WO2017089067A1 - Volumenstrom-regelventil - Google Patents

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WO2017089067A1
WO2017089067A1 PCT/EP2016/076029 EP2016076029W WO2017089067A1 WO 2017089067 A1 WO2017089067 A1 WO 2017089067A1 EP 2016076029 W EP2016076029 W EP 2016076029W WO 2017089067 A1 WO2017089067 A1 WO 2017089067A1
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WO
WIPO (PCT)
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channel
piston
pressure chamber
control valve
flow control
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/076029
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Knie
Johannes Alken
Original Assignee
Sms Group Gmbh
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Publication date
Application filed by Sms Group Gmbh filed Critical Sms Group Gmbh
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Priority to CN201680066152.9A priority patent/CN108290189B/zh
Priority to US15/778,463 priority patent/US10974296B2/en
Priority to EP16787882.6A priority patent/EP3380257B1/de
Priority to JP2018526648A priority patent/JP6586526B2/ja
Publication of WO2017089067A1 publication Critical patent/WO2017089067A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B21B31/074—Oil film bearings, e.g. "Morgoil" bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors

Definitions

  • the invention relates to a flow control valve for controlling the
  • volume flow of a fluid medium in two drainage channels Moreover, the invention relates to the use of such a flow control valve in a chock for rotatably supporting a roll neck of a roll in a roll stand for rolling preferably metallic rolling stock.
  • Volume flow control valves are basically known in the art, such. From EP 1 452 381 A1, EP 1 653 132 B1, GB 815 622 A or DE 2051 949 A1.
  • German patent application DE 2051 949 A1 discloses a volume flow control valve according to the preamble of
  • Patent claim 1 discloses a flow control valve with a cylinder in the cavity of a dumbbell-shaped
  • Double piston is guided axially displaceable.
  • the double piston consists of a first and a second piston, which are interconnected via a tapered center piece. In the area of the tapered centerpiece is a central
  • Cavity extend into and between which the double piston is held in a central position.
  • a first and a second peripheral pressure chamber of the volume flow control valve are formed.
  • Oil film storage for roll neck of a roll in a roll stand for rolling metallic rolling known in the art. The revealed there
  • Chock comprises a bearing bush, which has a cylindrical
  • the bearing bush On its inside, the bearing bush has, for example, two hydrostatic pockets arranged essentially in a common axial line, which can be fed with a coolant and / or lubricant via a non-return valve and via bores extending in the bearing bush or the chock. Throttles in the holes should ensure optimal hydrostatic bearing of the roll neck even in a tilted position of the roll neck in the bearing bush.
  • throttles also called restrictors or diaphragms
  • the throttles or restrictors are not suitable to distribute the volume flow of fluid medium or coolant and / or lubricant evenly on the two hydrostatic pockets, in particular not in an inclined position of the roll neck in the receiving space.
  • the throttles or restrictors show high pressure losses, sometimes over 200 bar.
  • the invention is based on the object, a known volume flow control valve, in particular for use in connection with a
  • middle position also means symmetry position.
  • the opening cross-sectional areas released by the two drainage channels are greater than zero; i.e. in this middle or Symmetrie ein the fluid medium can flow in any case; the drainage channels are not blocked in any case.
  • This claimed embodiment of the volume flow control valve is the design prerequisite for the solution of the above object, namely the assurance that the volume flows in the first flow channel and in the second flow channel can be kept the same size, even at different pressure conditions in the flow channels.
  • the length L of the center piece of the double piston is equal to the distance 2d of the center axes of the first and the second discharge channel.
  • this claimed length of the center ensures that - when the double piston is in the center position - the first drain passage through the first piston of the double piston and the second
  • Outflow channel are each only half closed by the second piston of the double piston.
  • valve slide each suitably positioned or suitable, ie be moved in dependence on the pressure conditions in the drainage channels.
  • the invention according to a second embodiment provides that a first pressure channel is provided for supplying the static pressure in the first flow channel into the second peripheral
  • a first plunger in the first peripheral pressure chamber, is axially displaceable for acting on the first peripheral pressure chamber limiting end face of the first piston of the double piston, wherein the first plunger acted upon by the total pressure in the first flow channel and that in the second peripheral pressure chamber, a second plunger is mounted axially displaceable for acting on the second peripheral pressure chamber limiting
  • the double piston automatically adjusts according to a balance of forces, which results from the pressure conditions and preferably also the spring forces in the two peripheral pressure chambers.
  • a balance of forces which results from the pressure conditions and preferably also the spring forces in the two peripheral pressure chambers.
