DE3611859C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Deformationsregelwalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Deformationswalze dieser Art (DE-OS 33 25 385) ist die Walzenschale ausschließlich auf den Primär- und Sekundär-Lagerelementen abgestützt. Die mit den Lagerringen versehenen Enden der Walzenschale sind radial frei bewegbar. Die Lagerringe sind drehfest gehalten und dienen der Abdichtung gegenüber einem trägerfesten Deckring. Durch entsprechende Wahl der Druckbeaufschlagung der einzelnen Lagerelemente kann man eine gewünschte Größe und Verteilung der Streckenlast und eine den Walzenspalt bestimmende Form der Walzenschale erreichen. Hierbei nimmt die Walzenschale einen Gleichgewichtszustand ein, bei dem die Streckenlast und die von den Sekundär-Lagerelementen ausgeübten Lagerkräfte gleich den von den Primär-Lagerelementen ausgeübten Kräften sind.

Es sind ferner Deformationsregelwalzen bekannt (DE-OS 34 16 210), bei denen der Lagerring trägerfest gehalten ist. Dies hat den Vorteil, daß die Lage der Walzenenden durch den Träger genau vorgegeben ist und die Walzenschale einen räumlich festliegenden Bezugskörper für die Gegenwalze bzw. die übrigen Walzen des Walzensystems bilden kann. Allerdings kollidiert die trägerfeste Lagerung mit dem Wunsch, mit Hilfe der Lagerelemente eine bestimmte Streckenlastverteilung und eine bestimmte Form des Walzenspalts zu erzielen. Denn im Bereich der Lagerringe ist die Walzenschale festgelegt.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 35 39 428 sind durch Dichtleisten begrenzte Druckkammern zwischen dem Lagerring und dem von ihm umgebenen Abschnitt des Trägers vorgesehen. Hierbei kann eine Druckkammer dem Walzenspalt zugewandt und die andere auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers vorgesehen sein. Beide Druckkammern sind mit einem Druckflüssigkeitsanschluß verbunden. Durch die Aktivierung beider Druckkammern ergibt sich eine Positionierung des Lagerringes mit Bezug auf den zugehörigen Trägerabschnitt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der gattungsgemäßen Deformationsregelwalze mit einfachen Mitteln eine Erweiterung ihrer Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere eine verbesserte Deformationsregelung des Walzenmantels zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Läßt man diese Deformationsregelwalze mit einer im Betrieb ortsfest gelagerten Gegenwalze zusammenwirken, so zeigt sich, daß durch Wahl der Arretierungsposition der Lagerringe in erheblichem Umfang Einfluß auf die Größe und Verteilung der Streckenlast sowie auf die Form der Walzenschale und damit des Walzenspalts genommen werden kann. Die über die Blockiervorrichtung abgeleiteten Kräfte wirken mit einem verhältnismäßig großen axialen Hebelarm auf die Walzenschale, so daß eine ideale Verformbarkeit und damit Anpaßbarkeit der Walzenschale erreicht wird.

Auf jeden Fall sind die über die Lagerelemente auf die Walzenschale zu übertragenden Kräfte erheblich geringer als bei frei beweglichen Lagerringen. Daher ist auch die Reibung zwischen Lagerelementen und Walzenschale sowie die damit verbundene Erwärmung kleiner. Verringerte Reibung bedeutet auch, daß die Antriebsleistung herabge­ setzt werden kann. Aufgrund von Versuchen oder von Berechnungen kann man die Arretierungsposition so wählen, daß die Summe der von den Lagerelementen übertragenen Kräfte ein Minimum ist.

