DE2907316A1 - Cooling fan shaft bearing for furnace - passes through furnace wall, with motor outside, and incorporates channel for cooling medium - Google Patents
Cooling fan shaft bearing for furnace - passes through furnace wall, with motor outside, and incorporates channel for cooling mediumInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum gasdichten Befestigen eines Motors an derDevice for gas-tight fastening of a motor to the
wärmeisolierten Außenwand eines Ofens Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gasdichten Befestigen eines Motors an der wärmeisolierten Außenwand eines Ofens, derart, daß die Motorwelle durch einen Flansch und die Ofenwand hindurch in den Ofenraum reicht. thermally insulated outer wall of a furnace The invention relates to a Device for gas-tight fastening of a motor on the heat-insulated outer wall of a furnace, such that the motor shaft passes through a flange and the furnace wall reaches into the furnace chamber.
Motoren zum Umwälzen des Gases in dem Innenraum eines Ofens werden an einem Ofeneinsatz befestigt, der in ein entsprechendes Loch in der Ofenwand einsetzbar ist. Der Ofenwandeinsatz zur Motorhalterung weist etwa zylindrische Gestalt auf, während der Durchmesser etwa dem Durchmesser des Umwälzflügelrades entspricht.Motors are used to circulate the gas in the interior of a furnace attached to a furnace insert, which can be inserted into a corresponding hole in the furnace wall is. The furnace wall insert for the motor mount has an approximately cylindrical shape, while the diameter corresponds approximately to the diameter of the circulating impeller.
Damit über den Ofenwandeinsatz möglichst wenig Wärme aus dem Innenraum des Ofens abgeführt wird, weist dieser auf der dem Innenraum zugekehrten Seite entsprechendes Isoliermaterial auf, das auf diese Weise eine Fortsetzung der Innenwandverkleidung des Ofenraumes darstellt. Die Motorwelle ragt durch den Einsatz und das Isoliermaterial hindurch und trägt an ihrem Ende ein Umwälzflügelrad.This means that as little heat as possible from the interior is passed through the furnace wall insert of the furnace is discharged, this has the same on the side facing the interior Insulating material, which in this way is a continuation of the interior wall cladding of the furnace chamber. The motor shaft protrudes through the insert and the insulating material through and carries a circulating impeller at its end.
Zur gasdichten Abdichtung der Motorwelle sind in dem Ofenwandeinsatz eine oder mehrere Dichtungen vorgesehen, die an der Motorwelle anliegen.The furnace wall insert is used to seal the motor shaft in a gas-tight manner one or more seals provided that rest on the motor shaft.
Während des normalen Ofenbetriebs nimmt das in den Ofenraum ragende Wellenende zusammen mit dem UmwälzflUgelrad näherungsweise die in dem Ofenraum herrschende Temperatur an und leitet die aufgenommene Wärme zu der Dichtung in dem Ofenwandeinsatz und dem Motor weiter. Wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, 60 ist.During normal furnace operation, the protruding into the furnace space takes The shaft end together with the circulating impeller is approximately the same as that prevailing in the furnace chamber Temperature and conducts the absorbed heat to the seal in the furnace wall insert and the engine continues. If no special precautions are taken, 60 is.
die Wellentemperatur im Bereich der Wellendichtungen zu hoch, um einen störungsfreien Dichtungsbetrieb zu gewährleisten, d.h. die Wellentemperatur ist so hoch, daß die anliegenden Wellendichtungen gegebenenfalls verbrennen.the shaft temperature in the area of the shaft seals is too high to to ensure trouble-free sealing operation, i.e. the shaft temperature is so high that the adjacent shaft seals may burn.
Um die Motorwelle im Bereich der Abdichtung zu kühlen, sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Es gibt Konstruktionen, bei denen mit Wasser bzw. bl und solche, bei denen mit Luft bzw. Gas gekühlt wird. Bei allen bekannten Konstruktionen sind jedoch zusätzliche Bauteile nötig, um die Kühlung der Welle und der Wellenabdichtung zu gewährleisten.There are various ways of cooling the motor shaft in the area of the seal Measures known. There are constructions in which with water or bl and those, where air or gas is used for cooling. In all known constructions are however, additional components are required to cool the shaft and the shaft seal to ensure.
