CN1938109A - 从带材的表面去除液体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从一带材表面去除液体的方法，其特征在于以使液体振动的方式激发液体。本发明是建立在一种共识上的，即从一带材的表面去除液体这一问题的根源在于附着力，而通过激发液体使其振动的方式可以克服这些附着力。振动会促使液体本身从带材的表面分离出来，然后易于被带走，例如依靠低压被吸走，依靠剥离器被吹走或剥去。

Description

从带材的表面去除液体的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种从移动带材的表面上去除液体的方法和装置。这种类型的方法和装置被特别的用于带材处理机器的情形中，例如辊轧台。

背景技术

在带材处理过程中，为了例如在轧制操作期间辅助变形操作，及为了驱散变形产生的热量和带材的碎片，通常给带材上涂覆润滑油。在辊制操作之后，这些润滑油残留物作为残渣附着在带材上地保留下来。如果这些残留物在带材成形为一卷材之前不被去除掉，它们会在各圈之间形成一润滑油膜，这可能导致在卷材的轴向方向上各圈不希望的移位。此外，为了带材的进一步处理，在带材的表面上只能存在非常少量先前使用的液体的残留物。

目前，通过下述方法中的一种从带材的表面去除液体：用金属、橡胶、塑料或无纺的辊筒进行挤压，借助于如一橡胶唇形式的剥离器进行剥除，借助于一空气流进行吹除，以及借助于低压进行吸取。因此带材的运转速度通常会限制润滑油残留物的去除方式。为了尽可能多地去除液体，带材应以尽可能低的速度运转，因为更使液体在将去除其的装置上停留地较长。

例如DE19519544C2中描述了一种装置，其中用一空气射流在带材上吹气用以清洁带材表面。空气以一很高的流速对准带材。目的是借助于大量的脉动将一定量的液体从要被清洁的带材的表面移走。EP0513632B1描述了一种类似的装置，其中空气射流在离开喷嘴时具有0.3马赫至2马赫的出口速度，并以45至90°的角度吹至带材的表面上。这种装置需要消耗大量能源。高流速也会导致高噪声级的问题

发明内容

与背景技术不同，本发明的目的在于，提出了一种用于从移动带材的表面去除液体的方法和装置，其可通过简易的方法对液体进行有效的去除。

这一目的是通过独立权利要求来实现的。从属权利要求中提供了有利的改进。

本发明是建立在一种共识上的，即从一带材的表面去除液体这一问题的根源在于附着力，而通过使液体振动这样一种方式激发液体可以克服这些附着力。它的振动促使液体本身从带材的表面分离出来，并在随后的过程中易于被带走，例如通过低压被吸走，通过剥离器被吹走或剥去。至于去除从表面分离出的液体的技术，本发明可以因此采用现有技术中公知的各种技术。本发明的基本思想是激发液体，以致于因此使用于去除液体的进一步的步骤更容易。根据激发的方式，它甚至可能省却随后的步骤，例如如果激发以声致发光的原理进行。

液体的激发优选以这样一种方式进行，即液体的相邻区域，例如一液体膜被完全地激发以经受振动。在这种情况中，膜的激发和进一步处理例如去除在优选层流中以吹/抽吸的方式通过这样一种方式进行，即液膜得到维持或至少仅仅被分成各个大的部分，例如该部分的范围至少是两倍于膜的厚度，特别优选的部分具有更大的范围，例如为膜厚度的3到至少10倍。在一优选实施例中，设置了防止形成液态气溶胶的激发。这允许达到这样一种效果，即通过抽吸或吹例如以大面积部分或球形部分的形式去除掉的液体易于被回收。因此，根据本发明的、而不是仅限于这一优选实施例中的方法可能产生的优势是可特别容易地回收昂贵的液体，例如在轧钢厂中的油。

