Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zum Einbau zwischen den Walzenzapfen einer Walze und einem Einbaustück, in welchem die Walze in einem Walzgerüst drehbar gelagert ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Walzenanordnung mit einer Walze und einem Einbaustück, in welchem die Walze mit einem ihrer Zapfen drehbar gelagert ist. Weiterhin umfasst die Walzenanordnung die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung, welche zwischen dem kegelstumpfförmigen Walzenzapfen und einem Dichtungsring des Einbaustücks gelagert ist.

Derartige Dichtungsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik, zum Beispiel aus den Europäischen Patentschriften EP 1 625 897 B1 oder EP 1 136 142 B1 oder der internationalen Patentanmeldung WO 2008/092616 grundsätzlich bekannt. Weiterhin ist eine derartige Dichtungsvorrichtung und Walzenanordnung aus der Informationsbroschüre„MORGOIL, Roll Neck Bearings" der SMS Siemag AG bekannt, wie sie in Figur 2 der vorliegenden Beschreibung dargestellt sind. Konkret ist in Figur 2 eine klassische Walzenanordnung gezeigt mit einer Walze 200, welche im Wesentlichen aus einem Walzenballen 220 und mindestens einem an den Ballen angeformten kegelstumpfförmigen Walzenzapfen 210 besteht. Auf den Walzenzapfen drehfest aufgeschoben ist eine Zapfenbuchse 310. Der Walzenzapfen mit der Zapfenbuchse ist drehbar gelagert in einer Lagerbuchse 330, welche ihrerseits drehfest mit einem Einbaustück 300 verbunden ist. Zwischen der Zapfenbuchse 310 und der Lagerbuchse 330 ist ein Schmierfilm 325 ausgebildet.

An die ballenseitige Stirnseite des Einbaustücks 300 ist ein Dichtungsring 320 als Deckel angeschraubt. Weiterhin ist eine Dichtungsvorrichtung 1 10 zu erkennen, welche - in radialer Richtung - zwischen dem kegelstumpfförmigen Walzenzapfen 210 und dem Dichtungsring und - in axialer Richtung - zwischen der ballenseitigen Stirnseite 312 der Zapfenbuchse 310 und dem kegelstumpfförmigen Walzenzapfen 210 bzw. einem Anschlag 340 eingespannt ist. Die aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungsvorrichtung 100 weist ein ringförmiges Bewehrungselement 130 auf, welches bandförmig ausgebildet ist und den Hauptkörper 1 10 der Dichtungsvorrichtung auf seiner Außenseite koaxial zur Längsachse der Walzenanordnung bzw. des Dichtungselementes umspannt. Der bandförmige Abschnitt 132 sichert eine hohe Maßgenauigkeit bzw. Verformungsstabilität insbesondere gegenüber auftretenden Fliehkräften.

Beim Zusammenbau der Walzenanordnung wird die Zapfenbuchse 310 in Richtung Walzenballen 220 auf den Walzenzapfen aufgeschoben. Dabei wird gleichzeitig die Dichtungsvorrichtung 100 in axialer Richtung zwischen dem Anschlag 340, dem kegelstumpfförmigen Walzenzapfen 210 und der ballenseitigen Stirnseite 312 der Zapfenbuchse 310 eingespannt. Bei dieser axialen Verschiebung besteht aufgrund der gegebenen Reibungsverhältnisse die Gefahr, dass sich die Dichtungsvorrichtung so verformt, dass die Dichtungskränze „einklappen". Die Dichtungsvorrichtung und insbesondere die Dichtlippen können dann ihre Funktion nicht mehr ordnungsgemäß erfüllen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Dichtungsvorrichtung und Walzenanordnung dahingehend weiterzubilden, dass die Form der Dichtungsvorrichtung beim Aufschieben auf den kegelstumpfförmigen Walzenzapfen stabil erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beanspruchte Dichtungsvorrichtung gelöst. Diese Dichtungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ihr Bewehrungselement neben dem koaxialen bandförmigen Abschnitt mindestens einen mit dem bandförmigen Abschnitt verbundenen und sich von dem bandförmigen Abschnitt radial nach außen erstreckenden Flansch aufweist, welcher mit dem Dichtungskranz verbunden ist.

Der Begriff „axial" meint im Rahmen der vorliegenden Beschreibung stets „in Richtung" der Längsachse der Dichtungsvorrichtung oder parallel dazu. Im zusammengebauten Zustand, dass heißt, wenn die Dichtungsvorrichtung zwischen Walzenzapfen und Einbaustück montiert ist, fällt die Längsachse der Dichtungsvorrichtung mit der Längsachse der Walze zusammen. Die Begriffe „radial" und„koaxial" beziehen sich jeweils auf die besagte Längsachse.

