SE443201B - Bojningsstyrbar vals innefattande en rotationstetning - Google Patents

Description

8005545-2 10 15 20 25 30 35 2 ning, och för detta ändamål kan man använda den som tryckvätska tjänstgörande tryckoljan. Totalt sett får man således vid hålvalsens ändar en viss ansamling av olja, vilken måste hindras vid utgången från hål- valsens respektive endast får dräneras via en bestämd ledning. För att åstadkomma detta finns det vid änden av hålvalsen en ringformig gavel, som på sin ytterom- krets står i tät förbindelse med hàlvalsen och på sin innerkrets med kärnan eller de stationära vals- stolarna. _ I drift sker nu en utböjning av kärnan under inverkan av valstrycket. Hàlvalsen är vid sina ändar lagrad på kärnan via rullagerna och intar därmed i området för lagerna ett bestämt läge relativt kärnan; Den med hålvalsen samverkande tätningsanordningen på gavelns ena omkretskant kommer här i funktion.

Vid gavelns andra omkretskant samverkar denna dock med kärnan eller valsstolen under ett avstånd i axiell riktning. Vid en utböjning av kärnan uppstår således en radiell förskjutning av åtminstone en av tätnings- anordningarna vid gavelns båda omkretskanter.

För att bemästra denna förskjutning är det genom den till grund för ingressen liggande DE-AS 2 632 452 och för en lagerfri vals genom DE-OS 2 550 366 känt att göra gaveln på motsvarande sätt utjämningsbar genom ett utförande med flera inbördes rörliga delar eller med en eftergivlig bälg.

På grund av de höga relativhastigheterna vid tätstället, vilka kan uppgå till 1000 m/min, kommer endast mycket högvärdiga rotationstätningar ifråga.

Mestadels rör det sig om av plast gjorda, radiellt på- skjutna läpptätningar, vilkas läppar hålls i anliggning mot motytan via en över omkretsen förlöpande och drag- förspänd skruvfjäder. Dessa tätningar har vid klander- fria förhållanden visserligen samtidigt en god tätver- kan och stor livslängd, men dessa egenskaper försämras exempelvis när tätning och motyta inte är exakt koaxi- 10 15 20 25 30 35 8005545-2 3 ella med varandra. Små förskjutningar kan de angivna läpptätningarna utjämna; detta utgör ju exakt deras lämplighet för sådana tätningsändamål. Större förskjut- ningar är dock sådana tätningar inte vuxna att klara av. Det har i praktiken visat sig att man vid stora valsar av den aktuella typen måste räkna med radiella förskjutningar i storleksordningen upp till ca 2 mm vid tätningen. _ Vid de kända utföringsformerna kräver en utjämning av de aktuella förskjutningarna vissa krafter för i inbördes rörelse av gavelns delar. Dessa krafter kan leda till en avsevärd, det tillåtna värdet överstigande deformering av en eftergivlig rotationstätning.

Den till grund för uppfinningen liggande uppgiften är att utforma en vals av den i patentkravets l ingress angivna typen pá sådant sätt, att rotationstätningen under alla förekommande belastningar och utböjningar av kärnan skyddas mot otillåtna pákänningar.

Den enligt uppfinningen föreslagna lösningen på denna uppgift anges i patentkravets 1 kännetecknande del.

Den av gaveln och tätningsanordningarna bestående enheten skall således vara så utformad, att den kan följa de uppträdande förskjutningarna utan att det i själva tätningen uppstår tätningsfunktionen påverkan- de ändringar. Detta uppnås genom att gaveln i sig är rörlig och att rotationstätningen uppbärs radiellt av rotationslagret och alltid hålls pà samma avstånd från tätytan, så att tätningsanordningen förblir geometriskt väsentligen opàverkad av förskjutningarna. Gaveln kan därvid bestå av väsentligen stela delar, så att dess formstyvhet i omkretsriktningen är tillräcklig för att vibrationsfritt uppfånga de genom rotationstätningen överförda rotationsfriktionskrafterna. I Enligt patentkravet 2 kan det bredvid rotations- tätningen anordnade rotationslagret vara ett bronsring- lager. Ett sådant lager klarar de höga relativhastighe- terna, eftersom det löper på en hydrodynamisk oljefilm, 8005545-2 10 15 20 25 30 35 4 och kan dessutom utföras kompakt även med stora dia- metrar.

