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Prozessanlage
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Die
Erfindung betrifft eine Prozessanlage mit einem Prozessraum, der
mittels mindestens eines Heizelements heizbar ist, mit einem Fördermittel,
mittels dessen ein Werkstück
von einer Aufgabestelle zu einer Abgabestelle durch den Prozessraum
förderbar ist,
und mit Lagereinrichtungen für
das Fördermittel, die
jeweils einen Lagerblock aufweisen und eine Pinole, die den Lagerblock
von einer Außenseite
der Prozessanlage zu dem Prozessraum durchdringt, gegenüber dem
Lagerblock mittels eines Lagerelements radial gelagert und mit dem
Fördermittel
durch Formschluss verdrehfest verbunden ist.
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Derartige
Prozessanlagen sind insbesondere kontinuierlich arbeitende Durchlauföfen, beispielsweise
Rollenherd- oder Banddurchlauföfen,
die an der Innenseite eines Blechgehäuses mit einer Isolierschicht
versehen sind. Im Rollenherdofen besteht das Fördermittel aus einer Reihe
von in dem Prozessraum quer zur Förderrichtung angeordneten temperaturbeständigen,
metallischen oder insbesondere im Hochtemperaturbereich keramischen
Rollen. Diese Rollen durchdringen die Isolierschicht und sind an
der Wand des Prozessraums mit ihren Enden jeweils in einer aufgestülpten, metallenen
Spannhülse gelagert
und auf die von der Außenseite
in den Prozessraum dringenden Pinolen gesteckt.
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Gleichwohl
die Bauweise der bekannten Prozessanlagen durch die Isolierung und
durch die Verwendung keramischer Rollen die Wärmeleitung aus dem Prozessraum
durch die Wand des Prozessraum nach Außen in die Lagerelemente stark
einschränkt, sind
dennoch diese Lagerelemente – gerade
bei hohen Prozesstemperaturen im Prozessraum – im Betrieb erheblichen Temperaturen
ausgesetzt. Die in den Lagerelementen eingesetzten Öle neigen
unter hohen Temperaturen zum „Cracken", also zu einer chemischen
Zersetzung in kurzkettige Kohlenwasserstoffmoleküle, wodurch die Tragfähigkeit
der Schmierschicht sinkt. In der Folge werden regelmäßig Lagerelemente
beschädigt
und blockieren, die keramischen Rollen im Prozessraum brechen, im
Extremfall fallen geförderte
Bauteile durch die entstehenden Lücken auf Heizelemente unterhalb
der Rollen und beschädigen
diese.
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Die
hohe Belastung einerseits und das schon mit einem Schaden eines
einzelnen Lagerelements verbundene hohe Stillstands- und Kostenrisiko
andererseits erfordern eine engmaschige vorbeugende Instandhaltung
der Lagereinrichtungen. Im Rahmen dieser vorbeugenden Instandhaltung
einer Lagereinrichtung der bekannten Prozessanlagen wird der im Allgemeinen
aus Aluminium gefertigte Lagerblock mit der darin gelagerten Pinole
von der Prozessanlage abgenommen und die Pinole und die Lagerelemente – zwei Rillenkugellager
in Anordnung als Fest-Loslager – aus
dem Lagerblock demontiert und bei Ablauf der Instandhaltungsfrist
oder spätestens
bei erkennbaren Schäden
durch entsprechende neue Elemente ersetzt.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wartung der Prozessanlage
zu vereinfachen und kostengünstiger
zu gestalten.
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Lösung
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Ausgehend
von den bekannten Prozessanlagen wird nach der Erfindung vorgeschlagen,
dass das Lagerelement in einer rohrförmigen Lagerhülse und
die Lagerhülse
in dem Lagerblock eingesetzt und durch Formschluss axial gehaltert
sind. Im Rahmen der Instandhaltung einer Lagereinrichtung einer
erfindungsgemäßen Prozessanlage
kann zunächst
die Lagerhülse
als Baugruppe mit der darin gelagerten Pinole einfach aus dem Lagerblock
entnommen und durch eine vorbereitete entsprechende neue (oder überarbeitete)
Baugruppe ersetzt werden. Die durch die Instandhaltung der Lagereinrichtung
bedingte – kostenträchtige – Stillstandszeit
der Prozessanlage ist damit gegenüber den bekannten Prozessanlagen signifikant
verkürzt.
