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Rollgang
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Die Erfindung betrifft einen Rollgang mit einer Mehrzahl gleicher
Rollgangsrollen insbesondere kleinen Durchmessers, nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige Rollgänge werden von der Anmelderin für Walzwerke gefertigt.
Um eine möglichst gleichmäßige Abstützung des Walzgutes, insbesondere etwa im Falle
von Feinblech, zu erhalten, ist anzustreben, die Rollen mit kleinem Durchmesser
auszubilden und eng benachbart zueinander anzuordnen; auch bei kurzen Blöcken oder
dgl. ist das Erfordernis eines geringen gegenseitigen Abstandes der Stützlinien
der Rollgangsrollen für das Walzgut von sehr wesentlicher Bedeutung. Mit dem Rollendurchmesser
sinkt weiterhin das Schwungmoment der Rollen und ergibt sich ein vermindertes Antriebsdrehmoment
auch dadurch, daß der Abstand des Kraftantriebspunktes zwischen der Rollgangsrolle
und dem Walzgut einerseits und der Achse der Rollgangsrolle andererseits kleiner
wird.
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Jedoch sind Rollgangsrollen insbesondere in Walzwerken erheblichen
Belastungen ausgesetzt, da tonnenschwere Brammen oder dgl. transportiert werden
müssen. Hinzu kommt bei Warmwalzwerken eine starke thermische Belastung vom Walzgut
her, so daß insgesamt auf Grund der Belastungsverhältnisse ein gewisser Mindestdurchmesser
der
Rollgangsrollen nicht unterschritten werden darf. Dieser, durch
die Belastungen vorgegebene Mindestdurchmesser ist aber zugleich ein optimaler Durcaesser,
da åede weitere, durch die Belastung nicht zwingen. erforder iche Vergrößerung des
Rollendurchmessers zu einer nacheiligen Vergrößerung des Stützabstandes benachbarter
Rollgangsrollen und zu einer Erhöhung der erforderlichen Antriebsleistung führt,
was sich insbesondere bei hoher Schalthäufigkeit, also hohen Reversier-Anlaufzahlen
selir nachteilig bemerkbar macht.
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Auf Grund der vorstehend geschilderten Uberlegungen ergibt sich häufig
ein Rollendurchmesser von erheblich weniger als 400 mm als optimal, so beispielsweise
ein Rollendurchmesser von 300 mm oder auch darunter.
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Der Antriebsmotor jeder Rollgangsrolle ist an einer Seite axial an
die Rolle angesetzt. Dies erfordert an der Antriebsseite zusätzlichen, teuren Bauraum,
der in jedem Falle so gering wie möglich gehalten werden sollte, häufig aber auch
eine bestimmte Breite ganz einfach deshalb nicht überschreiten darf, weil durch
die Anordining von Leitungen oder anderen Aggregaten des Walzwerkes nur ein begrenzter
Bauraum für den Antrieb zur Verfüge g steht.
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Dies führt zu der Forderung, daß auch die Elektromotore ebenso wie
die Rollgangsrollen fluchtend nebeneinander gesetzt werden müssen, somit also mit
Rücksicht auf die engstmögliche Annäherung der Rollgangsrollen mit ihrem Außendurchmesser
den Durchmesser der Rollgangsrolle:1 ebenfalls nicht überschreiten dürfen. Dies
ist mit Drehstrommotoren in der Regel problemlos möglich, da diese für die erforderlichen
Leistungen Außenabmessungen besitzen, die auch bei vergleichsweise kleinen Rollendurchmessern-von
etwa 300 mm diesen Durchmesser nicht überschreiten. Mit Rücksicht auf die bessere
Regelfähigkeit, die geringere Erwärmung bei gewissen Schalthäufigkeiten und sonstige
funktionelle Vorteile besteht jedoch häufig ein Bedürfnis dafür, Gleichstrommotore
für den Antrieb der Rollgans-
rollen zu verwenden. Diese bauen für
die erforderlichen Leistungen jedoch größer, so daß ihre Verwendung nur bei vergleichsweise
großem Rollendurchmesser oder größerem Rollenabstand problemlos möglich ist, zumal
wenn mit Direktantrieb gearbeitet werden soll.
