DE8718101U1

DE8718101U1 - Entzunderungsstrahlrohr

Info

Publication number: DE8718101U1
Application number: DE8718101U
Authority: DE
Original assignee: KYORITSU GOKIN Manufacturing
Current assignee: KYORITSU GOKIN Manufacturing
Priority date: 1987-10-24
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 1997-12-10

Description

Entzunderunasstrahlrohr

,. Die Erfindung betrifft ein mit Druckwasser betreibbares Entzunderungsstrahlrohr zum Beseitigen von auf der Oberfläche von ausgewalztem Stahlblech gebildetem Zunder durch Aufspritzen von Druckwasser auf diese Oberfläche. Das Entzunderungsstrahlrohr umfaßt die im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmale. Grundsätzlich kann es anstelle von Wasser auch mit anderen strömungsmitteln betrieben werden.

Ein Entzunderungstrahlrohr der bezeichneten Art ist aus

der DE-AS 1 500 593 bekannt. Bei dem bekannten Strahl-15

rohr tritt das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel zunächst in einen Richtdurchgang mit einer Strömungsleitvorrichtung ein, die von einem Filterkörper umgeben ist. Da das Strömungsmittel nicht vollständig an der Strömungsleitvorrichtung vorbeigeführt wird, sondern teilweise gegen die Richtflügel seitlich prallt, bevor es weiterströmen kann, treten hier die ersten Turbulenzverluste auf. Außerdem erfolgt eine abrupte Einschnürung innerhalb des Strahldurchgang, so daß auch hier die Laminarität nicht bewahrt wird.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, die Turbulenz-Quellen zu vermeiden, indem durch synergistisch wirkende Maßnahmen eine laminare Strömung erzeugt und bis zum Austritt aus dem Entzunderungsstrahlrohr aufrechterhalten bleibt. Darüberhinaus soll ein solches Entzunderungsstrahlrohr trotz dieser zusätzlichen Maßnahmen kostensparend herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Entzunderungsstrahlrohr der eingangs definierten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Funktion und Wirkung der Erfindung, einschließlich der Merkmale der Unteransprüche sind nachstehend erläutert.

Da der Richtdurchgang über seine Gesamtlänge im wesentlichen einen gleichbleibenden Radius aufweist/ kann ein Bauelement mit einem einfachen Aufbau verwendet werden. Dabei ist es auch möglich, daß die einzelnen, durch die eingebauten Strömungsleitvorrichtungen getrennten Durchgangsabschnitte jeweils über praktisch die gesamte Länge hinweg die gleichen Durchlaß-Querschnittsflächen aufweisen. Infolgedessen läßt sich die Strömungsleitvorrichtung einfach und kostensparend herstellen; zudem

kann eine hohe Strömungsmittel-Richt- oder Beruhigungs-15

leistung gewährleistet werden.

Da weiterhin der mit dem Richtdurchgang kommunizierende, verengte, gedrosselte Durchgang einen Radius aufweist, der sich von seinem stromaufseitigen Ende zu seinem stromabseitigen Ende oder bis dicht an dieses heran allmählich verkleinert, entspricht die Durchlaß-Querschnittsfläche des Drosseldurchgangs an einer Stelle dicht neben dem Richtdurchgang dem Querschnitt des Richtdurchgangs, infolgedessen kann die Entstehung von Wir-25

bein beim Eintritt des Strömungsmittels aus dem Richtdurchgang in den Drosseldurchgang verhindert werden, so daß das Strömungsmittel unter Aufrechterhaltung seines gleichgerichteten oder beruhigten (laminaren), bei der

Strömung durch den Richtdurchgang eingeführten Zustande 30

in einen Strahldurchgang eintritt.

Das auf das Eingangsende des den Durchgangskanal bildenden Elementes aufgeschraubte, kappenförmige Filter vermeidet, daß die in das Strahlrohr einströmende Flüssig-35

keit seitlich gegen die Richtflügel prallt und daß hierdurch weitere Turbulenzen entstehen.

