DE1908374A1

DE1908374A1 - Walzenzapfenabdichtung mit aeusserem in der Einbaulage festgelegtem Verstaerkungsband

Info

Publication number: DE1908374A1
Application number: DE19691908374
Authority: DE
Inventors: Rickley Samuel S
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1968-04-01
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1969-10-23
Also published as: DE1908374C3; US3545774A; FR2005240A1; DE1908374B2; GB1223384A

Description

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PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERICH · GERD MÖLLER- D. GROSSE ~ E 1 DÜSSELDORF 10 · HOMBERGER STRASSE S

MORGAN CONSTRUCTION COMPANY, Worcester, Mass. Ol605/USA

Walzenzapfenabdichtung mit äußerem in der Einbaulage festgelegtem Verstärkerungsband

Eine flexible Walzenzapfenabdichtung, welche das Eindringen von Wasser und Zunder in die Schmierzonen eines rotierenden Konstruktionselementes verhindern soll, wird ä von außen her mittels eines den Umfang umfassenden Stahlbandes, welches unter Betriebsbedingungen das Dehnen der Abdichtung verhindern soll, verstärkt.

Während vieler Jahre war es in der Vergangenheit auf dem Gebiete des Walzwerkswesens üblich, zum Abdichten der Walzenzapfen Spezialabdichtungen zu verwenden, welche das Eindringen von Kühlflüssigkeit und Zunder in die Lagerzonen und Schmierzonen der Walzen verhindern sollten. Diese Walzenzapfenabdichtungen waren üblicherweise nahe dem Walzenballenende auf den konischen Teil der Walzenzapfen aufgesetzt. Sie hatten den Raum zwischen der rotierenden inneren Lagerbuchse und der mit dem feststehenden Lager "

verbundenen stationären Lagerschlußplatte zu verschließen.

Mit den Jahren wuchs auch die Walzgeschwindigkeit beträchtlich. Die höheren Umlaufdrehzahlen der Walzen führten dazu, daß die Wahrscheinlichkeit oder Möglichkeit eines Lösens der Walzenzapfendichtung vom Walzenzapfen wegen der beträchtlich höheren Zentrifugalkraft noch größer wurde. Das wurde natürlich erkannt. Die notwendigen Schritte, mit denen ein Lösen der Walzenzapfenabdichtung verhindert werden sollte, wurden durch Verstärkung der Walzenzapfenabdichtung unternommen. Eine derartige Konstruktion wird in dem US-Patent Nr. 3.330.567 "Walzenzapfenabdichtung mit Innenverstärkung (Internally Reinforced Neck Seal)",

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welches mit Wirkung vom 11. Juli 1967 Mercer und anderen erteilt worden ist, dargestellt und beschrieben.

Die im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung herbeigeführte Verbesserung ist darin zu sehen, daß das Verstärkungselement nicht bei der Herstellung der Walzenzapfendichtung in diese eingearbeitet wird, sondern_s daß die Walzenzapfenabdichtung zunächst einmal für sich hergestellt wird. Nach Herstellung der Walzenzapfenabdichtung wird dann das als ein kontinuierlich ausgeführtes zylindrisches Band gearbeitete Verstärkungselement auf die Walzenzapfenabdichtung aufgesetzt und dann unter -.Verwendung eines selbsthärtenden Epoxydharzes für dauernd mit der Walzenzapfenabdichtung verbunden_s wobei das Epoxyd-» harz in seiner Zusammensetzung derart ausgelegt ist_D daß es, ohne sich zu zersetzen₉ die heißestea Temperaturen aushalten kann, denen die Walzenzapfenabdichtung jemals ausgesetzt werden wird·

Durch die permanente Verbindung des Verstärkungsbandes mit der Walzenzapfenabdichtung wird diese Walzenzapfenabdichtung dann zudem auch in einer besseren kreisförmigen Form gehalten, so daß sie nach Aufsetzen auf den konischen Teil des Walzenzapfens ihre genaue konzentrische Lage beibehält und somit eine gleichförmige Abdichtung über den gesamten Umfang gewährleistet.

