DE3644170A1 - Deformationsregelwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Deformationsregelwalze für ein Walzensystem mit mindestens zwei einen Walzen­ spalt zwischen sich bildenden Walzen, bei der eine Walzen­ schale mit Hilfe von hydrostatischen Lagerelementen, die durch Druckgeber belastet sind, auf einem die Walzen­ schale durchsetzenden, drehfest gehaltenen Träger abge­ stützt und radial relativ zum Träger verstellbar ist, wobei Primär-Lagerelemente auf der einen Seite und gege­ benenfalls Sekundär-Lagerelemente auf der gegenüberliegen­ den Seite vorgesehen und zumindest die Primär-Lagerele­ mente zonenweise unterschiedlich mit Druck versorgbar sind, wobei die Enden der Walzenschale je auf einem Lager­ ring gelagert sind, der radial zum Träger verstellbar und durch eine Blockiervorrichtung in einer beliebigen Zwischenposition des Verstellweges arretierbar ist, und wobei die Blockiervorrichtung mindestens eine Kammer mit bei der Verstellung veränderlichem Volumen aufweist, die über ein Absperrventil mit einer Druckflüssigkeits­ quelle verbunden ist, entsprechend Anspruch 2 der deut­ schen Patentanmeldung P 36 11 859.1-12.

In der für einen bestimmten Arbeitsvorgang vorgesehenen Zwischenposition hat das Kammervolumen eine bestimmte Größe. Ist sie vollständig mit Flüssigkeit gefüllt und ist das Absperrventil geschlossen, ergibt sich eine Blockierung des Lagerringes. Besonders günstig ist es hier­ bei, wenn zwei Kammern mit sich bei der Verstellung gegen­ sinnig veränderndem Volumen vorgesehen sind, die je über ein Absperrventil mit der Druckflüssigkeitsquelle verbun­ den sind. Wenn die Kammer durch den Hubraum einer Kol­ ben-Zylinder-Anordnung gebildet ist, empfiehlt es sich, den Kolben am Lagerring anzubringen.

In vielen Fällen, beispielsweise bei einer solchen Kol­ ben-Zylinder-Anordnung, treten Leckverluste auf. Hier­ durch kann sich das Kammervolumen in unerwünschter Weise verringern. Dies beeinträchtigt die Arretierung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Deformationsregelwalze der eingangs beschriebenen Art dadurch weiterzubilden, daß Leckverluste die Blockierungs­ funktion nicht stören.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Nachfüllvorrichtung, die anspricht, wenn sich in der Blockierstellung das Kammervolumen verringert.

Alle Leckverluste werden umgehend durch die Nachfüllvor­ richtung kompensiert. Das Volumen der Kammer bleibt daher konstant. Damit ist die Arretierung des Lagerringes in der gewünschten Zwischenposition gewährleistet.

Für die Ausgestaltung der Nachfüllvorrichtung gibt es vielerlei Möglichkeiten. Beispielsweise kann ein Lage­ fühler Abweichungen von der vorgegebenen Zwischenposition feststellen und in Abhängigkeit davon ein Nachfüllen vorgenommen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß ein Vergleicher den von einem Druckaufnehmer ermittel­ ten Istwert des Kammerdrucks mit einem einstellbaren Grenzwert vergleicht und daß das Absperrventil so steuer­ bar ist, daß es die Sperrstellung einnimmt, wenn der Istwert gleich oder größer als der Grenzwert ist, und zum Zweck des Nachfüllens in die Öffnungsstellung geht, wenn der Istwert kleiner als der Grenzwert ist. Der Grenz­ wert enspricht in der Regel dem zu Anfang des betreffenden Arbeitsvorganges in der Kammer herrschenden Druck und kann entweder durch Messung erfaßt oder auf andere Weise, z.B. durch Berechnung, ermittelt werden. Immer dann, wenn der Kammerdruck unter diesen Grenzwert fällt, erfolgt ein Nachfüllen. Wenn sich jedoch der Kammerdruck aufgrund äußerer Verstellkräfte erhöht, bleibt das Absperrventil geschlossen. Die Nachfüllfunktion stört daher nicht die Arretierfunktion.

