CN102049480A - 一种冷却辊 - Google Patents

Abstract

一种冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，所述铜套和内芯之间的间隙为小于3mm；所述内芯为实心圆柱体结构，所述内芯朝向所述盖板的两个端面分别为进水面和出水面，所述进水面和出水面上分别成型有多个突起的棱条，所述棱条从所述内芯的中心向其周边延伸，每两个相邻的所述棱条之间形成适于冷却介质通过的导流槽。该发明使所述铜套内表面的循环水迅速更新，在高速旋转时其动平衡性好，从而显著提高冷却辊的冷却能力。

Description

一种冷却辊

技术领域

本发明涉及非晶带材制造设备领域，特别涉及一种非晶带材制造设备用冷却辊。

背景技术

非晶合金是指由于超急冷凝固，合金熔液来不及有序排列结晶，得到一种长程无序排列状态的固态合金。非晶合金的锻造方法通常采用将特定成分的合金熔液通过喷嘴浇注在连续运动的冷却辊上，合金熔液在所述冷却辊表面上快速凝固而形成非晶带材，并帖服于所述冷却辊表面。所以，冷却辊为非晶合金铸造设备的重要组成部分，它的冷却能力直接影响非晶合金的性能和质量，如果冷却辊的冷却能力低，将会导致合金熔液部分晶化，甚至不能形成非晶合金。现有技术中，被广泛应用的冷却辊是铜辊，其内部设有循环水，由于铜的导热系数大，当合金熔液浇注到铜辊的外表面时，合金熔液的热量会迅速传到铜辊的内表面，并由铜辊内表面的循环水将热量带走。

现有技术中，中国专利文献CN1238133C公开了一种旋转冷却辊，其由铜辊和水套构成，铜辊和水套分别为空心结构，水套安装在铜辊的内部，水套的一端开设有数个小孔，水套的另一端沿轴向与进水管固定连接，进水管通过紧固圆螺母与回水管相连，回水管固定在底座上；铜辊为内螺旋，并且通过右盖板和左盖板形成封闭结构，右盖板通过密封连接件与回水管连接，左盖板通过连接盘和固定螺栓与主轴连接。其中，铜辊内表面为内螺旋结构，同时铜辊的旋转方向与所述内螺旋结构的方向相反，这样，高压喷水使铜辊内表面附近的循环水成湍流状态；这样不但使铜辊内表面散热面积增大，而且使铜辊内表面附近的循环水迅速更新，从而使冷却辊的冷却能力显著提高。但是，该专利技术还有以下不足：第一、由于采用高压喷水和内螺旋结构，同时铜辊的旋转方向与所述内螺旋结构的方向相反，因此，铜辊内表面附近的循环水成湍流状态，而水流呈湍流时，其能量损耗增加，水流的阻力大、流量小，水流速度减慢，与合金熔液进行热交换的是循环水的全部，而不是循环水的表层，这样，由于水流的速度较慢，一些已经进行过热交换的循环水不能及时流走，导致铜辊表面的温度升高，降低了该冷却辊的冷却能力，从而影响锻造的非晶合金的性能和质量。第二、在该专利技术中，为了减小水套轴径方向上的受力，所述水套采用空心结构(水套的材料一般为钢、铁)，但是，由于空心结构的动平衡性很难合格，在高速旋转过程中会产生离心性力系不平衡，会缩短却辊的寿命，严重时可能会造成破坏性事故，在空心结构的水套的生产中，往往需要通过去除材料或重新分配质量才能使其达到动平衡状态，这就增加了水套的制作工艺难度，增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是现有技术中的冷却辊的循环水的水流速度慢，从而使冷却辊的冷却能力低，进而提供一种循环水的水流速度快，冷却能力高的冷却辊。

本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中的冷却辊的水套采用空心结构，其动平衡性差，从而影响冷却辊的质量和寿命，进而提供一种具有动平衡好的内芯的冷却辊。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，所述两个盖板分别固定连接于所述铜套的开口两端并与所述铜套配合形成一个适于容纳所述内芯的封闭空腔，所述内芯和所述铜套之间具有间隙；

