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Die Erfindung betrifft eine so genannte schwimmende Walze, bei der sich eine rotierende Hohlwalze auf einem feststehenden Querhaupt abstützt. Eine solche Walze ist beispielsweise aus der
DE 100 35 804 B4 bekannt. Diese weist in einer Ausführungsform eine Gleitringdichtung auf, die einen Führungsring umfasst, der über einen Metallfaltenbalg abgedichtet ist.
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Gleitringdichtungen zum Dichten heißer Öle werden üblicherweise mit einem Metallfaltenbalg ausgestattet. Dieser gleicht den axialen und angularen Versatz aus, ohne dass Öl austreten kann. Ein solcher Balg ist allerdings aufwendig in der Herstellung und daher teuer. Will man diese Funktion mit einer dynamischen Nebendichtung bewerkstelligen, so hat man durch axiale Mikrobewegungen (Axialschlag der Dichtung) mit einer Schleppströmung des heißen Öls zu rechnen, welches auf der Luftseite oxidiert, sich in Schichten absetzt, aufbaut und schließlich zu einer Durchlässigkeit der Nebendichtung führt. Aus der
DE 100 35 804 B4 ist es bereits bekannt, die Gleitringdichtung von außen abzuspritzen. Als dynamische Nebendichtung fungiert ein Metallfaltenbalg auf der der Gleitringdichtung abgewandten Seite des Führungsrings.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Walze mit einer verbesserten Dichtungsanordnung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Walze gelöst.
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Die erfindungsgemäße Walze weist eine den arbeitenden Walzenumfang bildende umlaufende Hohlwalze auf. Sie umfasst ein die Hohlwalze der Länge nach durchgreifendes, ringsherum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze belassendes undrehbares Querhaupt, auf welches an den aus der Hohlwalze hervorragenden Enden über zumindest eine Abstützung äußere Kräfte aufbringbar sind und auf dem sich die Hohlwalze über eine in dem Zwischenraum zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupt befindliche Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit abstützt. Es ist eine außerhalb jedes Endes der Hohlwalze angeordnete Lagerglocke vorgesehen, die einen Bereich großen Innendurchmessers und einen zum äußeren Ende der Walze hin axial benachbarten Bereich geringeren Innendurchmessers aufweist, in den sich das Querhaupt hinein erstreckt, wobei die Lagerglocke in dem Bereich verringerten Innendurchmessers das dortige Ende des Querhaupts umgreift und abstützt und wobei die äußeren Kräfte der Abstützung an der Lagerglocke angreifen. Es ist ein axialer Ansatz an jedem Ende der Hohlwalze vorgesehen, der im Außendurchmesser gegenüber dem Durchmesser der Hohlwalze verringert ist und mit radialem Spiel axial in die Lagerglocke in deren Bereich großen Innendurchmessers eingreift, wobei an jedem Ende der Hohlwalze im Eingreifbereich zwischen der Außenseite des Ansatzes und der Lagerglocke ein Lager angeordnet ist, auf welchem die Hohlwalze gegenüber der Lagerglocke drehbar abgestützt ist. Die Walze umfasst eine Gleitringdichtung, die den Abstandsraum zwischen dem aus der Hohlwalze vorstehenden Ende des Querhauptes und dem Innenumfang des Ansatzes gegen das innere des Bereichs großen Durchmessers der Lagerglocke abdichtet. Die Gleitringdichtung umfasst einen nicht rotierenden, eine Dichtfläche aufweisenden Gleitring, der an seinem Innenumfang Abstand vom Querhaupt belässt und einen, eine Gegendichtfläche aufweisenden, mit der Hohlwalze umlaufenden Gegenring. Der Gleitring ist in einem Führungsring derart geführt, dass die Dichtfläche des Gleitringes stets planparallel zur Gegendichtfläche des Gegenrings orientiert ist. Zur Abdichtung des Führungsrings gegenüber benachbarten, ebenfalls nicht rotierenden Bauelementen ist eine als Ringdichtung ausgebildete Nebendichtung mit einer Nebendichtfläche vorgesehen. Es ist eine Leitung für Schmierflüssigkeit vorgesehen, deren Mündung gegen die Gleitringdichtung gerichtet ist. Es ist eine weitere Leitung für Schmierflüssigkeit vorgesehen, deren Mündung gegen die Nebendichtung gerichtet ist.
