DE2719030B2

DE2719030B2 - Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst

Info

Publication number: DE2719030B2
Application number: DE2719030A
Authority: DE
Inventors: Garifulla Davljatschin; Vladimir G. Dukmasov; Vladimir N. Vydrin
Original assignee: TSCHELJABINSKIJ POLITECHNITSCHESKIJ INSTITUT IMENI LENINSKOGO KOMSOMOLA TSCHELJABINSK (SOWJETUNION)
Current assignee: TSCHELJABINSKIJ POLITECHNITSCHESKIJ INSTITUT IMENI LENINSKOGO KOMSOMOLA TSCHELJABINSK (SOWJETUNION)
Priority date: 1976-11-24
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE2719030C3; US4083213A; FR2371975B1; DE2654891C2; DE2719030A1; US4087999A; FR2371975A1; FR2389424A1; FR2389424B1; DE2654891A1; GB1549551A; GB1521570A

Description

60

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzenspaltes in einem Walzgerüst, die aus zwei gleichen und an beiden Seiten des Walzgerüsts angeordneten Teilen besteht, von denen jedes zwischen der Lagerung einer der Arbeitswalzen und Ständervorsprüngen angeordnete hydraulische Vorspannzylinder zum Vorspannen des

65 Gerüsts, eine unter der Lagerung der anderen Arbeitswalze angeordnete, vom Einfluß der Gerüstvorspannung freie hydraulische Meßdose für die Aufnahme der Walzkraft sowie einen Dreiraumdruckregler für das hydraulische Druckmittel enthält, dessen einer Kolbenraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder und dessen zweiter Kolbenraum mit einer für die beiden Teile der Vorrichtung gemeinsamen Drucknittelquelle konstanten Drucks in Verbindung steht

Bei einer Vorrichtung dieser Art, wie sie aus dem SU-Erfinderschein 4 52 380 bekannt ist, fließt während der Schieberbewegung im Dreiraumdruckregler Druckmittel aus dem Kolbenraum der hydraulischen Meßdose in den Ringraum des Dreiraumdruckregiers über, wodurch eine Stellungsänderung der Walzeneinbaustücke stattfindet, was die Genauigkeit der Regelung des Walzenspaltes nachteilig beeinflußt

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur automatischen Regelung des Walzspalts in einem Walzgerüst so weiterzubilden, daß eine höhere Genauigkeit der Regelung des Walzspaltes erzielt werden kann.

Dies wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die hydraulische Meßdose mit ein^m druckgesteuerten Ventil versehen ist, dessen Drosselraum mit dem Ringraum des Dreiraumdruckregiers und mit einer Druckmittelquelle variablen Drucks in Verbindung steht und dessen Steuerraum mit dem Kolbenraum der Meßdose verbunden ist

Eine andere Ausführungsmöglichkeit zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, daß der eine Kolbenraum des Dreiraumdruckregiers als Drosselraum ausgebildet ist, der mit einer Druckmittelquelle variablen Drucks in Verbindung steht und daß der Ringraum des Dreiraumdruckregiers mit dem Kolbenraum der Meßdose verbunden ist

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist dem Dreiraumdruckregler eine Einrichtung ir. Form eines Hydraulikzylinders mit einem über eine Gewindespindel verschiebbaren Kolben zugeordnet, deren volumenveränderlicher Arbeitsraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder verbunden ist, um eine Steifigkeitsänderung des Gerüstes berücksichtigen zu können.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ändert sich je nach Änderung der Walzkraft der Druck des Druckmittels ir der hydraulischen Meßdose und gleichzeitig in dem unmittelbar damit verbundenen Steuerraum des druckgesteuerten Ventils. Dies führt dazu, daß sich der Schieber des druckgesteuerten Ventils verschiebt und der Abfluß von Druckmittel durch den Drosselraum des druckgesteuerten Ventils geändert wird, während eine unmittelbar an diesen Drosselraum angeschlossene Pumpe die Förderung von Druckmittel in den Ringraum des Dreiraumdruckregiers ändert Durch Änderung der Schieberlage im Dreiraurndruckregler ändert sich der Druck des Druckmittels in den Vorspannzylindern des Gerüstes, deren DruckrSume ebenfalls mit einem Kolbenraum des Dreiraumdruckregiers in Verbindung stehen. Dies führt eine Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes und somit des Walzenspaltes herbei.