这一发明特别适用于从移动带材上去除液体，这里的带材特别是指轧机机组中的。但是，根据本发明的基本思想，也可以应用于静止的带材表面。特别是，待去除的液体为在轧制操作中做为冷冻剂和/或润滑剂提供给带材的油或乳剂。本发明特别优选地被用于分离实际上占据了带材整个宽度的液膜，因为根据本发明的方法适合于从带材上有效地分离这些大面积的液膜。

本发明可特别好地用于分离至少为1.5μm厚的膜带的情况，也可以非常方便地用于分离膜厚为100μm以及更大的情况。关于要被分离的膜的厚度，本发明的唯一限制由当前能够很经济地提供振动发生器设定。但是，这可以寄希望于振动发生器工艺的改进，这也将为本发明展开在更大领域中的使用。在特别优选中，液膜可从带材上被完全分离。但是，膜的部分分离，例如膜厚度的减少达到0.15μm，也可能通过本发明在设备费用和预期效果之间提供一有效的折衷。

激发液体是以这样一种特殊的方式实现的，即液体经过相对较长时间的振动，例如当液体移动通过要去除它的装置的时候。

在一优选实施例中，液体以这样一种方式被激发，即以它的共振频率进行振动。因此，实现从带材的表面进行分离的非常好的效果。在特别优选中，一相邻的液体，例如一膜经受一定厚度的谐振而被激发。如果在例如为空气的载体流体中的激发振动的波长是膜厚的2至4倍的话，这特别优选地实现。

液体的振动可通过不同的方法来实现。首先，一振动体或振动流体可将振动(激发振动)传递给液体，从而激发液体。但是，液体地可能无接触地被激发，间接通过电磁超声波发生器或直接通过激光感应超声波。

在一优选实施例中，通过将在液体上方流动的流体流做为一用于激发振动的载体介质激发液体。为此，可以使用那些由EP0513632B1或DE19519544C2公知的装置，这些装置还可补充一声波发生器，其将声波引入到从喷嘴中输出的流体流中。这种声波发生器例如可为扬声器或压电材料。流体流的方向可与带材运转方向对准，或与其相反，或与带材运转方向成一角度。

在一优选实施例中，引入流体流中的激发振动以相对于流体流的流动方向垂直地传播。因此，通过激发振动可达到特别有效的液体激发。在这种情况下，在一优选实施例中，超声波辐射的方向应如此选择，即在超声波速度和流体速度重叠之后，液体的合成振动的方向垂直于流体流的流动方向。

流体以层状形式优选在液体上方流动。这会达到激发振动能很好地激发液体和激发通过叠加由湍流引起的振动或脉冲而不被削弱的效果。流体流的层流也会防止液膜被雾化成气溶胶，这根据本申请是不愿看到的。用于在移动带材上产生一层流的装置可以例如使用如DE19923949A1中所描述的、空气动力学悖论，在此特别引用用于产生一层流形式的、在液体上方流动的流体流的方法和装置，并且其相关的公开内容可理解为本说明书的一部分。

空气特别做为一种的流体实使用。然而，使用其它的气体或液体也同样是可以的，特别是为了避免金属带材的氧化而使用无氧气体。

做为经由液体的一自由表面而使液体激发的替代，激发可附加地或可替代地经由与液体接触的固体物体来实现。特别地，液体优选通过带材的振动运动而被激发。出于这一目的，可有意将带材设为振动。这可借助直接作用在带材上的元件，例如压电激发器或者通过例如冲击来实现。然而，带材也可以无接触地被激发，例如通过使用磁超声波发生器，即大家公知的EMATs(电磁-声换能器)。

正如带材可无接触地被激发一样，也可如此激发液体，液体本身也可以例如通过激光感应超声波无接触地被激发。

另外或可选择地，根据本发明进一步的基本思想，在用于从带材的表面上去除液体的方法中，液体由于使用声致发光效应而被蒸发。声致发光可被理解为这样一种现象，即液体在高声压的作用下能发射超短、高能的闪光。这一现象是由气穴引起，在液体中在适当强度的超声波作用下会产生气穴。在一连续过程中，新的气穴会被产生，且随后会再一次衰竭。当这些气穴衰竭时，会产生一短的闪光。在这种情况下，气穴中的温度会达到几百万摄氏度。这些温度可用来蒸发掉待要去除的液体。

