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Herdrolle Die Erfindung betrifft eine Herdrolle mit einer äußeren
Rohrachse, einer unter die Temperatur der äußeren Achse gekühlten inneren Tragachse
sowie mit Stützgliedern an den Enden der äußeren Achse, welche die äußere Achse
gegenüber der inneren Achse abstützen und die Achsen an einem Ende jeder Achse miteinander
verbinden, während die entgegengesetzten Enden der Achsen und die zwischen den Enden
liegenden Teile bei Änderung des Temperaturgefälles zwischen den Achsen in Längsrichtung
frei gegeneinander beweglich sind.
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Bei einer bekannten Herdrolle dieser Art kann sich die äußere Achse
zwar bereits zur Vermeidung von Zwangsspannungen gegenüber der inneren Achse bewegen,
sie hat aber in ihrem mittleren Bereich, der zwischen den seitlichen Stützgliedern
liegt, keinerlei Abstützung, und das, kann unter Belastung zu einer unerwünschten
Verformung führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Herdrolle
der vorstehend erläuterten Art zu schaffen, bei der die äußere Achse sich unter
dem Einfluß temperaturbedingter Dehnungen frei bewegen kann, dabei aber jederzeit
auch in ihrem mittleren Bereich in spiel- und klemmfreier Berührung mit der inneren
Achse bleibt, so daß sie jederzeit die erforderliche Unterstützung erhält.
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Um das zu erreichen, wird eine solche Herdrolle erfindungsgemäß so
gestaltet, daß an der äußeren Achse und an der inneren Achse Stützteile angebracht
sind, die mit Schrägflächen aneinander anliegen, deren Neigung entsprechend dem
Verhältnis zwischen der radialen und der axialen Wärmeausdehnung der äußeren Achse
bemessen ist. Dieses Prinzip der mit Schrägflächen aneinanderliegenden Stützteile
führt bei Herdrollen oder dergleichen Tragvorrichtungen mir Verwendung der oben
dargelegten Mängel und gleicht sicher in Längsrichtung und quer dazu auftretende
Wärmeausdehnungen aus. Vorzugsweise sitzt die an der inneren Achse angebrachte Schrägfläche
an einer die innere Achse umgebenden und darauf verschiebbaren Hülse, wobei auf
der inneren Achse in an sich bekannter Weise Federn angeordnet und mit der Hülse
verbunden sind.
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Bei einer drehbaren Herdrolle nach der Erfindung ist die Schrägfläche
der Hülse zweckmäßigerweise eine konische Kegelstumpffläche, während die an die
äußere Achse angeschlossenen Stützteile in Umfangsrichtung voneinander abstehende
Ringsegmente sind. Zweckmäßigerweise erstrecken sich von den Enden der äußeren Achse
Stützscheiben radial nach innen. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung
,zind an den Enden zwischen die Achsen Isolierpackungen eingefügt, während der mittlere
Achsenbereich neben den Schrägflächen von einer Wickelisolierung umgeben wird.
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Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand von
Zeichnungen. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine Schnittansicht eines Ofens
mit einer erfindungsgemäßen Herdrolle für hohe Temperaturen, F i g. 2 eine Teilansicht
eines mittleren Abschnittes der in F i g. 1 gezeigten Herdrolle, F i g. 3 eine Ansicht
eines in der Anordnung nach F i g. 1 enthaltenen, eine Spielbewegung vollführenden
Traghülse, F i g. 4 eine Seitenansicht eines in der in F i g. 1 gezeigten Herdrolle
enthaltenen Stützteiles, F i g. 5 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile
5-5 der F i g. 4, F i g. 6 eine Seitenansicht eines in der in F i . 1 gezeigten
Herdrolle enthaltenen Tragstückes und" F i g. 7 eine Schnittansicht, gesehen in
Richtung der Pfeile 7-7 in F i g. 6.
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Es wird nun auf F i g. 1 Bezug genommen. Hier ist ein Wärmebehandlungsofen
allgemein mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet und besitzt getrennte Seitenwände
12 und 13 aus feuerfestem Gemäuer, die eine Wärmekammer 14 zwischen
sich abgrenzen. Die Wände 12 und 13 besitzen verhältnismäßig große Öffnungen
16 und 17, die miteinander fluchten und in der Kammer 14 münden.
Diese Öffnungen dienen
zur Aufnahme einer sogenannten Herdrolle,
die in der Kammer 14 zu behandelnde Gegenstände tragen kann. Die Herdrolle 18 besitzt
eine äußere Rohrachse 19 und eine innere Rohrachse 21. Die äußere Achse 19 ist kürzer
als die innere Achse 21, und von den inneren Umfängen der Enden der Achse 19 verlaufen
Scheiben 22 und 23 radial nach innen, um die Enden der Achse 19 gegen die innere
Achse 21 abzustützen. Die Stützscheibe 23 ist an beiden Achsen 19 und 21 befestigt,.
während die Stützscheibe 22, nur an der äußeren Achse 19 befestigt ist und in Längsrichtung
frei auf der inneren Achse 21 verschoben werden kann. Der Grund für diese besondere
Befestigungsart der Stützscheiben wird nun beschrieben. Die innere Achse 21 ist
wiederum in einem Paar Lagerblöcken 24 und 26 befestigt.
