DE3811952A1 - Vorrichtung zur hydrostatischen abstuetzung von walzen eines walzwerkes - Google Patents
Vorrichtung zur hydrostatischen abstuetzung von walzen eines walzwerkesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
hydrostatischen Abstützung von Walzen eines
Walzwerkes, insbesondere zur direkten Abstützung der
Arbeitswalzen eines Walzwerkes, bestehend aus im
Walzgerüst angeordneten Stützelementen, die an ihrer
der Walze zugekehrten Seite schalenförmige
Ausnehmungen aufweisen und die an Druckmittelleitungen
angeschlossen sind.
Walzenstützvorrichtung zum Abstützen von Walzen quer
zu ihrer Druckrichtung bekannt, die mehrere, über die
Länge der Walze verteilte Stützelemente aufweist,
welche auf ihrer, der Oberfläche der gestützen Walze
zugewandten Fläche mit schalenförmigen Lagertaschen
zur hydrostatischen Lagerung versehen und an eine
Druckmittelzuführungsleitung angeschlossen sind. Das
über die Druckmittelzuführungsleitung den Lagertaschen
der Stützelemente zugeführte Druckmittel wird hierbei
über Steuerventile mit mechanischen Tastern geführt,
die an beiden Enden der jeweils gestützen Walze
angeordnet sind und die die Lage der Enden der Walze
abtasten. Sobald sich die Walze in der einen oder
anderen Richtung aus ihrer vorgegebenen Sollage
entfernt, wird durch die Steuerventile der Druck des
Druckmittels in der Druckmittelzuführungsleitung
vermindert oder erhöht und dadurch die Walze in ihre
Sollage zurückgebracht. Bei dieser bekannten
Walzenstützvorrichtung ist jedoch von Nachteil, daß
die mit Abstand nebeneinander angeordneten
Stützelemente nur eine sehr geringe Ausnutzung der zur
Verfügung stehenden Stützfläche ermöglichen. Der
Walzenabstützungswirkungsgrad ist daher auch
entsprechend gering und kann nur durch stark
überhöhten Pumpendruck den jeweiligen Anforderungen
angepaßt werden. Dies ist wiederum mit einem erhöhten
Energie- und Kostenaufwand verbunden.
Darüber hinaus ist hierbei auch der Förderstrom des
Druckmittels abhängig von den im Betrieb des
Walzwerkes von den Arbeitswalzen ausgehenden
Druckbelastungen, die eine besondere variable
Pumpenregelung erforderlich machen. Der in
Abhängigkeit von den Arbeitswalzen ausgehenden
Druckbelastungen in seiner Höhe stets veränderte
Druckmittelförderstrom wirkt sich im übrigen auch
nachteilig auf die Kühlung der Walzen aus. Schließlich
sind bei dieser bekannten Walzenstützvorrichtung
besondere, an beiden Enden der Walze plazierte, die
Walzenstützfläche vermindernde Steuerventile mit
mechanischen Tastern erforderlich, um die Walze in
ihrer vorgegebenen Sollage zu halten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
hydrostatische Walzenabstützvorrichtung zu schaffen,
die unter Vermeidung der bekannten Nachteile,
insbesondere eine optimale Nutzung der zur Verfügung
stehenden Stützfläche in einfacher und besonders
wirtschaftlicher Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für jede Walze
jeweils nur ein Stützelement vorgesehen ist, das sich
über die ganze Länge der Walze erstreckt und dessen
schalenförmige Ausnehmung vorzugsweise im Querschnitt
ellipsenförmig ausgebildet ist, und daß in der
schalenförmigen Ausnehmung des Stützelementes quer
dazu verlaufende Sperrstege mit Abstand voneinander
angeordnet sind, die die schalenförmige Ausnehmung in
mehrere Druckkammern unterteilen, an die die
Druckmittelleitungen angeschlossen sind. Dadurch, daß
gemäß der Erfindung für jede Walze jeweils nur ein
Stützelement vorgesehen ist, das sich über die ganze
Länge der Walze erstreckt, kann sehr vorteilhaft
nahezu die gesamte Fläche des Stützelementes genutzt
und dadurch mit verhältnismäßig geringem Pumpendruck
und Energieaufwand und bei konstantem
