DE4030388C2 - Sprühventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sprühventil für mit insbeson­ dere rechteckigem Querschnitt ausgeführte Spritzbalken in Walzgerüsten.

In der ASEA-Broschüre AV 83-102 T vom Oktober 1971 wird vorgeschlagen, insbesondere beim Kaltwalzen auf Walzen von Walzgerüsten nicht nur ein Schmiermittel wie Öl, Emulsionen oder dergleichen bzw. Wasser aufzuspritzen, sondern gleichzeitig auch noch eine thermische Ballig­ keitsregelung vorzunehmen, indem durch Ändern der Menge und/oder Temperatur der aufgespritzten Flüssigkeit die der Walzen verändert und damit durch thermisches Wachsen bzw. Schwinden auch der jeweilige Walzendurchmesser abschnittsweise geändert wird. Auch die DE 29 08 641 A1 empfiehlt, in den Längenbereichen von Walzen, in denen die Stärke des aus dem Walzspalt austretenden Walzbandes von der in anderen Breitenbereichen gemessenen Stärke abweicht oder Spannungsabweichungen über die Breite des Walzbandes festgestellt werden, durch Beeinflussung der Walzentemperatur mittels Aufspritzen eines Schmiermit­ tels geänderter Temperatur die Ballen der Walzen ther­ misch zu korrigieren. Insbesondere wenn eine relativ feine Korrektur gewünscht wird, wird es erforderlich, die Spritzbalken der Walzgerüst nicht nur mit Spritzdü­ sen auszustatten, sondern ihnen jeweils steuerbare Ventile vorzuordnen und die Düsen und Ventile in feiner Teilung vorzusehen, so daß jeweils für eine mit einem Ventil ausgestattete Düse oder eine vertikale Reihe untereinander stehender Düsen nur ein geringer Breiten­ bereich der Spritzbalken zur Verfügung steht.

In der US-PS 4 081 141 werden in Spritzbalken angeordne­ ten Düsen jeweils Magnetventile vorgeordnet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Magnetventile einer hohen Steuerleistung und damit Steuermagnete relativ großer Abmessungen bedürfen, so daß einerseits die Steuerlei­ stung unerwünscht hoch wird und andererseits die Anord­ nung der Ventile in enger Teilung durch die für die Elektromagnete erforderlichen Großen Dimensionen verei­ telt wird. Es werden daher verbreitet Vorsteuerventile benutzt, wie sie bspw. aus der DT 24 32 012 A1 oder aus der EP 0 041 863 B1 bekannt sind. Hier ist es üblich, eine gesonderte pneumatische oder hydraulische Steuervorrich­ tung vorzusehen, und es ist erforderlich, zwischen dieser Steuervorrichtung und den zu steuernden, an den Spritzbalken montierten Ventilen eine Vielzahl von das steuernde Druckmittel übermittelnden Rohren anzuordnen, so daß nicht nur eine gesonderte, zu steuernde Druckmit­ telquelle vorzusehen ist, sondern darüber hinaus eine aufwendige und störanfällige sowie eine zeitraubende Montage erfordernde vieladrige hydraulische Verbindung erforderlich wird.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein steuerbares Sprühventil zu schaffen, das mit erwünscht geringen Abmessungen herstellbar ist, das über relativ einfach montierbare Steuerwege betätigbar ist, das sich als leicht montierbar erweist und bei hohen Standzeiten im Bedarfsfalle ein relativ einfaches Austauschen der jeweils betroffenen Baugruppe erlaubt, so daß aufwendige Stillstandszeiten von Walzstraßen vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patent­ anspruches. Sie erlauben die Unterteilung eines magne­ tisch betätigten vorgesteuerten Ventiles in zwei Bauein­ heiten, die zwar direkt und unmittelbar miteinander zusammenwirken, jedoch getrennt und von unterschiedli­ chen Seiten her in den Sprühbalken einbringbar sind, und die Anwendung eines steuernden Elektromagneten erlaubt die Verwendung leicht zu montierender und auch beim gegebenenfalls erforderlichen Austausch nicht störend in Erscheinung tretender elektrischer Steuerleitungen. Die Größe dieses Elektromagneten läßt sich in den gewünsch­ ten Grenzen halten, da er nicht die zum Schalten des Hauptventiles erforderliche Leistung aufzubringen hat, sondern nur dessen Steuerventil betätigt. Umständliche pneumatische oder hydraulische Versorgungen entfallen ebenfalls, da bei der Unterbringung des Steuerventiles im Ventilgehäuse selbst als Druckmedium zur Betätigung des Hauptventiles die im Spritzbalken enthaltene Kühl- bzw. Schmierflüssigkeit verwendet wird. Die Zuordnung des Ankers zum Ventilgehäuse gestattet darüber hinaus eine saubere Trennung der Baugruppen, so daß im Bedarfs­ falle erforderlich werdende Austauscharbeiten schnell und leicht durchführbar sind.

