NO172364B - Kjoelekammer for konveksjonskjoeling av lagvis anordnet gods - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder et kjølekammer for kon-veks j onskj øling av gods anordnet lagvis med mellomrom for gjennomstrømning, særlig såkalte blokkbeskikninger av halvfabrikata av lettmetall.

Ved varmebehandling av stabler av gods, f.eks. lettmetall-blokkbeskikninger, må det etter homogeniseringsutglødning foretas en ytterst virksom og mest mulig ensartet avkjøling av vedkommende gods. Denne avkjøling må styres i samsvar med forut fastlagte metallurgiske forskrifter eller avbrytes av holdefaser hvor temperaturen ikke skal forandres. Sådant lagvis anordnet gods kan f.eks. utgjøres av flere lag lettmetallbolter som er lagt ovenpå hverandre til en stabel, og som skal underkastes en avkjølingsprosess ut fra en begynnelsestemperatur på 580°C. Massen av en sådan beskikning kan være 25 tonn eller mer. I dette tilfelle må da 8 - 10.000 KJ (8 - 10 GJ) varmeenergi føres bort i løpet av de første timer av avkjølingsprosessen.

Disse tall anskueliggjør de problemer som er forbundet med kjøling av en sådan beskikning, særlig i betraktning av at de forskjellige bolters temperatur innenfor en beskikning, som kan bestå av et stort antall bolter, ikke bør avvike innbyrdes med mer enn noen °C under avkjølingsprosessen.

For å løse et sådant kjøleproblem er det vanlig å anbringe den beskikning som skal avkjøles i et kammer, nemlig et kjølekammmer, hvor en luftsirkulasjon opprettes ved hjelp av ventilatorer. Det skilles da mellom to grunntyper av kjølekamre, nemlig kjølekamre som arbeider i åpent kretsløp og kjølekamre som utnytter det lukkede kretsløpprinsipp.

Med kjølekamre som har åpent kretsløp blåses omgivelsesluften mot beskikningen og trekkes deretter ut av kjølekammeret. Med kjølekamre som har lukket kretsløp bringes derimot den luft som tilføres fra ventilatoren og trekkes ut fra kjølekammeret til å strømme gjennom en kjøler i form av en varmeveksler, for derpå atter å tilføres det gods som skal nedkjøles ved gjennomstrømning.

For å oppnå tilstrekkelig ensartet avijøling med disse kjøleprosesser og derved en homogen temperaturfordeling i kjølekammeret, utnytter man en såkaltj"reversering", nemlig en vending av blåseluftens strømningsretning. Denne reversering frembringes nesten utelukkende ved å vende om dreieret-ningen for den benyttede strømningsdrivende aksialventilator. Denne enkle og lite ressurskrevende løsning har imidlertid en avgjørende ulempe, nemlig det forholdi at en ventilator som er egnet for reversering av strømningen ikke bør ha ledeskovler hverken på forsiden eller baksiden. Dfessuten må den ha drivskovler som er innstilt i 45° for' at strømningsytelsen i det minste tilnærmet skal bli den samim<e> i begge retninger. Disse innskrenkninger i aksialventilatorens oppbygning begrenser i høy grad muligheten for en trykkforhøyelse i blåsemediet og en forbedring av virkningsgraden, således at det ved beskikninger med høye gjennomstrømningsmotstander, slik det er tilfelle ved lagvis anordnet gods med mellomrom for gjennomstrømning, ikke er mulig å oppnå tilstrekkelig store volumstrømmer til å frembringe j den tilsiktede høye nedkjølingstakt. Dette gjelder særlig i tilfellet med lukket kretsløp hvor også et kjøleaggregat k tillegg må gjennom-strømmes .

i

En annen løsning, som er kjent fra ålment tilgjengelig DE-patentkrift nr. 3.049.162, går ut på; at blåseluften rettes mot beskikningen ved hjelp av en ventilator og luftstrømmens retning forandres ved hjelp av en omstillingsklaff. En sådan anordning er imidlertid bare egnet for en enkel tørkeinnret-ning hvor det ikke foreligger særlig høye fordringer med

j

hensyn til ensartet avkjøling over ét stort godsvolum. Med de høye fordringer som foreligger til jevn temperaturfordeling

i

f.eks. ved kjøling av lettmetall-beskikninger, fører denne anordning ikke til det ønskede resultat.

