PL191293B1 - Układ z urządzeniem do chłodzenia kęsów - Google Patents

Abstract

1. Uklad z urzadzeniem do chlodzenia ke- sów, korzystnie aluminiowych, zawierajacy obudowe z otworami do przejscia kesa w kie- runku osiowym przez te obudowe, jak równiez umieszczony wewnatrz obudowy pierscien chlo- dzacy z przewodami doprowadzajacymi czynnik chlodzacy, znamienny tym, ze pierscien chlo- dzacy (4) stanowi element doprowadzajacy czynnik chlodzacy do równomiernego chlodze- nia kesa (9) na calym jego obwodzie, przy czym jest on wyposazony w srodki regulacji ilosci doprowadzanego czynnika chlodzacego. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ z urządzeniem do chłodzenia kęsów, korzystnie aluminiowych, zawierający obudowę z otworami do przejścia kęsa w kierunku osiowym przez obudowę, jak również umieszczony wewnątrz obudowy pierścień chłodzący z przewodami doprowadzającymi czynnik chłodzący.

Maksymalna prędkość wyciskania zależy między innymi od temperatury kęsa przed rozpoczęciem procesu wyciskania, jak również od stopu i wcześniejszej charakterystyki temperaturowej kęsa. Wcześniejsza charakterystyka temperaturowa w przypadku stopów AlMgSi ma duże znaczenie, ponieważ wpływa ona na zawartość faz MgSi w kęsie. Jest rzeczą ogólnie znaną, że duże ilości faz MgSi obecnych w kęsie przed rozpoczęciem operacji wyciskania będą przyczyną gorszej jakości wyciskanego wyrobu i niższej maksymalnej prędkości wyciskania.

We własnym europejskim opisie patentowym zgłaszającego, nr 0302623, ujawniono sposób wytwarzania stopu aluminium do celów wyciskania, w którym stop przechodzi pewną obróbkę cieplną przed chłodzeniem, bezpośrednio przed wyciskaniem stopu, tak aby uniknąć faz MgSi.

Chłodzenie bezpośrednio przed wyciskaniem odbywa się przy użyciu urządzenia chłodzącego, zainstalowanego w połączeniu z urządzeniem do wyciskania.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5027634 ujawnia takie urządzenie chłodzące, w którym kęs aluminiowy ma przejść przez pierścień chłodzący z dwiema pierścieniowymi dyszami do doprowadzania cieczy chłodzącej wzdłuż pełnego obwodu kęsa. Okazało się, że rozwiązanie to wytwarza nierównomierne chłodzenie wzdłuż obwodu, a tym samym gradient temperaturowy w przekroju poprzecznym kęsa. To z kolei powoduje, że w urządzeniu do wyciskania, w którym szereg wyrobów wyciska się przez wielootworowe narzędzia do wyciskania, wyroby są wyciskane z różną prędkością i uzyskują różne właściwości.

Jest poza tym powszechną praktyką wytwarzanie różnicy temperatury albo gradientu temperaturowego w kierunku wzdłużnym kęsa, w celu osiągnięcia stałej jakości na całej długości wyciskanego wyrobu. Gradient temperatury wytwarza się w celu zrównoważenia ciepła powstającego w procesie wyciskania. Uściślając, kęs chłodzi się w taki sposób, że temperatura na końcu, który jest położony bliżej narzędzia do wyciskania, jest najwyższa, natomiast temperatura na końcu, który znajduje się najdalej od narzędzia do wyciskania, jest najniższa. Chłodzenie to można przystosować w taki sposób, że w zależności od prędkości wyciskania itp., temperatura w wyciskanym wyrobie u wylotu matrycy do wyciskania jest zawsze taka sama.

Przykładowo, opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2639810 ujawnia rozwiązanie, w którym kę s, przed wyciskaniem na prasie, jest chłodzony w taki sposób, ż e powstaje gradient temperatury pomiędzy końcami kęsa. Jak podano, gradient temperatury można osiągnąć poprzez natryskiwanie kęsa albo poprzez zanurzanie jednego końca kęsa w wodzie.

