DE1452009A1 - Verfahren und Anordnung zur Verminderung des Durchbiegens verhaeltnismaessig starrer belasteter Konstruktionen - Google Patents

Description

Konstruktionen

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Lösung des Problems der Durchbiegungen in grossen Belastungen unterworfenen schweren Metallkonstruktionen. Nachfolgend wird die Erfindung an Walzwerken zum Walzen von Metallbändern u.dgl. erläutert, doch kann die Lehre der Erfindung auch bei anderon Konstruktionen Anwendung finden. Beim Walzen von Metallblechen oder/Bankern sind die zur Erzeugung der gewünschten Streckung und der Stärkenverminderung des Metalls erforderlichen Kräfte bekanntlich sehr gross und sie wirken in erster Linie in einer Richtung, in der sie die Arbeitswalzen voneinander zu trennen suchen, aus welchem Grund sie auch gewöhnlich als Walzentrennkräfte

bezeichnet Pr/Ba

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bezeichnet werden. Es ist weiterhin bekannt, dass die Walzentrennkräfte durch die Verwendung von Arbeitswalzen geringen ■"urchmessers vermindert werden können. Dünne Arbeitswalzen werden durch die auftretenden Kräfte jedoch verhältnismässig leicht durchgebogen.

Aus diesem Grund ist es bei Walzwerken mit verhältnismässig dünnen Arbeitswalzen üblich, Stützmittel vorzusehen, welche der Durchbiegung der Arbeitswalzen entgegenwirken sollen. Solche Stützmittel können aus anderen Walzen von sehr viel grösserem Durchmesser bestehen, wie dies bei den bekannten Vierwalzengerüsten oder in Gf-ruppenwalzwerken der Pail ist.

Ein zweites Anwendung findendes Mittel zur Verringerung des Durchbiegens der Arbeitswalzen·besteht dtrin, dass deren Oberfläche ballig geschliffen wird. Man erhält auf diese Weise Arbeitswalzen, die in der Kitte ihrer Arbeitsflächen" dicker sind als an deren Enden. Das Balligschleifen" der Arbeitswalzen ist in der Hauptsache nur dann'wirksam, wenn "* eine Reihe von Walzbedingun ;en vorliegt," nämlich wehn "die"""'"*"" Wälzentrennkräfte einen bestimmten Viert haben und ko'nstatit bleiben. Bemerkt sei,dass ein- Balligschleifen der Arbeitswälzen, welches die Walzendurchbiegung unter irgendwelchen "gegebenen Umständen überkompensiert in der Erzeugung von B ndern mit" einem übermässig ausgewalzten Mittelteil resultiert, während eine Unterkompensation die gegenteilige Wirkung hat.

• . Walzwerke,

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Walswerke, welche konstruiert wurden, um flaches Walzgut zu erzeugen, wurden wesentlich verbessert. Das in zahlreichen Patentschriften beschriebene Sendzimir-Kaltwalzwer-k verwendet ein Gehäuse, das durch Balken gekennzeichnet ist, die sich in der Längsrichtung der Arbeitswalzen erstrecken.^ Die Arbeitβwalzen, welche gewöhnlich von ein oder mehreren Gruppen vonZwischenwalzen getragen werden, stützen sich endgültig auf Lagerwalzen ab, die in Sätteln der Balken gelagert sind.. Infolgedessen sind die Arbeitswalzen über ihre ganze wirksame Länge unterstützt und sie werden in jeder Hinsicht und in jedem Anwendungsfalle daran gehindert, sich unter de« Einfluss der Walzentrennkräfte durchzubiegen, abgesehen von dem Hass, in welchem sich die Balken selbst durchbiegen. Die Balken können ziemlich schwer und starr ausgeführt werden. Walzwerke dieser Art (wie z.B. die amerikanischen Patentschriften 2 479 974 und 2 566 679) liefern flaches Walzgut mit bisher unbekannter Genauigkeit. Beispielsweise war es bei Sendzimir-Bandkaltwalzwerken möglich, die Barohbiegungen unter einem 10 000 stel Zoll zu halten, wenn die auf die Balken einwirkenden Kräfte unter etwa 1 000 Pfund pro Quadratzoll lagen und die Balken selbst Ötahlguseetüoke mit einer Elastizitätsgrenze von Über 40 000 PfuQd pro Quadratioll waren.

Weiterhin ist es* wie sich aus der amerikanischen Patentschrift 2 776 586 und aus anderen Veröffentlichungen ergibt,

möglich,

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möglich., die Walzwerksgehäuse einschliesslich der Balken so zu konstruieren, dass Durchbiegungen im Mittelteil derselben grossenteils dadurch kompensiert werden, dass sich die Balken nahe den Enden der wirksamen Teile der •^rbeitswalzen durchbiegen können.

Diese grosse Genauigkeit solcher Walzwerke neigt dazu, sich zu vermindern, w enn aus irgendwelchen Gründen die Walzentrennkräfte besonders iioch ansteigen, oder wenn bei dem Bestreben, die Balken steifer zu machen, die bekannte •Erscheinung eintritt, dass die erzielte Verbesserung nicht im Verhältnis zu dem erhöhten aufwand ansteigt.

