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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Einbaustück, dass heißt ein Lagergehäuse, zum Lagern einer unteren Stützwalze in einem Walzgerüst, typischerweise zum Warm- oder Kaltwalzen von Metallband. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung dieses Einbaustücks.
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Einbaustücke zum Lagern von Stützwalzen in Walzgerüsten sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
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So offenbart beispielsweise der
„Technical report on high-tech moduls for rolling mills" „Mogoil Roll-Neck Beerings" von K. Roeingh aus dem Jahre 2002 auf der Seite 4 in den Bildern I., II., III. und Bild 1. und 2. einen historischen Abriss über die Fortentwicklung der Gestaltung derartiger Einbaustücke im Zeitverlauf.
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Traditionell war es bisher üblich, einen ringförmigen Dichtungshaltering in Form eines Deckels an der Ballenseite des Einbaustücks anzuschrauben, damit an dem Dichtungshaltering eine Ringdichtung befestigt werden konnte.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Einbaustück für eine untere Stützwalze sowie ein bekanntes Verfahren zu dessen Herstellung in der Weise weiterzubilden, dass das Einbaustück fertigungstechnisch einfacher und weniger kostenaufwendig hergesellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist das Einbaustück dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshaltering einstückig mit dem Einbaustück ausgebildet ist.
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Die Ringdichtung wird von dem Dichtungshaltering gehalten und liegt – wenn eine Walze mit einer Zapfenbuchse in dem Einbaustück gelagert ist – mit ihren Dichtlippen auf der äußeren Mantelfläche einer axialen Verlängerung der Zapfenbuchse dichtend auf. Die Ringdichtung hat eine doppelte Dichtfunktion in axialer Richtung: Zum einen verhindert sie, dass Schmiermittel aus dem Schmiermittelauffangraum in Richtung Walzenballen austritt. Zum anderen verhindert sie, dass Kühlwasser, eventuell zusammen mit Schmutz, in den Schmiermittelauffangraum eindringen kann.
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Durch die beanspruchte einstückige Ausbildung von Einbaustück und Dichtungshaltering, zum Beispiel durch Gießen, wird die Herstellung des Einbaustücks mit dem Dichtungshaltering fertigungstechnisch vereinfacht. Auch die Montage und Demontage des im Stand der Technik noch vorhandenen Deckels als Dichtungshalterings entfällt, wodurch auch die Handhabung des Einbaustücks und des Dichtungshalterings zu Wartungszwecken im Betriebsalltag vereinfacht und kostengünstiger wird.
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In der vorliegenden Beschreibung werden die Begriffe „unten” und „oben”, „senkrecht” und „horizontal” verwendet. Diese Begriffe dienen zur Beschreibung der Position einzelner technischer Merkmale des Einbaustücks bzw. zur Beschreibung der Relativpositionen von einzelnen technischen Elementen zueinander. Bei der Verwendung dieser Begriffe wird davon ausgegangen, dass das Einbaustück auf eine horizontale Ebene aufgesetzt ist. Bei den Darstellungen in den 1 bis 6 kann davon ausgegangen werden, dass das Einbaustück beispielhaft auf einer horizontalen Ebene aufgesetzt ist bzw. wie in 1 gezeigt horizontal im Walzenständer gelagert ist.
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Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die der Ballenseite abgewandte, den Schmiermittelauffangraum begrenzende Wand des Einbaustücks – von der Längsachse des Einbaustücks aus gesehen – glatt radial. Dabei ist es wichtig, dass die Innenseite, das heißt die innere Metallfläche der Hauptbohrung des Einbaustücks möglichst über ihre gesamte Breite kraft- und formschlüssig mit der Lagerbuchse in Verbindung steht. Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäß ausgebildete Wand aufgrund ihrer radial glatten Ausbildung keine sich zur Walzenballenseite hin ersteckenden Vorsprünge oder Nasen auf, welche mit der Lagerbuchse nicht kraft- und/oder formschlüssig in Verbindung stehen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dann ein optimaler Kraftfluss von den Zapfen der Stützwalze über die Zapfenbuchsen, die Lagerbuchsen bis in das Einbaustück gewährleistet. Dies wäre bei Vorsehen der bekannten Nasen bzw. Vorsprünge nicht zwingend gegeben.
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Die Ausbildung des Schmiermittelauffangraumes in Form einer ringförmig um die Hauptbohrung umlaufenden Nut, bietet den Vorteil dass, umlaufend aus dem Spalt zwischen Laufbuchse und Zapfenbuchse austretendes Schmiermittels überall am Umfang aufgenommen werden kann. Die gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung vorgesehene Aufweitung des Schmiermittelauffangraumes im unteren Bereich des Einbaustückes bietet darüber hinaus weiterhin den Vorteil, dass insbesondere im unteren Bereich des Einbaustücks, wo sich aufgrund der Gewichtskraft besonders viel ausgetretendes Schmiermittel ansammelt, genügend Raum für das angesammelte Schmiermittel zur Verfügung steht.
