CH525042A - Lagerung für Messring - Google Patents

Description

  
 



  Lagerung für Messring
Für die bewegliche Lagerung von Messringen auf Laufoder Gleitbahnen von Walzen, wie sie für die Führung von berührungslos wirkenden Walzspaltaufnehmern in Kalt- und Warmwalzwerken verwendet werden, sind Wälz- oder Gleitlager gebräuchlich. Vielfach werden hierfür, und zwar vornehmlich bei niederen Walzgeschwindigkeiten und -temperaturen, nebst schlagarmen Präzisions-Nadellagern auch Gleitlager aus kunststoffgesintertem oder speziellem   Lagermaterial    verwendet.



   Da die auf den sich drehenden Walzen gelagerten, zum Walzgerüst feststehenden Messringe wegen der daran angebrachten Wegaufnehmer, deren Messstrecke unendlich gross aufgelöst und auf Zehntelmikrometer genau gemessen wird, kein Spiel aufweisen dürfen, hat sich für die Ringe eine aus zwei mit einem Scharnier versehene Halbringkonstruktion als zweckmässig erwiesen. Hierbei wird mit Hilfe einer einstellbaren Andruckfeder - unabhängig davon, ob Wälz- oder Gleitlager verwendet werden - das Lagerspiel vollständig aufgehoben und die Andruckkraft so gross gewählt, dass das Eigengewicht der Anordnung und die entsprechenden, beim Walzen auftretenden Beschleunigungskräfte kompensiert werden und eine Relativbewegung bzw. Lageänderung zwischen dem Messring (bzw. dem Aufnehmer) und dem Walzenkörper verhindert wird.



   Diese bei niederen Walz- bzw. Gleitgeschwindigkeiten benutzte Lagerung kann bei höheren Werten, etwa oberhalb   400600    m/min, sowie unter besonderen Betriebsbedingungen im ganzen Geschwindigkeitsbereich nicht mehr zufriedenstellend eingesetzt werden. So wirken sich besonders Temperaturen über etwa   80    C und eine durch Zunder und Abrieb verursachte Verschmutzung der Lauf- oder Gleitbahn nachteilig auf die Mess- und Betriebssicherheit, wie auf die Lebensdauer der Lagerelemente aus.



   Die der Erfindung gestellte Aufgabe betrifft die Lagerung eines Messringes, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und die Lagerelemente gegen unzulässig hohe Temperaturen und starke Schmutzeinwirkungen hinlänglich schützt sowie einen niederen, von der Drehzahl des Trägerkörpers weitgehend unabhängigen Reibwert aufweist.



   Erfindungsgemäss ist die Lagerung eines Messringes auf einem rotierenden Trägerkörper dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lagerelement so ausgebildet ist, dass ein auf dem Umfang mindestens an einer Stelle zwischen dem Lagerelement und dem Trägerkörper mit Überdruck eingebrachtes, auf dem Umfang des Trägerkörpers in den äusseren Raum strömendes Medium von aussen auf das Lager einwirkende Schmutzteile fernhält und eine die Lagerreibung herabsetzende und der Lagererwärmung entgegenwirkende Isolierschicht zwischen Lagerelement und Trägerkörper bildet.



   Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 die schematische Ansicht eines zweiteiligen, gefederten Messringes mit Gleitlagersegmenten,
Fig. 2 den auf einer Walze angebrachten Messring nebst zugehörigem Lagerelement mit Druckkammern und Drosselkanälen im Schnitt,
Fig. 3 die schematische Darstellung eines kombinierten Andruck-Gegendruck-Systems für die reibungsarme und gekühlte Lagerung eines Messringes.



   In Fig. 1 sind der zweiteilige, mittels Druckfedern 6/7 auf den Trägerkörper   5 - einem    rotierenden Walzenzapfen gespannte Messring 3/4 und die in ihm eingebetteten Lagerelemente 1/2 schematisch dargestellt. Der mit Hilfe des Anschlages 9 gegen Mitdrehen gesicherte Ring umschliesst die Walze 5 spielfrei und liegt mit den Lagersegmenten 1/2 fest auf der Walze auf. Mit 8 ist eine auf der Messringhälfte 3 befestigte Messeinrichtung, z.B. ein Wegaufnehmer, bezeichnet.



   Fig. 2 zeigt die auf einem Walzenzapfen 5 gelagerten Messringhälften 3/4 mit den Ringdruckkammern 11/21 und den Druckanschlussstutzen 16/26 sowie die zugehörigen mit Druckkammern 12/22, 15/25 und Drosselbohrungen 13/23, 14/24 versehenen Lagerelemente 1/2.



