DE1452007B - Sicherheitseinrichtung bei einer Walzenanstellvorrichtung für Walzwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung bei einer Walzenanstellvorrichtung für Walzwerke, bestehend aus dem Anstellantrieb zugeordnetem Druckzylinder mit Kolben und einer Ventileinrichtung mit zugehöriger Betätigungseinrichtung, durch die ein Entweichen des Druckmittels aus dem Druckzylinder bei Überschreiten eines zulässigen Walzdruckes ermöglicht wird, wobei die Steuerung der Ventileinrichtung selbsttätig oder von Hand erfolgen kann.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (österreichische Patentschrift 192 881) ist an den Druckzylinder über eine Rohrleitung mit einem gegebenenfalls zusätzlich eingeschalteten Druckreduzierventil ein Sicherheitsventil mit einem Kolben angeschlossen, der unter dem ihn auf der einen Seite beaufschlagenden Druck im Druckzylinder entgegen der Wirkung einer ihn auf der gegenüberliegenden Seite beaufschlagenden Feder verschiebbar ist, bis er bei Übersteigen eines vorbestimmten Drucks eine Verbindung zu einer Nebenleitung freigibt und so eine Druckabsenkung herbeiführt. Diese Sicherheitseinrichtung ist mit dem wesentlichen Nachteil verbunden, daß sich der Kolben proportional zum Druck im Druckzylinder der Anstellvorrichtung verlagert.

Diese Verlagerung bringt in nachteiliger Weise eine Verminderung der Flüssigkeitsmenge im Druckzylinder des Anstellantriebs und damit eine unerwünschte Änderung der Walzenanstellung mit sich. Außerdem tritt bei Überschreiten der kritischen Druckgrenze ein nur allmähliches Öffnen des Sicherheitsventils ein. Bekanntlich übt nun das an undichten Stellen durch ein geschlossenes Ventil hindurchtretende Druckmittel eine schädliche Wirkung aus, die um so stärker ist, je kleiner die Durchtrittsöffnung ist. Wvorliegenden Fall kommt jedoch ein weiterer Nachteil hinzu: Der durch das öffnen des Ventils erwartete Druckabfall findet unter Umständen gar nicht statt, und der Druck im Druckzylinder kann — falls im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit der er zunimmt, nicht ausreichend viel Druckmittel entweicht — sogar noch . zunehmen.

Die unerwünschte Volumenänderung im Druckzylinder des Anstellantriebs mit den angeführten Nachteilen ist auch bei etwas abweichenden vorbekannten Sicherheitseinrichtungen gegeben (deutsche Patentschrift 858 919 und USA.-Patentschrift 2 973 776), die sich eines vom Druck im Druckzylinder beaufschlagten Kolbens sowie eines Kniehebelmechanismus bedienen, über den sich der Kolben auf einer Feder abstützt. Der Kniehebelmechanismus wird bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks aus der gestreckten Lage in die zusammengeknickte Auslösestellung übergeführt, allerdings in Abhängigkeit vom Feder- und damit Kolbenweg. Bei der einen dieser Einrichtungen (deutsche Patentschrift 858 919) ist darüber hinaus noch eine erhöhte Volumenänderung im Druckzylinder vor dem endgültigen Ansprechen und Auslösen des Kniehebelmechanismus gegeben, da nach Zurücklegung eines gewissen Kolbenwegs auch hier vom Kolben ein Nebenkanal zwischen dem Druckzylinder und einem über eine Membran abgedichteten Nebenraum freigegeben wird, um den sich in der Nebenkammer aufbauenden Druck zur Beaufschlagung eines auf den Kniehebelmechanis einwirkenden Stößels zu verwenden.

Die genannten Nachteile sind auch bei Einsatz von Ventilen mit einem Ventilkörper nicht vermeidbar, der zur Erzielung einer möglichst vollständigen Abdichtung fest an seinem Sitz anliegt. Auch bei derartigen Ventilen hat das Druckmittel das Bestreben, den Ventilkörper entgegen der Wirkung einer Feder von seinem Sitz abzuheben. Bei nur geringem Überdruck des Druckmittels kann es durch die sich beim leichten Abheben des Ventilkörpers bildende Durchflußöffnung austreten. Außerdem besteht in einem solchen Fall die Gefahr, daß es bei schwankendem Überdruck zu einem Flattern kommt.

