DE4038559A1 - Durchbiegungssteuerbare walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine durchbiegungssteuer­ bare Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspre­ chenden Art.

Eine solche Walze gehört durch die DE-OS 38 35 152 zum Stand der Technik. Bei der der DE-OS 38 35 152 entspre­ chenden Ausführungsform sind für die Lagertaschen in dem Stützelement und dessen Kolben/Zylindereinheit separate, parallel arbeitende Pumpen vorhanden.

Zwei Pumpen stellen einen nicht unerheblichen erhöhten baulichen Aufwand dar.

Aus der EP A1 2 52 251 ist eine gattungsgemäße Walze bekannt, die ebenfalls zwei Pumpen aufweist, die indessen nicht parallel arbeiten, sondern gewissermaßen hinterein­ andergeschaltet sind. Die Pumpe zur Versorgung der Lager­ taschen baut einen gewissen Druck auf. Die Pumpe zur Ver­ sorgung der Kolben/Zylindereinheit ist an die Druckleitung der ersten Pumpe angeschlossen und hat deren Ausgangsdruck als Eingangsdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hydrau­ lische Versorgung einer gattungsgemäßen Walze einfacher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Unter einer Konstantmengenpumpe soll eine Pumpe verstan­ den sein, die bei allen Gegen- oder Arbeitsdrücken eine stets gleichbleibende Menge an Druckflüssigkeit pro Zeit­ einheit liefert, z. B. eine Zwangsförderpumpe.

Durch die Vorsehung nur einer Pumpe verringern sich der bauliche und der mit der Pumpensteuerung einhergehende Aufwand bedeutend. Die Pumpe liefert bei allen Drücken eine vorbestimmte Menge an Druckflüssigkeit. Der Druck in den Lagertaschen wird durch entsprechende Verstellung der Drossel bestimmt. Dadurch ändert sich nämlich der Staudruck vor der Drossel, der an die Zylinderkammer weitergegeben wird. Diese wiederum bestimmt den Anpreßdruck des Stütz­ elements und damit den Abströmwiderstand für die in gleich­ mäßiger Menge nachgeförderte Druckflüssigkeit in den Lager­ taschen.

Diese Menge tritt bei der Erfindung nach Anspruch 1 zur Gänze über die Lagertaschen aus, da die Zylinderkammer ein praktisch geschlossenes hydrostatisches System dar­ stellt und hier keine Druckflüssigkeit abströmt. Unabhän­ gig von dem Druck in den Zylinderkammern und der dadurch bestimmten Kraft der einzelnen Stützelemente, also unab­ hängig von der Liniendruckverteilung, tritt an jedem Stütz­ element die gleiche, einstellbare Druckflüssigkeitsmenge über. Dies ist von besonderer Bedeutung für beheizte Walzen: ein einmal eingestelltes Temperaturprofil wird wegen der stets gleichbleibenden Menge an heißer Druckflüssigkeit bei einer Änderung des Linienkraftprofils nicht gestört. Es ändert sich zwar dabei ein wenig die Spalthöhe an der Berandung der Lagertaschen und damit die Flüssigkeitsreibung beim Durchströmen des Spalts, doch ist dies ein Effekt zwei­ ter Ordnung, der meist vernachlässigbar ist.

Die Erfindung ist in einem anderen Aspekt in Anspruch 2 wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform wird ein Teil der von der Pumpe geförderten Druckflüssigkeit über die verstellbare Drossel in den Vorrat zurückgeleitet, um den Druck in der Zylinderkammer und damit die von dem betref­ fenden Stützelement ausgeübte Stützkraft einstellen zu kön­ nen. Der über die verstellbare Drossel abgeleitete Anteil der von der Pumpe in konstanter Menge gelieferten Druck­ flüssigkeit tritt nicht an den Lagertaschen aus, so daß diese bei Druckänderungen in der Zylinderkammer sich än­ dernde Mengen erhalten. Bei beheizter Druckflüssigkeit wür­ de dies eine Änderung der Wärmeübertragung bedeuten. Daher kommt diese Ausführungsform in erster Linie für unbeheizte Walzen in Betracht, die bei Umgebungstemperatur arbeiten.