To urządzenie znane ze stanu techniki ma jednakże również pewną wadę w odniesieniu do kęsa, polegającą mianowicie na tym, że chłodzenie wzdłuż obwodu, a tym samym w przekroju poprzecznym kęsa, jest nierównomierne i niekontrolowane.

Potwierdzono to również w próbach, w których dokonywano pomiarów w czterech punktach na obwodzie kęsa, bezpośrednio po ochłodzeniu kęsa przez pierścień chłodzący, w którym wodę chłodzącą doprowadzano szczeliną, równomiernie wzdłuż obwodu. Próby wykazały, że różnica temperatury pomiędzy górą i dołem kęsa, mogła wynosić aż 40-50°C, przy czym góra była najchłodniejsza, dół zaś najgorętszy.

Na pierwszy rzut oka wydaje się nieco zaskakujące, że góra jest chłodniejsza, ponieważ można by się spodziewać, iż siła ciężkości spowoduje gromadzenie się większych ilości wody u spodu kęsa, a tym samym intensywniejsze chłodzenie spodu. Przy bliższej obserwacji wydaje się jednak, ż e przyczyną tego zjawiska jest połączenie większej ilości rozpływającej się wody i dłuższego czasu chłodzenia góry kęsa, jak również wrzenie i tym samym częściowe powstanie bariery pary u spodu kęsa.

Wynalazek dotyczy układu związanego z chłodzeniem kęsa, w którym powyższe problemy znacznie ograniczono, bądź też zupełnie wyeliminowano.

Wynalazek charakteryzuje się tym, że pierścień chłodzący stanowi element doprowadzający czynnik chłodzący do równomiernego chłodzenia kęsa na całym jego obwodzie, przy czym jest on wyposażony w środki regulacji ilości doprowadzanego czynnika chłodzącego.

Korzystnie, ten element doprowadzający ma środki do równomiernego doprowadzania czynnika chłodzącego wokół całego obwodu kęsa, przy czym kęs jest zamocowany obrotowo.

PL 191 293 B1

Korzystnie, kęs jest mocowany pomiędzy częściami końcowymi dwóch wałków, umieszczonych na wózku, który jest zawieszony na szynie i jest wzdłuż niej przemieszczalny nad urządzeniem chłodzącym, przez co kęs jest przemieszczalny poosiowo przez urządzenie chłodzące, będąc równocześnie obracanym za pomocą wałków, podczas ruchu poosiowego.

Korzystnie, pierścień chłodzący jest podzielony na oddzielne sekcje z oddzielnymi doprowadzeniami czynnika chłodzącego, w wyniku czego można zmieniać wokół obwodu ilość dostarczanego czynnika chłodzącego.

Korzystnie, wielkość, liczba i wydajność szczelin, otworów albo dysz jest zmienna na obwodzie.

Korzystnie, urządzenie chłodzące jest ustawione pionowo, w wyniku czego kęs ma przechodzić przez nie pionowo.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie chłodzące do chłodzenia kęsów, fig. 2 - to samo urządzenie w przekroju poprzecznym, fig. 3 - układ do przepuszczania (transportu) i obracania kęsa przez urządzenie chłodnicze według wynalazku, a fig. 4 - alternatywny układ chłodzący dla urządzenia chłodzącego według wynalazku, w przekroju wzdłużnym.

Jak to przedstawiają fig. 1 i 2, urządzenie chłodzące 1 składa się z obudowy 2 z otworami 3 do przepuszczania kęsa 9, który ma być chłodzony, oraz z wewnętrznego pierścienia chłodzącego 4 z pierś cieniowymi dyszami 5 do podawania czynnika chłodzą cego, zwykle wody. Wodę moż na dostarczać w postaci strumienia pulsacyjnego, bądź też razem ze sprężonym powietrzem w celu zwiększenia prędkości, i tym samym efektu chłodzenia.

Pierścień chłodzący jest zasilany ze źródła albo zbiornika (nie pokazanego) czynnikiem chłodzącym przez przewody doprowadzające 6.

Podczas chłodzenia kęsa 9 czynnik chłodzący natryskuje się na kęs przez pierścieniowe dysze 5 wokół całego obwodu kęsa. Zużyty czynnik chłodzący zbiera się w podstawie obudowy 2 i jest on odprowadzany z obudowy przewodem odpływowym 7. Obudowa 2 jest ponadto wyposażona w uszczelki 8 w otworach 3, tak aby zmniejszyć albo zapobiec rozpryskiwaniu wody do otoczenia.

