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Technisches Gebiet (Technical Field)
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Auf dem Gebiet des Transports von flächigem, zu erwärmenden beziehungsweise zu temperierenden Material in Öfen, werden im industriellen Einsatz Transportvorrichtungen benötigt.
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Technischer Hintergrund (Background Art)
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Aus dem Stand der Technik sind für flächige Materialien, wie Bänder, Bleche oder Platinen, Rollengänge aus benachbarten runden Rollen bekannt. Diese definieren eine Passlinie für das zu temperierende Gut, welche entlang einer Ebene verläuft, die durch die Oberseiten der Rollen festgelegt wird. Zumindest ein Teil der Rollen wird hierbei angetrieben, um das Gut entlang des Rollengangs zu fördern.
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Aus
DE 33 01 660 A1 sind für keramische Platten Rollengeometrien mit über den Umfang verteilten Erhöhungen bekannt.
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Den, aus dem Stand der Technik, bekannten Rollenanordnung ist gemein, dass während des Transports eine Relativbewegung, wie Schlupf oder dergleichen, auftritt und es zu mechanischen Beschädigungen an der Unterseite des geförderten Guts kommen kann.
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Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention)
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Transportvorrichtung anzugeben, mit welcher ein schonender Transport des zu temperierenden Guts ermöglicht wird. Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen in einem kostengünstigen Aufbau sowie einer guten Nachrüstbarkeit bestehender Anlagen sowie flexiblen Einsatzmöglichkeiten.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch Transportvorrichtungen gemäß Anspruch 1 sowie Verfahren zu deren Betrieb gemäß den Ansprüchen 10 und 12.
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Erfindungsgemäß ist eine Transportvorrichtung für zu temperierendes Gut in einem Ofen umfassend mehrere Ofenrollen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Teil der Ofenrollen einen um die Drehachse exzentrischen Querschnitt aufweisen, dass ein Teil des Umfangs des exzentrischen Querschnitts einen gegenüber einer Standard-Ofenrolle kleineren Radius aufweist, und dass zumindest die exzentrisch ausgebildeten Ofenrollen durch zumindest eine Antriebseinheit synchron antreibbar sind. Standard-Ofenrolle bezieht sich hierbei auf eine Ofenrolle mit einem runden Querschnitt, deren Drehachse koaxial mit der Achse der Rolle ist, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind zwischen derartigen Standard-Ofenrollen erfindungsgemäße Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt angeordnet. Es sind weiter erfindungsgemäße Ausführungsformen möglich, bei denen nur Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt vorgesehen sind. Die exzentrischen Rollen weisen hierbei in einem Teilbereich des Umfangs einen Radius auf, der kleiner als der Radius einer Standard-Ofenrolle ist beziehungsweise bei Ausführungsformen ohne Standard-Ofenrolle wäre. Die Radien sind jeweils gemessen von der Drehachse der jeweiligen Rolle. Hierdurch kann die Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt aus der Passlinie, die entlang der Oberkanten der Standard-Ofenrollen definiert wird, entfernt werden und das Gut liegt auf den Standard-Ofenrollen auf. Wird die Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt weiter gedreht, kommt sie mit der Unterseite des zu fördernden und zu temperierenden Guts in Kontakt und hebt dieses an. Während der weiteren Drehung wird das angehobene, zu temperierende Gut entsprechend der Geometrie der Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt in Durchlaufrichtung des Ofens bewegt und wieder auf den Standard-Ofenrollen abgelegt. Um die Drehung der Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt zu gewährleisten, ist zumindest eine Antriebseinheit vorgesehen. Die Antriebseinheit beziehungsweise Antriebseinheiten sind derart ausgebildet, dass die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt synchron angetrieben werden, um eine Relativbewegung zwischen Ofenrolle und Unterseite des Guts zu vermeiden. Durch das Anheben des zu fördernden und zu temperierenden Guts wird der Kontakt verbessert und ein Relativbewegung durch beispielsweise Schlupf, wie sie im Stand der Technik auftritt wird vermieden. Diese Ausbildung weist außerdem die Vorteile auf, dass sie relativ kostengünstig umgesetzt werden kann und bestehende Anlagen verhältnismäßig einfach nach- oder umgerüstet werden können.
