DE2719030C3

DE2719030C3 - Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst

Info

Publication number: DE2719030C3
Application number: DE2719030A
Authority: DE
Inventors: Garifulla &Ccaron;eljabinsk Davlja&ccaron;in; Vladimir G. &Ccaron;eljabinsk Dukmasov; Vladimir N. &Ccaron;eljabinsk Vydrin
Original assignee: CELJABINSKIJ POLITECHNICESKIJ INSTITUT IMENI LENINSKOGO KOMSOMOLA CELJABINSK SU
Current assignee: CELJABINSKIJ POLITECHNICESKIJ INSTITUT IMENI LENINSKOGO KOMSOMOLA CELJABINSK SU
Priority date: 1976-11-24
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2389424B1; DE2654891A1; DE2719030A1; DE2654891C2; FR2371975B1; DE2719030B2; GB1521570A; US4087999A; FR2389424A1; FR2371975A1; US4083213A; GB1549551A

Description

60

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst, die aus zwei gleichen und an beiden Seiten des Waizgerüsts angeordneten Teilen besteht, von denen jedes zwischen der Lagerung einer der Arbeitswalzen und Ständervorsprüngen angeordnete hydraulische Vorspannzylinder zum Vorspannen des Gerüsts, eine unter der Lagerung der anderen Arbeitswalze angeordnete, vom Einfluß der Gerüstvorspannung freie hydraulische Meßdose für die Aufnahme der Walzkraft sowie einen Dreiraumdruckregler für das hydraulische Druckmittel enthält, dessen einer Kolbenraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder und dessen zweiter Kolbenraum mit einer für die beiden Teile der Vorrichtung gemeinsamen Druckmittelquelle konstanten Drucks in Verbindung steht

Bei einer Vorrichtung dieser Art, wie sie aus dem SU-Erfinderschein 4 52 380 bekannt ist, fließt während der Schieberbewegung im Dreiraumdruckregler Druckmittel aus dem Kolbenraum der hydraulischen Meßdose in den Ringraum des Dreiraumdruckreglers über, wodurch eine Stellungsänderung der Walzeneinbaustücke stattfindet was die Genauigkeit der Regelung des Walzenspaltes nachteilig beeinflußt

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur automatischen Regelung des Walzspalts in einem Walzgerüst so weiterzubilden, daß eine höhere Genauigkeit der Regelung des Walzspaltes erzielt werden kann.

Dies wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht daß die hydraulische Meßdose mit einem druckgesteuerten Ventil versehen ist dessen Drosselraum mit dem Ringraum des Dreiraumdruckreglers und mit einer Dmckmittelquelle variablen Drucks in Verbindung steht und dessen Steuerraum mit dem Kolbenraum der Meßdose verbunden ist

Eine andere Ausführungsmöglichkeit zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, daß der eine Kolbenraum des Dreiraumdruckreglers als Drosselraum ausgebildet ist der mit einer Dmckmittelquelle variablen Drucks in Verbindung steht und daß der Ringraum des Dreiraumdruckreglers mit dem Kolbenraum der Meßdose verbunden ist

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist dem Dreiraumdruckregler eine Einrichtung in Form eines Hydraulikzylinders mit einem über eine Gewindespindel verschiebbaren Kolben zugeordnet deren volumenveränderlicher Arbeitsraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder verbunden ist um eine Steifigkeitsändemng des Gerüstes berücksichtigen zu können.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ändert sich je nach Änderung der Walzkraft der Druck des Druckmittels in der hydraulischen Meßdose und gleichzeitig in dem unmittelbar damit verbundenen Steuerraum des druckgesteuerten Ventils. Dies führt dazu, daß sich der Schieber des druckgesteuerten Ventils verschiebt und der Abfluß von Druckmittel dutch den Drosselraum des druckgesteuerten Ventils geändert wird, während eine unmittelbar an diesen Drosselraum angeschlossene Pumpe die Förderung von Druckmittel in den Ringraum des Dreiraumdruckreglers ändert. Durch Änderung der Schieberlage im Dreiraumdruckregler ändert sich der Druck des Druckmittels in den Vorspannzyiindern des Gerüstes, deren Druckräume ebenfalls mit einem Kolbenraum des Dreif aumdruckreglers in Verbindung stehen. Dies führt eine Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes und somit des Walzspaltes herbei.