Druckmittelförderstrom ein über die ganze Länge der
Walze ausreichend hoher hydrostatischer Anpreßdruck
erzeugt und aufrecht erhalten werden. Die im
Querschnitt ellipsenförmige Ausnehmung des
Stützelementes ermöglicht einerseits sehr vorteilhaft
den Aufbau eines Druckmittelpolsters zwischen der
Walzenoberfläche und dem Stützelement, was bei
günstigen Druckverhältnissen die Aufrechterhaltung von
genügend großen Spaltweiten zwischen der
Walzenoberfläche und den äußeren Rändern des
Stützelementes für den Austritt des Druckmittels
ermöglicht, so daß auf hydraulische Zentriermaßnahmen
verzichtet werden kann, und andererseits ermöglicht
die ellipsenförmige Ausnehmung des Stützelementes die
Anpassung des Stützelementes an Walzen mit
unterschiedlichen Walzendurchmessern. Ferner kann
durch die erfindungsgemäße Unterteilung der
ellipsenförmigen Ausnehmung des Stützelementes durch
Sperrstege in einzelne Kammern, an die die
Druckmittelleitungen angeschlossen sind, jede
Druckkammer für sich mit unterschiedlichem Druck
beaufschlagt und dadurch die Abstützvorrichtung
optimal an die im Betrieb des Walzwerkes an den
Arbeitswalzen auftretenden unterschiedlichen
Druckbelastungen angepaßt werden. Im übrigen sind zur
hydrostatischen Abstützung der Walzen eines Walzwerkes
gemäß der Erfindung weder Hilfsstützen noch
Pumpenregeleinrichtungen erforderlich, da der
Druckmittelförderstrom stets konstant gehalten werden
kann. Auch wird durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung und Anordnung des Stützelementes stets
eine intensive, hohe Kühlwirkung der Walzen erzielt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die
Sperrstege aus einem mondsichelförmig ausgebildeten
elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff.
Derartige Materialien zeichnen sich durch ihren
geringen Reibungswiderstand und gute Dichtwirkung aus.
Dabei werden unter dem Begriff "Kunststoffe" alle
nichtmetallischen, modernen Werkstoffkombinationen
verstanden, insbesondere auch faserverstärkte
Kunststoffe, die in diesem Umfeld besonders
vorteilhaft eingesetzt werden können.
Um die Gleitreibung zwischen der Walzenoberfläche und
den Sperrstegen möglichst gering zu halten, sind die
Sperrstege gemäß der Erfindung mit Öffnungen für die
Zuführung von Schmiermitteln in den Bereich zwischen
der Walzenoberfläche und den Sperrstegen versehen. Die
Standzeit der Sperrstege wird auf diese Weise ganz
wesentlich erhöht, und das Schmiermittel kann hierbei
auch gleichzeitig sehr vorteilhaft als Drück- und
Sperrmedium dienen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht
der Sperrsteg mit einer Druckfeder in Verbindung. Mit
Hilfe dieser Druckfeder wird der Sperrsteg dicht an
die Walzenoberfläche gedrückt und in seiner Lage
gehalten, so daß zwischen dem Sperrsteg und der
Walzenoberfläche kein Druckmedium von einer
Druckkammer in die benachbarte Druckkammer gelangen
kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Sperrstege in der schalenförmigen
Ausnehmung des Stützelementes in einem Winkel von etwa
45 Grad schräg zur Walzenachse verlaufend angeordnet
und an die Druckmittelleitungen sind mehrere, im
Stützelement angeordnete Kanäle mit Düsen
angeschlossen, die in die Kammern münden. Diese
Schräganordnung der Sperrstege und der Düsen im
Stützelement zeichnet sich vorteilhaft durch eine
besonders gute Druckmittelverteilung in den Kammern
und Schonung der Walzenoberfläche aus.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung sind im Stützelement jeweils drei Kanäle mit
Düsen in einer Ebene angeordnet, wobei der mittlere
Kanal senkrecht auf die Walzenoberfläche gerichtet
ist, und die beiden äußeren Kanäle schräg nach außen
zur Peripherie auf die Walzenoberfläche gerichtet