Beim Walzen wird eine Walzkraft erzeugt, unter deren Einfluß das Druckmittel von der hydraulischen Meßdose in den Steuerraum des druckgesteuerten Ventils einströmt Dessen Schieber weist im Vergleich zum Kolbendurchmesser der hydraulischen Meßdose

einen uro vieles kleineren Durchmesser und einen stark eingeschränkten Hub auf, so daß das Druckmittelvolumen, das aus dem Kolbenraum der hydraulischen Meßdose in den Steuerraum des druckgesteuerten Ventils eintritt, gering und die Verschiebung des Kolbens der hydraulischen Meßdose praktisch gleich Null ist Bei einer so geringen Verschiebung des Kolbens der hydraulischen Meßdose ist der Fehler, der durch diese Verschiebung eingebracht wird, nahe Null und dadurch ist eine hohe Genauigkeit der Regelung des Walzenspaltes bei einfachem Aufbau und hoher Betriebssicherheit hergestellt

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Walzgerüst mit einem Teil einer nach der Erfindung ausgeführten Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspalts in einem Schnitt durch die Vorspannzylinder und hydraulischen Meßdosen für eine Gerüstseite,

Fig.2 in Fortsetzung von Fig. 1 den restlichen Teil der nach der Erfindung ausgeführten Vorrichtung mit einem Schnitt durch Baugruppen der Vorrichtung,

Fig.3 im Schnitt durch die Baugruppen der Vorrichtung den in Fig.2 dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform, bei der das druckgesteuerte Ventil mit dem Dreiraumdruckregler vereinigt ist

Fig. 1 und 2 zeigen die an einer Seite des Walzgerüstes 1 dargestellte, an dessen beiden Seiten symmetrisch angeordnete Vorrichtung.

Jede Hälfte der Vorrichtung enthält eine hydraulische Meßdose 2 zur Aufnahme der Walzkraft P, die über Rohrleitungen mit einem druckgesteuerten Ventil 3 in Verbindung steht das in Abhängigkeit von der Walzkraft Druck und Durchfluß des Druckmittels (öl) ändert das von einer Druckmittelquelle variablen Drucks (Pumpe) 5 mit einem Elektroantrieb 6 in einen Dreiraumdruckregler 4 einströmt

Hydraulische Vorspannzylinder 7 zur Erzeugung einer Vorspannung des Gerüstes sind mit dem Dreiraumdruckregler 4 verbunden, der je nach der Druckhöhe einer Druckmittelquelle konstanten Drucks (Pumpe) 8, mit einem Elektroantrieb 9 und der Pumpe 5 den Öldruck in den Vorspannzylindern 7 ändert Beide Pumpen sind außerhalb des Gerüstes angeordnet

Der Öldruck von der Pumpe 8 wird durch ein Druckregelventil 10 konstant gehalten, während der Öldruck von der Pumpe 5 in Abhängigkeit vom Öldruck in der hydraulischen Meßdose 2 durch das druckgesteuerte Ventil 3 geregelt wird.

Die Vorrichtung enthält weiter ein Absperrventil 11 zum Anschluß der Vorspannzylinder 7 und des ersten Kolbenraums des Druckreglers 4 an die Pumpe 8, falls kein Band im Walzspalt vorhanden ist

Zur Änderung des ölvolumens in den erwähnten Räumen ist eine Einrichtung 12 vorgesehen.

Die Vorrichtung enthält ferner ein Sicherheitsventil 13 auf der Druckseite der Pumpe S, einen ölbehälter 14 und Rohrleitungen 15 und 16, die die Pumpen 5 bzw. 8 mit dem Behälter 14 verbinden.

Die hydraulische Meßdose 2 hat ein Gehäuse 17, in dessen Bohrung zwischen Deckel 18 und Boden 19 ein Kolben 20 Platz findet, der mit dem Boden 19 den Kolbenraum a bildet Im Gehäuse 17 ist ein ölkanal b vorgesehen. Das Gehäuse 17 wirkt mit dem unteren Querhaupt 21 des Stäiiders 22 und die Kolbenstange 23 mit dem Einbaustück 24 der unteren Stützwalze 25 zusammen. Auf jeder Gerüstseite kann die hydraulische Meßdoce 2 aus mehreren untereinander verbundenen Hydraulikzylindern gebildet sein.

Jeder Vorspannzylinder 7 hat ein Gehäuse 26 und

einen Tauchkolben 27, die miteinander den Druckraum c bilden. Im Gehäuse 26 ist ein ölkanal d vorgesehen,

Die Gehäuse 26 sind im Einbaustück 28 der oberen Stützwalze 29 untergebracht und wirken mit ihren Auflageflächen damit zusammen, während die Tauch-

ίο kolben 27 sich auf Ständervorsprüngen 30 am Ständer 22 abstützen.

Das druckgesteuerte Ventil 3 enthält ein Gehäuse 31

und einen Schieber 32, der mit seinem kegeligen Teil mit

Hilfe einer am Gehäuse 31 abgestützten Feder 34 an den Deckel 33 angedrückt ist Der Deckel 33 ist mittels Schrauben 35 am Gehäuse 31 befestigt Der Schieber 32

bildet mit dem Gehäuse 31 einen Steuerraum e, mit dem

Deckel 33 einen Drosselraum fund mit dem Gehäuse 31

und dew Deckel 33 einen Abflußraum g. Jedem der

erwähnten Räume ist jeweils e'U ölkanal h, i und j zugeordnet

Der Dreiraumdruckregler 4 enthält ein Gehäuse 36,

einen mittels Schrauben 35a befestigten Deckel 37, einen Stufenkolben 38, der in der Bohrung des Gehäuses

36 untergebracht ist und mit diesem drei Ölräume — den ersten Kolbenraum k, den Ringraum / und den zweiten Kolben m — bildet Jedem der genannten

