CZ15606U1 - Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká oblasti hutnického průmyslu, konkrétně nového uspořádání komory chladiče, určeného pro chlazení hutních materiálů po válcování, zejména drátů a tyčí.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro chlazení hutnického materiálu po válcování používají chladiče s komorou v podobě tělesa, kde je uvnitř pláště obsažen chladicí kanál, opatřený jednou tryskou nebo souborem trysek pro přívod chladicího média. Chladicí kanál bývá zhotoven z jednoho nebo více segmentů, jež jsou navzájem spojeny, například pomocí přírub a šroubových spojů. Na jednom konci komory se nachází vstup pro chlazené těleso a na druhém výstup pro chlazené těleso. Komora bývá opatřena přívodem chladicího média, resp. chladicí tekutiny, obvykle ve formě potrubí pro přívod vody. S cílem zabránit vybočení materiálu mimo chladič se používá k usměrnění pohybu chlazených předmětů naváděcí díl, který má vhodný tvar a je umístěn v oblasti vstupu pro chlazené předměty.

V případě, že komora obsahuje více než jednu trysku, jsou všechny trysky vytvořeny jako kruhové otvory ve stěně chladicího kanálu, kde všechny tyto otvory jsou situovány v jediné rovině, kolmé k ose chladicího kanálu.

Jiné známé uspořádání v případě, že komora obsahuje více než jednu trysku, je soustava trysek, kde jsou všechny trysky rovněž vytvořeny jako kruhové otvory ve stěně chladicího kanálu, při20 čemž tyto otvory jsou rozmístěny ve stěně chladicího kanálu na pomyslné líni tvaru šroubovice.

Současné chladiče nedosahují ideální účinnosti, neumožňují přestavbu rozměrů a vyžadují poměrně náročnou údržbu, přičemž výměna jejich jednotlivých dílů je manipulačně, časově i finančně relativně náročná.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje navržené technické řešení. Představuje uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování s komorou vytvořenou jako těleso s pláštěm, kde se uvnitř nachází dutina, kterou prochází chladicí kanál, na jehož jednom konci je vstup pro chlazené těleso a na druhém konci výstup pro chlazené těleso. V úseku chladicího kanálu, nacházejícím se uvnitř komory, jsou ve stěně chladicího kanálu vytvořeny trysky pro přivádění chladicí tekutiny, například vody. Podstata nového řešení spočívá v tom, že chladicí kanál má v úseku uvnitř komory vytvořeny alespoň dvě trysky uspořádané za sebou. Jako uspořádání za sebou se zde rozumí, že trysky následují za sebou ve směru průchodu chlazeného tělesa chladicím kanálem.

S výhodou má alespoň jedna tryska, vytvářející mezeru pro průchod chladicí tekutiny, alespoň jednu stěnu kuželovitou. Tím se rozumí, že rovnoběžné plochy stěn trysky nebo alespoň jedna stěna trysky má alespoň na úseku trysky tvar šikmé plochy o kruhovém průřezu, jako je tvar úseku kuželového pláště. Trysky mají svou mezeru vytvořenu obvodově vůči chladicímu kanálu, čímž se rozumí, že takto míněná tryska tedy není pouhým otvorem ve stěně, jako je tomu u dosavadního stavu, nýbrž jde o obvodovou mezeru ve stěně chladicího kanálu. Chladicí kanál je podle tohoto řešení tryskou vlastně rozdělen na oddělitelné díly, přičemž přiblížením dílů je dosaženo zúžení trysky a oddálením dílů je dosaženo zvětšení mezery trysky.

Navržené řešení umožňuje různé tvarové provedení ploch trysky, kupříkladu kombinace válcového a kuželovitého tvaru, nebo schodovité uspořádání s alespoň jedním kuželovitým úsekem, apod. S výhodou jsou trysky vytvořeny jako štěrbina mezi dvěma kuželovitými plochami. Tím se rozumí, že je výhodné, aby celé plochy stěn štěrbiny, tvořící mezeru štěrbiny, měly pouze kuželovité tvary, to je, aby byly provedeny jako jeden kuželovitý úsek nebo více na sebe navazujících kuželovitých úseků.