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Hierdurch werden Vercrackungen und Verlackungen an der Nebendichtung verhindert und somit eine einwandfreie Funktion der Nebendichtung gewährleistet. Zudem wird verhindert, dass die Funktion von in der Nähe der Nebendichtung angeordneten Bauelementen, wie etwa Federelementen, durch vercrackte Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit beeinträchtigt wird.
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Die Gleitringdichtung ist bevorzugt am Ende des axialen Ansatzes und besonders bevorzugt axial außerhalb des Lagers angeordnet.
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Vorzugsweise ist eine von oben in die Lagerglocke und in das Lager führende Zuleitung für Schmierflüssigkeit vorgesehen.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist ein in dem Bereich großen Durchmessers der Lagerglocke an deren Unterseite vorgesehener gemeinsamer Abfluss für die dem Lager zugeführte Schmierflüssigkeit und die an der Gleitringdichtung übertretende Leckflüssigkeit vorgesehen.
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Bevorzugt sind die Schmierflüssigkeit und die Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit ein und dieselbe Flüssigkeit.
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Bevorzugt ist die aus der Mündung der Leitung für Schmierflüssigkeit gegen die Gleitringdichtung austretende Schmierflüssigkeit gemeinsam mit der Leckflüssigkeit in den Abfluss leitbar.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform sind in der von dem Abfluss ausgehenden Abflussleitung ein Kühlaggregat und eine Pumpe vorgesehen, deren Druckleitung den Schmierflüssigkeitskreislauf schließt.
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Bevorzugt ist in der von dem Abfluss ausgehenden Abflussleitung ein mit einem Überlaufventil vorgesehener Zwischenbehälter vorgesehen, und von dem Überlaufventil führt eine Leitung in den Kreislauf der Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit.
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Bevorzugt ist axial neben der Mündung auf der dem Lager zugewandten Seite der selben eine den radialen Abstand zwischen dem Innenumfang der Lagerglocke und dem Außenumfang der Gleitringdichtung bis auf einen radial innen gelegenen Spalt schließende Stauscheibe vorgesehen.
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Vorzugsweise weisen der Gleitring und der Führungsring einen Innendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des Querhaupts in diesem Bereich ist. Es ergibt sich also ein ringförmiger, sich über den gesamten Umfang erstreckender Spalt zwischen dem Gleitring, Führungsring und dem Querhaupt. Das Querhaupt biegt sich bei Belastung gegenüber der Hohlwalze und dem Ansatz durch. Die Lagerglocke wird, da sie fest auf dem Querhaupt angeordnet ist, hierdurch verlagert. Aufgrund des Spaltes kann sich das Querhaupt relativ zum Gleitring und Führungsring bewegen, ohne dass hierdurch auch der Gleitring und/oder Führungsring bewegt würde und damit die Planparallelität der Dichtfläche zur Gegendichtfläche beeinträchtigt würde.
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Die Nebendichtung ist bevorzugt zwischen dem Führungsring und der Lagerglocke beziehungsweise an dieser angeordneten Bauelementen und nicht etwa gegenüber dem Querhaupt vorgesehen.
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Besonders bevorzugt umfasst die Nebendichtfläche die äußere Mantelfläche des Führungsrings, bzw. wird durch einen Teil der äußeren Mantelfläche des Führungsrings gebildet. Hierdurch ist eine Voraussetzung für eine vorteilhafte Anordnung und Ausgestaltung des Schmiermittelkreislaufs geschaffen.