Ofta har gaveln såväl en väsentligen axelparallell som en väsentligen radiell sektion. Den axelparallella sektionen står vid en sida i funktionsförbindelse med den ena änden av hàlvalsen, medan den radiella sektionen sträcker sig fram till kärnan och där är fixerad eller avtätad.

Det har visat sig lämpligt att dela gaveln i två delar i området för den radiella sektionen. Detta “ tillmötesgár den omständigheten att de genom kärnanš utböjning förorsakade förskjutningarna till övervägande del också förlöper i radiell riktning.

Patentkraven 4-6 anger alternativa utföringsformer av tätningsanordningarna.

Patentkraven 7 och 8 definierar utföringsformer av skarven mellan gavelns båda delar.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna som visar ut- föringsformer- Fig l visar en längdsektion genom änden av en s k flytande vals med drivanordning, varvid val- sen har en enligt teknikens nuvarande ståndpunkt utfor- mad tätning medelst en gavel; Fig 2-5 visar schematiskt dellängdsektioner i omrâdet för gaveln och åskådliggör olika utföringsformer. 7 I fig l visas en som helhet med 10 betecknad flytande vals med en kretsande hålvals 1. Valsnypet befinner sig enligt fig l upptill. Genom hàlvalsen 1 sträcker sig en stationär kärna 2, vilken utskjuter ur hålvalsens 1 båda ändar. Kärnan 2 är vid respektive ände lagrad i en valsstol 4 via en utböjning av kär- nan 2 tillåtande sfärisk lagring 3. Hàlvalsens l inner- mantel 5 har ett visst avstånd till kärnans 2 yttermän- tel 6, så att kärnan 2 kan utböjas ett visst värde intui hàlvalsen l utan att träffa innermanteln 5 och hindra hàlvalsens 1 rotation.

UI 10 15 20 25 30 35 8005545-2 5 Mellanrummet mellan kärnan 2 och hälvalsen l är upp- delat medelst inte visade, på ungefär halva höjden av kärnan 2 och på denna fästa längstätningar och av vid ändarna befintliga tvärtätningar 7, varigenom en längs- kammare 8 bildas pâ valsnypsidan och kan fyllas med tryckolja med reglerbart tryck. I längskammaren 8 grän- sar tryckoljan direkt till hålvalsens l innermantel 5 och överför sitt tryck till denna. På den andra sidan verkar tryckoljan mot kärnan 2, vilken upptar dessa mot- krafter under utböjning. Hålvalsen l kan således i vals- nypet utöva ett valstryck utan att därvid själv utböjas.

Utböjningen sker i kärnan 2.

Hålvalsen l är vid ändarna lagrad på kärnan 2 via rullager 9. Denna lagring gör det möjligt att styra ut- böjningen av hålvalsen l respektive valstryckförloppet på ett bestämt sätt via trycket i längskammaren 8.

Längskammaren 8 är inte helt hermetiskt tillsluten medelst längstätningarna och tvärtätningen 7, utan en viss mängd olja läcker med nödvändighet ut under längs- tätningarna, varvid läckoljan ansamlas i den motsatta kammaren ll varifrån den på det i fig l visade sättet rinner genom lagret 9 och smörjer detta.

Hålvalsen l är drivbar via en drivtapp 12 vilken är lagrad på lager 14 i en axiell urtagning 13 i kär- nan 2. Drivtappen 12 har vid sin i urtagningen 13 in- skjutande ände spiralskurna kuggar 15 som ingriper med motsvarande yttre spiralskurna kuggar på ett solhjul 16, som är koaxiellt med axeltappen 12 och vid sin inre ände har ett cylindriskt kugghjul med raka kuggar l7. Solhju- let 16 är olagrat och samverkar med på kärnan lagrade planethjul 18, 19, vilka i sin tur ingriper med invän- diga kuggar på en med hålvalsens ände fast förbunden - drivring 20.

