CH659865A5 - Hydrostatisches stuetzelement und dessen verwendung in einer walzvorrichtung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Stützelement mit einem mit Druckmittel versorgbarem Druckraum und wenigstens einem beweglichen Lagerschuh, welcher eine Lauffläche mit wenigstens einer Drucktasche aufweist, die über wenigstens eine Drosselbohrung mit dem Druckraum in Verbindung steht, und dessen Verwendung in einer Walzvorrichtung.

Solche Stützelemente sind beispielsweise aus US 3 802 044 oder US 3 846 883 bekannt und dienen zur Lagerung oder Abstützung beweglicher, insbesondere rotierender Teile gegenüber einem Basisteil oder Fundament. Durch eine axiale Beweglichkeit des Kolbens und eine Neigbarkeit der Lagerschuhe kann dabei in einem gewissen Rahmen eine automatische Anpassung der Lauffläche an Bewegungen der Gegenfläche und ein konstanter Spalt zwischen beiden Teilen erreicht werden, und damit eine konstante Stützkraft.

Typische Verwendungen solcher hydrostatischer Stützelemente in Walzvorrichtungen sind beispielsweise in den US 4 041 752, US 4 059 976 oder US 4 218 905 beschrieben. Hierbei wird eine Warenbahn, z.B. ein Metallband, eine Plastikfolie oder eine Papierbahn zwischen zwei gegeneinander gepressten Arbeitswalzen hindurchgeführt und gewalzt oder geglättet, wobei die Arbeitswalzen in der Pressebene oder seitlich oder quer dazu durch Stützelemente der genannten Art abgestützt werden. Zusätzlich können auf die Arbeitswalzen drückende Stützwalzen vorgesehen sein, die ebenfalls durch hydrostatische Stützelemente abgestützt sein können.

Statt einer Abstützung durch Stützelemente von aussen kann auch eine Abstützung gegen einen innerhalb der Walze vorgesehenen Träger und ebenfalls innerhalb der Walze angeordnete Stützelemente vorgesehen sein, wie beispielsweise in US 3 949 455 beschrieben.

Durch Abnützung und Verschleiss sowie infolge des notwendigen periodischen Nachschleifens der Arbeitswalzen, und in geringerem Masse auch der Stützwalzen, nimmt deren Durchmesser im Laufe der Betriebszeit der Walzvorrichtung laufend ab. Bei Metallwalzwerken kann beispielsweise die Durchmesserverringerung bis 10% betragen, bis eine Auswechslung und Erneuerung der Arbeitswalzen nötig ist. Bei einem Arbeitswalzendurchmesser von 25 cm müssten die Lagerschuhe der Stützelemente daher nicht nur eine Abstandsänderung von über 1 cm von der Lauffläche bis zur Walzenoberfläche überbrücken können, sondern ausserdem müsste auch bei einer Änderung des Krümmungsradius der Walzenoberfläche von 10% die Lauffläche in ihrem ganzen Bereich einen gleichmässigen Abstand von der Walzenoberfläche beibehalten. Die genannten Stützelemente waren dazu nicht in der Lage und Hessen nur wesentlich geringere Durchmesseränderungen zu, bis die Mitte der Lauffläche infolge der unterschiedlichen Krümmung auf der Walzenoberfläche aufsitzt. Im Betrieb eines Walzwerkes mussten die Lagerschuhe daher häufig gegen solche mit anderem Krümmungsradius ausgewechselt oder an den veränderten Walzendurchmesser angepasst werden.

Durch Deformation der Walzen beim Betrieb einer Walzvorrichtung ändert sich ebenfalls der Krümmungsradius der Walzenfläche, speziell bei Abstützung von innen, wobei die Walze als Walzenmantel ausgeführt ist. Auch in diesem Fall sind Stützelemente wünschenswert, die einen gewissen Variationsbereich des Krümmungsradius zulassen.

In GB 2 073 829 und US 4 262 400 sind bereits hydrostatische Stützelemente vorgeschlagen worden, deren Lauffläche elastisch verformbar oder aus flexiblem Material ausgebildet ist. Der Verformungsbereich solcher Stützelemente ist jedoch für die Verwendung in Walzvorrichtungen zu gering, bei grösseren Verformungen ergeben sich zu grosse Gegenkräfte, die keinen gleichmässigen Lagerspalt zulassen, und das elastisch verformbare oder flexible Material ist für einen rauhen Walzwerkbetrieb ungeeignet und weist eine zu geringe Lebensdauer auf und verursacht häufige Betriebsstörungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren und ein hydrostatisches Stützelement zu schaffen, das einen erweiterten Verwendungsbereich bezüglich Abstand und Krümmungsradius der Gegenfläche zum Lagerschuh aufweist, unter Beibehaltung eines gleichmässigen Lagerspaltes über die gesamte Lagerfläche und bei verlängerter Lebensdauer.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Lagerschuhe vorgesehen sind, die relativ zueinander in einer vorgegebenen Stützrichtung ver2

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schiebbar und/oder gegen diese Stüzzrichtung neigbar sind.