Räume ist jeweils ein ölkanal η, ο und ρ zugeordnet Von der Seite des Deckels 37 ist der Stufenkolben 38 mit JO einer Feder 39 und von der Seite des Gehäuses 36 mit

einer Feder 40 abgefedert

Das Absperrventil 11 enthält ein Gehäuse 41, einen mittels Schrauben 35£> mit dem Gehäuse verbundenen Deckel 42 und einen von der Seite des Schaftes 44 mit J5 einer Feder 45 abgefederten Schieber 43. Der Schieber 43 bildet mit dem Gehäuse einen Kolbenraum q und mit dem Gehäuse und dem Deckel einen Kolbenraum r. In Gehäuse und Deckel sind ölkanäle s, rund u ausgebildet.

Die Einrichtung 12 zur Änderung des Ölvolumens in •to dem aus den Räumen c und k gebildeten abgeschlossenen Raum ist in Form eines Hydraulikzylinders ausgeführt der ein Gehäuse 46 mit ölkanal w und einen Kolben 47 mit einer in den durch Schrauben 50 befestigten Deckel 49 eingeschraubten Gewindespindel 48 aufweist Der Kolben 47 und das Gehäuse 46 bilden den Arbeitsraum vdes Hydraulikzylinders.

Der Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 steht über eine Rohrleitung 51 mit dem Steuerraum e des druckgesteuerten Ventils 3 in Verbindung. Zur ölfüllung der Räume a und e durch die Pumpe 8 ist eine Rohrleitung 53 über ein Rückschlagventil 52 an die Rohrleitung 51 angeschlossen.

Ar- die Rohrleitung 53 sind ferner eine Rohrleitung 54, die mit dem zweiten Kolben m des Dreiraumdntckreglers 4 in Verbindung steht eine durch de;> Kanal 5 mit dem Kolbenraum q des Absperrventils 11 verbundene Rohrleitung 55 und eine durch das Druckregelventil 10 mit dem Behälter 14 verbundene Rohrleitung 56 angeschlossen.

Der Drosselraum / des druckgesteuerten Ventils 3 steht gleichzeitig mit der Pumpe 3 über ein-: Rohrleitung 57, mit dem Ringraum / des Dreiraumdruckreglers 4 über eine an die Rohrleitung 57 angeschlossene Rohrleitung 58, nrt dem Kolbenraum rdes Absperrventil tils U über eine ebenfalls an die Rohrleitung 57 angeschlossene Rohrleitung 59 und mit dem Behälter 14 über das Sicherheitsventil 13 und eine Rohrleitung 60, die auch an die Rohrleitung 57 angeschlossen ist. in

Verbindung.

Die Druckräume c der Vorspannzylinder 7 sind miteinander und zugleich mit dem ersten Kolbenraum k des Dreiraumdruckreglers 4 Ober eine Rohrleitung 61, mit dem Arbeitsraum κ der Einrichtung 12 (Hydraulikzylinder) über eine an die Rohrleitung 61 angeschlossene Rohrleitung 62 und mit dem Kanal t des Absperrventils 11 über eine ebenfalls an die Rohrleitung 61 angeschlossene Rohrleitung 63 verbunden.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Vor der Bandeinführung in die Walzen des Walzgerüstes 1 wird mit Hilfe einer Anstelleinrichtung 64 ein Spalt h zwischen der oberen Arbeitswalze 65 und der unteren Arbeitswalze 66 eingestellt, und der Elektroantrieb 9 der Pumpe 8 sowie der Elektroantrieb 6 der Pumpe 5 werden eingeschaltet.

öl, das aus dem Behälter 14 durch die Rohrleitung 16

in uic r uiiijjc σ emailunit, wiiu uuivn uic rvuin leitung jj gefördert Daraus gelangt es gleichzeitig durch das Rückschlagventil 52 und die Rohrleitung 51 in den Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 und den Steuerraum e des druckgesteuerten Ventils 3 und durch die Rohrleitungen 55,63 und 61 über die Kanäle s und t und den Kolbenraum q des Absperrventils 11 in die Druckräume cder Vorspannzylinder 7, den Arbeitsraum ν der Einrichtung 12 und in den ersten Kolbenraum k des Dreiraumdruckreglers 4 und durch die Rohrleitung 54 über den Kanal ρ in den zweiten Kolbenraum m des Dreiraumdruckreglers 4.

Zur Entlüftung der ölräume und Leitungen sind die Ventile 67 (mit ölkanal xjam druckgesteuerten Ventil 3 sowie 68 an der Rohrleitung 61 vorgesehen.

Nach der Füllung aller erwähnten ölräume und Rohrleitungen (Ventile 67 und 68 geschlossen) fließt der ölüberschuB von der Pumpe 8 durch die Rohrleitung 56 über das Druckregelventil 10, das einen konstanten vorgegebenen Öldruck ($> = const) während des Betriebes der Pumpe 8 aufrechterhält, in den Behälter 14 ab. Der Öldruck <jo wird in Abhängigkeit von der erforderlichen Vorspannkraft des Gerüstes vorgegeben.

