-
Die Erfindung betrifft eine Kühldüse für die Walzenkühlung in Kalt- und Warmwalzwerken sowie für die Band- und Blechkühlung bei Stahl und Nichteisenmetallen mit einem Düsenmundstück und einem Düsenkörper, wobei Düsenmundstück und Düsenkörper Mittel zum verdrehsicheren Anordnen des Düsenmundstücks am Düsenkörper aufweisen.
-
Bekannt sind beispielsweise Düsen, bei denen zwischen Düsenmundstück und Düsenkörper eine Schwalbenschwanzführung vorgesehen ist. Das Düsenmundstück kann dadurch seitlich in den Düsenkörper eingeschoben werden, der beispielsweise als Anschweißnippel ausgebildet ist. Düsenmundstück und Düsenkörper sind dadurch verdrehsicher aneinander angeordnet. Dadurch kann beispielsweise bei Flachstrahldüsen für die Walzenkühlung in Walzwerken sichergestellt werden, dass die Flachstrahlen exakt ausgerichtet sind und auch beim Wechseln eines eventuell verschlissenen Düsenmundstücks dieses nicht mehr ausgerichtet werden muss. Das Düsenmundstück und der Düsenkörper werden dann mittels einer Überwurfmutter aneinander gesichert.
-
Mit der Erfindung soll eine Düse mit einem Düsenmundstück und einem Düsenkörper verbessert werden.
-
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Kühldüse für die Walzenkühlung in Kalt- und Warmwalzwerken sowie für die Band- und Blechkühlung bei Stahl und Nichteisenmetallen mit einem Düsenmundstück und einem Düsenkörper vorgesehen, wobei Düsenmundstück und Düsenkörper Mittel zum verdrehsicheren Anordnen des Düsenmundstücks am Düsenkörper aufweisen, bei der das Düsenmundstück und/oder der Düsenkörper wenigstens zwei Vorsprünge aufweist, die radial außerhalb eines Strömungskanals im Düsenmundstück angeordnet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die Vorsprünge in passende Ausnehmungen am Düsenkörper bzw. am Düsenmundstück eingreifen.
-
Durch Vorsehen von wenigstens zwei Vorsprüngen lässt sich eine exakte Positionierung des Düsenmundstücks am Düsenkörper erreichen. Vorsprünge sind dabei vergleichsweise leicht herstellbar und können beispielsweise in gebohrte Ausnehmungen eingreifen. Die Vorsprünge können sich in radialer Richtung erstrecken, wobei vorzugsweise eine axiale Erstreckung der Vorsprünge gewählt wird. Gerade bei Kühldüsen für die Walzenkühlung und die Band- und Blechkühlung ist eine exakte, reproduzierbare Ausrichtung der Sprühstrahlen wesentlich. Aufgrund der zahlreichen eingesetzten Düsen ist eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit sehr vorteilhaft. Beide Anforderungen lassen sich mit der erfindungsgemäßen Kühldüse erfüllen.
-
In Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Vorsprünge ausgehend vom Düsenmundstück in Richtung auf den Düsenkörper.
-
Auf diese Weise wird der Düsenkörper lediglich mit Ausnehmungen versehen, in die dann die am Düsenmundstück angeordneten Vorsprünge eingreifen. Die Düsenkörper sind üblicherweise an einem Spritzkasten oder einem Zuführrohr fest angeordnet. Da die Düsenkörper lediglich Ausnehmungen aufweisen, besteht dadurch nicht die Gefahr, dass vorragende Vorsprünge am Düsenkörper beschädigt werden. Die Vorsprünge am Düsenmundstück sind nach dem Einsetzen in den Düsenkörper gegen Beschädigung geschützt. Das Düsenmundstück lässt sich dabei auch wesentlich einfacher wechseln als der Düsenkörper selbst.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Überwurfbauteil mit Haltemitteln zur Befestigung am Düsenkörper vorgesehen, wobei das Düsenmundstück, das Überwurfbauteil, die Haltemittel und/oder der Düsenkörper ausgebildet und angeordnet sind, dass die Haltemittel des Überwurfbauteils erst an dem Düsenkörper befestigbar sind, wenn die Vorsprünge des Düsenmundstücks wenigstens abschnittsweise in die Ausnehmungen am Düsenkörper eingreifen.