Pro účely regulace je výhodné, pokud je štěrbina vytvořena tak, že alespoň jedna kuželovitá plocha štěrbiny má vytvořeny alespoň dva úseky o odlišném vrcholovém úhlu kužele, situované za

-1 CZ 15606 Ul sebou. Tak je dosaženo možnosti rychlejšího zaškrcení průtoku štěrbinou v té části štěrbiny, kde je sklon menší.

S výhodou je chladicí kanál vytvořen jako segmenty, uložené za sebou, kde na vstupu do komory se nachází alespoň jeden vstupní segment, na výstupu z komory alespoň jeden výstupní segment a v prostoru uvnitř komory se nachází alespoň jeden mezikus.

S výhodou má chladicí kanál svůj vnitřní průměr v té svojí části, která se nachází uvnitř komory, stupňovitě uspořádaný. Uspořádání je provedeno s výhodou s postupným zvětšováním v jednom směru, s výhodou ve směru průchodu chlazeného předmětu chladicím kanálem. Všechny vnitřní průměry chladicího kanálu, v jeho části nacházející se uvnitř chladicí komory, jsou s výhodou větší než je nejmenší průměr chladicího kanálu ve vstupním segmentu. V optimálním případě mohou být průměry chladicího kanálu nacházející se uvnitř komory současně větší než nejmenší průměr chladicího kanálu ve výstupním segmentu.

Jsou dořešeny také možné rozdíly v průměrech vstupního kanálu a výstupního kanálu. S výhodou obsahuje vstupní segment vstupní úsek chladicího kanálu o průměru, jehož velikost je nejvýše stejná jako je nejmenší průměr výstupního úseku kanálu, obsaženého ve výstupním segmentu.

Alespoň jeden mezikus je proveden jako vyjímatelný a jeho prostřednictvím jsou s výhodou vytvořeny štěrbiny první a druhé trysky. Toho je dosaženo tak, že tento mezikus je současně vnějším dílem první trysky a vnitřním dílem druhé trysky. Zde uvedené číslování trysek je uvažováno podle směru pohybu chlazeného předmětu. První tryska v místě, kam dorazí chlazený předmět nejdříve, druhá tryska a případně další trysky následovně.

S další výhodou se uvnitř komory nachází také alespoň jeden distanční prstenec pro vymezení velikosti štěrbiny alespoň jedné trysky. Je proveden jako prstenec, který zapadá na mezikus, a také, alternativně, na vnitřní díl první trysky. Takto provedený distanční prstenec je přemístitelný z mezikusu na vnitřní díl první trysky, což přináší výhodu pomocí přemístění prstence měnit re25 gulovatelnou velikost štěrbin. S výhodou jsou také zbývající části trysek vytvořeny na oddělitelných dílech. První tryska i druhá tryska jsou pak s výhodou vytvořeny jako štěrbina mezi dvěma díly, z nichž jeden je vnější díl a druhý vůči němu vnitřní díl, uvažováno podle vzájemného situování stěn ve štěrbině.

S výhodou je může být použito několik distančních prstenců, optimálně je komora vybavena těmito prstenci v počtu dva až pět.

S výhodou jsou všechny stěny trysek vytvořeny na vyjímatelných dílech. Toto řešení umožňuje zhotovit trysky z nerezavějícího pevného materiálu a přináší technickému řešení variabilitu a možnost snadné údržby, snadné montáže a vyměnitelnosti prvků. Při tomto řešení je vnitřní díl první trysky vytvořen jako první tryskový segment, vnější díl první trysky a současně vnitřní díl druhé trysky tvoří mezikus a vnější díl druhé trysky je vytvořen jako druhý tryskový segment. Také všechny distanční prstence jsou s výhodou provedeny jako vyjímatelné.

Chladicí kanál má s výhodou připojen tečný přívod chladicí tekutiny, čímž je dosaženo optimálního účinku navrženého technického řešení.

