CZ295473B6

CZ295473B6 - Postřikovací tryska pro sprchování plynule odlévaných polotovarů chladicí kapalinou

Info

Publication number: CZ295473B6
Application number: CZ20001760A
Authority: CZ
Inventors: Adrian Stilli
Original assignee: Concast Standard Ag
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2005-08-17
Also published as: RU2213627C2; EP1047504A1; PL340464A1; BR9814137A; ES2165708T3; CN1278748A; EP1047504B1; DE59801901D1; JP2001523554A; UA49098C2; ATE207389T1; WO1999025481A1; DK1047504T3; AU733220B2; US6360973B1; CZ20001760A3; TW477722B; CN1107551C; TR200001364T2; ZA9810418B

Abstract

Postřikovací tryska (5) pro sprchování plynule odlévaných polotovarů chladicí kapalinou (7), obsahuje směšovací komoru (15), do které může kapalina (7), tvořící první a druhý kapalinový proud (12, 13), protékat skrze dva vtokové otvory (9, 10), a výtokovou štěrbinu (30), uspořádanou po směru proudu, pro postřikovací paprsek (40). Alespoň jedna stěna směšovací komory (15) je vytvořená jako rozváděcí plocha pro kapalinové proudy (12, 13) a v oblasti výtokové štěrbiny (30) tvarovaná tak, že se kapalinové proudy (12, 13) u výtokové štěrbiny (30) sbíhají v úhlu (.alfa.), který je mezi 60 a 130.degree., přednostně mezi 80 a 100.degree., a přitom tvoří postřikovací paprsek (40).ŕ

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká postřikovači trysky pro sprchování plynule odlévaných polotovarů chladicí kapalinou, obsahující směšovací komoru, do které může kapalina, tvořící první a druhý kapalinový proud, protékat skrze dva vtokové otvory, a výtokovou štěrbinu, uspořádanou po směru proudu, pro postřikovači paprsek.

Dosavadní stav techniky

Jak známo, má při technologickém procesu plynulého lití, zejména při plynulém lití oceli, ochlazování roztaveného kovu, v krystalizátoru zařízení pro plynulé lití, za následek vytváření plynule odlévaného polotovaru, který se průběžně odtahuje z krystalizátoru, ve tvaru pásu, jehož povrch je tvořený ztuhlou licí kůrou a jehož jádro se za tohoto stavu stále ještě nachází v tekutém stavu. Po výstupu z krystalizátoru se kovový pás dopravuje skrze zónu sekundárního ochlazování, ve které se tento pás podrobuje sprchování chladicí kapalinou, zpravidla vodou, pro zajištění nepřerušeného odnímání tepla z pásu až do té doby, dokud nedojde k jeho úplnému ztuhnutí a převedení na teplotu požadovanou pro následující zpracovávání.

Vzhledem k tomu, že sekundární ochlazování způsobuje buď přímé tuhnutí pásu, nebo průběh tuhnutí tohoto pásu ovlivňuje, mají technologický proces sekundárního ochlazování a zařízení nezbytný pro jeho uskutečňování rozhodující vliv na jakost vytvořených polotovarů. Obzvlášť významné jsou pak dílčí součásti používané pro rozprašování chladicí kapaliny, zejména postřikovači trysky.

Jednotlivé parametry, charakterizující technologický proces sekundárního ochlazování, ovlivňují proces tuhnutí kovového pásu různým způsobem a - v závislosti na praktických zkušenostech je nezbytné je optimalizovat na základě různých kritérií.

Obzvlášť významnými faktory procesu tuhnutí jsou jednak intenzita sekundárního ochlazování, která determinuje rychlost vytváření licí kůry pásu a která je nastavená tak, aby, z hlediska drsnosti povrchu a v závislosti na praktických zkušenostech, byla více či méně „příkrá“ nebo Jemná“; a jednak prostorové rozložení hustoty aplikované chladicí kapaliny, která musí být co možná maximálně homogenní z důvodu zajištění co možná nejrovnoměmějšího vytváření licí kůry pásu.

Postřikovači trysky používané v zóně sekundárního ochlazování pro rozprašování chladicí kapaliny jsou obvykle optimalizované s ohledem na požadované standardní kritéria týkající se intenzity sekundárního ochlazování a rovnoměrnosti aplikace chladicí kapaliny. V tomto ohledu jsou determinujícími faktory intenzity sekundárního ochlazování kinetická energie kapiček chladicí kapaliny aplikované sprchováním a zejména hustota aplikované chladicí kapaliny. Homogenita hustoty aplikované chladicí kapaliny není však určovaná pouze jen homogenitou distribučního rozptylu kapiček kapaliny v postřikovacím paprsku vytvářeném prostřednictvím jednotlivé postřikovači trysky. Prostorová distribuce trajektorií kapiček je rovněž tak významná z hlediska homogenity hustoty aplikované chladicí kapaliny. A to zejména proto, že uvedená prostorová distribuce určuje tvarovou konfiguraci a velikosti oblasti ochlazovaného pásu, kterou je možné ovlivňovat sprchovým postřikem. Nicméně, pro zajištění překrytí úplně celéoblasti pásu, která se má ochlazovat, aplikovat chladicí kapalinou se v zóně sekundárního ochlazování požaduje uspořádání velkého množství postřikovačích trysek. Sprchové postřiky jednotlivých postřikovačích trysek se proto, vzhledem ke shora uvedenému, navzájem překrývají. Z hlediska homogenity hustoty aplikované chladicí kapaliny, v případě vzájemného překrývání velkého množství spr

-1 CZ 295473 B6 chových postřiků přes sebe, je proto rozhodujícím faktorem prostorová distribuce trajektorií kapiček kapaliny jednotlivých sprchových postřiků.