  • the chock is characterized in that a volume flow control valve is provided according to the invention for controlling the volume flow of the coolant and / or lubricant as a fluid medium in the receiving space of the chock.
  • Volume flow control valve is then connected to the first supply channel and the second flow channel is connected to the second supply channel for supplying the coolant and / or lubricant into the receiving space of the chock.
  • the advantages of the claimed chock correspond to the advantages mentioned above with reference to the volume flow control valve according to the invention.
  • volume flow control valve and the chock are the subject of the dependent claims.
  • the description is attached to 3 figures, wherein
  • FIG. 1 shows the volume flow control valve according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of FIG. 1; and Figure 3 shows a chock for rotatably supporting a roll neck of a roll in connection with the control valve according to the invention.
  • 1 shows the volume flow control valve 100 according to the invention. It consists essentially of a cylinder 1 10, in which a dumbbell-shaped
  • Double piston 120 is mounted axially displaceable.
  • the term "axial" is used in the sense of the invention for the direction of movement of the double piston
  • the double piston 120 consists of a first piston 120-1 and a second piston 120-2, which are fixedly connected to one another via a tapered middle piece 126 As far as possible, the second piston bears sealingly against the cylinder wall
  • a central pressure chamber 130 of the volume flow control valve 100 is formed in the region of the tapered center 126.
  • a first peripheral pressure chamber 150-1 and a second peripheral pressure chamber 150 are formed 2, which are bounded in each case by the end faces of the first and second pistons facing away from the center piece 126.
  • an inlet channel 160 is formed for supplying a fluid medium, for example one Coolant and / or lubricant by means of a pumping device 250 in the central pressure chamber 130.
  • a fluid medium for example one Coolant and / or lubricant
  • the first and the second outflow channel 170 - 1, 170 - 2 each have the same axial distance d on both sides of the inlet channel 160.
  • the length L of the center piece 126 of the double piston 120 preferably corresponds to the distance 2d of the center axes of the first and the second Drain channel 170-1, 170-2. In this way, it is ensured that - when the double piston 120 is in a middle position - the first drain channel 170-1 through the first piston 120-1 and that at the same time the second
  • Outflow channel 170-2 are closed by the second piston 120-2 so that both release the same opening cross-sectional area.
  • a spring 140 is preferably arranged in each case to hold the double piston, in particular in non-operation of the flow control valve in a central position.
  • the springs 140 do not prevent the basic possibility for axial displacement of the double piston 120 within the cylinder 1 10th
  • the first peripheral pressure chambers 150-1, 150-2 of the flow control valve in a suitable manner applied with certain pressures become.
  • the first peripheral pressure chambers 150-1, 150-2 of the flow control valve in a suitable manner applied with certain pressures become.
  • Pressure chamber 150-1 subjected to the static pressure in the second drain line 170-2.
  • the second peripheral pressure chamber 150-2 is subjected to the static pressure in the first drain channel 170-1.
  • Actuation takes place via a respectively provided first and second pressure channel 180-1, 180-2. Furthermore, in the first peripheral pressure chamber 150-1, a first plunger 190-1 is axially slidably mounted for acting on the first peripheral
  • Double piston During operation of the control valve, the first plunger 190-1 is acted upon via a pressure channel with the total pressure in the first discharge channel 170-1. Similarly, in the second peripheral pressure chamber 150-2, a second plunger 190-2 axially slidably mounted to act on the second peripheral pressure port 150-2 delimiting end face of the second piston 120-2 of the double piston. Analogously, the second plunger 190-2 is acted upon via a pressure channel with the total pressure in the second flow channel 170-2.
  • the pressure channels are shown in Figure 1 as dashed lines.
  • FIG. 2 shows the connection of the pressure channels for the static
  • a fluid medium It may be a coolant and / or lubricant, which from the central pressure chamber 130 to a consumer, for. B. a chock for rotatably supporting a roll neck flows.
  • the fluid medium within the flow channels shows a velocity distribution, as shown in Figure 2 by the reference numeral 1.
  • a pitot probe is provided, which is oriented so that the fluid medium flows into the pitot probe.
  • an opening is provided on the wall of the drain channel 170, which represents the end of the first and second pressure channels 180-1, 180-2 for detecting the static pressure pstat in the drainage channel.
  • Double piston 120 automatically or automatically according to a
  • End faces is exercised.
  • the force exerted by the springs 140 on the same end faces has an influence on the balance of power.
  • FIG. 3 shows the said application of the volume flow control valve 100 according to the invention in conjunction with a chock 200.
  • the chock 200 is used for rotatably supporting a roll neck 300 of a roll in a rolling stand for rolling of rolling stock.
