DE69914836T2

DE69914836T2 - Ölfilmlager und Keilverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE69914836T2
Application number: DE69914836T
Authority: DE
Inventors: Thomas C. Jr. Marlboro Wojtkowski
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-08-17
Also published as: AU722309B2; BR9903887A; ZA995184B; CN1252326A; DE69914836D1; JP3364605B2; EP0982084A2; JP2000061336A; ATE259683T1; TW424010B; EP0982084A3; EP0982084B1; ES2214814T3; US6123461A; CN1135140C; CA2279787A1; KR20000017445A; CA2279787C; AU4466399A; KR100365463B1

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Ölfilmlager des Typs, welcher verwendet wird, um die verjüngten Zapfen von Walzen in einem Walzwerk drehbar zu tragen, und betrifft insbesondere eine Verbesserung bei Hülsen, welche in solchen Lagern verwendet werden, sowie der Art und Weise, wie solche Hülsen drehbar auf den Walzenzapfen befestigt werden und axial von diesen entfernt werden.
US 4 093 321 offenbart ein Lager mit einem konusförmigen Achszapfen/Achslager für Walzen, welches in Walzwerken verwendet wird, und US 4 372 626 offenbart ein Lager mit einem konusförmigen Achszapfen für Walzen, welches in Walzwerken verwendet wird, umfassend eine Keilverbindungsanordnung zum Verkeilen der Walzenzapfenhülse mit dem Walzenzapfen.
In einem herkömmlichen Ölfilmlager des Typs, welcher in der 7 gezeigt ist, und welcher in dem US-Patent mit der Nummer 4 772 137 offenbart ist, wird eine Hülse 10 axial auf dem verjüngten Abschnitt 12 eines Walzenzapfens, welcher axial von dem Walzenrumpf 6 hervorsteht, aufgenommen. Die Hülse weist eine verjüngte innere Oberfläche 18 auf, welche axial auf dem verjüngten Walzenzapfenabschnitt 12 aufgenommen wird, und eine zylindrische äußere Oberfläche 20, welche in einer Buchse 22, welche in einem Einbaustück 24 beinhaltet ist und relativ zu diesem befestigt ist, für eine Drehbewegung achsgelagert ist. Ein Ende der Hülse ist mit einem radial nach außen hervorstehenden kreisförmigen Flansch 26 versehen sowie mit einem radial nach innen hervorstehenden kreisförmigen Kragen 28. Keilnuten 30 sind in den Kragen 28 hineingearbeitet. Keile 32 werden in Aussparungen 34 in einem zylindrischen Abschnitt 36 mit einem reduzierten Durchmesser des Walzenzapfens aufgenommen. Die Keile 32 ragen in die Keilnuten 30 in dem inneren Hülsenkragen 28 hinein, um die Hülse 10 gegen eine Drehung relativ zu dem verjüngten Walzenzapfenabschnitt 12 zu befestigen.
Andere herkömmliche Lagerkomponenten umfassen einen inneren Dichtungsaufbau 38, einen die Hülse zurückhaltenden Ring 40, ein Walzenschublager 42 und zugeordnete Halte- und äußere Dichtungselemente, welche allgemein mit 44 bezeichnet sind.
Das Einbaustück 24, die Buchse 22, die Hülse 10 und die anderen oben beschriebenen herkömmlichen Komponenten sind als eine einzelne Einheit oder ein einzelner Zusammenbau auf dem Walzenzapfen axial aufnehmbar oder von diesem entfernbar. Während der axialen Bewegung wird das Einbaustück 24 in die Richtung des Pfeils 46 gezogen. Die Buchse 22 folgt dem Einbaustück, und durch das Ineinandereingreifen des äußeren Endes der Buchse mit dem Hülsenflansch 26 wird die Hülse axial von dem verjüngten Abschnitt 12 des Walzenzapfens entfernt und wegbewegt.
