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WO2018166957A1 - Rolle für einen rollenofen - Google Patents

Rolle für einen rollenofen Download PDF

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Publication number
WO2018166957A1
WO2018166957A1 PCT/EP2018/056042 EP2018056042W WO2018166957A1 WO 2018166957 A1 WO2018166957 A1 WO 2018166957A1 EP 2018056042 W EP2018056042 W EP 2018056042W WO 2018166957 A1 WO2018166957 A1 WO 2018166957A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
sleeve
roll
kiln according
webs
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/056042
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Ulrich Dorst
Original Assignee
Saint-Gobain Industriekeramik Rödental GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE202017101560.2U external-priority patent/DE202017101560U1/de
Priority claimed from DE102017105774.9A external-priority patent/DE102017105774A1/de
Application filed by Saint-Gobain Industriekeramik Rödental GmbH filed Critical Saint-Gobain Industriekeramik Rödental GmbH
Publication of WO2018166957A1 publication Critical patent/WO2018166957A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path
    • F27B9/24—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path being carried by a conveyor
    • F27B9/2407—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path being carried by a conveyor the conveyor being constituted by rollers (roller hearth furnace)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path
    • F27B9/24—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path being carried by a conveyor
    • F27B9/2469—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path being carried by a conveyor the conveyor being constituted by rollable bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/02—Skids or tracks for heavy objects
    • F27D3/026—Skids or tracks for heavy objects transport or conveyor rolls for furnaces; roller rails

Definitions

  • the present invention relates to a ceramic roller base body, in particular for use in a roller kiln and a method for operating a roller kiln with the rollers according to the invention.
  • the metal sheets are coated with an AlSi Schutzz Anlagen.
  • the steel sheets are usually placed directly on the rollers or transported as an alternative in goods carriers through the roller kiln.
  • the AlSi-coated steel sheets are heated to 900 ° C. to about 1000 ° C., the AlSi protective layer softens and, as a result, upon contact with the roll material, contact corrosion occurs.
  • the object of the present invention is to provide a roller for a roller furnace, which has a significantly longer service life and a longer service life than known rollers and which does not overheat the sliding bearing, in particular at the ends.
  • the object of the invention is achieved by a roller for a roller furnace with a roller body, cavity and hollow ends, wherein the surface at the end of the roller has at least one elevation. By elevations at the ends of the contact surface is reduced to the inside of the sleeve. This ensures that the end of the roller does not overheat the sliding bearing.
  • the elevations are each independently preferably designed as a web or as a knob.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the elevations have at least one web and / or at least one knob. This achieves good results in reducing the contact between the roller and the sleeve.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the surface at the end of the roller has at least one web and / or at least one knob. This achieves good results in reducing the contact between the roller and the sleeve.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the surface at the end of the roller over the radius has two to ten webs and / or nubs, preferably six to eight webs and / or nubs and more preferably four webs and / or nubs. This achieves very good results in reducing the contact between the roller and the sleeve.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the surface at the end of the roller has two rows of webs and / or three rows of nubs. This achieves excellent results in reducing the contact between the roller and the sleeve.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the webs have a length of 5 mm to 15 mm, preferably 8 mm to 12 mm and particularly preferably 6 mm. With this length for the webs very good results are achieved in reducing the contact between the roller and the sleeve.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the end of the roller has at least one slot.
  • slots additionally cause the heat transfer within the roll to be reduced.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the end of the roller has two to six slots, preferably four slots. This achieves very good results in reducing the heat transfer in the roll.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein the slot has the length of about one quarter to three quarters of the radius, preferably about half the radius at the end of the roller. At these lengths of slots, very good results are achieved in reducing heat transfer in the roll.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein at the end of the roller, a sleeve is mounted and the sleeve has a spacer in the opening to the bearing finger.
  • the spacer preferably contains steatite, which has a poor thermal conductivity of 2 to 4 compared to metals of 50, or contains yttrium stabilized zirconia.
  • the spacer consists of yttrium-stabilized zirconium oxide.
  • the temperature advantageously remains well below 100 ° C.
  • the spacer is inventively applied so that the sleeve does not come into contact with the metal finger.