  • the chock 200 has a cylindrical receiving space 210 in which the roll neck 300 is rotatably mounted.
  • the cylindrical receiving space is typically of a
  • Bearing bush 220 spanned, which is used as a wearing part in the chock 200.
  • first flow channel 170-1 of the volume flow control valve also called first feed channel
  • second flow channel 170-2 of the flow control valve also called second feed
  • volume flow control valve 100 for the use of the volume flow control valve 100 according to the invention in conjunction with the chock 200, it is advantageous if the volume flow control valve is designed for pressures up to 2,000 bar.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Volumenstrom-Regelventil zum Steuern des Volumenstroms eines fluiden Mediums in zwei Ablaufkanälen. Das Volumenstrom-Regelventil besteht aus einem Zylinder mit einem darin axial verschiebbar gelagerten Doppelkolben, bei dem im Bereich von dessen hantelförmigem Mittelstück eine zentrale Druckkammer (130) ausgebildet ist. Neben einem Zulauf für das fluide Medium sind bei dieser zentralen Druckkammer (130) weiterhin die beiden Ablaufkanäle (170-1, 170-2) vorgesehen. Diese sind erfindungsgemäß in einem solchen axialen Abstand (2d) an dem Zylinder angeordnet sind, dass - wenn sich der Doppelkolben (120) in Bezug auf die beiden Ablaufkanäle in einer Mittelstellung befindet - der erste Ablaufkanal (170-1) - bei vorzugsweise teilweiser Abdeckung durch den ersten Kolben (120-1) - und der zweite Ablaufkanal (170-2) - bei vorzugsweise teilweiser Abdeckung durch den zweiten Kolben (120-2) - jeweils eine gleiche Öffnungsquerschnittsfläche freigeben.

Description

Volumenstrom-Regelventil
Die Erfindung betrifft ein Volumenstrom-Regelventil zum Steuern des
Volumenstroms eines fluiden Mediums in zwei Ablaufkanälen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Anwendung eines solchen Volumenstrom-Regelventils in einem Einbaustück zum drehbaren Lagern eines Walzenzapfens einer Walze in einem Walzgerüst zum Walzen von vorzugsweise metallischem Walzgut. Volumenstrom-Regelventile sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der EP 1 452 381 A1 , der EP 1 653 132 B1 , der GB 815 622 A oder der DE 2051 949 A1 .
Insbesondere die letztgenannte deutsche Offenlegungsschrift DE 2051 949 A1 offenbart ein Volumenstrom-Regelventil gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 . Konkret offenbart diese Druckschrift ein Volumenstrom- Regelventil mit einem Zylinder, in dessen Hohlraum ein hanteiförmiger
Doppelkolben axial verschiebbar geführt ist. Der Doppelkolben besteht aus einem ersten und einem zweiten Kolben, die über ein verjüngtes Mittelstück miteinander verbunden sind. Im Bereich des verjüngten Mittelstückes ist eine zentrale
Druckkammer des Volumenstrom-Regelventils ausgebildet. An den Stirnseiten des Zylinders sind Federn angeordnet, welche sich in das Innere seines
Hohlraums hinein erstrecken und zwischen denen der Doppelkolben in einer Mittelstellung gehalten ist. Im Bereich der Federn sind jeweils eine erste und eine zweite periphere Druckkammer des Volumenstrom-Regelventils ausgebildet. In dem Zylinder sind ein Zulaufkanal und ein erster Ablaufkanal zum Zu- bzw.
Ablaufen eines fluiden Mediums in den Zylinder vorgesehen.
Neben den beschriebenen Volumenstrom-Regelventilen sind z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 36 894 A1 auch Einbaustücke als
Ölfilmlager für Walzenzapfen einer Walze in einem Walzgerüst zum Walzen von metallischem Walzgut im Stand der Technik bekannt. Das dort offenbarte
Einbaustück umfasst eine Lagerbuchse, welche einen zylinderförmigen
Aufnahmeraum für den Walzenzapfen aufspannt. An ihrer Innenseite weist die Lagerbuchse beispielsweise zwei, im wesentlichen in einer gemeinsamen axialen Linie angeordnete Hydrostatik-Taschen auf, die über ein Rückschlagventil und über in der Lagerbuchse bzw. dem Einbaustück verlaufende Bohrungen mit einem Kühl- und/oder Schmiermittel speisbar sind. Drosseln in den Bohrungen sollen auch bei einer Schieflage des Walzenzapfens in der Lagerbuchse eine optimale hydrostatische Lagerung des Walzenzapfens gewährleisten.