På drivringens 20 ände finns det en annan ring 21 med en periferiyta 22, på vilken en läpptätring 23 an- ligger radiellt utifrån, varvid läpptätringen 23 är mon- terad på den yttre kanten 24 hos en gavel 25. Gaveln 25 i 8005545-2 lO 15 20 25 30 35 6 är direkt monterad på kärnan 2 och är avtätad mot denna via O-ringar 26.

Oljan i kammaren ll kommer således efter att ha run- nit genom lagret 9 in i gavelns 25 transmissionen 16, l8, 19, 20 innehållande kammare 27 och fyller denna för smörjning av transmissionen. Oljan dräneras kontinuer- ligt via ett utlopp 28, varvid man i kammaren 27 kan upprätthålla ett förutbestämt tryck.

Problemet ligger i tätningsanordningen 22, 23. Vid utövande av ett valstryck på hålvalsens l arbetssida ~ böjer sig kärnan 2 nedåt enligt fig l, så att den i - nivå med det sfàdska lagret 3 utsätts för en vinkel- ändring nedåt åt vänster, vilken vinkeländring upptas av den sfäfiska ytan. Gaveln i närheten av lagret 3 och bibehåller därmed väsentli- gen sitt höjdläge enligt fig l. Hålvalsen l, vilken för- blir väsentligen rak, är via rullagren 9 lagrad på kär- nan 2, varvid stödjepunkten förskjuts nedåt genom kär- nans 2 utböjning. Den med hålvalsen l förbundna motytan 22 på läpptätringen 23 förskjuts således också nedåt, 25 är fixerad på kärnan 2 varigenom läpptätringen pressas ihop nedtill och kan expandera upptill. Härigenom försämras givetvis tätning- en och slits läpptätringen 23 genom den ökade påkänning- en i det nedre området. Läpptätringen 23 kan redan vara nedåtförskjutet inbyggd i gaveln 25, så att den be- lastas jämnt vid en mot en bestämd belastning på hålval- sen l svarande utböjning av kärnan 2. Vid från den förut- bestämda belastningen avvikande värden uppstår emeller- tid på nytt problemet med den ojämna påverkningen av läpptätringen 23.

I fig 2 visas en som helhet med 100 betecknad vals vid vilken detta problem undanröjts. Drivringen 120 är fast förbunden med hålvalsen l och har vid sin utskjuß tande ände en periferiyta 122 som bildar glidytan för läpptätringen 23. Läpptätringen sitter i en axiell del 130 av en som helhet med 125 betecknad gavel i närheten av dennas mot hâlvalsen l vända kant. Gaveln 125 har som helhet ungefär skålform, varvid bottnen bildar en 10 15 20 25 30 35 8005545-2 7 mot kärnan 2 riktad radiell del 131. I området för denna radiella del 131 är gaveln 125 uppdelad i två från var- andra skilda delar l25', 125", varav delen 125" är fast och tätt anordnad på axeln 2 medan delen 125' kan för- skjutas i ett i delen 125" upptaget spår 132 i riktning- en för pilen 133. Delen 125' är styrd i spåret 132 och avtätad medelst en O-ring 134.

Innanför läpptätringen 23 finns det i gaveln 125 respektive dennas del 25' ett som helhet med 135 beteck- nat rotationslager med en yttre, i delen 125 monterad lagerring 136 och en på drivringen 120 monterad del 137.

Delarna 136, 137 anligger mot varandra via en sfärisk yta eller kulyta 138, på vilken en oljefilm upprätthålls, varvid delarna kan glida på varandra i perifeririktning~ en på denna oljefilm.

Det väsentliga ändamålet med rotationslagret 135 ligger i att väsentligen upprätthålla avståndet 29 mellan läpptätringens 23 motytor för att bibehålla en jämn belastning av ringen 23.

När läpptätringens 23 glidyta 122 vid utböjning av kärnan förskjuts nedåt medbringar lagret 135 gavelns 125 del 125' nedåt i riktningen för pilen 133, så att läpptätringen 123 inte påverkas väsentligt därav. Genom kärnans 2 utböjning uppstår också en vinkeländring vid vilken gavelns 125 del 125" ställer sig snett nedåt vänster enligt fig 2. Motytan 122 förblir dock tillsam- mans med hålvalsen l väsentligen rak. Vinkeländringen mellan delarna 125' och 122 upptas av kulytan 138. Som krökningsradie väljs ett medelvärde som ligger i områ- det för de vanligast förekommande utböjningsradierna.

