I N R O L L E N o F E N

In Rollenöfen kommen bei niedrigen Temperaturen meistens Stahlrolleπ zur Anwendung, bei höheren dagegen Keramik— rollen. Und doch werden bei den heute üblichen Anweπdungs- temperaturεn in vielen Fällen die Festigkeitsgreπzeπ dsr eingesetzten Rollen erreicht oder überschritten, sodass es zu vorzeitigem Ξrsatzbedar-f und hohen Kosten kommt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die An- wendungsgrenzen vorhandener Rollen in Rαllenöfen mit mög¬ lichst einfachen, kostengünstigen und im Alltag einfach :u handhabenden Mitteln auszudehnen.

Hierzu könnte man etwa die Rollenenden in speziell am Ofen vorzusehenden Vorrichtungen fest einspannen, wobei diese zugleich verstellbar sind bzgi . Winkel und Nähenversatz zwischen linker und rechter Seite. Allerdings stehen die— ser Lösung in der Praxis gewisse Nachteile entgegen

1. Eine Nachrüstung an bestehenden Öfen ist kaum reali¬ sierbar.

2. Die Anforderungen an die Präzision der Ofenvorrichtun— gen zur Rollenlagerung sowie bei der Bearbeitung der Rollεnenden sind relativ hoch.

ERSATZBLATT

*_-*. Die optimale tins eiiung aer Vorrichtu g sowie αeren Ü erwachung erfordert gründlich geschultes Personal.

4. Die Kosten für die er orderlichen Vorrichtungen an den Rollenöfen sind relativ hoch.

5 Zur Vermeidung dieser Nachteile geht der hiermit vorgeleg¬ te weg ΞUΓ Lösung der Aufgabe von dem Umstand aus, dass die in der Praxis eingesetzten Rαilen i.a. nicht massiv, sondern hohl sind. Die erfindungsgemässe Lösung der Aufga¬ be sieht daher vor, in der Verlängerung der Rollen jeweils lö über ihr linkes und rechtes Ende hinweg am Ofen Raum für zusätzliche Anordnungen z schaffen und ausserdem einen vorzugsweise rotationssyraraetrisehen Stab CD geeigneter Di ensionϊerung Cs. Figur 1) mit dem kürzeren Ende bu(2) (Schaft) in das Rollenende zu stecken und mit dem längeren

/ Ende b^ (3) aus der Rolle (4) herausragen zu lassen. Zu¬ sätzlich wird das Stabende mechanisch fest mit der Rolle verbunden, z. B. mit Hilfe des Zapfens 5) , so dass es der Drehung der Rolle beim Ofenbetrieb folgt. Die Länge b^, CΞ) des Rollenschaftes einerseits sowie der Innendurchmesser

20 D£ (6) der Rolle bzw der Aussendurchmesser d _a C7) des Sta¬ bes andererseits werden so aufeinander abgestimmt, dass der Stab mit nur geringem Spiel und geringer Neigung zur Roilεnachse in der Rolle sitzt, so dass er sich gleich- m ssig mit der Rolle drehen kann. Als Stabmaterial wird vorzugsweise Stahl eingesetzt.

ERSATZBLATT

Beeignete Dimensiαπierung des Stabes bedeutet aber zusätz¬ lich, dass mit dem Stab ein bestimmtes Bi gemornent auf da≡ Rαlienende ausgeübt werden soll, das je nach Voraussetzun¬ gen für jeden Anwendungs aϊ1 speziell ermittelt werden

S uss. Dieses Biegemoment il wird am günstigsten so gewählt, dass der Spannungsverlauf im Inneren der Rolle innerhalb des. O ens möglichst klein bleibt, an den Dfenwänden also entgegengesetzt gleich gross wird wie im Spannuπgsmaximum in der Nähe der Roilenmitte. Dieser günstigste Wert i -

^• ό des Biegemomeπtes bestimmt sich αlgandεrmassen a) bei ins iti er Anordnung zu