Genau diese Funktion erfüllen die Drosseln, auch Restriktoren oder Blenden genannt, in der Praxis jedoch nur unbefriedigend. Konkret sind die Drosseln bzw. Restriktoren nicht geeignet, den Volumenstrom an fluidem Medium bzw. Kühl- und/oder Schmiermittel gleichmäßig auf die beiden Hydrostatik-Taschen zu verteilen, insbesondere nicht bei einer Schrägstellung des Walzenzapfens in dem Aufnahmeraum. Darüber hinaus zeigen die Drosseln bzw. Restriktoren hohe Druckverluste, teilweise über 200 bar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Volumenstrom- Regelventil, insbesondere für den Einsatz im Zusammenhang mit einem
Einbaustück zum Lagern von Walzenzapfen, dahingehend weiterzubilden, dass der Volumenstrom des fluiden Mediums in den Ablaufkanälen des Volumenstrom- Regelventils auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen in den Ablaufkanälen vergleichmäßigt wird.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Regelventils durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Ablaufkanal ein zweiter Ablaufkanal zum Ablaufen des fluiden Mediums aus der zentralen Druckkammer vorgesehen ist, und dass der erste und der zweite Ablaufkanal in einem solchen axialen Abstand 2d an dem Zylinder angeordnet sind, dass - wenn sich der Doppelkolben in Bezug auf die beiden Ablaufkanäle in einer Mittelstellung befindet - der erste Ablaufkanal - bei vorzugsweise teilweiser Abdeckung durch den ersten Kolben - und der zweite Ablaufkanal - bei
vorzugsweise teilweiser Abdeckung durch den zweiten Kolben - jeweils eine gleiche Öffnungsquerschnittsfläche freigeben.
Der Begriff Mittelstellung meint auch Symmetriestellung. In der beanspruchten Mittelstellung bzw. Symmetriestellung des Doppelkolbens sind die von den beiden Ablaufkanälen freigegebenen Öffnungsquerschnittsflächen größer Null; d.h. in dieser Mittel- bzw. Symmetriestellung kann das fluide Medium auf jeden Fall abfließen; die Ablaufkanäle sind jedenfalls nicht versperrt.
Diese beanspruchte Ausgestaltung des Volumenstrom-Regelventils ist die konstruktive Voraussetzung für die Lösung der genannten Aufgabe, nämlich die Sicherstellung, dass die Volumenströme in dem ersten Ablaufkanal und in dem zweiten Ablaufkanal jeweils gleich groß gehalten werden können, auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen in den Ablaufkanälen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Länge L des Mittelstücks des Doppelkolbens gleich dem Abstand 2d der Mittelachsen des ersten und des zweiten Ablaufkanals. Bei Unterstellung, dass es sich bei dem ersten und dem zweiten Kolben des Doppelkolbens jeweils um Zylinder handelt, deren Stirnseiten, auch Steuerkanten für die Ablaufkanäle genannt, sich senkrecht zu dem
Mittelstück erstrecken, gewährleistet diese beanspruchte Länge des Mittelstücks, dass - wenn sich der Doppelkolben in der Mittelstellung befindet - der erste Ablaufkanal durch den ersten Kolben des Doppelkolbens und der zweite
Ablaufkanal durch den zweiten Kolben des Doppelkolbens jeweils nur halb verschlossen sind.
Zur Gewährleistung eines gleichgroßen Volumenstroms in beiden Ablaufkanälen auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen in den Ablaufkanälen muss der Doppelkolben, auch Ventilschieber genannt, jeweils geeignet positioniert bzw. geeignet, d. h. in Abhängigkeit der Druckverhältnisse in den Ablaufkanälen verschoben werden. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vor, dass ein erster Druckkanal vorgesehen ist zum Zuführen des statischen Drucks in dem ersten Ablaufkanal in die zweite periphere
Druckkammer und dass ein zweiter Druckkanal vorgesehen ist zum Zuführen des statischen Drucks in dem zweiten Ablaufkanal in die erste periphere
Druckkammer.
Darüber hinaus ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass in der ersten peripheren Druckkammer ein erster Stößel axial verschiebbar gelagert ist zum Einwirken auf die die erste periphere Druckkammer begrenzende Stirnseite des ersten Kolbens des Doppelkolbens, wobei der erste Stößel mit dem Gesamtdruck in dem ersten Ablaufkanal beaufschlagbar ist und dass in der zweiten peripheren Druckkammer ein zweiter Stößel axial verschiebbar gelagert ist zum Einwirken auf die die zweite periphere Druckkammer begrenzende
Stirnseite des zweiten Kolbens des Doppelkolbens, wobei der zweite Stößel mit dem Gesamtdruck in dem zweiten Ablaufkanal beaufschlagbar ist.
