DE2507234A1

DE2507234A1 - Walzwerk

Info

Publication number: DE2507234A1
Application number: DE19752507234
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Christ; Anton Dipl Ing Dolenc; Rolf Lehmann
Original assignee: Escher Wyss AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1975-02-13
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1976-08-26
Also published as: JPS5263145A; ATA118275A; CH587688A5; AT339854B; US4041752A; JPS5422417B2

Description

^ρ· 4874 ESCHER WYSS Aktiengesellschaft., Z Ü rich/ Schweiz

Walzwerk

Die Erfindung betrifft ein Walzwerk mit mindestens einer Walze, auf deren Oberfläche direkt ein hydraulisches Medium zur Bildung von Druckkraft einwirkt.

Derartige Walzwerke sind z.B. aus der GB-PS 1.270.169 und aus der FR-PS 608.256 bekannt. Bei diesen befinden sich die Walzen, welche dem Druck des hydraulischen Mediums ausgesetzt sind, über einem Behälter j in welchem sich das Medium befindet. Abgesehen davon, dass nur eine Druckrichtung von unten nach oben möglich ist, besteht bei derartigen Walzwerken der Nachteil einer Instabilität der Walze in ihrer Längsrichtung. Ausserdem bestehen bei grösseren Drücken Schwierigkeiten mit der Abdichtung des hydraulischen Mediums zwischen Walze und Führung.

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Andererseits sind z.B. aus der US-PS 3.802.04 4 sogenannte Durchbiegungsausgleichwalzen bekannt, bei welchen ein zylindrischer Mantel vorgesehen ist, der um einen feststehenden zentralen Träger drehbar ist. Zwischen dem Träger und dem Mantel befinden sich hydrostatische Druckelemente, welche ein berührungsfreies Abstützen des Mantels gestatten. Obwohl derartige Walzen für die höchsten Anforderungen geeignet sind, gibt es Fälle, wo das gleiche Ziel mit einfacheren und billigeren Mitteln erreichbar wäre.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Walzwerkes zum Ziel, bei welchem eine stabile Abstützung der Walzen durch ein direkt auf die Walzenoberfläche wirkendes hydraulisches Medium ermöglicht wird, wobei das Walzwerk einfacher ist als bei Verwendung von Durchbiegungsausgleichwalzen und zusätzlich eine intensive Kühlung der Walzenoberfläche erhalten wird.

Das erfindungsgemässe Walzwerk, durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Druckkraft der Walze mindestens ein hydrostatisches Dmckele ment vorgesehen ist, welches einen kolbenartigen Teil aufweist, der mit einem feststehenden Teil des Walzwerkes einen Zylinderraum umschliesst und durch den im Zylinderraum wirkenden Druck eines hydraulischen Druckmittels gegen die Walzenoberfläche angepresst wird, wobei der kolbenartige Teil

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eine der Waizenoberfläche zugewandte Lauffläche mit mehreren hydrostatischen Drucktaschen aufweist, die unabhängig voneinander durch Drosselkanäle mit dem Zylinderraum verbunden sind, wobei die bezüglich der Kraftbildung wirksame Querschnittsf.lache der Lauffläche grosser ist als die dem Druck im Zylinder ausgesetzte wirksame Fläche.

Das hydrostatische Druckelement gestattet eine berührungsfreie Abstützung der Walze, die in diesem Fall einfach ausgebildet und z.B. voll sein kann, wobei gleichzeitig das aus dem Element durch einen schmalen Spalt ausströmende hydraulische Druckmittel eine intensive Kühlwirkung auf die VJalzenoberfläche ausübt. Auf diese Weise kann z.B. bei Walzwerken für Metalle bzw. metallische Folien eine besondere Kühlung der Druckstelle wegfallen bzw. stark vermindert werden. Zusätzlich wird im Bereich der Druckelemente eine wesentlich gleichmässigere Kühlwirkung erhalten als sie bisher erreichbar war.