Zweckmäßige und vorteilhaft Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Sprühventil,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den das Ventilgehäuse span­ nenden Deckel des Sprühventiles nach Fig. 1, und

Fig. 3 ein bezüglich seines Schaltverhaltens abgeän­ dertes Sprühventil.

In der Fig. 1 sind abgebrochen zwei einander gegenüber­ liegende Wandungen 1 und 2 eines Sprühbalkens darge­ stellt. Die Wandung 1 weist eine mit einem Gewinde versehene Bohrung auf, die sich nach links flanschartig erweitert und dann in einen das Einbringen erleichtern­ den Trichter übergeht. In das Innengewinde ist ein abgesetzter Mantel 3 eines Elektromagneten einge­ schraubt, dessen Ansatz mit einem Außengewinde 4 verse­ hen ist. Eine Abdichtung wird durch den eingebrachten Dichtring 5 erzielt. Der nach innen gezogene Boden des Mantels 3 ist mit einem ihn zentrisch durchdringenden Polkern 6 verbunden, und in den zwischen Mantel 3 und Polkern 6 anstehenden Raum ist eine Magnetwicklung 7 eingebracht. Das offene Ende dieses Raumes ist durch einen nichtmagnetischen und mit Dichtringen ausgestatte­ ten Ring abgeschlossen. Der Polkern 6 enthält eine abgesetzte zentrische Bohrung 8, in der ein gegen deren Ansatz mittels einer Druckfeder 9 vorgespannter und mit einem als Anschlag dienenden Bund versehener Bolzen 10 geführt ist. Zum äußeren Ende hin ist die Bohrung 8 durch eine sie schließende, die Druckfeder 9 stützende Schraube geschlossen.

Durch eine in die gegenüberstehende Wandung 2 des Spritzbalkens eingebrachte Bohrung ist ein aus zwei Teilen 11 und 12 bestehendes Ventilgehäuse geschoben, dessen freies Ende sich in der Erweiterung der Öffnung der Wandung 1 abstützt. Das Ventilgehäuse ist sowohl gegen einen Mantelbereich der Öffnung der Wandung 1 als auch gegen einen solchen der Öffnung in der Wandung 2 vermittels von Dichtringen abgedichtet. Auf das Ventil­ gehäuse 11, 12 aufgesetzt ist eine Spritzdüse 13, die von einem in der Ansicht in Fig. 2 gezeigten Deckel 14 überfangen und vermittels von in die Wandung 2 eingrei­ fenden Schrauben verspannt, so daß das übergriffene Ventilgehäuse gegen den Grund der Erweiterung der Öff­ nung der Wandung 1 verspannt ist.

In einer zentralen Bohrung des Teiles 12 des Ventilge­ häuses ist ein in einen magnetisierbaren Anker 15 enden­ der Ankerstift 16 geführt. Gegen Drehung, insbesondere aber gegen Herausfallen vor der Montage ist der Ankr durch eine ihn durchgreifende, zusätzlich axial führende Schraube gesichert. Am linksseitig dargestellten Ende des Teiles 12 des Ventilgehäuses ist ein als Ventilkör­ per eine Kugel 17 aufweisendes zweiteiliges Steuerventil 18 gehalten, das im Ausführungsbeispiel aus einem rela­ tiv starren und beständigen, aber noch elastischen Kunststoff gefertigt ist. Abgedichtet ist dieses Steuer­ ventil 18 durch zwei es umgreifende Dichtringe. Seine dem Ankerstift 16 gegenüberliegende Wandung wird durch einen mittels einer Abhebefeder 19 vorgespannten Abhebe­ stift 20 durchgriffen.

