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AT16770U1 - Elastischer Übergang für Gleitstückadapter - Google Patents

Elastischer Übergang für Gleitstückadapter Download PDF

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AT16770U1
AT16770U1 ATGM50067/2019U AT500672019U AT16770U1 AT 16770 U1 AT16770 U1 AT 16770U1 AT 500672019 U AT500672019 U AT 500672019U AT 16770 U1 AT16770 U1 AT 16770U1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
adapter
flange
pin
block
motor
Prior art date
Application number
ATGM50067/2019U
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English (en)
Inventor
Donadon Andrea
Original Assignee
Danieli & C Officine Mecchaniche S P A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

Der elastische Übergang für die dynamische Verbindung zwischen der Motorseite und dem Kopf eines Gleitstückadapters oder zwischen Adapter und Walzen einer Walzanlage besteht aus einem Mittelstift (5), der senkrecht zur Längsachse des Adapters (3) angeordnet ist, mehreren Gleitstücken (4), die über den Stift (5) mit dem Adapter (3) verbunden sind, einem am Flansch (2) befestigten Block (1) und zwei grenzflächig verbundene und komplementäre Serien von Dämpfern (6), die mit dem Stift (5) verbunden sind. Dadurch wird die Reduzierung der Axialspannungen gewährleistet, die als Reaktion auf während des Walzens auftretende Spannungen entlang des Adapters übertragen werden.

Description

Beschreibung
„ELASTISCHER ÜBERGANG FÜR GLEITSTÜCKADAPTER“
GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastdaämpfungssystem, das auf Gleitstückadapter anwendbar ist, die zur Übertragung von Bewegungen verwendet werden, die von einem damit verbundenen Motor erzeugt werden. Ein solches System findet beispielsweise Anwendung bei der Übertragung der Bewegung von den Motoren auf die Walzen eines Walzgerüstes für Flachprodukte. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein elastischer Ubergang für den dynamischen Ubergang zwischen der Motorseite und dem Adapterkopf oder zwischen Adapter und Walzen, um die Reduzierung der Axialspannungen zu gewährleisten, die als Reaktion auf während des Walzens auftretende Spannungen entlang des Adapters übertragen werden.
STAND DER TECHNIK
[0002] Zwei Arten von Gleitstückadaptern sind in der Technik bekannt: feste Adapter und Teleskopadapter. Erstere bilden einen starren Körper, während Letztere die Möglichkeit haben, die axiale Ausdehnung davon zu variieren. Im beispielhaften Fall einer Walzanlage ermöglicht diese zweite Lösung das Verschieben der Walzen oder Walzzylinder. Nachteilig ist, dass beide Adaptertypen, insbesondere feste Adapter, die axiale Komponente der Last, die beim Walzen entsteht, auf den Motor übertragen. So kann beispielsweise das Walzgerüst aufgrund verschiedener Phänomene des Walzprozesses Axialkräfte erzeugen, die über die Adapter von den Walzzylindern auf den Motor übertragen werden können. Die Enden der Arbeitswalzen des Gerüsts, auf der der Seite der Adapter gegenüberliegenden Seite, sind in einem Einbaustück untergebracht. Zwischen dem Einbaustück und der zugehörigen festen Schulter befindet sich ein vorgegebenes Spiel, das in der Regel einen Nennwert von ca. 1 mm aufweist, während es tatsächlich auch 3 bis 4 mm erreichen kann, was sich aus einer Summe von Toleranzen und auch aufgrund möglichen Verschleißes im Laufe der Zeit ergibt.
[0003] Die Axiallager der Motoren weisen aus Gründen der Eigenfunktion der Motoren im Allgemeinen ein auf +0,35 mm begrenztes Axialspiel auf, das daher noch von den durch das Walzgerüst erzeugten Axiallasten beeinflusst werden kann, da das Axialspiel zwischen Einbaustücken und Schultern größer ist als das des Axiallagers des Motors.
[0004] So schließen die beim Walzen auftretenden Axialkräfte ein solches Spiel, und diese Kräfte werden dann über die Adapter auf die Motoren übertragen. Diese Belastungen sind schädlich für die Motoren, die, gerade um diesen Belastungen zu begegnen, in der Regel mit Radial- oder Axiallagern ausgestattet sind, welche der maximalen Belastung entsprechend bemessen sind, da ein Ausfall dieser Lager zu einer Außerbetriebnahme des Motors führen würde.
