DE2722937A1

DE2722937A1 - Rolle fuer rollenherdofen

Info

Publication number: DE2722937A1
Application number: DE19772722937
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dipl Ing Dr Knaak
Original assignee: Koppers Wistra Ofenbau GmbH
Current assignee: Koppers Wistra Ofenbau GmbH
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2391442A1; US4200431A; JPS53148051A

Description

KOPPERS-WISTRA-OFENBAU GMBH · POSTFACH I9C20? · 4Q0O DÜSSELDORF

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Gegenstand der Erfindung ist eine Rolle für einen Rollenherdofen, in dem Wärmgut auf höhere Temperaturen erwärmt werden soll.

Ss ist bekannt, derartige Rollen aus keramischem Material herzustellen. Derartige Rollen haben eine gute Temperaturbeständigkeit. Für viele Anwendungsfälle ist es jedoch ein erheblicher Nachteil, daß keramische Materialien nur eine sehr beschränkte Temperaturwechselbeständigkeit haben. Das wirkt sich insbesondere aus, wenn die Temperaturen, durch das Verfahren bedingt, in kürzerer Zeit verändert werden müssen. Insbesondere ist aber eine mangelnde Temperaturwechselbeständigkeit dann von Nachteil, wenn das Material schnell aufgeheizt werden soll, d.h. wenn höhere Wärmestromdichten erforderlich sind. Dann besteht nämlich insbesondere im Eingangsteil des Ofens eine größere Temperaturdifferenz zwischen der höheren Ofenraumtemperatur und der niedrigeren Wärmguttemperatur. Die sich drehende Rolle ist also abwechselnd höheren und niedrigeren Temperaturen ausgesetzt. Unter solchen Bedingungen weisen keramische Rollen nur eine ungenügende Lebensdauer auf. Außerdem ist es bei keramischen Rollen nachteilig, daß die Rollen einen relativ großen Durchmesser haben, wenn das auf ihnen lastende Gewicht größer ist bzw. die Ofenbreite größer ist. Das hängt mit dem relativ großen Eigengewicht der Rollen und mit der relativ niedrigen Biegewechselfestigkeit des keramischen Materials zusammen. Durch einen großen Rollendurchmesser wird die Beheizung des Wärmgutes von unten her stark abgeschattet bzw. ganz verhindert, wenn der Rollendurchmesser etwa ebenso groß werden muß wie der Rollenachsabstand.

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Es 1st welter bekannt, Rollen aus hitzebeständigem Stahl oder KobaltIegierungen herzustellen. Derartige Rollen sind bis zu Temperaturen von etwa 1150° C einsetzbar. Für höhere Temperaturen reichen die Festigkeitseigenschaften der metallischen Legierungen nicht aus. Es ist weiter bekannt, Rollen aus Metall durch ein hindurchfließendes Medium zu kühlen. Dabei können die tragenden, gekühlten Teile der Rolle durch eine sie umgebende Isolation abgeschirmt sein. Diese Ausführungsform hat Jedoch den Nachteil,daß die gekühlten wärmeaufnehmenden und -abführenden Flächen sehr groß werden, wenn der Durch messer der Rolle groß sein muß. Größere Rollendurchmesser werden erforderlich, wenn die Eigenschaften des zu erwärmenden Materials die Auflage auf kleineren Krümmungsradien nicht zulassen. Größere wärmeaufnehmende Flächen machen die Installation einer größeren Heizleistung erforderlich und erhöhen den Wärmeverbrauch, was beides von Nachteil ist.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß eine Rolle für Rollenherdofen zum Erwärmen von Gut auf höhere Temperaturen vorgeschlagen, bei der der Umfang der Rolle aus einem Tragkörper mit gebogener Achslinie besteht und der zur Achslinie senkrechte Querschnitt während des Verlaufes der Achslinie gleich bleibt, wobei die senkrecht zur Achslinie verlaufende Erstreckung kleiner ist als der halbe Rollendurchmesser und die Richtung der Achslinie des Tragkörpers am Rollenumfang wenigstens eine Komponente besitzt, die tangential zur Rollenachse verläuft, und wobei der Umfang der Rolle, d.h. die Zylindermantelfläche, materiell nur entlang schmaler Flächen oder Linien vorhanden ist und dazwischen Hohlräume vorhanden sind.

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Blatt 12

Hine derartige Rolle hat die gleichen Vorteile wie eine im Durchlauf gekühlte metallische Rolle, vermeidet aber deren Nachteile bei größerem Rollendurchmesser. An Stelle der durchgehenden gekühlten Zylindermantelfläche wird der Umfang bei der erfindungsgemäßen Rolle aus einem Tragkörper kleineren Querschnitts mit zur Rollenachse tangentialer Komponente gebildet. Diese Auflösung der durchgehenden Zylindermantelfläche in einen Tragkörper, dessen Achslinie eine tangentiale Komponente besitzt, macht es möglich, nur einen frei zu wählenden Anteil der gesamten Zylindermantelfläche materiell auszuführen. Damit kann die die Wärmestrahlung des Ofens abschattende Oberfläche der Rolle bei gegebenem Rollendurchmesser in erwünschter Welse verkleinert werden und den Verhältnissen angepaßt werden. Insbesondere bei geringem Gewicht des Wärmgutes kann damit weiter der Materialaufwand für die Rolle verkleinert werden, was insbesondere bei den kostspieligen hochhitzebeständigen Materialien wichtig ist.

Weiter wird vorgeschlagen, daß der Tragkörper mit gebogener Achslinie aus hitzebeständigen Metallen, vorzugsweise aus Molybdän, besteht. Die erwähnte materialsparende Bauweise der erfindungsgemäßen Rolle ermöglicht die wirtschaftliche Verwendung auch sehr hochwertiger und teurer Materialien. Die Auswahl der hitzebeständigen Metalle kann dabei in Abhängigkeit von den im Ofen herrschenden Temperaturen und der Ofenatmosphäre vorgenommen werden. Für hohe Temperaturen über 1150° C und für eine reduzierende, insbesondere Wasserstoff-Atmosphäre kann bei hervorragenden mechanischen eigenschaften und guter Beständigkeit der Tragkörper aus Molybdän ausgeführt werden.