附加地或可选择地，在用于从带材的表面上去除液体的方法中，可使一层流的流体流流经液体上方。只有不会激发液体的层流的流体流的使用显示出容易带走液体颗粒物，以便可能进行有效的去除。用于在移动带材上产生一层流的装置可以例如使用如DE19923949A1中所描述的、空气动力学悖论，其中特别引用用于产生一在处于层流状态的液体上方流动的流体的方法和装置，相关的公开内容可理解为本说明书的一部分。

作为根据本发明方法的一部分，可提供一闭环控制，用于设定液体的振动频率。特别地这由设定激发振动的频率来实现。用于闭环控制的输入参数可为液体、流体和带材的材料属性，也可以是测量出的待去除的液体的膜厚、带材速率、温度和必要时挤压辊或剥离器上游的挤压压力。

由振动发生器引入的流动速率和能量，及也由振动发生器发射出的波的频率，两者优选互相协同操作。特别是，被引入的能量优选地选择为足够高，以致于可将流速设定足够低，以便可以产生一层流。例如，以空气作为流体，被引入的能量可超过20W/mm²，特别是超过80W/mm²，且频率超过500kHz，特别是优选超过1MHz，例如可设为80至800MHz。然后流速可优选这样设置，以便雷诺数(Re)可达到小于1000000，特别优选雷诺数为2000左右。同时，在特别优选中，马赫数小于0.3，特别优选是设为小于0.2。

根据用来实现根据本发明方法的装置的结构，由振动发生器引入的流动速率和能量，及也由振动发生器发射出的波的频率，两者优选以这样一种方式互相协同操作，即液膜被分隔为几个部分，所述部分仅在一特定距离上，该距离优选为流体流流动于其上的带材的宽度。这允许达到如下效果，即液体被抬离带材，但假想沿流体流流动的相应方向，液体从流体中又落回到带材之外，例如是在带材的边缘区域，一向内定向的流体流，且在带材中部上方的收集点处。应以这样一种方式实现根据本发明中的方法，即防止被分离的液体从收集处进入抽吸去除系统并不得不在那儿被回收。然而在其它实施例中，如果抽吸去除系统被设计用来回收液体，为了液体的回收，让其流入喷吸去除系统中是很有利的。

根据本发明中用于从带材的表面去除液体的装置具有一振动发生器，其能在液体、或流体或与液体相接触的物体中激发振动。

装置优选具有一喷嘴和一声波发生器，其可用来将声波引入到由喷嘴提供的流体中。在这种情况下，声波发生器可被布置在喷嘴的上游和下游处。喷嘴在这种情况中可被理解为任何可从中形成流体流的元件。附加地或可选择地，根据本发明中的装置还可具有一将声波引入带材中的声波发生器。类似地，振动发生器可以是一直接在液体本身中产生振动的声波发生器，例如一激光感应超声波系统。