Bei der bevorzugten Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist das Verstärkungsstahlband vorzugsweise aus einem Streifen nichtrostenden Stahles hergestellt, wobei dessen Enden zusammengestoßen und verschweißt sind. Dieser Streifen soll vorzugsweise innerhalb des von der Konstruktion der Walzenzapfenabdichtung vorgeschriebenen Rahmens so breit wie möglich ausgeführt werden, damit dadurch Über eine möglichst

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große axiale Länge der Walzenzapfenabdichtung gegenüber der sich entwickelnden Zentrifugalkraft der größte Widerstand erreicht wird. Wenn das Verstärkungsband im wesentlichen auch einen flachen Querschnitt aufweist, so sei doch auch darauf hingewiesen, daß auch andere Querschnittsformen Verwendung finden können. So kann das Verstärkungsband beispielsweise einen geriffelten Querschnitt haben, desgleichen auch einen schalenförmigen Querschnitt, wobei der konkave Teil nach innen oder nach außen gerichtet sein kann. Eine andere Ausfuhrungsform wäre die, einen Draht derart um die Abdichtung zu wickeln, daß seine einzelnen Windungen nebeneinander zu liegen kämen.

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Die Ziele und Eigenschaften der hier vorliegenden Erfindung sind am besten zu verstehen, wenn dazu die nachstehend gegebene Beschreibung und die dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen zu Hilfe genommen werden. Im einzelnen ist:

Fig. 1 ein Querschnitt durch die Walzenzapfenabdichtung, wobei die Walzenzapfenabdichtung mit dem Verstärkungsband versehen ist und sich in ihrer Einbauposition auf dem konischen Walzenzapfen befindet. Die Walzenzapfenabdichtung liegt im Einbauzustand gegen die rotierende Lagerbuchse an und steht mit der Lagerschlußplatte, welche sich vom inneren Ende der Walzenzapfenlagerung aus ringsum erstreckt.

Fig. 2 eine Wiedergabe der nichtmontierten und mit dem Verstärkungsband versehenen Walzenzapfenabdichtung in vergrößertem Maßstab, um das Epoxydharz oder ein gleichwertiges Material, welches das Verstärkungsband festhalten soll, deutlicher hervorzuheben«

Fig. 1 zeigt die Walzenzapfenabdichtung und ihr Verstärkungsisand in deren Einbauposition auf dem Walzenzapfen eines Walzgerüstes.

Sin Teil der Walze ist wiedergegeben und mit der Hinweiszahl 2 gekennzeichnet. Von dieser Walze aus ist der Walzenzapfen H- herausgeführt. Der Anfangsteil des Walzenzapfens ist steiler als bei 6 wiedergegeben ausgeführt. An dieser Stelle ist die mit der Hinweiszahl 8 gekennzeichnete Walzenzapfenabdichtung 8 aufgesetzt. Der Teil 10 des Walzenzapfens ist von der Walze in angemessener Weise entfernt und hat die Lagerbuchse 12 aufzunehmen, welche sich zusammen mit dem Walzenzapfenteil 10 in der feststehenden und im Walzenzapfenlager 16 eingesetzten Buchse 14 dreht.

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Die Walzenzapfenabdichtung 8 wird, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, durch Anliegen am Ende der Buchse 12 in der Einbaulage gehalten. Je nach Zuordnung zur Buchse 12 und zum Walzeneinbaustück 16 kann die Walzenzapfenabdichtung 8 zum Abdichten der Zone 18, in welcher sich das vom Lager 10 herkommende öl auf dem Wege zur Pumpe des Umlaufschmiersystems sammelt, die verschiedenartigsten Querschnitts formen annehmen. Auch die Zone 21, welche eine kleine Menge des von den äußeren und inneren Flächen des % Walzenzapfenteiles 10 und der Buchse 12 herkommenden Schmiermittels aufzunehmen hat, wird abgedichtet. Die Walzenzapfenabdichtung 8 wird für gewöhnlich als ein kreisförmiges Bauelement aus einem flexiblen und starken gummiartigen Material hergestellt, welches mit dem für Autoreifen gebräuchlichen Material und dessen Zusammensetzung verglichen werden kann.