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Blatt 13

Diese Ausführung ergibt eine nur minimale Abschattung des Wärmgutes von der Wärmestrahlung der Beheizung und einen geringen Wärmeverbrauch, da die Tragkörper nicht gekühlt zu werden brauchen. Voraussetzung 1st allerdings bei hohen Temperaturen eine reduzierende Schutzgasatmosphäre .

Welter wird vorgeschlagen, daß der Tragkörper mit gebogener Achslinie aus einem im Durchlauf gekühlten Rohr besteht. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß ihr Einsatz bei beliebigen Temperaturen und in allen üblichen Ofenatmosphären erfolgen kann. Außerdem sind für den Bau keine kostspieligen Materialien erforderlich. Wegen der Auflösung des Rollenumfangs in ein Rohr mit tangentialer Komponente und geringem Querschnitt bleibt bei gegebenen Rollendurchmesser und Rollenlänge die Oberfläche relativ klein. Damit sind auch der Wärmeverlust durch die Kühlung und die Abschattung der Wärmestrahlung relativ klein. Um den Wärmeverlust noch weiter zu reduzieren wird vorgeschlagen, daß das im Durchlauf gekühlte Rohr von einer an sich bekannten Isolation umgeben ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die äussere, der Strahlung des Ofenraumes ausgesetzte Oberfläche des Rohres oder der Isolation als blanke Oberfläche mit geringer Wärmestrahlungabsorption ausgeführt ist, insbesondere als polierte Oberfläche aus hitzebeständigem Stahl, aus Nickel, Silber, Molybdän, wobei die hochreflektierenden Materialien auch als überzüge auf einem anderen Grundwerkstoff aufgetragen sein können. Polierte Oberflächen aus gut reflektierenden Materialien vermindern die Wärmeaufnahme bei hohen Ofentemperaturen auf 10 % und weniger von den Werten, die sich mit den im Ofenbau üblichen Oberflächen ergeben.

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Blatt 14

Die Temperatur der Oberfläche des Rohres kann durch die Durchflußkühlung so niedrig gehalten werden, daß sich die Strahlungseigenschaften durch den 3influß der Wärmestrahlung und der Ofenatmosphäre nicht verändern. Bei Metallteilen der Isolation, die entsprechend warm werden, muß die Beständigkeit der Strahlungseigenschaften durch eine Schutzgasatmosphäre und die Auswahl entsprechender Metalle sichergestellt werden. Der Wärmeverbrauch und der Verbrauch an Kühlmedium wird durch die erfindungsgemäße Ausführung erheblich herabgesetzt.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die gedachte Zylindermantelfläche des Rollenumfanges in bestimmten Bereichen ihrer axialen Erstreckung durch den Tragkörper mit tangentialer Komponente materiell gebildet wird, während in dazwischen liegenden Bereichen die Zylindermantelfläche der Rolle materiell fehlt. Dadurch wird die Rolle und der Rollenumfang in einzelne hintereinander liegende Scheiben zerlegt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Materialaufwand bei gegebenen Rollendurchmesser und Rollenlänge weiter herabgesetzt werden kann, weil, wie gesagt, der Rollenumfang nur im Bereich bestimmter Scheiben vorhanden ist. Rollen mit aufgesetzten Scheiben haben weiter den Vorteil, daß der ^Abstand der Rollenachsen kleiner als der Scheibendurchmesser sein kann, wenn die Scheiben der aufeinanderfolgenden Rollen versetzt zueinander angeordnet werden. Diese Anordnung bietet für bestimmte Anwendungsfälle Vorteile, insbesondere dann, wenn der Anfang des Bandes ohne weitere Hilfseinrichtungen durch den Ofen transportiert werden soll. Auch ein etwa nach unten hängender Bandanfang wird bei der Rollenanordnung mit ineinandergreifenden Scheiben an Jeder möglichen Auflagestelle in Förderrichtung zum Ofenende hin transportiert.

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Weiter wird vorgeschlagen, daß die den Rollenumfang bildenden Tragkörper parallele mit der Rollenachse konzentrische Torusse bilden. Dabei kann die Rolle nur aus einem durchgehenden Tragkörper bestehen, der, wie in Pig. I gezeigt, auf der einen Seite beginnend zunächst die Rollenachse 1 bildet, dann aufeinanderfolgend die Speiche 2, Torus 3, Speiche 4, Achse usw.

Der Vorteil dieser Ausführung liegt in ihrem einfachen Aufbau aus einem durchgehenden Tragkörper. Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Torusse auf ihrem gesamten Umfang im gleichen Axialschnitt der Rolle liegen. Dadurch wird dem Wärmgut auch dann nur eine tangentiale Bewegungsrichtung erteilt, wenn die Wärmgutgeschwindigkeit nicht gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Rolle ist. Das bedeutet, daß auch im Falle von Schlupf zwischen Wärmgut und Rolle das Wärmgut keine Tendenz zum seitlichen Auswandern zeigt.

Weiter wird eine Rolle vorgeschlagen, die, wie in Fig. 2 dargestellt, zusätzlich zu dem den Umfang der Rolle bildenden Tragkörper ein zentrales im Durchlauf gekühltes Rohr 6 besitzt. Dabei ist das Zentralrohr vorzugsweise stärker als der den Umfang der Rolle bildende Tragkörper. Dar den Umfang der Rolle bildende Tragkörper ist dabei am Zentralrohr befestigt.

