DE3730153C3 - Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine solche Walze gehört durch die nicht vorver­ öffentlichte DE-OS 36 08 374 zum Stand der Technik. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet einer derartigen Konstruktion sind hochbeheizte Walzen, wie sie beispielsweise in der Vliestechnologie Verwendung finden. Die Hohlwalze wird hierbei durch Flüssigkeitsbeheizung auf Umfangstempera­ turen um 240 bis 250°C gebracht, wozu Temperaturen der Wärmeträgerflüssigkeit in dem Zwischenraum zwischen Hohlwalze und Querhaupt von bis zu 300°C notwendig sind.

Bei der Ausführungsform nach der DE-OS 36 08 374 ist zwar schon dafür Sorge getragen, daß das Schmieröl für die auf der Außenseite des Ansatzes angeordneten La­ ger von den hohen Temperaturen in der Hohlwalze nicht beeinträchtigt wird, und zwar durch eine räumliche Tren­ nung des Lagers von dem Zwischenraum zwischen Hohlwalze und Querhaupt und durch die Vorsehung eines separaten Schmierölkreislaufs für die Lager.

In manchen Fällen ist es aber erwünscht, die Tempe­ ratur im Bereich des Ansatzes zusätzlich beeinflussen zu können, und zwar sowohl im Sinne einer Abkühlung, um eine etwa vorhandene Kühlung des Schmieröls für die Lager zu unterstützen oder eine solche Kühlung zu erübrigen, als auch im Sinne einer Erwärmung, um einem etwa eintretenden unerwünschten Temperaturabfall am Ende der Hohlwalze entgegenzuwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art dahingehend auszugestalten, daß die Temperatur im Bereich des Ansatzes der Hohlwalze unabhängig von der Temperatur der Hohlwalze und des Lagerschmieröls zusätzlich beeinflußbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Im Bereich des Ansatzes ist in Gestalt des zwischen dessen Innenumfang und dem Außenumfang des ihn durchgrei­ fenden Endes des Querhauptes bestehenden Abstandsraumes ein dritter Strömungsweg gegeben, der axial außerhalb des Zwischenraums zwischen Hohlwalze und Querhaupt und axial innerhalb des eine separate Schmierung aufweisenden Lagerbereichs gelegen ist. Der Abstandsraum wird von einem fluiden Wärmeträgermedium, vorzugsweise einem entsprechenden Öl, durchströmt, welches hinsichtlich Temperatur und Menge unabhängig von der in der Hohlwalze wirkenden Flüssigkeit und dem Schmieröl steuerbar ist. Dadurch kann die Temperatur im Bereich des Ansatzes wahlweise abgesenkt oder angehoben werden. Der Ausdruck "begrenzen" im Hinblick auf den Abstandsraum soll sowohl Dichtungen als auch weniger hermetische Unterteilungen wie Abweisringe und dergleichen umfassen, die lediglich den Strömungsquerschnitt in Achsrichtung einschränken.

Aus der DE-OS 35 26 283 ist es schon bekannt, den Schmierungskreislauf für ein am Ende der Hohlwalze ange­ ordnetes, diese auf dem Querhaupt abstützendes Lager von dem Kreislauf der im Innern der Hohlwalze umgewälzten Wärmeträgerflüssigkeit zu trennen. Bedingt durch die abweichende Bauweise ohne Ansatz ist ein dritter Flüssigkeitskreislauf nicht vorgesehen und nicht möglich.

