DE4430335A1 - Rolle für Fördergut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rolle für Fördergut, insbesondere für Durchlaufofenanlagen, mit einem aus kerami­ schem Werkstoff bestehenden hohlen, insbesondere nach einem thermischen Spritzverfahren hergestellten Rollenkörper, dessen Enden von daran festsitzenden Abschlußscheiben verschlossen sind.

Eine derartige Rolle ist aus der EP 0 292 953 bekannt. Sie wird im Hochtemperaturbereich von z. B. 200°C bis 2500°C einge­ setzt. Sie dient mit vielen gleichausgebildeten hintereinander angeordneten anderen beispielsweise der Förderung von bandför­ migem Gut in Durchlauföfen, beispielsweise in Durchlauföfen von Verzinkungsanlagen. Als hitze- oder korrosionsbeständige nicht­ metallische Werkstoffe kommen beispielsweise Metalloxide oder -karbide zum Einsatz. Aus derartigen Werkstoffen kann der Rol­ lenkörper nach einem thermischen Spritzverfahren hergestellt werden, z. B. nach einem wasserstabilisierten Plasmaspritzver­ fahren mit einem Aggregat nach DIN. Der keramische Werkstoff des Rollenkörpers muß eine bei Betriebstemperatur ausreichende Kriechfestigkeit haben. Bei der bekannten Rolle ist im Bereich innerhalb der Förderfläche ihres Rollenkörpers ein hohlraumfül­ lendes wärmebeständiges Füllmittel angeordnet, das einen dem Werkstoff des Rollenkörpers zumindest etwa entsprechenden Aus­ dehnungskoeffizienten aufweist. Der Hohlraum ist seitlich von den Abschlußscheiben verschlossen, die an dem als Formkörper ausgebildeten Füllmittel verschraubt sind. Durch die Einbezie­ hung des Formkörpers bzw. des Füllmittels in die Konstruktion bzw. durch den mechanischen Zusammenhalt der Teile der Rolle ist dessen Ausbildung nicht unkritisch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rolle mit den eingangs genannten Merkmalen bezüglich ihrer Tempe­ raturwechselbeständigkeit und im Hinblick auf ihre mechanische Schadenresistenz zu verbessern, wobei sie unabhängig von einem innerhalb des Rollenkörpers anzuordnenden Füllmittel ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rollenkörper von den Abschlußscheiben axial druckbeaufschlagt ist, die von mindestens einem das Innere des Rollenkörpers durchsetzenden betriebstemperaturbeständigen oder gegen die Betriebstemperatur geschützten Zugspannteil mit je einem Spannteilende gegen die Stirnflächen des Rollenkörpers gezogen sind, und daß mindestens ein Spannteilende scheibenaußenseitig im Sinne der Druckbeauf­ schlagung des Rollenkörpers spannbar ist.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß der Rollenkörper druckbeaufschlagt ist. Im Rohrkörper der Rolle werden also Druckvorspannungen erzeugt, die so bemessen werden können, daß sich die aufgrund der Temperaturgradienten im Bereich der Rol­ lenwand auftretenden Biege- bzw. Wärmespannungen nicht zerstö­ rend auswirken können. Für die vorteilhafte konstruktive Aus­ bildung der Rolle ist dabei von Bedeutung, daß die die Druckbe­ aufschlagung bewirkenden Mittel im wesentlichen innerhalb des Rollenkörpers angeordnet sind, wobei sie wegen der hohen Be­ triebstemperatur entsprechend beständig sein müssen und auch entsprechend geschützt angeordnet werden können. Die Druckbe­ aufschlagung des Rollenkörpers wird jedoch außerhalb des Rol­ lenkörpers durchgeführt, und zwar scheibenaußenseitig, also im kalten Bereich der Rolle bzw. in einem Bereich, der bei weitem nicht die Betriebstemperatur der Rolle in deren am Außenumfang gelegenen Förderbereich aufweist. Die außerhalb des Rollenkör­ pers einstellbare Druckbeaufschlagung durch Spannmittel, die bis auf die druckerzeugende Spannvorrichtung im Inneren des Rollenkörpers angeordnet sind, ergeben eine baueinheitliche Lö­ sung, so daß der Zusammenbau der Rolle fabrikmäßig durchgeführt werden kann und nicht vor Ort mit vergleichsweise größerem Auf­ wand und schlechter kontrollierbar durchgeführt werden muß.

Die Rolle kann so ausgebildet werden, daß das Zugspannteil ein aus Keramikfasern bestehendes Seil oder eine massive Zugstange ist. Wenn das Zugspannteil ein Seil ist, können vor­ teilhafterweise hochzugfeste, hochtemperaturresistente und tem­ peraturwechselbeständige Keramikfasern zum Einsatz kommen. Das von diesen gebildete Seil, das beispielsweise geflochten oder ungeflochten zum Einsatz kommen kann, erlaubt die Berücksichti­ gung baulicher Toleranzen, wie Fluchtungenauigkeiten infolge der erheblichen Längserstreckung der Rolle, insbesondere bei langen Rollen, oder sonstige Verformungsungenauigkeiten. Wenn als Zugspannteil eine massive Zugstange zum Einsatz kommt, muß die Konstruktion der Rolle im übrigen so sein, daß die Zugstange den durch den Betrieb der Rolle auftretenden Bela­ stungen hinsichtlich der Temperaturwechsel und der mechanischen Beanspruchungen gewachsen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Rolle liegt vor, wenn ein einziges Zugspannteil gleichachsig mit dem Rollenkörper an­ geordnet ist, beide bedarfsweise mit einem Drehlagerzapfen ver­ sehene Abschlußscheiben durchsetzt und mit mindestens einer Spannvorrichtung an einer Abschlußscheibe oder an deren Drehlagerzapfen abgestützt ist. Durch das einzige Zugspannteil ergibt sich infolge seiner gleichachsigen Anordnung innerhalb des Rollenkörpers eine symmetrische Beanspruchung mit der Mög­ lichkeit zur symmetrischen Ausbildung der Abschlußscheiben. Diese Ausführungsform kann in erster Linie für mechanisch ge­ ringer belastete Rollen zur Anwendung kommen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform liegt vor, wenn ein einziges, als Seil ausgebildetes Zugspannteil einen an der einen Abschlußscheibe angeordneten Festpunkt hat und um Umlenk­ stellen beider Abschlußscheiben zwischen diesen mehrfach hin und her zu der anderen Abschlußscheibe geführt ist, die es durchsetzt und an der es mit einer Spannvorrichtung abgestützt ist. Hierdurch ergibt sich ein mechanisch besonders stabiler Verbund der beiden Abschlußscheiben bzw. des gesamten Rollen­ aufbaus, der insbesondere für größere Belastungen geeignet ist.

