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Lager für Drehtrommeln
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Die Erfindung betrifft ein Lager für Drehtrommeln und sonstige rotierende
Zylinder großer Abmessungen.
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Große Drehtrommeln, wie Drehrohröfen, stützen sich in der Regel über
einen am Trommelumfang vorgesehenen Laufring auf zwei ortsfest angeordneten Laufrollen
ab. Eine solche Lagerung ist mit gewissen Nachteilen behaftet.
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Da es sich hierbei um eine Zweipunktlagerung handelt, müssen die Laufringe
verhältnismäßig groß dimensioniert werden, um die auftretenden Las-ten ohne größere
Verformungen aufnehmen zu können. Dadurch ergibt sich vor allem bei Drehtrommeln
von großem Durchmesser ein hoher Aufwand für den Laufring.
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Unterliegt die Drehtrommel im Betrieb großen thermischen Beanspruchungen,
wie dies insbesondere bei einem Drehrohrofen in der Regel der Fall ist, so ergeben
sich thermisch bedingte Verformungen des Ofens, die im Hinblick auf die starre Lagerung
der Laufrollen zu einer erhöhten Flächenpressuny in einzelnen Zonen und damit zu
einem erhöhten Verschleiß führen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Mängel ein Drehtrommellager so auszubilden, daß die auftretenden Lasten
ohne
unzulässige Verformungen mit verringertem konstruktiven Aufwand aufgenommen werden
und bei thermisch bedingten Verformungen der Drehtrommel erhöhte Flächenpressungen
und dadurch verursachter Verschleiß vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
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Die Verwendung einer dem Außendurchmesser der Drehtrommel angepaßten,
sattelförmigen Aufnahme ermöglicht es, auf einen Laufring zu verzichten. Bei der
erfindungsgemäßen Lösung stützt sich die Drehtrommel mit ihrem Umfang über Lagerelemente
unmittelbar in der sattelförmigen Aufnahme ab. Da sich diese sattelförmige Aufnahme
nur über einen Teil des Drehtrommelumfangs erstreckt, läßt sie sich mit verringertem
konstruktiven Aufwand wesentlich biege- und verwindungssteifer ausbilden als ein
Laufring.
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Da die sattelförmige Aufnahme um eine quer zur vertikalen Mittelebene
der Drehtrommel verlaufende Achse schwenkbar und in Richtung dieser Achse verschiebbar
ist, kann sie sich bei thermisch bedingten Verformungen der Drehtrommel dem Trommelumfang
einwandfrei anpassen. Dadurch bleibt auch bei solchen termisch bedingten Verformungen
ein einwandfreier Flächenkontakt zwischen dem Umfang der Drehtrommel, den Lagerelementen
und der sattelförmigen Aufnahme erhalten, so daß erhöhte Flächenpressungen und dadurch
verursachter Verschleiß vermieden werden.
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Entsprechendes gilt, wenn sich aus irgendwelchen Gründen Verlagerungen
der Stütz fundamente einstellen.
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Auch in einem solchen Falle gewährleistet die.Schwenk-und Verschiebbarkeit
der sattelförmigen Aufnahme eine gleichbleibend gute Abstützung des Drehtrommelumfangs.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Fig.1 eine Querschnittsansicht eines Drehrohrofens
und eine Stirnansicht einer zugehörigen Lageranordnung; Fig.2 eine Schnittansicht
entlang der Linie II-II in Fig.1; Fig.3 eine gleichartige Querschnitts- und Stirnansicht
wie Fig.1, jedoch bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Lagerelemente
über den Drehrohrofenumfang verteilt sind; Fig.4 eine Schnittansicht entlang der
Linie IV-IV in Fig.3;
Fig.5 und 6 bzw. 7 verschiedene Ansichten
von zwei Ausführungsbeispielen für eine drehbewegliche und radial verschiebbare
Halterung der als Rollenkörper ausgebildeten Lagerelemente für eine Lagerausführung
nach den Fig.3 und 4; Fig.8 eine Querschnitts- und Stirnansichtfwiederum ähnlich
wie Fig.1, aber von einem weiteren Ausführungsbeispiel des Drehtrommellagers.
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Bei allen im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen dient das
erläuterte Lager zur Abstützung einer hohen Wärmebeanspruchungen ausgesetzten Drehtrommel,
insbesondere eines Drehrohrofens, wobei über die axiale Länge einer solchen Drehtrommel
verteilt mehrere, im wesentlichen gleichartig ausgebildete Lager vorgesehen sind.
Des weiteren sei auch darauf hingewiesen, daß anhand der nur schematisch gehaltenen
Zeichnung lediglich die für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung als wesentlich
angesehenen Teile beschrieben sind.