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Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der den Rollenumfang bildende Tragkörper mit relativ schwachem Querschnitt ausgeführt werden kann, weil er sich auf das Zentralrohr 6 abstützt. Das Zentralrohr 6 wird auch bei relativ geringem Querschnitt ausreichend steif, weil seine Länge bei gegebener Hollenlänge wesentlich kürzer als die der. den Rollenumfang bildenden Tragkörpers ist. Diese Ausführung hat also den Vorteil, daß die Summe der erforderlichen Querschnittsflächen und damit auch der Oberflüchen geringer wird, wodurch auch der Wärmeaufwand, die Abschattung und der Materialaufwand gesenkt werden.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Rolle, wie in Figur 2 gezeigt, an ihren Enden axiale gekühlte Zapfen 7 besitzt, die zur Aufnahme von Lagerung, Antrieb und Zu- und Abführung des KUhlmediums dienen, woran sich ein vorzugsweise stärkeres, zylindrisches und axiales Teil 8 anschließt, dessen Länge etwa der Stärke der Ofenwand entspricht und das zur Durchführung der Rolle durch die Ofenwand dient, wobei die Durchführungsteile Rippen 9 tragen können, woran sich das Zentralrohr 6 anschließt, dessen Mittelachse vorzugsweise gegenüber der Mittelachse von Zapfen 7 und Durchführung 8 seitlich versetzt ist, und wobei der mit der Rollenachse parallele Anfang 10 des den Rollenumfang bildenden Tragkörpers gegenüber der Mittelachse der Rolle nach der entgegengesetzten Seite versetzt ist wie das Zentralrohr 6, wobei die Verbindung zwischen Durchführung 8 und Tragkörper 10 lösbar ist, und wobei die übrigen Halterungen zur Befestigung von Tragkörper 10, Speichen 2 und 4 usw. am Zentralrohr 6 ebenfalls lösbar sind.

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Blatt 17

Bei dieser zweckmäßigen Ausführungsform ermöglichen es die stärkeren zylindrischen und axialen Teile 8, daß die Rolle in axialer Richtung seitlich aus dem Ofen ausgebaut werden kann, wobei die seitlichen öffnungen in der Ofenwand nicht wesentlich größer als der Durchmesser von 8 zu sein brauchen. Dafür muß die Verbindung zwischen Tragkörper 10 und Durchführung 8 lösbar ausgeführt sein. Die eventuell vorhandenen Rippen 9 können zur Abdichtung dienen und die Temperatur der Ofenwand in Lagernähe herabsetzen. Die gegenüber der Mittelachse der Rolle seitlich versetzte Lage des Tragkörpers 10 und des Zentralrohrs 6 ermöglichen die Wahl eines relativ kleinen Durchmessers der Durchführung 8.

Vielter wird vorgeschlagen, daß,wie in Figur 4 dargestellt, die den Rollenumfang bildenden Torusse 3 über die als Kühlmedium-Zufluß dienende Speiche 2 an ein Kühlmedium-Zuflußrohr 21 angeschlossen sind und die ale KUhlmedium-Abfluß dienenden Speichen 4 an ein Kühlmedium-Abflußrohr 22 angeschlossen sind, wobei das Kühlmedium durch ein weiteres Rohr 23 zur Zuflußseite zurückfließt, wobei der Durchflußquerschnitt der Rohre 21, 22 und 23 erheblich größer ist als der Durchflußquerschnitt der Speichen und der Torusse. Bei dieser Ausführung sind die aus gekühlten Rohren gebildeten Torusse bezüglich des Durchflusses des Kühlmediums nicht hintereinander durchflossen, sondern werden in Parallelsträngen durchströmt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Druckdifferenz zwischen Zulauf und Ablauf des Kühlmediums kleiner gehalten werden kann und daß ebenfalls die Erwärmung des KUhlmediurns geringer wird, wobei gleichzeitig die Menge des Kühlmediums entsprechend ansteigt.

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Weiter wird vorgeschlagen, daß der den Umfang der Rolle bildende Tragkörper eine Schraubenlinie bildet. Ein Vorteil dieser Bauart ist es, daß bei der Drehung der Rolle die höchsten Punkte der Schraubenlinie, d.h. die Auflage-. stellen des Wärmgutes, über die ganze Rollenbreite hinweg wandern.Obgleich der Umfang der Zylindermantelfläche der Rolle auf die Schraub .nlinie reduziert ist, werden doch alle Stollen des l/ärmeutes nacheinander zu Auflagestellen. Dadurch wird in erwünschter Weise sowohl der Verformung wie auch der Bildung von Temperaturdifferenzen im Wärmgut entgegengewirkt. In der Figur J> ist eine vorteilhafte Ausführung dargestellt, bei der die Rolle nur aus einem durchgehenden T-agkörper besteht, der auf der einen Seite beginnend zunächst die Rollenaohse bildet, dann aufeinanderfolgend eine Speiche, die Schraubenlinie und schließlich wieder Speiche und Achse. Diese Ausführung verdeutlicht vielter, daß die Schraubenlinie bei gegebenem Rollendurchmesser, gegebener Rollenlänge und bei gegebener Anzahl der Auflagerpunkte die kleinste Länge den Tragkörpers erfordert. Das wirkt sich entsprechend vorteilhaft auf Materialaufwand und Oberfläche, d.h. also auch auf Wärmeverbrauch und Abschattung aus. Vielter erkennt man in Figur 5, daß die Schraubenlinie mit großen Krümmungsradien auskommt, was für die Fertigung günstig ist und einen geringen Durchflußwiderstand des Kühlmediums bedingt.