In solchen Fällen ist eine Vergrösserung der Querschnittsabmessungen der Balken ein ungeeignetes Mittel, um ihre Steifheit in dem gewünschten Masse zu verbessern. Wenn bei mechanischen, unter Belastung arbeitenden Konstruktionen eine Durchbiegung schädlich ist, jedoch aus geometrischen oder technologischen Gründen es nicht möglich oder ratsam ist, die gewünschte Steifheit durch blosse Vergrösserung der Abmessungen zu erzielen, so hat man sich bisher im

allgemeinen dadurch zu helfen versucht, dass eine andere Stahlkonstruktion mit grösserer Steifheit vorgesehen wird, an xvelcher sich die erstgenannte Konstruktion äpstützen kann. Dies ist jedoch nicht immer sehr wirksam, weil der Elastizitätsmodul nicht beliebig gewählt werden kann, weil

die

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die zusätzliche Verstärkungskonstruktion in der Regel aus Stahl gefertigt wird. Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel und eine Konstruktion zu schaffen, wodurch die Vermeidung einer Durchbiegung nicht allein von der Starrheit der Stützkonstruktionen abhängig ist. Bs gehört somit zur Aufgabe der Erfindung, einer Durchbiegung von Konstruktionen abzuhelfen, wo Steifheit allein die Durchbiegung nicht in angemessener Weise beseitigen kann.

Durch die erfindungsgemässen Konstruktionen kann die Heigung zu Durchbiegungen in weitem Umfange kompensiert werden, ohne dass es notwendig ist, die G-rösse und das Gewicht von versteifenden Teilen wie z.B. Balken, Walzen o.dgl. zu vergrössern.

Durch die Erfindung werden der Durchbiegung entgegenwirkende Mittel geschaffen, die in ihrer Wirksamkeit selektiv sind uid die bei einer Durchbiegung ausgesetzten Stützelementen an verschiedenen Stellen und mit verschiedener Wirksamkeit in Abhängigkeit von dem Ort und der Grosse der Durchbiegungen begünstigenden K_räfte zur Anwendung gebracht werden können.

Die erfindungsgemässen Mittel der vorstehend beschriebenen Art ermöglichen eine genaue Arbeitsweise von Walzwerken

über

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über einen weiten B ereich weohselnder Bedingungen. Sie sind auch so einstellbar, dass sie wechselnden Bedingungen selbst im Verlauf eines und desselben Walzarbeitsganges gerecht werden können.

Bin Merkmal der Erfindung ist die Schaffung von Mitteln, welche die Durchbiegung unter der Belastung kompensieren oder vermindern und ausserdem von Mitteln, die das Ausmass einer etwaigen verbliebenen.. Durchbiegung oder die zu ihrer Beseitigung erforderlichen Kräfte anzeigen.

Beispielsweise ^usführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigt die Zeichnung und zwar sind:

Fig.1 ein senkrechter Schnitt durch eine einer Durchbiegung unterliegende Konstruktion, Kornpensierungsmittel für diese Durchbiegung und eine Messvorrichtung zur Anzeige des Ausmasses der Durchbiegung oder Kompensierung,

Fig.2 eine ütirnansicht mit im Schnitt dargestellten Teilen der gleichen Konstruktion,

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Fig.3 ein senkrechter Schnitt durch ein Vierwalzengerüst für die Anwendung der Erfindung, wobei der Schnitt in einer zu den Achsen der Walzen parallelen. Ebene liegt,

Pig.4 eine ^nsLoht eines der ο tützelementkerne,

Pig.5 ein Schnitt, welcher das Zusammenwirken eines Stütz elementenkernes und seiner Hülse erkennen lässt,

eine Vorderansicht mit bestimmten Teilen eines durch Balken abgestützten Walzwerkes mit geschnitten dargestellten Teilen,

Fig.7 βία Querschnitt in der Mittelebene der Konstruktion nach Fig.6 und

?ig«8 ein· Vorderansicht ähnlich Pig.6 einer abgeänderten Ausfuhrungsform der Konstruktion.

Di· Yorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der bisher verwendeten Mittel sum Verhindern schädlicher ^urohbiegungen dar, und sie ist insbesondere bei Konstruktionen wertvoll, wo 4ie Gestalt oder Porm der Konstruktion so sind, da«β man sich allein auf die Starrheit eines bestimmten Elements oder bestimmter

Blemente

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Elemente nicht verlassen kann, weil hierdurch keine aus reichende Virkun·· erzielt wird. Infolgedessen ist die Erfindung bei Konstruktionen wertvoll, bei welchen eine Vergrösserung des Ausrnasses oder der Querschnittsdicke eines oder mehrerer Elemente keine mit dem erhöhten vergleichbare Verbesserung ergibt.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung ist die Konstruktion, welche eine Durchbiegung verhindern soll, in zwei zusammenwirkende Teile aufgeteilt, nämlich einen ersten Teil, welcher bestrebt ist, den durchbiegenden Kräften durch eine hohe Starrheit Widerstand zu leisten und einen_zweiten Teil, der auf den ersten Teil einwirkt und ihn stützt, wobei der zweite Teil seinerseits einer Durchbiegung unterliegen kann, der aber dennoch die Durchbiegung in dem ersten Teil noch verringert.

Obwohl in vielen Einrichtungen der erste Konstruktionsteil viel steifer sein wird als der zweite und die Belastung unmittelbar aufnehmen wird (wobei er niedrigen Einheitsbelastungen ausgesetzt ist) und der äussere Konstruktionsteil einer ebenso hohen Einheitsbeanspruchung unterliegen kann wie das Material aushält, sodass eine Durchbiegung stattfindet, so kann die Anordnung der Teile doch auch umgekehrt werden, wie dies nachfolgend beschrieben werden

wird»

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wird. Weiterhin stellt es keine Beschränkung der Erfindung dar, dass einer der beiden Konstruktionsteile notwendiger-

weise wesentlich steifer sein muss als der andere. In jedem Falle findet jedoch eine Belastungsübertragung von einem der Konstruktionsteile auf den anderen statt, sodass unter den besonderen Benutzungsbedingungen der Einrichtung einer

der Konstruktionsteile in im wesentlichen undurchgebogenem Zustand oder in einem Zustand geregelter Durchbiegung gehalten werden kann·

