DE1240539C2 - Herdrolle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine HefdroHe mit einer äußeren Rohrachse, einer unter die Temperatur der äußeren Achse gekühlten inneren Tragachse sowie mit Stützgliedern an den Enden der äußeren Achse, welche die äußere Achse gegenüber der inneren Achse abstützen und die Achsen an einem Ende jeder Achse miteinander verbinden, während die entgegengesetzten Enden der Achsen und die zwischen den Enden liegenden Teile bei Änderung des Temperaturgefälles zwischen den Achsen in Längsrichtung frei gegeneinander beweglich sind.

Bei einer bekannten Herdrolle dieser Art kann sich die äußere Achse zwar bereits zur Vermeidung von Zwangsspannungen gegenüber der inneren Achse bewegen, sie hat aber in ihrem mittleren Bereich, der zwischen den seitlichen Stützgliedern liegt, keinerlei Abstützung, und das kann unter Belastung zu einer unerwünschten Verformung führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Herdrolle der vorstehend "erläuterten Art zu schaffen, bei der die äußere Achse sich unter dem Einfluß temperaturbedingtet· Dehnungen frei bewegen kann, dabei aber jederzeit auch in ihrem mittleren Bereich in spiel- und klemmfreier Berührung mit der inneren Achse bleibt, so daß sie jederzeit die erforderliche Unterstützung erhält.

Um das zu erreichen, wird eine solche Herdrolle erfindungsgemäß so gestaltet, daß an der äußeren Achse und an der inneren Achse Stützteile angebracht sind, die mit Schrägflächen aneinander anliegen, deren Neigung entsprechend dem Verhältnis zwischen der radialen und der axialen Wärmeausdehnung der äußeren Achse bemessen ist. Dieses Prinzip der mit Schrägflächen aneinanderliegenden Stützteile führt bei Herdrollen oder dergleichen Tragvorrichtungen zur Verwendung der oben dargelegten Mängel und gleicht sicher in Längsrichtung und quer' dazu auftretende Wärmeausdehnungen aus. Vorzugsweise sitzt die an der inneren Achse angebrachte Schrägfläche an einer die innere Achse umgebenden und darauf verschiebbaren Hülse, wobei auf der inneren Achse in an sich bekannter Weise Federn angeordnet und mit der Hülse verbunden sind.

Bei einer drehbaren Herdrolle nach der Erfindung ist die Schrägfläche der Hülse zweckmäßigerweise eine konische Kegelstumpffläche, während die an die äußere Achse angeschlossenen Stützteile in Umfangsrichtung voneinander abstehende Ringsegmente sind.

Zweckmäßigerweise erstrecken sich von den Enden der äußeren Achse Stützscheiben radial nach innen. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung fi'ma an den Enden zwischen die Achsen Isolierpackungen eingefügt, während der mittlere Achsenbereich neben den Schrägflächen von einer Wickelisolierung umgeben wird.

Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand von Zeichnungen. In den Zeichnungen stellt dar

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ofens mit einer erfindungsgemäßen Herdrolle für hohe Temperaturen,

Fig. 2 eine Teilansicht eines mittleren Abschnittes der in F i g. 1 gezeigten Herdrolle, ,

Fig. 3 eine Ansicht eines in der Anordnung nach Fig. 1 enthaltenen, eine Spielbewegung vollführenden Traghülse,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines in der in Fig. 1 gezeigten Herdrolle enthaltenen Stützteiles,

F i g. 5 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile5-5 der Fig. 4,

F i g. 6 eine Seitenansicht eines in der in Fig. 1 gezeigten Herdrolle enthaltenen Tragstückes und
F i g. 7 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 7-7 in Fig. 6.

