WO2001077566A1 - Drehdurchführung - Google Patents

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Georg Springmann
Dieter Warmbier
Dirk Hasselbrink
Original Assignee
Fa. Georg Springmann Industrie- Und Bergbautechnik Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/0804—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
    • F16L27/0808—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
    • F16L27/0812—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings
    • F16L27/082—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings having axial sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1287—Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

Definitions

  • the present invention relates to a rotating union with the features of the main claim.
  • Rotary unions are required in various industries, especially for continuous casting plants in the steel industry.
  • the red-hot steel runs in the form of a strand over rollers which are rotatably mounted on the outside in bearings in bearing blocks. These rolls are cooled in a closed circuit by supplying water under pressure to the inside of the rolls to remove the heat.
  • the transition from the so-called rotor and the cooling water pipe flanged to it is sealed to the housing attached to the roller and thus rotating.
  • a first embodiment of the rotary unions has a structural unit lying outside the inside of the roll, which contains the components for the necessary water supply, storage and sealing. Due to their design, such systems with such rotary unions have a considerable width to the right and left of the pedestals.
  • a bore is provided in the roller for receiving the rotary feedthrough, into which the rotary feedthrough is inserted and then connected to the roller in a stationary manner, for example via a screw connection.
  • the water used for cooling is fed into the rotating union under an overpressure of up to 15 atmospheres, and the water pressure acting on the components sets together with the movement the same and the thermal stress considerable demands on the sealing technology.
  • the object of the invention is achieved by providing a rotary feedthrough for connecting a coolant supply to a roller, in particular for continuous casting plants, which is supported by journals in bearing blocks in roller bearings and which is supplied with the coolant via axial bores through the journals, with one arranged in the roller journal Flange 2 with an elastic sleeve 1 fixed thereon in a pressure-tight manner, a first sealing element 7 fixed on the elastic sleeve 1 and rotating therewith, which has a first sealing surface, a second sealing element 8 which has a second second sealing surface running on the first sealing surface and by a Bearing block cover 20, which is fixed to the bearing block, is attached to or is integrated into the bearing block, and an axial bore penetrating the elastic sleeve and the bearing block cover, which enables the supply of cooling medium into the interior of the roller, the sealing surfaces of the Sealing elements 7,8 are perpendicular to the axis of rotation.
  • the rotary feedthrough according to the invention has the advantages that it has a simple structure, an increased one
  • the components used can be easily replaced when worn.
  • the rotary feedthrough according to the invention has the flange unit arranged on the roller side with a flange, with an elastic sleeve attached to it in a pressure-tight manner, a first sealing element attached to the elastic sleeve and rotating with it, which has a first sealing surface, as a component group of the rotary feedthrough, a second Component group includes the bearing block cover with the second sealing element with the second sealing surface running on the first sealing surface.
  • the bearing block cover is attached to the bearing block of the roller, preferably screwed on, and thus covers / closes the roller bearings and roller bore, thereby protecting the rotary feedthrough which is fitted therein from contamination and wear.
  • a pressure plate fitted pressure-tight which carries the second sealing element.
  • the pressure plate is further preferably arranged to be radially displaceable, possibly spring-supported, so that there is an improved mounting for the pressure plate.
  • the design of the sealing surfaces of the sealing elements running perpendicular to the axis of rotation enables increased axial mobility of the sealing elements of the rotating union, which leads to reduced wear under load.
  • sealing elements can also be formed by running flat surfaces on the sleeve head and bearing block cover, the use of at least one sliding ring integrated in one of the flat surfaces as a sealing element, which generally consists of silicon carbide, carbon graphite or similar materials, is preferred.
  • a sealing element which generally consists of silicon carbide, carbon graphite or similar materials.
  • Counter face of the other slide ring can run as a rotating counter ring.
  • FIG. 1 An example of the invention is shown in the single FIG. 1.
