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Vorrichtung zum Abdichten der Lüfterwelle eines
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Backofens Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten der
Lüfterwelle eines Backofens, die außerhalb der Ofenwend gelagert ist, bei der die
Dichtfläche die Kontaktfläche zwischen einem Kohlering und einer Gleitscheibe, die
beide koaxial zur Lüfterwelle angeordnet sind, ist, von denen das eine Teil an der
rotierenden Lüfterwelle und das andere an einer feststehenden, mit der Ofenwand
verbundenen Membran befestigt sind.
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Eine solche Vorrichtung zum Abdichten ist bereits vorgeschlagen worden.
Mit ihr sollte eine frühere Abdichtung abgelöst werden, bei der an der Außenseite
der Backofenwand ein mehr-
teiliger, überlappend dichtender Kohlering
angeordnet war, der direkt im Gleitkontakt mit der Oberfläche der durch diese Backofenwand
austretenden Lüfterwelle stand.
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Eine Vorrichtung zum Abdichten der Lüfterwelle bei einem Backofen
muß folgende Forderungen erfüllen. Sie soll zum einen bei Trockenlauf, d.h. ohne
Schmierung und Kühlung und bei einer Drehzahl von ca. 11 ovo U/min eine möglichst
lange Lebensdauer erreichen. Die sich bei der Herstellung eines Backofens zwangsläufig
ergebenden Ungenauigkeiten, wie z.B.
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ein Versatz der Achse der Lüfterwelle gegenüber einer Solllage oder
Fluchtungsfehler, sollen die mit der Vorrichtung zu erzielende Dichtung nicht beeinträchtigen.
Ferner sollen durch Verschleiß von Dichtungsteilen erforderliche Nachstellarbeiten
leicht von außen vorgenommen werden können und, falls eine Nachstellung nicht mehr
möglich ist, müssen die Verschleißteile ohne größere Demontage auswechselbar sein.
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Schließlich muß sichergestellt sein, daß eventuelle Undichtheiten
nicht dazu führen, daß bei Verwendung einer Doppelwand z.B. Dampf zwischen die Isolierung
der Innenwand und der Außenwand der Doppelwand eindringt.
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Die genannten Forderungen werden von der bereits vorgeschlagenen und
später anhand der Figuren im einzelnen erläuterten Vorrichtung im wesentlichen erfüllt.
Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung ist der Kohlering über ein entsprechendes Halteteil
an der feststehenden Membran angebracht, während die Gleitscheibe an der LUfterwelle
befestigt ist und sich mit dieser dreht. In der Praxis zeigte sich, daß sich je
nach Backprogramm auf der Gleitscheibe teilweise ein klebriger Belag bildete, der
eine zu einem Rattern führende Bewegung des Kohlerings nach sich zog. Diese unangenehme
Erscheinung war umso stärker, je mehr die Relativlage von Lüfterwelle und Kohlering
bedingt durch Herstellungstoleranzen von der angestrebten Koaxiallage abwich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art so auszugestalten,daB selbst bei einem herstellungsbedingten Achsversatz das
beschriebene Rattern nicht auftritt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kohlering
an der Lüfterwelle und die Gleitscheibe an der Membran befestigt sind.
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Der Kohlering nutzt sich an der Kontaktfläche zwischen ihm und der
Gleitscheibe infolge der Relativbewegung zwischen beiden ab. Er besitzt daher eine
ausreichende Länge, damit diese Abnutzung z.B. durch eine entsprechende Vorspannung
zwischen Kohlering und Gleitscheibe kompensiert werden kann.
