DE3718286A1 - Rolle fuer foerdergut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rolle für Förder­ gut, insbesondere für Durchlaufofen- und Heißbeschichtungs­ anlagen, mit einem aus keramischem Werkstoff bestehenden hohlen, insbesondere nach einem thermischen Spritzverfahren hergestellten Rollenkörper und mit mindestens einer Rotations­ lagerfläche.

Rollen mit keramischem Rollenkörper werden im Hochtem­ peraturbereich eingesetzt. Sie dienen beispielsweise der För­ derung von bandförmigem Gut in Durchlauföfen, beispielsweise in Durchlauföfen von Verzinkungsanlagen, sowie in Nichteisen­ metall-Schmelzebädern, beispielsweise in Verzinkungsbädern. Derartige Rollen sind jedoch nicht nur thermischen Beanspruchun­ gen ausgesetzt, sondern auch mechanischen Beanspruchungen.

Da die Rollenkörper hohl sind und ihr keramischer Werkstoff nur begrenzten mechanischen Belastungen stand hält, liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Rolle der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie eine wesentlich höhere Festig­ keit bei Gewährleistung der thermischen Stabilität hat.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Hohlraum des hohlen Rollenkörpers zumindest im Bereich innerhalb der För­ derfläche dieses Rollenkörpers mit einem wärmebeständigen Füllmittel ausgefüllt ist, das einen dem keramischen Werkstoff des Rollenkörpers zumindest etwa entsprechenden Ausdehnungs­ koeffizienten aufweist.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß der Hohlraum des Rollenkörpers durch das Füllmittel vollständig ausgefüllt sein kann. Infolgedessen stützt sich der Rollenkörper bei Belastungen seiner Förderfläche auf dem Füllmittel ab, so daß seine Bean­ spruchung reduziert wird. Insbesondere werden lokale Be­ lastungen des Rollenkörpers durch Auflage des Förderguts auf flächenmäßig begrenzten Stellen des Rollenkörpers ver­ ringert. Dabei wirkt sich vergleichmäßigend aus, daß der keramische Werkstoff des Rollenkörpers und das wärmebestän­ dige Füllmittel gleiche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, so daß bei der festigkeitsmäßigen Auslegung der Rolle für unterschiedlich hohe Temperaturen stets davon ausgegangen werden kann, daß der hohle Rollenkörper dieselben Abstütz­ verhältnisse auf dem Füllmittel hat, wodurch daß die mechanische Festigkeit einer bestimmten Rolle praktisch unabhängig von dem Temperatureinsatzbereich dieser Rolle ist. Da der kera­ mische Rollenkörper und das wärmebeständige Füllmittel etwa entsprechende Ausdehnungskoeffizienten haben, besteht die grundsätzliche Möglichkeit, beide fest miteinander zu ver­ binden, beispielsweise durch Sinterung. Hierdurch wird die mechanische Festigkeit der Rollen ebenfalls gesteigert. Das wärmebeständige Füllmittel braucht nicht die chemische Re­ sistenz aufzuweisen, die der Rollenkörper infolge seines keramischen Werkstoffs hat. Der Rollenkörper schützt also gegen chemische Beeinträchtigung des Füllmittels. Dieses wird durch die Einkapselung mittels des Rollenkörpers auch thermisch abgekapselt, so daß die Rolle auch bei thermischen Bedingungen und unter oxidierenden Einflüssen eingesetzt werden kann, die das Füllmittel an sich nicht verträgt.

Das Füllmittel weist Grafit, Kohlenstoff, Metalloxid, Siliziumkarbid oder einen wärmebeständigen mineralhaltigen Stoff auf oder besteht daraus. Es versteht sich, daß diese oder ähnliche Stoffe nicht unbedingt in ihrer Reinform zur Anwendung kommen können, sondern auch gebunden, imprägniert oder dergleichen oder miteinander gemischt. Bei der Aus­ wahl des Füllmittels kommt es auf die jeweilige Rollen­ konstruktion an, also auf den Aufbau der Rolle und insbeson­ dere auf den Aufbau des Rollenkörpers, sowie auf die thermischen Beanspruchungen der Rolle und deren chemische Belastung im Einsatzbereich.

Bei einer speziellen Konstruktion der Rolle ist das Füll­ mittel zwischen dem Rollenkörper und einer an ihren Enden je eine Rotationslagerfläche aufweisenden Metallwelle angeordnet. Alle auf den Rollenkörper einwirkenden mechanischen Belastun­ gen werden also mit Hilfe des Füllmittels auf die Metallwelle übertragen, so daß die Tragfähigkeit der Rolle bei vorausge­ setzter Stabilität der Metallwelle praktisch nur durch die Druck­ festigkeit des keramischen Werkstoffs und des Füllmittels be­ stimmt wird. Eine derartige Rolle kann insbesondere solche Rollen bereits bestehender Förderanlagen ersetzen, die nicht in vergleichbarem Maße mechanisch und thermisch belastbar sind. Die bereits bestehende Rollenlagerung kann beibehalten werden, da die Metallwelle auf die bereits bestehenden Rollenlager ab­ gestimmt werden kann, beispielsweise durch entsprechende Be­ messung der Rotationslagerfläche, insbesondere des Durchmessers des Wellenendes.

Eine weitere grundlegende Rollenkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper zumindest an einem Ende eine Rotationslagerfläche für ein Rotationslager hat und das Füllmittel auch das Lagerende des Rollenkörpers vollständig ausfüllt. Eine derartige Rolle weist keinerlei metallische Bestandteile auf, welche thermischen und chemischen Grenzen unterworfen sind. Diese Rolle bildet also eine grundlegende Konstruktion für höchste thermische und chemische Bean­ spruchungen. Ein bevorzugter Einsatzbereich ist beispiels­ weise der 1100°C übersteigende Temperaturbereich.

