DE102006059838B3

DE102006059838B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Schmierstoffversorgung eines Wälzlagers und mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes Walzgerüst

Info

Publication number: DE102006059838B3
Application number: DE200610059838
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing. Rebs sen.
Original assignee: REBS Zentralschmiertechnik GmbH
Current assignee: REBS Zentralschmiertechnik GmbH
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-12-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schmierstoffversorgung einer Wälzlagerung 8 mit einer Einrichtung 13 zum Einspeisen von Schmierstoff in eine zur zu versorgenden Wälzlagerung 8 führende Versorgungsleitung 12, mit einer Gasstromversorgung 11 zum Einleiten eines den in die die Versorgungsleitung 12 eingespeisten Schmierstoff zu der Wälzlagerung 8 fördernden Gasstroms (L<SUB>in</SUB>) und mit einer Abströmleitung 18, über die der Gasstrom mindestens zu einem Teil von der Wälzlagerung (8) abströmt, sowie mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes Walzgerüst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren erlauben auf einfache und kostengünstige Weise die betriebssichere Überwachung und Erkennung des Verschleißzustandes eines Wälzlagers. Darüber ist durch das erfindungsgemäße Walzgerüst die Gefahr eines übermäßigen Verschleißes der Lagerungen der Walzen bzw. Rollen auf ein Minimum reduziert. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Temperaturerfassungseinrichtung 21 zum Erfassen der Temperatur des von der Wälzlagerung 8 abströmenden Gasstroms L<SUB>aus</SUB> vorgesehen ist, die ein Warnsignal abgibt, wenn die Differenz zwischen der erfassten Temperatur und einer Referenztemperatur größer als ein maximal zulässiger Wert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmierstoffversorgung von Wälzlagern mit einer Einrichtung zum Einspeisen von Schmierstoff in eine an die Gasstromversorgung angeschlossene, zum zu versorgenden Wälzlager führende Versorgungsleitung, mit einer Gasstromversorgung zum Einleiten eines den in die die Versorgungsleitung eingespeisten Schmierstoff zu dem Wälzlager fördernden Gasstroms und mit einer Abströmleitung, über die der Gasstrom mindestens zu einem Teil von dem Wälzlager abströmt. Ebenso betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes Walzgerüst zum Walzen von Metallflachprodukten, wie metallischen Bändern oder Blechen, und ein Verfahren zum Schmieren von Wälzlagern.
In Schmiervorrichtungen der genannten Art wird der zu verteilende Schmierstoff durch die jeweiligen Versorgungsleitungen des Systems mittels eines in der Regel turbulent strömenden Gasstroms zu den jeweiligen Schmierstellen getrieben. Der Schmierstoff bildet dabei auf den Leitungswänden aufgrund der koaxial zum Leitungsverlauf gerichteten turbulenten Gasströmung einen dünnen Film aus, der eine gleichmäßige Wellenstruktur aufweist. Aufgrund der Reibung zwischen den aneinander anliegenden Grenzschichten von Gas und Schmierstoff sowie des Aufprallens der Luftströmung auf die Wellenberge wird dieser Schmierstofffilm vorangetrieben, ohne dass es zu einer Vermischung des Gases mit dem Schmierstoff kommt. Dies erlaubt es, hoch viskose Schmierstoffe mit besonders hoher Schmierwirkung in kleinsten Mengen exakt dosiert zu den jeweils zu versorgenden Wälzlagern zu transportieren.
Zum Vorantreiben des Schmierstoffs in den jeweiligen Versorgungsleitungen hat sich Luft bewährt. Es ist jedoch auch denkbar, andere Gase für diesen Zweck einzusetzen. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn in einer hinsichtlich der Gefahr einer Oberflächenoxidation des jeweils verarbeiteten Metallflachprodukts inerten Umgebung gearbeitet wird.
Vorrichtungen der hier erläuterten, insbesondere im Bereich der Schmierstoffversorgung von Walzgerüsten eingesetzten Art sind in der von der Anmelderin herausgegebenen Broschüre "Öl-Luft-Schmierung TURBOLUB-System" beschrieben. Dabei umfassen diese Vorrichtungen üblicherweise Verteileinrichtungen, wie sie beispielsweise aus der Europäischen Patentschrift EP 0 010 269 B1 bekannt sind. Diese Verteileinrichtungen erlauben bei einerseits minimiertem apparativen Aufwand und andererseits ebenso minimiertem Leistungsbedarf für die Gasstromerzeugung eine einwandfreie Versorgung aller mit Schmierstoff zu versorgenden Schmierstellen des jeweiligen Walzgerüstes.
