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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines zu kühlenden Guts, umfassend einen Zulauf für ein Kühlmedium, der dieses in eine erste, obere Kammer der Kühlvorrichtung leitet, wobei erste Leitungsmittel vorhanden sind, die das Kühlmedium von der oberen Kammer in eine zweite, untere Kammer der Kühlvorrichtung leiten, wobei die obere Kammer von der unteren Kammer durch eine Wandung getrennt ist, wobei zweite Leitungsmittel vorhanden sind, die Kühlmedium von der unteren Kammer zu mindestens einer Austrittsöffnung für das Kühlmedium leiten, über die das Kühlmedium auf das zu kühlende Gut ausgebracht wird.
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Eine solche Kühlvorrichtung ist in der
CN 103316934 A beschrieben. Das Kühlwasser wird hier von einer oberen Kammer über Rohre in die untere Kammer geleitet, die an der genannten Wandung angebracht sind und sich von dieser nach oben über eine gewisse Höhe in die obere Kammer erstrecken. Ab einem gewissen Pegelstand in der oberen Kammer läuft dann Kühlwasser in die untere Kammer, an deren Boden Auslaufrohre für das Kühlwasser angebracht sind, über die das Kühlwasser ausläuft, sobald in der unteren Kammer ein entsprechender Pegelstand erreicht wird. Eine andere, ähnliche Lösung zeigt die
CN 101838724 A .
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Eine weitere Lösung offenbart die
GB 2 529 072 B . Auch hier ist die Kühlkammer in zwei Teile geteilt. Die Wandung (Trennplatte) zwischen den beiden Teilkammern besitzt Bohrungen, wodurch das Kühlwasser strömt. Beim Ausschalten des Kühlbalkens muss nun das gesamte Volumen aus dem Kühlbalken und teilweise aus den Rohrleitungen entleert werden. Dies benötigt viel Zeit. Um das Entleeren zu beschleunigen, müssen hier Entleerungsventile eingesetzt werden. Diese müssen allerdings von der Automatisierung angesteuert werden, was fehleranfällig und aufwendig ist. Berücksichtigt man bei solchen Lösungen den möglichen Bauraum für Entleerungsarmaturen, können nicht beliebig große Ventile eingesetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Entleerungszeiten bei solchen Lösungen teils deutlich größer als 1 Minute sind. Wenn der Kühlbalken eine Eigenkühlung erhalten soll, muss diese über eine getrennte Verrohrung erfolgen. Ansonsten kann nicht sichergestellt werden, dass kein Kühlwasser aus den Düsen auf das Walzgut tropft.
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Bei den vorbekannten Lösungen handelt es sich um Kühlvorrichtungen für Walzgut, die oberhalb und unterhalb des Walzguts eingesetzt werden, um es mit dem Kühlmedium zu beaufschlagen und so abzukühlen. Hierbei wird in der Regel Wasser als Kühlmedium eingesetzt.
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Hierbei wird beispielsweise in einer Kühleinrichtung für Grobblech das Walzgut in einem Durchlauf gekühlt, wobei das Walzgut mittels Rollen durch die Kühlung transportiert wird. Wenn das Ende des Walzguts (Blechs) die Kühlung verlassen hat, werden die Kühlbalken abgeschaltet. Nachdem die Wasserzufuhr zu dem Kühlbalken beendet wird, kommt es insbesondere bei den oberen Kühlbalken mit Düsenbestückung zu einem relativ langen Nachlaufen bzw. Nachtropfen der Kühlbalken.
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Wenn nun Bleche in schneller Folge produziert werden sollen, wobei nicht jedes Blech gekühlt werden soll, spielt die Zeit zum Entleeren der Kühlbalken eine entscheidende Rolle. Es kann erst das nächste nicht zu kühlende Blech die Kühleinrichtung passieren, wenn kein Wasser mehr aus den oberen Kühlbalken tropft. Deshalb ist eine schnelle Entleerung der oberen Kühlbalken notwendig. Bei den vorbekannten Ausführungsformen der Kühlbalken kann das Entleeren zwischen 1 und 3 Minuten dauern. Das liegt daran, dass das gesamte Wasser oberhalb der Düsenöffnung aus dem Kühlbalken laufen muss.