Die Pumpe 5 fördert das öl, das aus dem Behälter 14 durch die Rohrleitung 15 einströmt, gleichzeitig in den Drosselraum /'des druckgesteuerten Ventils 3 durch die Rohrleitung 57, in den Ringraum / des Dreiraumdruckreglers 4 durch die Rohrleitungen 57 und 58 und in den Kolbenraum r des Absperrventils 11 durch die Rohrleitungen 57 und 59.

Der ölüberschuß strömt von der Pumpe 5 aus dem Drosselraum /durch einen zwischen Schieber 32 und Deckel 33 gebildeten Ringspalt y in den Abflußraum g und über den Kanal j durch die Rohrleitung 57a in den Behälter 14 ab.

Der Druck der Pumpe 5 auf der Förderseite ist gleich dem der Pumpe 8 und zwar aufgrund der Gleichgewichtsbedingung am Schieber 32 des druckgesteuerten Ventils 3 bei Gleichheit von dessen Stirnflächen im Steuerraum eund im Drosselraum f.

Sämtliche ölräume und Rohrleitungen sind also mit öl unter einem Druck φ gefüllt

Dadurch ist ein TeQ des Standers 22 des Walzgerüstes 1 mit der Anstelleinrichtung 64 und dem Einbaustück 28 der oberen Stützwalze 29 mit einer durch den Öldruck qa in den Druckriumen c der Vorspannzylinder 7 erzeugten Kraft Q vorgespannt, unter deren Einfluß er um eine Größe ob verformt wird.

Dabei ist das auf dem Kolben 20 der hydraulischen Meßdose 2 aufliegende Einbaustück 24 der unteren Stutzwalze 25 in einer bestimmten Stellung gesichert.

weil der Kolben 20 sich unter dem Einfluß von Kräften, die einerseits durch den Druck <jb im Kolbenraum a und andererseits durch die Masse der Einbaustücke mit den Walzen 25 und 66 (mit Rücksicht auf die Spreizkraft der

■-, Arbeitswalzeneinbaustücke) und die Gegenkraft des Deckels 18 erzeugt werden, im Gleichgewicht befindet.

Der Schieber 43 des Absperrventils i 1 befindet sich auch im Gleichgewicht Da die Öldrücke in den Kolbenräumen q und r gleich sind, befindet sich der

in Schieber 43 in der rechten Endstellung und ist mit der Kraft der Feder 45 an den Deckel 42 angedrückt Dabei sind die Kanäle 5 und t des Absperrventils 11 durch den Kolbenraum q miteinander verbunden, die Druckräume c der Vorspannzylinder 7 und der erste Kolbenraum Ar

1-> des Dreiraumdruckreglers 4 stehen also mit der Pumpe 8 in Verbindung. Der Stufenkolben 38 des Dreiraumdruckreglers 4

u€iirnj€i äiCii im vjiciCiigcWiCiii üiiu iäi üiit€T ueui liiüi luv

von Kräften, die durch den Öldruck <jb im ersten

in- Kolbenraum k, im zweiten Kolbenraum m und im Ringraum / sowie durch die Federn 39 und 40 erzeugt werden, in der rechten Endstellung.

Vor der Bandeinführung ist der Spalt zwischen den Arbeitswalzen 65 und 66 gleich der Summe des Spaltes der unbelasteten Walzen Λ und der Verformung des vorbeanspruchten Ständerteils 6h.

Be' der Bandeinführung tritt zwischen den Arbeitswalzen 65 und 66 eine Walzkraft P auf, die an den Gerüstelementen sowie über die Stützwalze 25 und das

jo Einbaustück 24 an der hydraulischen Meßdose 2 angreift. Dabei dehnt sich das Gerüst um eine Größe 6h\ aus, was zu einer Vergrößerung des Walzspaltes gegenüber dem Ausgangswert führt

Die Regelung des Walzspaltes beginnt wenn die

Walzkraft P an der hydraulischen Meßdose 2 die Gegenkraft die am Kolben 20 angreift, etwas überschreitet. Bei weiterer Erhöhung der Walzkraft steigt der Öldruck im Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose an. Dabei steigt auch der Öldruck im Steuerraum e des druckgesteuerten Ventils 3 an. Dadurch wird das Rückschlagventil 52 geschlossen, und es entsteht ein abgeschlossener Raum q-e mit einem Öldruck, der zur Walzkraft P proportional höher als $> ist

Beim Anstieg des Öldrucks in dem erwähnten abgeschlossenen Raum wird das Gleichgewicht am Schieber 32 gestört, wodurch er sich zum Deckel 33 hin verschiebt und somit den Ringspalt y verringert Das führt zu einer Verminderung des ölstroms, der vom Drosselraum f durch den Ringspalt yin den Abf.ißraum # fließt, und zu einer Druckerhöhung an der Pumpe 5.

