CN103796770A - 用于轧机的模块化冷却剂套和包括此冷却剂套的轧机吐丝机 - Google Patents

Abstract

一种模块化冷却水套具有冷却剂管筒体部（60）和可选择性地分离的外凸缘部（50）。较大直径的外凸缘部与筒体部的分离有利于在径向受限的空间中对筒体管部进行轴向定向插入和移除。模块化构造还有利于再次使用外凸缘部和仅更换用旧的筒体管部。

Description

用于轧机的模块化冷却剂套和包括此冷却剂套的轧机吐丝机

技术领域

本发明的实施方式涉及冷却剂套，其通常被称作水套，用于将轧机设备与热的经轧制的长形材料热隔离。更具体地，本发明的实施方式涉及用于对吐丝机中的旋转管筒的轴承进行热隔离的水套。

背景技术

轧机使热的长形材料成形，热的长形材料将热传递至操作环境。需要将某些轧机设备例如旋转机械中的轴承与此热传递隔离。在一种轧机应用中，吐丝机卷绕长形材料成品。通过紧靠吐丝机的近端或者接纳端的上游夹送辊将长形材料供给至吐丝机。吐丝机的近端通常使用齿轮驱动的带有颈部的管筒，热的长形材料通过所述管筒在管筒通道内行进。管筒在外接颈部的经润滑的轴承上旋转，其中热的长形材料穿过紧靠轴承的颈部。期望的是，通过将管筒旋转轴承与热的材料热源隔离来降低至管筒旋转轴承的热传递。

管筒轴承通常与置于颈部内、轴承与热材料之间的环形水或者其它冷却剂套热隔离。诸如水的循环冷却液流动通过水套内的迷宫式环形路径，并且吸收从热材料传递的热。因此，与不存在水套时发生热传递相比，更少的热被传递至管筒轴承。

已知水套已经由嵌套的、同心的内管和外管构成，其中热材料穿过内管的内径并且冷却水接收在内管的外周与外管的内径之间。折流板可以在环形空间内置于内管与外管之间用于冷却剂流动控制，通常使得进入套的最冷的水沿外管的内径流动，然后被导引为与较热的内管接触。以此方式，套外部保持于相对较低的温度。由于冷却剂流动路径，嵌套的管和折流板通常被称为迷宫。

水套迷宫式环形管结构的轴向端被盖所盖住，其中水套的在长形材料流动路径上游的近端具有用于附接至管筒轴承毂的凸缘。凸缘永久地附接至迷宫管状套部。

凸缘相对较大并且具有比迷宫管状部更复杂的构成，并且通常包括用于与诸如金属编织软管的冷却剂进口导管和冷却剂出口导管流体连通的通道。迷宫管和/或凸缘内的套内部通道还可以包括气动通道，该气动通道用于随着热的长形材料穿过管筒，用压缩空气对热的长形材料进行除鳞/垢。

由于管筒颈部内的热环境——通常包括诸如金属鳞的耐磨的颗粒污染物——迷宫管部的内径受到磨损，并且必须定时地进行更换。更换需要将长形水套在与长形材料流动路径大致平行的方向上从管筒毂孔抽出。但是，长形材料供给夹送辊组件的排出口通常轴向紧靠管筒毂和水套凸缘，使得长形材料供给夹送辊组件的排出口阻挡了从管筒毂抽出长形水套所需的凸缘间隙。凸缘太宽以至于不能进入夹送辊组件的排出口，所以没有足够的用以将凸缘接纳在夹送辊供给通道内的径向间隙。相反地，迷宫管的外径足够小从而在夹送辊的排出口内穿过，但是，由于水套凸缘的永久附接而不能完成这一点。因此，夹送辊组件必须与吐丝机械分离从而提供一件的、整体的水套的所需抽出间隙。夹送辊组件的分离是费时的并且涉及到用多个维修技术人员移动沉重的部件。除了水套更换的费力和成本之外，轧机还承受停止生产的经济损失。期望的是，将与水套更换相关联的轧机停机时间和成本降至最低。