Umgeben ist ein mittlerer, eingeschnürter Bereich 21 des Ventilgehäuses 11, 12 durch einen Filtermantel 22, der, durch ein perforiertes Blechrohr abgestützt, ein Filter­ gewebe aufweist, das im Ausführungsbeispiel aus Edel­ stahlgewebe besteht und als 25-um-Filter ausgebildet ist. Im von dem Filtermantel 22 umschlossenen Bereiche des Ventilgehäuses 12 ist ein Einströmkanal 23 vorgese­ hen, der in die den Ankerstift 16 axial führende Bohrung mündet. Von der die Abhebefeder 19 aufweisenden Kammer gehen miteinander in Verbindung stehende Entlastungsboh­ rungen 24 aus, die im Bereiche des Deckels 14 ins Freie münden. Die Mittelzone des Steuerventiles 18 ist durch einen Steuerkanal 25 mit einem Zylinderraum 26 verbun­ den, in dem ein durch eine Feder 27 vorgespannter Steuerkolben 28 geführt ist, dessen vorderes, als Ven­ tilkörper 29 ausgebildetes Ende im Ruhezustand auf einem ebenfalls aus zähem und beständigem Kunststoff bestehen­ den Ventilsitz 30 aufliegt, dessen Mittelbohrung den zur Düse 13 führenden Auslaß 31 darstellt.

Im dargestellten stromlosen Zustande des Sprühventiles spannt der durch die Druckfeder 9 belastete Bolzen 10, auf dem Anker 15 aufliegend, den Ankerstift 16 derart vor, daß er die als Ventilkörper dienende Kugel 17 gegen den links dargestellten Sitz des Steuerventiles 18 preßt und diesen abdichtet. Die Abhebefeder 19 vermag nur geringere Kräfte auszuüben, so daß der Übergang in die Entlastungsbohrungen 24 versperrt ist. Das durch den Filtermantel 22 gefiltert über den Einströmkanal 23 eintretende Druckmittel, die im Spritzbalken ohnehin vorhandene Flüssigkeit, bspw. Wasser, Emulsion oder Öl, tritt in das Steuerventil 18 ein und erreicht über den Steuerkanal 25 den Zylinderraum 26 des Steuerkolbens 28 und hält diesen in der dargestellten Lage.

Wird nunmehr die Magnetwicklung 7 des Elektromagneten 3, 6, 7 erregt, so wird der im Ventilgehäuse 12 geführte Anker 15 gegen die Kraft der Druckfeder 9 angezogen, und das freie Ende des Ankerstiftes 16 gibt die Kugel 17 frei. Diese wird nunmehr durch die Abhebefeder 19 über den Abhebestift 20 vom links gezeigten Ventilsitz des Steuerventiles 18 abgehoben und gegen den rechts darge­ stellten abdichtend gepreßt, so daß der Zulauf weiteren Druckmittels durch den Einströmkanal 23 gesperrt ist. Andererseits ist aber nunmehr die Verbindung vom Steuer­ kanal 25 zu den Entlastungsbohrungen 24 hergestellt, so daß das über den Einlaß 32 eingetretene Spritzmittel durch seinen Druck den Steuerkolben 28 gegen die Kraft der Feder 26 aus der dargestellten Lage nach rechts zurückdrücken und seinen Zylinderraum 26 über den Steuerkanal 25, das Steuerventil 18 und die Entlastungs­ bohrungen 24 zu entleeren vermag. Mit dem Zurückschieben des Kolbens 28 hebt sich sein Ventilkörper 29 vom Ven­ tilsitz 30 ab, und das über den Einlaß 32 zugeführte Spritzmittel vermag aus dem Auslaß 31 und durch die Öffnung der Spritzdüse 13 auszutreten.

Bewährt hat sich der durch den Einsatz eines Vorsteuer­ ventiles nur einer geringen Leistung bedürfende Elektro­ magnet 3, 6, 7, der darüber hinaus unabhängig von dem eigentlichen Spritzventil gehalten ist und daher leicht montierbar und gegebenenfalls austauschbar ist, zumal auch der elektrische Anschluß durch Umstecken leicht herstellbar ist. Bewährt hat sich die Verwendung des Spritzmittels auch innerhalb des steuernden Ventilkrei­ ses, zumal mittels des Filtermantels 22 den Steuervor­ gang störende Fremdkörper sicher ferngehalten werden. Die Verwendung von Kunststoff sowohl für das Steuerven­ til 18 als auch den Ventilsitz 30 ergibt ohne gesonderte Weichdichtungen einen sicheren und verläßlichen Abschluß in Verbindung mit langen Standzeiten der beanspruchten Teile, und die weitgehende Verwendung von Edelstahl sichert sowohl gegen die beim Betriebe mit im wesentli­ chen Wasser sonst drohenden Korrosions- als auch Ero­ sionsschäden. Es ergibt sich somit bei mäßigem Herstel­ lungs- sowie Steuerungsaufwand ein Sprühventil der gewünschten Verläßlichkeit, das leicht montierbar und in Teilen tauschbar ist, dessen Steuerleitungen beim Verle­ gen keinen großen Aufwand beanspruchen, und das sich in den gewünschten kleinen Dimensionen herstellen läßt, die für eine feine Unterteilung der Regelbreiten erforder­ lich sind.