Den ringa axiella förskjutningen av delen 125' relativt drivringen 120 kan utjämnas genom en motsvarande axiell glidning av lagrets 135 del 137. Delen 137 behöver jfi inte vara fast monterad på drivringen 120 eftersom den inte har någon tätningsfunktion. Den genom vinkeländ- ringen åstadkomna, ringa hoptryckningen av läpptätring- en 23 i det övre området spelar ingen roll utan ligger inom området för de toleranser som läpptätringen kan upp- 8005545-2 10 15 20 25 30 35 8 nå inom ramen för sin normala drift. Dessa ändringar i avståndet 29 är mindre än de förskjutningar som skulle uppstå utan lagret 135 och gavelns 125 egen eftergivlig- het vid detta ställe.

I fig 3 visas en vals 200 som saknar drivanordning och drivhylsa. Läpptätringen 23 Sitter här istället på en glidytan bildande, direkt på hâlvalsens l ytterperi- feri anbragt glidyta 222. Läpptätringen 23 är fixerad i 130 av en som helhet med 225 beteck- liksom valsen består av två delar ~ den axiella delen nad gavel, vilken 225' och 225" som är inbördes radiellt rörliga. Innan- för läpptätringen 23 finns det även här ett rotations- lager 235 i form av en bronsring, vilket lager upprätt- håller det radiella avståndet mellan glidytan 222 och innerperiferin hos gavelns 225 axiella del. I området X för den radiella delen l3l är delens 225' radiella par- ti styrt i ett radiellt spår 132 i gavelns 225 del 225", varvid avtätningen även här åstadkoms medelst en O-ring 134.

I motsats till valsen 200 är dock gavelns 225 del 225" inte monterad på kärnan utan fastskruvad direkt på den stationära valsstolen 4. Innerutrymmets avtätning mot valsstolen 4 sker via en tätning 201.

Vid en utböjning av kärnan 2 nedåt förskjuts hål- valsen l enligt fig 3 likaså nedåt och medbringar där- vid gavelns 225 del 225', vilken del förskjuts nedåt i spåret 132. Problem med vinkeländringar uppstår inte här, eftersom valsen l i allmänhet är så styrd att den förblir rak, dvs att dess orientering relativt delen 225" ändras inte. Således uppstår enbart en rätlinjig förskjutning av delen 225'. Av detta skäl behöver rota- tionslagret 235 heller inte vara försett med en sfärisk yta utan kan arbeta med en enkel cylindrisk glidyta. ' Vid valsen 300 enligt fig 4 är delen 325' hos den som helhet med 325 betecknade gaveln fast förbunden med hålvalsen l respektive en med denna förbunden drivhylsa 320. I gavelns 325 radiella del l3l har dess delar 325' och 325" ett inbördes avstånd 301, som överbryggas och 10 20 25 30 35 8005545-2 9 tillsluts tätt medelst en ringformig bälg 302. Bälgen 302 är på lämpligt sätt med sina kanter inspänd vid kan- terna av delarna 325' och 325" och medger en förskjut- ning av delarna 325' och 325" i inbördes radiell och axiell riktning. Samtidigt förmår dock bälgen 302 över- föra så stora krafter, att den vid rotationen kan med- bringa delen 325". Den på valsen 300 i den inne delen 325" glidyta 322. Bredvid tätringen 323 finns ett kullager 335 som upprätthåller det radiella avståndet mellan de- anordnade läpptätringen 23 anligger mot kärnans 2 lens 325" inneromkrets och kärnans ytteromkrets. Vid' inbördes förskjutning av delarna 325' och 325" upptas bälgens 302 deformeringskrafter således av kullagret 335 och förblir läpptätringen 23 opåverkad därav. I I fig 5 visas en utföringsform av en vals 400 med en gavel 425, som är direkt förbunden med hålvalsens l drivhylsa 420 och till skillnad från de förut beskrivna utföringsformerna inte är delad. Den nödvändiga efter- givligheten åstadkoms istället medelst ett rotations- lager 435 vilket är utformat som axiellt glidringlager.