Weiter wird vorgeschlagen, daß der den Rollenumfang bildende Tragkörper auf der einen Ofenseite eine im Uhrzeigersinn drehende Schraubenlinie, auf der anderen Ofenseite eine im Gegenuhrzeißersinn drehende Schraubenlinie bildet. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß im Falle von unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Bandes einerseits und des Rollenumfanges andererseits die durch den Schlupf auf das Wärmgut einwirkende waagerechte Seitenkraft auf den beiden Seiten

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der ?olle in entgegengesetzer Richtung wirkt. Dadurch gleichen sich diese Kräfte aus und ein seitliches Verlaufen dos V.'ärmgutes wird vermieden. Außerdem kann auf beiden Seiten der "!olle die Steigung der Schraubenlinie so gextfählt werden, daß der Auflagepunkt des Wärmgutes auf der Schraubenlinie auf beiden Seiten zu den Kanten des V.'ürngutes hin verläuft. Dadurch läuft das Wärmgut auf beiden Gölten jeweils nur von den Schraubenlinien ab. Dadurch wird also das Auflaufen des Wärmgutes auf die "chraubenlinie vermieden, bei dem im Falle von herabhängenden »'Urmgutkanten ein seitliches Wegdrücken der letzteren vorkommen kann.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Steigung der Schraubenlinie längs der Rollenachse unterschiedlich ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Steigung der Schraubenlinie in der I'itte der Rolle größer ist als an den Enden. Mit dieser Bauart kann bei entsprechender Ausbildung vermieden werden, daß ein dünnes, bandartiges Wärmgut bei eventuellen Betriebsstillständen bei hoher Temperatur an seinen Außenkanten jenseits der Auflagerpunkte auf der Schraubenlinie stärker durchhängt als zwischen den Auflagerpunkten in der Mitte der Rollo. Im Falle der bereits vorgeschlagenen Ausführung der Rolle mit einander entgegengesetzter S'-eigung auf den beiden Ofenhälften kann es auch zweckmäßig sein, daß die Steigung der Schraubenlinien an den Enden der Rolle größer ist als in der Mitte der Rolle. Während bei Schraubenlinien mit gleichsinniger und gleichbleibender Steigung der Abstand der Auflagerpunkte des "aterials auf der Schraubenlinie bei der Drehung stets gleich bleibt, verändert sich der Abstand der Auflagerpunkte bei einer Rolle mit gegenläufiger Steigung während der Drehung von 0 bis zum doppelten Steigungsmaß. Der maximale Abstand der Auflagerpunkte ist also in diesem Falle in der Rollenmitte doppelt so groß wie im übrigen Bereich der Rolle. VJenn der maximale Abstand der Auflagerpunkte

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in Rollenmitte auch bei dieser Ausführung nicht wesentlich größer sein soll als im übrigen Rollenbereich, muH die Steigung in Rollenmitte entsprechend verringert werden.

Weiter wird vorgeschlagen, daß zusätzlich zu dem die Schraubenlinie bildenden Tragkörper ein zentrales Rohr vorhanden ist, das vorzugsweise stärker ale der die Schraubenlinie bildende Tragkörper ist. Der die Schraubenlinie bildende Tragkörper und das Zentralrohr sind dabei durch Speichen miteinander verbunden. Da das Zentralrohr im Verhältnis zur Schraubenlinie nur kurz ist,besitzt es eine entsprechend höhere Steifigkeit und Festigkeit. Da sich der die Schraubenlinie bildende Tragkörper auf das Zentralrohr über die Speichen abstützt, kann er entsprechend schwächer ausgeführt werden« so daß sich insgesamt ein verringerter Materialaufwand, eine verringerte Oberfläche und mithin verkleinerte Wärmeaufnahme und Abschattung ergeben kann.

Die Isolation des gekühlten Rohres ist infolge der mechanischen Wechsellast und auch infolge der Temperaturdifferenzen zwischen Ofenraum und Wärmgut hohen Belastungen ausgesetzt. Es wird daher vorgeschlagen, die Isolation aus einer bzw. mehreren Lagen aus entsprechend hitzebeständigem Netall, insbesondere aus aufeinanderliegenden Blechlagen auszuführen. Die Wärmeleitung zwischen derartigen Blechlagen 1st erfahrungsgemäß recht gering und die Festigkeit, insbesondere gegenüber thermischem Schock, gut.

Den hohen Wärmeleitungswlderstand von keramischen Metallen und die gute Beständigkeit gegenüber thermischem Schock von dünnem Blech kann kombiniert werden, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung das gekühlte Rohr durch eine innere Lage aus keramischen Isolierstoffen und eine äußere Lage aus hitzebeständigem Blech isoliert wird.

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Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung weiter, daß die äussere Lage aus Blech die innere keramische Isolation zusammenhält, auoh wenn sie Infolge der Beanspruchungen gerissen ist.

Welter wird vorgeschlagen, daß die innere Isolation aus gelochten Soheiben besteht, deren Breite kleiner als ihr äusserer Durchmesser 1st, während die Blechummantelung aus Abschnitten besteht, deren Länge mehr als doppelt so groß ist wie ihr äusserer Durohmesser, wobei die Scheiben teilweise aus keramischem Material größerer Dichte mit höherer Festigkeit und teilsweise aus keramischem Material geringerer Dichte, auoh keramischem Fasermaterial, und besseren Isolationseigenschaften bestehen können.

Diese Ausführung berücksichtigt die unterschiedlichen elastischen Eigenschaften von Metallen und Keramik. Weiter wird die unterschiedliche thermische Ausdehnung Infolge unterschiedlicher Temperaturen und verschiedener Materialeigenschaften berücksichtigt.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung ist in der Fig. 5 dargestellt, die den Schnitt BB der Fig. 6 darstellt. Das Isolationsmaterial besteht aus äusseren keramischen Teilen 11 und inneren keramischen Teilen 12, die beide von dem die äussere Hülle bildenden Bleohmantel 12 umhüllt werden. Letzterer besitzt, um eine einfache Montage zu ermöglichen, einen durchgehenden Ausschnitt In mindest der Breite des gekühlten Ihnenrohres 14. Blech 15 deckt den Ausschnitt im Rohrabschnitt 13 ab. Die Fig. 6 zeigt links eine Ansicht der Fig. 5 und rechts den Schnitt AA der Fig. 5.

