Холодильная плита
Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам холодильных плит шахтной печи. Холодильная плита выполнена из меди или медного сплава и имеет несколько каналов для охлаждающего средства. Каналы связаны приваренными на холодной стороне плиты соединительными трубками с входом и выходом для охлаждающего средства. Соединительные трубки снабжены на концах со стороны плиты образованными отгибанием кромки фланцами. Эти фланцы вставлены в выемки на холодной стороне плиты и сварены по периметру фланцев с холодной стороной плиты. Использование изобретения обеспечивает повышение предела выносливости соединений между холодильной плитой и соединительными трубками. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение касается холодильной плиты из меди или медного сплава для шахтных печей с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Такая холодильная плита относится к уровню техники согласно документу EP 0951371 B1. В холодильной плите предусмотрено несколько отверстий для приема охлаждающего средства, в частности воды, которые связаны через приваренные на холодной стороне плиты соединительные трубки со входом для охлаждающего средства и с выходом для охлаждающего средства. Внутреннее поперечное сечение соединительных трубок подогнано, как правило, к диаметру отверстий. Установка соединительных трубок на холодильной плите происходит, как правило, посредством того, что на холодной стороне плиты выполняются подогнанные к наружному диаметру соединительных трубок выемки незначительной глубины, затем обращенные к холодильной плите концы соединительных трубок вставляются в эти выемки и в заключение соединительные трубки свариваются с холодильной плитой угловыми сварными швами. Особой обработки расположенных в холодильной плите концов соединительных трубок при этом не происходит. Они снабжаются фаской, большей частью лишь на внутренней стороне, чтобы гарантировать лучшее протекание охлаждающего средства.
Если соединительные трубки состоят из меди или медного сплава, то соединительные трубки, связанные со стальным входом для охлаждающего средства и выходом для охлаждающего средства, на расстоянии от холодильной плиты снабжаются уплотнительными стальными манжетами. Уплотнительная стальная манжета необходима при использовании соединительных трубок из меди или медного сплава, чтобы обеспечить герметичную сварку с боковой поверхностью шахтной печи. Подобным образом, а также при использовании стальных соединительных трубок избегают того, что при монтаже холодильных плит в шахтной печи должна свариваться медь. Сварка меди технически очень трудоемка и связана с большим риском погрешности.
Следующая проблема состоит в известном случае в том, что испытание угловых сварных швов, например, с помощью краско-капиллярного метода дефектоскопии, в частности медных сварных швов, хотя технически возможно, однако связано со значительными трудозатратами.
Поскольку на одной стороне соединительные трубки должны свариваться с холодильной плитой, а на другой стороне должно производиться герметичное соединение между соединительными трубками и боковой поверхностью шахтной печи, в частности сваркой, то за счет теплового расширения холодильной плиты при работе возникают напряжения в сварных швах между холодильной плитой и соединительными трубками.
Исходя из этого уровня техники, в основу изобретения положена задача создать холодильную плиту из меди или медного сплава для шахтных печей, у которой обеспечивается повышенный предел выносливости соединений между холодильной плитой и соединительными трубками за счет лучшего восприятия и передачи возникающих при работе напряжений.
Эта задача решается посредством совокупности признаков, указанных в п. 1 формулы изобретения.
Теперь соединительные трубки снабжаются независимо от того, состоят ли они из меди или медного сплава, из стали, или из комбинации этих материалов на их концах со стороны плиты радиально выступающими фланцами. Эти фланцы подгоняются под предусмотренные на холодной стороне плиты выемки незначительной глубины и затем свариваются по их периметру с холодной стороной плиты. Вследствие этого сварной шов больше не находится в области, в которой возникают максимумы напряжений. При этом могут применяться обычные способы сварки: сварка трением, сварка электронным лучом, а также лазерная сварка.
Чтобы иметь возможность целенаправленно варить V-образный шов между фланцем и холодной стороной плиты, который варить явно проще, чем угловой сварной шов, предусматривается согласно признакам пункта 2 формулы изобретения, чтобы фланцы на соединительных трубках по внешнему периметру и выемки на холодной стороне плиты по внутреннему периметру имели снятые фаски. Таким образом создается почти идеальная подготовка сварного шва и V-образным швом обеспечивается повышенный предел усталости соединения.
Хотя и совершенно возможно то, чтобы фланцы образовывались за счет уменьшения диаметра трубок, в противоположность этому более выгодное решение видится в том, что согласно признакам пункта 3 формулы изобретения фланцы образованы отгибанием кромок концов соединительных трубок со стороны плиты. Такое отгибание кромки может производиться без проблем как на соединительных трубках из меди или медного сплава, так и из стали. Могут использоваться сравнительно тонкостенные соединительные трубки.