Die geringere Erwärmung erlaubt es, das Temperaturniveau insgesamt und/oder an bestimmten Stellen zu senken. Die Walzenschale kann daher insbesondere mit einem elastischen Bezug, beispielsweise aus Papier oder Kunststoff, versehen sein, der einerseits eine Wärmeisolation der Walzenschale darstellt, andererseits aber oberhalb eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes unbrauchbar wird. Auch temperaturabhängige Balligkeiten der Walzenschale, die bei der Regelung berücksichtigt werden müßten, werden reduziert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Zahl der getrennt voneinander zu regelnden Lagerelemente reduziert werden kann. Beispielsweise kommt man statt bisher acht Zonen nunmehr mit fünf oder sechs Zonen aus. Trotzdem werden die gefürchteten M- bzw. W-Walzenschalenverformungen vermieden.

Außerdem lassen sich die Kammern auf einfache Weise abdichten. Ferner ist der Lagerring gegen Drehung gesichert. Wegen der Verbindung des Kolbens mit dem Lagerring ist ein Anheben des Lagerrings am Kolben infolge äußerer Stöße nicht möglich.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 hat der Lagerring infolge Absperrens eine definierte Position mit Bezug auf den Träger.

Eine Blockiervorrichtung gemäß Anspruch 3 vermag in der Wirkebene positive und negative Kräfte aufzunehmen, was von Interesse ist, wenn bei einer bestimmten Arretierungsposition ein Betrieb zwischen maximaler und minimaler Streckenlast durchführbar sein soll.

Durch die Verkleinerung nach Anspruch 4 wird die Reibung nochmals herabgesetzt, weil die der Reibung ausgesetzte Fläche, nämlich der außen an die Lagertaschen anschließende Spalt zwischen Walzenschale und Lagerfläche des Lagerelements, kleiner ist. Zwar muß zur Beibehaltung gleicher Verhältnisse der Lagertaschendruck erhöht werden. Dies ist bei den Sekundär-Lagerelementen ohne Schwierigkeiten möglich, weil die dort auftretenden Gegenkräfte ohnehin kleiner sind als die von den Primär-Lagerelementen zu übertragenden Lagerkräfte.

Auch die Weiterbildung nach Anspruch 5 führt zu einer Insgesamt-Verkleinerung der wärmeerzeugenden Reibung.

Mit der Maßnahme des Anspruchs 6 läßt sich die in jeder Durchbiegungsregelwalze auftretende Reibung nochmals verkleinern, weil man die Druckansteuerung beider Druckregelwalzen einander entsprechend anpassen kann. Es kann sich sogar um gleiche Deformationsregelwalzen handeln, was die Lagerhaltung vereinfacht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B einer abgewandel­ ten Ausführungsform nach Fig. 4,

Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch die abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 6 schematisch ein Walzensystem mit der erfindungsge­ mäßen Deformationsregelwalze und

Fig. 7 schematisch ein anderes Walzensystem mit zwei Deformationsregelwalzen.

Die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Deformations­ regelwalze 1 weist eine Walzenschale 2 auf, die von einem Träger 3 durchsetzt ist. Dieser ist mit seinen Enden 4 jeweils drehfest in einem Kalottenlager 5 gehalten. Die Walzenschale 2 wird durch in der Druckbehandlungsebene wirkende Primär-Lagerelemente 6 auf dem Träger 3 abge­ stützt. Beispielsweise werden die ersten beiden Primär-La­ gerelemente 6 von einem gemeinsamen Druckeinstellorgan mit demselben Druck versorgt und bilden eine erste Zone, die nächsten drei Primär-Lagerelemente 6 eine zweite Zone und so fort. Die Enden der Walzenschale sind über ein Wälzlager 7 auf einem drehfesten Lagerring 8 gehalten. Er ist in der Druckbehandlungsebene radial verlagerbar.