  • the rotary feedthrough according to the invention has, as components, the flange 2 with the elastic sleeve 1 attached to it, the slide ring arranged on the end of the sleeve 1 facing away from the flange 1 as the sealing element 7 and, correspondingly, the slide ring as the sealing element 8 on the pressure plate 4, this pressure plate 4 being arranged over the housing 3 in the cover of the rotary union.
  • the pressure plate 4 can be secured against twisting via the dowel pins and sealed against the housing 1 via the O-ring 14.
  • the pressure plate can fall out by pressing in the Pressure plates in the cover to cover the roller bore can be prevented.
  • the slide rings 7, 8 can be made from the materials known in the prior art, but the use of silicon carbide or electro-carbon graphite is preferred due to the wear resistance.
  • the O-rings used can be made from the usual materials in the prior art, such as rubber, silicone rubber, etc.
  • the elastic sleeve in the form of a compensator is held clamped between the cover and the sleeve base or flange 2. In this case, a preload and a better sealing effect between the sealing surfaces 7 and 8 are achieved.
  • the elastic sleeve is in the form of a rubber hollow cylinder, optionally reinforced with fabric, which is fitted between the sleeve base and the sleeve head.
  • a special flexibility of the sleeve is made possible and the wear on the rotary union when the roller is loaded is further reduced.
  • the elastic sleeve 1 is detachable from the flange. In this embodiment, an exchange of the elastic sleeve 2 to adjust the
  • Prestressing adapted to the sealing conditions is possible, as is adjusting the sleeve length to the respective distance between the bearing block and the bearing block cover. So the length of the sleeve can be changed in a simple manner. In this case, the end facing the inside of the roll is the
  • Sleeve 1 releasably fixed on the flange 2 by means of screws 19 and the sleeve base against the flange 2 sealed over the O-ring 18.
  • connection fitting 21 which penetrates the rotating union and which is inserted from the outside through the cover 20 to cover the roller bore and is fixed on the outside thereof.
  • the rotary feedthrough according to the invention can be disassembled into the components in a simple manner, and thus a quick replacement of worn components is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung zum Anschluss einer Kühlmittelzuführung einer Walze, insbesondere für Stranggießanlagen, die über Zapfen in Lagerböcken in Wälzlagern gelagert ist und die über axiale Bohrungen durch die Zapfen mit dem Kühlmittel versorgt wird, mit einem in dem Walzenzapfen angeordneten Flansch (2) mit einer daran druckdicht festgelegten elastischen Hülse (1) , einem auf der elastischen Hülse festgelegten und sich damit drehenden ersten Dichtelement (7), das eine erste Dichtfläche aufweist, einem zweiten Dichtelement (8), das eine zweite, auf der ersten Dichtfläche ablaufende zweite Dichtfläche aufweist und das von einem Lagerbockdeckel (20), der zur Abdeckung der Walzenbohrung an dem Lagerbock festgelegt ist, getragen wird oder in diesen integriert ist, und einer die elastische Hülse und den Lagerbockdeckel durchdringenden axialen Bohrung, die die Zuführung von Kühlmedium in das Innere der Walze ermöglicht, wobei die Dichtflächen der Dichtelemente senkrecht zur Drehachse steht.

Description

Drehdurchführung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehdurchführung mit den Merkmalen des Hauptanspruches .
Drehdurchführungen werden in unterschiedlichen Industriezweigen, insbesondere für Stranggußanlagen in der Stahlindustrie benötigt. Bei diesen Stranggußanlagen läuft der rotglühende Stahl in Strangform über Walzen, die außen in Lagern in Lagerböcken drehbar gelagert sind. Diese Walzen werden in einem geschlossenen Kreislauf durch die Zuführung von Wasser unter Druck in das Innere der Walzen zur Abführung der Wärme gekühlt . Mit der Drehdurchführung wird der Übergang von dem sogenannten Rotor und der daran angeflanschten Kühlwasserleitung zu dem an der Walze befestigten und sich damit mitdrehenden Gehäuse abgedichtet .
