DE2113964B1 - Gasdichte Wellendurchfuehrung an Industrieoefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Wellendurchführung an Industrieöfen, bei der die Abdichtung der Welle gegen das Ofengehäuse durch einen oder mehrere Radialdichtringe erfolgt.

Im Industrieofen- und Apparatebau ist es häufig erforderlich, eine Welle gasdicht durch eine Ofenwandung durchzuführen, um sie von außen her antreiben zu können. Das Ofengehäuse selbst wird durch entsprechende Ausbildung der Wandungen so isoliert, daß auf der Außenseite keine unzulässig hohen Temperaturen auftreten. Die Wärmeableitung durch den nach außen ragenden metallischen Wellenzapfen aus dem Ofeninneren führt jedoch zu verhältnismäßig hohen Temperaturen im Bereiche der Lagerungs- und Dichtstellen der Welle.

Die Auslegung von Gleit- und Wälzlagern für Betriebstemperaturen bis zu mehreren 100° C ist technisch ohne weiteres möglich. Auch die Grobabdichtung des Ofengehäuses im Bereiche der Wellendurchführung mittels Asbestpackungen oder ähnlichen Dichtungsmaterialien läßt sich ohne Schwierigkeiten durchführen. Bei höheren Ansprüchen an die Abdichtung (Vakuumdichtheit) müssen an der Dichtstelle Dichtringe in Gestalt meist aus Kunststoffmaterial bestehender elastischer Lippendichtringe verwendet werden, die in normalen Qualitäten Betriebstemperatüren bis etwa 80° C und in Sonderausführungen bis etwa 200° C zulassen. Außerdem muß die der Welle zugeordnete Dichtfläche hart und feinst bearbeitet (geschliffen) sein.

Bei den bekannten Wellendurchführungen an Industrieöfen ist die Anordnung derart getroffen, daß die Dichtringe unmittelbar auf der Welle laufen. Hierzu ist es erforderlich, daß der Wellenzapfen entweder, beispielsweise von innen im Bereiche der Dichtstelle, gekühlt wird oder aber, daß die Dichtstelle in größerem Abstand vom Ofengehäuse angeordnet ist, was beides mit Schwierigkeiten verbunden ist. Wenn die Dichtringe unmittelbar auf der Welle laufen, so bedeutet das, daß die Welle, bei der es sich in der Regel um einen sehr großen Bauteil handelt, im Bereiche der Dichtstelle gehärtet und feinst bearbeitet werden muß, was teuer und aufwendig ist.

Um dies zu vermeiden, ist es im Maschinenbau an sich bekannt, auf eine Welle eine sogenannte Schonhülse aufzuziehen auf der die Wellendichtungen gleiten. Um hierbei eine unzulässige Erwärmung der aus Kunststoffmaterial bestehenden Dichtringe zu vermeiden, ist bei einer in der britischen Patentschrift 1 038 019 beschriebenen Wellendichtung die Wellenschonhülse aus besonders gut wärmeleitendem Material hergestellt, wobei zur Erzielung der erforderlichen mechanischen Abriebfestigkeit die Wellenschonhülse eine Chromplattierung trägt. Eine solche beispielsweise aus Kupfer bestehende Hülse, die über ihre gesamte Länge satt auf der Welle aufsitzt, ist je- ^ doch verhältnismäßig teuer in der Herstellung; außer- 4| dem ist sie für die Verhältnisse in einem Industrieofen, bei dem die Welle selbst erwärmt wird, nicht geeignet. Bei einer in der USA.-Patentschrift 3 318 606 beschriebenen Wellendichtung für die Arbeitswelle von Mixern ist eine auf die Mixerwelle satt anliegend aufgezogene Wellenschonhülse vorgesehen, die mit einem nabenartigen Teil der Mixerarme unter Zwischenlage einer Abdichtung verbunden ist, während bei einer in der USA.-Patentschrift 2 532 829 dargestellten Wellenkupplung die Anordnung derart getroffen ist, daß eine mit einer Keilnutenwelle zusammenwirkende Keilnutenbüchse, auf der Radialdichtringe gleiten, einstückig mit einem scheibenförmigen Kupplungsflansch ausgebildet ist. Diese beiden Dichtungen sind für Wellendurchführungen an Industrieöfen weder bestimmt noch geeignet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gasdichte Wellendurchführung an Industrieöfen zu schaffen, die sich durch einen einfachen wirkungsvollen Aufbau auszeichnet, wobei die Oberflächenhärtung und M Feinstbearbeitung von Teilen der Welle selbst entfällt und außerdem besondere Kühlmaßnahmen in Gestalt von kühlmediumdurchströmten Wellenbohrungen u. dgl. entfallen, während die Dichtstelle in unmittelbarer Nähe der Ofengehäusewandung angeordnet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Wellendurchführung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdichtringe in an sich bekannter Weise auf einer dicht auf der Welle angeordneten Schonhülse gleiten, die außerhalb des Ofengehäuses in eine Kühlscheibe übergeht und die Schonhülse auf ihrer dem Ofeninneren zugewandten Seite bis in den axialen Bereich der Dichtungen die Welle mit radialem Abstand umgibt.