Eine heute viel verwendete Ausführungsform der Walzenzapfenabdichtung wird in den dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen wiedergegeben. Zu dieser Walzenzapfenabdichtung gehört der Körper 22, welcher mit den , Flanschen 24 und 26 versehen ist und der vor dem Aufsetzen auf dem Walzenzapfen eine mit Fig. 2 und mit den gestrichelten Linien 24· und 26' in Fig. 1 wiedergegebene Form haben kann. Die Flanschen 24 und 26 sind genügend flexibel und nehmen dann, wenn die Walzenzapfenabdichtung 8 von der Buchse 12 in die Einbauposition auf dem Walzenzapfen gedrückt wird, die Form des Walzenzapfens an, so daß im Zusammenwirken zwischen Walzenzapfen und Flanschen 24 und 26 eine gute Abdichtung entsteht. Der nach innen gerichtete Druck kann durch eine in den Flansch 24 eingesetzte Garter-Feder noch erhöht werden.

Die zusätzlichen Flanschen 28 und 30 haben mit den entsprechenden Innenflächen 32 und 34 der sich über den Umfang

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erstreckenden Dichtungsschlußplatte 36 gleitend zusammenarbeiten. Die Zone 18 wird gegen das Eindringen von Wasser zusätzlich noch durch den Innenring 38 der Dichtung geschützt, welcher fest gegen die Endfläche der Walze 2 anliegt, desgleichen auch gegen den Scheitepunkt an der Verbindungsstelle von Flansch 26 und Flansch 30. Das äußere Ende des Dichtungsinnenringes 38 ist in dem Raum zwischen einem festen äußeren Dichtungsring UO und einem festen Flansch, welcher sich vom inneren Teil der Dichtungsschlußplatte aus nach außen erstreckt, angeordnet.

Mit der vorangegangenen Beschreibung sollte für die hier vorliegende Erfindung der Rahmen abgesteckt und betont werden, daß es wichtig ist, eine Walzenzapfendichtungskonstruktion zu schaffen, welche die Walzenzapfenabdichtung auf dem konischen Walzenzapfenteil 6 in einer festen und unbeweglichen Lage hält. Bei einer derartigen Konstruktion behalten alle Teile, welche das Eindringen von Wasser in die Zone 18 zu verhindern haben, ihre konstante Zuordnung zueinander, und dies unberücksichtigt der Walzenumlaufgeschwindigkeit. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Hauptteil 22 der Walzenzapfenabdxchtung in einer festen Lage gehalten werden kann, dann auch die Dichtungsflanschen 24, 26, 28 und 30 ihre Position beibehalten.

Nun sei auf Fig. 2 verwiesen, welche nur die Walzenzapfenabdichtung, und zwar in dem Zustand vor dem Aufsetzen auf den konischen Walzenzapfen, wiedergibt. Bei dieser Darstellung werden die Gleitflanschen 2*t,26, 28 und 30 sowie ein ölabstreifer t6 in ihrem ursprünglichen und vor dem durch das Einbringen in den Einbauzuatand unabgebogenen Zustand wiedergegeben. Der Körper 22 der Walzensapfenabdichtung besitzt eine flache und kreisförmige Zone ^8,

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welche sich über die volle axiale Länge zwischen den Flanschen 28 und 30 erstreckt. Auf die kreisförmige und zylindrische Zone 48 ist ein Stahlband 50 fest aufgesetzt, welches aus nichtrostendem Stahlband hergestellt ist und dessen Enden stumpf miteinander verschweißt werden. Im Rahmen der hier beschriebenen Konstruktion kann das aus hartem und federnden Stahl bestehende Band einer Dicke oder Stärke von 1/32" haben und eine Breite von 1". Das Band wird vor dem Aufbringen auf die Walzenzapfenabdichtung hergestellt. Das Band wird dadurch mit der Walzenzapfenabdichtung verbunden, daß die Walzenzapfenabdichtung soweit kräftig durchgebogen wird, damit sie die Umrisse des Bandes umfassen kann. Nach Einsetzen wird die Abdichtung freigegeben, so daß sie sich wieder in ihre normale Position ausdehnend bewegen kann. Während dieses Vorganges werden die Abmessungen genau kontrolliert, damit nach Einsetzen der Walzenzapfenabdichtung in das Band zwischen Abdichtung und Band eine glatte, feste und kontinuierliche Verbindung besteht, ohne daß die Abdichtung dann noch Restwölbungen aufweist.

