Vorrichtung zur hydrostatischen Abstützung von Walzen eines Walzwerkes

Abstract

 Bei der hydrostatischen Abstützung der Walzen eines Walzwerkes ist die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Stützfläche sowohl für die Zentrierung als auch für den Energie- und Kostenaufwand von besonderer Bedeutung. Die bisher bekannten Abstützvorrichtungen für Walzen ermöglichen jedoch nur eine verhältnismäßig geringe Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Stützfläche und sind daher mit einem entsprechend hohen Energie- und Kostenaufwand behaftet. Gemäß der Erfindung wird nunmehr eine sehr hohe nahezu 100%ige Ausnutzung der Stützfläche des Stützelementes dadurch erreicht, daß für jede Walze (2) jeweils nur ein Stützelement (1) vorgesehen ist, das sich über die ganze Länge der Walze (2) erstreckt und dessen schalenförmige Ausnehmung (3) vorzugsweise im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist, und daß in der schalenförmigen Ausnehmung des Stützelementes (1) quer dazu verlaufende Sperrstege (5) mit Abstand voneinander angeordnet sind, die die schalenförmige Ausnehmung (3) in mehrere Druckkammern (6) unterteilen, an die die Druckmittelleitungen (7) angeschlossen sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur hydrostatischen Abstützung von Walzen eines Walzwerkes, insbesondere zur direkten Abstützung der Arbeitswalzen eines Walzwerkes, bestehend aus im Walzgerüst angeordneten Stützelementen, die an ihrer der Walze zugekehrten Seite schalenförmige Ausnehmungen aufweisen und die an Druckmittelleitungen angeschlossen sind.

[0002] Aus der deutschen Patentschrift 26 51 028 ist eine Walzenstützvorrichtung zum Abstützen von Walzen quer zu ihrer Druckrichtung bekannt, die mehrere, über die Länge der Walze verteilte Stützelemente aufweist, welche auf ihrer, der Oberfläche der gestützen Walze zugewandten Fläche mit schalenförmigen Lagertaschen zur hydrostatischen Lagerung versehen und an eine Druckmittelzuführungsleitung angeschlossen sind. Das über die Druckmittelzuführungsleitung den Lagertaschen der Stützelemente zugeführte Druckmittel wird hierbei über Steuerventile mit mechanischen Tastern geführt, die an beiden Enden der jeweils gestützen Walze angeordnet sind und die die Lage der Enden der Walze abtasten. Sobald sich die Walze in der einen oder anderen Richtung aus ihrer vorgegebenen Sollage entfernt, wird durch die Steuerventile der Druck des Druckmittels in der Druckmittelzuführungsleitung vermindert oder erhöht und dadurch die Walze in ihre Sollage zurückgebracht Bei dieser bekannten Walzenstützvorrichtung ist jedoch von Nachteil, daß die mit Abstand nebeneinander angeordneten Stützelemente nur eine sehr geringe Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Stützfläche ermöglichen. Der Walzenabstützungswirkungsgrad ist daher auch entsprechend gering und kann nur durch stark überhöhten Pumpendruck den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Dies ist wiederum mit einem erhöhten Energie- und Kostenaufwand verbunden.

