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Dokumentenidentifikation DE19711609A1 24.09.1998
Titel Walzwerksantrieb mit Zahngelenkspindeln und mit einer Vorrichtung zur Umlaufschmierung
Anmelder SMS Schloemann-Siemag AG, 40237 Düsseldorf, DE
Erfinder Seidl, Karl-Heinz, 57271 Hilchenbach, DE;
Kühn, Helmut, 57223 Kreuztal, DE
Vertreter Hemmerich, Müller & Partner, 57072 Siegen
DE-Anmeldedatum 20.03.1997
DE-Aktenzeichen 19711609
Offenlegungstag 24.09.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.09.1998
IPC-Hauptklasse B21B 35/14
Zusammenfassung Ein Walzwerksantrieb mit zwischen antreibbaren Walzen (1, 2) und deren Getrieben (3, 4) angeordneten, mit einer Vorrichtung für deren Umlaufschmierung versehenen Zahngelenkspindeln (5, 6), die jeweils einen an eine Ölzuführung (7) anschließbaren genuteten Ölzuführungsring (8, 9) aufweisen, von dem aus Öl durch einen Zentralkanal (10, 11) des Spindelschaftes (12, 13) den Zahngelenken (27, 28) zuführbar ist, sowie mit einem ortsfesten, der Ölabfuhr dienenden und den Spindelschaft (12, 13) im Abstand umgebenden Gehäuse (14) und mit einer druckseitig an die Ölzuführungsringe (8, 9) anschließbaren, mit einem Ölkühler (15) zusammenwirkbaren Ölförderpumpe (16), ist mit Vorteil derart ausgebildet, daß jede Zahngelenkspindel (5, 6) von einem Rohr (17, 18) im radialen Abstand unter Ausbildung eines kreisringförmigen Ölrücklaufkanals (19, 20) umschlossen ist, daß das Rohr (17, 18) am getriebeseitigen Ende offen ist und zum Ölabfluß in das dort vorhandene Ölauffanggehäuse (14) hineinragt, und daß der Ölrücklaufkanal (19, 20) über die walzgerüstseitige, innenverzahnte Spindelhülse (21, 22) mit dem Zentralkanal (10, 11) in Ölumlaufverbindung steht, sowie, daß das Rohr (17, 18) walzgerüstseitig nach außen über ein darauf angeordnetes Kugelgelenk (25, 26) gegenüber der Spindelhülse (21, 22) gelenkig geführt und abgedichtet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Walzwerksantrieb mit zwischen antreibbaren Walzen und deren Getrieben angeordneten, mit einer Vorrichtung für deren Umlaufschmierung versehenen Zahngelenkspindeln, die jeweils einen an eine Ölzufuhr anschließbaren genuteten Ölzuführungsring aufweisen, von dem aus Öl durch einen Zentralkanal des Spindelschaftes den Zahngelenken zuführbar ist, sowie mit einem ortsfesten, der Ölabfuhr dienenden und den Spindelschaft im Abstand umgebenden Gehäuse, und mit einer druckseitig an die Ölzuführungsringe anschließbaren, mit einem Ölkühler zusammenwirkbaren Ölförderpumpe.

