Устройство для очистки длинномерных цилиндрических изделий от окалины

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к волочению и калибровке горячекатаных длинномерных изделий. Цель изобретения - повышение качества очистки изделия. Между корпусом 9 шнекового механизма и камерой 1 уплотнения размещают переходную камеру 11, выполненную в форме соосного со шнеком тела вращения с поперечными сечениями, площадь которых вначале увеличивается, а затем уменьшается при удалении от корпуса шнекового механизма, а выходной участок шнека выполнен выступающим из корпуса во внутреннее пространство переходной камеры, что позволяет резко уменьшать сопротивление вращению шнека. Соотношения размеров устройства оптимально регламентированы. По сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство при равной мощности привода шнекового механизма позволяет в 3-4 раза повысить силовое воздействие частиц абразивного порошка на поверхность изделия, за счет чего повышается качество очистки и достигается более высокая и устойчивая эффективность процесса очистки. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к волочению и калибровке горячекатаных длинномерных изделий. Цель изобретения повышение качества очистки изделия. Устройство для очистки длинномерных цилиндрических изделий от окалины показано на чертеже. Устройство содержит камеру 1 уплотнения абразивного порошка 2, выполненную в форме тела вращения, в частности усеченного конуса, относительно оси 3 прохождения очищаемого изделия 4, например круглого прутка. Поперечные сечения камеры 1 выполнены уменьшающимися от входного отверстия 5 к выходному отверстию 6. Устройство содержит также шнековый механизм для нагнетания в камеру 1 абразивного порошка 2, включающий полый шнек 7 с наружным винтовым ребром 8, соосный с камерой 1, и цилиндрический корпус 9, выходное отверстие 10 которого обращено к выходному отверстию 5 камеры 1. В состав шнекового механизма входят также опорные подшипниковые узлы шнека 7 и его привод (не показаны). Между корпусом 9 шнекового механизма и камерой 1 размещена переходная камера 11, выполненная в форме соосного со шнеком 7 тела вращения с поперечными сечениями, площадь которых вначале увеличивается, а затем уменьшается по мере удаления от корпуса 9 шнекового механизма. Винтовое ребро 8 шнека 7 выполнено на наружном диаметре d толщиной b и с шагом S. Выходной участок 12 шнека 7 выступает из корпуса 9 в переходную камеру 11, причем длина выступающего участка 12 равна l_ш b + S. Для подачи внутрь устройства абразивного порошка 2 предусмотрен патрубок 13, вваренный в отверстие корпуса 9. Длина переходной камеры 11 l_п 2,1 - 2,2 l_щ, диаметр поперечного сечения переходной камеры 11, имеющего максимальную площадь, равен Направление движения очищаемого изделия 4 обозначено стрелкой А, направление загрузки порошка 2 стрелкой В, направление выхода порошка 2 из камеры 1 стрелкой С. Устройство работает следующим образом. При включении привода шнека 7 последний начинает вращаться и подавать абразивный порошок 2 в переходную камеру 11. Вследствие затрудненного прохода порошка через сужающиеся сечения камеры 1 уплотнения порошка 2 последний в переходной камере 11 и камере 1 уплотняется и оказывает давление на стенки камер и изделие 4. После предварительного заполнения порошком 2 камеры 1 и переходной камеры 11 начинают посредством тянущего устройства (не показано) протяжку длинномерного изделия 4 в направлении, обозначенном стрелкой А. При этом уплотненный абразивный порошок 2, находящийся в камерах 1 и 11 и оказывающий давление на изделие 4, счищает окалину с поверхности изделия 4. Окалина заполняет пустоты между гранулами абразивного порошка и выносится вместе с порошком 2, захватываемым силами трения об изделие 4, через выходное отверстие 6 камеры 1. Непрерывность процесса очистки достигается за счет того, что по мере выноса загрязненного окалиной абразивного порошка 2 через отверстие 6, шнек 7, вращаясь, подает в переходную камеру 11 и уплотняет новые объемы порошка 2, компенсирующие вынос последнего через отверстие 6. При этом силы сопротивления вращению шнека оказываются уменьшенными за счет того, что абразивный порошок 2, поступая из корпуса 9 шнекового механизма в переходную камеру 11, поперечные сечения которой увеличиваются на участке l_ш, испытывает боковое расширение, скорость его перемещения снижается и он оказывает меньшее воздействие на стенки переходной камеры 11 и выступающую часть шнека, обусловленное силами трения. Таким образом, условия работы шнека 7 по подаче порошка в камеру 1 облегчаются. Затраты мощности привода шнека 7 на трение уменьшаются, а полезная мощность, расходуемая на уплотнение порошка 2 в камере, растет. Это улучшает качество очистки изделия 4. Наилучшим образом цель изобретения достигается в том случае, если длина выступающего в переходную камеру участка шнека выбирается из соотношения, l_ш S + b (1) где S шаг винтового ребра шнека; b толщина винтового ребра шнека. Действительно, в этом случае на выступающем участке шнека располагается целый виток винтового ребра, в каждый момент обеспечивает силовое воздействие на порошок со стороны шнека в переходной камере одновременно по полной окружности (на угле 2π), т.е. создает наилучшие условия для осесимметричной очистки изделия от окалины. Если l < S + b или l_ш > S + b, силовое воздействие со стороны шнека на порошок в переходной камере перестает быть осесимметричным (в первом случае угол воздействия меньше 2π, во втором больше 2π),, что отрицательно сказывается на равномерности очистки поверхности по окружности изделия. Лучший результат обработки в предлагаемом устройстве обеспечивается в том случае, если длина расширяющейся части переходной камеры l_п.к. выбирается в зависимости от длины выступающей части шнека l_ш по соотношению l_п.к.=(1,05-1,1)l_ш. (2) Действительно, в этом случае конец выступающего участка шнека несколько не доходит до поперечного сечения переходной камеры, имеющего наибольшую площадь. Следовательно, весь выступающий участок шнека располагается в расширяющейся части переходной камеры, где сопротивление вращению шнека минимально и не достигает сужающегося участка переходной камеры, где сопротивление начинает возрастать. Наиболее целесообразно диаметр d_п.к. поперечного сечения переходной камеры, имеющего максимальную площадь, выбирать в зависимости от наружного диаметра шнека d_ш и длины его выступающего конца l_ш по соотношению . (3) Действительно, максимальный диаметр переходной камеры d_п.к. следует выбирать из условия, чтобы площадь ее поперечного сечения на участке с диаметром была не менее, чем на 10-20% больше площади выступающего участка шнека. Аппроксимируя этот участок цилиндрической поверхностью, его площадь можно выразить так

