-
Die Erfindung betrifft eine Spritzbalkenvorrichtung mit einem Spritzkasten und mehreren, an dem Spritzkasten angeordneten Düsen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Frontplatte für einen Spritzkasten einer Spritzbalkenvorrichtung.
-
In modernen Walzwerken und bei Metallkühlstrecken werden die Spritzbalken für die Walzenkühlung vorwiegend in Kastenform ausgeführt und nicht mehr als kreisrunde Spritzrohre. Sowohl bei Spritzbalken in Kastenform und Spritzrohren kommen dreiteilige Düsenbaugruppen zum Einsatz, die aus einem Düsenmundstück mit einem Schwalbenschwanz, einer Überwurfmutter und einem Schweißnippel bestehen. Dabei werden die geschweißten Spritzkästen mit einer separaten, aufgeschraubten Düsenplatte versehen, auf die die Schweißnippel mit Schwalbenschwanz aufgeschweißt sind. Die Düsenmundstücke werden dann in den Schwalbenschwanz der Schweißnippel von der Seite her eingeschoben und mit der Überwurfmutter fixiert.
-
Die separate Düsenplatte hat hierbei den Zweck, den Spritzkasten vor Verzug durch das Schweißen der zahlreichen Schweißnippel zu schützen. Außerdem ist die Handhabung einer separaten Düsenplatte beim Aufschweißen der Schweißnippel und beim spannungsfrei Glühen im Vergleich zum Handling kompletter Spritzkästen sehr viel einfacher. Die Herstellung einer separaten Düsenplatte mit den aufgeschweißten Schweißnippeln ist jedoch ein zusätzlicher, erheblicher Kostenfaktor. Mit der herkömmlichen Schwalbenschwanzausführung der Düsenmundstücke bei den bisher übrigen Flachstrahldüsen für die Walzenkühlung ist aber ein Verzicht auf die Schweißnippel nicht möglich. Die Schwalbenschwanzausführung der Düsenmundstücke wird benötigt, um eine Zwangsausrichtung der Düsenmundstücke und dadurch eine Zwangsausrichtung der Sprühstrahlrichtung gewährleisten zu können.
-
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 201 06 972 U1 ist eine Spritzbalkenvorrichtung bekannt, bei der auswechselbare Sprühdüsen in eine Ausnehmung mit definierter Ausrichtung eingesetzt und mit einer festschraubbaren Frontplatte fixiert werden können.
-
Aus der japanischen Patentzusammenfassung
JP 09174120 A ist ein Spritzbalken bekannt, bei dem die Spritzdüsen eingeschraubt werden. Die Düsen sind bei der Montage zu justieren.
-
Mit der Erfindung soll eine verbesserte Spritzbalkenvorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Frontplatte für einen Spritzkasten einer Spritzbalkenvorrichtung bereitgestellt werden.
-
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Spritzbalkenvorrichtung mit einem Spritzkasten und mehreren, an dem Spritzkasten angeordneten Düsen vorgesehen, bei der eine Frontplatte des Spritzkastens mit mehreren, jeweils einer Düse zugeordneten Durchgangsbohrungen versehen ist, wobei die Durchgangsbohrungen an ihrem, in Spritzrichtung stromabwärts liegenden Ende mit einem Gewinde zum Befestigen jeweils einer Düse versehen sind, wobei das Gewinde an einer Innenwand einer koaxial zu der Durchgangsbohrung angeordneten Einsenkung in der Frontplatte vorgesehen ist, wobei im Bereich jeder Einsenkung wenigstens eine exzentrisch zu einer Mittellängsachse der Durchgangsbohrung angeordnete Aussparung vorgesehen ist, wobei jede Düse ein Düsenmundstück und eine das Düsenmundstück abschnittsweise umgebende Hohlschraube aufweist und wobei das Düsenmundstück in die wenigstens eine Aussparung eingreift und wobei die Hohlschraube wenigstens abschnittsweise in das Gewinde der Einsenkung eingeschraubt ist.
