DE19600078C1

DE19600078C1 - Durchbiegungssteuerbare Walze

Info

Publication number: DE19600078C1
Application number: DE1996100078
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Kuesters
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Andritz Kuesters GmbH
Priority date: 1996-01-03
Filing date: 1996-01-03
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-01-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine durchbiegungs steuerbare Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ent sprechenden Art.

Durch die DE 22 30 139 B2 ist eine Walze bekannt, bei der der Kanal zwischen der Zylinderkammer "unter" dem Stützelement und der hydrostatischen Lagertasche in der Anlagefläche des Stützelements als Drosselkanal ausgebil det ist. Von der Druckflüssigkeit in der Zylinderkammer gelangt ein durch den Drosseleffekt bestimmter Anteil in die Lagertasche und strömt über deren Rand fortlaufend ab. Wird der Spalt an der Berandung der Lagertasche zu groß, strömt mehr Druckflüssigkeit aus der hydrostatischen La gertasche heraus, der wegen der Drosselung nicht sofort nachgeliefert wird. Dadurch fällt der Druck in der hydro statischen Lagertasche ab und schließt sich der Spalt ringsum dieselbe wieder stärker.

Auf diese Weise stellt sich ein Gleichgewicht ein. Die Menge der aus der hydrostatischen Lagertasche abströ menden Druckflüssigkeit hängt von dem Druck unter dem Stützelement ab. Wird dieser vergrößert, passiert mehr Druckflüssigkeit den Drosselkanal. Es können also der Druck, der das Stützelement an dem Innenumfang der Hohl walze anpreßt und die Menge der Druckflüssigkeit nicht unabhängig voneinander gewählt werden. Dies ist jedoch manchmal erwünscht, z. B. wenn die Druckflüssigkeit beheizt ist und mit ihrer Hilfe die Hohlwalze von ihrem Innenum fang her aufgeheizt werden soll. Die Aufheizung hängt von der Menge der mit dem Innenumfang in Kontakt gebrachten Druckflüssigkeit ab.

Bei der DE 22 30 139 B2 ist die Strömung in dem Kanal durch die Drosselung eingeschränkt. Eine andere gattungs gemäße Walze ohne eine solche Einschränkung ist Gegenstand der DE 29 07 761 A1, bei der der "Kanal" praktisch den ganzen Querschnitt des Stützelements einnimmt und keiner lei Restriktion des Flüssigkeitsdurchstroms durch das Stützelement gegeben ist. Die die Dichtigkeit der hydro statischen Lagertasche zustandebringende Anpressung er folgt hier durch eine Feder, also im wesentlichen mit konstanter, nicht an den Druck in der hydrostatischen Lagertasche angepaßter Kraft.

Die Anpressung erfolgt bei der weiterentwickelten Ausführungsform nach der DE 38 20 974 C2 nicht durch eine Feder, sondern durch eine zweite, zu der Zylinderkammer koaxiale hydraulische Druckkammer, die eine eigene Druck flüssigkeitszuleitung in dem Querhaupt aufweist und un abhängig von dem Druck in der Zylinderkammer druckbeauf schlagt werden kann. Der Kanal in dem Stützelement ist wie bei der DE 29 07 761 A1 drosselfrei ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform können die Menge der über die Zylinderkam mer durchgesetzten gegebenenfalls beheizten Druckflüssig keit und der Anpreßdruck unabhängig voneinander gewählt werden.

Allerdings ist die Herstellung dieser Stützeinrich tung ziemlich aufwendig, weil es für jedes Stützelement zweier Zuleitungen für die "Lagertasche" bzw. die hydro statische Stützfläche einerseits und die zusätzliche Kol ben/Zylindereinheit für die Andrückkraft andererseits und der zusätzlichen Kolben/Zylinderelemente selbst bedarf. - Wegen der relativ großen Zahl von Stützelementen, die je nach Größe der Walze, Größe der Stützelemente und Dichte ihrer Anordnung bis größenordnungsmäßig etwa hundert be tragen kann, fällt dies erheblich ins Gewicht.

Eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Walze ist aus der DE 36 40 903 C2, Fig. 13, bekannt. Die Stützelemente besitzen eine innere Kammer, die über Dros selbohrungen mit den Lagertaschen in Verbindung steht. Die innere Kammer ist durch einen Boden gegen die Zylinderkam mer abgeteilt, in welchem ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches den Durchtritt von Druckflüssigkeit von der Zylinderkammer in die innere Kammer und von dort weiter über die Drosselbohrungen in die Lagertaschen gestattet. Es ist allerdings die Gesamtfläche der in der Anlagefläche des Stützelements ausgebildeten Kammern größer als die Wirkfläche des Stützelements in der Sackbohrung des Quer haupts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch biegungssteuerbare Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art so zu gestalten, daß mit geringem Aufwand und in betriebssicherer Weise eine angemessene Anpressung über den gesamten Druckbereich möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge gebenen Lehre gelöst.

Die Druckflüssigkeit wird über eine Zuleitung in dem Querhaupt der Zylinderkammer zugeführt und gelangt von dort über den Kanal in dem Stützelement in dessen Lagerta sche. Das Ventil wird von der Druckflüssigkeit passiert und hält in dieser eine vorgegebene Druckdifferenz auf recht. Diese Druckdifferenz wird so bestimmt, daß das Stützelement stets mit einer vorgegebenen Kraft gegen den Innenumfang der Hohlwalze angedrückt wird. Diese Kraft bleibt stets konstant, unabhängig von der Höhe des in der hydrostatischen Lagertasche wirkenden Drucks. Insoweit ersetzt also das Differenzdruckventil in dem Kanal die zweite Kolbenzylindereinheit nach der DE 38 20 974 C2.

Da jedoch walzenrohrseitige Wirkfläche der Druckflüs sigkeit geringfügig kleiner als die Wirkfläche in der Zylinderkammer gewählt ist, so besteht durch den Druck in der Zylinderkammer ein Kraftüberschuß, der von der Höhe dieses Drucks abhängt und also dazu beiträgt, daß das Stützelement zusätzlich mit einer druckproportional stei genden Kraft gegen den Innenumfang der Hohlwalze ange drückt wird, so daß also die Andrückung dem in der Lager tasche herrschenden Druck angepaßt werden kann.

Die Gesamt-Anpressungskraft setzt sich hierbei also aus einem konstanten Anteil und einem druckproportionalen Anteil zusammen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisiert eine Ansicht eines Walzen paars mit einer erfindungsgemäßen Walze, die teilweise im Längsschnitt dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 zeigt einen Teil des Querschnitts nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 zeigt den in Fig. 3 mit III bezeichneten Aus schnitt in erneut vergrößertem Maßstab.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete zonenwei se durchbiegungssteuerbare Walze umfaßt eine umlaufende Hohlwalze 1, deren Außenumfang 2 den arbeitenden Walzen umfang bildet. Die Hohlwalze 1 ist der Länge nach von einem undrehbaren Querhaupt 3 durchgriffen, welches rings um Abstand zum Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 beläßt, so daß es sich innerhalb der Hohlwalze 1 durchbiegen kann, ohne mit dem Innenumfang 4 in Berührung zu kommen.

Die aus der Hohlwalze 1 der Walze 10 hervorstehenden Enden 3′ des Querhauptes 3 sind in einem nicht dargestell ten Walzenständer oder dergleichen geführt und erfahren durch geeignete Belastungsvorrichtungen durch ein Dreieck angedeutete Stützkräfte 5, mit denen die Walze 10 in dem Ausführungsbeispiel an eine konventionelle Gegenwalze 11 angedrückt wird.

Die Hohlwalze 1 kann an ihren Enden auf dem Querhaupt 3 drehbar gelagert sein. Sie kann aber auch in der Wirk ebene an dem Querhaupt 3 zwar drehbar geführt, jedoch nicht abgestützt, sondern als Ganzes in der die Achsen der Walzen 10, 11 verbindenden Wirkebene W gegenüber dem Quer haupt 3 verlagerbar sein und einen sogenannten inneren Hub besitzen.

An dem Querhaupt 3 sind auf der Seite des Walzspalts 31 mehrere (in dem Ausführungsbeispiel sechs, in der Pra xis je nach Walzenlänge bis größenordnungsmäßig hundert) hydrostatische Stützelemente 16 angeordnet, die von innen gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 wirken und die Linienkraft in dem Walzspalt 31 erzeugen, wobei das Quer haupt 3 sich unter der Wirkung dieser Belastung im Innern der Hohlwalze 1 durchbiegt. Die Hohlwalze 1 selbst bleibt unter der Wirkung der auf sie in dem Walzspalt 31 ausge übten Streckenlast gerade bzw. kann sich der Durchbiegung der Gegenwalze 11 unabhängig von der Belastung anpassen. Durch die geschilderte Konstruktion wird die Durchbiegung bei der Walze 10 dem in Innern der Hohlwalze 1 angeord neten Querhaupt 3 zugewiesen.

