DE9218151U1 - Durchbiegungssteuerbare und beheizbare Hohlwalze, insbesondere für Kalander - Google Patents

Durchbiegungssteuerbare und beheizbare Hohlwalze, insbesondere für Kalander

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Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH DR-ING ANDREAS KNOBLAUCH ecoo -^ankfjrt/v-ain &igr; ·
L^rv. ■ ■■·<». »-» KÜHHORNSHOFWEG IO
PATENTANWÄLTE UK/B
TELEFON: (O69) 563O1O '
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KW 124
Durchbiegunqssteuerbare und beheizbare Hohlwalze, insbesondere für Kalander
Die Erfindung bezieht sich auf eine durchbiegungssteuerbare und beheizbare Hohlwalze, insbesondere für Kalander, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Hohlwalze ist aus DE-PS 35 26 283 bekannt. Hier befindet sich eine Radial-Wellendichtung im Innern des Walzenmantels zwischen dem beheizte Arbeitsflüssigkeit führenden Innenraum und dem mit einem eigenen Schmiermittelkreislauf versehenen Wälzlager. Radial-Wellendichtungen sind zwar in der Praxis bewährt, weit verbreitet und preiswert, haben aber bei höheren Temperaturen, insbesondere wenn diese mit hohen Geschwindigkeiten einhergehen, nur eine begrenzte Standzeit.
Aus DE-PS 39 09 911 ist es bekannt, das Wälzlager mit einer Lagerbelastungs-Meßeinrichtung zu versehen, bei der zwei mit Spiel ineinandergreifende Zylinderflächen vorgesehen sind, von denen die eine mit Druckmitteltaschen versehen ist, und bei der die in den Druckmittel-0 taschen herrschenden Drücke zur Ermittlung der Lagerbelastung ausgewertet werden.
Aus DE-PS 36 08 374 ist es bekannt, das Wälzlager zwischen den Außenseite einer an den Walzenmantel angesetzten Hülse und der Innenseite einer die Hülse übergreifenden gehäusefesten Glocke anzuordnen, in der auch der Träger gelagert ist. Am Ende des Walzenmantels gibt es eine Abstreifvorrichtung, welche bewirken soll, daß nur ein kleiner Teil der beheizten Arbeitsflüssigkeit den Raum zwischen Träger und Hülse durchsetzt. Dieser Raum ist am anderen Ende durch eine Gleitringdichtung nach außen hin abgedichtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durchbiegungssteuerbare und beheizbare Hohlwalze der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich ihrer betrieblichen Eigenschaften zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Standzeit der Dichtung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei einer hydrostatischen Dichtung tritt keinerlei Abnutzung auf, weil sich zwischen den relativ zueinander drehenden Teilen jeweils ein Flüssigkeitsfilm befindet. Die Radial-Wellendichtung wird direkt gekühlt und geschmiert und kann daher ständig auf einer Temperatur gehalten werden, bei der sie alle ihre vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere aber die geringe Abnutzung, zur Geltung bringen kann. Daher ist die Lebensdauer der Dichtanordnung außerordentlich hoch. Sie kann mit der 0 Gesamtbetriebszeit der Walze übereinstimmen. Eine hydrostatische Dichtung hat die Eigenschaft, daß die in den Lagertaschen befindliche Druckflüssigkeit nach beiden Seiten hin austritt. Dies wird auf der Seite der Kühlkammer als Nutzströmung verwendet. Auf der gegen-5 überliegenden Seite erfolgt eine Vermischung mit dem wesentlich größeren Volumen der beheizten Arbeitsflüssigkeit. Die hierdurch bedingte Abkühlung ist gering,
kann durch geeignete Maßnahmen noch geringer gehalten werden und ist in vielen Fällen sogar erwünscht, um eine Überhitzung der Walzenmantelenden zu vermeiden.
Gemäß Anspruch 2 ist ein erster Drosselkanal für die Zufuhr zusätzlicher Kühlflüssigkeit in die Kühlkammer empfehlenswert. Mit Hilfe dieses Drosselkanals kann die die Kühlkammer durchströmende Kühlflüssigkeitsmenge erhöht werden, falls dies erforderlich ist, um die Radial-Wellendichtung unter einem vorgegebenen Temperaturgrenzwert zu halten.
Der zweite Drosselkanal gemäß Anspruch 3 sorgt dafür, daß schon die der beheizten Arbeitsflüssigkeit zugewandte Seite der hydrostatischen Dichtung stärker gekühlt wird. Auch läßt sich auf diese Weise die Randzone der Walze vor Überhitzung schützen.