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Typischerweise umfasst das Einbaustück eine in seine Hauptbohrung eingeführte zylinderförmige Lagerbuchse, welche drehfest mit dem Einbaustück verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist bei dem Einbaustück unterhalb der Hauptbohrung zur Aufnahme der Lagerbuchse mindestens eine sich von der Balleninnenseite zur Ablaufseite des Einbaustücks erstreckende Schmiermittelablaufbohrung vorgesehen zum Abführen von Schmiermittel aus dem Schmiermittelauffangraum.
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Die Aufweitung des beim unteren Einbaustück in Form einer ringförmigen Nut vorgesehenen Schmiermittelauffangraumes besteht bei dem unteren Einbaustück aus einer radialen Vertiefung der Nut, insbesondere in der unteren Hälfte des Einbaustücks.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Einbaustück mindestens eine Verbindungsbohrung auf zum Verbinden des erweiterten bzw. aufgeweiteten Schmiermittelauffangraumes mit der mindestens einen sich von der Ballenseite zur Ablaufseite des Einlaufstücks hin erstreckenden Schmiermittelablaufbohrung. Die Verbindungsbohrung ist gegenüber der Vertikalen um einen Winkel α mit 0 ≤ α ≤ 45° geneigt.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Schmiermittelablaufbohrungen in den Einbaustück vorgesehen, welche spiegelsymmetrisch zur senkrechten Längsmittenebene des Einbaustücks angeordnet sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Einbaustücks sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Herstellen des Einbaustücks gelöst. Demnach ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Einbaustück zunächst ohne Schmiermittelauffangraum und dessen Aufweitung durch Gießen mit dem Dichtungshaltering einstückig hergestellt wird.
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Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahren wird der ringförmige Schmiermittelauffangraum und vorzugsweise auch dessen radiale Aufweitung durch Fräsen in das gegossene Einbaustück eingearbeitet. Weiterhin werden die Schmiermittelbohrungen, die mindestens eine Verbindungsbohrung und die Querbohrung durch Bohren in das zuvor gegossene Einbaustück eingearbeitet.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Einbaustücks und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Beschreibung sind insgesamt 6 Figuren beigefügt, wobei
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1 einen Querschnitt durch ein Ständerfenster eines Walzgerüstes;
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2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Einbaustückes mit einer Ansicht von dessen Ballenseite;
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3 das Einbaustück gemäß 2 in einer ersten Querschnittdarstellung;
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4 das Einbaustück gemäß 2 in einer zweiten Querschnittsdarstellung;
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5 das erfindungsgemäße Einbaustück in einem Längsschnitt; und
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6 die Abdichtung einer unteren Stützwalze in dem Einbaustück mit vergrößerten Detailansichten des oberen Bereichs des Einbaustücks und des unteren Bereichs des Einbaustücks zeigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ständerfenster eines Walzgerüstes. Das Ständerfenster ist mit dem Bezugzeichen 850 bezeichnet. In der Mitte des Ständerfensters sind eine obere Arbeitswalze 860 und eine untere Arbeitswalze 870 zu erkennen. Die Arbeitswalzen sind jeweils in ihren Arbeitswalzeneinbaustücken 862, 872 drehbar und in dem Ständerfenster 850 vertikal verschiebbar gelagert sind. Der unteren Arbeitswalze 870 ist eine untere Stützwalze 200 zugeordnet, welche ihrerseits in einem unteren Stützwalzen-Einbaustück 100 drehbar gelagert ist. Der oberen Arbeitswalze 860 ist eine obere Stützwalze 880 zugeordnet, welche ihrerseits in einem oberen Stützwalzeneinbaustück 890 drehbar gelagert und vorzugsweise in dem Ständerfenster 850 vertikal verschiebbar ist. Die konstruktive Ausgestaltung des unteren Stützwalzen-Einbaustücks 100 ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt, dass in dem gezeigten Querschnitt durch das Ständerfenster das untere Stützwalzeneinbaustück 100 in seiner linken und rechten oberen Ecke jeweils Aussparungen 700 aufweist, um Raum zu schaffen, zum Beispiel für die Anordnung von negativ wirkenden Biegezylindern 895, die typischerweise fest am Ständerfenster montiert sind.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des unteren Stützwalzen-Einbaustücks 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Vordergrund ist die Ballenseite 100-B des Einbaustücks gezeigt; dies ist diejenige Seite, welche später bei eingebauter Stützwalze dem Ballen der Stützwalze zugewandt ist. Der Ballenseite gegenüber liegt die Ablaufseite 100-A des Einbaustücks, so benannt, weil dorthin das in dem ringförmigen Schmiermittelablaufraum 120 und dessen Aufweitung 120-1 auf der Ballenseite während des Walzbetriebs gesammelte Schmiermittel durch Schmiermittelablaufbohrungen (in 2 nicht gezeigt) abläuft.
