DE3803490C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsanordnung für Stell­ zylinder, insbesondere für Kalander mit verstellbaren Walzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Absicherung gegen zu hohe Drücke im Hubzylinder eines Hubwagens ist es bekannt (DE 25 33 673 C2), den in den beiden Zylinderräumen herrschenden Druck gegensinnig auf den Kolbenschieber eines Sicherheitsventils zu führen, so daß bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz, die durch Einstellen einer ebenfalls auf den Kolbenschieber wirkenden Feder bestimmt ist, der Kolbenschieber betätigt wird und eine Druckleitung mit dem Tank verbunden wird. Im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist von einer derartigen Sicherheitsanordnung ausgegangen.

In bekannter Weise bestehen Walzengerüste aus mehreren Walzen, die verfahrbar angeordnet und an Gegenwalzen an­ drückbar sind. Zum Einstellen einer bestimmten Walzen­ kraft dienen hydraulische Stellzylinder mit Servo- oder anderen Steuerventilen. Zur Ansteuerung der Servoventile ist eine elektrische Schaltungsanordnung vorgesehen. Soll die Walzenkraft so eingestellt werden, daß auf das durch den Walzenspalt hindurchtretende Material ein vorbe­ stimmter Druck ausgeübt wird, so kann der in den Zylinder­ räumen der Stellzylinder auftretende Druck gemessen und als Istwert der Schaltung zugeführt werden. Eine der­ artige Druckregelung ermöglicht es auch, die Walzen vor einer Überlastung zu schützen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine hydraulische Sicherheitsanordnung derart vorzusehen, daß ein Überschreiten vorbestimmter Anstellkräfte ver­ mieden wird. Insbesondere soll die hydraulische Absiche­ rung bei einem Ausfall der elektrischen Schaltung wirksam sein.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Anstellkräfte der Walzen sind durch die in den Stell­ zylindern wirkenden Drücke bestimmt, aus denen Differenz- kräfte gebildet werden, von denen ein Sicherheitsventil derart verstellbar ist, daß bei Überschreiten bestimmter Kraftwerte der Systemdruck verringert bzw. drucklos gemacht wird. Ein wesentlicher Vorteil der Absicherung liegt darin, daß die Stillsetzung der Anlage auch dann zuverlässig er­ folgt, wenn infolge kleiner Differenzen im Feinsteuer­ bereich der verschiedenen Servoventile und durch die un­ terschiedliche Lastanordnung der Walzen 1× oben, 1× unten in allen Stellzylinderräumen unterschiedliche Drücke wir­ ken.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der einzigen Figur der Zeichnung im folgenden näher erläutert, in der eine Sicherheitsanordnung für einen Kalander mit drei Walzen dargestellt ist.

Der Kalander besteht aus einer Gegenwalze 1 sowie einer Oberwalze 2 und einer Unterwalze 3, die jeweils von Stellzylindern 4, 5 und 6, 7 gegenüber der Gegenwalze 1 derart verfahrbar sind, daß eine bestimmte Kraft über die Stellzylinder 4, 5, 6, 7 erzeugt wird. Das zu kalandrie­ rende Material wird durch die Walzen hindurchgeführt und durch entsprechende Anpreßkräfte und Profilierung der Walzen veredelt. Die entsprechenden Kräfte F₁ bis F₄ werden von den Stellzylindern 4 bis 7 erzeugt.

Jede Kraft F₁ bis F₄ ist bestimmt durch die kolbenseitige Fläche A₁, die kolbenstangenseitige Fläche A₂ sowie die in den zugehörigen Zylinderräumen herrschenden Drücke P₁ bis P₈.

Zu jedem Stellzylinder gehört ein Wegeproportionalventil oder Servoventil 15, das elektrisch ansteuerbar ist und die Druckmittelwege zwischen dem Servoventil und dem zuge­ hörigen Stellzylinder regelt. Die einzelnen Drücke werden in Druckaufnehmern gemessen und als elektrische Signale einer nicht-dargestellten elektrischen Schaltungsanord­ nung zugeführt, von der die einzelnen Servoventile derart angesteuert werden, daß von den Stellzylindern die ge­ wünschten Kräfte F₁ bis F₄ zur Anstellung der Oberwalze und Unterwalze 2, 3 erzeugt werden.