Bei der neuen Wellendurchführung geschieht die Abdichtung durch die Dichtringe nicht gegenüber der Welle bzw. dem Wellenzapfen selbst, sondern gegenüber einer eigenen Schonhülse, die im Wärmefluß der Kühlscheibe nachgeordnet ist, die ihrerseits an ihrer Nabe in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Wellenzapfen steht. Die Schonhülse kann mit geringem Aufwand oberflächengehärtet und feinst geschliffen werden, während die Kühlscheibe gewähr-

leistet, daß die Oberflächentemperatur der Schonhülse unterhalb der Betriebstemperatur der verwendeten Dichtringe liegt. Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel lag die Temperatur des Wellenzapfens bei etwa 200° C, während die Temperatur der Schonhülse zu etwa 70° C gemessen wurde. Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß bei Beschädigung oder Verschleiß der Dichtringe ein Austausch der Dichtringe und der Schonhülse ohne Ausbau der Welle in einfacher Weise möglich ist.

Dadurch, daß zwischen der Schonhülse und der Welle, auf der dem Ofeninneren zugewandten Seite der Schonhülse ein Ringspalt ausgebildet ist. wird ein Wärmefluß von der Welle unmittelbar zur Schonhülse in diesem Bereiche vermieden bzw. auf ein Minimum reduziert. In dem Ringspalt zwischen der Schonhülse und der Welle kann ein wärmeisolierendes Material angeordnet sein, beispielsweise Asbestdichtungsmaterial od. dgl. Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn bei mit einer Schutzgasatmosphäre betriebenen Industrieöfen, bei denen auch ein geringer Schutzgasverlust möglichst ausgeschlossen sein soll, die Anordnung derart getroffen wird, daß die Nabe der Kühlscheibe stirnseitig durch eine Platte gasdicht abgeschlossen ist. Im übrigen kann die Kühlscheibe unmittelbar als Kettenrad oder Riemenscheibe ausgebildet sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Wellendurchführung gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und

F i g. 2 eine Wellendurchführung gemäß der Erfindung in einer abgewandelten Ausführungsform, mit Sperrgasabschluß an der Dichtstelle, ebenfalls im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Wellendurchführungen ist die Ofengehäusewandung bei 1 angedeutet, während die Welle, die durch die Ofengehäusewandung 1 hindurchzuführen ist, mit 2 bezeichnet ist. Die Welle 2 ist mit einem zylindrischen, mehrfach abgesetzten Wellenzapfen 3 versehen, der an einer Lagerstelle 4 durch ein Wälzlager 5 gelagert ist. Der Lagerstelle 4 ist eine Dichtstelle 6 nachgeordnet, an der bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ein elastischer Lippendichtring 7, beispielsweise aus Kunst-Stoffmaterial, vorgesehen ist, der in dem dem Wälzlager 5 zugeordneten Lagergehäuse 8 sitzt, welches bei 9 über einen Flansch 10 mit der Ofengehäusewand 1 verbunden ist.