Beim Walzen wird eine Walzkraft erzeugt, unter deren Einfluß das Druckmittel von der hydraulischen Meßdose in den Steuerraum des druckgesteuerten Ventils einströmt. Dessen Schieber weist im Vergleich zum Kolbendurchmesser der hydraulischen Meßdose

einen um vieles kleineren Durchmesser und einen stark eingeschränkten Hub auf, so daß das Druckmittelvolumen, das aus dem Kolbenraum der hydraulischen Meßdose in den Steuerraum des druckgesteuerten Ventils eintritt, gering und die Verschiebung des Kolbens der hydraulischen Meßdose praktisch gleich Null ist Bei einer so geringen Verschiebung des Kolbens der hydraulischen Meßdose ist der Fehler, der durch diese Verschiebung eingebracht wird, nahe Null und dadurch ist eint nohe Genauigkeit der Regelung des Walzspaltes bei einfachem Aufbau und hoher Betriebssicherheit hergestellt

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Walzgerüst mit einem Teil einer nach der Erfindung ausgeführten Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspalts in einem Schnitt durch die Vorspannzylinder und hydraulischen Meßdosen für eine Gerüstseite,

F i g. 2 in Fortsetzung von F i g. 1 den restlichen Teil der nach der Erfindung ausgeführten Vorrichtung mit einem Schnitt durch Baugruppen der Vorrichtung,

Fig.3 im Schnitt durch die Baugruppen der Vorrichtung den in Fig.2 dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform, bei der das druckgesteuerte Ventil mit dem Dreiraumdruckregler vereinigt ist.

F i g. 1 und 2 zeigen die an einer Seite des Walzgerüstes 1 dargestellte, an dessen beiden Seiten symmetrisch angeordnete Vorrichtung.

Jede Hälfte der Vorrichtung enthält eine hydraulische Meßdose 2 zur Aufnahme der Walzkraft P, die über Rohrleitungen mit einem druckgesteuerten Ventil 3 in Verbindung steht das in Abhängigkeit von der Walzkraft Druck und Durchfluß des Druckmittels (öl) ändert das von einer Druckmittelquelle variablen Drucks (Pumpe) 5 mit einem Elektroantrieb 6 in einen Dreiraumdruckregler 4 einströmt

Hydraulische Vorspannzylinder 7 zur Erzeugung einer Vorspannung des Gerüstes sind mit dem Dreiraumdruckregler 4 verbunden, der je nach der Druckhöhe einer Druckmittelquelle konstanten Drucks (Pumpe) 8 mit einem Elektroantrieb 9 und der Pumpe 5 den Öldruck in den Vorspannzylindern 7 ändert Beide Pumpen sind außerhalb des Gerüstes angeordnet

Der Öldruck von der Pumpe 8 wird durch ein Druckregelventil 10 konstant gehalten, während der Öldruck von der Pumpe 5 in Abhängigkeit vom Öldruck in der hydraulischen Meßdose 2 durch das druckgesteuerte Ventil 3 geregelt wird.

Die Vorrichtung enthält weiter ein Absperrventil 11 zum Anschluß der Vorspannzylinder 7 und des ersten Kolbenraums des Druckreglers 4 an die Pumpe 8, falls kein Band im Walzspalt vorhanden ist.

Zur Änderung des ölvolumens in den erwähnten Räumen ist eine Einrichtung 12 vorgesehen.

Die Vorrichtung enthält ferner ein Sicherheitsventil 13 auf der Druckseite der Pumpe S, einen ölbehälter 14 und Rohrleitungen 15 und 16, die die Pumpen 5 bzw. 8 mit dem Behälter 14 verbinden.

Die hydraulische Meßdose 2 hat ein Gehäuse 17, in dessen Bohrung zwischen Deckel 18 und Boden 19 ein Kolben 20 Platz findet, der mit dem Boden 19 den Kolbenraum a bildet Im Gehäuse 17 ist ein ölkanal b vorgesehen. Das Gehäuse 17 wirkt mit dem unteren Querhaupt 21 des Ständers 22 und die Kolbenstange 23 mit dem Einbaustück 24 der unteren Stützwalze 25 zusammen. Auf jeder Gerüstseite kann die hydraulische Meßdose 2 aus mehreren untereinander verbundenen Hydraulikzylindern gebildet sein.

Jeder Vorspannzylinder 7 hat ein Gehäuse 26 und s einen Tauchkolben 27, die miteinander den Druckraum c bilden. Im Gehäuse 26 ist ein Ölkanal d vorgesehen. Die Gehäuse 26 sind im Einbaustück 28 der oberen Stützwalze 29 untergebracht und wirken mit ihren Auflageflächen damit zusammen, während die Tauch kolben 27 sich auf Ständervorsprüngen 30 am Ständer 22 abstützen.

Das druckgesteuerte Ventil 3 enthält ein Gehäuse 31 und einen Schieber 32, der mit seinem kegeligen Teil mit Hilfe einer am Gehäuse 31 abgestützten Feder 34 an den Deckel 33 angedrückt ist Der Deckel 33 ist mittels Schrauben 35 am Gehäuse 31 befestigt Der Schieber 32 bildet mit dem Gehäuse 31 einen Steuerraum e, mit dem Deckel 33 einen Drosselraum /und mit dem Gehäuse 31 und dem Deckel 33 einen Abflußraum g. Jedem der

erwähnten P.äume ist jeweils ein ölkanal Λ, / und j zugeordnet

Der Dreiraumdruckregier 4 enthält ein Gehäuse 36, einen mittels Schrauben 35a befestigten Deckel 37. einen Stufenkolben 38, der in der Bohrung des Gehäuses 36 untergebracht ist und mit diesem drei ölräume -den erst'n Kolbenraum k, den Ringraum / und den zweiten Kolbenraum m — bildet Jedem der genannten Räume ist jeweils ein Ölkanal η, ο und ρ zugeordnet Von der Seite des Deckels 37 ist der Stufenkolben 38 mit einer Feder 39 und von der Seite des Gehäuses 36 mit einer Feder 40 abgefedert