-
Auf diese Weise können die Düsenmundstücke unmittelbar in der Frontplatte des Spritzkastens befestigt werden und durch die Aussparung, in die das Düsenmundstück eingreift, ist gleichzeitig eine Zwangsausrichtung der Düsenmundstücke gewährleistet. In überraschend einfacher Weise wird dadurch erreicht, dass die Düsen unmittelbar in die Frontplatte des Spritzkastens integriert werden können, ohne dass Schweißarbeiten erforderlich sind. Infolgedessen ist auch kein Verzug der Frontplatte durch Schweißarbeiten zu befürchten. Die wenigstens eine Aussparung für die Zwangsausrichtung der Düsenmundstücke kann durch eine einfache spanende Bearbeitung in die Frontplatte des Spritzkasten eingebracht werden, beispielsweise als Sacklochbohrung oder als Ausfräsung insbesondere in Form eines Halbzylinders. Das Vorsehen einer Einsenkung hat den Vorteil, dass auch konventionelle Schweißnippel verwendet werden können, wenn dies erforderlich sein sollte, beispielsweise um den Spritzabstand der Düsen zu einem Werkstück zu verringern. Ein konventioneller Schweißnippel kann dann in die Einsenkung eingesetzt und unmittelbar mit der Frontplatte verschweißt werden. Das Düsenmundstück kann mit sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprüngen oder sich axial erstreckenden Zapfen versehen sein, die dann in passende Aussparungen in der Frontplatte eingreifen. Die Zapfen können kreiszylindrisch oder beispielsweise auch in Form eines Zylinders mit kreissektorförmigen Querschnitt ausgebildet sein.
-
In Weiterbildung der Erfindung unterbricht die wenigstens eine Aussparung eine Innenwand der Einsenkung abschnittsweise und das Düsenmundstück ist mit wenigstens einem sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Vorsprung versehen, der in die Aussparung eingreift.
-
Auf diese Weise kann in sehr einfacher Weise und ausschließlich durch spanende Bearbeitung die Einsenkung so ausgebildet werden, dass ein Düsenmundstück mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung nur in einer bestimmten Lage in die Einsenkung eingesetzt werden kann, nämlich so, dass der radiale Vorsprung am Düsenmundstück in die Aussparung eingreift. Die Unterbrechung der Innenwand der Einsenkung kann dabei so klein gehalten werden, dass keine wesentlichen Einbußen der Festigkeit der Anordnung und speziell der Vorspannkraft der Hohlschraube zu befürchten ist. Beispielsweise ist die Einsenkung zweistufig ausgeführt, wobei in einem ersten, engeren Abschnitt die Aussparung die Innenwand unterbricht und an die Innenwand eines zweiten, weiteren Abschnitts das Gewinde angeordnet ist.
-
In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die wenigstens eine Aussparung ausgehend von einer Bodenfläche der Einsenkung parallel zur Mittellängsachse der Durchgangsbohrung.
-
Die Aussparung kann beispielsweise zur Durchgangsbohrung hin offen sein und das Düsenmundstück ist mit wenigstens einem sich parallel zur Mittellängsachse erstreckenden Vorsprung versehen, der dann in die Aussparung eingreifen kann. Auch auf diese Weise kann das Düsenmundstück verdrehsicher und zuverlässig an der Frontplatte gesichert werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das Düsenmundstück an seinem, stromaufwärts gelegenen Ende mit einem sich radial nach außen erstreckenden, wenigstens abschnittsweise umlaufenden Bund versehen, auf dem sich ein Ende der Hohlschraube abstützt.