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Bei der bereits vorgeschlagenen Vorrichtung zum Abdichten, bei der
der Kohlering an der Membran befestigt ist, hängt der Abstand zwischen der Membran
und der Dichtfläche von dieser Länge des Kohlerings ab. Die erfindungsgemäße lösung
ging davon aus, daß das Rattern, das bei der vorgeschlagenen Vorrichtung auftrat,
davon herrührt, daß ein sich ungleichmäßig auf der Gleitscheibe bildender klebriger
Belag stellenweise zu einer stärkeren, auf den Kohlring wirkenden Umfangsrelbkraft
führt und den Kohlering infolge des großen Hebelarms bis zur Membran hochkippt und
zurückschnappen läßt. Das ständige Kippen von Kohlering und Membran erzeugte die
unangenehme Erscheinung des Ratterns.
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Wie im einzelnen aus der folgenden Figurenbeschreibung noch klarer
werden wird, ergibt sich infolge der erfindungsgemässen tötung ein sehr viel kleinerer
Abstand zwischen der Membran und der Dichtfläche. Dieser Abstand hängt nicht mehr
von der Länge des Kohlerings sondern im wesentlichen nur noch von der Dicke der
Gleitscheibe ab, die ca. 4 mm beträgt. GleichzeltAg kann durch die Befestigung des
Kohlerings an der Lüfterwelle gewAhrleistet werden, daß dieser die Gleitscheibe
stets zentrisch berührt, anstatt sie flächig
zu überstreichen, wie
dies bei einem Achsversatz bei der vorgeschlagenen Vorrichtung möglich war.
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In an sich bereits vorgeschlagener Weise kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung vorteilhaft so ausgestaltet werden, daß die Membran am Rand eines schalenartigen
Halteteils eingespannt ist, daß das Halteteil außen an der Backofenwand befestigt
ist und daß zwischen der Membraninnenfläche und dem Boden des Halteteils eine die
Membran und die auf ihr montierte Gleitscheibe nach außen vorspannende Druckfeder
angeordnet ist. Die Druckfeder sorgt für einen Kontaktdruck zwischen dem Kohlering
und der Gleitscheibe und bewirkt damit eine automatische Nachstellung, die die Abnutzung
des Kohlerings ausgleicht.
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Der Kohlering kann vorteilhafterweise in einen Haltering eingesetzt
sein, der eine Kühlscheibe aufweist. Die Kühlscheibe kann entweder einstückig mit
dem Haltering ausgebildet sein oder so an ihm befestigt sein, daß eine gute Wärmeableitung
und der Welle vom Kohlering an die Umgebungsluft sichergestellt ist. Zu diesem Zweck
ist es auch vorteilhaft, wenn der Haltering aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit,
vorzugsweise aus Aluminium besteht. Als weitere, einen Verschleiß ausgleichende
Nachstellmöglichkeit kann vorgesehen sein, daß der Haltering für den Kohlering auf
der LUfterwelle in deren Achsrichtung verschiebbar und an beliebiger Stelle festklemmbar
ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in einer Schnittansicht die vorgeschlagene Vorrichtung
zum Abdichten der Lüfterwelle eines Backofens, und
-Fig. 2 eine
entsprechende Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In Fig. 1 stellen 1a und ib die Innen- bzw. die Außenwand eines Teils
einer Doppelwand eines Backofens dar. Zwischen der Innenwand la und der Außenwand
ib befindet sich normalerweise eine nicht dargestellte Wärmeisoliermasse, z.B. in
Form einer Glasfaserisolierung. Eine Lüfterwelle 2 erstreckt sich aus dem in der
Figur rechts von der Innenwand 1a gelegenen Inneren des Backofens nach außen, wo
ihr Ende in einem Wälzlager 3 gelagert ist. Der mit der Lüfterwelle 2 verbundene
Lüfter sowie eine weitere Lagerstelle der Lüfterwelle sind nicht dargestellt, da
sie für die Erläuterung der Erfindung ohne Interesse sind. An der Außenfläche der
Innenwand 1a ist mit Hilfe von Schrauben 6 und unter Zwischenlegen eines Dichtrings
4 ein schalenförmiges Halteteil 5 befestigt. Wie aus der Figur ersichtlich, besteht
das Halteteil 5 aus einem der Befestigung an der Innenwand 1a dienenden Flanschteil
7 und einem mit diesem einstückig verbundenen und sich von der Innenwand zur Außenwand
öffnenden Schalenteil 8. An dem der Außenwand-lb zugekehrten Rand 9 des Schalenteils
8 ist eine Membran 10 befestigt. Die Membran 10 ist mit Hilfe von Schrauben 12 zwischen
dem Rand 9 und einem Gegenring 11 eingespannt.