  • the metal finger only has contact with the spacer.
  • the spacer prevents the contact of the sleeve to the bearing block.
  • a preferred embodiment of the invention is a roller, wherein at the end of the roller next to the sleeve, a sheath is applied.
  • the sheath advantageously prevents the heat from the furnace from entering the roll from the outside.
  • the heat conduction takes place only over the role itself.
  • the role is of inside preferably filled with fibers and isolated from the outside partially with the sheath.
  • the jacket prevents heat conduction or heat transfer from the furnace to the outside of the sleeve. The temperature of 100 ° C is exceeded.
  • the sheathing is particularly helpful when the roller is installed in the roller kiln since the roller is protected from the furnace temperature. Since the sheath covers the slots in the roll, the slots are additionally protected.
  • a roller according to the invention with very good results is when the roller webs and / or nubs and has slots and the sleeve contains a spacer according to the invention and the role in operation preferably also carries a sheath on the end pieces.
  • the roll according to the invention preferably has a diameter of 60 mm to 80 mm, a length of 2500 mm to 4000 mm and a wall thickness of 6 mm to 14 mm, preferably 6 mm to 12 mm.
  • the roll according to the invention preferably has a taper at both ends over a length of 80 mm to 100 mm.
  • the elevations which are preferably formed as knobs or webs, are preferably arranged in the region of the taper.
  • Another solution of the object according to the invention is the method for operating a roller kiln with the rollers according to the invention.
  • a further solution of the object according to the invention is the use of the rolls according to the invention in the roller kiln for the hot forming of metal parts, in particular of AlSi-coated sheets.
  • the present invention will be explained in more detail with reference to drawings. The drawings in no way limit the invention.
  • FIG. 1 the side view of a roller for a roller kiln
  • FIG. 4 the longitudinal top view of the tapered end of a roll
  • FIG. 5 the longitudinal top view of the tapered end of a roll
  • FIG. 6 the longitudinal top view of the tapered end of a roll
  • FIG. 7 shows the frontal two-dimensional plan view of a sleeve with spacer
  • FIG. 8 the frontal three-dimensional plan view of a sleeve with spacer
  • FIG. 9 shows the two-dimensional cross-section of a sleeve with spacers along the line in FIG. 7, FIG.
  • Figure 10 shows the three-dimensional section of the tapered end of the roller with sleeve, spacers and bearing fingers, and
  • Figure 1 1 the top view of a roll with a sheath next to the tapered end of the roll.
  • the roller 1 shows the side view of a roll 1 for a roller furnace according to the prior art.
  • the roller 1 consists of a base body 2.
  • the roller 1 is a hollow tube with a cavity 3.
  • the roller 1 has at both ends a taper 4, for fixing the drive sleeve 7.
  • the roller 1 preferably contains as material N-Durance® , Also possible are other SiC or Mull it materials.
  • the role 1 points for example, a diameter of 60 mm to 80 mm and a length of 2700 mm to 3500 mm.
  • the roller 1 is tapered at both ends to a length of about 80 mm by about 1 mm.
  • FIG. 2 shows the longitudinal cross section of a roller 1 with a drive sleeve 7 at both tapered ends 4 of the roller 1 and with elevations 5 at both tapered ends 4 of the roller 1.
  • FIG. 3 shows the longitudinal plan view of the tapered end 4 of a roller 1 with webs 5a, FIG. 4 with rings 5c and FIG. 5 with knobs 5b.
  • the elevations 5 may be at least one web 5a, at least one nub 5b or at least one ring 5c.
  • the contact surface is reduced to the inside of the sleeve 7. This prevents that the ends of the roller 1, the sleeve 7 and thus the slide bearing does not overheat.
  • rings 5c are used then preferably two rings 5c are mounted on the end piece 4.
  • the end piece 4 over the radius four webs 5a and / or four nubs 5b.
  • the end piece 4 has two rows of webs 5a and / or three rows of nubs 5b.
  • a combination of webs 5a and nubs 5b is also possible.
  • two rows of 4 bars 5a each are shown and in FIG. 5 three rows of nubs 5b are shown.
  • the webs 5a have a length of 6 mm.