I

I

i

I

I

Tilsvarende ulemper gjelder også for det kjente luftomkast-ningsaggregat fra ålment tilgjengelig DE-patentskrift nr. 2.600.724.

Fra ålment tilgjengelig DE-patentskrift nr. 3.215.509 fremgår det endelig et kjølekammer for konveksjonskjøling av gods, og av ovenfor angitte art, hvor en ventilator driver en gass-strøm gjennom mellomrommene i det lagvis anordnende gods. For å oppnå den tilstrebte ensartede temperaturfordeling over det samlede godsvolum kan gass-strømmens retning styres ved deksellignende skyveplater. Den grunnleggende ulempe ved denne anordning ligger i at gjennomstrømningen av mellomrommene i godset bare finner sted på ventilatorens trykkside, altså der hvor den kjølende forbipasserende luft blåses mot beskikningen. Denne luftblåsing ved hjelp av stråler som trenger inn i mellomrommene i det lagvis anordnede gods, gjør at det lokalt opptrer meget forskjellige avkjølingshastig-heter, som ikke er forenlige med de høye fordringer til ensartet temperaturfordeling ved avkjøling etter homogenise-ring av høyverdige lettmetall-beskikninger.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe et kjølekammer for konveksjonskjøling av gods anordnet lagvis med mellomrom for gjennomstrømning, hvor de ovenfor angitte ulemper ikke forekommer, og som særlig sikrer en meget ensartet temperaturfordeling over hele den godsmasse som skal avkjøles, også i det tilfelle ekstremt store godsmasser skal behandles.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således et kjølekammer for konveksjonskjøling av gods anordnet lagvis med mellomrom for gjennomstrømning, særlig blokkbeskikninger av halvfabrikata av lettmetall, i et beskikningsrom hvor sirkulasjonsretningen kan vendes om, idet kjølekammeret er utstyrt med:

- en ventilator anordnet utenfor beskikningsrommet,

- to sirkulasjonskanaler som kommuniserer med beskikningsrommet , - en innsugningskanal som fører til ventilatoren og ved hjelp av sperre-elementer kan forbindes vekselvis med den ene

eller den annen sirkulasjonskanal, log

- et utstrømningssystem som fører til omgivelsene og er tilkyttet ventilatoren.

i

i

i

På! denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk fra ovenfor nevnte publikasjoner samt ålment tilgjengelig DE-patentskrift nr. 2.122.964 og US-patent nr. 2.619.1341 har så kjølekammeret i henhold til foreliggende oppfinnelse som særtrekk at innsugningskanalen, som munner ut i en utblåsningskanal, er utført som et grenrør som i hver av sine grener er forsynt med en sperre- og reguleringsklaff og at sirkulasjonskanalene står i forbindelse med hver sin tilstrømningskanal som fører fra omgivelsene og oppviser en ytterligere sperre- og reguleringsklaff.

De fordeler som oppnås ved oppfinnelsen beror på det forhold at mellomrommene i det lagvis anordnede gods gjennomstrømmes av en nøyaktig definert del av den luftstrøm som suges ut ved

i

hjelp av ventilatoren. Derved nedkjøles godset på sådan måte at avkjølingen kan nøyaktig fastlegges. På tross av dette er den samlede gjennomblåsningsstrøm til disposisjon ved ventilatoren slik at ventilatorens driftstemperatur kan holdes innenfor bestemte grenser ved[blanding av blåseluften méd frisk luft. Dette muliggjør i sin tur anvendelse av

i

industriventilatorer med vanlig opplagrings- og drivteknikk, uten at spesielle utførelsesformer av høytemperatur-ventilatorer må benyttes. j

i

Ved anordning av godset på ventilatorens sugeside oppnås en ensartet gjennomstrømning av mellomrommene i godset. Strømningsretningen kan innstilles etter behov ved hjelp av klaffene. Dette innebærer en stor fordel sammenlignet med utførelser hvor ventilatorens omdreiningsretning må forandres, da ventilatoren ved sådan forandring av omdreinings-retningen må utkobles, nedbremses og! på nytt innkobles, hvilket ved langvarig belastning vil føre til betraktelige konstruksjonsmessige problemer og slitasje. Med anordningen i i henhold til oppfinnelsen kan endelig mellomrommene i godset også valgfritt gjennomstrømmes i lukket kretsløp, hvilket særlig ved holdefaser har vist seg ytterst fordelaktig.