S L G1<1> M _ig = — •( 2 + 3 r - r s + p _ig ) mit

GR = Rolieπgewicht

L.p = freie Länge der Rolle = Abstand zwischen ι£ ^" den Rollenlagern r •= Gg / Gp*. <Gg = Gewicht des Besatzes auf der ftolle)

Ξ = Bg / L.c (Bg = Besatzbrei te) p _i ^χ _α 9 = <St+14 ⁾ u - lώ ⁽ l+t 5 ⁽ i-s ⁾ r t = Bg / L-p <Bg = l i chte Of enwei te)

b) bei bei_dsei.ti_g.er Anordnung links und rechts zu jeweils

Gl<2> M*? _α = —--(üril-s ⁾ +3u+ -t (rs<2-t>-2r-t)'>

^• — ^y 24 N *? /

ERSATZBLATT

Um diese Biegemomeπte in der Praxis zu erzielen, können grundsätzlich Aussendurchmesser. Innendurchmesser und/ oder Länge b iB ^~ des Stabes geeignet dimensioniert werden. Wird dann die Besatzbreite pro Rolle geändert (z.B. wenn bei einem Fliesencfεn Fliesen mit einem anderen Flächen— gewicht gebrannt werden sollen) , kann das hier ür erfor¬ derliche günstigste Biegemoment durch Verwendung eines anderen Stabes erzielt werden.

Wenn der Besatz häufig gewechselt werden muss, üssteπ demnach häufig die Stäbe gewechsalt werden. Ausserdem müssten verschiedene Sätze von Stäben vorhanden sein, wo¬ durch sich die Kosten erhöhen würden. In weiterer Ausge¬ staltung des Erfiπdungsgedankens wird daher vorgeschlagen, auf dem Stab ein verschiebbares, vorzugsweise rotatiαns— ^" symmetrisches ∑usatzgewicht (9) vorzusehen (Figur 1) , das an der gewünschten Position auf dem Stab fixiert werden kann. Dadurch wird es möglich, mit einem Satz Stäbe den

Ofen auch bei wechselndem Besatz zu betreiben, indem das Zusatzgεwicht an der jeweils geeigneten Stelle fixiert 0 wird. Diese Fixierung kann z.B. dadurch erfolgen, dass ein mit (9) verbundener Stift (10) über eine Feder (11) in eine Kerbe (12) des Stabes (1) gedrückt wird (s. Fig. 1).

Im Vergleich zum heutigen Stand der Technik, bei dem keine Spaππungsreduzierung im Rαϊieninnereπ erfolgt, T SO dass sich der Maximalwert: SQ _m der Spannung zu

ER _S A _T ZBLATT

^* -**:2 - s>>

chanmoinent 2. Ξracεs der Rolle ergibt und in Dfenmitte auftritt, wird durch das Anle¬ gen des jeweils günstigsten Biegemo.Tiεntεs an den Rcl— ienenden dieses Spaπnungsmauimum so weit wie im Ofen- inneren nur möglich herabgesetzt, und zwar .) bei e__n.sei_t_^g^r_Aπαrdnung_ auf

D _a G _σ L. _j . ,3 2 9 -,

Bl<4> S ₁ _ _m = — ---C-p _lg (l+t)+6t u- <3.(l+r)+-r(l-s)Xl-t>> das etwas ausserhalb der Dfenmitte vorliegt, und iv zwar verschoben in Richtung vo Rollenende weg, an das das Biegemoment angelegt ist, bzw b) bεi._bei_dsei.t_Ls.ec_An ________dnunq_ a f

D _a -B -L 2

Gl<5> S - ^* .. . _m -X. = ——-—- ( 6τ.t-C l - s ) + 3 t »u )

96«I das in Dfenmitte vorliegt. ^• ήS ^" Zusammen mit der zugehörigen Eichkurve des Rolleππer— stεllers, die die maximale Spannungsbelastbarkeit des eingesetzten Rollenmaterials als Funktion der Tempera¬ tur ausweist, kann daraus inεb. die maximale Tempera— turbelastba keit ermittelt werden.

