DE3317974A1 - Hydrostatisches stuetzelement und dessen verwendung in einer walzvorrichtung - Google Patents

Hydrostatisches stuetzelement und dessen verwendung in einer walzvorrichtung

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Description

SULZER-ESCHER WYSS AG, ZUERICH (SCHWEIZ)
Hydrostatisches Stützelement und dessen Verwendung in einer Walzvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Stützelement mit einem mit Druckmittel versorgten Druckraum und wenigstens einem beweglichen Lagerschuh, welcher eine Lauffläche mit wenigstens einer Drucktasche aufweist, die über wenigstens eine Drosselbohrung mit dem Druckraum in Verbindung steht,und dessen Verwendung.
Solche Stützelemente sind beispielsweise aus US 3 802 oder US 3 846 883 bekannt und dienen zur Lagerung oder Abstützung beweglicher, insbesondere rotierender Teile gegenüber einem Basisteil oder Fundament. Durch eine axiale Beweglichkeit des Kolbens und eine Neigbarkeit der Lagerschuhe kann dabei in einem gewissen Rahmen eine automatische Anpassung der Lauffläche an Bewegungen der Gegenfläche und ein konstanter Spalt zwischen beiden Teilen erreicht werden, und damit eine konstante Stützkraft.
Typische Verwendungen solcher hydrostatischer Stützelemente in Walzvorrichtungen sind beispielsweise in den US 4 041 752, US 4 059 976 oder US 4 218 905 beschrieben. Hierbei wird eine Warenbahn, z.B. ein Metallband, eine Plastikfolie oder eine Papierbahn zwischen zwei gegeneinander gepressten Arbeitswalzen hindurchgeführt und gewalzt oder geglättet, wobei die Arbeitswalzen in der Pressebene oder seitlich oder quer dazu durch Stützelemente der genannten Art abgestützt werden. Zusätzlich können auf die Arbeitswalzen drückende Stützwalzen vorgesehen sein, die ebenfalls durch hydrostatische Stützelemente abgestützt sein können.
Statt einer Abstützung durch Stützelemente von aussen kann auch eine Abstützung gegen einen innerhalb der Walze vorgesehenen Träger und ebenfalls innerhalb der
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Walze angeordnete Stützelemente vorgesehen sein, wie beispielsweise in US 3 949 455 beschrieben.
Durch Abnützung und Verschieiss sowie infolge des notwen digen periodischen Nachschleifens der Arbeitswalzen, und in geringerem Masse auch der Stützwalzen, nimmt deren Durchmesser im Laufe der Betriebszeit der Walzvorrichtung laufend ab. Bei Metallwalzwerken kann beispielsweise die Durchmesser-Verringerung bis 10 % betragen, bis eine Auswechslung und Erneuerung der Arbeitswalzen nötig ist. Bei einem Arbeitswalzen-Durchmesser von 25 cm müssten die Lagerschuhe der Stützelemente daher nicht nur eine Abstands-Aenderung von über 1 cm von der Lauffläche bis zur Walzen-Oberfläche überbrücken können, sondern ausserdem müsste auch bei einer Aenderung des Krümmungs-Radius der Walzen-Oberfläche von 10 % die Lauffläche in ihrem ganzen Bereich einen gleichmassigen Abstand von der Walzen-Oberfläche beibehalten. Die genannten Stützelemente waren dazu nicht in der Lage und liessen nur wesentlich geringere Durchmesser-Aenderungen zu, bis die Mitte der Lauffläche infolge der unterschied lichen Krümmung auf der Walzen-Oberfläche aufsitzt. Im Betrieb eines Walzwerkes mussten die Lagerschuhe daher häufig gegen solche mit anderem Krümmungs-Radius ausgewechselt oder an den veränderten Walzen-Durchmesser angepasst werden.
Durch Deformation der Walzen beim Betrieb einer Walzvorrichtung ändert sich ebenfalls der Krümmungsradius der Walzenfläche, speziell bei Abstützung von Innen, wobei die Walze als Walzenmantel ausgeführt ist. Auch in diesem Fall sind Stützelemente wünschenswert, die einem gewissen Variations-Bereich des Krümmungsradius zulassen.
