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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lagerung und zum Antrieb
einer Rolle eines Rollenofens.
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Rollenöfen sind
seit langem bekannt und finden zum Beispiel in der keramischen Industrie
Anwendung. Das Gut wird dabei über
Transportrollen, die beabstandet zueinander entlang eines Ofenweges
auf einer horizontalen Ebene hintereinander angeordnet sind, geführt. Die
einzelnen Transportrollen strecken sich quer zum Ofenkanal und damit
senkrecht zur Transportrichtung des Gutes bis zu den seitlichen
Ofenwänden,
in diese hinein oder durch diese hindurch und werden endseitig über entsprechende Lagerungen,
zum Beispiel Rollenlager, geführt
sowie über
einen Antrieb, beispielsweise einen Kettenantrieb, einzeln, gemeinsam
oder in Gruppen in Drehbewegungen versetzt.
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Die
Rollen können
sich entweder alle mit gleicher Geschwindigkeit drehen, zum Beispiel, wenn
ein gemeinsamer Antrieb verwendet wird; es ist aber auch möglich, einzelne
Gruppen von Rollen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit anzutreiben,
um zum Beispiel im Bereich der Sinterzone eine Vereinzelung des
auf den Rollen geführten
Brenngutes zu erreichen.
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Der
Ofenkanal wird durch einen Boden und eine Decke begrenzt und entlang
des Ofenweges sind über
die verschiedenen Ofenzonen (Aufheizzone, Brennzone, Kühlzone)
Brenner oder elektrische Heizelemente zur Beheizung beziehungsweise
Befeuerung des Ofens angeordnet.
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Je
nach Ofenquerschnitt weisen die einzelnen Rollen eine mehr oder
wenig große
Länge auf. Insbesondere
bei langen Rollen bestehen mechanische Probleme, vor allem in den
Hochtemperaturbereichen des Ofens. Zwar werden heutzutage vielfach Sonderwerkstoffe,
zum Beispiel auf Basis Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid, bei der
Herstellung dieser Rollen verwendet, dennoch kann nicht immer sicher
verhindert werden, daß die
Rollen, insbesondere herstellungsbedingt, gewisse Toleranzen aufweisen
oder sich während
des Ofenbetriebes deformieren.
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Einen
besonderen Problembereich stellt in diesem Zusammenhang der Anschluß der freien
Rollenenden an die zugehörige
Antriebseinrichtung dar.
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Die
DE 42 37 862 C1 beschreibt
eine Antriebseinrichtung, bei der ein vorspringender Zapfen der
Rolle in Ausnehmungen eines die Rolle übergreifenden Adapters geführt wird.
Diese Anordnung weist zwar eine gewisse „Elastizität" auf. Maßtoleranzen der Rolle können durch
diese „statische" Anordnung zwischen
Zapfen und Ausnehmungen im Kupplungsbereich zwischen Rolle und Adapter
jedoch nur begrenzt ausgeglichen werden.
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Bei
dem Ofen gemäß
DE 32 44 773 A1 erfolgt
die Kraftübertragung
von einer Antriebsvorrichtung auf eine Walze unter Zwischenschaltung
einer auf einer drehbaren Welle geführten Feder. Die Feder drückt auf
eine Scheibe. Die Scheibe ist auf der Welle befestigt. Von der Scheibe
wird die Drehbewegung auf einen Ring übertragen, der drehbar auf
der Welle mittels einer selbstschmierenden Büchse geführt ist. Diese Drehbewegung
wird über
zwei Stifte und ein Halteglied auf die Walze übertragen. Dieser bekannte
Walzenantrieb ist sehr kompliziert und erfordert zahlreiche Bauteile.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Lagerung
und zum Antrieb einer Rolle eines Rollenofens zur Verfügung zu
stellen, mit der Maßtoleranzen
der Rolle und Bewegungstoleranzen zwischen Rolle und Antriebsvorrichtung
auf einfache Weise ausgeglichen werden können.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung eine Einrichtung zur Lagerung und zum Antrieb einer
Rolle eines Rollenofens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen
ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Der
Begriff „temperaturbeständiges Material" beschreibt Werkstoffe,
die bei den im Ofen auftretenden Temperaturen „stabil" (beständig) sind, wie keramische
feuerfeste Werkstoffe, beispielsweise Siliciumcarbid oder Werkstoffe
auf Basis Aluminiumoxid.
