Прокатный стан

,ЯО А О 39 1 В 13/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(53) б 21.771.2.06 (088 1 Й С ен ииностровтельных заводах преимущ венно для листовой прокатки тру деформируемых заготовок. Цель и бретения - повышение энергетиче эффективности процесса прокатки стане реализуется термодинамиче сто(56) Р 11 А(54) ПРОКА (57) Изобр ному произ польэовано Нтносится к прокати может быть исллургических и ма 3 1503908трансформации химической энергии топлива в механическую работу с утилизацией отбросной теплоты и одновременным обеспечением воздейст 5 вия на очаг деформации прокатываемого металла высоких температур и давлений рабочей среды, Ротор 12 объемного насоса 11 вращается от двигателя внутреннего сгорания. Рабо чая среда от насоса 11 движется к камере 9 через теплообменник 16 и от камеры 10 через теплообменник 19 назад к насосу 11. Б теплообменнике 16 рабочей среде передается теплота выпускных газов из системы 17 двигателя внутреннего сгорания, Скорость потока рабочей среды и ее кинетическая энергия увеличиваются. Энергия рабочей среды в камере 9 преобразуется в полезную работу. Величина этой работы превосходит работу двигателя внутреннего сгорания за счет утилизации теплоты выпускных газов. 4 ил.Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов, и может быть использовано на метал 20 лургических и машиностроительныхзаводах преимущественно для листовой прокатки труднодеформируемых заготовок,Целью изобретения является повы 25шение энергетической эффективностипроцесса прокатки.На фиг, 1 изображен предлагаемыйстан, разрез, по осям теплообменников на фиг, 2-то же, разрез по осицилиндра двигателя; на фиг. 3 - тоже, вид сбоку; на фиг.4 - то же,вид сзади.Прокатный стан содержит неподвижную станину 1 с размещенными в ней 35С-образным профилированным вкладышем 2 и нажимными элементами 3 и 4,охватывающими кулачковый генератор 5бегущих волн деформации, несущий рабочие валки б. С-образный профилированный вкладыш 2 и нажимные элементы 3 и 4 вместе с кулачковым генератором 5 бегущих волн деформациии боковыми крышками 7 и 8 образуютпо крайней иере две камеры 9 и 10 45переменного объема, имеющие серповидную форму и размещение вдоль С-образного профилированного вкладыша 2,Привращении кулачкового генератора5 бегущих волн деформации по часовойстрелке объем левой камеры 9 переменного объема увеличивается, а объем правой камеры 10 переменного объ.ема уменьшается (фиг.1),Для повышения энергетической эффективности процесса прокатки прокатный стан снабжен объемным насосом 11, ротор 12 которого кинематически связан с выходным валом 13 двигателя 14 внутреннего сгорания, при этом выход 15 объемного насоса 11 соединен с одной камерой 9 переменного объема через теплообменник 16, включенный в выпускную систему 17 двигателя 14, а вход 18 объемного насоса 11 соединен с другой камерой 10 переменного объема через теплообменник 19, включенный в систему охлаждения (не показана).Объемный насос 11 содержит статорное кольцо 20, ось которого смещена относительно оси ротора 12. В радиальных прорезях 21 ротора 12 помещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения вытесни- тельные пластины 22, Кинематическая связь ротора 12 с выходным валом 13 двигателя внутреннего сгорания обеспечивается соединительной муфтой 23. Ротор.12, вытеснительные пластины 22 и статорное кольцо 20 образуют рабочие камеры объемного насоса 11. При вращении ротора 12 по часовой стрелке (фиг. 1) объем рабочих камер, расположенных по левую сторону отвертикальной плоскости и сообщенных с выходом 15, уменьшается, а объем рабочих камер, расположенных по правую сторону от вертикальной плоскости и сообщенных со входом 18, увеличивается.Двигатель 14 внутреннего сгорания выполнен в виде двухтактного дизеля и содержит по крайней мере один цилиндр 24, установленный на картере ,25 поошень 26, размещенный в цилиндре 24 с образованием рабочей 27 и подпоршневой 28 полостей, шток 29, подсоединенный к поршню 26 и пропущенный через сальниковое отверстие 30 в диафрагме 31, размещенной между поршневой полостью 28 и картером5 15 25, коленчатый вал 32, связанный через шатун 33 и крейцкопф 34 со штоком 29 поршня 26. Выходной вал 13 жестко связан с коленчатым валом 32.