Der getrennte Schmierflüssigkeits-Kreislauf des Anspruchs 4 ermöglicht es, daß die Schmierung des Wälzlagers völlig unabhängig von der Kühlung der Radial-Wellendichtung erfolgen kann. Wenn die Schmierflüssigkeit ebenfalls gekühlt ist, kann auch ein indirekter Erwärmungs-Einfluß auf die Kühlflüssigkeit in der Kühlkammer vermieden werden.
Da die Schmierflüssigkeit keine hohen Temperaturen annehmen muß, kann nach Anspruch 5 auch das Wälzlager beidseitig durch einfache Radial-Wellendichtungen abgedichtet werden.
Nach Anspruch 6 kann zwischen zwei benachbarten Radial-Wellendichtungen ein Ablaufraum für Leckage vorgesehen sein.
35
Der Schmierflüssigkeits-Kreislauf erlaubt es nach Anspruch 7 auch, ohne großen Aufwand eine Lagerbelastungs-Meßeinrichtung vorzusehen.
Gemäß Anspruch 8 kann die Schmierung eines Getriebes mit der des Wälzlagers kombiniert werden.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 9 wird die Kühlkammer mit ihren beiden Dichtungen axial nach außen verlagert, wo die Temperaturbelastung geringer ist.
An dieser Stelle genügt es gemäß Anspruch 10, die Abdichtung zwischen Glocke und Träger durch zwei fest eingespannte elastische Dichtringe vorzunehmen. 15
Die Ausgestaltung nach Anspruch 11 führt zu einer sehr einfachen Konstruktion.
Wenn nach Anspruch 12 in der Glocke ein Rücklauf für die Arbeitsflüssigkeit vorgesehen ist, vermeidet man stagnierende Bereiche und kann insbesondere die von der hydrostatischen Dichtung in die Arbeitsflüssigkeit übertretende Kühlflüssigkeit rasch abführen.
Arbeitsflüssigkeit und Kühlflüssigkeit sollten miteinander verträglich sein. Am günstigsten ist es nach Anspruch 13, dasselbe Thermoöl zu verwenden, das mit unterschiedlicher Temperatur zugeführt wird.
Als Schmierflüssigkeit für die Wälzlager und gegebenenfalls das Getriebe empfiehlt es sich nach Anspruch 14, ein Getriebeöl zu verwenden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der 5 Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hohlwalze und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das linke Ende der Hohlwalze.
Die veranschaulichte Hohlwalze besitzt einen Walzenmantel 1, dessen Umfang als Arbeitsfläche 2 dient. Er ist an beiden Seiten mit je einer Hülse 3 bzw. 4 verbunden, die über außen angebrachte Wälzlager 5 und 6 an einer gehäusefesten Glocke 7 bzw. 8 gelagert sind. Die Anordnung wird von einem drehfesten Träger 9 durchsetzt, dessen Enden 10 bzw. 11 über sphärische Lager 12 bzw. 13 ebenfalls in den Glocken gehalten sind. Auf diesem Träger 9 ist der Walzenmantel 1 mittels einer hydrostatischen Lagervorrichtung 14 abgestützt, der beheizte, unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit A über ein schematisch dargestelltes Leitungssystem 15 zuführbar ist. Beispielsweise kann die Lagervorrichtung 14 aus einzelnen Lagerelementen 16 bestehen, denen einzeln oder zonenweise Arbeitsflüssigkeit mit unterschiedlichem Druck zugeführt wird. Die abfließende Arbeitsflüssigkeit A sammelt sich im Zwischenraum 17 zwischen Walzenmantel 1 und Träger 9 und kann an beiden Enden über einen Rücklauf 18 abgeführt werden. Der Arbeitsflüssigkeits-Kreislauf schließt sich über einen Sammelbehälter, eine Pumpe und eine Heizvorrichtung.
Die rechte Hülse 4 ist mit einem Zahnrad 19 versehen, das mit einem Antriebsritzel 20 kämmt, zusammen mit diesem in einem Gehäuse 21 angeordnet ist und ein Getriebe 22 bildet.
Eine Schmierflüssigkeit S wird den beiden Wälzlagern und 6 sowie - über eine Drossel 23 - dem Getriebe 22 über einen Zulauf 24 zugeführt und später über einen Rücklauf 25 abgeführt. Jedes Wälzlager ist an beiden
Seiten durch je eine Radial-Wellendichtung 26 und 2 7 nach außen hin abgedichtet. Der Schmiermittel-Kreislauf wird über einen Behälter, eine Pumpe und Kühlvorrichtung geschlossen.