   Beim Betrieb der Walzen, d.h. sobald Schmutzteile auf die Messringe bzw. deren Lagerung einwirken können, werden von einem nicht gezeigten Druckspeicher oder einer Förderpumpe nebst Filter die Lagerelemente 1/2, vorzugsweise über nicht dargestellte Druckregler, jeweils gesondert durch die Einlassöffnungen 16/26 mit einem strömenden Medium  gespeist, wobei die Pfeile 10 die Strömungsrichtung angeben.



  Zwecks Ausgleich des Eigengewichtes der Anordnung wird dabei jeweils in den Druckkammern 15 bzw. 25 der Oberund Unterringhälfte 1 bzw. 2 ein unterschiedlicher Vordruck eingestellt und dadurch eine einfache Zentrierung des Messringes 3/4 auf dem Walzenkörper 5 ermöglicht.



   Hierbei wirkt die Einrichtung prinzipiell so, dass - bei Betrachtung des oberen Lagerelementes - das von der Ringdruckkammer 11 durch die Drosselkanäle 13 und 14 (14' und 14") in die Druckführungskammern 15 und 12 (12' und 12") strömende Medium, z.B. Walzöl, die beiden Messringfhälften 3/4 infolge des gegenüber der Atmosphäre herrschenden Überdruckes auseinanderdrückt, und zwar entsprechend der Grösse der Federvorspannung Pf und dem in dem Lagerspalt herrschenden Gegendruck, der sich, gemäss der (idealisierten) Bernoullischen Strömungsgleichung, als Differenzdruck P1-P2 darstellt. Hierbei ist   P1    der Vordruck in den Ringkammern 11 bzw. 21 und P2 etwa der Druck im Aussenraum; Pf bezeichnet den mittleren Druck der beiden   Spannfedern    6/7 bei Nennfederweg.



   Die Höhe der Druckkammern 12/15 und 22/25 bzw.



  die Lagerspaltweite und damit die Dicke der im Lagerspalt gebildeten Isolierschicht aus z.B. Walzöl lässt sich in einfacher Weise durch die Einstellung des Vordruckes beeinflussen.



   Anstatt des Walzöls kann für die Lagerspalterzeugung auch ein gasförmiges Medium, z. B. Luft, verwendet werden.



  Von Vorteil sind in diesem Fall die günstigeren Reibverhältnisse im Lagerspalt, da die dynamische Zähigkeit von Luft etwa ein bis zwei Grössenordnungen kleiner ist als die der üblichen Walzöle. Dadurch wird das auch als Reynoldszahl definierte Verhältnis der Trägheits- zu den Zähigkeitskräften für Luft grösser und damit die Abhängigkeit der Strömungsverhältnisse - und damit der Lagerspaltweite - von der Konstruktion bzw. von deren Toleranzen geringer.



   Wie Fig. 2 ferner zeigt, kann bei entsprechender Ausbildung des Trägerkörpers 5 ausser der radialen  schwimmenden  Führung der Lagerelemente bzw. der   Messringhälften    auch eine praktisch berührungsfreie axiale Fixierung der Messeinrichtung erzielt werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein zu beiden Seiten des Lagers in einem Walzeneinstich oder durch Prallringe gebildeter, radial nach aussen verlaufender Ausströmkanal vorgesehen. Dank dieser Einrichtung wird der Messring durch das ausströmende Medium mittig zur Laufbahn geführt. Bei einer anderen, nicht dargestellten Variante für die Axialführung des Messringes, können, ähnlich wie für die Radiallagerung, beidseitig am Messring mit Düsen und Druckkammern versehene Axiallagersegmente über eine besondere Druckölversorgung gespeist und unabhängig von der Radiallagerung eingestellt werden.

  Hierbei hat in allen Fällen die in Fig. 2 skizzierte Lagerung die, nebst der  schwimmenden  Führung, nicht minder wichtige Aufgabe, mittels des aus den Ringkammern 12/22 ausströmenden flüssigen oder gasförmigen Stoffes, den beim Walzen anfallenden Zunder und Abrieb von den Lagerelementen und der Führungsbahn fernzuhalten.



   Im Hinblick auf eine allfällige Kühlung der Messeinrichtung ist, sofern Öl als Betriebsstoff verwendet wird, die höchstzulässige Öltemperatur, bei entsprechend niederer Viskosität, für die optimale Einstellung der Lagerung zu wählen.



   In Fig. 3 ist eine Variante der Messringvorspannung schematisch dargestellt. Bei diesem Beispiel werden die Stahlfedern (z.B. 6 in Fig. 1) durch   Druckzylinder (z.B.    17 in Fig. 3) ersetzt. Von Vorteil ist bei dieser Ausführung nicht nur die stufenlose Vorspannungsänderung, sondern darüber hinaus, dank der Verkopplung von Vorspannung und Gegendruck, besonders eine automatische, druckschwankungsunempfindliche Differenzkraft- und Lagerspalt-Regelung des Messringes. Wie der Skizze zu entnehmen ist, strömt das Medium,   z. B.    Walzöl, zunächst in den dem Halbring 3 zugehörigen Druckzylinder 17 und von dort über eine einstellbare Drosselstrecke 18/19 in die Ringdruckkammer 11.