Der erfindungsgemäße Flansch ist mit dem koaxialen bandförmigen, dass heißt rohrförmigen Abschnitt des Bewehrungselementes zumindest weitgehend biegesteif verbunden, so dass er beim Aufschieben des Dichtungselementes auf den Zapfen auftretenden koaxialen Kräften standhalten kann. Aufgrund seiner Verbindung mit dem Dichtungskranz gewährleistet der Flansch deshalb auch eine deutlich vergrößerte Biegesteifigkeit des Dichtungskranzes bei auftretenden koaxialen Kräften. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Dichtungskranz mit den angeformten Dichtlippen auch nach dem Aufschieben auf den Walzenzapfen in eingebautem Zustand seiner Dichtfunktion nachkommen kann, weil dann gewährleistet ist, dass die Dichtlippen an der Innenseite des Dichtungsringes anliegen.

Das Bewehrungselement mit seinem koaxialen bandförmigen Abschnitt und seinem mindestens einen daran angeformten Flansch ist vorzugsweise einstückig aus faserverstärktem Kunststoff gebildet. Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff bietet den Vorteil, dass die gewünschte dreidimensionale Struktur des Bewehrungselementes mit U-förmigem Querschnitt einfach hergestellt werden kann, dass das Gewicht des Bewehrungselementes relativ gering gehalten werden kann und dass insbesondere die erforderliche Formstabilität und Steifigkeit erzielt werden können. Als Fasermaterialien eignen sich insbesondere Textil-, Aramid-, Kohlenstoff-, oder Glasfasern, vorzugsweise in Form eines Gewebes. Der bandförmige Abschnitt des Bewehrungselementes weist vorzugsweise eine Armierung in Form eines Metallbandes, vorzugsweise eine Stahlbandes auf, wobei die Armierung zumindest teilweise mit dem faserverstärktem Kunststoff umgeben ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Hauptkörper nicht nur ein, sondern zwei angeformte sich radial nach außen erstreckende Dichtungskränze auf, welche parallel zueinander angeordnet und in axialer Richtung zueinander beabstandet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Bewehrungselement neben dem koaxialen bandförmigen Abschnitt nicht nur einen, sondern zwei mit dem bandförmigen Abschnitt verbundene und sich radial von diesem nach außen erstreckende Flansche auf, welche parallel zueinander angeordnet und in axialer Richtung zueinander beabstandet sind. Das Bewehrungselement ist dann vorzugsweise zwischen den beiden Dichtungskränzen angeordnet und die beiden Flansche des Bewehrungselementes sind jeweils mit den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Dichtungskränze verbunden. In diesem Fall gewährleisten die beiden Flansche die gewünschte Formstabilität von insbesondere den beiden Dichtungskränzen gegen mögliche auftretende koaxiale Kräfte bei der Montage.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der koaxiale bandförmige Abschnitt des Bewehrungselementes mit Hilfe eines Sicherungsmittels, vorzugsweise in Form einer Stiftsicherung gegen eine Verschiebung relativ zu dem Hauptkörper gesichert. Die Gefahr einer Verschiebung des Bewehrungselementes relativ zum Hauptkörper besteht insbesondere bei der Fertigung des Dichtungselementes, wenn das Dichtungsmaterial in eine entsprechende Form für die Dichtungsvorrichtung eingespritzt wird. Dann ist es wichtig, dass das vorgefertigte Bewehrungselement ortstabil gesichert wird, damit es bei ausgehärteter Dichtungsvorrichtung an der richtigen Stelle platziert ist. Das Bewehrungselement ist mit dem Dichtungselement vorzugsweise unlösbar verbunden. Es stellt somit einen integrierten Bestandteil der Dichtungsvorrichtung dar und ist insbesondere in die Dichtungsvorrichtung bzw. den Hauptteil und die Dichtlippen einvulkanisiert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die zapfenbuchsenseitige Stirnseite des Hauptkörpers der Dichtungsvorrichtung - im Querschnitt gesehen und im unbelasteten Zustand - eine keilförmige Verbreiterung auf, wobei sich der Hauptkörper in radialer Richtung nach Innen, dass heißt in Richtung auf die Längsachse der Dichtungsvorrichtung hin - an der Stirnseite zunehmenden verbreitert. Diese keilförmige Ausbildung der Stirnseite des Hauptkörpers der Dichtungsvorrichtung bietet den Vorteil, dass die Kraft, mit welcher der Dichtungskörper in axialer Richtung zwischen dem Anschlag, dem keilstumpfförmig ausgebildeten Walzenzapfen und der ballenseitigen Stirnseite der Zapfenbuchse eingespannt ist, in der Nähe der Walzenzapfen größer ist als weiter außen. Diese besondere Verteilung der axialen Einspannkräfte in radialer Richtung trägt ebenfalls zur Formstabilität der Dichtungsvorrichtung in eingebautem Zustand bei. Insbesondere gewährleistet die durch die keilförmige Ausbildung der Stirnseite des Hauptkörpers bewirkte vergrößerte Druckkraft in koaxialer Richtung in Walzenzapfennähe eine Kompensation der auftretenden Reibungskräfte an den Stellen, an denen die Dichtungsvorrichtung den Walzenzapfen berührt und trägt somit auch zu der besagten verbesserten Formstabilität der Dichtungsvorrichtung in eingebautem Zustand bei.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Walzenanordnung mit der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechenden den oben mit Bezug auf die beanspruchte Dichtungsvorrichtung genannten Vorteilen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Walzenanordnung ist die ballenseitige Stirnseite der Zapfenbuchse radial glatt ausgebildet. Das heißt, die Stirnseite bildet eine Ebene senkrecht zur Längsachse. Diese Ausbildung der Stirnseite ist wichtig, um in Verbindung mit der keilförmigen gegenüberliegenden Stirnseite des Hauptkörpers der Dichtungsvorrichtung die gewünschte radiale Verteilung der axialen Druckkräfte zu erzielen. Selbstverständlich könnte die gleiche radiale Verteilung auch dadurch erzielt werden, dass die ballenseitige Stirnseite der Zapfenbuchse keilförmig und die zugewandte Stirnseite des Hauptkörpers der Dichtungsvorrichtung radial glatt ausgebildet wäre.