还包括一个主轴，在所述主轴内开设有冷却介质流通通道；

所述铜套和内芯之间的间隙小于3mm；

所述内芯为实心圆柱体结构，所述内芯朝向所述盖板的两个端面分别为进水面和出水面，所述进水面和出水面上分别成型有多个突起的棱条，所述棱条从所述内芯的中心向其周边延伸，每两个相邻的所述棱条之间形成适于冷却介质通过的导流槽；

所述主轴贯穿所述两个盖板和所述内芯的中心设置，包括进水管和出水管，在所述两个盖板与所述铜套形成的封闭空腔内，所述进水管上设有进水口，所述出水管上设有出水口，所述进水管通过所述进水口与所述进水面相连通，所述出水管通过所述出水口与所述出水面相连通。

所述铜套和内芯之间的间隙为1-3mm。

所述内芯为铝制内芯。

所述两个盖板紧贴所述棱条设置，所述棱条与所述主轴边缘之间有空隙。

所述棱条呈弧形，所述进水面上的所述棱条的弯曲方向与所述主轴的旋转方向一致，所述出水面上的所述棱条的弯曲方向与所述主轴的旋转方向相反。

所述进水面上的所述棱条靠近所述内芯中心及周边的两端窄，所述棱条的中间部分宽。

所述出水面上的所述棱条靠近所述内芯中心的一端窄、靠近所述内芯周边的一端宽。

进水面和出水面上所述棱条均匀分布，其数量为40-60个。

所述进水面和出水面在靠近轴心的部分沿轴向方向凹陷。

所述进水口和出水口为腰型孔，其长度方向沿所述主轴的轴方向，所述进水口和出水口的数量分别为4-6个。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述冷却辊中所述铜套和内芯之间的间隙小于3mm，实现水(冷却介质常为水)表层进行热交换后快速流出，冷却效果好；同时，所述内芯的两个底面上设有多个突起的棱条，所述棱条从中心向周边延伸，每两个所述棱条之间形成引导循环水的导流槽，防止了循环水产生滞留状态，加快循环水的流动速度，使所述铜套内表面的循环水迅速更新，从而显著提高冷却辊的冷却能力；另外，所述内芯为实心结构，在高速旋转时其动平衡性好，降低了所述内芯的制作工艺，延长了所述冷却辊的寿命，提高了冷却质量。

(2)本发明所述冷却辊中的所述两个盖板紧贴所述棱条设置，所述棱条与所述主轴边缘之间有空隙，这种设计使所述导流槽和所述两个盖板形成通道，保证所有的循环水在所述进水面和出水面上流动时都由所述导流槽引导，进一步防止了循环水产生滞留状态，从而使所述铜套内表面的循环水迅速更新。

(3)本发明所述冷却辊中所述棱条呈弧形，所述进水面上的所述棱条的弯曲方向与所述主轴的旋转方向一致，所述出水面上的所述棱条的弯曲方向与所述主轴的旋转方向相反。这种设计，使循环水顺其流动方向进入所述导流槽，尽可能减少能量的损失，使循环水的流动速度更快，从而使铜套内表面的循环水更新更快，进一步提高冷却辊的冷却能力。

(4)本发明所述冷却辊中所述内芯上的进水面和出水面在靠近轴心的部分沿轴向方向凹陷，这种设计使所述内芯靠近轴心部分与所述盖板的距离增大，从而所述进水口和出水口的面积增大，这样就增加了循环水的进水量，提高了循环水的循环速度，从而使所述冷却辊的冷却效果更好。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述冷却辊的结构示意图；

图2是本发明所述冷却辊的剖视示意图；

图3是本发明所述冷却辊的进水面结构示意图；

图4是本发明所述冷却辊的出水面结构示意图；

图中附图标记表示为：1-铜套，2-内芯，3-左盖板，4-右盖板，5-主轴，6-进水面，7-出水面，8-棱条，9-导流槽，10-左密封垫片，11-右密封垫片，12-左外围压紧法兰，13-右外围压紧法兰，14-进水管，15-出水管，16-进水口，17-出水口。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

本发明所述的一种冷却辊如图1、图2所示，从图中可以看到，所述冷却辊包括铜套1、内芯2和两个盖板，所述铜套1为空心结构，所述两个盖板分别固定连接于所述铜套1的开口两端并与所述铜套1配合形成一个适于容纳所述内芯的封闭空腔。所述两个盖板包括左盖板3和右盖板4，为了保证所述封闭结构的密封性，可以在所述左盖板3和右盖板4上分别设置左外围压紧法兰12和右外围压紧法兰13，以实现所述两个盖板与所述铜套1密封、固定连接。

