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Dokumentenidentifikation DE102006016714A1 11.10.2007
Titel Einbaustück zur Aufnahme eines Walzenzapfens
Anmelder SMS Demag AG, 40237 Düsseldorf, DE
Erfinder Keller, Karl, 57271 Hilchenbach, DE
Vertreter Hemmerich und Kollegen, 57072 Siegen
DE-Anmeldedatum 08.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006016714
Offenlegungstag 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse B21B 31/07(2006.01)A, F, I, 20060408, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16C 13/02(2006.01)A, L, I, 20060408, B, H, DE   
Zusammenfassung Bei einem Einbaustück (1) zur Aufnahme des Walzenzapfens einer in der Stahl- und Nichteisenmetallbearbeitung verwendeten Walze, wobei jede Walze paarweise vorhanden ist und pro Walzenpaar obere und untere Einbaustücke aufweist, mit Schmiermittelaufnahmeräumen (7, 15, 16) auf der Ballenseite (3) und mit einem Schmiermittelaufnahmeraum (8) auf der Ablaufseite (4), wobei ein Schmiermittelaufnahmeraum (7) unterhalb des tiefsten Lagerpunktes (9) und Schmiermittelaufnahmeräume (15, 16) oberhalb der horizontalen Mittenebene oder in Höhe der horizontalen Mittenebene angeordnet sind, sowie Schmiermittelrücklaufbohrungen (10, 13) zwischen den Schmiermittelaufnahmeräumen (7, 15, 16) auf der Ballenseite (3) und der Ablaufseite (4), ist die Schmiermittelrücklaufbohrung (10) im Bereich, vorzugsweise symmetrisch, zu der vertikalen Mittenebene angeordnet ausgebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Einbaustück zur Aufnahme des Walzenzapfens einer in der Stahl- und Nichteisenmetallbearbeitung verwendeten Walze, wobei jede Walze paarweise vorhanden ist und pro Walzenpaar obere und untere Einbaustücke aufweist, mit Schmiermittelaufnahmeräumen auf der Ballenseite und mit Schmiermittelaufnahmeräumen auf der Abflussseite, wobei Schmiermittelaufnahmeräume unterhalb des tiefsten Lagerpunktes und Schmiermittelaufnahmeräume oberhalb der horizontalen Mittenebene oder in Höhe der horizontalen Mittenebene angeordnet sind, sowie Schmiermittelrücklaufbohrungen zwischen den Schmiermittelaufnahmeräumen auf der Ballenseite und auf der Ablaufseite.

Walzenzapfenlager, insbesondere Morgoil-Walzenzapfenlager, werden im Walzwerksbau seit Jahrzehnten eingesetzt. Hierbei sind alle lasttragenden Lagerteile einschließlich der Befestigungselemente und Dichtungen in einem Lagergehäuse, dem sogenannten Einbaustück, untergebracht.

Auf den Zapfen der Walzen, den Walzenzapfen, befinden sich Zapfenbuchsen. Zusammen mit der Lagerbuchse bilden die Zapfenbuchsen ein Radiallager, wobei die Lagerbuchse im Einbaustück festgelegt ist. Die Lagerbuchse umschließt dabei die Zapfenbuchse.

Zwischen der äußeren Oberfläche der Zapfenbuchse und der inneren Oberfläche der Lagerbuchse befindet sich ein Ölfilm, der den metallischen Kontakt der Lagergleitflächen ausschließt. Das Öl wird kontinuierlich durch das Lager gedrückt. Dieses bedeutet, dass sich das Öl in einem Kreislauf befindet. Der Einlauf des Öls in das Radiallager erfolgt durch Öleinlauftaschen. Diese befinden sich in der Lagerbuchse und werden durch Leitungen, die in den Einbaustücken als Bohrungen ausgeführt sind, mit Öl aus einem Öltank versorgt.

Durch den konstanten Druck der Ölpumpen gelangt das Öl auf die Lagergleitflächen und verteilt sich dort. Überschüssiges Öl tritt an den beiden Seitenkanten aus, wird dort aufgefangen und über Ablaufleitungen zum Öltank zurückgeführt.