Bine -^usfuhrungsform der Erfindung ist schema tisch in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Hier ist ein Gerüst 1 mit balken-" artigen Teilen 2 und 3 vorhanden, die an ihren Enden durch Teile 4 und 5 miteinander verbunden sind. Die Teile 2, 3» 4 und 5 umgeben einen mittleren Hohlraum 6, innerhalb dessen Kräfte in der Richtung des Pfeils 7 einwirken. Die Balken 2 und 3 können dadurch versteift werden, dass sie eine wesentliche senkrechte Höhe erhalten.

j Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, dass das Gerüst ein einstückiges G,eh.äuae für ein Kaltwalzwerk ist, dass die Gesamtlänge der öffnung oder des Raumes 6 etwa 120 Zoll beträgt und dass in dem Raum 6 mit Hilfe einer WaIzeinrichtung, die sich endgültig auf den Balken 2 und 3

abstützt,

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abstützt, ein Material gewalzt werden soll. Ferner sei angenommen, dass in dem Walzwerk ein Material von 100 Zoll Breite zu walzen ist. Unter diesen Umständen können die in Richtung des Pfeils 7 auf die Balken 2 und 3 übertragenen Kräfte über eine Ge samt lan -~e von 100 Zoll je Zoll in einer GrosseηOrdnung von etwa 10 Tonnen liegen. Sa ist schwierig, unter Verwendung eines Stahlgussstückes von angeaessen grossem Querschnitt, das selbst ein Gewicht von etwa Sonnen haben würde, einen Rahmenteil 1 zu schaffen, bei dem sich die Balkenteile 2 und 3 unter der angenommenen Last in ihrer Mitte weniger als etwa 0,0008 bis 0,001 Zoll durchbiegen. Überdies würde eine Gewichtsvergrösserung des Gehäuses auf z.B. 200 !Donnen wahrscheinlich nur eine geringe Abnahme oder überhaupt keine Abnahme der unter der Last stattfindenden Durchbiegung bewirken.

Je nach der von dem Walzwerk zu leistenden Arbeit können Durchbiegungen in dem oben angegebenen Bereich annehmbar sein. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die spezifischen Durchbiegungen nur solange innerhalb des als zulässig angenommenen Bereichs bleiben werden, als die anftretenden Kräfte eine bestimmte Grenze nicht überschreiten. Weiterhin kann ein gegebener Durchbiegungsbereich

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bereich.bei ,Änderungen des Walzverfahrena und insbesondere wenn breites Blech- oder Bandmaterial gewalzt wird, nicht mehr zulässig sein. Je breiter das zu walzende Material ist, umso mehr werden Durchbiegungen ein Walzgut von ungleichmassiger Stärke und welliger ^tmifcttrzur Folge haben. Korrekturnassnahmen wie z.B. das Balligschleifen der Walzen haben bekanntlich die richtige Wirkung nur bei einer bestimmten Belastung. Ein wesentlicher Teil des von der Erfindung gelösten Problems besteht jedoch in dem Erfordernis von Vorkehfiungen, wodurch die Durchbiegung verhindert, vermindert oder innerhalb bestimmter zulässiger Grenzen gehalten werden kann und zwar völlig unabhängig von der Grosse und-der Lage der Belaetungskräfte.

Zu diesem Zweok ist bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Gerüst 8 vorgesehen, welches aus einem oberen Balken 9 und einem unteren Balken 10 besteht. Die Enden dieser Balken sind miteinander durch Zugglieder 11 und 12 verbunden. Zwischen dem oberen Balken 9 und dem oberen Balken 2 des Gussstückes 1 befindet sich eine ' Hehrsfthl von in Abstand voneinander befindlichen hydraulisch betätigten Ereesen 13|13a..*13«. In ähnlicher Weise ist swiaehea dem unteren Balken 10 des Gerüstes 8 und dem unteren Balken 3 des Gussstücks eine Reihe von hydraulisch

" betätigten

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betätigten Pressen H, Ha...He angeordnet. Diese hydraulischen Pressen bestehen aus Zylindern, die auf Balken des Gerüstes 8 angeordnet sind, und Kolben 15» die auf den oberen bzw. den unteren Balken des Grussstücks 1 in den ausgewählten Abständen einwirken. Werden die hydraulischen Pressen betätigt, so werden auf die Balken 2 und 3 Kräfte übertragen, die den durchbiegenden Wirkungen der in der Richtung 7 verlaufenden Walzentrennkräfte entgegenwirken. Bei der Ausübung dieser Gegenkräfte ist es gleichgültig, ob die Gerüstbalken 9 und 10 sich durchbiegen und es spielt auch keine Rolle, ob eine Längung der Spannelemente und 12 eintritt, solange diese Durchbiegungen .und längungen sich innerhalb der Elastizitätsgrenzen des Materials halten, aus welchem das zweite Gerüst 8 gefertigt ist. Es beruht dies darauf, dass die von den hydraulischen Pressen 13 und H usw. ausgeübten Drücke von den Drücken des Druckmediums innerhalb der Zylinder abhängen. Es ist durchaus möglich, die Zylinder getrennt zu betätigen, da die Grosse der jeweiligen Durchbiegung sich längs der Balken 2 und 3ändern kann. Die beschriebene Einrichtung erlaubt also die übertragung von Gegenkräften auf die Balken in verhältnismässig geringen Abständen und in unmittelbarem Verhältnis zu den jeweiligen Durchbiegungen, die auftreten

würden,

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würden, wenn die Gegenkräfte nicht vorhanden wären. Die Walzentrennkräfte bewirken unterschiedliche Durchbiegungen über das Walzwerk nicht nur wenn 'Walzgut mit voller Breite gewalzt wird. Wird das Walzwerk dazu benutzt, um schmälere Bänder zu walzen, so ergibt sich augenscheinlich eine weitere ungleiche Verteilung der Kräfte über das Walzwerk, sodass die Kompensation in den beiden Fällen verschieden sein muss.