Eine andere Vorrichtung zur Versorgung eines Lagers mit Schmierstoff ist aus der EP 0 078 420 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein Ölstrom zu der jeweiligen Lagerstelle geleitet und in einem Zerstäuber, dessen Düse auf die Schmierstelle gerichtet ist, mittels eines getrennt zugeführten Luftstroms zerstäubt. Dabei erfolgt die Regelung der Menge an der Lagerstelle zugeführtem Schmierstoff in Abhängigkeit von der Temperatur des Lagers. Um die Lagertemperatur exakt bestimmen zu können, kann bei der bekannten Vorrichtung eine Einrichtung zum Messen der Temperaturen der zu- und abströmenden Fluidströme vorgesehen sein. Auf Basis dieser Messwerte ermittelt ein Prozessrechner dann die Menge an Schmierstoff, die dem Lager frisch zugeführt werden muss.
Aufgrund des mit der Reparatur und Wiederbeschaffung der Arbeits- und Stützwalzen bzw. -rollen eines Walzgerüstes verbundenen Kosten- und Zeitaufwands werden strenge Anforderungen an die Sicherheit gestellt, mit der die Schmierstoffversorgung der Wälzlager erfolgt. Darüber hinaus wird eine Verschleißüberwachung gefordert, mit der das Erreichen eines bestimmten Verschleißzustandes der jeweiligen Lagerung rechtzeitig vor dem Eintreten eines wesentlichen Schadens an der in der Lagerung jeweils gelagerten Welle sicher festgestellt werden kann.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die auf einfache und kostengünstige Weise die betriebssichere Überwachung und Erkennung des Verschleißzustandes eines Wälzlagers erlauben. Darüber hinaus sollte ein Walzgerüst geschaffen werden, bei dem die Gefahr eines übermäßigen Verschleißes der Lagerungen der Walzen bzw. Rollen auf ein Minimum reduziert ist.
In Bezug auf eine Vorrichtung zur Schmierstoffversorgung eines Wälzlagers ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen genannt.
Ein erfindungsgemäßes, die oben genannte Aufgabe lösendes Walzgerüst ist durch die Merkmale des Anspruchs 6 gekennzeichnet.
Hinsichtlich des Verfahrens ist die erfindungsgemäße Lösung der oben genannten Aufgabe schließlich in Anspruch 7 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den auf Anspruch 7 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die Erwärmung, die der den Schmierstoff zu der jeweiligen Schmierstelle treibende Gasstrom beim Durchströmen der zu schmierenden Wälzlager erfährt, zu erfassen und dann, wenn die Temperatur des abströmenden Gasstroms einen Höchstwert überschreitet, ein Warnsignal abzugeben, das das Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes der jeweiligen Lagerung signalisiert. In Folge der unvermeidbaren Reibung weisen Wälzlager eine Betriebstemperatur auf, die gerade bei schwer belasteten Lagern, wie sie im Bereich von Walzgerüsten eingesetzt werden, üblicherweise deutlich oberhalb der Raumtemperatur liegt. Mit zunehmendem Verschleiß der Wälzlagerung und damit einhergehend zunehmender Reibung zwischen den Wälzkörpern der Lagerung steigt die Betriebstemperatur weiter an.
In entsprechender Weise weist der aus einem unverschlissenen, mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Schmierstoff versorgten Wälzlager abströmende Gasstrom eine bestimmte, für den unkritischen Verschleißzustand charakteristische Temperatur auf. Steigt diese Temperatur an, so deutet dies auf zunehmenden Verschleiß des Lagers hin. Dieser ist solange tolerierbar, bis die Lagertemperatur und damit einhergehend die Temperatur des abströmenden Gases einen maximal zulässigen Wert übersteigt. Ist dieser Höchstwert erreicht, so ist dies ein Zeichen dafür, dass das Lager ausgewechselt werden muss, um eine Beschädigung der in dem Lager jeweils gelagerten Welle oder Walze und mit einer solchen Beschädigung andernfalls einhergehende, teure Stillstandszeiten zu vermeiden.
Mit der Erfindung steht somit eine Möglichkeit zur Verfügung, die ohne großen messtechnischen Aufwand und insbesondere ohne größere bauliche Veränderungen der zu schmierenden und überwachenden Wälzlager eine Erfassung des Verschleißzustandes dieser Wälzlager erlaubt, mit der frühzeitig und sicher ein kritischer Verschleißzustand des Lagers erkannt werden kann.