Die Stützelemente 16 werden alle einzeln (oder in mehreren Gruppen) über Zuleitungen 17 von einer Steuer einheit 7 mit hydraulischer, gegebenenfalls erwärmter Druckflüssigkeit versorgt. Die von der Steuereinheit 7 zu der Walze 10 führende Leitung 17′, die nur als einfache Leitung dargestellt ist, ist in Wirklichkeit ein Bündel von Leitungen, deren Zahl der Zahl der Stützelemente 16 (bzw. der Gruppen solcher Stützelemente) entspricht. Die Stützelemente 16 (oder die entsprechenden Gruppen) üben voneinander unabhängige Kräfte gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 aus, die sich in einer nach Maßgabe der Stei figkeit der Hohlwalze 1 entsprechenden Linienkraftvertei lung in dem Walzspalt 31 auswirken, die also zonenweise beeinflußbar ist.

Die an den Stützelementen 16 aus tretende Druckflüs sigkeit sammelt sich in dem Zwischenraum 6 zwischen Außen umfang des Querhaupts 3 und Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 und wird über eine Rückleitung 8 in den Vorrat 9 zurückge führt, aus dem die Pumpe P die Druckflüssigkeit entnimmt und für die Steuereinheit 7 auf Druck bringt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist in der abgeflach ten Oberseite 3′′ des Querhauptes 3 längs desselben eine Reihe von zylindrischen Sackbohrungen 12 angebracht, deren Achse zur Achse des Querhauptes 3 radial verläuft und in denen das jeweilige Stützelement 16 radial verschiebbar ist. Das Stützelement 16 ist nach Art eines Kolbens ausge bildet, der mittels einer Dichtung 13 gegenüber der den zugehörigen Zylinder bildenden Sackbohrung 12 abgedichtet ist. Unterhalb des Stützelements 16 ist eine Zylinderkam mer 14 ausgebildet, in die die jeweilige Zuleitung 17 hineinführt. Es ist nur die eine, dem abgebildeten Stüt zelement 16 zugeordnete Zuleitung 17 dargestellt, während tatsächlich in dem Querhaupt 3 mehrere Zuleitungen ver laufen, wie in Fig. 2 angedeutet ist.

Von der Zylinderkammer 14 führt ein Kanal 15 in eine in der dem Innenumfang 4 in ihrer Form angepaßte Anlage fläche 19 des Stützelements 16 ausgearbeitete flache hy drostatische Druckkammer 18. Die Zylinderkammer 14 hat einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser D₁. Die Lagertasche 18 ist in dem Ausführungsbeispiel ebenfalls kreisrund. Die darin befindliche Druckflüssigkeit wirkt außer in dem dem Grundriß der Lagertasche 18 entsprechen den Bereich teilweise auch noch in dem die Lagertasche geschlossenen umgebenden Randbereich 21 und in außen vor gelagerten Randkammern 22, so daß sich auf der dem Innen umfang 4 der Hohlwalze 1 zugewandten Seite insgesamt ein effektiver Wirkquerschnitt der Druckflüssigkeit in Gestalt einer kreisförmigen Zone mit dem Durchmesser D₂ einstellt. Es ist dafür Sorge getragen, daß D₂ kleiner als D₁ ist, so daß also in der Zylinderkammer 14 insgesamt auf jeden Fall eine Kraft ausgeübt wird, die größer ist als die Gegen kraft in D₂. Das Stützelement 16 wird also mit einem druck proportionalen Kraftüberschuß gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 gepreßt, wodurch die Lagertasche 18 durch Anlage des Randes 21 an dem Innenumfang 4 geschlossenge halten wird.

In dem die Zylinderkammer 14 und die Lagertasche 18 verbindenden Kanal 15 ist ein als Ganzes mit 20 bezeichne tes Differenzdruckventil angeordnet, welches zwischen der Zylinderkammer 14 und der Lagertasche 18 einen vorgegebe nen Differenzdruck aufrechterhält, unabhängig davon, wie hoch der Druck in der Zylinderkammer 14 gewählt wird. Durch diese Druckdifferenz ist eine konstante Grund-An preßkraft des Stützelements 16 gegeben, zu der sich der druckproportionale Anpreßkraftanteil aufgrund der Diffe renz der Wirkflächen mit den Durchmessern D₁ und D₂ hinzu kommt.