Vorzugsweise kann das Walzwerk so ausgebildet sein, dass zwei Walzen,zwischen welchen sich eine Pressstelle befindet, mit hydrostatischen Druckelementen versehen sind, wobei die Anpresskräfte der Druckelemente beider Walzen in der gemeinsamen Achsenebene beider Walzen liegen und gegeneinander gerichtet sind. Bei einer derartigen Ausbildung kann eine Durchbiegung der Walzen in der Pressrichtung fast vollständig ausgeschlossen werden.

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Dabei kann eine 5er Walzen in einem Lagergerüst in festen Lagern drehbar gelagert sein, während die andere Walze gegenüber dieser in der Achsebene verschiebbar ist. Bei einer solchen Ausführungsform wird durch die Schaffung einer festen Lage einer der Walzen die Regelung des Anpressdruckes der hydrostatischen Stütselemente wesentlich vereinfacht.

Vorzugsweise kann die Walze mit mehreren Stützelement en versehen sein, die in einer zur Walzenachse parallelen Linie angeordnet sind. Eine derartige Ausbildung der Stützelemente ist einfacher und auch bei grossen Drücken leichter abzudichten, als wenn z.B. ein einziges Stützelement mit einem ieistenartigen Druckteil verwendet wird.

Vorzugsweise können dabei in einer Linie angeordnete Druckelemente an verschiedene Quellen des hydraulischen Mediums angeschlossen sein, derart, dass der Verlauf der Druckkraft in der Achsenrichtung steuerbar ist. Unter anderem kann dadurch auch eine besondere Stabilität der Walze in der Längsrichtung der Walze erzielt werden.

Die in einer Linie befindlichen Druckelemente können Flächen mit einem runden Umfang haben, welche den Zylinderraum umschliessen, wobei die den Walzen zugewandten Laufflächen der Druckelemente einen viereckigen Querschnitt

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haben können. Vorzugsweise können dabei die Laufflächen rhombusförmig sein, wobei sich einander zugewandte schräge Seiten benachbarter Druckelemente bezüglich der Urafangsrichtung der Walze überlappen. Auf diese Weise kann einerseits eine gute Abdichtung der kolbenartigen Teile gegenüber den Zylinderräumen erzielt werden, wobei andererseits eine zusammenhängende lückenlose Stützfläche für die Walze erhalten wird.

Es ist beim vorliegenden Walzwerk möglich, mindestens ein hydrostatisches Druckelement auch zum seitlichen Abstützen der Walze vorzusehen. Dadurch kann die Walze auch gegenüber seitlichen Kräften gleichmässig abgestützt werden.

Bei Walzwerken für besonders hohe Ansprüche bzw. Anpresskräfte kann die Walze, auf weiche das hydrostatische Druckelement einwirkt, eine Anpresswalze sein, die eine Druckkraft auf eine zum Walzen des Materiales dienende Arbeitswalze ausübt.

Vorzugsweise können- jedoch bei einem derartigen WaIz-

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werk zwei Arbeitswalzen und .zwei Anpresswalzen vorgesehen sein, wobei die Arbeitswalzen seitlich durch hydrostatische Druckelemente abgestützt sind.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigt:

Fig.1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Walzwerkes mit Teilschnitt durch ein hydrostatisches Druckelement gemäss der Linie I - I in der Fig.2,

Fig.2 den Schnitt II - II aus der Fig.1,

Fig.3 einen senkrecht zu den Walzenachsen geführten Schnitt einer anderen Ausführungsform des Walzwerkes,

Fig.4 einen der Fig.3 entsprechenden Schnitt einer weiteren Ausführungsform des Walzwerkes und

Fig.5 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform von Laufflächen 16' der Druckelemente.

In den Fig.1 und 2 ist ein Walzwerk dargestellt, das einen Rahmen 1 mit zwei seitlichen Lagergerüsten 2 und dazwischen befindlichen Traversen 3 aufweist. In den Lagergerüsten sind Lagerträger 4 und 5 angeordnet, wobei der Lagerträger 4 am Gerüst 2 befestigt ist,und der Lagerträger beweglich geführt ist.