Das Absperrventil 11 enthält ein Cehäuse 41, einen mittels Schrauben 35b mit dem Gehä ise verbundenen Deckel 42 und einen von der Seite de Schaftes 44 mit einer Feder 45 abgefederten Schieber 43. Der Schieber 43 bildet mit dem Gehäuse sinen Kolbenraum q und mit dem Gehäuse und dem Deckel einen Kolbenraum r. In

Gehäuse und Deckel sind ölkanäle s. t und υ ausgebildet Die Einrichtung 12 zur Änderung des Ölvolume -is in

dem aus den Räumen c und k gebildeten abgeschlossenen Raum ist in Form eines Hydraulikzylinders ausgeführt, der ein Gehäuse 46 mit ölkanal w und einen Kolben 47 mit einer in den durch Schrauben 50 befestigten Deckel 49 eingeschraubten Gewindespindel 48 aufweist Der Kolben 47 und das Gehäuse 46 bilden den Arbeitsraum ν des Hydraulikzylinders.

Der Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 steht über eine Rohrleitung 51 mit dem Steuerraum e des druckgesteuerten Ventils 3 in Verbindung. Zur

so ölfüllung der Räume a und e durch die Pumpe 8 ist eine Rohrleitung 53 über ein Rückschlagventil 52 an die Rohrleitung 51 angeschlossen.

An die Rohrleitung 53 sind ferner eine Rohrleitung 54, die mi· dom zweiten Kolben m des Dreiraumdruckreg lers 4 in Verbindung steht eine durch den Kanal s mit dem Kolbenraum q des Absperrventils 11 verbundene Rohrleitung 55 und eine durch das Druckregelventil 10 mit dem Behälter 14 verbundene Rohrleitung 56 angeschlossen.

Der Drosselrauni / des druckgesteuerten Ventils 3 ig

57, mit dem Ringraum / des Dreiraumdruckreglers 4 über eine an die Rohrleitung 57 angeschlossene Rohrleitung 58, mit dem Kolbenraum rdes Absperrventils 11 über eine ebenfalls an die Rohrleitung 57 angeschlossene Rohrleitung 59 und mit dem Behälter 14 über das Sicherheitsventil 13 und eine Rohrleitung 60, die auch an die Rohrleitune 57 angeschlossen ist in

Verbindung.

Die Druckräume c der Vorspannzylinder 7 sind miteinander und zugleich mit dem ersten Kolbenraum k des Dreiraumdruckreglers 4 über eine Rohrleitung 61, mit dem Arbeitsraum ν der Einrichtung 12 (Hydraulik- ■> zylinder) über eine an die Rohrleitung 61 angeschlossene Rohrleitung 62 und mit dem Kanal I des Absperrventils 11 über eine ebenfalls an die Rohrleitung 61 angeschlossene Rohrleitung 63 verbunden.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt. ι ο

Vor der Bandeinführung in die Walzen des Walzgerüstes 1 wird mit Hilfe einer Anstelleinrichtung 64 ein Spalt h zwischen der oberen Arbeitswalze 65 und der unteren Arbeitswalze 66 eingestellt, und der Elektroantrieb 9 der Pumpe 8 sowie der Elektroantrieb 6 der ii Pumpe 5 werden eingeschaltet.

öl, das aus dem Behälter 14 durch die Rohrleitung 16 in die Pumpe 8 einströmt, wird durch die Rohrleitung 53 gefördert. Daraus gelangt es gleichzeitig durch das Rückschlagventil 52 und die Rohrleitung 51 in den Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 und den Steuerraum edes druckgesteuerten Ventils 3 und durch die Rohrleitungen 55,63 und 61 über die Kanäle 5 und t und den Kolbenraum q des Absperrventils 11 in die Druckräume c der Vorspannzylinder 7, den Arbeitsraum ν der Einrichtung 12 und in den ersten Kolbenraum k des Dreiraumdruckreglers 4 und durch die Rohrleitung 54 über den Kanal ρ in den zweiten Kolbenraum m des Dreiraumdruckreglers 4.

Zur Entlüftung der ölräume und Leitungen sind die jo Ventile 67 (mit Olkanal x) am druckgesteuerten Ventil 3 sowie 68 an der Rohrleitung 61 vorgesehen.

Nach der Füllung aller erwähnten ölräume und Rohrleitungen (Ventile 67 und 68 geschlossen) fließt der (»Überschuß von der Pumpe 8 durch die Rohrleitung 56 über das Druckregelventil 10, das einen konstanten vorgegebenen Öldruck (qo = const.) während des Betriebes der Pumpe 8 aufrechterhält, in den Behälter 14 ab. Der Öldruck qo wird in Abhängigkeit von der erforderlichen Vorspannkraft des Gerüstes vorgegeben.