In dem Ausführungsbeispiel sind die Balken 2 und 3 so auegeführt, dass sie Durchbiegungskraften widerstehen können, da das Hilfsgerüst 8 die gewöhnliche Neigung der Balken sich durchzubiegen unterdrückt. Die Balken des Gussstückes 1 müssen somit genügend steif sein, damit die Durchbiegung zwischen den Angriffsstellen der Kolben 15 vernachlässigt werden kann. Die Sinstelluflg des von einem Einzelzylinder ausgeübten Druckes kann, wiederum angenommen, dass das erste Gebilde 1 ein Teil eines Walzwerkes ist und dass die Zylinder 13| 14 etc. getrennt betätigt werden, können, unter Beobachtung und Nachmessung des Walzgutes erfolgen. Ip Übereinstimmung' damit wird dann der Druck in den verschiedenen Zylindern so eingestellt, dass man ein flachea Produkt frei von Wölbungen u.dgl. erhält.

Die

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Die Figuren 1 und 2 zeigen auch die Mittel, mit deren Hilfe die Durchbiegung geneesen und die Einstellung entsprechend diesen Messungen durchgeführt werden kann. Die Balken 2 und 3 sind mit verhältniamässig kleinen Längsbohrungen 16 und 17 versehen. Ein rahmenförmiger Teil 18 hat obere und untere Schenkel 19 bzw. 20, die durch diese Bohrung hindurchgehen. In der oberen Bohrung befinden sich Elemente 21, welche den Rahmen 18 an den Enden des Balkens 2 derart unterstützen, dass die Rahmen-Bohenkel 19 und 20 normalerweise die Balken 2 und 3 nicht berühren.

Zwischen dem oberen Schenkel 19 und dem Boden der Bohrung 16 befindet sich eine Reihe von Messvorrichtungen 22. Eine gleiche Reihe von Messvorrichtungen 23 ist zwischen den Schenkel 20 und der Oberseite der Bohrung 17 angeordnet. Diese Messvorrichtungen befinden sich vorzugsweise gegenüber denJolben 15 der Presszylinder. Die Messvorrichtungen sind von bekannterArt und dienen dazu, Änderungen des . ■ Abstandes zwischen dem Rahmen 18 und dem Boden bzw. der Oberseite der Bohrung 16 bzw. 17 anzuzeigen. Der Boden und die Oberseite der Bohrungen können gegebenfalls mit einer Auskleidung aus härterem Metall versehen sein, wie dies bei 24 dargestellt ist. Von den Messvorrichtungen gehen gleichgültig ob sie mit einer Druckverlagerung oder elektrisch arbeiten, Leitungen naoh

aussen,

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aoaaen, aodaee die !lesevorrichtungen einzeln abgelesen werden können. Bar lahmen 18 unterliegt nioht den auf die Balken einwirkenden Biegekräften abgesehen von dem kleinen Bruchteil dieaer Kräfte, der duroh die Meeevorriohtungen 22 und 25 übertragen werden kann·

Dar Rahmen 18 let so steif, dass er diesen Kräften widerstehen kann, aodass die !lesevorrichtungen ein genaues Hass Aar tateäohliohen Durchbiegungen der Balken 2 und 3 angeben.

Dia Angaben der !lesevorrichtungen 22 und 23 können in ver-•ahlaAener Waise verwertet werden. Sie können auf nicht Aargtsteilten 8kaleη erscheinen, sodasβ das Bedienungspersonal auf (found dieser Angaben die hydraulischen Drücke in Aon verschiedenen Eylindern 13» U ato. von Hand aus <i!lMjfr*ll*n kann» la können aber auch aatasrntieoh wirkende nloht Angestellte Tar»!ndungen awiaohan den !lesevorrichtungen ttjtl ti und Ventilen vorhaoden sein, we lohe die hydra uiylildtr atauarn. Wenn aa aloh am die auaserordent-

f eohAlk de« genauen Valaans von f laohen haidalt, ao lit ae «wtokmäeiig auaser dar an BaeeluHi*lttr notwendige Fälle eine Haηd-. Dia Haßt regelung kann auf Grund

lieBBTorrlelituntan gelieferten Angaben oder auf " : --^: ■ · grand

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ORIGINAL INSPECTED

Grund von Angaben von Instrumenten, die das gewalzte Material selbst nachmessen oder auf Grund beider Messwerte erfolgen.

Es sei bemerkt, dass die anordnung der ^teilen oder Bereiche, welche von den Kolben 15 der Druckzylinder berührt werden, in versciiedener Weise erfolgen kann. Es hängt dies in grossemMasse von der Art des Walzwerkes ab. Ferner, sei darauf hingewiesen, dass anstelle der hydraulischen Zylinder auch andere druckausübende Vorrichtungen, wie z.B. Spindeln, Keile, Druckkissen u.dgl. Verv/endung finden können. Einige dieser Vorrichtungen werden nachfolgend beschrieben.

Die Figuren 3, 4 und 5 erläutern die Grundgedanken der Erfindung in Anwendung auf Walzwerke, wobei es sich bei dem Ausführungsbeispiel um ein Vierwalzengerüst handelt. Ein solches in Fig.3 gezeigtes Walzwerk kann die üblichen Ständer 25 und 26 haben. Zwischen den Arbeitswalzen 28 · und 29 ist ein Werkstück 27 dargestellt, das heruntergewalzt wird. Die Arbeitswalzen haben Zapfen 30, 31, 32 und 33» welche in Lagern 34, 35, 36 und 37 laufen. Ii ie se Lager sind in den Penstern der Walzwerksgestellteile in typischer Weise verschiebbar. Wie ferner üblich, haben die

Arbeitswalzen

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Arbeitswalzen Kupplungen 38 und 39, mittels deren Hilfe sie über ein konventionelles Zahnradvorgelege an den Walzwerkantriebsmotor angeschlossen werden können.