-
Durch eine solche Ausbildung und Anordnung kann sichergestellt werden, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen nicht durch unsachgemäßes Aufsetzen und Befestigen des Überwurfbauteils beschädigt werden. Denn das Überwurfbauteil kann erst dann am Düsenkörper befestigt werden, wenn die Vorsprünge bereits abschnittsweise in die Ausnehmungen eingreifen. Ein Befestigen des Überwurfbauteils führt dann nur dazu, dass die Vorsprünge weiter in die Ausnehmungen eintauchen, kann aber nicht zu einem Verkippen oder Verquetschen der Vorsprünge oder Ausnehmungen führen.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das Überwurfbauteil als Überwurfmutter ausgebildet und die Haltemittel sind als Gewinde ausgebildet.
-
Mittels einer Überwurfmutter kann das Düsenmundstück sicher und unter Aufbringung einer vergleichsweise hohen axialen Vorspannkraft am Düsenkörper befestigt werden. Dadurch ist auch eine sichere und zuverlässige Abdichtung des Düsenmundstücks am Düsenkörper möglich. Dichtflächen können dabei entweder am Düsenmundstück oder am Düsenkörper vorgesehen sein.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Vorsprünge unterschiedlich ausgebildet sind und jeder Vorsprung lediglich in eine der beiden passenden Ausnehmungen einführbar ist. Auf diese Weise kann eine exakte Ausrichtung des Düsenmundstücks sichergestellt werden, so dass auch dessen um 180° verdrehte Montage nicht mehr möglich ist.
-
In Weiterbildung der Erfindung sind die Vorsprünge als Abschnitte eines koaxial um eine Mittellängsachse der Düse umlaufenden Kragens ausgebildet.
-
Auf diese Weise können die Vorsprünge in einfacher Weise durch Drehen eines Kragens und anschließendes Entfernen von Teilen des Kragens hergestellt werden. Dadurch kann eine einfachere Konstruktion und Materialersparnis, beispielsweise gegenüber der bekannten Schwalbenschwanzkonstruktion, erzielt werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Düse gemäß einer ersten Ausführungsform,
-
2 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 1,
-
3 eine perspektivische Ansicht der gemäß 2 geschnittenen Düse,
-
4 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 1,
-
5 eine perspektivische Ansicht des Düsenmundstücks der Düse der 1 von schräg unten,
-
6 eine Seitenansicht des Düsenmundstücks der 5,
-
7 eine Ansicht des Düsenmundstücks der 6 von unten,
-
8 eine Ansicht des Düsenmundstücks der 6 von der Seite,
-
9 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 7,
-
10 eine perspektivische Ansicht des Düsenkörpers der Düse der 1 von schräg oben,
-
11 eine Ansicht des Düsenkörpers der 10 von oben,
-
12 eine Ansicht des Düsenkörpers der 10 von der Seite,
-
13 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 11,
-
14 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Düse gemäß einer zweiten Ausführungsform,
-
15 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 14,
-
16 eine perspektivische Ansicht der gemäß 15 aufgeschnittenen dünnen Düse,
-
17 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 14,
-
18 eine perspektivische Ansicht des Düsenmundstücks der Düse der 14 von schräg unten,
-
19 eine Ansicht des Düsenmundstücks der 18 von der Seite,
-
20 eine Ansicht des Düsenmundstücks der 19 von unten,
-
21 eine Ansicht des Düsenmundstücks der 19 von der Seite,
-
22 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 20,
-
23 eine perspektivische Ansicht des Düsenkörpers der Düse der 14 von schräg oben,
-
24 eine Ansicht des Düsenkörpers der 23 von oben,
-
25 eine Ansicht des Düsenkörpers der 24 von der Seite,
-
26 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 24,
-
27 eine perspektivische Ansicht eines Düsenmundstücks gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
-
28 das Düsenmundstück der 27 von oben und
-
29 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 28.
-
Die Darstellung der 1 zeigt eine erfindungsgemäße Düse 10 gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei in der Draufsicht der 1 lediglich das Düsenmundstück 12 mit der linsenförmigen Austrittsöffnung 14 für zu versprühendes Fluid und eine Überwurfmutter 16 zur Befestigung auf einem Düsenkörper zu erkennen sind. In der Schnittansicht der 2, die eine Ansicht der Schnittebene A-A in 1 zeigt, ist dann auch der Düsenkörper 18 zu erkennen, auf den die Überwurfmutter 16 aufgeschraubt ist. Die Überwurfmutter zieht das Düsenmundstück 12 gegen den Düsenkörper 18. Der Düsenkörper 18 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Anschweißnippel ausgebildet und wird beispielsweise in eine Düsenplatte oder die Vorderseite eines Spritzkastens eingeschweißt, wobei der Spritzkasten dann radial außerhalb einer Walze in einem Walzwerk zur Stahlverarbeitung angeordnet ist. Mehrere Düsen 10 sind dann an dem Spritzkasten angeordnet und sorgen für eine Kühlung der Walze.