Ze stavu techniky známé plně kuželovité trysky poskytují sprchové postřiky s kuželovitou prostorovou distribucí trajektorií kapiček kapaliny. V důsledku jejich kuželovitého tvarového profilu nejsou tyto sprchové postřiky, poskytované množstvím uspořádaných plně kuželovitých trysek, schopné dokonale a naprosto úplně překrývat rozsáhlé oblasti určené pro sprchování, přičemž způsob vzájemného překrývání množství sprchových postřiků má za následek vysoce nehomogenní hustotu aplikované chladicí kapaliny.

Postřikovači tryska, vykazující všechny charakteristické znaky uváděné v úvodní části patentového nároku 1, je známá z dokumentu US 3 072 346. Tato postřikovači trysky má těleso trysky má těleso trysky se směšovací komorou rotačně symetrickou kolem podélné osy tělesa trysky, přičemž do této komory může kapalina, tvořící první a druhý kapalinový proud, protékat skrze dva vtokové otvory, a která je opatřená výtokovým otvorem, uspořádaným po směru průtoku, pro postřikovači paprsek. Bez ohledu na tvarové vytvoření výtokové štěrbiny, vykazuje tato tryska podstatné charakteristické znaky plně kuželovité postřikovači trysky. Do rozváděči struktuiy jsou včleněny dva vtokové otvory pro vstup kapalinových proudů do směšovací komoiy tak, že navíc zajišťuje kromě předávání těmto kapalinovým proudům složky rychlosti orientované ve směru výtokové štěrbiny také předávání složky rychlosti orientované tangenciálně vzhledem na směšovací komoru. Tangenciální složka rychlosti způsobuje v důsledku svého působení vzájemné spojování dvou kapalinových proudů po jejich vstupu do směšovací komory za vytvoření jediného kapalinového proudu, který je směrovaný ve výtokovém otvoru a který vykazuje kolem podélné osy tělesa trysky přítomnost vírů. Ačkoliv má postřikovači tryska, která je popsaná v dokumentu US 3 072 346, kruhovitý výtokový otvor - podobně jako obvykle používaná plně kuželovitá tryska - rozšiřuje se tento výtokový otvor na výstupní straně na způsob kanálu tak, že z něho vystupující postřikovači paprsek je ve směru úhlopříček čtverce deformovaný. Vzhledem k vytvoření výtokové štěrbiny popsaným způsobem poskytuje postřikovači tryska postřikovači paprsek - vzhledem k rovině kolmé na podélnou osu tělesa trysky - s přibližně čtvercovým distribučním rozptylem kapiček kapaliny.

Jednou nevýhodou této postřikovači trysky je skutečnost, že se, vzhledem ke vnucené přítomnosti vírů, stupeň deformace tvarového profilu distribučního rozptylu kapiček postřikovacího paprsku zvětšuje se zvyšujícím pracovním tlakem přiváděné chladicí kapaliny. Proto je při praktickém použití postřikovači trysky tohoto typu zcela nemožné vyhovět kritériím, která jsou požadovaná v souladu s dosažením odpovídající homogenity hustoty aplikované chladicí kapaliny v zóně sekundárního ochlazování.

Další nevýhoda trysky tohoto typu spočívá v tom, že její postřikovači paprsek vykazuje pouze přibližně čtvercový distribuční rozptyl kapiček kapaliny v jediné rovině sprchováním, která navíc nesmí být příliš vzdálená od výtokové štěrbiny trysky, typicky ne více než 20 cm. Vzhledem kmalé pracovní vzdálenosti je proto pro sprchování rozsáhlých oblastí s postačujícím stupněm homogenity postřiku nezbytné použití velkého množství rozstřikovacích trysek tohoto typu.

V dokumentu US 4 988 043 se popisuje postřikovači trysky s plochým postřikem. Tato tryska obsahuje průchozí kanál pro kapalinu, která se má rozprašovat prostřednictvím výtokové štěrbiny za vytvoření postřikovacího paprsku. Tento postřikovači paprsek se rozvírá v širokém úhlovém rozpětí ve směru výtokové štěrbiny, zatímco příčně vzhledem k podélnému směru výtokové štěrbiny, rozšiřuje velmi nepatrně. Uvedené rozšiřování kapiček ve v podstatě jediném rozměru má za následek vytváření plochého postřikovacího paprsku. Malý rozsah postřikovacího paprsku v příčném směru vzhledem k výtokové štěrbině přináší během procesu sprchování relativně velkých obdélníkových oblastí problémy spojené s tím, zda použít velké množství takových plochých postřikovačích trysek, nebo zda použít jedinou plochou postřikovači trysku, která se však musí přemísťovat tak, aby bylo sprchovým postřikem zajištěno pokrytí celé relativně velké oblasti.

-2CZ 295473 B6

Podstata vynálezu

S ohledem na nedostatky ze stavu techniky známých postřikovačích trysek je cílem předloženého vynálezu poskytnout postřikovači trysku, která je vhodná pro použití v zóně sekundárního ochlazování zařízení pro plynulé lití a která pro tento účel umožňuje sprchování co možná největší povrchové oblasti a maximálně možnou homogenitou distribučního rozptylu kapiček kapaliny s co největší dosažitelnou kinetickou energií z co největší dosažitelné vzdálenosti.

