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Ofenhaspel od. dgl. mit gekühlter Welle Gegenstand der Erfindung ist
eine Ofenhaspel od. dgl. mit gekühlter Welle für Wärme- und Glühöfen von Steckelwalzwerken.
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Die bekannten Ofenhaspeln für Wärme- oder Glühöfen in Steckelwalzwerken
erfordern eine möglichst enge Anordnung der Wellenlager, wodurch der für den Einbau
der seitlichen Druckfedern verbleibende Raum zwischen Lager und Haspeltrommel relativ
knapp bemessen ist, so daß die Druckfedern zum Teil im beheizten Bereich des Haspelofens
liegen müssen. Um die Druckfedern vor einer Ausglühung zu bewahren, wurden dieselben
bisher in wassergekühlten Federbüchsen verlegt. Infolge der ständig gestiegenen
Anforderungen an Haspeln, insbesondere durch die Erhöhung der Ofentemperaturen,
hat sich jedoch diese Maßnahme als unzureichend erwiesen, Die in den Ofenraum hineinragende
wassergekühlte Federbüchse ist hohen Temperaturen ausgesetzt, die eine Erwärmung
derselben bis zu 1000'C bewirken, wohingegen nach außen zu die Federbüchse
unter der Einwirkung des Kühlwassers nur Temperaturen bis zu maximal 100'C erreichen.
Diese unterschiedliche Erwärmung verursacht Spannungen, die zu Rissen und Undichtigkeit
führen, wodurch das Kühlwasser in das Ofeninnere strömen kann. Die Wirkung der Wasserkühlung
ist dann unzureichend, und die Feder wird ausgeglüht, so daß sie ausgewechselt werden
muß, was Stillstand und Produktionsausfall verursacht. Durch das in den Ofen einströmende
Wasser kommen Schädigungen durch Wasserdampfkorrosion an den Trommelteilen vor,
welche die Betriebssicherheit gefährden. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße
Ofenhaspel vermieden, welche darüber hinaus noch den Vorteil besitzt, daß die Druckfeder
mindestens so lange hält wie die Haspeltrommel, wodurch erst bei der Überholung
der Trommel die Feder ausgewechselt werden muß und ein zwischen den Überholungszeiten
auftretender Betriebsstillstand nicht eintritt.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei seitlich auf der gekühlten Welle
angeordneten Druckfedern zwischen Federn und Haspeltrommel ein oder mehrere Druckstücke
vorgesehen sind, welche den Wärmeübergang zur Feder hin drosseln.
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Zweckmäßig werden die Druckstücke so ausgebildet, daß sie zur heißen
Haspeltrommel hin und untereinander möglichst kleine Berührungsflächen besitzen.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Druckstücke zusätzlich
noch zur gekühlten Welle hin große Berührungsflächen zur Wärmeableitung besitzen.
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In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 die Anordnung einer Druckfeder mit mehreren
Druckstücken, F i g. 2 die Anordnung einer Feder, bei der das letzte Druckstück
als Mantel ausgebildet ist, F i g. 3 die Anordnung der Feder außerhalb der
Haspelofenwand.
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Nach F i g. 1 besteht die Haspel aus der Welle 11,
auf
die Haspelschilde 12 mit den Segmenten 13 auf geschoben sind. Die Haspelschilde
12 sind dabei wieder aus Einzelteilen 12 und 14 zusammengesetzt. Auf der wassergekühlten
Welle 11 sitzt weiterhin eine Druckfeder 15 aus einem hitzebeständigen
Material, wie es beispielsweise unter der Bezeichnung Nimonic 90 im Handel
ist. Dieses Material verträgt eine Dauererwärmung auf 550'C, kurzzeitig sogar
auf 600'C, ohne daß die Federkraft wesentlich nachläßt. Zwischen der Feder
15 und dem Teil 14 der Haspeltrommel sind drei Druckstücke 16 und
ein Zwischenstück 17 angeordnet. Die Druckstücke 16 haben Aussparungen,
so daß die der Haspeltrommel am nächsten gelegene Scheibe nur mit der relativ kleinen
Fläche 18 an der beispielsweise 1000'C heißen Trommel anliegt. Untereinander
liegen die Druckstücke ebenfalls nur mit den kleinen Flächen 19 aneinander
' wohingegen die Restfläche der Druckstücke durch einen Luftspalt gegeneinander
isoliert sind. Die Luftspalte sind dabei so angeordnet, daß die Berührungsflächen
18 und 19 einen möglichst großen Abstand von der Welle 11 haben.
Die Druckstücke haben über die Flächen 20 den größtmöglichen Kontakt mit der wassergekühlten
Welle 11. Auch der Druckring 17 liegt mit einer relativ kleinen Fläche
an einem Druckstück 16 und einer relativ großen Fläche auf der gekühlten
Welle 11 auf. Durch die Ausbildung dieser Flächen wird einerseits der Wärmefluß
von der relativ heißen Haspeltrommel bzw. deren Teil 14 über die Druckstücke
16 und 17 auf die Feder 15 sehr stark gedrosselt, weil ein
Großteil der in die Druckscheiben 16 fließenden Wärme schon vor Erreichen
der Druckfeder 15 über die großen Berührungsflächen 20 auf die
gekühlte
Welle abgeleitet wird. Durch diese Ausbildung der Druckstücke wird mit Sicherheit
vermieden, daß sich die Feder 15 höher als auf 550'C erwärmt.