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Indem
die Rolle über
die allein reibschlüssig mit
der Rolle verbundene, als Antriebselement dienende Schraubendruckfeder
mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist, können Maßtoleranzen der Rolle und Bewegungstoleranzen
zwischen Antriebsvorrichtung und Rolle ausgeglichen werden. Ändert sich durch
eine Fehlfunktion beispielsweise das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeiten
zwischen Rolle und Antriebsvorrichtung oder steht die Rolle auch ganz
still, kann das Antriebselement für die Dauer der Fehlfunktion
unter Reibung gegen die Rolle gedrückt und bewegt werden, ohne
daß die
Rolle mitgeführt wird.
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Die
Rolle ist um ihre horizontal verlaufende Längsachse drehbar. Es kann insbesondere
vorgesehen sein, die Rolle an ihren jeweils endseitigen Abschnitten;
die über
das Ofengehäuse
hinaus nach außen
ragen, zu lagern.
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Beispielsweise
kann die Rolle im Spalt zwischen zwei Lagerrollen gelagert sein,
die jeweils um beabstandet und parallel zur Längsachse der Rolle verlaufende
Achsen drehbar gelagert sind.
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Nach
einer Ausführungsform
kann vorgesehen sein, daß die
Rolle an wenigstens einem endseitigen Abschnitt eine koaxial zur
Längsachse
der Rolle verlaufende, zylindrische Öffnung oder eine koaxial zur
Längsachse
der Rolle verlaufende durchgehende Öffnung, womit die Rolle rohrförmig ist,
aufweist, an der die Rolle gelagert ist.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform
kann zur Lagerung der Rolle in wenigstens eine der endseitigen Öffnungen
der Rolle ein mit der Öffnung
korrespondierender, endseitiger Abschnitt der koaxial zur Längsachse
der Rolle angeordneten Welle eingeführt sein. Die Welle wird um
ihre Längsachse
horizontal drehbar gelagert sein. Der eine endseitige Abschnitt
der Welle wird dann in die Öffnung
der Rolle gesteckt, wobei die Rolle lagernd auf diesem Abschnitt
aufliegt. Die Rolle ist damit „schwimmend" auf der Welle gelagert
und sowohl entlang ihrer Längsachse
bewegbar als auch um den endseitigen Abschnitt der Welle drehbar.
Um die Rolle in einer Lage der Bewegbarkeit entlang ihrer Längsachse
zu halten, ist die Schraubendruckfeder vorgesehen, die unter Vorspannung
auf die Rolle einwirkt und die Rolle damit „elastisch" in einer Lage halten kann. Diese, als Druckelement
dienende Schraubendruckfeder, kann zwischen wenigstens einem der
beiden endseitigen Abschnitte der Rolle und einer entlang der Richtung der
Längsachse
der Rolle ortsfesten Aufnahme angeordnet sein. Diese Anordnung gleicht
damit einem „Stoßdämpfer".
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Der
Vorteil einer solchen Anordnung liegt insbesondere darin, daß die Rolle
durch die Schraubendruckfeder in Axialrichtung in einer definierten
Lage gehalten werden kann, gleichzeitig aber axial auch Maßtoleranzen
der Rolle, die insbesondere durch das Dehnverhalten der Rolle beim
Ofenbetrieb auftreten können,
ausgeglichen werden können,
indem die Schraubendruckfeder bei einer Erwärmung, also einer Ausdehnung
der Rolle, gestaucht wird und bei einer Abkühlung, also einer Verkürzung der
Rolle, nachgibt. Eine entsprechende beidseitige Führung der
Rolle führt
zu einer insgesamt „schwimmenden Lagerung/Führung".
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Nach
einer Ausführungsform
kann vorgesehen sein, daß die
zur Antriebsvorrichtung gehörende Welle
eine dem korrespondierenden, endseitigen Abschnitt der Rolle zugewandte
Aufnahme aufweist, wobei zwischen der Aufnahme und dem endseitigen Abschnitt
der Rolle wenigstens eine Schraubendruckfeder verspannt ist. Die
Welle erfüllt
damit gleichzeitig zwei Funktionen. Zum einen dient sie zur Lagerung
der Rolle. Zum anderen bietet sie der Schraubendruckfeder die Möglichkeit,
sich an der Aufnahme der Welle abzustoßen, so daß die Schraubendruckfeder gegen
den korrespondierenden, endseitigen Abschnitt der Rolle gedrückt. Die
Rolle wird damit unter Vorspannung gehalten und bei Drehbewegung
der Welle mitgeführt
(über Haftreibung).
