DE4038559C2 - - Google Patents

Description

Bei der der DE-PS 38 35 152 entsprechenden Ausführungs­ form einer durchbiegungssteuerbaren Walze 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.

Bei der Ausführungsform nach der DE-OS 39 09 556 ist nur eine Pumpe vorhanden, deren Ausgangsleitung sich verzweigt und über ein Dosierventil in die geschlossene Zylinderkammer der Kolben/Zylindereinheit bzw. in dem anderen Zweig zu den Lagertaschen führt. Zwischen dem Dosierventil und der Zylinderkammer ist ein Rücklauf mit Drossel angeschlossen, zwischen der Pumpe und dem Dosier­ ventil ein Überdruckventil. Bei einer Änderung der Druck­ verhältnisse werden durch den Rücklauf und das Überdruck­ ventil unkontrollierte Anteile der Pumpenförderung in den Vorrat zurückgeleitet und stehen für die Versorgung der Lagertaschen nicht zur Verfügung, die bei einer über die Druckflüssigkeit beheizten Walze für die Wärme­ übertragung und damit das Temperaturprofil im Walzspalt maßgeblich ist. Bei einer Änderung des Drucks im Walz­ spalt ändert sich also auch die Temperatur. Druckprofil und Temperaturprofil sind nicht unabhängig voneinander einstellbar.

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

Diese Aufgabe wird durch eine Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Unter einer Konstantmengenpumpe soll eine Pumpe ver­ standen sein, die bei allen Gegen- oder Arbeitsdrücken eine stets gleichbleibende Menge an Druckflüssigkeit pro Zeiteinheit liefert, z. B. eine Zwangsförderpumpe.

Durch die Vorsehung nur einer Pumpe verringern sich der bauliche und der mit der Pumpensteuerung einherge­ hende 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 Zy­ linderkammer weitergegeben wird. Diese wiederum bestimmt den Anpreßdruck des Stützelements und damit den Abström­ widerstand für die in gleichmäßiger Menge nachgeförderte Druckflüssigkeit in den Lagertaschen.

Diese Menge tritt bei der Erfindung nach Anspruch 1 zur Gänze über die Lagertaschen aus, da die Zylinderkam­ mer ein praktisch geschlossenes hydrostatisches System darstellt und hier keine Druckflüssigkeit abströmt und auch ansonsten keine Rückleitungen und ähnliche, den Lagertaschen Anteile der Pumpenförderung entziehende Nebenverbindungen vorhanden sind (was im übrigen eine weitere Vereinfachung bedeutet). Unabhängig von dem Druck in den Zylinderkammern und der dadurch bestimmten Kraft der einzelnen Stützelemente, also unabhängig von der Liniendruckverteilung, tritt bei der erfindungsge­ mäßen Gestaltung an jedem Stützelement 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 Flüssig­ keitsreibung beim Durchströmen des Spalts, doch ist dies ein Effekt zweiter Ordnung, der meist vernachläs­ sigbar ist.

In der Praxis ist es ein wichtiger Vorteil, wenn gemäß Anspruch 2 die strömungsbeeinflussenden Elemente wie das Druckminderventil und die verschiedenen Drossel­ ventile 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 welchem die erfindungsgemäße Walze die Unterwalze ist;

Fig. 2 und 3 zeigen durch die Achse der Walze ge­ hende Längsschnitte zweier Ausführungsformen eines einzelnen Stützelements;

Fig. 4 zeigt schematisch die Druckflüssigkeitsver­ sorgung der Stützelemente;

Fig. 5 zeigt die Ansicht eines Stützelements vom Innenumfang 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 rechteckig 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. 5).

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 au­ ßerhalb 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), die im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist. 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 austauscht.

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 hinführenden 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.

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.

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 (2)

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 mindestens einer Kolben/Zylindereinheit (28, 18/35, 33) verlagerbaren hydrostatischen Stützelemen­ ten (14, 14′), welche in ihrer am Innenumfang (4) der Hohlwalze (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,
mit einer nur eine einzige an beide Zuleitungen (38, 46) angeschlossene Pumpe umfassenden Versorgungseinheit (V) zur Beaufschlagung der Zuleitungen (38, 46) mit Druckflüs­ sigkeit,
wobei die Pumpe (12) eine Konstantmengenpumpe ist und in der Zuleitung (46) zu den Lagertaschen (25) an einer der Abzweigung der Zuleitung (38) für die Zy­ linderkammer (39) nachgeschalteten Stelle eine verstell­ bare Drossel (45) angeordnet ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsbeeinflussenden Elemente (46, 47, 49) außerhalb der Walze (100) angeordnet sind.