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In GB 2 073 829 und US 4 262 400 sind bereits hydrostatische Stützelemente vorgeschlagen worden, deren Lauffläche elastisch verformbar oder aus flexiblem Material ausgebildet ist. Der Verformungsbereich solcher Stützelemente ist jedoch für die Verwendung in Walzvorrichtungen zu gering, bei grösseren Verformungen ergeben sich zu grosse Gegenkräfte, die keinen gleichmässigen Lagerspalt zulassen, und das elastisch verformbare oder flexible Material ist für einen rauhen Walzwerk-Betrieb ungeeignet und weist eine zu geringe Lebensdauer auf und verursacht häufige Betriebsstörungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren und ein hydrostatisches Stützelement zu schaffen, das einen erweiterten Verwendungsbereich bezüglich Abstand und Krümmungs-Radius der Gegenfläche zum Lagerschuh aufweist, unter Beibehaltung eines gleichmässigen Lagerspaltes über die gesamte Lagerfläche und bei verlängerter Lebensdauer.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Lagerschuhe vorgesehen sind, die gegeneinander beweglich sind.
Mit Vorteil können die auf einem gemeinsamen Kolben ange ordneten Lagerschuhe unabhängig voneinander in Axial-Richtung verschiebbar und um die Achse neigbar oder kippbar ausgebildet sein, wodurch der Anpassungsbereich an Form und Position der Gegenfläche erheblich erweitert und eine Verwendung speziell in Walzvorrichtungen mit grosser Durchmesser-Aenderung des Walzen-Durchmessers ermöglicht wird. Zur Vermeidung unerwünscht grosser Auslenkungen können benachbarte Lagerschuhe gelenkig oder flexibel miteinander verbunden sein. Zweckmässig kann es bei einer Weiterbildung der Erfin-
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dung sein, in einem Zylinder einen in Achsenrichtung beweglichen, druckmitteldurchlässigen Kolben vorzusehen, der an seinem dem Zylinder abgekehrten Ende die Lagerschuhe trägt.
An Hand der beiliegenden Figuren wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Stützelementes, sowie dessen Verwendung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel eines hydrostatischen Stützelementes,
Fig. 2 eine Duo-Walζvorrichtung in Seiten-Ansicht,
Fig. 3 eine Duo-Walzvorrichtung im Querschnitt,
Fig. 4 eine Quarto-Walzvorrichtung im Querschnitt,
Fig. 5 eine Duo-Walzvorrichtung mit Innen-Abstützung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten hydrostatischen Stützelement 12 ist in einem Zylinder 13 mit kreisförmigem, elliptischem, rechteckigem oder anderem geeigneten Querschnitt, durch Dichtungsringe 22 abgedichtet und durch einen Anschlagring 23 begrenzt, ein Kolben 15 axial beweglich angeordnet, so dass zwischen beiden Teilen 13, 15 ein Druckraum 14 entsteht, der über eine Leitung 20 mit einem Druckmittel, z.B. Wasser, OeI oder Schmierflüssigkeit versorgt wird. Der im Inneren durchlässige Kolben 15 trägt an seinem dem Zylinder 13 abgewandten Ende zwei mit Druckkammern 24 versehene Aufsätze 25, die somit mit dem Druckraum 14 in Verbindung stehen und von diesem aus mit Druckmittel versorgt werden. Jeder dieser Aufsätze 25 trägt einen Lagerschuh 19, auf dessen Lauffläche 16 Drucktaschen 17 vorgesehen sind, die mit den Druckkammern über Drosselbohrungen 18 in Verbindung stehen.
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Durch Dichtungsringe 26 abgedichtet sind die Lagerschuhe 19 in gewissem Masse axial gegeneinander beweglich und zufolge einer abgerundeten Ausbildung der äusseren Ränder 27 der Aufsätze 25 gegen diese und damit auch gegeneinander und unabhängig voneinander gegen die Zylinder-Achse neigbar oder kippbar.
Im Betrieb wird, wie bei bekannten hydrostatischen Stützelementen, Druckmittel über die Leitungen 20 in den Druckraum 14 und damit in die Druckkammern 24 zugeführt. Dadurch werden die Lagerschuhe 19 an die Gegenfläche 8 angepresst. Da jedoch das Druckmittel durch die Drosselbohrungen in die Drucktaschen 17 strömt, heben die Lagerschuhe als Folge des sich aufbauenden Gegendruckes von der Gegenfläche 8 ab und es entsteht ein Spalt zwischen der Lauffläche 16 und der Gegenfläche 8 und somit eine berührungsfreie Abstützung. In gewissem Masse folgen dabei die Lagerschuhe 19 Bewegungen der Gegenfläche 8, so dass der Spalt unabhängig von Abstand und Neigung der Gegenfläche 8 konstant bleibt.