Die Pumpe 5 fördert das Öl, das aus dem Behälter 14 durch die Rohrleitung 15 einströmt, gleichzeitig in den Drosseiraum /des druckgesteuenen Veniiii 3 durch die Rohrleitung 57, in den Ringraum / des Dreiraumdruckreglers 4 durch die Rohrleitungen 57 und 58 und in den Kolbenraum r des Absperrventils 11 durch die Rohrleitungen 57 und 59.

Der Ölüberschuß strömt von der Pumpe 5 aus dem Drosselraum / durch einen zwischen Schieber 32 und Deckel 33 gebildeten Ringspalt y in den Abflußraum g so und über den Kanal j durch die Rohrleitung 57a in den Behälter 14 ab.

Der Druck der Pumpe 5 auf der Förderseite ist gleich dem der Pumpe 8 und zwar aufgrund der Gleichgewichtsbedingung am Schieber 32 des druckgesteuerten Ventils 3 bei Gleichheit von dessen Stirnflächen im Steuerraum eund im Drosselraum /

Sämtliche ölräume und Rohrleitungen sind also mit öl unter einem Druck qo gefüllt

Dadurch ist ein Teil des Ständers 22 des Walzgerüstes 1 mit der Anstelleinrichtung 64 und dem Einbaustück 28 der oberen Stützwalze 29 mit einer durch den Öldruck qo in den Druckräumen c der Vorspannzylinder 7 erzeugten Kraft Q vorgespannt, unter deren Einfluß er um eine Größe öh verformt wird.

Dabei ist das auf dem Kolben 20 der hydraulischen Meßdose 2 aufliegende Einbaustück 24 der unteren Stützwalze 25 in einer bestimmten Stellung gesichert, weil der Kolben 20 sich unter dem Einfluß von Kräften, die einerseits durch den Druck qo im Kolbenraum a und andererseits durch die Masse der Einbaustücke mit den Walzen 25 und 66 (mit Rücksicht auf die Spreizkraft der Arbeitswalzeneinbaustücke) und die Gegenkraft des Deckels 18 erzeugt werden, im Gleichgewicht befindet.

Der Schieber 43 des; Absperrventils 11 befindet sich auch im Gleichgewicht. Da die Öldrücke in den Kolbenräumen q und r gleich sind, befindet sich der Schieber 43 in der rechten Endstellung und ist mit der Kraft der Feder 45 an den Deckel 42 angedrückt. Dabei sind die Kanäle 5und (des Absperrventils 11 durch den Kolbenraum q miteinander verbunden, die Druckräume c der Vorspannzylinder 7 und der erste Kolbenraum k des Dreiraumdruckregters 4 stehen also mit der Pumpe 8 in Verbindung.

Der Stufenkolben 318 des Dreiraumdruckreglers 4 befindet sich im Gleichgewicht und ist unter dem Einfluß von Kräften, die durch den Öldruck qo im ersten Kolbenraum k, im zweiten Kolbenraum m und im Ringraum / sowie durch die Federn 39 und 40 erzeugt werden, in der rechten Endstellung.

Vor der Bandeinführung ist der Spalt zwischen den Arbeitswalzen 65 und 66 gleich der Summe des Spaltes der unbelasteten Walzen h und der Verformung des vorbeanspruchten Ständerteils oh.

BpA der Bandeinführung tritt zwischen den Arbeitswalzen 65 und 66 eine Walzkraft P auf, die an den Gerüstelementen sowie über die Stützwalze 25 und das Einbaustück 24 an der hydraulischen Meßdose 2 angreift. Dabei dehnt sich das Gerüst um eine Größe 6h\ aus, was zu einer Vergrößerung des Walzspaltes gegenüber dem Ausgangswert führt.

Die Regelung des Walzspaltes beginnt, wenn die Walzkraft P an der hydraulischen Meßdose 2 die Gegenkraft, die am Kolben 20 angreift, etwas überschreitet Bei weiterer Erhöhung der Walzkraft steigt der Öldruck im Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose an. Dabei steigt auch der Öldruck im Steuerraum e des druckgesteuerten Ventils 3 an. Dadurch wird das Rückschlagventil 52 geschlossen, und es entsteht ein abgeschlossener Raum q-e mit einem vjidruuk, der hit "walzkraft Ρριυμυι iiuiiäi mGmcT a!s i/o

Beim Anstieg des Öldrucks in dem erwähnten abgeschlossenen Raum wird das Gleichgewicht am Schieber 32 gestört, wodurch er sich zum Deckel 33 hin verschiebt und somit den Ringspalt y verringert Das führt zu einer Verminderung des ölstroms, der vom Drosselraum /durch den Ringspalt y in den Abflußraum ^ fließt, und zu einer Druckerhöhung an der Pur"pe 5.