Navržené technické řešení umožňuje podstatné zvýšení účinnosti chlazení a přináší řadu dalších výhod. Především umožňuje regulaci velikosti štěrbin a změnu velikostních poměrů uvnitř komory podle aktuální potřeby. Umožňuje tak i seřízení a případné doladění chladicího systému po montáži, nebo změny podle proporcí chlazených předmětů, apod., na místě. Podstatnou výhodou nového uspořádání je, že díly, které tvoří trysky, se nedostanou do přímého kontaktu s chlazeným materiálem. Díky tomuto řešení je navíc možno trysky zhotovit z nerezavějícího materiálu a do45 sáhnout tím podstatného zvýšení životnosti i úspory materiálu a tím i snížení nákladů na údržbu zařízení. Další výhodou je utěsnění komory vůči vnějšímu obvodu vstupních a výstupních segmentů. Toto utěsnění brání nežádoucímu průtoku vody nebo jiné chladicí tekutiny jinou cestou, než chladicím kanálem kolem chlazeného materiálu. Další výhody spočívají ve snadné vyměnitelnosti dílů, možnosti přístupu do zařízení, snadné montáži i demontáži a v možnosti kvalitní údržby. Navržené technické řešení je vhodné pro chladiče, používané v hutnictví ke chlazení materiálů po válcování, zejména pro chlazení výrobků typu dráty, tyče a profily.

-2CZ 15606 Ul

Přehled obrázků na výkresech

Podstata navrženého technického řešení je názorně předvedena pomocí výkresů, kde znázorňuje obr. 1 pohled na komoru a přilehlé části chladiče v řezu, přičemž distanční prstence jsou navlečeny na mezikusu, obr. 2 detail tečného přívodu chladicí tekutiny, při pohledu na řez v linii A-A, naznačené na předchozím obrázku, podle předchozího obrázku pohled zleva, obr. 3 detail štěrbiny s dvěma úseky o odlišném úhlu kuželové plochy, obr. 4 pohled na komoru a přilehlé části chladiče v řezu, přičemž distanční prstence jsou přemístěny na první tryskový segment.

Příklady provedení technického řešení

Příkladem provedení navrženého technického řešení je uspořádání komory chladiče pro chlazení ío hutních materiálů po válcování podle obr. 1 až 4.

Komora I je vytvořena jako těleso s pláštěm 2, kde se uvnitř nachází dutina, obsahující chladicí kanál 3. Na jednom konci chladicího kanálu 3 se nachází vstup 4 pro chlazené těleso a na druhém konci výstup 5 pro chlazené těleso. V úseku chladicího kanálu 3, který se nachází uvnitř komory I, jsou ve stěně chladicího kanálu 3 vytvořeny dvě trysky 6, 7 pro přivádění chladicí tekutiny, v tomto případě pro vodu. Trysky 6, 7 jsou situovány za sebou, uvažováno ve směru průchodu chlazeného tělesa.

Vnitřní stěna první trysky 6 má koncový úsek kuželovitý a začáteční úsek má vytvořen jako náběh, druhá stěna mezery, to je vnější stěna první trysky 6, má jen mírně skosenou rohovou část. Druhá tryska 7 je vytvořena jako štěrbina mezi dvěma rovnoběžnými kuželovitými plochami.

Na obr. 3 je znázorněna jiná možná varianta konkrétní realizace navrženého technického řešení, kde jedna, v tomto případě vnější, kuželovitá plocha druhé trysky 7 má vytvořeny dva úseky o odlišném vrcholovém úhlu kužele. Tyto úseky jsou situovány za sebou, uvažováno ve směru pohybu chlazeného předmětu. Tím je dosaženo, že jeden úsek mezery druhé trysky 7 je rychleji a těsněji uzavíratelný než jiný. Zde uvedené příklady provedení jsou pouze demonstrativní za úče25 lem objasnění terminologie a pochopení principu technického řešení. Konkrétní možné varianty je možno v rámci tohoto řešení různě měnit podle potřeby, aniž by bylo omezeno použití jednoduché nebo úsekovité kuželovité plochy jen na jednu z trysek 6, 7.

Chladicí kanál 3 je vytvořen pomocí několika segmentů, uložených za sebou, přičemž jeho vstupní úsek 3j do komory I je za vstupem 4 vytvořen pomocí vstupního segmentu 8 a jeho vý30 stupni úsek 3 za komorou i je vytvořen pomocí výstupního segmentu 9. V prostoru uvnitř komory i se v oblasti mezi vstupním segmentem 8 a výstupním segmentem 9 nachází vyjímatelný mezikus 10. Vstupní segment 8 a výstupní segment 9 jsou ke komoře I připevněny, v tomto konkrétním provedení, pomocí přírub 11.