ÄJÖ Zur Illustration der erläuterten Vorschläge soll das folgende Beispiel eines Fliesεnαfens dienen : ( i) Die Rollendaten seien vorgegeben mit

D _a / D__ / Lp.* = 27 mm / 17,1 mm / 3300 mm

Dabei ist Lr? die Länge der Rolle im Anliefe- •L rungszustand. Beim Einbau cer Rolle in den

Dfeπ stehen die RαlIenenden links bzw. rechts um das (in der Praxis jeweils kurze) Stück

^• u, lι bzw L _{u r} üoεr die Lagerung nach aussεn hinaus, so dass sich die --sie Länge ergibt zu

E _RSAT Z _BL ATT

^• —f ^{~ *} -R ^{- ~} - , l ^{~~ L} u,r Im Beispiel etwa seien L _u - ^• _ =~ L _{u r} = 50 m m. so¬ dass sich die freie Rollsnlänge L ergibt zu

Lx = 3200 mπt ^* ( ii) Die Ofεnvorgaben seien

B-= B / S-D = 2200 mm 2400 mm / 1,6 fco

Dann würden gemäss Sl 3> die üblicherweise für den

FLiesenbraπd eingesetzten Rollen auf Basis von

Al mini msilikaten bei freier Anordnung einer in— O nereπ Spannung von maximal ^s 0,m ^{= 114 k} P ^{' cm} ausgesetzt sein und daher bei Zugrundelegεn einer für solche Aiuminiumsiiikatε typischen Ξichkurve

Anwεπdungstempεratureπ von maximal i 5 ^~ ca. T ₀ . _m = 960 °C vertragen, was für den Fliesenbrand in aller Regel nicht ausreicht. Daher sollen. ie Rollenspaπnuπgen im Dfeniπneren gemäss der vorliegenden Erfindung verringert werden durch den Einsatz von Stahlstä— •2*0 ben mit (s. Figur 1)

Ciii) Aussendurchmesser ό - — 17 mm (Vollstab)

Länge b = 1000 mm •= 1 tn b -= 200 mm, daher bι. _c = 250 mm, daher b _a = S00 mm, daher b* _j _ = 750 mm ^• * _" ■»"• ^• ' Der Stab allein würde daher ein Biεgemomeπt von

Mg-h = — 53,1 kp cm ausüben.

Sei das Zusatzgewicht 9) ausserdem Z •= 2,5 kp.

i. Die heute existierenden Rollenöfen erlauben auf der Rαlienantriebsseite keinen Zugang zum Rollenende, v O wohl aber auf der gegenüberliegenden Seite, sie kön¬ nen also einseitig nachgerüstet werden. Für das gün¬ stigste anzuwendende Biegemoment Mι„ ergibt sich im

ERSATZBLATT

S ΞD da.

M<- - 191,3 ip cm

^• undlagεn zur ώerecnnuπc von B egemomeπten in einer Entfernung ^s la ^15 von ei, , ... cm _s. Fiqur 1 vom Lager de. angeordnet werπan. Dadurch würde sich die maximale Rollenspannuπg im Ofen reduzieren auf

S- _j . _m = 53,2 kp / c. ^•* - ^* . ^*" <s. 61 ^*• i sodass sicn bei Verwendung derselben Eichkurve wie

4<> vorher eine maximale Anwεndungstεmperatur von ca. 1 , = ' '. ^• ->= ^■ ; Or ergeben würde. Dies bedeuzet eine Steigerung um ca. 165 ^α C und reicht in einigen Fällen für einen Fliε- seπbetrieb bereits aus.