  Durch die ebenfalls in Fig. 2 dargestellten Drosselkanäle 13 (die in Fig. 3 in ihrer radialen Anordnung erkennbar sind) fliesst das Walzöl in die Druckführungskammer 15 und tritt von dort, auf dem Umfang verteilt, über die Seitenkammern 12'/12" mit Maximalgeschwindigkeit in den Aussenraum ein.



   Der Lagerspalt des Messringes kann dabei, aufgrund der als Druckregelkreis wirkenden Anordnung, mittels der Dros   selschraube    19 in vorteilhafter Weise den Betriebsbedingungen bequem angepasst werden.



   Ausser den vorgenannten Ausführungsbeispielen für Kalt- und Warmwalzwerke der Metallbranche kann die Messring-Lagerung mit Vorteil auch für Gummi- und Kunststoff Kalander verwendet werden. Da diese Maschinen in der Regel ohne Schmiermittel und mit geheizten Walzen betrieben werden, ist für diese Anlagen ein gasförmiges Medium für die Lagerung und Kühlung sowie für den Schutz der Messringe   zweckmässig.    

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Lagerung eines Messringes auf einem rotierenden Trägerkörper, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lagerelement (1) so ausgebildet ist, dass ein auf dem Umfang mindestens an einer Stelle (15) zwischen dem Lagerelement (1) und dem Trägerkörper (5) mit Überdruck eingebrachtes, auf dem Umfang des Trägerkörpers in den äusseren Raum strömendes Medium von aussen auf das Lager einwirkende Schmutzteile fernhält und eine die Lagerreibung herabsetzende und der Lagererwärmung entgegenwirkende Isolierschicht zwischen Lagerelement (1) und Trägerkörper (5) bildet.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Lagerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium in ringförmige Druckführungskammern (12, 15) des Lagerelementes eingeleitet wird, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass mindestens eine mittige Kammer (15) im wesentlichen eine tragende Isolierschicht und den Lagerspalt erzeugt und konstant hält, und mindestens zwei seitliche Kammern (12', 12") am äusseren Rand das Lagerelement gegen Fremdkörper schützen und kühlen.

   2. Lagerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gleichartige Lagerelemente (1, 2) in zwei Messringfhälften (3, 4) eingebettet sind, die, radial frei beweglich, durch Federwirkung zusammengehalten sind.

   3. Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des strömenden Mediums im Lagerspalt mit dem Federdruck und dem Eigengewicht der jeweiligen Messringfhälfte im statisch stabilen Gleichgewicht ist, wobei der Lagerspaltdruck und der Federgegendruck so gross gewählt werden, dass eine von Beschleunigungskräften herrührende relative Verlagerung von Trägerkörper (5) und Messring (3, 4) keinen nachteiligen Einfluss auf die Messgenauigkeit einer mit dem Ring fest verbundenen.

   Messeinrichtung (8) hat.

   4. Lagerung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwirkung mittels eines Druckzylinders (17) erzeugt wird, wobei der Zylinderdruck und der Kammerdruck im Lagerspalt der Lagerelemente (1, 2) in einem bestimmten, das Gleichgewicht bewirkenden Verhältnis zueinander stehen und die auf die Messringfhälften (3, 4) ausgeübten Kräfte selbsttätig geregelt sind.

   5. Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der im Lagerspalt oberhalb des Trägerkörpers (5) herrschende, im wesentlichen das Eigengewicht kompensierende Überdruck des strömenden Mediums grösser als der unterhalb des Trägerkörpers herrschende Spaltdruck ist und die Druckdifferenz so bemessen ist, dass der Lagerspalt auf dem ganzen Umfang des Trägerkörpers ungefähr gleich gross ist.

   6. Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckführungskammern (12, 15/22, 25) in zwei Lagerelementen mit den Druckkammern (11/21) für Messringfhälften (3/4) durch Kanäle (13, 14/23, 24), die als Drosselstrecken ausgebildet sind, in Verbindung stehen.

   7. Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (1, 2) und der damit korrespondierende Trägerkörper (5) so ausgebildet sind, dass das aus den Lagerelementen austretende strömende Medium eine axiale Führung der Lagerelemente auf dem Trägerkörper bewirkt.

   8. Lagerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium Walzöl ist.

   9. Lagerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (1) aus einem Gleitlagerwerkstoff mit Trockenlaufeigenschaften besteht und das strömende Medium Luft ist.