junta de estanqueidad. Estas zonas de la pared cubren en gran medida áreas de la superficie de la junta de estanqueidad. Sólo los conductos de alimentación y/o rebajes en las áreas descubiertas de la superficie de la junta de estanqueidad están en conexión para la conducción de fluido con el primer espacio de lubricante 300; véase también la figura 4.

Como se puede observar en la figura 1, los rebajes 110 también pueden estar abiertos a otras secciones de la superficie de la junta en lugar de al espacio de lubricante 300. Esto resulta particularmente ventajoso para una interacción de dichos rebajes con los pasadores del calzo, que se describirán a continuación.

La figura 1 también muestra, a modo de ejemplo, un primer grupo de rebajes 110 y un segundo grupo de rebajes 110; en donde el volumen de los rebajes del primer grupo es mayor que el volumen de los rebajes del segundo grupo. Con la misma presión aplicada, los diferentes volúmenes provocan una expansión diferente de la junta de estanqueidad y, por lo tanto, eventualmente una proporción diferente de la fuerza de sellado ejercida por la junta. La junta de estanqueidad de la figura 1 presenta un ancho a; este ancho también corresponde, por ejemplo, al ancho de la superficie de deslizamiento 112. También se puede observar que la junta de estanqueidad presenta, por ejemplo, una sección transversal rectangular. Las cavidades separadas 110 o los rebajes 110 están distribuidos preferentemente de manera uniforme a lo largo de la longitud o de la circunferencia de la junta de estanqueidad. Esto ofrece la ventaja de que, por lo tanto, la junta de estanqueidad 100 también presenta las mismas propiedades en cada punto o en cada sección longitudinal. Para sellar cilindros, tales como un gorrón del cilindro 212, la junta de estanqueidad 100 se puede diseñar como una junta tórica; véase la figura 5. La superficie de deslizamiento 112 está diseñada entonces para estar orientada al centro o al punto medio de la junta tórica o, en otras palabras, a la superficie o a la superficie de contacto del cilindro; véase la figura 5.

La figura 2 muestra una caja de laminación según el estado del arte, como la que también es la base de la presente invención. La caja de laminación 200 presenta al menos uno, aquí a modo de ejemplo cuatro cilindros 210, cada uno con dos gorrones del cilindro 212 y con una tabla del cilindro 214 respectivamente. En particular, los dos cilindros de trabajo centrales mostrados en la figura 2 se utilizan para laminar material de laminación. Cada uno de los cilindros 210 está montado de manera giratoria con sus gorrones del cilindro 212 en un calzo 220, también denominado como carcasa de cojinete.