Es wird nun auf F i g. 1 Bezug genommen. Hier ist ein Wärmebehandlungsofen allgemein mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet und besitzt getrennte Seitenwände 12 und 13 aus feuerfestem Gemäuer, die eine Wärmekammer 14 zwischen sich abgrenzen. Die Wände 12 und 13 besitzen verhältnismäßig große Öffnungen 16 und 17, die miteinander fluchten und in der Kammer 14 münden. Diese Öffnungen dienen zui Aufnahme einer sogenannten Herdrolle, die in der Kammer 14 zu behandelnde Gegenstände tragen kann. Die Herdrolle 18 besitzt eine äußere Rohrachse 19 und eine innere Rohrachse 21. Die äußere Achse 19 ist kürzer als die innere Achse 21, und von

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den inneren Umfangen der Enden der Achse 19 verlaufen Scheiben 22 und 23 radial nach innen, um die Enden der Achse 19 gegen die innere Achse 21 abzustützen. Die Stützschcibc 23 ist an beiden Achsen 19 und 21 befestigt, während die Stützscheibe 22, nur an der äußeren Achse 19 befestigt ist und in Längsrichtung frei auf der inneren Achse 21 verschoben werden kann. Der Grund für diese besondere Befestigungsart der Stützscheiben wird nun beschrieben. Die innere Achse 21 ist wiederum in einem Paar Lagerblöcken 24 und 26 befestigt.

Die Achsen 19 und 21 werden gemeinsam mittels einer am einen Ende der inneren Achse 21 befestigten Antriebsscheibe 27 gedreht. Wie F i g. 1 zeigt, kann zwischen den Lagerblock 26 und die Stützscheibe 23 eine Abstandshalterhülse 28 eingeschaltet sein, um die waagerechte Ausrichtung der Herdrolle 18 in dem Wärmebehandlungsofen 11 aufrechtzuerhalten.

In dem Wärmebehandhingsofen 11 können mehrere solche Hcrdrollen 18 dicht beieinander angeordnet sein. Ein vvärmezubchandelnder Gegenstand wird oben auf den Umfang der äußeren Achse gelegt und wegen der Drehung der Rollen durch den Ofen transportiert.

Der mittlere Abschnitt der äußeren Achse 19 ist den hohen Umgebungstemperaturen innerhalb der Kammer ί4 unmittelbar ausgesetzt und daher aus einer wärmebeständigen Legierung hergestellt. Auf diese Weise ist er unempfindlicher gegen Oxydation auf Grund der hohen Temperaturen. Die äußere Achse 19 kann aus zwei oder mehreren im Schleudergiißverfalvren hergestellten Abschnitten bestehen, und diese Abschnitte stoßen bei 29 aneinander und sind miteinander verschweißt.

Wie F i g. 1 zeigt, ist die innere Achse 21 ein Rohr und kann im Inneren durch eine geeignete Flüssigkeit, wie Wasser, durchströmt werden, um die innere Achse 21 auf im wesentlichen gleichbleibender Temperatur zu halten. Diese Temperatur ist im Vergleich zu den in der Kammer 14 erzeugten Temperaturen verhältnismäßig niedrig. Da die innere Achse 21 so gekühlt wird, kann sie aus einem billigen Flußstahl hergestellt sein und trotzdem genügend stark sein, um die Belastung durch die wärmezubehandelnden Gegenstände zu tragen. Dabei besteht nicht die Gefahr, daß die Elastizitätsgrenze des Werkstoffes, aus dem die innere Achse besteht, überschritten wird.

Zwischen der radialen und der axialen Wärmeausdehnung der äußeren Achse 19 besteht eine funktionelle Beziehung, und die eifmdungsgemäße Stützanordnuiig wendet diese Beziehung an, um zu erreichen, daß die äußere Achse dauernd von der inneren Achse gestützt wird. Dabei ist diese Stützwirkung unabhängig von der durch die Temperaturschwankungen in der Kammer 14 erzeugten Ausdehnung oder Zusammenziehung des Durchmessers der äußeren Achse.

Zu den Mitlein, mit denen dieses erwünschte Ergebnis erreicht wird, gehört eine in Fig. 3 gesondert in Ansicht dargestellte Traghülse 31, die ein gewisses Spiel vollführen kann. Die Hülse 31 umgibt einen Abschnitt der inneren Achse 21 und besitzt am einen Ende als Stützteil einen konischen Kopf oder Kurventeil 32. Der äußere Umfang oder die Außenform der Kurve 31 ist die eines konischen Pyramidenstumpfes (s. Fig. 1, 2 und 3) und mit der Bezugsziffer 32P bezeichnet. Die genaue Form dieses Konus ist durch die funktionell Beziehung zwischen der radialen und der axialen Wärmeausdehnung der äußeren Achse 19 bestimmt.