Jak je patrné na obr.l a obr.4, chladicí kanál 3 má svůj vnitřní průměr v úseku, nacházejícím se uvnitř komory i, stupňovitě uspořádaný. Při uspořádání podle obr.l se jeho průměr postupně zvětšuje ve směru pohybu chlazeného tělesa. Všechny vnitřní průměry chladicího kanálu 3, které se nachází uvnitř chladicí komory l·, jsou však větší než je nejmenší průměr chladicího kanálu 3 ve vstupním segmentu 8 a také než je nejmenší průměr chladicího kanálu 3 ve výstupním segmentu 9.

Vstupní segment 8 obsahuje vstupní úsek 3j chladicího kanálu 3 o průměru, jehož velikost je v tomto případě menší, nebo v jiném případě může být nejvýše stejná, jako je nejmenší průměr výstupního úseku 3 chladicího kanálu 3 ve výstupním segmentu 9.

Mezikus 10 je vytvořen a uložen v chladiči jako volně vyjímatelné těleso. Jeho prostřednictvím jsou vytvořeny štěrbiny první trysky 6 i druhé trysky 7, kde tento mezikus 10 je vnějším dílem pro první trysku 6 a vnitřním dílem pro druhou trysku 7. V komoře I se nachází také několik distančních prstenců 12 pro vymezení velikosti štěrbin trysek 6, 7. V tomto konkrétním případě jsou pro účely demonstrace znázorněny čtyři distanční prstence 12. Každý z nich zapadá jak na mezikus 10, tak také, alternativně při přemístění, na vnitřní díl první trysky 6. Počet mezikusů 10 není tímto demonstrativním příkladem omezen, podle potřeby je možné případně vytvořit a post) užít s výhodou jeden až pět mezikusů 10 na zde popsaném principu. Obr. 1 demonstruje názorně uspořádání v komoře i chladiče v případě, že distanční prstence 12 jsou situovány na mezikusu

-3CZ 15606 Ul

10. Obr. 4. ukazuje druhou alternativní polohu prstenců 12 a účinek dosažený jejich přemístěním v porovnání s obr. 1.

Vnější díl druhé trysky 7, mezikus 10, vnitřní díl první trysky 6 i všechny distanční prstence 12 jsou vytvořeny ve výhodném provedení, to je jako volně vyjímatelné díly chladiče. Vnitřní stěna první trysky 6 je vytvořena pomocí prvního tryskového segmentu 14 a vnější stěna druhé trysky 7 je vytvořena pomocí druhého tryskového segmentu 15. Všechny stěny trysek 6, 7 se tudíž nachází na vyjímatelných prvcích. První tryska 6 je vytvořena pomocí prvního tryskového segmentu 14 a mezikusu 10 a druhá tryska 7 je vytvořena pomocí druhého tryskového segmentu 15 a mezikusu 10. První tryskový segment 14, druhý tryskový segment 15 a mezikus 10 mohou být zhotoveío ny například z nerezového materiálu. Tryskové segmenty 14, 15. kromě výhody možnosti výroby z odolnějšího materiálu a tím zvýšení životnosti a výhody, spočívající v možnosti vyměnitelnosti, umožňují také odstupňování vnitřního průměru chladicího kanálu 3 uvnitř komory i. Odstupňování je výhodné, není však nezbytné. Prvky, z nichž je poskládán chladicí kanál 3 v oblasti komory I, jsou navzájem připevněny pomocí přírub Tlíš Chladicí kanál 3 je s využitím principu navrženého technického řešení dohromady složen pomocí vstupního segmentu 8, prvního tryskového segmentu j_4 o větším vnitřním průměru, mezikusu 10 o ještě větším vnitřním průměru, druhého tryskového segmentu 15 a výstupního segmentu 9, kde se vnitřní průměr opět zužuje. Je dodržena již dříve zmíněná podmínka, že všechny vnitřní průměry chladicího kanálu 3, nacházející se uvnitř chladicí komory 1, jsou větší než je nejmenší průměr chladicího kanálu 3 ve vstupním segmentu 8 a také než je nejmenší průměr chladicího kanálu 3 ve výstupním segmentu 9. Také toto uspořádání je výhodné, nikoliv však nezbytné.