Bei der EP-OS 1 79 730 ist zwar ein axialer Ansatz an der Hohlwalze vorgesehen, doch findet sich das Lager hierbei nicht auf der Außenseite des Ansatzes, sondern auf dessen Innenseite, und stützt den Ansatz auf dem Ende des Querhauptes ab. Konstruktionsbedingt ist hier also kein der Erfindung vergleichbarer Abstandsraum gegeben. In einer Ausführungsform wird das Lager unabhängig von dem Umlauf der Wärmeträgerflüssigkeit im Innern der Walze mit Schmieröl versorgt, wie es auch bei der Erfindung der Fall ist. In einer anderen Ausführungsform wird gegebenenfalls gekühlte Schmierflüssigkeit durch das Lager hindurchgedrückt und tritt nach dem Passieren des Lagers und einer dahinter angeordneten sogenannten Isolationskammer in das Innere der Hohlwalze über, wo sie sich mit der Flüssigkeit im Innern der Hohlwalze vermischt. Schmierflüssigkeit und Wärmeträgerflüssigkeit sind hierbei also gleich. Ein dritter Kreislauf ist nicht vorgesehen und nicht möglich.

An einer Walze anderer Art, nämlich an einer solchen ohne stillstehendes, kraftaufnehmendes Querhaupt, ist es bereits bekannt, einem Bereich am Ende der Walze durch eine Sonderzuführleitung Wärmeträgerflüssigkeit mit abweichender Temperatur zuzuführen, die dann gemeinsam mit oder getrennt von der Hauptwärmeträgerflüssigkeit abgeleitet wird (DE-OS 30 14 891).

Aus dem DE-GM 84 90 184 ist es bekannt, den Zwischenraum zwischen Ansatz und Ende des Querhauptes von aus der Hohlwalze zurückströmender Wärmeträgerflüssigkeit durchströmen zu lassen. Die Temperatur dieser Wärmeträgerflüssigkeit ist aber an der Temperatur im Innern der Walze gebunden.

In einer ersten in Betracht kommenden Ausführungsform können in dem begrenzten Abstandsraum ein Zulauf und ein Ablauf vorgesehen sein (Anspruch 2). Ob der Zulauf und/oder Ablauf durch Axialbohrungen des Querhaupts beschickt werden oder eine Zuführung zu dem Abstandsraum von außen vorgesehen wird, ist eine konstruktive Frage.

Eine alternative Ausführungsform ist Gegenstand der Ansprüche 3 und 4. Dabei tritt das Wärmeträgermedium, welches in diesem Fall zweckmäßig mit dem im Innern der Hohlwalze wirkenden Wärmeträgermedium übereinstimmt, in das Innere der Hohlwalze über und wird dort zusammen mit dem anderen Wärmeträgermedium abgeführt. In diesem Fall wird also ein besonderer Ablauf eingespart.

Die Erfindung ist für alle Arten von hydraulisch innenabgestützten Walzen geeignet, z.B. für sogenannte Schwimmende Walzen, aber auch für mit einzelnen inneren Druckstempeln versehene Walzen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt.

Sie zeigt einen Teillängsschnitt durch das linke Ende einer erfindungsgemäßen Walze.

Die in der Zeichnung als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze umfaßt ein feststehendes Querhaupt 1 in Gestalt eines im wesentlichen massiven und zylindrischen Trägers, um welchen eine Hohlwalze 2 umläuft, die mit ihrem Innenum­ fang 3 Abstand von dem Außenumfang 4 des Querhaupts 1 beläßt. Der zylindrische Zwischenraum zwischen dem Innen­ umfang 3 der Hohlwalze 2 und dem Außenumfang 4 des Quer­ haupts 1 ist in eine auf der Seite des Walzspalts 7, d.h. auf der Seite einer Gegenwalze 8, gelegene Längskammer 5 (Druckkammer) und eine auf der gegenüberliegenden Seite ge­ legene Längskammer 6 (Leckkammer) unterteilt, und zwar durch am Querhaupt angeordnete, am Innenumfang 3 der Hohl­ walze 2 dichtend anliegende Längsdichtungen 9, die zu bei­ den Seiten des Querhaupts 1 an dessen breitester Stelle angeordnet sind und von denen in der Zeichnung nur die vor­ dere Längsdichtung 9 zu sehen ist. Die Längskammern 5, 6 haben also etwa die Gestalt zylindrischer Halbschalen, und es ist die Längskammer 5 (Druckkammer) an beiden Enden durch Endquerdichtungen 11 geschlossen. Die Endquerdichtun­ gen 11 haben in dem Ausführungsbeispiel die Form von Halb­ ringen, die sich über die obere Hälfte des Querhauptes 1 erstrecken und mit ihrem Außenumfang am Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 anliegen. Die Endquerdichtungen 11 sind an Führungsstiften 12 geführt, die sich senkrecht zur Achse des Querhauptes 1 in der Wirkebene erstrecken, d.h. in der Ebene, in der die Resultierende der von der Druck­ flüssigkeit in der Längskammer 5 ausgeübten Kräfte liegt. Diese Wirkebene fällt in vielen Fällen mit der Verbin­ dungsebene der Achse der Hohlwalze 2 und der Achse der Gegenwalze 8 zusammen.

