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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage mit einer Rolle, welche im Inneren einen Hohlraum und an den axialen Enden Rollenzapfen aufweist, wobei mindestens einer der Rollenzapfen eine Bohrung aufweist, welche mit dem Hohlraum im Inneren der Rolle verbunden ist und ein Entlüftungskanal vorgesehen ist, welcher mit einem Gasreservoir in Verbindung steht.
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In Metallbeschichtungsanlagen, beispielsweise in einer Verzinkungsanlage, bei welcher ein Metallband durch ein Metallschmelzebad geführt wird, muss dieses Metallband durch Rollen umgelenkt, geführt oder stabilisiert werden. Die eingesetzten Rollen sind aus Kosten- und Gewichtsgründen nicht aus Vollmaterial hergestellt und weisen daher einen Hohlraum auf. Aufgrund der hohen Temperaturen des Metallschmelzebads besteht das Problem, dass dieser Hohlraum entlüftet werden muss, so dass es nicht zu einer Verformung oder sogar zu einer Explosion einer Rolle kommt. Der Versuch, den Hohlraum mit flüssigem Metall zu fluten und insofern keinen Hohlraum entstehen zu lassen, führt dazu, dass die Produktionsgeschwindigkeit entsprechender Hohlrollen erheblich sinkt. Insofern ist man dazu übergegangen, den Hohlraum der Umlenk-, Führungs- oder Stabilisierungsrollen gegenüber dem Metallschmelzebad abzudichten und mit einer separaten Entlüftung, welche mit einem Gasreservoir, beispielsweise der Außenluft oder einem bereitgestellten technischen Gas, beispielsweise Stickstoff über einen Entlüftungskanal in Verbindung steht, zu verbinden.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 045 200 A1 ist eine Schmelztauchbeschichtungsanlage bekannt, bei welcher die Umlenk-, Führungs- oder Stabilisierungsrollen dadurch entlüftet werden, dass das Lager der Rollenzapfen mit dem zu entlüftenden Hohlraum der Rollen in Verbindung steht und das Rollenlager einen Innenraum aufweist, welcher mit dem Entlüftungskanal in Verbindung steht, so dass der Hohlraum der Rolle über das Lager entlüftet werden kann. Es hat sich allerdings gezeigt, dass diese Entlüftungsvorrichtung verschleiß- und wartungsanfällig ist, so dass bei mangelnder Entlüftung des Hohlraums der Rolle weiterhin die Gefahr besteht, dass diese sich verformt oder auch explodiert.
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Aus dem Stand der Technik (
DE 695 04 756 T2 ) ist des Weiteren eine Lagerung für eine in einem Metallschmelzbad eingesetzte Führungsrolle bekannt, auf deren Lagerzapfen eine verschleißfreie Kappe aus Metall oder Keramik aufgesetzt ist, die ihrerseits an einem verschleißfreien Keramikeinsatz zur Beschränkung eines seitlichen Schubs anliegt.
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Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten von Metallband, bei der sowohl die Lauffläche der Lagerbuchse als auch des Lagergehäuses keramisch beschichtet sind, ist aus der
DE 195 11 943 C2 bekannt.
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Aus der
DE 102 14 828 A1 ist eine Lageranordnung für Tauchrollen bekannt, die eine verschleißmindernde Hartbeschichtung der Stirnfläche des Rollenzapfens und der gegenüber liegenden Anlauffläche des Haltearms aufweist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage vorzusehen, welche eine dauerhafte und prozesssichere Entlüftung sowie eine vereinfachte Wartung bei geringerem Verschleiß gewährleistet.
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Die oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage dadurch gelöst, dass mindestens auf einer Seite der Rolle Mittel zur Anordnung von Entlüftungsmitteln stirnseitig der Rollenzapfen vorgesehen sind, die Entlüftungsmittel einen Hohlraum aufweisen und eine stirnseitig des Rollenzapfens axialsymmetrisch angeordnete Dichtfläche erzeugen, wobei die in Richtung Rollenzapfen angeordnete Oberfläche der Entlüftungsmittel an die Stirnfläche des Rollenzapfens angepasst ist, so dass die Bohrung des Rollenzapfen innerhalb der Dichtfläche Kontakt mit dem Hohlraum der Entlüftungsmitteln hat und der Hohlraum der Entlüftungsmittel mit dem Entlüftungskanal verbunden ist.