Når det foreligger spesielle fordringer, f.eks. i det tilfelle holdetider skal finne sted ved bestemte tempera-turer i et sådant kjølekammer, kan i tillegg hengslede klaffer være installert i sideveggene. Ved tilfredstillende varmeisolering av kjølekammeret forandres knapt godsets temperatur i holdefasen, således at i nesten alle tilfeller vil en oppvarmingsanordning være unødvendig.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved beskrivelse av et utførelseseksempel under henvisning til de vedføyde, skjematiske tegninger, på hvilke: Fig. 1 viser et snitt gjennom et kjølekammer, og fig. 2 viser kjølekammeret i fig. 1 delvis i langsgående

snitt og delvis sett fra siden.

Det kjølekammer som er vist i figurene og i sin helhet er angitt med henvisningstallet 10 rommer en blokkbeskikning 12 som i henhold til fremstillingen i fig. 1 består av en stabel av flere lag av lettmetallbolter. Blokkbeskikningen 12 hviler på et vanlig underlag 14, hvis høydenivå kan forandres ved hjelp av en skjematisk vist innstillings-innretning.

Mellom de enkelte lettmetallbolter i blokkbeskikningen 12 er det nødvendigvis mellomrom som gjennomstrømmes av et kjølemedium, vanligvis luft, på en måte som vil bli nærmere beskrevet.

Blokkbeskikningen 12 er omgitt av et varmeisolert hus 16 med sidevegger 16a og et mellomdekk 16b, som har en slik avstand fra blokkbeskikningens sideflater at det mellom sideveggene 16a av huset 16 og blokkbeskikningen 12 oppstår kanaler 16a, 16b for tilførsel eller bortføring av blåseluften. Vertikalt og symmetrisk over blokkbeskikningen 12 og også over mellomdekket 16b er det anordnet en kr|aftig aksial ventilator

i

18 med etterfølgende ledehjul som leder inn i en utblåsningskanal 20 anordnet vertikalt over aksialventilatoren 18. Denne utblåsningskanal 20 kan stenges helt ejller delvis ved hjelp av sperre- og reguleringsklaffer 22 som er utført som sjalusiklaffer.

j

I

Bak aksialventilatoren 18 sett i strømretningen, men foran sperre- og reguleringsklaffen 22 grener det ut fra utblåsningskanalen 20 på hver side minst en |forbindelseskanal 24a, 24b, som er forsynt med hver sin sjalusiklaff 26a, 26b som gjør tjeneste som sperre- og reguleringsklaff. Disse forbindelseskanaler 24a, 24b munner uti i hver sin tilstrøm-ningskanal 28a, 28b anordnet på hver sin side av blokkbeskikningen 12. På oppstrømssiden av munningene av mellomkanalene 24a, 24b er det likeledes anordnet sjalusiklaffer 30a, 30b som gjør tjeneste som sperre- og reguleringsklaffer i tilstrømningskanalene 28a, 28b. Gjennom disse tilstrøm-ningskanaler 28a, 28b som ligger i flukt med kanalene 13a, 13b, kan omgivelsesluft suges til og gjennom blokkbeskikningen 12 av aksialventilatoren 18.

i

Mot blokkbeskikningen 12, altså i retning nedover, er aksialventilatoren 12 tilsluttet et grenrør 32 med en venstre gren 32a, en høyre gren 32b og et samierør 32c. I hver rørgren 32a, 32b befinner det seg en sperre- og reguleringsklaff 34a, 34b. Grenene 32a, 32b er vendt mot kanalene 13a, 28a samt 13b, 28b, mens samlerøret 32c er forbundet med aksialventilatoren.

