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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Führungsrolle
für ein
durch ein Tauchbad laufendes Metallband mit einem Rollenmantel und
einem den Rollenmantel axial durchsetzenden Joch, wobei der Rollenmantel
am Joch durch Lager, die jeweils in einem sich zwischen Joch und
Rollenmantel erstreckenden Ringraum angeordnet sind, drehbar abgestützt ist.
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Das Verzinken von Metallbändern erfolgt
in üblicher
Weise in Verzinkungsanlagen, die von dem Metallband in kontinuierlichem
Betrieb durchlaufen werden. Das Metallband wird dabei von einer
Haspel abgewickelt und nach einer Reinigung durch einen kontinuierlichen
Durchlaufglühofen
geführt,
um es für eine
gute Zinkhaftung und optimale technologische Eigenschaften vorzubereiten.
Nach dem Verlassen des Durchlaufglühofens wird das Metallband
durch ein Zinkbad geführt,
in welchem es an einer Bodenrolle umgelenkt und dann zwischen Stabilisierungs- bzw.
Korrekturrollen hindurchgeführt
wird, um das Zinkbad in Richtung einer Turmrolle zu verlassen. Anschließend wird
das Metallband in einem Dressiergerüst und einer Streckrichtan lage
gerichtet und beispielsweise durch Phosphatierung und Chromatierung
nachbehandelt, um nach Überprüfung der
Qualitätseigenschaften
und elektrostatischer Bandeinölung
wieder auf eine Haspel aufgewickelt zu werden.
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Die Rollen, über welche das Metallband in dem
Zinkbad geführt
wird, sind völlig
in das Zink eingetaucht und endseitig an Trägern, die im Zinkkessel vorgesehen
sind, gelagert. Hierzu sind an den Rollenenden Lagerzapfen ausgebildet,
die Laufbuchsen mit stellitierten Lagerflächen tragen, welche an den Rollen
festgeschweißt
sind. Die Laufbuchsen sind in Lagergehäusen des Trägers über eine Gleitlagerung drehbar
geführt.
Diese Art der Lagerung hat sich zwar insgesamt durchaus bewährt, jedoch
haben die Lagerungen nur eine durchschnittliche Lebensdauer von
etwa 5 bis 15 Tagen, wonach es erforderlich ist, die Laufbuchsen
auszutauschen. Dies ist jedoch sehr aufwendig, da die Schweißverbindung
zwischen Laufbuchse und Rolle gelöst, die Schweißnahtstelle nachgearbeitet
und anschließend
eine neue Laufbuchse fixiert werden muß. Das Auswechseln der Laufbuchsen
ist daher sehr zeitintensiv und führt in Summe zu erheblichen
Stillstandszeiten der Verzinkungsanlage.
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Zur Behebung dieser Problematik ist
mehrfach vorgeschlagen worden (
DE 42 07 034 A1 ,
EP 0 610 167 B1 und
DE 43 07 282 A1 ),
anstelle einer Gleitlagerung eine Wälzlagerung vorzusehen und die Wälzlager
durch das in dem jeweiligen Tauchbad vorhandene geschmolzene Material
zu schmieren. Durch die Verwendung von Wälzlagern können zwar die auftretenden
Reibungskräfte
im Vergleich zu den bei Gleitlagern auftretenden Reibkräften verringert werden,
jedoch müssen
sie in besonderer Weise ausgebildet sein, damit sie durch das heiße Metall, mit
dem sie in Berührung
kommen, nicht beschädigt werden.
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Das Dokument
JP 02153055 A offenbart eine
Tragevorrichtung für
diese Führungsrollen,
die zwischen dem Sockel und dem Lagergehäuse ein gegen Wärme widerstandsfähiges, die
Benetzbarkeit durch das Tauchbad beschränkendes Dichtungsmaterial aufweist,
wodurch die Lebensdauer der Führungsrollen
etwas verlängert
wird. Die Lagerungen werden allerdings nicht komplett vom Tauchbad
separiert, so daß nach
kurzer Zeit der Austausch der Führungsrollen
notwendig wird.