Mit Bezug auf die 8 wird verständlich sein, dass die Hülse 10 aus einem zylindrischen Schmiedestück 48 gearbeitet ist, welches anfänglich mit dem äußeren Durchmesser und dem inneren Durchmesser hergestellt wird, welche jeweils mit „X" und „Y" angezeigt sind. Die 9 zeigt das längsgeschnittene Profil der Hülse 10 überlagert auf dem Umriss des längsgeschnittenen Profils des Schmiedestücks 48 in gestrichelten Linien. Man kann erkennen, dass der äußere Durchmesser X des Schmiedestücks durch die Notwendigkeit vorgegeben wird, den kreisförmigen externen Flansch 26 auszuführen, und dass der innere Durchmesser Y auf ähnliche Weise durch die Notwendigkeit vorgegeben wird, den kreisförmigen inneren Hülsenkragen 28 auszuführen. Während der Bearbeitung des Schmiedestücks, um die Hülse zu produzieren, wird Metall von außen bei „a" und „b" entfernt und innen bei „c" und „d". Der daraus resultierende Verlust an Metall durch die Bearbeitung macht näherungsweise das 2,6-fache des Gewichts der fertiggestellten Hülse aus. Somit ist ein 4300 Kilogramm schweres Schmiedestück notwendig, um eine Hülse herzustellen, welche näherungsweise 1635 Kilogramm wiegt, wobei näherungsweise 2665 Kilogramm an Metall während des Bearbeitungsverfahrens verloren gehen. Die Kosten dieses verlorenen Metalls sind beträchtlich, weil dies die Kosten der wiederholten Wärmebehandlung während des Schmiedens und des nachfolgenden Entfernens desselben (verlorenen Metalls) während des Bearbeitungsverfahrens sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine signifikante Verminderung dieser Kosten zu erreichen, durch Reduzieren von beidem, der Größe des Schmiedestücks, welches erforderlich ist, um die Hülse herzustellen, und des Ausmaßes an verlorenem Metall während der nachfolgenden maschinellen Bearbeitung des Schmiedestücks.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Walzwerkölfilmlager des Typs zur Verfügung, welcher eine Hülse (50) mit einer verjüngten inneren Oberfläche (52) aufweist, welche axial auf einem verjüngten Abschnitt (12) eines Walzenzapfens aufgenommen wird und drehbar im Hinblick auf diesen befestigt wird, wobei die Hülse eine zylindrische äußere Oberfläche (54) aufweist, welche für eine Drehung innerhalb einer Buchse (22), die in einem Einbaustück (24) beinhaltet ist, achsgelagert ist, wobei das Einbaustück, die Buchse und die Hülse als eine Einheit von dem Walzenzapfen axial entfernbar sind, wobei die gesagte Hülse aus einem zylindrischen geschmiedeten Rohling (maschinell) gearbeitet ist und einen maximalen äußeren Durchmesser (x) aufweist, der gleich dem Durchmesser der gesagten zylindrischen äußeren Oberfläche ist; gekennzeichnet durch wenigstens eine Passfeder (56, 62), welche getrennt ist von der gesagten Hülse und an dieser befestigt ist, wobei die gesagte Passfeder einen Basisbereich (56c, 62a) aufweist, der an einen äußeren Bereich (56b, 62c) durch einen mittleren Bereich (56a, 62b) angefügt ist, wobei der gesagte Basisbereich sich radial nach innen, ausgehend von dem Inneren der gesagten Hülse erstreckt und in eine Kerbe (60) in dem gesagten Walzenzapfen eingesetzt ist, wobei der gesagte mittlere Bereich sich radial durch die gesagte Hülse erstreckt, und der gesagte äußere Bereich sich radial nach außen, ausgehend von dem äußeren der gesagten Hülse erstreckt und eingreifbar ist durch die gesagte Buchse, während des axialen Entfernens der gesagten Einheit von dem Walzenzapfen.
Die vorliegende Erfindung leitet sich aus der Realisierung dessen ab, dass signifikante Verminderungen hinsichtlich der Größe des geschmiedeten Rohlings sowie hinsichtlich der Kosten, welche bei seiner Herstellung und Bearbeitung eingebunden werden, realisiert werden können, durch Eliminieren des radial nach außen vorstehenden kreisförmigen Flansches 26 zugunsten von separaten Elementen, welche an der Hülse nach der Bearbeitung befestigt werden können, um dadurch den geforderten mechanischen Eingriff ineinander zwischen der Hülse und der Buchse während des Entfernens des Lagers zur Verfügung zu stellen. Die separaten Elemente umfassen vorteilhaft neu entworfene Passfedern, welche mit dem Walzenzapfen und der Hülse in solch einer Art und Weise im Eingriff stehen, welche ebenso die Eliminierung des herkömmlichen nach innen ragenden kreisförmigen Hülsenkragens 28 ermöglicht.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun in einem größeren Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Die 1 eine längsgeschnittene Ansicht eines Lageraufbaus ist, welcher eine vorzuziehende Ausführung einer Hülsen- und Keilverbindungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
die 2 eine quergeschnittene Ansicht ist, gezogen entlang der Linie 2-2 aus der 1;
die 3 eine längsgeschnittene Ansicht der Hülse, welche in der 1 gezeigt ist, ist, überlagert auf dem Umriss eines geschmiedeten Rohlings, welcher eine dünnere zylindrische Wand und einen reduzierten äußeren Durchmesser aufweist;
die 4 eine teilgeschnittene Ansicht ist, welche eine alternative Ausführung einer Keilverbindungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
die 5 eine quergeschnittene Ansicht ist, gezogen entlang der Linie 5-5 aus der 4;
die 6 eine teilweise quergeschnittene Ansicht durch eine andere alternative Ausführung einer Hülse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
die 7 eine längsgeschnittene Ansicht eines Walzwerkölfilmlagers ist, welches eine herkömmliche Hülsen- und Keilverbindungsanordnung beinhaltet;
die 8 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen zylindrischen geschmiedeten Rohlings ist; und
die 9 eine längsgeschnittene Ansicht einer herkömmlichen Hülse ist, überlagert auf dem längsgeschnittenen Umriss eines zylindrischen geschmiedeten Rohlings, aus welchem die Hülse gearbeitet ist.
