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Universalwalzwerk Die Erfindung betrifft ein Universalwalzwerk, das
sowohl mit einem exzentrischen Reduktionsmechanismus und einem Vorspannungsmechanismus
versehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Walzwerk, bei welchem die
exzentrische Reduktion durch Anwendung von exzentrischen Muffen bewirkt wird.
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Ein Walzwerk mit exzentrischem Reduktionsmechanismus weist eine erhöhte
Standfestigkeit auf, da das Elastizitätssystem einfach ausgeführt und das Gerüst
des Walzwerks kompakt gebaut werden kann, so dass der elastische Teil klein bemessen
werden kann. Aus diesen und anderen Gründen weist ein ralzwerk mit exzentrischem
Reduktionsmechanismus hervorragende Eigenschaften auf. Trotzdem waren hiermit bisher
folgende Nachteile verbunden: Ein Nachteil beruht auf der Tatsache, dass es bei
einem derartigen Walzwerk nicht möglich ist, eine grosse Reduktion zu erzielen.
Unter der Voraussetzung, dass der Grad oder Betrag
der Exzentrizität
der Länge des Bremshebels entspricht, gilt die folgende Gleichung: S = e sinus 0
wobei S den Betrag der Reduktion und e den Grad der Exzentrizität (Fig. 7a) darstellen.
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Um einen grossen Wert von S zu erzielen, muss die Sxzentrizität gross
gemacht werden. Falls jedoch die Länge des Bremshebels gross gemacht wird, wird
die der Länge des Bremshebels proportionale Drehkraft gross, welche eine Reduktion
gegen eine grosse Walzkraft während des Verfahrens bewirkt, wodurch zwangsläuf3g
ein wuchtig ausgeführter Reduktionsmechanismus erforderlich wird.
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Ausserdem werden der Umfang und das Gewicht des Walzwerks aufgrund
der grösseren Bremshebellänge grösser, wodurch der durch den exzentrischen Reduktionsmechanismus
geschaffene grundsätzliche Vorteil wieder verloren geht.
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Ferner verschiebt sich bei einem Universalwalzwerk das Achszentrum
der waagrechten Walzen gemäss der Beziehung 1 = e ç cos e in oder entgegen der Durchgangsrichtung
des Materials, wobei 1 die Bewegung des Achszentrums der waagrechten Walzen in der
Durchgangsrichtung des Materials bedeutet (vgl. Fig. 7a).
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Infolgedessen stimmen das Achszentrum der senkrechten Walzen und dasjenige
der horizontalen Walzen nicht miteinander in einer Ebene senkrecht zur Durchgangsrichtung
des Materials überein.
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Andererseits ist es bei einem herkömmlichen Walzwerk mit Vorspannmechanismus
oder vorgestanntem Walzwerk sehr schwierig, die Gestängeverbindungen anzubringen
oder zu entfernen, um dem Walzwerk eine Vorspannung zu geben. Es war also nachteilig,
dass es längere Zeit dauerte, um die Walzen auszuwechseln, bzw. es war eine Anzahl
Arbeiter zum Austausch der Walzen erforderlich.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Universalwalzwerks,
bei welchem die oben genannten Nachteile bei einem Walzwerk mit exzentrischem Reduktionsmechanismus
und Vorspannmechanismus nicht auftreten.
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Die Erfindung schafft ein Universalwalzwerk mit exzentrischem Reduktionsmechanismus
und Vorspannmechanismus, welches kompakte Abmessungen und grosse Festigkeit aufweist
und bei welchem die Walzen leicht ausgetauscht werden können.
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Die Erfindung schafft (1) ein vorgespanntes Universalwalzwerk mit
exzentrischem Reduktionsmechanismus, das in waagrechter Richtung einen oberen waagrechten
Walzenbremskeil als oberes Glied, ein mittleres Gehäuse als Zwischenglied, und einen
unteren waagrechten Walzenbremskeil als unteres Glied aufweist, wobei diese drei
Glieder durch Gestängeverbindungen und Schraubenmuttern verbunden sind und diese
Schraubenmuttern auf beide Enden der Gestängeverbindungen aufgeschraubt sind.
