DE19605798A1 - Drehdurchführung mit über Wälzlager im Gehäuse gelagertem Rotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehdurchführung mit den Merkmalen des Hauptanspruches.

Drehdurchführungen werden in unterschiedlichen Industriezweigen, insbesondere für Stranggußanlagen in der Stahlindustrie benötigt. Bei diesen Stranggußanlagen läuft der rotglühende Stahl in Strangform über Walzen, die außen in Lagern in Lagerböcken drehbar gelagert sind. Diese Walzen werden in einem geschlossenen Kreislauf durch die Zuführung von Wasser unter Druck in das Innere der Walzen zur Abführung der Wärme gekühlt. Mit der Drehdurchführung wird der Übergang von dem sogenannten Rotor und der daran angeflanschten Kühlwasserleitung zu dem an der Walze befestigten und sich damit mitdrehenden Gehäuse abgedichtet.

Im Stand der Technik sind hauptsächlich zwei verschiedene Arten von Drehdurchführungen bekannt. Eine erste Ausführungsform der Drehdurchführungen weist eine außerhalb des Walzeninneren liegende Baueinheit auf, die die Bauelemente für die notwendige Wasserzufuhr, Lagerung und Dichtung enthält. Bauartbedingt weisen derartige Anlagen mit solchen Drehdurchführungen eine erhebliche Breite rechts und links der Lagerböcke auf.

Zur Verminderung der Anlagenbreite sind daher seitens der Anlagenbauer Forderungen aufgestellt worden, Lagerung und dichtendes System in das Innere der Walze zur verlegen.

Zur Aufnahme der Drehdurchführung in der Walze ist eine Bohrung vorgesehen, in die die Drehdurchführung eingesteckt wird und dann beispielsweise über eine Verschraubung mit der Walze ortsfest verbunden wird. Das zur Kühlung verwendete Wasser wird unter einem Überdruck von bis zu 15 Atmosphären in die Drehdurchführung geleitet, und der auf die Bauelemente einwirkende Wasserdruck stellt zusammen mit der Bewegung derselben und der thermischen Beanspruchung erhebliche
Anforderungen an die Abdichtungstechnik.

Eine verwendete Technik zur Abdichtung der sich bei Drehung der Walze in einer relativen Drehbewegung zueinander bewegenden Bauelemente der Durchführung basiert auf der Verwendung einer Radialdichtung bestehend aus kreisförmigen O-Ringen oder Lippendichtungen aus Elastomeren als dem maßgeblichen Dichtungselement.

Andere Techniken sind in der EP-A1-392.838 beschrieben. In dieser Druckschrift ist eine Drehdurchführung mit einer Dichtungsanordnung beschrieben, die durch den hydraulischen Druck der Flüssigkeit betätigt wird. Es handelt sich jedoch dabei um eine konstruktiv aufwendige Anordnung.