Zwischen den Kanten des Bandes und den inneren Kanten der Flanschen 28 und 30 wird, wie aus den Positionen 52 und 54 zu erkennen ist, vorzugsweise ein geringer Freiraum vorhanden sein. Ist das Band dann in einer derartigen Weise und in dieser Position auf die Walzenzapfenabdichtung aufgebracht, dann wird das Epoxydharz in der nachstehend beschriebenen Weise auf diese Konstruktion vergossen. Die Walzenzapfenabdichtung wird derart montiert, daß sie um ihre Achse gedreht werden kann, wobei diese Achse genau horizontal ausgerichtet ist. Wird nun die Walzenzapfenabdichtung mit dem auf ihr befindlichen Band in Umdrehung versetzt, dann geht diese Umdrehung in der vertikalen Ebene vor sich. Die Umdrehung der Walzenzapfenabdichtung beträgt

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ungefähr zwei bis drei U/min. Während der Umdrehung werden Heizlampen auf das Band gerichtet, welche die Band-Oberflächentemperatur auf 10O⁰F zu bringen haben. Hat das Band diese Temperatur erreicht und wird es dabei langsam in Umdrehung versetzt, dann wird das Epoxydharz als viskose Flüssigkeit auf die Oberfläche des Bandes gegossen. Die Zähigkeit des Epoxydharzes ist genügend groß, so daß das Epoxydharz nicht zum tiefsten Punkt der Umdrehung abtropfen kann. Statt dessen breitet es sich wegen der starken Kohäsionswirkung während der Umdrehung seitwärts und gleichmäßig über das Band aus* Nachdem das über das gesamte Stahlband liegende Epoxydharz eine Schichtdicke von ungefähr 3/32" erreicht hat, wird kein weiteres Epoxydharz mehr hinzugegossen. Das Harz füllt natürlich die Eckenzonen 52 und 5«* aus und breitet sich dann wegen seiner Oberflächenspannung gleichmäßig über die gesamte Oberfläche das Bandes aus. Die Umdrehung des Bandes wird mit der gleichen langsamen Geschwindigkeit von zwei bis drei U/min« fortgesetzt· Nach Ablauf einer halben Stunde wird die Drehrichtung der WalzenzapfenabdichtungsUmdrehung geändert und bis zum völligen Aushärten des Epoxydharzes durchgeführt.

Ein für diesen Zweck geeignetes Harz wird unter der Markenbezeichnung DEVCON als DEVCONFLEX gehandelt und besteht aus 47.6 Gewichtsanteilen Harz, welches mit 52.H % Gewichtsanteilen DEVCON-Füllmasse vermischt iet. Dieses Harz hat sich für dieses Ergebnis als zufriedenstellend erwiesen.

Nachdem das Stahlband und die Walzenzapfenabdichtung in der vorerwähnten Weise miteinander verbunden worden sind, steht die gesamte Konstruktionseinheit für den Aufbau auf den Walzenzapfen eines Walzwerkes bereit. Wenn auf diese

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Weise verfahren wird, dann hat sich herausgestellt, daß eine maximale Abdichtungsfähigkeit je nach Art der verwendeten Flanschen erreicht werden kann. Die Konstruktion ist relativ billig und einfach zu fertigen und sollte deswegen solchen Ausführungen vorgezogen werden, bei denen sich die Verstärkungselemente innerhalb des Körpers der Walzenzapfenabdichtung befinden. Es sei darauf hingewiesen, daß für alle Querschnitte das auf den gesamten Umfang der Walzenzapfenabdichtung und des Bandes wirkende Beharrungsmoment gleichförmig ist, so daß während einer sehr schnellen Umdrehung unausgeglichene Kräfte nicht hervorgerufen werden.