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Die Erfindung schafft ferner (2) ein Walzwerk, das eine Weiterbildung
des Walzwerks gemäss (1) darstellt, bei welchem eine oder mehrere Futterstücke austauschbar
zwischen dem oberen waagrechten Walzenbremskeil und dem mittleren Gehäuse und/oder
zwischen dem mittleren Gehäuse und dem unteren waagrechten Walzenbremskeil angeordnet
sind.
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Die Erfindung schafft ferner ein Walzwerk (3), das eine weitere Ausbildung
der Walzwerke (1) oder (2) darstellt, bei welchem eine oder mehrere mit Gewinde
versehene Muffen zwischen dem mittleren Gehäuse und dem oberen waagrechten Walzenbremskeil
und/oder zwischen dem mittleren Gehäuse und dem unteren Gehäuse und dem unteren
waagrechten Walzenbremskeil angeordnet sind, wobei diese Muffen an den Gestängeverbindungen
befestigt sind und Muttern an der Aussenfläche der Muffen aufgeschraubt sind, und
eine Öffnungsvorrichtung oder Vorrichtungen, deren eines Ende an den Muffen anliegt,
welche an den Gestängeverbindungen
befestigt sind, zwischen dem
Mittelgehäuse und dem oberen waagrechten Walzenbremskeil und/oder zwischen dem Mittelgehäuse
und dem unteren waagrechten Walzenbremskeil angeordnet sind0 Die Erfindung schafft
auch (4) ein Walzwerk gemäss einer weiteren Ausbildung der Walzwerke (1) oder (2),bei
welchem ein Ende der Gestängeverbindungen als Kolben für einen Flüssigkeitszylinder
ausgebildet ist, um eine Vorspannkraft auszuüben, und ein anderer Kolben, dessen
eine Oberfläche zu einer Eupplungsscheibe ausgebildet ist, verschiebbar auf einem
Teil der Gestängeverbindungen befestigt ist und bei welchem ein Schneckenrad, dessen
eine Oberfläche ebenfalls mit einer Kupplungsscheibe versehen ist, drehbar auf ein
Teil der Gestängeverbindungen aufgeschraubt ist.
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Die Erfindung schafft ferner ein Walzwerk (5) gemäss einer weiteren
Ausbildung der Walzwerke (1) oder (2), bei welchem das mittlere Gehäuse praktisch
gleich und abnehmbar senkrecht in zwei Teile, parallel zur Durchgangsrichtung des
Materials geteilt ist und bei welchem eine oder mehrere Futterstücke abnehmbar zwischen
den geteilten Teilen des Mittelgehäuses angeordnet sind.
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Die Erfindung schafft auch ein Walzwerk (6) gemäss einer weiteren
Ausbildungsform der Walzwerke (1) oder (2), bei welchem das Mittelgehäuse, der obere
waagrechte Walzenbremskeil und der untere waagrechte Walzenbremskeil abnehmbar befestigt
sind, so dass sie durch das Mittelgehäuse ausgetauscht werden können, wobei der
obere waagrechte Walzenbremskeil und der untere waagrechte Walzenbremskeil für ein
Duowalzwerk verwendet werden können, oder bei dem nur das Mittelgehäuse abnehmbar
befestigt ist, so dass es durch ein Gehäuse für ein Duowalzwerk ausgetauscht werden
kann.
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Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen und der
Zeichnungen weiter erläutert: In den Zeichnungen bedeuten Fig. 1 eine Vorderansicht
für eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Walzwerks; Fig. 2 eine teilweise
Schnittansicht durch Fig. 1 mit einem exzentrischen Muffenteil; Fig. 3 eine Schnittansicht
entlang der Linie A-A von Fig. 1; Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine weitere
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 ein Beispiel für ein erfindungsgemässes Walzwerk,
das zu einem Duowalzwerk umgebaut wurde; Fig. 6 eine Aufsicht für ein Beispiel des
Reduktionsmechanismus für die senkrechten Walzen; Fig. 7a ein Beispiel für den Grad
der Exzentrizität, den Grad der Reduktion und das Ausmass der Bewegung der waagrechten
Walzen; Fig. 7b einen Spalt an der Berührungsstelle zwischen den Walzen und dem
Material; Fig. 7b' eine unerwünschte Deformierung des Materials aufgrund des oben
genannten Spalts; Fig. 7 c eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen
dem Durchmesser der waagrechten Walze und dem oben genannten Spalt.