Die Rolle kann besonders dann universell ausgestaltet wer­ den, wenn mehrere um die Achse des Rollenkörpers herum gleich­ mäßig verteilte Zugspannteile vorhanden sind, die jeweils min­ destens eine Abschlußscheibe durchsetzen und an dieser entweder jeweils mit einer Spannvorrichtung abgestützt sind oder gemein­ kam an einem Halteteil angreifen, das Bestandteil einer gemein­ samen Spannvorrichtung ist. Die Verteilung der Zugspannungs­ teile um die Achse des Rollenkörpers erlaubt große Unterschied­ lichkeiten, die etwaigen unterschiedlichen Anforderungen an die Ausbildung der Rolle gerecht werden können. Hierzu trägt bei, daß die Rolle wahlweise mit einer allen Zugspannteilen gemein­ samen Spannvorrichtung ausgebildet werden kann, oder mit mehre­ ren jeweils einem der Zugspannteile zugeordneten Spannvorrich­ tungen.

Für die vorgenannten Ausführungsformen der Rolle werden als Zugspannteile solche aus Keramikwerkstoff eingesetzt. Wenn jedoch im Ofenbau herkömmliche Werkstoffe für die Konstruktion der Rolle eingesetzt werden sollen, kann die Rolle so ausgebil­ det werden, daß das Zugspannteil eine metallene Zugstange mit einer Kühlbohrung ist. Mit Hilfe einer durch die Kühlbohrung gepumpten Kühlflüssigkeit kann das Temperaturniveau der metal­ lenen Zugstange so gering gehalten werden, daß diese auch bei Betriebstemperaturen im Bereich von z. B. 1800°C eingesetzt wer­ den kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer Rolle ergibt sich, wenn eine gleichachsig mit dem Rollenkörper ange­ ordnete metallene Zugstange verdickte, die Abschlußscheiben durchsetzende Enden hat, die als Widerlager für eine auf die Abschlußscheiben einwirkende Spannvorrichtung ausgebildet sind. Die metallene Zugstange kann so ausgebildet werden, daß sie als Teilbestandteil der Spannvorrichtung konzipiert wird, was eine entsprechende Vereinfachung der gesamten Baueinheit mit sich bringt.

Es kann vorteilhaft sein, die Rolle so auszubilden, daß der Rollenkörper in seinem Inneren in der Nähe der Abschluß­ scheiben mit diese vollflächig abschirmender Wärmeisolierung versehen ist. Der Temperaturgradient in der Nähe der Abschluß­ scheiben wird infolgedessen so beeinflußt, daß letztere weniger hitzebeansprucht werden. Auch die Beanspruchungen durch Tempe­ raturwechsel verringern sich infolge der Wärmeisolierung. Es ist daher möglich, die Abschlußscheiben tiefer in der Ofenwand bzw. dichter an dem Bereich hoher Betriebstemperaturen anzuord­ nen, so daß der Rollenkörper entsprechend kürzer und daher an­ dererseits entsprechend höher belastbar wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Rolle sind mög­ lich, wenn der Rollenkörper in seinem Inneren mit einer eine oder mehrere metallene Zugstangen umkleidende Wärmeisolierung versehen ist. Die Wärmeisolierung verhindert eine vom Rollen­ körper her durch die Betriebstemperatur erfolgende Aufheizung der Zugstangen, so daß der Rollenkörper mit höheren Druckspan­ nungen beaufschlagt oder bei höheren Betriebstemperaturen ein­ gesetzt werden kann. Sie bewirkt auch einen schwächeren radia­ len Temperaturgradienten in der Wandung des keramischen Rollen­ körpers.

Um das Zugspannungsteil zu spannen werden selbstverständ­ licherweise Spannvorrichtungen eingesetzt, die dem jeweiligen konstruktiven Aufbau der Rolle am besten angepaßt sind. Allen gemeinsam ist jedoch, daß die Spannvorrichtung eine Federein­ richtung hat, über die das Zugspannteil im Sinne der Druckbe­ aufschlagung des Rollenkörpers spannbar ist. Mit Hilfe der Fe­ dereinrichtung wird das Zugspannteil dauerhaft unter Spannung gehalten, wobei die Federkennlinie so eingestellt werden kann, daß die Spannungsbeaufschlagung stets etwa gleich groß ist, wenn Längenänderungen der Rolle infolge unterschiedlicher Tem­ peraturen oder durch Belastungseinflüsse auftreten.