In den Lagerträgern 4 und 5 sind Zapfen 6 und 7 von Walzen 8 und 10 drehbar gelagert. Die Walzen 8 und 10

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können, wie dargestellt, voll oder auch hohl sein. Beide Walzen 8 und 10 können angetrieben sein, was in der Fig.2 durch Enden 11 mit Vierkantflächen angedeutet ist.

Zum gegenseitigen Anpressen der Walzen 8 und 10 an der Pressstelle P sind hydrostatische Druckelemente 12 vorgesehen, die auf den Traversen 3 abgestützt sind und eine Anpresskraft auf die Walzenoberflachen ausüben.

Die hydrostatischen Druckelemente 12 enthalten jeweils einen Zylinder 13 mit einem ZyIInderraum 14, in welchem ein kolbenartiger Teil 15 dichtend geführt ist. Die kolbenartigen Teile 15 stützen sich mit Laufflächen 16 gegen die Oberfläche der betreffenden Walze 8', 10 ab. Jeder kolbenartige Teil 15 ist an seiner Lauffläche mit mehreren, vorzugsweise vier hydrostatischen Drucktaschen 1? versehen, die durch Drosselkanäle 18 voneinander unabhängig mit dem Zylinderraum 14 in Verbindung stehen. Dabei sind die Verhältnisse so gewählt, dass die Lauffläche eine grössere wirksame Querschnittsfläche, d.h. eine senkrecht zur Achse des kolbenartigen Teiles gemessene Fläche,hat als die dem Druck im Zylinderraum 14 ausgesetzte wirksame Fläche. Wie noch aus der Fig.2 der Zeichnung hervorgeht, sind die Zylinder 13 der hydrostatischen Druckelemente 12 durch Verteilleitungen 20, 20' an Quellen des hydraulischen Druckmittels, in diesem Fall Pumpen 21, 21', angeschlossen.

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Im Betrieb fördern die Pumpen 21 , 21 ' das hydraulische Druckmittel, das z.B. eine Emulsion von Wasser und OeI oder ein OeI sein kann, durch die Verteilleitungen 20, 20' in die einzelnen Druckelemente 12. In diesen bewirkt das hydraulische Druckmittel in erster Reihe ein Anpressen der kolbenartigen Teile 15 gegen die Oberflächender Walzen 8 und 10 und somit auch der Walzen gegeneinander. Gleichzeitig strömt jedoch das Druckmittel durch die Drosselkanäle 18 in.die Drucktaschen 17, so dass sich in diesen ein Gegendruck aufbaut. Da die hydraulisch wirksame Grosse der Lauffläche 16 grosser ist als die des im Zylinder 13 befindlichen Endes des Teiles 15,genügt in den Drucktaschen 17 ein kleinerer Druck zum Abheben von der Oberfläche der betreffenden Walze, wobei das Druckmittel dauernd durch einen kleinen Spalt zwischen dem Teil 15 und der Oberfläche der betreffenden Walze 8, 10 ausfliesst. Auf diese Weise wird ähnlich wie bei den Durchbiegungsausgleichwalzen nach der US-PS 3.802.044 eine berührungsfreie hydrostatische Abstützung der Walzen erhalten.

Bei der in den Fig.1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die in den Zylindern 13 befindlichen Enden der Teile 15 rund, was eine einfache Herstellung und Abdichtung dieser Enden ermöglicht. Andererseits können vorzugsweise die Laufflächen 16 viereckig, z.B. rechteckig, sein. Dabei können unter Umständen die Stützelemente 12 so nahe aneinander

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angeordnet werden, dass sichihre Laufflächen 16 aneinander anschliessen, wodurch eine durchgehende lückenfreie Abstützung der Walze erreicht wird.

Vorzugsweise können dabei nach der Fig.5 die Laufflächen 16* rhombusförmig sein, wobei sich die schrägen Seiten bezüglich der Umfangsrichtung der V/alze überlappen.

Im Betrieb strömt, wie erwähnt, durch die Spalten zwischen den Teilen 15 und den Oberflächen der Walzen 8 und 10 dauernd eine gewisse Menge des Druckmittels aus. Da bei der Strömung in engen Spalten ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem Druckmittel und der Walzenoberfläche besteht, kann auf diese V/eise bei geeigneter Temperatur des Druckmittels eine intensive Kühlung der Walzenoberfläche erhalten werden, so dass die Wärme nicht in das Walzeninnere vordringen kann.