Wie man am besten aus F i g. 2 erkennen kann, besitzt die Innenfläche der Achse 19 eine umlaufende Ausnehmung 33. In dieser Ausnehmung sitzen mehrere in Umfangsrichtung voneinander abstehende Ringsegmente 34, die die Kurvenfläche 32P berühren. Die Segmente 34 können bei der durch das Temperaturgcfälle zwischen den Achsen 19 und 21 verursachten Längsausdehnung und Zusammenziehung der Achse 19 auf der Kurvenoberfläche 32P entlanggleiten. Auf diese Weise bilden die Segmente 34 Stützteile zur Übertragung der Belastung vom Mittelabschnitt der äußeren Achse auf die Kurve 32 und die innere Achse 21. Die Segmente 34 stehen gleich weit voneinander ab und sind vorzugsweise wenigstens zu viert angeordnet, so daß die Belastung von der äußeren Achse unabhängig von der Winkelstelhing bei der Drehung der beiden Achsen wirksam auf die innere Achse übertragen wird.

Er wird nun besonders auf die Fig. 2 und 4 bis 7 Bezug genommen. Jedes der Segmente 34 besitzt ein Kanalglied 35 und ein Tragstück 36. Jedes Kanalglied hat eine untere abgeschrägte Fläche 35 T, die der Abschrägung der Kurve 32 entspricht, so daß sie beide flach aneinanderpassen. Das Tragstück 36 wird in die offene Seite des Kanalgliedes mittels Schweißstellen 37 (F i g. 2 eingeschweißt. Diese Art des Zusammenbaus der Segmente 34 ermöglicht es, die Segmente auf einem Ring 38 anzuordnen, der auf diese Weise in dem durch die Kanalglieder 35 und die Tragstücke 36 gebildeten Käfig eingeschlossen wird.

Da die Segmente 34 in Umfangsrichtung voneinander abstellen, sind Verspannungen auf Grund des Tempcraturgefälles zwischen den inneren und äußeren Enden der Segmente vermieden. Auch ist die Verbindung zwischen dem inneren Ring 38 und einem Segment 34 sehr locker gehalten (am besten in Fig. 2 zu erkennen), um Schwierigkeiten auf Grund unterschiedlicher Erwärmung der inneren und äußeren Teile des Ringes zu vermeiden.

Die Neigung der Kurve 32 ist so bemessen, daß die Kurve und die Segmente bei der Gleitbewegung der Segmente 34 auf der Kurvenoberfläche in dem ganzen Temperaturbereich, dem die äußere Achse 19 ausgesetzt ist, laufend in Berührung bleiben können. Es ist möglich, daß sich geringe Abweichungen in den Abmessungen der Teile oder irgendwelche nicht vorauszusehenden Bedingungen ergeben können, so daß die Segmente 34 während der Längsausdehnung der Achse 19 einen übermäßigen, nach links gerichteten Druck (bezogen auf Fig. 2) auf die Kurve 32 ausüben. Das kann beispielsweise bei einem plötzlichen Temperaturanstieg der Achse 19 der Fall sein. Um einen solchen übermäßigen Druck aufnehmen zu können, ist die Hülse 31 mit einer Feder- oder Spielanordnung 39 an dem der Kurve 32 gegenüberliegenden Ende ausgestattet. Wie F i g. 1 erkennen läßt, besitzt die Hülse 31 einen radial nach außen gerichteten Flansch 41, der nahe einem Ende der Hülse angeschweißt ist. Genauso hat die innere Achse 21 einen radial nach außen gerichteten Flansch 42, der in gewissem Abstand von dem Flansch 41 angebracht ist. Zwischen den Flanschen 41 und 42 sind ein Paar Schraubenfedern 43 und 44 eingeschaltet und werden dort durch ein Paar Bolzen 46 und