[0005] In Anlagen von dieser Größe und diesen Merkmalen, beispielsweise in Walzanlagen, sind die Hauptmotoren für die Produktion absolut lebenswichtig, und es ist daher unerlässlich, den Ausfall dieser Elemente zu verhindern, was auch deshalb zu einem monatelangen Stillstand führen kann, weil häufig für Komponenten dieser Art und Größe (Motoren im Leistungsbereich von bis zu 10.000 kW) kurzfristig keine Ersatzteile verfügbar sind. Ein Anlagenstillstand ist offensichtlich der negativste Faktor, den ein Hersteller erfahren kann, da er einen Produktivitätsausfall mit sich bringt. Um das zu vermeiden, wird daher eine Uberdimensionierung der Axiallager eines Motors bevorzugt, auch wenn dies einen erheblichen Anstieg des Gesamtaufwands mit sich bringt: Sowohl Radial- als auch Axiallager sind sehr teuer und ihre Größe wirkt sich durchgängig auf die Gesamtkosten von Motoren aus. Nach dem Stand der Technik bestehen die Ubergänge zwischen den Gleitstückadaptern und den Flanschen auf der Walzenseite oder auf der Motorseite im Wesentlichen aus axial steifen Systemen, die aufgrund einer solchen Steifigkeit alle Lasten vom Walzgerüst auf den Motor übertragen. Das heißt, die Adapterübergangsstellen werden im Allgemeinen durch eine starre Einschränkung der konstituierenden
Teile erreicht.
[0006] Ein erstes Beispiel für ein solches System ist in Dokument US7582019B2 vorgesehen, in dem zwei Abschnitte eines Adapters durch ein System zum Ausgleich der Axialkräfte miteinander verbunden sind, das den Einsatz zylindrischer Längsdämpfer vorsieht, die sowohl innerhalb als auch außerhalb des Übergangs angeordnet sind. Die Innenzylinder bestehen aus einem Führungsmantel, in dem sich ein Schiebedämpferelement bewegen kann, dessen geradlinige Bewegung entlang der Längsachse des Adapters stattfindet. Diese reibschlüssige, nicht drehbare Verbindung ist mit den äußeren zylindrischen Dämpfern gekoppelt, die die Axialkräfte aufnehmen und das Verdrehen der beiden miteinander verbundenen Segmente des Adapters verhindern. Auf diese Weise hat jedoch diese Doppelverbindung eine Steifigkeit, die eine effektive Absorption der Quer- und Torsionsspannungen verhindert, die in der Regel den normalen Betrieb der Adapter beeinträchtigen. Dies verleiht dem System eine mangelnde Elastizität genau dort, wo die größten Spannungen aus dem Walzsystem gebildet werden.
[0007] Ein zweites axial starres Verbindungssystem ist in Dokument US7784380 beschrieben. Das System umfasst die Verwendung einer Verbindung zwischen einem Flansch und dem Kopf eines Adapters, bestehend aus einem Gehäuseblock, der starr am Ende des Adapters befestigt ist und in dem ein Druckbalken in Längsrichtung angeordnet ist. Ausrichtung und Form des Balkens sind darauf ausgerichtet, den axialen Schub- und Traktionslasten standzuhalten und diese auszugleichen, während seine Winkelbewegung durch den konstruktiv vorgesehenen Freiheitsgrad des Gehäuseblocks begrenzt wird. Auch diese Lösung wird daher durch die Quersteifigkeit und Torsionssteifigkeit beeinträchtigt, die die elastische Absorption aller Spannungen und Belastungen, denen der Adapterkopf ausgesetzt ist, nicht zulassen.
[0008] In Dokument DE 26 56 257 A1 ist eine Übergangsstelle offenbart, in der Gleitstücke vorgesehen sind, die über einen Mittelstift mit einem Adapter verbunden sind.
[0009] In den vorstehend beschriebenen Fällen fehlt daher, wie in jeder anderen derzeit im Stand der Technik angewandten Lösung, eine Komponente, die für die wirksame Reduzierung der auf den Adapter übertragenen Lasten wesentlich ist, d.h. die elastische und multidirektionale Reaktion auf solche Lasten, durch welche das Risiko für die Integrität der Übergangsstellen und insbesondere der Motoren wirksam reduziert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0010] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elastischen Übergang für Gleitstückadapter vorzusehen, mit dem ein wirksames Kompensieren und Absorbieren der vom Walzsystem auf die Motoren übertragenen Kräfte möglich ist.
[0011] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Übergang für Gleitstückadapter vorzusehen, der die Übertragung nur einer bestimmten vorgegebenen Maximalkraft axial auf die Motoren zulässt.