Die Endquerdichtung 11 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und liegt mit einer Flanke an einem Absatz 13 des Querhauptes 1 an, mit der anderen Flanke an der Flanke 14 eines von dem Führungsstift 12 auf dem Querhaupt 1 festgehaltenen Halterings 15.

Die Längsdichtungen 9 auf den beiden Seiten bilden mit den an den beiden Enden der Hohlwalze 2 angebrachten Endquerdichtungen eine geschlossene Druckkammer 5, die über eine mit einer Wärmeisolierung 16′ versehene Zulei­ tung 16, die in einen Einlaß 17 an der Oberseite des Quer­ hauptes 1 mündet, mit Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit versorgt werden kann. Die Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit strömt in der Längskammer 5 gemäß der Zeichnung nach rechts, tritt nahe dem dortigen Ende der Längskammer 5 durch einen Querkanal in die Leckkammer 6 über und strömt in dieser wieder von rechts nach links, um an einem Auslaß 18 und einem nicht dargestellten Auslaßkanal wieder abgesaugt zu werden. Die Leckkammer 6 ist manchmal auch mit Druckflüs­ sigkeit gefüllt. Sie hat dann ebenfalls Endquerdichtungen. Der Druck in der Leckkammer 6 ist dann allerdings geringer als der in der Leckkammer 5. Für die Ausübung des Linien­ drucks im Walzspalt 7 ist die Differenz der Drücke in den beiden Kammern 5, 6 maßgebend.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch ist die Leckkammer nach links nicht durch eine Endquerdichtung ab­ geschlossen. Es könnte also Druckflüssigkeit an dem Auslaß 18 vorbei nach links über die Flanke 13 hinaus übertreten. Um die Leckkammer 6 abzuteilen, ist ein Abweisring 19 vor­ gesehen, der zwar in Achsrichtung nicht hermetisch abdich­ tet, den Durchgangsquerschnitt jedoch fast ganz schließt und anströmende Flüssigkeit wieder in die Leckkammer 6 zu­ rücklenkt, wo sie über den Auslaß 18 abgeführt wird.

Handelt es sich nicht um eine Schwimmende Walze, son­ dern z.B. um eine Walze mit einer Reihe gegen den Innenum­ fang 3 der Hohlwalze 2 wirkender Druckelemente, so bedarf es keiner druckdicht abgedichteten Längskammer 5, d.h. es können die Längsdichtung 9 und gegebenenfalls auch die Endquerdichtung 11 fehlen. Die Abgrenzung nach links wird von dem Abweisring 19 übernommen. In dem Zwischenraum zwischen dem Querhaupt 1 und der Hohlwalze 2 befindet sich Druckflüssigkeit, die aus den Druck- und/oder Heizelementen ausgetreten ist, die in dem vom rechten Ende der Zeichnung gelegenen Bereich des Zwischenraums angeordnet sind. In dem links vom Abweisring 19 gelegenen Bereich jedoch ist die nachstehend beschriebene Ausbildung bei allen gattungs­ gemäßen Ausführungsformen gleich.