Die Druckerhöhung an der Pumpe 5 bewirkt gleichzeitig eine Stellungsänderung des Schieben 43 des Absperrventils 11 und des Stufenkolbens 38 des Druckreglers 4. Dabei wird sich der Schieber 43 des Absperrventils 11 nach links verschieben und mit dem Schaft 44 gegen den Boden des Gehäuses 41 abstützen, wenn die durch den Druck der Pumpe 5 im Kolbenraum r erzeugte Kraft größer wird als die durch den Druck qo im Kolbenraum q und durch die Feder 45 erzeugte Kraft Dabei wird der Schieber 43 den Kanal 5 vom Kolbenraum q abschließen. Dadurch entsteht der abgeschlossene Raum c-Jtmit einem zur Verschiebungsgröße des Stufenkolbens 38 des Dreiraumdruckreglers 4 und der Tauchkolben 27 der Vorspannzylinder 7 proportionalen Öldruck, wobei die ölmenge unverändert bleibt

Beim Walzen ändert sich der Walzspalt hauptsächlich

infolge der Änderung der Walzkraft P, die eine Verformung des Gerüstes verursacht. Zur Konstanthaltung des Walzspaltes muß der Einfluß der Gerüstverformung bei Änderung der Walzkraft P eliminiert werden. Die Vorrichtung erfüllt diese Funktion, sobald darin der abgeschlossene Raum c-k entstanden ist.

Die Vorrichtung wirkt derart, daß der Gerustverformuntr*zuwachs OAi bei Änderung der Walzkraft um die Grobe όΡ durch den Verformungszuwachs 6h des Gerüstteils durch den Vorspannkraftzuwachs 6Q des Gerüstes ausgeglichen wird. Dabei gilt

Mit F_nl-Fi-Ft = 0, wobei F_m F/ und F_k die stirnseitigen Flächen des Stufenkolbens 38 von der Seite der Räume m, /bzw. ksind, wird aus Gleichung (4):

■ F₁ + Aq₂F_t = Π

(5)

Hieraus ergibt sich die Öldruckänderung in dem abgeschlossenen Raum c-jtzu

F₁

Λ Ρ

,SQ K

= 0

(I)

,Sq₂ = ,Sq₁

und mit Gleichung (3a) zu λ.. _ "P . F₁

(6)

(7)

,S P

v, = ·Ί h, die Verformung des Gerüstes ist,

dessen Federkonstante K₁ beträgt, und Die Änderung (Abnahme) der Vorspannkraft des Gerüstes ist dabei

,SQ = ,Sq, ■ F,

(8)

.:- = Λ /ι die Verformung des vorgespannten Gerüstteils ist, dessen Federkonstante K beträgt.

Die beiden Federkonstanten sind konstruktionsabhängig.

Aus der Gleichung (1) folgt, daß das Verhältnis der Koeffizienten K und Kt dem der Größen öQ und 6P gleich sein muß, d. h.

worin F_c die Fläche der Tauchkolben 27 der Vorspannzylinder 7 ist.

Durch Einsetzen von (8) in (7) erhält man

(9)

,SP 2F_aF_k

und durch Einsetzen von (2) schließlich

JL - ^F'^Fc

K₁ 2F_aF_k

(10)

.SP

Durch den Betrieb der Vorrichtung in dem oben beschriebenen Betriebszustand und bei der Erfüllung der Gleichung (1) wird also der Walzspalt bei der Änderung der Walzkraft ^konstant bleiben.

Bei einer Zunahme der Walzkraft Pum δ Ρ steigt der Öldruck im abgeschlossenen Raum a-eum

2F„

an, wobei F, die Fläche des Kolbens 20 im Kolben a der hydraulischen Meßdose 2 ist

Diese Druckänderung verursacht eine Änderung des Druckes an der Pumpe 5 um

,SP 2F.

Dabei verschiebt sich der Stufenkolben 38 des Dreiraumdruckreglers 4 zum Deckel 37 hin, der abgeschlossene Raum c-k vergrößert sich und damit nimmt der Druck in diesem abgeschlossenen Raum ab.

Die Größe Oq₂ der Änderung (Abnahme) dieses Druckes kann aus der Gleichgewichtsbedingung am Stufenkolben 38 ermittelt werden. Es gilt

(2) Der Ausdruck (10) ist die unentbehrliche Bedingung

für die Erfüllung der Gleichung (1), bei der der durch die beschriebene Vorrichtung gesteuerte Walzspalt unveränderlich ist

Ausgangsgrößen für die Bemessung der Vorrichtung sind: Federkonstante K des mit der Kraft Q vorgespannten Gerüstteils, Federkonstante K\ des Gerüstes, Federkonstante K₂ des nicht vorgespannten Gerüstteils sowie Proportionalitätsfaktor K₃ zwischen der Verschiebungsgröße öS des Stufenkolbens 38 des Drcirauinuruckrcgler» 4 unü ücr Anucfung ύΡ uci Walzkraft P.