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Im Falle einer eng benachbarten Anordnung vergleichsweise kleiner
Rollen im Rollgang muß entweder eine geeignete gestaffelte Anordnung von Gleichstrommotoren
für den Antrieb vorgenommen werden, die zu erhöhtem Bauraum für den Antrieb führt
und auf Grund der örtlichen Verhältnisse oft gar nicht möglich ist, oder es muß
unter Verzicht auf die an sich wünschenswerten Vorteile von Gleichstrommotoren im
Einzelfall dennoch auf Drehstrommotore zurückgegriffen werden, wenn nicht die gesamte
Auslegung des Rollgangs geändert werden soll, nur um Gleichstrommotore ohne zusätzlichen
seitlichen Platzbedarf verwenden zu können.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Augabe zu Grunde, einen Rollgang
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, der auch bei
eng benachbarter Anordnung von Rollgangsrollen vergleichsweise kleinen Durchmessers
ohne zusätzlichen seitlichen Raumbedarf einen Antrieb mit Gleichstrommotoren der
erforderlichen Leistung gestattet.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1.
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Dadurch, daß die den Läufer umgebenden Polschuhe und Stege zur Aufnahme
der verschiedenen Wicklungen einstückig mit dem Jochringbereich an gestanzten Blechronden
ausgebildet sind, ergibt sich gegenüber der bisher üblichen nachträglichen Befestigung
der bereits gewickelten Polschuhe am separaten Jochringbereich der Blechronden der
Vorteil einer erheblich größeren Fertigungsgenauigkeit ohne zusätzlichen Aufwand,
so daß der Spalt zwischen Läufer und Innenumfang des durch die Blechronden gebildeten
Ständers
geringer gehalten werden kann. Dadurch sinken im Verein mit der Verwendung von einstückigem
Dynamoblech die magnetischen Verluste und erhöht sich somit die spezifische Leistung
des Motors innerhalb des gegebenen Raumes, so daß der Gleichstrommotor für eine
vorgegebene Leistung kleiner baut. Dies ermöglicht es, auch in den engen Einbauverhältnissen
an eng benachbarten Rollgangsrollen kleinen Durchmessers Gleichstrommotore direkt
oder über ein Getriebe in einer fluchtenden Reihe an einer Seite der Rollgangsrollen
anzusetzen. Überraschend hat sich gezeigt, daß eine Verminderung des Raumbedarfes
der Gleichstrommotore durch den erfindungsgemäßen Kunstgriff um bis zu 30 % und
sogar etwas mehr möglich ist, so daß ungünstige Einbauverhältnisse selbst bei Direktantrieb
keine Probleme mehr bieten. Darüberhinaus sinkt mit einer entsprechenden Verminderung
des Rollendurchmessers auch das erforderliche Antriebsmoment, so daß parallel auch
die erforderliche Leistung des Motors etwas abfällt, was wiederum vorteilhafte Rückwirkungen
auf seine notwendige Baugröße und auch sein Gewicht hat, was insbesondere eine Entlastung
von Aufsteckgetrieben ergibt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand
der Zeichnung.
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Es zeigt: Fig. 1 schematisch vereinfacht eine Draufsicht auf einen
Ausschnitt aus einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rollgangs mit
Direktantrieb, Fig. 2 schematisch vereinfacht eine Teil-Seitenansicht einer über
ein Getriebe angetriebenen Rollgangsrolle in einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Rollgangs, Fig. 3 schematisch vereinfacht einen Radialschnitt
durch einen Antriebsmotor für einen Rollgang gemäß Fig. 1
oder 2
zur Veranschaulichung der Ständerausbildung, Fig. 4 einen Axialschnitt durch den
Antriebsmotor zur Veranschaulichung der Kühlluftführung gemäß Linie IV-IV in Fig.