Mit Vorteil können die auf einem gemeinsamen Kolben angeordneten Lagerschuhe unabhängig voneinander in Stützrichtung verschiebbar und gegen die Stützrichtung neigbar oder kippbar ausgebildet sein, wodurch der Anpassungsbereich an Form und Position der Gegenfläche erheblich erweitert und eine Verwendung speziell in Walzvorrichtungen mit grosser Durchmesseränderung des Walzendurchmessers ermöglicht wird. Zur Vermeidung unerwünscht grosser Auslenkungen können benachbarte Lagerschuhe gelenkig oder flexibel miteinander verbunden sein.

Zweckmässig kann es bei einer Weiterbildung der Erfindung sein, in einem Zylinder einen in Achsenrichtung beweglichen, druckmitteldurchlässigen Kolben vorzusehen, der an seinem dem Zylinder abgekehrten Ende die Lagerschuhe trägt.

Anhand der beiliegenden Figuren wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Stützelementes sowie dessen Verwendung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel eines hydrostatischen Stützelementes,

Fig. 2 eine Duo-Walzvorrichtung in Seitenansicht,

Fig. 3 eine Duo-WalzVorrichtung im Querschnitt,

Fig. 4 eine Quarto-Walzvorrichtung im Querschnitt,

Fig. 5 eine Duo-Walzvorrichtung mit Innenabstützung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten hydrostatischen Stützelement 12 ist in einem Zylinder 13 mit kreisförmigem, elliptischem, rechteckigem oder anderem geeigneten Querschnitt, durch Dichtungsringe 22 abgedichtet und durch einen Anschlagring 23 begrenzt, ein Kolben 15 axial beweglich angeordnet, so dass zwischen beidenTeilen 13,15 ein Druckraum 14 entsteht, der über eine Leitung 20 mit einem Druckmittel, z.B. Wasser, Öl oder Schmierflüssigkeit versorgt wird. Der im Inneren durchlässige Kolben 15 trägt an seinem dem Zylinder 13 abgewandten Ende zwei mit Druckkammern 24 versehene Aufsätze 25, die somit mit dem Druckraum 14 in Verbindung stehen und von diesem aus mit Druckmitteln versorgt werden. Jeder dieser Aufsätze 25 trägt einen Lagerschuh 19, auf dessen Lauffläche 16 Drucktaschen 17 vorgesehen sind, die mit den Druckkammern über Drosselbohrungen 18 in Verbindung stehen.

Durch Dichtungsringe 26 abgedichtet, sind die Lagerschuhe 19 in gewissem Masse axial gegeneinander beweglich und zufolge einer abgerundeten Ausbildung der äussern Ränder 27 der Aufsätze 25 gegen diese und damit auch gegeneinander und unabhängig voneinander gegen die Zylinderachse neigbar oder kippbar.

Im Betrieb wird, wie bei bekannten hydrostatischen Stützelementen, Druckmittel über die Leitungen 20 in den Druckraum 14 und damit in die Druckkammern 24 zugeführt. Dadurch werden die Lagerschuhe 19 an die Gegenfläche 8 angepresst. Da jedoch das Druckmittel durch die Drosselbohrungen in die Drucktaschen 17 strömt, heben die Lagerschuhe als Folge des sich aufbauenden Gegendruckes von der Gegenfläche 8 ab, und es entsteht ein Spalt zwischen der Lauffläche 16 und der Gegenfläche 8 und somit eine berührungsfreie Abstützung. In gewissem Masse folgen dabei die Lagerschuhe 19 Bewegungen der Gegenfläche 8, so dass der Spalt unabhängig von Abstand und Neigung der Gegenfläche 8 konstant bleibt.

