DE3128140C2 - Walze - Google Patents
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Abstract
Eine Walze mit einer umlaufenden Hohlwalze und einem diese der Länge nach durchgreifenden, ringsum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze belassenden feststehenden Quer haupt. In dem Zwischenraum zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupt ist eine mit einer Zuleitung für Druckflüssigkeit versehene Längskammer gebildet, welche durch eine Dichtungsanordnung abgeteilt ist, die auf beiden Seiten der Wirkebene der Walze sich erstreckende leistenförmige Längsdichtungen sowie Endquerdichtungen umfaßt. Die Endquerdichtung ist als Spaltdichtung ausgebildet, deren Spaltflächen durch ein eigenes Präzisionswälzlager auf Abstand gehalten sind. Die Spaltflächen können eben sein und radial verlaufen oder aber zylindrisch.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art
Walzen dieses Typs mit verschiedenen Ausbildungen der Längs- und Endquerdichtungen sind aus den DE-PS
i 193 739, 20 25 777 und 27 18 414 bekannt Die Endquerdichtungen sind hierbei als mit dem Querhaupt
verbundene Clearing- bzw. GleiUeisien-Dichtungen
ausgebildet die gegen einen mit der umlaufenden Hohlwalze verbundenen Radialflansch anliegen. Gegen
die Gleitleisten wirkt der Druck der Flüssigkeit in der Kammer, d. h. sie -liegen unter einer zu diesem Druck
proportionalen Kraft gegen die Gleitfläche an den Radialflansch an.
Langjährige Erfahrungen haben gezeigt, daß diese Walzen zufriedenstellend arbeiten, solange der Druck in
der Kammer unter etwa 25 bar liegt Dieser Druck ist für den Einsatz solcher Walzen in der Papier-, Textii-
und Kunststoffindustrie vollkommen ausreichend.
Wird aber der Druck in der Kammer über 25 bar gesteigert so nimmt die Reibung der Dichtungen an den
Gegenflächen so zu, daß merkliche Leistungsverluste auftreten und außerdem ein rasch zunehmender
Verschleiß festzustellen ist Dies fällt besonders schwer ins Gewicht weil Walzen an sich Dauerlaufelemente
sind und das Auswechseln einer Walze einen erheblichen Aufwand und in vielen Fällen die Stillsetzung einer
ganzen Produktionslinie bedeutet.
Sollen nun aber Walzen des in Rede stehenden Typs für die Verarbeitung von Metallen eingesetzt werden, so
sind höhere spezifische Drücke erforderlich, die auch höhere Drücke in der Kammer bedingen.
Zwar ist aus der Schriftstelle »Melliand Textilberichte«
8/53 (1972), S. 935 bis 940 grundsätzlich bekannt, dem Oberbegriff entsprechende sogenannte schwimmende
Walzen auch in der Stahlindustrie einzusetzen. In der Praxis bedarf es hierzu aber wegen der höheren
Drücke noch besonderer Ausgestaltungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der dem Oberbegriff zugrundeliegenden Art so
auszugestalten, daß an den Endquerdichtungen auch bei höheren Drücken keine übermäßigen Reibungsverluste
und kein Verschleiß auftreten.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.
Durch die Vorsehung einer Spaltdichtung sind die mit den bisher üblichen Gleitdichtungen einhergehenden
Reibungsprobieme und die daraus resultierenden Verluste und der Verschleiß umgangen. Es ist jedoch
nicht damit getan, irgendwo in einer Walze der dem Oberbegriff entsprechenden Art einen Spalt vorzusehen.
Da sich die beiden gegeneinander drehbaren und gegeneinander abzudichtenden Teile der Walze, nämlich
das Querhaupt und die Hohlwalze im Betrieb zuiätzlich auch noch gegeneinander durchbiegen, wäre
es erforderlich, eine gewöhnliche Spaltdichtung mit
einer erheblichen Spaltbreite zu versehen, um Berührungen in bestimmten Bctriebszuständen zu vermeiden.
Ein solcher Spalt wäre jedoch nicht in der Lage, die
erforderliche Abdichtung bei höheren Drücken zu liefern, d. h. es würden sich unzuträglich hohe Leckverluste
ergeben. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Spaltflächen durch ein eigenes
Präzisionsrollenlager auf Abstand haltbar sind und daß dies unabhängig von eventueiien Durchbiegungen des
Querhaupts oder bei Hohlwalze erreicht wird. Auf diese Weise ist eine Dichtung gegeben, die ihre Eigenschaften
in jedem Betriebszustand beibehält und die mit sehr kleinen'Spaltweiten versehen werden kann.