i

i

Endelig er det også anordnet flere hengselklaffer 36a, 36b, som befinner seg omtrent i høydenivå med mellomdekket 16b og er anordnet for å åpne og lukke kanalene 13a, 13b på begge sider av blokkbeskikningen 12 mellom kens sidevegger og sideveggene 16a av huset 16. Disse hengselklaffer 36a, 36b utgjøres av delstykker av de isolerte sidevegger 16a.

i

Med dette kjølekammer 10 blir således kjølemediet luft suget av aksialventilatoren 18 gjennom mellomrommene i blokkbeskikningen 12, idet vedkommende strømningsretning er fastlagt ved innstilling av de tilsvarende sjalusiklaffer. Da strømningstverrsnittets form stadig innsnevres i retning mot blokkbeskikningen 12, hindres strålelignende strømningspåslag og derved uregelmessig avkjøling.

Hvis strømningen, slik som angitt i fig. 1 finner sted fra høyre mot venstre gjennom blokkbeskikningen 12, lukkes sjalusiklaffen 34a i den høyre gren 32a av grenrøret 32, mens sjalusiklaffen 34b i den venstre rørgren 32b åpnes. Samtidig må sjalusiklaffen 30a i tilstrømningskanalen 28a være åpen, mens sjalusiklaffen 30b i tilstrømningskanalen 28b er lukket. De to klaffer 36a, 36b er naturligvis åpne.

Den luft som suges av aksialventilatoren 18 strømmer nå igjennom tilstrømningskanalen 28a i pilretningen på den høyre side av blokkbeskikningen 12 gjennom kanalen 13a i retning nedover, gjennom mellomrommene i blokkbeskikningen 12, gjennom kanalen 13b på venstre side av blokkbeskikningen 12 i retning oppover, samt derpå gjennom den venstre gren 32b av grenrøret 32 og samlerøret 32c til aksialventilatoren 18, som så driver luften inn i utblåsningskanalen 20.

På grunn av luftens oppvarming ved gjennomløpet gjennom det lagvis oppstablede gods fremkommer en ujevn temperaturfordeling i horisontal retning av det lagvis anordnede gods, således at strømningsretningen må vendes med jevne mellomrom. For dette formål lukkes de tidligere åpne klaffer mens de tidligere lukkede klaffer åpnes med unntak av klaffene 36a, 36b, således at luften nå suges over tilstrømningskanalen 28b og fra den venstre side strømmer gjennom kanalen 13b inn i mellomrommene i det lagvis stablede gods 12, samt trer ut på høyre side av godset 12 og derpå strømmer gjennom kanalen 13a og den høyre gren 32a frem til aksialventilatoren 18, som driver den oppvarmede luft inn i utblåsningskanalen 20.

i

Ved delvis åpning eller lukking av klaffene 34a, 34b i de to grener 32a, 32b av grenrøret kan det oppnås at blokkbeskikningen 12 gjennomstrømmes av en nøyaktig definert delstrøm av en luft som suges ut av aksialventilatoren 18. På denne måte kan kjølevirkningen nøyaktig doseres. Utover dette kan den utsugede luft tilsiktet blandes med frisk luft ved delvis åpning av klaffene 26a og 26b i forbindelseskanalen 24a og 24b, for derved å oppnå bestemte tempe?:aturvirkninger. Dessuten kan på denne måte driftstemperaturen for ventilatoren 18 holdes innenfor ønskede grenser.

i

For spesielle fordringer, når f.eks. holdetider ved en bestemt temperatur skal oppnås ved hjelp av kjølekammeret 10, svinges klaffene 36a, 36b i kanalene 13a, 13b for dermed å lukke huset 16. Ved tilstrekkelig isolasjon forandres neppe

i

temperaturen av blokkbeskikningen 12 under en sådan holde-fase, således at installasjon av en tilleggsvarmegiver i

i

nesten alle tilfeller vil være overflødig.

i

Ved lukking av klaffene 30a, 30b i tilstrømningskanalene 28a, 28b samt klaffene 22 i utblåsningskanalen 20 og samtidig åpning av klaffene 26a, 26b i mellomkanalene 24a, 24b kan endelig kj ølekammeret 10 også drives il lukket kretsløp. Dette er særlig hensiktsmessig i det tilfelle blokkbeskikningen 12 skal holdes på en fastlagt temperatur |i holdefasen.