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Die Achsen 19 und 21 werden gemeinsam mittels einer am einen Ende
der inneren Achse 21 befestib ten Antriebsscheibe 27 gedreht. Wie F i g. 1 zeigt,
kann zwischen den Lagerblock 26 und die Stützscheibe 23 eine Abstandshalterhülse
28 eingeschaltet sein, um die waagerechte Ausrichtung der Herdrolle 18 in dem Wärmebehandlungsofen
11 aufrechtzuerhalten.
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In dem Wärmebehandlungsofen 11 können mehrere solche Herdrollen 18
dicht beieinander angeordnet sein. Ein wärmezubehandelnder Gegenstand wird oben
auf den Umfang der äußeren Achse gelegt und wegen der Drehung der Rollen durch den
Ofen transportiert.
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Der mittlere Abschnitt der äußeren Achse 19 ist den hohen Umgebungstemperaturen
innerhalb der Kammer 14 unmittelbar ausgesetzt und daher aus einer wärmebeständigen
Legierung hergestellt. Auf diese Weise ist er unempfindlicher gegen Oxydation auf
Grund der hohen Temperaturen. Die äußere Achse 19 kann aus zwei oder mehreren im
Schleudergußverfahren hergestellten Abschnitten bestehen, und diese Abschnitte stoßen
bei 29 aneinander und sind miteinander verschweißt.
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Wie F i g. 1 zeigt, ist die innere Achse 21 ein Rohr und kann im Inneren
durch eine geeignete Flüssigkeit, wie Wasser, durchströmt werden, um die innere
Achse 21 auf im wesentlichen gleichbleibender Temperatur zu halten. Diese Temperatur
ist im Vergleich zu den in der Kammer 14 erzeugten Temperaturen verhältnismäßig
niedrig. Da die innere Achse 21 so gekühlt wird, kann sie aus einem billigen Flußstahl
hergestellt sein und trotzdem genügend stark sein, um die Belastung durch die wärmezubehandelnden
Gegenstände zu tragen. Dabei besteht nicht die Gefahr, daß die Elastizitätsgrenze
des Werkstoffes, aus dem die innere Achse besteht, überschritten wird.
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Zwischen der radialen und der axialen Wärmeausdehnung der äußeren
Achse 19 besteht eine funktionelle Beziehung, und die erfindungsgemäße Stützanordnung
wendet diese Beziehung an, um zu erreichen, daß die äußere Achse dauernd von der
inneren Achse gestützt wird. Dabei ist diese Stützwirkung unabhängig von der durch
die Temperaturschwankungen in der Kammer 14 erzeugten Ausdehnung oder Zusammenziehung
des Durchmessers der äußeren Achse.
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Zu den Mitteln, mit denen dieses erwünschte Ergebnis erreicht wird,
gehört eine in F i g. 3 gesondert in Ansicht dargestellte Traghülse 31, die ein
gewisses Spiel vollführen kann. Die Hülse 31 umgibt einen Abschnitt der inneren
Achse 21 und besitzt am einen Ende als Stützteil -einen konischen Kopf oder Kurventeil
32. Der äußere Umfang oder die Außenform der Kurve 31 ist die eines konischen Pyramidenstumpfes
(s. F i g. 1, 2 und 3) und mit der Bezugsziffer 32P bezeichnet. Die genaue Form
dieses Konus ist durch die funktionelle Beziehung zwischen der radialen und der
axialen Wärmeausdehnung der äußeren Achse 19 bestimmt.
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Wie man am besten aus F i g. 2 erkennen kann, besitzt die Innenfläche
der Achse 19 eine umlaufende Ausnehmung 33. In dieser Ausnehmung sitzen mehrere
in Umfangsrichtung voneinander abstehende Ringsegmente 34, die die Kurvenfläche
32P berühren. Die Segmente 34 können bei der durch das Temperaturgefälle zwischen
den Achsen 19 und 21 verursachten Längsausdehnung und Zusammenziehung der Achse
19 auf der Kurvenoberfläche 32P entlanggleiten. Auf diese Weise bilden die Segmente
34 Stützteile zur Übertragung der Belastung vom Mittelabschnitt der äußeren Achse
auf die Kurve 32 und die innere Achse 21. Die Segmente 34 stehen gleich weit voneinander
ab und sind vorzugsweise wenigstens zu viert angeordnet, so daß die Belastung von
der äußeren Achse unabhängig von der Winkelstellung bei der Drehung der beiden Achsen
wirksam auf die innere Achse übertragen wird.
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Er wird nun besonders auf die F i g. 2 und 4 bis 7 Bezug genommen.
