DE1452007C - Sicherheitseinrichtung bei einer Walzenanstellvorrichtung fur Walzwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung bei einer Walzenanstellvorrichtung für Walzwerke, bestehend aus dem Anstellantrieb zugeordnetem Druckzylinder mit Kolben und einer Ventileinrichtung mit zugehöriger Betätigungseinrichtung, durch die ein Entweichen des Druckmittels aus dem Druckzylinder bei Überschreiten eines zulässigen Walzdruckes ermöglicht wird, wobei die Steuerung der Ventileinrichtung selbsttätig oder von Hand erfolgen kann.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (österreichische Patentschrift 192 881) ist an den Druckzylinder über eine Rohrleitung mit einem gegebenenfalls zusätzlich eingeschalteten Druckreduzierventil ein Sicherheitsventil mit einem Kolben angeschlossen, der unter dem ihn auf der einen Seite beaufschlagenden Druck im Druckzylinder .entgegen der Wirkung einer ihn auf der gegenüberliegenden Seite beaufschlagenden Feder verschiebbar ist, bis er bei Übersteigen eines vorbestimmten Drucks eine Verbindung zu einer Nebenleitung freigibt und so eine Druckabsenkung herbeiführt. Diese Sicherheitseinrichtung ist mit dem wesentlichen Nachteil verbunden, daß sich der Kolben proportional zum Druck im Druckzylinder der Anstellvorrichtung verlagert.

Diese Verlagerung bringt in nachteiliger Weise eine Verminderung der Flüssigkeitsmenge im Druckzylinder des Anstellantriebs und damit eine unerwünschte Änderung der Walzenanstellung mit sich. Außerdem tritt bei Überschreiten der kritischen Druckgrenze ein nur allmähliches öffnen des Sicherheitsventils ein. Bekanntlich übt nun das an undichten Stellen durch ein geschlossenes Ventil hindurchtretende Druckmittel eine schädliche Wirkung aus, die umso stärker ist, je kleiner die Durchtrittsöffnung ist. Im" vorliegenden Fall kommt jedoch ein weiterer Nachteil hinzu: Der durch das öffnen des Ventils erwartete Druckabfall findet unter Umständen gar nicht statt, und der Druck im Druckzylinder kann — falls im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit der er zunimmt, nicht ausreichend viel Druckmittel entweicht — sogar noch zunehmen.

Die unerwünschte Volumenänderung im Druckzylinder des Anstellantriebs mit den angeführten Nachteilen ist auch bei etwas abweichenden vorbekannten Sicherheitseinrichtungen gegeben (deutsche Patentschrift 858 919 und USA.-Patentschrift 2 973 776), die sich eines vom Druck im Druckzylinder beauf-. schlagten Kolbens sowie eines Kniehebelmechanismus bedienen, über den sich der Kolben auf einer Feder abstützt. Der Kniehebelmechanismus wird bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks aus der gestreckten Lage in die zusammengeknickte Auslösestellung übergeführt, allerdings in Abhängigkeit vom Feder- und damit Kolbenweg. Bei der einen dieser Einrichtungen (deutsche Patentschrift 858 919) ist darüber hinaus noch eine erhöhte Volumenänderung im Druckzylinder vor dem endgültigen Ansprechen und Auslösen des Kniehebelmechanismus gegeben, da nach Zurücklegung eines gewissen Kolbenwegs auch hier vom Kolben ein Nebenkanal zwischen dem Druckzylinder und einem über eine Membran abge-, dichteten Nebenraum freigegeben wird, um den sich in der Nebenkammer aufbauenden Druck zur Beaufschlagung eines auf den Kniehebelmechanis einwirkenden Stößels zu verwenden.

Die genannten Nachteile sind auch bei Einsatz von Ventilen mit einem Ventilkörper nicht vermeidbar, der zur Erzielung einer möglichst vollständigen Abdichtung fest an seinem Sitz anliegt. Auch bei derartigen Ventilen hat das Druckmittel das Bestreben, den Ventilkörper entgegen der Wirkung einer Feder von seinem Sitz abzuheben. Bei nur geringem Überdruck des Druckmittels kann es durch die sich beim leichten Abheben des Ventilkörpers bildende Durchflußöffnung austreten. Außerdem besteht in einem solchen [Fall die Gefahr, daß es bei schwankendem überdruck zu einem Flattern kommt.