Beim Walzen vergleichsweise dünner und breiter Bänder ist es erforderlich, zur Korrektur auftretender Planheitsfehler des gewalzten Gutes beispielsweise die Arbeitswalzen im Walzgerüst um bestimmte Stellbereiche axial zu verschieben und fallweise dabei auch die Breite des Walzspaltes entsprechend unterschiedlichen Walzprogrammen einzustellen. Zu diesem Zweck bewirkt ein Stellantrieb die axiale Verschiebung der Arbeitswalzen um exakt vorgegebene Beträge im Walzgerüst, während der rotatorische Antrieb der Arbeitswalzen in bekannter Weise über Zahngelenkspindeln erfolgt, die zwischen den antreibbaren Arbeitswalzen und antreibenden Getriebeeinheiten mit Antriebsmotoren in Verbindung stehen. Dabei müssen die Zahngelenkspindeln so ausgebildet sein, daß sie einerseits die axiale und höheneinstellbare Verlagerung der Arbeitswalzen im Walzgerüst ausgleichen, und andererseits die volle Antriebsleistung z. B. von Kammwalzen auf die Arbeitswalzen übertragen. Die dabei miteinander zusammenwirkenden Kupplungstreffer in den Teilnutverzahnungen unterliegen hohen Reibungskräften mit Wärmeentwicklung und müssen zur Verringerung der Gleitreibung und der Temperaturerhöhung ständig mit Schmiermittel versorgt werden. Zum Zwecke der einwandfreien Schmierung und Kühlung der Zahngelenke ist es beim Stand der Technik üblich, eine Ölumlaufschmierung vorzusehen, die einerseits eine einwandfreie Versorgung aller Schmierstellen der Zahngelenke mit Schmiermittel sicherstellt, und darüber hinaus für die erforderliche Abfuhr der Reibungswärme aus den Zahngelenken sorgt.

Aus der EP 0 324 168 B1 ist ein Walzwerksantrieb mit zwischen Antriebswellen und angetriebenen Walzen zwischen Abtriebszapfen von Kammwalzen und Antriebszapfen der Walzen angeordneten, axial verschiebbaren Zahngelenkspindeln bekannt. An deren Spindelkopf ist jeweils ein eine Bogenverzahnung aufweisender Kupplungstreffer und eine diesen Treffer umgreifende, mit Innenverzahnung versehende Kupplungshülse angeordnet, die ihrerseits mit einem Antriebsgetriebezapfen bzw. mit einem Walzenzapfen verbunden ist. Für diese Antriebsanordnung ist eine Ölumlaufschmierung vorgesehen, bei der in einem ortsfesten Ölgehäuse ein Ölzuführungsring angeordnet ist, der die Spindelwelle umfaßt und der auf der der Spindelwelle zugewandten Seite eine innenliegende Ringnut hat, die in offener Verbindung mit einem zur Spindelachse führenden Ölkanal steht. Dieser Ölkanal mündet in einen achsmittig angeordneten Zentralkanal, aus dem heraus die Zahngelenke in geeigneter Weise mit Schmieröl versorgt werden. An den beidseitigen Spindelköpfen befinden sich Ölsammelräume, die mit jeweils einem auf der Kupplungshülse drehbar gelagerten Ölgehäuse verbunden sind, wozu die drehende Kupplungshülse eine Labyrinthdichtung aufweist, deren andere Dichtungselemente mit dem Gehäuse verbunden sind.

Bei einem Walzenwechsel müssen zumindest die walzgerüstseitigen Spindelköpfe aus der walzenseitigen Kupplungshülse entfernt werden, was wegen des dort vorhandenen Ölgehäuses mit Labyrinthdichtungen eine sehr arbeitsaufwendige Montage verursacht. Darüber hinaus ist während des Betriebes eine Ölverschmutzung unvermeidlich, wobei z. B. durch die Labyrinthdichtungen nach vorliegender Erfahrung Wasser/Emulsions-Kühlflüssigkeit in die Ölauffanggehäuse gelangen kann.

Aus der DE 19 02 894 ist eine Zahngelenkspindel für Walzwerksantriebe mit einer Vorrichtung zur Umlaufschmierung bekannt, die einen der Ölzufuhr dienenden, den Spindelschaft abgedichtet umfassenden und gegenüber diesem undrehbar gehaltenen genuteten Ring aufweist, von dem aus Öl durch Kanäle des Spindelschaftes den Zahngelenken zuführbar ist. Weiterhin umfaßt die Vorrichtung ein der Ölabfuhr dienendes, den Spindelschaft im Abstand umgebendes, undrehbares Gehäuse sowie eine Ölförderpumpe, die saugseitig bevorzugt unter Zwischenschaltung einer Kühlvorrichtung mit dem Ölauffanggehäuse und druckseitig mit dem genuteten Ring in Verbindung steht. Das Gehäuse weist im Durchtrittsbereich des Spindelschaftes Lamellenwände auf, zwischen die am Spindelschaft befindliche Lamellenringe mit Spiel labyrinthartig eingreifen.

