DE1752902A1 - Befestigung fuer Walzwerkswalzen,insbesondere fuer solche in Streckreduzierwalzwerken - Google Patents

Description

DEI-IAG Aktiengesellschaft iTronno 3O.7.1968 Hl Duisburg I fO/oUd 538O/WTI

Wolfgang-Reuter-Platz 2320 Fl/Me.

Befestigung für Walzwerkswalzen, insbesondere für solche in Streckreduzierwalzwerken

Die Erfindung betrifft eine Befestigung für Walzwerkswalzen, insbesondere für solche in Streckreduzierwalzwerken, bestehend aus einer Reibschlußverbindung zwischen Walzenkörper-IIittenbohrung und einem oder mehreren, auf dem Antriebswellenteil aufgesetzten Ringen zwecks Übertragung des Antriebsdrehmomentes.

Der Stand der Technik sieht außer Formschlußverbindungen ä wie beispielsweise Keilverbindungen auch Schrumpfverbindungen vor. Voraussetzungen für Schrumpfverbindungen bestehen zum Beispiel aus der Gegebenheit einer ausreichend dicken Habe, um die vorausberechnete Spannung im Nabenwerkstoff nicht zu überschreiten. Die Nabe wird bein Schrumpfsitz hauptsächlich durch die Sprengkraft beansprucht. Für Walzwerkswalzen sind hierzu Ringe bekannt, die zwischen Walzenkörper und Antriebswelle eingefügt v/erden. Nicht für alle Bauarten der Walzwerkswalzen können wegen der Beengtheit der Platz- und Raumverhältnisse solche Ringe eingesetzt v/erden. An und für sich bedürfen Schrumpfverbindungen einer sehr sorgfältigen Anpassung an alle Betriebserfordernisse. Die geschliffene Hohlwelle muß mit einer erwärmten Nabe * zusammengeschoben werden, deren Übermaß sowohl auf die auftretende Betriebserwärmung als auch auf eine zulässige Vorspannung abgestimmt ist, weil sich zu dieser noch die eigentliche durch den Walzvorgang hervorgerufene Spannung addiert.

ο Desonderrj schwierig lassen sich solche Schrumpfverbindungen

co in den '/alzonköpfon von "treckreduzlerwalzwerken anwenden.

^ '.-,O₄-on der ^l-;enholt jeweils um 120° versetzter Walzennchsen

^; O'lor Paaren von VJaIzon, die synchron angetrieben v/erden

iii'Ir:,i(.-rj uno deshalb mittels Verzwei/;urij;strieben das notwen-ο (i.i;;f- Droii. ionciit uu;j f inern ceineinüamen Antrieb ableiten, Int

ir. ι iritf.ro:,."· olm.r; nc J mo] lon Aus- bzw. Kinbauen no] chor

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Köpfe eine Vielzahl getrennter Einheiten für aufeinander- · folgende Walzenstationen erforderlich. Die Gestaltung des einzelnen Walzenkopfes wirkt sich entsprechend der Anzahl der Köpfe auf die Anlagenkosten aus. Gleichv/ohl stehen die technischen Anforderungen an den einzelnen Walzenkopf dem wirtschaftlichen Problem nicht nach. Die Aufnahme des Walzdruckes in den Walzendrehlagern in Verbindung mit dem zu übertragenden Antriebsdrehmoment bildet die Basis für eine möglichst gedrungene Bauweise, um die statische Beanspruchung in den Antriebswellen in Grenzen zu halten. Eine direkte Beeinflussung der Anordnung der Drehlager läge nicht vor, wenn nicht % gleichzeitig zusätzlicher Raum für die übrigen Antriebselemente beansprucht werden müßte.

Die Ausbildung der Walzen selbst steht aber im Vordergrund von ähnlichen Wirtschaftlichkeitsüberlegungen. Die Walzen müssen aus verschleißfestem Werkstoff bestehen, um möglichst große Standzeiten zu erreichen, weil nach Unbrauchbarwerden des Profils die Walze ausgetauscht werden muß, d.h. entweder eine Nacharbeit erforderlich wird oder der Walzenkörper für eine Weiterverwendung überhaupt nicht mehr in Frage kommt. In jedem Fall bedeutet also ein ausgeschrittenes Kaliber den Ausbau der Walze. Ein solcher ist bei einer Schrumpfverbindung er-" heblich erschwert. Es bestehen außerdem Zweifel darüber, ob ein solcher Schrumpfsitz mehrmals wiederholt werden darf, jedenfalls eignen sich für derartige Schrumpfsitze nur bestimmte Werkstoffkombinationen zwischen Walze, Schrumpfring und Antriebswelle. Für den häufigen Aus- und Einbau der Walze erweist sich deshalb der Schrumpfsitz als nachteilig.