5 und Fig. 5 schematisch vereinfacht einen Radialschnitt durch den Antriebsmotor
zur Veranschaulichung der Kühlluftführung gemäß Linie V-V in Fig. 4.
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Anhand der Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen
Rollgangs ersichtlich. Eine Mehrzahl eng benachbart zueinander angeordneter gleicher
Rollgangsrollen 1 ist über beidseitige Lager 2 gegen den Boden 3 einer Walzwerkshalle
oder dgl. abgestützt. Über eine Kupplung 4 ist jeder als Gleichstrommotor 5 ausgebildete
Antriebsmotor direkt mit der Welle der zugeordneten Rollgangsrolle 1 verbunden,
wobei alternativ in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise ein Getriebe 4' in der Regel
als Vorgelegegetriebe an den Gleichstrommotor 5 angeflanscht sein kann, wenn anders
als beim Direktantrieb gemäß Fig. 1 eine von der Rollendrehzahl abweichende Drehzahl
der Gleichstrommotore 5 gewünscht wird.
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Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, darf der Gleichstrommotor
5 in der veranschaulichten, optimalen Anordnung keinen über den Durchmesser der
Rollgangsrolle 1 hinausgehenden Durchmesser aufweisen. Im Beispielsfalle möge der
Durchmesser der vergleichsweise kleinen Rollgangsrolle 1 300 mm und der des zugeordneten
Gleichstrommotors 5 270 mm betragen. Bekannte Gleichstrommotoren für den Antrieb
von Rollgangsrollen weisen jedoch bei der erforderlichen Leistung einen größeren
Durchmesser von beispielsweise 350 mm auf. Dies hat zur Folge, daß von der in Fig.
1 veranschaulichten Anordnung auf eine andere Anordnung für den Direktnicht antrieb
ausgewichen werden muß, wenn/der Durchmesser oder gegenseitige Abstand der Rollgangsrollen
1 in für die Funktion des gesamten Rollgangs sehr nachteiliger Weise vergrößert
werden soll. Hierzu ist es bekannt, die Gleichstrom-
motore 5 nicht
in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise fluchtend, sondern gegeneinander versetzt
anzuordnen, wobei beispielsweise der mittlere Gleichstrommotor 5 gemäß Fig 1 um
ein solches Stück nach links gerückt würde, daß er sein lich neben oder außerhalb
der verbleibenden benachbarten Gleichstrommotore 5 zu liegen kommt und diese ohne
Behinderung durch einen dazwischenliegenden Gleichstrommotor 5 naher zusammengerückt
werden können. Dies hat natürlich einen zusätzlichen seitlichen Raumbedarf zur Folge,
der nicht nur durch Vergrößerung der notwendigen Hallenfläche sehr teuer ist, sondern
häufig auch nicht zur Verfügung gestellt werden kann, da Leitungen oder andere Aggregate
des Walzwerkes unmittelbar an die in Fig. 1 veranschaulichte Reihe der Gleichstrommotoren
5 anschließen.
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Hier schafft die Erfindung dadurch Abhilfe, daß ein Gleicbstrommotor
für die Rollgangsrollen 1 geschaffen wird, der trotz der erforderlichen Leistung
so klein baut, daß er auch bei vergleichsweise kleinem Durchmesser der Rollgangsrollen
1 in seinen Außenabmessungen innerhalb dieses Durchmessers bleibt. Hierbei ist weiter
zu beachten, daß bei kleineren Rollgangsrollen 1 für leichteres Gut entsprechend
auch die erforderliche Antriebsleistung absinkt, da kleinere Massen beschleunigt
werden müssen und überdies durch die Durchmesserverringerung nicht nur das Schwungmoment
der Rollgangsrolle 1 selbst abfällt, sondern auch das erforderliche Antriebsmoment
für das auf der Rollgangsrolle 1 liegende Gut. Ein kleinerer Motor, der damit auch
leichter baut, entlastet überdies im Falle seiner Ausbildung als Aufsteckgetriebemotor
mit angeflanschtem Getriebe 4' gemäß Fig. 2 die Getriebeaggregate von Kippmomenten
und damit von schwierig zu beherrschenden Belastungen, so daß sich im Bereich des
Getriebes 4' Vereinfachungen ergeben.