Auch diese Anordnung verursacht einerseits beim Walzenwechsel einen vergleichsweise hohen Montageaufwand, der zu nachteilig langen Stillstandszeiten führt, und andererseits ist auch bei dieser Anordnung eine Verschmutzung des Umlauföles nicht mit letzter Sicherheit auszuschließen, weswegen nach relativ kurzen Betriebszeiten Ölwechsel erforderlich sind, oder das Umlauföl in an sich bekannter Weise unter Verwendung einer Ölzentrifuge gereinigt werden muß, was gleichfalls sehr hohe Kosten verursacht.

Die DE 37 06 577 C2 offenbart einen Walzwerksantrieb mit Zahngelenkspindeln und auf den Enden der Spindelwellen vorgesehenen, Bogenverzahnungen aufweisenden Kupplungstreffern und diese umgreifenden Innenverzahnungen der an der Spindelwelle beidendig über Stützkugeln und Druckstempel abgestützten Anschlußhülsen, sowie mit einer Ölumlaufschmierung. Bei dieser ist der zentrale Kanal mit Bohrungen sowie Ölleitungen zur Schmierung aller Reibflächen zwischen dem Kupplungstreffer und der axial verschiebbaren Führungshülse sowie den gegen die Druckstempel verlagerbaren Stützkugeln und den gegen die Innenverzahnungen verlagerbaren Bogenverzahnungen ausgestattet.

Auch bei diesem bekannten Walzwerksantrieb befinden sich die Spindelköpfe innerhalb von Ölauffanggehäusen, aus welchen der Ölrücklauf abgezogen und mittels Druckpumpe erneut in den Kreislauf aufgegeben wird.

Hierbei ergeben sich im Prinzip die gleichen Nachteile, wie bei den vorgenannten Walzwerksantrieben, nämlich eine während des Betriebes fortschreitende Verunreinigung des Öls und erschwerte Montageverhältnisse beim Walzenwechsel im Bereich der walzgerüstseitigen Spindelköpfe.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Walzwerksantrieb zu verbessern und dabei den konstruktiven und montagetechnischen Aufwand insbesondere zum Zwecke einer wesentlichen Verkürzung der Umrüstzeit bei Walzenwechsel zu minimieren und betriebsbedingte, fortschreitende Verunreinigungen des umlaufenden Öls bei möglichst großer Wärmeabfuhr sowie Temperatur-Vergleichmäßigung durch den Ölumlaufstrom zu vermeiden.