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Bei der Montage werden zunächst die Isolationsteile 11, 12 und 15 an einem Abschnitt des Rohres 14 angelegt, sodann die Aussenhülle 13 über einen daneben liegenden, noch nicht isolierten Abschnitt des Rohres geschoben und dann die Außenhülle 13 in axialer Richtung auf die Isolationsteile 11, 12 und 15 geschoben. Ein mit dem Rohr 14 festverbundener Stift 16 verhindert das Verschieben der Isolation 12 und des Bleches Das Verschieben des Rohrabschnittes 13 wird durch ein punktweises Verschweißen mit Blech 15 verhindert, während die Isolationsteile 11 und 12 an einer Stelle als Nut und Feder ausgebildet sein können, um ein Verschieben der äußeren Isolationsteile 11 zu verhindern.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung zeigen die Fig. 7, 8 und 9. Dabei zeigt Fig. 7 den Querschnitt DD, Fig. δ den Längsschnitt CC und Fig. 9 die Ansicht von A der Fig. 8. Dabei besteht die Isolation aus den äusseren Teilen 17 und den inneren Teilen 18, die beide durch die äussere Blechummantelung 20 zusammengehalten werden. Der Rohrabschnitt 20 besitzt an der Außenseite einen Ausschnitt, der mindestens die Breite des Innenrohres 14 hat. Das äußere Isolationsteil 17 besitzt eine Erhebung 19, die als Lauffläche für das zu erwärmende Gut dient. Die Auflage des Wärmgutes auf einer keramischen Rollenoberflache ist bei einigen Anwendungsfällen erwünscht, insbesondere auch, um die "Pickelbildung" auf Blechen zu vermeiden. Ein Stift 16 kann wieder die seitliche Verschiebung der Isolationsteile verhindern.

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Für den Fall, daß der Ofen mit Hilfe von Widerstanden elektrisch beheizt werden soll, wird vorgeschlagen, daß der Tragkörper, der den Rollenumfang bildet, aus hitzebeständigem Widerstandsmaterial, insbesondere aus Molybdän als Heizelement ausgeführt ist. Die Durchführung der Stromzuleitungen kann dabei durch die gekühlten Zapfen eines im Durchlfuß gekühlten Zentralrohres erfolgen. Eine derartige Lösung ermöglicht einen geringen Materialaufwand und ist vorteilhaft, wenn nur dünne Bleche von einem oder wenigen Millimetern Stärke durch den Ofen transportiert werden sollen, wobei die mechanische Beanspruchung des Rollenumfanges gering bleibt. Die Befestigungs- und Verbindungselemente zwischen dom den Rollenumfang bildenden Heizelement und dem gekühlten Zentralrohr werden dabei isolierend ausgeführt.

Für die Isolation des gekühlten Rohres durch Blechlagen aus hitzebeständigem Metall wird weiter vorgeschlagen, daß diese Jeweils sowohl innen wie aussen als blanke Oberfläche mit geringer Strahlungs-Absorption ausgeführt sind. Der Wärmeübergang zwischen den einzelnen Blechlagen wird nämlich deswegen weitgehend von den Strahlungseigenschaften der beteiligten Oberflächen bestimmt, weil sich der Wärmeübergang im Bereioh von hohen Temperaturen abspielt. Der Wärmedurchgang wird auf diese Weise in erwünschter Weise vermindert.

Weiter wird eine Rolle vorgeschlagen, wie sie in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellt ist, wobei die Fig. eine Ansicht auf die Stirnseite der Rolle darstellt. Fig. 11 zeigt den Schnitt EE der Fig. 10 und Fig. den Schnitt FF der Fig.11. Das torusförmige Rohr 3 läuft bei dieser Ausführung mit einem Radius in die Speichen 24 und 25 ein, der größer als ein Achtel des Rollendurchmessers ist. Durch den relativ großen

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Krümmungsradius werden die Druckverlust· im durchfließenden Kühlmedium verkleinert und eine örtliche Blasenbildung vermieden. Das gekühlte Rohr ist von einem metallischen und polierten Außenrohr 26 und einem ebenfalls metallischen und polierten Innenrohr 27 umgeben. Die Aufteilung in Außen- und Innenrohr ermöglicht die Montage. Außenrohr und Innenrohr haben beide eine ununterbrochene Erstreokung von mehr als 36o° C längs des Umfange3 des gekühlten Rohree und sind mit letzterem an einer Stelle in bekannter Weise verbunden.

Die Befestigung der Außenrohre an nur einem Punkt ermöglicht deren Ausdehnung gegenüber dem gekühlten Innenrohr. Im Bereich der Auflage des Wärmgutes befinden sich Distanzstücke zwischen Außenrohr 26 und dem gekühlten Innenrohr, die als Drähte 28 ausgeführt sein können und die einen Abstand zwisohen dem gekühlten Rohr und dem Außenrohr 26 halten. Die Enden 29 des Außenrohres 26 sind im Bereich der Wärmgutauflage auf einen kleineren Rollendurchmesser eingezogen, um ein sanftes Auflaufen des Wärmgutes auf das Außenrohr 26 sicherzustellen.

In Figur 13 ist der Querschnitt des erflndungsgemäßen im Durohfluß gekühlten Rohres dargestellt, wobei die Oberfläche blank poliert ausgeführt 1st. Die Figur 14 zeigt eine Aueführung im Querschnitt, bei der die Isolation aus einer oberen Hälfte 30 aus keramischem Material und einer unteren Hälfte 31 aus keramischem Material besteht. In die Hälften . sind dabei hitzebeständige Drähte (32) eingearbeitet, die an den einander zugekehrten Seiten der Hälften freiliegende Schlaufen (Ösen) bilden. Bei der Montage werden die beiden Hälften aus keranisohea Material

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Blatt 25

auf das gekühlte Rohr gelegt und dadurch miteinander verbunden, dass ein Draht 33 durch die Schlaufen der Drähte 32 hindurohgesteckt wird. Anschließend wird die Lücke zwischen der oberen Hälfte 30 und der unteren Hälfte 31 durch eine feuerfeste Masse verschlossen. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der aueh auf Zug beanspruchte metallische Draht, der die beiden Hälften zusammenhält, durch die keramische Isolation selbst vor der Wärmestrahlung des Ofens gesohützt wird.