[0003] Darüber hinaus ist hierbei auch der Förderstrom des Druckmittels abhängig von den im Betrieb des Walzwerkes von den Arbeitswalzen ausgehenden Druckbelastungen, die eine besondere variable Pumpenregelung erforderlich machen. Der in Abhängigkeit von den Arbeitswalzen ausgehenden Druckbelastungen in seiner Höhe stets veränderte Druckmittelförderstrom wirkt sich im übrigen auch nachteilig auf die Kühlung der Walzen aus. Schließlich sind bei dieser bekannten Walzenstützvorrichtung besondere, an beiden Enden der Walze plazierte, die Walzenstützfläche vermindernde Steuerventile mit mechanischen Tastern erforderlich, um die Walze in ihrer vorgegebenen Sollage zu halten.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hydrostatische Walzenabstützvorrichtung zu schaffen, die unter Vermeidung der bekannten Nachteile, insbesondere eine optimale Nutzung der zur Verfügung stehenden Stützfläche in einfacher und besonders wirtschaftlicher Weise ermöglicht.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für jede Walze jeweils nur ein Stützelement vorgesehen ist, das sich über die ganze Länge der Walze erstreckt und dessen schalenförmige Ausnehmung vorzugsweise im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist, und daß in der schalenförmigen Ausnehmung des Stützelementes quer dazu verlaufende Sperrstege mit Abstand voneinander angeordnet sind, die die schalenförmige Ausnehmung in mehrere Druckkammern unterteilen, an die die Druckmittelleitungen angeschlossen sind. Dadurch, daß gemäß der Erfindung für jede Walze jeweils nur ein Stützelement vorgesehen ist, das sich über die ganze Länge der Walze erstreckt, kann sehr vorteilhaft nahezu die gesamte Fläche des Stützelementes genutzt und dadurch mit verhältnismäßig geringem Pumpendruck und Energieaufwand und bei konstantem Druckmittelförderstrom ein über die ganze Länge der Walze ausreichend hoher hydrostatischer Anpreßdruck erzeugt und aufrecht erhalten werden Die im Querschnitt ellipsenförmige Ausnehmung des Stützelementes ermöglicht einerseits sehr vorteilhaft den Aufbau eines Druckmittelpolsters zwischen der Walzenoberfläche und dem Stützelement, was bei günstigen Druckverhältnissen die Aufrechterhaltung von genügend großen Spaltweiten zwischen der Walzenoberfläche und den äußeren Rändern des Stützelementes für den Austritt des Druckmittels ermöglicht, so daß auf hydraulische Zentriermaßnahmen verzichtet werden kann, und andererseits ermöglicht die ellipsenförmige Ausnehmung des Stützelementes die Anpassung des Stützelementes an Walzen mit unterschiedlichen Walzendurchmessern. Ferner kann durch die erfindungsgemäße Unterteilung der ellipsenförmigen Ausnehmung des Stützelementes durch Sperrstege in einzelne Kammern, an die die Druckmittelleitungen angeschlossen sind, jede Druckkammer für sich mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt und dadurch die Abstützvorrichtung optimal an die im Betrieb des Walzwerkes an den Arbeitswalzen auftretenden unterschiedlichen Druckbelastungen angepaßt werden Im übrigen sind zur hydrostatischen Abstützung der Walzen eines Walzwerkes gemäß der Erfindung weder Hilfsstützen noch Pumpenregeleinrichtungen erforderlich, da der Druckmittelförderstrom stets konstant gehalten werden kann. Auch wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung des Stützelementes stets eine intensive, hohe Kühlwirkung der Walzen erzielt.

[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Sperrstege aus einem mondsichelförmig ausgebildeten elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff. Derartige Materialien zeichnen sich durch ihren geringen Reibungswiderstand und gute Dichtwirkung aus. Dabei werden unter dem Begriff "Kunststoffe" alle nichtmetallischen, modernen Werkstoffkombinationen verstanden, insbesondere auch faserverstärkte Kunststoffe, die in diesem Umfeld besonders vorteilhaft eingesetzt werden können.

[0007] Um die Gleitreibung zwischen der Walzenoberfläche und den Sperrstegen möglichst gering zu halten, sind die Sperrstege gemäß der Erfindung mit Öffnungen für die Zuführung von Schmiermitteln in den Bereich zwischen der Walzenoberfläche und den Sperrstegen versehen. Die Standzeit der Sperrstege wird auf diese Weise ganz wesentlich erhöht, und das Schmiermittel kann hierbei auch gleichzeitig sehr vorteilhaft als Drück- und Sperrmedium dienen

[0008] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht der Sperrsteg mit einer Druckfeder in Verbindung. Mit Hilfe dieser Druckfeder wird der Sperrsteg dicht an die Walzenoberfläche gedrückt und in seiner Lage gehalten, so daß zwischen dem Sperrsteg und der Walzenoberfläche kein Druckmedium von einer Druckkammer in die benachbarte Druckkammer gelangen kann.