Günstig ist ferner eine Betätigungsvorrichtung, die das Absperrventil bei einer Änderung der Grenzwerteinstellung öffnet. Damit ist sichergestellt, daß aus der Kammer auch Druckflüssigkeit abgelassen werden kann, wenn dies durch eine Änderung des Grenzwertes, insbesondere seine Herabsetzung, erforderlich ist.

Vorteile bietet es, daß die Druckflüssigkeitsquelle eine Ausgangsvorrichtung veränderbaren Drucks aufweist, die wenigstens bei geöffnetem Absperrventil auf dem einstell­ baren Grenzwert gehalten wird. Dies ergibt ein besonders einfaches Nachfüllen, weil sich beim Öffnen des Absperr­ ventils in der Kammer sofort der ursprüngliche Druck aufbaut und damit das ursprüngliche Volumen erreicht wird.

Insbesondere kann zwischen eine Pumpe und das Absperrven­ til ein Druckregelventil geschaltet werden. Dieses stellt an seinem Ausgang Druckflüssigkeit mit dem gewünschten Grenzwert des Drucks zur Verfügung. Es kann mit dem Ab­ sperrventil in einem Block zusammengefaßt werden.

Besonders günstig ist es, daß das Absperrventil mit einer Ansprechverzögerungseinrichtung für den Schließ- und/oder Öffnungsvorgang versehen ist. Eine nur zeitabhängige Ansprechverzögerung stellt beispielsweise sicher, daß der Nachfüllvorgang mit Sicherheit beendet ist, bevor das Absperrventil schließt. Und wenn zusätzlich dafür gesorgt ist, daß das Absperrventil nur betätigt wird, wenn die Ansprechursache während der Ansprechverzögerungs­ zeit bestehen blieb, wird verhindert, daß Druckschwankun­ gen, die nicht von einem Volumenverlust herrühren, sondern durch Schwingungen im Walzensystem, z.B. wegen einer Walzenunwucht, oder andere Ursachen ausgelöst worden sind, keinen Einfluß auf das Absperrventil haben. Darüber hinaus erhält man eine Schalthysterese, die eine zu häufi­ ge Betätigung des Absperrventils vermeiden hilft. Eine solche Schalthysterese kann aber auch mit anderen bekann­ ten Mitteln erzielt werden, beispielsweise dadurch, daß das Öffnen des Absperrventils nicht unmittelbar beim Unterschreiten des Grenzwerts, sondern bei einem etwas darunter liegenden Wert erfolgt.

In manchen Fällen ist es empfehlenswert, daß die Kammer mit einem Druckspeicher verbunden ist und daß die Leitung zwischen Kammer und Druckspeicher einen geringeren Strö­ mungswiderstand hat als die Leitung zwischen Kammer und Druckaufnehmer. Hiermit kann sichergestellt werden, daß von außen aufgebrachte Druckschwankungen, wie sie vorste­ hend erwähnt worden sind, sich am Druckaufnehmer nicht bemerkbar machen und daher auch nicht das Absperrventil auslösen können.

Andererseits darf aber der Druckspeicher die Blockierfunk­ tion nicht beeinträchtigen. Er muß daher sehr klein gehal­ ten werden. Daher sollte er ein Volumen von höchstens 500 cm³ und vorzugsweise 200 cm³ oder weniger haben.

Eine besonders sichere Blockierung ergibt sich, wenn zwei in der Wirkebene einander gegenüberliegende Kammern mit sich bei der Verstellung gegensinnig veränderndem Volumen vorgesehen sind, die je über ein Absperrventil mit der Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind. Hierbei empfiehlt es sich, daß beide Kammern je mit einer Nach­ füllvorrichtung versehen und für beide Kammern unter­ schiedliche Grenzwerte einstellbar sind. Es handelt sich daher um zwei eigenständige Systeme, die den Arbeits­ bedingungen entsprechend eingestellt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Deformationsregelwalze mit schematisch dargestellter Druckflüssigkeitsversorgung der Blockiereinrichtung.