Die Erfindung ist aber nicht auf Ausführungen nach dem Ausführungsbeispiel beschränkt. So können grundsätzlich andere Abmessungen oder Ausführungen benutzt werden, und selbst bei im wesentlichen analoger mechanischer Ausfüh­ rung ergibt sich bspw. die Möglichkeit, gemäß Fig. 3 ein Sprühventil zu schaffen, welches stromlos offen ist und sich bei Erregung der Magnetwicklung 7 schließt.

Eine gesonderte Beschreibung des Aufbaues des Sprühven­ tiles der Fig. 3 scheint entbehrlich: Die wesentlichen Teile entsprechen denen der Fig. 1 und sind mit den gleichen Bezeichnungen versehen. Abweichend erweist sich der Einströmkanal 33 der Fig. 3, der quer zur Zeichen­ ebene gebohrt ist und in die Kammer der Abhebefeder 19 mündet, und die Entlastungsbohrungen 24 sind bis zur den Ankerstift 16 führenden Bohrung fortgesetzt, und auch die Ausgleichsbohrung 34 ist an die Entlastungsbohrungen 24 angeschlossen.

Damit ergibt sich die dargestellte Lage des Steuerkol­ bens 28 bei erregter Magnetwicklung 7: Der Anker 15 ist angezogen, der Ankerstift 16 ist angehoben, und die Abhebefeder 19 hat über den Abhebestift 20 die Kugel 17 gegen den rechts gezeigten Ventilsitz des Steuerventiles 18 geschoben und dichtet damit die Entlastungsbohrungen 24 ab. Über den Filtermantel 22 und den Einströmkanal 33 gelangt das Druckmittel über den Steuerkanal 25 in den Zylinderraum 26. Damit wird der Steuerkolben 28 nunmehr beidseitig druckbeaufschlagt, wobei die auf beide Seiten einwirkenden Druckkräfte sich zunächst kompensieren, so daß die Kraft der Feder 27 den Steuerkolben 28 auszu­ schieben vermag, bis dessen Ventilkörper 29 auf dem Ventilsitz 30 zur Auflage gelangt und den Auslaß 31 abdichtet.

Wird dagegen der Elektromagnet 3, 6 und 7 entregt, so wird der Anker 15 freigegeben und durch die Druckfeder 9 über den Bolzen 10 nach links verschoben. Das freie Ende des Ankerstiftes 16 hebt die Kugel 17 vom rechts darge­ stellten Ventilsitz des Steuerventiles 18 ab und preßt sie unter Spannen der Abhebefeder 19 gegen den links gezeigten Ventilsitz. Damit wird der Zufluß des Druckme­ diums über den Einströmkanal 33 abgeschlossen, und der Entlastungskanal 24 wird geöffnet, so daß der auf die zylinderseitige Stirnfläche des Steuerkolbens 28 ausge­ übte Druck gegen 0 abfällt und die auf die äußere, mit ihrem Innendurchmesser den Durchmesser des Ventilsitzes überschreitende Ringfläche des Steuerkolbens durch die Druckbeaufschlagung ausgeübte Kraft die der Feder 27 unterschreitet. Damit wird der Steuerkolben 28 nach rechts verschoben und der Inhalt des Zylinderraumes 26 über den Steuerkanal sowie die Entlastungsbohrungen 24 ausgeschoben, wobei gleichzeitig der Ventilkörper 29 sich vom Ventilsitz 30 abhebt und das Spritzventil geöff­ net wird.

Die Erfindung ist weiterer Varianten fähig. Bewährt hat es sich, das Sprühventil in zwei leicht und gesondert montierbare Baugruppen zu unterteilen, wobei der steuernde Elektromagnet durch Fortfall von Rohrleitungen einen nur geringen Montageaufwand erfordert und die Ausbildung des eigentlichen Sprühventiles als Vorsteuer­ ventil es erlaubt, den steuernden Elektromagneten mit geringen Abmessungen und Leistungsbedarf auszuführen. Eine weitere Vereinfachung wird durch Verwendung des ohnehin anstehenden Sprühmittels auch als Druckmittel für das Vorsteuersystem erreicht, so daß die gestellte Aufgabe mit relativ geringem Aufwande gelöst ist.