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In Fig. 1 bedeutet N das zu walzende Material, 1 eine obere und 2
eine untere waagrechte Walze, 3 und 3' senkrechte Walzen.
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6 bedeutet ein Mittelgehäuse für die senkrechten Walzen; 7 und 3 bedeuten
obere waagrechte ltralzenbremskeile, 9 und 10 stellen untere waagrechte Walzenbremskeile
dar. 50 bedeutet einen Bremskeil für die senkrechte Walze.
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Das Mittelgehäuse 6, die oberen waagrechten Walzenbremskeile 7 und
8 und die unteren waagrechten Walzenbremskeile 9 und 10 sind durch die Gestängeverbindungen
60, 61 und muttern 62, 63, 82, 83, die an beiden inden der Gestänseverbindungen
aufgeschraubt sind, fest miteinander verbunden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
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Die oben genannten oberen waagrechten Jalzenbremskeile 7, 5 und die
unteren waagrechten Walzenbremskeile 9, 10 sind mit ezentrischen Muffen 11, 12 und
13, 14 versehen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Diese exzentrischen Muffen
11, 12, 13 und 14 enthalten im inneren wugel- oder Rollenlager 20, 22 (21 unD 23
sind nicht dargestellt) in gewissem exzentrischen Abstand von ihrem Rotationszentrum.
Diese Lager sind fest an den Laufflachen der oberen und unteren Walzen befestigt.
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Die Muffen 11, 12, 13 und 14 weisen jeweils an einem Ende Schneckenräder
auf, welche wiederum mit den Schnecken 15, 16, 17 und 18 in Eingriff stehen. denn
daher die Schnecken 15, 16, 17 und 18 in Umdrehung versetzt werden und dadurch die
exzentrischen Muffen 11, 12, 13 und 14 in Umdrehung versetzen, so bewegen sich die
waagrechten Walzen senkrecht entlang eines gewölbten Wegs, da die Muffen 11, 12,
13 und 14 und die Lager 20, 21, 22 und 23 exzentrisch in Bezug auf ihre Rotationszentren
angeordnet sind. Die Vorrichtung, welche die exzentrischen Muffen in Umdrehung versetzt,
muss nicht unbedingt aus der oben beschriebenen Kombination von Schnecke und Schneckenrad
bestehen.
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Wahlweise kann zu diesem Zweck selbstverständlich auch ein Hebel am
Aussenumfanp der exzentrischen Muffe vorgesehen sein, welcher mittels einer Flüssigkeitseinheit,
welche diesen Hebel beyregt, schwenlLbar ist.
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In Fig. 3 sind Futter- oder Distanzstücke, 76, 77, 80, 81 austauschbar
zwischen den oberen Bremskeilen 7, 8 und dem mittels gehäuse 6 undfoder zwischen
den unteren Bremskeilen 9, 10 und dem Mittelgehäuse 6 angebracht.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind an den Gestängeverbindungen 60, 61
Schneckenräder 79, 79' mittels Splinten oder dergleichen angebracht, die durch darüber
und darunter befindliche Metalle (ebene Lauflager) festgehalten werden.
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Die Schneckenräder 79, 79' stehen mit den Schnecken j8, 78' in Eingriff.
Durch Drehung der Schnecken 78, 78' werden die Gestängeverbindungen 60, 61 über
die Schneckenräder 79, 79' in Umdrehung versetzt. Durch diese Umdrehung der Gestängeverbindungen
60, 61 wird das Mittelgehäuse entweder gegenüber den oberen Bremskeilen 7, 8 und
den unteren Bremskeilen 9, 10 befestigt oder freigesetzt, da die Gestänge an ihren
Enden mit Muttern 62, 63, 82, 83 festgeschraubt sind. Ferner sind, wie aus Fig0
3 ersichtlich, mit Gewinde versehene Muffen 74, 75 verschiebbar an den Gestängeverbindungen
60, 61 an der oberen Fläche der Einlagen 76, 77 in die obere Fläche des Mittelgehäuses
eingesetzt.