Damit beim Walzen kein Öl aus den Lagern auf das Walzgut gelangt, befindet sich auf der Ballenseite eine Abdichtung. Die Abdichtung eines Gleitlagers kann durch ein formgepresstes Gummiprofil erfolgen. Die Abdichtung bewirkt, dass das aus dem Lager austretende Öl in Hohlräume des Einbaustückes gelangt, von wo eine Weiterleitung erfolgt.

Aus der EP 0 285 333 B1 ist eine Lagerbuchse bekannt, die durch einen in der Lagermitte befindlichen Ringkanal in zwei Lagerstellen aufgeteilt ist. Über diesen Ringkanal werden ca. 50 % des aus dem Lager abfließenden Öls abgeleitet. Das ballenseitige Dichtungssystem wird nur noch mit der Hälfte der üblichen Ölmenge belastet. Die Möglichkeit, dass Öl unkontrolliert austritt, wird verringert.

Hierbei ist es notwendig, beide Bereiche der Lagerbuchse mit einem eigenen Einlass, durch welchen Öl der Innenlagerfläche zugeführt wird, auszustatten. Weiterhin sind in dem Ringkanal Auslassöffnungen zur Abführung des Öls eingebracht. Diese zusätzlichen Maßnahmen bewirken einen erhöhten Herstellungsaufwand.

Aus der WO 2004/065 031 A1 ist ein Einbaustück zur Aufnahme des Walzenzapfens einer in der Stahl- und Nichteisenmetallbearbeitung verwendeten Walze bekannt, mit mindestens einem Schmiermittelaufnahmeraum auf der Ballenseite und mit mindestens einem Schmiermittelaufnahmeraum auf der Abflussseite, welche unterhalb des tiefsten Lagerpunktes angeordnet sind, sowie Verbindungsbohrungen zwischen den Schmiermittelaufnahmeräumen auf der Ballen- und der Ablaufseite, wobei auf der Ballenseite des Einbaustückes das Schmiermittel in zusätzlichen Schmiermittelaufnahmeräumen in dem Einbaustück aufgefangen wird. Die zusätzlichen Schmiermittelaufnahmeräume sind dabei oberhalb oder in Höhe der Mittenebene angeordnet. Dieses bewirkt, dass dem oben, oberhalb der Mittenebene, austretende Öl der lange Weg zum tiefsten Lagerpunkt, mit Störung durch weiteres, austretendes Öl, erspart bleibt. Bei einem Einbaustück muss das Schmiermittel, das Öl an den Punkt gebracht werden, wo der größte Druck und die größte Reibung zwischen dem Walzenzapfen und dem Einbaustück stattfindet. Bei einem oberen Einbaustück ist dieses Stelle immer oben, d.h. oberhalb der Mittelebene, weil die Walzkraft nach oben gerichtet ist und demzufolge hier durch die Kraft auch das Schmiermittel, das Öl aus dem Lager herausgepresst wird und einen langen Weg zum tiefsten Lagerpunkt zurücklegen müsste. Auf diesem Weg ist die Gefahr eines Ölaustritts aus der Dichtung gegeben.

Beim Betrieb eines Walzwerkes kann die Funktion der ballenseitigen Abdichtung gestört werden. Beispielsweise läuft die Dichtungslippe der ballenseitigen Abdichtung durch einen Anstieg des Öls in der Auffangkammer in einem Ölsumpf. Eine weitere Störung beruht beispielsweise auf den Verschleiß der Lichtlippen einer Abdichtung. Die Eigenschaften der Dichtungslippe verändern sich in der Weise, dass Öl austreten kann. Dieses führt zu einer Ölleckage und zu großen Ölmengenverlusten. Bei Kaltstraßen erfolgt durch den Ölaustritt z.B. eine Bandbeschmutzung, welche die Qualität des Produktes beeinträchtigt.