Pro zvýšení účinků navrženého technického řešení je chladicí kanál 3 opatřen vůči němu tečným přívodem 13 vhodné chladicí tekutiny v kapalném nebo plynném skupenství, v tomto případě vody.

Claims (11)

1. 25 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování, s komorou (1) vytvořenou jako těleso s pláštěm (2), kde se uvnitř nachází dutina obsahující chladicí kanál (3), na jehož jednom konci je vstup (4) pro chlazené těleso a na druhém konci výstup (5) pro chlazené těleso, přičemž v úseku chladicího kanálu (3) nacházejícím se uvnitř komory (1) jsou ve stěně

   30 chladicího kanálu (3) vytvořeny trysky pro přivádění chladicí tekutiny, vyznačující se tím, že chladicí kanál (3) má v úseku uvnitř komory (1) vytvořeny alespoň dvě trysky (6, 7) nacházející se za sebou, uvažováno ve směru průchodu chlazeného tělesa.
2. 2. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároku 1, vyznačující se tím, že trysky (6, 7) mají svou mezeru vytvořenu obvodově vůči chla35 dicímu kanálu (3), kde alespoň jedna stěna alespoň jedné trysky (6, 7) je alespoň v úseku trysky (6, 7) kuželovitá.
3. 3. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároku 2, vyznačující se tím, že alespoň jedna tryska (7) je vytvořena jako štěrbina mezi dvěma kuželovitými plochami.

   40
4. 4. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jedna kuželovitá plocha štěrbiny alespoň jedné trysky (7) má alespoň dva úseky o odlišném vrcholovém úhlu kužele, situované za sebou.
5. 5. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že chladicí kanál (3) je složen ze segmentů, kde na vstupu

   45 do komory (1) je situován alespoň jeden vstupní segment (8), na výstupu z komory (1) alespoň jeden výstupní segment (9) a v prostoru uvnitř komory (1) se nachází alespoň jeden mezikus (10).

   -4CZ 15606 Ul
6. 6. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároku 5, vyznačující se tím, že chladicí kanál (3) má svůj vnitřní průměr uvnitř komory (1) stupňovitě uspořádaný, s postupným zvětšováním v jednom směru, přičemž všechny vnitřní průměry chladicího kanálu (3) nacházející se uvnitř chladicí komory (1) jsou větší než je nejmenší

   5 průměr chladicího kanálu (3) ve vstupním segmentu (8) a také než nejmenší průměr chladicího kanálu (3) ve výstupním segmentu (9).
7. 7. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároků 5 a 6, vyznačující se tím, že vstupní segment (8) obsahuje vstupní úsek (3') chladicího kanálu (3) o průměru, jehož velikost je nejvýše stejná jako je nejmenší průměr výstupního úseku ío (3”) kanálu, který se nachází ve výstupním segmentu (9).
8. 8. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že alespoň jeden mezikus (10) je vyjímatelný a jeho pomocí jsou vytvořeny štěrbiny první a druhé trysky (6, 7), kde tento mezikus (10) je současně vnějším dílem první trysky (6) a vnitřním dílem druhé trysky (7).

   15
9. 9. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároku 8, vyznačující se tím, že v komoře (1) se nachází také alespoň jeden distanční prstenec (12), který zapadá na mezikus (
10. 10), a také, alternativně při jiné poloze umístění, na vnitřní díl první trysky (6), přičemž první tryska (6), a také druhá tryska (7), je vytvořena jako štěrbina mezi dvěma díly, z nichž jeden je vnější a druhý vnitřní.

    20 10. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároku 9, vyznačující se tím, že distanční prstence (12) jsou v počtu dva až pět.
11. 11. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároků 9 a 10, vyznačující se tím, že všechny stěny trysek (6, 7) jsou vytvořeny na vyjímatelných dílech a také všechny distanční prstence (12) jsou vyjímatelné.

    25 12. Uspořádání komory chladiče pro chlazení hutních materiálů po válcování podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že chladicí kanál (3) má tečný přívod (13) chladicí tekutiny.