DE3924277C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine keramische Transportwelle für Horizontal- Durchlauföfen zum Erwärmen von Glasscheiben auf Biege- oder Vorspanntemperatur, mit einer metallischen Endkappe auf wenigstens einem Ende der Welle, wobei der Innendurchmesser der metallischen Endkappe größer ist als der Außendurchmesser des Wellenendes, und in dem Zwischenraum zwischen der Welle und der Endkappe ein metallischer Zwischenkörper angeordnet ist, der auch bei Vergrößerung des Innendurchmessers der Endkappe infolge Wärmeausdehnung die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Metallkappe und dem Wellenende sicherstellt.

Keramische Transportwellen, wie sie im heißen Teil von Rollenöfen für die Erwärmung von Glasscheiben auf Biege- und/oder Vorspanntemperatur Verwendung finden, werden in vielen Fällen mit metallischen Endkappen versehen, über die die Ankoppelung der Transportwellen an einen Drehantriebsmechanismus oder die Drehlagerung der Transportwellen erfolgt.

Die Befestigung der Endkappen auf den keramischen Transportwellen ist deswegen problematisch, weil die Transportwellen während des Betriebs sich stark erwärmen, wobei die Wellenenden mit den Endkappen Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius erreichen können. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des die Endkappe bildenden Metalls wesentlich größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Keramikmaterials der Transportwellen, vergrößert sich dabei die Metallkappe, so daß sie sich von dem Wellenende löst. Man muß deshalb zusätzliche Maßnahmen treffen, um das Lösen der Endkappe von dem Wellenende bei hohen Temperaturen zu vermeiden.

Aus der US-PS 44 04 011 ist eine Transportwelle mit einer metallischen Endkappe bekannt, bei der der Innendurchmesser der metallischen Endkappe größer ist als der Außendurchmesser des Wellenendes, und in dem dadurch entstehenden Zwischenraum zwischen dem Wellenende und der Endkappe eine Reihe von Blattfedern unter Spannung derart angeordnet sind, daß der mittlere Bereich der Blattfedern gegen die Umfangsfläche des Wellenendes drückt, während sich die Endbereiche der Blattfedern an der Innenwand der Endkappe abstützen. Die Vorspannung der Blattfedern ist bei Raumtemperatur so groß, daß die erforderliche Druckwirkung durch die Blattfedern auch dann noch ausgeübt wird, wenn sich bei Erhöhung der Temperatur der Zwischenraum zwischen dem Wellenende und der Endkappe in radialer Richtung vergrößert. Der Anwendung dieser Lösung sind jedoch dadurch Grenzen gesetzt, daß die Blattfedern ihre Federeigenschaften bei höheren Temperaturen verlieren, so daß diese Endkappenbefestigung nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen eingesetzt werden kann.

Ferner ist aus der US-PS 43 99 598 eine gattungsgemäße Transportwelle mit einer metallischen Endkappe bekannt, bei der der Zwischenkörper zwischen der Welle und der Endkappe aus einem zylindrischen Ring aus gehärtetem Federstahlblech besteht, der einen axialen Schlitz besitzt und entlang seinem Umfang mit sich in radialer Richtung erstreckenden Auswölbungen versehen ist. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der metallischen Endkappe und der keramischen Transportwelle erfolgt wiederum durch die Federwirkung des elastisch verformten Federrings. Auch diese bekannte Lösung eignet sich naturgemäß nicht für den Einsatz bei höheren Temperaturen, bei denen der Federstahl seine Federeigenschaften verliert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigung für eine Endkappe auf dem Wellenende einer keramischen Transportwelle zu schaffen, die für einen sicheren Halt der metallischen Endkappe auch bei verhältnismäßig hohen Temperaturen sorgt, bei denen die bekannten Befestigungsarten versagen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der in dem Zwischenraum zwischen der gegenüber dem Außendurchmesser der Welle einen größeren Innendurchmesser aufweisenden Endkappe und dem Zylindermantel des Wellenendes angeordnete Zwischenkörper eine diesen Zwischenraum ausfüllende, wenigstens einen axialen Schlitz aufweisende Hülse aus einem Metall mit einem größeren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des die Endkappe bildenden Metalls ist, so daß die Wärmeausdehnung der Hülsenwand in radialer Richtung die durch die Wärmeausdehnung der Endkappe bedingte Vergrößerung des Innendurchmessers der Endkappe kompensiert.