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Es
kann ausreichend sein, wenn allein eine, als Druckelement dienende
Schraubendruckfeder zwischen Aufnahme und korrespondierendem Abschnitt
der Rolle verspannt ist. Ist eine Welle mit Aufnahme vorgesehen,
kann die Schraubendruckfeder, nach Art eines „Stoßdämpfers", zwischen Aufnahme und korrespondierendem
Abschnitt der Welle um das korrespondierende Wellenende herum verlaufen.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß zwei oder
mehrere, bevorzugt entlang einer gedachten Kreisbahn um die Achse
der Rolle gleichmäßig zueinander
beabstandet angeordnete Schraubendruckfedern verspannt sind. Diese
Ausführungsform
kann sich insbesondere dann anbieten, wenn die Aufnahme an einer
Welle angeordnet ist.
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Das
in Form einer Schraubendruckfeder gestaltete Antriebselement kann
koaxial zur Achse der Rolle angeordnet sein. Beide können einander
zugewandte und im Wesentlichen senkrecht zur gemeinsamen Achse verlaufende
Flächen
aufweisen, über die
sie in Reibkontakt miteinander stehen. Die Schraubendruckfeder ist
elastisch in Axialrichtung bewegbar. Die Verbindung gleicht damit
einer reibschlüssigen
Kupplung.
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Die
Schraubendruckfeder erfüllt
zwei Aufgaben, nämlich
die Rolle in eine Rotationsbewegung zu versetzen und gleichzeitig
unter Vorspannung in einer definierten Lage entlang ihrer Längsachse
zu halten. Dabei kann vorgesehen sein, die Schraubendruckfeder fest
(beispielsweise kraft- oder formschlüssig) mit der genannten Aufnahme
zu verbinden und unter Reibschluß gegen den korrespondierenden
Abschnitt der Rolle zu drücken.
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Um
die Rolle in eine Rotationsbewegung zu versetzen, wird die Welle
durch eine Antriebsvorrichtung in eine Drehbewegung versetzt. Dadurch
wird auch die fest mit der Aufnahme der Welle verbundene Schraubendruckfeder
gedreht, die ihre Bewegung reibschlüssig auf die korrespondierende
Fläche
der Rolle überträgt, woraufhin
die Rolle mitgeführt
und ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt wird.
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Der
korrespondierende Abschnitt der Rolle kann im Wesentlichen flächig auf
einer senkrecht zur Längsachse
zur Rolle stehenden Ebene angeordnet sein und ringförmig um
die Rolle herum verlaufen.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 dargestellt.
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Dabei
zeigen:
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1:
Eine Einrichtung zur Lagerung und zum Antrieb einer Rolle in seitlicher
Ansicht.
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2:
Das Detail X nach 1.
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1 zeigt
eine Einrichtung 1 zur Lagerung und zum Antrieb einer Rolle 3 eines
Rollenofens 5, von dem lediglich ein Abschnitt des Ofengehäuses 5a dargestellt
ist.
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Das
Ofengehäuse 5a weist
einen kastenförmigen
Rücksprung 7 auf,
der an seiner vertikalen Rückwand
eine Öffnung 9 erkennen
läßt, durch
den der in 1 linke, endseitige Abschnitt 31 der
Rolle 3 in das Ofengehäuse 5a hineinragt,
während
sich die Rolle 3, von der in 1 allein
ein Teil zu sehen ist, durch das Innere des Ofens 5 und
im Wesentlichen analog, wie zuvor beschrieben, durch die gegenüberliegende
Ofenwand erstreckt.
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Die
Rolle 3 besteht aus einem keramischen Material und ist
rohrförmig,
weist also eine durchgehende, zylindrische Öffnung 3ö auf.
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Die
Rolle 3 ist um ihre horizontal gelagerte Längsachse
A drehbar. Dazu ist die Rolle 3 mit ihrem in 1 dargestellten,
(in 1 linken) endseitigen Ende der Öffnung 3ö auf
einem (in 1 rechten) endseitigen Abschnitt 111 einer
Welle 11 aus Stahl gelagert. Der Abschritt 111 weist
eine Zylinderform auf und ist in die Öffnung 3ö der
Rolle geführt.