La figura 3 muestra en detalle este montaje en un corte longitudinal. Allí se puede observar el cilindro 210 con su gorrón del cilindro 212 y su tabla del cilindro 214. Sobre el gorrón del cilindro está aplicado un casquillo de gorrón 216. El gorrón del cilindro con el casquillo de gorrón está montado en un orificio de recepción que está atravesado por un casquillo de cojinete 222. El casquillo de cojinete 222 está dispuesto de manera rotacionalmente fija en el calzo 220. Entre el casquillo de cojinete 222 dispuesto de manera rotacionalmente fija y el casquillo de cojinete 216 que gira con el gorrón del cilindro 212 está conformada una ranura anular 300, la cual durante el funcionamiento de la caja de laminación está llena de lubricante 320. Por lo tanto, el lubricante en la ranura se encuentra a alta presión, generalmente a unos 100 bares. En la figura 3, a modo de ejemplo, la ranura anular 300 está sellada por la junta tórica 100 conforme a la invención tanto en su extremo del lado de la tabla del cilindro como en su extremo alejado de la tabla del cilindro. La junta tórica 100 no tiene que estar diseñada necesariamente conforme a la invención en toda su circunferencia; en principio, sólo una sección de la junta tórica puede estar diseñada en consecuencia. En la figura 3 también se puede observar que el casquillo de cojinete 222 presenta, en su extremo del lado de la tabla del cilindro y en su extremo alejado de la tabla del cilindro, una ranura 230 que está abierta hacia el gorrón del cilindro 212, en la cual se inserta la junta tórica 100. En el ejemplo mostrado en la figura 3, los lados externos de las dos ranuras 230 no están conformados por el casquillo de cojinete 222. Más bien, cada uno de los lados externos de las ranuras está conformado allí por discos perforados 240 que están atornillados al casquillo de cojinete 222 con tornillos 245. Debido a que, en el estado descargado y eventualmente considerando las elevaciones 130, véase la figura 1 en la dirección axial R, el ancho a de la junta tórica 100 se diseña deliberadamente conforme a la invención ligeramente mayor que el ancho A de la ranura predeterminada estructuralmente por el casquillo del cojinete 222, es posible que apretando los tornillos 245, la fuerza axial con la que se aprietan las juntas tóricas 100 en la ranura se pueda ajustar de forma variable. Debido al comportamiento isotrópico del material de la junta de estanqueidad 100, el aplastamiento o la comprensión axial provoca no sólo una reducción del ancho de la junta tórica, sino también una expansión de la junta tórica en la dirección radial. Por lo tanto, una variación en la fuerza de sujeción axial también provoca automáticamente una variación de la precarga o de la fuerza de compresión radial con la cual la superficie de deslizamiento 112 de la junta de estanqueidad 100 se presiona contra la superficie de deslizamiento opuesta al casquillo de gorrón 216.

La figura 4 muestra nuevamente en detalle la instalación de la junta de estanqueidad 100 en el casquillo de cojinete 222.

El número de referencia 225 indica las zonas de pared de la ranura en el calzo o en el casquillo de cojinete, contra las cuales se presiona la junta de estanqueidad 100 durante la instalación en la ranura. En otras palabras, la junta de estanqueidad y las cavidades en la superficie de la junta están eventualmente cubiertos y sellados por estas zonas de pared. Las cavidades o los conductos de alimentación dispuestos sólo radialmente más hacia adentro desembocan en la primera ranura anular 300. También se puede observar que el grosor de la película lubricante 330 en la segunda ranura anular 140 entre la superficie de deslizamiento 112 de la junta de estanqueidad 100 y la superficie de contacto ubicada en oposición 218 del casquillo del gorrón 216 es significativamente menor que el grosor de la ranura anular 300. Esto se consigue porque la junta tórica 100 se proyecta en la dirección radial en gran medida en la ranura anular 300 originalmente presente allí. En la Figura 4, las proporciones se muestran exageradas. Efectivamente, la junta tórica presiona sobre la superficie de contacto 218 del casquillo del gorrón 216 debido a la fuerza de compresión radial FR. Sin embargo, a causa de las condiciones de alta presión mencionadas anteriormente, la película de lubricación 330 mencionada anteriormente con un grosor de sólo unos pocos mm se conforma entre la superficie de deslizamiento 112 y la superficie de contacto 218. La presión en la primera ranura anular 300 es significativamente mayor que en la segunda ranura anular 140.

También se puede observar que la junta tórica 100 está insertada en la ranura 230 de tal manera que sus rebajes 110 encajan con los pasadores 228 que se extienden desde el lado frontal del casquillo de cojinete 222 que delimita la ranura 230, preferentemente en la dirección axial R. En el caso de cavidades dispuestas radialmente, los pasadores se extienden perpendicularmente a la dirección axial. La cavidad restante 116 está sellada con respecto al casquillo de cojinete 222 debido a la fuerza de compresión axial o radial con la cual la junta tórica 100 se presiona en la ranura con la ayuda del disco perforado 240; funcionando, por lo tanto, como una cavidad 110 en el sentido de la presente invención, que desemboca en el espacio de lubricante 300 del cojinete (de película de aceite) a través de un conducto de alimentación 120. El efecto de la variación, en particular, del aumento de la fuerza radial total en función de las condiciones de presión en la zona de la película de lubricante 330 se ha descrito en detalle anteriormente.