Bei einer Reihe von Konstruktionen erstreckt sich die Kühlung auf einen größeren Teil des gesamten Aggregates, so daß nicht nur in gewünschter Weise die Motorwelle gekühlt wird, sondern es wird zusätzlich auch unnötig viel Wärme über den Isoliereinsatz dem Ofeninneren entzogen.In a number of designs, cooling extends to a larger part of the entire aggregate, so that not only in the desired manner the motor shaft is cooled, but there is also an unnecessarily large amount of heat withdrawn from the furnace interior via the insulating insert.
Es sind Konstruktionen bekannt, bei denen zur Kühlung ein Wasserkasten vorgesehen ist. Der Aufbau eines derartigen Wasserkastens ist kompliziert, wobei insbesondere die fluchtende Befestigung des Motors auf dem Wasserkaaten Schwierigkeiten und somit einen erheblichen Kostenaufwand bereiten. Es muß nämlich dafür gesorgt werden, das der Motor mit den in dem Wasserkasten angebrachten Dichtungen fluchtet.There are known constructions in which a water tank is used for cooling is provided. The construction of such a water box is complicated, with especially the flush mounting of the motor on the water kaaten difficulties and thus generate considerable costs. It has to be taken care of that the motor is aligned with the seals installed in the water tank.
Eine andere Vorrichtung, um die Motorwelle im Bereich der notwendigen Dichtungen unterhalb der maximal zulässigen Temperatur zu halten, besteht darin, daß anstelle des Wasserkastens auf der Motorwelle ein weiteres Lüfterrad vorgesehen ist. Dieses Lüfterrad befindet sich zwischen dem Motor und dem Ofenwandeinsatz.Another device to keep the motor shaft in the area of the necessary Keeping seals below the maximum allowable temperature consists of: that instead of the water tank, another fan wheel is provided on the motor shaft is. This fan wheel is located between the motor and the furnace wall insert.
Eine derartige Anordnung ist jedoch nur bis zur Ofentemperatur von 7500 C verwendbar.Such an arrangement is only possible up to the furnace temperature of 7500 C usable.
Es sind weiterhin Konstruktionen bekannt, bei denen die Welle für das Umwälzflügelrad nicht Teil einer Motorwelle ist, sondern beispielsweise über einen Keilriemen von einem seitlich angeordneten Motor angetrieben wird.There are also constructions known in which the shaft for the circulating impeller is not part of a motor shaft, but for example via a V-belt is driven by a laterally arranged motor.
Bei dieser Anordnung ist ein erheblicher zusätzlicher Platzbedarf erforderlich.This arrangement requires a considerable amount of additional space necessary.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Befestigen eines Motors zum Umwälzen von Gasgemischen in dem Innenraum eines Ofens zu schaffen, die bei kompakter Ausführung Ofentemperaturen bis z-m 9500 C zuläßt und gleichzeitig dem Ofeninneren nicht unnötig viel Wärme durch unkontrollierte Kühlung abführt.The object of the invention is to provide a device for attaching a Motor for circulating gas mixtures in the interior of a furnace to create the in the compact design, furnace temperatures up to z-m 9500 C and at the same time the inside of the furnace does not dissipate an unnecessary amount of heat through uncontrolled cooling.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der ein Lager sowie eine Dichtung für die Motorwelle enthaltende Flansch einen von einem Kühlmittel durchströmten Kühlkanal aufweist, der derart angeordnet und bemessen ist, daß die axialen Abschnitte der Motorwelle wenigstens im Bereich des Flansches unterhalb der jeweils zulässigen Höchsttemperatur bleiben.The device according to the invention is thereby able to achieve this object characterized in that the one containing a bearing and a seal for the motor shaft Flange has a cooling channel through which a coolant flows, which channel in such a way is arranged and dimensioned that the axial portions of the motor shaft at least stay below the maximum permissible temperature in the area of the flange.