Vorzugsweise weist die zylindrische Hülse mehrere axiale Schlitze auf, so daß mehrere Hülsensegmente entstehen. Die Wärmeausdehnung in tangentialer Richtung der Hülse führt wegen dieser Schlitze nicht zu einer Vergrößerung des Durchmessers der Hülse, da die Hülse auf den Widerstand der Wand der Endkappe stößt und infolgedessen die tangentiale Wärmeausdehnung der Hülse lediglich zu einer Verringerung der Breite der Schlitze in der Hülse führt. Die Volumenausdehnung der Hülse in radialer Richtung kommt jedoch voll zur Wirkung. Material und Wandstärke der Hülse müssen dabei in Abhängigkeit von den Wärmeausdehnungskoeffizienten des für die Transportwelle verwendeten Keramikmaterials und des für die Endkappe verwendeten Metalls so gewählt werden, daß die durch die Erwärmung bedingte Vergrößerung des Radius der Endkappe der durch die Erwärmung bedingten Erhöhung der Wandstärke der Hülse entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Von den Zeichnungen zeigt, jeweils in perspektivischer Darstellung

Fig. 1 einen Endabschnitt einer keramischen Transportwelle mit einer erfindungsgemäß befestigten Endkappe, und

Fig. 2 eine den Zwischenkörper zwischen der Endkappe und der keramischen Transportwelle bildende Metallhülse.

Die Transportwelle 1 besteht beispielsweise aus schmelzgegossenem oder aus gesintertem Siliziumdioxid. Sie kann als vollzylindrischer Körper oder als hohlzylindrischer, das heißt, rohrförmiger Körper, ausgebildet sein. Statt aus oxidischem Material kann sie auch aus einem anderen hitzebeständigen Material bestehen, beispielsweise aus Siliziumkarbid. Bei der Anwendung solcher Transportwellen in einem Durchlaufofen für die Erwärmung von Glasscheiben auf ihre Biege- oder Vorspanntemperatur beträgt der Durchmesser der Transportwelle größenordnungsmäßig etwa 5 Zentimeter.

Auf dem Wellenende ist die Endkappe 2 aus hitzebeständigem Stahl befestigt. Die Endkappe 2 umfaßt im dargestellten Fall einen hohlzylindrischen Abschnitt 3 und eine Kopfplatte 4, die mit einem zentrischen Wellenstumpf 5 versehen ist. Der Wellenstumpf 5 dient beispielsweise für die Ankopplung der Transportwelle an einen geeigneten Antrieb, der für eine synchrone Drehbewegung aller Transportwellen sorgt.

Die metallische Endkappe muß nicht unbedingt mit einer Kopfplatte versehen sein, sondern es kann sich auch um einen einfachen metallischen Hohlzylinder handeln. Die Ausbildung der Endkappe als Hohlzylinder ist beispielsweise dann ausreichend, wenn die Transportwelle im Bereich der Endkappen gelagert ist, oder wenn der Drehantrieb der Transportwellen durch ein angetriebenes Band erfolgt, auf dem die Endkappen aufliegen und durch Reibkontakt in Drehbewegung versetzt werden.

Im dargestellten Fall weist die keramische Transportwelle auch in ihrem von der Endkappe 2 eingefaßten Endbereich denselben Durchmesser auf wie in ihrem dem Transport der Glasscheiben dienenden Mittelabschnitt. Der Außendurchmesser der Enkappe 2 ist daher um soviel größer als der Außendurchmesser der Transportwelle 1, wie es der zweifachen Wandstärke des hohlzylindrischen Abschnitts 3 und der zweifachen Wandstärke der zwischen der Transportwelle 1 und der Endkappe 2 zwischengeschalteten Hülse 6 entspricht.

Selbstverständlich läßt sich die Erfindung jedoch auch in der Weise ausführen, daß der Endabschnitt der Transportwelle 1 im Bereich der Endkappe 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als in ihrem Mittelabschnitt, und daß die Endkappe 2 beispielsweise denselben Durchmesser aufweist wie die Transportwelle in ihrem Mittelabschnitt.