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

Dadurch, daß jedes Zahngelenk von einem Rohr im radialen Abstand unter Ausbildung eines kreisringförmigen Ölrücklaufkanals umschlossen ist und dieses Rohr am getriebeseitigen Ende offen zum Ölabfluß in das dort vorhandene Ölauffanggehäuse hineinragt, wobei der Ölrücklaufkanal über die walzgerüstseitige innenverzahnte Spindelhülse mit dem Zentralkanal in Ölumlaufverbindung steht und das Rohr walzgerüstseitig nach außen über ein darauf angeordnetes Kugelgelenk gegenüber der Spindelhülse abgedichtet ist, wird der Ölumlauf innerhalb des Antriebssystemes in Gegenrichtung zum Vorlauf im Bereich des walzgerüstseitigen Spindelkopfes umgelenkt und durch den Ölrücklaufkanal zum getriebeseitigen Spindelkopf zurückgeführt, aus welchem er bevorzugt über einen Ölkühler in die Ölförderpumpe eingeleitet und aus dieser erneut in den Kreislauf geführt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich der gravierende Vorteil, daß am walzengerüstseitigen Spindelkopf kein Ölaustritt stattfindet und sich infolgedessen die Anordnung von Labyrinthdichtungen bzw. eines Ölauffanggehäuses erübrigt. Dadurch wird die Montage beim Ein- und Ausbau z. B. im Zusammenhang mit Walzenwechsel gravierend vereinfacht und somit werden die hierfür erforderlichen Umrüstzeiten drastisch verkürzt, was gleichbedeutend mit einer Produktivitätserhöhung und Kostensenkung ist. Zugleich wirkt sich diese Maßnahme auch positiv auf die Sauberhaltung des umlaufenden Ölstroms aus, weil nur noch an einer Seite des Walzwerksantriebes Labyrinthdichtungen anstelle eines stationären Ölauffanggehäuses erforderlich sind und diese daher besonders aufwendig und geschützt ausgeführt sein können. Dabei kann zum Umlauf auch ein vergleichsweise großer Ölstrom vorgesehen sein, der zur Intensivierung nicht nur der Schmierwirkung, sondern auch der Wärmeabfuhr dient und damit Voraussetzungen für eine lange und verschleißarme Verfügbarkeit des Walzantriebes schafft.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen. Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Walzwerksantrieb mit zwei Zahngelenkspindeln, im Schnitt,

Fig. 2 einen antriebsseitigen Teil eines Zahngelenkspindelantriebes, im Schnitt,

Fig. 3 einen walzgerüstseitigen Teil eines Zahngelenkspindelantriebes, im Schnitt,

Fig. 4 ein Kugelgelenk an einem Ölrückführungsrohr, in vergrößertem Maßstab, ebenfalls im Schnitt.

Der in Fig. 1 gezeigte Walzwerksantrieb umfaßt zwischen antreibbaren Walzen (1, 2) und deren Getrieben (3, 4) angeordnete, mit einer Vorrichtung für deren Umlaufschmierung versehene Zahngelenkspindeln (5, 6), die jeweils einen an eine Ölzuführung (7) anschließbaren genuteten Ölzuführungsring (8, 9) aufweisen. Von diesem aus wird Öl durch einen Zentralkanal (10, 11) des Spindelschaftes (12, 13) den Zahngelenken (27, 28) zugeführt. Weiterhin ist ein ortsfestes, der Ölabfuhr dienendes und den Spindelschaft (12, 13) im Abstand umgebendes Gehäuse (14), sowie eine druckseitig an die Ölzuführungsringe (8, 9) anschließbare, mit einem Ölkühler (15) zusammenwirkbare Ölförderpumpe (16) vorgesehen.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist jede Zahngelenkspindel (5, 6) von einem Rohr (17, 18) im radialen Abstand unter Ausbildung eines kreisringförmigen Ölrücklaufkanals (19, 20) umgeben und das Rohr (17, 18) am getriebeseitigen Ende offen, wobei es zum Ölabfluß in das dort vorhandene Ölauffanggehäuse (14) hineinragt. Der Ölrücklaufkanal (19, 20) steht über die walzgerüstseitige, innenverzahnte Spindelhülse (21, 22) mit dem Zentralkanal (10, 11) in Ölumlaufverbindung, und das Rohr (17, 18) ist walzgerüstseitig nach außen über ein darauf angeordnetes Kugelgelenk (25, 26) gegenüber der Spindelhülse (21, 22) gelenkig geführt und abgedichtet.