^Bereits von Keilverbindungen zwischen Walze und Antriebsoo

-*welle ist bekannt, daß wegen der auftretenden Kerbwir-

tn

-*.kunc die Walzenachse bzw. die Walze kräftiger dimcnsio- ^nlert werden muß. Beclinßt durch die hohen Stückzahlen °der erforderlichen Walzen stellen deren Horste!lunpso

kosten sowie deren Naterialkosten einen Kof.tcr-IIauptantoll dar. Kr, muß davon ausgegangen worden, diese Kosten

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zu senken.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung stellt sich deshalb dahingehend, die Befestigung von Walzwerkswalzen zu verbessern, d.h. eine Lösung zu finden, die mehr auf die Austauschbarkeit bzw. das Lösen und Befestigen der Walzen Rücksicht nimmt und zusätzlich eine unwirtschaftliche Konstruktionsweise überdimensionierter Walzennaben verneidet.

Die Lehre der Erfindung besteht nunmehr darin, daß zumindest ein den Reibschluß bildender Ring hohl ist und sich unter dem Druck eines plastischen, aber wärmebeständigen Füllstoffes sowohl auf den Wellenteil als auch gegen die Walzenkörper-Mittenbohrungsfläche abstützt. Die Walze kann dadurch so leicht wie nur möglich bis zur Grundform eines Ringes gestaltet sein. Sie besitzt deshalb ein Minimum an Gewicht und kommt allen Wirtsehaftlichkeitsüberlegungen besonders günstig entgegen. Während eine Schrumpfverbindung eine bestimmte Passungsqualität erfordert, tritt die Genauigkeit der Passung deshalb zurück, weil ein unter Spannung stehender hohler Ring mindestens um ein solches Maß spreizbar ist, daß ein ausreichend großes Drehmoment über die Reibschlußverbinciung übertragbar wird. Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt gerade in der genauen Kontrolle der Spreizkraft, so daß zusätzlich weitestgehend eine maximale Vorspannung aufgebaut werden kann, die gerade das richtige Haß aufweist, um zusammen mit der Arbeitsspannung innerhalb des Malzenkörpers unterhalb der Grenze der zulässigen Werkstoffbeanspruchung zu bleiben. Die Ausnutzung des Werkstoffes liegt deshalb sehr hoch, so daß *"* auch von dieser Seite her ein besonderer Vorzug der cd Wirtschaftlichkeit gegeben ist. An und für sich bildet _j. die Druckspannung innerhalb des plastischen Füllstoffes ^ den Ausgangspunkt für die Spreizwirkung und auch die ° Dichtwirlcung auf den Wellenteil, jedoch ist nunmehr

o eine Reibschlußverbindung geschaffen, die ermöglicht, den hohlen Ring dauerhaft auf den Antriebswellenteil aufzuschrumpfen oder aufzupressen, wogegen Jedoch im

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Hinblick auf bekannte Lösungen ein Abziehen eiries.solchen Ringes während der Lebensdauer, des Walzenkopfes nicht mehr in Frage kommt.

Für den plastischen Füllstoff ist auch ein Vorrafesraum erforderlich. Ein solcher wird, nach der weiteren Erfin-p dung dadurch gewonnen, daß der Ring mit dem Antriebs-; wellenteil zusammen auf seinem Umfanjg, einen oder, mehr ere Hohlräume bildet, die vom Inneren der Antriebswelle aus mit plastischem Füllstoff versorgt sind. , >v Ferner ist zur Verbesserung der Erfindung vorgesehen,; _fI daß sich Innerhalb der Antriebswelle ein Druckraum befindet, der mittels eines pruckkolbens verschließbar und der Druckkolben nachstellbar ist. Praktisch gedeutet das Nachstellen des Druckkolbens die Erhöhung des,Druckes innerhalb des hohlen Ringes, also die Erhöhung.der . Spreizwirkung. Die rückstellende Bewegung des Druckkolbens dagegen verursacht einen sofortigen Druckabbau und damit die Möglichkeit, die Walze ohne große Umstände abzuziehen.

Die Erfindung zeigt weiterhin einen Weg auf, um eine gegenseitige Einflußnahme des unter dem Druck des plastischen Füllstoffes stehenden Hohlringes und der Drehlager gegenseitig zu vermelden. Dazu gehört auch eine Sperrung des Wärmeflusses von den Lagern in den Bereich des plastischen Füllstoffes. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der den hohlen Ring tragende Antriebs-Wellenteil an beiden Stirnselten mit feststehenden oder umlaufenden, gegen die Drehlager der Antriebswelle dichtenden Ringscheiben versehen 1st.