Durch die beiden beschriebenen Maßnahmen, nämlich Zuführung der statischen und der Gesamtdrücke jeweils in die peripheren Druckkammern, stellt sich der Doppelkolben automatisch entsprechend einem Kräftegleichgewicht ein, welches aus den Druckverhältnissen und vorzugsweise auch den Federkräften in den beiden peripheren Druckkammern resultiert. Durch die Beaufschlagung der peripheren Druckkammern mit den genannten Drücken wird erreicht, dass sich der Doppelkolben in Bezug auf die Ablaufkanäle automatisch so positioniert, dass sich in den Ablaufkanälen der gewünschte betraglich gleiche Volumenstrom einstellt. Für die nachfolgend beschriebene vorgesehene Anwendung des Volumenstrom- Regelventils bei Einbaustücken zum Lagern von Stützwalzen in Walzgerüsten ist es vorteilhaft, wenn das Volumenstrom-Regelventil für Drücke bis zu 2.000 bar ausgelegt ist.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Einbaustück gemäß Anspruch 7 gelöst. Demnach ist das Einbaustück dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom-Regelventil gemäß der Erfindung vorgesehen ist zum Regeln des Volumenstroms des Kühl- und/oder Schmiermittels als fluides Medium in den Aufnahmeraum des Einbaustücks. Der erste Ablaufkanal des
Volumenstrom-Regelventils ist dann an den ersten Zuführkanal und der zweite Ablaufkanal ist an den zweiten Zuführkanal angeschlossen zum Zuführen des Kühl- und/oder Schmiermittels in den Aufnahmeraum des Einbaustücks.
Diese beanspruchte und erfindungsgemäße Ausgestaltung des Einbaustücks gewährleistet vorteilhafterweise, dass auch bei einer Schrägstellung des
Walzenzapfens in dem Aufnahmeraum des Einbaustücks die Volumenströme des Kühl- und/oder Schmiermittels in den beiden Zuführkanälen zu dem
Aufnahmeraum stets gleich groß sind.
Insofern entsprechen die Vorteile des beanspruchten Einbaustücks den oben mit Bezug auf das erfindungsgemäße Volumenstrom-Regelventil genannten Vorteilen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Volumenstrom-Regelventils und des Einbaustücks sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Beschreibung sind 3 Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 das erfindungsgemäße Volumenstrom-Regelventil;
Figur 2 eine Detaildarstellung zu Figur 1 ; und Figur 3 ein Einbaustück zum drehbaren Lagern eines Walzenzapfens einer Walze in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Regelventil zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Volumenstrom-Regelventil 100. Es besteht im Wesentlichen aus einem Zylinder 1 10, in welchem ein hanteiförmiger
Doppelkolben 120 axial verschiebbar gelagert ist. Der Begriff„axial" wird im Sinne der Erfindung für die Bewegungsrichtung des Doppelkolbens verwendet. Der Doppelkolben 120 besteht aus einem ersten Kolben 120-1 und einem zweiten Kolben 120-2, welche über ein verjüngtes Mittelstück 126 fest miteinander verbunden sind. Der erste und der zweite Kolben liegen soweit wie möglich dichtend an der Zylinderwand an. Im Bereich des verjüngten Mittelstücks 126 ist eine zentrale Druckkammer 130 des Volumenstrom-Regelventils 100 ausgebildet. In den Endbereichen des Zylinders ist eine erste periphere Druckkammer 150-1 und eine zweite periphere Druckkammer 150-2 ausgebildet, welche jeweils durch die dem Mittelstück 126 abgewandten Stirnseiten des ersten und des zweiten Kolbens begrenzt sind. An zentraler Stelle, vorzugsweise auf halber Höhe des Hohlraums des Zylinders 1 10 ist ein Zulaufkanal 160 ausgebildet zum Zuführen von einem fluiden Medium, beispielsweise einem Kühl- und/oder Schmiermittel mit Hilfe einer Pumpeinrichtung 250 in die zentrale Druckkammer 130. Zum Ablaufen des fluiden Mediums aus der zentralen Druckkammer 130 sind in der
Zylinderwand ein erster Ablaufkanal 170-1 sowie ein zweiter Ablaufkanal 170-2 ausgebildet. Der erste und der zweite Ablaufkanal 170-1 , 170-2 weisen jeweils einen gleichen axialen Abstand d zu beiden Seiten des Zulaufkanals 160 auf. Gleichzeitig entspricht die Länge L des Mittelstücks 126 des Doppelkolbens 120 vorzugsweise dem Abstand 2d der Mittelachsen des ersten und des zweiten Ablaufkanals 170-1 , 170-2. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass - wenn sich der Doppelkolben 120 in einer Mittelstellung befindet - der erste Ablaufkanal 170- 1 durch den ersten Kolben 120-1 und dass gleichzeitig auch der zweite
Ablaufkanal 170-2 durch den zweiten Kolben 120-2 so verschlossen sind, dass beide die gleiche Öffnungsquerschnittsfläche freigeben.