Die Drudeerhöhung an der Pumpe 5 bewirkt gleichzeitig eine Steuungsänderung des Schiebers 43 des Absperrventils 11 und des Stufenkolbens 38 des Druckreglers 4. Dabei wird sich der Schieber 43 des Absperrventils U nach links verschieben und mit dem Schaft 44 gegen den Boden des Gehäuses 41 abstützen, wenn die durch den Druck der Pumpe 5 im Kolbenraum r erzeugte Kraft größer wird als die durch den Druck qt> im Kolbenratim q und durch die Feder 45 erzeugte Kraft Dabei wird der Schieber 43 den Kanal s vom Kolbenraum q abschließen. Dadurch entsteht der abgeschlossene Raum c-Jt mit einem zur Verschiebungsgröße des Stufenkolbens 38 des Dreiraumdruckreglers 4 und der Tauchkolben 27 der Vorspannzylinder 7 proportionalen Öldruck, wobei die öhnenge unverändert bleibt Beim Walzen ändert sich der Walzspalt hauptsächlich

infolge der Änderung der Walzkraft P, die eine Verformung düs Gerüstes verursacht. Zur Konstanthaltung des Walzspaltes muß der Einfluß der Gerüstverformung bei Änderung der Walzkraft P eliminiert werden. Die Vorrichtung erfüllt diese Funktion, sobald darin der abgeschlossene Raum c-kentstanden ist.

Di·',· Vorrichtung wirkt derart, daß der Gerüstverformungszuwachs 6h\ bei Änderung der Walzkraft um die Größe dP durch den Verformungszrwachs oh des Gerüstteils durch den Vorspannkraftzuwachs 6Q des Gerüstes ausgeglichen wird. Dabei gilt

A Ρ

K₁

λ ρ
κ

= ο

λ P Κι

λ ρ K

Die beiden Federkonstanten sind konstruktionsabhängig.

/*us der Gleichung (1) folgt, daß das Verhältnis der Koeffizienten K und K₁ dem der Größen OQ und öP gleich sein muß, d.h.

jn

•12

Λ Ρ

(2)

Durch den Betrieb der Vorrichtung in dem oben beschriebenen Betriebszustand und bei der Erfüllung der Gleichung (1) wird also der Walzspalt bei der Änderung der Walzkraft Pkonstant bleiben.

Bei eir.ei Zunahme der Walzkraft Pum OPsteigt der Öldruck im abgeschlossenen Raum a-eum

an, wobei F, die Fläche des Kolbens 20 im Kolben a der hydraulischen Meßdose 2 ist.

Diese Druckänderung verursacht eine Änderung des Druckes an der Pumpe 5 um

Aq_x = A q =

AP

(3 a)

50

Dabei verschiebt sich der Stufenkolben 38 des Dreiraumdruckreglers 4 zum Deckel 37 hin, der abgeschlossene Raum c-k vergrößert sich und damit nimmt der Druck in diesem abgeschlossenen Raum ab.

Die Größe 6qi der Änderung (Abnahme) dieses Druckes kann aus der Gleichgewichtsbedingung am Stufenkolben 38 ermittelt werden. Es gilt

<7o ■ F_m - <7, F₁ - q₂ F_k = 0,

(4)

f> 9t

Mit F_m— Fi- Fk = 0, wobei F_m Fi und Fk die stirnseitigen Flächen des Stufenkolbens 38 von der Seite der Räume m, /bzw. k sind, wird aus Gleichung (4):

ν </, · F₁ + A q₂ F, - 0

Hieraus ergibt sich die öldruckänderung in dem abgeschlossenen Raum c-k zu

F₁ F,

und mit Gleichung (3a) zu AP F₁

^h ⁼ 2F„ ' J, ⁽⁷⁾

Die Änderung (Abnahme) der Vorspannkraft des Gerüstes ist dabei

α /ι, die Verformung des Gerüstes ist. dessen Federkonstante K_x beträgt, und ,_n

A /i die Verformung des vorgespannten

Gerüstteils ist, dessen Federkonstante K beträgt.

AQ = Aq₂ F_c

worin F_cdie Fläche der Tauchkolben 27 der Vorspannzylinder 7 ist. Durch Einsetzen von (8) in (7) erhält man

AQ_

2F₀ F₄ und durch Einsetzen von (2) schließlich

K_x 2 F. Fy

(10)

Der Ausdruck (10) ist die unentbehrliche Bedingung für die Erfüllung der Gleichung (1), bei der der durch die beschriebene Vorrichtung gesteuerte Walzspalt unveränderlich ist

Ausgangsgrößen für die Bemessung der Vorrichtung sind: Federkonstante K des mit der Kraft Q vorgespannten Gerüstteils, Federkonstante K₁ dti Gerüstes, Federkonstante K-t des nicht vorgespannten Gerüstteils sowie Proportionalitätsfaktor Kj zwischen der Verschiebungsgröße öS des Stufenkolbens 38 des Dreiraumdruckreglers 4 und der Änderung öP der Walzkraft P.