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Die mit Gewinde versehenen Muffen 74, 75 sind am Aussenumfang mit
Muttern 72, 73 verschraubt.
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Ölzylinder 70, 71 Init Kolbenringen 70', 71' sind innerhalb des oberen
waagrechten Walzenbremskeils 7, 8 angeordnet, so dass die jeden der Kolbenringe
an der oberen Fläche der mit Gewinde versehenen Muffen 74, 75 anliegen.
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Der Austausch der Walzen bei einem Universalwalzwerk geschieht, wie
in den Fig. 1 und 3 dargestellt, auf folgende Weise: Die oberen waagrechten Walzenbremskeile
7, 8 und die unteren waagrechten Walzenbremskeile 9, 10 werden in die Gestängeverbindungen
60, 61, welche am Mittelgehäuse 6 befestigt sind, mittels eines Krans oder dergleichen
eingesetzt. Ferner werden die Futter- oder Distanzstücke 76, 77, 8O, 81 vorher an
den Durchmesser der waagrechten Walzen 1, 2 angepasst, so dass selbst für den Fall,
dass die Exzentrizität "e" der exzentrischen Muffen 11, 12, 13, 14 gering ist, ausreichend
Spielraum verbleibt,
die Walze in einem breiten Abmessungsbereich
aufzunehmen.
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Dann werden die Schnecken 78, 78' in Umdrehung versetzt, wodurch wiederum
die Gestängeverbindungen 60, 61 durch die Schneckenräder 79, 79' in Umdrehung versetzt
werden. Durch die Muttern 62, 63, 82, 83, die an beiden Enden der Gestängeverbindungen
60, 61 aufgeschraubt sind, werden der obere waagrechte Walzenbremskeil 7, 8 und
die unteren Walzenbremskeile 9, 10 fest an dem Mittelgehäuse befestigt. Danach wird
Öl unter Druck in die Ölzylinder 70, 71, welche in den oberen Bremskeilen angebracht
sind, eingepresst, so dass die Kolbenringe 70', 71' heruntergestossen werden.
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Aufgrund der obigen Verfahrensweise werden die Gestängeverbindungen
60, 61 über die mit Gewinde versehenen Muffen 74, 75 elastisch deformiert und so
in Axialrichtung gestreckt. Es entsteht daher ein Spalt zwischen der oberen Fläche
der Muttern 72, 73 und der unteren Fläche der oberen Bremskeile 7, 8, dessen Grösse
der elastischen Deformation der Gestängeverbindungen 60, 61 entspricht. Dann werden
die oben genannten Muttern 72, 73 gedreht, bis der Spalt zwischen der oberen Fläche
der Muttern 72, 73 und der unteren Fläche der Bremskeile 7, 8 ganz verschwindet.
Dann wird das Öl von den Ölzylindern 70, 71 abgezogen und so den Gestängeverbindungen
60, 61 eine bestimmte Vorspannung gegeben.
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Auf diese Weise werden die oberen waagrechten Walzenbremskeile 7,
8, das Mittelgehäuse 6 und die unteren waagrechten Walzenbremskeile 9, 10 fest unter
"Vorspannung" miteinander verbunden.
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Falls der Verbund zwecks Austausch der Walzen auseinandergenommen
werden soll, werden die oben genannten Arbeitsvorgänge in umgekehrt er Reihenfolge
vorgenommen.
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In Fig. 4 ist ein weiteres Beispiel zum Befestigen der Gestängeverbindungen
60, 61 unter "Vorspannung" dargestellt. Bei diesem
Beispiel sind
Kolben 100, 101 an den unteren Enden der Gestängeverbindungen 60, 61 vorgesehen.