Die Ausbildung der Abdeckscheiben erfolgt vorteilhafter­ weise derart, daß eine Abschlußscheibe aus Keramikwerkstoff be­ steht und spannvorrichtungsseitig mit einer drucksteifen Stahl­ platte versehen ist. Die Wahl eines keramischen Werkstoffs an­ stelle von Stahl als Abschlußscheibenmaterial gewährleistet eine drastische Verringerung bzw. die vollständige Ausschaltung der sonst bei Keramik/Metall-Verbunden auftretenden thermischen Fehlpassung von Abschlußscheibe und Keramikrolle. Die kerami­ sche Abdeckscheibe ist daher auch Temperaturwechseln und auf­ tretenden axialen Temperaturgradienten am besten angepaßt, und die drucksteife Stahlplatte bewirkt, daß die abdeckscheibensei­ tige Spannvorrichtung unabhängig von der Ausbildung der Abdeck­ scheibe sein kann, beispielsweise mit Kraftangriff in der Nähe der Rollenachse, in der eine keramische Abdeckscheibe gegen Biegebeanspruchungen empfindlich ist.

Wenn mit einer drucksteifen Stahlplatte auf eine aus Kera­ mikwerkstoff bestehende Abschlußscheibe gedrückt wird, kann die Vorrichtung zweckmäßigerweise so gestaltet werden, daß die be­ darfsweise außendurchmesserreduzierte Stahlplatte mit einer isolierenden Zwischenschicht oder mit einem aus Keramik beste­ henden Rohr auf die Abschlußscheibe gedrückt ist. Die isolie­ rende Zwischenschicht kann als thermische Isolierung und als Gleitschicht dienen. Wenn mit einem aus Keramik bestehenden Rohr auf die Abschußscheibe gedrückt wird, läßt sich die Durch­ messerwahl dieses Rohrs so treffen, daß es etwas kleiner ist, als der Rollenkörper, so daß dieser im Ofenraum größer ausge­ führt werden kann, insbesondere bei längeren Rollen, oder wenn bei besonders hohen Ofenraumtemperaturen oder auch sonst eine Temperaturgraduierung erreicht werden soll, insbesondere im Ofenwandbereich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Rolle kann darin gesehen werden, daß der Rollenkörper aus konzentrischen keramischen Schichten besteht, deren äußere vergleichsweise temperaturwechselfester ist und deren innere vergleichsweise widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchungen ist, und daß nur die innere keramische Schicht des Rollenkörpers von den Abschlußscheiben druckbeaufschlagt ist. Bei dieser Rolle sind unterschiedliche keramische Werkstoffe im Sinne einer optimalen Funktion der Rolle kombiniert, weil die äußere Schicht unabhän­ gig von der Druckstandfestigkeit ihres Werkstoffs nur im Hin­ blick auf die Temperaturwechselfestigkeit ausgesucht werden kann, während bei der inneren keramischen Schicht die Druck­ standfestigkeit im Vordergrund stehen kann, ohne daß die Tempe­ raturwechselfestigkeit eine übermäßige Rolle spielt. Hierauf ist die Konstruktion der Rolle im übigen dadurch abgestimmt, daß nur diese innere vor allem druckfeste Schicht von den Ab­ schlußscheiben druckbeaufschlagt ist.

In Weiterbildung der Rolle kann diese so ausgestaltet sein, daß die Enden des Rollenkörpers jeweils von einer Ring­ wand einer topfartigen Kompressionskappe umfaßt sind, die bei Betriebstemperatur radial praktisch drucklos ist. Die Kompres­ sionskappe verhindert Splitterbrüche im Endbereich des Rollen­ körpers, die dadurch auftreten können, daß auf die Stirnflächen des Rollenkörpers einwirkende metallische Abdeckscheiben in­ folge ihrer zu keramischen Werkstoffen höheren Ausdehnungskoef­ fizienten zu einem radialen Aufsperren und Aufsplittern dieser Rollenenden führen. Die Kompressionskappe wird auf den kalten Rollenkörper so aufgeschrumpft, daß dieser die radial nach in­ nen wirkenden Kräfte aushalten kann. Bei Erwärmung der Rolle bis Betriebstemperatur dehnen sich Rollenkörper und Kompressi­ onskappe radial aus, letztere jedoch schneller als der Rollen­ körper. Im Hinblick darauf kann die Schrumpfung der Kompressi­ onskappe so gewählt werden, daß sich bei Betriebstemperatur ein radialer Nullspannungszustand ergibt. Die Dauerhaltbarkeit der Rolle wird infolgedessen nicht durch im Bereich der Enden ihrer Rollenkörper auftretende Radialkräfte gefährdet.

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

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Rolle in einem Längs schnitt,

Fig. 1a eine Ansicht der Stirnseite der Rolle der Fig. 1 in Richtung A,

Fig. 1b eine Seitenansicht einer Spannvorrichtung der Rolle gemäß Fig. 1,

Fig. 1c eine zur Spannvorrichtung der Fig. 1, 1b alternative Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Rolle,

Fig. 2a eine der Fig. 1a entsprechende Ansicht der Rolle der Fig. 2,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Rolle,

Fig. 3a eine der Fig. 1a entsprechende Ansicht der Stirnsei­ te der Rolle der Fig. 3,

Fig. 3b eine zur Spannvorrichtung der Rolle der Fig. 3 al­ ternative Spannvorrichtung,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Rolle,

Fig. 4a eine perspektivische Darstellung der Spannseilfüh­ rung der Rolle der Fig. 4,