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Das Kühlmedium fließt also bei den vorbekannten Lösungen über den Anschluss in ein innenliegendes Verteilerrohr in den Innenraum des Kühlbalkens. Die Ausströmöffnungen des Verteilers liegen dabei stets unterhalb des minimalen Kühlmedienspiegels. Beim Abschalten des Kühlbalkens muss sich erst der Wasserspiegel auf das minimale Niveau absenken. Mitunter ist es bei derartigen Systemen schwierig, die einzelnen Kühldüsen gleichmäßig über den Kühlbalken anzuordnen, was nachteilig zu einer ungleichförmigen Kühlung führt.
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Die Eigenkühlung der Kühlvorrichtung, die im Falle dessen benötigt wird, dass die Kühlvorrichtung nicht benutzt wird, unter ihr allerdings heißes Gut passiert, ist bei den vorbekannten Lösungen bislang nicht zufriedenstellend gelöst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art so fortzuentwickeln, dass ein langes Nachtropfen nach Beendigung des Kühlprozesses vermieden werden kann. Es soll also ein schnelles Stoppen des Auslaufs des Kühlmediums bewerkstelligt werden, d. h. es sollen Kühlbalken zur Verfügung gestellt werden, die ein schnelles Leerlaufen ermöglichen. Dabei soll weiterhin sichergestellt werden, dass eine möglichst gleichmäßige Kühlung erfolgt und eine lokal konzentrierte Wasserbeaufschlagung vermieden werden kann. Hierfür sollen allerdings aufwändige bzw. anfällige Elemente (Ventile etc.) vermieden werden können. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass es in effektiver Weise möglich sein soll, die Kühlvorrichtung während Kühlpausen eigen zu kühlen.
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Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leitungsmittel mit ihrem oberen Ende an die Wandung angrenzen oder diese nach oben durchsetzen und in die untere Kammer hineinragen und in diese mit einem offenen Ende münden, dass die zweiten Leitungsmittel von einem Bodenbereich der unteren Kammer in die untere Kammer nach oben hineinragen und in diese mit einem offenen Ende münden, wobei das untere Ende der ersten Leitungsmittel unterhalb des oberen Endes der zweiten Leitungsmittel liegt.
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Die zweiten Leitungsmittel durchsetzen dabei bevorzugt den Bodenbereich der unteren Kammer, um das Kühlmedium auf das zu kühlende Gut auszubringen.
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Die vertikale Erstreckung vom unteren Ende der ersten Leitungsmittel bis zum oberen Ende der zweiten Leitungsmittel beträgt dabei bevorzugt zwischen 0,01 m bis 1,00 m, besonders bevorzugt zwischen 0,1 m und 0,5 m.
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Die ersten Leitungsmittel werden dabei bevorzugt durch mindestens ein Rohr gebildet, das an oder in der Wandung befestigt ist, vorzugsweise an der Unterseite der Wandung, und mit der oberen Kammer fluidisch verbunden ist.
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Die zweiten Leitungsmittel werden bevorzugt durch mindestens ein Rohr, insbesondere mit beliebigem Querschnitt, gebildet, das am Bodenbereich der unteren Kammer befestigt ist. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweiten Leitungsmittel durch eine Vielzahl an Rohren gebildet werden, wobei am Ende der Rohre Spritzdüsen für das Kühlmedium angeordnet sind. Die Spritzdüsen für das Kühlmedium sind dabei bevorzugt gleichmäßig verteilt an der Unterseite der unteren Kammer oder an einem mit dieser verbundenen Bauteil angeordnet.
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In der unteren Kammer ist vorzugsweise ein Abfluss für das Kühlmedium angeordnet, wobei im Abfluss vorzugsweise steuerbare Absperrorgane (insbesondere Ventilmittel) angeordnet sind. Der Abfluss ist dabei bevorzugt an einer Höhenposition der unteren Kammer angeordnet, die unterhalb des oberen Endes der zweiten Leitungsmittel liegt.
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An der unteren Kammer kann mindestens ein Entleerungsorgan (insbesondere ein Entleerungsventil) angeordnet sein, um das Kühlmedium aus der Kammer ablassen zu können.
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Am Zulauf und/oder an der oberen Kammer und/oder an der unteren Kammer kann mindestens ein Entlüftungsorgan (insbesondere ein Entlüftungsventil) angeordnet sein.