Hierbei ergibt sich als besonderer Vorteil, daß der gekühlte Flansch integraler Bestandteil des Motorgehäuses ist, wodurch sich die Fertigung und der Einbau des Motors in den Ofenwandeinsatz beträchtlich erleichtern. Weiterhin wird dem Ofeninneren nurmehr im Bereiche des Kühlflansches zusätzliche Wärme entzogen und nicht mehr über die Fläche des gesamten Ofenwandeinsatzes.The particular advantage here is that the cooled flange is an integral part of the motor housing, which makes manufacturing and Make it considerably easier to install the motor in the furnace wall insert. Will continue the inside of the furnace only removes additional heat in the area of the cooling flange and no longer over the area of the entire furnace wall insert.
Der Kühlkanal wird vorteilhaft so ausgebildet, daß er konzentrisch um die Motorwelle mit einem Umschlingungswinkel kleiner als 3600 herumläuft.The cooling channel is advantageously designed so that it is concentric runs around the motor shaft with a wrap angle less than 3600.
Wenn größere Wärmemengen aus dem Flansch abgeführt werden müssen, so kann es zweckmäßig sein, daß der Kühlkanal schraubenförmig, jedoch konzentrisch um die Motorwelle herum angeordnet ist.If larger amounts of heat have to be dissipated from the flange, so it can be useful that the cooling channel is helical, but concentric is arranged around the motor shaft.
Je nachdem, welche Kühlmittel zur Verfügung stehen, kann der Kühlkanal, speziell im Hinblick auf gasförmige oder auf flüssige Kühlmittel, ausgelegt sein.Depending on which coolant is available, the cooling channel, specially designed with regard to gaseous or liquid coolants.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Motor, der mit einem Flansch gemäß der Erfindung in einem Ofen befestigt ist, in einer schematischen Darstellung und teilweise im Schnitt, Fig. 2 den Flansch nach Fig. 1, mit einem Teil der Motorwelle, geschnitten entlang der Linie II-II nach Fig. 3, in einem anderen Maßstab und in schematischer Darstellung und Fig. 3 den Flansch nach Fig. 2, geschnitten entlang der Linie III-III nach Fig. 2, ebenfalls in schematischer Darstellung.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown. The figures show: FIG. 1 a motor which is equipped with a flange according to FIG the invention is mounted in a furnace, in a schematic representation and partially in section, FIG. 2 shows the flange according to FIG. 1, with part of the motor shaft, sectioned along the line II-II of FIG. 3, on a different scale and in schematic representation and FIG. 3 shows the flange according to FIG. 2, cut along the line III-III of FIG. 2, also in a schematic representation.
In der Wandung 1 eines im übrigen nicht weiter dargestellten Ofens befindet sich ein Einsatz 2, der auf seiner Unterseite zwei Isolierbereiche 3, 4 trägt. Die Isolierbereiche 3, 4 stellen im wesentlichen die Fortsetzung der Ofenwandung 1 dar, die ebenfalls entsprechendes Isoliermaterial aufweist. Der Einsatz 2, der eine etwa schüsselartige Form aufweist, ist mit seinem Rand 5 an der Wandung 1 des Ofens befestigt.In the wall 1 of an otherwise not shown furnace there is an insert 2, which has two insulating areas 3, 4 on its underside wearing. The insulating areas 3, 4 essentially represent the continuation of the furnace wall 1, which also has corresponding insulating material. The bet 2, the has an approximately bowl-like shape, is with its edge 5 on the wall 1 of the Attached to the furnace.