Fig. 4b eine Ausbildung eines Festpunkts für eine Spann­ seilführung gemäß Fig. 4a,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Rolle,

Fig. 6 eine Teildarstellung eines Endbereichs einer Rolle, deren Rollenkörper mit einer Kompressionskappe ver­ sehen ist,

Fig. 7 einen Teilschnitt eines Endbereichs einer Rolle und der dazugehörigen, in besonderer Weise ausgebilde­ ten Abschlußscheibe, und,

Fig. 8 eine der Fig. 7 vergleichbare Darstellung mit einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit des Rollenendes.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine Rolle mit einem Rol­ lenkörper 10, dessen Enden 11, 12 im Bereich einer Ofenwand 36 angeordnet sind. Zwischen den Ofenwänden 36 befindet sich der Ofenraum, der Betriebstemperaturen von z. B. 1800°C oder mehr aufweisen kann. Die Enden 11, 12 des Rollenkörpers 10 sind in Durchtrittsöffnungen 35 der Ofenwände 36 angeordnet. Jede Durchtrittsöffnung 35 ist radial um die Enden 11, 12 herum mit einer Abdeckscheibe 37 verschlossen.

Der Rollenkörper 10 ist hohlzylindrisch bzw. rohrförmig ausgebildet und besteht aus einem geeigneten keramischen Werk­ stoff, der also den im Ofenraum auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen gewachsen ist.

Das Innere 15 des hohlen Rollenkörpers 10 wird von Ab­ schlußscheiben 13, 14 verschlossen, die einen dem Außendurchmes­ ser des Rollenkörpers 10 entsprechenden Außendurchmesser haben, so daß sie die Stirnseiten 17 des Rollenkörpers 10 abdecken. Zwischen den Abschlußscheiben 13, 14 und den Stirnseiten 17 des Rollenkörpers 10 ist jeweils eine Distanzscheibe 38 angeordnet, die der Isolation und der Flexibilität wegen aus einem Keramik­ papier besteht. Die Abschlußscheiben 13,14 bestehen beispiels­ weise aus Stahl. Sie können auch aus einem Nichteisenmetall be­ stehen. Metalle sind ihrer Festigkeit wegen besonders geeignet, insbesondere aber auch im Hinblick darauf, daß die Abschluß­ scheiben 13, 14 weitere konstruktive Aufgaben übernehmen können. Gemäß den Fig. 1, 2 und 4 sind die Abschlußscheiben 13, 14 mit ei­ nem Drehlagerzapfen 20 versehen, mit dem die Rollen in ortsfe­ sten Drehlagern hochgehalten und drehbar abgestützt sind. Die dafür vorgesehenen Konstruktionen resultieren aus den Anforde­ rungen der Durchlaufofenanlage entsprechend. Anstelle eines mit einer Abschlußscheibe 13, 14 einstückigen Drehlagerzapfens 20 kann gemäß den Fig. 3, links, 3b und 5 auch ein Drehlagerzapfen 20 vorhanden sein, der mit einer Abschlußscheibe 13,14 zusam­ mengebaut werden muß. Er kann dann auf weitere Konstruktionsbe­ dingungen besser abgestimmt werden.

In allen Figuren sind jeweils ein- oder mehrteilige Zug­ spannteile 16 dargestellt, deren Enden 16′, 16′′ an den Ab­ schlußscheiben 13, 14 angreifen, um diese in Richtung zueinander zu ziehen, so daß sie infolge ihrer Anlage an den Stirnseiten 17 den Rollenkörper 10 axial druckbeaufschlagen. Die Zugspann­ teile 16 bestehen aus einem geeigneten keramischen Werkstoff, der den Zugspannungen und den bei Betriebstemperatur auftreten­ den thermischen Belastungen gewachsen ist. In Frage kommen alle ein- und mehrphasigen Oxid-, Nitrit- und Karbidkeramiken oder Keramikverbundwerkstoffe. Das sind z. B. Aluminiumoxid, stabili­ sierte Zirkonoxide, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid bzw. Mi­ schungen aus diesen, auch mit Faserverstärkungen. Zugfeste Kar­ bon- und Graphitwerkstoffe können ebenso zum Einsatz kommen, sowie modifizierte Plasmakeramik, nämlich durch Laserschweiß­ nähte bewehrte Plasmakeramik.

Fig. 1 zeigt ein aus Keramikfasern bestehendes geflochtenes und/oder verdrilltes Seil 18, das gleichachsig mit der Längsachse des Rollenkörpers 10 angeordnet ist und die gesamte Länge dieses Rollenkörpers 10 durchsetzt, wie auch die Ab­ schlußscheiben 13, 14 durch in diesen vorgesehene, dem Seil­ durchmesser entsprechend angepaßte Bohrungen, die also mit der Längsachse des Rollenkörpers 10 fluchten und auch den Drehlagerzapfen 20 über seine gesamte Länge durchsetzen, wo­ durch das Seil 18 axial über diese vorsteht, so daß dort je­ weils eine Spannvorrichtung 21 vorgesehen werden kann.

Gemäß Fig. 2 sind drei geflochtene Seile 18 im Inneren 15 des Rollenkörpers 10 angeordnet, und zwar gemäß Fig. 2b auf gleichem Radius 70 um die Achse 24 des Rollenkörpers 10 herum. Im Bereich der Abschlußscheibe 14 sind die drei Seile 18 je­ weils mit einem im Querschnitt T-förmigen Verbindungsstück 39 fest verbunden, das eine Bohrung der Abschlußscheibe 14 durch­ setzt und sich außen an dieser mit einem Ringvorsprung ab­ stützt, so daß die Abschlußscheibe 14 bei Belastung durch das Seil 18 gegen die Stirnseite 17 des Rollenkörpers 10 gezogen werden kann. Die anderen Enden 16′ der die Zugspannteile 16 bildenden Seile 18 sind mit glatten Kupplungsstäben 40 verse­ hen, die entsprechend bemessene Bohrungen der Abschlußscheibe 13 durchsetzen und scheibenaußenseitig jeweils mit einer Spann­ vorrichtung 21 ausgerüstet sind.