-
Durch einen solchen wenigstens abschnittsweise umlaufenden Bund kann das Düsenmundstück mittels der Hohlschraube zuverlässig in der Einsenkung gehalten werden. Eine Vorspannkraft des Düsenmundstücks gegen den Boden der Einsenkung kann dadurch gleichmäßig verteilt werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist das Düsenmundstück an seinem stromaufwärts gelegenen Ende eine insbesondere senkrecht zur Mittellängsachse des Düsenmundstücks angeordnete Stirnfläche auf, die auf einer insbesondere senkrecht zur Mittellängsachse angeordneten Bodenfläche der Einsenkung aufliegt.
-
Auf diese Weise kann eine zuverlässige metallische Abdichtung des Düsenmundstücks gegen die fluidführende Durchgangsbohrung gewährleistet werden. Insbesondere sind sowohl die Stirnfläche des Düsenmundstücks als auch die Bodenfläche der Einsenkung senkrecht zur Mittellängsachse angeordnet, so dass eine mittels der Hohlschraube aufgebrachte Vorspannkraft senkrecht auf diese Flächen wirkt. Die Stirnfläche des Düsenmundstücks und die Bodenfläche der Einsenkung sind zweckmäßigerweise als plane Flächen ausgebildet und dadurch in einfacher Weise herstellbar. Dennoch kann eine zuverlässige metallische Abdichtung auch bei hohen Fluiddrücken gewährleistet werden.
-
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen einer Frontplatte für einen Spritzkasten einer Spritzbalkenvorrichtung mit folgenden Schritten gelöst:
- – Einbringen wenigstens einer Aussparung parallel und exzentrisch zu einer Mittellängsachse einer vorhandenen oder vorgesehenen Durchgangsbohrung zum Durchführen von Fluid und
- – nachfolgend Einbringen einer Einsenkung konzentrisch zur Mittellängsachse, wobei wenigstens ein Abschnitt einer Innenwand der Einsenkung die wenigstens eine Aussparung schneidet.
-
Auf diese Weise kann durch einfache spanende Bearbeitung mittels der wenigstens einen Aussparung und der Einsenkung eine Ausnehmung in der Frontplatte geschaffen werden, in die ein Düsenmundstück mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung lediglich in einer vordefinierten Lage eingesetzt werden kann.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das Anbringen eines Innengewindes an der Innenwand der Einsenkung vorgesehen.
-
Ein Innengewinde an der Innenwand der Einsenkung ermöglicht das Befestigen eines Düsenmundstückes mit einer Hohlschraube.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das Ausbilden einer insbesondere senkrecht zur Mittellängsachse angeordneten Dichtfläche am stromaufwärts gelegenen Ende der Einsenkung vorgesehen.
-
Aus diese Weise kann die Einsenkung gleichzeitig eine Dichtfläche für ein Düsenmundstück bereitstellen.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
-
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine abschnittsweise Draufsicht auf eine Frontplatte einer erfindungsgemäßen Spritzbalkenvorrichtung,
-
2 eine Ansicht auf die Schnittebene II-II in 1,
-
3 eine Ansicht eines Düsenmundstücks für die erfindungsgemäße Spritzbalkenvorrichtung in einer Ansicht von schräg oben,
-
4 eine Draufsicht auf das Düsenmundstück der 3,
-
5 eine Ansicht auf die Schnittebene V-V in 4,
-
6 eine Ansicht von schräg oben auf eine Hohlschraube zur Befestigung des Düsenmundstücks der 3 für eine erfindungsgemäße Spritzbalkenvorrichtung,
-
7 eine Draufsicht auf die Hohlschraube der 6 und
-
8 eine Ansicht auf die Schnittebene VIII-VIII in 7,
-
9 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzbalkenvorrichtung und
-
10 eine schematische, abschnittsweise Darstellung eines Düsenmundstücks und einer Frontplatte einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Darstellung der 1 zeigt abschnittsweise eine Frontplatte 12 für einen Spritzkasten einer erfindungsgemäßen Spritzbalkenvorrichtung. Der Spritzkasten wird mit zu versprühendem Fluid beaufschlagt und die Frontplatte 12 ist mit mehreren Durchgangsbohrungen 14 versehen, durch die Fluid aus dem Spritzkasten zu den Düsen gelangen kann, die am stromabwärts gelegenen Ende der Durchgangsbohrungen 14 in der Frontplatte 12 befestigt sind. In der Darstellung der 1 ist die rechte Durchgangsbohrung nicht mit einer Düse versehen, links der Durchgangsbohrung 14 sind aber Düsen 16, 18 in den jeweiligen Durchgangsbohrungen angeordnet. Die Düsen 16, 18 weisen jeweils eine Hohlschraube 20 auf, mittels der ein jeweiliges Düsenmundstück 22 bzw. 24 and der Frontplatte 12 befestigt wird.