[0009] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sperrstege in der schalenförmigen Ausnehmung des Stützelementes in einem Winkel von etwa 45 Grad schräg zur Walzenachse verlaufend angeordnet und an die Druckmittelleitungen sind mehrere, im Stützelement angeordnete Kanäle mit Düsen angeschlossen, die in die Kammern münden. Diese Schräganordnung der Sperrstege und der Düsen im Stützelement zeichnet sich vorteilhaft durch eine besonders gute Druckmittelverteilung in den Kammern und Schonung der Walzenoberfläche aus.

[0010] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Stützelement jeweils drei Kanäle mit Düsen in einer Ebene angeordnet, wobei der mittlere Kanal senkrecht auf die Walzenoberfläche gerichtet ist, und die beiden äußeren Kanäle schräg nach außen zur Peripherie auf die Walzenoberfläche gerichtet sind. Hierdurch kann sehr vorteilhaft ein im Bereich des Stützelementes gleichmäßig auf die Walzenoberfläche verteilt wirkender, wie auch zentrierender hydraulischer Preßdruck erreicht und aufrechterhalten werden.

[0011] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungsfiguren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0012] Es zeigen :

Fig. 1 ein an einer Walze angeordnetes Stütz­element gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 ein an einer Walze angeordnetes Stütz­element gemäß der Erfindung mit darin schräg verlaufenden Sperrstegen und Druckmittelkanälen in Draufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 2 durch die Druckmittelkanäle, in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine Anordnung von in einem Stützelement in einer Ebene schräg verlaufenden Druckmittelkanälen gemäß der Erfindung, im Querschnitt und in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie C-D in Fig. 2 durch den Sperrsteg, in vergrößertem Maßstab.

[0013] Wie Figur 1 zeigt, besteht die Vorrichtung zur hydrostatischen Abstützung von Walzen eines Walzwerkes aus einem Stützelement (1), das sich gemäß der Erfindung über die ganze Länge der Walze (2) erstreckt. Dieses Stützelement (1) ist in einem, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Walzgerüst fest eingespannt. An der der Walze (2) zugekehrten Seite ist das Stützelement (1) innen mit einer schalenförmigen Ausnehmung (3) versehen, die im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist. In dieser, in der Zeichnung gestrichelt angedeuteten schalenförmigen Ausnehmung (3), die sich über die ganze Länge des Stützelementes (1) erstreckt und die nur durch seitliche, an die Walze direkt anliegende Stirnwände (4) nach außen zur Seite hin abgeschlossen ist, sind quer zum Stützelement (1) verlaufende Sperrstege (5) angeordnet, die die schalenförmige Ausnehmung (3) in mehrere Druckkammern (6) unterteilen. Am Stützelement (1) sind außen Druckmittelleitungen (7) angeschlossen, durch die über im Stützelement (1) angeordnete Kanäle (8) und Düsen (9) die hydraulischen Druckmedien in die Kammern (6) unter bestimmten Druck eingebracht werden. Ferner sind außen am Stützelement (1) Leitungen (10) angeschlossen und zwar für die Zuführung von Schmiermitteln, wie Öl oder dergleichen, in den Bereich zwischen der Walzenoberfläche und dem Sperrsteg (5). Zum Zweck einer gleichmäßigen Verteilung des Schmiermittels erfolgt die Zuführung des Schmiermittels in den Bereich zwischen der Walzenoberfläche und dem Sperrsteg (5) sehr vorteilhaft über mehrere, im Sperrsteg (5) mit Abstand voneinander angeordnete Öffnungen (11).