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In F i g. 2 ist eine Ausführungsform, dargestellt, welche besonders
dann benutzt werden kann, wenn im Ofen ein geringer Überdruck herrscht, wodurch
dann heiße Gase aus dem Ofen zwischen Ofenwand und Trommelwelle ausströmen. Nach
dieser Figur sind die gleichen Druckstücke 16 wie in F i g. 1 verwendet,
lediglich der letzte Druckring 21 vor der Feder 15 ist so ausgebildet, daß
er mit einer zylindrischen Verlängerung 22 mantelförmig die Feder 15 umgreift.
Strömen jetzt die heißen Gase durch den von der Ofenwand 23
und den Dichtringen
16 gebildeterl Spalt 24, so hält der Mantel 22 des Dichtringes 21 diese heißen
Gase von der Feder 15 fern. Auch hierbei fließt die von den Dichtringen aufgenommene
Wärme, welche einmal unmittelbar von dem Teil 14 der Haspeltrommel und zum anderen
von den die Dichtringe umspülenden heißen Gase kommen, über die großen Berührungsflächen
20 zwischen Dichtringen und gekühlter Welle unmittelbar auf die Welle ab, so daß
die Temperatur der Feder den Grenzwert nicht übersteigt.
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Als Federmaterial hat sich vorzugsweise ein unter dem Handelsnamen
Nimonic
90 vertriebener Stahl bewährt, welcher folgende Analyse besitzt:
| Ti C .......................... .........................
0,1 1,8 Max' bis 3,0 |
| Cr ......................... 18 bis 21 |
| Al. ......................... 0,8 bis 2,0 |
| Si .......................... 1,5 max. |
| Mn ........................ 1,0 max. |
| Fe ......................... 5,0 max. |
| Co ......................... 15 bis 21 |
| Ni ......................... Rest |
Es können selbstverständlich auch mehrere hintereinander -oder ineinanderliegend
angeordnete Federn verwendet werden, wobei die Druckstücke entsprechend ausgeführt
werden müssen.
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Nach F i g. 3 ist die Feder zum Zusammendrücken der Ofenhaspel
außerhalb der Haspelofenwand auf der Welle angeordnet. Die Einzelteile 14 stützen
sich mit ihrer Fläche 31 gegen ein Zwischenstück 32 ab, welches Zwischenstück
bis auf das freie Ende der Welle 11
führt, und liegt hier mit der Fläche
33 auf der gekühlten Welle auf. An dieses Zwischenstück schließen sich Druckstücke
34 an, welche untereinander relativ geringe Berührungsflächen 35 haben, aber
mit der gegekühlten Welle 11 große Berührungsflächen 36. Das letzte,
nach außen liegende Druckstück 34 ist mit einem verlängerten Bund 37 ausgerüstet,
welcher sich mit einer kleinen Fläche 38 gegen eine die Welle umfassende
Büchse 39 anlegt. Die Büchse 39 ist durch das Lager 40 der Haspelwelle
hindurchgeführt und trägt an ihrem äußeren Ende einen Anschlagflansch 41 und eine
Verlängerung 42. Gegen den Flansch 41 legt sich die die HaspeI zusammenpressende
Feder 43, welche sich ihrerseits an einem am Ende der Welle fest angebrachten Anschlag
44 abstützt.
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Eine vorzugsweise Ausführungsmöglichkeit dieser Lagerdurchführung
besteht darin, daß die Büchse 39
fest mit der Welle 11 verbunden ist
und sich mit dieser drehen muß, aber achsparallel gegen die Welle verschieben läßt.
Dabei wird von der Feder 43 die Büchse 39 in Richtung zum Ofeninnern gedrückt,
und die Federkraft wird hierbei über die Zwischenstücke 37,
34,
32 und auf das Einzelteil 14 des Haspelschildes übertragen, welches seinerseits
die gesamte Haspel zusammenhält. Da die Welle im allgemeinen innen hohl und durch
Wasser gekühlt ist, kann die Wärme im Haspelofen - meist etwa 1000'C -
nicht bis zur Feder 43 fließen, weil die Berührungsflächen 38, 35 der Zwischenstücke
und Büchsen untereinander relativ klein sind. Dagegen wird die Wärme schon vor Erreichen
der Feder auf die gekühlte Welle 11 abgeleitet, weil die Berührungsflächen
33, 36 der Zwischenstücke mit der Welle relativ groß und wesentlich größer
als die Berührungsflächen 38, 35 sind.
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Die Feststellung der Büchse in Drehrichtung der Welle erfolgt zweckmäßig
durch einen Keil 45, welcher auf der Welle festgesehraubt ist und in einer entsprechenden
Nut der Büchse 39 liegt und diese dadurch in Drehrichtung mitnimmt. Die Büchse
39 ist so ausgebildet, daß sie auf der Welle 11 axial leicht verschiebbar
ist; zur Verbesserung der Gleiteigenschaften kann die Innenfläche derselben mit
einer Hartchromauflage versehen sein.
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In diesem Falle ist die Feder relativ sehr weit von dem heißen Ofenraum
entfernt, so daß sie nicht mehr durch die Hitze geschädigt werden kann. Sie wird
hierbei vorzugsweise aus normalem Federstahl hergestellt. Darüber hinaus läßt sich
die Ofenwand 46 mit einer relativ kleinen Öffnung 48 für die Durchführung der Welle
versehen, so daß hier auch eine wirksame Wärmedrosselung möglich ist.
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Wesentlich bleibt, daß die Berührungsflächen der Druckstücke untereinander
im Verhältnis zu der Berührungsfläche der Druckstücke mit der gekühlten Welle relativ
klein sind.