An der Hohlwalze 2 ist stirnseitig ein hülsen- oder buchsenartiger Ansatz 20 befestigt, der die Hohlwalze 2 fortsetzt und dessen Außenumfang 23 einen geringeren Durch­ messer als der Außendurchmesser der Hohlwalze 2 besitzt. Der Innenumfang 21 des Ansatzes 20 beläßt einen geringen Ab­ stand zum Außenumfang 22 des aus der Hohlwalze 2 hervorra­ genden Endes des Querhauptes 1. Es ist also ein Abstands­ raum 24 gebildet, der in der Nähe des in der Zeichnung linken Endes nach außen hin durch eine als Ganzes mit 25 bezeichnete Gleitring­ dichtung verschlossen ist. Die Gleitringdichtung 25 umfaßt den eigentlichen Gleitring 26, der an seinem Innenumfang Ab­ stand vom Querhaupt 1 beläßt, den Gegenring 27, der mit der Stirnseite des Ansatzes 20 verbunden ist, einen Füh­ rungsring 28, der den Gleitring 26 in der richtigen Posi­ tion hält und der über einen Metallbalg 29 abgedichtet ist. Der Metallbalg 29 ist an seinem einen axialen Ende dicht mit dem Führungsring 28 verbunden, an dem anderen axialen Ende mit einem Haltering 31, der in einer zylin­ drischen Ausnehmung 32 einer als Ganzes mit 30 bezeichne­ ten Lagerglocke befestigt ist. Die Lagerglocke 30 ist in dem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt und besitzt einen Bereich 33 größeren Innendurchmessers, der der Hohlwalze 2 zugewandt ist und einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als diese aufweist, sowie einen daran anschließenden Bereich 34 kleineren Innen- und Außendurch­ messers, der mit seinem zylindrischen Innenumfang 35 auf dem zylindrischen Endteil 1′ des Querhauptes 1 spielfrei aufgeschoben ist. Diese Anordnung ergibt eine Führungs­ länge 36, die die Fluchtung zwischen der Achse des Quer­ hauptes und der Achse der Lagerglocke 30 aufrechterhält, auch wenn die Lagerglocke 30 außerhalb des Bereichs 34 radial belastet wird. Eine solche Belastung kommt durch das Lager 40 zustande, welches in dem Bereich 33 der La­ gerglocke 30 zwischen dessen Innenumfang 37 und dem Außen­ umfang 23 des Ansatzes 20 in einem Abstand 44 vom Ende der Führungslänge 36 angeordnet ist und auf welchem die Hohl­ walze 2 an der Lagerglocke 30 drehbar abgestützt ist. Da sich das Querhaupt 1 innerhalb der Hohlwalze 2 bei Bela­ stung durchbiegt und die Lagerglocke 30, da sie ja über die Führungslänge 36 fest mit dem Querhaupt 1 verbunden ist, dieser Durchbiegung folgt, die Hohlwalze 2 aber nicht, sind die Lager 40 als Pendelrollenlager ausgebildet, die Fluchtfehler zwischen den Flächen 23 und 37 ausglei­ chen können.

Die äußeren Kräfte werden in das aus der Hohlwalze 2 vorstehende Ende 1′ des Querhauptes 1 in dem Bereich 34 der Lagerglocke 30 eingeleitet, und zwar durch das auf dem dortigen Außenumfang 38 der Lagerglocke 30 angeord­ nete Pendellager 39, welches aber im Gegensatz zu dem Pendelrollenlager 40 kein Drehlager ist, da ja die Lager­ glocke 30 ebenso wie das Querhaupt 1 stillsteht. Da der Außenumfang 38 des Bereichs 34 der Lagerglocke 30 einen wesentlich geringeren Durchmesser als die Hohlwalze 2 auf­ weist, kann erreicht werden, daß der Außendurchmesser des Pendellagers 39 ebenfalls noch kleiner ist als der Außendurchmesser der Hohlwalze 2, was aus konstruktiven Gründen erwünscht ist.

