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Diesen beiden einander widersprechenden Forderungen kann mittels
der Spritzkühlung nicht Genüge getan werden, so daß man bisher im praktischen Betrieb
zwischen diesen beiden Forderungen Kompromisse vornehmen mußte. Diese hatten zur
Folge, daß man zum Teil erhebliche Lagerschäden bzw. Schäden am bzw. im
Strang
in Kauf nehmen mußte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von der Spritzkühlung
unabhängige Kühlung für Führungsrollen mit mehreren auf einer Achse gelagerten Rollenkörpern
zu schaffen, wobei die Achse axiale Bohrungen mit davon ausgehenden, zu den Lagern
der Rollenkörper führenden radialen Bohrungen hat.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine axiale Bohrung
mit einer davon ausgehenden radialen Bohrung für die Zuführung eines Gemisches aus
einem Kühlmittel und einem Schmiermittel zu der einen Stirnseite des einen Lagers
eines jeden Rollenkörpers, durch eine axiale Bohrung mit einer davon ausgehenden
radialen Bohrung für die Rückführung des Gemisches von der von dem ersten Lager
abgewandten Stirnseite des zweiten Lagers und durch eine kommunizierende Verbindung
zwischen beiden Lagern. Durch diese Maßnahmen erfolgt in völliger Abkehr vom Stande
der Technik eine von der Spritzkühlung unabhängige Kühlung der Führungsrollen, die
als Innenkühlung ausgebildet ist. Hierbei wird jeder Rollenkörper durch einen für
das Kühlmittel und das Schmiermittel gemeinsamen Kreislauf unabhängig von den anderen
Rollenkörpern sowohl mit Schmiermittel als auch mit Kühlmittel versorgt. Je nach
den betrieblichen Erfordernissen können die einzelnen Rollenkörper unabhängig voneinander
in verschiedenem Maße, d. h. mit unterschiedlichem Durchsatz an Kühlmittel und Schmiermittel
beaufschlagt werden.
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Diese ist insbesondere dann erforderlich, wenn vorübergehend der Reibungschluß
zwischen Strang und einer Rolle aufgehoben ist und der Rollenkörper sich nicht mehr
dreht Da bisher für eine ausreichende Kühlung nicht mehr gesorgt war, heizte sich
der Rollenkörper bis zur Zerstörung seine Lager auf, so daß bei wiedereinsetzendem
Reibungsschluß der Weitertransport des Stranges unterbunden wurde und der weitere
Betrieb zusammenbrach. Ein derartiges Aufheizen wird durch die erfindungsgemäßen
Kühl- und Schmierkreisläufe ebenfalls vermieden. Ein besonderer Vorteil ist darin
zu sehen, daß durch diese erfindungsgemäße Innenkühlung die einseitige thermische
Belastung erheblich herabgesetzt wird, da durch eine entsprechende Vorgabe des Durchsatzes
an Kühlmittel und Schmiermittel eine hinreichend starke Wärmeabfuhr erreicht wird,
so daß in den achsnahen Zonen der Rollenkörper die Temperatur lediglich eine Funktion
vom Achsenabstand ist und nicht mehr davon abhängt, ob in radialer Richtung eine
Berührung der Mantelfläche mit dem heißen Strang stattfindet oder nicht.
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Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß eine einseitige
Kühlung der Rollenkörper in den der Spritzkühlung zugewandten Bereich vermieden
wird. Vielmehr wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Innenkühlung der
Rollenkörper vorgenommen, die eine gleichmäßige Abfuhr der Wärme bewirkt, wobei
die der Strahlungswärme ausgesetzten Rollenabschnitte zusätzlich durch die Spritzkühlung
gekühlt werden können. Im allgemeinen ist eine derartige zusätzliche Kühlung nicht
erforderlich.