Infolge der besonderen Ausbildung und Gestaltung ist bei dem beschriebenen hydrostatischen Stützelement die Anpassungsfähigkeit an eine Aenderung der Form und Position der Gegenfläche erheblich verbessert. Da die Lagerschuhe unabhängig voneinander neigbar sind, passen sie sich automatisch an eine verkantete oder schräge Gegenfläche an. Eine Anpassung an eine geänderte Krümmung der Gegenfläche wird in wesentlich grösserem Rahmen als bisher dadurch erreicht, dass die Breite des Stützelementes in mehrere kleinere, unabhängig voneinander bewegliche Laufflächen aufgeteilt ist, die insgesamt etwa die gleiche Lagerfläche ergeben, jede für sich jedoch eine grössere Krümmungs-Toleranz der Gegenfläche zulässt.
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Um ein unkontrolliertes Kippen und Verkanten der Lagerschuhe 19 zu verhindern, können in einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung benachbarte Lagerschuhe 19 durch ein gelenkiges, elastisches oder flexibles Zwischenstück 28 miteinander verbunden sein. Auch können die Lagerschuhe 19 mittels eines Kugelgelenkes 29 auf dem Aufsatz 25 des Kolbens 15 abgestützt sein.
Statt nur zwei Lagerschuhe, wie in Fig. 1 dargestellt, können die Stützelemente auch eine grössere Anzahl von Lagerschuhen, z.B. drei oder fünf, in Ümfangsrichtung der Gegenfläche hintereinander tragen, womit eine weitere Vergrösserung des Toleranz-Spielraumes erreicht werden kann. Dabei kann auch der mittlere Lagerschuh fest auf dem Kolben angebracht und nur die äusseren Lagerschuhe beweglich sein.
In Fällen, wo keine grössere Abstandsänderung auftritt, kann der Kolben 15 mit der Zylinderwand fest verbunden sein oder ganz entfallen. Auch eine gelenkige oder kippbare Verbindung von Kolben und Zylinder kann vorteilhaft sein.
In den Figuren 2 und 3 ist ein Duo-Walzwerk dargestellt, in dem in Fig. 1 dargestellte Stützelemente Verwendung finden. Diese Walζvorrichtung weist einen Rahmen 1 mit zwei seitlichen Ständern 2 und dazwischen befindlichen Traversen 3 auf. In den Ständern 2 sind Lagerträger 4 und 5 angeordnet, wobei der Lagerträger am Gerüst 2 befestigt ist und der Lagerträger 5 beweglich geführt ist. In den Lagerträgern 4 und 5 sind die Zapfen 6 und 7 von zwei Arbeitswalzen 8 und 10 drehbar gelagert. Der Antrieb der Arbeitswalzen 8 und 10 erfolgt über Vierkant-Enden 11 der Walzenzapfen 6 und 7.
Zum gegenseitigen Anpressen der Arbeitswalzen 8 und 10 in der Pressebene E sind beidseits der Arbeitswalzen
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hydrostatische Stützelemente 12 der an Hand von Pig. beschriebenen Ausführung vorgesehen, die auf die Traversen 3 abgestützt sind und eine Anpresskraft auf die Walzenoberfläche und das zu walzende Material 32 ausüben, sobald den Druckmittel-Leitungen 20 von Druckmittel-Quellen 21, z.B. Pumpen, ein hydraulisches Druckmittel zugeführt wird.
Statt dessen oder ausserdem können, wie in Fig. 3 dargestellt, erfindungsgemässe Stützelemente jedoch auch als die Arbeitswalzen 8 und 9 seitlich abstützende Stutζelemente 30 und 31 angeordnet werden. Eine solche seitliche Abstützung ist besonders beim Walzen von metallischen Bändern 32 vorteilhaft, wo sich bedeutende Kräfte Z in Walzrichtung ergeben. Statt genau senkrecht zur Pressebene E kann die Stützrichtung der Stützeleraente auch schräg oder quer gewählt werden, je nachdem, wie es die im Walzwerk wirkenden Kräfte oder ihre Resultierenden erfordern. Die Erzeugung der Anpresskraft kann hierbei konventionell oder ebenfalls mit Stützquellen erfolgen.
Die Fig. 4 zeigt schliesslich eine Walzvorrichtung, bei der die Arbeitswalzen 40 auf besondere Stützwalzen 41 abgestützt sind. Die untere Stützwalze 41 kann im festen Lagerträger 46 drehbar gelagert sein, und die übrigen Walzen können in vertikaler Richtung in entsprechenden Lagerträgern geführt sein, von denen nur der obere Lagerträger 45gezeigt ist. Ein solches Quarto-Walzwerk hat den Vorteil, dass bei einer geforderten Anpresskraft die Arbeitswalzen 40 einen besonders kleinen Durchmesser haben können. Dadurch wird die erforderliche Walzkraft und das Antriebsnonent des Walzwerkes vermindert.