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Vorzugsweise weist der Führungsring eine äußere Mantelfläche auf, die in axialer Richtung des Führungsrings erheblich größer als die axiale Erstreckung der Nebendichtfläche ist. Hierdurch ist eine axiale Verschieblichkeit zwischen dem Führungsring und der Lagerglocke beziehungsweise an dieser angeordneten Bauelementen, hervorgerufen durch die Verlagerung der Lagerglocke beziehungsweise der an ihr angeordneten Bauelementen, bei Durchbiegung des Querhaupts gewährleistet.
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Bevorzugt ist mindestens ein Federelement vorgesehen, das den Führungsring axial gegen den Gegenring drückt.
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Bevorzugt sind Justiermittel vorgesehen, die ein Justieren des Gegenringes erlauben. Die Justiermittel umfassen bevorzugt Justierfedern und Justierschrauben. Vorzugsweise ist der Gegenring an dem Ansatz befestigt und besonders bevorzugt gegenüber diesem justierbar, so dass sein Rundlauf einstellbar ist. Die Stellschrauben wirken bevorzugt nicht direkt auf den Gegenring, sondern auf ein Stellelement, welches sich auf einer Schulter des Gegenrings mit einer Kralle abstützt. Vorzugsweise ist auch eine Justierdichtung vorgesehen.
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In der bevorzugten Ausführungsform stellt die Nebendichtfläche und etwaige Kontaktflächen mit Federelementen die einzige Berührungsfläche beziehungsweise Berührungsflächen des Führungsrings zu anderen Bauelementen, abgesehen von dem Gleitring dar. Hierdurch ist eine besonders gute Beweglichkeit des Führungsrings beziehungsweise Unabhängigkeit des Führungsrings von Bewegungen der angrenzenden Bauelemente gewährleistet. Es ist denkbar, den Führungsring und den Gleitring einstückig vorzusehen.
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Der Führungsring weist bevorzugt einen Vorsprung auf.
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Der Vorsprung weist vorzugsweise eine zumindest im Wesentlichen zur axialen Erstreckung des Führungsrings senkrecht verlaufende Seite auf. Bevorzugt greifen die Federelemente an dieser senkrechten Seite an.
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Vorzugsweise weist der Vorsprung eine zur axialen Erstreckung des Führungsrings schräge Seite auf. Diese schräge Seite ist bevorzugt gegenüber der senkrechten Seite vorgesehen.
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Vorzugsweise umfasst die Leitung für Schmierflüssigkeit, deren Mündung gegen die Gleitringdichtung gerichtet ist und/oder die Leitung für Schmierflüssigkeit, deren Mündung gegen die Nebendichtung gerichtet ist, eine Düse.
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Bevorzugt ist eine Düse parallel zu der senkrechten Seite des Führungsrings und eine Düse parallel zur schrägen Seite des Führungsrings vorgesehen. Durch diese Anordnung, in Verbindung mit der Ausgestaltung des Vorsprungs des Führungsringes, übernimmt der Führungsring die Aufgabe, das aus den Düsen austretende Schmiermittel in besonders vorteilhafter Weise zu den Dichtungen zu leiten.
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Bevorzugt sind die Düse, die auf die Gleitringdichtung gerichtet ist, und die Düse, die auf die Nebendichtung gerichtet ist, zu einer Doppeldüse zusammengefasst. Beide Düsen werden also durch ein einziges Bauelement gebildet.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand der Düsen von der Dichtung, auf die sie jeweils gerichtet sind, möglichst gering. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand etwa das drei bis fünffache der Höhe der Dichtfläche des Gleitrings.
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Vorzugsweise sind die Nebendichtung und die Gleitringdichtung in geringem Abstand zueinander angeordnet und weisen einen lediglich geringfügig differierenden Durchmesser auf. Hierdurch ist es möglich, die Doppeldüse als kompaktes Bauelement auszubilden.