Die Figuren 15 und 17 zeigen eine Ausführung im Querschnitt und die dazugehörigen Figuren 16 und 18 in der Seitenansicht, bei der das gekühlte Rohr an seiner Außenseite einen zusätzlichen runden oder prismatischen Querschnitt trägt, der »ur-Auflage des Wärmgutes dient. In der Figur 15 und 16 ist dieser Querschnitt J>k angeschweißt, wobei die Schweißnaht auch unterbrochen sein kann. In der Figur 17 und 18 ist dieser Querschnitt 35 gleich bei der Fertigung des Rohres entsprechend hergestellt worden. Zwischen dem außen liegenden Querschnitt 35 und dem gekühlten Rohr kann ein verengter Hals 36 vorhanden sein. Durch die Wahl der Stärke und der Länge der Schweißnaht mit der der Querschnitt 34 am gekühlten Rohr befestigt ist, kann die Erwärmung des Querschnittes 3*1 Im Ofen in erwünschter Weise beeinflußt werden. Das gleiche erfolgt durch durch die Wahl des Verhältnisses von Querschnitt 35 zu Hals J6. In vielen Fällen kann es von Vorteil sein, wenn der der Auflage des Wärmgutes dienende Querschnitt das gleiche Temperaturniveau hat wie das Wärmgut. Bei den Ausführungen nach Figur 15 bis l8 kann weiterhin an der der Wärmgutauflage gegenüberliegenden inneren Seite des gekühlten Rohres der gleiohe runde oder prismatische Querschnitt 37 vorgesehen werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Wärmespannungen symetrisch zum Rohrmittelpunkt angreifen« wodurch ein Verziehen des Rohres unter dem Wärmeeinfluß vermieden wird. Weiterhin können in den runden und prismatischen Querschnitten 3^» 35 und 37 Unterbrechungen 38 vorgesehen werden, die eine Ausdehnung der außenliegenden und wärmer wei*denen Querschnitte gegenüber dem gekühlten Rohr ermöglichen.

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Die Pig. 19 und 21 zeigen Ausführungen im Querschnitt und die Fig. 20 und 22 in der entsprechendenSeitenansicht, bei denen das gekühlte Rohr an seinem äusseren Umfang einen Draht 39 trägt, auf dem das Wärmgut aufliegt. Dabei umfassen mit dem Draht 39 fest verbundene Schlaufen (ösen) aus Draht das gekühlte Rohr. Die Drähte sind mit dem gekühlten Rohr nicht fest verbunden, um deren Ausdehnung infolge der Erwärmung zu ermöglichen. Die Schlaufen 41 sind durch Abwickeln und Biegen des Drahtes gebildet, so daß in den Pig. 21 und 22 der Draht 39 und die Sohlaufen 41 aus einem durchgehenden entsprechend verformten Draht bestehen. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der sich im Ofen stark erwärmende Draht 39 frei ausdehnen kann und keine thermisch bedingten Kräfte auf das gekühlte Rohr übertragen werden.

Die Pig. 23 und 24 zeigen im Querschnitt und in der Ansicht ein gekühlten Rohr, das einen beliebigen runden oder prismatischen Querschnitt hat und im vorliegenden Fall als flachgedrücktes Rundrohr 45 ausgebildet ist. An das Rohr 45 sind die Schenkel 46 als unterbrochene Lappen angeschweißt, die die Reiter 47 halten. Die Reiter besitzen einen prismatischen Querschnitt und sind aus hitzebeständigem Material gefertigt.

Die Flg. 25 zeigt eine Ausführung im Querschnitt und Fig. in der Seitenansicht, bei der das gekühlte Rohr an der Außen seite eine Öffnung besitzt und eine Trennwand 42 das Rohr nach aussen abschließt. Die beiden Schenkel 43 umsohließen die eingelegten prismatischen Reiter 44 aus hltzebeständigem Material.

Die Ausführungen nach den Fig. 23 bis 26 haben den Vorteil, daß sich die Reiter aus hitzebeständigem Material stark erwärmen können, ohne daß thermisoh bedingte Kräfte auf das gekühlte Rohr einwirken.

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Weiter wird erfindung3gemäß vorgeschlagen, daß die Rollen mit schraubenlinienförmigem Tragkörper in einem Rollenherdofen so eingebaut werden, daß der Abstand der Rollenachsen voneinander kleiner als der Rollendurchmesser ist und daß die Rollen so angetrieben werden, daß die Winkelstellung der Schraubenlinien aller Rollen etwa gleich ist. Die Rollen sollen dabei im wesentlichen alle gleich sein. Auf diese Weise berühren sich die Schraubenlinien der benachbarten ineinander-greifenden Rollen gegenseitig nicht. Der Vorteil dieser Bauart liegt darin, daß sich auch bei der Ausführung der Rollen mit Schraubenlinien für das Wärmgut eine Oberfläche ergibt, die sich an allen Stellen zum Ofenende hin bewegt. Dadurch wird auch ein herunterhängender Bandanfang einwandfrei durch den Ofen transportiert.

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Claims

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Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Rolle für Rollenherdofen
Patent- bzw. Schutzansprüche

1.) Rolle für Rollenherdofen zum 2i*wärmen von Gut auf höhere Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Rolle aus einem Tragkörper mit gebogener Achslinie besteht und der zur Ach?linie senkrechte Querschnitt während des Verlaufes der Achslinie gleich bleibt,-wobei die senkrecht zur Achslinie verlaufende Srstreckung kleiner ist als der halbe Rollendurchmesser und die Richtung der Achslinie des Tragkörpers am Rollenumfang wenigstens eine Komponente besitzt, die tangential zur Rollenachse verläuft, und wobei der Umfang der Rolle, d.h. die Zylindermantelfläche, materiell nur entlang schmaler Flächen oder Linien vorhanden ist und dazwischen Hohlräume vorhanden sind.

2.) Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper mit gebogener Achslinle aus hitzebeständigen Metallen, vorzugweise aus Molybdän besteht.