发明内容

因此，本发明的实施方式包括一种具有可选择性地分离的模块化冷却剂筒体和外凸缘部的冷却剂套。冷却剂套的外凸缘在冷却剂套在管筒毂上安装或移除时与筒体部分离，并且从吐丝机管筒毂与夹送辊组件的排出口之间的间隔横向移位。这允许相对较小直径的筒体部通过夹送辊组件的排出口路径在管筒毂中插入或者抽出，在该排出口路径处有足够的用以容许筒体迷宫部通过的径向间隙。在新筒体部插入到管筒毂中之后，外凸缘部附接至筒体部的面向外侧的近端部。在这之后，冷却剂和气动导管可以附接至凸缘部从而完成维修。

本发明的模块化冷却水套有利于再次使用相对更贵和永久的外凸缘部，这限制了筒体迷宫管部的成本的维修费用。本发明的模块化水套还消除了与夹送辊组件的移除和更换相关联的维修成本和停机时间。因此，通过使用本发明的模块化冷却水套，与使用已知的一件式的整体水套相比，可以用更少的维修技术人员在更少的时间内完成维修（因此导致更少生产停机时间）。

尽管文中的实施方式描述了本发明的模块化冷却水套在吐丝机上的应用，但是，本发明的模块化冷却水套可以应用于其它类型的轧机水套。例如，无论任何类型的水套应用，本发明通过再次使用外凸缘部并且限制迷宫体或者其它冷却剂管状构造筒体部而提供成本节约。模块化构造还增强用于轧机内各种冷却剂套应用的冷却剂筒体部和外凸缘部的一致性的可能性，由此减少了必须制造或者保持在维修库存内的备用零件的类型。本发明的模块化冷却水套能够在现有轧机和吐丝机内进行改装。

能够根据本发明由轧机的可更换冷却剂套筒体实现这些实施方式和其它实施方式，该轧机可更换冷却剂套筒体具有嵌套的外套筒和内套筒，外套筒和内套筒具有相应的轴向近端和轴向远端并且在外套筒与内套筒之间限定有冷却剂通道。端盖联接至外套筒和内套筒的相应的远端并且密封外套筒和内套筒的相应的远端。端盖具有通过其中的通道，该通道与内套筒的内部连通。筒体凸缘联接至外套筒和内套筒的相应的近端并且密封外套筒和内套筒的相应的近端。筒体凸缘具有通过其中的通道，该通道与内套筒内部连通。筒体凸缘还具有适合于与轧机装置轴向定向匹配接合的外周部，并且筒体凸缘限定彼此隔离并且与冷却剂通道连通的相应的冷却剂进口和冷却剂出口。进口和出口适合于在筒体凸缘与轧机装置接合时与各自的对应轧机冷却剂进口源和轧机冷却剂出口源连通。筒体凸缘还具有限定在其中的紧固元件，该紧固元件适合于与轧机装置协作/配合地联接接合。

另一示例性实施方式包括结合有本发明的可更换冷却剂套筒体的轧机吐丝机。轧机吐丝机包括旋转地安装在管筒毂内的管筒，管筒具有在其中的、用于使经轧制的长形材料穿过管筒的管筒通道。环形冷却剂套在管筒内并且置于管筒通道与管筒毂之间。套具有外凸缘，外凸缘具有颈部和外凸缘中央通道，颈部用于与管筒毂匹配接合，外凸缘中央通道与管筒通道连通用于使长形材料穿过外凸缘。吐丝机具有可更换冷却剂套筒体，可更换冷却剂套筒体具有在其中的内部通道，该内部通道与外凸缘中央通道和凸缘通道连通，用于使长形材料穿过可更换冷却剂套筒体。筒体限定围绕内部通道的至少一部分的冷却剂通道。相应的接合表面由外凸缘和筒体限定，用于在外凸缘与筒体之间进行选择性联接。外凸缘和筒体由紧固元件进一步选择性地联接。