Ein Ölfilmlager, welches eine vorteilhafte Ausführung einer neu entworfenen Hülsen- und Keilverbindungsanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beinhaltet, ist in den 1 und 2 gezeigt, in welchen dieselben Bezugszeichen verwendet worden sind, um herkömmliche Komponenten, welche zuvor mit Bezug auf die 7 beschrieben worden sind, zu identifizieren. Die Hülse 50 der vorliegenden Erfindung ist wiederum mit einer verjüngten inneren Oberfläche 52 versehen, welche auf dem verjüngten Abschnitt 12 des Walzenzapfens sitzt, und mit einer zylindrischen äußeren Oberfläche 54, welche für eine Drehung in der Buchse 22, welche in dem Einbaustück 24 beinhaltet ist, achsgelagert ist.
Keilaufbauten/Passfedern, welche allgemein mit 56 bezeichnet sind, werden verwendet, um die Hülse 50 drehbar an dem Walzenzapfen zu befestigen. Jede Passfeder weist eine im wesentlichen T-förmige Konfiguration auf, wobei ein Radialsegment 56a einen vorstehenden äußeren Bereich 56b aufweist, welcher durch eine Buchse 22 während des axialen Entfernens des Lagers von dem Walzenzapfen greifbar ist. Das Radialsegment 56a erstreckt sich durch eine gestufte Bohrung in der Hülse 50 und ist an ein Basissegment 56c mittels eines Bolzens 58 oder eines ähnlichen Befestigungselements angeschlossen. Das Basissegment 56c ist in einer Kerbe oder Nut 60 aufgenommen, welche in den zylindrischen Zapfenbereich 36 benachbart zu dem verjüngten Abschnitt 12 des Walzenzapfens geschnitten ist. Die radial hervorstehenden äußeren Bereiche 56b der Passfedern 56 nehmen den Platz des herkömmlichen kreisförmigen Hülsenflansches 26 ein, und die Basissegmente 56c der Passfedern nehmen den Platz des herkömmlichen nach innen überstehenden kreisförmigen Kragens 28 ein. Somit kann nun, wie in der 3 gezeigt ist, der maximale äußere Durchmesser X des Schmiedestücks 48' auf den Durchmesser der zylindrischen äußeren Oberfläche 54 der resultierenden Hülse reduziert werden, und der minimale innere Durchmesser Y des Schmiedestücks kann nun auf den minimalen inneren Durchmesser der verjüngten inneren Oberfläche 52 vergrößert werden. Durch diese Konfiguration kann der zylindrische Rohling 48' mit einer dünneren Wand geschmiedet werden, welche jeweils äußere und innere Durchmesser X, Y aufweist, welche sich dem Abstand der zylindrischen äußeren Oberfläche 54 und dem minimalen Durchmesser der verjüngten inneren Oberfläche 52 annähern. Zudem ist eine (maschinelle) Bearbeitung nur minimal bei b' sowie innen bei d' erforderlich, um den notwendigen inneren Konus zur Verfügung zu stellen. Durch Verwenden eines kleineren, dünneren geschmiedeten Rohlings und durch Vermindern des Werkstoffverlusts während der (maschinellen) Bearbeitung, realisiert die vorliegende Erfindung Gewichtseinsparungen in der Größe von 25 Prozent im Vergleich zu der Herstellung des herkömmlichen Hülsendesigns, welches in der 7 dargestellt ist.
Eine alternative Ausführung der Erfindung ist in den 4 und 5 gezeigt. Hier ist jede Passfeder 62 einstückig und im wesentlichen L-förmig, wobei ein Basisbereich 62a wiederum in einer Kerbe bzw. Nut 60 in dem Abschnitt 36 des zylindrischen Walzenzapfens mit reduziertem Durchmesser aufgenommen ist. Ein mittlerer Passfederbereich 62b ist in einem Schlitz 63 in dem Ende der Hülse 50 aufgenommen, und ein radial nach außen überstehender Endbereich 62c ist für ein Ineinandereingreifen mit der Buchse 22 während des Enffernens des Lagers von dem Walzenzapfen angeordnet. Die Passfeder 62 wird an ihrem Platz in dem Schlitz 63 durch ein herkömmliches mit Gewinde versehenes Befestigungselement 65 gehalten. Hierbei weist die Hülse 50 wiederum einen maximalen äußeren Durchmesser auf, welcher gleich dem Durchmesser ihrer äußeren zylindrischen Oberfläche 54 ist, und einen minimalen inneren Durchmesser, welcher gleich dem minimalen Durchmesser ihrer verjüngten inneren Oberfläche 52 ist.
