CN108489279A - 一种全水冷立柱头及其全水冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全水冷立柱头及其全水冷却方法。该全水冷立柱头包括立柱和上端敞口的长方形箱体，箱体上密封有盖体；主柱为盲管，盲管开口的一端从箱体的底部伸入所述箱体且与盖体的下底面齐平；箱体内被分隔成若干相互独立的空腔，相邻的空腔之间用导管连通，导管的入口在上，出口在下，形成连续的下进水上出水结构，在盖体的下底面与导管的进水口相对应的位置开有凹槽，进水口与所述盖体的下底面齐平或位于所述盖体的下底面与所述凹槽的底面之间。其对应的全水冷却方法则是基于上述全水冷立柱头，使冷却水从依次充满相应的空腔后再进入下一空腔，以使冷却水与盖体充后接触以达到全水冷的目的。

Description

一种全水冷立柱头及其全水冷方法

技术领域

本发明属于冶金辅助设备技术领域，具体涉及一种全水冷立柱头及其全水冷方法。

背景技术

LF炉电极升降立柱的立柱头用于承载导电横臂，立柱头处为强磁区，因电磁感应会发热烧红，通常在立柱头内腔通过冷却水循环带走此处电磁感应热量，使其保持在常温状态。

但现行的立柱头冷却并不完全，见图1，通常设计是导水管与上盖板的底面留有一定的距离p，这样冷却水的最高水位也就只能在导水管的上部管口位置，因此上盖板实际是得不到冷却水的冷却。在工程实践中暴露缺点如下：1)如果过p设计时取得过大，在生产中特别是大吨位大容量炉用变压器工作时，立柱头上盖板和立板上部因得不到冷却在电磁感应下会发黑甚至发红，影响立柱头上盖板与立板上部的焊缝强度，轻则影响立柱使用寿命，重则出现事故；2)如果过p设计时取得过小，由于制造精度问题则容易出现盖板将导管口封堵的问题，达不到既定的冷却水流量，影响冷却效果，冷却水在立柱头腔内会应高温形成水蒸汽，有爆炸风险。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种全水冷立柱头及其全水冷方法，旨在解决现有技术中盖板得不到冷却水冷却的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全水冷立柱头，包括立柱和上端敞口的箱体，在所述箱体的上端敞口处设置有与之密封连接的盖体；所述主柱为一端开口一端封闭的盲管，该盲管开口的一端从所述箱体的底部伸入所述箱体中，该盲管开口的一端与所述盖体的下底面齐平；所述箱体呈长方体形，所述盲管的外径不小于所述箱体的宽，以将箱体内分隔成三个相互隔离的第一空腔、第二空腔和第三空腔，三者呈线性排列；所述第一空腔的下部连通有进水管，第三空腔的上部连通有出水管；所述第一空腔和第二空腔之间连通有第一导管，所述第一导管的进水口设置在所述第一空腔的上部，所述第一导管的出水口设置在所述第二空腔的下部；所述第二空腔和第三空腔之间连通有第二导管，所述第二导管的进水口设置在所述第二空腔的上部，所述第二导管的出水口设置在所述第三空腔的下部；其特征在于，在所述盖体的下底面与第一导管、第二导管的进水口相对应的位置开有凹槽，所述第一导管、第二导管的进水口与所述盖体的下底面齐平或位于所述盖体的下底面与所述凹槽的底面之间。

进一步，所述第一空腔和第二空腔中设置有沿所述箱体长度方向中线的分隔板Ⅰ和分隔板Ⅱ；所述分隔板Ⅰ的高度与所述箱体内的高度相同，以将第一空腔分隔成了两个等容积且相互隔离的空腔Ⅰ和空腔Ⅴ；所述分隔板Ⅱ的高度与所述盲管内的高度相同，以将第二空腔分隔成了两个等容积且相互隔离的空腔Ⅱ和空腔Ⅳ；在所述第三空腔中设置有沿所述箱体长度方向中线的折流板，以使第三空腔成为具有折流功能的空腔Ⅲ，所述折流板的高度与所述箱体内的高度相同，所述折流板的长度小于所述第三空腔的长度；