Tohoto cíle je dosahováno postřikovači tryskou pro sprchování plynule odlévaných polotovarů chladicí kapalinou, obsahující směšovací komoru, do které může kapalina, tvořící první a druhý kapalinový proud, protékat skrze dva vtokové otvory, a výtokovou štěrbinu, uspořádanou po směru proudu, pro postřikovači paprsek. Podle vynálezu je alespoň jedna stěna směšovací komory vytvořená jako rozváděči plocha pro kapalinový proud a v oblasti výtokové štěrbiny tvarovaná tak, že se kapalinové proudy u výtokové štěrbiny sbíhají v úhlu, který je mezi 60 a 130°, přednostně mezi 80 a 100°, a přitom tvoří postřikovači paprsek.

Jinými slovy tedy postřikovači tryska podle předloženého vynálezu obsahuje směšovací komoru, do které může kapalina, tvořící první a druhý kapalinový proud, protékat skrze dva vtokové otvoiy, a která obsahuje výtokový otvor, uspořádaný po směru proudu, pro postřikovači paprsek, přičemž alespoň jedna stěna směšovací komory je vytvořená jako rozváděči plocha pro kapalinové proudy a v oblasti výtokové štěrbiny tvarovaná tak, že se kapalinové proudy přímo v nebo těsně před výtokovým otvorem vzájemně sbíhají v úhlu a následně tvoří postřikovači paprsek. Vzhledem k tomu, že jsou uvedené dva kapalinové proudy směrované do výtokové štěrbiny a v oblasti tohoto otvoru se navzájem střetávají, dochází k vytváření relativně velkých kapiček kapaliny, které - vzhledem k velikosti pracovního tlaku přiváděné kapaliny ve vtokových otvorech - mohou vystupovat z výtokové štěrbiny s relativně vysokou úrovní kinetické energie. Energetické ztráty, způsobené tvorbou vírů ve směšovací komoře, jsou do značné míry eliminovány. Vysoká úroveň kinetické energie umožňuje oblast určenou ke sprchování postřikovat ze značně velké pracovní vzdálenosti. Rozprašování dvou kapalinových proudů dále umožňuje dosažení velkého distribučního rozptylu směrů šíření kapiček kapaliny a v důsledku toho široké rozevření postřikovacího paprsku vystupujícího z výtokové štěrbiny. Z tohoto hlediska představují kapičky, které jsou rozptylované příčně vzhledem ke směru šíření kapalinových proudů, obzvláště významnou roli pro rozsah rozevření postřikovacího paprsku. Vzhledem k tomu, že šíření kapalinových proudů ve směšovací komoře je v podstatě předurčené a přesně vymezené tvarovou a rozměrovou geometrií této směšovací komory, může se pracovní tlak přiváděné kapaliny měnit v relativně širokém rozmezí, aniž by docházelo k jakékoliv podstatné změně rozsahu rozevření postřikovacího paprsku.

V souvislosti se shora uvedeným se bude v zásadě rozumět, že výrazem příčný průřez vtokového otvoru se míní průřezový profil tohoto vtokového otvoru, vedený příčně vzhledem k příslušnému kapalinovému proudu, a že výrazem příčný průřez výtokové štěrbiny se míní průřezový profil tohoto otvoru, vedený příčně vzhledem ke směru šíření postřikovacího paprsku.

Charakteristické vlastnosti postřikovacího paprsku vytvářeného prostřednictvím postřikovači trysky podle předloženého vynálezu jsou podstatně závislé na úhlu nárazu, ve kterém se kapalinové proudy vzájemně sbíhají přímo v nebo těsně před výtokovým otvorem. Výhodný úhel nárazu se pohybuje v rozmezí mezi 60 a 130°, a přednostně v rozmezí mezi 80 a 100°. Tato skutečnost zajišťuje dosažení podmínek pro vytváření kapiček kapaliny, které vystupují z výtokové štěrbiny s mimořádně vysokou úrovní kinetické energie a tvoří postřikovači paprsek, který je charakteristický obzvlášť homogenním distribučním rozptylem kapiček kapaliny v obzvlášť velkém prostorovém úhlu kolem středového směru jqich šíření.

V jednom provedení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu vykazuje směšovací komora směrem k výtokovému otvoru zúžení s úhlem rozevření od výtokové štěrbiny v rozmezí

-3 CZ 295473 B6 mezi 60 a 130°, a přednostně v rozmezí mezi 80 a 100°. Toto zúžení tvoří součást rozváděcího povrchu pro kapalinové proudy, který vymezuje úhel nárazu. Zúžení svádí a spojuje dohromady dva kapalinové proudy v oblasti výtokové štěrbiny v úhlu nárazu, který odpovídá úhlu rozevření tohoto zužujícího se úseku. Kapičky kapaliny vytvářené ve výtokovém otvoru v okamžiku vzájemného spolupůsobení dvou spojovaných kapalinových proudů vykazují obzvlášť velkou složku rychlosti, orientovanou ve směru půlicí osy úhlu rozevření zúžení. Tento směr odpovídá středovému směru šíření kapiček kapaliny, které mohou vystupovat z výtokové štěrbiny. V závislosti na jeho tvaru poskytuje výtokový otvor kromě toho také možnost výstupu kapiček, jejichž trajektorie jsou distribuované v celém rozsahu prostorového úhlu rozkládajícího se kolem základního normálového směru jejich šíření. Zúžení může být například kuželového tvaru.

Další provedení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu má výtokový otvor vytvořený jako štěrbinu. Jestliže je její průřezová plocha, uspořádaná příčně vzhledem ke směru šíření postřikovacího paprsku, vhodně tvarovaná, poskytuje tato výtoková štěrbina například možnost sprchování obdélníkové oblasti. Další strany obdélníkové oblasti pro sprchování jsou v tomto případě v podstatě rovnoběžné se směrem podélného rozsahu výtokové štěrbiny. Úhlové rozpětí, ve kterém se postřikovači paprsek rozevírá ve směru podélného rozsahu výtokové štěrbiny, se zvětšuje s délkou této štěrbiny. Tento účinek je důsledkem skutečnosti, že úhlové rozpětí, ve kterém mohou kapičky kapaliny vystupovat ze zóny vzájemného spolupůsobení dvou kapalinových proudů ve výtokovém otvoru skrze výtokovou štěrbinu, se zvětšuje ve směru podélného rozsahu výtokové štěrbiny se zvětšováním délky této štěrbiny.