Bei Walzenanstallvorrichtungen von Walzwerken,

bei denen der Druckzylinder meistens noch mit mehreren Hilfswinden verbunden ist, steht nun das Druckmittel unter sehr hohem Druck. Die Sicherheitseinrichtungen derartiger Walzwerke gewährleisten nur dann die angestrebte Sicherheit, wenn eine schnelle Ableitung von Druckflüssigkeit, d. h. ein schnelles Öffnen der Ventileinrichtung mit sehr kurzer Ansprechzeit sichergestellt ist, so daß sich der im Inneren der Druckzylinder sowie der angeschlossenen Verbindungsleitungen herrschende Druck sehr schnell abbauen kann.

Es ist deshalb bereits eine Überlastsicherung in Form einer mit dem Druckzylinder verbundenen Kammer vorgeschlagen worden (deutsche Patentschrift 951 801), deren sie abschließende Membran bei Überbeanspruchung zerstört werden soll, um das Druckmittel entweichen zu lassen. Da nun die in der Praxis auftretenden Kräfte tausende von Tonnen erreichen können, ist es sehr fraglich, ob die Membran, selbst bei sehr solider Ausbildung, diesen Kräften standzuhalten in der Lage ist, und ob sie überhaupt ihre ursprüngliche Lage beibehalten kann, da sie allein unter dem Anlagedruck zweier miteinander verschraubter Flansche eingespannt gehalten wird. Um wirksam zu sein, müßte eine derartige Überlastsicherung notwendigerweise an der oberen oder der unteren Traverse der Fenster jedes Gerüsts auf sehr aufwendige Weise festgelegt sein; in jedem Fall wäre ein Membranaustausch bei einem etwaigen Ansprechen der Sicherheitseinrichtung außerordentlich verwikkelt, da hierzu die die Membran einschließenden Flansche wesentlich auseinandergedrückt werden müßten. Ein derartiges Auseinanderrücken würde das Verlagern der Gesamtheit oder eines wesentlichen Teils der beweglichen Walzanlagenelemente, wie z. B. der Einbaustücke und der Walzen, voraussetzen. Dabei wäre ferner eine beträchtliche Erhöhung der Gerüste Voraussetzung, was mit entsprechend höheren Kosten für die Walzanlage verbunden wäre. Trotz dieses höheren Aufwands könnte mit einer derartigen Sicherheitseinrichtung im Bedarfsfall weder eine gegegenenfalls ferngesteuerte Auslösung noch — wie bereits erwähnt — eine Wiedereinschaltung in den Betriebszustand vorgenommen werden.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art so weiter auszugestalten, daß die genannten Nachteile herkömmlicher Ausführungen weitgehend ausgeschaltet, eine einwandfreie Abdichtung der Ventileinrichtung in geschlossenem Zustand unabhängig von dem Druck im zugehörigen Druckzylinder sichergestellt und ein schlagartiges, d.h. explosionsartiges Öffnen bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks gewährleistet sind.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung mit einem Kniehebelmechanismus verbunden ist, der in gestreckter Schließstellungslage durch eine Feder mit einem höheren Druck als der zulässige Walzdruck beaufschlagt ist, und daß zur schlagartigen Überführung des Kniehebelmechanismus aus der Schließstellungslage in Öffnungslage dem Kniehebelmechanismus eine zusätzliche, in Abhängigkeit vom zulässigen Walzdruck gesteuerte Betätigungseinrichtung zugeordnet ist.

Die Feder wirkt somit nicht unmittelbar auf den Ventilkörper, sondern vielmehr über einen Kniehebelmechanismus, der bei geschlossener Ventileinrichtung in Arbeitsstellung ist. Durch diese Ausbildung zusammen mit der stärkeren Dimensionierung der Feder ist jede Beziehung zwischen den beiden auf die Ventileinrichtung wirkenden Kräften ausgeschaltet und gewährleistet, daß sie sich nur bei Betätigung des Kniehebelmechanismus, nicht aber durch Überwindung der Gegenwirkung der Kraft der Feder öffnet. Der Öffnungsvorgang selbst spielt sich schlagartig, d. h. explosionsartig ab.