Die Druckflüssigkeit in der Lagertasche 18 strömt über den Rand 21 ständig in den Zwischenraum 7 zwischen Querhaupt 3 und Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 ab. Die dort sich ansammelnde Druckflüssigkeit wird von sich über die Länge der Walze erstreckenden Rakelblättern 23 abgerakelt und in den Raum 24 hinter den Rakelblättern 23 gefördert, aus welchem sie durch die Rückführleitung 8 ständig abge pumpt wird. Auf diese Weise werden ein unerwünschter Druckaufbau in dem Zwischenraum und Leistungsverluste durch die Flüssigkeitsreibung in dem Zwischenraum 6 ver mieden.

Aus Fig. 3 geht der Aufbau des Differenzdruckventils in dem Kanal 15 deutlicher hervor. Es umfaßt ein zylin drisches, den beiden Enden offenes Gehäuse 26, welches mit einer Dichtung 27 am Außenumfang in dem Kanal 15 angeord net und abgedichtet ist und an seinem Innenumfang einen kegeligen sich gegen die Zylinderkammer 14 hin verjüngen den Ventilsitz 28 bildet, mit dem ein durch eine Feder 29 gegen die Zylinderkammer 14 hin belastetes Ventilglied 30 zusammenwirkt. Das Ventilglied 30 ist durch das offene untere Ende des Gehäuses 26 dem Druck in der Zylinderkam mer 14 ausgesetzt. Wenn dieser ausreicht, um das Ventil glied von dem Sitz 28 gegen die Kraft der Feder 29 abzuhe ben, kann Druckflüssigkeit an dem Ventilglied 30 vorbei durch das Gehäuse 26 und den Kanal 15 in die Lagertasche 18 gelangen. Dazu muß der Druck in der Zylinderkammer 14 um einen durch die Federkonstante der Feder 29 bestimmten Wert größer sein als der in der anderen Richtung wirkende Druck in der Lagertasche 18. Dadurch ergibt sich der kon stante, von dem Druck in der Zylinderkammer 14 unabhängige Anteil der Anpressung, dem sich der durch den Unterschied in den Wirkquerschnitten des Drucks unterhalb und oberhalb des Stützelements 16 bedingte druckabhängige Anteil über lagert. Bei kreisrunden Stützelementen kommt der Unter schied in den Wirkquerschnitten in dem Durchmesserunter schied D₁-D₂ zum Ausdruck.

Claims

Durchbiegungssteuerbare Walze (10), mit einer um ihre Achse umlaufenden Hohlwalze (1), deren Außenumfang (2) den arbeitenden Walzenumfang bildet,
mit einem undrehbaren, die Hohlwalze (1) der Länge nach durchgreifenden, rundum Abstand zum Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) belassenden Querhaupt (3), an dessen Enden (3′) äußere Stützkräfte (5) angreifen,
mit einer im Innern der Hohlwalze (1) an dem Quer haupt (3) angeordneten hydraulischen Stützeinrichtung, die gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) wirkt und die Linienkraft in dem Walzspalt (31) erzeugt und die längs der Walze (10) aufgereihte, nach Art von Kolben/Zylinder einheiten radial verlagerbare hydrostatische Stützelemente (16) umfaßt, die unter dem Druck der Druckflüssigkeit in einer Zylinderkammer (14) gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) anpreßbar sind und in der in der Gestalt den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) angepaßten Anlagefläche (19) mindestens eine ringsum geschlossen berandete, gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) offene hydrostati sche Lagertasche (18) aufweist, die über einen in dem Stützelement (16) ausgebildeten Kanal (15) mit der Zylin derkammer (18) verbunden ist,
und mit einem in dem Kanal (15) angeordneten Ventil (20), welches eine vorgegebene Druckdifferenz zwischen der Zylinderkammer (14) und der Lagertasche (18) aufrechter hält, dadurch gekennzeichnet,
daß die walzenrohrseitige Wirkfläche der Druckflüs sigkeit (Durchmesser D₂) kleiner als die Wirkfläche in der Zylinderkammer (14) (Durchmesser D₁) ist, so daß sich die Gesamt-Anpressungskraft des
Stützelements (16) aus einem konstanten Anteil und einem druckproportionalen Anteil zusammensetzt.