Množství dalších zdokonalení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu představují další charakteristické znaky, které buď sami o sobě, a/nebo ve vzájemné kombinaci, poskytují předpoklady pro dosažení homogenního distribučního rozptylu kapiček přes oblast sprchování. Pro dosažení zmiňovaného homogenního distribučního rozptylu kapiček je výhodné, jestliže výtokový otvor a směšovací komora mají společnou rovinu souměrnosti. Za tohoto předpokladu jsou vzhledem k rovině souměrnosti symetrické i dva kapalinové proudy. Takto mohou být vytvářeny kapičky kapaliny, jejichž trajektorie jsou distribuované symetricky vzhledem k rovině souměrnosti. Postřikovači tryska, jejíž výtokový otvor je vytvořený jako štěrbina, bude tvořit obzvláště homogenní distribuční rozptyl kapiček kapaliny právě tehdy, kdy každý z vtokových otvorů vykazuje průřezovou plochu podlouhlého tvarového profilu a směr podélného rozsahu každého z těchto otvorů je v podstatě rovnoběžný se směrem podélného rozsahu výtokové štěrbiny. Při tomto uspořádání jsou dva kapalinové proudy v určitém smyslu „předběžně tvarované“ a přizpůsobované výtokové štěrbině ve vtokových otvorech tak, že jsou i ve vtokových otvorech vedené stejnou rychlostí proudění a mají - vzhledem k rovině vedené příčně vzhledem k příslušnému kapalinovému proudu - stejný nebo přibližně stejný tvarový profil jako průřezová plocha výtokové štěrbiny (příčně vzhlede ke středovému směru šíření kapiček kapaliny).

Další provedení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu má výtokovou štěrbinu a je vytvořené tak, že směšovací komora a výtoková štěrbina mají společnou rovinu souměrnosti, přičemž podélný směr výtokové štěrbiny leží v rovině souměrnosti a vtokové otvory jsou uspořádané na opačných stranách této roviny souměrnosti. V tomto případě se postřikovači paprsek v rovině souměrnosti, tj. v podélném směru výtokové štěrbiny, rozevírá v obzvlášť širokém rozsahu. Distribuční rozptyl kapiček je navíc obzvlášť homogenní, jestliže - stejně tak jako ve shora zmiňovaném provedení - vtokové otvory vykazují průřezovou plochu podlouhlého tvarového profilu a směry jejich podélného rozsahu jsou v podstatě rovnoběžné s rovinou souměrnosti. Obzvláště rovnoměrný distribuční rozptyl kapiček se dosáhne, jestliže se poměr součtu průřezových ploch dvou vtokových otvorů k průřezové ploše výtokové štěrbiny pohybuje v rozmezí mezi 1,5 a 2,0, a přednostně v rozmezí mezi 1,6 a 1,8.

Další provedení postřikovači rysky podle předloženého vynálezu je charakteristické tím, že směšovací komora vykazuje k výtokovému otvoru se zužující úsek, shora zmiňovaného typu, a válcový úsek, uspořádaný mezi tímto zúžením a vtokovými otvory. Válcový úsek působí jako boční stěna, sloužící k ohraničení kapalinových proudů. Délka válcového úseku ovlivňuje způsob,

-4CZ 295473 B6 jakým se budou dva kapalinové proudy navzájem směšovat v oblasti výtokové štěrbiny, a účinnost, se kterou se bude uskutečňovat přeměňování uvedených kapalinových proudů na kapičky, vystupující bez jakýchkoliv překážek z výtokové štěrbiny. Uvedené skutečnosti je možné optimalizovat na základě délky válcového úseku. Kromě toho je navíc výhodné, jestliže se vtokové otvory rozkládají v těsné blízkosti boční stěny směšovací komory. Při tomto uspořádání jsou pak energetické ztráty, způsobované nežádoucí tvorbou vírů ve směšovací komoře, obzvlášť nízké a vytváření postřikovacího paprsku je obzvlášť účinné.

Postřikovači trysky se směšovací komorou mimořádně jednoduchého konstrukčního provedení se dosáhne, jestliže jsou vtokové otvory vytvořené mezi příčnou přepážkou, která spojuje navzájem protilehlé úseky ohraničení kapalinových proudů, a bočními úseky tohoto ohraničení. Jestliže je boční stěna rotačně symetrická kolem podélné osy a příčná přepážka má tvar hranolu, budou příčné průřezy vtokových otvorů vykazovat tvarový profil kruhových segmentů. Podle předloženého vynálezu mohou být takové vtokové otvory spojené s výtokovou štěrbinou, jejíž podélné stěny jsou v podstatě rovnoběžné s tětivami kruhových segmentů.

Distribuční rozptyl kapiček v postřikovacím paprsku je možné ovlivňovat prostřednictvím definovaných rozšíření příčného průřezu výtokové štěrbin ve směru šíření postřikovacího paprsku. Jedno provedení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu má výtokovou štěrbinu, jejíž průřezová plocha se na užších okrajových stranách rozšiřuje ve směru šíření postřikovacího paprsku. Prostřednictvím tohoto opatření se dosáhne rozevření postřikovacího paprsku v podélném směru výtokové štěrbiny obzvlášť velkého rozsahu.