Bei dem dargestellten Walzenkalander ist auch die mittlere Walze 1 raumbeweglich gelagert. Es darf dann die Differenz­ kraft zwischen den Kräften F₁ minus F₃ und zwischen F₃ minus F₁ für die linksseitigen Stellzylinder 4 und 6 wie auch die Differenzkraft F₂ minus F₄ und F₄ minus F₂ der rechtsseitigen Stellzylinder 5 und 7 einen vorbestimmten Kraftwert nicht überschreiten.

Im Normalbetrieb erfolgt die Absicherung über den elektri­ schen Regelkreis. Bei Ausfall der Elektronik ist eine hydraulische Absicherung vorgesehen. Die Besonderheit einer zuverlässigen Absicherung besteht insbesondere darin, daß die gewünschten Kräfte F₁ bis F₄ mit Drücken P₁ bis P₈ erzeugt werden, die voneinander abweichen können. Diese Differenzen sind durch die Servoventile im differenzie­ renden Nulldurchgang und durch die unterschiedliche Last­ anordnung der beweglichen Walzen 1× oben und 1× unten bedingt.

Den Stellzylindern 4, 6 ist ein Sicherheitsventil 16 und den Stellzylindern 5, 7 ein Sicherheitsventil 17 zuge­ ordnet. Jedes Sicherheitsventil 16, 17 weist beidseitig je einen Steuerkolben 22, 24 bzw. 23, 25 auf, der mit den Drücken P₁ bis P₈ in der in der Figur dargestellten Weise beaufschlagt ist.

Auf die Kolbenseite A₃ des Steuerkolbens 22 wirkt P₄ und auf die Kolbenstangenseite A₄ der Druck P_3, auf den Steuer­ kolben wirkt somit die Differenzkraft, gebildet aus den Kräften P₄×A₃ minus P₃×A₄. Gegensinnig gegen die Dif­ ferenzkraft drückt eine Feder 26 auf den Kolben 22. Ent­ sprechende Federn 26 stützen sich auch auf den anderen Kolben ab. Der Steuerschieber des Sicherheitsventils 16 ist somit von den Steuerkolben 22, 24 in beiden Richtungen verstellbar. Entsprechendes gilt für das Sicherheitsventil 17.

Die P-Eingänge der Sicherheitsventile 16 und 17 sind ge­ meinsam über eine Leitung 28 an ein vorgesteuertes Druckentlastungs­ ventil 30 angeschlossen, wie dies mit der Leitung 29 an­ gedeutet ist. Ausgangsseitig sind die beiden Sicherheits­ ventile 16 und 17 über eine Leitung 32 mit dem Tank T verbunden. In der dargestellten Mittelstellung herrscht in der Leitung 28 der in der Druckleitung P der Pumpe 16 auftretende Druck, da über das Druckentlastungsventil 30 Druckmittel aus der Druckleitung in die Leitung 29 und damit zu den P- Anschlüssen der Sicherheitsventile gelangt.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Die in den Stellzylindern 4 und 6 herrschenden Drücke P₁ bis P₄ beaufschlagen die Steuerkolben 22 und 24 entsprechend dem Verhältnis der Flächen A₁ und A₂ im Stellzylinder zu den Flächen A₃ bzw. A₄ des zugehörigen Steuerkolbens 22 bzw. 24. Aus diesen proportionalen Beziehungen läßt sich die Federkraft F₅ wie folgt berechnen: Beispielsweise soll die Differenz­ kraft F₁-F₃ gleich 50 000 N betragen. Ist das Flächen­ verhältnis A₁ zu A₃ gleich 100 und auch das Flächenver­ hältnis A₂ zu A₄ gleich 100, so ergibt sich die Feder­ kraft F₅ mit 50 000 : 100 = 500 N. Die Federkraft F₅ ist also proportional der Differenzkraft F₁-F₃, im gleichen Verhältnis wie die Flächen A₄:A₂ und A₃:A₁. Entsprechendes gilt für die Federkraft F₆, die mit dem gleichen Flächenverhältnis der Differenzkraft F₃-F₁ proportional ist. Damit bleibt das Kraftverhältnis von F₅ und F₆ zu F₁-F₃ und F₃-F₁ immer konstant. Die Feder­ kraft kann durch entsprechende Durchmesserauswahl der Kolben für die Flächen A₃ und A₄ für eine bestimmte maximale Differenzkraft F₁-F₃ und F₃-F₁ entsprechend gewählt werden.