Die Abstützung des Walzwerks nach Fig.3 besteht aus zwei Teilen, einem oberen und einem unteren Stützteil, nämlich den inneren Stützwalzen 40 bzw. 41 . Diese 'VaI ze η sind aus vollem Material gefertigt, haben jedoch gewisse, nachfolgend näher beschriebene Bohrungen und Aussenhülsen 42 bzw. 43. Diese Hülsen stehen in unmittelbarer Berührung mit den Arbeitswalzen 28 und 29.

Derartige Walzwerke sind mit -^nstellmitteln versehen, die in verschiedener Weise ausgeführt sein können, z.B. kann es sich um übliohe von Hand oder durch einen Hotor betätigte Spindeln handeln, die in das Walzwerksgehäuse eingeschraubt sind und mit den Lagern der Stützwalzen zusammenarbeiten. Beispielsweise sind die Zapfen 44, 45, 46 und 47 der aus vollem Material bestehenden ^tützwalzen exzentrisch in Hinglagern 48, 49» 50 und 51 gelagert. Diese Lagerelemente sind in den Öffnungendes Walzwerksgehäuses drehbar gelagert und mit ^chneckenkränzen 52, 53, 54 und 55 versehen. Infolge der erwähnten exzentrischen Lagerung kann die Anstellung

des

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des Walzwerks durch Drehung der nicht dargestellten "chnecken erfolgen, die mit den Schneckenkränzen in Eingriff stehen. Die aus vollem Material bestehenden Walzen 40 und 41 werden durch Laschen 56 und 57, die an den Walzenzapfen bzw. an dem Gehäuse 25 befestigt sind, gegen Drehung gesichert. Die Hülsen 42 und 43 sind durch die exzentrischen Lagerelemente 48, 49, 50 und 51 an einer axialen Bewegung gehindert, doch mit den Arbeitswalzen 28 und 29 frei drehbar.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die aus vollem Material bestehende W_alze 40 durch Nuten 59 auf ihrer Unterseite in eine Reihe von Zonen 58 unterteilt.Diese Zonen brauchen nicht die gleiche Grosse zu haben, sind jedoch zweekmässig symmetrisch angeordnet.

Die Nuten 59, welche die genannten Flächen umgeben und sich zwischen benachbarten Flächen erstrecken, sind mit expandierbaren Dichtungen 61 versehen. Jede Fläche enthält wenigstens ein Loch 60. Diese Löcher verbinden entweder die verschiedenen Flächen mit einer Längsbohrung 61a der Walze 40 oder, was zweckmässiger iat, sie stellen individuelle Verbindungen zu getrennten Druckleitungen 62 her, die in der Bohrung 61a liegen

und

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und auseerhalb des Wäzwerkes je für sich an nicht darge-/ stellte» mit Ventilen versehene ^ruckmittelquellen angeschlossen sind. Die untere °tütBwalze 41 ist mit einer ähnlichen Ausrüstung versehen, wie sich aus Fig.3 ergibt.

Die Hülsen 42 und 45 sind auf den Stützwalzen 40 und lose, d.h. in einer Weise angeordnet, dass eine Durchbiegung siBt&finden kann. Die Expansionsdichtungen 61 bleiben jedoch in allen Killen mit den benachbarten Flächen der Silsen trotz derer Drehung in Kontakt. Infolge der Einführung eines Druckmittels in die verschiedenen Bereiche 58 werden diejenigen Seile der Hülsen, welche die Arbeitewalzen berühren, von den Stützwalzen 40 und 41 am grussere oder geringere Abstände getrennt. ^Diese Abstand· hängen von dem jeweils angewendeten Druck ab und zwar trotz etwa auftretender Lekagen an den Dichtungssteilen.

gewalztt Band 27 wird in dem Walzwerk: zweckmässig in symnetrisoher Stellung gehalten. Auf diese Weise ist es möglich, eine Gesamteinstellung der Drücke in

den

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den Bereichen 58, die sich rechts und links der Mittellinie , des Walzwerks befinden, vorzunehmen und auf diese Weise das /_ Gesamtverhalten des Bandes in dem Walzwerk zu steuern. Später, nachdem man von dem Band selbst Messwerte erhalten hat, kann die Einstellung der Drücke in den einzelnen Bereichen so vorgenommen werden, dass Walzfehler korrigiert werden.

Die ^tützwalzen 40 und 41 sind ihrerseits starre Körper, die in der lage sind, die Durchbiegungen der Arbeitswalzen, die ohne die ^tützwalzen auftreten würden, wesentlich zu vermindern. Die Hülsen 42 und 43 haben auch eine beträchtliche Steifheit. Die in Verbindung mit den Figuren 3, 4 und 5 beschriebene Kombination erlaubt es jedoch, Durchbiegungen der Arbeitswalzen weit genauer zu regeln, als dies mit vollen Stützwalzen entsprechenden Durchmessers möglich wäre. Die Anordnung gemäss der Erfindung dient gewissermassen auch zur Regelung der tatsächlichen Gestalt der Stützmittel, wenn diese gegen die Arbeitswalzen drücken. Bei sehr breiten Walzwerken, wie.z.B. Vierwalzengerüsten, ist es nicht möglich, einzelne ktützwalzen von so grossem Durchmesser vorzusehen, dass er in normalen Walzverfahren eine gewisse Durchbiegung ausschliesst. So ist es beispielsweise bei ¥alzwerken mit einer Breite,

auf

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auf denen Binder von etwa 80 Zoll Breite gewalzt werden können,. nicht zweokmässig volle Stützwalze η mit einem grösaeren Du.rchme.saer als etwa 65 bis 70 Zoll zu benutzen. Bei einem solchen Durchmesser haben die Walzen jedoch eine zu groase Biegsamkeit· Das Balligschleifen der Arbeitswalzen durch Verwendung von Stützwalzen ergibt eine Kompensierung gegen die Durchbiegung nur bei einer ■ bestimmten Belastung. Bei der erfindungsgemässen Konstruktion kann eine Kompensierung jedoch über einen sehr weiten Bereich von im Betrieb auftretenden Belastungen erzielt werden, und zwar trotz des Umstandes, dass weder die vollen ^tützwalzen 40 und 41 noch die Elisen 42 und 43 eine eigene Steifigkeit haben, die für den in Rede stehenden Zweck ausreichen würde·