In der Praxis ist es ein wichtiger Vorteil, wenn gemäß Anspruch 3 die strömungsbeeinflussenden Elemente wie das Druckminderventil und die verschiedenen Drosselventile außerhalb der Walze angeordnet sein können, weil dann alle Steuerungskomponenten leicht zugänglich und wartbar sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Walzenpaars, bei wel­ chem die erfindungsgemäße Walze Unterwalze ist;

Fig. 2 und 3 zeigen durch die Achse der Walze gehende Längsschnitte zweier Ausführungsformen eines einzelnen Stütz­ elements;

Fig. 4 und 5 zeigen schematisch verschiedene Ausfüh­ rungsformen der Druckflüssigkeitsversorgung der Stützele­ mente;

Fig. 6 zeigt die Ansicht eines Stützelements vom In­ nenumfang der Hohlwalze her.

Das in Fig. 1 dargestellte Walzenpaar umfaßt eine Ober­ walze 10 und eine Unterwalze 100, zwischen denen eine Waren­ bahn 30 einer Druckbehandlung in dem Walzspalt 31 ausge­ setzt wird. Die Oberwalze 10 ist eine konventionelle mas­ sive Walze. Die Unterwalze 100 hingegen umfaßt eine umlau­ fende Hohlwalze 1, deren Außenumfang 2 den arbeitenden Wal­ zenumfang bildet und die der Länge nach von einem undrehbaren Querhaupt 3 durchgriffen ist, welches allseitig Abstand zum Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 beläßt, so daß es sich innerhalb der Hohlwalze 1 verlagern kann, ohne mit dem In­ nenumfang 4 in Berührung zu kommen. Die Hohlwalze 1 kann an den Enden auf nicht dargestellten Lagern auf dem Quer­ haupt 3 abgestützt sein. In diesem Fall betrifft die Ver­ lagerung nur die Durchbiegung des Querhauptes 3 im Innern der Hohlwalze 1. Die Hohlwalze 1 kann aber in einer alter­ nativen Ausführungsform, die auch als eine solche mit "in­ nerem Hub" bezeichnet wird, sich als Ganzes in der Wirk­ ebene gegenüber dem Querhaupt 3 verlagern. Die Hohlwalze 1 ist in diesem Fall nicht über die Lager auf dem Quer­ haupt abgestützt, sondern nur in der Wirkebene geführt. Die Verlagerung betrifft hierbei die Verlagerung in der Führung, der sich die Durchbiegung überlagert.

Die Zapfen 21 der Oberwalze 10 sowie die aus der Hohl­ walze 1 an deren Enden vorstehenden Enden 5 des Querhauptes 3 sind im nicht dargestellten Walzenständer abgestützt.

Auf der gegen den Walzspalt 31 gerichteten Oberseite 3′ des Querhauptes 3 sind über die Länge der Hohlwalze ver­ teilt mehrere, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel neun, hydraulische Stützelemente 14, 14′ angeordnet, die mit ihrer dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 in der Gestalt angepaßten Anlagefläche 24 am Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 anliegen. In den Fig. 2 und 3 sind zwei in Betracht kom­ mende Ausführungsformen 14, 14′ der Stützelemente erläutert.

In der Anlagefläche 24 sind flache Lagertaschen 25 (Fig. 2) ausgebildet, die einen wesentlichen Teil der An­ lagefläche 24 einnehmen, so daß von ihr nur berandende Ste­ ge übrigbleiben. In den Ausführungsbeispielen ist das Stütz­ element 14 im Querschnitt kreisrund, es kann aber auch qua­ dratisch oder rechteckige sein. Die Anlagefläche 24 weist einen um den ganzen Umfang herumgehenden Randsteg 26 sowie zwei sich kreuzende Mittelstege 27 auf, so daß vier seg­ mentförmige Lagertaschen 25 gebildet sind (Fig. 7).

Das Stützelement 14 umfaßt ein etwa topfförmiges Ge­ häuse 28, welches mit der offenen Seite dem Querhaupt 3 zugewandt ist und einen Boden 29 aufweist, an dessen "Un­ terseite", die allerdings in der Zeichnung oben, d. h. gegen den Walzspalt 31 hin gelegen ist, die Lagertaschen 25 vor­ gesehen sind. In der Nähe des unten gelegenen "Randes" des Topfes ist außen eine Umfangsdichtung 17 vorgesehen, mit der das topfförmige Gehäuse 28 in einer als radiale Sack­ bohrung ausgebildeten Zylinderbohrung 18 des Querhauptes dichtend geführt ist. Das Gehäuse 28 und die Zylinderboh­ rung 18 bilden eine Kolben/Zylindereinheit, unter deren Wirkung das Stützelement 14 gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 drückbar ist. Die Zylinderbohrung 18 bildet mit dem topfförmigen Gehäuse 28 einen Zylinderraum 39, der über eine im Querhaupt 3 verlaufende Zuleitung 38 von außerhalb der Walze mit Druckflüssigkeit versorgt werden kann, ansonsten aber geschlossen ist.