Bei Walzenanstellvorrichtungen von Walzwerken,

3 4

bei denen der Druckzylinder meistens noch mit meh- tung in Arbeitsstellung ist. Durch diese Ausbildung

reren Hilfswinden verbunden ist, steht nun das zusammen mit der stärkeren Dimensionierung der

Druckmittel unter sehr hohem Druck. Die Sicher- Feder ist jede Beziehung zwischen den beiden auf die

heitseinrichtungen derartiger Walzwerke gewährlei- Ventileinrichtung wirkenden Kräften ausgeschaltet

sten nur dann die angestrebte Sicherheit, wenn eine 5 und gewährleistet, daß sie sich nur bei Betätigung des

schnelle Ableitung von Druckflüssigkeit, d. h. ein Kniehebelmechanismus, nicht aber durch Überwin-

schnelles öffnen der Ventileinrichtung mit sehr kur- dung der Gegenwirkung der Kraft der Feder öffnet,

zer Ansprechzeit sichergestellt ist, so daß sich der im Der Öffnungsvorgang selbst spielt sich schlagartig,

Inneren der Druckzylinder sowie der angeschlossenen d. h. explosionsartig ab.

Verbindüngsleitungen herrschende Druck sehr io Zweckmäßigerweise ist die Ventileinrichtung unschnell abbauen kann, mittelbar in die Wand des zu schützenden Druckzy-

Es ist deshalb bereits eine Überlastsicherung in linders eingebaut und nicht, wie dies gewöhnlich der Form einer mit dem Druckzylinder verbundenen Fall ist, in eine an diesen angeschlossene Leitung einKammer vorgeschlagen worden (deutsche Patent- geschaltet. Jeder unnötige Druckabfall ist auf diese schrift 951801), deren sie abschließende Membran 15 Weise vermeiden.

bei Überbeanspruchung zerstört werden soll, um das Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, Druckmittel entweichen zu lassen. Da nun die in der wenn als zusätzliche Betätigungseinrichtung ein beid-Praxis auftretenden Kräfte tausende von Tonnen er- seitig beaufschlagbarer, in einem Zylinder angeordnereichen können, ist es sehr fraglich, ob die Membran, ter Druckkolben vorgesehen ist, dessen Kolbenstange selbst bei sehr solider Ausbildung, diesen Kräften 20 mit dem Kniehebelmechanismus verbunden ist.' Mit standzuhalten in der Lage ist, und ob sie überhaupt Hilfe einer derartigen Betätigungseinrichtung läßt ihre ursprüngliche Lage beibehalten kann, da sie al- sich in Abhängigkeit von bestimmten Maximalwerten lein unter dem Anlagedruck zweier miteinander ver- des Drucks im Druckzylinder die Ventileinrichtung schraubter Flansche eingespannt gehalten wird. Um schlagartig öffnen und der Druckzylinder an die Atwirksam zu sein, müßte eine derartige Überlastsiche- 25 mosphäre anschließen, oder aber die Ventileinrichrung notwendigerweise an der oberen oder der unte- tung kann ganz plötzlich geschlossen werden. Der ren Traverse der Fenster jedes Gerüsts auf sehr auf- Druck des Hilfsdruckmittels der zusätzlichen Betätiwendige Weise festgelegt sein; in jedem Fall wäre ein gungseinrichtung, der — ebenso wie die Kraft der Membranaustausch bei einem etwaigen Ansprechen dem Kniehebelmechanismus zugeordneten Feeler — der Sicherheitseinrichtung außerordentlich verwik- 30 vom Druck im Druckzylinder unabhängig ist, kann kelt, da hierzu die die Membran einschließenden beliebig .und so hoch wie erforderlich gewählt sein, so Flansche wesentlich auseinandergedrückt werden daß' der Kniehebelmechanismus mit einer vorbemüßten. Ein derartiges Auseinanderrücken würde das stimmten Geschwindigkeit betätigt wird, und zwar Verlagern der Gesamtheit oder eines wesentlichen trotz der gemeinsamen Gegenwirkung des im Druck-Teils der beweglichen'Walzanlagenelemente, wie z. B. 35 zylinder herrschenden Hauptdrucks und der Kraft der Einbaustücke und der Walzen, voraussetzen. Da- der Feder, -die das Bestreben haben, den Kniehebelbei wäre ferner eine beträchtliche Erhöhung der Ge- mechanismus in seiner gestreckten Arbeitslage zu rüste Voraussetzung, was mit entsprechend höheren halten.