Diese Kolben sind verschiebbar in Ölzylindern 108, 108' angeordnet. Die unteren
Enden der Zylinder 108, 108' sind in geeigneter Weise durch Bodendeckel 109, 109'
verschlossen. Die oberen Flächen der Kolben 106, 107 sind als Kupplungsscheiben
ausgebildet. Diese Kolben sind verschiebbar innerhalb der Zylinderkammern 106',
107' angeordnet und mit den Gestängeverbindungen 60, 61 durch Splinte oder dergleichen
verbunden. Bei den oben genannten Zylindern 108, 108' sind die Zylinderkammern 100',
101' für die Kolben 100, 101 hydrodynamisch unabhängig von den Zylinderkammern 106!,
107' für die Kolben 106, 107. Die unteren Flächen der Schneckenräder 102, 103 sind
als Kupplungsscheiben ausgebildet, so dass sie lösbar in Eingriff mit den Kupplungsscheiben
der oberen Flächen der Kolben 106, 107 stehen. Die Schneckenräder 102, 103 sind
am unteren Teil der Gestängeverbindungen angeschraubt, wobei sie mit den Schnecken
104, 105 in Eingriff stehen. Bei einer Drehung der Schnecken 104, 105 tritt eine
Drehung der Räder 102, 103 ein.
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Wenn der Verbund bei diesem Beispiel zwecks Austausch der Walzen auseinandergenommen
werden soll, wird zuerst Öl unter Druck in die Kammern 100', 101' eingeführt, um
eine elastische Deformierung der Gestängeverbindungen 60, 61 zu bewirken, wodurch
diese in Axialrichtung gestreckt werden. Dabei bildet sich ein Spalt zwischen den
oberen Flächen der Räder 102, 103 und der Decke des Zylinders 108.
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Danach werden die Schnecken 104, 105 in Umdrehung versetzt und dadurch
die Schneckenräder 102, 103 gelöst und abgesenkt. Nachdem das Öl dann aus den Kammern
100', 101' abgezogen wurde, wird die auf den Gestängeverbindungen lastende Vorspannung
aufgehoben.
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In diesem Zustand befinden sich die Schneckenräder 102, 103 in frei
drehbarem Zustand, Dann wird Öl unter Druck in die Kammern 106', 107' eingeführt,
um die Kupplungsscheibe der oberen Fläche der Kolben 106, 107 mit der Kupplungsscheibe
der unteren Fläche der Schneckenräder 102, 103 in Verbindung zu bringen. Versetzt
man
dann die Räder 102 und 103 durch die Schnecken 104, 105 in Umdrehung, so drehen
sich die Gestängeverbindungen 60, 61, da die Kolben 106, 107 mittels Splinten an
den Stangen 60, 61 befestigt sind0 Durch diese Drehung der Gestängeverbindungen
60, 61 werden die Muttern 62, 63, die auf den oberen Enden der Gestängeverbindungen
60, 61 aufgeschraubt sind, gelockert, so dass die Muttern 62, 63 von den Gestängeverbindungen
abgeschraubt werden können. Die Gestängeverbindungen 60, 61 werden dann abgesenkt
und von dem Verbund mittels einer geeigneten, (nicht dargestellter Maschine abgenommen.
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Nach dem Abnehmen der Gestängeverbindungen 60, 61 werden die oberen
waagrechten Bremskeile 7, 8, das Mittelgehäuse 6 und die unteren waagrechten Walzenbremskeile
9, 10 abmontiert, wobei ein Austausch der Walzen erfolgt" Beim Zusammensetzen des
Walzwerks werden die oben genannten Arbeitsvorgänge in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen.
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Ein weiteres Beispiel für ein Universalwalzwerk gemäss der Erfindung
ist in Fig. 5 dargestellt, welches als Duowalzwerk für Formstähle verwendet werden
kann, indem man ein Mittelgehäuse 6' eines Duowalzwerks anstelle des in den Fig.
1, 3 und 4 dargestellten Mittelgehäuses 6 verwendet. Erfindungsgemäss kann man also
eine Anpassung eines walzwerks, z.B. zur Verwendung als Universalwalzwerk oder als
Duowalzwerk, je nach Bedarf vornehmen.