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Darüber hinaus
wird im Betrieb einer erfindungsgemäßen Prozessanlage der Lagerblock
auch bei schadhaften Lagerelementen deutlich weniger mechanisch
belastet, weil die in diesen Lagerelementen durch die Schäden entstehenden
Kräfte über die
Lagerhülse – im Vergleich
zu den bekannten Prozessanlagen – gleichmäßiger in den Lagerblock abgeleitet
werden. Eine Beschädigung
des Lagerblocks, die regelmäßig nur
durch Austausch dieses Elements behoben werden kann, ist so deutlich
weniger wahrscheinlich. Die Kosten zur Herstellung eines neuen Lagerblocks – durch
Aluminiumdruckguss mit spanender Nachbearbeitung – werden
an einer erfindungsgemäßen Prozessanlage
häufiger
vermieden.
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Weiterhin
kann die Herstellung eines Lagerblocks für eine erfindungsgemäße Prozessanlage gegenüber den
bekannten Prozessanlagen signifikant vereinfacht werden, da die
Aufnahmebohrung für
die Lagerhülse
gegenüber
der Aufnahme eines Lagerelements wesentlich gröbere Toleranzen aufweisen darf.
Bei entsprechender Auslegung ist nach dem Guss die spanende Nachbearbeitung
des Lagerblocks für
eine erfindungsgemäße Prozessanlage entbehrlich.
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Die
Lagerhülse
für eine
erfindungsgemäße Prozessanlage
wird bevorzugt aus Stangenmaterial abgelängt und durch spanende Nachbearbeitung beispielsweise
mit Sitzflächen
für die
Lagerelemente und mit Einstichen für Sicherungsringe versehen. Wird
die Lagerhülse
aus Baustahl gefertigt, so weist sie eine gegenüber dem Aluminiummaterial des
Lagerblocks deutlich höhere
Beständigkeit
gegen die mechanische Belastung durch schadhafte Lagerelemente auf.
Wird eine solche Lagerhülse
dennoch beschädigt,
so entstehen durch ihren Austausch wiederum signifikant geringere
Kosten, als beim Austausch des Lagerblocks an den bekannten Prozessanlagen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Prozessanlage
weist das Lagerelement zwei Rillenkugellager in Anordnung als Fest-Loslager
auf. Einzelne Rillenkugellager oder auch fertige Baugruppen aus
zwei Lagern als Fest-Loslager sind als Normteile in großer Vielfalt und
zu geringen Kosten am Markt verfügbar.
Sowohl die Konstruktion der erfindungsgemäßen Prozessanlagen als auch
die Instandhaltung durch Austausch derartiger Lagerelemente ist
durch die Verwendung von Normteilen signifikant vereinfacht.
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Vorzugsweise
weist ein derartiges Lagerelement keramische Wälzkörper und metallene Ringe auf.
Ein derartiges, so genannten „Hybridlager" weist gegenüber Lagerelementen
mit Wälzkörpern aus Stahl
eine deutlich verbesserte Temperaturbeständigkeit auf und kann so an
einer erfindungsgemäßen Prozessanlage
mit verlängerten
Instandhaltungsintervallen eingesetzt werden.
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In
einer anderen, gleichfalls bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prozessanlage
ist das Lagerelement ein Gleitlager. Auch Gleitlager stehen als
Normteile in großer
Vielfalt am Markt zur Verfügung.
Die Kosten eines solchen Lagerelements sind im Vergleich zu Wälzlagern
erheblich geringer. Insbesondere Teflon-Gleitlager weisen zudem
nicht nur hervorragende Gleiteigenschaften, sondern darüber hinaus
auch eine hohe Temperaturbeständigkeit
auf. Durch die Verwendung von Gleit- anstelle von Wälzlagern
kann die Baugruppe aus Lagerhülse,
Lagerelement und Pinole konstruktiv einfacher und deutlich kleiner
(und damit Material und Lagerplatz sparend) gestaltet werden.