Der Fachmann hat eine grosse Auswahl unter den bekannten hydraulischen Anlagen zur Herstellung und Aufrechterhaltung geregelter Drücke innerhalb der Bereiche 58, wobei diese Drücke zwischen etwa 2000 und 10 000 Pfund pro Quadratzoll liegen· Bei Verwendung von öl zu diesem Zweck erzielt man ausser der Regelung der Durchbiegung der Arbeitewalzen längs den Berührungslinien zwischen ihnen und den Stützmitteln auch die Bildung eines Ölfilms ausreichender Stärke, damit sich die Hülsen 42 und 43 frei

drehen

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drehen können. Ein -nicht dargestelltes übliches hydräu- · lisches System beliefert beispielsweise aus einer Hochdruckölpumpe mit feststehender Fördermenge jeden Bereich 58, wobei die Pumpe in der I*age sein muss, eine ölmenge in Überschuss über die an den expandierenden Dichtungen vorbeifliessenden leckölmenge zu liefern. Jede Pumpe' ist mit einem Febensohlussventil versehen, mit dessen Häilfe der Druck: auf den gewünschten Wert eingestellt ' werden kann. ' '-' ^; - '

Die Anzahl und die axiale länge der Bereiche 58 hängt von den Durchmessern der vorhandenen Elemente, d.h. also von der relativen Steifigkeit der Walzen und Hülsen und von dem Walzprogramm des Walzwerks ab. Die Umfangslängen der Bereiche 58 sind von der Stärke der Halsen¹sowie von · den Durchmessern der Konstruktionsteile abhängig·. Eine- "Vergrösserung der Bereiche der Abschnitte 58 ändert den ^r effektiven hydraulischen Druck.Aucheine zu grosse ^\xsdehnung in der ITmfangsrichtung kann, wenn die Dicke ■ ' ;. derHülsen 42 und 43 begrenzt ist, gewisse 'Bleg^ebeanspruchüngen verursachen. " ' · ■ ■ ' "" · ■. ■

Eine abgeänderte A_US;fixi_lrung_Sf_orm zeigt Fig.5 ,bei welcher ' die Lagerteile 63 und 64 Zapfen 65 und 66 der Hülse 42 aufnehmen". Der Zapfen 66 ist bei 67 ζύΐιϊ Anschluss einer

Kraftquelle

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Iraftquillt verlängert. Bei dieser ^usführungsform wird di· voll* Value 40 durch eine ebvras abgeänderte !tasche 68 gegen Drehung festgehalten.

Bei den ionttruktionen nach den Fig.3, 4 und 5 unterliegen die Yolltn Walesa 40 und 41 im allgemeinengewissen Durchbiegungf». Site hat jedoch im Hinblick auf die Genauigkeit der Durchbitgungsregelung ftir die Arbeitswalzen nur geringe Bedeutung, vorausgesetzt, dass das Material) aus welchem die vollen Stützwalzen hergestellt sind, den durch die Walzentrennkräfte hervorgerufenen Belastungen standhalten kann und dass die Durchbiegungen nicht so stark sini, dass eine wirksame Abdichtung unmöglich iat. DIt Lösung der Aufgabe kann im Falle von Breitenwalswerfcsn dadurch verbessert werden, dass die vollen Waisen 40 and 41 innerhalb der Hülsen 42 und 43 ballig geschliffen werden. Die. Balligkeit sollte zu der durotosafeaittliohen Belastung des Walzwerkes in einem YerfaältÜs stehen, bei welchem die Dichtungen unter günstig·« Bedingungen arbeiten. Sin Vorteil der Konstruktion gesteht darin, dass die Dichtungen einen Bereioh von Durchbiegungen oberhalb und unterhalb 4er Mitttt ermöglichen und dass das Walzwerk über diesen gaussη Bereich hinsichtlich der Abdichtung noch SttfrietSfistellend arbeitet und ausserdem so eingestellt

werden

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werden kann, dass es Durchbiegungen der Arbeitswalzen, welche sonst auftreten würden, kompensiert.

Die Figuren 6 und 7 erläutern die Anwendung der Lehre der Erfindung bei einem durch B al ken abgestützten Walzwerk. Derartige Walzwerke, sind in der amerikanischen Patentschrift 2 776 586 und in anderen Veröffentlichungen beschrieben. Im allgemeinen bestehen sie aus einem Gehäuse mit starren Balken parallel zu den Arbeitswalzen. Derartige Balken sind in den Figuren 6 und 7 mit 69 und 70 bezeichnet. Die Balken sind an ihren Enden durch Teile 71 und 72 verbunden, welche wie üblich, wenn auch nicht notwendiger- \tfeise Bestandteile desselben G_ussstückes sind. In die einander zugekehrten Flächen der Balken sind parallele Bettungen 73 und 74 eingearbeitet, welche zur Unterbringung von Sätteln 75 und 76 dienen, die ihrerseits die '■'tut ze lerne nt e 77 und 78 abstützen. In Fig.7 ist eine ziemlich einfache Bauart eines solchen Walzwerks darge,-stellt.Die Arbeitswalzen 79 und 80 werden unmittelbar von den Stützwalzen 77 und 78 getragen. In einer A-nzehl solcher Walzwerke sind ein oder zwei oder mehr Gruppen von Zwischenwalzen zwischen den Arbeitswalzen und den ^Dtützwalzen angeordnet, welche entsprechend vermehrt sind. Bei vielen Walzwerken erfolgt die Anstellung durch exzentrische Anordnung der ^ütützwalzen bezüglich der

Sättel

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Sättel und durch Drehen der ^ώ Litt el oder durch Anordnung exzentrischer Lagermittel für die ^tützwalzen. Das bedeutet jedoch keinerlei Begrenzung der -vorliegenden Erfindung.