Kosten für die Walzanlage verbunden wäre. Trotz Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die

dieses höheren Aufwands könnte mit einer derartigen 40 Kolbenstange an dem Kniehebelmechanismus über

Sicherheitseinrichtung im Bedarfsfall weder eine ge- die Achse und die längliche öffnung mit Spiel ange-

gegenenfalls ferngesteuerte Auslösung noch — wie lenkt ist.

bereits erwähnt — eine Wiedereinschaltung in den Eine baulich besonders einfache Ausführung wird

Betriebszustand vorgenommen werden. erzielt, wenn der eine der beiden Hebel des Knie-

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die 45 hebelmechanismus als Winkelhebel ausgebildet ist, an Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art so dessen freiem Hebelarm die Kolbenstange angreift, weiter auszugestalten, daß die genannten Nachteile Vorteilhafterweise umfaßt die Druckmittelquelle herkömmlicher Ausführungen weitgehend ausge- für den Zylinder einen an ein Druckluftnetz angeschaltet, eine einwandfreie Abdichtung der Ventilein- schlossenen Druckluftspeicher, richtung in geschlossenem Zustand unabhängig von 50 Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale' der dem Druck im zugehörigen Druckzylinder sicherge- Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreistellt und ein schlagartiges, d. h. explosionsartiges bung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsöffnen bei Überschreiten eines vorbestimmten weise dargestellt, und zwar zeigt Drucks gewährleistet sind. F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Walzenan-

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist im 55 Stellvorrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung gewesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil- maß der Erfindung mit in Schließstellung befindlicher einrichtung mit einem Kniehebelmechanismus ver- zugehöriger Ventileinrichtung,

bunden ist, der in gestreckter Schließstellungslage Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach

durch eine Feder mit einem höheren Druck als der Fig. 1 und

zulässige Walzdruck beaufschlagt ist, und daß zur 60 Fig. 3 einen Vertikalschnitt entsprechend demjeschlagartigen Überführung des Kniehebelmechanis- nigen gemäß Fig. 1, jedoch mit geöffneter Ventileinmus aus der Schließstellungslage in Öffnungslage richtung.

dem Kniehebelmechanismus eine zusätzliche, in Ab- Wie aus F i g. 1 ersichtlich, umfaßt die Walzenan-

hängigkeit vom zulässigen Walzdruck gesteuerte Be- Stellvorrichtung des nicht näher dargestellten WaIz-

tätigungseinrichtung zugeordnet ist. 65 werks einen Druckzylinder 1 mit darin angeordnetem

Die Feder wirkt somit nicht unmittelbar auf den Kolben, der auf bekannte Weise auf die Walzen ein-

Ventilkörper, sondern vielmehr über einen Kniehe- wirkt. In einer in der Wand des Druckzylinders 1 vor-

belmechanismus, der bei geschlossener Ventileinrich- gesehenen Bohrung ist eine Ventileinrichtung mit

einem Ventil 2 und einem Körper 3 gelagert, der aus einem Metall hoher Festigkeit besteht, außenseitig abgerundet ist und innenseitig einen Dichtungsring 4 trägt. Ein in einer Führung 6 längsverschiebbares Stützteil 5 liegt bei geschlossener Ventileinrichtung unter der Wirkung eines Kniehebelmechanismus am Ventilkörper 3 an. Dieser Kniehebelmechanismus, umfaßt eine Achse 7, einen Lenker 8, einen Hebel mit den Hebelarmen 9 und 11 und eine dem Hebelarm 9 sowie dem Lenker 8 gemeinsame Achse 10. Der Lenker 8, der am Stützteil 5 angreift, ist — wie aus F i g. 2 ersichtlich — aus zwei parallelen einzelnen Lenkern gebildet. Der zweite Hebelarm 9, der mit dem Lenker 8 über eine ihnen gemeinsame Achse 10 verbunden ist, ist Teil eines Winkelhebels, bei dem der freie Hebelarm durch den Hebelarm 11 gebildet ist. Der Winkelhebel ist über eine Achse 13 an einem Teil 12 schwenkbar angelenkt, der in der gleichen Führung 6 wie das Stützteil 5 verschiebbar ist. Alle Anlenkstellen sind zur Verringerung der Reibungen beispielsweise mit geeigneten Ringen oder mit Kugeloder Nadellagern ausgerüstet.

