DE4217737C2 - Walze mit Führung - Google Patents

Description

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

Eine solche Walze ist aus der DE-OS 40 26 007 bekannt. Die bekannte Walze besitzt einen als Hohlwalze ausgebil­ deten Walzenmantel, der aus einem inneren Teil und einem äußeren Teil besteht, die koaxial aufeinander angeordnet sind und im Betrieb einen Preßsitz bilden, der u. a. da­ durch zustande kommen kann, daß der innere Teil durch einen entsprechend bemessenen Innendruck aufgeweitet wird und sich an den Innenumfang des äußeren Teils fest anlegt. Bei Druckentlastung entsteht zwischen den beiden Teilen ein Spiel, und es kann der äußere Teil axial abgezogen und aus­ gewechselt werden.

An den Enden ist die Hohlwalze über Lager an dem sie durchgreifenden feststehenden Querhaupt abgestützt. Da die Hohlwalze beim Aufblasen ihren Durchmesser ändert, erfolgt die Abstützung über an den Enden der Hohlwalze vorgesehene separate Lagerringe, die von der Aufweitung unbeeinflußt bleiben. Die Lagerringe sind entweder direkt auf dem Quer­ haupt gelagert, so daß über die Lagerung Kräfte in der Wirk­ ebene übertragen werden können. Bei einer anderen Ausfüh­ rungsform, d. h. einer Walze mit sogenanntem innerem Hub, erfolgt die Lagerung auf einem Führungsring, der seiner­ seits an dem Querhaupt in der Wirkebene verschiebbar ge­ führt ist. In diesem Fall können in der Wirkebene keine Kräfte durch die Lagerung übertragen werden und hat diese nur die Funktion der Führung senkrecht zur Wirkebene.

Wegen des im Innern der Hohlwalze aufzubauenden Innen­ drucks muß die Trennstelle zwischen der Hohlwalze und den Lagerringen an den Enden abgedichtet sein. Dies erfolgt bei der bekannten Ausführungsform durch einen umlaufenden elastischen Dichtring, der auch die Zentrierung der Hohl­ walze gegenüber den Lagerringen bei veränderlichen Durch­ messern der Hohlwalze übernimmt.

Diese Zentrierung ist jedoch mit Mängeln behaftet. Ins­ besondere bei schneller laufenden Walzen kann die Hohlwalze aus der Achse geraten und erhebliche Schwingungen verursa­ chen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr von Schwingungen bei der gattungsgemäßen Walze zu überwinden.

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

Die Zwangszentrierung sorgt dafür, daß die Hohlwalze un­ geachtet ihrer Durchmesseränderungen stets zentrisch bleibt und auch bei hohen Geschwindigkeiten ruhig umläuft. Dich­ tungen zum Abdichten des Innenraums sind gegebenenfalls ebenfalls vorhanden. Die Zwangszentrierung ist neben den Dichtungen zusätzlich vorhanden.

In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 um­ faßt die Zwangszentrierung radiale Zapfen, die in entspre­ chende Ausnehmungen des anderen Teils eingreifen. Das Wort "Zapfen" soll in weitem Sinn verstanden werden. Es kommen sowohl eigentliche Zapfen in Gestalt zylindrischer Körper in Betracht, deren Achse ein Radialstrahl ist, als auch in durch die Achse gehenden Ebenen gelegene Stege, die zahn­ radartig mit den Ausnehmungen zusammenwirken.

Eine alternative Ausführungsform sind die Lenker nach Anspruch 3.

Dies können eigentliche Lenker sein, die an den Enden schwenkbar mit den benachbarten Teilen verbunden sind. Es ist aber auch möglich, die Lenker starr anzubringen und ihnen eine Länge zu verleihen, die gewährleistet, daß die bei einer Durchmesseränderung der Hohlwalze auftretenden radialen Verlagerungen unter elastischer Verformung der Lenker aufgefangen werden können.

Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht vor, daß die Hohlwalze an ihren Enden den Lagerring radial außen spielfrei übergreift (Anspruch 4). Diese Ausführungsform kommt besonders dann in Betracht, wenn die Hohlwalze aus zwei Teilen besteht. In diesem Fall könnte der äußere Teil den übergreifenden Teil bilden.

Um Zwängungen an der Grenze des übergreifenden Teils zu vermeiden, kann sich die Ausgestaltung nach Anspruch 5 empfehlen.

Auch hierbei werden die Durchmesseränderungen der Hohl­ walze durch elastische Verformung des Ansatzes aufgefangen, ohne daß die Zentrierwirkung verlorengeht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Walze im Bereich eines Endes der Hohlwalze;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Walze nach Fig. 1 nach der Linie II-II;

Fig. 3 zeigt einen Fig. 1 entsprechenden Teillängs­ schnitt durch eine weitere Ausführungsform;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Aus­ führungsform in der Nähe des Endes der Hohlwalze;

Fig. 5 und 6 zeigen Fig. 1 entsprechende Teillängs­ schnitte mit weiteren Ausführungsformen.