Laut Gleichung (7) besteht eine lineare Abhängigkeit der öldruckänderung öq? in dem geschlossenen Raum c-k von der Änderungsgröße δΡ der Walzkraft P. Da aber δφ proportional zur Verschiebungsgröße 6S des Stufenkolbens 38 ist, so besteht eine lineare Abhängigkeit zwischen (55und oPmit einem Proportionalitätsfaktor A3, der

K₃ =

ΛΡ AS

55 beträgt

Zur Bestimmung des Volumens W\ des abgeschlossenen Raums C-Ar für die konkret vorgegebenen Größen K, Ki, Ki und Ki wird zunächst die Abhängigkeit der Öldruckänderung Oq₂ in dem genannten abgeschlossenen Raum vom Volumenzuwachs δ Wt bei darin gleichbleibender Ölmenge berechnet Mit dem Kompressibilitätskoeffizienten β des Öls beträgt die Größe der Druckänderung

65

Qi = Qo -

Aq₂ =

AW₁ ß-W,

(12)

Durch Hinsetzen von (12) in (8) wird die Änderung oQ der Vorspannkraft (^ermittelt zu

λ Q =

λ W₁ ■ F₁

(13)

Hieraus ergibt sich mit Gleichung (1) die Abhängigkeit der Ölmonge Wi in dem abgeschlossenen Raum von dem Zuwachs δ Wx:

Λ Ρ

(14)

Der Zuwachs ό W\ des Volumens des abgeschlossenen Raums Wi ist bei der Änderung der Walzkraft durch zwei Gründe bedingt:

erstens durch die Verschiebung öS] der Tauchkolben 27 relativ zu den Gehäusen 26 der Vorspannzylinder 7

It n· r+% Λ iifainnnrtepiiiknuiaivan Aar· Ctnkaiietiinl/a *5β ..-J

Öldruck in dem abgeschlossenen Raum a-e; fällt er unter qo, so wird der Raum a-e mit der Pumpe 8 verbunden. Dadurch wird der Druck in diesem abgeschlossenen Raum gleich qo. Die Pumpe 5 wird folglich ebenfalls den Druck qb erzeugen, wodurch sich der Schieber 43 des Absperrventils Ii zum Deckel 42 hin verschieben und dagegen abstützen wird. Dabei werden die Druckräume c der Vorspannzylinder 7, der Arbeitsraum ν der Einrichtung 12 und der erste Kolbenraum k des Dreiraumdruckreglers durch die Kanäle 5 und fund den Kolbenraum q des Absperrventils 11 mit der Pumpe 8 verbunden

Somit werden alle ölräume und Rohrleitungen wieder unter dem Druck qo mit öl gefüllt. Die Vorrichtung ist wiederum zum Einstellen des Walzspaltes bereit.

Eine Ausführungsvariante der Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes ist in Fig. 1 nnH 1 ap7Aicrt unH untprcrhpiHpt cirh vrtn *4ργ in P i σ 1

24 um die Verformungsgröße δηι der nicht mit der Kraft Q vorgespannten Elemente des Gerüstes 1 (Arbeitswalzen 65 und 66, Stützwalzen 29 und 25, Einbaustück 24 der unteren Stützwalze 25, hydraulische Meßdose 2 und Unterteil des Ständers). Mit dem Anstieg der Walzkraft bringt dabei die Vorrichtung die Einbaustücke 24 und 28 einander näher, wodurch das Volumen des abgeschlossenen Raums aufgrund der Verschiebung der Tauchkolben 27 einen negativen Zuwachs erfährt;

zweitens durch die Verschiebung des Stufenkolbens 38 des Dreiraumdruckreglers 4 um öS. In diesem Fall nimmt das Volumen des abgeschlossenen Raums W\ mit der Walzkraft zu.

δ W\ läßt sich daher in folgender Form darstellen:

= AS ■ F, - Λ ,„ F,

(15)

Durch	Einsetzen von (15) in (14) und mit	I
	*J)S*	K₃
	Tp
und		1
	*J) I₁₂*
	Λ Ρ

erhält man für die Abhängigkeit der ölmenge in dem abgeschlossenen Raum von den Sollparametern K, K\,

W, =

K₃

^r)

(16)

Die Gleichung (16) stellt die Grundbedingung für die Ermittlung der Größe des abgeschlossenen Raums c-k dar. Die Größe dieses abgeschlossenen Raums wird mit den vorgegebenen Größen von K, K\, Ki, K₃, F_a F* und β analytisch berechnet Praktisch können aber diese Größen sich von ihren Berechnungswerten unterscheiden. Die erforderliche Größe WJ des erwähnten abgeschlossenen Raums wird daher mit Hilfe der Einrichtung 12 eingestellt und nötigenfalls durch die Verschiebung des Kolbens 47 gegenüber dem Gehäuse 46 mit Hilfe der Gewindespindel 48 korrigiert

Zum Vermeiden einer Überlastung des Walzgerüstes 1 und der Vorrichtung wird das Sicherheitsventil 13 der Pumpe 5 auf einen Druck eingestellt, der dem maximal zulässigen Wert der Walzkraft entspricht

Beim Bandaustritt aus dem Gerüst verringert sich der

und 2 dargestellten Vorrichtung dadurch, daß dabei der Dreiraumdruckregler 4 und das druckgesteuerte Ventil 3 miteinander vereinigt sind und eine neue Baugruppe - das druckgesteuerte Druckregelventil 69 - bilden. Dadurch können die Baugruppen Einrichtung 12 und

2s Absperrventil 11 sowie die Rohrleitungen 55,58,59, 62 und 63 entfallen.