Die in der Figur dargestellte Deformationsregelwalze 1 entspricht der Fig. 1 des Hauptpatents; lediglich die Ventilanordnung ist geändert. Die Walze 1 weist eine Walzenschale 2 auf, die von einem Träger 3 durchsetzt ist. Dieser ist mit seinen Enden 4 jeweils drehfest auf einem Kalottenlager 5 gehalten. Die Walzenschale 2 wird durch in der Druckbehandlungs- oder Wirkebene wirkende Primär-Lagerelemente 6 auf dem Träger 3 abgestützt. Bei­ spielsweise werden die ersten beiden Primär-Lagerelemen­ te 6 von einem gemeinsamen Druckeinstellorgan mit demsel­ ben Druck versorgt und bilden eine erste Zone, die näch­ sten drei Primär-Lagerelemente 6 eine zweite Zone und so fort. Die Enden der Walzenschale sind über ein Wälzla­ ger 7 auf einem drehfesten Lagerring 8 gehalten. Er ist in der Druckbehandlungsebene radial verlagerbar. Zwei Kolben 9 und 10 sind mit dem Lagerring 8 fest verbunden. Sie greifen in entsprechende Zylinderbohrungen 11 bzw. 12 des Trägers 3. Hierdurch entstehen zwei Kammern 13 und 14, die durch nicht veranschaulichte Dichtungen abgedichtet sind. Die Kammern 13 und 14 sind über Leitungen 15 und 16, die in Reihenschaltung je ein Absperrventil 117 und ein Druckregelventil 52 bzw. ein Absperrventil 118 und ein Druckregelventil 53 aufweisen, mit einer mit Filter 54 versehenen Druckflüssigkeitsquelle 119 (Pumpe) verbunden. Die Kammer bilden eine Blockiervorrichtung 20, die es erlaubt, den Lagerring 8 in jeder Zwischenstellung seines radialen Verstellweges zu arretieren. Zu diesem Zweck werden die beiden Kammern 13 und 14 mit einer der ge­ wünschten Zwischenstellung entsprechenden Flüssigkeits­ menge über die Leitungen 15 und 16 gefüllt, worauf die Absperrventile 117, 118 geschlossen werden.

Jeder der beiden Kammern 13 und 14 ist eine elektrische Steuerschaltung 55 bzw. 56 zugeordnet, die u.a. einen Vergleicher 57 bzw. 58 enthält. Je ein Druckaufnehmer 59 bzw. 60 gibt eine dem Leitungsdruck p entsprechende Span­ nung U als Istwert I ₁ bzw. I ₂ an den Vergleicher ab. Außerdem wird der Steuerschaltung als elektrisches Signal ein Druck-Grenzwert G ₁ bzw. G ₂ zugeführt. Die Einstellung kann von Hand, von einem Rechenkreis, mittels eines Pro­ zessors oder auf andere Weise erfolgen. Erreicht der Istwert I den Grenzwert G oder ist er größer als dieser, so gibt die Steuerschaltung 55 bzw. 56 ein Erregersignal E ₁ bzw. E ₂ an den Elektromagneten des Absperrventils 117 bzw. 118 ab. Dieses geht in seine Sperrstellung. Fällt der Istwert I unter den Grenzwert G, öffnet das Absperr­ ventil. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Absperrven­ tile als Sitzventile ausgeführt.

Der Grenzwert G ₁ bzw. G ₂ wird auch an den Regelventilen 52 bzw. 53 eingestellt. Es handelt sich um Ventile mit magne­ tisch betätigter Vorsteuerung und innerer Rückführung, die an ihrem Ausgang einen dem eingestellten Grenzwert entsprechenden Druck zur Verfügung halten. Es kann ein gemeinsames Grenzwert-Signal jeweils für die Steuerschal­ tung 55 und das Druckregelventil 52 bzw. für die Steuer­ schaltung 56 und das Druckregelventil 53 verwendet werden. Der Erregerstrom für die Druckregelventile kann auch von der Steuerschaltung her zugeführt werden.