  • Figure 6 shows the longitudinal plan view of the tapered end 4 of a roll 1 with slots.
  • the slots 6 additionally cause the heat transfer within the roller 1 is reduced.
  • the tail has 2 to 6 slots 6, preferably 4 slots 6.
  • the slots 6 have the length of about half a radius of the end piece 4.
  • a very good combination results in end pieces 4 with elevations 5, preferably with webs 5a and / or nubs 5b and 6 each with slots.
  • the combination achieves very good results in reducing the heat transfer and heat conduction from the center of the roll to the roll end 4 .
  • the measurement results show that the wall thickness of the rollers has a comparatively small influence on the overheating.
  • Essential is the combination of nubs 5a and / or webs 5b each with slots 6, since the nubs 5a and 5b webs the Reduce contact with the sleeve 7 and reduce the slots 6, the heat transport within the roller 1.
  • FIG 7 to Figure 9 show the sleeve 7 with spacer 8. It has been found that the rollers 1, which are clamped horizontally, migrate to one direction. As a result of the movement, the metallic sleeve 7 strikes the metal slide bearing or the bearing block. When contact of the metallic parts, the thermal conductivity is large.
  • FIG. 10 shows how the roll 1 is prevented from migrating to the plain bearing. This is achieved by inserting a Spacer 8 (Spacer, Insert).
  • the spacer 8 preferably contains steatite and has a poor thermal conductivity of 2 to 4 instead of 50 for metals or contains yttrium stabilized zirconia. It is prevented that the temperature of 100 ° C is exceeded. The temperature remains well below 100 ° C.
  • the spacer 8 is applied so that the sleeve 7 does not come into contact with the metal finger 9.
  • the metal finger 9 only has contact with the spacer 8.
  • the spacer 8 prevents the roller from migrating to the edge and thereby comes into direct contact with the metallic bearing block or with the bearing.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is a roller 1 with end pieces 4, which contain webs 5a and / or nubs 5b and slots 6 and where at the same time the sleeves 7 each contain a spacer 8.
  • An alternative to the spacer 8 is a ceramic disc. The effect is the same as for the spacer 8. The ceramic disc is applied to the bearing block.
  • Figure 1 1 shows the top view of a roll 1 with a sheath 10 adjacent to the tail 4 with sleeve 7 and spacer 8.
  • the rollers 1 receive caking after prolonged use in the oven.
  • the roles 1 must be partially removed and replaced several times.
  • the caking increases the outer diameter of the rollers.
  • the oven insulation is violated when changing and increases the gap between the roll and insulation.
  • the larger the gap the higher the heat transfer to the slide bearing. Therefore, it is advantageous on the roll 1, a sheath 10 (cap or sleeve) made of a material with low density and thermal conductivity, such as fiber material, apply. Under the sleeve 10, the slots 6 sit in the tube.
  • the cuff 10 has a width of 5 cm to 15 cm, preferably from 8 cm to 12 cm.
  • the sleeve 10 prevents heat from the oven to the outside of the roller, so that the heat conduction takes place only via the roller 1 itself.
  • the roll 1 is preferably filled with fibers from inside and insulated from the outside with the sleeve 10.
  • the sleeve 10 prevents the heat conduction or the heat transfer from the furnace to the sleeve 7 from the outside.
  • the cuff 10 is particularly helpful when the roller 1 is installed because the roller 1 is protected from the open temperature.
  • the cuff 10 is advantageous.
  • a very good roll according to the invention is present with webs and / or nubs and with slots, with a spacer in the sleeve and with a sleeve on the end pieces.
  • the temperature of 100 ° C is advantageously exceeded by the role of the invention and the life of the plain bearings is extended.
  • roller according to the invention Another advantage of the roller according to the invention is that heat transfer to the outside is reduced to the bearing and thereby to the environment. The energy losses are thereby advantageously reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

Rolle für einen Rollenofen mit einem Rollengrundkörper, Hohlraum und hohlen Enden (4), wobei die Oberfläche am Ende (4) der Rolle (1) mindestens eine Erhebung (5) aufweist und die Erhebungen (5) Stege (5a) und/oder Noppen (5b) sind.