sind. Hierdurch kann sehr vorteilhaft ein im Bereich
des Stützelementes gleichmäßig auf die
Walzenoberfläche verteilt wirkender, wie auch
zentrierender hydraulischer Preßdruck erreicht und
aufrechterhalten werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden nachfolgend anhand von in den
Zeichnungsfiguren schematisch dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 ein an einer Walze angeordnetes Stütz
element gemäß der Erfindung in
perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 ein an einer Walze angeordnetes Stütz
element gemäß der Erfindung mit darin
schräg verlaufenden Sperrstegen und
Druckmittelkanälen in Draufsicht,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B in
Fig. 2 durch die Druckmittelkanäle,
in vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 eine Anordnung von in einem Stützelement
in einer Ebene schräg verlaufenden
Druckmittelkanälen gemäß der Erfindung,
im Querschnitt und in vergrößertem Maßstab,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie C-D in
Fig. 2 durch den Sperrsteg, in
vergrößertem Maßstab.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung zur
hydrostatischen Abstützung von Walzen eines Walzwerkes
aus einem Stützelement (1), das sich gemäß der
Erfindung über die ganze Länge der Walze (2)
erstreckt. Dieses Stützelement (1) ist in einem, in
der Zeichnung nicht näher dargestellten Walzgerüst
fest eingespannt. An der der Walze (2) zugekehrten
Seite ist das Stützelement (1) innen mit einer
schalenförmigen Ausnehmung (3) versehen, die im
Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist. In dieser,
in der Zeichnung gestrichelt angedeuteten
schalenförmigen Ausnehmung (3), die sich über die
ganze Länge des Stützelementes (1) erstreckt und die
nur durch seitliche, an die Walze direkt anliegende
Stirnwände (4) nach außen zur Seite hin abgeschlossen
ist, sind quer zum Stützelement (1) verlaufende
Sperrstege (5) angeordnet, die die schalenförmige
Ausnehmung (3) in mehrere Druckkammern (6)
unterteilen. Am Stützelement (1) sind außen
Druckmittelleitungen (7) angeschlossen, durch die über
im Stützelement (1) angeordnete Kanäle (8) und Düsen
(9) die hydraulischen Druckmedien in die Kammern (6)
unter bestimmten Druck eingebracht werden. Ferner sind
außen am Stützelement (1) Leitungen (10) angeschlossen
und zwar für die Zuführung von Schmiermitteln, wie Öl
oder dergleichen, in den Bereich zwischen der
Walzenoberfläche und dem Sperrsteg (5). Zum Zweck
einer gleichmäßigen Verteilung des Schmiermittels
erfolgt die Zuführung des Schmiermittels in den
Bereich zwischen der Walzenoberfläche und dem
Sperrsteg (5) sehr vorteilhaft über mehrere, im
Sperrsteg (5) mit Abstand voneinander angeordnete
Öffnungen (11).
Durch das in Fig. 1 dargestellte, an der Walze (2)
angreifende Stützelement (1) wird sehr vorteilhaft
eine nahezu 100 prozentige Nutzung der Stützfläche des
Stützelementes (1) zur Abstützung der Arbeitswalze
oder einer beliebigen anderen Walze, die
beispielsweise zur Abstützung der Arbeitswalzen dient,
erreicht, so daß hierdurch im Vergleich zu bekannten
Abstützungsvorrichtungen unter sonst gleichen
Arbeitsbedingungen des Walzwerkes mit bis zu etwa 70%
geringerem Druck- und Energieaufwand gearbeitet werden
kann. Die Zuführung des Druckmediums in die
Druckkammern (6) erfolgt sehr vorteilhaft über
ventilgesteuerte Druckmedienzuführungsleitungen (7),
so daß der Anpreßdruck in den einzelnen Druckkammern
(6) variiert und dadurch der Druck optimal in jedem
Bereich der Walze den Erfordernissen angepaßt werden
kann. Dies ist insbesondere bei der Abstützung von
verhältnismäßig lang ausgebildeten Arbeitswalzen mit
kleinen Durchmessern (200 mm und weniger) von ganz
besonderer Bedeutung.