Fig. 3 zeigt eine im Prinzip der Fig. 2 ähnliche Rolle 10, die also mit mehreren Zugspannteilen 16 versehen ist, nämlich mit dreien, die gemäß Fig. 3a auf gleichem Radius 70 um die Achse 24 des Rollenkörpers 10 herum angeordnet sind. Die Zug­ spannteile 16 bestehen jeweils aus einer massiven keramischen Zugstange 19. Das Ende 16′′ des Zugspannteils 16 ist mit einem Verbindungsstück 39, das der Abstützung des Zugspannteils 16 an der Abschlußscheibe 14 dienen. Die anderen Enden 16′ der Zug­ spannteile 16 erstrecken sich durch Bohrungen der Abschluß­ scheibe 13 in den Bereich einer Spannvorrichtung 21, an der sie mit Kupplungsvorsprüngen 42 angreifen.

Fig. 4 zeigt eine Rolle mit einem als Seil 18 ausgebildeten Zugspannteil 16. Obwohl nur ein einziges Seil 18 vorhanden ist, werden doch mehrfache Zugverbindungen zwischen den Abschluß­ scheiben 13, 14 dadurch hergestellt, daß das Zugspannteil 16 zwischen den beiden Abschlußscheiben 13, 14 mehrfach hin und her geführt wird. Das eine Ende 16′′ des Zugspannteils 16 greift an einem Festpunkt 22 der Abschlußscheibe 14 an. Von diesem aus verläuft das Zugspannteil 16 zu einer Umlenkstelle 23 der Ab­ schlußscheibe 13. Im Verlauf des Zugspannteils 16 schließen sich weitere Umlenkstellen 23 an, die abwechselnd den Abschluß­ scheiben 13,14 zugeordnet sind, wie sich insbesondere auch aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 4a ergibt. Die Führung des Zugspannteils 16 bzw. des Seils 18 ist derart, daß einander gegenüberliegende Kraftangriffsstellen, also Festpunkte bzw. Umlenkstellen jeweils parallel zur Längsachse 24 des Rollenkör­ pers 10 miteinander verbunden sind, wie sich aus den Pfeilen der Fig. 4a ergibt. Die tatsächliche Anordnung des Festpunkts 22 bzw. der Umlenkstellen 23 an den Abschlußscheiben 13,14 kann den jeweiligen Konstruktionsbedingungen entsprechend ausgebil­ det werden. Gemäß Fig. 4, rechts empfiehlt es sich, die Kupp­ lungsstellen des Seils 18 mit der Abschlußscheibe 14 im Inneren des Rollenkörpers 10 anzuordnen, um Bohrungen in der Abschluß­ scheibe 14 zur Durchführung des Zugspannteils 16 nach außen zu vermeiden. Eine Außenanordnung der Angriffsstellen für das Zug­ spannteil 16 ist jedoch ebenfalls möglich, wie in Fig. 4, links, dargestellt wurde. Die tatsächliche Ausbildung der Anlenkstel­ len kann den konstruktiven Bedürfnissen entsprechend erfolgen. Der Festpunkt 22 könnte beispielsweise als Haken ausgebildet werden, an dem ein mit einer Seilkausche versehenes Seilende angehakt wird. Eine Umlenkstelle 23, insbesondere außerhalb der linken Abschlußscheibe 13 könnte mit einer Umlenkrolle ausgerü­ stet werden, um einfacher zu einer Vergleichmäßigung der Kraft­ verteilung über die Längen des Zugspannteils 16 zu gelangen. Fig. 4b zeigt die Ausbildung eines außerhalb der Abschlußscheibe 14 gelegenen Festpunkts 22, zu dem das Zugspannteil 16 durch eine nicht dargestellte Bohrung der Abschlußscheibe 14 hin­ durchgeführt ist.

Fig. 5 zeigt die Ausbildung eines Zugspannteils 16 als mas­ sive Zugstange 26, die gleichachsig mit der Längsachse 24 der Rolle angeordnet ist. Diese massive Zugstange 26 besteht aus Metall, und sie ist im Hinblick auf hohe Betriebstemperaturen im Ofenraum mit einer Kühlbohrung 26′′ versehen, durch die Was­ ser oder Luft zur Abführung der zum Zugspannteil 16 gelangenden Wärme hindurchgeleitet werden kann. Die massive Zugstange 26 ist mit verdickten Enden 26′ ausgebildet, und zwar einstückig, welche die Abschlußscheiben 13, 14 durchsetzen, so daß diese als flache Ringscheiben ausgebildet werden können. Die verdickten Enden 26′ bilden zugleich Drehlagerzapfen 20. Dadurch ergibt sich eine entsprechende Vereinfachung des Rollenaufbaus mit der Möglichkeit, eine Spannvorrichtung 21 einzusetzen, die nahe der Abschlußscheibe 13, 14 koaxial zum Rollenkörper 10 angeordnet werden kann.

