DE2150728A1

DE2150728A1 - COOLING DEVICE

Info

Publication number: DE2150728A1
Application number: DE19712150728
Authority: DE
Inventors: David Robert Howard
Original assignee: Davy Loewy Ltd
Current assignee: Davy Loewy Ltd
Priority date: 1971-08-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1973-02-22
Also published as: AU3246071A; FR2148398B1; DE2166937A1; US3758040A; FR2148398A1; GB1290108A; AU458921B2

Description

DAVY AND UNITED ENGINEERING COMPANY LIMITED, Prince of Wales Road, Sheffield S9 4EX, Yorkshire (England)DAVY AND UNITED ENGINEERING COMPANY LIMITED, Prince of Wales Road, Sheffield S9 4EX , Yorkshire (England)

KühlvorrichtungCooling device

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Abgabe von Kühlflüssigkeit ir« ^crm von laminaren Strahlen mit einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Sammelrohr. The invention relates to a cooling device for the delivery of cooling liquid in the form of laminar jets an essentially horizontally extending manifold.

Unter laminaren Strahlen versteht man im Zusammenhang mit der Erfindung Flüssigkeitsstrahlen ohne wesentliche Turbulenz. Kühleinrichtungen dieser Art sind in erster Linie zum Kühlen von aus einem Walzwerk austretenden Metallbändern gedacht. Hierbei hat sich gezeigt, daß eine Beeinträchtigung der Kühlwirkung eintritt, falls die Kühlflüssigkeit turbulent auf die Oberfläche des bewegten Metallstreifens auftrifft.In connection with the invention, laminar jets are understood as meaning liquid jets without essentials Turbulence. Cooling devices of this type are primarily used for cooling exiting from a rolling mill Metal bands thought. It has been shown here that the cooling effect is impaired if the cooling liquid strikes the surface of the moving metal strip in a turbulent manner.

Aus dem britischen Patent Nr. 1 148 171 ist bereits eine Verteileinrichtung zum Verteilen von Kühlflüssigkeit auf Streifenmaterial bekannt geworden, welche ein geschlossenes Sammelrohr für die unter DruckstehendeBritish Patent No. 1,148,171 already discloses a distribution device for distributing cooling liquid on strip material has become known, which is a closed Manifold for the pressurized

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Kühlflüssigkeit und eine Reihe von an dem Sammelrohr angebrachten Abgaberöhren besitzt. Diese Abgaberöhren sind so geformt und/oder enthalten linrichtungen zur Ausbildung eines glatten Flüssigkeitstromes, so daß aus jeder Abgaberöhre ein im wesentlichen ungebrochener Strom von Kühlflüssigkeit mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit austritt.Cooling liquid and a number of on the manifold Has attached delivery tubes. These dispensing tubes are shaped and / or contain linear directions for Formation of a smooth flow of liquid so that an essentially unbroken one from each delivery tube Low velocity flow of cooling liquid exit.

Die teilweise von den in der britischen Patentschrift Nr. 1 148 171 offenbarten Prinzipien ausgehende erfindungsgemäße Kühleinrichtung weist eine Vielzahl von Düseneinrichtungen auf, von denen jede innerhalb von Öffnungen in der Oberseite und der Unterseite des Sammelrohres auswechselbar untergebracht und durch Dichtungselemente so gegenüber der Ober- und Unterseite des Sammelrohres abgedichtet ist, daß die Kühlflüssigkeit nur durch die Düseneinrichtungen hindurch aus dem Sammelrohr austreten kann.Which in part differ from those in the British patent specification No. 1 148 171 disclosed principles based on the cooling device according to the invention has a large number of Nozzle devices, each of which is located within openings in the top and bottom of the Collector tube housed exchangeably and through sealing elements so opposite the top and bottom of the collecting pipe is sealed so that the cooling liquid only passes through the nozzle devices can emerge from the manifold.

Die erfindungsgemäßen Düseneinrichtungen sind so aufgebaut, daß an ihrem unteren Ende ein laminarer nichtturbulenter Strahl von Kühlflüssigkeit auetreten kann. The nozzle devices according to the invention are constructed in such a way that that a laminar, non-turbulent jet of cooling liquid can occur at its lower end.