festgehalten. Wenn nun die Segmente 34 eine übermäßige Längskraft auf die Kurve 32 ausüben, wird die Hülse 31 längs auf der inneren Achse 21 nach links (bezogen auf Fig. 1) verschoben, um die Federn 43 und 44 zusammenzudrücken. Die Federn sind nur leicht gespannt und üben eine Kraft von etwa 8 kg aus. Zusätzlich geben sie der Hülse 31 und der Kurve 32 eine Vorspannung in Längsrichtung nach rechts (bezogen auf F i g. 1), um die Kurve 32 und die Segmente 34 miteinander in Berührung zu halten. Dadurch stoßen sie die abgeschrägte Kurve bei Absinken der Temperatur der äußeren Achse 19 zurück. Wie F i g. 3 veranschaulicht, trägt die Hülse 31 ein Paar Schlitze 48, die mit einem Paar auf der Achse 21 befestigten Keilen zusammenwirken, um die Hülse gegenüber der inneren Achse 21 in ihrer Winkellage ausgerichtet zu halten. Es ist wichtig, daß die Stützscheiben 22 und 23 gegenüber der in der Kammer 14

herrschenden Hitze isoliert sind, und aus diesem Grund ist der Zwischenraum zwischen den in den Öffnungen 16 und 17 gelegenen Endteilen der Achsen 19 und 21 mit einer Isolierung 51 und 52 vollgestopft. Die Isolierung wird durch ein Paar Halteringe 53 und 54 zurückgehalten. Es ist ebenfalls erwünscht, daß der Mittelteil der inneren Achse 21, der zwsichen den Halteringen 53 und 54 liegt, gegenüber der Hitze in der Kammer 14, die durch

ίο den Mittelteil der äußeren Achse 19 übertragen wird, abgeschirmt wird. Aus diesem Grand ist eine vorzugsweise aus Asbeststrängen bestehende Isolierung um den Umfang der inneren Achse 21 zwischen der Kurve 32 und der Halteplatte 54 gewunden. Diese

Isolierung ist in F i g. 1 mit der Bezugsziffffer 56 bezeichnet. Eine ähnliche Isolierung ist um die Hülse 31 zwischen der Kurve 32 und der Platte 53 gewunden und mit der Bezugsziffer 57 bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Herdrolle mit einer äußeren Rohrachse, einer unter die Temperatur der äußeren Achse gekühlten inneren Tragachse, sowie mit Stützgliedern an den Enden der äußeren Achse, welche die äußere Achse gegenüber der inneren Achse abstützen und die Achsen an einem Ende jeder Achse miteinander verbinden, während die entgegengesetzten Enden der Achsen und die zwischen den Enden liegenden Teile bei Änderung des Temperaturgefälles zwischen den Achsen' in Längsrichtung frei gegeneinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Achse (19) und an der inneren Achse (21) Stützteile (32, 35) angebracht sind, die mit Schrägflächen (32 P) aneinander anliegen, deren Neigung entsprechend dem Verhältnis zwischen der radialen und der axialen Wärmeausdehnung der äußeren Achse bemessen ist.

2. Herdrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der inneren Achse angebrachte Schrägfläche an einer die innere Achse umgebenden und darauf verschiebbaren Hülse (31) sitzt und daß auf der inneren Achse in an sich bekannter Weise Federn (43) angeordnet und mit der Hülse (31) verbunden sind.

3. Herdrolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe drehbar ist und die Schrägfläche der Hülse eine konische Kegelstumpffläche ist, während die an die äußere Achse (19) angeschlossenen Stützteile (34) in Umfangsrichtung voneinander abstehende Ringsegmente sind.

4. Herdrolle nach irgendwelchen der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich von den Enden der äußeren Achse Stützscheiben (22, 23) radial nach innen erstrecken.

5. Herdrolle nach irgendwelchen der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an den Enden zwischen die Achsen eingefügte Isolierpackungen (51, 52) und eine den mittleren Achsenbereich neben den Schrägflächen umgebende Wickelisolierung.