Die in den Fig. 1 und 2 als Ganzes mit 100 bezeichnete Walze umfaßt ein undrehbares Querhaupt 1, um welches eine Hohlwalze 2 umläuft, die den arbeitenden Walzenumfang 3 bildet und mit ihrem Innenumfang 4 allseitigen Abstand von dem Querhaupt 1 beläßt, so daß dieses sich innerhalb der Hohlwalze 2 durchbiegen kann, ohne an dem Innenumfang 4 zur Anlage zu kommen. An den Enden 1′ steht das Querhaupt 1 aus der Hohlwalze 2 hervor und ist dort in einer nicht dargestellten äußeren Abstützung, beispielsweise einem Wal­ zenständer, abgestützt.

Der Walzspalt 5 ist gemäß Fig. 1 oben gelegen. Auf der dem Walzspalt 5 zugewandten Oberseite 6 des Querhauptes 1 ist eine hydraulische Stützeinrichtung 40 vorgesehen, die in einer Reihe hintereinander angeordnete, nach Art einer Kolben/Zylindereinheit ausgebildete Stützelemente 7 umfaßt, die sich mit steuerbarer Kraft gegen den In­ nenumfang 4 der Hohlwalze 2 legen und die für den Linien­ druck in dem Walzspalt 5 erforderlichen Kräfte aufbringen.

Die Hohlwalze 2 besteht aus zwei konzentrischen, im Be­ trieb unter Reibungsschluß auf der Grenzfläche 11 aufein­ ander anliegenden Hülsen 8, 9. Es kann zum Beispiel die in­ nere Hülse 8 aus Aluminium und die äußere Hülse 9, die den arbeitenden Walzenumfang 3 bildet, aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Es können aber auch beide Hülsen 8, 9 Kunststoffhülsen sein. Jedenfalls sind die Hülsen zum Bei­ spiel durch Schrumpfung so miteinander verbunden, daß sie an der Grenzfläche 11, die durch den Außenumfang der inneren Hülse 8 und den Innenumfang der äußeren Hülse 9 gebildet wird, fest und unverrutschbar aufeinandersitzen.

Wenn die Hülsen durch einen Schrumpfungsprozeß oder auch durch Innendruck miteinander verbunden worden sind, ist der Durchmesser der Innenumfangsfläche 4 der Hohlwalze 2 unbestimmt. Aus diesem Grund kann an der Innenumfangsflä­ che 4 nicht unmittelbar ein Lager angreifen, weil dieses ja gegebenenfalls lose werden würde. Es ist vielmehr an jedem Ende der Hohlwalze 2 ein separater Lagerring 10 vor­ gesehen, der in dem Ausführungsbeispiel auf der Seite der Hohlwalze 2 einen Absatz 15 aufweist, der mit Spiel 12 in die innere Hülse 8 eingreift. Mit ihrer Stirnfläche liegt die innere Hülse 8 gegen eine zur Achse senkrechte Begrenzungsfläche 13 des Lagerrings 10 an. In der Stirnfläche ist eine Dich­ tung 14 vorgesehen. Die innere Hülse 8 bzw. die Hohlwalze 2 können also ihren Durchmesser ändern, ohne daß der Lagerring 10 radial mitgenommen wird. Die Hohlwalze 2 bzw. die innere Hülse 8 übergreifen den Absatz 15, in dem, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sechs über den Umfang gleichmäßig angeordnete Zapfen 16 sitzen, die im technischen Sinne spielfrei, d. h. mit etwas festem Gleit­ sitz, in durch Bohrungen gebildete Ausnehmungen 17 am Innen­ umfang der inneren Hülse 8 eingreifen. Auf diese Weise kann die Hohlwalze 2 in ihrem Durchmesser größer oder kleiner werden, und es bleibt dennoch die Zentrierung gegenüber dem Lagerring 10 erhalten.

Der Lagerring 10 ist über ein Wälzlager 18 auf einem Führungsring 20 gelagert, dessen Innenumfang 19 gegenüber dem Außenumfang des Endes 1′ des Querhaupts 1 etwas Spiel beläßt, so daß er sich in der zur Zeichenebene der Fig. 1 parallelen Wirkebene verlagern kann. Am Innenumfang des Führungsrings 20 sind auf einander gegenüberliegenden Sei­ ten des Endes 1′ des Querhaupts 1 nicht dargestellte ein­ ander parallele Führungsflächen ausgebildet, die mit ent­ sprechenden Führungsflächen 21 auf den beiden Seiten des Endes 1′ zusammenwirken. Der Führungsring 20 und damit auch der Lagerring 10 und die Hohlwalze 2 können sich also ins­ gesamt in der Wirkebene der Walze 100 parallel zu sich selbst gegenüber dem Querhaupt 1 bewegen, jedoch senkrecht zur Wirkebene bzw. zur Zeichenebene der Fig. 1 nicht. Das Wälz­ lager 18 hat nur die Aufgabe, die Hohlwalze 2 bei ihrem gegebenenfalls raschen Umlauf zu führen und Schwingungen zu vermeiden, überträgt aber keine Kräfte in der Wirkebene. Eine solche Walze wird auch eine Walze mit innerem Hub ge­ nannt.