Es sind Präzisionswälzlager der in Betracht kommenden Abmessungen im Handel, deren Lagerringe die
zusammenwirkenden Spaltflächen bilden. Im Extremfall gelingt es bei" Axialrollenlagern die Toleranz des
Abstandes der Spaltflächen über den Umfang im Bereich von 0,01 mm zu halten. Die einander zugeordneten
Lagerringe sind in solchen Fällen natürlich besonders ausgesucht
Es sind also die technischen Möglichkeiten gegeben,
um gemäß Anspruch 2 den Abstand der Spritflächen kleiner als 0,1 mm zu machen. In der Praxis kommen je
nach Durchmesser des Lagers Abstandswerte von 0,04
bis 0,07 mm in Betracht.
Anspruch 3 ist auf die erste Ausführungsform der Erfindung gerichtet, bei der die Spaltflächen eben sind
und sich radial erstrecken.
Die konstruktive Ausführung im einzelnen kann nach Anspruch 4 gewählt sein.
Es empfiehlt sich die Maßnahme nach Anspruch 5, um die Wälzkörper des Präzisionswälzlagers aus dem
Bereich des hohen Drucks herauszuhalten.
Die axialen Druckfedern nach Anspruch 6 gewährleisten
die richtige Anlage der Lagerringe vor dem Druckaufbau in der Kammer.
Die Ansprüche 7 bis 9 geben die entsprechenden Merkmale für eine alternative Ausführungsform wieder,
bei der die Spaltflächen zylindrisch und das Präzisions-Wälzlager alsiladiallager ausgebildet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
Fig. I zeigt eine erfindungsgemäße Walze teilweise
im Längsschnitt;
Fig.2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie H-Il in F i g. I;
Fig.3 zeigt eine Einzelheit aus dem Kreis HI in
F i g. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig.4 zeigt eine entsprechende Darstellung einer
anderen Ausführungsfon*;.
Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze
umfaßt ein feststehendes Querhaupt 1 und eine um dieses umlaufende Hohlwalze 3. deren Innenumfang 4
allseitigen Abstand vom Außenumfang des Querhauptes beläßt und die auf in der Nähe der Enden angebrachten
Lagern 2 auf dem Querhaupt 1 abgestützt ist. Die Enden Γ des Querhauptes 1 stehen aus der Hohlwalze 3 vor
und bilden die Walzenzapfen, an denen Kräfte auf die Walze 10 aufgebracht werden können bzw. an denen sie
in einem Walzenständer gelagert werden kann. Eine Gegenwaize 6 Hegt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
von oben an der Walze 10 an und bildet an deren Oberseite den Walzspalt 5.
Der zwischen dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 3 und dem Querhaup'. 1 zwischen den Lagern 2 gebildete
Zwischenraum ist durch zu beiden Seiten des Qutrhauples
I etwa in dessen halber Höhe, also an der breitesten Stelle, angebrachte Längsdichtungen 8,die am Innenumfang
4 der Hohlwalze 3 anliegen, sowie innenseitig der Lager 2 diesen benachbart angeordnete Endquerdichtungen
9 in eine auf der Seite des Walzespalts 5 gelegene Kammer 12 sowie eine dem Walzspalt 5
abgelegene Kammer 11 unterteilt. In die Kammer 12
führt eine Zuleitung 13, mittels deren Druckflüssigkeit in die Kammer 12 eingeleitet werden kann. Diese
Druckflüssigkeit stützt sich einerseits gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 3, andererseits gegen die
dieser zugewandte Oberfläche 7 des Querhauptes 1 ab. Das Querhaupt 1 kann sich durch den allseits
vorhandenen Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze unter der Wirkung des zur Bildung des Liniendrucks
benötigten Drucks in der Kammer 12 durchbiegen, ohne daß die Hohlwalze 3 über die Lager 2 auf dem
Querhaupt 1 abgestützt ist eine bewußte Durchbiegung der Hohlwalze 3 herbeigeführt werden.
