УСТРОЙСТВО ПОДВОДА ЩЕТКИ К ВАЛКУ Российский патент 2009 года по МПК B21B28/04 

Изобретение относится к устройству подвода щетки к валку, например, в прокатных клетях или направляющих устройствах, в частности, к рабочим или опорным валкам прокатной клети для горячей прокатки алюминия, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

В принципе у устройств подвода щетки к валкам в прокатных клетях существует необходимость в том, чтобы независимо от применяемых диаметров валков или роликов и их рабочих положений, а также независимо от износа щеток установить, по существу, постоянное усилие подвода. Для этого из уровня техники, во-первых, известны такие формы выполнения устройств подвода щетки к валкам или роликам, в которых отказываются от автоматической коррекции износа щеток. Во-вторых, известны такие формы выполнения, при которых, например, осуществляется ручная установка упора. Названные последними формы выполнения имеют при этом недостаток, заключающийся в том, что ручная установка упора для настройки, в сущности, постоянного усилия подвода при различных диаметрах валков или роликов и их рабочих положений является непригодной. Далее, из уровня техники известны такие формы выполнения, при которых применяют цилиндр, чтобы достичь рабочего положения, а также дополнительный пневматический цилиндр, который должен установить постоянное усилие подвода с помощью регулирования давления. При этом такие решения требуют дополнительной (рабочей) среды, уплотнений, не вызывающих большого трения, и т.д. В отношении уровня техники следует сослаться на следующие материалы.

Из EP 0 0605833 B1 известно устройство подвода щеточного валика, в частности, к рабочим валкам прокатной клети для горячей прокатки алюминия, при этом щеточный валик установлен с возможностью вращения против направления движения рабочих валков и поступательного перемещения параллельно рабочим валкам и установлен с обеих сторон в поворотных держателях. Поворотная опора каждого держателя щеточного валика при этом расположена в подушке рабочего валка, далее, держатель имеет поворотный рычаг, который находится между управляемым приводным элементом и возвращающим опорным элементом, причем приводной элемент расположен в балансировочном блоке или в гибочном блоке для рабочих валков, а опорный элемент - в подушке рабочего валка. При этом в одном варианте выполнения предусмотрено, что приводным элементом является нагружаемый гидравлической средой блок поршень-цилиндр двойного действия, шток поршня которого прилегает к поворотному рычагу. Далее, предусмотрено, что опорный элемент состоит из прилегающего к поворотному рычагу опорного штока и из опорного цилиндра, причем опорный шток может погружаться в опорный цилиндр под воздействием пружинного устройства, и опорный цилиндр расположен с возможностью поворота (стойка подшипника) на подушке рабочего валка. При этом может быть предусмотрено, что приводной элемент для поворотного рычага расположен в снабженном, по меньшей мере, одним гидравлическим цилиндром балансировочном блоке для рабочих валков; в другом варианте выполнения предусмотрено, что приводной элемент для поворотного рычага расположен в снабженном, по меньшей мере, одним гидравлическим цилиндром, неподвижном или перемещаемом гибочном блоке для рабочих валков. С помощью выполненного таким образом устройства подвода щеточного валика должны быть усовершенствованы применяемые прежде системы подвода щеток, а именно, в частности, на таких прокатных клетях, где условия монтажа и замены чрезвычайно сложные.

С помощью описанного, установленного с возможностью поворота держателя щеток должно быть достигнуто, в частности, преимущество в том, что не имеется никаких относительных перемещений в вертикальной плоскости между держателем щетки и подушкой. Не имеется также никакого относительного перемещения между держателем, приводным элементом и опорным элементом. В противоположность известным прежде решениям не обнаруживается также никакого изменения рычаговых соотношений и, как следствие, также никакого изменения усилий прижатия щеточного валика к рабочим валкам при изменении входа в клеть. Кроме того, достигалась бы чрезвычайно экономичная в отношении занимаемой площади конструкция, которая позволяла бы интегрироваться в имеющиеся конструкции прокатных клетей. При смене рабочих валков не требовалось бы никаких дорогостоящих монтажных и демонтажных мероприятий или дополнительных перестановок. Принцип действия описанной формы выполнения при этом таков, что в положении подвода щеточного валика этот щеточный валик и рабочие валки предварительно установлены на величину минимального расстояния между ними. Поверхностное прилегание обеих деталей можно регулировать путем приведения в действие системы поршень/цилиндр. Для этой цели гидравлическая рабочая среда вдавливается в пространство цилиндра этого приводного элемента, благодаря чему поршень и юбка поршня опускаются вниз на подушку валка. Вследствие этого головка штока поршня прижимает поворотный рычаг держателя вниз к поверхности контакта против усилия пружины опорного элемента, благодаря чему щеточный валик придвигается к рабочему валку, пока он не придет в положение прилегания к нему. Если система поршень-цилиндр гидравлически разгружается, то юбка поршня этой системы движется вверх, и нагруженный пружиной опорный шток перемещается в равной мере вверх и оказывает на поворотный рычаг такое действие, что держатель щеточного валика, и тем самым сам щеточный валик, отклоняется вниз вокруг поворотной опоры, пока между обоими валками не будет достигнуто заданное расстояние. Это расстояние задается с возможностью регулирования путем соответствующей установки ограничительного элемента на опорном штоке.

