DE102015206393A1

DE102015206393A1 - Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE102015206393A1
Application number: DE102015206393.3A
Authority: DE
Inventors: Rolf Franz; Waldemar Michel; Wolfgang Fuchs
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-10-13
Also published as: TWI635911B; TW201641174A; CN107530749A; EP3280548B1; EP3280548A1; CN107530749B; WO2016162222A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen ein Gehäuse (10) mit einer Druckkammer (1) auf. Mit Hilfe der Rotorwelle wird ein Düsenträger in Rotation versetzt, welcher mindestens eine Spritzdüse aufweist zum Aufsprühen des Druckmediums auf die Oberfläche des Gegenstandes (20). Zwischen der Druckkammer und dem Düsenträger ist eine erste Scheibe vorhanden, welche die Druckkammer einseitig begrenzt. Um das Auftreten großer axialer Kräfte in der Vorrichtung und in dem Gehäuse außerhalb der Druckkammer zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, dass der Rotor neben der Rotorwelle die erste und eine zweite Scheibe (11, 11a) aufweist, und dass die erste und die zweite Scheibe (11, 11a) in einem axialen Abstand d zueinander jeweils mit radialer Erstreckung auf der Rotorwelle (12) befestigt sind, wobei sich die Druckkammer (1) in dem durch die beiden Scheiben aufgespannten Zwischenraum erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes, insbesondere zum Entfernen von Zunder von Walzgut bzw. einer Bramme, d. h. einem Teil eines Gießstrangs in einem Walzwerk.
Im Stand der Technik sind derartige Vorrichtungen grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der österreichischen Patentschrift AT 406 234 B . Die dort offenbarte Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, in welchem eine Druckkammer für ein Druckmedium ausgebildet ist. Die Druckkammer wird über eine Zuleitung mit dem Druckmedium versorgt. Innerhalb des Gehäuses ist eine Rotorwelle mit Hilfe mindestens eines Lagers drehbar gelagert. An der Rotorwelle ist ein Düsenträger befestigt, welcher mindestens eine Spritzdüse aufweist zum Aufsprühen des Druckmediums auf die Oberfläche des Gegenstandes. Zwischen der Druckkammer und dem Düsenträger ist eine erste Scheibe angeordnet, welche die Druckkammer einseitig begrenzt. Die erste Scheibe und der Düsenträger weisen miteinander fluchtende Zuführkanäle auf zum Zuführen des Druckmediums aus der Druckkammer an die mindestens eine Spritzdüse.
Insbesondere wenn diese bekannten Vorrichtungen zum Entfernen von Zunder von Brammen verwendet werden, werden sie mit vergleichsweise sehr hohen Drücken von einigen 100 bar beaufschlagt, weil das Druckmedium mit diesen hohen Drücken auf die Brammen aufgespritzt wird.
Bei der beschriebenen bekannten Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche der Bramme besteht der Nachteil, dass – bedingt durch die beschriebene Bauart – der rotierende Düsenträger mit einer sehr hohen Axialkraft belastet wird, wenn er mit dem Druckmedium für seine Spritzdüsen beaufschlagt wird. Bei der bekannten Vorrichtung muss diese Axialkraft von dem Gehäuse aufgefangen werden, weshalb das Gehäuse nicht nur im Bereich der Druckkammer sondern auch in anderen Bereichen entsprechend stabil und belastbar ausgebildet sein muss.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes dahingehend weiterzubilden, dass das Auftreten einer Axialkraft auf den rotierenden Düsenträger vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor neben der Rotorwelle und der ersten Scheibe eine zweite Scheibe aufweist, dass die erste und die zweite Scheibe in einem axialen Abstand zueinander jeweils mit radialer Erstreckung auf der Rotorwelle befestigt sind, wobei sich die Druckkammer in dem durch die beiden Scheiben aufgespannten Zwischenraum erstreckt, und dass der Düsenträger auf der der Druckkammer abgewandten Seite der ersten Scheibe befestigt ist.