Eine Dichtwirkung, um das Schmiermittel für die Lager , keinesfalls austreten zu lassen, kann dahingehend er-, zielt werden, indem die Ringscheiben zusammen mit dem bzw. den hohlen Ringen und dem Walzenkörper ein Spalt-Labyrinth bilden. ...

Um ein häufiges Lösen und Spannen ohne Werkstoffermüdung der hohlen Ringe zu ermöglichen, sieht die Erfindüng ferner vor, daß der Querschnitt des oder der hohlen Ringe derart unstet ausgeführt 1st, daß auch bei höherer Biegebeanspruchung des spreizbaren Teiles, der dem

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Hohlraum gegenüberliegt, die Werkstoffspannung unterhalb der Elastizitätsgrenze liegt.

Gemäß dem aufgezeigten Stand der Technik ist man darauf angewiesen, von der errechneten Werkstoffspannung in der Walze auszugehen, d.h. mehr oder weniger große Sicherheitszuschläge zu machen, um Schäden der übermäßigen Werkstoffbeanspruchung zu vermeiden. Um auch einem solchen übelstand abzuhelfen,schlägt die Erfindung weiterhin vor, eine mit dem Hohlraum des Ringes in Verbindung stehende Meßeinrichtung zwecks überwachung des vorhandenen Druckes innerhalb des plastischen Füllstoffes anzuordnen. Es ist also möglich, eine Kontrolle auf die Spreizwirkung der hohlen Ringe derart auszuüben, daß gleichzeitig eine zulässige Werkstoffspannung Berücksichtigung findet, die jedoch nur so weit erforderlich ist, als die Größe des zu übertragenden Drehmomentes erreicht ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert :

Die einzige Figur der Zeichnung stellt einen im wesentlichen als Achsenschnitt ausgeführten Ausschnitt aus einem Walzenkopf dar, wobei die Teile zum Teil in Ansicht gezeichnet sind.

Die VJaIzv/erkswalze 1 steht mit ihrer Drehachse 2 entweder parallel zu einer Gegenwalze oder ist aber mit ihrer Drehachse 2 jeweils derart angeordnet, daß eine

nicht gezeichnete Ilittenachse der Walzenbreite zur beto

o nachbarton Walze einen Winkel von 120° bildet, so daß

drei Walzen erforderlich sind, ein geschlossenes Kreis- ^ profil beispielsweise für die Herstellung von Rohren ^v"* od.dergl. in Ctreckreduzierwalzwerken zu bilden. In --J jedem Fall besitzt die Walzwerkswälze 1 eine Walzenköro por-Hlttenbohruriy 'J₃ deren Fläche λ aus einem Kreiszylinderiiiantfil beatoht. An dioao Walzenkörper-IIittenbohrungsflücho l\ angepreßt liegt dor Umfang des hohlen Ringes 5,

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In dessen Innerem unter Druck stehender Füllstoff 6 den Hohlraum 7 Innerhalb des hohlen Ringe 5 ausfüllt. Der hohle Ring 5 besitzt einerseits zur Führung auf dem Wellenteil 8 der Antriebswelle 9 und andererseits zur Abdichtung für den Füllstoff 6 durchmessergleiche Absätze 10 für den Wellenteil 8. Im Ausführungsbeispiel ist durchaus möglich, daß der hohle Ring 5 mit den Absätzen 10 auf den Wellenteil 8 aufgeschrumpft ist und seine Lage während der gesamten Lebensdauer des Walzenkopfes derart unverrückbar fest beibehält. Die Antriebswelle 9 trägt auf weiteren Wellenteilen 11 und 12 AntriebskegeIrader 13 und 14, die jeweils zur ™ Einleitung des Antriebsdrehmomentes für die Walzwerkswalze 1 dienen oder aber zur Weiterleitung an eine weitere Antriebswelle 9 mit einer weiteren Walzwerkswalze die nicht dargestellt sind.

Der Walzenkopf, der also mehrere solcher Walzwerkswalzen 1 tragen kann» bildet Lagergehäuse 15 und 16, in deren Innerem Wälzlager 17 und 18 angeordnet sind. Die Innenringe 19 und 20 solcher Wälzlager 17 und 18 stecken auf weiteren Wellentellen 21 und 22 der Antriebswelle 9.