In den peripheren Druckkammern 150-1 , 150-2 ist vorzugsweise jeweils eine Feder 140 angeordnet, um den Doppelkolben, insbesondere bei Nichtbetrieb des Volumenstrom-Regelventils in einer Mittelstellung zu halten. Die Federn 140 verhindern jedoch nicht die grundsätzliche Möglichkeit zum axialen Verschieben des Doppelkolbens 120 innerhalb des Zylinders 1 10.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung, nämlich betraglich gleiche
Volumenströme in dem ersten und dem zweiten Ablaufkanal 170-1 , 170-2 auch bei unterschiedlichen dortigen Druckverhältnissen zu gewährleisten, wird insbesondere dadurch gelöst, dass die peripheren Druckkammern 150-1 , 150-2 des Volumenstrom-Regelventils in geeigneter weise mit bestimmten Drücken beaufschlagt werden. Konkret wird zu diesem Zweck die erste periphere
Druckkammer 150-1 mit dem statischen Druck in der zweiten Ablaufleitung 170-2 beaufschlagt. Analog wird die zweite periphere Druckkammer 150-2 mit dem statischen Druck in dem ersten Ablaufkanal 170-1 beaufschlagt. Die
Beaufschlagung erfolgt über einen jeweils vorgesehenen ersten und zweiten Druckkanal 180-1 , 180-2. Weiterhin ist in der ersten peripheren Druckkammer 150-1 ein erster Stößel 190-1 axial verschiebbar gelagert zum Einwirken auf die die erste periphere
Druckkammer begrenzende Stirnseite des ersten Kolbens 120-1 des
Doppelkolbens. Während des Betriebs des Regelventils wird der erste Stößel 190- 1 über einen Druckkanal mit dem Gesamtdruck in dem ersten Ablaufkanal 170-1 beaufschlagt. Analog ist in der zweiten peripheren Druckkammer 150-2 ein zweiter Stößel 190-2 axial verschiebbar gelagert zum Einwirken auf die die zweite periphere Druckkannnner 150-2 begrenzende Stirnseite des zweiten Kolbens 120-2 des Doppelkolbens. Wiederum analog wird der zweite Stößel 190-2 über einen Druckkanal mit dem Gesamtdruck in dem zweiten Ablaufkanal 170-2 beaufschlagt. Die Druckkanäle sind in Figur 1 als gestrichelte Linien dargestellt.
Figur 2 zeigt den Anschluss der Druckkanäle für den statischen und den
Gesamtdruck an den ersten oder den zweiten Ablaufkanal 170-1 , 170-2. Konkret ist zu erkennen, dass in den Ablaufkanälen 170-1 , 170-2 ein fluides Medium strömt. Dabei kann es sich um ein Kühl- und/oder Schmiermittel handeln, welches aus der zentralen Druckkammer 130 an einen Verbraucher, z. B. ein Einbaustück zum drehbaren Lagern eines Walzenzapfens fließt. Dabei zeigt das fluide Medium innerhalb der Ablaufkanäle eine Geschwindigkeitsverteilung, wie sie in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 1 gezeigt ist. Zur Erfassung des Gesamtdrucks piotai in dem Ablaufkanal ist eine Pitotsonde vorgesehen, welche so ausgerichtet ist, dass das fluide Medium in die Pitotsonde hineinströmt. Weiterhin ist an der Wandung des Ablaufkanals 170 eine Öffnung vorgesehen, welche das Ende des ersten bzw. zweiten Druckkanals 180-1 , 180-2 repräsentiert zum Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Ablaufkanal. Während des Betriebs des Volumenstrom-Regelventils 100 stellt sich der
Doppelkolben 120 automatisch bzw. selbsttätig entsprechend eines
Gleichgewichtes der auf ihn einwirkenden Kräfte ein. Dieses Kräftegleichgewicht stellt sich insbesondere aufgrund der auf die dem Mittelstück 126 abgewandten Stirnseiten des ersten und des zweiten Kolbens 120-1 , 120-2 einwirkenden Kräfte ein. Bei den Kräften handelt es sich zum einen um die Kraft, die durch die
Einwirkung der statischen Drücke auf die Stirnseiten des ersten und des zweiten Kolbens resultiert sowie durch die Kraft, die von den Stößeln auf dieselben
Stirnseiten ausgeübt wird. Auch die von den Federn 140 ausgeübte Kraft auf dieselben Stirnseiten hat Einfluss auf das Kräftegleichgewicht. Das