Im Stand der Technik sind hauptsächlich zwei verschiedene Arten von Drehdurchführungen bekannt. Eine erste Ausführungsform der Drehdurchführungen weist eine außerhalb des Walzeninneren liegende Baueinheit auf, die die Bauelemente für die notwendige Wasserzufuhr, Lagerung und Dichtung enthält. Bauartbedingt weisen derartige Anlagen mit solchen Drehdurchführungen eine erhebliche Breite rechts und links der Lagerböcke auf.
Zur Verminderung der Anlagenbreite sind daher seitens der Anlagenbauer Forderungen aufgestellt worden, Lagerung und dichtendes System in das Innere der Walze zu verlegen.
Zur Aufnahme der Drehdurchführung in der Walze ist eine Bohrung vorgesehen, in die die Drehdurchführung eingesteckt wird und dann beispielsweise über eine Verschraubung mit der Walze ortsfest verbunden wird. Das zur Kühlung verwendete Wasser wird unter einem Überdruck von bis zu 15 Atmosphären in die Drehdurchführung geleitet, und der auf die Bauelemente einwirkende Wasserdruck stellt zusammen mit der Bewegung derselben und der thermischen Beanspruchung erhebliche Anforderungen an die Abdichtungstechnik.
Eine verwendete Technik zur Abdichtung der sich bei Drehung der Walze in einer relativen Drehbewegung zueinander bewegenden Bauelemente der Drehdurchführung basiert auf der Verwendung einer Radialdichtung bestehend aus kreisförmigen O- Ringen oder Lippendichtungen aus Elastomer als dem maßgeblichen Dichtungselement.
Andere Techniken sind in der EP-Al-392.838 beschrieben. In dieser Druckschrift ist eine Drehdurchführung mit einer Dichtungsanordnung beschrieben, die durch den hydraulischen Druck der Flüssigkeit betätigt wird. Es handelt sich jedoch dabei um eine konstruktiv aufwendige Anordnung.
Den im Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen ist gemeinsam, daß besonders bei radialen Belastungen der Walze infolge der relativ starren Wasserzu- und -abführungen Scherkräfte auf die Drehdurchführung wirken und einen starken
Verschleiß der Drehdurchführung verursachen . Hinzu kommt die zumeist aufwendige mechanische Konstruktion der im Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verschleißfeste Drehdurchführung bereitzustellen, die einen zuverlässigen Betrieb bei verlängerten Standzeiten ermöglicht, einen einfachen Aufbau besitzt und bei den im Einsatz befindlichen Stranggießanlagen ohne Umrüstung der Anlage selbst als Austauschbauteil verwendbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Bereitstellung einer Drehdurchführung zum Anschluss einer Kühlmittelzuführung einer Walze, insbesondere für Stranggießanlagen, die über Zapfen in Lagerböcken in Wälzlagern gelagert ist und die über axiale Bohrungen durch die Zapfen mit dem Kühlmittel versorgt wird, mit einem in dem Walzenzapfen angeordneten Flansch 2 mit einer daran druckdicht festgelegten elastischen Hülse 1, einem auf der elastischen Hülse 1 festgelegten und sich damit drehenden ersten Dichtelement 7, das eine erste Dichtfläche aufweist, einem zweiten Dichtelement 8, das eine zweite, auf der ersten Dichtfläche ablaufende zweite Dichtfläche aufweist und das von einem Lagerbockdeckel 20, der zur Abdeckung der Walzenbohrung an dem Lagerbock festgelegt ist, getragen wird oder in diesen integriert ist, und einer die elastische Hülse und den Lagerbockdeckel durchdringenden axialen Bohrung, die die Zuführung von Kühlmedium in das Innere der Walze ermöglicht, wobei die Dichtflächen der Dichtelemente 7,8 senkrecht zur Drehachse stehen.
Die erfindungsgemäße Drehdurchführung besitzt die Vorteile, daß sie einfach aufgebaut ist, eine erhöhte
Verschleißfestigkeit und eine verringerte Störanfälligkeit besitzt und somit verlängerte Standzeiten ermöglicht. Die verwendeten Bauteile lassen sich bei Verschleiß einfach auswechseln.