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Bei dem in den Fig.1 und 2 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel
dient das Lager 1 zur drehbeweglichen Abstützung des nur durch sein Drehrohr angedeuteten
Drehrohrofens 2.
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Das Lager 1 enthält als wesentliche Teile eine dem Außendurchmesser
D des Drehrohrofens 2 angepaßte, sattelförmige Aufnahme 3 und zwischen dieser Aufnahme
3 und dem Umfang des Drehrohrofens 2 vorgesehene
Lagerelemente,
die bei diesem Ausführungsbeispiel in Form von Rollenkörpern 4 ausgebildet sind.
Die sattelförmige Lageraufnahme 3 ist mit Hilfe zweier auf je einer Längsseite des
Drehrohrofens 2 angeordneter Lagerzapfen 5, 6 in Lagerschalen 7, 8 frei schwenkbar
und schwimmend gelagert. Diese Lagerzapfen erstrecken sich im wesentlichen rechtwinklig
zur vertikalen Längsmittelebene 2a des Drehrohrofens 2.
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Durch diese Art der Lagerung kann die Lageraufnahme 3 begrenzt um
eine quer zur genannten Mittelebene 2a verlaufende Achse 3a geschwenkt (vgl. Pfeil
9) und in Richtung dieser Achse 3a verschoben (vgl. Doppelpfeil 10) werden. Die
Lagerschalen 7, 8, bei denen es sich um geeignete Gleitlager handeln kannstützen
sich ortsfest auf einem angepaßten Fundament 11 ab.
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Dem freien Stirnende zumindest des einen Lagerzapfens, vorzugsweise
jedoch den freien Stirnenden 5a, 6a beider Lagerzapfen 5, 6 ist eine elastisch nachgiebige,
in Achsrichtung (vgl. Doppelpfeil 10) des Lagerzapfens 5, 6 wirkende Nachstelleinrichtung
zugeordnet, die in dem in Fig.1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel durch je eine
Druckfedereinrichtung 12 gebildet ist, die sich mit ihrem dem Zapfen abgewandten
Ende an einem fundamentfesten Widerlager 13 abstützt.
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Durch diese elastisch nachgiebige Nachstelleinrichtung kann das Lager
1 mit seiner Lageraufnahme 3 in vorteilhafter Weise in Querrichtung zum Drehrohrofen
2 zentriert werden, so daß stets ein optimales Tragverhalten zwischen den Rollenkörpern
4 und dem Außenumfang des Drehrohrofens 2 gewährleistet ist; zu diesem guten Tragverhalten
trägt ferner die schwenk-
bare Lagerung der Lageraufnahme 3 (in
Richtung des Doppelpfeiles 9) bei.
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Die sattelförmige Lageraufnahme 3 ist - vgl. Querschnittsansicht gemäß
Fig.1 - vorzugsweise symmetrisch zu beiden Seiten der vertikalen Längsmittelebene
2a des Drehrohrofens 2 ausgebildet und angeordnet. Dabei umschließt die Lageraufnahme
3 mit ihrer dem Durchmesser D des Drehrohrofens 2 angepaßten Innenumfangsseite den
Umfang dieses Drehrohrofens 2 in einem Winkelabschnitt α von wenigstens 100°;
im allgemeinen wird es jedoch vorgezogen, daß die Lageraufnahme 3 den Drehrohrofenumfang
- wie in Fig.1 dargestellt - in einem Winkelabschnitt zwischen 120 und 1800 umschließt.
Durch die verhältnismäßig große Anzahl von als Lagerelemente dienenden Rollenkörper
4 (in Fig.1 sind sieben solcher Rollenkörper 4 mit etwa gleichem Umfangsabstand
voneinander vorgesehen) ergibt sich eine Vielzahl von Auflagerpunkten, wodurch einerseits
der Mantel des Drehrohrofens 2 weitgehend in seiner runden Form gehalten werden
kann; andererseits ergibt sich eine gleichmäßige Lastübertragung auf das Fundament
11.
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Die Rollenkörper 4 werden im Beispiel der Fig.1 und 2 frei drehbar
auf der dem Drehrohrofen 2 zugewandten Innenumfangsseite der Lageraufnahme 3 gehaltert,
indem sie sich mit ihren Längsachsen 4a etwa parallel zur Längsachse 2b des Drehrohrofens
erstrecken. Die um ihre Längs achsen 4a drehbaren Rollenkörper 4 können dabei mittels
durchgehender Achswellen in der Lageraufnahme 3 drehbeweglich gelagert sein.