Figura 3 przedstawia przykład wykonania układu według wynalazku, mającego na celu uzyskanie równomiernego chłodzenia kęsa na całym jego obwodzie.

Uściślając, fig. 3 przedstawia rozwiązanie, w którym w celu uzyskania takiego równomiernego chłodzenia kęs ma się obracać. Jak przedstawiono na rysunku, kęs 9 jest trzymany w obrotowym urządzeniu mocującym 11 na wózku 13, który jest zawieszony na szynie 12 i może się poruszać wzdłuż niej, usytuowanej nad urządzeniem chłodzącym 1. Urządzenie mocujące zawiera z jednej strony wałek 14 napędzany silnikiem 15, z drugiej zaś obracający się swobodnie wałek 16. W celu zamocowania kęsa podczas chłodzenia, albo jeden wałek, korzystnie swobodny wałek 16, może przemieszczać się poosiowo i ma za zadanie stykać się z końcem kęsa, i tym samym mocować kęs między dwoma wałkami, albo też wózek 13 może być wyposażony w mechanizm (nie pokazany), który porusza wałki w kierunku do siebie, w celu uzyskania tego samego efektu mocowania kęsa.

Ponadto wózek jest wyposażony na boku w parę obracających się swobodnie kół 17 i parę kół 18 napędzanych silnikiem 19 i może poruszać wzdłuż szyny 12.

Rozwiązanie przedstawione na fig. 3 działa w następujący sposób: wózek 13 przemieszcza się całkowicie w lewo albo całkowicie w prawo względem urządzenia chłodzącego 1, tak że jeden wałek 16 albo drugi wałek 14 przechodzi przez otwory 3 w obudowie 2 urządzenia chłodzącego. Kęs 9, który ma być chłodzony, umieszcza się pomiędzy końcami wałków 14, 16 i mocuje się poprzez zaciskanie pomiędzy wałkami. Następnie obraca się kęsem, podczas gdy wózek 13 przemieszcza się wzdłuż szyny 12, tak że kęs przechodzi przez obudowę urządzenia chłodzącego i jest chłodzony przez czynnik chłodzący, który jest natryskiwany przez pierścieniowe dysze 5.

W ten sposób, obracają c kę s podczas jego chłodzenia, uzyskuje się równomierne chłodzenie wzdłuż całego obwodu kęsa. Można też, jeżeli jest to wymagane, chłodzić kęs tym roztworem chłodzącym w taki sposób, że uzyskuje się gradient temperatury w kierunku wzdłużnym kęsa, np. poprzez regulację prędkości przechodzenia kęsa przez urządzenie chłodzące. Gdy operacja chłodzenia zakończy się, wózek 13 z kęsem 9 przemieszcza się całkowicie w lewo albo w prawo, tak że kęs można zwolnić, a pomiędzy wałkami można umieś cić nowy kęs w celu zainicjowania nowej operacji chłodzenia.

Figura 4 przedstawia alternatywną postać urządzenia do chłodzenia kęsów, według wynalazku. Urządzenie chłodzące przedstawiono tu w przekroju poprzecznym; obudowa 2 i przewody doprowadzające 6 są takie same jak przedstawiono na poprzednich rysunkach, lecz zamiast jednolitego pierścienia, pierścień chłodzący podzielono na oddzielne sekcje 20, 21, 22 i 23. W przedstawionym

PL 191 293 B1 przykładzie umieszczono cztery takie sekcje, lecz może okazać się celowym zastosowanie większej liczby sekcji, przy czym każda z nich ma wlot czynnika chłodzącego. Celem takiego podziału na sekcje jest możliwość doprowadzania czynnika chłodzący w różnych ilościach do poszczególnych sekcji w celu uzyskania równomiernego chłodzenia na całym obwodzie kęsa 9. Jak to powiedziano we wprowadzeniu, stwierdzono, że jeżeli stosuje się doprowadzenie jednakowych ilości czynnika chłodzącego wokół całego obwodu, chłodzenie jest silniejsze u góry kęsa. Dzięki temu rozwiązaniu z sekcjami, ilość czynnika chłodzącego można zmieniać, tak że większą ilość czynnika chłodzącego można doprowadzić od spodu kęsa, w celu skompensowania nadmiernego chłodzenia od góry kęsa, czyniąc chłodzenie równomiernym na całym obwodzie kęsa.