Mit der Erfindung wird somit ein kostengünstiges Entzunderungsstrahlrohr geschaffen, das in wirtschaftlicher Weise eine hohe und zuverlässige Ent2underungsleistung gewährleistet, und zwar aufgrund einer Erhöhung und Vergleichmäßigung des Strahldruckes durch schnelle Laminarisierung oder Beruhigung des Strömungsmittelstroms und Aufrechterhaltung dieses Ströraungszustande.

Wenn - wie in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen noch näher beschrieben werden wird - speziell eine Ströittungsleitvorrichtung verwendet wird, die eine Anzahl von miteinander verbundenen und radial und längs der Achse des Richtdurchgangs verlaufenden, (in Umfangsrichtung) voneinander beabstandete Richtflügel aufweist,

die an einer zentralen und axialen Stirnfläche, d.h., im Nabenbereich, mit konischen Fortsätzen versehen sind, wird mit dem Strahlrohr eine noch höhere Strömungsmittel-Richt- oder -Beruhigungsleistung erzielt, wie dies mittels noch zu erläuternder Versuchsergebnisse

belegt werden wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch ein Entzunderungsstrahlrohr gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Strömungsleitvorrichtung ;
30

Fig.3 eine Aufsicht auf ein Filter;

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Unterseite eines Strahldurchgang-Elements ;

Fig. 5 einen lotrechten Schnitt durch ein anderes Filter;

Fig. 6 einen lotrechten Schnitt durch ein anderes Entzunderungsstrahlrohr t

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Strömungsleitvor-5

richtung;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Versuchsvorrichtung;

Fig. 9a bis 9c, 10a bis lic und 13a bis 13b

jeweils graphische Darstellungen des Auftreffdrucks bei verschiedenen Versuchen und

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Auftreffkraft 'F'.

Fig. l veranschlaulicht ein Entzunderungsstrahlrohr zum Beseitigen des auf der Oberfläche eines ausgewalzten Stahlbleches gebildeten Zunders durch lineares Auf-

spritzen von unter einem hohen Druck stehendem Wasser auf diese Oberfläche. Dieses Entzunderungsstrahlrohr umfaßt ein einen Durchgang festlegendes Zylinderelement 1, ein auf das eine Ende des Zylinderelements I aufgeschraubtes Filter 2 und ein auf das andere Ende des Zy-

linderelements 1 aufgeschraubtes, einen Strahldurchgang bildendes Element 3. Die Teile 1 und 3 ergeben demnach ein einen Durchgangskanal bildendes zusammengesetztes &ldquor; Element.

Das Zylinderelement 1 enthält einen im folgenden als Richtdurchgang A bezeichneten Ausgleichs- oder Beruhigungsdurchgang und einen in Strömungsrichtung anschließenden verengten oder Drosseldurchgang B, wobei die Achsen dieser beiden Durchgänge miteinander fluchten. Der Innenradius des Strahlrohrs ist dabei vom stromaufseitigen Ende des Richtdurchgangs A bis nahe an sein stromabseitiges Ende gleichbleibend; d.h., der Durchgang

ist zylindrisch, während vom Bereich dieses stromabseitigen Endes des Richtdurchgangs A bis nahe an das stromabseitige Ende des Drosseldurchgangs B der Radius allmählich abnimmt, d.h., der Drosseldurchgang ist konisch. Vom stromabseitigen Ende des Drosseldurchgangs B kann der Radius bis zum unteren Ende des Strahlrohrs konstant sein. Im vorliegenden Fall beträgt der Neigungs- oder Konuswinkel &thgr; der Uinfangsfläche des Drosseldurchgangs B zur Achse desselben tatsächlich 3°45', wenn der Drosseldurchgang B an seinem stromaufseitigen Ende einen Radius von 13 mm, an seinem stromabseitigen Ende einen Radius von 7,6 mm und eine Länge von 54 mm aufweist.