Description

Rolle für einen Rollenofen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen keramischen Rollengrundkörper, insbesondere zur Verwendung in einem Rollenofen und ein Verfahren zum Betreiben eines Rollenofens mit den erfindungsgemäßen Rollen.
Durch Warmumformung von Karosserieteilen im Automobilbau können bei geringerem Materialeinsatz gleichzeitig besser ausgehärtete Materialien hergestellt werden. Dazu werden vorgeformte Bauteile in einem Ofen auf 900°C bis 1000 °C erhitzt, von einem Industrieroboter in eine Presse gelegt und bei etwa 700 °C in die gewünschte Form gepresst.
Als Schutz gegen Verzunderung und als Legierungsbestandteil sind die Metallbleche mit einer AlSi-Schutzzschicht überzogen. Zum Erwärmen der Bleche werden überwiegend Rollenöfen eingesetzt, wobei die Stahlbleche meistens direkt auf die Rollen aufgelegt werden oder als Alternative in Warenträgern liegend durch den Rollenofen transportiert werden. Beim Erwärmen der AlSi-beschichteten Stahlbleche auf 900 °C bis etwa 1000°C kommt es zum Erweichen der AlSi-Schutzschicht und in Folge bei Kontakt mit dem Rollenwerkstoff zu Kontaktkorrosion.
Für Rollenöfen, die bei Temperaturen > 600°C betrieben werden, sind keramische Rollen aufgrund von Temperaturfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit notwendig.
Bei herkömmlichen Rollen heizen die Enden die Gleitlager im Betrieb auf über 135 °C auf. Dieser Effekt tritt insbesondere bei SiC Rollen auf. Bei mullitischen Rollen tritt das Problem seltener auf da deren Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu SiC Rollen geringer ist. Das führt zu einem erhöhten Verschleiß der Gleitlager an beiden Enden der Rolle. Der Verschleiß und die Schädigung der Gleitlager steigen signifikant an, wenn die Rollenenden eine höhere Temperatur als 100 °C aufweisen. Die Kugellager werden geschont, wenn die Rollen im Betrieb an den Enden eine Temperatur von 100°C nicht überschreiten. Die Temperatur muss unter 100 °C gehalten werden, um die Kugellager zu schonen oder um Kugellager aus preiswerten Materialien einsetzen zu können. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rolle für einen Rollenofen bereitzustellen, die eine deutlich längere Standzeit und eine höhere Lebensdauer als bekannte Rollen aufweist und die insbesondere an den Enden das Gleitlager nicht überheizt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Rolle für einen Rollenofen mit einem Rollengrundkörper, Hohlraum und hohlen Enden gelöst, wobei die Oberfläche am Ende der Rolle mindestens eine Erhebung aufweist. Durch Erhebungen an den Enden wird die Kontaktfläche zur Innenseite der Hülse verringert. Dadurch wird erreicht, dass das Ende der Rolle das Gleitlager nicht überheizt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Erhebungen jeweils unabhängig voneinander bevorzugt als Steg oder als Noppe ausgebildet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei die Erhebungen mindestens einen Steg und/oder mindestens eine Noppe aufweisen. Dadurch werden gute Ergebnisse bei der Verminderung des Kontakts zwischen der Rolle und der Hülse erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei die Oberfläche am Ende der Rolle mindestens einen Steg und/oder mindestens eine Noppe aufweist. Dadurch werden gute Ergebnisse bei der Verminderung des Kontakts zwischen der Rolle und der Hülse erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei die Oberfläche am Ende der Rolle über den Radius zwei bis zehn Stege und/oder Noppen aufweist, bevorzugt sechs bis acht Stege und/oder Noppen und besonders bevorzugt vier Stege und/oder Noppen aufweist. Dadurch werden sehr gute Ergebnisse bei der Verminderung des Kontakts zwischen der Rolle und der Hülse erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei die Oberfläche am Ende der Rolle zwei Reihen von Stegen und/oder drei Reihen von Noppen aufweist. Dadurch werden hervorragende Ergebnisse bei der Verminderung des Kontakts zwischen der Rolle und der Hülse erreicht. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei die Stege eine Länge von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt 8 mm bis 12 mm und besonders bevorzugt 6 mm aufweisen. Mit dieser Länge für die Stege werden sehr gute Ergebnisse bei der Verminderung des Kontakts zwischen der Rolle und der Hülse erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei das Ende der Rolle mindestens einen Schlitz aufweist. Schlitze bewirken vorteilhafterweise zusätzlich, dass der Wärmetransport innerhalb der Rolle vermindert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei das Ende der Rolle zwei bis sechs Schlitze, bevorzugt vier Schlitze aufweist. Dadurch werden sehr gute Ergebnisse beim Vermindern des Wärmetransports in der Rolle erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei der Schlitz die Länge von etwa einem viertel bis dreiviertel des Radius, bevorzugt etwa des halben Radius am Ende der Rolle aufweist. Bei diesen Längen der Schlitze werden sehr gute Ergebnisse beim Vermindern des Wärmetransports in der Rolle erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei am Ende der Rolle eine Hülse angebracht ist und die Hülse einen Abstandshalter (Spacer) in der Öffnung zum Lagerfinger aufweist. Durch den Abstandshalter wird erfindungsgemäß verhindert, dass durch die Wanderung der Rolle ein direkter Kontakt mit dem Metall der Hülse zum Lagerfinger und Gleitlager stattfindet. Der Spacer enthält bevorzugt Steatit, der eine schlechte Wärmeleitfähigkeit von 2 bis 4 im Vergleich zu Metallen von 50 aufweist, oder enthält Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid. Besonders bevorzugt besteht der Abstandshalter aus Yttrium stabilisiertem Zirkonoxid. Die Temperatur bleibt vorteilhafterweise deutlich unter 100 °C. Der Abstandshalter ist erfindungsgemäß so aufgebracht, dass die Hülse nicht mit dem Metallfinger in Kontakt kommt. Der Metallfinger hat nur Kontakt zu dem Abstandshalter. Zudem verhindert der Abstandhalter den Kontakt der Hülse zum Lagerbock.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle, wobei am Ende der Rolle neben der Hülse eine Ummantelung aufgebracht ist. Die Ummantelung verhindert vorteilhafterweise, dass die Wärme aus dem Ofen von der Außenseite an die Rolle gelangt. Die Wärmeleitung erfolgt nur über die Rolle selbst. Die Rolle ist von innen bevorzugt mit Fasern gefüllt und von außen teilweise mit der Ummantelung isoliert. Die Ummantelung verhindert die Wärmeleitung oder den Wärmeübergang vom Ofen an der Außenseite der Hülse. Die Temperatur von 100°C wird unterschritten. Die Ummantelung ist besonders hilfreich wenn die Rolle im Rollenofen eingebaut ist, da die Rolle vor der Ofentemperatur geschützt wird. Da die Ummantelung die Schlitze in der Rolle verdeckt, werden die Schlitze zusätzlich geschützt.
Eine erfindungsgemäße Rolle mit sehr guten Ergebnissen liegt vor, wenn die Rolle Stege und/oder Noppen und Schlitze aufweist und die Hülse einen erfindungsgemäßen Abstandshalter enthält und die die Rolle im Betrieb bevorzugt auch eine Ummantelung an den Endstücken trägt.
Die erfindungsgemäße Rolle weist bevorzugt einen Durchmesser von 60 mm bis 80 mm, eine Länge von 2500 mm bis 4000 mm und eine Wanddicke von 6 mm bis 14 mm, bevorzugt 6 mm bis 12 mm, auf.
Es versteht sich, dass die für die Oberfläche am Ende der Rolle beschriebenen Merkmale und Ausgestaltungen bei der erfindungsgemäßen Rolle für beide Enden der erfindungsgemäßen Rolle gelten.
Die erfindungsgemäße Rolle weist bevorzugt an beiden Enden auf einer Länge von 80 mm bis 100 mm eine Verjüngung auf. Die Erhebungen, die bevorzugt als Noppen oder als Stege ausgebildet sind, sind bevorzugt im Bereich der Verjüngung angeordnet.
Eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist das Verfahren zum Betreiben eines Rollenofens mit den erfindungsgemäßen Rollen.
Eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Rollen im Rollenofen zum Warmumformen von Metallteilen, insbesondere von AlSi-beschichteten Blechen. Die vorliegende Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Figur 1 : die Seitenansicht einer Rolle für einen Rollenofen,
Figur 2: den längsseitigen Querschnitt einer Rolle mit Antriebshülse,
Figur 3: die längsseitige Draufsicht auf das verjüngte Ende einer Rolle,
Figur 4: die längsseitige Draufsicht auf das verjüngte Ende einer Rolle,
Figur 5: die längsseitige Draufsicht auf das verjüngte Ende einer Rolle,
Figur 6: die längsseitige Draufsicht auf das verjüngte Ende einer Rolle,
Figur 7: die stirnseitige zweidimensionale Draufsicht auf eine Hülse mit Abstandshalter,
Figur 8: die stirnseitige dreidimensionale Draufsicht auf eine Hülse mit Abstandshalter,
Figur 9: den zweidimensionalen Querschnitt einer Hülse mit Abstandshalter entlang der Linie in Figur 7,
Figur 10: zeigt den dreidimensionalen Ausschnitt aus dem verjüngten Ende der Rolle mit Hülse, Abstandshalter und Lagerfinger, und
Figur 1 1 : die Draufsicht auf eine Rolle mit einer Ummantelung neben dem verjüngten Ende der Rolle.
Die Figur 1 zeigt die Seitenansicht einer Rolle 1 für einen Rollenofen nach dem Stand der Technik. Die Rolle 1 besteht aus einem Grundkörper 2. Die Rolle 1 ist ein hohles Rohr mit einem Hohlraum 3. Die Rolle 1 weist an beiden Enden eine Verjüngung 4 auf, zur Befestigung der Antriebshülse 7. Die Rolle 1 enthält als Werkstoff bevorzugt N- Durance®. Ebenso möglich sind sonstige SiC oder Mull it Werkstoffe. Die Rolle 1 weist beispielhaft einen Durchmesser von 60 mm bis 80 mm und eine Länge von 2700 mm bis 3500 mm auf. Die Rolle 1 ist an beiden Enden auf einer Länge von etwa 80 mm um etwa 1 mm verjüngt.
Figur 2 zeigt den längsseitigen Querschnitt einer Rolle 1 mit einer Antriebshülse 7 an beiden verjüngten Enden 4 der Rolle 1 und mit Erhebungen 5 an beiden verjüngten Enden 4 der Rolle 1 .
Figur 3 zeigt die längsseitige Draufsicht auf das verjüngte Ende 4 einer Rolle 1 mit Stegen 5a, Figur 4 mit Ringen 5c und Figur 5 mit Noppen 5b. Die Erhebungen 5 können sein, mindestens ein Steg 5a, mindestens eine Noppe 5b oder mindestens ein Ring 5c. Durch die Erhebungen 5 wird die Kontaktfläche zur Innenseite der Hülse 7 verringert. Dadurch wird verhindert, dass die Enden der Rolle 1 die Hülse 7 und damit das Gleitlager nicht überhitzen. Werden Ringe 5c benutzt dann werden vorzugsweise zwei Ringe 5c auf dem Endstück 4 angebracht. Bei Stegen 5a und Noppen 5b weist das Endstück 4 über den Radius vier Stege 5a und/oder vier Noppen 5b auf. Besonders bevorzugt weist das Endstück 4 zwei Reihen von Stegen 5a und/oder drei Reihen von Noppen 5b auf.
Eine Kombination aus Stegen 5a und Noppen 5b ist ebenfalls möglich. In den Figur 3 werden jeweils zwei Reihen von jeweils 4 Stegen 5a und in Figur 5 werden drei Reihen von Noppen 5b dargestellt. Die Stege 5a weisen eine Länge von 6 mm auf.