Die Vfalzwerksgeh-.usen der beschriebenen Art innewohnende Steifigkeit reicht aus, um Arbeitswalzen von kleinen Durchmesser unter genügend kleiner Durchbiegung lagerung zu bieten, wenn das gewalzte Band bis zu etwa 60 Zoll breit ist. Wenn das Walzwerk jedoch die Aufgabe hat, noch breiteres Material zu walzen, so wird es in steigendem Masse schwierig, das Walzwerksgehäuse so auszuf"ihren, dass die Durchbiegungen unterhalb eines bestimmten Wertes von etwa 0,0005 Zoll bleiben. Sine Verbreiterung des Walzwerksgehäuses bringt nur geringe Abhilfe.Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung können sehr genaue Resultate in folgender Weise erzielt werden?

Die Ober-und Unterseiten der Gehäusebalken 63 und 64 werden so ausgeführt, dass sie verhältnismässig breite ebene Plächen aufweisen, die eine runde oder rechteckige oder ovale Gestalt haben. Diese Flächen werden bearbeitet. Ausserdem ist eine unabhängige Hilfskonstruktion 81 vorhanden, • die aus einem oberen Balken 82 und einem unteren Balken besteht, welohe oberhalbtew. unterhalb der Walzwerksgehäusebalken

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balken 69 und 70 liegen. Die Balken 82 und 83 sind breit . genug ausgeführt, um die vorgenannten bearbeite "fen Flächen. auf den Aussenseiten der Balken 69 und 70 zu überdecken. Zusammengehalten werden können die Balken 82 und 83 durch vier Stangen, von denen zwei Stangen in Fig.6 zu sehen sind und die Bezugsziffern 84 und 85 tragen. Diese Zugstangen können sich , wie ersichtlich, durch senkrechte Bohrungen in demWalzwerkagehäuse erstrecken, sodass die Teile genau zusammengehalten werden können.

Zwischen den einander zugekehrten Flächen der, Walzwerksgehäusebalken und der Balken des zusätzlichen Rahmjens, sind hydraulische Dichtungen 86 angeordnet. Die Dichtungen verlaufen rund um die bearbeiteten Flächen in der Nähe des Umrisses derselben, um auf diese Weiße.,,einen mit 87 bezeichneten Druckraum abauschliessen..,.,.In. diesen..Druck— raum kann ein hydraulisches Medium eingeleitet werden und man kann den Druck dieses Mediums so einstellen, dass die Durchbiegung der 6-ehäusebalken 69 und -70 vollkommen kompensiert wird, d.h. also dass diese Balken keiner. Durchbiegung unterliegen. Der Druckraum 87 wird so .bemessen sein, dass er in der Nühe einengrösseren Teil der Breite des zu walzenden Streifens überdeckt. Der Druck kann so

gewählt

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gewählt werden, dass er das Walzwerksgehäuse von allen Biegungs- und Soherbeanspruchungen befreit , obwohl Durchbiegungen der Balken 82 und 83 auftreten.

Wie aus den figuren 6 und 7 ersichtlich, hat jeder WaIzwerkegehäusebalken nur eine Zone (wie bei 87), die dem hydraulischen Druck ausgesetzt ist. Bei Walzwerken, die dazu bestimmt sind, Bänder verschiedener Breite zu walzen ist ββ Bweokmässig, die einander zugekehrten bearbeiteten Fläohen der Walzwerksgehäusebalken und der Balken 82 und 83 in kleinere Bereiche entsprechend der Pigur 4 zu unterteilen, da bei geringeren Breiten der Druok mehr auf die M^tte des'Balkens des Walzwerkes konzentriert wird. Wtnn der kompensierende Gregendruck insbesondere durch die Abdichtungen so geregelt wird, dass er auf die gleiche Fläche begrenzt ist, werden Durchbiegungen der WalBwerksbalken genauer ausgeschaltet. Es sei jedoch bemerkt, dass die Balken 69 und 70 des Walzwerks nach den Figuren 6 und 7 in sich sehr steif sind und in dtn meisten Fällen Belastungsdifferenaen wider-Bteh·η können, die auf Änderungen der Breite des zu walsend tn Bandes beruhen·

Die

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Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf dieVerwendung hydraulischer Pressen beschränkt. Wie aus Fig.8 ersichtlich, können zwischen dem Walzwerksgehäusebalken 62 und dem ■^ussenbalken 82 Elemente 89 nach Art von Anstellelementen eingeschaltet sein. Diese einen mechanischen Druck ausübenden Elemente können Schneckenräder haben und entweder zusammen oder wahlweise durch nicht dargestellte Sohnecken angetrieben werden.

Fig.8 lässt auch erkennen, dass es nicht notwendig ist, ein vollständiges äusseres Gerüst vorzusehen. Der Balken kann an den Endteilen 71 und 72 des Walzwerksgehäuses mit Hilfe von Spannbolzen 90 und 91 angebracht sein, die in das Walzwerksgehäuse eingeschraubt sind. Obwohl es in Fig.8 nicht dargestellt ist, so liegt es doch auf der Hand, dass ein Balken 83 unterhalb des Walzwerksgehäusebalkens 70 angebracht werden kann. Dieser Balken kann dann mit ähnlichen einen Druck ausübenden Vorrichtungen versehen und in ähnlicher Weise an den Endteilen 71 und 72 des Walzwerksgehäuses angebracht werden·

Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele können Abänderungen erfahren, ohne £ass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird. I

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Pat entansprüche

   1. Verfahren zur Verminderung des Durchbiegens verhältnisiiiäsaig starrer belasteter mechanischer Konstruktionen, gekennzeichnet durch eine damit zusammenarbeitende parallele Konstruktion, die nicht in erster linie auf Starrheit berechnet aber von angemessener Festigkeit ist und die Anordnung wenigstens eines Druckelements zwischen den beiden Konstruktionen, welches auf die verliältnismässig starre mechanische Konstruktion eine geregelte Druckkraft in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt der Durchbiegung dieser mechanischen Konstruktion zu übertragen vermag.