Bei einem derartigen Rollenaufbau ist es insbesondere von Vorteil, daß im Bereich der Förderfläche des Rollenkör­ pers ein eine Außenförderfläche bildender Koaxialzylinder mit Abstand zum Rollenkörper angeordnet ist, und daß der zwischen dem Rollenkörper und den Koaxialzylinder befind­ liche Ringraum mit Füllmittel ausgefüllt ist. Eine solche Rolle kann im Bereich ihrer Föderfläche einen vergleichs­ weise großen Außendurchmesser haben, was beispielsweise erforderlich ist, wenn das zu fördernde Gut umgelenkt wer­ den soll, aber kleine Umlenkradien nicht verträgt. Diese Rolle ermöglicht die Beibehaltung der Rotationslagerflächen an den Enden des Rollenkörpers, so daß für unterschiedlich aufgebaute Rollen stets dieselbe Lagerung zu verwenden ist, auch unabhängig von deren Außendurchmesser. Desweiteren er­ möglicht dieser radial gesehen mehrschichtige Aufbau der Rolle die Verwendung von Füllmitteln unterschiedlicher Eigenschaf­ ten, beispielsweise größerer Wärmebeständigkeit und Resistenz gegen chemische Belastungen im Ringraum des Koaxialzylinders und größerer mechanischer Belastbarkeit im Hohlraum des Rollen­ körpers. Infolgedessen ist es möglich, die mechanische Be­ lastbarkeit der Rolle zu optimieren, beispielsweise im Sinne kleinster Wandstärken des keramischen Werkstoffs.

Das Füllmittel ist in dem Hohlraum des Rollenkörpers und/ oder in dem Ringraum des Koaxialzylinders als ein- oder mehr­ stückiger Formkörper oder als pulver angeordnet und/oder mit dem Rollenkörper und/oder mit dem Koaxialzylinder versin­ tert, formschlüssig drehfest verbunden oder davon lose. Es ist also möglich, das Füllmittel in Abstimmung auf den Rol­ lenkörper und/oder den Koaxialzylinder in der jeweils ge­ wünschten Ausbildung zu verwenden. Ein einstückiger Form­ körper ist beispielsweise ein Stab, der den Hohlraum des Rollenkörpers vollständig ausfüllt. Der Ringraum des Koaxial­ zylinders wird durch einen entsprechend bemessenen Zylinder mit kreisringförmigem Querschnitt ausgefüllt. Statt ein­ stückiger Formkörper können auch solche gleichen Querschnitts, aber kürzerer Länge zusammengesetzt eingebaut werden. Die Ver­ wendung von Pulver ist dann möglich, wenn der Rollenkörper bzw. der Koaxialzylinder an den Enden verschlossen ist. Eine Ver­ bindung des Füllmittels mit dem Rollenkörper bzw. mit dem Ko­ axialzylinder erfolgt beispielsweise durch Versinterung, oder durch formschlüssig drehfeste Verbindung, um Drehantriebs­ kräfte von den Rollenenden her auf den Rollenkörper und ggfs. den Koaxialzylinder übertragen zu können, bzw. um das Förder­ gut anzutreiben, oder die Rolle von dem Fördergut in geeigneter Weise antreiben lassen zu können. Unter Sinterung wird dabei durchweg ein Brennvorgang verstanden, bei dem die Brenn­ temperatur auf das Füllmittel abgestimmt ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Füllmittel mit der bedarfsweise als Hohlwelle ausgebildete Metallwelle und/oder mit der Förderfläche des Rollenkörpers form- und/oder kraftschlüssig drehfest verbunden.

Auf der Rotationslagerfläche des Rollenkörpers ist eine keramische oder aus korrosionsbeständigem Werkstoff bestehende Verschleißhülse angeordnet, um die Verwendungsdauer der Rolle zu vergrößern, beispielsweise durch Austausch der verbrauch­ ten Hülse gegen eine neue.

An den Enden des Rollenkörpers und/oder des Koaxial­ körpers sind das Füllmittel darin einschließende Abschluß­ scheiben angeordnet, die nicht nur die Widerstandsfähigkeit der Rolle bzw. des Füllmittels der Rolle gegen chemische und thermische Beanspruchung steigern, sondern auch die me­ chanische Festigkeit der Rolle verbessern. Eine Abschluß­ scheibe ist bedarfsweise mit einem Absatz in das Innere des Rollenkörpers und/oder des Koaxialkörpers eingesetzt und mit dem Füllmittel axial fest und/oder verdrehfest verbunden, oder die Abschlußscheibe umgreift den Rollenkörper und/oder den Axialkörper außen und sitzt daran fest, und die Abschlußscheibe weist bedarfsweise einen Achslagerzapfen für das Rotationslager auf. Diese Maßnahmen verbessern die vorerwähnte mechanische, thermische und chemische Belastbarkeit der Rolle in den jeweils genannten Konstruktionsfällen und mit Achslagerzapfen versehene Abschlußscheiben ermöglichen den Einsatz der betreffenden Rollen auch in bereits bestehenden Anlagen.