Den im Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen ist gemeinsam, daß sie besonders bei radialen Belastungen der Walze infolge der relativ starren Wasserzu- und -abführungen Scherkräfte auf die Drehdurchführung wirken und einen starken Verschleiß der Drehdurchführung verursachen. Der mechanische Verschleiß wird weiter verstärkt durch in die Drehdurchführung eindringende Verunreinigungen oder durch Abrieb von den in der Drehdurchführung verwendeten Bauteilen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verschleißfestere Drehdurchführung bereitzustellen, die einen zuverlässigen Betrieb bei verlängerten Standzeiten ermöglicht, einen konstruktiv einfachen Aufbau besitzt und bei den im Einsatz befindlichen Stranggießanlagen ohne Umrüstung der Anlage selbst als Austauschbauteil verwendbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Bereitstellung einer Drehdurchführung zum Anschluß einer Kühlmittelzuführung einer Walze, insbesondere für Stranggießanlagen, die über Zapfen in Lagerböcken in Wälzlagern gelagert ist und die über axiale Bohrungen durch die Zapfen mit dem Kühlmittel versorgt wird, mit einem Gehäuse, einem drehbar im Gehäuse gelagerten Rotor mit Rotorschaft und Rotorfuß, einem auf dem im Gehäuse befindlichen Ende des Rotorfußes angeordneten und sich mit dem Rotor drehenden ersten Dichtelement, das eine erste Dichtfläche aufweist, einem zweiten Dichtelement, das eine zweite, auf der ersten Dichtfläche aufliegende Dichtfläche aufweist und das von einem in das Gehäuse an der dem Walzeninneren zugewandten Ende eingepaßten Deckel getragen wird, und einer den Rotor und den Deckel durchdringenden axialen Bohrung, wobei der Rotorschaft an der dem Walzeninneren abgewandten Seite des Gehäuses einen aus dem Gehäuse überstehenden Endabschnitt aufweist, an dem eine Kühlmittelzu-, bzw. -abführung angeschlossen ist, wobei der Rotor im Gehäuse über Wälzlager, die zwischen Rotorschaft und Gehäuseinnenwandung eingepaßt sind, drehbar gelagert ist und um den überstehenden Endabschnitt eine Radialdichtung an die Gehäusewandung außenseitig angepreßt angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Drehdurchführung kann bei bereits im Einsatz befindlichen Stranggießanlagen in die vorhandenen Zapfenbohrungen eingesetzt werden und mit der Kühlmediumzuführung verbunden werden, ohne daß Umrüstungsmaßnahmen erforderlich sind. Sie besitzt weiterhin die Vorteile, daß sie einfach aufgebaut ist, eine erhöhte Verschleißfestigkeit und eine verringerte Störanfälligkeit besitzt und somit verlängerte Standzeiten ermöglicht. Die verwendeten Bauteile lassen sich bei Verschleiß einfach auswechseln. Dazu wird die Drehdurchführung nach Entfernung des Kühlmittelanschlusses aus der Bohrung im Zapfen entfernt und der Deckel nach Entfernen eines Sicherungsringes entnommen. Die Dichtelemente lassen sich bei Verschleiß einfach durch neue Bauteile ersetzen.

Als Materialien für das Gehäuse der Drehdurchführung werden dabei üblicherweise Messing, Lagerbronzen und Bleibronzen oder ähnliche Materialien verwendet. Der Rotor ist gewöhnlich aus einem korrosionsbeständigen Stahl gefertigt. Dabei kann es sich bevorzugt um Stähle der V2A- oder V4A-Sorten handeln.

Unter Wälzlager sind erfindungsgemäß Kugellager oder Walzenlager mit einer Lebensdauerschmierung zu verstehen, die zusätzlich verkapselt sind, um gegen den Verschleiß durch eindringende Verunreinigungen besser geschützt zu sein.

Als Radialdichtung um den Rotorschaft, die aus den im Stand der Technik üblichen Materialien wie Gummi, Silikongummi, Perbunan aus Werkstoffen gefertigt ist, wird vorzugsweise eine V-Ringdichtung, die dicht um den Rotorschaft festgelegt unter Anpressdruck an dem Gehäuse um den Spalt zwischen Gehäuse und Rotorschaft anliegt, verwendet.

Der einstückig ausgebildete hohlzylindrische Rotor umfaßt einen Rotorschaft und einen Rotorfuß und ist in der Axialbohrung im Gehäuse über Wälzlager drehbar gelagert. Die axiale Länge des Rotors ist so bemessen, daß an dem auf der dem Walzeninneren entgegengesetzten Gehäuseseite herausragenden Rotorschaft ein Anschlußstück für die Kühlmittel zu- und/oder -abführung festgesetzt werden kann. In dem Bereich des Durchtritts des Rotorschaftes durch die seitliche Gehäusewandung, die nach Einbau der Dreheinführung in die Walze von außen zu sehen ist, sind Rotorschaft und Gehäuse nur gering mit einem ringförmigen Spalt radial beabstandet. Dieser ringförmige Spalt wird durch die verwendete Radialdichtung zuverlässig abgedichtet. Vor dem Anschluß der Kühlmittelzu-, bzw. -abführung wird daher über den aus dem Gehäuse herausragenden Rotorschaft diese Radialdichtung, vorzugsweise in Form einer V-Ringdichtung geschoben, die an dem Gehäuse dicht anliegt und ein Eindringen von Verunreinigungen in den Ringspalt zwischen Rotorkopf und Gehäuse verhindert. Vorzugsweise kann der Ringspalt durch einen im Spalt angeordneten O-Ring zusätzlich abgedichtet sein.