Infolge der besonderen Ausbildung und Gestaltung ist bei dem beschriebenen hydrostatischen Stützelement die Anpassungsfähigkeit an eine Änderung der Form und Position der Gegenfläche erheblich verbessert. Da die Lagerschuhe unabhängig voneinander neigbar sind, passen sie sich automatisch an eine verkantete oder schräge Gegenfläche an. Eine Anpassung an eine geänderte Krümmung der Gegenfläche wird in wesentlich grösserem Rahmen als bisher dadurch erreicht, dass die Breite des Stützelementes in mehrere kleinere, unabhängig voneinander bewegliche Laufflächen aufgeteilt ist, die insgesamt etwa die gleiche Lagerfläche ergeben, jede für sich jedoch eine grössere Krümmungstoleranz der Gegenfläche zulässt.

Um ein unkontrolliertes Kippen und Verkanten der Lagerschuhe 19 zu verhindern, können in einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung benachbarte Lagerschuhe 19 durch ein gelenkiges, elastisches oder flexibles Zwischenstück 28 miteinander verbunden sein. Auch können die Lagerschuhe 19 mittels eines Kugelgelenkes 29 auf dem Aufsatz 25 des Kolbens 15 abgestützt sein.

Statt nur zwei Lagerschuhe, wie in Fig. 1 dargestellt, können die Stützelemente auch eine grössere Anzahl von Lagerschuhen, z.B. drei oder fünf, in Umfangsrichtung der Gegenfläche hintereinander tragen, womit eine weitere Ver-grösserung des Toleranzspielraumes erreicht werden kann. Dabei kann auch der mittlere Lagerschuh fest auf dem Kolben angebracht und nur die äusseren Lagerschuhe beweglich sein.

In Fällen, wo keine grösere Abstandsänderung auftritt, kann der Kolben 15 mit der Zylinderwand fest verbunden sein oder ganz entfallen. Auch eine gelenkige oder kippbare Verbindung von Kolben und Zylinder kann vorteilhaft sein.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Duo-Walzwerk dargestellt, in dem in Fig. 1 dargestellte Stützelemente Verwendung finden. Diese Walzvorrichtung weist einen Rahmen 1 mit zwei seitlichen Ständern 2 und dazwischen befindlichen Traversen 3 auf. In den Ständern 2 sind Lagerträger 4 und 5 angeordnet, wobei der Lagerträger 4 am Gerüst 2 befestigt ist und der Lagerträger 5 beweglich geführt ist. In den Lagerträgern 4 und 5 sind die Zapfen 6 und 7 von zwei Arbeitswalzen 8 und 10 drehbar gelagert. Der Antrieb der Arbeitswalzen 8 und 10 erfolgt über Vierkantenden 11 der Walzenzapfen 6 und 7.

Zum gegenseitigen Anpressen der Arbeitswalzen 8 und 10 in der Pressebene E sind beidseits der Arbeitswalzen hydrostatische Stützelemente 12 der anhand von Fig. 1 beschriebenen Ausführung vorgesehen, die auf die Traversen 3 abgestützt sind und eine Anpresskraft auf die Walzenoberfläche und das zu walzende Material 32 ausüben, sobald den Druckmittelleitungen 20 von Druckmittelquellen 21, z.B. Pumpen, ein hydraulisches Druckmittel zugeführt wird.

Statt dessen oder ausserdem können, wie in Fig. 3 dargestellt, erfindungsgemässe Stützelemente jedoch auch als die Arbeitswalzen 8 und 9 seitlich abstützende Stützelemente 30 und 31 angeordnet werden. Eine solche seitliche Abstützung ist besonders beim Walzen von metallischen Bändern 32 vorteilhaft, wo sich bedeutende Kräfte Z in Walzrichtung ergeben. Statt genau senkrecht zur Pressebene E kann die Stützrichtung der Stützelemente auch schräg oder quer gewählt werden, je nachdem, wie es die im Walzwerk wirkenden Kräfte oder ihre resultierenden erfordern. Die Erzeugung der Anpresskraft kann hierbei konventionell oder ebenfalls mit Stützelementen erfolgen.

Die Fig. 4 zeigt schliesslich eine Walzvorrichtung, bei der die Arbeitswalzen 40 auf besondere Stützwalzen 41 abgestützt sind. Die untere Stützwalze 41 kann im festen Lagerträger 46 drehbar gelagert sein, und die übrigen Walzen können in vertikaler Richtung in entsprechenden Lagerträgern geführt sein, von denen nur der obere Lagerträger 45 gezeigt ist. Ein solches Quarto-Walzwerk hat den Vorteil,

dass bei einer geforderten Anpresskraft die Arbeitswalzen 40 einen besonders kleinen Durchmesser haben können. Dadurch wird die erforderliche Walzkraft und das Antriebsmoment des Walzwerkes vermindert.