-
Wie in 2 zu erkennen ist, entsteht die in der Draufsicht der 1 linsenförmige Austrittsöffnung durch das Anschneiden eines kugelförmigen Doms 20 am stromabwärts gelegenen Ende des Mundstücks 12 mit einem Scheibenfräser mit V-förmigem Querschnitt. Der Scheibenfräser weist spitz zulaufende Seitenflächen auf und hinterlässt die in 1 erkennbare V-förmige Einkerbung 22 im Düsenmundstück 12. Die Verschneidung der V-förmigen Einkerbung 22 mit dem halbkugelförmigen Dom 20 ergibt dann die in der Draufsicht der 1 linsenförmige und gekrümmt verlaufende Austrittsöffnung 14.
-
Das Düsenmundstück 12 ist mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Vorsprüngen 24, 26 versehen, die in der Schnittansicht der 2 sowie in der perspektivischen Ansicht der 3 zu erkennen sind. Die Ansicht der 3 zeigt die gemäß 2 geschnittene Düse schräg von oben, wobei der Düsenkörper 18 oben und das Düsenmundstück 12 unten liegt.
-
Die Darstellung der 4 zeigt die Düse 10 in einer Schnittansicht, auf die Schnittebene B-B der 1. In dieser Ansicht ist lediglich der Vorsprung 24 am Düsenmundstück 12 zu erkennen, der sich in eine passende Ausnehmung 28 in einer Umfangswand des Düsenkörpers 18 hinein erstreckt. Die Vorsprünge 24, 26 erstrecken sich somit in axialer Richtung, also parallel zu einer Mittellängsachse 30 der Düse vom Düsenmundstück 12 aus in Richtung auf den Düsenkörper 18. So wie der Vorsprung 24 in die Ausnehmung 28 eingreift, greift, siehe 2, der Vorsprung 26 in eine passende Ausnehmung 32 am Düsenkörper 18 ein. Das Düsenmundstück 12 kann dadurch lediglich in zwei, um 180° zueinander verdrehten Positionen in den Düsenkörper 18 eingesetzt werden. Dadurch ergeben sich, siehe 1, zwei unterschiedliche Ausrichtungen eines von der Düse 10 über die Austrittsöffnung 14 ausgegebenen Flachstrahls. Andere, als diese beiden um die Mittellängsachse 30 verdrehten Positionen der Austrittsöffnung 14 sind aber nicht möglich. Dadurch können mehrere Düsen 10 an einem Spritzkasten problemlos so ausgerichtet werden, dass die jeweils ausgegebenen Flachstrahlen parallel zueinander angeordnet sind.
-
Ohne Weiteres könnten auch die Vorsprünge 24, 26 und entsprechend die Ausnehmungen 28, 32 in Umfangsrichtung unterschiedlich lang gestaltet werden, so dass das Düsenmundstück 12 dann nur noch in einer einzigen Position am Düsenkörper 18 befestigt werden könnte.
-
Wie anhand der Darstellungen in den 2, 3 und 4 zu erkennen ist, erstrecken sich die Vorsprünge 24, 26 des Düsenmundstücks 12 nicht bis auf den Grund der Ausnehmungen 28, 32 am Düsenkörper 18. Mittels der Überwurfmutter 16 kann das Düsenmundstück 12 gegen den Düsenkörper 18 vorgespannt werden, so dass eine Verbindung zwischen Düsenmundstück 12 und Düsenkörper 18 flüssigkeitsdicht ist.
-
Die Dichtflächen sind dabei durch eine Ringfläche 34 am Düsenkörper 18 und eine Ringfläche 36 an einem in radialer Richtung auskragenden Absatz am Düsenmundstück 12 gebildet. Die Ringflächen 34, 36 werden mittels der Überwurfmutter 16 gegeneinander gepresst und sorgen dadurch für eine sichere Abdichtung von Düsenmundstück 12 und Düsenkörper 18. Wie bereits ausgeführt wurde, wird der Düsenkörper 18 flüssigkeitsdicht in ein Anschlussrohr oder einen Spritzkasten eingeschweißt. Der Düsenkörper kann in nicht dargestellter Weise auch in eine Düsenplatte oder ein Anschlussrohr eingeschraubt werden.