Vorteilhafterweise kann jede dieser Düseneinrichtungen mit inneren Querwänden ausgestattet sein, welche sich mindestens über eine Teillänge derDDÜseneinrichtung erstrecken und den Flüssigkeitsstrom in eine Anzahl von relativ kleinen Parallelströmen unterteilen.Advantageously, each of these nozzle devices be equipped with inner transverse walls, which extend over at least part of the length of the nozzle device extend and divide the liquid flow into a number of relatively small parallel flows.

Jede dieser erfindungsgemäßen Düseneinrichtungen kann aus einem rohrförmigen Element mit einem unteren Flansch, der zwischen sich und der Unterseite des Sammelrohres eines der Dichtungselemente aufnimmt, und aus einer das obere Ende des rohrförmigen Elementes überdeckenden Kappe bestehen, die gegenüber der Oberseite des Sammel-Each of these nozzle devices according to the invention can made of a tubular element with a lower flange between itself and the underside of the manifold one of the sealing elements receives, and one of the upper end of the tubular element overlapping Consist of a cap facing the top of the collecting

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rohres durch ein anderes Dichtungselement abgedichtet ist.tube is sealed by another sealing element.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below using a preferred exemplary embodiment with reference to a drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung;1 shows a cross section through the cooling device according to the invention;

Fig. 2 einen Hörizontalschnitt im Verlauf einer Ebene II-II von Fig. 1; undFIG. 2 shows a horizontal section in the course of a plane II-II from FIG. 1; FIG. and

Fig. 3 eine Seitenansicht der Kühlvorrichtung in verkleinertem Maßstab und mit abgenommener Spannschiene.Fig. 3 is a side view of the cooling device on a reduced scale and with removed tensioning rail.

Eine in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte erfindungsgemäße Kühleinrichtung besitzt als tragendes Element ein Sammelrohr 12, welches einen im wesentlichen rechteckigen Kastenquerschnitt aufweist. In der Oberseite 13 des Sammelrohres 12 befindet sich eine Anzahl von gleichartigen kreisförmigen Löchern 14, deren Mittelpunkte alle auf der Mittellinie der Oberseite 13 des Sammelrohres 12 liegen. Im Boden 15 des Sammelrohres 12 befindet sich eine ähnliche Reihe von Löchern 16, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Löcher 14, und von denen sich jedes vertikal unterhalb eines der Löcher 14 befindet. Wie sich aus Fig. 1 und 3 entnehmen läßt, sind mit der Unterseite des Bodens 15 zwei Führungsleisten 17 verschweißt, die sich über die gesamte Länge des Sammelrohres 12 erstrecken.A shown in Fig. 1 in cross section according to the invention The cooling device has, as a supporting element, a manifold 12 which is essentially rectangular Has box cross-section. In the upper side 13 of the manifold 12 there are a number of similar ones circular holes 14, the centers of which are all on the center line of the top 13 of the collecting tube 12 lie. In the bottom 15 of the header tube 12 is a similar series of holes 16, whose Diameter is smaller than the diameter of the holes 14, and each of which extends vertically below one the holes 14 is located. As can be seen from FIGS. 1 and 3, there are two with the underside of the bottom 15 Welded guide strips 17, which extend over the entire length of the header tube 12.

Bei der Montage wird durch jedes der Löcher 14 je eine erfindungsgemäße Düseneinrichtung hindurchgesteckt. Diese Düseneinrichtung setzt sich zusammen aus einem rohrförmigen Element 18, einer Kappe 20 und zwei Dichtungsringen 21 und 22. Bei dem einstückigen rohrfömigenDuring assembly, a nozzle device according to the invention is inserted through each of the holes 14. These Nozzle device is composed of a tubular element 18, a cap 20 and two sealing rings 21 and 22. In the one-piece tubular

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Element 18 unterscheidet man ein itylindrisches Mittelstück 18A, einem sich daran anschließenden konischen Abschnitt 18B, und ein sich daran anschließendes unteres Endstück 18C mit einer zylindrischen Innenbohrung und einem Außenflansch 23. Das untere Endstück 18C ist mit einem relativ engen Sitz in das zagehörige Loch 16 eingepaßt und der Dichtungsring 22 befindet sich zwischen dem Flansch 23 und dem Boden 15 des SammelrohresElement 18 is distinguished by an itylindrisches middle piece 18A, an adjoining conical section 18B, and an adjoining lower one End piece 18C with a cylindrical inner bore and an outer flange 23. The lower end piece 18C is with fitted a relatively tight fit in the associated hole 16 and the sealing ring 22 is between the flange 23 and the bottom 15 of the manifold