Im Hohlraum des Rollenkörpers und/oder im Ringraum des Koaxialkörpers sind Zugbewehrungseinlagen bedarfsweise in der Nähe der keramischen Bauteile vorhanden. Hierdurch kann die mechanische Belastbarkeit der Rolle ganz erheblich gesteigert werden. Die Zugbewehrungseinlage kann in erster Linie auf die Aufnahme hoher mechanischer Belastungen abgestimmt werden und ist durch den keramischen Werkstoff des Rollenkörpers bzw. des Koaxialkörpers und durch das Füllmittel gegen thermische und chemische Beanspruchungen gut geschützt. In diesem Sinne ist eine Zugbewehrungseinlage mit dem Füllmittel unlösbar verbunden und/oder ein eigensteifer und bedarfsweise vorge­ spannter, mit Füllmittel füllbarer Körper. Die unlösbare Verbindung der Zugbewehrungseinlage mit dem Füllmittel erfolgt beispielsweise bei der Herstellung eines in den Koaxialkörper oder in den Rollenkörper einzusetzenden Formkörpers, also z.B. bei einem Preß- bzw. Brennvorgang. Wird ein Füllmittel verwendet, welches der Zugbewehrungseinlage nicht die er­ forderliche Form erteilen kann, so ist sie vorteilhafterweise ein eigensteifer Körper, der mit Füllmittel füllbar ist, also beispielsweise mit einem Pulver, so daß aus beiden gemeinsam der in der Rolle verwendbare Formkörper hergestellt werden kann. Ein eigensteifer Körper ist auch dann erforderlich, wenn das Füllmittel in der Rolle in pulverform verbleiben soll. Dann muß die Zugbewehrungseinlage so ausgebildet sein, daß sie Belastungen der Rolle aufzunehmen vermag. Die Zugbewehrungsein­ lage kann bedarfsweise als vorgespannter Körper ausgebildet sein, um dem Füllmittel einen spannbetonähnlichen Effekt zu erteilen, der die mechanische Belastbarkeit des Füllmittels bzw. des davon gebildeten Formkörpers steigert.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Eigensteifkörpers liegt vor, wenn der im Inneren des Hohlkörpers und/oder des Koaxial­ körpers angeordnete eigensteife Körper zwei durch einen kera­ mischen Stab auf Abstand gehaltene Formscheiben hat und von diese Bauteile zusammenhaltendem Faserwerkstoff umschlossen ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Rolle für Fördergut, insbesondere für Heißbeschichtungsanlagen, mit einem insbesondere keramischen Rollenkörper und mit einer Rotations­ lagerfläche für ein Rotationslager und ist dadurch gekennzeich­ net, daß das Rotationslager der Rolle mit mindestens einer Trag­ lagerfläche eines Grafit, Kohlenstoff, Siliziumkarbid oder Me­ talloxid aufweisenden Lagerkörpers ausgerüstet ist. Eine derar­ tige Rolle bzw. ein derartiges Rollenlager gewährleistet auf­ grund seiner Traglagerfläche optimale Reibwerte und besitzt Trockenlaufeigenschaften auch im Hochtemperaturbereich. Es ist also ein besonders vorteilhaftes Lager für Lage­ rungen innerhalb von Öfen, so daß die Rollenenden der För­ derrollen nicht in herkömmlicher Weise durch die Ofenwand hindurch nach außen geführt werden müssen, um dort kaltge­ lagert zu werden. Der Ofenbau vereinfacht sich dadurch ganz erheblich, insbesondere wegen der dann ersparten Abdichtungen in der Ofenwand. Eine derartige Rolle bzw. ein derartiges Lager ist aber auch grundsätzlich sehr gut zum Einsatz in einer Badschmelze geeignet, beispielsweise in einer Zinkschmelze einer Verzinkungsanlage.

Um besonders geringe Reibwerte zu erzielen, besteht der Lagerkörper aus zwei konzentrischen, in einer Lagerschale re­ lativbeweglichen Lagerhülsen, zwischen denen eine keramische Lagerhülse relativbeweglich angeordnet ist. Die beidseitig der keramischen Lagerhülse angeordneten relativbeweglichen Lagerhülsen bewirken eine optimale Verteilung der mechanischen Zwänge bzw. Belastungen innerhalb des Lagers auf mehrere re­ lativbewegliche Lagerhülsen mit entsprechend geringerem Ver­ schleiß durch entsprechend verringerte spezifische Belastungen. Die drei Lagerhülsen können optimal auf die gewünschten Lager­ zwecke abgestimmt werden, beispielsweise im Bereich der kera­ mischen Lagerhülse, die besonders glatt und in besonderer Weise auf die Reibungskoeffizienten der sie umschließenden Lager­ hülsen eingestellt werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagerkörper der Rolle mit Schmelzezutritt gestattendem Lagerspiel versehen und weist vertikale, eine Trennung des Abriebs des Lagerkörpers gestattene Abscheideausnehmungen und/oder Schmelzedehnungs­ kammern auf. Ein solches Lager ist für Flüssigschmierung ausgelegt und mit den Abscheideausnehmungen bzw. mit den Schmelzedehnungskammern kann auf die besonderen Abriebver­ hältnisse und auf die Erstarrungsverhältnisse Rücksicht genommen werden, die beispielsweise dann auftreten, wenn der Abrieb des Lagerkörpers nicht in die Badschmelze gelan­ gen soll bzw. das Lager beim Wechseln des Förderguts der Badschmelze entnommen werden muß.

Wenn das Lager zur Trockenlagerung ausgebildet sein soll, ist vorteilhafterweise der Lagerkörper der Rolle von einer Lagerschale umschlossen, die beidseitig des Lagerkörpers mit Dichtungselementen an der Rotationsfläche der Rolle abgedichtet ist. Auf diese Weise wird ein Zutritt von möglicherweise aggressiver Außenatmosphäre oder von thermisch und chemisch belastender Badschmelze in das Lagerinnere vermieden.