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Durch die stirnseitige axialsymnmetrische Anordnung der Dichtfläche, welche durch die Entlüftungsmittel erzeugt wird, erfolgt eine Trennung zwischen der Lagerung der Rolle, welche über Radialflächen der Rollenzapfen erfolgt, von der Entlüftung des Hohlraums im Inneren der Rolle. Dadurch, dass die Bohrung des Rollenzapfens innerhalb der Dichtfläche Kontakt mit dem Hohlraum der Entlüftungsmittel hat, ist gewährleistet, dass die Bohrung des Rollenzapfens auf einfache Weise mit dem Entlüftungskanal, welcher mit einem Gasreservoir zur Entlüftung verbunden ist, verbunden werden kann, ohne dass ein Eindringen von flüssigem Metall in die Bohrung erfolgt. Als Gasreservoir kann ein technisches Gas aber auch die Umgebungs- oder Außenluft dienen. Die Entlüftung des Hohlraums der Rolle wird damit deutlich prozesssicherer. Darüber hinaus sind Einflüsse auf die Entlüftung durch das Vorhanden sein von Lagerfetten und anderer zur Lagerung der Rollenzapfen benötigter Stoffe in den Entlüftungswegen nicht mehr gegeben. Durch die Trennung von Lagerung und Entlüftung können zudem die Wartungsarbeiten an der Entlüftungsvorrichtung unabhängig von den Wartungsarbeiten der Lagervorrichtung durchgeführt werden und folglich deutlich vereinfacht werden.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise auf dem Rollenzapfen eine Lagerhülse vorgesehen, welche eine Lagerfläche und eine Stirnfläche aufweist, wobei in der Stirnfläche eine Bohrung vorgesehen ist, welche Kontakt mit der Bohrung des Rollenzapfen hat und auf der Stirnfläche der Lagerhülse die Dichtfläche durch die Entlüftungsmittel erzeugt wird. Die Verwendung einer Lagerhülse auf den Rollenzapfen ermöglicht, die Lagerung der Rolle unter Verwendung von Lagerhülsen vorzunehmen, welche beispielsweise aus sehr verschleißfestem Material bestehen können. Darüber hinaus kann die Lagerhülse als Verschleißteil ausgetauscht werden, ohne dass eine neue Rolle oder ein neuer Rollenzapfen vorgesehen werden muss. Dies erleichtert gleichzeitig auch die Wartungsarbeiten an der eigentlichen Rolle und reduziert deren Kosten.
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Sind die Entlüftungsmittel gegenüber der Lagerhülse oder gegenüber dem Rollenzapfen feststehend ausgebildet und sind Mittel zur Erzeugung eines Kraftschlusses zwischen Entlüftungsmitteln und der Stirnseite der Lagerhülse oder des Rollenzapfens zur Bereitstellung der Dichtfläche vorgesehen, werden auf der Stirnseite des Rollenzapfen bzw. der Lagerhülse aufgrund deren relativer Drehung gegenüber den Entlüftungsmitteln ringförmige Dichtflächen bereitgestellt, in deren Zentrum die Bohrung des Rollenzapfens bzw. die Bohrung der Lagerhülse münden kann. Zur Erzeugung der Dichtfläche wird das Entlüftungsmittel auf die Stirnfläche des Rollenzapfens bzw. die Stirnfläche der Lagerhülse mit einer definierten Kraft gedrückt und ein Kraftschluss zwischen den Entlüftungsmitteln und der Stirnseite des Rollenzapfens oder der Lagerhülse erzeugt. Sollte beispielsweise durch Reibung die auf der Stirnseite der Lagerhülse bzw. des Rollenzapfens erzeugte Dichtfläche verschleißen, kann über den Kraftschluss gewährleistet werden, dass die Entlüftungsmittel mit gleicher Anpresskraft und folglich mit gleichen Abdichteigenschaften eine Entlüftung des Rollenhohlraums gewährleisten.
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Vorzugsweise erzeugen die Mittel zur Erzeugung des Kraftschlusses den Kraftschluss federelastisch, pneumatisch und/oder hydraulisch. Als eine besonders kostengünstige Variante ist in der federelastischen Erzeugung des Kraftschlusses anzusehen, wohingegen eine pneumatische oder auch hydraulische Kraftschlusserzeugung präziser gesteuert und überwacht werden kann.