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Weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ofenrollen durch mehrere über die Breite verteilte Tragringe ausgebildet ist. Durch die Verwendung von Tragringen kann die Kontaktfläche der Ofenrolle mit dem zu temperierenden Gut eingestellt werden. Des Weiteren werden hierdurch die Fertigung der Querschnittsform durch Reduzierung der Bauteilgröße vereinfacht und die bewegten Massen verringert.
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Transportvorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt und Standard-Ofenrollen angeordnet sind. Durch die wechselweise Anordnung der Standard-Ofenrollen und der Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt wird die Stützweite, also der Abstand zwischen zwei benachbarten Kontaktflächen mit dem zu temperierenden Gut, zwischen gleichartigen Ofenrollen, genauer zwischen den Standard-Ofenrollen beziehungsweise zwischen den Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt, möglichst gering gehalten. Hierdurch werden die Kräfte und somit die Belastungen und daraus resultierende, mögliche Beschädigungen an der Unterseite des Guts minimiert.
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In weiteren Ausführungsformen sind erfindungsgemäße Transportvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt eine Dehnungsfuge im Bereich des Umfangs mit kleinerem Radius angeordnet ist. Aufgrund der Verwendung in Öfen ist es zur Vermeidung von Spannungen in den Ofenrollen gegebenenfalls notwendig entlang des Umfangs Dehnungsfugen vorzusehen. Diese stellen Kanten dar, welche die Unterseite des zu fördernden und zu temperierenden Guts beschädigen können. Der Vorteil in dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Dehnungsfuge im Bereich mit gegenüber den Standard-Ofenrollen kleineren Radius vorgesehen ist und somit nicht mit dem Gut in Berührung kommt, da das Gut auf den benachbarten Standard-Ofenrollen aufliegt.
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Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Querschnitt durch exzentrisch angeordnete runde Ringe oder Rollen gebildet ist. Ein einfacher Aufbau der Ofenrollen mit exzentrischen Querschnitt lässt sich dadurch erreichen, dass Rollen oder Tragringe mit einem runden Querschnitt verwendet werden, bei denen die Drehachse nicht mit der Symmetrieachse, also der durch den Mittelpunkt verlaufenden Achse übereinstimmt, sondern zu dieser parallel verschoben ist.
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Weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Querschnitt durch ein, vorzugsweise um eine zur Drehachse senkrecht verlaufenden Symmetrieachse symmetrisches, Profil gebildet ist, wobei die Drehachse nicht durch den Schwerpunkt des exzentrischen Querschnitts verläuft, und wobei der Radius sich über den Umfang des exzentrischen Querschnitts, vorzugsweise kontinuierlich, ändert. Abweichend von einem kreisrunden Querschnitt können für die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt auch Profile oder Tragringe verwendet werden, deren Umfang beliebig verläuft. Beispielsweise können zumindest teilweise elliptische Querschnitte oder auch runde Profile, mit einem Radius, der größer als der Radius der Standard-Ofenrollen ist, und bei denen ein Kreissegment, mit einer Segmenthöhe, die größer als die Differenz der Radien ist, entfernt ist, verwendet werden. Scharfkantige Profile sind hingegen zu vermeiden, um Beschädigungen an der Unterseite des Guts zu vermeiden, gerundete Kanten sind vorzuziehen. Der Verlauf des von der Drehachse aus gemessenen Radius der Außenkontur ändert sich vorzugsweise kontinuierlich, um Sprünge, welche Kanten darstellen, weitgehend zu vermeiden. Des Weiteren sind Profile mit einer achssymmetrischen Form bevorzugt, um möglichst gleichförmige Bewegung des zu temperierenden Guts beim Anheben und Ablegen zu erreichen.