Auch in diesem Beispiel werden mit besonderem Vorteil

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als seitliche Stützelemente 30 und 31 der Arbeitswalzen 40 Träger 43 und einem darum drehbar gelagerten Walzen-

erfindungsgemässe hydrostatische Stützelemente verwendet, mantel 42.

um Durchmesser- und Positions-Änderungen der Arbeits- Die erfindungsgemässen Stützelemente 44 stützen die walzen 40 störungsfrei und unter Beibehaltung eines gleich- Innenseite des Walzenmantels 42 gegen den Träger 43 ab.

mässigen und einwandfreien Lagerspaltes aufzunehmen. Die s Die übrigen Bauteile entsprechen denen der Fig. 3. Mittels m der Pressebene auf die Stützwalzen 41 wirkenden Stützele- dieser Anordnung werden grössere Deformationen der mente können ebenfalls erfindungsgemäss oder konventio- Walzen zulässig als mit vorbekannten Stützelementen. Gege-

nell ausgeführt sein oder auch als auf die Stützwalzeninnen- benenfalls kann es auch genügen, nur eine der beiden seite einwirkende hydrostatische Stützelemente, wie in US Arbeitswalzen 8 oder 10 in der beschriebenen Weise auszu-

4 059 976 beschrieben. Jeder Arbeitswalze können auch mehr io führen als eine Stützwalze zugeordnet sein, oder die Stützwalzen können selbst wieder durch weitere Stützwalzen abgestützt Die Verwendung erfindungsgemässer Stützelemente ist sein, wobei gegebenenfalls wiederum erfindungsgemässe auch nicht auf Walzvorrichtungen beschränkt, sondern diese Stützelemente verwendet werden können. können überall dort mit besonderem Vorteil verwendet Bei dem Beispiel nach Fig. 5 sind die Arbeitswalzen 8 und is werden, wo gegeneinander bewegliche Teile mit grossen 10 nicht wie nach Fig. 3 als von aussen abgestützte Massiv- Abstands-, Positions- und Krümmungstoleranzen einwandwalzen ausgeführt, sondern als Hohlwalzen mit einem festen frei gelagert und abgestützt werden müssen.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

659865 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydrostatisches Stützelement mit einem mit Druckmittel versorgbaren Druckraum (14) und wenigstens einem beweglichen Lagerschuh (19), welcher eine Lauffläche (16) mit wenigstens einer Drucktasche (17) aufweist, die über wenigstens eine Drosselbohrung (18) mit dem Druckraum (14) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lagerschuhe (19) vorgesehen sind, die relativ zueinander in einer vorgegebenen Stützrichtung verschiebbar und/oder gegen diese Stützrichtung neigbar sind.

2. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Lagerschuhe (19) in Richtung der vorgegebenen Stützrichtung verschiebbar ist.

3. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagerschuhe (19) unabhängig voneinander in Richtung der Stützrichtung verschiebbar sind.

4. Stützelement nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerschuh (19) gegen die Stützrichtung neigbar ist.

5. Stützelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagerschuhe (19) unabhängig voneinander gegen die Stützrichtung neigbar sind.

6. Stützelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Lagerschuhe (19) gelenkig oder flexibel miteinander verbunden sind.

7. Stützelement nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem den Druckraum (14) aufweisenden Zylinder (13) ein in Richtung der Zylinderachse beweglicher, druckmitteldurchlässiger Kolben (15) vorgesehen ist, der an seinem dem Zylinder abgekehrten Ende (25) die Lagerschuhe trägt.

8. Walzvorrichtung mit hydrostatischen Stützelementen nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Walz Vorrichtung zwei in einer Pressebene (E) auf ein zu walzendes Material (32) einwirkende Arbeitswalzen (8, 10,40) aufweist.

9. Walzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12) zur Abstützung der Arbeits walzen (8,10) in der Pressebene (E) dient.

10. Walzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12,30,31) zur Abstützung der Arbeitswalzen (8,10,40) quer oder schräg zur Pressebene (E) dient.

11. Walzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (12) zur Abstützung einer die Arbeitswalzen (40) stützenden Stützwalze (41) dient.

12. Walz Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (44) im Innern eines drehbaren Walzenmantels (42) angeordnet ist und die Innenseite des Walzenmantels (42) gegen einen festen Träger (43) abstützt.