Kräftegleichgewicht bestimmt die axiale Position des Doppelzylinders und damit auch das Verhältnis von Öffnungsgrad des ersten Ablaufkanals zu Öffnungsgrad des zweiten Ablaufkanals. Entsprechend dieses Verhältnisses der Öffnungsgrade sind die Volumenströme in dem ersten und dem zweiten Ablaufkanal 170-1 , 170-2 betraglich gleich einstellbar. Figur 3 zeigt die besagte Anwendung des erfindungsgemäßen Volumenstrom- Regelventils 100 in Verbindung mit einem Einbaustück 200. Das Einbaustück 200 dient zum drehbaren Lagern eines Walzenzapfens 300 einer Walze in einem Walzgerüst zum Walzen von Walzgut. Das Einbaustück 200 weist einen zylindrischen Aufnahmeraum 210 auf, in welchem der Walzenzapfen 300 drehbar gelagert ist. Der zylindrische Aufnahmeraum wird typischerweise von einer
Lagerbuchse 220 aufgespannt, welche als Verschleißteil in das Einbaustück 200 eingesetzt ist. An der inneren Wandung der Lagerbuchse 220 sind mehrere, typischerweise 2 Hydrostatik-Taschen 2, 3 ausgebildet, durch welche das Kühl- und/oder Schmiermittel in den Aufnahmeraum 210, genauer gesagt in den Ringspalt zwischen der Lagerbuchse 220 und dem Walzenzapfen 300 unter
Hochdruck gepumpt wird. Zu diesem Zweck sind der erste Ablaufkanal 170-1 des Volumenstrom-Regelventils, auch erster Zuführkanal genannt, mit der ersten Hydrostatik-Tasche 2 und der zweite Ablaufkanal 170-2 des Volumenstrom- Regelventils, auch zweiter Zuführkanal genannt, mit der zweiten Hydrostatik- Tasche 3 verbunden.
Insbesondere für die Verwendung des erfindungsgemäßen Volumenstrom- Regelventils 100 in Verbindung mit dem Einbaustück 200 ist es vorteilhaft, wenn das Volumenstrom-Regelventil für Drücke bis zu 2.000 bar ausgelegt ist.
Bezugszeichenliste
1 Geschwindigkeitsprofil
2 Hydrostatik-Tasche
3 Hydrostatik-Tasche
100 Volumenstrom-Regelventil
1 10 Zylinder
120 Doppelkolben
120-1 erster Kolben
120-2 zweiter Kolben
126 Mittelstück
130 zentrale Druckkammer
140 Feder
150-1 erste periphere Druckkammer
150-2 zweite periphere Druckkammer
160 Zulaufkanal für zentrale Druckkammer
170-1 erster Ablaufkanal für fluides Medium aus der zentralen
Druckkammer
170-2 zweiter Ablaufkanal für fluides Medium aus der zentralen
Druckkammer
180-1 erster Druckkanal
180-2 zweiter Druckkanal
190-1 erster Stößel
190-2 zweiter Stößel
200 Einbaustück
210 zylindrischer Aufnahmeraum
220 Lagerbuchse
250 Pumpeinrichtung
300 Walzenzapfen d axialer Abstand
L Länge des Mittelstücks
PTotai Gesamtdruck
Pstat statischer Druck

Claims

Patentansprüche:
1 . Volumenstrom-Regelventil (100), aufweisend:
einen Zylinder (1 10) mit einem in seinem Hohlraum geführten
hanteiförmigen Doppelkolben (120), welcher einen ersten Kolben (120-1 ) und einen zweiten Kolben (120-2) aufweist, die über ein verjüngtes
Mittelstück (126) fest miteinander verbunden sind, wobei im Bereich des verjüngten Mittelstücks eine zentrale Druckkammer (130) des
Volumenstrom-Regelventils ausgebildet ist;
eine erste und eine zweite periphere Druckkammer (150-1 , 150-2) in dem Zylinder des Volumenstrom-Regelventils, welche durch die dem Mittelstück (126) abgewandten Stirnseiten des ersten und des zweiten Kolbens begrenzt sind; und
in dem Zylinder einen Zulaufkanal (160) und einen ersten Ablaufkanal (170- 1 ) zum Zu- bzw. Ablaufen eines fluiden Mediums in die bzw. aus der zentralen Druckkammer (130);
dadurch gekennzeichnet,
dass neben dem ersten Ablaufkanal (170-1 ) ein zweiter Ablaufkanal (170-2) zum Ablaufen des fluiden Mediums aus der zentralen Druckkammer (130) vorgesehen ist, und
dass der erste und der zweite Ablaufkanal (170-1 , 170-2) in einem solchen axialen Abstand 2d an dem Zylinder angeordnet sind, dass - wenn sich der Doppelkolben (120) in Bezug auf die beiden Ablaufkanäle in einer
Mittelstellung befindet - der erste Ablaufkanal (170-1 ) - bei vorzugsweise teilweiser Abdeckung durch den ersten Kolben (120-1 ) - und der zweite Ablaufkanal (170-2) - bei vorzugsweise teilweiser Abdeckung durch den zweiten Kolben (120-2) - jeweils eine gleiche Öffnungsquerschnittsfläche freigeben.