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Weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Querschnitt durch einen Kontaktkörper mit einer Kontaktfläche, welche für die Kontaktierung mit dem zu temperierenden Gut vorgesehen ist, gebildet ist, welcher über zumindest einen Hebel von der Drehachse beabstandet angeordnet ist. Der Kontaktkörper und der Hebel können hierbei einteilig oder auch aus unterschiedlichen Bauteilen bestehen. Einteilige Ausführungen besitzen den Vorteil einer geringeren Teilezahl und damit verbundenem geringeren Montageaufwand. Bei mehrteiligen Ausführungen besteht eine größere Flexibilität hinsichtlich einer Änderung der Form und Größe der Kontaktfläche des Kontaktkörpers. Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen zwei oder mehr über den Umfang verteilte Hebel vorgesehen sind, wobei die gemeinsame Breite aller Hebel in einer Ebene senkrecht zur Drehachse nicht größer als der Durchmesser einer Standard-Ofenrolle werden darf, damit der exzentrische Querschnitt bei entsprechenden Drehstellungen aus der Passlinie entfernbar ist. In diesen Fällen kann die Drehachse durch den Schwerpunkt des exzentrischen Querschnitts verlaufen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Transportvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper mit dem Hebel beweglich verbunden ist. Neben den zuvor genannten Vorteilen einer mehrteiligen Ausführung, bietet eine bewegliche Verbindung eine vergrößerte Flexibilität hinsichtlich des Kontaktkörpers beziehungsweise dessen Kontaktfläche. Aufgrund der beweglichen Anordnung kann die Fläche, mit der die Kontaktfläche mit der Unterseite des Guts in Kontakt kommt, größer ausgebildet werden, da deren Ausrichtung unabhängig von der Drehstellung der Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt ist. Hierdurch kann die Auflagefläche der Unterseite des Guts mit dem Kontaktkörper größer eingestellt werden, was die Belastung, insbesondere die Flächenpressung, und somit Beschädigungen der Unterseite des Guts verringern kann. Beispielsweise kann die Kontaktfläche eben oder mit einer sehr großen Krümmung ausgeführt werden, was zu einer während des Anheben, Weitertransports und Ablegen des zu temperierenden Guts konstanten Auflagefläche führt. Bei der Festlegung der Größe der Kontaktfläche ist neben den genannten Eigenschaften gegebenenfalls zusätzlich noch eine Wärmeabfuhr durch gekühlte Ofenrollen zu berücksichtigen.
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In weiter bevorzugten Ausführungen sind erfindungsgemäße Transportvorrichtungen dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Verbindung von Hebel und Kontaktkörper zwischen dem Schwerpunkt des Kontaktkörpers und der Kontaktfläche und/oder in Drehrichtung der Ofenrolle nach dem Schwerpunkt des Kontaktkörpers vorgesehen ist. Durch die Anordnung der beweglichen Verbindung zwischen dem Schwerpunkt und der Kontaktfläche kann sichergestellt werden, dass der Kontaktkörper stets mit der Kontaktfläche nach oben ausgerichtet ist. Hierdurch wird das Anlegen der Kontaktfläche an die Unterseite des Guts sichergestellt und eine möglichst schonende Kontaktierung erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann die bewegliche Verbindung in Drehrichtung nach dem Schwerpunkt des Kontaktkörpers, das heißt zwischen dem Schwerpunkt und der in Förderrichtung nachfolgenden Kante des Kontaktkörpers, angeordnet werden. Hierdurch wird erreicht, dass die in Drehrichtung vordere Kante des Kontaktkörpers vor der Kontaktierung mit der Unterseite des Guts nach unten geneigt ist, wodurch ein Verkanten des Kontaktkörpers mit der Unterseite des Guts vermieden wird, was entsprechende Beschädigungen an der Unterseite des Guts vermeidet. Zusätzlich kann am Hebel und/oder Kontaktkörper noch ein Anschlag vorgesehen werden, der den Schwenkbereich des Kontaktkörpers gegenüber dem Hebel begrenzt, um beispielsweise ein Durchschwingen oder übermäßiges Pendeln zu vermeiden beziehungsweise um die Bewegung des Kontaktkörpers über einen Teilbereich außerhalb der Passlinie zu begrenzen. Der Anschlag kann hierbei auch als eine Kombination aus ortsfester, also nicht mitdrehender, Kurvenscheibe und einer entsprechenden mit dem Kontaktkörper verbundenen Führung ausgeführt sein, um die Position des Kontaktkörpers während des Umlaufs zu definieren.