Als Referenztemperatur, mit der die jeweils erfasste Temperatur des von der zu überwachenden Lagerung abströmenden Gases verglichen wird, um den jeweiligen Verschleißzustand des Lagers zu erkennen bzw. zu prognostizieren, kann eine virtuell festgelegte Temperatur verwendet werden. Bei dieser kann es sich beispielsweise um eine genormte, unveränderlich festliegende Temperatur handeln. In diesem Fall kann die Auswertung des Ergebnisses der Erfassung der Temperatur des abströmenden Gases auf die Überprüfung beschränkt werden, ob die erfasste Temperatur einen Maximalwert erreicht bzw. überschritten hat. Ist dies geschehen, so wird das Warnsignal abgegeben, welches das Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes signalisiert.
Auf einfache Weise erhöht werden kann die Genauigkeit und damit einhergehend die Sicherheit der Erkennung des jeweiligen Verschleißzustandes dadurch, dass die Temperaturerfassungseinrichtung die Differenz zwischen dem in die Wälzlagerung einströmenden und dem aus der Wälzlagerung abströmenden Gasstrom erfasst, wobei das Warnsignal abgegeben wird, wenn die betreffende Differenz einen Maximalwert überschreitet. So kann auf einfache Weise verhindert werden, dass Schwankungen der Temperatur des in die Versorgungsleitung eingespeisten Gases das Ergebnis der Auswertung verfälschen. Diese Maßnahme wirkt sich insbesondere dann günstig aus, wenn es sich bei dem Gas um lokal aus der Umgebung angesaugte Luft oder um Luft handelt, die über eine zentrale Druckluftversorgung zur Verfügung gestellt wird, wie sie bei größeren Stahlwerken üblicherweise vorhanden ist.
Günstig auf die Sicherheit der Beurteilung des jeweiligen Verschleißzustandes der überwachten Lagerung wirkt es sich darüber hinaus aus, wenn bei der Auswertung der Messergebnisse die im laufenden Betrieb der Wälzlagerung durch äußere Einflüsse eintretenden Schwankungen der Lagertemperatur berücksichtigt werden. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versorgte Lagerung in einem Walzgerüst, insbesondere einem Warmwalzgerüst, eingesetzt ist.
Eine weitere Erhöhung der Sicherheit, mit der ein bevorstehender, über einen bestimmten zulässigen Wert hinausgehender Lagerverschleiß erkannt wird, kann dadurch erzielt werden, dass der zeitliche Verlauf der Änderung der Temperatur erfasst und ausgewertet wird. Kommt es beispielsweise innerhalb einer kurzen Frist zu einem starken Anstieg des das jeweils überwachte Lager verlassenden Gases, so ist dies ein deutliches Zeichen dafür, dass der noch tolerierbare Verschleiß des Lagers überschritten und ein zeitnaher Austausch des Lagers angezeigt ist.
Die erfindungsgemäße Temperaturüberwachung kann auf einfache Weise mit verschiedenen Möglichkeiten der Überwachungen des Gasstroms kombiniert werden, die der Sicherung der Schmierstoffversorgung dienen. So kann eine Einrichtung zum Erfassen des Drucks und/oder des Volumenstroms vorgesehen sein, mit denen der Gasstrom durch die Versorgungsleitung strömt.
Besonders geeignet ist die Erfindung zum Einsatz bei einer Vorrichtung, bei der die Versorgung der einzelnen Schmierstellen der mit Schmierstoff zu versorgenden Wälzlagerung über eine Verteileinrichtung erfolgt, in der die Versorgungsleitung mündet. Die Funktion dieser Verteileinrichtung besteht, wie beim eingangs erläuterten Stand der Technik, darin, den durch die Versorgungsleitung herangeförderten Schmierstoff auf mindestens zwei Teilströme aufzuteilen, die jeweils zu einem oder mehreren mit Schmierstoff zu versorgenden Wälzlagern der Wälzlagerung strömen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
1 ein Walzgerüst zum Warmwalzen von Stahlband in einer teilgeschnittenen frontalen Ansicht;
2 einen vergrößerten Ausschnitt A des Walzgerüstes gemäß 1.