本发明的特征还在于一种用于通过以下步骤更换轧机冷却剂套的方法：提供冷却剂套，该冷却剂套具有外凸缘，该外凸缘具有颈部和外凸缘中央通道，该颈部适合于与轧机装置匹配接合，该外凸缘中央通道用于使长形材料穿过外凸缘。还提供可更换冷却剂套筒体；该筒体具有在其中的内部通道，该内部通道适合于使长形材料穿过筒体，该内部通道与外凸缘中央通道连通。筒体限定围绕内部通道的至少一部分的冷却剂通道，冷却剂通道适合于与轧机冷却剂源连通。所提供的凸缘和筒体还限定用于在所提供的凸缘和筒体之间进行选择性接合的相应的接合表面。执行本发明的方法的下一步骤是：将冷却剂套轴向插入到轧机装置中并且将其内部通道与用于长形材料的轧机装置传送路径对准。在执行本发明的过程中的下一步骤是：将外凸缘颈部与轧机装置的相应的匹配部对准并且接合；然后通过外凸缘和筒体的相应的接合表面将外凸缘和筒体联接。在相互接合之后，利用紧固元件将外凸缘和筒体联接。

本领域中的普通技术人员可以将本发明的特征以任何联合或者次级联合的方式结合地或者各自地进行应用。下文中，参照附图中示出的具体实施方式更详细地说明本发明的实施方式的进一步的特征以及由其提供的优点，附图中相似附图标记表示相似元件。

附图说明

通过考虑结合附图的以下详细描述，能够容易地理解本发明的教示，在附图中：

图1示出根据本发明的示例性实施方式的结合有冷却剂套的吐丝机和夹送辊组件的侧视图；

图2示出根据本发明的示例性实施方式的图1中的吐丝机和夹送辊组件的俯视平面图；

图3示出根据本发明的示例性实施方式的图1中的吐丝机和夹送辊组件的正视图；

图4示出根据本发明的示例性实施方式的图1中的吐丝机和夹送辊组件的截面图；

图5示出根据本发明的示例性实施方式的模块化冷却剂套的侧视图；

图6示出根据本发明的示例性实施方式的模块化冷却剂套的近端立体图；

图7示出根据本发明的示例性实施方式的图6中的模块化冷却剂套的立体截面图；图2示出根据本发明的示例性实施方式的图1中的吐丝机和夹送辊组件的俯视平面图；以及

图8和图9为示出根据本发明的示例性实施方式的图1中的吐丝机和夹送辊组件的径向和轴向界限内的模块化冷却剂套的拆卸的示意图。

为了便于理解，在可能的情况下，相同附图标记已经用于表示多个附图所共同的相同元件。

具体实施方式

在考虑以下描述之后，本领域中的普通技术人员将清楚地认识到本发明的教示能够容易地应用于包括水套在内的轧机冷却剂套中。本发明的模块化冷却剂套具有冷却剂管筒体部和可选择性地分离的外凸缘部。较大直径的外凸缘部与筒体管部的分离有利于筒体部在径向受限空间——例如在长形/细长材料供给路径内、夹送辊与吐丝机之间的空间——中的轴向定向的插入和移除。模块化构造也有利于再次使用外凸缘部和仅更换用旧/已磨损的管筒体部。

图1至图4中示出了根据本发明的示例性实施方式的轧机，并且该轧机具有夹送辊组件25，夹送辊组件25将长形材料M以速度S供给到吐丝机30的近侧32中。随后，长形材料M以螺旋环的形式从吐丝机30的远侧33排出。旋转管筒34具有颈部/颈状部，颈部包括管筒通道，管筒通道从吐丝机的远侧33通过管筒轴承毂35接纳热的长形材料M。轴承36（示出为滚动元件轴承）支撑旋转轴承毂35和管筒34。

在轴承毂35内联接有模块化冷却剂或者水套40并且模块化冷却剂或者水套40置于管筒通道中的热的长形材料M与管筒轴承36之间，这提供了用于轴承的热隔离。

图5至图7中示出了模块化冷却剂套40的构造特征。冷却剂套具有外凸缘部50，外凸缘部50具有包括O环槽52的颈部，该颈部插入到由管筒轴承毂35限定的对应凹孔中，如图4中所示。其它已知类型的外凸缘界面可以替代匹配的颈部和凹孔。外凸缘50通过形成在其中的凹孔54且用机械螺钉紧固件56选择性地联接至筒体部60。可以使用其它类型的已知的可选择性地移除的紧固件，并且相应的凸缘50和筒体迷宫60部的相互接合表面可以由其它已知保持结构——例如保持衬套、没有匹配的凸部和凹部的齐平的抵接凸缘、具有间断螺纹的扭转连接、或者螺纹件——彼此选择性地彼此联接。类似地，接合表面可以进行调换，其中外凸缘50限定凸部，该凸部与由筒体部60限定的凹部接合。外凸缘50还具有冷却剂进口通道57和冷却剂出口通道58，冷却剂进口通道57和冷却剂出口通道58用于与诸如水的冷却剂连通并且诸如水的冷却剂穿过冷却剂进口通道57和冷却剂出口通道58。如本领域中已知的，凸缘50还可以结合有加压空气通道从而将铸造鳞/垢/氧化皮与长形材料M分离，加压空气通道在这里未示出。