Das Dichtungselement ist zweckmäßigerweise ein Dichtungs­ ring, eine in eine Aufnahmeausnehmung der Lagerschale für Lagerhülsen eingebaute Anlaufscheibe des Lagerkörpers oder eine Füllung mit einem pulver, dessen Korndurchmesser die Spaltweite zwischen der Lagerschale und der Rotationslagerfläche übersteigt. Mit diesen Mitteln läßt sich eine jeweils gut anpaßbare Trocken­ lagerung der Rolle bzw. der Rotationslagerfläche dieser Rolle an einem Rollenende im Lagerkörper erreichen. Hierzu besteht das Dichtungselement aus Grafit, Kohlenstoff, Metalloxid, Silizium­ karbid oder einem wärmebeständigen Metall, oder aus einer wärme­ beständigen Faserpackung.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ver­ zinkungsanlage,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten erfindungsge­ mäßen Rolle in schematischer Darstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Rolle in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine besondere Lagerung der Rolle der Fig. 3, Fig. 5 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rolle in schematischer Dar­ stellung und die Fig. 6 bis 8 spezielle Rollenlagerungen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine übliche Feuerverzinkungsanlage 40 mit einer Durchlaufglühanlage 41, in der durchlaufendes Stahlband 42 behandelt wird. Die Behandlung erfolgt in einem Oxidationsofen 43 bei etwa 1300°C und anschlies­ send in einem Reduktionsofen 44 bei etwa 1100°C. In diesen Öfen 43, 44 ist jeweils eine Vielzahl von Rollen 45 zur Förderung des Stahlbandes 42 angeordnet. Das vorbehandelte Stahlband 42 gelangt zu einer Ofenaustragrolle 46 und in ein mit Schmelze 47 gefülltes Bad 48. Die Badschmelze 47 besteht beispielsweise aus Zink, kann aber auch für andere Beschichtungszwecke aus anderen Nichteisen­ metallen oder deren Legierungen oder Mischungen bestehen. Das in die Schmelze 47 eintauchende Stahlband wird von einer Badumlenkrolle 49 im dargestellten Sinne umgelenkt und mittels einer Stabilisationsrolle 50, gegen die das Stahlband 42 mit einer Andruckrolle 51 gehalten ist, aus der Schmelze 47 durch geeignete, nicht dargestellte Zugmittel fortlaufend entfernt.

Fig. 2 zeigt eine Rolle 45, die in einem der Öfen 43, 44 zum Einsatz kommen kann. Die Breite des Ofenraums ist bezeich­ net, wobei es sich versteht, daß der Ofenraum durch eine mit endlichen Ausdehnungen versehene Wand begrenzt ist. Fig. 2 zeigt also, daß die Rolle 45 in außerhalb des Ofenraums angeordneten Rotationslagern 15 rotationsgelagert ist, die üblichen Aufbau haben, beispielsweise die dargestellten, nicht bezeichneten Lagerschalen aufweisen. Die Lager 15 sind in üblicher Weise ausgebildet, beispielsweise ist das linke Lager 15 ein Festlager, das die axiale Lage der Rolle 45 sichert, während das rechte Lager 15 ein Loslager ist, welches axiale Ausdehnungen der Rolle auszugleichen gestattet. Die Rolle 45 kann dann auch mit im Bereich des linken Lagers 15 angeordneten Antriebsmitteln angetrieben werden, beispielsweise mit einem Getriebemotor. Die Rolle 45 kann jedoch auch durch Bandzug mitgenommen werden.

Die Rolle 45 besteht im wesentlichen aus dem Rollenkör­ per 10, der einen Hohlraum 11 aufweist, in dem eine Stahlwelle 16 angeordnet ist. Der Rollenkörper 10 hat eine Förderfläche 13 und der im Bereich dieser Förderfläche 13 zwischen dem Rol­ lenkörper 10 und der Metallwelle 16 verbleibende Hohlraum 11 ist mit Füllmittel 12 ausgefüllt. Die Enden 52 des Rollen­ körpers 10 sind von in Fig. 2 nur links dargestellten Ab­ schlußscheiben 21 verschlossen, so daß das Füllmittel 12 völlig abgeschirmt ist. Eine solche Abschlußscheibe 21 besteht bei­ spielsweise aus keramischem Werkstoff. Sie ist zur besseren Ab­ dichtung und Befestigung mit einem Absatz 22 versehen, mit dem sie in das Innere des Rollenkörpers 10 eingreift. Es sind mehre­ re Befestigungsstellen 53 vorhanden, die beispielsweise von keramischen Schrauben gebildet werden, welche in das Füllmittel 12 eingeschraubt sind und die Abschlußscheibe 21 dichtend am Ende 52 des Rollenkörpers 10 bzw. am Füllmittel 12 halten.

Auf der rechten Seite der Fig. 2 ist eine mechanische Verbindung der Metallwelle 16 mit dem Füllmittel 12 über Mitnehmer 54 dargestellt, die also eine drehfeste Verbindung zwischen der Metallwelle 16 und dem Füllmittel 12 zur Über­ tragung von Drehantriebskräften schaffen. Falls der Rollen­ körper 10 mit dem Füllmittel 12 nicht drehfest verbunden ist, z. B. durch einen Sintervorgang, können entsprechende Mit­ nehmer auch zwischen dem Rollenkörper 10 und dem Füllmittel 12 vorgesehen werden.

Die Rolle 45 ist vorwiegend für einen Einsatzbereich von bis zu 1100°C gedacht, also beispielsweise zum Einsatz im Ofen 44. Diese Begrenzung des Einsatzbereichs ist in erster Linie durch die Metallwelle 16 bedingt, deren thermische Belastbar­ keit begrenzt ist. Für den Einsatz bei höheren Temperaturen wird die Metallwelle 16 vorzugsweise mit einem Kühlkanal 55 versehen, durch den von außerhalb des Ofenraums Kühlmittel geleitet werden kann.