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Das Dokument
DE 39 40 890 zeigt zwar eine Führungsrolle,
bei der die Lagerung vom Tauchbad komplett separiert ist, jedoch
ist dies mit einer sehr komplexen Bauweise verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
eine Führungsrolle
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei akzeptablem wirtschaftlichen
Aufwand die Einsatzdauer der Rolle wesentlich verlängert werden
kann.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringraum
an seiner vom Rolleninneren wegweisenden Seite durch eine Dichtungsscheibe
abgedichtet ist, die an ihrem jochseitigen Innenbereich an einer
jochfesten Halterung fixiert ist und an ihrem Außenbereich in Richtung des
Lagers gegen eine den Ringraum außenseitig begrenzende Wandung
gedrückt
wird.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Abdichtung
der Ringräume
wird erreicht, daß die
Lager nicht in Kontakt mit dem heißen Metall aus dem Tauchbad
kommen, so daß es
einerseits möglich
ist, die Lager in herkömmlicher
Weise mit Öl,
Fett o. anderen geeigneten Stoffen zu schmieren, und andererseits
die Lager auch nicht in besonderer Weise ausgestaltet oder behandelt
zu sein brauchen. Die Lagerung ist daher wenig wartungsintensiv
und preiswert. Außerdem
wird eine sichere Abdichtung über
einen langen Zeitraum gewährleistet,
da die Dichtungsscheiben durch die Vorspannkraft der elastischen
Elemente auch bei auftretendem Verschleiß noch sicher an der Ringraumwandung
gehalten werden, wobei sie elastisch leicht verformt werden, da sie
innenseitig am Joch fixiert sind.
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An der zum Innenraum weisenden Seite
der Lager kann ebenfalls eine solche Abdichtung vorgesehen sein.
Dies ist jedoch bei herkömmlichen
Walzen dann nicht mehr erforderlich, wenn beispielsweise ein Eintreten
von Metall in den entsprechenden Bereich des Rolleninnenraums ohnehin
nicht möglich ist.
Es gibt beispielsweise Führungsrollen,
bei denen der Rolleninnenraum durch ein koaxial zur Rollenachse
angeordnetes Rohr radial in einen äußeren Bereich, in den flüssiges Metall
aus dem Tauchbad eindringen kann, und einen inneren Bereich, in
den ein Eindringen von flüssigem
Metall im wesentlichen verhindert wird, unterteilt ist. In diesem
Fall kann es ausreichend sein, die Ringräume zum inneren Bereich des
Rolleninnenraums hin in herkömmlicher Weise
durch elastisch weiche Dichtungsscheiben abzudichten, da diese lediglich
ein Eindringen von Leckagematerial verhindern müssen. Gegebenenfalls kann eine
Abdichtung nach innen auch völlig
entfallen.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtungsscheiben durch
eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Scheibenumfang
verteilt angeordnete Federelemente in Richtung des zugehörigen Lagers
vorgespannt sind. Diese Federelemente sind zweckmäßigerweise als
Druckfedern ausgebildet, die sich zwischen einer außerhalb
des Ringraums vorgesehenen Halterung und den Dichtungsscheiben abstützen.
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Die Halterung kann beispielsweise
an dem Joch angeschweißt
sein, wobei dann zum Auswechseln die Dichtungsscheiben wieder vom
Joch gelöst, beispielsweise
losgeflext werden müssen.
Gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
ist auch vorgesehen, daß die
Dichtungsscheiben an der Halterung fixiert, insbesondere festgeschraubt
sind.
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Die Dichtungsscheiben bestehen aus
einem Material, das unempfindlich gegen das heiße Metall und ausreichend elastisch
ist, um bei auftretendem Verschleiß in erforderlichem Maß verformt
werden zu können.
Außerdem
müssen
sie zumindest in dem Bereich, in dem sie an der Ringraumwandung
dichtend anliegen, entsprechende Dichtungseigen schaften aufweisen.