Die erfindungsgemäße Drehdurchführung weist dabei die auf der Walzenseite angeordnete Flanscheinheit aus Flansch mit einer daran druckdicht festgelegten elastischen Hülse, einem an der elastischen Hülse festgelegten und sich damit drehenden ersten Dichtelement, das eine erste Dichtfläche aufweist, als eine Bauteilgruppe der Drehdurchführung auf, wobei eine zweite Bauteilgruppe den Lagerbockdeckel mit dem zweiten Dichtelement mit der auf der ersten Dichtfläche ablaufenden zweiten Dichtfläche umfasst.
Der Lagerbockdeckel wird dabei an dem Lagerbock der Walze festgelegt, bevorzugt angeschraubt, und überdeckt/verschließt somit die Wälzlager und Walzenbohrung, wodurch die darin eingepasste Drehdurchführung vor Verschmutzung und Verschleiß geschützt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Lagerbockdeckel ein Druckteller druckdicht eingepasst, der das zweite Dichtelement trägt. Weiter bevorzugt ist der Druckteller radial verschiebbar, gegebenenfalls federgestützt, angeordnet, so dass sich eine verbesserte Lagerung für den Druckteller ergibt.
Durch die Ausführung der senkrecht zur Drehachse aufeinander ablaufenden Dichtflächen der Dichtelemente wird eine erhöhte axiale Beweglichkeit der Dichtelemente der Drehdurchführung ermöglicht, was zu verringertem Verschleiß bei Belastung führt .
Obgleich die Dichtelemente auch durch aufeinander ablaufende Planflächen am Hülsenkopf und Lagerbockdeckel gebildet werden können, ist die Verwendung von zumindest einem in eine der Planflächen integrierten Gleitring als Dichtelement, die in der Regel aus Siliciumcarbid, Kohlegraphit oder ähnlichen Materialien bestehen, bevorzugt. Bei der Verwendung von zwei Gleitringen ist der eine dieser Gleitringe im ortsfesten Bauelement fest verankert, auf dessen Planfläche die
Gegenplanflache des anderen Gleitringes als rotierender Gegenring ablaufen kann.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der einzigen Fig. 1 dargestellt.
Wie in Figur 1 gezeigt, weist die erfindungsgemäße Drehdurchführung als Bauelemente den Flansch 2 mit der daran festgelegten elastischen Hülse 1, das auf dem dem Flansch 1 abgewandten Ende der Hülse 1 angeordneten Gleitring als Dichtelement 7 und diesem entsprechend den Gleitring als Dichtelement 8 auf dem Druckteller 4 auf, wobei dieser Druckteller 4 über das Gehäuse 3 im Deckel der Drehdurchführung angeordnet ist . Der Druckteller 4 kann über die Spannstifte gegen ein Verdrehen gesichert und gegen das Gehäuse 1 über den O-Ring 14 abgedichtet sein. Ein Herausfallen des Drucktellers kann durch Einpressen des Drucktellers in den Deckel zum Abdecken der Walzenbohrung verhindert werden.
Die Gleitringe 7,8 können aus den im Stand der Technik bekannten Materialien gefertigt sein, bevorzugt ist jedoch aufgrund der Verschleißfestigkeit die Verwendung von Siliciumcarbid oder Elektrokohlegraphit .
Die verwendeten O-Ringe können aus den im Stand der Technik üblichen Materialien wie Gummi, Silikongummi usw. gefertigt sein.
Bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform wird die in Form eines Kompensators ausgebildete elastische Hülse eingespannt zwischen Deckel und Hülsenfuß bzw. Flansch 2 gehalten. Hierbei wird eine Vorspannung und damit verbunden eine bessere Abdichtwirkung zwischen den Dichtflächen 7 und 8 erzielt .
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die elastische Hülse in Form eines, gegebenenfalls mit Gewebe verstärkten Gummihohlzylinders ausgebildet, der zwischen Hülsenfuß und Hülsenkopf eingepasst ist. Bei dieser Ausführung wird eine besondere Flexibilität der Hülse ermöglicht und somit der Verschleiß der Drehdurchführung bei Belastung der Walze weiter vermindert .