La figura 5 ya se ha descrito brevemente a modo de introducción. Allí, se muestra un corte transversal a través del espacio de recepción atravesado por el casquillo de cojinete para el alojamiento del gorrón del cilindro 212. Como se puede observar en una visión de conjunto de las figuras 4 y 5, el espacio de recepción está limitado en la dirección radial no sólo por el casquillo de cojinete 222, sino, en particular, también por la junta tórica 100, que por lo general se proyecta aún más hacia el interior. En el interior del espacio de recepción, el gorrón del cilindro 212 gira, eventualmente, con el casquillo de gorrón 216 aplicado. Para el funcionamiento del cojinete de rodillo como un cojinete de película de aceite hidrodinámico, el diámetro interno dD de la junta tórica 100 es mayor que el diámetro externo DZ del gorrón del cilindro 212 a la altura axial de la junta tórica, opcionalmente, con el casquillo del gorrón 216 aplicado. Durante el funcionamiento como cojinete de película de aceite hidrodinámico, la junta tórica 100 sólo se presiona entonces en el rango angular circunferencial de la película de lubricante mínima, que se encuentra aproximadamente en el rango de la fuerza de laminación efectiva máxima FWmax, tan estrechamente a la superficie o a la superficie de contacto 218 del gorrón del cilindro que sólo allí se conforma la película de lubricante 330. En el rango angular circunferencial restante, la superficie de deslizamiento 112 de la junta tórica 100 ya no se apoya contra la superficie de contacto 218 del gorrón del cilindro 212; más bien, la distancia entre estas dos superficies es mayor que el grosor de la película de lubricante en la zona de la fuerza máxima de laminación; esto se aplica, en particular, debido al sobredimensionamiento mencionado anteriormente de la junta tórica 100. Dicho sobredimensionamiento y el mayor espacio resultante entre la superficie de deslizamiento 112 y la superficie de contacto 218 permite de manera ventajosa una salida axial de lubricante en el rango angular circunferencial fuera del área de la fuerza de laminación máxima. El diámetro externo DD de la junta tórica 100 corresponde por lo general al diámetro interno de la base de la ranura 230.

Lista de símbolos de referencia

100 Junta de estanqueidad

10 Cavidad o rebaje

111 Perfilado de la superficie de deslizamiento

112 Superficie de deslizamiento

116 Cavidad restante

120 Conducto de alimentación

30 Elevación

140 Ranura anular o espacio del lubricante debajo de la junta

200 Caja de laminación

210 Cilindro

212 Gorrón del cilindro

214 Tabla del cilindro

216 Casquillo de gorrón

218 Superficie de contacto

220 Calzo

222 Casquillo de cojinete

225 Zonas de pared de la ranura

228 Pasador

230 Ranura

240 Disco perforado

245 Tornillo

300 Ranura anular o espacio del lubricante del cojinete

320 Lubricante

330 Película lubricante

a Ancho de la junta tórica en dirección axial

A Ancho de la ranura en dirección axial

DD Diámetro externo de la junta tórica

DZ Diámetro externo del gorrón del cilindro, eventualmente, con casquillo del cilindro

dD Diámetro interno de la junta tórica

R Dirección axial

FR Fuerza de compresión radial sobre la junta

FWmax Fuerza de laminación máxima

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Caja de laminación (200) que presenta:

al menos un cilindro (210) con dos gorrones del cilindro (212) y una tabla del cilindro (214) para la laminación de un producto de laminación;

al menos un calzo (220) - opcionalmente con un casquillo de cojinete (222) - para el montaje rotativo del cilindro (210) en la caja de laminación (200); en donde el calzo (220) o el casquillo de cojinete que abarca un orificio de recepción para el alojamiento de uno de los gorrones del cilindro (212)) - opcionalmente con un casquillo de gorrón (216) aplicado -; en donde el diámetro interno del orificio de recepción está diseñado mayor que el diámetro externo del gorrón del cilindro - opcionalmente con un casquillo de gorrón aplicado - de tal manera que se conforma una ranura anular entre el calzo o el casquillo del cojinete y entre el gorrón del cilindro o el casquillo del gorrón (300) para recibir un lubricante (320); y