Glidringen 401 är exempelvis uppstödd av en över omkret- sen förlöpande sluten slang 402, som är anordnad i ett axiellt spår 403 i en stödring 404, som sitter på kär- nan 2. Glidringen 401 löper mot en motring 405, som är lagrad på den mot kärnan 2 vända inre kanten av gaveln 425. Den roterande gaveln 425 med motringen 405 glider således på den ovridbara, dock mot slangen 402 efter- givligt uppstödda glidringen 401. Vid en radiell för- skjutning av gaveln 425 relativt kärnan 2 ändrar sig endast det radiella läget hos ringarnas 401 och 405 varandra överlappande ytor. Tätverkan påverkas inte alls.

Det inses att ett mot den maximalt förekommande radiella förskjutningen svarande spel mellan gavelns 425 yttre' delar och kärnan respektive de därpå befintliga delarna 404 osv finns. De genom den radiella förskjutningen åstad- komna ringa axiella förskjutningarna upptas genom slangens 402 elasticitet.

Det inses också att man kan ha andra kända typer av glidringtätningar än de visade och beskrivna.

Claims (8)

1. 8005545- 10 15 20 25 30 2 10 PATENTKRAV l. Böjningsstyrbar vals med en den arbetande valsmanteln bildande hålvals (1), genom vilken en stationär, runt om avstånd från hâlvalsens innerom- krets kvarlämnande kärna (2) sträcker sig och vilken på avstånd från kärnans (2) yttre stödjepunkter (vid 4) är lagrad (vid 9) på kärnan samt vilken är mellan lagren (9) uppstödd på kärnan (2) mot arbetstrycketf och med åtminstone en vid en ände av hälvalsen (l) ' befintlig, kärnan (2) ringformigt omgivande gavel (l25; 225; 325), som är vid sin yttre och inre omkrets avtätad mot utläckning av oljan ur valsens (l00; 200¿ 300) ände medelst en rotationstätning (23) omfattande tätningsanordningar och som är utjämningsbar med avseende på de vid kärnans (2) utböjning uppträdande förskjut- ningarna, k ä n n e t e c k n a d av att rotations- tätningen (23) är placerad intill ett eget rotations- lager (l35; 235; 335), vilket håller rotationstätningen (23) på ett förutbestämt avstånd från glídytan (l22; 222; 322), och att gaveln (l25; 225; 325) består av två i omkretsriktningen från varandra skilda, inbördes ovridbara men dock radiellt förskjutbara, inbördes avtätade delar (l25', 125"; 225', 225"; 325', 325").

2. Vals enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av att rotationslagret (235) är ett bronsring- lager.

3. Vals enligt patentkravet l eller 2, vid vilken gaveln har en väsentligen axelparallell och en väsent- ligen radiell sektion, k ä n n e t e c k n a d av att skarven ligger i området för den radiella sektionen (131).

4. Vals enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a d av att rotationstätningen (23) är anordnad i en första del (l25') av gaveln (125) och sitter radiellt på en axiell ansats (120) pá hàl- 10 15 20 80Ü5545-2 ll valsen (1) och att gavelns (125) andra del (l25") är fast anordnad pà kärnan (2).

5. Vals enligt något av patentkraven l-3, k ä n - n e t e c k n a d av att rotationstätningen (23) är anordnad på gavelns (225) ena del (225') och sitter radiellt på en axiell del av hålvalsen (1) och att gavelns (225) andra del (225") är fast förbunden med kärnans (2) stöd (4).

6. Vals enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a d av att rotationstätningen (23) är anordnad i gavelns (325) andra del (325") och sitter radiellt på kärnan (2) och att gavelns (325) ena del (325') är fast förbunden med hålvalsen (1).

7. Vals enligt något av patentkraven l-6, k ä n.- n e t e c k n a d av att den ena av delarna (l25', l25"; 225', 225") bildar ett ringspår (132), i vilket den andra delen ingriper radiellt med kvarlämnande av ett radiellt spel.

8. Vals enligt nàgot av patentkraven 1-6, n e t e c k n a d (325', 325“) är vid skarven (301) förbundna med varandra medelst en k ä n - av att delarna ringformig bälg (302).