Figur 6 zeigt die längsseitige Draufsicht auf das verjüngte Ende 4 einer Rolle 1 mit Schlitzen. Die Schlitze 6 bewirken zusätzlich, dass der Wärmetransport innerhalb der Rolle 1 vermindert wird. Das Endstück weist 2 bis 6 Schlitze 6, bevorzugt 4 Schlitze 6 auf. Die Schlitze 6 weisen die Länge von etwa einem halben Radius des Endstücks 4 auf. Eine sehr gute Kombination ergibt sich bei Endstücken 4 mit Erhebungen 5, bevorzugt mit Stegen 5a und/oder Noppen 5b und jeweils mit Schlitzen 6. Durch die Kombination werden sehr gute Ergebnisse bei der Verringerung des Wärmetransports und Wärmeleitung ausgehend von der Rollenmitte zum Rollenende 4 erzielt. Die Messergebnisse zeigen, dass die Wandstärke der Rollen einen vergleichsweise geringen Einfluss auf die Überhitzung hat. Wesentlich ist die Kombination aus Noppen 5a und/oder Stegen 5b jeweils mit Schlitzen 6, da die Noppen 5a und Stegen 5b den Kontakt zur Hülse 7 verringern und die Schlitze 6 den Wärmetransport innerhalb der Rolle 1 vermindern.
Figur 7 bis Figur 9 zeigen die Hülse 7 mit Abstandshalter 8. Es wurde gefunden, dass die Rollen 1 , die waagerecht eingespannt sind, zu einer Richtung hinwandern. Durch die Bewegung trifft die metallische Hülse 7 auf das metallische Gleitlager beziehungsweise auf den Lagerbock. Bei Kontakt der metallischen Teile ist die Wärmeleitfähigkeit groß.
Figur 10 zeigt wie verhindert wird, dass die Rolle 1 zum Gleitlager wandert. Das wird erreicht, indem ein Abstandshalter 8 (Spacer, Insert) eingefügt wird. Der Spacer 8 enthält bevorzugt Steatit und hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit von 2 bis 4 anstatt von 50 bei Metallen oder enthält Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid. Es wird verhindert, dass die Temperatur von 100°C überschritten wird. Die Temperatur bleibt deutlich unter 100 °C. Der Abstandshalter 8 ist so aufgebracht, dass die Hülse 7 nicht mit dem Metallfinger 9 in Kontakt kommt. Der Metallfinger 9 hat nur Kontakt zu dem Spacer 8. Durch den Spacer 8 wird verhindert, dass die Rolle zum Rand wandern kann und dabei den metallischen Lagerbock oder mit dem Lager in direkten Kontakt kommt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Rolle 1 mit Endstücken 4, die Stege 5a und/oder Noppen 5b und Schlitze 6 enthalten und wo gleichzeitig die Hülsen 7 jeweils einen Spacer 8 enthalten. Eine Alternative zum Spacer 8 ist eine keramische Scheibe. Die Wirkung ist wie beim Abstandshalter 8. Die keramische Scheibe wird auf den Lagerbock aufgebracht.
Figur 1 1 zeigt die Draufsicht auf eine Rolle 1 mit einer Ummantelung 10 neben dem Endstück 4 mit Hülse 7 und Spacer 8. Die Rollen 1 erhalten Anbackungen nach längerer Benutzung im Ofen. Die Rollen 1 müssen teilweise mehrmals ausgebaut und ersetzt werden. Die Anbackungen erhöhen den Außendurchmesser der Rollen. Dadurch wird beim Wechsel die Ofenisolierung verletzt und der Spalt zwischen Rolle und Isolierung erhöht. Je größer der Spalt wird, umso höher wird der Wärmetransport zum Gleitlager. Daher ist es vorteilhaft auf der Rolle 1 eine Ummantelung 10 (Kappe oder Manschette) aus einem Material mit geringer Dichte und Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Fasermaterial, aufzubringen. Unter der Manschette 10 sitzen die Schlitze 6 im Rohr 1 . Die Manschette 10 hat eine Breite von 5 cm bis 15 cm, bevorzugt von 8 cm bis 12 cm. Die Manschette 10 verhindert, dass Wärme vom Ofen an die Außenseite der Rolle kommt, so dass die Wärmeleitung nur über die Rolle 1 selbst erfolgt. Die Rolle 1 ist von innen bevorzugt mit Fasern gestopft und von außen isoliert mit der Manschette 10. Die Manschette 10 verhindert die Wärmeleitung oder den Wärmeübergang vom Ofen zur Hülse 7 von der Außenseite. Die Manschette 10 ist besonders hilfreich wenn die Rolle 1 eingebaut ist, da die Rolle 1 vor der Offentemperatur geschützt wird. Die Manschette 10 ist vorteilhaft.