Eine aus einem Stapel vorgespannter Belleville-Scheiben bestehende und somit als Tellerfeder ausgebildete Feder 14 liegt einerseits am Teil 12 und andererseits an einer Mutter an, die auf eine zur Tellerfeder koaxiale Schraube 15 aufgeschraubt ist. Diese aus der Schraube und der Mutter bestehende Einheit dient zum wunschgemäßen Einstellen der Kraft der Feder 14.

Die Bahn des Hebelarms 11 des Kniehebelmechanismus wird beim Einrücken durch einen Anschlag begrenzt, der,im vorliegenden Beispiel aus einer im Teil 12 festgelegten Schraube 16 besteht. '

Querverbindungen 17 und 18 dienen zur Aufrechterhaltung der Einstellung der Schrauben 15 und 16.

Dem Kniehebelmechanismus 7 bis 11 ist eine zusätzliche, in Abhängigkeit vom zulässigen Walzdruck gesteuerte Betätigungseinrichtung 19 zugeordnet. Diese umfaßt einen Zylinder 20 mit einem beidseitig beaufschlagbaren Druckkolben 22, dessen Kolbenstange 21 mit dem Kniehebelmechanismus verbunden ist. Der Zylinder 20 ist mittels eines Gelenks 35 ebenfalls an der Führung 6 befestigt.

Die Kolbenstange 21 ist mit einer Gabel 23 verbunden, die eine Achse 24 trägt. Diese durchsetzt , eine längliche öffnung 34 des Hebelarms 11.

Die beiden Zylinderräume des Zylinders 20 sind an einen unabhängigen Steuerkreis angeschlossen, dessen Leitungen einen vierarmigen Verteiler 28 umfas- so sen, über den jeweils der eine oder der andere Zylinderraum mit einer Druckmittelquelle in Verbindung gebracht werden kann. Diese umfaßt einen Druckluftspeicher 26, der mit einem Druckluftnetz über ein Rückschlagventil 27 verbunden ist. Der Steuerkreis enthält ferner ein beispielsweise von einem Elektromotor E steuerbares Ventil 25.

In einem Behälter 29 wird das bei geöffneter Ventileinrichtung 2, 3 ausströmende Druckmittel gesammelt. Eine Leitung 30 verbindet den Behälter mit einem nicht dargestellten Rückgewinnungsbehälter. Uber_; eine Leitung 32 mit kleinem Querschnitt können gegebenenfalls auftretende Leckströme abfließen. Mit Hilfe von Schrauben 31 ist die Führung 6 im Hinblick auf die auftretenden Beanspruchungen fest mit dem Druckzylinder 1 verbunden.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung arbeitet wie folgt: In der in Fig. 1 dargestellten Normallage liegt die Achse 10 geringfügig unterhalb der Verbindungslinie der beiden Achsen 13 und 7, und die Ventileinrichtung 2, 3 wird unter dem Druck der Feder 14 geschlossen gehalten. Die Leitung 32 ermöglicht eine Überprüfung der durch den Dichtungsring 4 gebildeten Dichtung, die einwandfrei sein muß.