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Eine andere Möglichkeit zeigt Fig.2, wonach die Lageraufnahme 3 zwei
mit axialem Abstand voneinander vorgesehene Stirnwandplatten 14, 15 aufweist, in
denen sich jeweils ein fest damit verschweißter Achsstummel 16, 17 abstützt, der
axial in die zugehörigen Stirnseiten des Rollenkörpers 4 eingreift und diesen Rollenkörper
dort über ein eingebautes Wälzlager 18 drehbeweglich abstützt.
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Aus Fig.2 ist auch gut zu erkennen, daß auf einen üblichen Laufring
mit Laufringbefestigung - wie bei bekannten Ausführungen - verzichtet werden kann,
indem der mit den Rollenkörpern 4 zusammenwirkende Drehrohrofen-Längsabschnitt an
seiner Außenumfangsseite lediglich eine ringförmige Materialverdickung 19 aufweist.
Anstelle dieser Materialverdickung 19 oder zusätzlich dazu kann die den Rollenkörpern
4 gegenüberliegende und mit ihnen zusammenwirkende Außenumfangsseite des Drehrohrofens
2 noch eine Verschleißschutzauflage 20 besitzen, die auf den Umfangsmantel des Drehrohrofens
2 beispielsweise aufgeschraubt, aufgenietet oder aufgeschweißt sein kann.
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Bei dem in Fig.3 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel enthält
das Lager 21 für den Drehrohrofen 22 ebenfalls eine dem Außendurchmesser des Drehrohrofens
22 angepaßte, sattelförmige Lageraufnahme 23, die in diesem Falle etwas mehr als
die untere Hälfte des Drehrohrofens 22 (im Querschnitt gesehen) teilringförmig umgibt.
Die Lageraufnahme 23 ist wiederum - etwa in gleicher Weise wie anhand Fig.1 geschildert
über zwei Lagerzapfen 24, 25 in Lagerschalen 26, 27
des Fundaments
28 so abgestützt und gelagert, daß sie um eine quer zur vertikalen Längsmittelebene
22a des Drehrohrofens 22 verlaufende Achse 23a schwenkbar und in Richtung dieser
Achse verschiebbar ist. Auch die elastisch nachgiebige Nachstelleinrichtung für
diese Lagerzapfen 24, 25 kann grundsätzlich gleichartig ausgebildet sein, wie es
anhand der Fig.1 geschildert ist. Eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung der
elastisch nachgiebigen Nachstelleinrichtung der Lagerzapfen 24, 25 in deren Achsrichtung
kann jedoch auch durch eine druckmittelbetätigbare Zylinder-Kolben-Einrichtung gebildet
sein, wie es in der linken Hälfte der Fig.3 bei 29 angedeutet ist. Diese Zylinder-Kolben-Einrichtung
29 kann in geeigneter Weise sowohl pneumatisch als auch hydraulisch betrieben werden.
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Ein wesentlicher Unterschied dieses in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispieles
gegenüber dem der Fig.1 besteht in der Anordnung und Halterung der als Lagerelemente
zwischen Lageraufnahme 23 und Drehrohrofenumfang vorgesehenen Rollenkörper 30.
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Hier sind die mit relativ engen gegenseitigen Umfangsabständen gehalterten
Rollenkörper 30 nämlich über den ganzen Umfang des mit der sattelförmigen Lageraufnahme
23 zusammenwirkenden Längsabschnittes des Drehrohrofens 22 gleichmäßig verteilt.
Hierbei werden die Rollen 30 von diesem Längsabschnitt des Drehrohrofens 22 mit
Hilfe einer Halterung 31 getragen, die - vgl. Fig.4 - zwei mit axialem Abstand voneinander
angeordnete Halterungsringe 32, 33 enthält, die über Winkelstücke 34 oder dgl. auf
dem Drehrohr-
umfang befestigt sind. Die frei drehbar gehalterten
Rollenkörper 30 verlaufen mit ihren Längsachsen 30a etwa wiederum parallel zur Drehrohrofenlängsachse
22b. Bei der Drehbewegung des Drehrohrofens 22 wälzen sich die Rollenkörper 30 auf
der dem Drehrohrofen 22 zugewandten Innenumfangsseite 23b der Lageraufnahme 23 ab,
so daß sich wiederum eine äußerst gute LastverteiLungüber eine Vielzahl von Auflagerpunkten
ergibt.
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Die den Rollenkörpern 30 gegenüberliegende und mit ihnen zusammenwirkende
Innenumfangsseite 23b der Lageraufnahme 23 kann wiederum durch eine fest mit der
Lageraufnahme 23 verbundene Verschleißschutzauflage 35 verstärkt sein.