Laut Gleichung (7) besteht eine lineare Abhängigkeit der Öldruckänderung Oq₂ in dem geschlossenen Raum c-k von der Änderungsgröße 6P der Walzkraft P. Da aber Oq₂ proportional zur Verschiebungsgröße 6S des Stufenkolbens 38 ist, so besteht eine lineare Äbhängig-(3 a) so keit zwischen öS und oPmit einem Proportionalitätsfaktor K3, der

SP

(Π)

55

<io

m - Ii F₁ - q₂ F_k = 0,

(4)

<h = Io + <5 Ii und

beträgt

Zur Bestimmung des Volumens W₁ des abgeschlossenen Raums c-k für die konkret vorgegebenen Größen K, Ki, K₂ und K₃ wird zunächst die Abhängigkeit der Öldruckänderung öqi in dem genannten abgeschlossenen Raum vom Vohimenzuwachs 6W\ bei darin gleichbleibender Ölmenge berechnet Mit dem Kompressibilitätskoeffizienten β des Öls beträgt die Größe der Druckänderung

65

W₁

(12)

Durch Einsetzen von (12) in (8) wird die Änderung öQ der Vorspannkraft Q ermittelt zu

Hieraus ergibt jich mit Gleichung (1) die Abhängigkeit der ölmenge W\ in dem abgeschlossenen Raum von dem Zuwachs d W::

W_x =

AP

Der Zuwachs δ W\ des Volumens des abgeschlossenen Raums Wi ist bei der Änderung der Walzkraft durch zwei Gründe bedingt:

erstens durch die Verschiebung öS\ der Tauchkolben 27 relativ zu den Gehäusen 26 der Vorspannzylinder 7 beim Aufeinanderzubewegen der Einbaustücke 28 und

ATuifiuic τ ei lui uiuiigagi »juc trr/2 uci infill mit uci mau

Q vorgespannten Elemente des Gerüstes 1 (Arbeitswalzen 65 und 66, Stützwalzen 29 und 25, Einbaustück 24 der unteren Stützwalze 25, hydraulische Meßdose 2 und Unterteil des Ständers). Mit dem Anstieg der Walzkraft bringt dabei die Vorrichtung die Einbaustücke 24 und 28 einander näher, wodurch das Volumen des abgeschlossenen Raums aufgrund der Verschiebung der Tauchkolben 27 einen negativen Zuwachs erfährt;

zweitens durch die Verschiebung des Stufenkolbens 38 des Dreiraumdruckreglers 4 um öS. In diesem Fall nimmt das Volumen des abgeschlossenen Raums W_x mit der Walzkraft zu.

<5 W\ läßt sich daher in folgender Form darstellen:

Λ W_x = Λ S · F_k - A ,_l2 F_c
Durch Einsetzen von (15) in (14) und mit

i) IH

Tp"

erhält man für die Abhängigkeit der ölmenge in dem abgeschlossenen Raum von den Sollparametern K, K_x,

W₁ =

K₁ F] K- β

V K₃

K₂

(16)

Die Gleichung (16) stellt die Grundbedingung für die Ermittlung der Größe des abgeschlossenen Raums c-k dar. Die Größe dieses abgeschlossenen Raums wird mit den vorgegebenen Größen von K, Ku Kt, K₃, F_a F* und β analytisch berechnet Praktisch können aber diese Größen sich von ihren Berechnungswerten unterscheiden. Die erforderliche Größe W\ des erwähnten abgeschlossenen Raums wird daher mit Hilfe der Einrichtung 12 eingestellt und nötigenfalls durch die Verschiebung des Kolbens 47 gegenüber dem Gehäuse 46 mit Hilfe der Gewindespindel 48 korrigiert

Zum Vermeiden einer Überlastung des Walzgerüstes 1 und der Vorrichtung wird das Sicherheitsventil 13 der Pumpe 5 auf einen Druck eingestellt der dem maximal zulässigen Wert der Walzkraft entspricht

Beim Bandaustritt aus dem Gerüst verringert sich der Öldruck in dem abgeschlossenen Raum a-e; fällt er unter ijb, so wird der Raum a-e mit der Pumpe 8 verbunden. Dadurch wird der Druck in diesem abgeschlossenen Raum gleich qo. Die Pumpe 5 wird folglich ebenfalls den Druck qo erzeugen, wodurch sich der Schieber 43 des Absperrventils 11 zum Deckel 42 hin verschieben und dagegen abstützen wird. Dabei werden die Druckräume c der Vorspannzylinder 7, der Arbeitsraum ν der Einrichtung 12 und der erste Kolbenraum k des

in Dreiraumdruckreglers durch die Kanäle sund fund den Kolbenraum q des Absperrventils 11 mit der Pumpe 8 verbunden.

Somit werden alle ölräume und Rohrleitungen wieder unter dem Druck ςτ₀ mit Öl gefüllt. Die Vorrichtung ist wiederum zum Einstellen des Walzspaltes bereit.

Eine Ausführungsvariante der Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes ist in F i g. 1 und 3 gezeigt und unterscheidet sich von der in F i g. 1

.,„ .._j ο J..- «_niu_n» \r :~i.«.. λ~λ.. u j-n ~i_u_: λ

ί\ι Uhu « uaigt3i(,iiiui τ l/l ι IUUUiIg uauui Ul₁ uau uauvi ULI Dreiraumdruckregler 4 und das druckgesteuerte Ventil 3 miteinander vereinigt sind und eine neue Baugruppe — das druckgesteuerte Druckregelventil 69 — bilden. Dadurch können die Baugruppen Einrichtung 12 und Absperrventil 11 sowie die Rohrleitungen 55,58,59, 62 und 63 entfallen.