Trzecim sposobem uzyskania równomiernego chłodzenia na całym obwodzie kęsa, którego tu nie przedstawiono, będzie ustawienie urządzenia chłodzącego pionowo, tak że kęs przemieszcza się w kierunku pionowym przez urzą dzenie chłodzą ce. W tym sposobie czynnik chłodzą cy b ę dzie spływać w dół po kę sie z równomiernym rozkładem w kierunku wzdłuż nym kę sa dzię ki sile ciężkoś ci, zapobiegając tym samym nierównomiernemu chłodzeniu.

Wynalazek, w postaci w jakiej został zdefiniowany w zastrzeżeniach, nie jest ograniczony do przykładów opisanych wyżej i przedstawionych na rysunkach. Dlatego też np. pierścień chłodzący 4 może mieć mniejszą lub większą liczbę pierścieniowych dysz niż dwie. Co więcej, zamiast pierścieniowych dysz można użyć dużej liczby otworów albo innych dysz, umieszczonych wokół obwodu pierścieniowego urządzenia chłodzącego 4.

W celu uzyskania zmiennego chłodzenia na obwodzie kę sa, te otwory albo dysze mogą być rozmieszczone w różnej liczbie albo wymiarach na górze i na dole, bądź też można zastosować szczeliny pierścieniowe o różnych szerokościach od góry i od dołu kęsa. Ponadto wynalazek nie jest ograniczony do obudowy chłodzącej 2 z nieruchomym pierścieniem chłodzącym 4, jak w powyższych przykładach. Tym samym obudowę chłodzącą z pierścieniem chłodzącym można skonstruować tak, aby przemieszczały się poosiowo wzdłuż kęsa podczas operacji chłodzenia, podczas gdy kęs pozostaje nieruchomy.

Jednym wariantowym rozwiązaniem, nie pokazanym na rysunku, jest doprowadzanie wody przez szczelinę wzdłużną, wprawiając równocześnie kęs w ruch obrotowy. Aby zapewnić powstanie gradientu temperatury w kęsie w kierunku wzdłużnym, wodę można nierównomiernie rozprowadzać wzdłuż szczeliny.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ z urządzeniem do chłodzenia kęsów, korzystnie aluminiowych, zawierający obudowę z otworami do przejś cia kę sa w kierunku osiowym przez t ę obudowę , jak również umieszczony wewnątrz obudowy pierścień chłodzący z przewodami doprowadzającymi czynnik chłodzący, znamienny tym, że pierścień chłodzący (4) stanowi element doprowadzający czynnik chłodzący do równomiernego chłodzenia kęsa (9) na całym jego obwodzie, przy czym jest on wyposażony w środki regulacji ilości doprowadzanego czynnika chłodzącego.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ten element doprowadzający ma środki do równomiernego doprowadzania czynnika chłodzącego wokół całego obwodu kęsa (9), przy czym kęs (9) jest zamocowany obrotowo.
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że kęs (9) jest mocowany pomiędzy częściami końcowymi dwóch wałków (14, 16), umieszczonych na wózku (13), który jest zawieszony na szynie i jest wzdłuż niej przemieszczalny nad urządzeniem chłodzącym, przez co kęs (9) jest przemieszczalny poosiowo przez urządzenie chłodzące, będąc równocześnie obracanym za pomocą wałków, podczas ruchu poosiowego.
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień chłodzący (4) jest podzielony na oddzielne sekcje (20, 21, 22 i 23) z oddzielnymi doprowadzeniami (6) czynnika chłodzącego, w wyniku czego można zmieniać wokół obwodu ilość dostarczanego czynnika chłodzącego.
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wielkość, liczba i wydajność szczelin, otworów albo dysz jest zmienna na obwodzie.
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie chłodzące (1) jest ustawione pionowo, w wyniku czego kęs (9) ma przechodzić przez nie pionowo.