Durch die Ausbildung der Druckkammer zwischen den beiden rotierenden Scheiben werden die beiden Scheiben, wenn die Druckkammer mit dem unter hohem Druck stehenden Druckmedium beaufschlagt wird, jeweils mit betraglich gleichen, aber entgegengesetzt gerichteten Axialkräften beaufschlagt. Da die beiden Scheiben jeweils an der Rotorwelle befestigt sind, kompensieren sich die entgegengesetzten Kräfte auf die Scheiben bzw. diese Kräfte werden von der Rotorwelle absorbiert. Insbesondere der Düsenträger, ist aufgrund seiner Befestigung an der der Düsenkammer abgewandten Seite der ersten Scheibe vorteilhafterweise nicht mehr den hohen Axialkräften ausgesetzt. Aufgrund der besagten Absorption der axialen Kräfte müssen lediglich noch die Bereiche des Gehäuses, welche die Druckkammer in radialer Richtung begrenzen, die beiden Scheiben sowie eventuell ringförmige Dichtungen, die zwischen den Scheiben und dem Gehäuse vorgesehen sind, für die besagten hohen Drücke ausgelegt sein; alle anderen und entfernt von der Druckkammer angeordneten Elemente der beanspruchten Vorrichtung können wesentlich leichter und weniger robust ausgeführt werden, als dies beim Stand der Technik bisher der Fall war.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mindestens eine ringförmige Dichtung vorgesehen zum Abdichten der ersten und der zweiten Scheibe gegen das Gehäuse oder gegen eine Dichtungsbuchse, welche auf Höhe mindestens einer der Scheiben in der Wandung des Gehäuses vorgesehen ist. Die Dichtungen müssen, wie gesagt, für die hohen Druckbelastungen ausgelegt sein. Wenn dies der Fall ist, erhöhen die Dichtungen den Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung. Aufgrund der hohen Druckbelastung unterliegt das Gehäuse im Bereich der Druckkammer und insbesondere auf Höhe der Scheiben bzw. der ringförmigen Dichtungen einem nicht unerheblichen Verschleiß. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse in diesem Bereich Dichtungsbuchsen aufweist, welche im Verschleißfalle relativ leicht ausgetauscht werden können, ohne dass dann das gesamte Gehäuse getauscht werden müsste.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die auf Höhe der Scheiben einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen der Scheiben und des Gehäuses bzw. der Dichtungsbuchsen koaxial zur Rotorwelle und zylinderförmig ausgebildet. Die Dichtungsflächen der Scheiben und des Gehäuses bzw. der Dichtungsbuchsen stehen sich dann parallel gegenüber. Die ringförmigen Dichtungen können entweder in den Dichtungsflächen der Scheiben oder in den Dichtungsflächen des Gehäuses oder in den Dichtungsflächen der Dichtungsbuchsen gehalten sein.
Aufgrund der sehr hohen Drücke kann die Abdichtung der Druckkammer durch die ringförmigen Dichtungen im Bereich der Scheiben nicht immer gewährleistet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht deshalb auf der der Druckkammer abgewandten Seite der zweiten Scheibe innerhalb des Gehäuses einen Raum vor zum Aufnehmen des Druckmediums, soweit es durch ein Leck in der der zweiten Scheibe zugeordneten ringförmigen Dichtung aus der Druckkammer in den Raum entweichen konnte. Im Bereich des Raumes weist das Gehäuse vorteilhafterweise eine Entlastungsbohrung auf zum Abfließen des Druckmediums aus diesem Raum.
Zum Schutz des Lagers für die Rotorwelle vor dem Druckmedium ist vorteilhafterweise ein Spritzschutz auf der der zweiten Scheibe in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite des Raumes angeordnet.
Die lösbare Befestigung des Düsenträgers an der ersten Scheibe hat den Vorteil einer vereinfachten Auswechselbarkeit des Düsenträgers, z. B. zu Wartungszwecken.
Das Lager für die Rotorwelle ist beispielsweise als Axiallager oder als Radiallager oder als kombiniertes Axial- und Radiallager ausgebildet.
Die erste und die zweite Scheibe, die ringförmigen Dichtungen, die Rotorwelle im Bereich der Druckkammer und das Gehäuse, zumindest in dem Bereich wo es die Druckkammer radial begrenzt, müssen für die Drücke, mit denen das Druckmedium in die Druckkammer eingebracht und über die Spritzdüsen auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht werden soll, ausgelegt sein. Für die Entzunderung von Brammen liegen diese Drücke bei bis zu 1000 bar, vorzugsweise bis zu 600 bar.
Schließlich muss eine Antriebseinrichtung vorgesehen sein zum Drehantreiben der Rotorwelle mit den daran befestigten beiden Scheiben und des daran befestigten Düsenträgers.
Der Beschreibung ist eine Figur beigefügt, wobei diese
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes
zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die genannte Figur detailliert beschrieben.