Jedes der Segmente 34 besitzt ein Kanalglied 35 und ein Tragstück 36. Jedes Kanalglied
hat eine untere abgeschrägte Fläche 35T, die der Abschrägung der Kurve 32
entspricht, so daß sie beide flach aneinanderpassen. Das Tragstück 36 wird in die
offene Seite des Kanalgliedes mittels Schweißstellen 37 (F i g. 2 eingeschweißt.
Diese Art des Zusammenbaus der Segmente 34 ermöglicht es, die Segmente auf einem
Ring 38 anzuordnen, der auf diese Weise in dem durch die Kanalglieder 35 und die
Tragstücke 38 gebildeten Käfig eingeschlossen wird.
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Da die Segmente 34 in Umfangsrichtung voneinander abstehen, sind Verspannungen
auf Grund des Temperaturgefälles zwischen den inneren und äußeren Enden der Segmente
vermieden. Auch ist die Verbindung zwischen dem inneren Ring 38 und einem Segment
34 sehr locker gehalten (am besten in F i g. 2 zu erkennen), um Schwierigkeiten
auf Grund unterschiedlicher Erwärmung der inneren und äußeren Teile des Ringes zu
vermeiden.
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Die Neigung der Kurve 32 ist so bemessen, daß die Kurve und die Segmente
bei der Gleitbewegung der Segmente 34 auf der Kurvenoberfläche in dem ganzen Temperaturbereich,
dem die äußere Achse 19 ausgesetzt ist, laufend in Berührung bleiben können. Es
ist möglich, daß sich geringe Abweichungen in den Abmessungen der Teile oder irgendwelche
nicht vorauszusehenden Bedingungen ergeben können, so daß die Segmente 34 während
der Längsausdehnung der Achse 19 einen übermäßigen, nach links gerichteten Druck
(bezogen auf F i g. 2) auf die Kurve 32 ausüben. Das kann beispielsweise bei einem
plötzlichen Temperaturanstieg der Achse 19 der Fall sein. Um einen solchen übermäßigen
Druck aufnehmen zu können, ist die Hülse 31 mit einer Feder- oder Spielanordnung
39 an dem der Kurve 32 gegenüberliegenden Ende ausgestattet. Wie F i g. 1 erkennen
läßt, besitzt die Hülse 31 einen radial nach außen gerichteten Flansch 41,
der nahe einem Ende der Hülse angeschweißt ist. Genauso hat die innere Achse 21
einen
radial nach außen gerichteten Flansch 42, der in gewissem Abstand von dem Flansch
41 angebracht ist. Zwischen den Flanschen 41 und 42 sind ein Paar Schraubenfedern
43 und 44 eingeschaltet und werden dort durch ein Paar Bolzen 46 und
47 festgehalten. Wenn nun die Segmente 34 eine übermäßige Längskraft auf die Kurve
32 ausüben, wird die Hülse 31 längs auf der inneren Achse 21 nach links (bezogen
auf F i g. 1) verschoben, um die Federn 43 und 44 zusammenzudrücken. Die Federn
sind nur leicht gespannt und üben eine Kraft von etwa 8 kg aus. Zusätzlich geben
sie der Hülse 31 und der Kurve 32 eine Vorspannung in Längsrichtung nach rechts
(bezogen auf F i g. 1), um die Kurve 32 und die Segmente 34 miteinander in Berührung
zu halten. Dadurch stoßen sie die abgeschrägte Kurve bei Absinken der Temperatur
der äußeren Achse 19 zurück.
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Wie F i g. 3 veranschaulicht, trägt die Hülse 31 ein Paar Schlitze
48, die mit einem Paar auf der Achse 21 befestigten Keilen zusammenwirken, um die
Hülse gegenüber der inneren Achse 21 in ihrer Winkellage ausgerichtet zu halten.
Es ist wichtig, daß die Stützscheiben 22 und 23 gegenüber der in der Kammer 14 herrschenden
Hitze isoliert sind, und aus diesem Grund ist der Zwischenraum zwischen den in den
Öffnungen 16 und 17 gelegenen Endteilen der Achsen 19 und 21 mit einer Isolierung
51 und 52 vollgestopft. Die Isolierung wird durch ein Paar Halteringe 53 und 54
zurückgehalten. Es ist ebenfalls erwünscht, daß der Mittelteil der inneren Achse
21, der zwsichen den Halteringen 53 und 54 liegt, gegenüber der Hitze in der Kammer
14, die durch den Mittelteil der äußeren Achse 19 übertragen wird, abgeschirmt
wird. Aus diesem Grund ist eine vorzugsweise aus Asbeststrängen bestehende Isolierung
um den Umfang der inneren Achse 21 zwischen der Kurve 32 und der Halteplatte 54
gewunden. Diese Isolierung ist in F i g. 1 mit der Bezugsziffffer 56 bezeichnet.
Eine ähnliche Isolierung ist um die Hülse 31 zwischen der Kurve 32 und der Platte
53 gewunden und mit der Bezugsziffer 57 bezeichnet.