Alternativ zu dem voerwähnten Befestigungsverfahren, mittels dem die Walzenzapfenabdichtung und das Band miteinander verbunden werden, kann zudem für zusätzliche Sicherheit die Oberfläche 48 der Walzenzapfenabdichtung - und dies noch vor dem Aufsetzen des Bandes - mit einer dünnen Epoxydharzschicht versehen werden. In der Praxis hat sich dies jedoch noch nicht als erforderlich erwiesen, es soll im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung jedoch als Änderung genannt sein und berücksichtigt werden.

Wenn auch die bevorzugte Ausführung des hier beschriebenen Verstärkungsbandes die hier beschriebene Form hat, so sollte es doch klar sein, daß auch andere Ausführungen des Bandes, welche als gleichwertig betrachtet werden können, Verwendung finden können. So beispielsweise eine Reihe von einzelnen Stahldrahtbändern, welche - eine Windung neben der anderen - über die kreisförmige Oberfläche H8 gewickelt sind, wobei die Windungen aneinander anstoßen. Das Prinzip der hier vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht die besondere Form des Verstärkungsbandes, es liegt vielmehr darin, wie sich das Band in seiner Ein-

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baulage über eine relativ breite Fläche mit genügend großen Abmessungen so befestigen läßt, daß alle Teile der Walzenzapfenabdichtung, die bei dem Aufbringen der Walzenzapfenabdichtung in die Arbeitsposition auf dem Walzenzapfen einer Biegung ausgesetzt sind, eine genügend große Stabilität haben.

Der Patentschutz soll auch für alle Modifikationen und Änderungen des hier beschriebenen Erfindungsgegenstandes gelten, soweit diese nicht vom Geist der hier vorliegenden Erfindung abweichen.

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Patentansprüche

1) ' Eine Walzenrapfenabdichtung für den konischen Walzenzapfen einer Walzwerkswalze,
dadurch gekennzeichnet, daß άί& bereits genannte Walzenzapfenabdichtung eine kegelförmige und konische Innenfläche hat, welche im wesentlichen der Form des bereits erwähnten konischen Walzenzapfens entspricht; zu der Walzenzapfenabdichtung eine zylindrische Außenflächenkonstruktion besitzt, von der eine Reihe von flexiblen Flanschen ausgehen, die sich beim Aufsetzen der bereits erwähnten Walzenzapfenabdichtung auf den Walzenzapfen durch Berührung der mit ihnen zusammenarbeitenden Bauelemente, mit denen zusammen sie eine wirksame Flüssigkeitsabdichtuiig herbeiführen sollen, verbiegen; daß sich zwei der genannten Flanschen von der Konstruktion aus in radialer Richtung erstrecken und dabei die axiale Begrenzung der vorerwähnten zylindrischen Oberfläche bilden; ein zylindrisches Metallband bündig mit der vorerwähnten zylindrischen Oberfläche verbunden ist und sich für den größeren Teil des Abstandes, welcher zwischen den beiden radial gerichteten Flanschen besteht, in axialer Richtung erstreckt, wobei das vorerwähnte Band mit der bereits erwähnten Walzenzapfenabdichtung in der Einbaulage durch Vergießen des gesamten Bandumfanges mit einem selbtthärtendem Harz zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Wandungen der bereits erwähnten beiden Flanschen, und durch nachfolgende Aushärtung diese· Harzes, fest verbunden ist.

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2) Eine Walzenzapfenabdichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bereits erwähnte Band aus einem flachen Edelstahlstreifen hergestellt wird, dessen Breite etwas kleiner ist als dei* zwischen den einander gegenüberliegenden Flanschen vorhandene Abstand.

3) Eine Walzenzapfenabdichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bereits erwähnte selbsthärtende Harz auch zwischen das bereits genannte Band und der bereits genannten zylindrischen Fläche gebracht wird»

4) Eine Walzenzapfenabdichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den bereits erwähnten Flanschen auch zwei andere Flanschen gehören, welche sich vom anderen Ende der bereits erwähnten Konstruktion aus über die axialen Grenzen des bereits genannten Bandes hinaus erstrecken und dabei mit dem bereits erwähnten Walzenzapfen in Berührung kommen»

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