DE1924319A1 - Druck-Kuehleinrichtung fuer stationaere oder sich bewegende heissgehende Anlagenteile u.dgl. mit gekruemmter oder ebener Oberflaeche - Google Patents

Description

• Patentanmeldeschrift, Zusatz zur Patentanmeldung P 16 08 327. 5/18e Druck-Kühleinrichtung für stationäre oder sich bewegende heißgehende Anlagenteile und dgl. mit gekrümmter oder ebener Oberfläche Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung einer Druck-Kühleinrichtung nach Patentanmeldung P 16 08 327. 5 / 18e.für stationäre und sich bewegende heiß gehende Anlagenteile und dgl. mit einer oder vorzugsweise mehreren, über weite Einströmöffnungen an eine Kühlmittel-Druckleitung angeschlossenen, mit Kühlmittel-Ausströmöffnungen hohen Strömungswiderstandes ausgestatteten Druck-Kühleinheiten.
• Die Druck-Kühleinrichtung kühlt stationäre oder sich bewegende heißgehende Anlagenteile und dgl. mit gekrümmter oder ebener Oberfläche, die im Produktionsprozeß oder dgl. durch das herzustellende Produkt oder durch andere im Herstellungsprozeß bedingte Umstände von hoher Temperatur permanent in kurzer Zeit auf eine niedrigere ab.
• Es erreichten z.B. die Oberfläche von Walzen, die an glühenden oder heißplatischem Material laufen oder die Kokillen, die mit heißflüssigem Material beschickt werden, hohe Temperaturen, die sich auf die Standzeit negativ auswirken. Die Standzeit erhöht sich, wenn das Kühlsystem wirksamer ist.
• Es sind Kühleinrichtungen bekannt, bei denen das Kühlmittel mit Drücken von 0, 5 bis 20 atü und mehr über eine Vielzahl möglicher Düsenformen auf die zu kühlenden Flächen aufgespritzt wird oder diese Flächen stehen oder tauchen in ein Kühlmittel.
• Alle bekannten Systeme haben den Nachteil, daß sich der auf der zu kühlenden Oberfläche sich bildende Wasserfilm mit der darunter liegenden Dampfbläs chen-Schicht wie bekannt ist negativ auf die angestrebte hohe Abkühlgeschwin digkeit auswirkt.
• Selbst die Anwendung einer großen Anzahl Düsen mit hartem Strahl bringen bei der in Betrieb zunehmenden Rauhheit der Oberfläche nicht die erstrebte Wirkung.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kühlvorrichtung für stationäre oder sich bewegende heißgehende Anlagenteile und dgl. mit gekrümmter oder ebener Oberfläche mit einer oder vorzugsweise mehreren, über weite Einströmöffnungen an eine Kühlmittel -Druck-Leitung ange echlos -senen, mit Kühlmittelaus strömöffnungen hohen Strömungswiderstandes ausgestatteten Druck-Kühleinheiten geschaffen wird.
• Ausführungsbeispiele werden schematisch in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben.
• Es zeigen Fig. 1 Querschnitt durch gekrümmte Druck -Kühleinheiten la bei glatten Walzen oder Bandumlenkungen lb bei Walzen mit großer Kalibrierung lc bei Walzen mit kleiner Kalibrierung Fig. 2 Längsschnitt durch gekrümmte Druck-Kühleinheiten an einem Walzenpaar a) mit einem Strömungsraum gleichbleibenden Querschnittes, b) mit einem konischen Strömungsraum Fig. 3 Längsschnitt durch ebene Druck-Kühleinheiten (einseitig dargestellt) an a) einem Band, mit einem Strömungsraum gleichbleibenden Querschnittes b). einer Kokille, mit einem konischen Strömungsraum.
• Auf die Walzen (1, la, lb, lc), das Band 1 d oder die Kokille le, die am heißen Material (0) eingesetzt sind, werden Druck-Kühleinheiten (2) aufgesetzt, die durch Rollen (3) oder Gleitstücke (3a) in Spalthöhe (4) von der zu kühlenden Oberfläche (5) geführt sind. Aus der Kühlmittel-Druckleitung (6) strömt über das Ventil (7), das Verteilerrohr (8) und die Einströmöffnung (9) das Druck-Kühlmittel in den Strömungsraum (10), der querschnittvariierend (15) ausgebildet ist, mit der Höhe (11) und der Ueberhöhung (12) an den Einströmöffnungen (9) und verläßt diesen durch die Ausströmöffnung (13) mit den Leisten (14).
• Der Bemessung der Ausströmöffnung (13) liegt das angestrebte Ziel zugrunde, dieser einen so großen Strömungswiderstand zu geben, daß dort praktisch der gesamte Druckabfall eintritt, sich also an dieser Stelle das Ende der Kühl~ mittel-Druckleitung (6) einstellt.
• In dem Strömungsraum (10) selbst herrscht ein nur unwesentlich geringerer Druck als in der Kthlmittel~Druckleitung (6), der mindestens 0, 5 atü, vorzugsweise jedoch über 4 atü betragen soll.
• Ein möglichst hoher Druck mit einer möglichst hohen Strömungsgeschwindigkeit ergeben eine hohe Turbulenz im Strömungsraum (10), die zusammen sich in mehrfacher Hinsicht günstig auf die Kühlung auswirken.
• Es werden die an der heißen, zu kühlenden Oberfläche sich bildenddxup8~ bläschen komprimiert, wodurch deren unerwünschte Wärmeisolationswirkung herabgesetzt wird, es wird weiter deren Ablösegeschwindigkeit gesteigert und damit deren Rekondensation beschleunigt.
• Die Ausströmöffnungen (13) sollen möglichst klein sein und werden zusammen mit dem Kühlmittel-Strömungsraum (10) bemessen, und sind in ihrer Spalt-Höhe (4) nicht größer als 10 mm, voigsugsweise jedoch kleiner als 3 mm.
• Der Strömungsraum (10) zwischen den weiten Einströmöffnungen (9) und den engen Ausströmöffnungen (13) ist in seiner Höhe (11) gering, nicht größer als 20 mm, vorzugsweise jedoch kleiner als 10 mm.
• Im unmittelbaren Bereich der Einströmöffnungen (9) ist der Strömungsraum (10) vorzugsweise 30 % (12) gegenüber der Höhe (11) erhöht, um eine gute Querverteilung des Kühlmittels zu erreichen.
• Der Strömungsraum (10) wird bei bevorzugter Ausführung konisch zu den Ausströmöffnungen (13) hin ausgeführt, wobei die Strömungsraumhöhe (12) in der Mitte nicht größer als 25 mm, vorzugsweise jedoch kleiner als 10 mm und an der-Ausströmseite (13) nicht größer als 10 mm, vorzugsweise jedoch kleiner als 3 mm bemessen ist.
• Die Einströmöffnungen (9) sind über die Kthleinheitsbreite als weite Öffnungen gleichmäßig über die Druck-Kühleinheft verteilt und in einer oder mehreren Reihen angeordnet.
• Die Leiste (14) an den Ausströmöffnungen (13) ist aus warmfestem, rostfreiem Material und der Oberfläche der zu kühlenden Fläche so angepaßt, daß eine möglichst kleine Spalthöhe (4) gefahren werden kann.
• Die Kühleinheiten (2) werden mit Abstandrollen (3) oder Gleitstücken (4) festem stehend oder der zu kühlenden Oberfläche folgend erstellbar eingebaut.
• Der Vorteil der Druck-Kühlvorrichtung besteht darin, daß a) durch das im engen Strömungsraum mit hoher Turbulenz strömende Druck.
• Kühlmittel auch die kleinen Dampfbläschen in der heißen Oberfläche rasch abgelöst werden und dadurch ein hoher Wärmeübergangswert OC erreicht wird, der eine gute Kühlwirkung gewährleistet, wodurch aa) die Baumaße der Kühlvorrichtung gering sind ab) die damit rasch und intensiv gekühlten Anlagenteile eine längere Standzeit erreichen, wodurch Investitions- und Betriebskosten eingespart werden, b) durch die gute Kühlwirkung bei gleicher Abkühlung eine geringere Druck-Kühlmittelmenge verbraucht wird, wodurch Energie eingespart wird, c) das Kühlmittel mit einer hohen Temperatur austritt und über entsprechende Wärmetauscher weiter nutzbar gemacht wird, wodurch die Selbstkosten der Kühlung gesenkt werden.