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Vorzugsweise werden beide Düsen von einer gemeinsamen Druckleitung gespeist.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform mischt sich das Schmiermittel, welches gegen die Nebendichtung gespritzt wird, direkt anschließend, noch in unmittelbarer Nähe zu dem Führungsring mit dem Schmiermittel, welches gegen die Gleitringdichtung spritzt wird und wird zusammen mit diesem abgeführt.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, anstelle eines aufwändigen Faltenbalges als Nebendichtung eine Ringdichtung vorzusehen und diese derart mit Öl abzuspritzen, dass sie einerseits den hohen Anforderungen genügt und andererseits der Schmiermittelkreislauf lediglich geringfügig erweitert wird, so dass der hiermit verbundene Mehraufwand gering ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform sind mehrere, ganz besonders bevorzugt acht über den Umfang verteilte Doppeldüsen vorgesehen.
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Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 einen Teillängsschnitt durch das linke Ende einer aus dem Stand der Technik bekannten Walze;
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2 eine teilweise geschnittene Ansicht der Anordnung der Gleitringdichtung und der Nebendichtung einer erfindungsgemäßen Walze in einer den unteren Bereich der an der linken Walzenseite angeordneten Dichtungen zeigenden Darstellung;
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3 eine Schnittdarstellung des Gleitringes mit Führungsring.
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1 zeigt einen Teillängsschnitt durch das linke Ende einer aus dem Stand der Technik bekannten so genannten schwimmenden Walze. Diese umfasst ein feststehendes Querhaupt 1, um welches eine Hohlwalze 2 rotiert. Die Hohlwalze 2 stützt sich über Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit auf dem Querhaupt ab, welche in einen Zwischenraum 4 zwischen der Hohlwalze und dem Querhaupt leitbar ist.
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Die Hohlwalze 2 weist einen Ansatz 8 auf. Dieser reicht in einen Bereich großen Innendurchmessers 6 einer an dem Querhaupt 1 befestigten Lagerglocke 5. Zwischen dem Ansatz 8 und der Lagerglocke 5 ist ein Lager 10 vorgesehen. Es ist eine Gleitringdichtung 11 vorgesehen, die einen Gleitring 37 und einen Gegenring 17 umfasst. Der Gleitring 37 ist mittels eines Führungsrings 19 geführt. Es ist ein Metallfaltenbalg 43 vorgesehen, der an seinem einen axialen Ende dicht mit dem Führungsring 19 verbunden ist und an dem anderen axialen Ende mit einem Haltering 23, der in einer zylindrischen Ausnehmung der Lagerglocke 5 befestigt ist, verbunden ist.
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Die in 2 gezeigte Gleitringdichtung der erfindungsgemäßen Walze kommt ohne Metallfaltenbalg aus. In 2 und 3 tragen Bauteile, die die gleiche Funktion wie die in 1 dargestellten Bauteile übernehmen, die um 100 erhöhten Bezugszeichen der 1. Die Gleitringdichtung 111 der erfindungsgemäßen Walze umfasst einen Gleitring 137 und einen Gegenring 117. Der Gleitring 137 ist mit einem Führungsring 119 geführt. Der Gegenring 117 ist an dem Ansatz 108 angeordnet, der seinerseits an der Hohlwalze 2 angeordnet ist. Der Gegenring 117 rotiert daher mit der Hohlwalze 2. Der Gleitring 137 und der Führungsring 119 rotieren nicht. Der Gleitring 137 stellt eine Dichtfläche 120 bereit, die mit einer Gegendichtfläche 116 des Gegenrings 117 zusammenwirkt. Sowohl der Gleitring 137, als auch der Führungsring 119 lassen einen Spalt zu dem Querhaupt 101. Der Führungsring 119 weist eine äußere Mantelfläche 127 auf. Es ist eine Nebendichtung 126 vorgesehen, die den Führungsring 119 gegenüber benachbarten, ebenfalls nicht rotierenden Bauelementen, die vorliegend durch einen Haltering 123 gebildet werden, abdichtet. Die Nebendichtung 126 ist als Ringdichtung 122 ausgebildet. Die Nebendichtfläche 121 des Führungsrings 119 ist Teil der äußeren Mantelfläche 127 des Führungsrings 119. Die äußere Mantelfläche 127 des Führungsringes 119 ist in axialer Richtung des Führungsringes 119 um ein vielfaches größer, als die mit der Nebendichtung 126 zusammenwirkende Nebendichtfläche 121 des Führungsringes 119.