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Bei der vorgeschlagenen Lösung ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das Kühlmedium sehr schnell aus der Kühlvorrichtung gelangt und so nach der Beendigung des Kühlprozesses ein langes Nachtropfen effektiv vermieden werden kann.
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Sehr vorteilhaft ist weiterhin, dass dennoch eine effektive Eigenkühlung der Kühlvorrichtung während der Kühlpausen aufrechterhalten werden kann.
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Schließlich ist es in einfacher Weise möglich, für eine sehr gleichmäßige und homogene Wasserverteilung in Breitenrichtung (d. h. quer zur Förderrichtung des zu kühlenden Guts) zu sorgen.
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Die vorgeschlagene Kühlvorrichtung eignet sich für Grobblechwalzwerke, für Warmbandstraßen und für Wärmebehandlungslinien insbesondere für Stahlwerkstoffe. Gleichermaßen ist allerdings auch eine Anwendung für NE-Metalle möglich.
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Es kann ein Kühlmodell-Computer vorgesehen werden, der eine intelligente Regelung der Kühleinrichtung ermöglicht. Der Kühlmodell-Computer soll die Kühleinrichtung in Abhängigkeit der Ist-Leerlaufzeit abschalten. Dabei soll der Computer die benötigten Soll-Zeiten entweder eigenständig anhand der vorliegenden Prozessdaten bestimmen oder Vorgaben von anderen Prozess-Modell-Computern übernehmen.
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Um die Entleerungszeit weiter zu verkürzen, sind vorteilhaft Entleerungsorgane vorgesehen. Damit der Kühlbalken beim Startvorgang besser entlüftet werden kann, können Entlüftungsorgane an den Kammern bzw. Rohrleitungen vorgesehen werden. Diese Entlüftungsorgane können auch das Entleerungsverhalten verbessern, wenn diese beim Schließen der Hauptzuführung geöffnet werden. Somit kann zügig Luft in den Kühlbalken einströmen.
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Somit erlaubt die vorgeschlagene Konzeption ein schnelles Entleeren der Kühlvorrichtung nach dem Kühlvorgang. Das Leerlaufverhalten wird durch einfach zu realisierende Maßnahmen verbessert. Dabei kann die Anzahl der sich bewegenden Teile (die fehleranfällig sind wie Ventile etc.) reduziert werden. Eine gleichmäßige und homogene Wasserverteilung in Richtung quer zur Fördererrichtung des zu kühlenden Guts ist sichergestellt.
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Dabei ist eine homogene und großflächige Beaufschlagung des Walzguts mit dem Kühlmedium möglich. Der Platzbedarf ist für die beschriebene Kühlvorrichtung minimiert. Weiterhin ist eine effektive Eigenkühlung zum Schutz der Kühlbalken realisierbar.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt die Seitenansicht einer Kühlvorrichtung, mit der ein zu kühlendes Gut gekühlt wird.
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In der Figur ist eine Kühlvorrichtung 1 zu sehen, mit der mittels eines Kühlmediums M (Wasser) ein zu kühlendes Gut 2, beispielsweise ein Band, gekühlt wird. Das Kühlmedium M gelangt über einen Zulauf 3 in eine in vertikale Richtung V obere erste Kammer 4. Unter der oberen Kammer 4 ist eine untere zweite Kammer 6 angeordnet, wobei die beiden Kammern 4, 6 durch eine Wandung 7 voneinander getrennt sind.
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An der Unterseite der Wandung 7 sind mehrere (im Ausführungsbeispiel zwei) gerade Rohre mit beliebigem Querschnitt (erste Leitungsmittel) 5 angeordnet, wobei diese mechanisch an oder in der Wandung 7 befestigt sind, fluidisch allerdings mit der oberen Kammer 4 verbunden sind. Über diese Rohre 5 kann demgemäß Wasser von der oberen Kammer 4 in die untere Kammer 6 fließen.
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Zum Ausbringen des Wassers aus der unteren Kammer 6 auf das Gut 2 sind eine Anzahl gerader Rohre mit beliebigem Querschnitt (zweite Leitungsmittel) 8 vorgesehen, die sich vom Bodenbereich der unteren Kammer 6 nach oben erstrecken; an ihrem unteren Ende befindet sich eine Austrittsöffnung 9, die als Düse fungiert, mit der das Wasser auf das Gut 2 ausgebracht wird. In der Figur ist für die mittlere Düse bzw. Austrittsöffnung 9 mit gestrichelten Linien angedeutet, wie das Wasser M auf das zu kühlende Gut 2 gelangt.