Документ DE-OS 2150781 относится к устройству подвода вращающейся щетки для очистки рабочих валков прокатной клети кварто. При этом предусмотрено, что опоры щетки закреплены на кольцах, которые расположены с возможностью вращения на находящихся на стороне валков крышках подшипников подушек опорного валка. В одном варианте выполнения кольца при этом снабжены наружным зубчатым венцом, в зацепление с которым входит приводная шестерня на противоположной по отношению к рабочим валкам стороне. Далее, предусмотрено, что шестерня закреплена на расположенном в подушке валу, на выступающем у наружной стороны стойки конце которого установлен без возможности вращения регулирующий рычаг, к которому прикреплен шток поршня, расположенного на подушке гидравлического цилиндра. С помощью такого устройства подвода должно быть возможным область между опорами рабочих валков и опорных валков выдерживать свободной от рычажного механизма. Опоры щетки должны при этом точно направляться с помощью колец, причем, как упоминалось, кольца могут быть снабжены наружным зубчатым венцом, в зацепление с которым на противоположной рабочим валкам стороне входит приводная шестерня. При этом в качестве приводов шестерен к подушкам прикреплены гидравлические цилиндры, штоки поршней которых воздействуют соответственно на регулирующий рычаг, который закреплен на выступающих у наружной стороны из подушек концах валов. При нагружении цилиндров опорные кольца поворачиваются, и щеточный валик отклоняется либо к рабочим валкам, либо от них. Чтобы обеспечить равномерный подвод с помощью обоих цилиндров, обе шестерни посредством вала связаны друг с другом без возможности вращения.

В случае этих известных устройств подвода вращающихся щеточных валиков или подобного недостатком является, в частности, то, что для получения постоянного усилия подвода следует контролировать большое количество параметров, как, например, изменение применяемых диаметров валков или роликов и их рабочее положение, а также износ щеток. При этом при механическом подводе с помощью цилиндров недостаток состоит, в частности, в том, что вследствие различных ходов или перемещений изменяются направления сил и плечи рычагов и возникающие в результате этого усилия подвода, оказываемые на щетку. С помощью усилия на цилиндре, таким образом, нельзя установить желательное постоянное усилие подвода на щетке.

Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача улучшить или усовершенствовать известные устройства подвода щетки при сохранении прежних преимуществ таким образом, чтобы с помощью простых средств, независимо от примененных диаметров валков и их рабочих положений, а также независимо от износа щетки, можно было установить постоянное усилие подвода.

Задача согласно изобретению решается благодаря тому, что устройство подвода щетки включает в себя, по меньшей мере, один установленный с возможностью вращения относительно поворотного рычага регулирующий элемент и элемент передачи сил для образования кинематической связи между поворотным рычагом и регулирующим элементом; при этом предусмотрено контролирующее устройство для контроля угла поворота регулирующего элемента относительно поворотного рычага; и предусмотрен регулирующий контур для поддержания постоянным усилия подвода щетки к валку на заданном значении усилия F₀ путем регулирования или поддержания постоянным контролируемого с помощью контролирующего устройства угла поворота с помощью, по меньшей мере, одного исполнительного элемента.

Таким образом, с помощью простых средств создается устройство подвода щетки, с помощью которого независимо от примененных диаметров валков и их рабочих положений, а также независимо от износа щеток можно установить постоянное усилие подвода. В конструкции согласно изобретению предпочтительным образом нужно контролировать еще лишь один параметр, а именно угол поворота, чтобы поддерживать усилие подвода постоянным. При этом посредством определения угла поворота выводится заключение об усилии на щетке. Изменяемые во время прокатки параметры, как, например, износ валков (меньший диаметр), износ щетки или изменяемое положение валков, не оказывают никакого влияния на величину усилия подвода, так как их изменения автоматически выравниваются с помощью конструкции согласно изобретению. Это действительно для изменяющегося диаметра или рабочих положений при смене валков. С помощью конструкции согласно изобретению достигается в целом очень простое и функционально корректное регулирование усилия подвода при применении лишь немногих дополнительных компонентов, при этом не требуется никаких дополнительных компонентов, как, например, дополнительные пневматические устройства или гидравлические устройства регулирования. Щетки служат, в частности, для очистки валков.