Wie Fig. 2 zeigt, greifen zwei Kolben 9 und 10, die mit dem Lagerring 8 fest verbunden sind, in entsprechende Zylinderbohrungen 11 bzw. 12 des Trägers 3. Hierdurch entstehen zwei Kammern 13 und 14, die durch nicht veran­ schaulichte Dichtungen abgeschlossen sind. Die Kammern 13 und 14 sind über Kanäle 15 und 16 sowie je ein Absperrven­ til 17 bzw. 18 mit einer Flüssigkeitsquelle 19 verbunden und bilden eine Blockiervorrichtung 20, die es erlaubt, den Lagerring 8 in jeder Zwischenstellung seines radialen Verstellweges zu arretieren. Wenn eine Verschiebung des Lagerrings 8 bei geöffneten Absperrventilen 17 und 18 allein durch die Wirkung der Lagerelemente 6 erfolgt, genügt eine Flüssigkeitsquelle sehr geringen Drucks; er muß nur ausreichen, die Kammern 13 und 14 jeweils gefüllt zu halten. Man kann aber auch eine Flüssigkeits­ quelle höheren Drucks verwenden, die in der Lage ist, den Lagerring 8 zusammen mit dem Ende der Walzenschale 2 unter Überwindung von äußeren Gegenkräften anzuheben. Ist die richtige Position erreicht, werden die Absperr­ ventile 17 und 18 geschlossen. Dies ergibt eine Fixierung der Achse der Walzenschale 2 an beiden Enden, wie sie sonst nur bei einer festen Lagerung erfolgt.

Die einheitliche Schaffur von Lagerring 8 und Kolben 9, 10 in den Fig. 1 und 2 soll andeuten, daß diese Teile mechanisch fest miteinander verbunden sind. In der Praxis werden die Kolben 9, 10 getrennt vom Lagerring gefertigt. Zur Montage werden sie in die Zylinder 13, 14 gelegt, worauf der Lagerring 8 axial darüber geschoben wird. Dann werden die Teile durch mehrere zur Kolbenachse paral­ lele Schrauben miteinander verbunden. Die Berührungsfläche ist vorzugsweise eben und kann durch den Grund einer Axialnut am Innenumfang des Lagerringes gebildet sein. Eine Drehung des Kolbens vor dem Festschrauben wird ver­ hindert, wenn er außerhalb des Zylinders Rücksprünge mit zueinander parallelen Führungsflächen aufweist, die an den Seitenwänden der Axialnuten anliegen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine den Fig. 1 und 2 sehr ähnliche Deformationsregelwalze 101. Es werden daher für identische Teile auch die selben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet. Unterschiedlich ist im wesentlichen nur, daß zusätzlich zu den Primär-Lager­ elementen 6 auf der gegenüberliegenden Seite Sekundär-La­ gerelemente 21 vorgesehen sind, welche es erlauben, eine gewisse Spannkraft auf die Walzenschale 2 auszuüben, was eine hohe Querkraft-Stabilisierung erlaubt.

Das Primär-Lagerelement 6 der Fig. 3 ist mit zwei Druck­ gebern 22 und 23 versehen, die in Umfangsrichtung gegen­ einander versetzt sind. Zur Bildung der Druckgeber weist das Primär-Lagerelement 6 zwei zylindrische Bohrungen 24 und 25 auf, in welche am Träger 3 befestigte Kolben 26 und 27 eingreifen. Dem so gebildeten Druckgeber 28 bzw. 29 wird zonenweise Druckflüssigkeit von einer Leitung 30 bzw. 31 zugeführt. Der Druckraum 28 ist über eine Dros­ sel 32 mit einer Lagertasche 33 und der Druckraum 29 über eine Drossel 34 mit einer Lagertasche 35 in der Lagerfläche 36 des Primär-Lagerelements 6 verbunden. Wird über die Leitungen 30, 31 Druckflüssigkeit mit einem änderbaren Druck zugeführt, ergibt sich eine Belastung des Primär-Lagerelements 6 in den beiden Druckräumen 28 und 29 sowie eine hydrostatische Lagerung im Bereich der Lagertaschen 33 und 35. Die Druckflüssigkeit strömt dann von den Lagertaschen nach außen durch einen zwischen der Lagerfläche 36 und der Innenfläche der Walzenschale 2 gebildeten Spalt.