冷却剂套筒体部60具有包括近端61和远端62的中央内部通道，中央内部通道用于接纳通过其中的长形材料M并且使长形材料M穿过中央内部通道。筒体迷宫部的近端上的筒体凸缘63与形成在外凸缘50内的相应凹孔54匹配并且保持螺纹紧固件56。筒体/迷宫部60具有外管状套筒64和内管状套筒65，在外管状套筒64和内管状套筒65之间形成有用于冷却剂的环形冷却通道。尽管文中示出的套筒64、65是同心定向的对称圆筒状构造，但是可以使用其它套筒轮廓和对准。在外管状套筒64与内管状套筒65之间同心地定向有折流板66并且折流板66沿筒体迷宫部段60的长度的一部分轴向延伸，由此沿由流动箭头F表示的、曲折的、波状的流动路径引导冷却剂。冷却剂通过外凸缘50的水进口57的水进口67进入筒体60，水进口67形成在迷宫凸缘63中。冷却剂随后沿外管套筒64的外周边向下游流动（朝向筒体远端62），绕折流板66的远端，随后朝向形成在筒体凸缘63内的水出口68、沿内管65的外表面向上游倒转流向。水出口68与外凸缘50的水出口58连通。

外套筒管64和内套筒管65由迷宫凸缘63和端盖69保持处于同心定向，但是，外套筒管64和内套筒管65可以定向在非同心的位置。类似地，一个或者更多个折流板66可以定向在不同相对位置从而建立不同的所需的冷却剂流动路径。在筒体凸缘63的外周上保持有O型环从而在迷宫部与外凸缘孔54之间提供轴向和径向冷却剂流动密封。如图7中所示，近端O型环70和中间O型环72限定冷却水出口58/68的外部边界。类似地，中间O型环72和远端O型环74限定冷却水进口57/67的外部边界。中间O型环72将冷却水进口67与冷却水出口68隔离。

冷却水套40的模块化构造有利于通过旋开紧固件56并且将用旧的筒体迷宫部段60和外凸缘部段50的相应匹配接合表面轴向分离来从外凸缘部段50上快速地更换用旧的筒体迷宫部段60。这允许再次使用相对未磨损的外凸缘部段50。

在尺寸上直径宽的外凸缘50和直径相对较小的筒体迷宫部段60的两件可分离式模块化构造还有利于与现有已知整体式构造的冷却水套相比更易于现场维修和更换。现有已知的水套不能被拆卸；由此需要拆卸和分离夹送辊组件从而提供水套与吐丝机的分离的足够的间隙。如图8和图9中所示，组装的冷却水套40不能轴向抽出/回退，因为水套外凸缘50太宽以至于不能越过夹送辊组件25。但是，在本发明中，螺钉56的移除允许外凸缘50与筒体迷宫部段60分离，如箭头I所示。在此分离之后，外凸缘50横向（箭头II）移位从而越过在夹送辊组件25与吐丝机35之间的间隔。此时，筒体部段60在箭头III的方向上离开吐丝机35轴向抽出，其中，筒体部段60的相对窄的直径足够小从而越过夹送辊组件25。此后，维修技术人员用新迷宫筒体部段更换迷宫筒体部段60，并且重新安装外凸缘50。

尽管本中已经详细描述和示出结合有本发明的教示的多个不同实施方式，但是本领域中的普通技术人员能够容易地作出许多其它变化实施方式，这些变化实施方式仍结合有这些教示。

Claims (20)