An die Leitungen 15 und 16 ist je ein kleiner Druckspei­ cher 61 bzw. 62 angeschlossen. Er hat eine Größe von 200 cm³ oder weniger. Der Abschnitt der Leitung zwischen Kammer 13 und Druckspeicher 61 hat einen geringeren Strö­ mungswiderstand als der Abschnitt zwischen Kammer 13 und Druckaufnehmer 59. Das gleiche gilt für die Abschnitte der Leitung 16. Druckschwingungen werden daher vom Druck­ speicher aufgenommen und derart reduziert, daß sie auf den Druckaufnehmer nur noch wenig Einfluß haben.

Die aus dem Absperrventil 117 und dem Druckregelventil 52 bestehende Ventilanordnung bildet eine Nachfüllvorrich­ tung 63, die aus dem Absperrventil 118 und dem Druckre­ gelventil 53 gebildete Ventilanordnung eine Nachfüllvor­ richtung 64. Die Nachfüllvorrichtungen dienen dazu, Leck­ verluste der Kammern 13 und 14 im Betrieb auszugleichen. Die Steuerschaltungen 55 und 56 weisen auch je eine An­ sprechverzögerungseinrichtung 65 bzw. 66 für die Absperr­ ventile 117 und 118 auf, mit denen der Schließ- und/oder Öffnungsvorgang verzögert werden kann. Außerdem sind in der Steuerschaltung 55 und 56 Betätigungsvorrichtun­ gen 67 bzw. 68 enthalten, die das Absperrventil 117 bzw. 118 durch Unterbrechung des Erregersignals E ₁ bzw. E ₂ bei einer Änderung der Grenzwerteinstellung öffnen. Auf diese Weise kann auch Kammervolumen abgebaut werden.

Zu Beginn des Betriebes werden die Kammern 13 und 14 mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge gefüllt, so daß der Lagerring 8 die gewünschte Zwischenposition einnimmt. Dann werden die Absperrventile 117 und 118 geschlossen. Sobald die Walze in Betrieb genommen ist, herrscht in den Kammern ein vorgegebener Betriebsdruck. Dieser Be­ triebsdruck wird als Grenzwert G ₁ und G ₂ den Steuerschal­ tungen 55 bzw. 56 und den Druckregelventilen 52 bzw. 53 zugeleitet. Wenn äußere Kräfte den Lagerring 8 verschieben wollen, gelingt dies nicht, weil die in den Kammern einge­ sperrten Volumina dies verhindern. Der Lagerring ist also einwandfrei arretiert. Sobald Leckverluste auftreten, bei denen der Kammerdruck sinkt, öffnet das zugehörige Absperrventil 117 bzw. 118, weil der Istwert I des Drucks unter den Grenzwert G gefallen ist. Es erfolgt eine auto­ matische Nachfüllung über das zugehörige Druckregelven­ til 52 bzw. 53, das an seinem Ausgang einen dem Grenzdruck entsprechenden Druck zur Verfügung hält. Auf diese Weise wird das Kammervolumen wieder aufgefüllt. Sobald der Istwert den Grenzwert erreicht und überschritten hat, wird das Absperrventil wieder geschlossen.

Um den bei Betriebsbeginn vorhandenen Kammerdruck festzu­ stellen, können die Druckaufnehmer 59 und 60 verwendet werden, so daß die Grenzwerte automatisch eingeführt werden. Man kann die Grenzwerte aber auch berechnen oder auf andere Weise vorgeben.

Das Füllen der Kammern kann erfolgen, solange die Lager­ elemente 6 noch nicht belastet sind. In diesem Fall genü­ gen verhältnismäßig geringe Drücke, um eine Positionsände­ rung des Lagerringes 8 zu bewirken. Man kann aber auch die Kammern 13 und 14 gleichzeitig mit der Inbetriebnahme der Lagerelemente 6 oder danach füllen. In diesem Fall muß mit einem höheren Druck gearbeitet werden, der durch die Druckregelventile 52 und 53 vorgegeben werden kann. In diesem Fall kann der dem Grenzwert G ₁ bzw. G ₂ entspre­ chende Druck unmittelbar als Fülldruck verwendet werden.