[0012] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Übergang für Gleitstückadapter vorzusehen, der den Einsatz eines kleineren Axiallagers im Vergleich zu den derzeit verwendeten ermöglicht.
[0013] Mit der vorliegenden Erfindung können die vorgenannten Ziele durch die Verwendung einer Übergangsstelle eines Adapters mit einem Flansch zum Steuern der axialen Lasten erreicht werden, welcher Anspruch 1 entsprechend einen senkrecht zur Längsachse des Adapters angeordneten Mittelstift, mehrere Gileitstücke, die über den Mittelstift mit dem Adapter gleitend verbunden sind, einen am Flansch befestigten Block und mindestens zwei komplementäre und miteinander grenzflächig verbundene Serien von Dämpfern umfasst, die mit dem Mittelstift verbunden sind.
[0014] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Walzanlage vorgesehen, die nach Anspruch 8 mindestens einen Motor, mindestens einen Adapter zum Übertragen der Motorbewegung auf Walzen eines Walzgerüstes umfasst, wobei der vorgenannte elastische Ubergang zum Verbinden des Adapters auf der Motorseite oder auf der Gerüstseite oder sowohl auf der
Motorseite als auch auf der Gerüstseite dient, wobei der Motor und/oder das Walzgerüst einen Flansch umfassen, der zur Befestigung des Blocks des elastischen Übergangs ausgebildet ist.
[0015] Der elastische Übergang für Gleitstückadapter, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ermöglicht die Steuerung der Axialkräfte, die sich aus dem Betrieb der Walzanlage und der Übertragung lediglich einer bestimmten, klar definierten und steuerbaren Last auf den entsprechenden Motor ergeben, die weitaus geringer ist als die Last, die von anderen derzeit bekannten Lösungen übertragen würde, bis hin zur nahezu vollständigen Beseitigung derselben Last.
[0016] Die Vorrichtung, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, verwendet den Adapter in der Tat als elastisches Element mit den Eigenschaften einer Feder, die in axialer Richtung wirkt und somit bekannte und klar definierbare Lasten überträgt.
[0017] Die Einführung eines elastischen Elements, verglichen mit einer Feder, die durch eine elastische Konstante k gekennzeichnet ist, ermöglicht es, die axialen Lasten, die den Motor erreichen, auf einen bestimmten Wert zu fixieren, der gleich Ax*k ist, wobei Ax das Spiel zwischen Einbaustück und Schulter ist.
[0018] Daher ist es möglich, das Axiallager des Motors für diese Kraft und nicht für die gesamte Axialkraft F auszulegen, die beim Walzen entstehen kann.
[0019] Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0020] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform einer Ubergangsstelle eines Adapters zu einem Flansch deutlicher hervorgehen, die als nicht einschränkendes Beispiel mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, in welchen:
[0021] Fig. 1a eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Übergangs zur Verbindung eines Adapters mit dem Flansch eines Motors zeigt,
[0022] Fig. 19 eine Schnittansicht entlang einer Ebene A-A des elastischen Übergangs in Fig. 1a zeigt,
[0023] Fig. 1c eine Explosionsansicht eines vergrößerten Ausschnitts des Flansches mit einem Gelenk für den Block und relative Befestigungspunkte zeigt,
[0024] Fig. 2 einen Übergang gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, der auf Gleitstückadaptern für eine Walzanlage aufgebracht ist,
[0025] Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Komponenten des Übergangs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
[0026] Die gleichen Referenznummern in den Figuren kennzeichnen die gleichen Elemente oder Komponenten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
[0027] Wie in Fig. 1a dargestellt, besteht die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung daher aus einem elastischen Ubergang zum Verbinden eines Adapters 3 zum Steuern der Axiallasten, bestehend aus folgenden Teilen:
einem Block 1, der Folgendes beinhaltet: - einen Mittelstift 5, der senkrecht zur Längsachse des Adapters 3 angeordnet ist,
- Mindestens zwei komplementäre und miteinander grenzflächig verbundene Dämpfer 6, die mit Stift 5 verbunden sind,
Gleitstücke 4, die mittels Stift 5 mit dem Adapter 3 verbunden sind, wobei die Gleitstücke 4 Gleitflächen auf entsprechenden komplementären Formflächen des Flansches 2 aufweisen.