Die in Fig. 3 dargestellte Rolle 45′ besteht im wesent­ lichen nur aus dem Rollenkörper 10 und dem dessen Hohlraum 11 ausfüllenden Füllmittel 12, wobei der Rollenkörper 10 nicht nur im Bereich der durch den Ofenraum bestimmten Förderfläche 13 mit dem wärmebeständigen Füllmittel 12 ausgefüllt ist, sondern darüber hinaus auch im Bereich außerhalb des Ofenraums im Bereich der Rotationslagerfläche 14. Die an beiden Enden 52 des Rollenkörpers 10 vorhandenen Rotationslagerflächen 14 werden von den Außenumfangsflächen des Rollenkörpers 10 ge­ bildet.

Die gesamte Rolle 45′ weist also - auch für ihre Lagerung - keine Bestandteile auf, die nicht wärmebeständig sind. Die Enden der Rolle 45′ sind gemäß Fig. 3 außerhalb des Ofenraums angeordnet, so daß durch die Ofenwand hindurch ein derart starkes Temperaturgefälle auftritt, daß die Lager 15 als üb­ liche Kaltlager ausgeführt werden können, beispielsweise als Wälzlager. Die Temperaturgradienten werden von dem keramischen Werkstoff des Rollenkörpers 10 auch bei mechanischen Belastungen innerhalb des Ofenraums verkraftet. Das in den Enden 52 frei­ liegende Füllmittel 12 wird thermisch und chemisch nicht belastet. Es versteht sich jedoch, daß die Enden 52 auch abgedichtet werden können, etwa gemäß Fig. 2. Eine Rolle gemäß Fig. 3 ist vorzugs­ weise für den Einsatz im Hochtemperaturbereich geeignet, und zwar als ungekühlte Rolle, so daß keine durch Kühlung bedingten Energieverluste auftreten. Eine solche Rolle kann natürlich von außen angetrieben werden. Eine solche Antriebsausbildung ist in Fig. 4 für ein Ende 52 der Rolle 45′ gemäß Fig. 3 dargestellt. Der Rollenkörper 10 ist von einer Abschlußscheibe 21 ver­ schlossen, die einen in den Rollenkörper 10 eingreifenden Mit­ nehmer 55 hat. Außerdem ist die Abschlußscheibe 21 mit einem Lagerzapfen 23 versehen, der in einem Rotationslager 15 gela­ gert ist, beispielsweise einem Kugellager, und an dem ein Drehantrieb angreift, der durch den Pfeil 56 symbolisiert wird. Diese Anordnung sitzt außerhalb des Ofenraums, also im Kalten.

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung einer Rolle 45′′, die auf der Konstruktion der Fig. 3 aufbaut. Ebenso wie dort, ist bei der Rolle 45′′ ein Hohlraum 11 eines Rollenkörpers 10 mit Füllmittel 12 gefüllt, und zwar seitlich über den Bereich der Förderfläche 13 hinaus bis in den Bereich der Enden 52, welche Rotationslagerflächen 14 für die schematisch dargestellten Lager 24 aufweisen. Darüber hinaus hat die Rolle 45′′ einen Koaxial­ körper 19, der aus keramischem Werkstoff besteht und mit der Förderfläche 13 des Rollenkörpers 10 einen Ringraum 18 einschließt, der mit Füllmittel 12 vollständig ausgefüllt ist. Der Koaxialkörper 19 bildet eine Außenförderfläche 13′, die aufgrund des großen Durchmessers des Koaxialkörpers 19 eine entsprechend geringe Krümmung aufweist.

Die in Fig. 5 dargestellte Rolle 45′′ ist insbesondere für den Einsatz in Heißbeschichtungsanlagen konzipiert, also beispiels­ weise in Nichteisenmetall-Schmelzebädern, in denen sie als Um­ lenkrolle 49, Andrückrolle 51 oder Stabilisierungsrolle 50 ge­ mäß Fig. 1 verwendet werden kann.

Die Rollen der Fig. 3 bis 5 sind mit Zugbewehrungseinlagen 25 versehen, die vorzugsweise in der Nähe der keramischen Bauteile vorhanden sind, also in der Nähe des Koaxialkörpers 19 und des Rollenkörpers 10, bei diesem zumindest jeweils innen. Eine solche Zugbewehrungseinlage 25 besteht insbesondere aus einem Faserwerkstoff, also beispielsweise aus hochfesten Fäden oder daraus hergestellten Stoffen, insbesondere Geweben. Material des Faserwerkstoffs kann beispielsweise eine Karbon­ oder Siliziumfaser sein, die sehr leicht und trotzdem über 1100°C hinaus hitzebeständig ist. In hinreichend wärmege­ schützten Bereichen der Rolle kann die Zugbewehrungseinlage auch aus weniger wärmebeständigem, dafür aber mechanisch belastbarerem Material bestehen.