An den Längsdichtungen 8 tritt beim Umlauf der Hohlwalze 3 immer etwas Leckflüssigkeit in die untere
Kammer 11 über, so daß diese sich nach und nach mit Druckflüssigkeit füllt Auch kann \& in bestimmten
Fällen erwünscht sein, auch diese Kammer bewußt mit Druckflüssigkeit unter einem zu dem Druck in der
Kammer 12 in einem bestimmten Verhältnis stehenden anderen Druck zu füllen. Die hierfür vorgesehenen
Leitungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die Endquerdichtung 9 ist in Fig.3 im einzelnen erkennbar. Sie umfaßt ein als Ganzes mit 14
bezeichnetes Präzisionswälzlager in Gestalt eines Axialrollenlagers, dessen einer Lagerring 15 als
Radialflansch ausgebildet und mit der Hohlwalze 3 fest und dicht verbunden ist. Der Radialflansch 5 liegt
einerseits gegen einen Innenbund 16 im Innenumfang 4
der Hohlwalze, andererseits gegen das Lager 2 an. Der Lagerring 15 bestitzt eine ebene Lauffläche 17 für die
Lagerrollen 18 und bildet gleichzeitig eine Spaltfläche für den Dichtungsspalt 20. Die andere Spaltfläche 19 ist
an dem anderen Lagerring 21 vorgesehen, der aus einem Radialflansch 22 und einem an dessen äußerem Rand
gegei den Lagerring 15 vorgesehenen axialen Bund 23 besieht, dessen dem Lagerring 15 zugewandte Stirnfläche
die Spaltfläche 19 bildet. Die Lauffläche 24 für die Rollen 18 ist durch die dem Bund 23 zugewandte
Seitenfläche des Radialflanschs 22 gegeben.
Der Lagerring 21 wirkt mit einem im Querschnitt ebenfalls winkelförmigen Haltering 25 zusammen, der
fest und dicht auf dem Querhaupt innenseitig des Lagerrings 21 sitzt und in seinem radialen Schenkel
nicht dargestellte axiale,' lose in den Lagerring 21 eingreifende Zapfen trägt, die die Drehung des
Lagerringes 21 verhindern. Um auch ohne Druck in deKammer 12 die Anlage des Lagerrings 21 an den Rollen
18 bzw. dem anderen Lagerring 15 zu sichern, sind axial wirkende Federn 26 vorgesehen.
Der Lagerring 2i beläßt gegenüber dei>
> radialen Schenkel des Halterings 25 einen Spalt 27, so daß sich der axiale Schenkel des Halterings 25 gegenüber dem
Lagerring 21 etwas bewegen kann. In diesem Bereich ist
in einer umlaufenden Innennut 29 des Radialflansches 22 eine Dichtung 30 vorgesehen, die gegen den Übertritt
von Druckflüssigkeit aus der Kammer 12 abtlichtet. Diese Dichtung braucht keine Drehung aufzunehmen,
weil die Teile 21, 25 gegeneinander nicht drehbar sind. Sie muß lediglich in der Lage sein, die geringfügigen
Verlagerungen der Teile 21, 25 unter Beibehaltung der Dichtfunktion bewältigen zu können. Die eigentliche
Drehdichtung erfolgt an dem Spalt 20, an welchem sich
die Spaltflächen 17, 19 gegeneinander drehen. Da diese
Spaltflächen in einem sehr geringen Abstand von 0,04 bis 0,07 mm gehalten werden können tritt durch den
Drosseleffckl nur sehr wenig Druckflüssigkeit gemäß F i g. 3 von oben nach unten längs des Spalts 20 über, so
daß mit relativ geringem Verbrauch an Druckflüssigkeit der Druck in der Kammer 12 aufrechterhalten werden
kann. Die übertretende geringe Menge an Druckflüssigkeit dient zur Schmierung der Lager 14 und 2. Im Prinzip
wäre es natürlich auch möglich, den axialen Bund 23 und den Spalt 20 radial innerhalb der Rollen 18 anzubringen,
doch befinden sich dann die Rollen 18 im Hochdruckbereich, was nicht erwünscht ist.
In Fig.4 ist eine alternative Ausführungsform
dargestellt, bei der die Endquerdichtung 9' ein Präzisions-Radialrollenlager 34 umfaßt. Soweit in
F i g. 4 die Teile inii den Teilen in den iibngcn Figuren
übereinstimmen, sind gleiche Bezugszahlen verwendet.
Laufring 35, dessen zylindrische Außenfläche 37 die eine Spaltfläche bildet. Der Laufring 35 ist durch einen
schmalen Spalt 47 vom Qucrhaupl 1 getrennt und kann sich somit radial etwas gegenüber diesem verlagern und
auch etwas kippen. An der Drehung ist der Lagerring 35 durch einen Keil 46 gehindert, der in eine innere
Axialnut 36 des Lagerrings 35 eingreift. Die Abdichtung gegen die von der Kammer 12 her anstehende
Druckflüssigkeit wird durch eine LJmfangsdichtung 50 bewerkstelligt.