ίο Zweckmäßigerweise ist die Ventileinrichtung unmittelbar in die Wand des zu schützenden Druckzylinders eingebaut und nicht, wie dies gewöhnlich der Fall ist, in eine an diesen angeschlossene Leitung eingeschaltet. Jeder unnötige Druckabfall ist auf diese Weise vermeiden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn als zusätzliche Betätigungseinrichtung ein beidseitig beaufschlagbarer, in einem Zylinder angeordneter Druckkolben vorgesehen ist, dessen Kolbenstange mit dem Kniehebelmechanismus verbunden ist. Mit Hilfe einer derartigen Betätigungseinrichtung läßt sich in Abhängigkeit von bestimmten Maximalwerten des Drucks im Druckzylinder die Ventileinrichtung schlagartig öffnen und der Druckzylinder an die Atmosphäre anschließen, oder aber die Ventileinrichtung kann ganz plötzlich geschlossen werden. Der Druck des Hilfsdruckmittels der zusätzlichen Betätigungseinrichtung, der — ebenso wie die Kraft der dem Kniehebelmechanismus zugeordneten Feder — vom Druck im Druckzylinder unabhängig ist, kann beliebig und so hoch wie erforderlich gewählt sein, so daß der Kniehebelmechanismus mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit betätigt wird, und zwar trotz der gemeinsamen Gegenwirkung des im Druckzylinder herrschenden Hauptdrucks und der Kraft der Feder, die das Bestreben haben, den Kniehebelmechanismus in seiner gestreckten Arbeitslage zu halten.

Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Kolbenstange an dem Kniehebelmechanismus über die Achse und die längliche öffnung mit Spiel angelenkt ist.

Eine bauliche besonders einfache Ausführung wird erzielt, wenn der eine der beiden Hebel des Kniehebelmechanismus als Winkelhebel ausgebildet ist, an dessen freiem Hebelarm die Kolbenstange angreift. Vorteilhafterweise umfaßt die Druckmittelquelle für den Zylinder einen an ein Druckluftnetz angeschlossenen Druckluftspeicher.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Walzenan-Stellvorrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung mit in Schließstellung befindlicher zugehöriger Ventileinrichtung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und

F i g. 3 einen Vertikalschnitt entsprechend demjenigen gemäß F i g. 1, jedoch mit geöffneter Ventileinrichtung.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, umfaßt die Walzenanstellvorrichtung des nicht näher dargestellten WaIzwerks einen Druckzylinder 1 mit darin angeordnetem Kolben, der auf bekannte Weise auf die Walzen einwirkt. In einer in der Wand des Druckzylinders 1 vorgesehenen Bohrung ist eine Ventileinrichtung mit

einem Ventil 2 und einem Körper 3 gelagert, der aus einem Metall hoher Festigkeit besteht, außenseitig abgerundet ist und innenseitig einen Dichtungsring 4 trägt. Ein in einer Führung 6 längsverschiebbares StützteilS liegt bei geschlossener Ventileinrichtung unter der Wirkung eines Kniehebelmechanismus am Ventilkörper 3 an. Dieser Kniehebelmechanismus umfaßt eine Achse 7, einen Lenker 8, einen Hebel mit den Hebelarmen 9 und 11 und eine dem Hebelarm 9 sowie dem Lenker 8 gemeinsame Achse 10. Der Lenker 8, der am Stützteil 5 angreift, ist — wie aus F i g. 2 ersichtlich — aus zwei parallelen einzelnen Lenkern gebildet. Der zweite Hebelarm 9, der mit dem Lenker 8 über eine ihnen gemeinsame Achse 10 verbunden ist, ist Teil eines Winkelhebels, bei dem der freie Hebelarm durch den Hebelarm 11 gebildet ist. Der Winkelhebel ist über eine Achse 13 an einem Teil 12 schwenkbar angelenkt, der in der gleichen Führung6 wie das StützteilS verschiebbar ist. Alle Anlenkstellen sind zur Verringerung der Reibungen beispielsweise mit geeigneten Ringen oder mit Kugeloder Nadellagern ausgerüstet.