[0014] Durch das in Figur 1 dargestellte, an der Walze (2) angreifende Stützelement (1) wird sehr vorteilhaft eine nahezu 100 prozentige Nutzung der Stützfläche des Stützelementes (1) zur Abstützung der Arbeitswalze oder einer beliebigen anderen Walze, die beispielsweise zur Abstützung der Arbeitswalzen dient, erreicht, so daß hierdurch im Vergleich zu bekannten Abstützungsvorrichtungen unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen des Walzwerkes mit bis zu etwa 70 % geringerem Druck- und Energieaufwand gearbeitet werden kann. Die Zuführung des Druckmediums in die Druckkammern (6) erfolgt sehr vorteilhaft über ventilgesteuerte Druckmedienzuführungsleitungen (7), so daß der Anpreßdruck in den einzelnen Druckkammern (6) variiert und dadurch der Druck optimal in jedem Bereich der Walze den Erfordernissen angepaßt werden kann. Dies ist insbesondere bei der Abstützung von verhältnismäßig lang ausgebildeten Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern (200 mm und weniger) von ganz besonderer Bedeutung.

[0015] Wie die Figur 2 zeigt, können die Sperrstege (12) in der schalenförmigen Ausnehmung des Stützelementes (13) auch sehr vorteilhaft in einem Winkel von etwa 45 Grad schräg zur Walzenachse (14) verlaufend angeordnet werden, und zwar derart, daß sich in Umfangsrichtung der Walze (15) gesehen, die oberen und unteren Enden der Sperrstege (12) überlappen. Auf diese Weise wird im Abstützbereich des Stützelementes (13) jeweils die ganze Oberfläche der Walze (15) mit dem Druckmedium in Berührung gebracht, welches in gleicher Weise wie in Fig. 1 über Druckmittelzuleitungen, Kanäle (16) und die Düsen (17) in Übereinstimmung mit den Sperrstegen (12) im Stützelement (13) entsprechend schräg verlaufend angeordnet. Diese Schräganordnung der Sperrstege (12) und der Düsen (17) im Stützelement (13) gemäß Figur 2 zeichnet sich durch ein besonders gute Druckmittelverteilung in den Kammern (18) und Schonung der Walzenoberfläche aus. Im übrigen erfolgt hierbei die Schmiermittelzufuhr in den Bereich zwischen den Sperrstegen (12) und der Walzenoberfläche in gleicher Weise wie bei dem in Figur 1 dargestellten Stützelement (1), und zwar durch entsprechende Öffnungen (19) im Stützelement (13).

[0016] Im Stützelement (13) sind, wie die Figur 3 im Querschnitt und vergrößertem Maßstab zeigt, drei Kanäle (16) mit ihren Düsen (17) für die Druckmittelzuführung in die Kammer (18) jeweils in einer Ebene angeordnet, derart, daß die dem Stützelement (13) von außen in Pfeilrichtung (20) zugeführten Druckmittel über die Düsen (1) sowohl in den mittleren Bereich als auch in die Randbereiche der mondsichelförmig ausgebildeten Druckkammer (18) gelangen. Hierdurch wird sehr vorteilhaft ein über die Oberfläche der Walze (15) gleichmäßig verteilt wirkender Anpreßdruck des Druckmittels erreicht. Zweckmäßig wird zwischen dem Stützelement (13) und dem Walzenkörper (15) eine Spaltweite (21) zwischen etwa 0,5 und 1,5 mm aufrechterhalten, wodurch etwaige Ungenauigketen überdeckt bzw. ausgeglichen werden und auf hydraulische Zentriermaßnahmen verzichtet werden kann. Im übrigen ist das Stützelement (13) mit dem Rahmen des Walzgerüstes mit Hilfe von Keilen oder dergleichen fest verspannt, so daß es im Bedarfsfalle jederzeit sehr leicht ein- und ausgebaut oder ausgewechselt werden kann

[0017] Gemäß Figur 4 können die im Stützelement (13) in einer Ebene befindlichen drei Kanäle (16) mit den Düsen (17) sehr vorteilhaft und auch so angeordnet werden, daß der mittlere Kanal (16), wie in Fig. 3, senkrecht auf die Walzenoberfläche gerichtet ist, während demgegenüber jedoch die äußeren Kanäle (16) mit ihren Düsen (17) schräg nach außen zur Peripherie auf die Walzenoberfläche gerichtet sind. Hierdurch wird insbesondere auf Grund der Schrägstellung der Düsen (17), die sehr vorteilhaft als Flachstrahldüsen ausgebildet sein können, eine hohe dynamische Zentrierfähigkeit erreicht.