Der andere Lagerring 31 umfußt einen Radialflansch
32, dessen Innenumfangsflächc die andere Spaltfläche 39 bildet. An dem Radialflansch 32 sitzt außen ein
axialer Bund oder Flansch 33. dessen Innenumfangsfläche 34 die andere Lauffläche für die Rollen 18 bildet.
Durch die Rollen 18 werden die Spaltflächen 37, 39 in
dem schon erwähnten geringen Abstand gehalten, der die Bildung eines dienic-nden Spalis 40 ermöglich:. Auch
in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 befinden sich die Rollen 18 außerhalb des Hochdruckbcreichs.
Claims (9)
1. Walze mit einer den arbeitenden Walzenumfang bildenden umlaufenden Hohlwalze und einem
diese der Länge nach durchgreifenden, ringsum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze belassenden
feststehenden Querhaupt, auf welches an den aus der Hohlwalze hervorstehenden Enden äußere
Kräfte aufbringbar sind und an welchem sich die Hohlwalze über eine Druckflüssigkeit in einer in
dem Zwischenraum zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupl gebildeten, mit einer Zuleitung
versehenen Kammer abstützt, welche durch eine am Querhaupt angebrachte Dichtungsanordnung abgeteilt
ist. die längs des Querhaupts und der Hohlwalze auf beiden Seiten der Wirkebene der Walze sich
erstreckende leistenförmige Längsdichtungen sowie an den längs des Querhaupts und der Hohlwalze
einander gegenüberliegenden Enden der Kammer vorgesehene Endqucrdichiur.gen umfaßt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Endquerdichtung (9, 9') als Spaltdichtung ausgebildet ist.
deren Spaltflächen (17,19; 37,39) durch ein eigenes Präzisionswalzlager (14,34) unabhängig von Durchbiegungen
des Querhaupts (1) oder der Hohlwalze (3) auf Abstand haltbar sind.
2. Walze nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand kleiner als 0,1 mm ist
3. Walze nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltflächen (17, 19) eben
sind und sich radial erstrecken und daß die Endquerdichtung (9) ein Präzisionsaxialwälzlager
(14) umfaßt, dessen einer mit dem Querhaupt (1) drehverbundener und diesem gegenüber abgedichteter,
jedoch geringfügig axial und radial verlagerbare Lagerring (21) die eine Spaltfläche (19) aufweist
und dessen anderer Lagerring (15) mit der Hohlwalze (3) fest verbunden und dieser gegenüber
abgedichtet ist und die andere Spaltfläche (17) aufweist
4. Walze nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß einer der Lagerringe einen Radialflansch
(22) umfaßt, der einen axialen Bund (23) aufweist, dessen axiale Stirnseite die eine Spaltfläche (19)
bildet und dessen dem axialen Bund (23) zugewandte Seitenfläche (24) die Lauffläche für die Wälzkörper
(18) bildet.
5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Bund (23) bzw. die Spaltfläche (19)
radial außerhalb der Wälzkörper (18) angeordnet sind.
6. Walze nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß axiale Druckfedern
(26) vorgesehen sind, mittels deren die Lagerringe (15,21) gegeneinander gedrückt sind.
7. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltflächen (37, 39)
zylindrisch sind und daß die Endquerdichtung (9') ein Präzisionsradialwälzlager (34) umfaßt, dessen einer
mit dem Querhaupt (1) drehverbundener und diesem bo gegenüber abgedichteter, jedoch geringfügig axial
und radial verlagerbarer Lagerring (35) die eine Spaltfläche (37) aufweist und dessen anderer
Lagerring (31) mit der Hohlwalze (3) fest verbunden und dieser gegenüber abgedichtet ist und die bs
Spaltfläche (39) trägt.
8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Lagerringe einen Rad.alflansch
(32) umfaßt, dessen eine Umfangsfläche die eine
Spaltfläche (39) bildet und der einen axialen Bund
(33) trägt, dessen dem radialen Flansch (32) zugewandte Umfangsfläche (34) die eine Lauffläche
für die Wälzkörper (18) bildet.
9. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der Radialflansch (32) bzw.Jie Spaltfläche
(33) axial innerhalb der Wälzkörper (18) isngeordnet sind.
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