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Gemäß Fig. 3 ist auf die Antriebswelle 6 des Gleichstrommotors 5 ein
nicht in Einzelheiten dargestellter üblicher Läufer 7 aufgesetzt. Um den Umfang
8 des Läufers 7 herum sind die Pole eines Ständers 9 angeordnet, nämlich vier
Hauptpole
10 und vier Wendepole 11. In den Hauptpolen 10 sind Nuten 12 zur Aufnahme einer
nicht näher dargestellten Kompensationswicklung zur Kompensation der Ankerrückwirkung
vorgesehen.
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Der Ständer 9 ist in einem in Fig. 3 schematisch veranschaulichten
Norm-Gußgehäuse 13 angeordnet, welches mit weiteren Einzelheiten aus den Fig. 4
und 5 ersichtlich ist. Der Ständer 9 ist aus einer Vielzahl einstackiger Blechronden
14 aus Dynamoblech aufgebaut, die deckend übereinandergelegt ein Paket bilden. Die
Blechronden 14 weisen einen äußeren Jochringbereich 15 auf, der ungestört kreisringförmig
den Läufer 7 umgibt und einen widerstandsarmen magnetischen Kreis auch ohne Einbeziehung
des Gehäuses 13, welches somit nicht aus Stahl oder dgl. zu bestehen braucht, ergibt.
Zwischen dem Jochringbereich 15 und dem Spalt 16 zwischen dem Außenumfang 8 des
Läufers 7 und dem Innenumfang des Ständers 9 sind neben den'Nuten 12 zur Aufnahme
der Kompensationswicklungen Nuten 17 zur Aufnahme der Haupt- und Wendepolwicklungen
18 bzw. 19 vorgesehen. Dadurch, daß die Haupt- und Wendipole 10 bzw. 11 einstückig
an den Blechronden 14 ausgebildet sind, lassen diese sich mit hoher Genauigkeit
in großen Stückzahlen billig herstellen, so daß die Lage des Innenumfanges des Ständers
9 genau definiert ist. Dadurch gelingt es, den in der Regel mehr als 1 mm breiten
Spalt 16 ohne Zusatzaufwand auf ein Maß von gegebenenfalls 0,5 mm oder noch weniger
zu vermindern, was die Spaltverluste stark reduziert. Hierdurch ergibt sich eine
erheblich geringere Störung des Magnetflusses durch den Spalt und damit eine erhöhte
spezifische Leistung des Motors. Hinzu kommen die geringen Verluste im Jochringbereich
15 aus Dynamoblech.
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Zur weiteren Verminderung der Verluste sind die Nuten 12 für die Kompensationswicklung
in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise ausgebildet, so daß sich kleinere magnetische
Wege und im Verein mit dem hohen magnetischen Querschnitt des Jochringbereiches
15 geringerer Erregerbedarf ergibt.