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Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Transportvorrichtung nach den oben genannten Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass durch die zumindest eine Antriebseinheit die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt gedreht werden, wodurch das zu temperierende Gut von den Standard-Ofenrollen abgehoben, um eine von der Geometrie der Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt abhängige Distanz in Durchlaufrichtung gefördert und wieder auf den Standard-Ofenrollen abgelegt wird. Wie bereits zur Transportvorrichtung erläutert, wird ein schonendes Transportverfahren erreicht, bei dem Beschädigungen an der Unterseite des Guts gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringert werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Standard-Ofenrollen freigeschaltet werden, damit diese sich frei drehen können, um Beschädigungen durch Relativbewegungen aufgrund von Trägheitskräften zu vermeiden.
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Alternative Verfahren zum Betreiben einer Transportvorrichtung nach den obigen Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt mit ihren gegenüber den Standard-Ofenrollen kleineren Radius nach oben gedreht oder freigeschalten werden, wodurch die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt aus der Passlinie des zu temperierenden Guts entfernt werden, und dass die Standard-Ofenrollen angetrieben werden. Erfindungsgemäße Transportvorrichtungen können auch in konventioneller Weise mit den Standard-Ofenrollen betrieben werden, was die Flexibilität der Anlage erhöht. Hierzu werden die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt frei geschalten, wodurch sie sich schwerkraftbedingt aus der Passlinie mit dem gegenüber der Standard-Ofenrolle kleineren Radius nach oben schwenken. Alternativ oder um dies, zum Beispiel auch bei symmetrischen Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt, sicherzustellen, kann die Ausrichtung des gegenüber der Standard-Ofenrolle kleineren Radius nach oben durch die Antriebseinheit erfolgen.
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Verwendung finden erfindungsgemäße Transportvorrichtungen betrieben nach einem erfindungsgemäßen Verfahren im Tunnelofen einer CSP-Anlage (Compact-Strip-Production). Auch die Verwendung in anderen Öfen im Durchlaufverfahren ist möglich.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Einzelnen zeigen:
- 1a, 1b, 1c eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung mit einem zu temperierende Gut in verschiedenen Verfahrensschritten,
- 2 eine schematische Darstellung einer Ofenrolle mit einem exzentrischen Querschnitt in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Darstellung einer Ofenrolle mit einem exzentrischen Querschnitt in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine schematische Darstellung einer Ofenrolle mit einem exzentrischen Querschnitt in einem dritten Ausführungsbeispiel und
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kontaktkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel nach 4.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying out the Invention)
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1a, 1b und 1c zeigen ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung in verschiedenen Stadien eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Den Figuren ist gemein, dass die Transportvorrichtung aus abwechselnd angeordneten Standard-Ofenrollen (1) und Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (2) besteht. Jede Rolle (1, 2) weist hierbei eine Drehachse (3) auf, die auf einer gleichen Ebene liegen und um welche die Rollen (1, 2) jeweils drehbar sind. Die Antriebseinheit ist nicht dargestellt.
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Die Ausgangssituation wird in 1a dargestellt, dass zu fördernde und zu temperierende Gut (4) liegt auf einem Teil der Standard-Ofenrollen (1) auf. Die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (2) sind mit ihrem gegenüber den Standard-Ofenrollen (1) kleineren Radius nach oben ausgerichtet, weshalb sie die Unterseite des Guts (4) nicht berühren.
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1b stellt schematisch den Zustand dar, bei dem die Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (2) um 180° gedreht wurden, im dargestellten Beispiel im Uhrzeigersinn gedreht. Das Gut (4) liegt nun auf den Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (2) auf und wird nicht von den Standard-Ofenrollen (1) berührt. Gegenüber der Ausgangsposition (5) des Guts (4) ist das Gut (4) angehoben und bereits in Förderrichtung T, im dargestellten Beispiel nach rechts, weitertransportiert.
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Durch eine weitere Drehung der Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (2) wird das zu temperierende Gut (4) wieder auf den Standard-Ofenrollen (1) abgelegt. 1c stellt den Zustand nach einer vollen Umdrehung der Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (1) dar. Die Rollen (1, 2) weisen wieder die gleiche Stellung wie bei 1a auf. Das zu temperierende Gut (4) wurde gegenüber der Ausgangsposition (5) in Förderrichtung T weitertransportiert und liegt wieder auf den Standard-Ofenrollen (1) auf und wird nicht von den Ofenrollen mit exzentrischem Querschnitt (2) berührt.