Das Sekundär-Lagerelement 21 hat einen ähnlichen Aufbau mit zwei in Umfangsrichtung versetzten Druckgebern 37 und 38, deren Druckräume 39, 40 über Drosseln mit Lager­ taschen 41 und 42 in der Lagerfläche 43 des Sekundär-La­ gerelements 21 verbunden sind. Druckflüssigkeit mit änder­ barem Druck wird über Leitungen 44 und 45 zugeführt.

Die Lagerfläche 43 des Sekundär-Lagerelements 21 ist erheblich kleiner als die Lagerfläche 36 des Primär-La­ gerelements 6. Das gleiche gilt für die Querschnittsflä­ chen der Druckräume 39 und 40 im Vergleich zu den Druck­ räumen 28 und 29. Obwohl zur Aufrechterhaltung gleicher Verhältnisse in Folge dieser Verkleinerung des Sekundär- Lagerelements 21 der zugeführte Druck höher sein muß, ist die Reibung in dem Spalt zwischen der Walzenschale 2 und dem außerhalb der Lagertaschen 41 und 42 liegenden Rand der Lagerfläche 43 vermindert, so daß eine geringere Antriebsleistung aufzubringen ist und eine geringere Reibungserwärmung auftritt.

Als Lagerfläche 36 bzw. 43 wird die gesamte der Walzen­ schale 2 gegenüberstehende Fläche der Lagerelemente 6 und 21 bezeichnet, die sich aus den Lagertaschen und den diese umgebenden Stegen zusammensetzt. Die Verminde­ rung der Reibung beruht im wesentlichen darauf, daß bei einer Verkleinerung der Lagerfläche auch die Umfangslänge und damit die wirksame Fläche der Randstege verkleinert wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Deformations­ regelwalze 201 in gleicher Weise aufgebaut wie die zuvor beschriebenen Deformationsregelwalzen. Für gleiche Teile werden daher auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist lediglich, daß die Sekundär-Lagerele­ mente 221 einen größeren axialen Abstand voneinander haben als die Primär-Lagerelemente 6.

In Fig. 6 ist ein Walzensystem veranschaulicht, das aus einer Basiswalze 46 mit festem Lager 47 und einer Defor­ mationsregelwalze 301 besteht, die außen an der Walzen­ schale einen elastischen Bezug 48 aus Papier oder Kunst­ stoff aufweist. Wenn die Basiswalze 46 eine Deformations­ regelwalze mit ähnlichem Aufbau wie die Deformationsregel­ walze 301 ist, so ergibt sich das feste Lager 47 dadurch, daß die Lagerringe 8 durch die Blockiervorrichtung 20 in einer festen Zwischenposition arretiert oder durch Füllung der oberen Zylinder 13 in der durch mechanische Anlage gebildeten unteren Endposition gehalten werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist ein Superkalander mit mehreren übereinander angeordneten Walzen vorgesehen. Die unterste Walze ist eine Deformationsregelwalze 401. Die oberste Walze ist eine Deformationsregelwalze 401′. Dazwischen befinden sich übliche Kalanderwalzen 49, 50 und 51, von denen beispielsweise jede zweite mit einem elastischen Bezug versehen sein kann. Die beiden Deforma­ tionsregelwalzen 401 und 401′ können einander gleich sein. Auch hier werden die Enden der Walzenmäntel durch Arretierung der Lagerringe in gewählten Zwischen- bzw. Endpositionen fest gelagert.

In den Fig. 6 und 7 sind die Träger 3 bzw. das Lager 47 ortsfest dargestellt, wie es der Betriebsstellung ent­ spricht. Es versteht sich aber, daß diese Lagerung in üblicher Weise eine Schnellabsenkung bzw. eine Anpassung an unterschiedliche Walzendurchmesser zuläßt. Die Träger 3 sind derart eingebaut, daß die Primär-Lagerelemente 6 dem benachbarten Walzenspalt zugewandt und die Sekundär- Lagerelemente 21 diesem Walzenspalt abgewandt sind.