流体中产生的振动或激发振动优选具有一在超声波范围内的频率。

附图说明

下面将在附图的基础上对本发明进行更详尽的说明，附图仅仅描述典型的

实施例，其中

图1示出了根据本发明的装置的基本结构的示意侧视图；

图2示出了图1中所示的装置的第二示意侧视图；

图3示出了根据本发明的装置的一实施例的示意侧视图；

图4示出了根据本发明的装置的第二实施例的示意侧视图；

图5示出了根据本发明的装置的第三实施例的示意侧视图；

图6示出了根据本发明的装置的第四实施例的示意侧视图；

图7示出了图6中所示的实施例的示意俯视图；

图8示出了根据本发明的装置的第四实施例的示意俯视图；

图9示出了图8中所示的装置的示意侧视图；

图10示出了根据本发明的装置的第六实施例的示意侧视图；

图11示出了根据图10的实施例的示意俯视图；

图12示出了根据本发明的装置的第七实施例的示意侧视图；和

图13示出了根据本发明的装置的第八实施例的示意侧视图。

具体实施方式

图1中示出了一移动的带材1，在带材的上面和下面有液体2例如润滑油附着其上。在带材1的上方和下方各安装了一换能器3。在液体2的自由表面和换能器3之间由喷嘴(未示出)分别产生了一气流4。定向箭头A指明气流4的方向可与带材运转方向相同或相反。图2示出了布置在带材1上方的换能器3一个接一个地以这样的一种方式设置，使得换能器遍布在带材的整个宽度B上。

为了从带材1的表面去除液体2，通过换能器3将声波发射到气流4中，所述换能器形成为例如压电超声波发射探针。结果，气流4被激发而经受振动。气流4将这种激发振动传递给液体2，并激发后者使其经受振动。在这种情况下，激发振动是可选择的，以致于它激发液体使得液体经受以共振频率进行的振动。振动具有这样的效果，即将液体保持在带材表面的附着力会至少部分地被克服，如此液体被移动。然后以这种方式“分离”的液体2会被气流4带走，因此液体从带材上被去除。

图3至5示出了通过界定物体5可将气流4有意地对准向带材的表面或背离带材的表面。

而图1至5示出基本上沿带材运转方向或相反于带材运转方向定向的气流4，图6至9的实施例中的气流4定向相对于带材运转方向是垂直的。在图6和7中实施例的情况下，这通过将气流4在带材的中部M处在关于带材的中部M呈对称布置的换能器3之间吹入，并在带材的边缘区域被耗尽来实现的。

指向带材边缘的气流同样可由换能器3和喷嘴6产生，两者关于带材运转方向A相垂直地交替布置，且作为与带材运转方向A成一角度的一列，如图8中所示的。为了对气流进行更好的导向，有可能如图9中所示，在一组换能器3和喷嘴6的上游和/或下游处布置一密封唇7。

在图10和11的实施例中，两股气流4被相对供入，并在两组换能器3之间被耗尽。在这种情况下，换能器3a可能产生比图11中的换能器3b一更高频的激发振动，或反之亦然。

图12和13示出了一实施例，其中根据本发明中的装置与普通的挤压辊8一起工作。挤压辊8沿带材运转方向A上布置在根据本发明中的装置的气流导向装置4的上游。这样，待去除的液体的第一部分已经通过挤压辊8从带材上被去除，而其余的剩余液体可通过根据本发明中的装置从带材上去除。

Claims (13)

1、一种用于从带材表面去除液体的方法，其特征在于，以使液体振动的方式激发液体。

2、如权利要求1中所述的方法，其特征在于，以使液体在它的谐振频率之一振动的方式激发液体。

3、如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，通过由在液体上方流动的作为载体介质的流体流传递的激发振动激发液体。

4、如权利要求3中所述的方法，其特征在于，流体流以层流形式在液体上方流动。

5、如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，液体通过带材的振动运动被激发。

6、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，液体的振动可直接地产生或通过无接触的激发方法间接地产生。

7、一种用于从带材表面去除液体的方法，特别是如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过使用声致发光效应使液体蒸发。

8、一种用于从带材表面去除液体的方法，特别是如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，使为层流的流体流流经液体上方。

9、如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，液体的去除在一移动带材上执行。

10、一种用于从带材表面去除液体的装置，其特征在于，包括一振动发生器，其可在液体或流体或与液体相接触的物体中激发振动。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于，包括一喷嘴和一声波发生器，该声波发生器将声波引入到由喷嘴提供的流体中。

12、如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，包括一声波发生器，该声波发生器将声波引入到带材中。

13、如权利要求10至12之一所述的装置，其特征在于，具有一扬声器，一压电声音换能器，一磁超声波发生器，一电磁-声换能器或一用于激光感应超声波的激光器。

Images