В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения между регулирующим элементом и поворотным рычагом выполнен элемент передачи сил в виде пружины сжатия. Это, конструктивно, - простой вариант выполнения.

Согласно другому варианту настоящего изобретения предусмотрено, что расположенный с возможностью вращения относительно поворотного рычага регулирующий элемент выполнен в виде установленного с возможностью вращения вокруг оси поворота переводного рычага. Такое выполнение позволяет особенно просто определять угол поворота. При этом рекомендуется, чтобы вращающееся щеточное устройство располагалось на одном конце поворотного рычага, и чтобы диаметрально противоположно расположенный его конец также лежал на оси поворота.

Согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения рекомендуется, чтобы исполнительный элемент для постоянного регулирования усилия подвода был выполнен в виде гидравлического цилиндра. С помощью этого гидравлического цилиндра является возможным без проблем постоянное регулирование усилия подвода. При этом в предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что исполнительный элемент для постоянного регулирования усилия подвода выполнен в виде гидравлического цилиндра, воздействующего на переводной рычаг.

Целесообразным, согласно другому выполнению настоящего изобретения, является то, что контролирующее устройство для угла поворота выполнено в виде датчика угла поворота. С помощью этого датчика угла поворота простым способом изменение усилия преобразуется в изменение угла для определения актуального действительного значения угла поворота.

Согласно другому выполнению настоящего изобретения рекомендуется, чтобы заданное значение усилия F₀ для регулирующего контура было установлено в зависимости от типа щетки. При этом, далее, предусмотрено, что заданное значение усилия F₀ для регулирующего контура установлено в зависимости от ширины валков.

Согласно другому признаку настоящего изобретения предусмотрено факультативно, что заданное значение усилия F₀ для регулирующего контура установлено в зависимости от материала валка. Далее согласно последнему признаку настоящего изобретения может быть факультативно предусмотрено, что заданное значение усилия F₀ для регулирующего контура установлено в зависимости от материала полосы.

Изобретение показано на чертежах, изображающих пример выполнения.

Показано:

Фиг.1 - вид сбоку устройства согласно изобретению для подвода вращающегося щеточного устройства, при этом щеточное устройство находится в его нулевом положении, в схематическом изображении,

Фиг.2 - вид сбоку согласно фиг.1 со щеточным устройством в его действующем, находящемся у валка положении, в схематическом изображении,

Фиг.3 - схематическое изображение регулирующего контура устройства подвода щетки согласно изобретению.

Соответствующее изобретению устройство подвода преимущественно вращающейся, в общем обозначенной символом 1 щетки предусмотрено для применения с валками, например в прокатных клетях, в частности, для рабочих и/или опорных валков прокатной клети для горячей прокатки алюминия. Устройство согласно изобретению может быть, однако, также, например, предусмотрено применительно к роликам в направляющем устройстве для прессованных изделий. На фиг.1 показано соответствующее изобретению устройство подвода вращающейся щетки 1 в ее нулевом положении, а на фиг.2 в ее действующем, находящемся у обозначенного символом 2 валка положении. При этом на обеих фигурах схематически обозначены различные рабочие положения этого валка 2. Основные конструкционные признаки прокатной клети при этом известны соответствующему специалисту и поэтому не представлены в чертеже. Щетки служат для очистки валков.

В устройстве согласно изобретению вращающаяся щетка 1 преимущественно расположена параллельно валку 2 с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения валков, и с возможностью поступательного перемещения. При поступательном перемещении вращающаяся щетка с помощью оказывающего усилие подвода устройства 3 подвода может приводиться в положение прилегания к валкам 2, см. фиг.1 или 2. При этом согласно изобретению предусмотрено, что это устройство 3 подвода включает в себя расположенный с возможностью поворота относительно поворотного рычага 12 со щеткой 1 регулировочный элемент 5, который посредством элемента 4 передачи сил находится в кинематической связи с поворотным рычагом. Регулировочный контур 6, исходя из заданного значения усилия F₀ для постоянного регулирования усилия подвода, выполнен таким образом, что с помощью контролирующего устройства 7 для угла поворота регулирующего элемента 5 относительно щетки 1 усилие подвода может устанавливаться постоянным с помощью исполнительного элемента 8. На фиг.3 схематически представлен этот регулировочный контур 6 для подвода вращающейся щетки 1.