In den Richtdurchgang A ist eine Strömungsleitvorrichtung 4 eingesetzt, die in Fig. 2 dargestellt ist. Sie ist längs der Achse des Richtdurchgangs A angeordnet und weist eine Anzahl von radialen, in Umfangsrichtung auf Abstand verteilte Richtflügel 4A jeweils einer der Länge des Richtdurchgangs A entsprechenden Länge sowie

zentral an beiden Enden (einer Nabe) der Flügel 4A angeformte, konische Fortsätze 4B auf. Ein Kanten-Abschnitt jedes Flügels 4A, der vom stromaufseitigen bis zum stromabseitigen Ende des Richtdurchgangs A reicht, bzw. an dessen Innenfläche anliegt, weist eine parallel zur Achse des Richtdurchgangs A liegende Außenumfangskante auf, die über die Gesamtlänge dieses Richtdurchgangsabschnittes mit diesem in Berührung steht. Ein weiterer Abschnitt jedes Richtflügels 4A, der in einen vom genannten stromabseitigen Ende ausgehenden, weiter stromabsei-

tig befindlichen Abschnitt des Richtdurchgangs eingesetzt ist, weist eine in Stromabrichtung zur Achse des Richtdurchgangs A hin allmählich geneigte Kantenfläche auf, so daß diese Kantenfläche sich an die Innen-Umfangswand des weiteren Abschnitts des Richtdurchgangs anlegt.

Die tatsächliche Länge jedes Richtflügels 4A beträgt z.B. 16 mm, wenn der Drosseldurchgang B die oben angegebenen Abmessungen besitzt.

Ein in Fig. 3 gezeigtes Filter weist eine kappenartige Form auf und ist mit mehreren lotrechten Schlitzen 2A

versehen, die sich von einem kuppeiförmigen oberen Ab-5

schnitt des Filters in Radialrichtung zur Mitte erstrekken.

Das mit dem Zylinderelement 1 verbundene Strahdurchgangselement 3 bildet einen Spritz- oder Stralndurchgang C, der mit dem stroraabseitigen Ende des Drosseldurchgangs B verbunden ist und mit dessen Achse fluchtet. Eine Spritz- oder Strahlöffnung C des Strahldurchgangs C liegt unterhalb einer in zu einer Stirnfläche des Elements 3 diametral ausgebildeten Aussparung 3a. Das Strahldurchgangselement 3 umfaßt gemäß Fig. 4 einen Abschraub- oder Gewindeteil für das Zylinderelement l, einen eine Düsenfassung 3A bildeden Endabschnitt an der Aussparung 3A, einen in die Düsenfassung 3A mit festem Sitz eingesetzten Düseneinsatz 3B, welcher die Strahlöff-

nung C und einen zentralen Abschnitt der Aussparung 3a bildet, sowie eine ebenfalls mit festem Sitz in die Düsenfassung 3A eingesetzte Büchse 3C, die einen zum Düseneinsatz 3B verlaufenden Abschnitt des Strahldurchgangs C bildet.

Der Düseneinsatz 3B besteht aus einer sehr verschleißfesten Sinterhartlegierung, z»B. einer Wolframkarbidlegierung. Der Düseneinsatz 3B und die Düsenfassung 3A legen jeweils Stufenabschnitte 3b zur Halterung des Düsenein-

satzes 3B fest. Der Düseneinsatz 3B wird dabei von der Oberseite (Fig. 1) der Düsenfassung 3A her in diese eingepreßt und dadurch in ihr festgelegt. Ein innerhalb der Büchse 3C liegender Durchgangsteil des Strahldurchgangs C weist einen sich allmählich und linear zur Stromabseite hin verkleinernden Radius auf.