Die übrigen Baugruppen der Vorrichtung — hydraulische Meßdose 2, Vorspannzylinder 7, Pumpe 5 mit Elektroantrieb 6, Pumpe 8 mit Elektroantrieb 9, Druckregelventil 10, Sicherheitsventil 13, Behälter 14 und die Rohrleitungen 51, 53, 54, 57a, 61 sowie das Rückschlagventil 52 und die Ventile 67 und 68 erfüllen die gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsvariante der Vorrichtung und weisen die gleichen Bezugszeichen auf.

Was die neue Baugruppe — das druckgesteuerte Druckregelventil 69 — anbetrifft, so erfüllen die nach der Vereinigung des Dreiraumdruckreglers und des gesteuerten Druckventils darin erhalten gebliebenen

ölräume und ölkanäle die gleichen Funktionen wie bei der Vorrichtung nach der ersten Variante und haben die gleichen, jedoch mit Indices 1 versehenen Bezugszeichen.

Das druckgesteuerte Druckregelventil 69 enthält ein Gehäuse 70, in dessen Bohiung ein zweistufiger Schieber 71 untergebracht ist, dessen Schaftteil eine kegelige Stirnfläche aufweist An dem Gehäuse 70 sind mittels Schrauben 73 und 73a ein Deckel 74 — an der Seite der kegeligen Stirnfläche des Schiebers — und ein Deckel 75 - an der Seite des Kolbenteils - befestigt.

Mit dem Deckel 74 bildet der Schieber 71 den Drosselraum /Ί, mit dem Gehäuse 70 und dem Deckel 74 den Abflußraum gi, mit dem Gehäuse 70 den Steuerraum ei und mit dem Deckel 75 und dem Gehäuse 70 den zweiten Kolbenraum m\.

Zur ölzu- und -abfuhr sind Kanäle n\, iuju />i und p\ im Deckel 74 und im Gehäuse 70 ausgebildet Genauso wie bei der ersten Variante der Vorrichtung steht dabei der Drosselraum f\ des druckgesteuerten Druckregelventils 69 fiber den Kanal h und die Rohrleitung 57 mit der Pumpe 5 in Verbindung. Zusätzlich ist der Drosselraum durch den Kanal Ai und die Rohrleitung 61 an den Druckraum c der Vorspannzylinder 7 angeschlossen. Der Abflußraum g\ ist durch den Kanal ji und die Rohrleitung 57a mit dem Behälter 14 verbunden. Der Steuerraum ei steht über den Kanal Ai und die Rohrleitung 51 mit dem Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 in Verbindung, wobei die Rohrleitung

51 durch das Rückschlagventii 52 und die Rohrleitung 53 mit der Pumpe 8 verbunden ist. Der zweite Kolbenraum W\ steht durch den Kanal p\ und die Rohrleitungen 53 und 54 mit der Pumpe 8 in Verbindung.

Die nach der zweiten Variante ausgeführte Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Beim Einschalten des Elektroantriebs 9 der Pumpe 8 und des Elektroantriebs 6 der Pumpe 5 werden alle erwähnten ölräume mit öl gefüllt. Dabei füllt das unter Druck qo stehende öl durch die Rohrleitungen 53 und 54 den zweiten Kolbenraum m\ des druckgesteuerten Druckregelventils 69, durch die Rohrleitung 53, das Rückschlagventil 52 und die Rohrleitung 51 den Kolbenraum a der hydraulischen Meßdose 2 und den Steuerraum ei des druckgesteuerten Druckregelventils 69.

Die Luft wird aus allen diesen Räumen und Rohrleitungen beim öffnen des Ventils 67 durch eine

III UkII

abgelassen.

Die Druckräume c der Vorspannzylinder und der Drosselraum f\ des druckgesteuerten Druckregelventils 69 werden durch die Rohrleitungen 57 und 61 von der Pumpe 5 mit öl gefüllt. Der ölüberschuß strömt aus dem Drosselraum f\ durch einen durch den Schieber 71 und den Deckel 74 gebildeten Ringspalt y\ in den Abflußraum g\ und ferner über den Kanal y'i durch die Rohrleitung 57a in den Behälter 14 ab. Dabei ist der Druck der Pumpe 5 gleich dem Druck qo. Diese Gleichheit ergibt sich aus der Gleichgewichtsbedingung für den Schieber 71 des druckgesteuerten Druckregelventils 69 bei der Erfüllung folgender Bedingung:

+ F,, - F_m,

Ef ι, F_e ι bzw. F_m ι die Flächen des Schiebers 71 in den Räumen F\, β\ und m\ sind.

In sämtlichen ölräumen wirkt also der Druck qo, wodurch das Gerüst mit der Kraft Q vorgespannt ist.

Bei der Bandeinführung tritt die Vorrichtung in Aktion, und zwar dann, wenn die Walzkraft die Gegenkraft, die von der Seite des Deckels 18 am Kolben der hydraulischen Meßdose 2 angreift, überschreitet.