3.) Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper mit gebogener Achslinie aus einem im Durchlauf gekühlten Rohr besteht.

4.) Rolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Durchlauf gekühlte Rohr von einer an sich bekannten Isolation umgeben ist.

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5.) Rolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, der Strahlung des Ofenraumes ausgesetzte Oberfläche des Rohres oder der Isolation als blanke Oberfläche mit geringer Wärme-Strahlung-Absorption ausgeführt ist, insbesondere als polierte Oberfläche aus hitzebeständigem Stahl, aus Nickel, Silber, Molybdän, wobei die hochreflektierenden Materialien auch als überzüge auf einem anderen Grundwerkstoff aufgetragen sein können.

6.) Rolle nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Bereiche der gedachten Zyllndermantelfläohe des Rollenumfanges in axialer Erstreckung durch den Tragkörper rait tangentialer Komponente materiell gebildet werden, während in dazwischenliegenden Bereichen die Zylindermanteloberfläche der Rolle materiell fehlt, so daß die Rolle aus einzelnen hintereinanderliegenden Scheiben besteht.

7.) Rolle nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rollenumfang bildenden Tragkörper parallele, mit der Rollenachse konzentrische Torusse (Tori) bilden.

8.) Rolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle aus nur einem durchgehenden Tragkörper besteht, der auf der einen Seite beginnend zunächst die Rollenachse 1 bildet, dann aufeinanderfolgend die Speiche 2, Torus 3» Speiche 4, Achse usw.

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9.) Rolle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum den Umfang der Rolle bildenden durchgehenden Tragkörper nach Anspruch 8 ein zentrales, im Durchlauf gekühltes Rohr 6 vorhanden ist, wobei das zentrale Rohr vorzugsweise stärker als der den Umfang der Rolle bildende Tragkörper ist, und wobei der den Umfang der Rolle bildende Tragkörper am Zentralrohr befestigt ist.

IC.) Rolle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die RoIIq an ihren Enden axiale gekühlte Zapfen 7 besitzt, die zur Aufnahme von Lagerung, Antrieb und Zu- und Abführung des Kühlmediums dienen, woran sich ein vorzugsweise stärkeres, zylindrisches und axiales Teil 8 anschließt, dessen Länge etwa der Stärke der Ofenwand entspricht und das zur Durchführung der Rolle durch die Ofenwand dient, wobei die DurchfUhrungsteile Rippen 9 tragen können, woran sich das Zentralrohr 6 anschließt, dessen Mittelachse vorzugsweise gegenüber der Mittelachse von Zapfen 7 und Durchführung 8 seitlich versetzt ist, und wobei der mit der Rollenachse parallele Anfang 10 des den Rollenumfang bildenden Tragkörpers gegenüber der Mittelachse der Rolle nach der entgegengesetzten Seite versetzt ist wie das Zentralrohr 6, wobei die Verbindung zwischen Durchführung 8 und Tragkörper 10 lösbar ist, und wobei die übrigen Halterungen zur Befestigung von Tragkörper 10, Speichen 2 und 4 usw. am Zentralrohr 6 ebenfalls lösbar sind.

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11.) Rolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rollenumfang bildenden Torusse 3 Über die als Kühlmedium-Zufluß dienende Speiche 2 an ein Kühlmedium-Zuflußrohr 21 angeschlossen sind und die als Kühlmedium-Abfluß dienenden Speichen 4 an ein Kühlmedium-Abflußrohr 22 angeschlossen sind, wobei das Kühlmedium durch ein weiteres Rohr 2j5 zur Zuflußseite zurückfließt, und wobei der Durchfluß-Querschnitt der Rohre 21, 22 und 23 erheblich größer ist als der Durchfluß-Querschnitt der Speichen und der Torusse.

12.) Rolle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Umfang der Rolle bildende Tragkörper eine Schraubenlinie bildet.

13·) Rolle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle aus nur einem durchgehenden Tragkörper besteht, der auf der einen Seite beginnend zunächst die Rollenachse bildet, dann aufeinanderfolgend eine Speiohe, die Schraubenlinie und schließlich wieder Speiche und Aohse.

l4.) Rolle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rollenumfang bildende Tragkörper auf der einen Ofenseite eine im Uhrzeigersinn drehende Schraubenlinie, auf der anderen Ofensei te eine im Gegenuhrzeigersinn drehende Schraubenlinie bildet.

15·) Rolle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung längs der Rollenachse unterschiedlich ist.

l6.) Rolle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung in der Mitte der Rolle größer als an den Enden der Rolle ist.

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17.) Rolle nach Anspruch l4 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung an den Enden der Rolle größer ist ale in der Mitte der Rolle.

l8.) Rolle nach den Ansprüchen 12 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum den Umfang der Rolle bildenden Tragkörper nach Anspruch 13 ein zentrales Rohr vorhanden ist, wobei das zentrale Rohr vorzugsweise stärker als der den Umfang der Rolle bildende Tragkörper ist, und wobei der die Schraubenlinie bildende Tragkörper durch Speichen mit dem Zentralrohr verbunden ist.

19·) Rolle nach Anspruch 1,3»^ und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation aus einer bzw. vorzugsweise mehreren Lagen aus entsprechend hitzebeständigem Metall, insbesondere aus aufeinander liegenden Blechlagen, besteht.

20.) Rolle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Rohr durch eine innere Lage aus keramischen Isolierstoffen und eine äussere Lage aus hitzebeständigem Blech isoliert wird.

21.) Rolle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Isolation aus gelochten Scheiben besteht, deren Breite kleiner als ihr äusserer Durchmesser ist, während die BIechummantelung aus Abschnitten besteht, deren Länge mehr als doppelt so groß ist wie ihr Äusserer Durchmesser, wobei die Scheiben teilweise aus keramischem Material größerer Dichte mit höherer Festigkeit und teilweise aus keramischem Material geringerer Dichte, auch keramischem Fasermaterial, und besseren Isolationseigenschaften bestehen können.

