DE2113964C2 - Gasdichte Wellendurchführung an Industrieöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gasdichte Wcllendurchführung an Industrieöfen, bei der die Abdichtung der Welle gegen das Ofengehäuse durch einen oder mehrere Radialclichtnngc erfolgt, die auf einer auf der Welle dieser gegenüber abgcdichtel angeordneten Schonhülse gleiten und an die Schonhülse eine außerhalb des Ofengehäuses angeordnete Kühlscheibe angrenzt.

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 Lage-. Rings- und Dichtstcllen der Welle.

Die Auslegung von Gleit- und Wälzlagern für Betriebstemperaturen bis zu mehreren K)(V C ist tech-. tisch ohne weiteres möglich. Auch die Grobabdich-Hing des Ofengehäuses im Eiereiche der Wellendurchr führung mittels Asbestpackungen oder ähnlichen t)ichtungsmaterialien läßt sich ohne Schwierigkeiten durchführen. Bei höheren Ansprüchen an die Abdichtung (Vakuumdichtheit) müssen an der Dichtstelle Dichtringe in Gestalt meist aus Kunststoffmaterial bestehender elastischer Lippcndichtringe verwendet werden, die in normalen Qualitäten Betriebstemperaturen 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.

Durch die bekannte Anordnung einer Schonhülse auf der Welle kann unabhängig von der Materialbeschaffenheit und der Oberflächengüte der Welle eine harte

ίο und feinbearbeitete Fläche für die auf ihr gleitende Dichtung erzielt werden. Um die Dichtung nicht zu hohen Temperaturen auszusetzen, war es erforderlich, den Wellenzapfen entweder zu kühlen, beispielsweise von innen im Bereich der Dichtstelle, oder aber ciie Dichtstclle in größerem Abstand vom Ofengehäuse anzuordnen. Beides ist mit Schwierigkeiten verbunden.

Um eine unzulässige Erwärmung der aus KurtststolTmatcrial bestehenden Dichtringe zu vermeiden, ist bei einer in der britischen Patentschrift 1 308 0Ί9 beschriebenen Wellendichtung die Wellenschonhülse aus besonders gut wärmeleitendem Material hergestellt, wobei zur Erzielung der erforderlichen mechanischen Abriebfestigkeit die Wellenscho'ihi.lse eine ChromplaUierung trägt. Eine solche beispielsweise aus Kupfer bestehende Hülse, die über ihre gesamte Länge satt auf der Welle aufsitzt, ist jedoch verhältnismäßig teuer in der Herstellung; außerdem ist sie für die Verhältnisse in einem lndustrieofen, 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 K2^l) dargestellten Weilenkupplung die Anordnung derar¹ getroffei! ist. daß eine mit einer Keilnutenwelle /usammenwirkcndc Keilnutenbüchse, auf der Radi.ildichtringe gleiten, einstückig mit einem scheibenförmigen Kupplungsflansch ausgebildet ist. Diese beiden Dichtungen sind für Wellenduichfuhrung'.-n an Industrieöfen weder bestimmt noch geeignet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gasdichte Wellendurchführung an Industrieöfen /u schaffen, die sich durch einen einfachen wirkungsvollen Aufbau auszeichnet, wobei die Oberflächenhärtung und 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 gasdichte Wellenführung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art in der im Kennzeichen des gleichen Anspruches angegebenen Weise ausgebildet.
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 dei 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 Ringspait ausgebildet ist, wird ein Wärmefluß von der Welle unmittelbar zur Schonhülsc 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 betriehonen Industrieöfen, bei denen auch ein geringer Schutzgasverlust möglichst ausgeschlossen sein soll, die Anordnung derart getroffen wird, daß die Nabe der Kühlscheibc stirnseitig durch eine Platte gasdicht abgeschlossen ist. Im übrigen kann die Kühlscheibc 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 Wellcndurchführung gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und

Fig. 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 Fi g. 1 und 2 dargestellten Wellendurchführungen ist die Ofengehäusewandung bei I angedeutet, während die Welle, die durch die Ofengehäusewandung I hindurchzuführen ist, mit 2 bezeichnet ist. Die Welle 2 ist mit einem zylindrischen, mehrfach abgesetzten Wellenzapfen 3 \ersehen, 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 K) 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 oberflächengehärtei und geschliffen ist und die in den Bereich der Dichtstelle 6 ragt. Die Schonhülse 16 trägt auf ihrer Außenumfangsrläche die Dichtfläche, auf der der Dichiring 7 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 Aüsführungsform 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, la 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, Ta 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

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gasdichte Wellendurchführung an Industrieöfen, bei der die Abdichtung der Welle gegen das Ofengehäuse durch einen oder mehrere Radialdichtringe erfolgt, die auf einer auf der Weile dieser gegenüber abgedichtet angeordneten Schonhülse gleiten und an die Schonhülse eine außerhalb des Ofengehäuses angeordnete Kühlscheibe angrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schonhülse (16) und die Keilscheibe (il) in an sich bekannter Weise h,einander einstückig übergehen und die Schonhülse auf ihrer dem Ofeninneren zugewandten Seite bis in den axialen Bereich der Dichtung die Welle mit radialem Absland umgibt.

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

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

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

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