Auf den Wellenzapfen 3 ist eine massive metallische Kühlscheibe 11 mittels einer Nabe 12 aufgesetzt, wobei ein Teil 13 zur Verdrehsicherung vorgesehen ist. Die Nabe 12 ist stirnseitig durch eine Platte 14 gasdicht abgeschlossen, welche mittels eines Schraubenbolzens 15 mit dem Wellenzapfen 3 verbunden ist.

An die Kühlscheibe 11 ist koaxial zu der Nabe 12 eine Wellenschonhülse 16 einstückig angeformt, die auf ihrer äußeren Umfangsfläche oberflächengehärtet und geschliffen ist und die in den Bereich der Dichtstelle 6 ragt. Die Schonhülse 16 trägt auf ihrer Außenumfangsfläche die Dichtfläche, auf der der Dichtring? läuft. Zwischen der Schonhülse 16 und dem Wellenzapfen 3 ist ein Ringspalt 17 ausgebildet, in dem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein wärmeisolierendes Material angeordnet ist. Es wäre aber auch denkbar, den Ringspalt 17 frei zu lassen, weil die Luft ebenfalls ein guter Wärmeisolator ist.

Die Kühlscheibe 11 kann zweckmäßigerweise gleichzeitig als Kettenrad oder als Riemenscheibe für den Antrieb der Welle 2 ausgebildet sein.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 entspricht im wesentlichen jener nach Fig. 1, so daß für gleiche Teile auch die gleichen Bezugsziffern verwendet sind und sich insoweit eine nochmalige Erläuterung erübrigt. Während jedoch bei der Ausführungsform nach F i g. 1 an der Dichtstelle 6 lediglich eine Lippendichtung in Gestalt eines einzigen Dichtringes 7 vorgesehen ist, sind bei der Ausführungsform nach F i g. 2 an der Dichtstelle 6 zwei gegeneinandergerichtet eingebaute Dichtringe 7, 7 α angeordnet, die beide auf der Schonhülse 16 laufen. Zwischen den beiden Dichtringen 7, 7 α ist eine Kammer 18 ausgebildet, in welche über eine Leitung 19 ein Sperrgas eingeführt werden kann.

Dadurch, daß bei beiden Ausführungsformen an der Dichtstelle 6 die Dichtringe 7 bzw. 7, 7 α auf der mit der Kühlscheibe 11 verbundenen Schonhülse 16 laufen, ist gewährleistet, daß die Temperaturen, denen die Dichtringe ausgesetzt sind, verhältnismäßig niedrig gehalten sind. Die Kühlscheibe 11 sorgt dafür, daß stets so viel Wärme abgeführt wird-, daß die Temperatur der Schonhülse auf einem für die Dichtringe zulässigen Wert bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gasdichte Wellendurchführung an Industrieöfen, bei der die Abdichtung der Welle gegen das Ofengehäuse durch einen oder mehrere Radialdichtringe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdicntringe in· an sich bekannter Weise auf einer dicht auf der Welle angeordneten Schonhülse gleiten, die außerhalb des Ofengehäuses in eine Kühlscheibe übergeht und die Schonhülse auf ihrer dem Ofeninneren zugewandten Seite bis in den axialen Bereich der Dichtungen die Welle mit radialem Abstand umgibt. -

2. Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schonhülse an ihrer Umfangsfläche oberflächengehärtet und feinst bearbeitet ist.

3. Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringspalt zwischen der Schonhülse und der Welle ein wärmeisolierendes Material angeordnet ist.

4. Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe der Kühlscheibe stirnseitig durch eine Platte gasdicht abgeschlossen ist.

5. Wellendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlscheibe als Kettenrad oder Riemenscheibe ausgebildet ist.