-
Die Schnittansicht der 2 zeigt insgesamt drei Durchgangsbohrungen 14, wobei in die in 2 linke Durchgangsbohrung die Düse 16 und die in 2 mittlere Durchgangsbohrung die Düse 18 eingeschraubt ist. Die Düsen 16, 18 unterscheiden sich lediglich durch das jeweilige Düsenmundstück 22 bzw. 24. Beide Düsen 16, 18 weisen aber die gleiche Hohlschraube 20 auf.
-
Jede der Durchgangsbohrungen 14 weist einen zylindrischen Abschnitt 26 auf, der dann auf der stromabwärts gelegenen Seite der Frontplatte 12 in eine Einsenkung 28 mit gegenüber dem zylindrischen Abschnitt 26 erweiterten Durchmesser übergeht. Die Einsenkung 28 ist zweistufig ausgebildet und weist einen ersten Abschnitt 30 mit gegenüber dem zylindrischen Abschnitt 26 erweiterten Durchmesser auf. In Strömungsrichtung gesehen schließt sich an den ersten Abschnitt 30 ein zweiter Abschnitt 32 an, der einen gegenüber dem ersten Abschnitt 30 erweiterten Innendurchmesser aufweist. Eine Innenwand des zweiten Abschnitts 32 ist mit einem Gewinde versehen, das passend zum Außengewinde der Hohlschraube 20 ausgebildet ist. Eine Bodenfläche des ersten Abschnitts 30 der Einsenkung 28 ist ringförmig ausgebildet und senkrecht zu einer Mittellängsachse 34 der Durchgangsbohrung 14 angeordnet. Diese Bodenfläche bildet eine erste Dichtfläche, auf der dann eine stromaufwärts gelegene Stirnfläche der Düsenmundstücke 22, 24 in dichtender Weise aufliegen kann.
-
Im ersten Abschnitt 30 der Einsenkung 28 ist eine Aussparung in Form einer Sacklochbohrung 36 zu erkennen, die eine Innenwand des ersten Abschnitts 30 schneidet. Anstelle einer Sacklochbohrung 36 könnte auch eine halbkreiszylinderförmige Ausfräsung vorgesehen sein.
-
Wie in der Darstellung der 1 zu erkennen ist, bildet die Sacklochbohrung 36 dadurch eine radiale Erweiterung des ersten Abschnitts 30 der Einsenkung 28 aus. Gegenüberliegend der Sacklochbohrung 36 ist eine zweite Sacklochbohrung 38 angeordnet. In diese Sacklochbohrungen 36, 38 können passende, sich in radialer nach außen erstreckende Vorsprünge an den Düsenmundstücken 22, 24 eingreifen. Die Düsenmundstücke 22, 24 können dadurch lediglich in einer exakt vordefinierten Lage bzw. 180° verdreht hierzu in der Einsenkung 28 angeordnet werden.