所述内芯2设置在所述铜套1的内部，所述内芯2和所述铜套1之间有间隙，所述铜套1和内芯2之间的间隙为小于3mm，优选为1-3mm。由于所述铜套1和内芯2之间的间隙很小，循环水(冷却介质常用循环水)快速进入所述间隙内后，水表层进行热交换后快速流出，冷却效果好。

所述内芯2为实心圆柱体结构，在高速旋转时其动平衡性好，延长了所述冷却辊的寿命，提高了冷却质量。所述内芯2可以采用钢铁材料制成，但是由于铝材料质量轻，所述内芯2的制作材料优选为铝材料，由铝材料制成的实心内芯的质量仅是由钢、铁材料制成同样大小的空心内芯的质量的三分之一，其产生的轴径方向上的压力小，高速旋转时，需要输出的能量减少，降低了生产成本。

还包括一个具有冷却介质流通通道的主轴5，所述主轴5贯穿所述两个盖板和所述内芯2的中心设置，可以在所述左盖板3和右盖板4上分别设置左密封垫片10和右密封垫片11，以实现盖板与所述主轴5密封、固定连接。

所述内芯2朝向所述盖板的两个端面分别为进水面6和出水面7，所述进水面6和出水面7上分别成型有多个突起的棱条8，所述棱条8从中心向周边延伸，每两个相邻的所述棱条8之间形成适于冷却介质通过的导流槽9。所述导流槽9能够引导循环水快速流动，防止了循环水产生滞留状态，加快循环水的流动速度，使所述铜套1内表面的循环水迅速更新，从而显著提高冷却辊的冷却能力。在进水面6和出水面7上，所述棱条8优选设计为均匀分布，其数量为40-60个，保证循环水的流速快且流量大。为了实现更好的效果，述两个盖板紧贴所述棱条8设置，所述棱条8与所述主轴5边缘之间有空隙。这种设计使所述导流槽9和所述两个盖板形成通道，保证所有的循环水在所述进水面6和出水面7上流动时都由所述导流槽9引导，进一步防止了循环水产生滞留状态，从而使所述铜套1内表面的循环水迅速更新。

所述棱条可以为直线型，所形成的导流槽为扇形。但是，由于采用高压喷水，并且所述内芯2随所述主轴5高速旋转，因此，进入所述进水面6和出水面7的循环水也会随之沿所述主轴的方向旋转流动，为了提高循环水的流动速度，优选的，如图3和图4所示，所述棱条8呈弧形，所述进水面6上的所述棱条8的弯曲方向与所述主轴5的旋转方向一致，所述出水面7上的所述棱条8的弯曲方向与所述主轴5的旋转方向相反。这种设计，使循环水顺其流动方向进入所述导流槽9，尽可能减少能量的损失，使循环水的流动速度更快，从而使铜套1内表面的循环水更新更快，进一步提高冷却辊的冷却能力。为了使冷却辊达到更好的冷却效果，所述进水面6上的所述棱条8靠近所述内芯2中心及周边的两端窄，所述棱条的中间部分宽，这种设计，使所述进水面6上的所述导流槽9的进口和出口尽可能大、导流槽9的中间部分窄，从而使流入和流出所述导流槽9的循环水的流量大，速度快，使从而保证大量的循环水快速到达所述铜套1内表面。所述出水面7上的所述棱条8靠近所述内芯2中心的一端窄、靠近所述内芯2周边的一端宽，这种设计，使所述出水面7上的所述导流槽9的进口小、出口尽可能大，从而使进入所述出水面7上的所述导流槽9的循环水速度加快，保证所述铜套1内表面的循环水快速流出。上述所述进水面6和出水面7上所述棱条8的设计，使所述铜套1内表面的循环水更新更加快，从而使所述冷却辊的冷却效果更好。