Die Formgebung der Zugbewehrungseinlage erfolgt in Abstimmung auf das Füllmittel 12. Wird dieses beispielsweise als formsteifer Körper hergestellt, so kann dies in Verbindung mit dem Einlegen der Zugbewehrungseinlage erfolgen, die dann beispielsweise als Bandwerkstoff auf- bzw. eingewickelt wird. Ist das Füllmittel je­ doch ein pulver, welches entweder seine Pulverform im Inneren des Rollenkörpers 10 beibehält oder zuvor oder in Verbindung mit dem Rollenkörper 10 und/oder mit dem Koaxialkörper 19 einem Sinterungsvorgang unterworfen wird, muß die Zugbewehrungsein­ lage einen eigensteifen Körper bilden. Ein solcher eigensteifer Körper ist in Fig. 4 beispielsweise dargestellt und besteht im wesentlichen aus zwei im Abstand voneinander gehaltenen Formscheiben 27 z. B. aus Stahl oder Keramik, wobei die Abstandshalterung von einem keramischen Stab 26 vorgenommen wird. Diese Baugruppe wird von Faserwerkstoff 28 umschlossen, also beispielsweise herumgelegte Fäden oder herumgelegtes großporiges Gewebe, so daß das Füllmittel 12 bzw. das pulver in das Innere des eigensteifen Körpers eingebracht bzw. eingerüttelt werden kann. Der Faserwerkstoff wird an der rechten Formscheibe 27 durch eine Klemmplatte 57 festgehalten.

Aus Fig. 5 läßt sich ableiten, daß die dort dargestellte Rolle unterschiedlich große Außendurchmesser A bei jeweils un­ geänderten Lagerdurchmessern a der Rotationslagerfläche 14 des Rollenkörpers 10 haben kann. Infolgedessen können Rollen 45′′ mit unterschiedlichen Außendurchmessern A von einem Rotations­ lager 24 gelagert werden, das nur eine einzige Baugröße zu haben braucht. Derartige Lager sind in den Fig. 6 bis 8 dargestellt.

Aus Fig. 6 bis 8 ist ersichtlich, daß die Ausbildung des Endes 52 des Hohlkörpers 10 jeweils identisch ist. Es entspricht den Darstellungen der Fig. 3, 5. Dabei versteht sich, daß der Füllstoff 12 bedarfsweise beispielsweise gemäß Fig. 2 oder Fig. 4 gegen chemische Beanspruchung mit einer Abschlußscheibe 21 gegen Außeneinwirkung abgeschlossen wird, wenn dies aufgrund des Einsatzes der betreffenden Rolle in einer Badschmelze erfor­ derlich ist.

Die Enden der Rollenkörper 10 sind jeweils mit einer Verschleißhülse 20 versehen, die aus keramischem oder korro­ sionsbeständigem Werkstoff besteht. Die Verschleißhülse 20 erlaubt es, auch größeren Verschleiß bei der Lagerung der Rolle zuzulassen, oder einen Werkstoff auszuwählen, der der Lagerung besser dienlich ist, als der des Rollenkörpers 10, insbesondere in Abstimmung auf einen Lagerkörper 30 des Ro­ tationslagers 24. Die Verschleißhülse 20 ist auswechselbar.

Das Rotationslager 24 besteht im wesentlichen aus einer beispielsweise zweigeteilten Lagerschale 35, die gemeinsam mit der Verschleißhülse 20 bzw. dem Ende 52 des Rollenkörpers 10 einen Lagerkörper 30 im wesentlichen umschließt. Dieser Lager­ körper 30 hat ungeachtet seiner jeweiligen in den Fig. 6 bis 8 dargestellten konstruktiven Ausbildung eine Traglagerfläche 29 für die Verschleißhülse 20 und besteht aus Grafit, Kohlenstoff, Metalloxid od. dgl. bzw. ist damit versehen. Die Auswahl der konstruktiven Bestandteile des Lagerkörpers 30 wird in Abstim­ mung auf die Ausbildung der Verschleißhülse 20 bzw. des Rollen­ körpers 10 vorgenommen. Beispielsweise kann auch Siliziumkarbid verwendet werden.

Das Lager der Fig. 6 ist als Trockenlager ausgebildet. Der in der Mitte liegende Lagerkörper 30 ist beidseitig gegen die Rotationslagerfläche 14 der Verschleißhülse 20 mit Dichtungsele­ menten 36 abgedichtet. Das Lagerspiel zwischen dem Lagerkörper 30 und der Verschleißhülse 20 ist dementsprechend gering. Es ist mit einem nur geringen Verschleiß zu rechnen, wobei die Verschleißprodukte im Lager eingekapselt bleiben und noch schmierend wirken, weil der in erster Linie verschleißende La­ gerkörper 30 vornehmlich aus schmierfähigem Lagerwerkstoff be­ steht. Ein derartiges Lager gewährleistet also eine präzisions­ führung der Rolle.

Das Rotationslager 24 der Fig. 7 hat einen Lagerkörper 30 mit verschleißhülsenseitig offenen Abscheideausnehmungen 34 und einem rechts dargestellten größeren Abstand zwischen der Lager­ schale 35 und der Verschleißhülse 20. Außerdem ist das Lager­ spiel bzw. der Abstand zwischen der Traglagerfläche 29 des La­ gerkörpers 30 und der Verschleißhülse 20 so groß bemessen, daß Schmelzezutritt möglich ist und infolgedessen eine Schmierung des Lagers 24 durch die Badschmelze erfolgt. Dabei werden die Ausneh­ mungen 34 mehr oder weniger durch die Badschmelze gefüllt und sich etwa einstellender Abrieb des Lagerkörpers 30 in den Aus­ nehmungen 34 separiert, so daß dieser Abrieb nicht in die Bad­ schmelze gelangen kann, wo er wegen der Beeinträchtigung der Beschichtung des Bandes 42 unerwünscht ist. Es versteht sich, daß diese Ausbildung des Rotationslagers 24 auf beiden Seiten des Lagerkörpers 30 vorhanden ist. In Fig. 7 ist zur Verein­ fachung auf der linken Seite eine andere Art der Ausbildung des Rotationslagers 24 dargestellt, die im Einsatzfall ebenfalls auf beiden Seiten des Lagerkörpers 30 vorzusehen ist. Diese Ab­ dichtung stellt eine Pulverabdichtung dar, bei der eine Aus­ nehmung 59 des Lagerkörpers 30 oder auch der Lagerschale 35 mit einer pulverfüllung 39 versehen ist, die für eine Abdichtung zwischen dem Lagerkörper 30 und der Verschleißhülse 20 sorgt. Dabei ist die Körnung der über die Füllbohrung 60 eingebrach­ ten Füllung 39 größer, als die Spaltweite w, so daß das pulver nicht entweichen kann. Das pulver besteht beispielsweise aus einem Metalloxid und hat insbesondere die gleiche oder eine geringere Härte wie die Verschleißhülse 20, so daß diese nicht abgeschmirgelt werden kann. Sich etwa ergebender Verschleiß des Lagerkörpers 30 bleibt im Inneren des Rotationslagers 24 eingeschlossen, beispielsweise in den Ausnehmungen 34.