Der Beschreibung sind insgesamt zwei Figuren beigefügt.

Es zeigen

Figur 1 eine Dichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

und

Figur 2 eine Walzenanordnung mit einer Dichtungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben. Gleiche technische Elemente sind in den Figuren 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung 100. Sie besteht im Wesentlichen aus einem ringförmigen Hauptkörper 1 10, an welchen zwei sich radial nach außen erstreckende Dichtungskränze 120-1 , 120-2 angeformt sind. An die Dichtungskränze sind jeweils Dichtlippen 122-1 , 122-2 angeformt. Der Hauptkörper 1 10 mit den Dichtungskränzen und den Dichtlippen ist typischerweise einstückig aus einem geeigneten Dichtungswerkstoff mit hoher Verschleißfestigkeit und hoher Medien- und Alterungsbeständigkeit gefertigt. Daneben weist die Dichtungsvorrichtung 100 ein ringförmiges Bewehrungselement 130 auf, welches aus einem bandförmigen Abschnitt 132 und zwei sich davon radial nach außen erstreckenden Flanschen 134-1 , 134-2 besteht. Das Bewehrungselement ist zwischen den beiden Dichtungskränzen angeordnet und die beiden Flansche 134-1 , 134-2 sind jeweils mit den gegenüberliegenden Stirnseiten der Dichtungskränze 120-1 , 120-2 verbunden. Das Bewehrungselement ist vorzugsweise einstückig aus faserverstärktem Kunststoff gebildet. Der bandförmigen Abschnitt 132 des Bewehrungselementes weist typischerweise eine Armierung 136 in Form eines Metallbandes auf, welches zumindest teilweise von dem faserverstärktem Kunststoff umgeben ist. Das Bewehrungselement ist typischerweise fest in die Dichtungsvorrichtung integriert, das heißt unlösbar mit dieser verbunden. Vorzugsweise ist das Bewehrungselement 130 in die Dichtungsvorrichtung 100 einvulkanisiert.

In Figur 1 ist weiterhin ein Sicherungsmittel 140 zu erkennen, welches bei der Fertigung der Dichtungsvorrichtung sicherstellt, dass sich das Bewehrungselement nicht in unerwünschter Weise gegenüber dem Hauptkörper oder den Dichtungskränzen 120-1 , 120-2 verschiebt.

Schließlich ist in Figur 1 zu erkennen, dass die zapfenbuchsige Stirnseite 1 12 des Hauptkörpers 1 10 der Dichtungsvorrichtung - im Querschnitt gesehen - keilförmig ausgebildet ist. Konkret ist die Stirnseite in radialer Richtung nach Innen, das heißt in Richtung auf die Längsachse x der Dichtungsvorrichtung hin zunehmend verbreitert.

Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung 100 gemäß Figur 1 ist vorgesehen zum Einbau in die Walzenanordnung gemäß Figur 2. Die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung gemäß Figur 1 ist geeignet gegen die in Figur 2 gezeigte aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungsvorrichtung ausgetauscht zu werden. Insbesondere aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Flansche des Bewehrungselementes und der keilförmigen Ausbildung der Stirnseite ist die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung 100 nach ihrem Einbau in die Walzenanordnung jedoch vorteilhafterweise deutlich formstabiler als die aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungsvorrichtung.

Bezugszeichenliste

100 Dichtungsvorrichtung

1 10 Hauptkörper

1 12 zapfenbuchsenseitige Stirnseite des Hauptkörpers

120-1 Dichtungskranz

120-2 Dichtungskranz

122-1 Dichtlippe

122-2 Dichtlippe

130 Bewehrungselement

132 bandförmiger Abschnitt

134-1 Flansch

134-2 Flansch

136 Armierung

140 Sicherungsmittel

200 Walze

210 Walzezapfen

220 Walzenballen

300 Einbaustück

310 Zapfenbuchse

312 ballenseitige Stirnseite der Zapfenbuchse

320 Dichtungsring

325 Schmierfilm

330 Lagerbuchse

340 Anschlag

x axiale Richtung, gleichbedeutend mit der Längsrichtung der

Dichtungsvorrichtung oder der Walze