С помощью этих средств создано устройство подвода вращающегося щеточного устройства 1, при котором, независимо от примененных диаметров валков и их рабочих положений, а также независимо от износа щеток, можно устанавливать постоянное усилие подвода, причем в устройстве согласно изобретению нужно контролировать еще лишь один параметр, а именно угол поворота, чтобы усилие подвода поддерживать постоянным. При этом при повороте регулировочного элемента 5 относительно вращающейся щетки 1 с помощью угла поворота выводится заключение об усилии, оказываемом на щетку. Изменяющиеся во времени, например, в процессе прокатки параметры, как, например, износ валков (меньший диаметр), износ щетки или изменившееся положение валков, не имеют при этом никакого влияния на усилие подвода, так как эти изменения выравниваются. Это действительно также для изменяющихся диаметров или рабочих положений при смене валков. С помощью конструкции согласно изобретению достигается в целом очень простое и функционально корректное регулирование усилия подвода при применении немногих дополнительных компонентов, при этом не нужны такие дополнительные компоненты, как, например, дополнительные пневматические устройства или гидравлическое управление.

В показанном на чертежах варианте выполнения конструкции согласно изобретению элемент 4 для передачи сил между регулирующим элементом 5 и вращающимся щеточным устройством 1 выполнен в виде пружины 9 сжатия. С помощью этой пружины 9 сжатия угол поворота регулировочного элемента 5 относительно щетки или поворотного рычага в линейной зависимости можно преобразовать в изменение усилия подвода. При этом, см. фиг.1 или 2, установленный с возможностью поворота относительно щетки 1 регулировочный элемент 5 выполнен в виде расположенного с возможностью поворота вокруг оси 10 поворота переводного рычага 11. Сама вращающаяся щетка 1 расположена на поворотном рычаге 12, диаметрально противоположный конец которого расположен на оси 10 поворота. Благодаря такому образованию становится возможным простое определение угла поворота.

Исполнительный элемент 8 для постоянного регулирования усилия подвода в представленном примере выполнения, см. фиг.1 и 2, выполнен в виде гидравлического цилиндра 13, воздействующего на переводной рычаг 11 посредством непоказанного здесь шарнира. С помощью этого воздействующего на переводной рычаг 11 гидравлического цилиндра 13 без проблем возможно постоянное регулирование усилия подвода. Контролирующее устройство 7 для угла поворота при этом выполнено в виде датчика 14 угла поворота, см. фиг.1 и 2. С помощью этого датчика 14 угла поворота простым способом изменение усилия преобразуется в изменение угла для определения актуального фактического значения угла поворота.

В конструкции согласно изобретению, кроме того, предусмотрено, что заданное значение усилия F₀ для регулировочного контура 6 образовано в зависимости от типа щетки (например, вида щетины) и от ширины валков. Факультативно можно далее предусмотреть, чтобы заданное значение усилия F₀ для регулирующего контура было установлено в зависимости от прокатываемого материала (например, стали, меди или т.п.).

С помощью конструкции согласно изобретению можно установить постоянное усилие подвода, независимо от примененных диаметров валков и их рабочих положений, а также независимо от износа щеток. Для этого, см. фиг.3, которая показывает схематически регулирующий контур 6 устройства согласно изобретению, в преобразующем устройстве 15 пересчитывается заданное значение усилия F_задан. в заданное значение угла α_ЗАДАН. для угла поворота, которое направляется в компаратор 16 заданных и фактических значений. С помощью этого компаратора заданных и фактических значений путем сравнения с актуальным фактическим значением α_факт. определяется отклонение e регулируемой величины от заданного значения угла поворота, которое направляется в регулирующее устройство 17. Это регулирующее устройство 17 определяет регулируемую переменную для выполненного в виде гидравлического цилиндра 13 исполнительного элемента 8. Исходная величина исполнительного элемента 8 или гидравлического цилиндра 13 направляется затем в выполненное в виде датчика 14 угла поворота контролирующее устройство 7 для угла поворота, причем контролирующее устройство 7 в конечном итоге изменяет угол поворота таким образом, чтобы отклонение регулируемой величины от заданного значения установилось, по возможности, на нуль и заданное значение усилия. Актуальное фактическое значение α_факт. затем последовательно подвергается дальнейшему контролю и снова возвращается в компаратор 16 заданных и фактических значений, и определяется новое отклонение e регулируемой величины для повторения процесса.