Oberhalb des zylindrischen Mittelstückes 18A ist die Wandung des rohrförmigen Elementes 18 zur Bildung eines Einlaßtrichters 24 nach außen gewölbt und in ihrer Dicke reduziert. Unterhalb dieses Einlaßtrichters 24 befindet sich eine integrale icheibenartige Außenrippe 25, deren Querschnitt bis auf vier Ausschnitte 26 im wesentlichen kreisförmig ist, wie sich aus Fig. 2 entnehmen läßt. Diese vier Ausschnitte 26 dienen als Durchtrittskanäle für Kühlflüssigkeit.Above the cylindrical center piece 18A is the wall of the tubular element 18 for formation an inlet funnel 24 curved outward and reduced in thickness. Below this inlet funnel 24 there is an integral icheiben-like outer rib 25, the cross section of which except for four cutouts 26 is essentially circular, as can be seen from FIG. These four cutouts 26 serve as passage channels for coolant.

Die in Fig. 1 geschnittene Kappe 20 besitzt einen zylindrischen Außenmantei 20A, der auf seiner Unterseite mit einem integralen Verstärkungsring 30 versehen ist. In den Verstärkungsring 30 sind zwei Ausdrehungen eingearbeitet, und zwar eine erste Ausdrehung 27 zur Aufnahme des Dichtungsringes 21 und eine zweite Ausdrehung 28 zur Aufnahme der Außenrippe 25 des rohrförmigen Elementes 18. Im fertig montierten Zustand der Kappe 20 kann die Kühlflüssigkeit zwischen den Ausschnitten 26 der scheibenförmigen Außenrippe 25 und der zweiten Ausdrehung 28 des Verstärkungsringes 30 hindurchtreten. Die Innenwandung der Kappe 20 besitzt eine rotationssymmetrische kurvenförmige Krümmung, welche den Einlaßtrichter 24 des rohrförmigen Elementes 18 außen und innen umgibt und in einer punkt— förmigen Spitze 31 endet, die mit derPRotationsachseThe cut in Fig. 1 cap 20 has a cylindrical outer jacket 20A on its underside is provided with an integral reinforcing ring 30. In the reinforcement ring 30 two recesses are incorporated, namely a first recess 27 for receiving the sealing ring 21 and a second recess 28 for receiving the outer rib 25 of the tubular element 18. In the fully assembled state of the cap 20, the cooling liquid between the cutouts 26 of the disk-shaped outer rib 25 and the second recess 28 of the reinforcement ring 30 pass through. The inner wall of the cap 20 has a rotationally symmetrical curved curvature, which the inlet funnel 24 of the tubular Element 18 surrounds the outside and inside and ends in a point-shaped tip 31, which is aligned with the axis of rotation

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des rohrförmigen Elementes 18 zusammenfällt. Die Innenseite der Kappe 20 ist somit als glatte und strömungsgünstige Wandung ausgebildet·of the tubular element 18 collapses. The inside the cap 20 is thus as smooth and aerodynamic Wall formed

Wie sich aus Fig. 2 entnehmen läßt, ist das zylindrische MitteIstück 18A innen mit Zwischenwänden ausgestattet, welche den Strom der Kühlflüssigkeit in eine Anzahl von relativ kleinen parallelen Einzelströmen unterteilen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Zwischenwände einerseits Teil eines äußeren Rohrelementes 32 mit kronenartiger Faltung 33, und andererseits Teil eines sternförmig gefalteten Elementes 34, welches in das Rohrelement 32 hineingesteckt ist.As can be seen from Fig. 2, the cylindrical Center piece 18A equipped with partition walls on the inside, which divide the flow of cooling liquid into a number of relatively small parallel individual flows. In the embodiment shown in Fig. 2, these partitions are on the one hand part of a outer tubular element 32 with crown-like fold 33, and on the other hand part of a star-shaped folded Element 34 which is inserted into the tubular element 32.