Der meist mit Öl gefüllte Innenraum der Walze wird außer durch die Dichtung 14 auch noch durch die Drehdichtung 22 zwischen dem Lagerring 10 und dem Führungsring 20 sowie die den inneren Hub zulassende Dichtung 23 zwischen dem Führungsring 20 und dem Ende 1′ des Querhaupts 1 abge­ dichtet. Die Drehdichtung wird von dem als Rillen/Angel­ lager ausgebildeten Wälzlager 18 (kein Pendellager) ge­ führt. Der Lagerring 10 und der Führungsring 20 laufen wegen des Rillen/Angellagers (oder besser Vierpunktla­ gers, das Momente auch in Blattebene aufnehmen kann), zentrisch zueinander. Wenn der als Doppelmantel ausge­ bildete Führungsring 20 nicht einwandfrei zum Lagerring 10 läuft, wird der Führungsring 20 eine Schwingbewegung vollführen. Die Dichtung 23 muß dann ständig, bei jedem Umlauf, die Exzenterbewegung ausgleichen und ist dadurch einem starken Verschleiß unterworfen. Gleichzeitig müssen die Massen, die hauptsächlich aus dem Lagerring 10 und dem Führungsring 20 bestehen, beschleunigt werden. Da­ durch werden Kräfte erzeugt, die eine schädliche Auswir­ kung im Walzspalt 5 haben können. Wenn der Lagerring 10 direkt über Pendelrollenlager auf dem Querhaupt zen­ triert ist (s. Fig. 5 und 6), sind die Auswirkungen bei unrundem bzw. exzentrischen Lauf noch schwerwiegender. Es werden dann ständig pulsierende Kräfte in die Rohr­ schulter eingeleitet und stören den Betrieb.

Soweit bei den weiteren Ausführungsbeispielen funk­ tionell vergleichbare Teile vorhanden sind, sind die Bezugszahlen gleiche.

Bei der Walze 200 der Fig. 3 ist statt der radialen Zapfen 16 der Walze 100 durch entsprechende Ausgestaltung des Lagerrings 10 eine Umfangsnut 24 gebildet, in die ein Innenbund 25 am Ende der inneren Hülse 8 eingreift. Auf diese Weise wird der Lagerring 10 axial an der in­ neren Hülse 8 festgelegt. Die Umfangsnut 24 beläßt ra­ diales Spiel, so daß sich der Durchmesser der Innenhül­ se 8 ändern kann, ohne daß wesentliche radiale Kräfte auf den Lagerring 10 ausgeübt werden.

Zur Zentrierung ist in dem Ausführungsbeispiel an der äußeren Hülse 9 ein über den Umfang durchgehender axialer Ansatz 26 vorgesehen, der den Lagerring 10 ra­ dial außen übergreift und in eine axiale, gegen die Stirn­ seite der äußeren Hülse 9 offene Nut 27 eines auf dem Lagerring 10 sitzenden Zentrierringes 28 eingreift. Der Ansatz 26 hat am freien äußeren Rand eine Verdickung oder einen Kopf 29, der genau in die Nut 27 hineinpaßt. In dem zwischen dem Kopf 29 und der Hülse 9 gelegenen Teil ist der Ansatz 26 in radialer Richtung schlanker als die Nut 27 breit ist, so daß sich die äußere Hülse 9 unter radialer Verlagerung gegenüber dem Zentrierring 28 etwas aufweiten oder verengen kann und die dabei auf­ tretenden Zentrierkräfte nur an dem Kopf 29 auf den Zen­ trierring 28 und damit den Lagerring 10 übertragen wer­ den. Im übrigen handelt es sich bei der Walze 200 um eine solche mit innerem Hub, die insoweit der Walze 100 der Fig. 1 und 2 entspricht.