Die übrigen Baugruppen der Vorrichtung — hydraulische Meßdose 2, Vorspannzylinder 7, Pumpe 5 mit Elektroantrieb 6, Pumpe 8 mit Elektroantrieb 9, Druckregelventil 10, Sicherheitsventil 13, Behälter 14 und die Rohrleitungen 51, 53, 54, 57a, 61 sowie das Rückschlagventil 52 und die Ventile 67 und 68 erfüllen die gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsvariante der Vorrichtung und weisen die gleichen Bezugszeichen auf.

Was die neue Baugruppe — das druckgesteuerte Druckregelventil 69 - anbetrifft so erfüllen die nach der Vereinigung des Dreiraumdruckreglers und des gesteuerten Druckventils darin erhalten gebliebenen

Ölräume und Ölkanäle die gleichen Funktionen wie bei der Vorrichtung nach der ersten Variante und haben die gleichen, jedoch mit indices 1 versehenen Fszugszeichen.

Das druckgesteuerte Druckregelventil 69 enthält ein Gehäuse 70, in dessen Bohrung ein zweistufiger Schieber 71 untergebracht ist, dessen Schaftteil eine kegelige Stirnfläche aufweist An dem Gehäuse 70 sind mittels Schrauben 73 und 73a ein Deckel 74 — an der Seite der kegeligen Stirnfläche des Schiebers - und ein

so Deckel 75 — an der Seite des Kolbenteils — befestigt

Mit dem Deckel 74 bildet der Schieber 71 den Drosselraum f\, mit dem Gehäuse 70 und dem Deckel 74 den Abflußraum g\, mit dem Gehäuse 70 den Steuerraum ei und mit dem Deckel 75 und dem Gehäuse 70 den zweiten Kolbenraum m\.

Zur ölzu- und -abfuhr sind Kanäle m.iuji, h\ und p\ im Deckel 74 und im Gehäuse 70 ausgebildet Genauso wie bei der ersten Variante der Vorrichtung steht dabei der Drosselraum f\ des druckgesteuerten Druckregelventils 69 über den Kanal i\ und die Rohrleitung 57 mit der Pumpe 5 in Verbindung. Zusätzlich ist der Drosselraum durch den Kanal n\ und die Rohrleitung 61 an den Druckraum c der Vorspannzylinder 7 angeschlossen. Der Abflußraum g\ ist durch den Kanal j\ und die Rohrleitung 57a mit dem Behälter 14 verbunden. Der Seuerraum ei steht über den Kanal Ai und die Rohrleitung 51 mit dem Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 in Verbindung, wobei die Rohrleitung

51 durch das Rückschlagventil 52 und die Rohrleitung 53 mit der Pumpe 8 verbunden ist. Der /,weite Kolbenraum m\ steht durch den Kanal p\ und die Rohrleitungen 53 und 54 mit der Pumpe 8 in Verbindung.

Die nach der zweiten Variante ausgeführte Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Beim Einschalten des Elektroantriebs 9 der Pumpe 8 und des Elektroantriebs 6 der Pumpe 5 werden alle erwähnten Ölräume mit öl gefüllt. Dabei füllt das unter Druck qo stehende öl durch die Rohrleitungen 53 und 54 den zweiten Kolbenraum m_t des druckgesteuerten Druckregelventils 69, durch die Rohrleitung 53, das Rückschlagventil 52 und die Rohrleitung 51 den Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 und den Steuerraum s\ des druckgesteuerten Druckregelventils 69.

Die Luft wird aus allen diesen Räumen und Rohrleitungen beim öffnen des Ventils 67 durch eine (nicht dargestellte) Rohrleitung in den Behälter 14 äugciäSScii.

Die Druckräume c der Vorspannzylinder und der Drosselraum /ι des druckgesteuerten Druckregelventils 69 werden durch die Rohrleitungen 57 und 61 von der Pumpe 5 mit öl gefüllt Der ölüberschuß strömt aus dem Drosselraum f\ durch einen durch den Schieber 71 und den Deckel 74 gebildeten Ringspalt y\ in den Abflußraum g\ und ferner über den Kanal j\ durch die Rohrleitung 57a in den Behälter 14 ab. Dabei ist der Druck der Pumpe 5 gleich dem Druck «70. Diese Gleichheit ergibt sich aus der Gle^hgewichtsbedingung für den Schieber 71 des druckgesteuerten Druckregelventils 69 bei der Erfüllung folgender Bedingung:

+ Fei - F_m

wobei

Fn, F_ci bzw. F_mi die Flächen des Schiebers 71 den Räumen f_u ei und m\ sind.

In sämtlichen ölräumen wirkt also der Druck qo, wodurch das Gerüst mit der Kraft Q vorgespannt ist.