Beispielsweise können
die Dichtungsscheiben aus Graphit und/oder Siliciumnitrid oder einem
anderen geeigneten Material bestehen. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtungsscheiben einen
elastischen Grundkörper
und einen daran gehaltenen und mit der Ringraumwandung in Kontakt
kommenden Dichtungsring als Verschleißbauteil aufweisen.
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Die mit den Dichtungsscheiben in
Berührung kommenden
Wandungsabschnitte des Ringraums sollten ebenfalls aus einem wärme- und
abriebfesten Material wie beispielsweise einer Keramik bestehen.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter
Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie
die nachfolgende Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der
Zeichnung zeigt
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1 eine
Verzinkungsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung in schematischer Prinzipdarstellung,
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2 in
schematischer Prinzipdarstellung einen Zinkkessel der Verzinkungsanlage
aus 1,
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3 im
Längsschnitt
eine im Zinkkessel von 2 vorgesehene
Bodenrolle,
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4 im
Längsschnitt
eine im Zinkkessel aus 2 vorgesehene
Führungsrolle,
(Stabilisierungsrolle oder Korrekturrolle)
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5 in
vergrößerter Darstellung
den Ausschnitt x aus 3,
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6 eine
Dichtungsscheibe der Rollen gemäß den 3 und 4 in Vorderansicht und
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7 die
Dichtungsscheibe aus 6 in
geschnittener Seitenansicht.
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In der 1 ist
in schematischer Prinzipdarstellung eine Verzinkungsanlage 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, welche von einem Metallband 2 in
einer Bandlaufrichtung A von links nach rechts durchlaufen wird.
Zu der Verzinkungsanlage 1 gehören üblicherweise zwei Abwikkelhaspeln 3, 4, auf
denen das zu verzinkende Metallband 2 in Rollenform zur
Verfügung
gestellt wird. Die Abwikkelhaspeln 3, 4 sind jweils
im Wechsel aktiv. Wenn das auf einer Abwickelhaspel 3 vorgesehene
Metallband 2 vollständig
abgewickelt ist und die Abwickelhaspel 3 daher gegen eine
neue ersetzt werden muß,
wird die andere Abwickelhaspel 4 in Betrieb gesetzt und
das Anfangsende der neuen Metallbandrolle mir dem Schußende der
abgewickelten Metallbandrolle durch eine nicht dargestellte Schweißeinrichtung
verbunden.
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Das von der Abwickelhaspel 3, 4 kommende Metallband 2 wird
zunächst
durch eine Reinigungsvorrichtung 5 geführt, in der es einer alkalischen
Vorreinigung und anschließend
einer Hauptreinigung mit elektrolytischer Entfettung und Salzsäurebeizung
unterzogen wird. Das so gereinigte Metallband 2 wird dann
durch einen Schlingenturm 6 geführt, der einen Zwischenspeicher
für das
Metallband 2 darstellt, um einen kontinuierlichen Betrieb
der Verzinkungsanlage 1 auch dann gewährleisten zu können, wenn
die Zuführung
von neuem Metallband 2 kurzzeitig unterbrochen ist, z.
B. wenn die Enden von zwei aufeinanderfolgenden Metallbandrollen
verschweißt
werden. Hierzu weist der Schlingenturm 6 eine Reihe von oberen
Führungsrollen 6a und
eine Reihe von unteren Führungsrollen 6b auf, über die
das Metallband 2 schlangenlinienförmig in im wesentlichen vertikaler Richtung
geführt
ist. Die oberen Führungsrollen 6a sind
in vertikaler Richtung bewegbar, so daß der Abstand zwischen den
oberen und unteren Führungsrollen 6a, 6b unter
Freigabe von Bandmaterial verringert werden kann. Damit können die
nachfolgenden Abschnitte der Verzinkungsanlage 1 auch dann
mit Metallband 2 aus dem Schlingenturm 6 versorgt
werden, wenn sich beide Abwickelhaspeln 3, 4 außer Betrieb
befinden.