Der Zentralkanal (10, 11) ist durch das getriebeseitige Zahngelenk (37, 38) hindurchgeführt und endet, in die innenverzahnte Spindelhülse (23, 24) hineinragend, mit einer Drossel (29, 30). Auch am walzgerüstseitigen Ende ist der Zentralkanal (10, 11) durch das dort befindliche Zahngelenk (27, 28) hindurchgeführt und endet darin mit einer Drossel (31, 32). Diese Drosseln (29-32) dienen einer Vergleichmäßigung des Ölumlaufes und einer anteilmäßigen Zuteilung des Drucköles zu den jeweiligen Spindelgelenken.

Wie hierzu aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 erkennbar ist, sind bei einer Zwillingsanordnung der Zahngelenkspindeln (5, 6) die Ölzuführungsringe (8, 9) an einer gemeinsamen, der Ölzufuhr dienenden Druckleitung (35) angeschlossen, die mit der Ölpumpe (16) in Verbindung steht. Bevorzugt handelt es sich bei der Druckleitung (35) um einen flexiblen Öldruckschlauch.

Weiterhin zeigt die Zusammenschau der Fig. 1 und 2, daß die Ölzuführungsringe (8, 9) im Bereich der Spindelschäfte (12, 13) zwischen den offenen Enden (48, 49) der Ölrückführungsrohre (18, 19) und den getriebeseitigen Zahngelenken (37, 38) angeordnet und deren Ölnut über je einen Radialkanal (39, 40) mit dem Zentralkanal (10, 11) verbunden ist. Auch ist auf jedem Spindelschaft (12, 13) zwischen dem Ölzufuhrring (8) 9) und dem offenen Ende (48, 49) des Ölrückführungsrohres (17, 18) ein Ölschleuderring (41, 42) angeordnet.

Rücklauföl tritt aus dem Ölauffanggehäuse (14) im unteren Bereich an einem dort befindlichen Stutzen mit der Leitung (43) aus und fließt zunächst in einen Sammelbehälter, aus dem es im Rücklauf durch den Ölkühler (15) in die Ölförderpumpe (16) gelangt, welche mit der Druckleitung (35) Öl wieder in das Antriebssystem zurückpumpt. Von dort verteilt sich der Ölfluß in die beiden Zentralkanäle (10, 11) und fließt in Richtung des darin eingezeichneten Richtungspfeiles zunächst in die walzenseitigen Zahngelenke (27, 28) und über die darin vorhandenen Sammelräume (44, 45) und durch das Zahngelenk (27, 28) infolge der Abdichtung der Ölrückführungsrohre (17, 18) durch das Kugelgelenk (25, 26) zwangsweise in die gegenüber den Spindelhülsen (21, 22) zwischen den Ölrückführungsrohren (17, 18) und den Spindelschäften (12, 13) ausgebildeten Ölrücklaufkanäle (19, 20), wie dies insbesondere auch aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Dabei zeigt die Fig. 1, daß ein weiterer Teilstrom von Öl über die Zentralkanäle (10, 11) in die getriebeseitigen Zahngelenke (37, 38) durch die Drosseln (29, 30) hindurchtritt und aus diesen offen in das Auffanggehäuse (14) austritt, wobei die Zahngelenke (37, 38) ausreichend geschmiert werden und Reibungswärme abgeführt wird. Vorteilhaft müssen die Zahngelenke (37, 38) gegenüber Ölaustritt, der hier ja erwünscht ist, nicht mit Dichtmitteln abgeschottet werden.

Fig. 4 zeigt im Schnitt die Ausbildung eines Kugelgelenkes (25, 26) in Anordnung auf einem Ölrückführungsrohr (17, 18). Es besitzt einen kugelförmigen Grundkörper (52), der zwischen einer Schulter (54) des Rohres (17, 18) und einem Anschlagring (53) axial eingespannt ist. Dieser ist in eine hohlkugelförmige, zweiteilige Aufnahmeschale (55) eingespannt und relativ zu dieser durch elastische Dichtungen (50, 51) hermetisch abgedichtet.