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Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt (2) entspricht auch der in 1a, 1b und 1c dargestellten Ausführung. Hierbei wird eine Rolle oder Tragringe mit einem kreisrunden Querschnitt verwendet, wobei die Drehachse (3) gegenüber dem Schwerpunkt beziehungsweise Mittelpunkt (6) des Querschnitts verschoben ist. Somit ergeben sich, von der Drehachse (3) aus gemessen, unterschiedliche Radien entlang des Umfangs, was den exzentrischen Aufbau zur Folge hat.
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Ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel einer Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt (2) ist in 3 dargestellt. Hier ist die Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt (2) aus einem elliptischen Profil beziehungsweise entsprechend geformten Tragringen ausgebildet, welche exzentrisch um die Drehachse (3) angeordnet sind. Durch die dargestellte elliptische Form wird durch den größeren Radius der Kontaktfläche die Auflagefläche, zum Beispiel gegenüber einer in 2 dargestellten Ausführung mit kreisrundem Verlauf, vergrößert. Das elliptische Profil kann auch als Kontaktkörper (8) gesehen werden, der einteilig mit einem Hebel (7) mit der Drehachse (3) verbunden ist.
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4 stellt ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel einer Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt (2) dar. Hierbei ist ein Hebel (7) mit der Drehachse (3) verbunden. Am von der Drehachse (3) entfernten Ende ist der Hebel (7) mit dem Kontaktkörper (8) über eine bewegliche Verbindung (10) verbunden. Der Kontaktkörper (8) weist eine Kontaktfläche (9) auf, die mit der Unterseite des Guts (4) in Kontakt kommt.
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In 5 wird ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Kontaktkörpers (8) gemäß einer in 4 dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsform gezeigt. Der Kontaktkörper (8) weist an seiner oberen, dem zu temperierenden Gut zugewandten Seite eine gekrümmte Kontaktfläche (9) auf. Der Kontaktköper (8) weist für den Querschnitt einen Schwerpunkt (6) auf, der bei homogenen Körpern mit dem Flächenmittelpunkt übereinstimmt. Die bewegliche Verbindung (10) mit dem Hebel (7), hier nicht dargestellt, ist zwischen dem Schwerpunkt (6) und der Kontaktfläche (9) angeordnet. Aufgrund der Schwerkraft liegt der Schwerpunkt, bei freier Drehbarkeit unterhalb der beweglichen Verbindung (10), wodurch sichergestellt wird, dass die Kontaktfläche (9) nach oben zu dem temperierenden Gut (4) ausgerichtet ist. Im dargestellten Beispiel ist die bewegliche Verbindung (10) in Drehrichtung der Ofenrolle beziehungsweise in Förderrichtung T nach dem Schwerpunkt (6), also zwischen Schwerpunkt (6) und der in Förderrichtung T nachfolgenden Kante des Kontaktkörpers (8) angeordnet. Hierdurch ist bei freier Drehbarkeit durch die Schwerkraft sichergestellt, dass die vordere Kante des Kontaktkörpers (8) nach unten geneigt ist. Somit kann ein Verkanten der vorderen Kante mit dem Gut (4) vermieden werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die bewegliche Verbindung (10) gegenüber dem Schwerpunkt (6) sowohl in Richtung der Kontaktfläche (9) als auch in Richtung der in Förderrichtung T nachfolgenden Kante verschoben. Diese Maßnahmen können auch unabhängig voneinander einzeln verwendet werden.
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Die verschiedenen Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar und nicht nur auf die beschriebenen oder dargestellten Beispiele von Ausführungsformen beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Standard-Ofenrolle
- 2
- Ofenrolle mit exzentrischem Querschnitt
- 3
- Drehachse
- 4
- Gut
- 5
- Ausgangsposition des Guts
- 6
- Schwerpunkt/Mittelpunkt
- 7
- Hebel
- 8
- Kontaktkörper
- 9
- Kontaktfläche
- 10
- Bewegliche Verbindung
- T
- Förderrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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