Durch die gezeigte Konstruktion ist es möglich, den Kreislauf der Druck- und Wärmeträgerflüssigkeit in den Längskammern 5 und 6 gänzlich von dem Schmierkreislauf für das Lager 40 zu trennen. Die Druck- und Wärmeträger­ flüssigkeit aus dem Zwischenraum 5 könnte zwar noch in den Abstandsraum 24 eindringen, jedoch nicht aus diesem herausgelangen. Die Schmierflüssigkeit für die Lager 40 wird an dem Einlaß 41 oben zugeführt und an den Auslässen 46 drucklos, d.h. ohne Staubildung, unten wieder abgesaugt.

Die Gleitfläche 25′ der Gleitringdichtung 25 ist von einer Kammer 45 ringförmig umgeben. Etwa minimale Men­ gen an der Gleitringdichtung 25 übergetretener Flüssig­ keit aus dem Abstandsraum 24 werden aus der Kammer 45 durch eine nicht wiedergegebene Ableitung abgeführt, gelangen aber wegen der zwischengeschalteten Labyrinthdichtung 46 nicht in die das Lager 40 aufnehmende Kammer 47 zwischen dem Bereich 33 der Glocke 30 und dem Ende des Ansatzes 20. Der Kammer 45 ist ferner durch eine Zuleitung 42 Stick­ stoff zuführbar. Dadurch wird verhindert, daß Wärmeträger­ flüssigkeit auf der Gleitfläche 25′ mit Luftsauerstoff in Berührung kommt und verlackt.

Der Antrieb der Hohlwalze 2 kann gewünschtenfalls auf einfache Weise durch ein am Ende der Hohlwalze 2 angeordne­ tes Kettenrad und eine darumgeschlungene Kette erfolgen, wie es bei 43 im unteren Teil der Zeichnung dargestellt ist.

Die Führungslänge 36 muß einen gewissen Wert aufwei­ sen, damit die Lagerglocke 30 ausreichend gegen die vom Lager 40 eingeleiteten Kippkräfte abgestützt ist. Die Füh­ rungslänge ist größenordnungsmäßig etwa gleich dem Abstand 44 von dem der Hohlwalze 2 zugewandten Ende des zylindri­ schen Innenumfangs 35 der Lagerglocke 30 bis zur Mitte des Lagers 40 und ebenfalls größenordnungsmäßig etwa gleich dem Abstand 48 von dieser Mitte bis zu dem etwa in Höhe des Endes der Hohlwalze 2 angeordneten Abweisrings 19. Es er­ gibt sich auf diese Weise die nötige Distanz zwischen der heißen Zone im Bereich der Längskammern 5 und 6 und dem La­ ger 40.

Der Abstandsraum 24 hat eine außerhalb des Endes der Hohlwalze 2 gelegene Länge, die durch die Summe der Ab­ stände 44 und 48 gegeben ist. Er ist in Achsrichtung nach außen durch das innere Ende der Führungslänge 36 und gegen das Innere der Hohlwalze 2 durch den Abweisring 19 begrenzt und bildet einen Strömungsweg ringförmigen Querschnitts.