Durch die Anordnung der für die Demontage der Drehdurchführung zu entfernenden Bauteile in das in dem Zapfen gelegene Ende der Drehdurchführung sind insbesondere die dort vorgesehenen Dicht- und Gleitelemente gegen ein Eindringen von Schmutz von außen hervorragend geschützt. In Verbindung mit der zuvor erwähnten Radialdichtung um den Rotorschaft an der Außenseite des Gehäuses und gegebenenfalls den zusätzliche O-Ring im Ringspalt wird eine hervorragende Abdichtung gegen insbesondere von außen eindringende Verunreinigungen ermöglicht, was gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen zu geringerem Verschleiß und zu erheblich verlängerten Standzeiten führt.

Zu verlängerten Standzeiten trägt auch die Verwendung der Wälzlager bei, deren Verwendbarkeit bei den aus dem Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen infolge des von außen eindringenden Staubes und Schmutzes erschwert wurde oder unmöglich war. Vorzugsweise wird der Rotor über zwei solcher, über eine Distanzhülse beabstandet festgelegte Wälzlager drehbar im Gehäuse gelagert.

Bei der erfindungsgemäßen Drehdurchführung bilden aufgrund der zwischen Gehäuse und Rotor eingepaßten Wälzlager Gehäuse und Rotor eine stärker miteinander verbundene Einheit, die aufgrund der Abdichtung zum Walzenäußeren und der verwendeten Wälzlager erheblich verlängerte Standzeiten ermöglicht. Bei Verschleiß der Dichtelemente, beispielsweise der Gleitringe, werden diese nach Entfernen der Sicherung des Deckels einfach durch ein neues Paar ersetzt, ohne daß Gehäuse und Rotor voneinander getrennt werden müssen und ohne daß das gesamte Innenleben der Drehdurchführung wie bei den im Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen demontiert und nach Austausch der verschlissenen Dichtelemente wieder zusammengebaut werden muß.

Obgleich die Dichtelemente auch durch aufeinander aufliegende Planflächen am Rotorkopf und Deckel gebildet werden können, ist die Verwendung von zumindest einem in eine der Planflächen integrierten Gleitring, vorzugsweise rotorseitig, als Dichtelement, die in der Regel aus Siliciumcarbid, Kohlegraphit oder ähnlichen Materialien bestehen, bevorzugt. Der eine dieser Gleitringe ist im ortsfesten Bauelement fest verankert, auf dessen Planfläche die Gegenplanfläche des anderen Gleitringes als rotierender Gegenring aufliegt und abläuft. So ist diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehdurchführung weiter bevorzugt, bei der zumindest das auf dem Rotorfuß festgelegte erste Dichtelement als Gleitring ausgebildet ist.

Zur Verbesserung der Dichtwirkung ist der rotorseitige Gleitring auf einem Druckteller angeordnet, der entlang von zwei, in Bohrungen im Druckteller eingreifenden und als Führungen dienenden Spannstiften, die im Rotorfuß festgelegt sind, axial zur Rotorachse verschiebbar ist. Mit Hilfe von Federelementen, die zwischen Rotorfuß und Druckteller und/oder Druckteller und Gleitring angeordnet sind, können die Dichtelemente, die auch zur Erzielung einer besseren Dichtwirkung und einer leichteren Auswechselbarkeit jeweils als Gleitringe ausgebildet sind, aufeinandergepreßt werden.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der einzigen Fig. 1 dargestellt.

Fig. 1 stellt eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehdurchführung in Form einer Zwei-Wege-Drehdurchführung dar.

In dem Gehäuse 1 ist der aus dem Rotorschaft 2a und dem Rotorfuß 2b bestehende Rotor 2 angeordnet. Die rotorseitig vom Druckteller 3 und gehäuseseitig vom im Gehäuse 1 über den Seegerring 9 festgelegten Deckel 5 gestützten Gleitringe 4 bilden die aufeinander ablaufenden Dichtflächen. Die Gleitringe 4 sind über O-Ringe 18 unterstützt. Die Gleitringe 4 können aus den im Stand der Technik bekannten Materialien gefertigt sein, bevorzugt ist jedoch aufgrund der Verschleißfestigkeit die Verwendung von Siliciumcarbid oder Elektrokohlegraphit. Deckel 5 wird über O-Ring 16 zum Gehäuse abgedichtet.

Der Druckteller 3 weist im kragenförmigen Rand zur Drehachse des Rotors koaxiale Bohrungen auf, in die die im Rotorfuß befestigten Spannstifte 12 eingreifen. Die Spannstifte 12 dienen so als Führungen für den axial verschiebbaren Druckteller 3. Die Federscheibe 11 drückt über den Distanzring 6 und O-Ring 19 den Druckteller 3 in Richtung des Deckels 5, so daß die Dichtflächen der Gleitringe 4 aufeinander gepreßt werden.