Noch eine weitere, obgleich viel weniger vorzuziehende Ausführung ist in der 6 dargestellt. Hier wurde der herkömmliche, kreisförmige innere Kragen 28 beibehalten, um das Nachrüsten auf herkömmliche Walzen zu ermöglichen. Der äußere Hülsenflansch ist jedoch wiederum durch einen oder mehrere radial hervorstehende Elemente 66 ersetzt worden, welche in Taschen 68 aufgenommen sind und an ihrem Platz durch Befestigungselemente 70 befestigt sind. Obwohl diese Anordnung geringere Einsparungen an verlorenem Metall und Bearbeitungskosten ermöglicht, kann sie immer noch zu einer Verminderung von verlorenem Metall in der Größe von 10 Prozent beitragen, verglichen zu dem, was sich ergibt, wenn die herkömmliche Hülse hergestellt wird, welche in der 7 gezeigt ist.
Im Lichte des Vorhergehenden wird es für den Fachmann nun verständlich sein, dass zahlreiche Modifikationen an den offenbarten Ausführungen möglich sind. Beispielsweise kann die Form der Passstifte variiert werden, mit der einzigen Beschränkung des Erreichens eines drehfesten Ineinandergreifens zwischen der Hülse und dem Walzenzapfen und eines axialen Ineinandergreifens zwischen der Hülse und dem äußeren Buchsenende. Die Anzahl der Passfedern kann variiert werden wie auch die Art und Weise, auf welche sie entfernbar in dem Lageraufbau befestigt sind.
Es ist beabsichtigt, diese und andere Änderungen oder Modifikationen zu beanspruchen, welche in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Ein Walzwerkölfilmlager des Typs, welcher eine Hülse (50) mit einer konischen inneren Oberfläche (52) aufweist, die axial aufgenommen auf einem verjüngten Abschnitt (12) eines Walzenzapfens und drehfest im Hinblick auf diesen befestigt ist, wobei die Hülse eine zylindrische äußere Oberfläche (54) aufweist, welche für eine Drehung innerhalb einer Buchse (22), die in einem Einbaustück (24) beinhaltet ist, achsgelagert ist, wobei das Einbaustück, die Buchse und die Hülse axial als eine Einheit von dem Walzenzapfen entfernbar sind, die gesagte Hülse aus einem zylindrischen, geschmiedeten Rohling gearbeitet ist und einen maximalen äußeren Durchmesser (x) aufweist, welcher gleich dem Durchmesser der gesagten zylindrischen äußeren Oberfläche ist; gekennzeichnet durch wenigstens eine Passfeder (56, 62), welche getrennt von und befestigt an der gesagten Hülse ist, wobei die gesagte Passfeder einem Basisbereich (56c, 62a) aufweist, der an einem äußeren Bereich (56b, 62c) durch einen mittleren Bereich (56a, 62b) angefügt ist, wobei der gesagte Basisbereich radial nach innen von der Innenseite der gesagten Hülse herausragt und in eine Kerbe (60) in dem gesagten Walzenzapfen eingesetzt ist, der gesagte mittlere Bereich sich radial durch die gesagte Hülse erstreckt, und der gesagte äußere Bereich radial nach außen von der Außenseite der gesagten Hülse herausragt und durch die gesagte Buchse während des Entfernens in axialer Richtung der gesagten Einheit von dem Walzenzapfen greifbar ist.
Das Ölfilmlager, wie beansprucht in Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die gesagte Hülse einen minimalen inneren Durchmesser (Y) aufweist, welcher gleich dem minimalen Durchmesser der gesagten konischen inneren Oberfläche (52) ist.
Das Ölfilmlager, wie beansprucht in Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (62b) der gesagten Passfeder (62) in einem Schlitz (64) in einem Ende der gesagten Hülse aufgenommen ist.
Das Ölfilmlager, wie beansprucht in Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (56a) der gesagten Passfeder (56) durch eine Öffnung in der gesagten Hülse hindurchragt.
Das Ölfilmlager, wie beansprucht in Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenzapfen mit einem zylindrischen Abschnitt (36) versehen ist, welcher benachbart zu dem verjüngten Abschnitt angeordnet ist, und wobei der Basisbereich der gesagten Passfeder in einer Kerbe in dem gesagten zylindrischen Abschnitt sitzt.
Das Ölfilmlager, wie beansprucht in Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Basisbereich (56c) trennbar an den gesagten mittleren Bereich (56a) angeschlossen ist.