In Fig. 1 ist das Zugspannteil 16 an seinen beiden Enden 16′,16′′ von je einer Spannvorrichtung 21 beaufschlagt. Da das Zugspannteil 16 als Seil 18 ausgebildet ist, sind die Seilenden in herkömmlicherweise mit einer Seilkausche 43 versehen, die jeweils ohne das Seilende dargestellt ist und an einem Spann­ zapfen 44 angreift, der gemäß Fig. 1a eine Spanngabel 45 quer durchsetzt, die mit einem abschlußscheibenseitigen Ende 46 auf ein Federpaket 29 drückt, das sich an dem Drehlagerzapfen 20 abstützt. Dieser hat einen koaxialen Aufnahmetopf 47, in die eine das Federpaket 29 stabilisierende Federhülse 48 einge­ schraubt ist, die auf einen Ringbund 46 der Spanngabel 45 drückt. Die Federspannhülse 48 ist in der Aufnahmehülse 47 längsverstellbar und drückt das Federpaket 29 entsprechend sei­ ner Einstellung über den Ringbund 46 mehr oder weniger zusam­ men. In gleicher Weise ist auch die Spannvorrichtung 21 der Fig. 4 ausgebildet.

Die vorbeschriebene Spannvorrichtung 21 kann jedoch in mo­ difizierter Form eingesetzt werden, beispielsweise gemäß Fig. 2. Hier umgibt das Federpaket 29 der Spannvorrichtung 21 den Kupp­ lungsstab 40 und stützt sich über eine Druckscheibe 49 an der Abschlußscheibe 13 ab. Andererseits wird das Federpaket 29 durch eine weitere Druckscheibe 50 belastet, und zwar mit einer Spannmutter 51, die auf einem nicht dargestellten Gewinde des Kupplungsstabs 40 mit einem Schlüssel oder einer Hilfsspann­ richtung verstellbar ist.

Fig. 1c zeigt eine Variante einer Spannvorrichtung 21, die insbesondere bei einem als massive keramische Zugstange 19 aus­ gebildeten Zugspannteil 16 zum Einsatz kommen kann. Fig. 1c zeigt eine solche Zugstange 19 in einer Führungshülse 52, an der sich eine Druckscheibe 53 abstützt, die von dem Federpaket 29 beaufschlagt wird, welches sich andernends an der Druck­ scheibe 54 abstützt. Die Druckscheibe 54 wird mit einem Spann­ ring 55 positioniert, der entsprechend einem Verstellteil 56 beaufschlagt wird. Das Verstellteil 56 sitzt auf einem Klemm­ ring 57, mit dem die Zugstange 19 eingespannt wird. Erfolgt eine Verstellung des Verstellteils 56 in Richtung auf das Fe­ derpaket 29, so wird der Druck des Spannrings 55 auf das Feder­ paket 29 erhöht und der Klemmring 57 tendiert dazu, die Zugstange 19 aus der Führungshülse 52 herauszuziehen.

Bei der Klemmvorrichtung 21 der Fig. 3 stützen sich mehrere Zugspannteile 16 gemeinsam an einem Halteteil 25 ab, das als Ringscheibe ausgebildet ist und das Federpaket 29 beaufschlagt, welches sich an der Abschlußscheibe 13 abstützt. Die Abschluß­ scheibe 13 wird von einer Hülse 58 durchsetzt, die einen Drehlagerzapfen 20 umgibt. Gemeinsam mit diesem Drehlagerzapfen 20 ist die Hülse 58 an der dem Inneren 15 des Rollenkörpers 10 zugewandten Innenwand 59 der Abschlußscheibe 13 abgestützt. Das andere Ende der Hülse 58 findet an einem Losanschlag 71 Anlage, während der gegenüberliegende Drehlagerzapfen 20 der Abschluß­ scheibe 14 an einem Festanschlag 60 anliegt. Ein die Hülse 58 konzentrisch umgebendes Federpaket 29 aus Tellerfedern beauf­ schlagt unter Abstützung an der Abschlußscheibe 13 das Halte­ teil 25, welches entsprechend der Einstellung des Einstellteils 56, wie zu Fig. 1c beschrieben, mehr oder weniger vom Rollenkör­ per 10 weggedrückt wird und so die Zugspannteile 16 über die Kupplungsvorsprünge 42 mehr oder weniger spannt.

Alternativ zeigt Fig. 3b eine der Fig. 3 sehr ähnliche Aus­ gestaltung der Spannvorrichtung 21 mit der Abweichung, daß auf ein Gewinde der Hülse 58 eine Spannmutter 61 aufgeschraubt ist, mit der das Federpaket 29 über das Halteteil 25 mehr oder weni­ ger zusammengedrückt ist.

Gemäß Fig. 5 besteht die Spannvorrichtung 21 aus einem ein verdicktes Ende 26′ konzentrisch umgebenden Federpaket 29. Eine auf dem Gewinde des verdickten Endes 26′ verstellbare Spannmut­ ter 61 drückt mit einer Druckscheibe 62 auf das Federpaket 29 und setzt das Zugspannteil 16 entsprechend unter Zug. Die Druckscheibe 62 ist so ausgebildet, daß eine Hilfsspannvorrich­ tung angreifen kann, z. B. an einer Ringfläche 63 einer Ausneh­ mung dieser Druckscheibe 62, so daß die Druckscheibe 62 unbela­ stet verstellt werden kann.