所述第一导管连通于所述空腔Ⅰ和空腔Ⅱ之间，所述第一导管的进水口设置在所述空腔Ⅰ的上部，所述第一导管的出水口设置在所述空腔Ⅱ的下部；所述第二导管连通于所述空腔Ⅱ和空腔Ⅲ距离空腔Ⅱ最短的一侧，所述第二导管的进水口设置在所述空腔Ⅱ的上部，所述第二导管的出水口设置在所述空腔Ⅲ的下部；

所述空腔Ⅲ距离空腔Ⅳ最短的一侧和空腔Ⅳ之间连通有第三导管，所述第三导管的进水口设置在所述空腔Ⅲ的上部，所述第三导管的出水口设置在所述空腔Ⅳ的下部；所述空腔Ⅳ和空腔Ⅴ之间连通有第四导管，所述第四导管的进水口设置在所述空腔Ⅳ的上部，所述第四导管的出水口设置在所述空腔Ⅴ的下部；所述出水管连通在所述空腔Ⅴ的上部；在所述盖体的下底面与第三导管、第四导管的进水口相对应的位置也开有凹槽，所述第三导管、第四导管的进水口与所述盖体的下底面齐平或位于所述盖体的下底面与所述凹槽的底面之间。

进一步，还包括至少两个螺栓座，所述螺栓座呈管形，其外径小于所述箱体的宽度，所述螺栓座在竖直方向上贯穿所述箱体和箱盖，以在所述箱体和箱盖上形成圆形通口；所述螺栓座的轴线与水平面垂直且位于所述箱体的长度方向的对称面上。

进一步，所述的螺栓座贯穿于第一空腔和/或第三空腔处。

进一步，所述凹槽的水平截面呈圆形，该圆形的直径为与之相匹配的第一导管、第二导管、第三导管或第四导管的外径的1.5～2倍。

进一步，所述凹槽的深度不大于盖体厚度的1/3。

更进一步，所述盖体的厚度≥30mm。

进一步，所述箱体、盖体由钢板制成，所述立柱由钢管制成。

一种立柱头全水冷方法，采用上述立柱头进行水冷，包括以下步骤：

1)将冷却水从进水管进入并充满空腔Ⅰ，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第一导管的进水口进入所述空腔Ⅱ。

2)冷却水注满所述空腔Ⅱ，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第二导管的进水口进入所述空腔Ⅲ。

3)冷却水在空腔Ⅲ中折流并将其注满，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第三导管的进水口进入所述空腔Ⅳ。

4)冷却水注满所述空腔Ⅳ，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第四导管的进水口进入所述空腔Ⅴ，直至空腔Ⅴ被注满，并从出水管排入冷却水系统。

5)连续进行步骤1)至4)，以使盖体持续处于全水冷状态。

本发明的立柱头的盖板和立板可以充分被冷却了，从而避免了其因得不到冷却在电磁感应下会发黑甚至发红从而影响焊缝强度，进而影响立柱使用寿命或发生事的可能。同时，由于本发明对加工精度要求不高，可以使冷却水充满空腔并充分流动，不会使冷却水流动不畅而产生水蒸气，从而避免了可能的爆炸风险。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、盖板开槽，立柱头内腔可完全充满冷却水，可以使盖板底面与冷却水充分接触，提高了冷却效果。