Durch weitere Erhöhung der Walzkraft P wird ein öldruckanstieg im Kolbenraum a der hydraulischen

Meßdose 2 und somit in der Rohrleitung 51 und dem Steuerraum ei des druckgesteuerten Druckreglerventils 69 verursacht.

Dabei wird das Rückschlagventil 52 die erwähnten

ϊ Ölraume von der Pumpe 8 absperren, wodurch ein abgeschlossener Raum a-e\ entsteh·. Mit dem Öldruckanstieg wird das Gleichgewicht des Schiebers '1 des druckgesteuerten Druckregelventils 69 in dem geschlossenen Raum gestört, wodurch er sich verschiebt. Dabt,

ίο vergrößert sich der Ringspalt yx zwischen dem Kegel des Schiebers 71 und dem Deckel 74, so daß sich der Diirchflußwiderstand durch den Ringspalt y\ verringert und damit der Druck an der Pumpe 5 sowie in den Druckräumen cder Vorspannzylinder 7 sinkt.

i^r. Dadurch nimmt die Vorspannkraft Q des Gerüstes mit dem Anstieg der Walzkraft Pund umgekehrt.

Aufgrund von Berechnungen, die denen ähnlich sind, die bei der Bemessung der nach der ersten Variante aüSgCi üuTiCn vOrriCntüng aMgCiün~t 'nr'uTuCn, 'nCruCn

.'ο die Flächen F_ex, Fc, F* Fr χ und deren Verhältnisse für die vorliegende Vorrichtung mit vorgegebenen Größen von Kund K\ anhand der Gleichung

2F„ ■ F

/I

ermittelt, bei deren Einhaltung der Verformungszuwachs des Gerüstes aufgrund einer Änderung der Walzkraft durch den Verformungszuwachs des Ständerteils aufgrund einer Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes ausgeglichen wird, d. h. es wird die durch die Gleichung

Λ_Ρ_

= 0

die auch für die vorliegende Variante gültig ist, dargestellte Bedingung erfüllt

4(i Bei der Erfüllung der Gleichung (1) wird der Spalt zwischen den Arbeitswalzen genauso wie bei der Vorrichtung nach der ersten Variante unveränderlich sein, d. h. der Einfluß der Geriistverformung bei einer Änderung der Walzkraft auf eine Änderung des 5 Walzspaltes ist au sgeschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst, die aus zwei gleichen und an beiden Seiten des Walzgerüsts angeordneten Teilen besteht, von denen jedes zwischen der Lagerung einer der Arbeitswalzen und Ständervorsprüngen angeordnete hydraulische Vorspannzylinder zum Vorspannen des Gerüsts, eine ι ο unter der Lagerung der anderen Arbeitswalze angeordnete, vom Einfluß der Gerüstvorspannung freie hydraulische Meßdose für die Aufnahme der Walzkraft sowie einen Dreiraumdruckregler für das hydraulische Druckmittel enthält, dessen einer is Kolbenraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder und dessen zweiter Kolbenraum mit einer für die beiden Teile der Vorrichtung gemeinsamen Druckmittelquelle konstanten Drucks in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Meßdose (2) mit einem druckgesteuerten Ventil (3) versehen ist, dessen Drosselraum (f) mit dem Ringraum (I) des Dreiraumdruckregiers (4) und mit einer Druckmittelquelle variablen Drucks (5) in Verbindung steht und dessen Steuerraum (e) mit dem Kolbenraum (a)der McSdose (2) verbunden ist

2. Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst, die aus zwei gleichen und an beiden Seiten des Walzgerüsts angeordneten Teilen besteht, von denen jedes zwischen cL-r Lagerung einer der Arbeitswalzen und Ständervorsprünger. angeordnete hydraulische Vorspannzylinder zum Vorspannen des Gerüsts, eine unter der Lagerung der nderen Arbeitswalze angeordnete, vom Einfluß der Gerüstvorspannung J5 freie hydraulische Meßdose für die Aufnahme der Walzkraft sowie einen Dreiraumdruckregler für das hydraulische Druckmittel enthält, dessen einer Kolbenraum mit den Druckräumen der Vorspannzylinder und dessen zweiter Kolbenraum mit einer für die beiden Teile der Vorrichtung gemeinsamen Druckmittelquelle konstanten Drucks in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolbenraum des Dreiraumdruckregiers (69) als Drosselraum (f\) ausgebildet ist, der mit einer Druckmittelquelle variablen Drucks (5) in Verbindung steht und daß der Ringraum (l\) des Dreiraumdruckregiers (69) mit dem Kolbenraum (a) der Meßdose (2) verbunden ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- so zeichnet, daß dem Dreiraumdruckregler (4) eine Einrichtung (12) in Form eines Hydraulikzylinders (46) mit einem über eine Gewindespindel (48) verschiebbaren Kolben (47) zugeordnet ist, deren volumenveränderlicher Arbeitsraum (v) mit den Druckräumen (c) der Vorspannzylinder (7) verbunden ist.