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Die ersten Leitungsmittel 5 weisen ein offenes Ende 10 auf, während die zweiten Leitungsmittel 8 ein offenes Ende 11 haben. Wesentlich ist, dass das untere Ende 10 der ersten Leitungsmittel 5 unterhalb des oberen Endes 11 der zweiten Leitungsmittel 8 liegt. Die sich insofern ergebende vertikale Erstreckung ist mit h markiert.
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Somit ergibt sich für den minimalen Pegelstand Wmin in der unteren Kammer 6 ein Wert, der durch das obere Ende 11 der zweiten Leitungsmittel 8 definiert ist.
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Solange dieser Pegelstand überschritten ist, tritt Wasser aus den Austrittsöffnungen 9 aus; wird dieser Pegelstand erreicht oder unterschritten tritt kein Wasser mehr aus den Austrittsöffnungen 9 aus.
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Unterhalb des besagten Pegelstandes Wmin ist in der unteren Kammer 8 ein Abfluss 12 angeordnet, der beispielsweise mit steuerbaren Absperrorganen 13 geöffnet und geschlossen werden kann.
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Aufgrund der vorgeschlagenen Ausgestaltung der Kühlvorrichtung 1 stellt das vorliegende Konzept also auf eine obere und eine untere Kammer ab, die durch innere Rohre mit beliebigem Querschnitt (erste Leitungsmittel 5) miteinander verbunden sind. Die Ausströmöffnung dieser Rohre (erste Leitungsmittel) liegt stets unterhalb des minimalen Pegelstands Wmin (Wasserspiegels) der unteren Kammer 6. Dadurch wird ein Leerlaufen der oberen Kammer 4 und der angeschlossenen Verrohrung (Zulauf) verhindert. Die Anzahl und der Querschnitt der ersten Leitungsmittel 5 sind dabei beliebig.
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Wenn die Kühlung gestoppt wird und somit die Wasser-Zuführung über den Zulauf 3 zu der Kühlvorrichtung 1 geschlossen wird, muss lediglich das Volumen von der Wandung 7 der unteren Kammer 6 bis zu den offenen Enden 11 der zweiten Leitungsmittel 8 leerlaufen.
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Es hat sich gezeigt, dass die Leerlaufzeit durch diese Maßnahmen auf weit unter 1 Minute gesenkt werden kann. Trotzdem ist es möglich, die Austrittsdüsen für das Kühlmedium homogen und gleichmäßig über die zur Verfügung stehende Kühlfläche der Kühlvorrichtung zu verteilen.
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Durch den genannten Aufbau der Kühlvorrichtung 1 ist es möglich, den Kühlbalken, nach dem Leerlaufen und Öffnen des Absperrorgans 13, über den Zulauf 3 mit einer geringen Menge an Kühlmedium zu versorgen. Diese Menge sorgt dann dafür, dass die Kühlvorrichtung von innen gekühlt wird, wenn Gut (Bleche) die Kühlvorrichtung 1 passieren müssen, ohne von ihr gekühlt zu werden. Das Kühlmedium zur Eigenkühlung kann dabei über den Abfluss 12 in der Kühlvorrichtung ablaufen, ohne dass es aus den Düsen auf das Gut strömt und dieses kühlt. Der Abfluss 12 ist dazu unterhalb des oberen Endes 11 der zweiten Leitungsmittel angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlvorrichtung
- 2
- zu kühlendes Gut
- 3
- Zulauf
- 4
- erste, obere Kammer
- 5
- erste Leitungsmittel
- 6
- zweite, untere Kammer
- 7
- Wandung
- 8
- zweite Leitungsmittel
- 9
- Austrittsöffnung
- 10
- offenes Ende der ersten Leitungsmittel
- 11
- offenes Ende der zweiten Leitungsmittel
- 12
- Abfluss
- 13
- Absperrorgane
- M
- Kühlmedium
- V
- Vertikale
- h
- Erstreckung
- Wmin
- minimaler Pegelstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 103316934 A [0002]
- CN 101838724 A [0002]
- GB 2529072 B [0003]