-
Um die Düsenmundstücke 22, 24 gegen die jeweilige, fluidführende Durchgangsbohrung 14 abzudichten, wird eine stromaufwärts gelegene Stirnfläche der Düsenmundstücke 22, 24 gegen die Bodenfläche des ersten Abschnitts 30 der Einsenkung 28 gedrückt, in dem mittels der jeweiligen Hohlschraube 20 eine Vorspannung auf die Düsenmundstücke 22, 24 aufgebracht wird. Die Düsenmundstück 22, 24 weisen hierzu an ihrem stromaufwärts gelegenen Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Bund auf, auf dem ein stromaufwärts gelegenes Ende der Hohlschrauben 20 aufliegt. Zwischen der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche der Düsenmundstück 22, 24 und der Bodenfläche der Einsenkung 28 kann dadurch eine metallische Dichtung realisiert werden.
-
Die Darstellung der 3 zeigt das Düsenmundstück 22 aus 1 in einer Ansicht von schräg oben. Das Düsenmundstück 22 weist eine Austrittsöffnung 40 auf, durch die Fluid austreten kann. Am stromaufwärts gelegenen Ende des Düsenmundstücks 22 ist ein sich radial nach außen erstreckender umlaufender Bund 42 vorgesehen, auf dem, wie bereits erörtert wurde, die Hohlschraube 20 aufliegen kann, um das Düsenmundstück 22 in die Einsenkung 28 hinein vorzuspannen. Eine Außenwand des umlaufenden Bunds 42 ist mit insgesamt zwei, sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprüngen 44 versehen, wobei in der Darstellung der 3 lediglich einer der Vorsprünge 44 zu erkennen ist. Diese Vorsprünge 44 sind etwa halbkreiszylinderförmig ausgebildet und dafür vorgesehen, sich in die Sacklochbohrungen 36, 38 im ersten Abschnitt 30 der Einsenkung 28 zu erstrecken. Das Düsenmundstück 22 kann somit nur in zwei, 180° zueinander verdrehten Stellungen in die Einsenkung 28 eingesetzt werden.
-
Das Düsenmundstück 24 der 1 ist mit Ausnahme seiner Gesamtlänge und der Gestaltung seiner Austrittsöffnung identisch zum Düsenmundstück 22 ausgebildet und weist speziell einen identischen umlaufenden Bund 42 und zwei identische radiale Vorsprünge 44 auf.
-
Die Ansichten der 4 und 5 dienen zur Verdeutlichung der bereits erörterten Merkmale des Düsenmundstücks 22.
-
Die Darstellung der 6 zeigt die Hohlschraube 20 der 1 in einer Ansicht von schräg oben. Die Hohlschraube 20 ist mit einer Durchgangsbohrung 46 versehen, in die ein Düsenmundstück 22, 24 eingesetzt werden kann. Die Hohlschraube 20 weist ein Außengewinde 48 auf, das passend zum Innengewinde an der Innenwand des zweiten Abschnitts 32 in der Einsenkung 28 ausgebildet ist. Um die Hohlschraube 20 anziehen zu können, weist sie an ihrem stromaufwärts gelegenen Ende einen Sechskant 50 auf.
-
In der Darstellung der 8 ist eine untere Stirnfläche 52 der Hohlschraube 20 zu erkennen, die dafür vorgesehen ist, auf dem umlaufenden Bund 42 der Düsenmundstücke 22, 24 aufzuliegen und eine Vorspannkraft auf die Düsenmundstücke 22, 24 zu übertragen.