Der Rotor 2 ist über die Wälzlager 8, die mittels Distanzhülse 7 und Seegerring 10 zueinander beabstandet festgelegt sind, im Gehäuse 1 drehbar gelagert. Um den aus dem Gehäuse hervorstehenden Rotorschaft ist eine an das Gehäuse anliegende Radialdichtung 13, die in der dargestellten Ausführungsform als V-Ringdichtung ausgebildet ist, angeordnet. Die erfindungsgemäße Drehdurchführung besitzt somit zur Walzenaußenseite lediglich einen abzudichtenden Zwischenraum zwischen Rotorschaft 2a und Gehäuse 1, den die Radialdichtung 13 zuverlässig abdichtet. Dennoch ist zur Erhöhung der Abdichtsicherheit eine weitere Dichtung zwischen Rotor 2 und Gehäuse 1 in Form eines O-Ringes 15 vorgesehen. Ein Kühlmittelverlust zwischen Gehäuse 1 und der in der Zeichnung nicht dargestellten Walze wird über die O-Ringe 14 und 17 verhindert. Nach dem Einstecken der Drehdurchführung in die Zapfenbohrung der Walze wird die Drehdurchführung über die Schraube 20 mit Unterlegscheibe 21 in der Walze gesichert.

Die in der Zeichnung dargestellte Kühlmediumzu- und -abführung 22 wird über O-Ring 23 zum Rotorschaft 2a abgedichtet und mittels Schraube 24 und Kontermutter 25 auf dem Rotorschaft 2a gesichert. Die Zu- und Abführung des Kühlmediums in das Innere der in der Zeichnung nur angedeuteten Walze der Stranggießanlage erfolgt über das mittels Sicherungsstift 26 festgelegte Siphonrohr 27.

Die wie oben beschrieben verwendeten O-Ringe können aus den im Stand der Technik üblichen Materialien wie Gummi, Silikongummi, Perbunan usw. gefertigt sein.

Claims (6)

1. Drehdurchführung zum Anschluß einer Kühlmittelzuführung einer Walze, insbesondere für Stranggießanlagen, die über Zapfen in Lagerböcken in Wälzlagern gelagert ist und die über axiale Bohrungen durch die Zapfen mit dem Kühlmittel versorgt wird, mit einem Gehäuse, einem drehbar im Gehäuse gelagerten Rotor mit Rotorschaft und Rotorfuß, einem auf dem im Gehäuse befindlichen Ende des Rotorfußes angeordneten und sich mit dem Rotor drehenden ersten Gleitring, das eine erste Dichtfläche aufweist, einem zweiten Dichtelement, das eine zweite, auf der ersten Dichtfläche aufliegende Dichtfläche aufweist und das von einem in das Gehäuse an der dem Walzeninneren zugewandten Ende eingepaßten Deckel getragen wird, und einer den Rotor und den Deckel durchdringenden axialen Bohrung, wobei der Rotorschaft an der dem Walzeninneren abgewandten Seite des Gehäuses einen aus dem Gehäuse überstehenden Endabschnitt aufweist, an dem eine Kühlmittelzu-, bzw. -abführung angeschlossen ist, wobei der Rotor im Gehäuse über Wälzlager, die zwischen Rotorschaft und Gehäuseinnenwandung eingepaßt sind, drehbar gelagert ist und um den überstehenden Endabschnitt eine Radialdichtung an die Gehäusewandung außenseitig angepreßt angeordnet ist.

2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor über zwei über eine Distanzhülse beabstandet festgelegte Wälzlager drehbar im Gehäuse gelagert ist.

3. Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die um den aus dem Gehäuse überstehenden Endabschnitt des Rotorkopfes angeordnete Radialdichtung als V-Ringdichtung ausgebildet ist.

4. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das auf dem Rotorfuß festgelegte erste Dichtelement als Gleitring ausgebildet ist.

5. Drehdurchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rotorseitige Gleitring auf einem Druckteller angeordnet ist, der entlang von zwei, in Bohrungen im Druckteller eingreifenden und als Führungen dienenden Spannstiften, die im Rotorfuß festgelegt sind, axial zur Rotorachse verschiebbar ist.

6. Drehdurchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Federelemente zwischen Rotorfuß und Druckteller und/oder Druckteller und Gleitring angeordnet sind.