An dem Boden des Einsatzes 2 ist ein Motor 6 mit Hilfe des Flansches 7 befestigt. Die Welle 8 des Motors 6 ragt durch jeweils fluchtende Bohrungen in dem Boden des Einsatzes 2 sowie der Isolierbereiche 3, 4 in den Innenraum des Ofens, wo an ihrem Ende ein Flügelrad 9 drehfest angebracht ist.At the bottom of the insert 2 is a motor 6 by means of the flange 7 attached. The shaft 8 of the motor 6 protrudes through each aligned bores the bottom of the insert 2 and the insulating areas 3, 4 in the interior of the furnace, where an impeller 9 is rotatably mounted at its end.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Flansch 7 ein Lager 10 für die Motorwelle 8 sowie eine Reihe von Dichtungen 11, 12, 13 auf. Die Dichtungen 12 und 13 können beispielsweise Simmerringe sein, während die Dichtung 11 eine Asbestgrafitdichtung ist. Um die Welle herum ist ein Kühlkanal 14 vorgesehen, der über die Anschlüsse 15 und 16 an eine Kühlmittelversorgung anschließbar ist.As can be seen from Fig. 2, the flange 7 has a bearing 10 for Motor shaft 8 and a number of seals 11, 12, 13. The seals 12 and 13 can, for example, be Simmerrings, while the seal 11 is an asbestos graphite seal is. A cooling channel 14 is provided around the shaft, which passes through the connections 15 and 16 can be connected to a coolant supply.
Mit Hilfe der Bohrungen 17 ist der Flansch 7 an dem Motor 6 zu befestigen, während die Bohrungen 18 dazu dienen, die Anordnung aus Flansch 7 und Motor 6 an dem Boden des Einsatzes 2 zu befestigen.With the help of the bores 17, the flange 7 is to be attached to the motor 6, while the bores 18 serve the assembly of flange 7 and motor 6 to attach the bottom of the insert 2.
Wie in Fig. 3 dargestellt, verläuft der Kühlkanal 14 konzentrisch um die Welle 8 herum, jedoch ist der Umschlingungswinkel kleiner als 3600.As shown in FIG. 3, the cooling channel 14 runs concentrically around the shaft 8, but the wrap angle is less than 3600.
Beim Betrieb des Ofens nimmt das Umwälzflügelrad 9 sowie der Teil der Motorwelle 8, der sich in dem Innenraum des Ofens befindet, näherungsweise dessen Temperatur an, die sich etwa bei 9500 befindet. Die aufgenommene Wärme wird über die Motorwelle 8 in Richtung auf den Motor und die Dichtungen 11, 12, 13 weitergeleitet. Zwar kühlt die Motorwelle 8 beim Durchgang durch die Isolierbereiche 3, 4 geringfügig ab, hätte jedoch, wenn keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden, noch im Bereich der Dichtung 11 eine höhere Temperatur, als sie für den Betrieb der Dichtung 11 zulässig wäre. Da jedoch der Flansch 7 den Kühlkanal 14 sowie das Lager 10 aufweist, wird über das Lager 10 die Wärme, die von der Motorwelle 8 angeliefert wird, an den Flansch 7 und den Kühlkanal 14 abgeführt.When the furnace is in operation, the impeller 9 and the part of the motor shaft 8, which is located in the interior of the furnace, approximately Temperature, which is around 9500. The absorbed heat is over the motor shaft 8 is forwarded in the direction of the motor and the seals 11, 12, 13. It is true that the motor shaft 8 cools slightly when passing through the insulating areas 3, 4 off, however, if no further precautions are taken, would still have been in the area the seal 11 has a higher temperature than that required for the operation of the seal 11 would be permissible. However, since the flange 7 has the cooling channel 14 and the bearing 10, the heat that is supplied by the motor shaft 8 is applied via the bearing 10 the flange 7 and the cooling channel 14 removed.
Wenn über das als Wärmebrücke dienende Lager 10 mehr Wärme von der Welle 8 an den Kühlkanal 14 übertragen werden kann, als durch die Motorwelle 8 in dem Ofenraum aufgenommen werden kann, so entsteht längs der Motorwelle 8 ein starkes Temperaturgefälle in Richtung auf den Flansch 7.When serving as a thermal bridge bearing 10 more heat from the Shaft 8 can be transmitted to the cooling duct 14 than through the motor shaft 8 in can be added to the furnace chamber, a strong one is created along the motor shaft 8 Temperature gradient in the direction of the flange 7.
Hierdurch wird sichergestellt, daß die Temperatur der Motorwelle 8 bereits im Bereich der unteren Wellendichtung 11 niedriger liegt als die für diese Wellendichtung 11 zulässige Höchsttemperatur.This ensures that the temperature of the motor shaft 8 already in the area of the lower shaft seal 11 is lower than that for this Shaft seal 11 maximum allowable temperature.