Tritt ein Kräfteungleichgewicht an einem der Sicherheits­ ventile 16 oder 17 auf, weil die vorbestimmte Differenz­ kraft F₁-F₃ oder F₃-F₁ bzw. F₂-F₄ oder F₄-F₂ überschritten ist, so wird der Steuerschieber des Sicher­ heitsventils von einem der Steuerkolben aus der Mittellage verschoben. Dadurch wird die Leitung 28 über die Leitung 32 mit dem Tank verbunden und druckentlastet. Damit bricht der Vorsteuerdruck für das Druckentlastungsventil 30 zusammen. Dieses öffnet und die Pumpe 16 fördert auf drucklosen Umlauf. Es erfolgt eine sofortige Druckentlastung der Stellzylinder und die Anlage wird stillgesetzt. Die Sicherheitsventile nehmen wieder ihre Mittelstellung ein. Beim Wiederanfahren der Anlage gerät Druckmittel über das Druckentlastungsventil 30 und die Leitung 29 in die Leitung 28, so daß die Sicherheits­ schaltung wieder betriebsbereit ist.

Claims (5)

1. Sicherheitsanordnung für Stellzylinder, ins­ besondere für Kalander mit verstellbaren Walzen, mit je einem Ventil zur Steuerung der Druckmittelwege zwischen den beiden Kammern jedes Stellzylinders, einer Druckmittelquelle und einem Tank, mit einer Schaltung zur Ansteuerung der Ventile zur Regelung der von den Stellzylindern ausgeübten Andruckkräfte und mit einem Sicherheitsventil, dessen Steuerschieber von den Drücken in den beiden Zylinderräumen eines Stellzylinders beaufschlagt ist und bei einem Über­ schreiten einer vorbestimmten Differenzkraft die zu den Ventilen führende Druckleitung zum Tank geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber des Sicher­ heitsventils (16, 17) gegensinnig von je einem Kolben (22, 23, 24, 25) betätigbar ist, von denen der eine Kolben mit der Druckdifferenz in den Zylinderräumen eines ersten Stell­ zylinders (4) und der andere Kolben mit der Druckdifferenz in den Zylinderräumen eines zweiten zu einem Zylinderpaar gehörenden Stellzylinders (6) beaufschlagt ist, und jeder Kolben zusätzlich von einer gegensinnig auf den Steuerschieber wirkenden Feder (26) beaufschlagt ist, die zur Einstellung der von den Stellzylindern ausgeübten Differenzkraft dient.

2. Sicherheitsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckleitung der Druckmittel­ quelle (16) ein vorgesteuertes Druckentlastungsventil (30) angeschlossen ist, dessen Vorsteuerleitung (29) über das von den Differenzkräften beaufschlagte Sicherheitsventil (16, 17) mit dem Tank verbindbar ist.

3. Sicherheitsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis zwischen Kolbenseite und Kolbenstangenseite der Kolben der Sicher­ heitsventile (16, 17) zur Bemessung der vorbestimmten maxi­ malen Differenzkraft der Stellzylinderpaare dient.

4. Sicherheitsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft gleich der von den Stellzylindern ausgeübten Differenzkraft geteilt durch das Flächenverhältnis der Stellzylinderkolbenseiten bzw. der Steuerkolbenseiten ist.

5. Sicherheitsanordnung für gegenseitig an eine Mittelwalze angedrückte Stellwalzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Sicherheits­ ventil (16, 17) für je ein Stellzylinderpaar (4, 6 bzw. 5, 7) vorgesehen ist, dessen Stellkräfte (F₁, F₃ bzw. F₂, F₄) gegensinnig auf die Stellwalzen wirken.