1.一种轧机的可更换冷却剂套筒体，包括：

嵌套的外套筒和内套筒，所述外套筒和所述内套筒具有相应的轴向近端和轴向远端并且在所述外套筒与所述内套筒之间限定有冷却剂通道；

联接至且密封所述外套筒和所述内套筒的相应的远端的端盖，所述端盖具有穿过所述端盖的与所述内套筒的内部连通的通道；以及

联接至且密封所述外套筒和所述内套筒的相应的近端的筒体凸缘，所述筒体凸缘具有：

穿过所述筒体凸缘的与所述内套筒的内部连通的通道；

外周，所述外周适合于与轧机装置进行轴向定向匹配接合，并且所述外周限定彼此隔离并且与所述冷却剂通道连通的相应的冷却剂进口和冷却剂出口，所述进口和所述出口在所述筒体凸缘与轧机装置接合时适合于与相应的对应轧机冷却剂进口源和轧机冷却剂出口源连通；以及

紧固元件，所述紧固元件限定在所述筒体凸缘中，所述紧固元件适合于与所述轧机装置进行配合的联接接合。

2.根据权利要求1所述的冷却剂套筒体，还包括O型环，所述O型环保持在所述筒体凸缘的周边上并且将所述进口与所述出口彼此隔离。

3.根据权利要求2所述的冷却剂套筒体，还包括保持在所述筒体凸缘的周边上的轴向分隔开的第一O型环、第二O型环以及第三O型环，其中所述第二O型环将所述进口与所述出口彼此隔离，并且所述第一O型环和所述第三O型环将所述进口和所述出口与所述冷却剂套筒体的外部隔离。

4.根据权利要求1所述的冷却剂套筒体，其中，所述筒体凸缘具有适合于抵靠于轧机装置的近端并且所述紧固元件限定在该近端中。

5.根据权利要求4所述的冷却剂套筒体，其中，所述紧固元件是限定在所述筒体凸缘的近端内的螺纹。

6.根据权利要求1所述的冷却剂套筒体，还包括折流板，所述折流板定向在所述内套筒与所述外套筒之间并且所述折流板置于所述冷却剂进口与所述冷却剂出口之间。

7.根据权利要求1所述的冷却剂套筒体，还包括外凸缘，所述外凸缘具有孔和颈部，所述孔用于将所述筒体凸缘的外周匹配地接合在所述孔中，所述颈部适合于与轧机装置进行匹配接合。

8.一种轧机吐丝机，包括：

旋转地安装在管筒毂内的管筒，在所述管筒中具有管筒通道以便使轧制的长形材料穿过所述管筒；

环形冷却剂套，所述套位于所述管筒内、置于所述管筒通道与所述管筒毂之间，所述套具有：

外凸缘，所述外凸缘具有颈部和外凸缘中央通道，所述颈部用于与所述管筒毂进行匹配接合，所述外凸缘中央通道与所述管筒通道连通，以便使长形材料穿过所述外凸缘；以及

可更换冷却剂套筒体，在所述筒体中具有内部通道，所述内部通道与所述外凸缘中央通道和所述管筒通道连通，以便使长形材料穿过所述筒体，所述筒体限定围绕所述内部通道的至少一部分的冷却剂通道；

由所述外凸缘和所述筒体限定的用于在所述外凸缘与所述筒体之间进行选择性联接的相应的接合表面；以及

用于将所述外凸缘与所述筒体选择性地联接的紧固元件。

9.根据权利要求8所述的轧机吐丝机，其中，所述冷却剂套筒体还包括：

嵌套的外套筒和内套筒，所述外套筒和内套筒具有相应的轴向近端和轴向远端，所述冷却剂通道限定在所述外套筒与所述内套筒之间，所述内套筒的内部限定所述内部通道；

联接至且密封所述外套筒和所述内套筒的相应的远端的端盖，所述端盖具有穿过所述端盖的与所述内套筒的内部连通的通道；以及

联接至且密封所述外套筒和所述内套筒的相应的近端的筒体凸缘，所述筒体凸缘具有：

穿过所述筒体凸缘的与所述内套筒的内部连通的通道；

外周，所述外周适合于与所述外凸缘的接合表面进行轴向定向匹配接合，并且所述外周限定彼此隔离并且与所述冷却剂通道连通的相应的冷却剂进口和冷却剂出口，所述进口和所述出口在所述筒体凸缘与所述外凸缘接合时适合于与穿过所述外凸缘的相应的对应轧机冷却剂进口源和轧机冷却剂出口源连通；以及