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Da es bei Drehrohröfen beispielsweise aufgrund der Erwärmung zu Durchmesservergrößerungen
des Mantels kommen kann, ist es bei einer Ausführungsform gemäß Fig.3 und 4 sinnvoll,
die Lagerelemente bzw. Rollenkörper 30 so zu lagern, daß sie über ihren Enden 30b
nicht nur drehbeweglich, sondern auch in radialer Richtung des Drehrohrofens 22
verschiebbar sind (vgl. Doppelpfeile 30c in Fig.3 und 30d in Fig.4).
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Die Fig.5 und 6 zeigen eine Ausführungsmöglichkeit für die radiale
verschiebbare Lagerung der Achsenden 30b eines Rollenkörpers 30 innerhalb der Halterungsringe
32,33. Für diese radiale Verschiebbarkeit in Richtung des Doppelpfeiles 30d enthält
jeder Halterungsring 32, 33 eine radiale Ausnehmung 36
(vgl. Fig.6),
in die zusätzlich noch flache Führungsleisten 37 eingeschweißt sein können, die
parallel zueinander verlaufen und einen dem Durchmesser der Rollenkörper-Achsenden
30b angepaßten Abstand voneinander aufweisen. An den radial äußeren Enden können
die Halterungsringe 32, 33 winklig so abgebogen sein, daß sie ein Herausgleiten
der Achsenden 30b nach außen verhindern.
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Anstelle der besonders verschleißfesten Ausführung gemäß Fig.6 (mit
gesonderten Führungsleisten 37) kann es mitunter jedoch auch genügen, wenn gemäß
einer weiteren Ausführungsmöglichkeit (vgl. Fig.7) die Halterungsringe (z.B. 33')
jeweils nur mit einem den Rollenkörper-Achsenden 30b angepaßten, sich in radialer
Richtung des Drehrohrofens erstreckenden Langloch 38 versehen ist. Dieses Langloch
38 kann eine der radialen Verschiebbarkeit entsprechende Länge aufweisen.
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Während bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die zwischen
der sattelförmigen Lageraufnahme und dem Umfang der Drehtrommel (Drehrohrofen) vorgesehenen
Lagerelemente jeweils durch Rollenkörper gebildet sind, besteht gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung auch die Möglichkeit, das Lager 41 für den Drehrohrofen
42 mit in an sich bekannter Weise hydrostatisch oder hydrodynamisch geschmierten
Lagerschuhen 43 als Lagerelemente auszubilden, wie es in Fig.8 veranschaulicht ist.
Die die Lagerschuhe 43 halternde, sattelförmige Lageraufnahme kann im wesentlichen
gleichartig aufgebaut sein, wie die anhand
Fig.1 geschilderte Lageraufnahme
3, weshalb die Lageraufnahme gemäß Fig.8 durch 3' bezeichnet ist; auch die schwenkbare
und verschiebbare Lagerung dieser Lageraufnahme 3' ist gleichartig.
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Diese Lageraufnahme 3' trägt somit auf ihrer dem Drehrohrofen 42 zugewandten
Innenumfangsseite 3'b wenigstens drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Lagerschuhe
43, deren Schmierflüssigkeitsfilm in an sich bekannter Weise erzeugt und aufrechterhalten
werden kann, so daß es hier keiner näheren Erläuterung bedarf. Vorteilhaft ist es
jedoch, jeden der Lagerschuhe selbstnachstellend auf der Lageraufnahme 3' zu haltern,
damit er eventuell noch auftretenden unrunden Bewegungen oder Verwindungen des Drehrohrofenumfangs
angepaßt werden kann. Zu diesem Zweck ist in Fig.8 eine kippbewegliche Halterung
der Lagerschuhe 43 jeweils bei 44 angedeutet. Bei dieser kippbeweglichen Halterung
44 kann es sich einerseits um eine solche handeln, die eine Schwenkbeweglichkeit
jedes Lagerschuhes um eine parallel zur Ofenlänysachse verlaufende Achse gestattet,
oder es kann sich bei dieser kippbeweglichen Halterung auch um eine Kugelkalottenhalterung
handeln, die eine allseitige Kippbeweglichkeit des zugehörigen Lagerschuhes 43 gestattet.
Die Anzahl der Lagerschuhe 43 wird sich nach selbstverständlich dem Durchmesser
und dem Gewicht des Drehrohrofens 42 richten, wobei für eine besonders formstabile
Lagerungsabstützung einer solchen Drehtrommel vorzugsweise mehr als drei solcher
Lagerschuhe 43 vorgesehen werden.
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