Bei der Ausbildung nach den Fig.1 und 2, wo eine der Walzen, in diesem Fall die untere Walze, fest im Lagerträger 4 abgestützt ist,.erübrigen sich besondere Massnahmen zur Einhaltung einer Mittelstellung beider Walzen. Wenn die Drücke in den Zylinderräumen 14 aller Druckelemente 12 gleich sind, ergibt sich eine geringfügige Durchbiegung der Walzen unter dem Eigengewicht. Falls diese vermieden werden soll, müsste durch unterschiedliche Drücke oder Querschnittsflächen der unteren und der oberen Druckelemente 12 dafür

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gesorgt werden, dass der Einfluss des Eigengewichts ausgeschieden wird.

Durch den Ausschluss der Druckelemente 12 an verschiedene Druckquellen 21 , 21' kann der Verlauf der Anpresskraft der Walzen in ihrer Längsrichtung beeinflusst werden. Dabei kann jedes Element 12 an eine besondere Druckquelle angeschlossen sein, oder es können, wie dargestellt, jeweils mehrere Druckelemente zu einer Gruppe zusammengefasst sein, die an eine gemeinsame Quelle angeschlossen ist. Obwohl die Druckquellen als Pumpen 21, 21' dargestellt sind, können es auch Regelventile sein, die von einer gemeinsamen Pumpe gespeist werden.

Bei der Ausfuhrungsform nach der Fig.3 können die Walzen 8 und 10 an ihren Enden in gleicher V/eise wie bei der Ausfuhrungsform nach den Fig.1 und 2 in Lagerträgern drehbar abgestutzt sein, wobei die Druckelemente in der gemeinsamen Ebene E der Achsen A beider Walzen wirken. Zusätzlich sind seitliche Druck-

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elemente 30 und 31 vorgesehen, die gleich ausgebildet sein können wie die Druckelemente 12, Die seitliche Abstützung ist besonders beim Walzen von metallischen Bändern 32 vorteilhaft, wo sich bedeutende Kräfte Z ergeben, mit denen das Band durch das Walzwerk gezogen wird. Die Wirkungsweise ist sonst gleich wie bei der bereits beschriebenen Ausführungsform, wobei jedoch die Druckelemente 30, 31 eine v/eitere Verbesserung der Kühlung der Walzenoberfläche bewirken.

Die Fig.4 zeigt schliesslich eine Ausführungsform, bei welcher zum Walzen des Materiales 32 besondere Arbeitswalzen 40 dienen, die auf Anpresswalzen 41 abgestützt sind. Die untere Anpresswalze 41 kann in einem festen Lagerträger drehbar gelagert sein, die übrigen Walzen können in vertikaler Richtung in entsprechenden Lagerträgern geführt sein, von denen jedoch nur der Lagerträger 5 der oberen Walze eingezeichnet ist. In diesem Fall sind nur die Arbeitswalzen 40, die vorteilhafterweise einen möglichst kleinen Durchmesser haben, mit seitlichen Druckelementen 30 und 31 versehen.

Das Walzwerk nach der Fig.4 hat den Vorteil, dass bei einer gegebenen Anpresskraft die Arbeitswalzen 40 besonders kleine Durchmesser haben können. Dadurch wird die erforderliche Antriebskraft und auch die Arbeitsleistung

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zum Walzen einer gegebenen Materialmenge vermindert.

Obwohl in den Beispielen jeder Walze mehrere Druckelemente 12 zugeordnet sind, versteht es sich, dass z.B. ein einziges, längliches, leistenartiges Druckelement, wie es in der erwähnten US-PS 3.802.044 beschrieben ist, verwendet werden kann.