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Dem Schlingenturm 6 ist
ein Durchlaufglühofen 7 nachgeordnet,
in dem das Metallband 2 in bekannter Weise wärmebehandelt
und u. a. für
den eigentlichen Verzinkungsprozeß vorbehandelt wird. Das aus
dem Durchlaufglühofen 7 austretende
Metallband 2 wird dann in einen mit einem Zinkbad gefüllten Zinkkessel 8 einer
Verzinkungseinrichtung 9 geführt, um mit der gewünschten
Zinkauflage versehen zu werden. Das Zinkbad kann beispielsweise Zink
mit einem Al-Gehalt von 0,2%, Zink mit Fe-Anteilen, Galfan mit einem
Al-Behalt von 5% oder Galvalume, d. h. Zink mit einem Al-Gehalt
von 55% enthalten. Nach dem Durchlaufen des Zinkkessels 8 wird
das Metallband 2 in der Verzinkungseinrichtung 9 abgekühlt und
ggf. in einem Galvannealing-Ofen behandelt.
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Am Ausgang der Verzinkungseinrichtung 9 ist
ein nicht dargestelltes Schichtdickenmeßsystem vorgesehen, um die
Zinkschichtdicke und die Struktur der Galvannealing-Schicht zu messen
und durch Einstellung der Systemparame ter zu regulieren. Anschließend wird
das Metallband 2 durch eine Streckrichtanlage 10 geführt, um
die Oberfläche
des Metallbands 2 zu glätten,
d. h. eine gleichmäßige Oberflächenrauhigkeit
und ausgezeichnete Ebenheit zu erreichen. Der Streckrichtanlage 10 ist
eine Nachbehandlungseinrichtung 11 nachgeschaltet, in der
das Metallband 2 beispielsweise phosphatiert werden kann,
um einen guten Haftgrund für
organische Beschichtungsstoffe zu schaffen, und das Metallband 2 einer
chemischen Passivierung (Chromatierung) mit einem Rollcoater unterworfen
wird, um das Metallband 2 vor Korrosion zu schützen. Material,
das zuvor phosphatiert wurde, kann ohne aufwendige Entfettungen
direkt lackiert werden.
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Das nachbehandelte Metallband 2 wird
dann ggf. nach Überprüfung der
Qualitätseigenschaften und
elektrostatischer Bandeinölung
auf Aufwickelhaspeln 12, 13 gewickelt, die am
Ende der Verzinkungsanlage 1 vorgesehen sind. Wie am Eingang
der Verzinkungsanlage 1 sind auch hier zwei Haspeln 12, 13 vorgesehen,
die jeweils im Wechsel aktiv sind. Wenn bei einem Umschalten zwischen
den Aufwickelhaspeln 12, 13 beide Haspeln 12, 13 angehalten sind,
wird weiterhin zugeführtes
Bandmaterial in einem nicht dargestellten Schlingenturm der Verzinkungsanlage 9 zwischengespeichert.
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Wie in 2 angedeutet
ist, wird das Metallband 2 durch die offene Oberseite des
Zinkkessels 8 in das Metallbad geführt, dort über eine im Bodenbereich vorgesehene
Bodenrolle 14 umgelenkt und zwischen einer Korrek tur- und
einer Stabilisierungsrolle 15, 16 hindurch wieder
aus dem Zinkbad herausgeführt.
Die Rollen 14, 15, 16 sind jeweils an
ihren axialen Enden in Halterungen gelagert, die im Zinkkessel 8 angeordnet
sind bzw. auch von oben in den Zinkkessel hineinragen können.
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In 3 ist
der Aufbau der Rollen 14, 15, 16 schematisch
anhand der Bodenrolle 14 dargestellt. Zu der Bodenrolle 14 gehören ein
Rollenmantel 18 und ein den Rollenmantel 18 axial
durchsetzendes Joch 19, das im Bereich seiner axialen Enden
drehfest in Halterungen angebracht werden kann. Der Rollenmantel 18 kann
um das Joch 19 rotieren und ist dazu im Bereich seiner
axialen Enden durch Wälzlager 20 drehbar
am Joch 19 abgestützt.