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Vorteilhafter
Weise bestehst in einer erfindungsgemäßen Prozessanlage das Fördermittel
aus einer Mehrzahl von keramischen Rollen, die zwischen der Aufgabestelle
und der Abgabestelle hinter einander in dem Prozessraum angeordnet
sind und mit denen die Pinolen verdrehfest verbunden sind. Eine
solche erfindungsgemäße Prozessanlage
ist insbesondere ein so genannter Rollenherdofen.
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Weiterhin
ist bevorzugt auf der Außenseite einer
erfindungsgemäßen Prozessanlage
an mindestens einer der Pinolen ein Antriebselement für das Fördermittel
angebracht. Mit einer solchen erfindungsgemäßen Prozessanlage ist ein kontinuierliches
Fördern
auch von einzelnen Werkstücken
durch den Prozessraum möglich.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen
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1a eine
erste erfindungsgemäße Prozessanlage
in einer Seitenansicht und
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1b die
erste Prozessanlage in einem Schnitt,
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2a ein
Detail der ersten Prozessanlage in der Seitenansicht und
-
2b das
Detail in dem Schnitt,
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3a eine
Lagereinrichtung einer zweiten erfindungsgemäßen Prozessanlage in einem
Schnitt
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3b die
Lagereinrichtung in einer Seitenansicht und
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3c die
Lagereinrichtung in einer Draufsicht.
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Die
in den 1a und 1b schematisch gezeigte
erste erfindungsgemäße Prozessanlage 1 weist
in einem mit Isolierung 2 versehenen Gehäuse 3 aus
Stahlblech einen Prozessraum 4 auf. Der Prozessraum 4 ist
mittels nicht dargestellter Heizelemente heizbar.
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In
dem Prozessraum 4 verläuft
zwischen einer Aufgabestelle 5 und einer Abgabestelle 6 ein
Fördermittel 7.
Das Fördermittel 7 besteht
aus mehreren Rollen 8 aus Aluminiumoxidkeramik, die an
beiden Enden 9 in jeweils einer Lagereinrichtung 10 gelagert sind.
Mittels des Fördermittels 7 sind
nicht dargestellte Werkstücke
von der Aufgabestelle 5 zu der Abgabestelle 6 förderbar.
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Wie
in den 2a und 2b im
Detail gezeigt, weisen die Lagereinrichtungen 10 jeweils
einen Lagerblock 11 auf. Der Lagerblock 11 ist
aus Aluminium im Druckgussverfahren hergestellt und nicht weiter
spanend bearbeitet. Der Lagerblock 11 ist mit einer Maschinenschraube 12 an
der Außenseite 13 der Prozessanlage 1 mit
dem Gehäuse 3 verschraubt.
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Der
Lagerblock 11 weist eine im Druckguss geformte Aufnahmebohrung 14 auf,
in die eine rohrförmige
Lagerhülse 15 eingesetzt
ist. Die Lagerhülse 15 besteht
aus Baustahl und ist aus rohrförmigem Stangenmaterial
abgelängt
und spanend nachbearbeitet. Die Lagerhülse 15 ist mittels
einer in den Lagerblock 11 eingesetzten, selbstschneidenden
Madenschraube 16 in diesem lösbar gehaltert.
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In
der Lagerbuchse ist eine Pinole 17 mittels zwei Rillenkugellagern 18,
die als Baugruppe in Fest-Loslager-Anordnung ein Lagerelement 19 bilden,
radial gelagert: Das Festlager 20 ist in der Lagerhülse 15 zwischen
zwei Sicherungsringen 21 axial gehaltert. Festlager 20,
Loslager 22 und ein zwischen diesen angeordneter Zwischenring 23 sind
auf der Pinole 17 zwischen einem Wellenabsatz 24 und einem
Sicherungsring 25 axial gehaltert. Die nicht dargestellten
Wälzkörper des
Lagerelements 19 bestehen aus Zirkonoxidkeramik.