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-Die Abweichung zwischen den Achszentren der waagrechten Walzen 1,
2 und den Axialzentren der senkrechten Walzen 3, 3' in einer Ebene senkrecht zur
Richtung des zu walzenden Materials wird im folgenden näher erläutert: Bei der Ausführungsform
gemäss Fig. 6 ist ein exzentrischer Reduktionsmechanismus für die waagrechten Walzen
und ein Keilreduktionsmechanismus für die senkrechten Walzen dargestellt.
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In der Fig. ist ferner eine senkrechte Walze 3, ein Bremskeil 50
für
die senkrechte Walze, ein Futter- oder Distanzstück 52, ein Konus 53, Keile 54 und
55, eine Einheit 57 zum Antreiben der Keile und ein Ausgleichszylinder 58 dargestellt.
In diesem Fall stimmen die Achszentren der waagrechten und die Achszentren der senkrechten
Walzen nicht in einer Ebene senkrecht zur Durchgangsrichtung des Materials überein.
Wenn jedoch, wie in Fig.
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7a dargestellt, die Exzentrizität klein gemacht und das Achszentrum
der senkrechten Walzen in das Zentrum des Bewegungebereichs der waagrechten Walze
in Durchgangsrichtung des Materials gelegt wird, kann die Abweichung zwischen den
Achszentren der waagrechten und der senkrechten Walzen klein gehalten werden.
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In Fig. 7b ist eine schematische Darstellung des Spalts oder der Abweichung
in senkrechter Richtung zwischen dem Zentrum des Kontaktbogens der senkrechten Walzen
und dem Zentrum des Kontaktbogens der waagrechten Walzen auf einem zu walzenden
Material dargestellt, wobei der Spalt durch eine Abweichung zwischen dem Achszentrum
der waagrechten Walzen und dem Achszwntrum der senkrechten Walzen in einer Ebene
senkrecht zur Durchgangsrichtung des zu walzenden Materials erfolgt. Falls ein H-förmiger
Stahl mit diesen Walzen, welche diese Art von "Spalt" aufweisen, gewalzt wird, so
können die Walzen einen Querschnitt aufweisen, wie er in Fig. 7b' dargestellt ist.
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Fig. 7c stellt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Durchmessers
der waagrechten Walze und dem in Fig. 7b dargestellten Spalt dar. Aus dieser Darstellung
ergibt sich, dass der Spalt sehr klein ist und keine unerwünschte Form ergibt, wie
dies in Fig. 7b' dargestellt ist.
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In diesem Zusammenhang ist es natürlich bei einem erfindungsgemässen
Universalwalzwerk möglich, das Achszentrum der senkrechten Walze in der Durchgangsrichtung
des Materials in Bezug auf die Bewegung oder Verschiebung des Achszentrums der waagrechten
Walze
anlässlich der exzentrischen Reduktion der waagrechten Walze zu bewegen oder zu
verändern, so dass die Achszentren der Walzen miteinander in der Durchgangsrichtung
des zu walzenden Materials in übereinstimmung kommen können.
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Ferner kann das Mittelgehäuse 6 praktisch auf gleiche Weise in der
Axialrichtung der waagrechten Walze geteilt werden, wobei die beiden Teile durch
Schrauben mit Muttern verbunden werden, so dass sich verschiedene Körperlängen der
waagrechten Walzen, gegebenenfalls mit Distanzstücken zwischen den Teilen, ergeben.
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Auf diese Weise kann die Spannweite der waagrechten Walze je nach
Wunsch verändert werden, wodurch sich die Festigkeit des waagrechten Walzensystems
erhöht.
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Die Erfindung schafft also ein kompaktes Universalwalzwerk, das sowohl
mit einem exzentrischen Reduktionsmechanismus als auch mit einem Vorspannungsmechanismus
versehen ist. Das erfindungsgemässe Universalwalzwerk weist eine grosse Festigkeit
auf und die Walzen lassen sich innerhalb kurzer Zeit austauschen. Ferner kann das
erfindungsgemässe Walzwerk als Duowalzwerk verwendet werden und weist somit eine
hervorragende technische Brauchbarkeit auf.