Das aus den Teilen 1 und 3 gebildete Element ist unter

Befestigung in einen von einer Hauptleitung 5 abzweigenden Anschluß 6 eingesetzt, wobei das Filter 2 sich im inneren der Hauptleitung 5 befindet. Bei dieser Anschluß anordnung weist die Düsenfassung 3A einen Flansch 3A auf, der unter Zwischenfügung einer Dichtungspackung 7 gegen eine stirnfläche des Anschlusses 6 in Anlage gebracht wird, wodurch die axiale Lage des Strahlrohrs bestimmt wird. Weiterhin ist ein Vorsprung oder Bund 3A vorhanden, der sich an die Innenumfangsflache einer Ausnehmung 6a im Anschluß 6 anlegt, um damit die Ausrichtung des Strahlrohrs um die Achse einzustellen. Weiter vorgesehen ist eine überwurfmutter 8, die auf den Anschluß 6 aufgeschraubt ist und dabei den Flansch 3A an die Stirnfläche des Anschlusses preßt.

Im folgenden sind Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsform dargestellt.

(1) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist das

strahlrohr über den Anschluß 6 mit der Hauptleitung 5 verbunden. Das strahlrohr kann jedoch auch unmittelbar an der Hauptleitung angebracht sein.

(2) Bei der beschriebenen Ausführungsform weist das Filter 2 eine Anzahl von lotrechten Schlitzen 2A auf. Stattdessen kann jedoch der Filter gemäß Fig. 5 auch eine Anzahl von umfangsmäßig verlaufenden Querschlitzen 2B oder eine Vielzahl von Poren bzw. Perforationen aufweisen. Form und Ausgestaltung

des Filters 2 sind innerhalb des Erfindungsrahmens zweckmäßig abwandelbar.

(3) Gemäß Fig. 7 können beim beschriebenen Ausgleichs

element 4 auch die axialen Endabschnitte der Richt-

flügel 4A spitz zulaufend ausgebildet sein.

(4) Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die

Strömungsleitvorrichtung 4 acht Richtflügel 4A auf. Die Zahl dieser Flügel kann jedoch zweckmäßig variiert werden und z.B. vier oder sechs usw. betragen .

(5) Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Strömungsleitvorrichtung 4 an jedem Ende je einen konischen Fortsatz 4B auf. Dieser Fortsatz 4B kann auch nur an der Stromaufseite, wie in Fig. 7 gezeigt, oder aber nur an der Stromabseite vorgesehen sein.

(6) Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die

strömungsleitvorrichtung 4 in ümfangsrichtung auf

Abstand verteilte und zentral miteinander verbundene Richtflügel 4A auf. Die Flügel 4A können auch, in Richtung der Achse gesehen, in anderen Abständen verteilt oder gitterartig miteinander verbunden sein. Form und Ausgestaltung der Strömungsleit-

vorrichtung sind mithin ebenfalls zweckmäßig abwandelbar .

(7) Bei der obigen Ausführungsform verkleinert sich der Radius bzw. Durchmesser des Drosseldurchgangs allmählich von seinem stromaufseitigen Ende bis zum Bereich (in der Nähe) seines stromabseitigen Endes, jedoch kann der Radius auch über eine Gesamtlänge hinweg gleich sein.

(8) Die Radiusabnahme des Drosseldurchgangs B, d*h., der Konuswinkel &thgr; der Innenumfangsflache des Drosseldurchgangs B zu seiner Achse, kann größer oder kleiner sein als der für obige Ausführungsform angegebene Wert.

(9) Die Längen von Richtdurchgang A und Strömungsleitvorrichtung 4 können zweckmäßig variiert werden.

Im folgenden sind Versuchserciebnisse beschrieben.