   2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Druckelementen im Abstand voneinander zwischen den beiden Konstruktionen angeordnet ist und dass wenigstens durch teilweise Kompensierung veränderlicher Durchbiegungen der verhältnismässig starren mechanischen Konstruktion der von den Druckelementen ausgeübte Druok für jedes Element getrennt regelbar ist.

   3. Mechanische Hinrichtung gekennzeichnet durch die Kombination einer relativ starren Biegungskräften ausgesetzten

   gesetzten Konstruktion mit Mitteln zur Verminderung der durchbiegung bestehend aus einer mit der erstgenannten Konstruktion zusammenarbeitenden parallelen, nicht in erster Linie auf Starrheit berechneten Konstruktion von angemessener Festigkeit, wobei die Konstruktionen» ihren Enden ge^en Bewegungen verankert sind, und zwisohen den Konstruktionen an durchbiegbaren Teilen derselben wenigstens ein Druckelement angeordnet ist_f das auf die erstbekannte Konstruktion in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung der durchbiegenden Kräfte einen ^ auszuüben vermag.

   4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Druckelementen, die in bestimmten Abständen zwisohen den Konstruktionen angeordnet sind und Mittel zur unabhängigen Regelung des von den einzelnen Druckelementen ausgeübten Drucks.

   5. Einrichtung nach ^Anspruch 4, gekennzeichnet duroh einen der erstgenannten verhältnismässig starren Konstruktion zugeordneten Teil und Durchbiegungsmeesvorriohtungen zwischen diesem Teil und der verhältnismässig starren Konstruktion, wodurch der Durchbiegungsgrad dieser Konstruktion an verschiedenen Stellen gemessen werden kann.

   ORIGINAL iNSifct*»^

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   €· Si nr lenkung ta oh Anepruoh 5, gekennzeichnet durch

   awiefthen den Durohbiegungsmessvorriehtungen

   unA deiÄTttekeleeenten, woduroh der von den Druckr

   - element*« autgeUbte Druck au den von den Biegungsmese-

   Torrioh-luigtB §βπι·ϋ·η·η lurohbiegungen in Beziehung f*%raoli4 wird.

   7« ValBwtrl'fit «iier Arteitewale· und einer ^tützkon- struktifn» Al· an dem Wtlewerkegehäuae angebracht sind, wobei di· ötÜtikonstruktion aus einer Achse und einer Aarauf Ar«h%tr anfeordneten HUlee besteht, welche die Arteitewal«* berührt, wobei in einer die Achsen der

   Atr Sttltikonttruktion enthaltenden Ebene |tt star Hneehaltung eines druokausUbenden Medium·^wifcahtt Al· Aehee und die Hülse vorgesehen •lad» «f ^t eUllf legen Durchbiegung zu stützen.

   8« BinriolL$ftft£ Ma ab 4aaaruah 7» dadurch gekennzeichnet, dass -dar lall 4tfr/Vfcli#t waloher aloh in und nahe der besagten Ibana titln!·* A**«h **ttakdia*tuagen, welche die Hülse berühren, 1Ii »Uihan Aufgeteilt lat, und dass Mittel vorgaaafcan einA, um atf aiaae Fl&ohen wahlweise hydraulischen anfaabrlnjaa« ,

   9· Binriehtung na oh Aaiprueh β, daduroh gekennzeichnet, dass die Aohee ballig geschliffen ist.

   ■ ■ .

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   . - 32 -

   . ,10. Durch Balken gestütztes Walzwerk, dessen Arbeitswalzen

   über ihre Länge mittels wenigstens eines Balkens unterstützt sind, der ein Teil des Walzwerksge'Muses bildet

   ' undjim wesentlichen starr ist, gekennzeichnet durch Mittel zur Kompensierung der Durchbiegung bestehend aus einem zweiten Balken von geringerer Steifigkeit, jedoch angemessener Festigkeit, der demerstgenannten Balken parallel läuft und an seinen Enden über dem erstgenannten festgelegt ist, wobei zwischen den beiden Balken Mittel vor esehen sind, die einen Druck ausüben, wodurch eine Durchbiegung des erstgenannten Balkens trotz einer Durchbiegung des zweiten Balkens eine Verminderung erfährt.

   11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, djss die Hittel zur Druckausübung zwischen den Balken aus einem Druckmedium besteht.

   12. Einrichtung nach Anspruch 10, d durch gekennzeichnet, dass d;:'s Walz./erksgeliäuse zwei voneinander in Abstand befindliche verh^ltnismässig starre und parallele Balken h;vfc, während ein verhältnis-t.-.ssig wenig steifer Balken an der Aussenseite jedes der parallelen Balken at:^eordnet ist, und wobei zwischengeschaltete Druckmittel vorgesehen sind, während die letztgenannten Balken an ihren Enden durch Spannteile in Verbindung stehen.

   13.

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   13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Balken an seinen Enden mit den Enden des erstgenannten Balkens verbunden ist.

   14· Einrichtung nach Anspruch 10, d; durch gekennzeichnet, dass die druckausübenden Mittel zwischen den Ealken aus mechanischen Druckmitteln bestehen, die in Abständen voneinander über die Längsrichtung der Balken verteilt

   sind.

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