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Die-Membran 1o besitzt eine zentrale öffnung 13 für die LUfterwelle
2o Konzentrisch zu dieser zentralen öffnung 13 ist an der der Außenwand 1 b zugewandten
Fläche der Membran 10 ein Haltering 14 für einen Kohlering 15 befestigt. Der Kohlering
ist in einer aus der Figur 1 im einzelnen erkennbaren Ausnehmung oder Erweiterung
16 des-Halterings 14 aufgenommen und mittels eines Kerbstifts 17 verankert.
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Die entgegengesetzte Stirnfläche des Kohlerings 15 liegt auf einer
Fläche einer ringförmigen Gleitscheibe 18 auf. Die Gleitscheibe 18 ist in einen
Haltering 19, der auf der Lüfterwelle 2 festgeklemmt ist, so eingesetzt, daß sie
koaxial zur Lüfterwelle liegt. Der Haltering 19 und damit die Gleit-
scheibe
18 können in Achsrichtung der Lüfterwelle 2 verschoben und an beliebiger Stelle
mittels der Schrauben 20 festgeklemmt werden. Das Wälzlager 3 ist mit Hilfe von
Schraubenbolzen 21 und Abstandshtlsen 22 sowie einer von diesem getragenen Membran
bzw. von diesen getragenen Spannteilen 23 elastisch an der Außenwand ib und im Abstand
von dieser befestigt. Diese elastische Befestigung des Wälzlagers 3 nimmt Wärmedehnungen
der LUfterwelle 2 ohne weiteres auf.
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Wie man aus der Figur und insbesondere den dort eingetragenen Strömungspfeilen
leicht erkennen kann, stellt die Kontaktfläche zwischen dem Kohlering 15 und der
Gleitscheibe 18 die eigentliche Dichtfläche dar. Um stets einen zur Erzielung der
erforderlichen Dichtung ausreichenden Kontaktdruck zwischen dem feststehenden Kohlering
15 und der mit der Lüfterwelle 2 rotierenden Gleitscheibe 18 zu haben, wird die
Membran lo und mit ihr der Kohlering 15 mit Hilfe einer Feder 24 gegen die Gleitscheibe
18 vorgespannt. Die elastische Befestigung des Kohlerings 15 mit Hilfe der Membran
1o sowie seine Vorspannung durch die Feder 24 kompensieren zugleich warmebedingte
Längenänderungen der Lüfterwelle 2, mit denen zwangsläufig eine Axialverschiebung
der Gleitscheibe 18 verbunden sind. Die als Druckfeder ausgebildete Feder 24 ist
einerseits in einer Ausnehmung 25 im Boden des Halteteils 5 und andererseits in
einer Ausnehmung 26 eines Rings 27 gelagert.
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Der Ring 27 kann zugleich die Gewindelöcher für die Schrauben zur
Befestigung des Halterings 14 aufweisen.
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Fig. 2 zeigt in einer der Figur 1 entsprechenden Schnittansicht die
erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung zum Abdichten der Lüfterwelle.
Der grundsätzliche Aufbau gemäß Fig. 2 ist der gleiche wie bei Fig. 1, so daß nur
noch die Unterschiede erläutert werden sollen.
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Anstelle des die Gleitscheibe 18 tragenden Halterings 19 der
Fig.