Die Weiterleitung des auf der Ballenseite in Auffangkammern gesammelten Öls erfolgt bei bekannten Einbaustücken durch zwei Bohrungen, welche die Ballenseite mit der Ablaufseite verbinden. Die Bohrungen befinden sich unterhalb des tiefsten Lagerpunktes. Das Öl fließt durch die Bohrungen zu einem Ölauffangraum auf der Außenseite des Einbaustückes. Von hier aus wird das Öl über ein oder zwei Bohrungsanschlüsse üblicherweise durch bewegliche Schläuche in die Rücklaufleitung zum Öltank geführt. Die bekannten Bohrungen sind dabei rechts und links im Einbaustück vorgesehen (vgl. 2 der WO 2004/065 031 die Schmiermittelaufnahmeräume 20 und 21 mit den dazu gehörenden Bohrungen 10 oder 4A, 4B der EP 0 285 333 die Bohrungen 40). Bei beiden Ausführungen ist der horizontale Abstand der Ölrücklaufbohrungen größer als der Durchmesser des Walzenzapfens.

Die bekannte Anordnung und Gestaltung der Schmiermittelrücklaufbohrungen an dieser Position führt dazu, dass die Einbaustücke im unteren Bereich nicht verändert werden können, ohne die Schmiermittelrücklaufbohrungen zu verlagern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Einbaustück der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass die Position bzw. die Lage der Schmiermittelrücklaufbohrungen die Kontur des Einbaustückes im unteren Bereich nicht behindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem die Schmiermittelrücklaufbohrung im Bereich, vorzugsweise symmetrisch zu, der vertikalen Mittenebene des Einbaustückes ausgebildet ist. D.h. die bisher außerhalb der vertikalen Projektionsebene des Walzenzapfens angeordneten Schmiermittelrücklaufbohrungen werden zur Mitte hin verschoben. Dadurch können die Konturen der Einbaustücke im jeweils unteren Bereich ohne Schwächung so verändert werden, dass sie beispielsweise in einem geänderten Ständerfenster eingebaut werden können.

Es wurde erkannt, dass für die durch die oberhalb der horizontalen Mittenebene angeordneten Schmiermittelauffangräume reduzierten Schmiermittelmengen im unteren Teil der Einbaustücke eine Schmiermittelrücklaufbohrung zum Ableiten des Schmiermittels ausreicht.

Dabei ist in einer ersten Ausführung eine Schmiermittelrücklaufbohrung in der vertikalen Mittenebene vorgesehen, wobei der Durchmesser dieser Schmiermittelrücklaufbohrung kleiner ist als der Durchmesser der Schmiermittelrücklaufbohrungen, die die Schmiermittelräume oberhalb oder in Höhe der Mittenebene von der Ballenseite mit der Ablaufseite verbinden. Der kleinere Durchmesser ergibt sich aus dem geringeren Schmiermittelvolumen, welches aus dem Schmiermittelaufnahmeraum unterhalb des tiefsten Lagerpunktes abgeleitet werden muss.

Als Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die unteren Schmiermittelrücklaufbohrung durch drei parallele kleinere Bohrungen oder ein Langloch gebildet werden. Hierdurch wird erreicht, dass das Einbaustück im Bereich der Mittenebene eine geringere Höhe aufweisen muss als bei einer Ausführung mit nur einer einzigen Schmiermittelrücklaufbohrung.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Schmiermittelrücklaufbohrungen auf der Ablaufseite zusammengeführt werden. Gegenüber den bekannten Ausführungen mit vier Schmiermittelrücklaufbohrungen besteht der Vorteil darin, dass weniger Verbindungsstücke benötigt werden, um die auf der Ablaufseite zusammengeführten Schmiermittelrücklaufbohrungen zu verbinden.