Der Walzwerksantrieb ist nicht streng an das gezeigte Beispiel gebunden. So kann z. B. anstelle des Ölrücklaufs an der Getriebeseite durch die dort offenen Rohre (17, 18) in ein feststehendes Ölauffanggehäuse (14) eine alternative Anordnung getroffen sein, bei der unter Wegfall dieses Gehäuses (14) die Rohre (17, 18) an ihren Enden verschlossen und von abgedichtet anliegenden Ölabfuhrringen umgeben sind, welchen das Rücklauföl durch radiale Kanäle der Rohre (17, 18) zugeleitet wird, und die ihrerseits an Ölabfuhrleitungen undrehbar angeschlossen sind.

Der Walzwerksantrieb nach der Erfindung ist unkompliziert und von robuster Bauart und löst in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.


Anspruch[de]
  1. 1. Walzwerksantrieb mit zwischen antreibbaren Walzen (1, 2) und deren Getrieben (3, 4) angeordneten, mit einer Vorrichtung für deren Umlaufschmierung versehenen Zahngelenkspindeln (5, 6), die jeweils einen an eine Ölzuführung (7) anschließbaren genuteten Ölzuführungsring (8, 9) aufweisen, von dem aus Öl durch einen Zentralkanal (10, 11) des Spindelschaftes (12, 13) den Zahngelenken (27, 28) zuführbar ist, sowie mit einem ortsfesten, der Ölabfuhr dienenden und den Spindelschaft (12, 13) im Abstand umgebenden Gehäuse (14) und mit einer druckseitig an die Ölzuführungsringe (8, 9) anschließbaren, mit einem Ölkühler (15) zusammenwirkbaren Ölförderpumpe (16), dadurch gekennzeichnet, daß jede Zahngelenkspindel (5, 6) von einem Rohr (17, 18) im radialen Abstand unter Ausbildung eines kreisringförmigen Ölrücklaufkanals (19, 20) umschlossen ist, daß das Rohr (17, 18) am getriebeseitigen Ende offen ist und zum Ölabfluß in das dort vorhandene Ölauffanggehäuse (14) hineinragt, und daß der Ölrücklaufkanal (19, 20) über die walzgerüstseitige, innenverzahnte Spindelhülse (21, 22) mit dem Zentralkanal (10, 11) in Ölumlaufverbindung steht, sowie, daß das Rohr (17, 18) walzgerüstseitig nach außen über ein darauf angeordnetes Kugelgelenk (25, 26) gegenüber der Spindelhülse (21, 22) gelenkig geführt und abgedichtet ist.
  2. 2. Walzwerksantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkanal (10, 11) durch das getriebeseitige Zahngelenk (37, 38) hindurchgeführt ist und in die innenverzahnte Spindelhülse (23, 24) hineinragend mit einer Drossel (29, 30) endet.
  3. 3. Walzwerksantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkanal (10, 11) am walzgerüstseitigen Ende durch das dort befindliche Zahngelenk (27, 28) hindurchgeführt ist und darin mit einer Drossel (31, 32) endet.
  4. 4. Walzwerksantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zwillingsanordnung der Zahngelenkspindeln (5, 6) die Ölzuführungsringe (8, 9) über eine gemeinsame, der Ölzufuhr dienende Druckleitung (35) mit der Ölpumpe (16) in Verbindung steht.
  5. 5. Walzwerksantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführungsringe (8, 9) im Bereich der Spindelschäfte (12, 13) zwischen den offenen Enden (48, 49) der Ölrückführrohre (18, 19) und den getriebeseitigen Zahngelenken (37, 38) angeordnet sind und deren Ölnut über je einen Radialkanal (39, 40) mit dem Zentralkanal (10, 11) verbunden ist.
  6. 6. Walzwerksantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Spindelschaft (12, 13) zwischen dem Ölzufuhrring (8, 9) und dem offenen Ende (48, 49) des Ölrückführungsrohres (17, 18) ein Ölschleuderring (41, 42) angeordnet ist.






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