In der Mitte des Bodens 29 im Bereich des Mittelste­ ges 27 ist ein abgewinkelter Schlauchstutzen 21 angebracht, der in eine auf der Achse des Stützelements 14 liegende Bohrung 22 einmündet, von der Drosselkanäle 23 in die bei­ den Lagertaschen 25 ausgehen. Die Drosselkanäle 23 ent­ halten Blenden, die einen kräftigen Drosseleffekt herbei­ führen, dabei aber, anders als lange Drosselbohrungen, im wesentlichen unabhängig von der Viskosität, d. h. der Tem­ peratur, arbeiten. Auf den Schlauchstutzen 21 ist ein Schlauch 32 aufgeschoben, der sich in einigen Windungen im Innern des topfförmigen Gehäuses 28 erstreckt und in einen Schlauchstutzen 34 am Boden der Zylinderbohrung 18 mündet, der mit einer Zuleitung 46 im Querhaupt 3 in Ver­ bindung steht. Die durch die Zuleitung 46 zugeführte Druck­ flüssigkeit tritt über die Drosselbohrungen 23 in die La­ gertaschen 25 aus. Von dort strömt sie über die Berandung 26, die einen Teil der Anlagefläche 24 bildet, nach außen ab. In dem der Berandung 26 entsprechenden Teil der Anlage­ fläche 24 besteht also ein stabiler Flüssigkeitsfilm, auf dem sich das Stützelement 14 am Innenumfang 4 der Hohl­ walze 1 abstützt.

Der Schlauch 32 stellt einen beweglichen Teil der Zu­ leitung 46 dar, mit welcher die Druckflüssigkeit aus dem Querhaupt 3 in die Lagertaschen 25 des sich gegenüber dem Querhaupt 3 radial verlagernden Stützelements 14 gebracht werden kann.

Soweit die Teile des Stützelements 14′ der der Aus­ führungsform nach Fig. 3 denen des Stützelements 14 der Fig. 2 entsprechen, sind die Bezugszahlen gleich.

Das topfförmige Gehäuse 28 ist hierbei nicht an sei­ ner Außenseite in einer Zylinderbohrung 18 des Querhauptes 3 geführt, sondern an seiner Innenseite an einem auf die Oberseite 3′ des Querhauptes 3 aufgesetzten Ringkolben 35, der mit dem zylindrischen Innenumfang 33 des topfförmi­ gen Gehäuses 28 zusammenwirkt und die Kolben/Zylinderein­ heit bildet. Die Zylinderkammer 39, unter deren Druck das Stützelement 14′ gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 gepreßt wird, befindet sich in diesem Fall zwischen der Oberseite des Kolbens 35 und dem Boden 29. Der Kolben 35 hat eine zentrale Bohrung 36, die mit der Zuleitung 46 in Verbindung steht und in die ein rohrförmiger Ansatz 37 des Bodens 29 mittels einer Dichtung 40 abgedichtet eintaucht. Der rohrförmige Ansatz 37 in der Bohrung 36 bildet eine Art zusätzlicher Kolben/Zylindereinheit und enthält die zu den Drosselkanälen 23 führende Bohrung 22. Das Stütz­ element 14′ kann sich gegenüber dem auf der Oberseite 3′ befindlichen Kolben 35 in der gleichen Weise radial be­ wegen wie das Stützelement 14 in der Zylinderbohrung 18. Die Zylinderkammer 39 ist durch das Vorhandensein des An­ satzes ringförmig ausgebildet.