Die Verschleißhülse kann so ausgelegt werden, das der Verschleiß von der Hülse aufgenommen wird, die bedarfsweise ausgewechselt wird, so daß die Rolle weiterhin verwendet werden kann.

Das in Fig. 8 dargestellte Rotationslager 24 hat einen dreiteiligen Lagerkörper 30, der aus einer mittleren Lager­ hülse 32 keramischen Werkstoffs und zwei konzentrischen, inner­ halb und außerhalb dieser Lagerhülse 32 angeordneten relativ­ beweglichen Lagerhülsen 31 besteht. Alle drei Lagerhülsen 31, 32 können sich relativ zueinander und relativ zu der Verschleiß­ hülse 20 bzw. relativ zu der Lagerschale 35 um dieselbe Achse verdrehen, nämlich die Rollenachse. Die Lagerhülsen 31, 32 sind im wesentlichen in einer Aufnahmeausnehmung 37 der Lager­ schale 35 eingebaut, zusammen mit beidseitig angeordneten An­ laufscheiben 38, zwischen denen die keramische Lagerhülse 32 als Abstandhalter wirkt, so daß die insbesondere auf eine La­ gerungsfunktion abgestimmten Lagerhülsen 31 mit dem erforder­ lichen Lagerspiel versehen und infolgedessen optimal auf niedrige Reibungswerte eingestellt werden können.

Das Rotationslager 24 der Fig. 8 kann für Trockenlauf und für Flüssigschmierung mit Badschmelze ausgelegt werden. In der oberen Hälfte der Fig. 8 sind die Anlaufscheiben 38 zugleich als Dichtungselemente ausgebildet, die die Lager­ hülsen 31, 32 dichtend einschließen. Der sich bei diesem Be­ trieb ergebende Abrieb verbleibt innerhalb des Lagers und wirkt weiter als Schmierstoff. In der unteren Hälfte der Fig. 8 haben die Anlaufscheiben 38 Abstand von der Verschleißhülse 20, so daß Schmelzezutritt möglich ist. Die Lagerhülsen 31, 32 sind für diesen Fall mit entsprechend größerem Lager­ spiel bemessen. Außerdem ist die mittlere Lagerhülse 32 mit schematisch angedeuteten Dehnungskammern 61 versehen, so daß die Schmelze beim Erstarren infolge einer Abkühlung bei einer Badentnahme des Rotationslagers 24 Raum zum Aus­ dehnen hat.

Das Dichtungselement 36 des Rotationslagers 24 der Fig. 6 bzw. die Anlaufscheibe 38 im Falle der Trockenschmierung des Rotationslagers 24 der Fig. 8 sind jeweils aus dem geeig­ neten Werkstoff, beispielsweise aus einem wärmebeständigen Metall hergestellt, insbesondere im Fall der Anlaufscheibe 38. Es kann jedoch aber auch Grafit verwendet werden bzw. eine wärmebeständige Faserpackung od.dgl.

Als keramischer Werkstoff für die Rolle bzw. für deren Rollenkörper 10 und für deren Koaxialkörper 19 kommt insbe­ sondere solche Keramik zum Einsatz, die in einem thermischen Spritzverfahren hergestellt wurde. Derartige Keramik, insbe­ sondere Oxydkeramik ist homogen und hochtemperaturfest. Ihre Festigkeit ist ausreichend, um allen nach ihrer Herstellung erfolgenden Weiterverarbeitungsvorgängen zu genügen. Die Herstellung des Rollenkörpers 10 oder des Koaxialkörpers 19 erfolgen beispielsweise nach dem in der DE-PS 30 01 371 beschriebenen Verfahren. Nach diesem Verfahren hergestellte Rollen bzw. Rollenteile genügen den Anforderungen nach ihrer Ausrüstung mit einem wärmebeständigen Füllmittel besonders gut, wenn dieses einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem des keramischen Werkstoffs des nach einem thermischen Spritzverfahren, insbesondere einem wasserstabilisierten Plasma-Flammspritzverfahren hergestellten Rollenteils ent­ spricht.

Claims (19)

1. Rolle für Fördergut, insbesondere für Durchlaufofen- und Heißbeschichtungsanlagen, mit einem aus keramischem Werkstoff bestehenden hohlen insbesondere nach einem thermischen Spritzverfahren hergestellten Rollenkörper und mit mindestens einer Rotationslager­ fläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11) des hohlen Rollenkörpers (10) zumindest im Bereich innerhalb der Förderfläche (13, 13′) dieses Rollenkörpers (10) mit einem wärmebeständigen Füllmittel (12) ausgefüllt ist, das einen dem keramischen Werkstoff des Rollenkörpers (10) zumindest etwa ent­ sprechenden Ausdehnungskoeffizienten aufweist.

2. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Füllmittel (12) Grafit, Kohlen­ stoff, Metalloxid, Siliziumkarbid oder einen wärme­ beständigen mineralhaltigen Stoff aufweist oder daraus besteht.

3. Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Füllmittel (12) zwischen dem Rollenkörper (10) und einer an ihren Enden je eine Rotationslagerfläche (14) aufweisenden Metall­ welle (16) angeordnet ist.

4. Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rollenkörper (10) zumindest an einem Ende eine Rotationslagerfläche (14) für Rotationslager (24) hat und das Füllmittel (12) auch das Lagerende (17) des Rollenkörpers (10) voll­ ständig ausfüllt.

5. Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Förder­ fläche (13) des Rollenkörpers (10) ein eine Außenförder­ fläche (13′) bildender Koaxialzylinder (19) mit Abstand zum Rollenkörper (10) angeordnet ist, und daß der zwischen dem Rollenkörper (10) und den Koaxialzylinder (19) befind­ liche Ringraum (18) mit Füllmittel (12) ausgefüllt ist.

6. Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel (12) in dem Hohlraum (11) des Rollenkörpers (10) und/oder in dem Ringraum (18) des Koaxialzylinders (19) als ein- oder mehrstückiger Formkörper oder als pulver angeordnet und/oder mit dem Rollenkörper (10) und/oder mit dem Koaxialzylinder (19) versintert, formschlüssig drehfest verbunden oder davon lose ist.

7. Rolle nach Anspruch 3 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Füllmittel (12) mit der bedarfsweise als Hohlwelle ausgebildeten Metallwelle (16) und/oder mit der Förderfläche (13) des Rollenkörpers (10) form- und/oder kraftschlüssig drehfest verbunden ist.

8. Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotations lagerfläche (14) des Rollenkörpers (10) eine keramische oder aus korrosionsbeständigem Werkstoff bestehende Verschleißhülse (20) angeordnet ist.

9. Rollen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Rollen­ körpers (10) und/oder des Koaxialkörpers (19) das Füll­ mittel (12) darin einschließende Abschlußscheiben (21) angeordnet sind.

10. Rolle nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Abschlußscheibe (21) bedarfs­ weise mit einem Absatz (22) in das Innere des Rollenkörpers (10) und/oder des Koaxialkörpers (19) eingesetzt und mit dem Füllmittel (12) axial fest und/oder verdrehfest verbunden ist, oder daß die Abschlußscheibe (21) den Rollenkörper (10) und/oder den Koaxialkörper (19) außen umgreift und daran festsitzt, und daß die Abschlußscheibe (21) bedarfsweise einen Achslagerzapfen (23) für das Rotationslager (15) aufweist.

11. Rolle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum (11) des Rollenkörpers (10) und/oder im Ringraum (18) des Koaxial­ körpers (19) Zugbewehrungseinlagen (25) bedarfsweise in der Nähe der keramischen Bauteile vorhanden sind.

12. Rolle nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Zugbewehrungseinlage (25) mit dem Füllmittel (12) unlösbar verbunden und/oder ein eigen­ steifer und bedarfsweise vorgespannter, mit Füllmittel (12) füllbarer Körper ist.

13. Rolle nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der im Inneren des Hohlkörpers (10) und/oder des Koaxialkörpers (19) angeordnete eigensteife Körper zwei durch einen keramischen Stab (26) auf Abstand gehaltene Formscheiben (27) hat und von diese Bauteile zusammenhaltendem Faserwerkstoff (28) umschlossen ist.

14. Rolle für Fördergut, insbesondere für Heißbeschichtungs­ anlagen, mit einem insbesondere keramischen Rollenkör­ per und mit einer Rotationslagerfläche für ein Rotations­ lager, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationslager (24) der Rolle mit mindestens einer Traglagerfläche (29) eines Grafit, Kohlenstoff, Silizium­ karbid oder Metalloxid aufweisenden Lagerkörpers (30) ausgerüstet ist.

15. Rolle nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerkörper (30) aus zwei konzen­ trischen, in einer Lagerschale (35) relativbeweglichen Lagerhülsen (31) besteht, zwischen denen eine keramische Lagerhülse (32) relativbeweglich angeordnet ist.

16. Rolle nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lagerkörper (30) der Rolle mit Schmelzezutritt gestattendem Lagerspiel (33) versehen ist und vertikale, eine Trennung des Abriebs des Lagerkör­ pers (30) gestattende Abscheideausnehmungen (34) und/oder Schmelzedehnungskammern (61) aufweist.

17. Rolle nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lagerkörper (10) der Rolle von einer Lagerschale (35) umschlossen ist, die beidseitig des Lagerkörpers (30) mit Dichtungselementen (36) an der Rotationslagerfläche (14) der Rolle abgedichtet ist.

18. Rolle nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Dichtungselement (36) ein Dich­ tungsring, eine in eine Aufnahmeausnehmung (37) der Lagerschale (35), für Lagerhülsen (31, 32) eingebaute Anlaufscheibe (38) des Lagerkörpers (30) oder eine Füllung (39) mit einem Pulver ist, dessen Korndurchmesser die Spaltweite (w) zwischen der Lagerschale (35) und der Rotationslagerfläche (14) übersteigt.

19. Rolle nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dichtungselement (36) aus Grafit, Kohlenstoff, Metalloxid, Siliziumkarbid oder einem wärmebeständigen Metall besteht, oder aus einer wärmebe­ ständigen Faserpackung.