V dalším provedení postřikovači trysky, podle předloženého vynálezu, se příčný průřez výtokové štěrbiny rozšiřuje ve středové oblasti jejích delších stran ve směru šíření postřikovacího paprsku. Toto opatření umožňuje zvyšování proporcionální distribuce šíření kapiček vzhledem ke středovému směru jejich šíření.

V dalším provedení postřikovači trysky, podle předloženého vynálezu, mají výtokový otvor a směšovací komora společnou rovinu souměrnosti, a pro ohraničení postřikovacího paprsku vystupujícího z výtokové štěrbiny jsou uspořádané rozváděči stěny.

Podle dalšího provedení postřikovači trysky, podle předloženého vynálezu, se navrhuje postřikovači tryska s asymetrickým uspořádáním spočívajícím v tom, že vtokové otvory vykazují rozdílné průřezové plochy, a/nebo v tom, že rozváděči stěny jsou uspořádané na navzájem protilehlých stranách výtokové štěrbiny v rozdílných vzdálenostech vzhledem k tomuto otvoru. Důsledkem těchto dvou konstrukčních opatření je asymetrie na vstupní a/nebo výstupní straně postřikovači trysky, která ovlivňuje výsledný distribuční rozptyl kapiček v postřikovacím paprsku dokonce i v případě, kdy je směšovací komora jinak symetrická. Jestliže je tato asymetrie účelově přiměřená a z rozměrového hlediska kvantitativně významná, je možné, oproti symetrické postřikovači trysce, volitelně přemísťovat středisko distribučního rozptylu kapiček prostřednictvím předem stanovené vzdálenosti, ovlivňovat homogenitu distribučního rozptylu kapiček a obměňovat tvarový profil oblasti sprchování. Je rovněž tak možné, kromě jiného, vytvářet oblasti sprchování s více či méně zakřivenými obvodovými obrysy - namísto obdélníkových oblastí sprchování. Postřikovači tryska, jejíž směšovací komora obsahuje rovinu souměrnosti, bude vytvářet obzvlášť homogenní rozprašování kapiček kapaliny na obdélníkovou oblast určenou pro sprchování se střediskem, které se v případě, jestliže je tato postřikovači trysky vytvořená jako asymetrická na vstupní a výstupní straně tak, že vtokový otvor s menší průřezovou plochou je uspořádaný na stejné straně roviny souměrnosti jako rozváděči stěna, která je uspořádaná ve větší vzdálenosti od roviny souměrnosti, nachází ve vzdálenosti od roviny souměrnosti. Z důvodu dosažení optimálních výsledků mohou být uvedené vzdálenosti rozváděčích stěn od roviny souměrnosti přizpůsobené asymetrii trysky na vstupní straně, která je charakteristická například rozdílnou velikostí průřezových ploch vtokových otvorů.

-5CZ 295473 B6

Postřikovači tryska podle předloženého vynálezu je opatřená vhodnou výtokovou štěrbinou, která umožňuje rovnoměrné sprchování například obdélníkové oblasti o šířce 10 cm a délce 50 cm ze vzdálenosti přibližně 45 cm. Postřikovači trysky tohoto typu mohou být s výhodou použité v zóně sekundárního ochlazování zařízení pro plynulé lití pro ochlazování odlévaných polotovarů jako pásů, sochorů nebo bloků, přičemž v případě jejich použití bude jedna z těchto postřikovačích trysek nahrazovat 4 až 6 obvykle používaných plně kuželovitých trysek a kromě toho bude zajišťovat mnohem rovnoměrnější aplikaci chladicí kapaliny. Postřikovači tryska podle předloženého vynálezu může být konstrukčně vytvořená s výtokovou štěrbinou, jejíž délka přesahuje velikost 10 mm a jejíž šířka přesahuje velikost 5 mm. Otvory této rozměrové velikosti představují pouze malé riziko ucpávání nebo zanášení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu, způsobovaného přítomností nečistoto vyskytujících se během pracovní činnosti, což je zcela opačné ve srovnání s obvykle používanými postřikovacími tryskami. Stejné předpoklady platí pro vtokové otvory, které mohou být přibližně stejné rozměrové velikosti jako výtokový olvor.

Asymetrická provedení postřikovači trysky podle předloženého vynálezu jsou v zařízení pro plynulé lití využitelná rozličným způsobem. Například v zařízení pro plynulé lití vybaveném krystalizátorem se zakřiveným profilem se jednotlivé úseky vytvářeného zakřiveného polotovaru s obdélníkovým příčným průřezem v oblasti zóny sekundárního ochlazování ochlazují na různých stranách prostřednictvím sprchování navzájem se překrývajících oblastí, které se mají ochlazovat, ve tvaru obdélníků a kruhových výsečí. Takové oblasti mohou být generované za použití postřikovači trysky podle předloženého vynálezu prostřednictvím vhodného dimenzování rozměrů jejich jednotlivých částí. Kromě toho je v praxi při odlévání polotovarů v postupném sledu běžné, že dochází k obměňování příčného průřezu těchto odlévaných polotovar. Výsledkem uvedené skutečnosti je problém, který poté, co dojde ke změně příčného průřezu v podélném úseku dráhy polotovaru, nepředstavuje jen a pouze nezbytné přizpůsobování velikosti oblasti sprchování změnám geometrie polotovaru, ale ve většině případů rovněž tak i přizpůsobování polohy střediska této oblasti. Při použití standardních postřikovačích trysek musí být v případě změny příčného průřezu polotovarů všechny tyto trysky nahrazeny jinými tryskami, zajišťujícími odlišné oblasti sprchování, přičemž současně musí být odpovídajícím způsobem přizpůsobené i umístění těchto postřikovačích trysek. Stejný výsledek je možné dosáhnout použitím postřikovači trysky podle předloženého vynálezu, prostřednictvím polohování těchto postřikovačích trysek v předem stanovené poloze, a volitelně použitím postřikovačích trysek s odlišnou asymetrií, při kterém se uvažuje změna střediska oblastí určených pro sprchování. Uvedený postup zcela eliminuje komplikovaný krok opětného nastavování polohy postřikovači tiysky pokaždé, kdy dojde ke změně příčného průřezu polotovaru.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení postřikovači trysky popsaných v následujícím popisu a znázorněných na obrázcích připojené výkresové dokumentace, ve které představuje:

obr. la pohled n postřikovači trysky v podélném řezu;

obr. lb pohled na postřikovači trysku z obr. la v podélném řezu vedeném rovinou B-B;

obr. 2a pohled na postřikovači trysku z obr. la v příčném řezu vedeném rovinou A-A;

obr. 2b půdorysný pohled na postřikovači trysku z obr. la ve směru šipky C;

obr. 2c pohled shodný s pohledem z obr. 2b, znázorňující však odlišné provedení;

obr. 3a pohled shodný s pohledem z obr. 2a, znázorňující však odlišné provedení s vtokovými otvory rozdílné velikosti;

obr. 3b pohled shodný s pohledem z obr. 2b, znázorňující však provedení s rozváděcími stěnami na výstupní straně, které jsou uspořádané v rozdílných vzdálenostech od výtokové štěrbiny; a

-6CZ 295473 B6 obr. 3c pohled shodný s pohledem z obr. la, znázorňující však provedení upravené v souladu s provedením z obr. 3a a 3b.

Příklady provedení vynálezu

Dvě postřikovači trysky 5, znázorněné na obr. la a lb a na obr. 2a až 2c, jsou z hlediska použití určené pro sprchování obdélníkové oblasti kapičkami kapaliny 7.

Postřikovači tryska 5, znázorněná na obr. la a lb a na obr. 2a a 2b, je symetrická vzhledem křovině 35 souměrnosti. Postřikovači tryska 5 obsahuje těleso 4 tiysky 5, opatřené dutinou sestávající z válcového úseku 16 a kuželovitého úseku, představujícího zúžení 17. Válcový úsek 16 vykazuje vstupní otvor 6, skrze který se může, při určitém tlaku p, do postřikovači trysky 5 přivádět rozprašovaná kapalina 7 a který je rotačně symetrický kolem podélné osy 38. Kuželovitý úsek, resp. zúžení 17, se zužuje ve směru podélné osy 38 ve shodě s úhlem a rozevření a vykazuje výtokovou štěrbinu 30 pro postřikovači paprsek 40, uspořádanou v oblasti vrcholu kužele. Výtoková štěrbina 30 je symetrická vzhledem k rovině 35 souměrnosti, a podélný směr průřezové plochy výtokové štěrbiny 30 leží v rovině 35 souměrnosti.

Jak je seznatelné z obr. 2a a obr. la a lb, příčná přepážka 8, uspořádaná ve válcovém úseku 16, ohraničuje směšovací komoru 15, sestávající takto z části válcového úseku 16 a ze zúžení 17, a vymezuje dva volně průchozí vtokové otvory 9, 10, uspořádané mezi příčnou přepážkou 8 a stěnou válcového úseku 16. Průřezové plochy A_b A? vtokových otvorů 9, 10 mají tvarový profil kruhového segmentu a jsou uspořádané symetricky na opačných stranách roviny 35 souměrnosti. Průřezové plochy A_b A? vtokových otvorů 9, 10 vykazují podlouhlý tvarový profil, a směry jejich podélného rozsahu nebo tětiv jsou rovnoběžné s rovinou 35 souměrnosti.

Během pracovní činnosti se kapalina 7, určená ke sprchovému rozprašování, přivádí do postřikovači trysky 5 ve směru proudnic kapaliny 7, při tlaku p, skrze vstupní otvor 6 a směruje se skrze vtokové otvory 9, 10 do směšovací komory 15 za vytváření prvního kapalinového proudu 12 a druhého kapalinového proudu 13. Na základě předem provedené vhodné volby úhlu a rozevření zúžení 17, průměru D a délky L části válcového úseku 16, ohraničujícího směšovací komoru 15, viz obr. lb, jsou uvedené oba kapalinové proudy 12, 13 vedené po stěnách válcového úseku 16 nebo zúžení 17 tak, že se navzájem sbíhají ve výtokové štěrbině 30 a následně tvoří postřikovači paprsek 40.

Na obr. lb je vyznačen úhel Θτ , který představuje kuželovité rozevření postřikovacího paprsku 40 v rovině 35 souměrnosti, tj. charakterizuje úhlové rozpětí, ve kterém dochází k rozprašování kapiček kapaliny 7, vystupujících z výtokové štěrbiny 30, v rovině 35 souměrnosti. Podobně je vyznačen úhel Θ, vyjadřující úhlové rozpětí, ve kterém dochází k rozprašování kapiček kapaliny 7 kolmo na rovinu 35 souměrnosti. Jak může být seznatelné z obr. la a lb, je v případě postřikovači trysky 5 podle předloženého vynálezu úhel Θι podstatně větší než úhel Θ. Za účelem dosažení průchodu maximálně možného množství kapiček kapaliny 7 skrze výtokovou štěrbinu 30 se užších okrajových stranách výtokové štěrbiny 30 je na těchto užších okrajových stranách uspořádáno rozšíření 31 průřezové plochy výtokové štěrbiny 30 ve směru 39 šíření postřikovacího paprsku 40.