1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes 20, beispielsweise einer Bramme, die von Zunder gereinigt werden soll. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 10, in welchem ein Rotor mit einer Rotorwelle 12 in Lagern 6, 6a, welche als Radial- oder Axiallager ausgebildet sind, gelagert ist. Auf der Rotorwelle 12 sind eine erste Scheibe 11 und eine zweite Scheibe 11a jeweils mit radialer Erstreckung und in einem axialen Abstand d zueinander befestigt. Der Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Scheibe bildet eine Druckkammer 1, welche über eine Zuleitung 4 mit einem Druckmedium 30, beispielsweise Wasser, befüllt werden kann. Zum Realisieren einer Hochdruckreinigung wird das Druckmedium der Druckkammer 1 typischerweise unter hohem Druck, beispielsweise 600 bar, zugeführt. Während die Druckkammer 1 in axialer Richtung durch die beiden Scheiben 11, 11a begrenzt ist, wird sie in radialer Richtung durch das Gehäuse 10 begrenzt. Im Bereich der ersten und zweiten Scheibe 11, 11a wird die Druckkammer 1 durch ringförmige Dichtungen 2, 2a abgedichtet. Konkret dienen die ringförmigen Dichtungen 2, 2a zum Abdichten von Ringspalten zwischen den sich gegenüberstehenden Dichtungsflächen in Form der Ränder der Scheibe und den gegenüberliegenden Teilen des Gehäuses bzw. gegenüberliegenden in die Wandung des Gehäuses eingelassenen Dichtungsbuchsen. Diese sich gegenüberstehenden Dichtungsflächen von sowohl den Rändern der Scheibe wie auch des Gehäuses bzw. der Dichtungsbuchsen sind beispielsweise koaxial bzw. zylinderförmig ausgebildet, so dass sich die jeweiligen Dichtungsflächen parallel gegenüberstehen. Um den erwähnten Druck des Druckmediums von beispielsweise einigen 100 bar aufnehmen zu können, müssen die erste und die zweite Scheibe 11, 11a, die ringförmigen Dichtungen 2, 2a, die Rotorwelle 12 zumindest im Bereich der Druckkammer 1 und das Gehäuse, zumindest in dem Bereich, wo es die Druckkammer radial begrenzt, für die besagten Drücke ausgelegt sein. Andere Teile des Gehäuses 10, insbesondere im Bereich der Lager 6, 6a für die Rotorwelle 12, können leichter und weniger robust ausgelegt sein, insbesondere weil die im Bereich der Druckkammer bei Beaufschlagung mit dem Druckmedium auftretenden hohen Axialkräfte von den ersten und der zweiten Scheibe bzw. von der Rotorwelle 12, auf der die beiden Scheiben befestigt sind, aufgefangen werden.
Auf der der Druckkammer 1 abgewandten Seite der zweiten Scheibe 11a ist innerhalb des Gehäuses 10 ein Raum 13 ausgebildet zur Aufnahme des Druckmediums 30, soweit es durch ein eventuelles Leck in der der zweiten Scheibe zugeordneten ringförmigen Dichtung 2a in diesen Raum 13 gelangt. Zum Abführen des Druckmediums aus diesem Raum 13 weist das Gehäuse eine Entlastungsbohrung 5 auf.
Zum Schutz der Lager 6a ist auf der der zweiten Scheibe 11a in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite des Raumes 13 ein Spritzschutz 16 angeordnet.
Eine Antriebseinrichtung 7 dient zum Drehantreiben der Rotorwelle 12 sowie der daran befestigten ersten und zweiten Scheibe 11, 11a und eines Düsenträgers 9.
Der Düsenträger 9 ist vorzugsweise lösbar an der der Druckkammer 1 abgewandten Seite der ersten Scheibe 11 befestigt. Der Düsenträger trägt mindestens eine, typischerweise eine Mehrzahl von Spritzdüsen zum Aufsprühen des Druckmediums auf die Oberfläche des Gegenstandes. Aufgrund seiner Ankopplung an die erste Scheibe wird der Düsenträger mit den Spritzdüsen von der Rotorwelle 12 drehangetrieben. Zur Versorgung der Spritzdüsen 8 mit dem Druckmedium 30 aus der Druckkammer 1 weisen die erste Scheibe 11 und der Düsenträger 9 miteinander fluchtende Zuführungskanäle 3 auf.