Как уже упоминалось, представленные формы выполнения следует расценивать лишь как пример осуществления изобретения, в котором возможны модификации. Так, например, в частности, регулировочный элемент 5, элемент 4 для передачи сил, а также исполнительный элемент 8 могут быть образованы с отклонением от представленных форм выполнения, далее, возможно также другое расположение для вращающегося щеточного устройства 1.

Перечень обозначений

1 - (вращающаяся) щетка

2 - (рабочий) валок

3 - устройство подвода (для 1 к 2)

4 - элемент передачи сил

5 - регулировочный элемент

6 - регулирующий контур

7 - контролирующее устройство

8 - исполнительный элемент

9 - пружина сжатия

10 - ось поворота (для 1)

11 - переводной рычаг

12 - поворотный рычаг

13 - гидравлический цилиндр

14 - датчик угла поворота

15 - преобразующее устройство F_задан./α_задан.

16 - компаратор заданных и фактических значений

17 - регулятор

е - отклонение регулируемой величины от заданного значения

Изобретение предназначено для подвода с постоянным усилием щетки к рабочим и/или опорным валкам прокатной клети для горячей прокатки алюминия. Щетка смонтирована на поворотном рычаге и с помощью оказывающего усилие подвода подводящего устройства может приводиться в состояние прилегания к валку. Постоянство усилия подвода щетки к поверхности валка при различных диаметрах и рабочих положениях валков, различном износе щетки обеспечивается за счет того, что подводящее устройство для щетки включает в себя, по меньшей мере, один расположенный с возможностью вращения на поворотном рычаге регулировочный элемент, который находится в кинематической связи с поворотным рычагом посредством элемента для передачи сил. Регулировочный контур, исходя из заданного значения усилия F₀ для постоянного регулирования усилия подвода, выполнен такого вида, что с помощью контролирующего устройства для угла отклонения регулирующего элемента относительно поворотного рычага усилие подвода может постоянно регулироваться посредством исполнительного элемента. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство подвода щетки (1) к валку (2) для деформации или направления ленточного материала, в частности в прокатных клетях или направляющих устройствах, включающее поворотный рычаг (12), на одном конце которого расположена с возможностью вращения и предпочтительно параллельно валку (2) щетка (1), а другой конец поворотного рычага (12) расположен с возможностью вращения вокруг оси (10) поворота, и устройство (3) подвода для подвода щетки (1) к валку (2) с усилием подвода, отличающееся тем, что устройство (3) подвода щетки (1) включает, по меньшей мере, один расположенный с возможностью вращения относительно поворотного рычага (12) регулировочный элемент (5) и элемент (4) передачи сил для образования кинематической связи между поворотным рычагом (12) и регулировочным элементом (5), контролирующее устройство (7), предусмотренное для контроля угла поворота регулировочного элемента (5) относительно поворотного рычага (12), и регулировочный контур (6) для поддержания постоянным усилия подвода щетки (1) к валку (2) на заданном усилии (F₀) путем регулирования или поддержания постоянным контролируемого контролирующим устройством (7) угла поворота посредством, по меньшей мере, одного исполнительного элемента (8).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент (4) передачи сил выполнен между регулировочным элементом (5) и поворотным рычагом (12) в виде пружины сжатия.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что расположенный с возможностью вращения относительно щетки (1) регулировочный элемент (5) выполнен в виде переводного рычага (11).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулировочный элемент (5) расположен с возможностью вращения вокруг оси (10) поворота.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что исполнительный элемент (8) для постоянного регулирования усилия подвода выполнен в виде гидравлического цилиндра (13).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что исполнительный элемент (8) для постоянного регулирования усилия подвода выполнен в виде гидравлического цилиндра (13), воздействующего на переводной рычаг (11).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контролирующее устройство (7) для угла поворота выполнено в виде датчика (14) угла поворота.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заданное значение усилия (F₀) для регулирующего контура (6) установлено в зависимости от типа щетки.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заданное значение усилия (F₀) для регулирующего контура (6) установлено в зависимости от ширины валка.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заданное значение усилия (F₀) для регулирующего контура (6) установлено в зависимости от материала валка.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заданное значение усилия (F₀) для регулирующего контура (6) установлено в зависимости от материала полосы.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валок (2) и/или щетка (1) выполнены вращающимися.