Die Versorgung der Stützelemente 14, 14′ mit Druckflüs­ sigkeit erfolgt über eine Druckflüssigkeitsversorgungsein­ heit V (Fig. 1), von der zwei Ausführungsformen V′ und V′′ in Fig. 4 bzw. 5 dargestellt sind. Die Versorgungseinheit V führt über die Zuleitungen 38 und 46 den Stützelementen 14, 14′ Druckflüssigkeit zu. Der Druck in der Zuleitung 38 ist steuerbar und bildet den hydrostatischen Druck in der Zylinderkammer 39, unter dessen Wirkung das Stützelement 14, 14′ gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 angepreßt wird. Dadurch wiederum wird der Abströmwiderstand aus den Lagertaschen 25 bestimmt. Wenn dann über die Zuleitung 48 den Lagertaschen 25 eine zeitlich konstante Menge an Druckflüssigkeit zugeführt wird, so steigt zunächst der Druck in den Lagertaschen 25 an, bis die Hohlwalze 1 etwas von deren Randsteg 26 abhebt und sich die Druckflüssigkeit dazwischen einen Weg bahnen kann. Dadurch bildet sich bei einem bestimmten, sich von selbst einstellenden, jedoch über den Druck in der Zylinderkammer 39 veränderbaren Druck in den Lagertaschen 25 ein Gleichgewicht aus, bei welchem der Spalt zwischen dem Randsteg 26 und dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 eine bestimmte Größe hat und die zugeführte Druckflüssigkeit in pro Zeiteinheit gleichbleibender Menge abströmt und bei entsprechender Temperierung auch gleich­ bleibende Wärmemengen mit der Hohlwalze 1 aus tauscht.

In Fig. 1 sind alle Stützelemente parallelgeschaltet und werden mit den gleichen Drücken beaufschlagt. Zur Be­ einflussung des Liniendrucks werden jedoch normalerweise Gruppen von Stützelementen 14, 14′ oder sogar jedem einzel­ nen dieser Stützelemente 14, 14′ separate Drücke zugeführt. Die Zuleitungen 38 und 46 sind demnach nur symbolisch als eine einzige Leitung dargestellt, können aber in der Praxis auch aus mehreren zu einzelnen Gruppen von Stützelementen oder einzelnen Stützelementen hin führenden Leitungen be­ stehen, denen in der Versorgungseinheit V unterschiedliche Drücke aufgeprägt werden.

Die den einzelnen Stützelementen 14, 14′ zugeführte Druck­ flüssigkeit tritt über den Randsteg 26 der Stützelemente 14, 14′ in den Zwischenraum 7 zwischen Querhaupt 3 und Innen­ umfang 4 der Hohlwalze 1 aus und wird daraus über die Lei­ tung 8 von der Pumpe 11 abgesaugt und in den Vorratsbehäl­ ter 9 zurückgeführt.

In den Fig. 4 und 5 sind verschiedene Ausführungsfor­ men der in Fig. 1 nur angedeuteten Versorgungseinheit V mehr im einzelnen dargestellt. Soweit funktionell einander entsprechende Teile vorhanden sind, sind die Bezugszahlen gleich geblieben.

Bei der Versorgungseinheit V′ nach Fig. 4 ist nur eine einzige Konstantmengenpumpe 12 vorhanden, die also bei al­ len Drücken eine pro Zeiteinheit gleichmäßige Menge an Druck­ flüssigkeit liefert. In der Zuleitung 46 ist eine verstell­ bare Drossel 45 angeordnet. Zwischen der Pumpe 12 und der Drossel 45 zweigt die Zuleitung 38 ab, die direkt in die Zylinderkammer 39 führt, d. h. keine weiteren strömungs­ beeinflussenden Elemente enthält. Da in der Zylinderkammer 39 praktisch hydrostatische Verhältnisse herrschen, geht die gesamte konstante Fördermenge der Pumpe 12 durch die Drossel 45 und die Zuleitung 46 in die Lagertaschen 25.

Die Einstellung des Anpreßdrucks in der Zylinderkammer 39 und damit der Linienkraft erfolgt bei der Ausführungs­ form nach Fig. 4 über die Drossel 45, mittels deren am Pum­ penausgang und in der Leitung 38 bzw. der Zylinderkammer 39 ein bestimmter Staudruck eingehalten werden kann. Die Gesamtmenge der geförderten Druckflüssigkeit tritt aber an den Randstegen 26 über, so daß sich ein gleichmäßiger Wärmeaustausch unabhängig vom eingestellten Druck ergibt. Die Gesamtmenge kann auch verändert werden, indem die Lie­ fermenge der Pumpe 12 verstellt wird, ohne den Druck zu beeinflussen, d. h. das Temperaturprofil ist unabhängig vom Liniendruckprofil wählbar. Diese Steuerung ist besonders für beheizte Walzen geeignet.