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Rolle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsmaterial aus einem äusseren Teil 11 und einem inneren Teil 12 besteht, während der die Aussenhülle bildende Blechmantel aus einem Rohrabschnitt 13 besteht, der an der Innenseite einen durchgehenden Abschnitt in mindestens der Breite des gekühlten Innenrohrs 14 besitzt, wobei ein Elech 15 d η Ausschnitt im Rohrabschnitt 13 abdeckt, und wobei ein Stift 16 vorhanden sein kann, der ein Vorschieben der Isolation 12 und des Bleches 15 in peripherer Richtung der Rolle verhindert, wobei ein Blech und Rohrabschnitt 13 nach der Montage punktweise auf einer oder beiden Seiten verschweißt sein können, wobei die äusseren Isolationsteile 11 und die inneren Isolationsteile 12 an einer Stelle als Nut und T?eder ausgebildet sein cönnen, um ein Verschieben der äusseren Isolatlonsteile 11 zu verhindern.

23·) Rolle nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation aus äusseren Teilen 17 und inneren Teilen l8 besteht, wobei die äusseren Teile eine Erhebung 19 besitzen können, die als Lauffläche für das zu erwärmende Gut dient, und wobei die die äusseren Blechummantelung bildenden Rohrabschnitte 20 an der Aussenseite einen Ausschnitt besitzen, der mindestens die Breite des Innenrohres hat, und wobei ein Stift l6 vorhanden sein kann, der das Verschieben der Teile auf der Peripherie der Rolle verhindert.

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24.) Rolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper aus hitzebeständigem Widerstandsmaterial, insbesondere aus Molybdän, als Heizelement ausgeführt ist, wobei die Durchführung der Stromzuleitungen durch die gekühlten Zapfen eines im Durchfluß gekühlten Zentralrohres erfolgt.

25.) Rolle nach Anspruch 5 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die das gekühlte Rohr umgebenden Lagen aus hitzebeständigem Metall sowohl innen wie aussen als blanke Oberfläche mit geringer Strahlungs-Absorption ausgeführt sind.

26.) Rolle nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das den Umfang der Rolle bildende gekühlte Rohr j5 mit einem Radius in den Speichen 24 und 25 einläuft, der größer als 1/8 des Rollendurchmessers ist, daß das gekühlte Rohr von einem metallischen, polierten Außenrohr 26 und einem metallischen, polierten Innenrohr 27 umgeben ist, die beide eine ununterbrochene Erstreckung von mehr als 360⁰ längs des Umfanges des gekühlten Rohres haben, wobei Außenrohr 26 und Innenrohr an einer Stelle mit dem gekühlten Rohr in bekannter Weise verbunden sind, wobei an der Außenseite des gekühlten Rohres Distanzstücke, insbesondere Drähte 28 vorhanden sind, die einen Abstand zwischen dem gekühlten Rohr und dem Außenrohr 26 halten, und wobei die Enden 29 des Außenrohres 26 auf einen kleineren Rollendurchmesser eingezogen sind.

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27.) Rolle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation aus einer oberen Hälfte (30) aus keramischem Material und einer unteren Hälfte (31) aus keramischem Material besteht und in die Hälften hitzebeständige Drähte (32) eingearbeitet sind, die an den einander zugekehrten Seiten der Hälften freiliegende Schlaufen (ösen) bilden, die durch einen die beiden Hälften zusammenhaltenden, durch die Schlaufen (ösen) hindurchgesteckten Draht (33) verbunden sind, wobei die Lücke zwischen oberer Hälfte (30) und unterer Hälfte (31) durch eine feuerfeste Masse geschlossen ist.

28.) Rolle nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Rohr an seiner Außenseite einen zusätzlichen runden oder prismatischen Querschnitt trägt, der zur Auflage des Wärmgutes dient, der angeschweißt (3^) ist oder der bei der Fertigung des Rohres entsprechend hergestellt ist (35)/ wobei die Schweißnaht auch unterbrochen sein kann, und wobei zwischen dem außenliegenden runden oder prismatischen Querschnitt und dem gekühlten Rohr ein verengter Hals (36) vorhanden sein kann, und an der gegenüberliegenden, inneren Seite des Querschnittes des gekühlten Rohres der gleiche runde oder prismatische Querschnitt (37) vorhanden sein kann, wobei an dem Kueseren und inneren Querschnitt Unterbrechungen (38) vorhanden sein können.

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29·) Rolle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Rohr an seinem äusseren Umfang einen Draht (39) trägt, auf dem das Uärmgut aufliegt, wobei mit dem Draht (9 ) fest verbundene .Schlaufen (ösenj (4o) aus Draht das gekühlte Rohr umfassen, und wobei die Drähte mit dem gekühlten Rohr nicht fest verbunden sind, und wobei die Schlaufen (41) auch durch Abwickeln und Biegen des Drahtee (39) gebildet sein können, so daß Draht (39) und Schlaufen (4l) aus einem durchgehenden, entsprechend verformten Draht bestehen.

30.) Rolle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Rohr an der Außenseite eine öffnung besitzt, eine Trennwand (42) das Rohr nach außen abschließt, wobei zwei Schenkel (43) die eingelegten prismatischen Reiter (44) aus hitzebeständigem Material umschließen.

31.) Itolle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Rohr einen beliebigen runden oder primatischen Querschnitt hat, insbesondere als flachgedrücktes Rundrohr (45) ausgebildet ist und die Schenkel (46), die die Reiter (4γ) halten, als unterbrochene Lappen an das Rohr (45) angeschweißt sind.

32.) Rollenherdofen mit Rollen nach den Ansprüchen 12 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen im wesentlichen alle gleich sind, der Abstand der Rollenachsen voneinander kleiner als der Rollendurchmesser ist und die Rollen so angetrieben sind, daß die Winkelstellung der Schraubenlinien aller Rollen etwa gleich ist, so daß sich die Schraubenlinien der benachbarten, ineinandergreifenden Rollen gegenseitig nicht berühren.

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