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Die Gleitringdichtung 111 bewirkt, mit der Nebendichtung 126, ein Zurückhalten des als Stütz- und Wärmeträgerflüssigkeit dienenden heißen Öls 142. Das Lager 110 zwischen Ansatz 108 und Lagerglocke 105 ist als Pendelwälzlager ausgebildet.
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Der Haltering 123 ist an der Lagerglocke 105 angeordnet. Er weist Sacklochbohrungen auf, in die Federelemente 128 eingebracht sind, die als Schraubenfedern ausgebildet sind. Diese haben die Funktion, den Führungsring 119 und damit den Gleitring 137 gegen den Gegenring 117 zu drücken, so dass die Dichtfläche 120 des Gleitrings 137 und die Gegendichtfläche 116 des Gegenrings 117 stets planparallel zueinander angeordnet und mit dem für die Dichtwirkung erforderlichen Druck beaufschlagt sind. Der Haltering 123 ist mit einer weiteren Ringdichtung gegenüber der Lagerglocke 105 abgedichtet.
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Der Führungsring 119 weist einen Vorsprung 133 auf. Durch diesen wird eine zur axialen Erstreckung des Führungsringes 119 zumindest nahezu senkrechte Seite 134 gebildet. Die dieser gegenüberliegenden Seite 135 ist zur axialen Erstreckung des Führungsringes 119 schräg ausgebildet (3). Die an dem Haltering 123 angeordneten Schraubenfedern 128 wirken auf die senkrechte Seite 134 des Führungsrings 119.
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Die Schmierflüssigkeit zur Schmierung des Lagers 110 und die Schmierflüssigkeit, mit der die Dichtungen abgespritzt werden, sowie die Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit, sind ein und dieselbe Flüssigkeit.
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Die Leitungen für Schmierflüssigkeit 124, 125 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als Düsen 136, 136' ausgebildet. Die Düsen 136, 136' werden durch ein einziges Bauelement gebildet. Sie sind also zu einer Doppeldüse 136a zusammengefasst.
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Es ist eine Druckleitung 118 vorgesehen, welche kalte Schmierflüssigkeit, im gezeigten Ausführungsbeispiel 60 bis 90 Grad Celsius kaltes Öl 138 in eine, einer Doppeldüse 136a vorgelagerte Druckkammer leitet. Eine Düse 136 ist gegen die Dichtflächen von Gleitring 137 und Gegenring 117 gerichtet. Diese Düse 136 verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zu der schrägen Seite 135 des Führungsringes 119. Die Düse 136 und die schräge Seite 135 wirken daher zugunsten einer besonders vorteilhaften Zuführung des kalten Öls auf die Gleitringdichtung zusammen. Die zweite Düse 136' der Doppeldüse 136a ist auf die Nebendichtung 126 gerichtet. Sie verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zu der senkrechten Seite 134 des Führungsrings 119. Auch diese senkrechte Seite 134 wirkt daher mit der Düse 136' zugunsten einer besonders vorteilhaften Ölzuleitung zusammen. Es wird also nicht nur der Gleitring mit kaltem Öl gleicher Sorte abgeduscht, sondern es richten sich auch Ölstrahlen auf die Nebendichtung.
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Das kalte Öl bewirkt sowohl an der Nebendichtung, als auch an der Gleitringdichtung eine Kühlung derselben und eine Verhinderung von Vercrackungen. Hier durch ist eine einwandfreie Funktion der Gleitringdichtung 111, der Nebendichtung 126 und der Schraubenfedern 128 gewährleistet. Das aus der Mündung 115' der einen Düse 136' ausgetretene Öl vermischt sich unmittelbar, nachdem es die Nebendichtung 126 gekühlt hat, mit dem aus der Mündung 115 der anderen Düse 136 austretendem Öl, nachdem dieses die Gleitringdichtung 111 gekühlt hat. Das aus beiden Düsen ausgetretene Öl und etwaige Leckflüssigkeit strömt gemeinsam durch einen Spalt 140 an einer Stauscheibe 139 vorbei in eine Kammer 141, von wo es weitergeleitet wird. Der Verlauf des Öls ist in 2 durch die Pfeile p, p', p'', p''', p'''' symbolisiert.