Если согласно пункту 4 формулы изобретения соединительные трубки подвергаются струйной обработке в вогнутых областях перехода на фланец, например дробеструйной обработке, то значения прочности соединительных трубок в области фланцев могут увеличиваться еще далее.
В соответствии с признаками пункта 5 формулы изобретения возможно, чтобы каждое отверстие в холодильной плите могло связываться соединительными трубками со входом охлаждающего средства и выходом охлаждающего средства.
Принимая во внимание то положение вещей, что на практике более обычным является присоединение соединительных трубок к овальным отверстиям в холодильной плите или также соединение двух или нескольких отверстий малого диаметра в холодильной плите с соединительными трубками, что требует максимально большого перекрытия соединительных трубок с отверстиями, изобретение согласно пункту 6 формулы предусматривает, чтобы, по меньшей мере, каждые два рядом расположенных отверстия были связаны одной соединительной трубкой со входом для охлаждающего средства и одной трубкой с выходом для охлаждающего средства.
В этой связи может быть выгодным согласно пункту 7 формулы изобретения, чтобы концы соединительных трубок со стороны плиты были сформированы овальными. Эта форма выполнения имеет свое преимущество, если отверстия выполнены в холодильной плите овальными (независимо от ее изготовления) или если, по меньшей мере, два отверстия малого диаметра должны соединяться одной соединительной трубкой.
Особенно целесообразно согласно признакам пункта 8 формулы изобретения, чтобы состоящие из меди или медного сплава соединительные трубки были снабжены на расстоянии от фланцев уплотнительными манжетами из стали. Применение стальных уплотнительных манжет позволяет избежать того, что на объекте при монтаже холодильной плиты должна свариваться медь.
Если согласно пункту 9 формулы изобретения соединительные трубки состоят из стали или из стального сплава, то будет выгодным снятые фаски на соединительных трубках и/или снятые фаски в выемках покрыть никелем.
Следующая конструктивная форма охарактеризована в пункте 10 формулы изобретения. Согласно ей соединительные трубки снабжены приваренными фланцами. Эти фланцы и соединительные трубки могут состоять из одних и тех же материалов. Но также можно представить, что фланцы и соединительные трубки выполнены из различных материалов. Таким образом возможно, например, чтобы фланцы состояли из медного сплава, а соединительные трубки - из сплава на основе железа.
Если также фланцы выполнены из сплава на основе железа и имеют снятые фаски, то целесообразно, чтобы снятые фаски на фланцах и/или снятые фаски в выемках на холодной стороне плиты были покрыты никелем.
Изобретение полнее объяснено ниже посредством представленного на чертежах примера выполнения. Они показывают:
фиг. 1 - холодильная плита для шахтной печи в проекции с холодной стороны плиты;
фиг. 2 - вид сбоку холодильной плиты по фиг. 1 в направлении стрелки II на фиг. 1;
фиг. 3 - вид сверху на холодильную плиту по фиг. 1;
фиг. 4 - в увеличенном масштабе, частично в сечении, область соединения между холодильной плитой и соединительной трубкой согласно вырыву IV по фиг. 2 и
фиг. 5 - представление по фиг. 4 перед соединением соединительной трубки с холодильной плитой.
На фиг. 1-5 представлена обозначенная поз. 1 холодильная плита из медного сплава для шахтных печей. Холодильная плита 1 имеет чередующиеся пазы 3 и выступы 4 на горячей стороне 2 плиты. На холодной стороне 5 холодильная плита 1 выполнена плоской.
В холодильной плите 1 предусмотрено несколько отверстий 6 в виде глубоко просверленных отверстий, которые служат для приема охлаждающего средства, в частности воды. Эти отверстия 6, выполненные как глухие гнезда, имеют на входных концах 7 заглушки 8.
Отверстия 6 могут связываться по отдельности или также группами (при соответственно уменьшенном диаметре) с соединительными трубками 9, 10. На фиг. 1-5 каждое отверстие связано с соединительными трубками 9, 10, пропуская охлаждающее средство. Возможно также, чтобы в области соединительных трубок 9, 10 отверстия 6 меньших диаметров были объединены в группы (от двух до четырех отверстий 6) и эти отверстия 6 затем связаны непосредственным присоединением или через косые отверстия с соединительными трубками 9, 10.
В примере выполнения соединенные со стальными входами 12 для охлаждающего средства и выходами 13 для охлаждающего средства соединительные трубки 9, 10 состоят из медного сплава. Они снабжены проходящими по периметру уплотнительными манжетами 11 из стали, которые герметично свариваются с боковой поверхностью шахтной печи.