Bei dem in 1 dargestellten Walzgerüst 1 des Quarto-Typs zum Warmwalzen eines Stahlbands M sind die Arbeitswalzen 2, 3 über jeweils eine Stützwalze 4, 5 abgestützt. Die Arbeitswalzen 2, 3 und die Stützwalzen 4, 5 sind dabei an ihren Enden in an sich bekannter Weise über eine durch jeweils zwei Rollenlager 6, 7 gebildete Wälzlagerung 8 im Gerüst 9 des Walzgerüsts 1 gelagert. Der Antrieb der Walzen 2-5 erfolgt in ebenfalls an sich bekannter Weise über hier nicht gezeigte elektrische Antriebe. Gegenüber der Umgebung U sind die Wälzlagerungen 8 durch Lippendichtungen 10 druckdicht abgedichtet.
Zur Versorgung der jeder der Arbeitswalzen 2, 3 und Stützwalzen 4, 5 jeweils zugeordneten Wälzlagerungen 8 ist eine Schmiervorrichtung S vorgesehen. In 2 ist anhand der Wälzlagerung 8 exemplarisch für die Versorgung der Wälzlagerungen aller Arbeits- 2, 3 und Stützwalzen 4, 5 der Anschluss der Schmiervorrichtung S dargestellt.
Die Schmiervorrichtung S umfasst eine Gasversorgung 11, die Luft aus der Umgebung des Walzgerüstes 1 ansaugt, verdichtet und in eine Versorgungsleitung 12 einspeist, eine Einrichtung 13, die Schmierstoff in die Versorgungsleitung 12 leitet, eine Verteileinrichtung 14, die in der beispielsweise aus der EP 0 010 269 B1 bekannten Weise den durch die Versorgungsleitung 12 zugeführten Schmierstoff und die zum Vorantreiben des Schmierstoffs mit einem Druck von typischerweise 3-4 bar turbulent durch die Versorgungsleitung 12 strömende Luft gleichmäßig auf drei zu den Rollenlagern 6,7 führenden Zuströmbohrungen 15, 16, 17 aufteilt, und eine Abströmleitung 18, die über den jeweiligen Lagerdeckel 19 aus dem von der Wälzlagerung 8 eingenommenen Raum 20 herausgeführt ist. Alternativ zu einer eigenständigen Gasversorgung 11 kann die Schmiervorrichtung S über einen geeigneten, hier nicht dargestellten Druckluftanschluss an die zentrale, hier ebenfalls nicht sichtbare Druckluftversorgung des Stahlwerks angeschlossen sein, in dem das Walzgerüst 1 betrieben wird. In diesem Fall übernimmt die zentrale Druckluftversorgung die Funktion der Gasversorgung 11.
Des Weiteren umfasst die Schmiervorrichtung S eine Temperaturerfassungseinrichtung 21, die die Temperatur T_in des Luftstroms L_in erfasst, der durch die Versorgungsleitung 12 über die Verteileinrichtung 14 zur Wälzlagerung 8 strömt und dabei den in die Versorgungsleitung 12 eingeleiteten Schmierstoff vorantreibt. Darüber hinaus erfasst die Temperaturerfassungseinrichtung 21 die Temperatur T_aus des durch die Abströmleitung 18 abströmenden Luftstroms L_aus.
Aufgrund der in den Rollenlagern 6, 7 unvermeidbar entstehenden Reibungsverluste und der damit einhergehenden Wärmeentwicklung wird der durch die Rollenlager 6, 7 strömende Luftstrom erwärmt, so dass die Temperatur des abströmenden Luftstroms L_aus stets größer oder gleich der Temperatur T_in des einströmenden Luftstroms L_in ist. Mit zunehmendem Verschleiß der Rollenlager 6, 7 und damit einhergehend zunehmender Wärmeentwicklung steigt dementsprechend auch der Temperaturbetrag, um den der die Rollenlager durchströmende Luftstrom erwärmt wird.
Aus den erfassten Temperaturen T_in und T_aus ermittelt die Temperaturerfassungseinrichtung 21 die Temperaturdifferenz ΔT_L = T_aus – T_in. Übersteigt diese Temperaturdifferenz ΔT_L einen maximal zulässigen Wert, so ist dies ein Zeichen für einen so weit fortgeschrittenen Verschleiß der Rollenlager 6, 7, dass die Temperaturerfassungseinrichtung 21 ein Warnsignal abgibt. Auf dieses Warnsignal hin können die Rollenlager 6, 7 gewechselt werden, bevor es zu einer Schädigung der Arbeits- 2, 3 oder Stützwalzen 4, 5 im Bereich ihrer endseitigen Lagerzapfen 22 kommt.