Следовательно, указанное условие выразится соотношением
F_п.к.=1,1-1,2F_ш или
. (4)
Условие (4) сформулировано исходя из того, что сопротивление движению порошка, перемещаемого выступающим концом шнека, не должно возрастать при прохождении через расширяющийся участок переходной камеры, что создает для шнека наивыгоднейшие условия работы (минимальные потери на мощности на трение, минимальный износ), так как площадь контакта выступающего конца шнека с порошком в переходной камере равна приблизительно F_ш, выполнение условия (4) исключает уплотнение перемещаемого шнеком порошка при прохождении его через расширяющуюся часть переходной камеры. Коэффициент 1,1-1,2 введен в выражение (4) для гарантии неуплотнения порошка, учитывая, что площадь F_ш определена по аппроксимирующей формуле, а реальная площадь контакта шнека с порошком приблизительно на 10% больше и, кроме того, часть мощности приводам шнека расходуется на трение о стенки переходной камеры. Выразив из соотношения (4) величину d_п.к., получаем выражение (3). П р и м е р. Определение размеров предлагаемого устройства с помощью выражения (1), (2), (3) Пусть диаметр шнека d_ш=100 мм, шаг его винтового ребра S= 25 мм, а толщина ребра b 6 мм. По формуле (1) длина выступающей части шнека равна l_ш=26+6=31м. По формуле (2) длина расширяющегося участка переходной камеры равна l_п.к.= (1,05-1,1)· 31 32,55-34,1. Принимаем l_п.к. 33 мм. По формуле (3) диаметр поперечного сечения переходной камеры, имеющего максимальную площадь, равен

Принимаем d_п.к. ≈ 155 мм. По сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство для очистки длинномерных цилиндрических изделий от окалины при равной мощности привода шнекового механизма позволяет в 3-4 раза повысить силовое воздействие частиц абразивного порошка на поверхность изделия, за счет этого повысить качество очистки и достичь более высокой, устойчивой эффективности процесса очистки. Кроме того, повышение эффективности подачи абразивного порошка шнековым механизмом в камеру уплотнения и облегчение условий работы шнека позволяет производить очистку изделий при скоростях вращения шнека в 3-4 раза меньших, чем при использовании устройства-прототипа, что снижает износ шнека и продляет его срок службы в 4-5 раз.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки длинномерных цилиндрических изделий от окалины, содержащее камеру уплотнения абразивного порошка с входным и выходным отверстиями, выполненную в форме тела вращения относительно оси прохождения очищаемого изделия с поперечными сечениями, уменьшающимися от входного отверстия к выходному, и шнековый механизм для нагнетания в камеру абразивного порошка, включающий полый шнек с наружным винтовым ребром, соосный с камерой, и корпус, выходное отверстие которого обращено к входному отверстию камеры, отличающееся тем, что, с целью повышения качества очистки изделия, оно снабжено размещенной между корпусом шнекового механизма и камерой уплотнения переходной камерой, выполненной в форме соосного со шнеком тела вращения, которая вначале расширяется, а затем сужается по мере удаления от корпуса шнекового механизма, выходной участок шнека входит во внутреннее пространство переходной камеры. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина входящего в переходную камеру выходного участка шнека l_ш равна его шагу S плюс толщина винтового ребра b, длина расширяющейся части переходной камеры l_п.к. на 5 - 10% превышает длину выступающей части шнека l_ш, а диаметр d_п.к. наибольшего его поперечного сечения переходной камеры равен в зависимости от наружного диаметра шнека d_ш и длины l_ш его выступающего конца

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---