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Wie insbesondere 3 zeigt, weist der Führungsring 119 lediglich eine geringe Wandstärke w auf. Die Wandstärke w des Führungsrings ist um ein Vielfaches kleiner, als seine axiale Erstreckung. Die Wandstärke w ist lediglich geringfügig größer, als die Höhe h der Dichtfläche 120 des Gleitrings 137. Sie kann genau so groß wie die Höhe h der Dichtfläche sein. Aufgrund der geringen Wandstärke w weist die die Nebendichtfläche 121 bereitstellende äußere Mantelfläche 127 des Führungsrings nahezu denselben Durchmesser wie die Dichtfläche 120 und Gegendichtfläche 116 der Gleitringdichtung 111 auf. Zudem sind Nebendichtung 126 und Gleitringdichtung 111 dicht benachbart. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau der Doppeldüse 136a. Denn das Öl kann aus beiden Düsen bei nahezu derselben Entfernung von der Mittelachse der Walze austreten. Da die Dichtungen zudem axial benachbart sind können auch die Mündungen der Düsen benachbart sein. Die Höhe v des Vorsprungs 133 des Führungsrings 119 beträgt etwa das Doppelte seiner Wandstärke w.
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Der Gegenring 117 kann mittels Justiermittel 129 an dem Ansatz 108 justiert werden. Die Justiermittel 129 umfassen Justierfedern 130. Es sind Justierschrauben 131 vorgesehen, die auf ein Stellelement 144 wirken, welches sich mittels einer Kralle auf einem Vorsprung des Gegenrings 117 abstützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 101
- Querhaupt
- 2
- Hohlwalze
- 3
- Innenumfang Hohlwalze
- 4
- Zwischenraum
- 5, 105
- Lagerglocke
- 6
- Bereich großen Innendurchmessers
- 7
- Bereich kleinen Innendurchmessers
- 8, 108
- Ansatz
- 9
- Außenseite des Ansatzes
- 10, 110
- Lager
- 11, 111
- Gleitringdichtung
- 12, 112
- Abstandsraum
- 13
- Zuleitung
- 14
- Zweigleitung
- 15, 115, 115'
- Mündung
- 116
- Gegendichtfläche
- 17, 117
- Gegenring
- 118
- Druckleitung
- 19, 119
- Führungsring
- 120
- Dichtfläche
- 121
- Nebendichtfläche
- 122
- Ringdichtung
- 23, 123
- Haltering
- 124
- Leitung für Schmierflüssigkeit
- 125
- weitere Leitung für Schmierflüssigkeit
- 126
- Nebendichtung
- 127
- äußere Mantelfläche des Führungsrings
- 128
- Federelement
- 129
- Justiermittel
- 130
- Justierfedern
- 131
- Justierschrauben
- 132
- Justierdichtung
- 133
- Vorsprung des Führungsrings
- 134
- senkrechte Seite
- 135
- schräge Seite
- 36, 136, 136'
- Düse
- 136a
- Doppeldüse
- 37, 137
- Gleitring
- 138
- kaltes Öl
- 39, 139
- Stauscheibe
- 40, 140
- Spalt
- 41, 141
- Kammer
- 142
- heißes Öl
- 43
- Metallfaltenbalg
- 144
- Stellelement
- 45
- zylindrische Ausnehmung
- h
- Höhe der Dichtfläche
- p, p', p'', p''', p''''
- Pfeile
- v
- Höhe des Vorsprungs
- w
- Wandstärke des Führungsrings
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10035804 B4 [0001, 0002]