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Die Beaufschlagung des Stranges durch die Spritzkühlung sowie die
Kühlung der Rollenkörper erfolgt demnach unabhängig voneinander. Damit wird eine
eindeutige Temperaturführung des Stranges ermöglicht, die wiederum einen optimalen
Einfluß auf die Strangqualität hat Als Kühlmittel-Schmiermittel-Gemische dienen
Emulsionen aus Wasser mit an sich bekannten Schmiermitteln. Zur Erzielung einer
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lichst gleichmäßigen Lagertemperatur stehen die radialen Bohrungen jeweils mit
einer Ringkammer an der Stirnseite der Lager in Verbindung. Durch diese Maßnahme
wird erreicht, daß das in Strömungsrichtung liegende erste Lager über seine Stirnseite
angeströmt und durchströmt wird, wobei über die kommunizierende Verbindung das zweite
Lager durchströmt wird, das Gemisch in die Ringkammer an der Stirnseite des zweiten
Lagers gelangt und von dort über die radiale und die sich anschließende axiale Bohrung
abströmt.
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Durch die beiden Ringkammern wird einerseits der Strömungswiderstand
herabgesetzt und zusätzlich durch die Ringkammer beim- ersten Lager ein gleichmäßiges
Anströmen seiner Stirnfläche erreicht.
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Durch eine entsprechende große Dimensionierung der radialen und axialen
Bohrungen sowie der Ringkammern und der die beiden Lager verbindenden kommunizierenden
Verbindung wird der Strömungswiderstand herabgesetzt, so daß einerseits eine möglichst
große Menge des Gemisches an Kühlmittel und Schmiermittel die Rollenkörper durchströmt
ohne daß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zur Erzielung eines ausreichenden Durchsatzes
erforderlich ist, zum anderen ist es nicht erforderlich, allzu hohe Drücke anzuwenden,
die zu Abdichtungsproblemen zwischen den Rollenkörpern, den Stützringen und der
Achse führen könnten.
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Um eine möglichst gleichmäßige radiale Verteilung des auf die Stirnseite
des ersten Lagers strömenden Gemisches sowie ein entsprechendes gleichmäßiges Abströmen
aus dem zweiten Lager zu erreichen, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
auf den Stirnseiten eines jeden Rollenkörpers jeweils ein Stützring angeordnet,
wobei jeder Stützring einen Bund mit auf seinem Rand verteilten Axialbohrungen hat
und die Radialbohrungen mit der jeweiligen Ringkammer und über den Ringraum mit
der radialen Bohrung kommunizieren.
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In vorteilhafter Weise münden die radialen Bohrungen auf der Mantelfläche
der Achse jeweils in eine Nut in Richtung der Mantellinie der Achse, so daß beim
Aufscheiben der Rollenkörper auf die Achse keine Zentrierprobleme bei der Herstellung
der kommunizierenden Verbindung zwischen den Axialbohrungen und den Ringkammern
auftreten.
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In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringraum
eine in dem Bund umlaufende Auskehlung, so daß stets alle Radialbohrungen mit dem
Gemisch beaufschlagt werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: F i g. 1 eine schematische Darstellung
einer Führungsrolle mit vier auf einer feststehenden Achse drehbar angeordneten
Rollenkörpern und F i g. 2 einen Rollenkörper der Führungsrolle in F i g. 1 im Längsschnitt,
beide Hälften zueinander versetzt untereinander und mit zum Teil (obere bzw.
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untere Hälfte) dargestellt sind.
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Gemäß Fig. 1 sind vier Rollenkörper 1a, ib, lcund ld auf einer feststehenden
Achse 2 drehbar angeordnet.
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Zwischen den Rollenkörpern sowie an den äußeren Stirnseiten des ersten
und vierten Rollenkörpers la bzw.
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1 d sind für die feststehende Achse Stützen 3 bzw. 3b angeordnet.
Diese Stützen sind entweder mit dem Innenbogen bzw. Außenbogen des Strangführungsgerüstes
verbunden. Dies ist schematisch durch die mit 4 bezeichnete Traverse, mit denen
die Stützen verbunden sind, angedeutet. Die einander gegenüber angeordneten
Führungsrollen
des Innenbogens und des Außenbogens begrenzen den Führungsspalt, durch den der Strang
transportiert wird.