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Eine weiter vereinfachte Wartung ermöglicht eine nächste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch, dass die Rolle an mindestens einem Tragarm angeordnet ist und die Mittel zur Anordnung der Entlüftungsmittel mit dem mindestens einen Tragarm über Befestigungsmittel lösbar verbunden sind. Als lösbare Befestigungsmittel können beispielsweise Schrauben verwendet werden, so dass zur Wartung der Entlüftung der Rolle lediglich die Mittel zur Anordnung der Entlüftungsmittel vom Tragarm zu lösen sind, um die entsprechende Wartung an der aus dem Metallschmelzetauchbad herausgezogenen Rolle durchzuführen.
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Um den Verschleiß der Entlüftungsmittel möglichst gering zu halten, insbesondere dann, wenn diese feststehend gegenüber dem Rollenzapfen bzw. der Lagerhülse ausgebildet sind, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung Entlüftungsmittel aus keramischem Werkstoff vorgesehen. Ein besonders einfaches Entlüftungsmittel kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass ein keramischer Körper eine Oberfläche zur Erzeugung der Dichtfläche auf der Stirnseite der Lagerhülse oder des Rollenzapfens aufweist und als Entlüftungsraum eine Bohrung im keramischen Körper vorgesehen ist, welche auf der Stirnseite des Rollenzapfens bzw. der Lagerhülse mündet und die Bohrung des Rollenzapfens bzw. die Bohrung der Lagerhülse mit dem Entlüftungskanal verbindet. Denkbar ist auch, dass die Entlüftungsmittel mit keramischem Werkstoff lediglich beschichtet sind.
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Die Lagerhülsen und/oder der Rollenzapfen können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Wolframkarbid-Beschichtung aufweisen, so dass diese besonders verschleißarm ausgeführt sind. Denkbar sind aber auch andere verschleißarme Beschichtungen der Lagerhülsen und/oder des Rollenzapfens.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verläuft der Entlüftungskanal in den Mitteln zur Anordnung der Entlüftungsmittel und/oder in den Tragarmen der Rolle. Alternativ dazu kann der Entlüftungskanal auch unabhängig von den Mitteln zur Anordnung der Entlüftungsmittel nach außen geführt werden und mit dem Gasreservoir verbunden werden. Der Vorteil in der Anordnung des Entlüftungskanals in den Mitteln zur Anordnung der Entlüftungsmittel und/oder in dem oder den Tragarmen der Rolle liegt darin, dass der Entlüftungskanal dann sehr gut gegen Beschädigungen geschützt ist. Unter Verbindung mit einem Gasreservoir ist nicht nur die Bereitstellung eines Gases, beispielsweise eines technischen Gases, wie Stickstoff zu verstehen, sondern auch eine Verbindung mit der Umgebungs- oder Außenluft.
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Eine weitere einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass die Mittel zur Anordnung der Entlüftungsmittel als stirnseitig des Rollenzapfens oder der Lagerhülse angeordneter Deckel ausgebildet sind und in dem Deckel eine Ausnehmung zur Aufnahme der Entlüftungsmittel und optional der Mittel zur Erzeugung eines Kraftschlusses vorgesehen sind. Der Deckel kann dann beispielsweise auf einfache Weise den Bereich der Dichtfläche an der Stirnseite des Rollenzapfens oder der Lagerhülse vor dem Eindringen der Metallschmelze bereits abdichten, so dass die von den Entlüftungsmitteln erzeugte Dichtfläche nicht unmittelbar von Metallschmelze umgeben ist. Darüber hinaus schafft der Deckel eine einfache Möglichkeit, die Mittel zur Erzeugung des Kraftschlusses, beispielsweise eine Tellerfeder im Deckel anzuordnen und die Entlüftungsmittel auf die Stirnseite der Lagerhülse bzw. des Rollenzapfens zu pressen.