-
Die Länge der Vorsprünge 24, 26 ist dabei so bemessen und das Düsenmundstück 12, die Überwurfmutter 16 und der Düsenkörper 18 sind so ausgebildet, dass die Überwurfmutter 16 erst dann auf ein Außengewinde 38 des Düsenkörpers 18 aufgeschraubt werden kann, wenn die Vorsprünge 24, 26 bereits abschnittsweise in die Ausnehmungen 28, 32 am Düsenkörper 18 eingreifen. Mit der Überwurfmutter kann das Düsenmundstück 12 dann gegen den Düsenkörper 18 gezogen werden, bis die Dichtflächen 34, 36 aneinander anliegen. Es ist aber nicht möglich, das Düsenmundstück 12 verkippt oder verdreht auf den Düsenkörper 18 aufzusetzen und dann die Überwurfmutter 16 anzuziehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beim Befestigen des Düsenmundstücks 12 am Düsenkörper 18 mittels der Überwurfmutter 16 keine Beschädigungen von Düsenmundstück 12 oder Düsenkörper 18 zu befürchten sind.
-
Die Darstellung der 5 zeigt das Düsenmundstück 12 in einer Ansicht von schräg unten. Zu erkennen sind die beiden Vorsprünge 26, 28, die als gleich lange Abschnitte eines ringförmigen Kragens am stromaufwärts gelegenen Ende des Düsenmundstücks 12 ausgebildet sind. Das Düsenmundstück 12 kann dadurch beispielsweise als Drehteil hergestellt werden und durch Abfräsen eines Teiles dieses umlaufenden Kragens können dann die Vorsprünge 26, 28 ausgebildet werden. In Umfangsrichtung gesehen zwischen den Vorsprüngen 26, 28 ist jeweils eine Vertiefung 40, 42 zu erkennen, die sich vom Strömungskanal 44 aus radial nach außen und in Umfangsrichtung jeweils vom Vorsprung 26 zum Vorsprung 28 erstreckt. Die Ausnehmungen 40, 42 enden von innen nach außen gesehen an der Ringfläche 36 des Düsenmundstücks 12. Durch die Ausnehmungen 40, 42 zwischen den Vorsprüngen 26, 28 kann sichergestellt werden, dass das Düsenmundstück 12 ausschließlich mit der Ringfläche 36 auf dem Düsenkörper 18 aufliegt und dass diese Ringfläche 36 in Umfangsrichtung gesehen eine im Wesentlichen konstante Breite aufweist. Dadurch kann eine über den Umfang gesehen gleichmäßige Vorspannkraft pro Fläche zwischen Düsenmundstück 12 und Düsenkörper 18 erzielt werden.
-
Die Darstellung der 10 zeigt den Düsenkörper 18 in einer Ansicht von schräg oben. Das Außengewinde 38 ist lediglich schematisch als zylindrische Fläche angedeutet. Zu erkennen ist in der Ansicht der 10 ein den Düsenkörper 18 konzentrisch zur Mittellängsachse 30 durchsetzender Strömungskanal 44, von dem ausgehend dann die jeweils taschenförmigen Ausnehmungen 28, 32 gebildet sind. Die Ausnehmungen 28, 32 erstrecken sich ausgehend vom Strömungskanal 44 in radialer Richtung nach außen und über einen Abschnitt des Umfangs des Strömungskanals 44. Wie bereits ausgeführt wurde, sind die Ausnehmungen 28, 32 in Umfangsrichtung gesehen gleich lang. Die Ausnehmungen 28, 32 können durch Ausfräsen eines ansonsten als Drehteil ausgebildeten Düsenkörpers 18 ausgebildet werden.
-
An einer in 10 rechts oben liegenden Stirnfläche des Düsenkörpers 18 ist die Ringfläche 34 ausgebildet, die bei aufgesetztem Mundstück 12 an der Ringfläche 36 anliegt. Die Ringfläche 34 weist in Umfangsrichtung gesehen keine konstante Breite auf, da sie im Bereich der Ausnehmungen 28, 32 schmäler ist. Eine die Dichtkraft bestimmende Dichtfläche der Düse 10 ist bei der in den 1 bis 13 dargestellten Ausführungsform aber durch die Ringfläche 36 am Düsenmundstück 12 gebildet, siehe 5.
-
Die Darstellung der 14 zeigt eine Düse 50 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Düse 50 der 14 unterscheidet sich von der Düse 10 gemäß den 1 bis 14 lediglich durch die Anordnung der die Dichtkraft bestimmenden Dichtfläche nicht am Düsenmundstück 52, sondern am Düsenkörper 56. Hinsichtlich der Ausbildung einer Austrittsöffnung 54, einer Überwurfmutter 56, von Vorsprüngen 66, 68 am Düsenmundstück 52 sowie von Ausnehmungen 70, 72 am Düsenkörper 56 ist die Düse 50 hingegen identisch ausgebildet. Diese Elemente werden daher nicht erneut erläutert.