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Für die beiden Rollenkörper 1a und 1b sind jeweils zwei von der Stirnseite
der feststehenden Achse im Bereich der Stütze 3a ausgehende axiale Bohrungen vorgesehen,
die jeweils in eine radiale Bohrung übergehen, die mit einem der beiden Lager der
Achse in Verbindung stehen. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Bohrungen nur
für den Rollenkörper 1 a eingezeichnet. Die axiale Bohrung 5 geht in die radiale
Bohrung 6 über, über die das Gemisch an Schmiermittel und Kühlmittel zugeführt wird.
Dieses Gemisch strömt über die radiale Bohrung 6 die Stirnseite des Lagers 7 des
Rollenkörpers 1 a an, durchströmt den Ringraum 8 sowie das Lager 9, und fließt über
die radiale Bohrung 10 und die sich anschließende axiale Bohrung 11 ab, die wie
die axiale Bohrung 5 von der gleichen Stirnseite der feststehenden Achse ausgeht.
Die axialen Bohrungen 5 und 11 stehen mit einer Einrichtung in Verbindung, die einerseits
das Abkühlen des Gemisches sowie die Strömungsgeschwindigkeit steuert und, da nicht
Teil der Erfindung, nicht dargestellt ist. Entsprechend ist der Schmiermittel- und
Kühlkreislauf für den Rollenkörper 1 b ausgebildet, wobei die axialen Bohrungen
ebenfalls von dieser Stirnseite der Führungsrolle ausgehen. Die Schmiermittel- und
Kühlkreisläufe für die Rollenkörper 1c und 1d sind entsprechend ausgebildet, jedoch
mit dem Unterschied, daß die axialen Bohrungen von der rechten Stirnseite der feststehenden
Achse im Bereich der Stütze 3b ausgehen.
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Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Rollenkörpers 1a aus F i g. 1 im
Längsschnitt, wobei zur Vereinfachung die zu dem Rollenkörper 1b führenden axialen
Bohrungen nicht dargestellt sind. Weiterhin sind der Obersichtlichkeit halber die
rechte und linke Hälfte des Rollenkörpers 1a untereinander versetzt gezeichnet und
hiervon wiederum nur die Hälfte dargestellt.
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In der feststehenden Achse 2 führt die axiale Bohrung 5 zu der von
ihr rechtwinklig in radialer Richtung abzweigende radiale Bohrung 6. Diese mündet
auf der Mantelfläche der feststehenden Achse in die in Richtung der Mantellinie
sich erstreckende Nut 15, die zum Teil unterhalb des Innenringes des Lagers 7 verläuft
und zum Teil über ihn vorsteht. Die Bohrungen 5 und 6 dienen zur Zufuhr des Schmiermittel-
Kühlmittel-Gemisches. Zu seiner Rückführung sind in der feststehenden Achse weiterhin
die axiale Bohrung 11 sowie die radiale Bohrung 10 vorgesehen, die ihrerseits ebenfalls
in die sich in Richtung der Mantellinie erstreckende Nut 16 mündet. Der Rollenkörper
1 a ist mittels der beiden Nadellager 7 und 9 auf der feststehenden Achse drehbar
gelagert Der Innenring des Nadellagers 7 ist mit 17 und der Außenring mit 18 bezeichnet.
Die Nadeln sind kranzartig in zwei konzentrischen Kreisen angeordnet und mit 19
bzw. 20 bezeichnet. Der Innenring des Nadellagers 9 ist mit 21, sein Außenring mit
22 und die Nadeln mit 23 bzw. 24 bezeichnet. Auf der feststehenden Achse 2 ist im
Bereich des Nadellagers 7 der Stützring 25 angeordnet, der in eine Ausdrehung des
Rollenkörpers ragt und mit der Stirnfläche der angeformten Schulter 26 gegen den
Innenring 17 des Nadellagers 7 ansteht. Der Stützring 25 ist durch einen 0-Ring
27 gegen die Welle abgedichtet, während ein Rotamatik-Ring 28 zwischen dem Rollenkörper
und dem Stützring angeordnet ist Auf diese Weise ist einerseits eine Abdichtung
zwischen Welle und Stützring sowie zwischen Rollenkörper und Stützring erreicht,
wobei
zusätzlich eine geringe Verdrehbarkeit des Stützringes gegenüber dem Rollenkörper
gewährleistet ist. Entsprechend steht auf der anderen Stirnseite des Rollenkörpers
ein Stützring 29 mit einer angeformten Schulter 30 gegen den Innenring 21 des zweiten
Nadellagers 9 an.