In der Nähe des axial äußeren Endes des Abstandsraums 24 ist ein Zulauf 50 und in der Nähe des Abweisrings 19 ein Ablauf 60 für eine Wärmeträgerflüssigkeit angeordnet, die eine dritte, von dem Schmieröl für das Lager 40 und der Wärmeträgerflüssigkeit im Innern der Hohlwalze 2 getrennte Flüssigkeit darstellt und der nach Bedarf eine höhere oder niedrigere Temperatur erteilt werden kann, um die Tempera­ tur im Bereich des Ansatzes 20 zu beeinflussen. Der Ab­ standsraum 24 wird also der Länge nach durchströmt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Strömungs­ richtung gemäß der Zeichnung von links nach rechts; sie könnte aber auch umgekehrt gewählt werden. Der Ablauf 60 ist nur gestrichelt dargestellt. Ein Grund hierfür ist, daß der Ablauf 60 in der Praxis nicht in einer Linie mit dem Zulauf 50 angeordnet sein wird, damit sich die durch axiale Bohrungen gebildeten Zuleitungen nicht stören. Ein anderer Grund besteht darin, daß der Ablauf nur eine Beson­ derheit des gezeigten Ausführungsbeispiels ist. Er könnte auch weggelassen werden, wenn die Wärmeträgerflüssigkeit in dem Abstandsraum 24 an dem Abweisring 19 vorbei in die Leckkammer 6 hinübergedrückt wird. In jedem Fall empfiehlt es sich, daß die Wärmeträgerflüssigkeit in dem Abstands­ raum 24 von ihrer chemischen Zusammensetzung her die gleiche ist wie in den Längskammern 5, 6 und lediglich eine unabhän­ gig davon steuerbare Temperatur aufweist.

Um das Ende 1′ des Querhauptes 1 nicht durch zu viele Längsbohrungen zu schwächen, ist es auch möglich, die Wär­ meträgerflüssigkeit von außen, d.h. durch die Glocke 30 hindurch, zuzuführen, beispielsweise durch den in der Zeich­ nung gestrichelt dargestellten Kanal 70, der an dem entsprechend gestalteten Haltering 31 mündet und dort Ver­ bindung mit dem Abstandsraum 24 hat.

Claims (4)

1. Walze
mit einer den arbeitenden Walzenumfang bildenden umlaufenden Hohlwalze,
mit einem diese der Länge nach durchgreifenden, ringsum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze belassen­ den feststehenden Querhaupt, auf welches an den aus der Hohlwalze hervorragenden Enden äußere Kräfte aufbringbar sind,
mit einer am Querhaupt innerhalb der Hohlwalze vor­ gesehenen hydraulischen Einrichtung zur Abstützung der Hohlwalze am Querhaupt,
mit einem axialen, von dem äußeren Ende des Quer­ hauptes durchgriffenen Ansatz an mindestens einem Ende der Hohlwalze
und mit einem an diesem Ende der Hohlwalze auf dem dortigen Ansatz angeordneten Lager, auf welchem die Hohlwalze drehbar gegenüber dem Querhaupt abgestützt ist und welches von seiner Schmierung dienender Flüssigkeit durchströmt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenumfang (21) des Ansatzes (20) und dem Außenumfang (22) des Querhauptes (1) ein in Längsrichtung beidseitig begrenzter Abstandsraum (24) vorgesehen ist, der neben der hydraulischen Einrichtung und der Schmierung des Lagers einen dritten Strömungsweg bildet und von einem unabhängig temperierbaren fluiden Wärmeträgermedium durchströmt ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abstandsraum (24) in der Nähe der einen Begrenzung ein Zulauf (50, 70) und in der Nähe der anderen Begrenzung (19) ein Ablauf (60) für das Wärmeträgermedium vorgesehen sind.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abstandsraum (24) in der Nähe der axial äußeren Begrenzung ein Zulauf (50, 70) für das Wärmeträgermedium vorgesehen ist und die der Hohlwalze (2) zugewandte Begrenzung derart ausgebildet ist, daß sie den Übertritt des Wärmeträgermediums aus dem Abstandsraum (24) in das Innere der Hohlwalze (2) gestattet.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Hohlwalze (2) zugewandte Begrenzung als den Querschnitt zwischen dem Innenumfang der Hohlwalze (2) und dem Außenumfang des Querhauptes (1) fast ganz schließender, jedoch nicht hermetisch abdichtender Abweisring (19) ausgebildet ist.