Claims (13)

1. Sprühventil für insbesondere mit rechteckigem Querschnitt ausgeführte Spritz­ balken in Walzgerüsten, gekennzeichnet durch ein in eine Öffnung einer Wandung (2) des Spritzbalkens abgedichtet einbring­ bares, ein Vorsteuerventil (26 bis 30) aufweisendes Ventilgehäuse (11, 12), das an seinem freien inneren Ende mit einem das Steuerventil (18) des Vor­ steuerventiles betätigenden, axial verschiebbaren Anker (15) ausgestattet ist, und einen in eine der ersten Öffnung gegenüberliegende in der gegenüberlie­ genden Wandung (1) des Spritzbalkens vorgesehene zweite Öffnung einbring­ baren, den Anker (15) betätigenden Elektromagneten (3, 6, 7).

2. Sprühventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet einen von einer Magnetwicklung (7) umfangenden Pol­ kern (6) aufweist, dessen äußeres Ende mit dem Boden eines die Magnet­ wicklung umfangenden Mantels (3) verbunden ist, und daß in einer abgesetz­ ten Bohrung (8) des Polkernes (6) ein durch eine Druckfeder (9) mit einem Bund gegen den Absatz der Bohrung vorgespannter Bolzen (10) geführt ist, der sich mit seinem freien Ende gegen den Anker (15) legt.

3. Sprühventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Magneten um einen druckdichten Naßmagneten handelt, der zur besseren Montage ein sechseckiges Gehäuse aufweist.

4. Sprühventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) des Elektromagneten ein in ein Innengewinde der Öffnung der Wandung (1) eingreifendes Außengewinde (4) aufweist.

5. Sprühventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (11, 12) ein Steuerventil (18) aufweist, daß der Anker (15) auf einem ihn axial führenden Ankerstift (16) angeordnet ist, dessen freies Ende sich gegen den Ventilkörper (Kugel 17) des Steuerventiles (18) legt, und daß der Ventilkörper durch eine mit ihrer Kraft die Kraft der den Anker (15) vor­ spannenden Druckfeder (9) unterschreitenden Abhebefeder (19) gegen seinen Ventilsitz gespannt ist.

6. Sprühventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (11, 12) einen Zylinderraum (26) aufweist, in dem ein Steuerkolben (28) axial verschiebbar vorgesehen ist, dessen freies Ende mit einem mit einem Ventilsitz (30) zusammenwirkenden Ventilkörper (29) ausge­ stattet ist.

7. Sprühventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (28) durch eine Feder (27) in Richtung auf den Ventilsitz (30) vorgespannt ist.

8. Sprühventil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in eine dem Ventilsitz (30) vorgeordnete Ventilkammer ein radial das Ven­ tilgehäuse (11, 12) durchbrechender Einlaß (32) mündet, und daß ihm eine Spritzdüse (13) nachgeordnet ist.

9. Sprühventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des Ventilgehäuses (12) in eine Erweiterung der Öffnung der Wandung (1) eingreift und gegen deren Grund mittels eines durch in die Wandung (2) des Spritzbalkens eingreifende Schrauben gehaltenen Deckels (14) axial gespannt ist, der das äußere Ende des Ventilgehäuses (11) und/oder die Spritzdüse (13) übergreift.

10. Sprühventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (18) durch einen Einströmkanal (23) gespeist ist, daß sein in der Ausgangsstellung durch den Ventilkörper (Kugel 17) abgeschlossener Ventilsitz über Entlastungsbohrungen (24) entlastbar ist, und daß es durch ei­ nen Steuerkanal (25) mit dem Zylinderraum (26) für den Steuerkolben (28) verbunden ist.

11. Sprühventil nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer für die Abhebefeder (19) durch einen Einströmkanal (33) ge­ speist ist, daß der in der Ausgangsstellung freie Ventilsitz des Steuerventils (18) über Entlastungsbohrungen (24) entlastbar ist, und daß das Steuerventil (18) durch einen Steuerkanal (25) mit dem Zylinderraum (26) des Steuerkol­ bens (28) verbunden ist.

12. Sprühventil nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (11, 12) an seiner Mantelfläche einen Bereich (21) ver­ ringerten Durchmessers aufweist, der von einem Filtermantel (22) übergriffen ist, der ein durch ein perforiertes Rohr abgestütztes Feinfilter aufweist, und in den der Einströmkanal (23, 33) mündet.

13. Sprühventil nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein als Feinfilter vorgesehenes Edelstahl-Gewebefilter.