Für die verschiedenen Versuche wurde eine in Fig. 8 dargestellte Versuchsvorrichtung konstruiert, bei welcher ein Kopf 10 über einen Wirbelströmungs-Beruhiger 11 mit einer Laminarströmungs-Leitung 9 eines Radius von 41,2 mm und einer Länge von 2,5 mm verbunden wurde. An die Leitung 9 ist ein Bourdonrohr-Manoraeter 12 angeschlossen. Weiterhin ist das strahlrohr über den Anschluß 6 mit dem als Hauptleitung 5 dienenden Kopf 10 verbunden. Sodann wurde mit einem das Strahlrohr durchströmenden Strahl-Strömungsmittelstrom eine Bleiplatte 13 beaufschlagt, wobei mit einem Strahldruck von 120 kp/cm² einer strömungsmenge von 106,6 l/min und einem Aufspritzabstand von 300 mm eine Rille 14 in der Platte 13 ausgebildet wurde. Bezogen auf die Tiefen der Rille 14 wurden sodann die Verteilerbedingungen der Auftreffkraft

F in Richtung der Dicke des Strahlstroms in einem 7 mm breiten Abschnitt oder Bereich in der Mitte der Strahlstrom-Breitenrichtung gemessen. Es ist zu beachten, daß die Einheit der Auftreffkraft (Beaüfschlagungskraft) und daß jeweils ein Mittelwert aus sechs unter gleichen Bedingungen durchgeführten Versuchen ermittelt wurde.

Versuchsbeispiel 1:

Die Durchführung dieses Versuchs erfolgte unter Verwendung eines Strahlrohrs A einer Ausgestaltung entspre-

chend der vorher beschriebenen Ausführungsform, eines Strahlrohrs B mit demselben Aufbau wie beim strahlrohr A, jedoch ohne Filter, und eines Strahlrohres C mit demselben Aufbau wie beim Strahlrohr B, jedoch ohne Strömungsleitvorrichtung 4. Die mit den Strahlrohren A, B und C erzielten Ergebnisse sind in den Fig. 9a, 9b bzw. 9c dargestellt.

Diese Versuchsergebnisse zeigen, daß die Strömungsleitvorrichtung 4 die Dicke des (ausgespritzten) Strahlstroms verkleinert und damit die Auftreffkraft F vergrößert; sie zeigen auch, daß das Filter 2 zu einer weiteren Vergrößerung der Auftreffkraft F beiträgt. Dies beruht möglicherweise darauf, daß das Strömungsmittel vor dem Eintritt in den Richtdurchgang A durch die lotrechten Schlitze 2A des Filters vorberuhigt wird.

Versuchsbexspiel 2 i

Die Durchführung dieses Versuchsbeipiels erfolgte unter Verwendung des beschriebenen Strahlrohrs A, eines Strahlrohrs D mit einer Strömungsleitvorrichtung 4, bei dem die axialen Endabschnitte der Richtflügel 4A_f wie in Ver-

bindung mit der einen Abwandlung erwähnt, spitz zulaufend ausgebildet sind, und eines Strahlrohrs E mit einem Strömungsleitvorrichtung 4 ohne jeden Fortsatz 4B? damit wurden die Änderungen der Auftreffkraft F als Folge der unterschiedlichen Ausgestaltungen der

Strömungsleitvorrichtung 4 untersucht. Die mit den Strahlrohren A, D und E erzielten Ergebnisse sind in den Fig. 10a, lob und 10c zusammengefaßt.

Diese Ergebnisse lassen erkennen, daß die beste Strahl-

rohrleistung bei Verwendung einer Strömungsleitvorrichtung 4 mit spitz zulaufenden Richtflügeln 4A erzielt werden.

Versuchsbeispiel 3:

Diese Versuche wurden mit dem Strahlrohr A durchgeführt, das eine Strömungsleitvorrichtung 4 mit Richtflügeln 4A jeweils unterschiedlicher Längen von XO mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm, &idiagr;&bgr; mm, 20 mm bzw. 22 mm aufweist. Die jeweiligen Ergebnisse sind in den Fig. lla bis He und 12 dargestellt. Diese Versuchsergebnisse zeigen, daß die Richtflügel 4A einer Länge von 16 mm bezüglich des Auftreffdrucks F am günstigsten sind und daß die ströraungsleit-

vorrichtung 4 in einem Flügel-Längenbereich von 10 - 22 mm jeweils eine zufriedenstellende Wirksamkeit zeigt.