Die Wärmemenge, die über den Kühlkanal 14 sowie das Lager 10 abgeführt werden muß, richtet sich nach der Wärmeaufnahme der Welle 8 in dem Ofenraum und nach der höchstzulässigen Betriebstemperatur der Wellendichtungen 11, 12, 13, d.h. je niedriger die Ofentemperatur ist, umso weniger Wärme muß über den Xühlkanal 14 abgeleitet werden.The amount of heat that is dissipated via the cooling duct 14 and the bearing 10 must be, depends on the heat absorption of the shaft 8 in the furnace space and according to the maximum permissible operating temperature of the shaft seals 11, 12, 13, i.e. the lower the furnace temperature, the less heat has to pass through the cooling duct 14 be derived.
Die abzuleitende Wärme ist in weiten Grenzen durch die Wahl des Kühlmittels sowie dessen Strömungsgeschwindigkeit einstellbar. Beispielsweise ist es möglich, anstatt den Flansch 7 mit flüssigen Kühlmitteln zu kühlen, ihn mit Luft zu kühlen. Abgesehen von der abzuführenden Wärme richtet sich die Wahl des günstigsten Kühlmittels danach, welches Kühlmittel im Bereich des Ofenbetriebes am kostengünstigsten bereitzustellen ist.The heat to be dissipated is within wide limits due to the choice of coolant as well as its flow rate adjustable. For example, it is possible instead of cooling the flange 7 with liquid coolants, cool it with air. Apart from the heat to be dissipated, the choice of the cheapest coolant depends on it depending on which coolant is most cost-effective to provide in the area of furnace operation is.
Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, die abgeführte Wärmemenge dadurch zu vergrößern, daß anstelle eines Lagers zwei oder mehr Lager verwendet werden oder der Umschlingungswinkel, mit dem der Kühlkanal 14 das Lager 10 und die Welle 8 umgibt, größer als 3600 gemacht ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Kühlkanales 14 würde dieser etwa schraubenförmig die Motorwelle 8 umgeben Eine weitere Möglichkeit, den Wärmewiderstand des Kühlkanales 14 zu verringern, besteht darin, den Kühlkanal 14 auf seiner Innenseite, insbesondere auf der Seite, die jeweils der Motorwelle benachbart ist, mit Rippen zu versehen Auch die Wahl des Flanschmaterials stellt eine Möglichkeit dar, den Wärmewiderstand des Flansches 7 zu verändern.In addition, there is the possibility of reducing the amount of heat dissipated to enlarge that two or more bearings are used instead of one bearing or the wrap angle with which the cooling channel 14 surrounds the bearing 10 and the shaft 8, is made larger than 3600. With such a configuration of the cooling channel 14, this would surround the motor shaft 8 in an approximately helical manner. to reduce the thermal resistance of the cooling channel 14 is to reduce the cooling channel 14 on its inside, in particular on the side of each of the motor shaft is adjacent to be provided with ribs Also the choice of flange material represents represent a possibility of changing the thermal resistance of the flange 7.
Wie aus Fig. 1 ohne weiteres zu erkennen, weist der Flansch 7 den Vorteil auf, daß der Ofeneinsatz 2 im wesentlichen nur im Bereich des Flansches 7 zusätzlich gekühlt wird, was zu einer Verringerung der Leckwärmeverluste des Ofens führt. Außerdem bildet der Flansch 7 zusammen mit dem Motor 6 eine kompakte, relativ leicht zu handhabende Baugruppe, die einfach zu fertigen und leicht zu montieren ist, da der Flansch 7 gleichzeitig als vorderer Lagerschild für den Motor 6 dienen kann.As can be readily seen from FIG. 1, the flange 7 has the Advantage that the furnace insert 2 essentially only in the region of the flange 7 is additionally cooled, which leads to a reduction in the leakage heat losses of the furnace leads. In addition, the flange 7 together with the motor 6 forms a compact, relatively easy to use assembly that is easy to manufacture and easy to assemble is because the flange 7 also serves as a front bearing plate for the motor 6 can.
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Cited By (2)
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