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Hierzu sind die Nuten 12 für die Kompensationswicklungen
über
ihre gesamte Höhe im wesentlichen oval mit radialer Hauptachse ausgebildet und schließen
unmittelbar an den Innenumfang der Blechronden 14 an. Die gedachte Verlängerung
des inneren Abschlusses der Nuten 12 an ihrem offenen Fußbereich 20 kommt etwa im
Spalt 16 zu liegen, so daß die Kompensationswicklung unmittelbar benachbart zum
Innenumfang des Ständers 9 liegt. Auf diese Weise werden die magnetischen Wege im
Umfangsbereich der Kompensationswicklung so gering wie möglich gehalten. Dabei reichen
die Nuten 12 für die Kompensationswicklung nur über einen Teil der Höhe der Nuten
17 für die Haupt- und Wendepolwicklungen 18 und 19, im Beispielsfalle über nur wenig
mehr als die Hälfte von deren Höhe, die durch die Baugröße der Polwicklungen 18
und 19 bestimmt ist.
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Einen weiteren Beitrag zur Erhöhung der spezifischen Leistung des
Gleichstrommotors 5 liefert die insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ersichtliche Kühlung
mittels einer inneren Umlaufströmung. Hierzu ist an der einem Anschlußflansch 21
benachbarten Seite des Gehäuses 13 ein Lüfterrad 22 mit der Welle 6 des Gleichstrommotors
5 verbunden und läuft mit dieser um. Das Lüfterrad 22 wirkt als Radiallüfter und
fördert Luft in den Bereich zwischen der Außenseite des Ständers 9 und der Innenseite
des Gehäuses 13. Hier sind in der insbesondere aus Fig. 5 ersichtlichen Weise Luftführungskanäle
22' vorgesehen, im Beispielsfalle vier gleichmäßig am Umfang des Ständers 9 verteilt
angeordnete Luftführungskanäle 22'. Die Luftführungskanäle 22' verlaufen an der
Außenseite des Ständers 9 und sind durch entsprechende Ausbuchtungen der Wand des
Gehäuses 13 begrenzt. Die Ausbuchtungen können zur Vergrößerung des Querschnittes
der Luftführungskanäle 22' soweit nach außen gezogen sein wie in diesem Bereich
vorgesehene Kühlrippen 23, die in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise den
Gleichstrommotor 5 radial umgeben.
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Durch die radiale Anordnung der Kühlrippen 23 wird die von unten nach
oben aufsteigende Kühlluftströmung am wenigsten behindert und kann bis tief zwischen
die Kühlrippen 23 eindringen, um dort nachhaltig Wärme abzuführen. Dabei können
die
Kühlrippen 23 in den Ecken eines gedachten, den Gleichstrommotor 5 umschreibenden,
bodenparallelen Viereckes weiter nach außen gezogen sein,um so vergrößerte Bereiche
24 zu bilden, in denen eine gesteigerte Wärmeabfuhr erfolgt.
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Hierdurch erhöht sich der Platzbedarf für den Anbau des Gleichstrommotors
5 nicht, da die diagonal zu den Hauptrichtungen liegenden Ecken ohnehin von Einbauten
frei sind.
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Die Luftführungskanäle 22 sind zumindest in den Hauptrichtungen vorgesehen,
in denen eine gedrängte Bauform wichtig ist, um dort die Wärmeabfuhr über die Kühlrippen
23, die dann entsprechend verkleinert werden können, nachhaltig zu unterstützen.
Auf diese Weise sind trotz geringer Baugröße und damit geringer Rippenfläche auch
diese Bereiche am Umfang des Gleichstrommotores 5 gut gekühlt. Die Luftströmung
gelangt in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise vom Lüfterrad 22 über die Luftführungskanäle
22' an der Außenseite des Ständers 9 zur gegenüberliegenden Seite des Ständers 9,
an der auch der Kollektor 25 angeordnet ist. Von dort gelangt die Luft in der in
Fig. 4 mit Pfeilen veranschaulichten Weise radial wieder nach innen in den Umfangsbereich
der Welle 6 und durchsetzt dort den Läufer 7 in Luftführungsbohrungen 26, welche
die Luft wieder zurück in den Bereich an der radialen Innenseite des Lüfterrades
22 führen, wobei gleichzeitig eine nachhaltige Kühlung des Läufers 7 erfolgt.