Die Wälzlager 20 sind
in einem Ringraum 21 angeordnet, der bei der in 3 dargestellten Ausführungsform
zwischen dem Joch 19 und einem mit dem Rollenmantel 18 durch
eine Ringscheibe 26 drehfest verbundenen Innenrohr 28 gebildet
wird. Das Innenrohr 28 teilt den Rolleninnenraum 27 radial
in einen äußeren Bereich 27a,
in den das flüssige
Metall durch Öffnungen
in der Ringscheibe 26 eindringen kann, und einen inneren
Bereich 27b, in den ein Eindringen des flüssigen Metalls
im wesentlichen verhindert wird.
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Die Wälzlager 20 sind mit
Fett oder Öl
oder anderen geeigneten Stoffen geschmiert, und entsprechend sind
die Ringräume 21 gegen
ein Eintreten von flüssigem
Metall abgedichtet. Da in den inneren Bereich 27b des Rolleninnenraums 27 ohnehin kein
flüssiges
Metall eintreten kann, braucht in dieser Richtung keine Abdichtung
vorgesehen zu sein. Lediglich aus Sicherheitsgründen kann jedoch an der zum
Rolleninneren weisenden Seite des Ringraums 21 eine Dichtungsscheibe
vorgesehen sein, die ein Eintreten von Leckagefluid wirksam verhindert.
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An der vom Rolleninneren wegweisenden Seite
des Lagers 20 ist eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die
im einzelnen auch in 5 dargestellt
ist. Zu dieser Dichtungsanordnung gehört eine flanschartige Halterung 25,
die an dem Joch 19 festgeschweißt ist. Zwischen der Halterung 25 und
dem Innenrohr 28 ist eine Dichtungsscheibe 22 vorgesehen,
die auf das Joch 19 aufgeschoben und an ihrem jochnahen
Innenbereich an der Halterung 25 festgeschraubt ist. An
ihren jochfernen Außenbereich
wird die Dichtungsscheibe 22 durch mehrere Federelemente 23, 24,
die gleichmäßig über den
Scheibenumfang verteilt angeordnet sind und sich zwischen der Dichtungsscheibe 22 und
einem Absatz der Halterung 25 abstützen, gegen die Stirnfläche des
Innenrohrs 28 gedrückt.
Durch diese Dichtungsanordnung kann zuverlässig das Eintreten von heißem Medium
in den Ringraum 21 insbesondere auch dann verhindert werden,
wenn im Betrieb an der Dichtungsscheibe 22 Verschleiß auftritt.
In diesem Fall wird die Dichtungsscheibe 22 nämlich durch
die Vorspannkraft der Federelemente 23, 24 unter
elastischer Verformung an dem Innenrohr 28 gehalten.
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In den 6 und 7 ist der Aufbau der Dichtungsscheiben 22 im
einzelnen dargestellt. Danach besitzt die Dich tungsscheibe 22 einen
Grundkörper 22a,
der in dem erforderlichen Maß elastisch
verformbar ist und an seiner zum Ringraum 21 weisenden
Vorderseite einen mit dem Innenrohr 28 in Kontakt kommenden
Dichtungsring 22b trägt.
An der Rückseite
des Grundkörpers 22a ist
ein Druckring 22c vorgesehen, der dazu dient, die von den
Federelementen 23, 24 ausgeübten Druckkräfte gleichmäßig auf
den Grundkörper 22a sowie
den Dichtungsring 22b zu übertragen.
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In 4 ist
eine alternative Ausführungsform einer
Rolle 14, 15, 16 dargstellt. Diese unterscheidet sich
von der in 3 dargestellten
Ausführungsform nur
insoweit, als der Rolleninnenraum nicht durch ein Innenrohr radial
unterteilt ist und der Rollenmantel 18 über die Wälzlager 20 direkt
an dem Joch 19 gelagert ist. Entsprechend wird der zwischen
Rollenmantel 18 und Joch 19 gebildete Ringraum
abgedichtet, indem die Dichtungsscheibe 22 an der Stirnfläche des
Rollenmantels 18 dichtend in Anlage kommt.