Übersteigt der im . Druckzylinder 1 herrschende Druck den vorbestimmten Richtwert, so sendet ein nicht näher dargestellter Detektor ein Signal, z. B. ein elektrisches Signal, zum angeschlossenen Motor £ für den Antrieb des Ventils 25 aus. Dadurch wird der in der Zeichnung rechte Arbeitsraum des Zylinders 20 schlagartig unter Druck gesetzt und der linke Raum gleichzeitig mit der Atmosphäre verbunden. Der Kolben 22 wird sehr schnell in die in Fig. 3 veranschaulichte Stellung übergeführt. Dabei rückt die Kolbenstange 21 den Kniehebelmechanismus 7 bis 11 aus.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, genügt für das Ausrücken, d.h. das Überwinden dec gestreckten Totlage des Lenkers 8 und des Hebelarms, zunächst ein nur sehr kleiner Hub des Kolbens 22. Von diesem Augenblick an nimmt das öffnen des Kniehebelmechanismus und damit der Ventileinrichtung 2, 3 unter der gemeinsamen Wirkung der folgenden drei Kräfte seinen Fortgang: der Kraft des Kolbens 22, der Kraft der Feder 14 und der Kraft des im Druckzylinder 1 herrschenden Drucks. Die Ventileinrichtung 2, 3 wird also schlagartig völlig geöffnet. In Ausschaltstellung nehmen alle Vorrichtungsteile schließlich die in F i g. 3 dargestellte Lage ein. Diese Funktionsweise ist vor allem deshalb von besonderem Interesse, weil sie gewährleistet, daß bei zu, geringer Bemessung des Walzenabstandes in bezug auf das Walzgut und daraus resultierenden starken Überdrücken eine so schnelle Druckabsenkung im Druckzylinder 1 des der Walzenanstellung dienenden Kolben-Zylinder-Systems herbeigeführt wird, daß eine Schädigung des Walzwerks vermieden ist.

Auf gleiche Weise kann bei einem Druckabfall im Inneren des Kolben-Zylinder-Systems zur Walzenanstellung vom Detektor ein entsprechendes Signal ausgesandt werden, das den Motor E und damit das Ventil 25 und dann den Verteiler 28 betätigt, so daß der erfindungsgemäße Mechanismus in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird.

Durch die Anordnung des Druckluftspeichers 26 im Steuerkreis ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann arbeiten kann, wenn eine Störung im Druckluftnetz vorliegt. Das Rückschlagventil 27 gewährleistet dann, daß keine Druckluft vom Speicher 26 in das abgetrennte Netz zurückfließen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Einrichtung nach der Erfindung nicht nur bei Überdruck anspricht, sondern vielmehr eine Betätigung bei anderen Bedingungen zuläßt: bei Druckmangel, einer mittels eines geeigneten Prüfgeräts feststellbaren Störung und auch einem im Bedarfsfall eiligen Eingriff von Hand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung bei einer Walzenanstellvorrichtung für Walzwerke, bestehend aus dem Anstellantrieb zugeordnetem Druckzylinder mit Kolben und einer Ventileinrichtung mit zugehöriger Betätigungseinrichtung, durch die ein Entweichen des Druckmittels aus dem Druckzylinder bei Überschreiten eines zulässigen Walzdrucks ermöglicht wird, wobei die Steuerung der Ventileinrichtung selbsttätig oder von Hand erfolgen kann, dadurchgekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (2, 3) mit einem Kniehebelmechanismus (7 bis 11) verbunden ist, der in gestreckter Schließstellungslage durch eine Feder (14) mit einem höheren Druck als der zulässige Walzdruck beaufschlagt ist, und daß zur schlagartigen Überführung des Kniehebelmechanismus (7 bis 11) aus der Schließstellungslage in Öffnungslage dem Kniehebelmechanismus eine zusätzliche, in Ahbängigkeit vom zulässigen Walzdruck gesteuerte Betätigungseinrichtung (19) zugeordnet ist.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Betätigungseinrichtung ein beidseitig beaufschlagbarer, in einem Zylinder (20) angeordneter Druckkolben (22) vorgesehen ist, dessen Kolbenstange (21) mit dem Kniehebelmechanismus verbunden ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (21) an dem Kniehebelmechanismus (7 bis 11) über die Achse (24) und die längliche öffnung (34) mit Spiel angelenkt ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Hebel des Kniehebelmechanismus (7 bis 11) als Winkelhebel ausgebildet ist, an dessen freiem Hebelarm (11) die Kolbenstange (21) angreift.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle für den Zylinder (20) einen an. ein Druckluftnetz angeschlossenen Druckluftspeicher (26) umfaßt.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch unmittelbaren Einbau der Ventileinrichtung in die Wand des Druckzylinders (1).