Die Erfindung wird anhand von sehr schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Halbschnitt eines Einbaustückes,

2 eine Frontalansicht des Einbaustückes aus 1 entlang der Schnittebene X-X,

3 im Detail die Gehäusezungen und

4 eine weitere Ausführungsform

In dem Einbaustück 1 wird ein Walzenzapfen (nicht dargestellt) durch eine Zapfenbuchs (nicht dargestellt) und eine Lagerbuchse (nicht dargestellt) gelagert. Während die Zapfenbuchse drehfest mit dem Walzenzapfen verbunden ist, wird die Lagerbuchse im Einbaustück 1 festgelegt. Zwischen Lagerbuchse und Zapfenbuchse befindet sich ein kontinuierlicher Schmiermittelfilm. Das Schmiermittel 2 gelangt durch ein Schmiermittelumlaufsystem über Schmiermitteleinlauftaschen in den Spalt zwischen Lagerbuchse und Zapfenbuchse. Bei einer symmetrischen Lastverteilung wird das Schmiermittel 2 je zur Hälfte auf der Ballenseite 3 und der Abflaufseite 4 ablaufen. Zur Ableitung des Schmiermittels 2 sind in dem Einbaustück 1 auf der Ballenseite 3 und der Ablaufseite 4 umlaufende Schmiermittelauffangrinnen 5, 6 eingearbeitet. Diese Schmiermittelauffangrinnen 5, 6 werden im unteren Bereich erweitert zu zwei Schmiermittelaufnahmeräumen 7, 8, die sich unterhalb des tiefsten Punktes 9 des Lagerbuchseninnendurchmessers befinden.

Die bekannte, unten im Einbaustück 1 angeordnete Bohrung 10 bewirkt ein Ableiten des Schmiermittels 2 aus dem Schmiermittelaufnahmeraum 7 auf der Ballenseite 3 zur Ablaufseite 4 des Einbaustückes 1. Das Schmiermittel 2 wird auf der Ablaufseite 4 in einem Schmiermittelaufnahmeraum 8 aufgefangen und von dort über einen Schlauch oder zwei bewegliche Schläuche 11 zu einem nicht dargestellten Schmiermitteltank geführt. Dort kann das Schmiermittel 2 gereinigt und/oder gekühlt werden, um anschließend wieder in das Lager gefördert zu werden. Zur zusätzlichen Ableitung des Schmiermittels 2 befinden sich oberhalb der Mittenebene weitere Schmiermittelaufnahmeräume 12. Diese Schmiermittelaufnahmeräume 12 sind durch Schmiermittelrücklaufbohrungen 13 mit der Ablaufseite 4 verbunden. Das Schmiermittel 2 wird auf der Ablaufseite 4 durch ein Verbindungsstück 14 in den Schlauch oder die Schläuche 11 geleitet.

Die 2 zeigt beispielsweise die Lage von zwei Schmiermittelaufnahmeräumen 15 und 16 oberhalb der horizontalen Mittenebene. Je nach Drehrichtung der Walze werden die Schmiermitteltropfen 17 verstärkt an die Außenflächen 18 oder 19 der Schmiermittelauffangrinne 5 geschleudert.

Von dort kann das Schmiermittel 2 in die Schmiermittelaufnahmeräume 15 oder 16 abfließen. Das Schmiermittel 2, welches unterhalb der Schmiermittelaufnahmeräume 15, 16 austritt, wird in die unteren Schmiermittelaufnahmeraum 7 geleitet. Der Schmiermittelaufnahmeraum 7 auf der Ballenseite 3 ist durch drei parallele Bohrungen 20 mit dem unteren Schmiermittelauffangraum 8 auf der Ablaufseite 4 verbunden. Ist das dargestellte Einbaustück 1 als oberes Einbaustück 1 vorgesehen, so wirkt der nicht dargestellte Walzenzapfen mit einer Kraft in die mit einem Pfeil dargestellte Richtung und erzeugt eine Lagerkraftverteilung, wie sie beispielsweise durch die Kurve 22 dargestellt ist. Durch die Schmiermittelauffangräume 15, 16 und die Schmiermittelrücklaufbohrungen 13 gelangt nur ein kleiner Teil des Schmiermittels 2 in den unteren Schmiermittelauffangraum 7. Dieser kann daher beispielsweise durch drei kleine Schmiermittelrücklaufbohrungen 20 mit dem Schmiermittelauffangraum 8 verbunden werden.