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Gut zu erkennen sind die durch die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglichten Aussparungen bzw. Abflachungen 700. Der dadurch gewonnene Raum kann zum Beispiel, wie gesagt, dazu genutzt werden, die besagten negativ-wirkenden Biegezylinder 895 in diesem Bereich am Ständerfenster zu montieren.
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3 zeigt das Einbaustück aus 2 in aufgeschnittenem Zustand, dass heißt in einem ersten Querschnitt auf der Ballenseite. Neben dem besagten ringförmig und nutförmig umlaufenden Schmiermittelauffangraum 120 und dessen radialer Aufweitung 120-1 sind die beiden sich von der Ballenseite 100-B zur Ablaufseite 100-A des Einbaustücks 100 erstreckenden Schmiermittelablaufbohrungen 130 zu erkennen, welche hier beispielhaft spiegelsymmetrisch zu der senkrechten Längs-Mittenebene LM des Einbaustücks angeordnet sind. Weiterhin ist eine mit dem Schmiermittelauffangraum 120, 120-1 und den beiden sich von der Ballenseite 100-B zur Ablaufseite 100-A des Einbaustücks erstreckenden Schmiermittelablaufbohrungen 130 kommunizierende Querbohrung 138 zu erkennen, welche zum Abführen des Schmiermittels aus dem Schmiermittelauffangraum in die beiden Schmiermittelablaufbohrungen 130 dient. Neben der Querbohrung 138 sind beispielhaft zwei Verbindungsbohrungen 132 vorgesehen zum verbinden des Schmiermittelauffangsraumes mit den beiden sich von der Ballenseite zur Ablaufseite des Einbaustücks erstreckenden Schmiermittelablaufbohrungen 130. Die Längsrichtung LV der beiden Verbindungsbohrungen 132 bildet mit der Vertikalen vorzugsweise einen Winkel α mit 0° ≤ α ≤ 45°. Der Durchmesser D3 der Verbindungsbohrungen liegt vorzugsweise zwischen 50 mm und 100 mm.
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4 zeigt eine ganz ähnliche Darstellung des Einbaustücks wie 3, allerdings in einem geringfügig weiter zur Ablaufseite hin verschobenen zweiten Querschnitt der Ballenseite. Dieser Querschnitt verdeutlicht das Kommunizieren von dem Schmiermittelablaufraum 120 bzw. dessen Aufweitung mit den Ablaufbohrungen 130 über die Verbindungsbohrungen 132 und die Querbohrung 138.
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Erfindungsgemäß wird für das Verhältnis r des Abstandes x1 der Mittelpunkte der Querschnitte der beiden Schmiermittelablaufbohrungen 130 zu dem Durchmesser D1 der Hauptbohrung 110 des Einbaustücks ohne Lagerbuchse gefordert, dass es im folgenden Bereich liegt: 0,9 ≤ r ≤ 1,15.
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5 veranschaulicht eine erfindungsgemäß weiterhin vorgesehene Bedingung für den Durchmesser D2 der Querbohrung und den kürzesten Abstand X2 zwischen der Mittenlängsachse der Querbohrung und dem Innenrand 105, das heißt die Innenseite der Hauptbohrung des Einbaustücks.
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Der Innenrand 105 wird auch innere Mantelfläche der Hauptbohrung genannt.
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Konkret wird gefordert:
50 mm ≤ D2 ≤ 120 mm; und
30 mm ≤ X2 ≤ 120 mm.
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Weiterhin ist in 5 zu erkennen, dass sich die der Ballenseite 100-B abgewandte, den Schmiermittelauffangraum 120, 120-1 begrenzende Wand 106 der Ringnut von der Längsachse L des Einbaustücks aus gesehen radial glatt erstreckt.
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Sowohl die Beschränkung des Werbebereichs für das Verhältnis r wie auch die Beschränkung der Wertebereiche für D2 und x2 dient folgendem Kommpromis: Zum einen darf das Einbaustück für die unteren Stützwalzen durch die in seinem unterem Bereich vorhanden Bohrungen nicht allzu sehr geschwächt werden, denn in diesem unteren Bereich sind große (Walz-)Kräfte zur übertragen; deshalb sollten die Bohrungen dort möglichst klein sein. Zum anderen sind die dortigen Bohrungen jedoch zwingend notwendig und müssen einen ausreichend großen Druckmesser aufweisen, um einen ausreichenden Schmiermittelabfluss gewährleisten zu können.