所述主轴5包括进水管14和出水管15，在所述两个盖板与所述铜套1形成的封闭空腔内，所述进水管14上设有进水口16，所述出水管15上设有出水口17，所述进水管14通过所述进水口16与所述进水面6相连通，所述出水管15通过所述出水口17与所述出水面7相连通。由于所述内芯2为实心，使所述进水管14的水必须通过所述进水口16进入所述进水面6，并在所述铜套1内表面进行热交换后进入所述出水面7，再通过所述出水口17进入所述出水管15流出。

为了实现更好的效果，所述内芯2上的进水面6和出水面7靠近轴心的部分沿轴向方向凹陷，这种设计使所述内芯2靠近轴心部分与所述盖板的距离增大，从而所述进水口17和出水口18的面积增大，这样就增加了循环水的进水量，提高了循环水的循环速度，从而使所述冷却辊的冷却效果更好。

所述进水口17和出水口18的形状可以为圆形、方形，数量为一个或多个。但是由于所述进水口17和出水口18分别设置在所述进水管14和所述出水管15上，所述进水管14和所述出水管15都与所述主轴5相连接，且呈高速旋转状态，如果所述进水口17和出水口18的面积过大，可能会造成所述进水管14和所述出水管15的断裂。当所述进水口17和出水口18为腰型孔，其长度方向沿所述主轴的轴方向，其数量分别为4-6个时，能够保证所述进水管14和所述出水管15牢固性的同时实现所述进水口17和出水口18的面积最大化。

工作过程：如图2所示，所述进水管14中的高压循环水通过所述进水口16进入所述进水面6，同时所述内芯2和所述铜套1在所述主轴5的带动下高速旋转，循环水迅速顺着所述导流槽9进入所述铜套1内表面，水表层进行热交换后进入所述出水面7，再通过所述出水口17进入所述出水管15流出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种冷却辊，包括铜套、内芯和两个盖板，所述两个盖板分别固定连接于所述铜套的开口两端并与所述铜套配合形成一个适于容纳所述内芯的封闭空腔，所述内芯和所述铜套之间具有间隙；

还包括一个主轴，在所述主轴内开设有冷却介质流通通道；

其特征在于，

所述铜套和内芯之间的间隙小于3mm；

所述内芯为实心圆柱体结构，所述内芯朝向所述盖板的两个端面分别为进水面和出水面，所述进水面和出水面上分别成型有多个突起的棱条，所述棱条从所述内芯的中心向其周边延伸，每两个相邻的所述棱条之间形成适于冷却介质通过的导流槽；

所述主轴贯穿所述两个盖板和所述内芯的中心设置，包括进水管和出水管，在所述两个盖板与所述铜套形成的封闭空腔内，所述进水管上设有进水口，所述出水管上设有出水口，所述进水管通过所述进水口与所述进水面相连通，所述出水管通过所述出水口与所述出水面相连通。

2.根据权利要求1所述的冷却辊，其特征在于，所述铜套和内芯之间的间隙为1-3mm。

3.根据权利要求1或2所述的冷却辊，其特征在于，所述内芯为铝制内芯。

4.根据权利要求3所述的冷却辊，其特征在于，所述两个盖板紧贴所述棱条设置，所述棱条与所述主轴边缘之间有空隙。

5.根据权利要求4所述的冷却辊，其特征在于，所述棱条呈弧形，所述进水面上的所述棱条的弯曲方向与所述主轴的旋转方向一致，所述出水面上的所述棱条的弯曲方向与所述主轴的旋转方向相反。

6.根据权利要求1或4或5所述的冷却辊，其特征在于，所述进水面上的所述棱条靠近所述内芯中心及周边的两端窄，所述棱条的中间部分宽。

7.根据权利要求1或4或5所述的冷却辊，其特征在于，所述出水面上的所述棱条靠近所述内芯中心的一端窄、靠近所述内芯周边的一端宽。

8.根据权利要求3所述的冷却辊，其特征在于，进水面和出水面上所述棱条均匀分布，其数量为40-60个。

9.根据权利要求1或4或5所述的冷却辊，其特征在于，所述进水面和出水面在靠近轴心的部分沿轴向方向凹陷。

10.根据权利要求1或4或5所述的冷却辊，其特征在于，所述进水口和出水口为腰型孔，其长度方向沿所述主轴的轴方向，所述进水口和出水口的数量分别为4-6个。

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