i

i

Innløpstverrsnittene for de to rørgrener 32a, 32b av

i

grenrøret 32 samt tverrsnittene av tilstrømningskanalene 28a, 28b og kanalene 13a, 13b har rektangelform, hvor den lange rektangelakse tilsvarer den sone som ér tilordnet en ventilator, idet vekslingen fra rektangulært til sirkelrundt utsugningstverrsnitt for aksialventilatoren 18 finner sted i samlerøret 32c for grenrøret 32. Kanalene 13a, 13b på hver sin side av blokkbeskikningen 12 er fjorsynt med strømnings-ledende innretninger.

Videre kan det være anordnet lyddempende utstyr i utblåsningskanalen 20. i

i

I

I den viste og beskrevne utførelsesform er ventilatoren 18 utført som aksialventilator. På lignende måte kan imidlertid også en radialventilator anvendes.

Claims (9)

1. Kjølekammer for konveksjonskjøling av gods (12) anordnet lagvis med mellomrom for gjennomstrømning, særlig blokkbeskikninger av halvfabrikata av lettmetall, i et beskikningsrom hvor sirkulasjonsretningen kan vendes om, idet kjølekammeret er utstyrt med: - en ventilator (18) anordnet utenfor beskikningsrommet, - to sirkulasjonskanaler (13a, 13b) som kommuniserer med beskikningsrommet, - en innsugningskanal som fører til ventilatoren og ved hjelp av sperre-elementer kan forbindes vekselvis med den ene eller den annen sirkulasjonskanal, og - et utstrømningssystem som fører til omgivelsene og er tilkyttet ventilatoren, karakterisert ved at innsugningskanalen, som munner ut i en utblåsningskanal (20), er utført som et grenrør (32) som i hver av sine grener (32a, 32b) er forsynt med en sperre- og reguleringsklaff (34a, 34b) og at sirkulasjonskanalene (13a, 13b) står i forbindelse med hver sin tilstrømningskanal (28a, 28b) som fører fra omgivelsene og oppviser en ytterligere sperre- og reguleringsklaff (30a, 30b) .

2. Kjølekammer som angitt i krav 1, karakterisert ved at innløpstverrsnittet for grenene (32a, 32b) av grenrøret (32) samt tverrsnittet av tilstrømningskanalene (28a, 28b) har rektangelform.

3. Kjølekammer som angitt i krav 2, karakterisert ved at den lange akse av rektangeltverrsnittet tilsvarer lengderetningen av den sone som ventilatoren (18) er tilordnet, og at overgangen fra rektangeltverrsnitt til sirkelrundt jutsugningstverrsnitt for ventilatoren (18) foreligger i samlerøret (32c) i grenrøret (32). i

4. Kjølekammer som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved jat en sperre- og reguleringsklaff (22) er anordnet i utblåsningskanalen (20). i

5. Kjølekammer som angitt i krav 4,j karakterisert ved'at det foran sperre- og i reguleringsklaffen (22) i utblåsningskanalen (20) sett i i strømningsretningen er anordnet en forbindelseskanal (24a, 24b) på hver side, og som forbinder Utblåsningskanalen (20) med tilstrømningskanalene (28a, 28b)j på hver sin side av godset (12). j

6. Kjølekammer som angitt i krav 5,j karakterisert ved |at hver forbindelseskanal (24a, 24b) er forsynt med en sperre- og reguleringsklaff (26a, 26b).

7. Kjølekammer som angitt i et av kravene 5 eller 6, karakterisert ved jat hver forbindelseskanal (24a, 24b) munner ut i tilstrømningékanalen (28a, 28b) mellom reguleringsklaffen (30a, 30b) og kanalens forbindelse med grenrøret (32).

8. Kjølekammer som angitt i et av kravene 1-7, karakterisert ved !at nevnte sperre- og reguleringsklaffer i det minste delvis er utført som sjalusiklaffer.

9. Kjølekammer som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at sirkulasjons- og tilstrømningskanalene (13a, 28a, 13b, 28b) på hver sin side av godset (12) oppviser strømningslédende innretninger.