Fig. 6 zeigt ein Ende eines Rollenkörpers 10 im Bereich ei­ ner Durchtrittsöffnung 35 einer Ofenwand 36. An der Stirnfläche 17 des Rollenkörpers 10 liegt der Boden 64 einer topfartigen Kompressionskappe 34 an, deren Ringwand 33 die der Stirnfläche 17 benachbarte Außenumfangsfläche des Rollenkörpers 10 umfaßt. Die Kompressionskappe 34 ist zwischen der Stirnfläche 17 und einer Abschlußscheibe 13 angeordnet, die im übrigen gemäß ir­ gendeiner der in den anderen Figuren dargestellten Abschluß­ scheiben 13 ausgebildet sein kann. Zur besseren Zentrierung der Abschlußscheibe 13 und der Kompressionskappe 34 können beide mit einem passenden Absatz 66 versehen sein. Ferner ist eine Entlüftungsbohrung 69 vorgesehen, die die Abschlußscheibe 13 und auch die Kompressionskappe 34 durchsetzt, so daß das Innere 15 des Rollenkörpers 10 druckentlastet ist. Die Kompressions­ kappe 34 besteht aus Stahl und ist auf den kalten Rollenkörper aufgeschrumpft. Infolge der aus dem Ofenraum herrührenden Tem­ peratur dehnen sich sowohl der Rollenkörper 10 radial aus, als auch die Ringwand 33, letztere jedoch mehr. Es kann daher er­ reicht werden, daß die Ringwand 33 der Kompressionskappe 34 bei Betriebstemperatur, also bei aus dem Ofenraum herrührender Auf­ heizung der Rolle im Bereich des Endes des Rollenkörpers 10, radial keine Kräfte von der Ringwand 33 auf den Rollenkörper 10 ausgeübt werden. Infolgedessen ist der Rollenkörper 10 gegen Splitterbrüche geschützt, die sich ergeben könnten, wenn sich eine direkt an der Stirnfläche 17 anliegende Abstützscheibe 13 schneller ausdehnt, als das der Stirnfläche benachbarte Ende des Rollenkörpers 10.

Das Innere 15 des Rollenkörpers 10 kann leer sein, wenn sich im Inneren 15 nur hitzebeständige bzw. temperaturwechsel­ beständige Bauteile befinden. Allerdings kann es zweckmäßig sein, im Inneren 15 nahe den Abschlußscheiben 13,14 eine Wär­ meisolierung 27 anzuordnen, um die Abschlußscheiben von der Hitze abzuschirmen, die sich infolge des Wärmedurchtritts aus dem Ofenraum in das Innere 15 entwickelt.

Damit die aus dem Ofenraum durch den Rollenkörper 10 in das Innere 15 gelangende Hitze eine massive Zugstange 19 nicht beeinträchtigt, die aus einem hitzeempfindlichen Werkstoff be­ steht, beispielsweise aus Stahl, wird im Inneren 15 gemäß Fig. 5 eine die Zugstange 26 umkleidende Wärmeisolierung 28 angeord­ net. Da die Zugstange 26 in Bezug auf den Rollenkörper 10 mit­ tig angeordnet ist, kann der gesamte Zwischenraum zwischen der Zugstange 26 und der Innenwand des Rollenkörpers 10 mit hitze­ beständiger Wärmeisolierung versehen werden, so daß sich eine wirksame wärmemäßige Abschirmung der Zugstange 26 ergibt, mit der Folge, daß die Kühlung entsprechend reduziert werden kann.

Auf das in Fig. 7 dargestellte Ende 11 des Rollenkörpers 10 drückt eine Abschlußscheibe 13, die aus Keramik besteht. Da dieser Werkstoffspannungs- bzw. bruchempfindlich ist, ist diese Abschlußscheibe 13 auf der Seite der Spannvorrichtung bzw. des Federpakets 29 mit einer konzentrischen drucksteifen Stahlplatte 30 versehen, auf die die Spannkraft der im übrigen nicht dargestellten Spannvorrichtung einwirkt. Diese Spannkraft wird von der Stahlplatte 30 über eine isolierende Zwischen­ schicht 30′ übertragen, die der Wärmeisolierung dient, wie auch dem Ausgleich von Längenänderungen, die sich zwischen der Platte 30 und der Scheibe 13 bei Temperaturwechseln aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten ergeben. Es ist er­ sichtlich, daß der Außendurchmesser der Stahlplatte 30 redu­ ziert ist, wobei die Reduzierung derart bemessen ist, daß sich trotzdem eine Druckkrafteinleitung über die Abschlußscheibe 13 in das Ende 11 des Rollenkörpers 10 ergibt, welche den Möglich­ keiten zur Belastung dieses Rollenkörpers entspricht, d. h. daß keine unzulässigen Radialbelastungen auftreten.

Fig. 8 zeigt eine Abschlußscheibe 13 aus Keramik, die ih­ rerseits von einem aus Keramik bestehenden Rohr 72 belastbar ist, auf das eine Stahlplatte 30 drückt. Die Stahlplatte 30 wird ihrerseits von einem Federpaket 29 belastet. Das Rohr 72 ermöglicht eine Spannkraftübertragung über eine größere Länge, so daß also die wärmesensible Platte 30 und die Abschlußscheibe 13 einen entsprechend größeren Abstand voneinander haben. Eine solche Ausbildung ist vorteilhaft, um möglichst geringe Tempe­ raturgradienten zwischen Ofenraum und Kaltbereich zu erhalten. Die Konstruktion kann auch so eingesetzt werden, daß der Rol­ lenkörper 10 mit seiner Abschlußscheibe 13 im Heißbereich des Ofenraums eingesetzt wird, während die Stahlplatte 30 im Kalt­ bereich angeordnet werden kann. Um die Stahlplatte 30 vor Tem­ peraturbelastungen zusätzlich zu schützen, kann der Innenraum des Rohrs 72 mit Wärmeisolierung 73 versehen werden.