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Auch in diesem Beispiel werden mit besonderem Vorteil als seitliche Stützelemente 30 und 31 der Arbeitswalzen 40 erfindungsgemässe hydrostatische Stützelemente verwendet, um Durchmesser- und Positions-Aenderungen der Arbeitswalzen 40 störungsfrei und unter Beibehaltung eines gleichmässigen und einwandfreien Lagerspaltes aufzunehmen. Die in der Pressebene auf die Stützwalzen 41 wirkenden Stützelemente können ebenfalls erfindungsgemäss oder konventionell ausgeführt sein, oder auch als auf die Stützwalzen-Innenseite einwirkende hydrostatische Stützelemente, wie in US 4 059 976 beschrieben. Jeder Arbeitswalze können auch mehr als eine Stützwalze zugeordnet sein, oder die Stützwalzen können selbst wieder durch weitere Stützwalzen abgestützt sein, wobei gegebenenfalls wiederum erfindungsgemässe Stützelemente verwendet werden können.
Bei dem Beispiel nach Fig. 5 sind die Arbeitswalzen 8 und 10 nicht wie nach Fig. 3 als von aussen abgestützte Massivwalzen ausgeführt, sondern als Hohlwalzen mit einem festen Träger 43 und einem darum drehbar gelagerten Walzenmantel 42.
Die erfxndungsgemassen Stützelemente 44 stützen die Innenseite des Walzenmantels 42 gegen den Träger 43 ab. Die übrigen Bauteile entsprechen denen der Fig. 3. Mittels dieser Anordnung werden grössere Deformationen der Walzen zulässig als mit vorbekannten Stützelementen. Gegebenenfalls kann es auch genügen, nur eine der beiden Arbeitswalzen 8 oder 10 in der beschriebenen Weise auszuführen.
Die Verwendung erfindungsgemässer Stützelemente ist auch nicht auf Walzvorrichtungen beschränkt, sondern diese können überall dort mit besonderem Vorteil verwendet werden, wo gegeneinander bewegliche Teile mit grossen Abstands-, Positions- und Krümmungs-Toleranzen einwandfrei gelagert und abgestützt werden müssen.
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Claims (1)

  1. Jo ί / 3 /
    Patentansprüche
    11. ^Hydrostatisches Stützelement mit einem mit Druckmit-N"~ tel versorgten Druckraum (14) und wenigstens einem beweglichen Lagerschuh (19), welcher eine Lauffläche (16) mit wenigstens einer Drucktasche (17) aufweist, die über wenigstens eine Drosselbohrung (18) mit dem. Druckraum (14) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lagerschuhe (19) vorgesehen sind, die gegeneinander beweglich sind.
    2. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Lagerschuhe (19) in Richtung einer vorgegebenen Stützrichtung beweglich ist.
    3. Stützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagerschuhe (19) unabhängig voneinander in Richtung der Stützrichtung beweglich sind.
    4. Stützelement nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lagerschuh (19) gegen einen anderen neigbar ist.
    5. Stützelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagerschuhe (19) unabhängig voneinander neigbar sind.
    6. Stützelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Lagerschuhe (19) gelenkig, elastisch oder flexibel miteinander verbunden sind.
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    7. Stützelement nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,, dass in einem Zylinder (13) ein in Richtung der Zylinder-Achse beweglicher, druckmitteldurchlässiger Kolben (15) vorgesehen ist, der an seinem dem Zylinder abgekehrten Ende (25) die Lagerschuhe trägt.
    8. Stützelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) in seiner axialen Bewegung im Zylinder (13) durch Anschlag (23) begrenzt ist.
    9. Verwendung des hydrostatischen Stützelementes nach einem der Ansprüche 1 - 8 in einer Walzvorrichtung mit zwei in einer Pressebene (E) auf ein zu walzendes Material (32) einwirkenden Arbeitswalzen (8, 10, 40).
    Ö. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12) zur Abstützung der Arbeitswalzen (8, 10) in der Pressebene (E) dient.
    · Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12, 30, 31) zur Abstützung der Arbeitswalzen (8, 10, 40) quer oder schräg zur Pressebene (E) dient.
    12· Verwendung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12) zur Abstützung einer die Arbeitswalzen (40) stützenden Stützwalze (41) dient.
    13. Verwendung nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (44) im Innern eines drehbaren Walzenmantels (42) angeordnet ist und die Innenseite des Walzenmantels (42) gegen einen festen Träger (43) abstützt.
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