Obr. 2c představuje další možnou konfiguraci výtokové štěrbiny 30. Příčný průřez výtokové štěrbiny 30 z obr. 2c vykazuje rozšíření 32 ve směru 39 šíření postřikovacího paprsku 40, umístěná ve středové oblasti delších okrajových stran výtokové štěrbiny 30. Tato rozšíření 32 způsobují, že se kapičky kapaliny 7 akumulují v rovině 35 souměrnosti ve směru podélné osy 38.

Rozváděči stěny 45, 46 jsou uspořádané v podstatě rovnoběžně s rovinou 35 souměrnosti. V závislosti na vzdálenosti od roviny 35 souměrnosti působí tyto rozváděči stěny 45, 46 jako okrajové ohraničení postřikovacího paprsku 40 vystupujícího z výtokové štěrbiny 30 a/nebo jako

-7CZ 295473 B6 ochrana postřikovacího paprsku 40 proti jeho ovlivňování vnějšími poruchami, například aktivitou okolního ovzduší.

V případě příkladu z obr. la a lb byl zvolen úhel a = 90°. Hodnota úhlu a = 90° se upřednostňuje s ohledem na homogenitu distribuování kapiček kapaliny 7 v postřikovacím paprsku 40, šířku kuželovitého rozevření postřikovacího paprsku 40 a účinnost vytváření kapiček. Nicméně postřikovači tryska 5 podle předloženého vynálezu je rovněž tak provozovatelná pro hodnoty 60° < a < 130°, přičemž se upřednostňují hodnoty v rozmezí 80° < a < 100°.

Postřikovači tryska 5 podle předloženého vynálezu, která je znázorněná na obr. la nebo lb, umožňuje například zajištění rovnoměrného sprchování obdélníkové oblasti v rozměrech 120 x 500 mm ve vzdálenosti 450 mm od výtokové štěrbiny 30. Prostorová distribuce trajektorií kapiček kapaliny 7 je pak charakterizovaná hodnotami úhlu ©_t - 58° a úhlu Θ = 16°. Při tomto rozpětí postřikovacího paprsku 40, a v závislosti na velikosti na výtokové štěrbiny 30, se pro určitou velikost směšovací komory 15 a určitou průřezovou plochu vtokových otvorů 9, 10, dosahuje homogenní distribuování kapiček kapaliny 7. Například, výtoková štěrbina 30 o délce 1_ = 13,8 mm a šířce b = 7 mm bude zajišťovat vytváření homogenního distribuování kapiček pro směšovací komoru 15 o průměru D = 26 mm a délky L = 11 mm. Optimální počet součtu průřezových ploch Ai, A? vtokových otvorů 9, 10 k průřezové ploše výtokové štěrbiny 30 současně vykazuje hodnotu 1,7 + 0,1. V důsledku vysoce účinného vytváření kapiček uplatňují postřikovači paprsek 40 na sprchovanou povrchovou plochu vysoký dynamický tlak o velikosti 300 Pa (30 kg/m²) ze vzdálenosti 450 mm při tlaku p = 0,9 MPa (9 barů) ve vstupním otvoru 6 postřikovači trysky 5. Pracovní tlak p se pohybuje v rozmezí od 0,1 MPa (1 baru) do alespoň 1 MPa (10 barů).

V případě, že je průřezová plocha výtokové štěrbiny 30 menší nebo větší, musí být podle toho provedeno zmenšení nebo zvětšení délky L a průměru D. V tomto ohledu se pohybuje optimální poměr součtu průřezových ploch A_b A? vtokových otvorů 9, 10 k průřezové ploše výtokové štěrbiny 30 v rozmezí mezi 1,5 a 2,0, a přednostně v rozmezí mezi 1,6 a 1,8. Optimální poměr průměru D části válcového úseku 16 k délce L části válcového úseku 16 směšovací komory 15 je v rozmezí mezi 2 a 3. Dynamický tlak při stejné, shora zmiňované, vzdálenosti postřikovači trysky 5 se odpovídajícím způsobem snižuje nebo zvyšuje.

Obr. 3a až 3c představuje asymetrickou postřikovači trysku 50, tzn. s asymetrickým uspořádáním, kterou je možno považovat za modifikované provedení shora popsané postřikovači trysky 5, a která je charakteristická uspořádáním roviny 35 souměrnosti. Asymetrická postřikovači tryska 50 se odlišuje od symetrické postřikovači trysky 5 v tom, že příčná přepážka 8 je přesazená vzhledem k rovině 35 souměrnosti, v důsledku čehož vtokové otvory 9, 10 tvoří kruhové segmenty s rozdílnými průřezovými plochami Ai, A₂ a že rozváděči stěny 45, 46 mají rozdílné vzdálenosti t_b tj od středy výtokové štěrbiny 30. V případě, kdy je asymetrická postřikovači tryska 50 uspořádaná tak, že Aj < A_? a ti > Í2, znamená to, že tento vtokový otvor 9, 10, který vykazuje menší průřezovou plochu A_b je uspořádaný na stejné straně roviny 35 souměrnosti jako ta rozváděči stěna 45, 46 z obou rozváděčích stěn 45, 46, která se nachází ve větší vzdálenosti ti od roviny 35 souměrnosti. V důsledku rozdílného tvarového profilu nebo rozměrových dimenzí vtokových otvorů 9, 10, představují kapalinové proudy 12, 13 rozdílná množství kapaliny, naznačená na obr. 3c prostřednictvím šipek, přičemž tloušťka těchto šipek odpovídá množství kapaliny. Vzhledem ktomu, že kapalinové proudy 12, 13 nejsou při tomto uspořádání vzhledem k rovině 35 souměrnosti symetrické a že v důsledku toho dochází při vzájemném střetu kapalinových proudů 12, 13 k vytváření kapiček s asymetrickým rozložením kinetické energie, která je závislá na vzdálenosti x od roviny 35 souměrnosti, je postřikovači paprsek 40 charakterizovaný distribučním rozptylem P(x) kapiček, jehož maximální hodnota se nachází ve vzdálenosti^ od roviny 35 souměrnosti na straně opačné vzhledem ke vtokovému otvoru 10. Vzdálenost Xm se může v závislosti na příslušném přednastavení šířky Wi a šířky w? vtokových otvorů 9, 10 měnit. Výsledná obdélníková oblast sprchování s homogenním distribučním rozptylem P(x) kapiček v rovině kolmé na rovinu 35 souměrnosti bude vyplývat z příslušného přizpůsobení vzdáleností