Der Antrieb der Walzen der beschriebenen Walzwerke kann nach Bedarf erfolgen. Beim Walzwerk nach den Fig.1 und 2 bzw. 3 können beide V/alzen oder nur eine von ihnen angetrieben werden. Beim Walzwerk nach der Fig.4 können alle vier V/alzen angetrieben werden. Wenn die Arbeitsv/alzen einen zu kleinen Durchmesser haben, genügt es, nur die Anpresswalzen 41 anzutreiben. Andererseits ist jedoch auch ein Antrieb nur der Arbeitswalzen 40 möglich, wobei die Anpresswalzen 41 durch Reibung mitbewegt werden.

Obwohl bei den dargestellten Beispielen die Stützelemente mit ihren Kräften entweder in der Achsenebene E der Walzen wirken oder senkrecht dazu, versteht es sich, dass sie auch so angeordnet werden können, dass ihre Kräfte allgemein schräg verlaufen,wie es z.B. die im Walzwerk v/irkenden Kräfte oder ihre Resultierenden erfordern.

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Claims

- 13 Patentansprüche

1 J Walzwerk mit mindestens einer Walze, auf deren Oberfläche direkt ein hydraulisches Medium zur Bildung von Druckkraft einwirkt,d adurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Druckkraft der Walze (8, 10,40, 41) mindestens ein hydrostatisches Druckelement (12) vorgesehen ist, welches einen kolbenartigen Teil (15) aufweist, der mit einem feststehenden Teil (13) des Walzwerkes einen Zylinderraum (14) umschliesst und durch den im Zylinderraum wirkenden Druck eines hydraulischen Druckmittels gegen die Walzenoberflache angepresst wird, wobei der kolbenartige Teil (15) eine der Walzenoberfläche zugewandte Lauffläche (16) mit mehreren hydrostatischen Drucktaschen (17) aufweist, die unabhängig voneinander durch Drosselkanäle (18) mit dem Zylinderraum (14) verbunden sind, und wobei die bezüglich der Kraftbildung v/irksame Querschnittsfläche der Lauffläche (16) grosser ist als die dem Druck im Zylinderraum (14) ausgesetzte wirksame Fläche.
2. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Walzen (8,10,40,41),zwischen welchen sich eine Pressstelle (P) befindet, mit hydrostatischen Druckelementen versehen sind, wobei die Anpresskräfte der Druck-

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elemente (12) beider Walzen in der gemeinsamen Achsenebene (E) beider Walzen verlaufen und gegeneinander gerichtet sind.
3. Walzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine (10) der Walzen (8, 10) in einem Lagergerüst (2) in festen Lagern (4) drehbar gelagert ist, während die andere Walze (8) gegenüber dieser in der Achsenebene (E) verschiebbar ist.
4. Walzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (8, 10),41) mit mehreren Stutzelementen (12) versehen ist, die in einer zur Walzenachse (A) parallelen Linie angeordnet sind.
5. Walzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Linie angeordnete Druckelemente (12) an verschiedene Quellen (21,21^f) des hydraulischen Mediums angeschlossen sind, derart, dass der Verlauf der Druckkraft in der Achsenrichtung der Walze (6, 10) steuerbar ist.
6. Walzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Linie befindlichen Druckelemente (12) Teile (15) mit einem runden Umfang haben, welche den Zylinderraum (14) umschliessen, wobei die den Walzen zugewandten Laufflächen (16) der Teile (15) einen viereckigen Querschnitt haben.

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7. Walzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (16) der Druckelemente (12) rhombusförmig sind, wobei sich einander zugewandte schräge Seiten benachbarter Druckelemente bezüglich der Umfangsrichtung der Walze überlappen.
8. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein hydrostatisches Druckelement (30, 31) zum seitlichen Abstützen der Walze (8, tO, 40) vorgesehen ist.
9. Walzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (41), auf welche das hydrostatische Druckelement (12) einwirkt, eine Anpresswalze ist, die eine Druckkraft auf eine zum Walzen des Materiales (32) dienende Arbeitswalze (40) ausübt.
10. Walzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Arbeitswalzen (40) und mindestens zwei Anpresswalzen (41) aufweist, wobei die Arbeitswalzen (40) seitlich durch hydrostatische Druckelemente (30, 31) abgestützt sind.

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