Zur Behandlung eines Bahnmaterials im Walzenspalt ist eine bestimmte Größe und Verteilung der Streckenlast und eine bestimmte Form des Walzenspalts erforderlich. Diese Bedingungen werden durch die Positionierung des Lagerringes 8 mit Bezug auf den Träger 3 sowie durch eine entsprechende zonenweise Druckansteuerung der Primär- Lagerelemente 6 und der Sekundär-Lagerelemente 21 bewirkt. Es gibt jeweils eine Position des Lagerringes 8, bei der die Summe aller durch die Lagerelemente 6 und 21 aufzubringenden Kräfte ein Minimum ist. Dies kann durch Versuche ermittelt werden. Moderne Walzensysteme besitzen einen Rechner, der die entsprechenden Werte vorgibt.

Die Blockiervorrichtung 20 kann auch einen anderen Aufbau haben. Hydraulische Blockiervorrichtungen sind gegenüber mechanischen Blockiervorrichtungen zu bevorzugen, weil sie auf einfachere Weise verstellbar sind. Statt der veranschaulichten Kammern kommen auch Balgdosen, Wellrohr­ elemente u.dgl. in Betracht.

Claims (6)

1. Deformationsregelwalze für ein Walzensystem mit minde­ stens zwei einen Walzenspalt zwischen sich bildenden Walzen, bei der eine Walzenschale mit Hilfe von hydro­ statischen Lagerelementen, die durch Druckgeber bela­ stet sind, auf einem die Walzenschale durchsetzenden, drehfest gehaltenen Träger abgestützt und radial rela­ tiv zum Träger in der durch die Achsen der den Spalt bildenden Walzen festgelegten Wirkebene verstellbar ist, wobei zumindest auf der Walzenspalt-Seite vorgesehene Lagerelemente (Primär-Lagerelemente) zonenweise unterschiedlich mit Druck versorgbar sind und wobei die Enden der Walzenschale je auf einem Lagerring gelagert sind, der radial zum Träger in der Wirkebene verstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Blockiervorrichtung (20) zur Arretierung des Lagerringes (8) in einer beliebigen Zwischenposition des Verstellweges, wobei mindestens eine Kammer (13, 14) mit bei der Verstellung veränderlichem Volumen vorgesehen ist und durch einen Zylinderraum (11, 12) im Träger (3) und einen am Lagerring (8) angebrachten Kolben (9, 10), deren Achsen radial in der Wirkebene verlaufen, begrenzt wird.

2. Deformationsregelwalze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens eine Kammer absperrbar mit einer Flüssigkeitsquelle (19) verbunden ist.

3. Deformationsregelwalze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Kammern (13, 14) mit sich bei der Verstellung gegensinnig veränderndem Volumen vorgese­ hen sind, die je über ein Absperrventil (17, 18) mit der Flüssigkeitsquelle (19) verbunden sind.

4. Deformationsregelwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Primär-Lagerelementen (6) Sekundär-Lagerelemente (21) gegenüberliegen, deren hydrostatische Lagerflächen (42) kleiner sind als diejenigen (36) der Primär-Lagerelemente (6).

5. Deformationsregelwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Primär-Lagerelementen (6) Sekundär-Lagerelemente (21) gegenüberliegen, die einen größeren axialen Abstand voneinander haben als die Primär-Lagerelemente (6).

6. Deformationsregelwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie die eine endständige Walze (401) eines Walzensystems bildet, dessen andere endständige Walze (401′) ebenfalls durch eine Durchbiegungsregelwalze gebildet ist, deren Walzenschale an den Enden ortsfest gelagert oder arretiert ist.