2、导管采用下进上出布置可以有效地使腔体注满冷却水。

3、用中间隔板和螺栓孔座(用于导电横臂固定用的螺栓孔)将立柱头内腔隔多个独立的封闭小空间(腔体)，有利于冷却水流动，防止冷却水局部静止。

4、盖板开槽的直径和深度容易制作加工，可避免封堵。

附图说明

图1为现有立柱头的结构示意图；

图2为本发明的结构俯视图；

图3为本发明的C-C面剖视图；

图4为本发明的D-D面剖视图。

附图中：1—箱体；11—空腔Ⅰ；12—空腔Ⅱ；13—空腔Ⅲ；14—空腔Ⅳ；15—空腔Ⅴ；16—分隔板Ⅰ；17—分隔板Ⅱ；18—折流板；2—立柱；3—盖体；31—凹槽；41—第一导管；42—第二导管；43—第三导管；44—第四导管；51—进水管；52—出水管；6—螺栓座。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2-4所示，一种全水冷立柱头，包括立柱2和上端敞口的箱体1，在所述箱体1的上端敞口处设置有与之密封连接的盖体3；所述主柱为一端开口一端封闭的盲管，该盲管开口的一端从所述箱体1的底部伸入所述箱体1中，该盲管开口的一端与所述盖体3的下底面齐平；所述箱体1呈长方体形，所述盲管的外径不小于所述箱体1的宽，以将箱体 1内分隔成三个相互隔离的第一空腔、第二空腔和第三空腔，三者呈线性排列；所述第一空腔的下部连通有进水管51，第三空腔的上部连通有出水管52；所述第一空腔和第二空腔之间连通有第一导管41，所述第一导管41的进水口设置在所述第一空腔的上部，所述第一导管41的出水口设置在所述第二空腔的下部；所述第二空腔和第三空腔之间连通有第二导管42，所述第二导管42的进水口设置在所述第二空腔的上部，所述第二导管42的出水口设置在所述第三空腔的下部；在所述盖体3的下底面与第一导管41、第二导管42 的进水口相对应的位置开有凹槽31，所述第一导管41、第二导管42的进水口与所述盖体 3的下底面齐平或位于所述盖体3的下底面与所述凹槽31的底面之间。

下进水、上出水，可以使每个空腔都可被充满，便于接触传热。

作为优化，所述第一空腔和第二空腔中设置有沿所述箱体1长度方向中线的分隔板Ⅰ 16和分隔板Ⅱ17；所述分隔板Ⅰ16的高度与所述箱体1内的高度相同，以将第一空腔分隔成了两个等容积且相互隔离的空腔Ⅰ11和空腔Ⅴ15；所述分隔板Ⅱ17的高度与所述盲管内的高度相同，以将第二空腔分隔成了两个等容积且相互隔离的空腔Ⅱ12和空腔Ⅳ14；在所述第三空腔中设置有沿所述箱体1长度方向中线的折流板18，以使第三空腔成为具有折流功能的空腔Ⅲ13，所述折流板18的高度与所述箱体1内的高度相同，所述折流板18的长度小于所述第三空腔的长度；所述第一导管41连通于所述空腔Ⅰ11和空腔Ⅱ12之间，所述第一导管41的进水口设置在所述空腔Ⅰ11的上部，所述第一导管41的出水口设置在所述空腔Ⅱ12的下部；所述第二导管42连通于所述空腔Ⅱ12和空腔Ⅲ13距离空腔Ⅱ12 最短的一侧，所述第二导管42的进水口设置在所述空腔Ⅱ12的上部，所述第二导管42的出水口设置在所述空腔Ⅲ13的下部；所述空腔Ⅲ13距离空腔Ⅳ14最短的一侧和空腔Ⅳ14 之间连通有第三导管43，所述第三导管43的进水口设置在所述空腔Ⅲ13的上部，所述第三导管43的出水口设置在所述空腔Ⅳ14的下部；所述空腔Ⅳ14和空腔Ⅴ15之间连通有第四导管44，所述第四导管44的进水口设置在所述空腔Ⅳ14的上部，所述第四导管44的出水口设置在所述空腔Ⅴ15的下部；所述出水管52连通在所述空腔Ⅴ15的上部；在所述盖体3的下底面与第三导管43、第四导管44的进水口相对应的位置也开有凹槽31，所述第三导管43、第四导管44的进水口与所述盖体3的下底面齐平或位于所述盖体3的下底面与所述凹槽31的底面之间。