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Zu dem gleichen Zwecke sind ein 0-Ring 31 sowie ein Rotamatik-Ring
32 zwischen Stützring und Welle bzw.
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Rollenkörper angeordnet.
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Die Schultern 26 bzw. 30 der Stützringe 25 bzw. 29 weisen Radialbohrungen
33 bzw. 34 auf, die in jeweils einen von der Ausnehmung der betreffenden Stirnseite
des Rollenkörpers dem jeweiligen Stützring und seiner angeformten Schulter sowie
der Stirnfläche des betreffenden Nadellagers gebildete Ringkammer 35 bzw. 36 münden.
In Richtung zur feststehenden Achse münden diese Radialbohrungen jeweils in einen
als umlaufende Auskehlung ausgebildeten Ringraum 37 bzw.38.
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Über die Ringräume stehen die Radialbohrungen stets alle mit der
zugeordneten Nut 15 bzw. 16 in Verbindung. Der Rollenkörper weist zwischen den beiden
Nadellagern in axialer Richtung den Ringraum 8 auf, der in Richtung zur feststehenden
Achse durch ein sogenanntes Distanzrohr 40 und Dichtungsteile 41 bis 44 zur Achse
begrenzt ist Der so gebildete Ringraum 8 stellt die kommunizierende Verbindung zwischen
den beiden Lagern her. Zusätzlich weist die innere Mantelfläche des Rollenkörpers
Ringeinstiche 45 auf, die zur Vergrößerung der Fläche für den Wärmeübergang dienen.
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Das über die axiale Bohrung 8 die radiale Bohrung 9 zugeführte Gemisch
aus Kühlmittel und Schmiermittel strömt in die längs der Mantellinie verlaufende
Nut 15.
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Es strömt anschließend infolge der kranzartigen Anordnung der Radialbohrungen
33 über den Ringraum 37 gleichmäßig in die Ringkammer 35 und strömt aus dieser die
angrenzende Stirnseite des Nadellagers 7 an, durchströmt das zweite Nadellager und
strömt über die Ringkammer 36 und die ebenfalls kranzartig angeordneten Radialbohrungen
34 über die radiale Bohrung 10 und die axiale Bohrung 11 ab.
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Durch die entsprechende Bemessung der Durchmesser der Bohrungen sowie
der Kammern und Ringräume wird der Strömungswiderstand herabgesetzt Dies hat zur
Folge, daß unter hinreichend niedrigem Druck das Gemisch aus Kühlmittel und Schmiermittel
durch die Lager der Rolle unter gleichzeitiger Kühlung der Lager und des Rollenkörpers
sowie der Schmierung der Lager geleitet wird, ohne daß Abdichtungsprobleme an den
Stützringen auftreten. Durch die entsprechend große Bemessung dieser Bohrungen und
Räume bzw. Kammern ist es weiterhin möglich, einen hinreichend großen Durchsatz
an Gemisch bei hinreichend geringer Geschwindigkeit zu erzielen, die wiederum druckabhängig
ist. Die Ringeinstiche in dem Ringraum zwischen den beiden Nadellagern auf der Innenwandung
der Rollenkörper vergrößern in diesem Bereich die Fläche für den Wärmeübergang.
Weiterhin ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stützringe eine
gleichmäßige Anströmung des einen Nadellagers und eine gleichmäßige Abteilung des
Gemisches an der entsprechenden Stirnseite des anderen Nadellagers.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist einerseits eine ausreichende
Schmierung sowie eine ausreichende und zudem von der Spritzkühlung unabhängige Kühlung
der Rollenkörper der Führungsrolle sichergestellt. Zusätzlich wird durch die erfindungsgemäße
Innenkühlung über die Rollenkörper ein Teil der von
dem Strang abgegebenen
Wärme abgeführt, so daß hierdurch eine zusätzliche Kühlung des Stranges unabhängig
von der Spritzkühlung durchgeführt wird.
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Als Lager können auch andere an sich bekannte Lager z. B. Gleitlager
verwendet werden.