Bezugszeichenliste

1: Druckkammer
2, 2a: ringförmige Dichtungen
3: Zuführkanäle
4: Zuleitung
5: Entlastungsbohrung
6, 6a: Axiallager und / oder Radiallager
7: Antriebseinrichtung
8: Spritzdüse
9: Düsenträger
10: Gehäuse
11, 11a: Scheibe
12: Rotorwelle
13: Raum für Leckagewasser
14, 14a: Dichtungsbuchse
15, 15a: Dichtungsfläche
16: Spritzschutz
20: Gegenstand, beispielsweise Bramme
30: Druckmedium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

AT 406234 B [0002]

Claims

Vorrichtung zum Reinigen der Oberfläche eines Gegenstandes (20), insbesondere zum Entfernen von Zunder von der Oberfläche einer Bramme bzw. eines Walzgutes, aufweisend: ein Gehäuse (10), eine in dem Gehäuse (10) ausgebildete Druckkammer (1) mit einer Zuleitung (4) für ein Druckmedium (30); einen Rotor mit einer Rotorwelle (12), welche mit Hilfe mindestens eines Lagers (6, 6a) in dem Gehäuse (10) drehbar gelagert ist; einen mit dem Rotor gekoppelten Düsenträger (9) mit mindestens einer Spritzdüse (8) zum Aufsprühen des Druckmediums (30) auf die Oberfläche des Gegenstandes (20); eine zwischen der Druckkammer (1) und dem Düsenträger (9) gelagerte erste Scheibe (11) zur einseitigen Begrenzung der Druckkammer (1), wobei die erste Scheibe (11) und der Düsenträger (9) miteinander fluchtende Zuführkanäle (3) aufweisen zum Zuführen des Druckmediums (30) aus der Druckkammer (1) an die Spritzdüse (8); dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor neben der Rotorwelle (12) die erste und eine zweite Scheibe (11, 11a) aufweist; die erste und die zweite Scheibe in einem axialen Abstand (d) zueinander jeweils mit radialer Erstreckung auf der Rotorwelle (12) befestigt sind, wobei sich die Druckkammer (1) in dem durch die beiden Scheiben (11, 11a) aufgespannten Zwischenraum erstreckt; und der Düsenträger (9) auf der der Druckkammer (1) abgewandten Seite an der ersten Scheibe befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens je eine ringförmige Dichtung (2, 2a) vorgesehen ist zum Abdichten der ersten und der zweiten Scheibe (11, 11a) gegen das Gehäuse (10) oder gegen eine Dichtungsbuchse (14, 14a), welche auf Höhe mindestens einer der Scheiben in der Wandung des Gehäuses (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Scheibe (11, 11a) an ihren Rändern koaxial zur Rotorwelle ausgebildete zylinderförmige Dichtungsflächen (15, 15a) aufweisen; die Dichtungsbuchsen (14, 14a) oder das Gehäuse (10) auf Höhe der Scheiben ebenfalls koaxial zur Rotorwelle (12) ausgebildete zylinderförmige Dichtungsflächen aufweist, so dass sich die Dichtungsflächen der Scheiben (11, 11a) und des Gehäuses (10) bzw. der Dichtungsbuchsen (14, 14a) vorzugsweise parallel gegenüber stehen; und wobei die ringförmigen Dichtungen (2, 2a) entweder in den Dichtungsflächen (15, 15a) der Scheiben oder in den Dichtungsflächen des Gehäuses (10) oder in den Dichtungsflächen der Dichtungsbuchsen (14, 14a) gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Druckkammer (1) abgewandten Seite der zweiten Scheibe (11a) innerhalb des Gehäuses (10) ein Raum (13) ausgebildet ist, zum Aufnehmen des Druckmediums (30), soweit es durch ein Leck in der der zweiten Scheibe zugeordneten ringförmigen Dichtung (2a) in den Raum (13) gelangt; und das Gehäuse (10) eine Entlastungsbohrung (5) aufweist zum Abfließen des Druckmediums aus diesem Raum (13).
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6, 6a) für die Rotorwelle (12) auf der der zweiten Scheibe (11a) in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite des Raumes (13) angeordnet ist; und an der dem Raum (13) zugewandten Seite des Lagers (6a) ein Spritzschutz (16) vorgesehen ist zum Schutz des Lagers (6a) vor dem Druckmedium (30) in dem Raum (13).
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (9) lösbar an der ersten Scheibe (11) befestigt sein kann.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6, 6a) für die Rotorwelle als Axiallager oder als Radiallager oder als kombiniertes Axial- und Radiallager ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Scheibe (11, 11a), die ringförmigen Dichtungen (2, 2a), die Rotorwelle (12) zumindest im Bereich der Druckkammer (1) und das Gehäuse, zumindest in dem Bereich, wo es die Druckkammer (1) radial begrenzt, für Drücke von bis zu 1000 bar, vorzugsweise bis zu 600 bar ausgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (7) zum Drehantreiben der Rotorwelle (12).