Bei der Versorgungseinheit V′′ der Fig. 5 ist die Zulei­ tung 46 an die einzige Konstantmengenpumpe 12 angeschlossen und führt über eine Drossel 49 zu den Drosselbohrungen 23. Die Zuleitung 38 zweigt bei 44 zwischen der Konstantmengen­ pumpe 12 und der Drossel 49 ab und führt direkt in die Zy­ linderkammer 39. Es ist ein verstellbares Drosselelement 47 in einer von der Zuleitung 38 abzweigenden Rückleitung 48 vorhanden, die eine Art Bypass darstellt, über den ein Teil der von der Pumpe 12 geförderten Druckflüssigkeit in den Vorrat 9 zurückgeleitet wird. Der durch die Drossel 49 erzeugte Staudruck wird auf diese Weite modifiziert. Es tritt also in diesem Fall nicht eine konstante Druck­ flüssigkeitsmenge in die Lagertaschen 25 ein.

Von praktischer Bedeutung ist, daß die strömungsbeein­ flussenden Elemente 45, 47, 49 außerhalb der Walzen angeord­ net sein können und somit leicht zugänglich sind, um ihre Funktionen zu überwachen.

Claims (3)

1. Durchbiegungssteuerbare Walze (100),
mit einer den arbeitenden Walzenumfang (2) bildenden umlaufenden Hohlwalze (1) und einem diese der Länge nach durchgreifenden, rundum Abstand vom Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) belassenden undrehbaren Querhaupt (3),
mit mehreren längs des Querhauptes (3) aufgereihten, an dem Querhaupt (3) radial unter dem Druck einer Druck­ flüssigkeit an mindesten einer Kolben/Zylindereinheit (28, 18/35, 18) verlagerbaren hydrostatischen Stützelemen­ ten (14, 14′), welche in ihrer am Innenumfang (4) der Hohl­ walze (1) zur Anlage bringbaren Anlagefläche (24) ringsum berandete Lagertaschen (25) aufweisen,
mit einer Zuleitung (38) zu der Zylinderkammer (39) der Kolben/Zylindereinheit jedes Stützelements (14, 14′),
mit einer Zuleitung (46) zu jedem Stützelement (14, 14′), die über Drosselkanäle (23) an die Lagertaschen (25) ange­ schlossen ist,
und mit einer Versorgungseinheit (V) zur Beaufschla­ gung der Zuleitungen mit Druckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungseinheit (V′ und V′′) nur eine einzige Pumpe (12) umfaßt, an die beide Zuleitungen (38, 46) angeschlossen sind,
daß die Pumpe (12) eine Konstantmengenpumpe ist
und daß in der Zuleitung (46) zu den Lagertaschen (25) an einer der Abzweigung der Zuleitung (38) für die Zylinder­ kammer (39) nachgeschalteten Stelle eine verstellbare Dros­ sel (45) angeordnet ist.

2. Durchbiegungssteuerbare Walze (100),
mit einer den arbeitenden Walzenumfang (2) bildenden umlaufenden Hohlwalze (1) und einem diese der Länge nach durchgreifenden, rundum Abstand vom Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) belassenden undrehbaren Querhaupt (3),
mit mehreren längs des Querhauptes (3) aufgereihten, an dem Querhaupt (3) radial unter dem Druck einer Druck­ flüssigkeit an mindestens einer Kolben/Zylindereinheit (28, 28/35, 28) verlagerbaren hydrostatischen Stützelemen­ ten (14, 14′), welche in ihrer am Innenumfang (4) der Hohl­ walze (1) zur Anlage bringbaren Anlagefläche (24) ringsum berandete Lagertaschen (25) aufweisen,
mit einer Zuleitung (38) zu der Zylinderkammer (39) der Kolben/Zylindereinheit jedes Stützelements (14, 14′),
mit einer Zuleitung (46) zu jedem Stützelement (14, 14′), die über Drosselkanäle (23) an die Lagertaschen (25) ange­ schlossen ist,
und mit einer Versorgungseinheit (V) zur Beaufschla­ gung der Zuleitungen (38, 46) mit Druckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungseinheit (V′′) nur eine einzige Pumpe (12) umfaßt, an die beide Zuleitungen (38, 46) angeschlossen sind,
daß zwischen der Anschlußstelle (44) der Zuleitung (38) an die Zuleitung (46) und den Lagertaschen (25) in der Zu­ leitung (46) eine Drossel (49) angeordnet ist
und daß in einer von der Zuleitung (38) in den Vorrat (9) zurückführenden Rückleitung (49) eine verstellbare Dros­ sel (47) angeordnet ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsbeeinflussenden Elemente (45, 47, 49) außerhalb der Walze (100) angeordnet sind.