Die voranstehend am Beispiel eines Quarto-Walzgerüstes erläuterte erfindungsgemäße Schmiervorrichtung S eignet sich in derselben Weise selbstverständlich auch zur Versorgung und Überwachung von Wälzlagerungen anderer Walzgerüsttypen. Ebenso selbstverständlich können mit einer solchen Vorrichtung auch Zylinder-, Kugel- oder in anderer Weise ausgebildete Wälzlager versorgt werden.

1: Walzgerüst
2, 3: Arbeitswalzen
4, 5: Stützwalzen
6, 7: Rollenlager der Wälzlagerung 8
8: Wälzlagerung
9: Gerüst des Walzgerüsts 1
10: Lippendichtungen
11: Gasversorgung
12: Versorgungsleitung
13: Einrichtung zum Einleiten von Schmierstoff in die Versorgungsleitung 12
14: Verteileinrichtung
15, 16, 17: Zuströmbohrungen
18: Abströmleitung
19: Lagerdeckel
20: von der Wälzlagerung 8 eingenommener Raum
21: Temperaturerfassungseinrichtung
22: Lagerzapfen der Stützwalze 4
ΔT_L: Temperaturdifferenz
L_in: durch die Versorgungsleitung 12 zuströmender Luftstrom
L_aus: durch die Abströmleitung 18 abströmender
: Luftstrom
S: Schmiervorrichtung
U: Umgebung des Walzgerüstes 1

Claims

Vorrichtung zur Schmierstoffversorgung einer Wälzlagerung (8) mit einer Einrichtung (13) zum Einspeisen von Schmierstoff in eine zur zu versorgenden Wälzlagerung (8) führende Versorgungsleitung (12), mit einer Gasstromversorgung (11) zum Einleiten eines den in die Versorgungsleitung (12) eingespeisten Schmierstoff zu der Wälzlagerung (8) fördernden Gasstroms (L_in) und mit einer Abströmleitung (18), über die der Gasstrom mindestens zu einem Teil von der Wälzlagerung (8) abströmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturerfassungseinrichtung (21) zum Erfassen der Temperatur des von der Wälzlagerung (8) abströmenden Gasstroms (L_aus) vorgesehen ist, die ein Warnsignal abgibt, wenn die Differenz zwischen der erfassten Temperatur und einer Referenztemperatur größer als ein maximal zulässiger Wert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungseinrichtung (21) die Differenz (ΔT_L) zwischen der als Referenztemperatur dienenden Temperatur des in die Wälzlagerung (8) einströmenden Gasstroms (L_in) und der Temperatur des aus der Wälzlagerung (8) abströmenden Gasstroms (L_aus) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erfassen des Drucks vorgesehen ist, mit dem der Gasstrom (L_in) durch die Versorgungsleitung (12) strömt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erfassen des Volumenstroms vorgesehen ist, mit dem der Gasstrom (L_in) die Versorgungsleitung (12) durchströmt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (12) in einer Verteileinrichtung (14) mündet, die den Schmierstoff auf mindestens zwei Teilströme aufteilt, die jeweils zu einem oder mehreren mit Schmierstoff zu versorgenden Wälzlagern (6, 7) der Wälzlagerung (8) strömen.
Walzgerüst zum Walzen von Metallflachprodukten (M) mit einer Walze (2, 3, 4, 5) oder Rolle, die in mindestens einer Wälzlagerung (8) gelagert ist, und mit einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildeten Vorrichtung (S) zum Versorgen der Wälzlagerung (8) mit Schmierstoff.
Verfahren zum Versorgen einer Wälzlagerung (8) mit Schmierstoff, bei dem in eine zur zu versorgenden Wälzlagerung (8) führenden Versorgungsleitung (12) Schmierstoff und ein Gasstrom (L_in) eingespeist werden, der den Schmierstoff zu der zu versorgenden Wälzlagerung (8) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des von dem Wälzlager (8) abströmenden Gasstroms (L_aus) erfasst wird und ein Warnsignal abgegeben wird, wenn der Unterschied zwischen der erfassten Temperatur und einer Referenztemperatur größer als ein maximal zulässiger Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom ein Luftstrom (L_in, L_aus) ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz (ΔT_L) zwischen der Temperatur des in die Wälzlagerung (8) einströmenden Gasstroms (L_in) und der Temperatur des von der Wälzlagerung (8) abströmenden Gasstroms (L_aus) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf erfasst wird, mit der sich jeweils die Temperatur des abströmenden Gases (L_aus) ändert.