[0028] In Fig. 1a sind nur zwei komplementäre und miteinander grenzflächig verbundene Serien von Dämpfern 6 vorgesehen. Insbesondere sind zwei Paar Dämpfer 6 vorgesehen, die jeweils in einem entsprechenden Sitz im Block 1 untergebracht sind (siehe Fig. 1c). In jedem Paar sind die beiden Dämpfer 6 entlang einer Achse angeordnet und symmetrisch zueinander in Bezug auf eine erste Ebene angeordnet, die die Längsachse des Stiftes 5 enthält. Darüber hinaus sind die beiden Dämpferpaare, wobei ein Paar über dem anderen Paar angeordnet ist, symmetrisch zueinander in Bezug auf eine zweite Ebene, senkrecht zur ersten Ebene angeordnet, die die Längsachse des Adapters 3 enthält.
[0029] Block 1 ist mit Federpaketen 6 versehen, die auf beiden Seiten so angeordnet sind, dass sie in beide Richtungen wirken. Block 1 wird in dem Flansch 2 angebracht, mit dem der Adapter 3 koppeln muss, und schließlich wird der Adapter 3 mittels Stift 5 integral in den Block 1 eingebunden.
[0030] Die Gleitstücke 4 werden dann mittels Stift 5 mit dem Flansch 2 und dem Adapter 3 verbunden und ermöglichen die Übertragung des Drehmoments von dem ersten (Flansch) auf den zweiten (Adapter).
[0031] Die beispielsweise von den Walzzylindern kommenden Axialspannungen werden auf den Adapter 3, auf den Stift 5 und damit auf den Block 1 übertragen. Die Federpakete 6 im Inneren von Block 1 werden somit auf der einen Seite zusammengedrückt und auf der gegenüberliegenden Seite entsprechend gelängt, so dass der Flansch 2 bei einer entsprechenden Verschiebung von Adapter 3, Stift 5 und Gleitstücken 4 stationär bleibt. Die Vorrichtung ist bidirektional, d.h. sie greift sowohl bei Zugkräften als auch bei Schubkräften am Adapter 3 ein.
[0032] Die auf den Stift 5 eingeschränkten Gleitstücke 4 werden dann durch eine z.B. im Walzgerüst erzeugte Kraft axial verschoben, sie stehen jedoch in Kontakt mit dem Flansch 2; um diese Relativbewegung zwischen den Gleitstücken 4 und Flansch 2 zu erreichen, ist es notwendig, die Reibungskräfte zu überwinden, die zwischen den beiden Elementen durch das vom Flansch 2 auf den Adapter 3 übertragene Drehmoment mittels der Gleitstücke 4 entstehen. Damit wird sichergestellt, dass die Vorrichtung, Gegenstand der Erfindung, nur bei Bedarf aktiviert wird, d.h. nur dann, wenn die beteiligten Lasten die Reibungskräfte zwischen Flansch 2 und Gleitstücken 4 überschreiten.
[0033] Fig. 1b zeigt einen Schnitt entlang der Ebene A-A des in Fig. 1a dargestellten elastischen Übergangs.
[0034] Die Dämpfer 6 können aus den in der Technik üblichen Lösungen ausgewählt werden. Vorzugsweise finden im vorliegenden Fall besser Federpakete, hydraulische Dämpfer oder eine Kombination davon eine Anwendung.
[0035] Nach der vorliegenden Erfindung ist Block 1 für die Verbindung zwischen Adapter 3 und Flansch 2 eines Motorblocks oder, distal vom Motor am gegenüberliegenden Ende von Adapter 3, zwischen Adapter 3 und den Walzen eines Walzgerüstes ausgebildet.
[0036] Die Erfindung sieht auch die Alternative vor, beide Kupplungsmöglichkeiten zu kombinieren (Fig. 2).
[0037] Block 1 umfasst auch ein oder mehrere Befestigungsmittel zur Befestigung des Blocks am Flansch 2 oder an den Walzen des Walzgerüsts. Fig. 1c zeigt eine Ansicht des Flansches 2 und der Gelenke oder Befestigungspunkte 21 für Block 1.
[0038] Um den Stift am Adapterkopf zu verankern, umfasst Stift 5 zwei Verbindungsenden 5a, 5b, die aus den Gleitstücken 4 herausragen. Diese Verbindungsenden 5a, 5b können einen größeren Querschnittsdurchmesser als der verbleibende Stiftkörper aufweisen und sind mit Gelenken zur Befestigung am Adapter 3 versehen.
[0039] Der Übergang für Gleitstückadapter der vorliegenden Erfindung hat die wesentlichen Vorteile beim Einsatz in Walzanlagen, in denen die Adapter zur Übertragung der Bewegung vom Motor auf die Walzen eines Walzgerüstes verwendet werden, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt.