-r∑. Wenn durch Umkoπstru tion des Rciienofens sogar eine bei.dse_Lti.ee Anordnung von Stäben, möglich ist, erge¬ ben sich analog

^M 2g,l = ^M 2g,r = ^" 1=9 ^• *= » cm

^0 ^s 2,m = 34,4 kp cm (s. B1 5>)

*2,m = 1215 °C womit alle üblichen Fliesenbrennvorgänge abgedeckt werden. Zusammen assung :

A n o r d n u n g

15

0 In Fortsetzung des Beispiels werce nun angenommen, dass ein Wechsel das Flieseπoesazzes \ ergeno en werceπ soll,

E _RSAT Z _B LATT

«-;= ^■ =-=• älsd rlxBStrn mit einem höheren Besatzcewicht ge¬ brannt werden sollen, etwa. f~i—-. ^• ****; ^* "_-* ^* ""- ^• =--*****

:=*-!_ ^* *__- l.=- ^' =*. -o,.- --;--.>*,_; KP :_m- w rα; Weiterhin würden sich dann folgende Resultate ergeben

A n o r d n u n g bisher I einseitig I beidseitig

Gunst. Biegεmom. / kp cm "."TJ ^* -} J\_ . 1 -=i \ *n Abstand zw. Σ u. Lager/cm 67,7 38,9 -\0 Max. Spannung / kp/cm-^ 114 67,9 40,7 au . An εnd.temo. x a*. / ^D C 900 1090 1195

Bei einem Roilεnofεn mit beidssitiger Möglichkeit zur Anwendung von Biegemomεnteπ wäre also bei der Änderung des Fliεsenbesatzes von 1,6 kp / Rolle auf 2,2 kp /Rol— f? 1s lediglich eine beidseitige Verschiebung des Zusatz— gewichtes Σ um S,5 cm nach ausεsn erf rderlich, näm¬ lich von der Lage bei ε* g ⁼ 30,4 cm auf e ^ — 3S,9 cm.

Das Beispiel zeigt zugleich, wie einfach die Handhabung in der Praxis ist. Auch die Überwachung, ob tatsächlich

/JO das günstigste Biegε o ent hei allen betroffenen Rollen angelegt ist, gestaltet sich sehr einfach. Dazu braucht bei nur einer einzigen Rolle die Lage des Zusatzgewich— tes C9) genau überprüft zu. werder; , alle anderen Rollen lassen sich dann dadurch kontrol ieren, ob ihre. Zusatz—

_/ 5 gewichte -fluchten.

Natürlich ist es nicht zwingend, dass in der Praxis ge¬ nau M*Lg bzw M^ _Q angewendet werden. Denn selbstverständ¬ lich bringen alle Biεgεraomεnte M, die zwischen M = 0 und M = M- _j „ bzw M — M^*- liegen, bereits eine Reduzierung der JÖ inneren Rollεnspanπung, wenn auch nicht di e günstigste. Auch dem Betrag nach grössera Biegemofr.επte als |M-Ϊ. _C | bzw bringen solange noch eine Spannungsrεduziε—

ruπg gegenüber freien S ilen, wie ein Grenzwert | ^'~ - ^' -: _r | unterschritten bleibt, der sich aus der Bedingung SSrl < Sθ,,-n wis folgt ergi t : ζ a) bεi__=i_πsei. i.cer_Anordnuπ≤_

Gl<7> Mi )u

Bei obigem Beispiel ergibt sich M _j _ g _r = — 343,S pcm b ._bei_beidseitiger_Anordnung_

4 1 — + ^■ Gl<8> n-y _{3 Sr} = M-^o - M-> _G ~- ,

^• 10 was sich bei symmetrischer Anordnung vereinfacht zu

Bl<9> M ₂ ,A,Gr = «2,B,Sr = ² ^ ^* 2g

Für obiges Beispiel folgt: M2 ~~ _r = - 300,3 kp cm.