-
Das Düsenmundstück 52 sitzt, siehe 15, mit einer Ringfläche 76 auf einer gegenüberliegenden Ringfläche 74 am Düsenkörper 56 auf. Diese beiden Ringflächen 74, 76 werden durch eine mittels der Überwurfmutter 56 aufgebrachte Vorspannkraft gegeneinander gepresst, so dass Düsenmundstück 52 und Düsenkörper 58 zuverlässig gegeneinander abgedichtet sind.
-
Anhand der Darstellung der 18 ist die Ringfläche 76 am Düsenmundstück 12 zu erkennen. Die Ringfläche 76 ist über den Umfang des Düsenmundstücks 52 gesehen nicht konstant breit, da auf der Ringfläche 76 die Vorsprünge 68, 70 angeordnet sind und in diesem Bereich daher die Ringfläche 76 schmaler als in den übrigen Bereichen ausgebildet ist.
-
Die Darstellung der 23 zeigt den Düsenkörper 58 in einer Ansicht von schräg oben. Eine in 23 rechts oben liegende Stirnfläche ist konzentrisch zur Mittellängsachse ringförmig ausgedreht, so dass die Stirnseite des Düsenkörpers 58 durch die Ringfläche 74 gebildet ist, die über den Umfang gesehen eine konstante Breite aufweist. Das Düsenmundstück 52 liegt mit seiner Ringfläche 76 auf der Ringfläche 74 auf. Die Flächen 74, 76 werden dann durch eine mittels der Überwurfmutter 56 aufgebrachte Vorspannkraft gegeneinander gepresst, so dass sich eine über die Ringfläche 74 gesehen gleichmäßige Dichtkraft pro Fläche ergibt.
-
Anhand der Darstellung der 23 ist zu erkennen, dass radial innerhalb der Ringfläche 74 ein Absatz angeordnet ist, auf den dann sich zwischen den beiden Ausnehmungen 70, 72 erstreckende Ringsegmentflächen 78, 80 folgen. Die Ringsegmentflächen 78, 80 sind gegenüber der Ringfläche 74 zurückversetzt und liegen damit nicht am Düsenmundstück 52 an.
-
Die Darstellung der 27 zeigt ein Düsenmundstück 82 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Düsenmundstück 82 weist eine Austrittsöffnung 84 auf, die durch Anschneiden eines abgerundeten Domes mittels eines Scheibenfräsers gebildet ist. Der Scheibenfräser hinterlässt in der Stirnseite des Mundstücks 82 eine etwa V-förmige Ausnehmung, deren Verschneidung mit dem abgerundeten Dom innerhalb des Mundstücks 82 dann die Form der Austrittsöffnung 84 ergibt. Das Düsenmundstück 82 ist dafür vorgesehen, mittels einer nicht dargestellten Überwurfmutter auf einem ebenfalls nicht dargestellten Düsenkörper angebracht zu werden. Um eine verdrehsichere Montage des Düsenmundstücks 82 an dem Düsenkörper sicherzustellen, ist das Düsenmundstück mit zwei sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprüngen 86, versehen. Die beiden Vorsprünge 86 liegen, siehe die Draufsicht der 28, diametral gegenüber und sind jeweils als etwa halbkreiszylinderförmige Vorsprünge ausgebildet. Diese Vorsprünge 86 greifen in passende Ausnehmungen im Düsenkörper ein, wobei der Düsenkörper selbst dann als Abschnitt einer Düsenplatte oder als separates Bauteil ausgebildet sein kann. Die Ausnehmungen im Düsenkörper lassen sich in besonders einfacher Weise dadurch ausbilden, dass zunächst zwei im Durchmesser auf die Vorsprünge 86 abgestimmte Bohrungen in den Düsenkörper eingebracht werden und der Düsenkörper dann so ausgedreht wird, dass die Bohrungen bis zur Hälfte entfernt werden. Es entsteht dann eine zylinderförmige Ausnehmung mit zwei sich in radialer Richtung erstreckenden Ausnehmungen, die auf die Vorsprünge 86 angepasst sind.
-
Die Darstellung der 29 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A der 28, wobei die Schnittebene durch die Vorsprünge 86 verläuft.
-
Wie in 27 zu erkennen ist, ist das Düsenmundstück 82 mit einem umlaufenden Absatz 88 versehen. An diesem umlaufenden Absatz 88 kann eine Überwurfmutter angreifen, um das Düsenmundstück 82 dann an einem Düsenkörper zu befestigen.