Die zwischen der Transportwelle 1 und dem hohlzylindrischen Abschnitt 3 der Endkappe zwischengeschaltete Hülse 6 hat die Form eines Hohlzylinders mit einer Wandstärke S und mit axialen Schlitzen 7, 8 und 9. Der Schlitz 7 ist in diesem Fall als über die gesamte Länge der Hülse 6 durchgehender Schlitz ausgebildet. Um den Zusammenhalt der Hülse bei Vorhandensein mehrerer Schlitze zu gewährleisten, sind die weiteren Schlitze 8 und 9 nicht als durchgehende Schlitze ausgebildet, sondern sie enden jeweils in einem kurzen Abstand A vor einer Basisfläche der Hülse, so daß die einzelnen Hülsensegmente durch den dort jeweils verbleibenden Steg 10 miteinander verbunden bleiben. Zweckmäßigerweise sind die Schlitze 8 und 9 so ausgeführt, daß der jeweils verbleibende Steg 10 abwechselnd an dem einen und an dem anderen Ende der Hülse 6 liegt.

Wie bereits erwähnt, muß die Wandstärke S der Hülse 6 einen bestimmten Mindestwert aufweisen, damit der erfindungsgemäße Zweck erreicht wird, wobei dieser Mindestwert einerseits von dem Durchmesser der Transportwelle bzw. des von der Endkappe umgebenen Endes der Transportwelle und andererseits von den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Transportwelle, der Endkappe und der Hülse abhängt. Diese Abhängigkeit läßt sich rechnerisch ermitteln.

Bezeichnet man den Durchmesser der Transportwelle mit D, den mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Keramikmaterials, aus dem die Transportwelle besteht, mit α₁, den mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metalls, aus dem die Endkappe besteht, mit α₂, und den mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metalls, aus dem die den Zwischenkörper bildende Hülse besteht, mit α₃, so ergibt die mathematische Ableitung folgende Abhängigkeit zwischen der Wandstärke S der Hülse und den genannten Größen:

Wird beispielsweise für die Transportwelle 1 von 50 mm Durchmesser ein Silikamaterial mit α₁ = 0,6 · 10⁻⁶ K⁻¹, für die Endkappe ein hitzebeständiger Stahl mit α₃ = 4 · 10⁻⁶ K⁻¹, und für die Hülse Aluminium mit α₂ = 23 · 10⁻⁶ K⁻¹ verwendet, dann ergibt sich aus der obigen Formel, daß zur Kompensation der wärmebedingten Durchmesservergrößerung der Endkappe die Wandstärke der Hülse 4,5 mm beträgt.

Claims (5)

1. Keramische Transportwelle für Glasöfen mit einer metallischen Endkappe auf wenigstens einem Ende der Welle, wobei der Innendurchmesser der metallischen Endkappe größer ist als der Außendurchmesser des Wellenendes, und in dem Zwischenraum zwischen der Welle und der Endkappe ein metallischer Zwischenkörper angeordnet ist, der auch bei Vergrößerung des Innendurchmessers der Endkappe infolge Wärmeausdehnung die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Metallkappe und der Welle sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper eine den Zwischenraum zwischen der Welle (1) und der Endkappe (2) ausfüllende, wenigstens einen axialen Schlitz (7, 8, 9) aufweisende Hülse (6) aus einem Metall mit einem größeren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des die Endkappe (2) bildenden Metalls ist, so daß die Wärmeausdehnung der Hülsenwand in radialer Richtung die durch die Wärmeausdehnung der Endkappe (2) bedingte Vergrößerung des Innendurchmessers der Endkappe (2) ausgleicht.

2. Transportwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) einen über die gesamte Länge der Hülse (6) durchgehenden Schlitz (7) und einen oder mehrere weitere Schlitze (8, 9) aufweist, die kurz vor einer der Basisflächen der Hülse (6) enden, so daß die durch die Schlitze (8, 9) entstehenden Hülsensegmente durch Stege (10) verbunden bleiben.

3. Transportwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Schlitze (8, 9) abwechselnd zu den beiden Basisflächen der Hülse (6) hin geöffnet sind.

4. Transportwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe aus einem hochnickelhaltigen Stahl mit einem mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 2 bis 6 · 10⁻⁶ K⁻¹ besteht.

5. Transportwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem chromlegierten Stahl besteht und einen mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10 bis 25 · 10⁻⁶ K⁻¹ aufweist.