Ξs erweist sich als besonderer Vorteil des Er indungs— gedankεns, dass zur Vermeidung einer sinnlos hohen Be—

V lastung der Rolle die Biegemc ente mit besonders einfa¬ chen Mitteln begrenzt werden können; indem nämlich die Stablänge hinreichend kurz gehalten wird. Im erwähnten Beispiel etwa reicht die Stablänge von 1000 mm = 1 zur Erzielung eines Biege αmeπtes von höchstens — 250

/•0 kp cm aus, sodass eine sinnlose Überlastung der Rolle völlig ausgeschlossen ist.

Damit die Rollen in ihrer gleichmässigen Drehung durch die Stäbe nicht gestört werdεn, uss der Spalt zwischen Rolle und Stab hinreichεnd επg sein. Dazu reicht es , vollauständig aus, wenn die Achse des Stabes gegen die¬ jenige der Rolle um wsπiger als 0,2 Erad geneigt ist. Das bedeutet, dass bei einer Scha länge b*.. _; von z. 3. 250 mm die Innendurchmesser D _j der Rolle auf den Aussen¬ durchmesser (7) der Stäbe auf ca. 0,S mm abgestimmt sein

E _RSATZB LATT

.-Russen, le z e e sind αnne Scήwisrigte: επ ir,:t einer totalen Toleranz von 0.2 sn ^~~ herstellbar, so dass die Toleranz für die Rolleninπεπdurchmesser bei ca. O.ό x.r. liegen soll. In aller Regel wird es möglich sein, cie≡ ff bereits beim normalen Herstallprozεss ds'-~ Rolle einzu¬ halten, in Ausnahme ällen kann noch ein nachträglicher Schlei rozεss angefügt werden.

Aus Kαstεngrüπdεπ soll während der gesamten Betriebs¬ dauer des Ofens nur ein Satz Stäbe erforderlich sein.

Λ > Da Stahl jedoch weniger hart ist als ^' alle verwendeten Rαl1επ eramiksn, wird sich im Lauf der Jahre ein gawi*. ser Abrieb am Stahlschart auch bei geringem Spalt zur Rolle ergeben. Es kann daher sinnvoll sein, s.-χ-f den Stahlschaft eine Schicht aus einεr Keramik mit ver- _l 5~gleichbarεr oder grössererεr Härte au zubringen.

Da der Betrag des Zusatzgεwichtes C9> beim Dfenbεtriεfc bekannt ist, kann auf dem Stab CD zugleich eine Ξich- skala für die Biegεπiomentε vorgesehen werden, in wel¬ cher Lage des Zusatzgewichtεs (9) sich also welches Zθ Biegεmαmsnt ergibt. Dadurch wird eine besonders rasch? Handhabung bei der Einstellung des gewünschten Biege- momεntes in der Praxis möglich.

ERSATZB _L ATT

gen von mehr als 100 m sind keine usna me — 'erds ^~~ sεhr viele Rollen pro Ofen bεnϊ gt. Um die erforderli¬ che Konstanz bei der Durchlau geschwindigkeit des Εre π— gutes durch den Dfεn zu εrzieler, müssen diε Rollen a. alle denselben Aussendurchmesser und ausserdem b. untersinsπcs r diesεibε Winkslgescnwiπdig eit aufweisen.

Zu- Lösung von b. werden diε Rollenaufnahmen auf der An— triebsseitε synchron aπgεtriεben. Dazu wεr εn nach dem heutigen Stand der Technik dεr Antrieb bzw die für die Aπtriebsübertragung er orderl cnen Komponenten in der rückwärtigen Verl ngerung der Rollen angeordnet. Daher sind die Roilenεnden bisher nicht für zusätzliche Anord-

^* fό nuπgeπ zugänglich. Das aber bedeutet, dass bestehende

Rollεπöfεn mit dεr erfiπdungsgεmässeπ Anordnung nur ein¬ seitig nachgsrüstεt werdεn können, nämlich nur auf dεr der Aπtriεbssεitε gegenüberliegenden Ofεnssits. ∑n weite¬ rer Ausgestaltung des Er indungsgedankens wird daher vαr- ^j O geschlagen, dass auf dεr Aπtriebssεite des Rcllencfεns der Antrieb und die Antriebsübertragung oberhalb oder unterhalb derjenigen Ebene angeordnet werden, die durch diε Aneinanderreihung der Roller, definiert ist.