Claims (11)

Patentan sprüche

1. Druck-Kühleinrichtung nach Patentanmeldung P 16 08 327. 5/18c für stationäre oder sich bewegende heiß gehende Anlagenteile und dgl. mit gekrümmter oder ebener Oberfläche mit einer oder vorzugsweise mehreren, über weite Einströmöffnungen an eine Kühlmittel.Druckleitung angeschlossenen, mit Kühlmittelausströmöffnungen hohen Strömungswiderstandes aus ge -statteten Druck-Kühleinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalthöhe (4) der Ausströmöffnung (13) möglichst klein ist, höchstens etwa 10 mm beträgt.

2. Druck-Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalthöhe (4) der Ausströmöffnung (13) kleiner ist als 3 mm.

3. Druck.Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeiche net, daß die Höhe (11) des Strömungsraumes (10) gering ist, höchstens 20 mm beträgt.

4. DruckKühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (11) des Strömungsraumes (10) kleiner ist als 6 mm.

5. Druck-Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (11) des Strömungsraumes (10) im Bereich der Einströmöffnungen (9) über die ganze Breite der Kühleinheit gegenüber der Spalthöhe (11) um etwa 30 % (12) erhöht ist.

6. Druck~Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsraum (10) von der Mitte konisch zu den Ausströmöffnungen (13) hin ausgebildet ist, wobei die Spalthöhe (12) bei den Einströmöffnungen (9) gemäß Anspruch 5 und vor den Ausströmöffnungen (13) gemäß Anspruch 1 und 2 ausgebildet sind.

7. ;NruckKühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich.

net, daß die weiten Einströmöffnungen (9) in den Strömungsraum (10) mit der Überhöhung (12) über die Breite der Druck-Kühleinheit so verteilt sind, daß die Strömungsgeschwindigkeiten im Strömungsraum (10) in Längsrichtung der Druck-Kühleinheit (2) über die gesamte Breite möglichst gleichmäßig ist.

8. Druck -Kiihleinr ichtun g nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (14) an den Ausströmöffnungen (13) der Oberfläche der zu kühlenden Oberfläche so angepaßt ist, daß eine möglichst kleine Spalthöhe (4) gefahren werden kann.

9. Druck~Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druc--= hleinheiten (2) über Rollen (3) oder Gleitstücke (3a) die Spalthöhe (4) variierbar eingebaut sind.

10. Druck~Ktihleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Kühleinheiten (2) für gebogene oder für ebene zu kühlende Flächen ausgeführt sind.

11. Druck-Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheiten einander gegenüber angeordnet sind.

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