-8CZ 295473 B6 t_b Í2 rozváděčích stěn 45, 46. V případě, kdy není provedeno optimální přizpůsobení uvedených vzdálenosti t_b tj vzhledem k šířkám w_b může mít tato skutečnost za následek dosažení oblasti sprchování, která není obdélníková a která namísto toho vykazuje například tvarový profil kruhové výseče.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Postřikovači tryska pro sprchování plynule odlévaných polotovarů chladicí kapalinou (7), obsahující směšovací komoru (15), do které může kapalina (7), tvořící první a druhý kapalinový proud (12, 13), protékat skrze dva vtokové otvoiy (9, 10), a výtokovou štěrbinu (30), uspořáda-

15 nou po směru proudu, pro postřikovači paprsek (40), vyznačující se tím, že alespoň jedna stěna směšovací komory (15) je vytvořená jako rozváděči plocha pro kapalinové proudy (12, 13) a v oblasti výtokové štěrbiny (30) tvarovaná tak, že se kapalinové proudy (12, 13) u výtokové štěrbiny (30) sbíhají v úhlu (a), který je mezi 60 a 130°, přednostně mezi 80 a 100°, a přitom tvoří postřikovači paprsek (40).
2. Postřikovači tryska podle nároku 1, vyznačující se tím, že směšovací komora (15) má u výtokové štěrbiny (30) zúžení (17) s úhlem (a) u výtokové štěrbiny (30) mezi 60 a 130°, přednostně mezi 80 a 100°, přičemž zúžení (17) tvoří součást rozváděči plochy.

25
3. Postřikovači tryska podle nároku 2, vyznačující se tím, že směšovací komora (15) má mezi zúžením (17) a vtokovými otvory (9, 10) válcový úsek (16).
4. Postřikovači tryska podle některého z nároků laž3,vyznačující se tím, že každý z vtokových otvorů (9, 10) má průřezovou plochu (A_b A₂) podlouhlého tvaru a směry jejich

30 podélného rozsahu jsou v podstatě rovnoběžné se směrem podélného rozsahu výtokové štěrbiny (30).
5. Postřikovači tryska podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že výtoková štěrbina (30) a směšovací komora (15) mají společnou rovinu (35) souměrnosti.
6. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že směšovací komora (15) má boční stěnu, která bočně ohraničuje kapalinové proudy (12, 13), a že každý z vtokových otvorů (9, 10) ústí do směšovací komory (15) při boční stěně.

40
7. Postřikovači tryska podle nároku 6, vyznačující se tím, že vtokové otvory (9, 10) jsou vytvořené mezi boční stěnou a příčnou přepážkou (8).
8. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že podélný směr výtokové štěrbiny (30) leží v rovině (35) souměrnosti, a že vtokové otvory (9, 10)

45 jsou uspořádané každý na opačné straně roviny (35) souměrnosti.
9. Postřikovači tiyska podle některého z nároků 1 až 8, v y z n a č u j í c í se tím, že příčný průřez vtokových otvorů (9,
10) má tvar kruhového segmentu.

50 10. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že průřezová plocha výtokové štěrbiny (30) má na užších okrajových stranách ve směru (39) šíření postřikovacího paprsku (40) rozšíření (31).

-9CZ 295473 B6
11. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že příčný průřez výtokové štěrbiny (30) má ve střední oblasti delších stran výtokové štěrbiny (30) ve směru (39) šíření postřikovacího paprsku (40) rozšíření (32).
12. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 11, v y z n a č u j í c í se t í m , že ve směru podélného rozsahu výtokové štěrbiny (30) jsou uspořádané rozváděči stěny (45, 46) pro vymezení postřikovacíhopaprsku (40) vystupujícího z výtokové štěrbiny (30).
13. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 12, v y z n a č u j í c í se t í m , že poměr součtu obou průřezových ploch (A_b A₂) vtokových otvorů (9, 10) k průřezové ploše výtokové štěrbiny (30) je zvolen mezi 1,5 a 2,0, přednostně mezi 1,6 a 1,8.
14. Postřikovači tryska podle nároku 3, vy z n a č uj í c í se tím, že poměr průměru (D) části válcového úseku (16) k délce (L) válcového úseku (16) je zvolen mezi 2 a 3.
15. Postřikovači tryska podle některého z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že vtokové otvory (9, 10) mají rozdílné průřezové plochy (A_b A₂).
16. Postřikovači tryska podle některého z nároků 12 až 15, vyznačující se tím, že rozváděči stěny (45, 46) jsou uspořádané na navzájem opačných stranách výtokové štěrbiny (30) v rozdílné vzdálenosti (t_b t₂) od výtokové štěrbiny (30).
17. Postřikovači tryska podle nároků 5,15a 16, vyznačující se tím, že vtokový otvor (9) s menší průřezovou plochou (Ai) je uspořádaný na stejné straně roviny (35) souměrnosti jako ta rozváděči stěna (45), která má větší vzdálenost (¾) od roviny (35) souměrnosti.