2. Volumenstrom-Regelventil (100) nach einem der Ansprüche 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Druckkanal (180-1 ) vorgesehen ist zum Zuführen des statischen Drucks in dem ersten Ablaufkanal (170-1 ) in die zweite periphere Druckkammer (150-2); und
dass ein zweiter Druckkanal (180-2) vorgesehen ist zum Zuführen des statischen Drucks in dem zweiten Ablaufkanal (170-2) in die erste periphere Druckkammer (150-1 ).
3. Volumenstrom-Regelventil (100) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der ersten peripheren Druckkammer (150-1 ) ein erster Stößel (190-
1 ) axial verschiebbar gelagert ist zum Einwirken auf die die erste periphere Druckkammer begrenzende Stirnseite des ersten Kolbens (120-1 ) des Doppelkolbens, wobei der erste Stößel (190-1 ) mit dem Gesamtdruck in dem ersten Ablaufkanal (170-1 ) beaufschlagbar ist; und
dass in der zweiten peripheren Druckkammer (150-2) ein zweiter Stößel (190-2) axial verschiebbar gelagert ist zum Einwirken auf die die zweite periphere Druckkammer begrenzende Stirnseite des zweiten Kolbens (120-
2) des Doppelkolbens, wobei der zweite Stößel (190-2) mit dem
Gesamtdruck in dem zweiten Ablaufkanal (170-2) beaufschlagbar ist.
4. Volumenstrom-Regelventil (100) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Volumenstrom-Regelventil für Drücke bis zu 2000bar ausgelegt ist.
5. Volumenstrom-Regelventil (100) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und der zweiten peripheren Druckkammer (150-1 , 150-2) jeweils eine Feder (140) angeordnet ist, zwischen denen der Doppelkolben in der Mittelstellung - aber axial verschiebbar - gehalten ist.
6. Einbaustück (200) zum drehbaren Lagern eines Walzenzapfens (300) einer Walze in einem Walzgerüst zum Walzen von Walzgut:
mit einem zylindrischen Aufnahmeraum (210) zum Aufnehmen des
Walzenzapfens (300);
mit einem ersten und einem zweiten Zuführkanal (170-1 , 170-2) zum
Zuführen von Kühl- und / oder Schmiermittel in den Aufnahmeraum (210); und
mit einem Element zum Regeln des Volumenstromes des Kühl- und/oder Schmiermittels in den Zuführkanälen (170-1 , 170-2);
dadurch gekennzeichnet,
dass das Element ausgebildet ist in Form eines Volumenstrom-Regelventils
(100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dass das fluide Medium als Kühl- und/oder Schmiermittel ausgebildet ist; und
dass der erste Ablaufkanal (170-1 ) des Volumenstrom-Regelventils (100) an den ersten Zuführkanal des Einbaustücks und der zweite Ablaufkanal (170-2) an den zweiten Zuführkanal des Einbaustücks angeschlossen ist.
7. Einbaustück nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens einer der Zuführkanäle in eine Hydrostatik-Tasche (2, 3) mündet, welche an der inneren Wandung des Aufnahmeraumes
ausgebildet ist.
8. Einbaustück nach einem der Ansprüche 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmeraum (210) von einer Lagerbuchse (220) aufgespannt ist, welche als Verschleißteil in das Einbaustück (200) eingesetzt ist; und dass die Hydrostatik-Tasche (2, 3) an der Innenseite der Lagerbuchse (220) ausgebildet ist.
9. Einbaustück nach einem der Ansprüche 6 bis 8;
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Pumpeinrichtung (250) vorgesehen ist zum Zuführen des Kühl- und/oder Schmiermittels, vorzugsweise mit Drücken bis zu 2.000 bar, über den Zulaufkanal (160) in die zentrale Druckkammer (130) des
Volumenstrom-Regelventils (100).
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