将各个空腔进一步分隔，可以提高冷却水的流动性，强化对流传热效果。采用折流动设计，既可以有效延长冷却水与盖体3的接触时间，也可以更充分地利用空间，节约设备的体积。

作为优化，为了便于连接，还包括至少两个螺栓座6，所述螺栓座6呈管形，其外径小于所述箱体1的宽度，所述螺栓座6在竖直方向上贯穿所述箱体1和箱盖，以在所述箱体1和箱盖上形成圆形通口；所述螺栓座6的轴线与水平面垂直且位于所述箱体1的长度方向的对称面上。

作为优化，所述的螺栓座6贯穿于第一空腔和/或第三空腔处。

作为优化，所述凹槽31的水平截面呈圆形，该圆形的直径为与之相匹配的第一导管 41、第二导管42、第三导管43或第四导管44的外径的1.5～2倍。这样即方便冷却水进入不会堵塞，也不会使凹槽31的面积过大，影响盖体3的应力均衡。

作为优化，所述凹槽31的深度不大于盖体3厚度的1/3。这样即方便冷却水充分与盖体3接触，也不会使凹槽31的过深，影响盖体3的应力均衡。

作为优化，所述盖体3的厚度≥30mm。这样保证盖体3不会因开设凹槽31而易损坏，保证了耐用性。

作为优化，所述箱体1、盖体3由钢板制成，所述立柱2由钢管制成。钢料成本低且导热效果好。

一种立柱头全水冷方法，采用上述的立柱头进行水冷，包括以下步骤：

1)将冷却水从进水管51进入并充满空腔Ⅰ11，使冷却水与所述盖体3的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体3的下底面的冷却水从第一导管41 的进水口进入所述空腔Ⅱ12。

2)冷却水注满所述空腔Ⅱ12，使冷却水与所述盖体3的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体3的下底面的冷却水从第二导管42的进水口进入所述空腔Ⅲ13。

3)冷却水在空腔Ⅲ13中折流并将其注满，使冷却水与所述盖体3的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体3的下底面的冷却水从第三导管43的进水口进入所述空腔Ⅳ14。

4)冷却水注满所述空腔Ⅳ14，使冷却水与所述盖体3的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体3的下底面的冷却水从第四导管44的进水口进入所述空腔Ⅴ15，直至空腔Ⅴ15被注满，并从出水管52排入冷却水系统。

5)连续进行步骤1)至4)，以使盖体3持续处于全水冷状态。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种全水冷立柱头，包括立柱和上端敞口的箱体，在所述箱体的上端敞口处设置有与之密封连接的盖体；所述主柱为一端开口一端封闭的盲管，该盲管开口的一端从所述箱体的底部伸入所述箱体中，该盲管开口的一端与所述盖体的下底面齐平；所述箱体呈长方体形，所述盲管的外径不小于所述箱体的宽，以将箱体内分隔成三个相互隔离的第一空腔、第二空腔和第三空腔，三者呈线性排列；所述第一空腔的下部连通有进水管，第三空腔的上部连通有出水管；所述第一空腔和第二空腔之间连通有第一导管，所述第一导管的进水口设置在所述第一空腔的上部，所述第一导管的出水口设置在所述第二空腔的下部；所述第二空腔和第三空腔之间连通有第二导管，所述第二导管的进水口设置在所述第二空腔的上部，所述第二导管的出水口设置在所述第三空腔的下部；其特征在于，在所述盖体的下底面与第一导管、第二导管的进水口相对应的位置开有凹槽，所述第一导管、第二导管的进水口与所述盖体的下底面齐平或位于所述盖体的下底面与所述凹槽的底面之间。