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Die
Pinole 17 weist auf der Außenseite 13 der Prozessanlage 1 einen
Sechskant 26 und eine Gewindebohrung 27 zum Anbringen
eines nicht dargestellten Ritzels auf. Zwischen der zum Prozessraum 4 weisenden
Spitze 28 und dem Wellenabsatz 24 weist die Pinole 17 einen
nicht dargestellten Sechskantquerschnitt auf, mit dem sie in eine
entsprechende Sechskantbohrung 29 eine Spannhülse 30 eingreift,
die auf die Rolle 8 aufgeschrumpft ist. Ein über das
Ritzel auf die Pinole 17 übertragenes Antriebsmoment
wird über
den Sechskantquerschnitt und die Sechskantbohrung 29 durch
Formschluss auf die Spannhülse 30 und
von dieser durch Reibschluss auf ein Ende 9 der Rolle 8 übertragen.
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Die
Lagereinrichtung 10 ist an der Prozessanlage 1 gasdicht
angebracht: Zwischen dem Lagerblock 11 und dem Gehäuse 3 sowie
zwischen dem Lagerblock 11 und der Lagerhülse 15,
zwischen der Lagerhülse 15 und
den Rillenkugellagern 18 und zwischen diesen und der Pinole 17 sind
O-Ringe 31 angebracht. Zwischen den Rillenkugellagern 18 ist
das Lagerelement 19 mittels eines zwischen der Lagerhülse 15 und
dem Zwischenring 23 schleifenden Dichtrings 32 aus
Fluorkautschuk axial gasdicht gestaltet.
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Zur
Montage der Rolle 8 und der Lagereinrichtung 10 an
der Prozessanlage 1 wird zunächst die Rolle 8 mit
den auf beiden Enden 9 aufgesetzten Spannhülsen 30 von
einer Außenseite 13 her
lose in einer leicht spielbehafteten Bohrung 33 in der
Isolierung 2 abgelegt. Durch Einführen der kegelförmigen Spitze 28 der
Pinole 17 wird die Rolle 8 leicht angehoben und
dreht dann frei in der Bohrung 33.
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3a, 3b und 3c zeigen
eine zweite Lagereinrichtung 34 einer alternativen, nicht dargestellten
Prozessanlage, die abgesehen von den unterschiedlichen Lagereinrichtungen 10, 34 gleichwohl
mit der ersten Prozessanlage 1 identisch ist. Pinole 35 und
Lagerblock 36 der zweiten Lagereinrichtung 34 sind
gleichfalls mit den entsprechenden Bauteilen der ersten Prozessanlage 1 identisch.
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Das
Lagerelement 37 der zweiten Lagereinrichtung 34 besteht
jedoch aus zwei Gleitlagerbuchsen 38, die unmittelbar auf
einen innen an der Lagerhülse 39 ausgebildeten
Lagerabsatz 40 aufliegen und an der Pinole 35 zwischen
dem Wellenabsatz 41 und einem Sicherungsring 42 axial
gehaltert sind.
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- 1
- Prozessanlage
- 2
- Isolierung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Prozessraum
- 5
- Aufgabestelle
- 6
- Abgabestelle
- 7
- Fördermittel
- 8
- Rolle
- 9
- Ende
- 10
- Lagereinrichtung
- 11
- Lagerblock
- 12
- Maschinenschraube
- 13
- Außenseite
- 14
- Aufnahmebohrung
- 15
- Lagerhülse
- 16
- Madenschraube
- 17
- Pinole
- 18
- Rillenkugellager
- 19
- Lagerelement
- 20
- Festlager
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Loslager
- 23
- Zwischenring
- 24
- Wellenabsatz
- 25
- Sicherungsring
- 26
- Sechskant
- 27
- Gewindebohrung
- 28
- Spitze
- 29
- Sechskantbohrung
- 30
- Spannhülse
- 31
- O-Ring
- 32
- Dichtring
- 33
- Bohrung
- 34
- Lagereinrichtung
- 35
- Pinole
- 36
- Lagerblock
- 37
- Lagerelement
- 38
- Gleitlagerbuchse
- 39
- Lagerhülse
- 40
- Lagerabsatz
- 41
- Wellenabsatz
- 42
- Sicherungsring