Alle im Hauptpatent angegebenen Einzelheiten gehören auch zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung.

Claims (9)

1. Deformationsregelwalze für ein Walzensystem mit minde­ stens zwei einen Walzenspalt zwischen sich bildenden Walzen, bei der eine Walzenschale mit Hilfe von hydro­ statischen Lagerelementen, die durch Druckgeber bela­ stet sind, auf einem die Walzenschale durchsetzenden, drehfest gehaltenen Träger abgestützt und radial rela­ tiv zum Träger verstellbar ist, wobei Primär-Lagerele­ mente auf der einen Seite und gegebenenfalls Sekun­ där-Lagerelemente auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen und zumindest die Primär-Lagerelemente zonenweise unterschiedlich mit Druck versorgbar sind, wobei die Enden der Walzenschale je auf einem Lagerring gelagert sind, der radial zum Träger verstellbar und durch eine Blockiervorrichtung in einer beliebigen Zwischenposition des Verstellweges arretierbar ist, und wobei die Blockiervorrichtung mindestens eine Kammer mit bei der Verstellung veränderlichem Volumen aufweist, die über ein Absperrventil mit einer Druck­ flüssigkeitsquelle verbunden ist, nach deutscher Pa­ tentanmeldung P 36 11 859.1-12, gekennzeichnet durch eine Nachfüllvorrichtung (63, 64), die anspricht, wenn sich in der Blockierstellung das Kammervolumen verringert.

2. Deformationsregelwalze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Vergleicher (57, 58) den von einem Druckaufnehmer (59, 60) ermittelten Istwert (I ₁, I ₂) des Kammerdrucks mit einem einstellbaren Grenzwert (G ₁, G ₂) vergleicht und daß das Absperrventil (117, 118) so steuerbar ist, daß es die Sperrstellung ein­ nimmt, wenn der Istwert gleich oder größer als der Grenzwert ist, und zum Zweck des Nachfüllens in die Öffnungsstellung geht, wenn der Istwert kleiner als der Grenzwert ist.

3. Deformationsregelwalze nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Betätigungsvorrichtung (67, 68), die das Absperrventil (117, 118) bei einer Änderung der Grenz­ werteinstellung öffnet.

4. Deformationsregelwalze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsquelle (119) eine Ausgangsvorrichtung (52, 53) veränderbaren Drucks aufweist, der wenigstens bei geöffnetem Absperrventil (117, 118) auf dem einstellbaren Grenzwert (G ₁, G ₂) gehalten wird.

5. Deformationsregelwalze nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen eine Pumpe (119) und das Ab­ sperrventil (117, 118) ein Druckregelventil (52, 53) geschaltet ist.

6. Deformationsregelwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (117, 118) mit einer Ansprechverzögerungseinrichtung (65, 66) für den Schließ- und/oder Öffnungsvorgang versehen ist.

7. Deformationsregelwalze nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (13, 14) mit einem Druckspeicher (61, 62) verbunden ist und daß die Leitung zwischen Kammer und Druckspeicher einen geringeren Strömungswiderstand hat als die Lei­ tung zwischen Kammer und Druckaufnehmer (59, 60).

8. Deformationsregelwalze nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckspeicher (61, 62) ein Volumen von höchstens 500 cm³ und vorzugsweise 200 cm³ oder weniger hat.

9. Deformationsregelwalze nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der zwei in der Wirkebene einander gegen­ überliegende Kammern mit sich bei der Verstellung gegensinnig veränderndem Volumen vorgesehen sind, die je über ein Absperrventil mit der Druckflüssig­ keitsquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kammern je mit einer Nachfüllvorrichtung (63, 64) versehen und für beide Kammern (13, 14) unter­ schiedliche Grenzwerte (G ₁, G ₂) einstellbar sind.