[0018] Wie ferner ein Schnitt durch den mondsichelförmigen Sperrsteg (12) gemäß Figur 5 im vergrößerten Maßstab zeigt, wird dieser mit Hilfe einer Schraubenfeder (22), die über einen Bolzen (23) mit dem Sperrsteg (12) in Verbindung steht, gegen die Oberfläche der Walze (15) gedrückt und in dieser Lage festgehalten. Das Schmiermittel wird hierbei über eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Leitung in Pfeilrichtung (24) in die im Stützelement (13) angeordneten Kanäle (25) unter hohem Druck eingeführt, von wo es duch die Öffnungen (19) in die der Walzenoberfläche zugekehrte taschenförmige Ausnehmung (26) im Sperrsteg (12) gelangt. Da die Sperrstege (12) gemäß der Erfindung aus einem elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff bestehen, und das Schmiermittel unter hohem Druck zwischen der Walzenoberfläche und dem Sperrsteg eingebracht wird, wird die Gleitreibung im Bereich der Sperrstege auf ein Minimum reduziert. Die Standzeit der Sperrstege (12), die gegebenenfalls auch jederzeit sehr leicht ausgewechselt und erneuert werden können, ist daher sehr hoch.

[0019] Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Sperrstege innerhalb des Stützelementes in einer beliebigen winkligen Anordnung stehen und in beliebiger Weise geformt sein, insbesondere auch übereinander liegen. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung ist in Anpassung an die spätere Verwendung der Vorrichtung dem Fachmann anheimgestellt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur hydrostatischen Abstützung von Walzen eines Walzwerkes, insbesondere zur direkten Abstützung der Arbeitswalzen eines Walzwerkes, bestehend aus im Walzgerüst angeordneten Stützelementen, die an ihrer der Walze zugekehrten Seite schalenförmige Ausnehmungen aufweisen und die an Druckmittelleitungen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Walze (2, 15) jeweils nur ein Stützelement (1, 13) vorgesehen ist, das sich über die ganze Länge der Walze (2, 15) erstreckt und dessen schalenförmige Ausnehmung (3) vorzugsweise im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist, und daß in der schalenförmigen Ausnehmung (3) des Stützelementes (1, 13) quer dazu verlaufende Sperrstege (5, 12) mit Abstand voneinander angeordnet sind, die die schalenförmige Ausnehmung in mehrere Druckkammern (6, 18) unterteilen, an die die Druckmittelleitungen (7) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstege (5, 12) aus einem mondsichelförmig ausgebildeten elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstege (5, 12) mit Öffnungen (11, 19) für die Zuführung von Schmiermittel in den Bereich zwischen der Walzenoberfläche und den Sperrstegen (5, 12) versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrsteg (5, 12) mit einer Druckfeder (22) in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstege (5, 12) in der schalenförmigen Ausnehmung (3) des Stützelementes (1, 13) in einem Winkel von etwa 45 Grad schräg zur Walzenachse (14) verlaufend angeordnet sind, und daß an die Druckmittelleitungen (7) mehrere, im Stützelement (1, 13) angeordnete Kanäle (8, 16) mit Düsen (9, 17) angeschlossen sind, die in die Kammern (6, 18) münden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckmittelzuführung im Stützelement (1, 13) jeweils drei Kanäle (8, 16) mit Düsen (9, 17) in einer Ebene angeordnet sind, wobei der mittlere Kanal senkrecht auf die Walzenoberfläche gerichtet ist, und die beiden äußeren Kanäle schräg nach außen zur Peripherie auf die Walzenoberfläche gerichtet sind.

Zeichnung