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Die
Welle 11 liegt in zwei horizontal beabstandeten Wälzlagern 13a, 13b und
ist um die Achse A drehbar gelagert.
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Über eine
Befestigungsvorrichtung 15 sind die Lager 13a, 13b am
Ofengehäuse 5a befestigt. Die
Lager 13a, 13b sind in Führungen 17a, 17b jeweils
horizontal verschiebbar und in einer definierten Position feststellbar.
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Das
Detail X in 1 wird in 2 nachfolgend
näher erläutert.
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Beabstandet
vom linken Abschnitt 31 der Rolle 3 ist ein Stellring 19,
der kranzförmig
um die Welle 11 herum verläuft,
formschlüssig
auf der Welle 11 befestigt.
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Der
Stellring 19 dient als Aufnahme einer Schraubendruckfeder 21,
die mit ihrem einen – in 2 linken – Ende fest
mit dem Stellring (der Aufnahme) 19 verbunden sind. Die
Schraubendruckfeder 21 verläuft beabstandet koaxial zur
Welle 11 vom Stellring 19 weg auf einen korrespondierenden Flansch 25 zu,
der am linken, endseitigen Abschnitt 31 der Rolle 3 angeordnet
ist. Der Flansch 25 erstreckt sich ringförmig um
die Rolle 3.
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Die
Schraubendruckfeder 21 liegt mit ihrem, in 2 rechten
Ende unter Vorspannung reibschlüssig
auf einer Fläche 23 des
Flansches 25 auf.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
wird das Antriebselement durch die als Druckelement wirkende Schraubendruckfeder 21 gebildet.
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Die
Funktion der dargestellten Vorrichtung ist wie folgt.
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Eine
Rolle 3 wird an ihren beiden endseitigen Abschnitten, also
am linken endseitigen Abschnitt 31, wie in 1 dargestellt,
und am rechten, nicht dargestellten endseitigen Abschnitt, spiegelsymmetrisch durch
je eine Einrichtung 1 gelagert.
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Um
die Rolle 3 in eine Rotationsbewegung zu versetzen, wird
eine der beiden Wellen, beispielsweise die in 1 dargestellte
Welle 11, über
eine – nicht
dargestellte – Antriebsvorrichtung
in eine Rotationsbewegung versetzt.
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Die
fest mit dem auf der Welle 11 angeordneten Stellring (Aufnahme) 19 verbundene
Schraubendruckfeder (Druckelement) 21 überträgt das Drehmoment der Welle 11 reibschlüssig auf
den mit der Rolle 3 verbundenen Ring 25. Somit
kann die Rolle 3 bei einer Drehung der Welle 11 mitgeführt werden.
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Die
Schraubendruckfeder 21 wirkt dabei als Antriebselement,
das über
Stellring 19 und Welle 11 an eine Antriebsvorrichtung
gekuppelt und gleichzeitig reibschlüssig mit der Rolle 3 verbunden
ist.
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Dehnt
sich die Rolle 3 während
des Betriebes des Ofens aus, wird die Schraubendruckfeder 21 – in 2 nach
links – zusammengedrückt. Verkürzt sich
die Rolle 3 bei einer Abkühlung, gibt die Schraubendruckfeder 21 – in 2 nach
rechts – nach.
Indem an beiden endseitigen Abschnitten der Rolle 3 entsprechende
Lagerungen und Druckelemente vorgesehen sind, kann die Rolle 3 „schwimmend" unter Vorspannung
in einer bestimmten Position gehalten werden, wobei Maßtoleranzen
gleichzeitig ausgeglichen werden können.
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Wird
die Rolle 3, beispielsweise bei einer Fehlfunktion im Ofen 5,
abrupt abgebremst oder bleibt sie vollkommen stehen, schlägt dies
nicht auf die Antriebsvorrichtung zurück. Denn die als Antriebselement
wirkende Schraubendruckfeder 21 kann in diesem Fall über die
Fläche 23 „rutschen", ohne daß das Drehmoment
auf die Rolle 3 übertragen
würde. Damit
ist gewährleistet,
daß die
Antriebsvorrichtung bei einer Fehlfunktion der Rolle 3 nicht
beschädigt wird.
Durch den in diesem Fall gewünschten
Stillstand der Rolle wird auch ein unerwünschter Abrieb zwischen den
sich im Stand der Technik weiter drehenden Rollen und dem darauf
geführten
Brenngut vermieden.