Fig. 8 zeigt des weiteren, daß der Rollenkörper 10 aus kon­ zentrischen keramischen Schichten 31, 32 bestehen kann, die kon­ zentrisch bzw. koaxial mit der Achse 24 der Rolle 10 angeordnet sind. Die innere Schicht 32 besteht aus einer bis zu etwa 1800°C temperaturbeständigen Keramik, die vergleichsweise wi­ derstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen ist. Die Schicht 31 besteht hingegen aus einer Hochtemperaturkeramik, die für einen Temperaturbereich von <1800°C geeignet ist. Sie ist auf die Schicht 32 aufgetragen und auch nur letztere wird durch die Abschlußscheibe 13 axial druckbeaufschlagt.

Das Rohr 72 und auch die Stahlplatte 30 sind im Bezug auf die Abschlußscheibe 13 außendurchmesserreduziert. Diese Reduk­ tion trägt insbesondere dazu bei, daß für die Achslagerung ein kleinerer Außendurchmesser zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann auch eine Rolle mit innerhalb des Ofenraums vergleichs­ weise großem Außendurchmesser ausgebildet werden.

Claims (14)

1. Rolle für Fördergut, insbesondere für Durchlaufofenanla­ gen, mit einem aus keramischem Werkstoff bestehenden hoh­ len, insbesondere nach einem thermischen Spritzverfahren hergestellten Rollenkörper (10), dessen Enden (11, 12) von daran festsitzenden Abschlußscheiben (13, 14) verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper (10) von den Abschlußscheiben (13, 14) axial druckbeaufschlagt ist, die von mindestens einem das Innere (15) des Rollen­ körpers (10) durchsetzenden betriebstemperaturbeständigen oder gegen die Betriebstemperatur geschützten Zugspannteil (16) mit je einem Spannteilende (16′, 16′′) gegen die Stirnflächen (17) des Rollenkörpers (10) gezogen sind, und daß mindestens ein Spannteilende (16′) scheibenaußenseitig im Sinne der Druckbeaufschlagung des Rollenkörpers (10) spannbar ist.

2. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugspannteil (16) ein aus Keramikfasern bestehendes Seil (18) oder eine massive Zugstange (19, 26) ist.

3. Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Zugspannteil (16) gleichachsig mit dem Rol­ lenkörper (10) angeordnet ist, beide bedarfsweise mit ei­ nem Drehlagerzapfen (20) versehene Abschlußscheiben (13, 14) durchsetzt und mit mindestens einer Spannvorrich­ tung (21) an einer Abschlußscheibe (13, 14) oder an deren Drehlagerzapfen (20) abgestützt ist.

4. Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, als Seil (18) ausgebildetes Zugspannteil (16) einen an der einen Abschlußscheibe (14) angeordneten Festpunkt (22) hat und um Umlenkstellen (23) beider Ab­ schlußscheiben (13, 14) zwischen diesen mehrfach hin und her zu der anderen Abschlußscheibe (13) geführt ist, die es durchsetzt und an der es mit einer Spannvorrichtung (21) abgestützt ist.

5. Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere um die Achse (24) des Rollenkörpers (10) herum gleichmäßig verteilte Zugspannteile (16) vorhanden sind, die jeweils mindestens eine Abschlußscheibe (13) durchset­ zen und an dieser entweder jeweils mit einer Spannvorrich­ tung (21) abgestützt sind oder gemeinsam an einem Halte­ teil (25) angreifen, das Bestandteil einer gemeinsamen Spannvorrichtung (21) ist.

6. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugspannteil (16) eine metallene Zugstange (26) mit einer Kühlbohrung (26′′) ist.

7. Rolle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichachsig mit dem Rollenkörper (10) angeordnete metal­ lene Zugstange (26) verdickte, die Abschlußscheiben (13, 14) durchsetzende Enden (26′) hat, die als Widerlager für eine auf die Abschlußscheiben (13, 14) einwirkende Spannvorrichtung (21) ausgebildet sind.

8. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper (10) in seinem Inneren (15) in der Nähe der Abschlußscheiben (13, 14) mit diese vollflächig abschirmender Wärmeisolierung (27) versehen ist.

9. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 3 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper (10) in seinem Inne­ ren (15) mit einer eine oder mehrere metallene Zugstangen (26) umkleidende Wärmeisolierung (28) versehen ist.

10. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (21) ein Federpaket (29) hat, über das das Zugspannteil (16) im Sinne der Druckbeauf­ schlagung des Rollenkörpers (10) spannbar ist.

11. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Abschlußscheibe (13, 14) aus Keramikwerkstoff besteht und spannvorrichtungsseitig mit einer drucksteifen Stahlplatte (30) versehen ist.

12. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die bedarfsweise außendurchmesserreduzierte Stahlplatte (30) mit einer isolierenden Zwischenschicht (30′) oder mit einem aus Keramik bestehenden Rohr (72) auf die Abschlußscheibe (13, 14) gedrückt ist.

13. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rollenkörper (10) aus konzentrischen kerami­ schen Schichten (31, 32) besteht, deren äußere (31) ver­ gleichsweise temperaturwechselfester ist und deren innere (32) vergleichsweise widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchungen ist, und daß nur die innere keramische Schicht (32) des Rollenkörpers (10) von den Abschlußschei­ ben (13, 14) druckbeaufschlagt ist.

14. Rolle nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden (11, 12) des Rollenkörpers (10) jeweils von einer Ringwand (33) einer topfartigen Kompressions­ kappe (34) umfaßt sind, die bei Betriebstemperatur radial praktisch drucklos ist.