Eine sehr gute erfindungsgemäße Rolle liegt vor mit Stegen und/oder Noppen und mit Schlitzen, mit einem Abstandshalter in der Hülse und mit einer Manschette an den Endstücken. Die Temperatur von 100°C wird durch die erfindungsgemäße Rolle vorteilhaft unterschritten und die Lebensdauer der Gleitlager wird verlängert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rolle ist, dass Wärmetransport nach außen zum Lager und dadurch an die Umgebung verringert wird. Die Energieverluste werden dadurch vorteilhaft verringert.
Das vorteilhafte Ergebnis der Erfindung war für den Fachmann unerwartet und überraschend.
Referenzzeichen
1 Rolle
2 Rollengrundkörper
3 Hohlraum der Rolle
4 Enden der Rolle / Endstücke Verjüngung
5 Erhebungen auf den verjüngten Enden der Rolle 5a Stege
5b Noppen
5c Ringe
6 Spalten / Schlitze
7 Hülse, Antriebshülse
8 Einsatz, Insert, Abstandshalter, Spacer
9 Finger, Lagerfinger, Metallfinger
10 Ummantelung, Hülle, Manschette

Claims

Patentansprüche
1 . Rolle für einen Rollenofen mit einem Rollengrundkörper (2), Hohlraum (3) und hohlen Enden (4), wobei die Oberfläche am Ende (4) der Rolle (1 ) mindestens eine Erhebung (5) aufweist.
2. Rolle für einen Rollenofen nach Anspruch 1 , wobei die Oberfläche am Ende (4) der Rolle (1 ) mindestens einen Steg (5a) und/oder mindestens eine Noppe (5b) aufweist.
3. Rolle für einen Rollenofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberfläche am Ende (4) der Rolle (1 ) zwei bis zehn, bevorzugt sechs bis acht und besonders bevorzugt vier Stege (5a) und/oder Noppen (5b) aufweist.
4. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberfläche am Ende (4) der Rolle (1 ) zwei bis drei Reihen von Stegen (5a) und/oder Noppen (5b) aufweist.
5. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Stege (5a) eine Länge von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt 8 mm bis 12 mm und besonders bevorzugt 6 mm aufweisen.
6. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ende (4) der Rolle (1 ) mindestens einen Schlitz 6 aufweist.
7. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ende (4) der Rolle (1 ) 2 bis 6 Schlitze (6), bevorzugt 4 Schlitze (6) aufweist.
8. Rolle für einen Rollenofen nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Schlitz (6) die Länge von etwa einem viertel bis dreiviertel des Radius, bevorzugt etwa halben Radius am Ende (4) der Rolle (1 ) aufweist.
9. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, wobei am Ende (4) der Rolle (1 ) eine Hülse (7) angebracht ist und die Hülse (7) einen Abstandshalter (8) in der Öffnung zum Lagerfinger (9) aufweist und wobei der Abstandshalter (8) bevorzugt Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid enthält.
10. Rolle für einen Rollenofen nach Anspruch 9, wobei am Ende (4) der Rolle (1 ) neben der Hülse (7) eine Ummantelung (10) aufgebracht ist.
1 1 . Rolle für einen Rollenofen nach Anspruch 10, wobei die Ummantelung (10) die Schlitze (6) in der Rolle (1 ) und die Hülse (7) verdeckt.
12. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Rolle (1 ) einen Durchmesser von 60 mm bis 80 mm, eine Länge von 2500 mm bis 4000 mm und eine Wanddicke von 6 mm bis 14 mm aufweist.
13. Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Rolle (1 ) an beiden Enden (4) auf einer Länge von 80 mm bis 100 mm eine Verjüngung aufweist.
14. Verfahren zum Betreiben eines Rollenofens mit Rollen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verwendung einer Rolle für einen Rollenofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zum Warmumformen von Metallteilen, insbesondere von AlSi-beschichteten Blechen.
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