In 3 sind im Detail die Gehäusezungen dargestellt. Die Gehäusezungen 23 sind so ausgebildet, dass nur eine möglichst geringe Spaltbreite 25 zwischen den Gehäusezungen 23 und den drehenden Zapfenbuchsen- oder Laufbuchsendurchmesser 24 der Zapfendichtung verbleibt. Je kleiner dieser Spalt, umso mehr Schmiermittel 2 wird in den Schmiermittelaufnahmeräumen 15, 16 abgeleitet. Weiterhin sollte eine möglichst große Spaltlänge 26 ausgebildet sein.

In 4 ist alternativ ein Langloch 21 anstelle der drei kleinen Bohrungen 20 vorgesehen.

1
Einbaustück
2
Schmiermittel
3
Ballenseite
4
Ablaufseite
5
Schmiermittelauffangrinne
6
Schmiermittelauffangrinne
7
unterer Schmiermittelaufnahmeraum
8
unterer Schmiermittelaufnahmeraum
9
tiefster Punkt der Lagerbuchse
10
Schmiermittelrücklaufbohrung
11
Schlauch
12
Schmiermittelaufnahmeraum
13
Schmiermittelrücklaufbohrung
14
Verbindungsstück
15
oberer Schmiermittelaufnahmeraum
16
oberer Schmiermittelaufnahmeraum
17
Schmiermitteltropfen
18
Außenfläche
19
Außenfläche
20
Bohrung
21
Langloch
22
Kurve
23
Gehäusezunge
24
Zapfen-/Laufbuchse
25
Spaltbreite
26
Spaltlänge


Anspruch[de]
Einbaustück (1) zur Aufnahme des Walzenzapfens einer in der Stahl- und Nichteisenmetallbearbeitung verwendeten Walze, wobei jede Walze paarweise vorhanden ist und pro Walzenpaar obere und untere Einbaustücke aufweist, mit Schmiermittelaufnahmeräumen (7, 15, 16) auf der Ballenseite (3) und mit einem Schmiermittelaufnahmeraum (8) auf der Abflussseite (4), wobei ein Schmiermittelaufnahmeraum (7) unterhalb des tiefsten Lagerpunktes (9) und Schmiermittelaufnahmeräume (15, 16) oberhalb der horizontalen Mittenebene oder in Höhe der horizontalen Mittenebene angeordnet sind, sowie Schmiermittelrücklaufbohrungen (10, 13) zwischen den Schmiermittelaufnahmeräumen (7, 15, 16) auf der Ballenseite (3) und der Ablaufseite (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelrücklaufbohrung (10) im Bereich, vorzugsweise symmetrisch zu, der vertikalen Mittenebene angeordnet ausgebildet ist. Einbaustück (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäusezungen (23) eine möglichst kleine Spaltbreite (25) zum drehenden Zapfen- und/oder Laufbuchsendurchmesser (24) der ballenseitigen Abdichtung ausbilden. Einbaustück (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusezungen (23) eine möglichst große Spaltlänge (26) zum drehenden Zapfen- und/oder Laufbuchsendurchmesser (24) der ballenseitigen Abdichtung ausbilden. Einbaustück (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelrücklaufbohrung (10) mit einem kleineren Durchmesser als die Schmiermittelrücklaufbohrung (13) ausgebildet ist. Einbaustück (1) nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelrücklaufbohrung (10) aus mehreren Bohrungen (20) bestehend ausgebildet ist. Einbaustück (1) nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelrücklaufbohrung (10) aus einem Langloch (21) bestehend ausgebildet ist. Einbaustück (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelrücklaufbohrungen (10, 13) auf der Ablaufseite (4) zusammengeführt werden. Einbaustück (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur das obere Einbaustück (1) so ausgebildet ist.






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