1 besitzt die erfindungsgemäße Aus führungs form einen entsprechend angeordneten
Haltering 19', der den Kohiring -15 koaxial zur Lüfterwelle 2 trägt. In diesem Fall
dreht sich also der als Dichtring wirkende Kohlering 15 zusammen mit der Lüfterwelle,
so daß der Kohlering 15 auch dann koaxial zur Lüfterwelle 2 liegt, wenn die letztere
gegenüber ihrer Sollage in irgendeiner Richtung versetzt ist. Die Gleitscheibe,
die zusammen mit dem Kohlering 15 die Dichtfläche bildet, ist im Fall von Fig. 2
so ausgebildet, daß sie direkt mit Hilfe von Schrauben, vorzugsweise Senkkopfschrauben
30, an der Membran lo befestigt werden kann. Zur Unterscheidung von der Gleitscheibe
18 der Fig. 1 ist diese Gleitscheibe mit 18' bezeichnet.
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Die übrigen Teile der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung unterscheiden
sich nicht von den entsprechenden, mit gleichen Bezugszahlen versehenen Teilen in
Fig. 1, so daß insoweit die Erläuterung der Fig. 1 auch auf Fig. 2 zutrifft.
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Wie man bei einem Vergleich der Figuren 1 und 2 leicht feststellt,
befindet sich die Dichtfläche 29 im Fall von Fig. 2 in einem geringen Abstand von
der Membran 10, der im wesentlichen durch die Dicke der Gleitscheibe 18' bestimmt
wird und konstant ist, während der Abstand im Fall von Fig. 1 von der Länge des
Dichtrings 15 und der Dicke des Halterings 14 abhängt. Infolge des geringen Abstands
der Dichtfläche 29 von der Membran 10 im Fall der erfindungsgemäßen Ausführungsform
nach Fig. 2 kann das nach einer Ausführung gemäß Fig. 1 festgestellte Rattern nicht
auftreten. Dies ist zusätzlich auch dadurch bedingt, daß der Kohlering aufgrund
seiner bezüglich der Lüfterwelle 2 fixierten Lage auch bei außermittig liegender
Lüfterwelle immer auf einer zur Lüfterwelle konzentrischen Kreisringfläche der Gleitscheibe
18' läuft. Die erfindungsgemäße Aus führungs form bringt gegenüber der Vorrichtung
gemäß Fig. 1 einen weiteren Vorteil dadurch, daß die Ausbildung und Anordnung der
Gleitscheibe 18' einfacher
als die der Gleitscheibe 18 ist. Die
Gleitscheibe 18 ist nämlich in den vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Haltering
19 eingegossen, was einen relativ komplizierten Herstellungsvorgang erfordert. Im
Gegensatz dazu handelt es sich bei der Gleitscheibe 18' um eine einfache Kreisringscheibe
aus geeignetem Material, die am Außenrand mit Löchern für die Senkkopfschrauben
30 versehen ist.
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Der Haltering 19' ist vorzugsweise mit einem eine Kühlscheibe bildenden
Ansatz 28 versehen, so daß eine gute Kühlung der Welle un /urch die Reibung auf
der Gleitscheibe 18' erwärmten Kohlerings 15 erzielt wird. Zu diesem Zweck besteht
der Haltering 19' vorzugsweise aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere
aus Aluminium.
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Wie bereits erwähnt, bewirkt die Feder 24 automatisch eine durch den
Abrieb des Kohlerings 15 erforderlich werdende Nachstellung. Darüberhinaus kann
eine Nachstellung dadurch erreicht werden, daß die Schrauben 20 gelöst werden, der
HaI-tering 19' zusammen mit dem Kohlering 15 auf der Lüfterwelle 2 - in der Figur
nach rechts - verschoben wird und die Schrauben 20 dann wieder angezogen werden.
Die Spannteile 23 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die letztgenannte Nachstellung
leicht von außen durch die Spannteile 23 hindurch vorgenommen werden kann.
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Die Membran 10 besteht vorzugsweise aus glasseideverstärktem Polytetrafluoräthylen.
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