2.根据权利要求1所述的全水冷立柱头，其特征在于，所述第一空腔和第二空腔中设置有沿所述箱体长度方向中线的分隔板Ⅰ和分隔板Ⅱ；所述分隔板Ⅰ的高度与所述箱体内的高度相同，以将第一空腔分隔成了两个等容积且相互隔离的空腔Ⅰ和空腔Ⅴ；所述分隔板Ⅱ的高度与所述盲管内的高度相同，以将第二空腔分隔成了两个等容积且相互隔离的空腔Ⅱ和空腔IV；在所述第三空腔中设置有沿所述箱体长度方向中线的折流板，以使第三空腔成为具有折流功能的空腔Ⅲ，所述折流板的高度与所述箱体内的高度相同，所述折流板的长度小于所述第三空腔的长度；

所述第一导管连通于所述空腔Ⅰ和空腔Ⅱ之间，所述第一导管的进水口设置在所述空腔Ⅰ的上部，所述第一导管的出水口设置在所述空腔Ⅱ的下部；所述第二导管连通于所述空腔Ⅱ和空腔Ⅲ距离空腔Ⅱ最短的一侧，所述第二导管的进水口设置在所述空腔Ⅱ的上部，所述第二导管的出水口设置在所述空腔Ⅲ的下部；

所述空腔Ⅲ距离空腔IV最短的一侧和空腔IV之间连通有第三导管，所述第三导管的进水口设置在所述空腔Ⅲ的上部，所述第三导管的出水口设置在所述空腔IV的下部；所述空腔IV和空腔Ⅴ之间连通有第四导管，所述第四导管的进水口设置在所述空腔IV的上部，所述第四导管的出水口设置在所述空腔Ⅴ的下部；所述出水管连通在所述空腔Ⅴ的上部；在所述盖体的下底面与第三导管、第四导管的进水口相对应的位置也开有凹槽，所述第三导管、第四导管的进水口与所述盖体的下底面齐平或位于所述盖体的下底面与所述凹槽的底面之间。

3.根据权利要求1或2所述的全水冷立柱头，其特征在于，还包括至少两个螺栓座，所述螺栓座呈管形，其外径小于所述箱体的宽度，所述螺栓座在竖直方向上贯穿所述箱体和箱盖，以在所述箱体和箱盖上形成圆形通口；所述螺栓座的轴线与水平面垂直且位于所述箱体的长度方向的对称面上。

4.根据权利要求3所述的全水冷立柱头，其特征在于，所述的螺栓座贯穿于第一空腔和/或第三空腔处。

5.根据权利要求2所述的全水冷立柱头，其特征在于，所述凹槽的水平截面呈圆形，该圆形的直径为与之相匹配的第一导管、第二导管、第三导管或第四导管的外径的1.5～2倍。

6.根据权利要求1或2所述的全水冷立柱头，其特征在于，所述凹槽的深度不大于盖体厚度的1/3。

7.根据权利要求6所述的全水冷立柱头，其特征在于，所述盖体的厚度≥30mm。

8.根据权利要求1或2所述的全水冷立柱头，其特征在于，所述箱体、盖体由钢板制成，所述立柱由钢管制成。

9.一种立柱头全水冷方法，其特征在于，采用权利要求2所述的立柱头进行水冷，包括以下步骤：

1)将冷却水从进水管进入并充满空腔Ⅰ，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第一导管的进水口进入所述空腔Ⅱ；

2)冷却水注满所述空腔Ⅱ，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第二导管的进水口进入所述空腔Ⅲ；

3)冷却水在空腔Ⅲ中折流并将其注满，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第三导管的进水口进入所述空腔IV；

4)冷却水注满所述空腔IV，使冷却水与所述盖体的下底面接触来冷却所述盖板；持续注入冷却水，使高于所述盖体的下底面的冷却水从第四导管的进水口进入所述空腔Ⅴ，直至空腔Ⅴ被注满，并从出水管排入冷却水系统；

5)连续进行步骤1)至4)，以使盖体持续处于全水冷状态。