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6 zeigt das erfindungsgemäße Einbaustück mit eingebauter unterer Stützwalze 200. Die obere Teildarstellung I. in 6 zeigt den oberen Bereich des Einbaustückes mit der Ringdichtung 400 und die untere Detailansicht II. in 6 zeigt den unteren Teil des Einbaustückes mit derselben Ringdichtung 400. Beide Detailansichten zeigen dasselbe Einbaustück 100.
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Die untere Stützwalze 200 umfasst einen Walzenballen 210 und einen Walzenzapfen 220-1. Auf den Walzenzapfen drehfest aufgesetzt ist eine Zapfenbuchse 230 mit einer sich in Richtung Walzenballen erstreckenden angeschraubten Zapfenbuchsenverlängerung 232. Die Stützwalze 200 mit dem Walzenzapfen 220-1 und der Zapfenbuchse 230 ist in der Lagerbuchse 160 drehbar gelagert. Zwischen der Lagerbuchse 160 und der Zapfenbuchse 230 ist ein Schmierfilm 205 ausgebildet. Aus diesem Schmierfilm tritt während des Walzbetriebs Schmiermittel in den Schmiermittelauffangraum 120 und dessen Aufweitung 120-1 aus. Die Lagerbuchse 160 ist drehfest in der Hauptbohrung 110 des Einbaustücks 100 gelagert.
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In 6 ist weiterhin der Dichtungshaltering 140 zu erkennen, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung einstückig mit dem Einbaustück verbunden ist. Der Dichtungshaltering dient zur Aufnahme der Ringdichtung 400, welche mit ihren Dichtlippen auf der Zapfenbuchsenverlängerung 232 dichtend aufliegt und dort eine doppelte Dichtungsfunktion erfüllt. Zum einen hindert die Ringdichtung-/Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, daran, aus dem Schmiermittelauffangraum 120, 120-1 zur Ballenseite hin auszutreten und zum anderen verhindert sie, dass Kühlwasser, eventuell zusammen mit Schmutz von der Ballenseite in den Schmiermittelauffangraum 120, 120-1 eindringen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Einbaustück für untere Stützwalze
- 100-A
- Ablaufseite des Einbaustücks
- 100-B
- Ballenseite des Einbaustücks
- 105
- Innenrand bzw. innere Mantelfläche der Hauptbohrung
- 106
- Wand
- 110
- Hauptbohrung
- 120
- Schmiermittelauffangraum
- 120-1
- Aufweitung des Schmiermittelauffangraumes
- 130
- Schmiermittelablaufbohrung
- 132
- Verbindungsbohrung
- 138
- Querbohrung
- 140
- Dichtungshaltering als Teil des Einbaustücks
- 160
- Lagerbuchse
- 200
- untere Stützwalze
- 205
- Schmierfilm
- 210
- Walzenballen der unteren Stützwalze
- 220-1
- Walzenzapfen der unteren Stützwalze
- 230
- Zapfenbuchse
- 232
- Zapfenbuchsenverlängerung
- 400
- Ringdichtung
- 700
- Aussparungen/Abflachungen
- 850
- Ständerfenster
- 860
- obere Arbeitswalze
- 862
- Einbaustück obere Arbeitswalze
- 870
- untere Arbeitswalze
- 872
- Einbaustück untere Arbeitswalze
- 880
- obere Stützwalze
- 890
- Einbaustück obere Stützwalze
- 895
- Biegezylinder für negative Biegung
- D1
- Durchmesser der Hauptbohrung
- D2
- Durchmesser der Querbohrung
- D3
- Durchmesser der Verbindungsbohrung
- LM
- senkrechte Längs-Mittenebene des Einbaustücks
- L
- Längsachse der Hauptbohrung
- LV
- Längsachse der Verbindungsbohrung
- LQ
- Längsachse der Querbohrung
- α
- Winkel zwischen der Vertikalen und der Längsrichtung der Verbindungsbohrung
- x1
- Abstand der Mittelpunkte der Querschnitte der beiden Schmiermittelablaufbohrungen
- X2
- kürzester Abstand zwischen der Längsachse der Querbohrung und dem Innenrand der Hauptbohrung
- r
- x1/D1
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Technical report on high-tech moduls for rolling mills” „Mogoil Roll-Neck Beerings” von K. Roeingh aus dem Jahre 2002 auf der Seite 4 in den Bildern I., II., III. und Bild 1. und 2. [0003]