Wie die Fig. 2 zeigt, können die Sperrstege (12) in
der schalenförmigen Ausnehmung des Stützelementes (13)
auch sehr vorteilhaft in einem Winkel von etwa 45 Grad
schräg zur Walzenachse (14) verlaufend angeordnet
werden, und zwar derart, daß sich in Umfangsrichtung
der Walze (15) gesehen, die oberen und unteren Enden
der Sperrstege (12) überlappen. Auf diese Weise wird
im Abstützbereich des Stützelementes (13) jeweils die
ganze Oberfläche der Walze (15) mit dem Druckmedium in
Berührung gebracht, welches in gleicher Weise wie in
Fig. 1 über Druckmittelzuleitungen, Kanäle (16) und
die Düsen (17) in Übereinstimmung mit den Sperrstegen
(12) im Stützelement (13) entsprechend schräg
verlaufend angeordnet. Diese Schräganordnung der
Sperrstege (12) und der Düsen (17) im Stützelement
(13) gemäß Fig. 2 zeichnet sich durch ein besonders
gute Druckmittelverteilung in den Kammern (18) und
Schonung der Walzenoberfläche aus. Im übrigen erfolgt
hierbei die Schmiermittelzufuhr in den Bereich
zwischen den Sperrstegen (12) und der Walzenoberfläche
in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten
Stützelement (1), und zwar durch entsprechende
Öffnungen (19) im Stützelement (13).
Im Stützelement (13) sind, wie die Fig. 3 im
Querschnitt und vergrößertem Maßstab zeigt, drei
Kanäle (16) mit ihren Düsen (17) für die
Druckmittelzuführung in die Kammer (18) jeweils in
einer Ebene angeordnet, derart, daß die dem
Stützelement (13) von außen in Pfeilrichtung (20)
zugeführten Druckmittel über die Düsen (1) sowohl in
den mittleren Bereich als auch in die Randbereiche der
mondsichelförmig ausgebildeten Druckkammer (18)
gelangen. Hierdurch wird sehr vorteilhaft ein über die
Oberfläche der Walze (15) gleichmäßig verteilt
wirkender Anpreßdruck des Druckmittels erreicht.
Zweckmäßig wird zwischen dem Stützelement (13) und dem
Walzenkörper (15) eine Spaltweite (21) zwischen etwa
0,5 und 1,5 mm aufrechterhalten, wodurch etwaige
Ungenauigkeiten überdeckt bzw. ausgeglichen werden und
auf hydraulische Zentriermaßnahmen verzichtet werden
kann. Im übrigen ist das Stützelement (13) mit dem
Rahmen des Walzgerüstes mit Hilfe von Keilen oder
dergleichen fest verspannt, so daß es im Bedarfsfalle
jederzeit sehr leicht ein- und ausgebaut oder
ausgewechselt werden kann.
Gemäß Fig. 4 können die im Stützelement (13) in einer
Ebene befindlichen drei Kanäle (16) mit den Düsen (17)
sehr vorteilhaft und auch so angeordnet werden, daß
der mittlere Kanal (16), wie in Fig. 3, senkrecht auf
die Walzenoberfläche gerichtet ist, während
demgegenüber jedoch die äußeren Kanäle (16) mit ihren
Düsen (17) schräg nach außen zur Peripherie auf die
Walzenoberfläche gerichtet sind. Hierdurch wird
insbesondere auf Grund der Schrägstellung der Düsen
(17), die sehr vorteilhaft als Flachstrahldüsen
ausgebildet sein können, eine hohe dynamische
Zentrierfähigkeit erreicht.