-
Die Darstellung der 9 zeigt schematisch eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzbalkenvorrichtung 58 mit einem Spritzkasten 60, der die Frontplatte 12 aufweist, in der drei Düsen 16, 17 und 18 angeordnet sind. Der Spritzkasten 60 wird über Zuleitungen 62 mit Wasser mit einem Druck von etwa 10bar versogt, das dann wieder über die Düsen 16, 17 und 18 austritt. Die Frontplatte 12 ist mit Seitenplatten 64 verschweißt, die dann wiederum mit einer Bodenplatte 66 verschweißt sind, um den Spritzkasten 60 zu bilden. Die Düsen 16, 17, 18 sind unmittelbar in die Frontplatte 12 eingeschraubt
-
Zur Herstellung der Frontplatte 12, siehe 2, werden zunächst die beiden Sacklochbohrungen 36, 38 in die Frontplatte eingebracht. Die Durchgangsbohrung 14 kann bereits vorhanden sein, sie kann aber auch später angebracht werden. Die Sacklochbohrungen 36, 38 werden bis zu der vorgesehenen Tiefe und parallel zur Mittellängsachse 34 der Durchgangsbohrung 14 angeordnet. Nachfolgend wird die Einsenkung 28 angebracht, beispielsweise ausgedreht. Die Einsenkung 28 wird dabei so angeordnet, dass die Innenwand des ersten Abschnitts 30 der Ausnehmung 28 die Sacklochbohrungen 36, 38 schneidet. Dadurch wird der erste Abschnitt 30 mit zwei einander gegenüberliegenden, sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Taschen gebildet, in die dann die Vorsprünge 44 der Düsenmundstücke 22, 24 eingreifen können.
-
Die Einsenkung 28 wird noch auf der Innenwand des zweiten Abschnitts 32 mit einem Innengewinde versehen, welches passend zum Gewinde 48 der Hohlschraube 20 ausgebildet ist.
-
Eine Bodenfläche des ersten Abschnitts 30 der Einsenkung 28 wird beispielsweise plangedreht, um eine Dichtfläche bereitzustellen.
-
Die Frontplatte 12 kann dadurch ausschließlich durch spanende Bearbeitung hergestellt werden. Im Unterschied zu konventionellen Düsenplatten sind keine Schweißarbeiten erforderlich, die einen Verzug der Frontplatte verursachen könnten.
-
Nach Herstellung der Frontplatte 12 kann diese an einen Spritzkasten angeschweißt oder auch angeschraubt werden.
-
In 10 ist schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung abschnittsweise dargestellt. Eine Frontplatte 70 für einen Spritzkasten weist eine Durchgangsbohrung 72 auf, die mit einer Einsenkung mit einem Innengewinde 74 versehen ist, das sich über einen Teil der Länge der Durchgangsbohrung 72 erstreckt. An das Innengewinde 74 schließt sich ein Absatz an, der durch eine ringförmige Auflagefläche 76 gebildet ist, die senkrecht zu einer Mittellängsachse der Durchgangsbohrung angeordnet ist. Die Auflagefläche 76 bildet auch eine Dichtfläche, wenn das Düsenmundstück 82 in die Einsenkung der Durchgangsbohrung 72 eingesetzt ist und mit der Stirnfläche 84 auf der Auflagefläche 76 aufliegt. Ausgehend von der Auflagefläche 76 erstrecken sich parallel zur Mittelelängsachse der Durchgangsbohrung 72 zwei Aussparungen 78, die jeweils quaderförmig ausgebildet sind und die jeweils zu ihrer radial innen gelegenen Seite sich zu der Durchgangsbohrung 72 hin öffnen.
-
An den Absatz mit der Auflagefläche 76 schließt sich ein zylindrischer Bohrungsabschnitt 80 an, der bis zur gegenüberliegenden Seite der Frontplatte 70 führt.
-
Die Durchgangsbohrung 72 ist für das Einsetzen des Düsenmundstücks 82 vorgesehen. Das Düsenmundstück 82 ist mit einer senkrecht zu seiner Mittellängsachse angeordneten Stirnfläche 84 versehen, von der ausgehend sich zwei Vorsprünge 86 entgegen der Spritzrichtung und parallel zur Mittellängsachse erstrecken. Die Vorsprünge 86 sind etwa quaderförmig und an die Abmessungen der Aussparungen 78 in der Durchgangsbohrung 72 angepaßt. Das Düsenmundstück wird mit den Vorsprüngen 86 in die Aussparungen 78 eingesetzt und kann dann in der Durchgangsbohrung 72 mittels einer Hohlschraube 20 gesichert werden, wie sie in 6 dargestellt ist.