5
Im Zuge der Kraftübertragung im Bereich der Wälzlager und 6 ist eine Lagerbelastungs-Meßvorrichtung 28 vorgesehen, die (vgl. Fig. 2) dadurch gebildet ist, daß ein Innenring 29 und ein Außenring 30 mit ihren Zylinderflachen mit geringem Spiel, beispielsweise in der Größenordnung der Gleitpassung, aufeinanderliegen und daß in der einen Zylinderfläche aufeinander gegenüberliegenden Seiten Druckmitteltaschen 31 vorgesehen sind. Über diese wird die Schmierflüssigkeit S zugeführt. Je nach Lagerbelastung ändert sich Spaltweite zwischen den beiden Zylinderflächen, und zwar aufeinander gegenüberliegenden Seiten in entgegengesetzter Richtung. Schaltet man auch hier eine Drossel 32 vor, kann man an einem Meßpunkt 3 3 den Druck in der Druckmitteltasche abnehmen und hieraus die Lagerbelastung bestimmen, wie dies in DE-PS 39 09 911 näher beschrieben ist.
Schließlich gibt es noch einen Kühlflüssigkeits-Kreislauf mit einem Zulauf 33 und einem Rücklauf 34, der mit dem Rücklauf 18 für die Arbeitsflüssigkeit A verbunden ist, weil Arbeitsflüssigkeit A und Kühlflüssigkeit K aus demselben Thermoöl bestehen mit dem Unterschied, daß die Arbeitsflüssigkeit beheizt, die Kühlflüssigkeit dagegen gekühlt ist. Aus diesem Grund umfaßt der Kühl-0 flüssigkeits-Kreislauf eine Pumpe mit nachgeschalteter Kühlvorrichtung.
Die Kühlflüssigkeit wird zu drei Zwecken herangezogen:
a) Sie wird einer hydrostatischen Dichtung 35 zugeführt. Diese besitzt einen in der Glocke 7 axial verschiebbar gelagerten Druckring 36. Seine mit La-
gertaschen 37 versehene Stirnfläche wird gegen eine ebene Widerlagerfläche 38 am freien Ende der Hülse 3 angedrückt. Der Druck erfolgt unter dem Einfluß der in den Druckraum 39 geführten Kühlflüssigkeit K, die über Drosselkanäle 40 in die Taschen 37 gelangen kann. Die Kühlflüssigkeit strömt als Film sowohl radial nach innen in den Innenraum 41, wo sich die abfließende heiße Arbeitsflüssigkeit A befindet, als auch radial nach außen direkt in eine Kühlkammer 42, die durch eine Radial-Wellendichtung 43 nach außen hin abgedichtet und mit dem Rücklauf 34 verbunden ist. Diese Dichtung 43 wird demnach durch die die Kühlkammer 42 durchströmende Kühlflüssigkeit K gekühlt.
b) Ein Drosselkanal 44 zweigt vom Zulauf 33 ab und führt direkt in die Kühlkammer 42. Auf diese Weise kann eine größere Kühlflussigkeitsmenge durch die Kühlkammer hindurchgeleitet und dadurch die Radial-0 Wellendichtung 43 noch besser gekühlt werden.
c) Ein weiterer Drosselkanal 45, der teilweise als Bohrung im Träger 9 ausgebildet ist, führt zum Innenraum 41, wo sich die Kühlflüssigkeit K mit der ablaufenden heißen Arbeitsflüssigkeit A vermischt und die zugehörige Seite der hydrostatischen Dichtung 35 kühlt, was sich auch auf die Kühlwirkung der Kühlkammer 42 positiv auswirkt.
Die Radial-Wellendichtungen sind übliche Radial-Wellendichtringe, vorzugsweise in der Form von sogenannten Lippendichtungen. Diese wirken jeweils bevorzugt in einer Richtung, wie dies durch die Pfeile bei den Radial-Wellendichtungen 26, 27 und 43 veranschaulicht ist.
Die beiden Wellenringdichtungen 26 und 43 für das Wälzlager 5 bzw. die Kühlkammer 42 sind nebeneinander angeordnet. Zwischen ihnen befindet sich ein Ablaufraum 46
für eine eventuelle Leckage der Kühlflüssigkeit K oder der Schitiierflüssigkeit S. Diese Leckage wird über eine Abflußleitung 47 zu einem Behälter 48 geführt.
Für die Abdichtung zwischen Glocke 7 und Trägerende 10 genügen zwei fest eingespannte Dichtringe aus elastischem Material, von denen der eine Dichtring 49 axial und der andere Dichtring 50 radial zusammengedrückt ist.