Bei der Walze 300 der Fig. 4 sind nur die innere Hülse 8 und der Lagerring 10 im Schnitt angedeutet und durch vier Lenker 30 miteinander verbunden, deren innere Befestigungsstellen 30′ an dem Lagerring 10 um 90° ver­ setzt angeordnet sind. Die Lenker weisen von den Befe­ stigungsstellen 30′ in Umfangsrichtung, d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn, schräg nach außen und sind mit den anderen Enden an Befestigungsstellen 30′′ an der inneren Hülse 8 festgelegt. Nimmt der Durchmesser der inneren Hülse 8 zu, so daß ihr Querschnitt die gestrichelt ange­ deutete Lage 8′ einnimmt, so verschwenken die Lenker 30 um einen entsprechenden Winkel gleichsinnig, wobei die innere Hülse 8 eine kleine Drehung gegenüber dem Lagerring 10 um die Walzenachse erfährt, die jedoch keine Rolle spielt. Trotz der Durchmesservergrößerung bleibt die Zentrierung der inneren Hülse 8 gegenüber dem Lager­ ring 10 erhalten. Es versteht sich, daß die Durchmesser­ änderung von 8 auf 8′ sehr stark übertrieben dargestellt ist. In Wirklichkeit handelt es sich bei normalen Walzen­ durchmessern im Bereich von 30 bis 50 cm um Beträge von der Größenordnung von etwa 1 mm. Die Lenker 30 können in einem praktischen Ausführungsbeispiel zwischen der Stirnfläche der inneren Hülse 8 und der zur Achse senk­ rechten Begrenzungsfläche 13 des Lagerrings 10 gemäß Fig. 3 angeordnet werden, wobei die axiale Festlegung der inneren Hülse 8 und des Lagerrings 10 aneinander in einer der Fig. 3 entsprechenden Weise realisiert wer­ den kann. Die Lenker 30 können bei 30′ bzw. 30′′ auch starr angebracht und bei Durchmesseränderungen der Hülse 8 elastisch auf Biegung beansprucht sein.

Die Walze 400 der Fig. 5 entspricht der Walze 100 der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß es sich nicht um eine Walze mit innerem Hub handelt und dementsprechend der Lagerring 10 über ein Pendelrollenlager 38 unmittelbar auf dem Ende 1′ des Querhauptes 1 gelagert ist.

Die Walze 500 der Fig. 6 hat ebenfalls keinen inne­ ren Hub, und es ist der dortige Lagerring 10 über ein Pendelrollenlager 38 unmittelbar auf dem Ende 1′ des Querhauptes 1 gelagert. Die Zentrierung erfolgt hierbei wiederum über einen Ansatz 26, der in diesem Fall aber an dem Zentrierring 28 angebracht ist und in eine Nut 27 an der Stirnseite der äußeren Hülse 9 eingreift.

Claims (5)

1. Walze
mit einer um ihre Achse umlaufenden, den arbeitenden Walzenumfang (3) bildenden Hohlwalze (2),
mit einem undrehbaren Querhaupt (1), welches die Hohl­ walze (2) der Länge nach durchgreift, ringsum Abstand zum Innenumfang (4) der Hohlwalze (2) beläßt und an den Enden (1′) in einer äußeren Abstützung abgestützt ist,
mit einer am Querhaupt (1) angebrachten, auf der Seite des Walzspalts (5) gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (2) wirkenden hydraulischen Stützeinrichtung (40) zur Bildung des im Walzspalt (5) wirkenden Liniendrucks
und mit einem an jedem Ende der Hohlwalze (2) vorgesehenen Lagerring (10), der mit der Hohlwalze (2) verbunden ist, jedoch eine von dem Lagerring (10) unabhängige Durch­ messeränderung der Hohlwalze (2) zuläßt und über ein Drehlager (18, 38) an dem Querhaupt (1) abgestützt ist,
gekennzeichnet durch eine die Durchmesseränderung zulassende Zwangszentrierung der Hohlwalze (2) an dem Lagerring durch im wesentlichen in einer zur Achse senkrechten Ebene angeordnete formschlüssige mechanische Mittel.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangszentrierung mindestens drei über den Umfang gleichmäßig verteilte, an dem Lagerring (10) oder der Hohlwalze (2) angeordnete, in Führungsausnehmungen (17) des anderen Teils spielfrei eingreifende radiale Zapfen (16) umfaßt.

3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangszentrierung mindestens drei im wesentlichen in einer zur Achse senkrechten Ebene angeordnete Lenker (30) umfaßt, die an einem Ende (30′) an dem Lagerring (10) angebracht sind, sich gleichsinnig schräg nach außen erstrecken und mit dem anderen Ende (30′′) an der Hohlwalze (2) befestigt sind.

4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwalze (2) aus zwei aufeinander angeordneten konzentrischen Hülsen (8, 9) besteht und die äußere Hülse (9) den Lagerring (10) radial außen spielfrei übergreift.

5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwalze (2) einen axialen Ansatz (26) aufweist, der sich an seinem freien Rand mit einem Umfangsvorsprung (29) an dem Lagerring (10) abstützt.