una junta para sellar la ranura anular dispuesta de manera rotacionalmente fija en el extremo del lado de la tabla del cilindro y/o en el extremo alejado de la tabla del cilindro del calzo (220) o del casquillo del cojinete (222) con respecto al cilindro giratorio; la cual representa un espacio de lubricante, al menos, en un rango de ángulo circunferencial predeterminado;

caracterizada porque,

la junta de estanqueidad (100) está realizada al menos parcialmente de un material elástico;

porque la junta de estanqueidad presenta al menos dos cavidades (110) que están separadas entre sí en la dirección circunferencial y que están abiertas hacia espacio de lubricante del cojinete para la alimentación del lubricante (320) desde el espacio de lubricante (300) del cojinete en las cavidades que debe sellarse;

porque una ranura (230) abierta hacia el gorrón del cilindro (212), en la cual se puede insertar la junta de estanqueidad (100), está conformada en el extremo del calzo (220) o del casquillo del cojinete (222) del lado de la tabla del cilindro y/o del lado alejado de la tabla del cilindro; y

porque el ancho axial a de la junta de estanqueidad (100) en el estado descargado es mayor que el ancho A de la ranura (230) en la dirección axial R.

2. Caja de laminación según la reivindicación 1,

caracterizada porque,

la junta de estanqueidad (100) está diseñada como un segmento anular y presenta una longitud limitada predeterminada L para la cual se aplica lo siguiente:

L < circunferencia total del espacio anular.

3. Caja de laminación según la reivindicación 1,

caracterizada porque,

la junta de estanqueidad (100) está diseñada como una junta tórica

4. Caja de laminación (200) según la reivindicación 3,

caracterizada porque,

el diámetro externo (DD) de la junta tórica en el estado descargado es esencialmente igual al diámetro de la ranura (240) en su base.

5. Caja de laminación (200) según una de las reivindicaciones 3 ó 4,

caracterizada porque,

el diámetro interno (dD) de la junta tórica (100) es mayor que el diámetro externo (DZ) del gorrón del cilindro (212) -opcionalmente con el casquillo de gorrón (216) aplicado- a la altura axial de la junta tórica.

6. Caja de laminación (200) según la reivindicación 1,

caracterizada porque,

el lado externo axial de la ranura está conformado por un disco perforado (240) que se puede conectar de manera desmontable, por ejemplo, mediante atornillado al calzo o al casquillo de cojinete (222).

7. Caja de laminación (200) según una de las reivindicaciones 1 a 6

caracterizada porque,

la junta de estanqueidad (100) presenta al menos una elevación (130) en su lado frontal opuesto y/o orientado al calzo.

8. Caja de laminación (200) según la reivindicación 1 a 7,

caracterizada porque,

la junta de estanqueidad (100) presenta una sección transversal rectangular; y porque la superficie de sellado de la junta de estanqueidad está orientada al gorrón del cilindro.

9. Caja de laminación (200) según una de las reivindicaciones 1 a 8

caracterizada porque,

los rebajes (110) en la superficie de la junta tórica también están diseñados abiertos hacia el calzo (220) o hacia el casquillo del cojinete (222).

10. Caja de laminación (200) según la reivindicación 9,

caracterizada porque,

el calzo (220) o el casquillo del cojinete (222) presenta pasadores (228) que sobresalen en la dirección axial o radial en su lado frontal orientado hacia la junta de estanqueidad para encajar en los rebajes (110) en la superficie de la junta de estanqueidad (100).

11. Caja de laminación (200) según la reivindicación 10,

caracterizada porque,

el volumen de los rebajes (110) en los cuales se proyectan los pasadores es mayor que el volumen de los pasadores (228) que encajan en los rebajes.