Eine aus einem -Stapel vorgespannter Belleville-Scheiben bestehende und somit als Tellerfeder ausgebildete Feder 14 liegt einerseits am Teil 12 und andererseits an einer Mutter an, die auf eine zur Tellerfeder koaxiale Schraube 15 aufgeschraubt ist. Diese aus der Schraube und der Mutter bestehende Einheit dient zum wunschgemäßen Einstellen der Kraft der Feder 14.

Die Bahn des Hebelarms 11 des Kniehebelmechanismus wird beim Einrücken durch einen Anschlag begrenzt, der im_yorliegenden Beispiel aus einer im Teil 12 festgelegten Schraube 16 besteht.

Querverbindungen 17 und 18 dienen zur Aufrechterhaltung der Einstellung der Schrauben 15 und 16.

Dem Kniehebelmechanismus 7 bis 11 ist eine zusätzliche, in Abhängigkeit vom zulässigen Walzdruck gesteuerte Betätigungseinrichtung 19 zugeordnet. Diese umfaßt einen Zylinder 20 mit einem beidseitig beaufschlagbaren Druckkolben 22, dessen Kolbenstange 21 mit dem Kniehebelmechanismus verbunden ist. Der Zylinder 20 ist mittels eines Gelenks 35 ebenfalls an der Führung 6 befestigt.

Die Kolbenstange 21 ist mit einer Gabel 23 verbunden, die eine Achse 24 trägt. Diese durchsetzt eine längliche öffnung 34 des Hebelarms 11.

Die beiden Zylinderräume des Zylinders 20 sind an einen unabhängigen Steuerkreis angeschlossen, dessen Leitungen einen vierarmigen Verteiler 28 umfassen, über den jeweils der eine oder der andere Zylinderraum mit einer Druckmittelquelle in Verbindung • -gebracht werden kann. Diese umfaßt einen Druckluftspeicher 26, der mit einem Druckluftnetz über ein Rückschlagventil 27 verbunden ist. Der Steuerkreis enthält ferner ein beispielsweise von einem Elektromotor E steuerbares Ventil 25.

In einem Behälter 29 wird das bei geöffneter Ventileinrichtung 2, 3 ausströmende Druckmittel gesammelt. Eine Leitung 30 verbindet den Behälter mit einem nicht dargestellten Rückgewinnungsbehälter. Über eine Leitung 32 mit kleinem Querschnitt können gegebenenfalls auftretende Leckströme abfließen. Mit Hilfe von Schrauben 31 ist die Führung 6 im Hinblick auf die auftretenden Beanspruchungen fest mit dem Druckzylinder 1 verbunden.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung arbeitet wie folgt: In der in Fig. 1 dargestellten Normallage liegt die Achse 10 geringfügig unterhalb der Verbindungslinie der beiden Achsen 13 und 7, und die Ventileinrichtung 2, 3 wird unter dem Druck der Feder 14 geschlossen gehalten. Die Leitung 32 ermöglicht eine Überprüfung der durch den Dichtungsring 4 gebildeten Dichtung, die einwandfrei sein muß.