Die Antriebswelle 9 besitzt in ihrem Inneren 23 einen Druckraum 24, der nach der linken Seite gemäß der Zeichnung durchgehend bis zur Stirnseite 25 der Antriebswelle verläuft. Dieser Druckraum 24 wird durch einen Druckkolben 26 verschlossen, der mittels einer Druckschraube 27 nachstellbar ist, und zwar derart, daß der Druck im Druckraum 24 durch Einschrauben der Druckschraube 27 erhöht werden kann oder durch Drehen der Druckschraube 27 in Gegenrichtung abgebaut werden kann. Der Füllstoff 6 ge-

-* langt bei einer Drucksteigerung über radiale Bohrungen ο

to In einen oder mehrere Hohlräume 7 der hohlen Ringe 5 und

oo .

_t füllt diese Hohlräume 7 entsprechend aus. Beim erstmali- ^ gen Füllen sämtlicher hohlen Räume 7 bzw. des Druckrau- ° mes 24 und der Bohrungen 28 kann es zweckmäßig sein, ο Über eine besondere Bohrung 29 die Luft abzuführen. An beiden Stirnselten 30 des Antriebswellenteiles 8, der den oder die hohlen Ringe 5 trögt, sind feststehende oder

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möglicherweise auch umlaufende Ringscheiben 31 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als Teile der Lagergehäuse 15 und 16 ausgeführt sind.Aus diesem Grunde dient eine besondere Manschette 32 jeweils als feststehende Dichtung gegenüber den Absätzen 10 des hohlen Ringes 5.

Die Ringscheiben 31 sind so in den Walzenkörper 1 eingelassen, daß ein abgewinkelt verlaufender Spalt 33 entsteht, der einem Labyrinth gleicht. Im Ausführungsbeispiel· ist der Querschnitt ^k des hohlen Ringes 5 bei 35 und 36 mit einem unsteten übergang versehen, wobei jedoch der Querschnittsteil 35» der spreizbar ist, zusätzlich unstet, beispielsweise gewölbt oder wellenförmig ausgeführt sein kann. Damit verbinden sich Vorzüge besonders hoher Beanspruchungsfähigkeit im Betrieb und auch solche der Herstellungstechnik, beispielsweise können entsprechend ausgebildete Querschnitte 3¹* solcher hohler Ringe 5 besonders günstig und verzugsfrei gehärtet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift 939 503
deutsche Patentschrift 938

109Ö15/Ö700

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Claims (7)

DEMAG Aktiengesellschaft 1752902 30.7.1968 Duisbur* lllo'Sl/ Wolfgang-Reuter-Platz o<iU ei Pat ent ans prüche

1. Befestigung für Walzwerkswalzen, insbesondere für solche in Streckreduzierwalzwerken, bestehend aus einer Reibschlußverbindung zwischen Walzenkörper-Mittenbohrung und einem oder mehreren, auf dem Antriebswellenteil aufgesetzten Ringen zwecks übertragung des Antriebsdrehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ring (5) hohl ist und sich unter dem Druck eines plastischen, aber wärmebeständigen Füllstoffes (6) sowohl auf den Wellenteil (8) als auch gegen die Walzenkörper-Mittenbohrungsfläche (4) abstützt.

2. Befestigung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (5) mit dem Antriebswellenteil (8) zusammen auf seinem Umfang einen oder mehrere Hohlräume (7) bildet, die vom Inneren (23) der Antriebswelle (9) aus mit plastischem Füllstoff (6) versorgt sind.

3. Befestigung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der Antriebswelle (9) ein Druckraum (2*0 befindet, der mittels eines Druckkolbens (26) verschließbar und der Druckkolben (26) nachstellbar ist.

4. Befestigung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch ge kennzeichnet, daß der den hohlen Ring (5) tragende Antriebs-Wellenteil (8) an beiden Stirnselten (30)

. mit feststehenden oder umlaufenden, gegen die Drehlager (17, 18) der Antriebswelle (9) dichtenden Ringscheiben ill) versehen ist. 815/0700

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5. Befestigung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (3D zusammen mit dem bzw. den hohlen Ringen (5) und dem Walzenkörper (1) ein Spalt-Labyrinth (33) bilden.

6. Befestigung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (3*0 des oder der hohlen Ringe (5) derart unstet ausgeführt ist, daß auch bei höherer Biegebeanspruchung des spreizbaren Teiles (35), der dem Hohlraum (7) gegenüberliegt, die Werkstoffspannung unterhalb der Elastizitätsgrenze liegt. λ

7. Befestigung nach den Ansprüchen 1 bis 6 gekennzeichnet durch eine nit dem Hohlraum (7) des Ringes (5) in Verbindung stehende Meßeinrichtung zwecks überwachung des vorhandenen Druckes innerhalb des plastischen Füllstoffes (6).

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