Sämtliche Düsenelemente sind in ihrer Betriebslage innerhalb des Sammelrohres 12 durch eine SpannschieneAll nozzle elements are in their operating position within the collecting pipe 12 by a tensioning rail

35 ~<it U-förmigem Querschnitt eingespannt. Sämtliche Kappen 20 stützen sich mti ihren Oberseiten am Steg der Spannschiene 35 ab, während die Seitenflansche35 ~ <it clamped in a U-shaped cross-section. All Caps 20 are supported with their upper sides on the web of the tensioning rail 35, while the side flanges

36 der Spannschiene 35 einen seitlichen Schutz für die Kappen 20 bilden. Die Spannschiene 35 erstreckt sich über die gesamte Länge des Sammelrohres 12 und ist mit Hilfe von Schrauben 38 an Auflageböcken 37 des Sammelrohres 12 verschraubt.36 of the tensioning rail 35 form a lateral protection for the caps 20. The tensioning rail 35 extends extends over the entire length of the collecting pipe 12 and is attached to support brackets 37 with the aid of screws 38 of the collecting pipe 12 screwed.

Bei der Montage der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wird zunächst je ein Dichtungsring 22 um das untere Endstück 18C jedes rohrförmigen Elemente« 18 gelegt und dann das rohrförmige Element durch das zugeordnete Loch 14 hindurchgesteckt, bis das untere Endstück 18C im unteren Loch 16 Aufnahme gefunden hat. Mit Hilfe von vier Zentrierungsrippen 40 wird das rohrförmige Element 18 innerhalb seines Loches 14 zentriert. Diese Zentrierungsrippen 40 sind integralerWhen assembling the cooling device according to the invention a sealing ring 22 is first placed around the lower end piece 18C of each tubular element 18 and then the tubular element through the associated Hole 14 pushed through until the lower end piece 18C has been received in the lower hole 16. With the aid of four centering ribs 40, the tubular element 18 is positioned within its hole 14 centered. These centering ribs 40 are more integral

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Bestandteil des rohrförmigen Elementes 18. Beim nächsten Montageschritt wird die Kappe 20 mit eingelegtem Dichtungsring 21 oben auf das rohrförmige Element 18 aufgestülpt, bis der Dichtungsring 21 auf der Oberseite 13 des Sammelrohres 12 aufliegt. Nachdem auf diese Weise sämtliche Düsenelemente in das Saramelrohr 12 eingesetzt worden sind, stülpt man die U-förraige Spannschiene über sämtliche Kappen 20 und verschraubt sie mit dem Sammelrohr 12. Dabei werden die Dichtungsringe 21 und 22 so weit zusammengedrückt, daß sie ihre Dichtungsaufgaben erfüllen können.Part of the tubular element 18. In the next assembly step, the cap 20 with an inserted sealing ring 21 turned up on top of the tubular element 18 until the sealing ring 21 is on top 13 of the manifold 12 rests. After all the nozzle elements have been inserted into the Saramel tube 12 in this way have been, you put the U-shaped tensioning rail over all the caps 20 and screw them to the Collector tube 12. The sealing rings 21 and 22 are compressed so far that they do their sealing tasks able to fulfill.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wird beispielsweise Wasser als Kühlflüssigkeit mit einem bestimmten Druck in das Sammelrohr 12 zugeführt, von wo aus es zwischen den Zentrierungsrippen 40 und dem zugehörigen Loch 14 hindurch in jedes rohrfSrmige Element 18 der Düseneinrichtungen gelangt. Weiter gelangt die Kühlflüssigkeit durch Kanäle 29, welche zwischen den Ausschnitten 26 und dem Verstärkungsring 30 der Kappe 20 gebildet werden, in den Innenraum der jeweiligen Kappe 20, wo sie an der gekrümmten Innenwandung der Kappe 20 strömungsfreundlich und glatt um den Einlaßtrichter 24 herum in den Innenräum des rohrförmigen Elementes 18 geleitet wird. Während die Kühlflüssigkeit durch das zylindrische Mittelstück 18A des rohrförmigen Elementes 18 weiterfließt, wird sie in eine Anzahl von kleinen Parallelströmungen aufgetreilt. Zwar enden die Zwischenwände in Gestalt des Rohrelementes 32 mit kronenartiger Faltung 33 und in Form des sternförmig gefalteten Elementes 34 dort, wo das zylindrische Mittelstück 18A in den konischen Abschnitt 18B übergeht, jedoch verbleiben die sich jetzt wieder vereinigenden Parallelströmungen im laminaren Zustand, und es entsteht keine Turbulenz. Dadurch wird erreicht, daß die schließlich aus dem unterenIn operation of the cooling device according to the invention for example, water as a cooling liquid with a certain pressure is fed into the manifold 12, from where it is between the centering ribs 40 and the associated hole 14 passes through into each tubular element 18 of the nozzle devices. Got further the cooling liquid through channels 29, which between the cutouts 26 and the reinforcement ring 30 of the cap 20 are formed in the interior of the respective cap 20, where they are attached to the curved inner wall the cap 20 flow-friendly and smooth around the inlet funnel 24 in the interior of the tubular element 18 is passed. While the cooling liquid through the cylindrical center piece 18A of the tubular element 18 continues to flow split them up into a number of small parallel flows. The partition walls end in the shape of the Tube element 32 with a crown-like fold 33 and in the form of the star-shaped folded element 34 there, where the cylindrical center piece 18A merges into the conical section 18B, however, they remain now reuniting parallel flows in the laminar state, and there is no turbulence. Through this it is achieved that the end of the lower