[0040] In dieser spezifischen Anlagenkonfiguration wird die Achse der Adapter 3 in Bezug auf die Längsachse des Flansches 2 um einen Winkel a gekippt, der zwischen 0 und 15 Grad betragen kann, wodurch ein Freiheitsgrad ermöglicht wird, der den wirksamen Ausgleich jeder axialen Belastung, ob Querbelastung oder Drehwinkelbelastung zulässt, ohne die Motorseite an einem Ende und/oder die Walzenseite am anderen Ende zu beschädigen.
[0041] Diese elastische und gleichzeitig gelenkige Bewegung der Adapter wird tatsächlich durch die Position von Stift 5 gewährleistet, der für jede eingenommene Position immer senkrecht zur Längsachse der Adapter steht. Darüber hinaus ist in Fig. 2 auch die alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, nach der Block 1 auch zwischen dem distalen Ende des Adapters (distal in Bezug auf den Flansch 2) und den Walzen des Walzgerüsts angeordnet ist.
[0042] Eine mögliche Konfiguration der Komponenten, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher die relative Position des Blocks 1 in Bezug auf die Gleitstücke 4 und die Enden 5a und 5b des Stiftes 5 gezeigt wird. In dieser besonderen Ausführungsform ragen die Enden 5a und 5b des Stiftes 5 aus den oberen und unteren gekrümmten Oberflächen der Gleitstücke 4 heraus, um in den entsprechenden Sitzen des Adapters 3 sicher befestigt zu werden. Dadurch wird sichergestellt, dass Stift 5 immer senkrecht zur Achse des Adapters 3 steht.
[0043] Mit Hilfe der Vorrichtung, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, werden die auf die Adapter ausgeübten Lasten nicht vollständig auf den Motor übertragen: Es hat sich gezeigt, dass sie gegenüber den zuvor gewählten Lösungen um mehr als 50 % reduziert werden können, um bis zu beinahe vollständig eliminiert zu werden.

Claims (8)

Ansprüche
1. Übergangsstelle zum Verbinden eines Adapters (3) mit einem Flansch (2) zum Steuern axialer Lasten, umfassend - einen Mittelstift (5), der senkrecht zur Längsachse des Adapters (3) angeordnet ist, - mehrere Gleitstücke (4), die über den Mittelstift (5) mit dem Adapter (3) gleitend verbun-
den sind,
- einen Block (1), der an dem Flansch (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei grenzflächig verbundene und komplementäre Serien von Dämpfern (6) vorgesehen sind, die mit dem Stift (5) verbunden sind.
2. Übergang nach Anspruch 1, wobei die Dämpfer (6) Federpakete, hydraulische Dämpfer oder eine Kombination davon sind.
3. Übergang nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Block (1) für eine Verbindung zwischen dem Adapter (3) und dem Flansch (2) eines Motorblocks oder von Walzen eines Walzgerüsts oder sowohl von Motorblock als auch von Walzen eines Walzgerüsts angeordnet ist.
4. Übergang nach Anspruch 3, wobei der Block (1) ein oder mehrere Mittel zum Befestigen am Flansch (2) oder an den Walzen des Walzgerüsts umfasst.
5. Übergang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stift (5) zwei Verbindungsenden (5a, 5b) umfasst, die aus den Gleitstücken (4) herausragen.
6. Übergang nach Anspruch 5, wobei die Verbindungsenden (5a, 5b) einen Querschnittsdurchmesser aufweisen, der größer ist als der verbleibende Stiftkörper.
7. Übergang nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verbindungsenden (5a, 5b) mit Gelenken für eine Befestigung an dem Adapter (3) versehen sind.
8. Walzanlage, umfassend mindestens einen Motor, mindestens einen Adapter (3) zum Übertragen der Motorbewegung auf Walzen eines Walzgerüsts, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen elastischen Ubergang nach einem der Ansprüche von 1 bis 7 zum Verbinden des Adapters (3) auf der Motorseite oder auf der Gerüstseite oder sowohl auf der Motorseite als auch auf der Gerüstseite umfasst, wobei der Motor und/oder das Walzgerüst einen Flansch (2) umfassen, der für das Befestigen des Blocks (1) der elastischen Verbindung ausgebildet ist.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
ATGM50067/2019U 2013-02-27 2014-02-26 Elastischer Übergang für Gleitstückadapter AT16770U1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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