Bei der Bandeinführung tritt die Vorrichtung in Aktion, und τψζτ dsnn, "'enn die Walzkraft rjjA Gegenkraft, die von der Seite des Deckels 18 am Kolben der hydraulischen Meßdose 2 angreift, überschreitet.

Durch weitere Erhöhung der Walzkraft P wird ein

Öldruckanstieg im Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 und somit in der Rohrleitung 51 und dem Steuerraum ei des druckgesteuerten Druckreglerventils 69 verursacht.

Dabei wird das Rückschlagventil 52 die erwähnten ölräume von der Pumpe 8 absperren, wc durch ein abgeschlossener Raum a-ei entsteht. Mit dem öldruckanstieg wird das Gleichgewicht des Schiebers 71 des druckgesteuerten Druckregelventils 69 in dem geschlos-

"> senen Raum gestört, wodurch er sich verschiebt Dabei vergrößert sich der Ringspalt y\ zwischen dem Kegel des Schiebers 71 und dem Deckel 74, so daß sich der Durchflußwiderstand durch den Ringspalt y\ verringert und damit der Druck an der Pumpe 5 sowie in den

ι i Dmckräumen cder Vorspannzylinder 7 sinkt.

Dadurch nimmt die Vorspannkraft Q des Gerüstes mit dem Anstieg der Walzkraft P ab und umgekehrt.

Aufgrund von Berechnungen, die denen ähnlich sind, die bei der Bemessung der nach der ersten Variante

'» ausgeführten Vorrichtung angeführt wurden, werden die Flächen F_e\, F₅, F* Fm und deren Verhältnisse für die vorliegende Vorrichtung mit vorgegebenen Größen von K und K\ anhand der Gleichung

2F„F

(18)

/1

ermittelt, bei deren Einhaltung der Verformungszuwachs des Gerüstes aufgrund einer Änderung der jo Walzkraft durch den Verformungszuwachs des Ständerteils aufgrund einer Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes ausgeglichen wird, d. h. es ν ird die durch die Gleichung

<yp_

= 0

die auch für die vorliegende Variante gültig ist, dargestellte Bedingung erfüll".

Bei der Erfüllung der Gleichung (1) wird der Spalt zwischen den Arbeitswalzen genauso wie bei der

Vr»rrir»htiin<r

an V^risnte

sein, d. h. der Einfluß der Gerüstverformung bei siner Änderung der Walzkraft auf eine Änderung des Walzspaltes ist ausgeschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunacn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst, die aus zwei gleichen und an beiden Seiten des Walzgerüst angeordneten Teilen besteht, von denen jedes zwischen der Lagerung einer der Arbeitswaken und Ständervorsprüngen angeordnete hydraulische Vorspannzylinder zum Vorspannen des Gerüsts, eine unter der Lagerung der anderen Arbeitswalze angeordnete, vom Einfluß der Gerüstvorspannung freie hydraulische Meßdose für die Aufnahme der Walzkraft sowie einen Dreiraumdruckregler für das hydraulische Druckmittel enthält, dessen einer Kolbenraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder und dessen zweiter Kolbenraum mit einer für die beiden Teile der Vorrichtung gemeinsamen Druckmittelquelle konstanten Drucks in Verbindung «ent, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Meßdose (2) mit einem druckgesteuerten Ventil (3) versehen ist, dessen Drosselraum (f) nit dem Ringraum (I) des Dreiraumdruckreglers (4) ■nd mit einer Druckrnittelquelle variablen Drucks (S) in Verbindung steht und dessen Steuerraum (e) mit dem Kolbenraum (a)atr Meßdose (2) verbunden ist

2. Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst, die aus zwei gleichen und an beiden Seiten des Waizgerüsts angeordneten Teilen besteht, von denen jedes !wischen der Lagerung einer der Arbeitswalzen und Ständervorsprungen angeordnete hydraulische Vorspannzylinder zum Vonpannei des Gerüsts, eine ■nter der Lagerung der anderen Arbeitswalze Angeordnete, vom Einfluß der G .üstvorspannung freie hydraulische Meßdose für die Aufnahme der Walzkraft sowie einen Dreiraumdruckregler für das hydraulische Druckmittel enthält, dessen einer Kolbenraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder und dessen zweiter Kolbenraum mit einer für die beiden Teile der Vorrichtung gemeinsamen Druckmittelquelle konstanten Drucks in Verbindung Steht, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolbenraum des Dreiraumdruckreglers (69) als Drosselraum (f\) ausgebildet ist, der mit einer Dmckmittelquelle variablen Drucks (5) in Verbindung steht und daß der Ringraum (l\) des Dreiraumdruckreglers (69) mit dem Kolbenraum (a) der Meßdose (2) verbunden ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Zeichnet, daß dem Dreiraumdruckregler (4) eine Einrichtung (12) in Form eines Hydraulikzylinders (46) mit einem über eine Gewindespindel (48) verschiebbaren Kolben (47) zugeordnet ist deren volumenveränderlicher Arbeitsraum (v) mit den Dnckräumen (c) der Vorspannzylinder (7) verbunden ist.