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Endstück 18C austretende Kühlflüssigkeit als gleichmäßiger und turbulenzfreier Strom auf den darunter fortbewegten zu kühlenden Metallstreifen auftrifft.End piece 18C escaping coolant than more uniform and turbulence-free flow impinges on the metal strip to be cooled which is moved underneath.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist sowohl das rohrförraige Element 18 als auch die Kappe 20 als aus einem geeigneten Kunstharz wie Hart-PVC bestehendes Formspritzteil ausgebildet. Die Spannschiene 35 kann nach Belieben entweder ebenfalls aus Hart-PVC oder aus Stahl hergestellt sein.In the preferred embodiment of the invention, both the tubular member 18 and the cap are 20 formed as an injection-molded part made of a suitable synthetic resin such as rigid PVC. The tensioning rail 35 can either also be made of rigid PVC or steel, as desired.

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Claims

Expectations

.1. Cooling device for dispensing coolant
in the form of laminar jets with a substantially horizontally extending collecting tube, characterized by a plurality of nozzle devices (18, 20), each of which is located within openings (14, 16) in the upper side (13) and in the lower side (15) of the collecting pipe (12) housed and replaceable
by sealing elements (21, 22) so compared to the
The top and bottom of the collecting tube are sealed so that the cooling liquid can only exit from the collecting tube through the nozzle devices (18, 20).

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that a single tensioning rail for the collecting pipe (12) (35) belongs, which covers all nozzle devices (18,20) so that the sealing elements (21, 22) fit tightly against the collecting tube.

3. Cooling device according to claim 1 or 2, characterized
characterized in that each nozzle device consists of a tubular element (18) with a lower flange (23) which between itself and the underside (15) of the collecting tube (12) of one of the sealing elements (22)
receives, and from one the upper end (24) of the
tubular element (18) covering cap (20), which is sealed against the upper side (13) of the collecting tube (12) by another sealing element (21).

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4. Cooling device according to at least one of the claims

1 to 3, characterized in that each of the openings (14) in the upper side (13) of the collecting tube (12) is larger than the diameter of the tubular member (18); and that the tubular element (18) has a The flange (25) is provided with recesses (26) and rests against the cap (20).

5. Cooling device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the cap (20) has a predetermined shape inside, by means of which the cooling liquid has a uniform transition is conveyed from the collecting tube (12) to the upper end (24) of the tubular element (18).

6. Cooling device according to at least one of claims 1 Mg 5, characterized in that the tubular Element (18) is narrowed near its lower end (18C) and expanded at its upper end (24).

7. Cooling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that each of the Nozzle devices (18, 20) is provided with inner partition walls (32, 33, 34) which extend at least over a partial length of the nozzle means extend and the flow of cooling liquid in a number of relative split thin parallel flows.

8. Cooling device according to claim 7, characterized in that the inner partitions consist of one Pipe element (32), .which.by a crown-like Fold (33) is separated from the inner wall of the nozzle device (18), and from a star-shaped folded Assemble element (34).

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9. Cooling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tubular Element (18) in the vicinity of its lower end piece (18C) has an outer flange (23) between which and the lower sealing element (22) is arranged on the underside (15) of the collecting pipe (12).

10. Cooling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner partition walls (32, 33, 34) are located within the tubular element (18) and are at least extend over part of its total length.

11. Cooling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tubular Element (18) of the nozzle device by centering ribs (40) within its receiving bore (14) is centered in the manifold (12).

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