Übersteigt der im Druckzylinder 1 herrschende

Druck den vorbestimmten Richtwert, so sendet ein nicht näher dargestellter Detektor ein Signal, z. B. ein elektrisches Signal, zum angeschlossenen Motor E für den Antrieb des Ventils 25 aus. Dadurch wird der in der Zeichnung rechte Arbeitsraum des Zylinders 20 schlagartig unter Druck gesetzt und der linke Raum gleichzeitig mit der Atmosphäre verbunden. Der Kolben 22 wird sehr schnell in die in F i g. 3 veranschaulichte Stellung übergeführt. Dabei rückt die Kolbenstange 21 den Kniehebelmechanismus 7 bis 11 aus.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, gejiügt für das Ausrücken, d.h. das Überwinden der gestreckten Totlage des Lenkers 8 und des Hebelarms, zunächst ein nur sehr kleiner Hub des Kolbens 22. Von diesem Augenblick an nimmt das Öffnen des Kniehebelmechanismus und damit der Ventileinrichtung 2, 3 unter der gemeinsamen Wirkung der folgenden drei Kräfte seinen Fortgang: der Kraft des Kolbens 22, der Kraft der Feder 14 und der Kraft des im Druckzylinder 1 herrschenden Drucks. Die Ventileinrichtung 2, 3 wird also schlagartig völlig geöffnet. In Ausschaltstellung nehmen alle Vorrichtungsteile schließlich die in F i g. 3 dargestellte Lage ein. Diese Funktionsweise ist vor allem deshalb von besonderem Interesse, weil sie gewährleistet, daß bei zu geringer Bemessung des Walzenabstandes in bezug auf das Walzgut und daraus resultierenden starken Überdrücken eine so schnelle Druckabsenkung im Druckzylinder 1 des der Walzenanstellung dienenden Kolben-Zylinder-Systems herbeigeführt wird, daß eine Schädigung des Walzwerks vermieden ist.

Auf gleiche Weise kann bei einem Druckabfall im Inneren des Kolben-Zylinder-Systems zur Walzenanstellung vom Detektor ein entsprechendes Signal ausgesandt werden, das den Motor £ und damit das Ventil 25 und dann den Verteiler 28 betätigt, so daß der erfindungsgemäße Mechanismus in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird.

Durch die Anordnung des Druckluftspeichers 26 im Steuerkreis ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann arbeiten kann, wenn eine Störung im Druckluftnetz vorliegt. Das Rückschlagventil 27 gewährleistet dann, daß keine Druckluft vom Speicher 26 in das abgetrennte Netz zurückfließen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Einrichtung nach der Erfindung nicht nur bei Überdruck anspricht, sondern vielmehr eine Betätigung bei anderen Bedingungen zuläßt: bei Druckmangel, einer mittels eines geeigneten Prüfgeräts feststellbaren Störung und auch einem im Bedarfsfall eiligen Eingriff von Hand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung bei einer Walzenanstellvorrichtung für Walzwerke, bestehend aus dem Anstellantrieb zugeordnetem Druckzylinder mit Kolben und einer Ventileinrichtung mit zugehöriger Betätigungseinrichtung, durch die ein Entweichen des Druckmittels aus dem Druckzylinder bei Überschreiten eines zulässigen Walzdrucks ermöglicht wird, wobei die Steuerung der Ventileinrichtung selbsttätig oder von Hand erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (2, 3) mit einem Kniehebelmechanismus (7 bis 11) verbunden ist, der in gestreckter Schließstellungslage durch eine Feder (14) mit einem höheren Druck als der zulässige Walzdruck beaufschlagt ist, und daß zur schlagartigen Überführung des Kniehebelmechanismus (7 bis 11) aus der Schließstellungslage in Öffnungslage dem Kniehebelmechanismus eine zusätzliche, in Ahbängigkeit vom zulässigen Walzdruck gesteuerte Betätigungseinrichtung (19) zugeordnet ist.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Betätigungseinrichtung ein beidseitig beaufschlagbarer, in einem Zylinder (20) angeordneter Druckkolben (22) vorgesehen ist, dessen Kolbenstange (21) mit dem Kniehebelmechanismus verbunden ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (21) an dem Kniehebelmechanismus (7 bis 11) über die Achse (24) und die längliche Öffnung (34) mit Spiel angelenkt ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Hebel des Kniehebelmechanismus (7 bis 11) als Winkelhebel ausgebildet ist, an dessen freiem Hebelarm (11) die Kolbenstange (21) angreift.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle für den Zylinder (20) einen an ein Druckluftnetz angeschlossenen Druckluftspeicher (26) umfaßt.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch unmittelbaren Einbau der Ventileinrichtung in die Wand des Druckzylinders (1).