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Eine weitere Verbesserung der Entlüftung der Rolle kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass an beiden axialen Enden der Rolle Entlüftungsmittel, welche den Hohlraum der Rolle mit einem Entlüftungskanal verbinden, vorgesehen sind.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle 1 in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage, wobei die Rolle 1 einen Hohlraum 2 aufweist. Es ist nur ein axiales Ende einer Rollenanordnung dargestellt, wobei die Vorrichtung zur Anordnung der Rolle 1 prinzipiell auch spiegelsymmetrisch aufgebaut sein kann. An den axialen Enden der Rolle 1 ist ein Rollenzapfen 3 vorgesehen, welcher über eine Bohrung 4 mit dem Hohlraum 2 im Inneren der Rolle 1 verbunden ist, um diesen zu entlüften. Über die Mittel 7 zur Anordnung von Entlüftungsmitteln 8 ist der Entlüftungskanal 5 mit der Bohrung 4 des Rollenzapfens 3 verbunden. Der Entlüftungskanal 5, 5' mündet in einem hier nicht dargestellten Gasreservoir 6, das ein technisches Gas bereitstellt bzw. eine Verbindung mit der Umgebungs-/Außenluft schafft. Dabei erzeugen die Entlüftungsmittel 8 auf der Stirnseite einer Lagerhülse 11, welche auf dem Rollenzapfen 3 angeordnet ist, eine axialsymmetrische Dichtfläche 10, in dem die Entlüftungsmittel 8 auf die Dichtfläche 10 durch eine hier dargestellte Feder 12 gepresst werden.
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Die Lagerhülse 11 dient dazu, eine optimierte Lagerung der Rolle 1 in Bezug auf Verschleiß und Genauigkeit der Dreheigenschaften der Rolle zu gewährleisten. Die Lagerhülse 11 weist zudem eine Bohrung 11a auf, welche mit der Bohrung 4 des Rollenzapfens 3 in Verbindung steht, so dass im Inneren der erzeugten Dichtfläche 10 eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 9 der Entlüftungsmittel 8, der Bohrung 11a und 4 und dem Hohlraum 2 der Rolle entsteht. Der Hohlraum 9 der Entlüftungsmittel 8 ist zudem mit dem Entlüftungskanal 5 verbunden.
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Wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu erkennen ist, ist die in Richtung Lagerhülse 11 bzw. Rollenzapfen 3 angeordnete Oberfläche der Entlüftungsmittel 8 an die Stirnfläche der Lagerhülse 11 bzw. des Rollenzapfens 3 angepasst. Vorliegend ist die Stirnfläche der Lagerhülse 11 halbkugelförmig ausgebildet und die Oberfläche des Entlüftungsmittels 8 entsprechend angepasst, um beispielsweise eine bessere Abdichtung und Zentrierung der Entlüftungsmittel 8 zu erreichen.
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Die hier dargestellten federelastischen Mittel 12 zur Erzeugung eines Kraftschlusses zwischen dem Entlüftungsmittel 8 und der Stirnseite der Lagerhülse 11 können durch pneumatische oder hydraulische Kraftschlusserzeugungsmittel, welche hier nicht dargestellt sind, ersetzt werden. Darüber hinaus ist auch eine andere Ausgestaltung der Dichtfläche 10 denkbar, welche beispielsweise auch über einen Formschluss erfolgen kann. Die Erzeugung der Dichtfläche durch einen Kraftschluss ist jedoch eine besonders einfach zu wartende Form der Abdichtung der Bohrung der Lagerhülse oder des Rollenzapfens.
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Die Mittel zur Anordnung der Entlüftungsmittel 7 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Deckel 7 ausgebildet und über Befestigungsmittel 13, welche beispielsweise als Schrauben ausgebildet sein können, mit dem Tragarm 14 lösbar verbunden. Der Deckel 7 zur Anordnung der Entlüftungsmittel ermöglicht, dass der Entlüftungskanal 5, 5' außerhalb des Deckels 7 verläuft oder innerhalb des Deckels 7 bzw. des Tragarms integriert, kann dieser besser vor Beschädigungen geschützt werden.
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Das Entlüftungsmittel 8 ist vorliegend als einfacher keramischer Körper mit einer als Entlüftungsraum 9 ausgebildeten Bohrung dargestellt und unterliegt durch das Anpressen des Entlüftungsmittels auf die Lagerhülse 11 selber nur sehr geringem Verschleiß und ist damit wartungsfreundlich.
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Die Lagerflächen der Lagerhülse 11 oder auch des Rollenzapfens 3 können über eine Wolframkarbid-Beschichtung verschleißfest ausgeführt sein.
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Selbstverständlich kann die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle an beiden Tragarmen der Rolle vorgesehen sein. Allerdings ist auch eine einseitige Entlüftung ausreichend, um den Hohlraum 2 der Rolle dauerhaft zu entlüften.