Eine Lösungsmöglichkei besteht εiwa darin, dass diε tC Rollenaufnahmen jeweils einen Zahnkranz tragen und dass die Vielzahl der Zahnkränze von einer gemeinsamen Kette angetrieben wird. Dabei wird die Kette als ganzes entwe¬ der oberhalb oder unterhalb der Rollenεbene angeordnet.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass nur eins einzelne Rolleπaufnähme von cbsrπalb oder unterhalb dεr Rollenebene angetrieben wird. Dazu* kann die Antriebs-

TZBLATT

- _* ^• =_._.= .^. psra._._e_ zur .-o-.__.enac. ^~ se _ egen na exe r-c-- lεnaufnahne ühεr Zahnkränze antreiben. Liegt: diε An¬ triebswelle nicht parallel Cz.E. senkrecht) zur Ro Isn¬ achse, so kann de-- Antrieb der Rollenau n iTte z.E. durch Kegel ädε /Telisrräder erfolgen. Diε Synchronisa¬ tion der Drehbewegu gen der einzelnen Rc ienau nahmen untereinander erfolgt dann über je ein Zwischenr.sc zwi¬ schen zwei benachbarten Rollersaufnahmen mit εnt.spre— chen sn ∑ahn ränzen. Eine dritte Möglichkeit sieht , dass einε angεtriε- bene Wells parallel zur Dfεnachse (also senkracht zu den Rα iεnachsεn) entweder oberhalb oder unterhalb der Rollεπencεn angeordnet wird, i ≡ Übertragung der Kel— lεnrαtatioπ auf diε Rollenau nahmen kann dabei über Schraubenräder mit Schrägvεrzahnung erfolgen.

n weiterer Ausgestaltung des Erfiπd πgsgεdanfcεns wird schlxessiich vorgeschl gen, diε Rollenauf ahmen nicht mehr — wie beim heutigen Stand der Technik — auf der Stirnseite zu schliessεn, soπdεrn in ihr εiπε zentri— sehe, kreisförmige Öffnung vorzusehen, deren Durchmes¬ ser mindestens so gross ist wie der Innendurchmesser der Rolle, so dass in da.s von der Rollenaufnähme um¬ schlossene Rollendende ohne Schwiεrigkeitεn εin Stab einge ührt werden kann.

ERSATZBLATT

^~~ i ^~ z. Hilfe der ,'c ^** -g=r.ar. ^_~ εr ^' -'zrszhl3-. ≡ lassen s cr diε er indun szenas≡ caεchπebenen Anordnungen von Rc - 1επ auf beiden Ofensei-en verw rklichen, so dass die Vorteils des Er πdungsgεdaπ ens in vollem Au≡mass zu— b gängiich werden.

Es kann zugleich davon ausgegangen wsfcεr., dass bei neu konzipierten cfen nicht grundsätzlich nεnnenswsrt höhere Kosten für diε erfiπcur.gs εmäss ,'orgeszhlagenε Ges5.mtanordnung von Eoliεnaπzπeo ιr_ci. Antriεbsübεr— D tragur.c sowie von Rollenau nahmε und Roll nlaςsr eni- εtεhεπ werden. Das aber be εutεt, dass bei neu gεbau— tεπ Öfen diε Vorteile der Erfindung mit nur rεiati ^* - ^* geringεm Mehraufwand gegeπü ε-"- den Öfen nach dem heu¬ tigen Stand der Technik erzielbar sine. Eεrsit≡ beste—

Λ 5 ^" hεncε öfεr. auch auf der Antriεbsssite umzurüsten, dürftε allerdings relativ aufwεndig sεin.

ERSATZB _L ATT