Wie ferner ein Schnitt durch den mondsichelförmigen
Sperrsteg (12) gemäß Fig. 5 im vergrößerten Maßstab
zeigt, wird dieser mit Hilfe einer Schraubenfeder
(22), die über einen Bolzen (23) mit dem Sperrsteg
(12) in Verbindung steht, gegen die Oberfläche der
Walze (15) gedrückt und in dieser Lage festgehalten.
Das Schmiermittel wird hierbei über eine in der
Zeichnung nicht näher dargestellte Leitung in
Pfeilrichtung (24) in die im Stützelement (13)
angeordneten Kanäle (25) unter hohem Druck eingeführt,
von wo es duch die Öffnungen (19) in die der
Walzenoberfläche zugekehrte taschenförmige Ausnehmung
(26) im Sperrsteg (12) gelangt. Da die Sperrstege (12)
gemäß der Erfindung aus einem elastischen Material,
insbesondere aus Kunststoff bestehen, und das
Schmiermittel unter hohem Druck zwischen der
Walzenoberfläche und dem Sperrsteg eingebracht wird,
wird die Gleitreibung im Bereich der Sperrstege auf
ein Minimum reduziert. Die Standzeit der Sperrstege
(12), die gegebenenfalls auch jederzeit sehr leicht
ausgewechselt und erneuert werden können, ist daher
sehr hoch.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in
den Zeichnungsfiguren dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. So können
beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen, die Sperrstege innerhalb des Stützelementes
in einer beliebigen winkligen Anordnung stehen und in
beliebiger Weise geformt sein, insbesondere auch
übereinander liegen. Die jeweilige konstruktive
Ausgestaltung ist in Anpassung an die spätere
Verwendung der Vorrichtung dem Fachmann
anheimgestellt.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur hydrostatischen Abstützung von
Walzen eines Walzwerkes, insbesondere zur direkten
Abstützung der Arbeitswalzen eines Walzwerkes,
bestehend aus im Walzgerüst angeordneten
Stützelementen, die an ihrer der Walze zugekehrten
Seite schalenförmige Ausnehmungen aufweisen und die an
Druckmittelleitungen angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß für jede Walze (2, 15)
jeweils nur ein Stützelement (1, 13) vorgesehen ist,
das sich über die ganze Länge der Walze (2, 15)
erstreckt und dessen schalenförmige Ausnehmung (3)
vorzugsweise im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet
ist, und daß in der schalenförmigen Ausnehmung (3) des
Stützelementes (1, 13) quer dazu verlaufende
Sperrstege (5, 12) mit Abstand voneinander angeordnet
sind, die die schalenförmige Ausnehmung in mehrere
Druckkammern (6, 18) unterteilen, an die die
Druckmittelleitungen (7) angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstege (5, 12) aus
einem mondsichelförmig ausgebildeten elastischen
Material, insbesondere aus Kunststoff bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstege (5, 12) mit
Öffnungen (11, 19) für die Zuführung von Schmiermittel
in den Bereich zwischen der Walzenoberfläche und den
Sperrstegen (5, 12) versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrsteg (5,
12) mit einer Druckfeder (22) in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstege (5, 12) in
der schalenförmigen Ausnehmung (3) des Stützelementes
(1, 13) in einem Winkel von etwa 45 Grad schräg zur
Walzenachse (14) verlaufend angeordnet sind, und daß
an die Druckmittelleitungen (7) mehrere, im
Stützelement (1, 13) angeordnete Kanäle (8, 16) mit
Düsen (9, 17) angeschlossen sind, die in die Kammern
(6, 18) münden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß für die
Druckmittelzuführung im Stützelement (1, 13) jeweils
drei Kanäle (8, 16) mit Düsen (9, 17) in einer Ebene
angeordnet sind, wobei der mittlere Kanal senkrecht
auf die Walzenoberfläche gerichtet ist, und die beiden
äußeren Kanäle schräg nach außen zur Peripherie auf
die Walzenoberfläche gerichtet sind.
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