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elastische Hülse 1 vom Flansch lösbar. In dieser Ausführung ist ein Austausch der elastischen Hülse 2 zur Einstellung einer den
Dichtverhältnissen angepassten Vorspannung ebenso möglich wie eine Anpassung der Hülsenlänge an den jeweiligen Abstand zwischen Lagerbock und Lagerbockdeckel . So kann auf eine einfache Weise die Baulänge der Hülse verändert werden. In diesem Fall ist das dem Walzeninneren zugewandte Ende der
Hülse 1 über den Hülsenfuß auf dem Flansch 2 mittels Schrauben 19 lösbar festgelegt und der Hülsenfuß gegen den Flansch 2 über den O-Ring 18 abgedichtet.
Die Wasserzu- oder einführung in das Innere der Walze wird über das die Drehdurchführung durchdringende Siphonrohr mit Anschlußarmatur 21 ermöglicht, das von außen durch den Deckel 20 zum Abdecken der Walzenbohrung eingeführt und an diesem außenseitig festgelegt wird.
Die erfindungsgemäße Drehdurchführung lässt sich auf einfache Weise in die Bauteile zerlegen und somit ist ein schneller Austausch verschlissener Bauelemente möglich.
Bezucrszeichenliste
1 Metallbalg
2 Flansch
3 Gehäuse
4 Druckteller
5 Distanzring
6 Spannstift
7 Gleitring
8 Gleitring
9 Druckfeder
10 Sicherungsring
11 O-Ring
12 O-Ring
13 O-Ring
14 Drucktellergehäuse
15 O-Ring
16 O-Ring
17 O-Ring
18 O-Ring
19 Befestigungsschraube
20 Lagerbockdeckel zur Abdeckung der Wälzlager/Walzenbohrung
21 Siphonrohr mit Anschlußarmatur

Claims

Patentansprüche
1. Drehdurchführung zum Anschluss einer KühlmittelZuführung einer Walze, insbesondere für Stranggießanlagen, die über Zapfen in Lagerböcken in Wälzlagern gelagert ist und die über axiale Bohrungen durch die Zapfen mit dem Kühlmittel versorgt wird, mit einem in dem Walzenzapfen angeordneten Flansch 2 mit einer daran druckdicht festgelegten elastischen Hülse 1, einem auf der elastischen Hülse 1 festgelegten und sich damit drehenden ersten Dichtelement 7, das eine erste Dichtfläche aufweist, einem zweiten Dichtelement 8, das eine zweite, auf der ersten Dichtfläche ablaufende zweite Dichtfläche aufweist und das von einem Lagerbockdeckel 20, der zur Abdeckung der Walzenbohrung und der Wälzlager an dem Lagerbock festgelegt ist, getragen wird oder in diesen integriert ist, und einer die elastische Hülse und den Lagerbockdeckel durchdringenden axialen Bohrung, die die Zuführung von Kühlmedium in das Innere der Walze ermöglicht, wobei die Dichtflächen der Dichtelemente 7,8 senkrecht zur Drehachse stehen.
2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, bei der das zweite Dichtelement 8 von einem in den Lagerbockdeckel 20 druckdicht eingepassten Druckteller 4 getragen wird, und die axiale Bohrung die elastische Hülse 1 und den Druckteller 4 durchdringt .
3. Drehdurchführung nach Anspruch 2, bei der Druckteller 4 im Lagerbockdeckel 20 radial verschiebbar, gegebenenfalls federgestützt, angeordnet ist.
4. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die elastische Hülse 1 am Flansch 2 lösbar festgelegt ist.
5. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Hülse ein Kompensator ist. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der ersten und zweiten Dichtelemente 7,8 als Gleitring ausgebildet ist.
Drehdurchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring aus Elektrokohlegraphit oder Siliciumcarbid besteht.
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