Как подробно показано на фиг. 4 и 5, соединительные трубки 9 (соответственно также соединительные трубки 10) снабжены на их концах 14 со стороны плиты фланцами 15, которые образованы отгибанием кромки. Фланец 15 снабжен снятой по внешнему периметру фаской 16. Вогнутые переходные области 25 подвергнуты дробеструйной обработке.
В области отверстия 6 в холодильной плите 1 или в области группы отверстий 6 выполнена выемка 17 на холодной стороне 5 плиты (фиг. 5). Глубина T выемки 17 меньше, чем толщина D материала между отверстием 6 и холодной стороной 5 плиты. По внутреннему периметру выемка 17 снабжена фаской 18.
Если согласно фиг. 5 соединительная трубка 9 вставляется в выемку 17, то между внешним периметром 16 фланца 15 соединительной трубки 9 и внутренним периметром 18 выемки 17 образуется V-образный свободный объем, который идеальным образом может использоваться для того, чтобы иметь возможность теперь положить V-образный сварной шов 19 согласно фиг. 4.
Как уже замечено выше, каждое отверстие 6 может соответственно представлениям на фиг. 1-5 соединяться в верхнем и нижнем конце с соединительной трубкой 9, 10. Однако возможно также, что два или несколько отверстий 6 меньшего диаметра или овальных каналов присоединяются к соединительной трубке 9, 10.
Для манипулирования холодильной плитой 1 в резьбовое отверстие 20 на верхней торцевой стороне 21 ввернута проушина 22.
Далее следует отметить, что на холодной стороне 5 плиты предусмотрены резьбовые отверстия 23, в которые могут ввертываться крепежные винты 24.
Перечень обозначений:
1 - холодильная плита
2 - горячая сторона плиты
3 - пазы
4 - выступы
5 - холодная сторона плиты
6 - отверстия в плите 1
7 - входные концы отверстия 6
8 - заглушки на входном конце 7
9 - соединительная трубка
10 - соединительная трубка
11 - уплотнительные манжеты
12 - входы для охлаждающего средства
13 - выходы для охлаждающего средства
14 - концы трубок 9, 10
15 - фланцы на концах 14 соединительных трубок
16 - снятые фаски на фланцах 15
17 - выемки на стороне 5 плиты
18 - фаска в выемке 17
19 - сварной шов
20 - резьбовое отверстие
21 - торец плиты 1
22 - проушина
23 - резьбовые отверстия
24 - крепежные винты
25 - вогнутые переходные области
D - толщина материала
T - глубина выемки 17
1. Холодильная плита из меди или медного сплава для шахтных печей, в которой выполнено несколько каналов (6) для охлаждающего средства, связанных приваренными к холодной стороне (5) плиты соединительными трубками (9, 10) с входом (12) и выходом (13) для охлаждающего средства, отличающаяся тем, что соединительные трубки (9, 10) на концах (14) со стороны плиты снабжены фланцами (15), вставленными в выполненные на холодной стороне (5) плиты выемки (17) и сваренными по периметру фланцев (15) с холодной стороной (5) плиты.
2. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что фланцы (15) на соединительных трубках (9, 10) выполнены отгибанием кромки концов (14) соединительных трубок (9, 10) со стороны плиты.
3. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что соединительные трубки (9, 10) в вогнутых областях (25) перехода на фланец (15) подвергнуты струйной обработке.
4. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что при выполнении соединительных трубок (9, 10) из стали или из сплава на основе железа выполненные на соединительных трубках (9, 10) фаски (16) и/или фаски (18), снятые в выемках (17), покрыты никелем.
5. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере два расположенных рядом канала (6) связаны одной соединительной трубкой (9, 10) с входом (12) для охлаждающего средства и соответственно одной соединительной трубкой (9, 10) с выходом (13) для охлаждающего средства.
6. Холодильная плита по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что концы (14) соединительных трубок (9, 10) со стороны плиты выполнены овальными.
7. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что по внешнему периметру фланцев (15) соединительных трубок (9, 10) и внутреннему периметру выемок (17) на холодной стороне (5) плиты выполнены фаски (16, 18).
8. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что каждый канал (6) связан соединительными трубками (9, 10) с входом (12) для охлаждающего средства и соответственно с выходом (13) для охлаждающего средства.
9. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что при выполнении соединительных трубок (9, 10) из меди или медного сплава на расстоянии от фланца (15) они снабжены уплотнительными манжетами (11) из стали.
10. Холодильная плита по п.1, отличающаяся тем, что соединительные трубки (9, 10) снабжены приваренными фланцами (15).