Die Verhältnisse am rechten Ende entsprechen denjenigen der Fig. 2 mit dem Unterschied, daß noch das Getriebe 22 vorgesehen ist. Eine spezielle Erläuterung erübrigt sich daher.

Claims (14)

KW 124 Schutzansprüche
1. Durchbiegungssteuerbare und beheizbare Hohlwalze, insbesondere für Kalander, bei der ein Walzenmantel um einen drehfesten Träger drehbar mit endseitigen Wälzlagern versehen und auf dem Träger mittels einer im Mantelinnenraum angeordneten, hydrostatischen Lagervorrichtung abgestützt ist, die mit einer unter Druck stehenden, beheizten Arbeitsflüssigkeit versorgbar ist, wobei an beiden Walzenenden eine zwischen drehfesten und drehbaren Teilen angeordnete, Radial-Wellendichtung vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine an die Radial-Wellendichtung (43) angrenzende Kühlkammer (42), die gegen die beheizte Arbeitsflüssigkeit durch eine hydrostatische Dichtung (35) abgedichtet ist, bei der ein axial verschiebbarer Druckring (36) mit einer Lagertaschen (37) aufweisenden Stirnfläche gegen eine ebene Widerlagerfläche (38) gedrückt wird, und Teil eines Kühlflüssigkeitskreislaufes ist, dessen unter Druck stehende Kühlflüssigkeit (K) den Druck-0 ring (3 6) belastet, den Lagertaschen (37) zugeführt wird und von dort in die Kühlkammer (42) übertritt.
2. Walze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drosselkanal (44) für die Zufuhr zusätzlicher Kühlflüssigkeit (K) in die Kühlkammer (42).
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Drosselkanal (45) für die Zufuhr zusätzlicher Kühlflüssigkeit (K), der nahe der hydrostatischen Dichtung (35) auf der der Kühlkammer (42) abgewandten Seite mündet.
10
4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Schmierflüssigkeits-Kreislauf zur Schmierung des Wälzlagers (5, 6), der vom Arbeitsflüssigkeits-Kreislauf und vom Kühlflüssigkeits-Kreislauf getrennt ist.
5. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (5, 6) beidseitig durch je eine Radial-Wellendichtung (26, 27) nach außen hin abgedich-0 tet ist.
6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kühlkammer (42) begrenzende Radial-Wellendichtung (43) und die eine Radial-Wellendichtung
(26) des Wälzlagers (5) nebeneinander angeordnet sind und dazwischen ein Ablaufraum (46) für Leckage vorgesehen ist.
7. Walze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Wälzlager (5) mit einer Lagerbelastungs-Meßeinrichtung (28) versehen ist, bei der zwei mit Spiel ineinandergreifende Zylinderflächen vorgesehen sind, von denen die eine mit Druckmitteltaschen (31) versehen ist, und bei der die 5 Schmierflüssigkeit (S) über die Druckmitteltaschen
(31) dem Wälzlager (5) zugeführt und die in den
Druckmitteltaschen herrschende Drücke ausgewertet werden.
8. Walze nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer Walzenseite ein Getriebe (22) zugeordnet ist, das von derselben Schmierflüssigkeit (S) wie das Wälzlager (5, 6) geschmiert wird.
9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (5, 6) zwischen der Außenseite eines an den Walzenmantel (1) angesetzten Hülse (3, 4) und der Innenseite einer die Hülse übergreifenden gehäusefesten Glocke (7, 8) angeordnet ist, in der auch der Träger (9) gelagert ist, und daß sich die Kühlkammer (42) im Bereich der Glocke (7, 8) befindet.
10. Walze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß 0 die Abdichtung zwischen Glocke (7) und Träger (9) durch zwei fest eingespannte elastische Dichtringe (49, 50) erfolgt, von denen der eine radial und der andere axial belastet ist.
11. Walze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (36) in der Glocke (7) gelagert ist und mit einer Widerlagerfläche (38) an der freien Stirnseite der Hülse (3) zusammenwirkt.
0 12. Walze nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Glocke (7) ein Rücklauf (18) für die Arbeitsflüssigkeit vorgesehen ist.
13. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflüssigkeit (A) und die Kühlflüssigkeit (K) durch dasselbe Thermoöl gebildet werden, das mit unterschiedlicher Temperatür zuführbar ist.
14. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierflüssigkeit (S) für die Wälzlager (5, 6) und gegebenenfalls das Getriebe (22) durch ein Getriebeöl gebildet wird.
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