Versuchsbeispiel 41
5

Gemäß diesem Beispiel wurden Versuche durchgeführt mit Änderung der Zahl der Richtflügel 4A der Strömungsleitvorrichtung 4 von vier auf sechs und dann auf acht. Die jeweiligen Ergebnisse sind in den Fig. 13a bis 13c veranschaulicht. Diese Ergebnisse zeigen, daß die beste Strahlrohrleistung dann erzielt wird, wenn die Zahl der Flügel 4A der Strömungsleitvorrichtung 4 zwischen 6 und 8 liegt. Bei einer Änderung der anderen Bedingungen ist es jedoch auch möglich, eine Strömungsleitvorrichtung 4 mit vier oder mehr als neun Richtflügeln 4A zu ver-

wenden. Bei diesem Versuch wurde auch die Breite der Rille 14, d.h., die Dicke des ausgespritzten Strahls untersucht; dabei wurde jeweils eine Breite von 12,5 mm mit vier Flügeln, eine Breite von 11,5 mm im Fall von sechs Flügeln bzw. eine Breite von 11 mm mit acht Flü-

geln ermittelt. Hierdurch wird belegt, daß sich der Auftreffdruck F mit einer Verkleinerung der Dicke des Strahls erhöht.

Claims

&agr;&idigr;:. Ansprüche

1. Mit Druckwasser betreibbares Entzunderungsstrahlrohr mit folgenden Einzelteilen:

(a) einem Richtdurchgang (A) mit im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt zwischen seinem stromaufseitigen und seinen stromabseitigen Ende,

(b) mit dem ein vorab zu durchströmendes Filter (2) verbunden ist,

(c) und in den eine Strömungsleitvorrichtung (4) mit axial ausgerichteten Richtflügeln (4A) zur Vergleichmäßigung des Strömungsverlaufes

e ingebaut ist,

(d) mit einem sich an die Stromabseite des

Richtdurchganges (A) anschließenden

Drosseldurchgang (B),

(e) mit einem an die Strömungsabseite des Drosseldurchgangs (6) sich anschließenden und sich verengenden Strahldurchgang (C), der in einer Strahlöffnung (C ) endet, ^

(f) wobei die Achsen von Rieht-, Drossel- und

Strahldurchgang (A; B; C) mit derselben Achse fluchtend liegen und ein einen Durchgangskanal umschließendes Element (1+3) ergeben,

dadurch gekenn &zgr; e i chnet , daß

(g) der sich an die Stromabseite des Richtdurchganges (A) anschließende Drosseldurchgang (B) konisch nit einem unter

konstantem Konuswinkel &thgr; abnehmenden Radius

. .

xst,

A2.

(h) der Strahldurchgang (C) einen von seinem

stromaufseitigen Ende bis zur Strahlöffnung _c (C ) sich allmählich und linear verkleinernden

b 1

Radius aufweist,

(i) die Strömungsleitvorrichtung (4) in ihrem Nabenbereich einen stromauf- und/oder einen stromab-gerichteten konischen Fortsatz (4B) _in aufweist,

(k) und daß auf das (Eingangs-) Ende des den Durchgangskanal umschließenden Elementes (1+3) das Filter (2), das kappenartig geformt ist, aufgeschraubt ist.

2. Entzunderungsstrahlrohr nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der Neigungs- oder Konuswinkel (&THgr;) einer Innen-Umfangsflache des Drosseldurchgangs (B) relativ zu dessen Ache 3* min. beträgt.

3. Entzunderungsstrahlrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahl der Richtflügel (4A) der Strömungsleitvorrichtung (4) sechs bis acht beträgt.

4. Entzunderungsstrahlrohr nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Filter (2) mit lotrechten Schlitzen (2A) versehen ist.