所述紧固元件的一部分由所述筒体凸缘限定。

10.根据权利要求9所述的轧机吐丝机，所述筒体还包括O型环，所述O型环保持在所述筒体凸缘的周边上并且将所述进口与所述出口彼此隔离。

11.根据权利要求10所述的轧机吐丝机，所述筒体还包括保持在所述筒体凸缘的周边上的轴向分隔开的第一O型环、第二O型环以及第三O型环，其中所述第二O型环将所述进口与所述出口彼此隔离，并且所述第一O型环和所述第三O型环将所述进口和所述出口与所述筒体的外部隔离。

12.根据权利要求9所述的轧机吐丝机，其中，所述筒体凸缘具有适合于抵靠于所述外凸缘的近端，并且所述紧固元件是接收在限定于所述筒体凸缘内的内螺纹中的螺纹螺钉。

13.根据权利要求9所述的轧机吐丝机，所述筒体还包括折流板，所述折流板定向在所述内套筒与所述外套筒之间并且所述折流板置于所述冷却剂进口与所述冷却剂出口之间。

14.根据权利要求9所述的轧机吐丝机，其中，所述外凸缘具有孔和颈部，所述孔用于将所述筒体凸缘的外周匹配地接合在所述孔中，所述颈部适合于与由所述管筒毂限定的孔口进行匹配接合。

15.根据权利要求14所述的轧机吐丝机，其中，所述外凸缘限定与冷却剂源以及相应的筒体进口和筒体出口连通的冷却剂源进口通道和冷却剂源出口通道。

16.根据权利要求15所述的轧机吐丝机，所述筒体还包括保持在所述筒体凸缘的周边上的轴向分隔开的第一O型环、第二O型环以及第三O型环，其中所述第二O型环将所述进口与所述出口彼此隔离，并且所述第一O型环和所述第三O型环将所述进口和所述出口与所述筒体的外部隔离。

17.根据权利要求16所述的轧机吐丝机，所述筒体凸缘还包括适合于抵接在所述外凸缘的孔内的近端，并且所述紧固元件是穿过所述外凸缘并且接收在限定于所述筒体凸缘内的内螺纹中的螺纹螺钉。

18.一种用于更换轧机冷却剂套的方法，包括：

提供冷却剂套，所述冷却剂套包括：

外凸缘，所述外凸缘具有颈部和外凸缘中央通道，所述颈部适合于与轧机装置进行匹配接合，所述外凸缘中央通道用于使长形材料穿过所述外凸缘；以及

可更换冷却剂套筒体，在所述筒体中具有内部通道，所述内部通道适合于使长形材料穿过所述筒体，所述内部通道与所述外凸缘中央通道连通，所述筒体限定冷却剂通道，所述冷却剂通道围绕所述内部通道的至少一部分、适合于与轧机冷却剂源连通；以及

相应的接合表面，所述相应的接合表面由所述外凸缘和所述筒体限定、用于在所述外凸缘与所述筒体之间进行选择性联接；

将所述冷却剂套轴向插入到轧机装置中并且将所述冷却剂套的内部通道与所述轧机装置的用于长形材料的输送路径对准；

将所述外凸缘的颈部与所述轧机装置的对应匹配部对准且接合；

通过所述外凸缘和所述筒体的相应的接合表面将所述外凸缘与所述筒体联接；以及

利用紧固元件将所述外凸缘与所述筒体联接。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述轧机装置为具有旋转地安装在管筒毂内的管筒的吐丝机，在所述管筒中具有管筒通道以便使轧制的长形材料穿过所述管筒，并且所述冷却剂套是环形冷却剂套，所述环形冷却剂套位于所述管筒内、置于所述管筒通道与所述管筒毂之间。

20.根据权利要求19所述的方法，所述冷却剂套还包括适合于与所述外凸缘的接合表面进行轴向定向匹配接合的外周，并且所述外周限定彼此隔离并且与所述冷却剂通道连通的相应的冷却剂进口和冷却剂出口，所述进口和所述出口在所述筒体的凸缘与所述外凸缘接合时适合于与穿过所述外凸缘的相应的对应轧机冷却剂进口源和轧机冷却剂出口源连通。

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