Выпускная система 17 двигателя 14 внутреннего сгорания содержит коллектор 35 для сбора выпускных газов, соединенный с выпускными окнами 36 рабочей полости 27 цилиндра 24 и теплообменником 16. Впускная, система двигателя 14 внутреннего сгорания включает в себя вентилятор 37 и клапанную коробку 38, сообщающуюся с подпоршневой полостью 28 и через продувочные окна (не показаны) с рабочей полостью 27 цилиндра 24. Топливная система двигателя 14 внутреннего сгорания содержит топливную форсунку 39, связанную с топливным насосом (не показан), синхронизированным с вращением коленчатого вала 32. Теплообменники 16 и 19 типа "труба в трубе" выполнены с противопоточным движением теплообменивающихся сред и содержат коаксиально расположенные центральные трубы 40 и 41, по которым в процессе работы циркулирует рабочая среда; заполняющая камеры 9 и 10 переменного объема станины 1 и рабочие камеры объемного насоса 11, например высокотемпературная силиконовая жидкость, и наружные трубы 42 и 43, образующие полости 44 и 45, по которым циркулируют выпускные газы коллектора 35 и охлаждающая среда системы охлаждения соответственно. Выпускной патрубок 46 теплообменника 16 сообщен с атмосферой через фильтры и глушители (не показаны), служащие для снижения токсичности отработавших выпускных тазов и уменьшения уровня акустических шумов соответственно. Входной 47 и выходной 48 патрубки теплообменника 19 присоединены к системе охлаждения (не показана).Для перемотки прокатываемого металла и создания переднего и заднего натяжений предусмотрены моталки 49 и 50, тянущие 51 и 52 и отклоняющие 53 и 54 ролики. Приспособление 55 для перемещения нажимных элементов 3 и 4 представляет собой управляемый гидроцилиндр и обеспечивает герметичность камер 9 и 1 О переменного объема в процессе работы. Для обес 03908 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 печения электропривода мотнлок 49 и 50, вентилятора 37 и других вспомогательных механизмов предусмотрен электрогенератор 56, используемый также в период пуска стана в двигательном режиме. Электрогенератор 56 связан с коленчатым валом 32 двигателя 14 внутреннего сгорания посредством соединительной муфты 57,Рабочие валки 6 могут быть охвачены жестким кольцом 58, торцовые поверхности которого касаются внутренних поверхностей боковых крышек 7 и 8 для повышения герметичности камер 9 и 20 переменного объема, При .этом рабочий калибр образован наружной поверхностью жесткого кольца 58 и внутренней рабочей поверхностью С-образного профилированного вкладыша 2. Для оптимизации режима прокатки подшипники 59 генератора 5 бегущих волн деформации могут быть установлены в боковых крышках 7 и 8 с воэможностью перемещения для регулировки величины рабочего калибра. Могут быть предусмотрены также связанные с электронной вычислительной машиной средства для малоинерционного измерения и регулирования в процессе прокатки скорости и момента прокатки, переднего и заднего натяжений, температуры и давления выпускных газов и других параметров. Имеются также системы смазки и охлаждения двигателя 14 внутреннего сгорания.Прокатный стан функционирует сле" дующим образом.После задачи заготовки одним из известных способов устанавливается необходимый режим прокатки и включаются все вспомогательные системы, При этом прокатываемый металл образует внутри станины 1 петлю С-образной формы, охватывающую жесткое кольцо 58 по наружной поверхности. Посредством электрогенератора 56, работающего в двигательном режиме, производится закрутка коленчатого вала 32 и пуск двигателя 14 внутреннего сгорания - прокатный стан переходит в режим самовращенияВ установившемся режиме в двигателе 14 внутреннего сгорания осуществляется замкнутый термодинамический цикл двухтактного дизеля, результатом которого является трансформация химической энергии топлива, подава 1503908смога в цилиндр 24 топливной форсункой 39, в механическую работу вращения коленчатого вала 32 и энергию выпускных газов. ПоРшень 26 совер 5 шает в цилиндре 24 возвратно-поступательные перемещения, преобразующиеся посредством штока 29, крейцкопфа 34, шатуна 33 и коленчатого вала 32 во вращение выходного вала 13 и 10 кинематически связанного с последним посредством соединительной муфты 23 ротора 12 объемного насоса 11.Вследствии вращения двигателем 14 внутреннего сгорания ротора 12 в ра бочих камерах объемного насоса 11, расположенных по левую сторону от вертикальной плоскости, создается нагнетание а в рабочих камерах, . расположенных по правую сторону от 20 вертикальной плоскости, - разряжение. Возникает градиент давления, под воздействием которого рабочая среда движется от выхода 15 объемного насоса 11 по центральной трубе 40 25 через теплообменник 16 к левой камере 9 переменного объема и от правой камеры 10 переменного объема по цен" тральной трубе 41 через теплообменник 19 к входу объемного насоса 11. 30 В результате кулачковый генератор 5 бегущих волн деформации приводится во вращение. При этом объем левой камеры 9 переменного объемаувеличивается, а объем правой камеры 10 переменного объема уменьшается. Кулачковый генератор 6 бегущих волн деформации вращения по часовой стрелке, жесткое кольцо 58 вращается против часовой стрелки, обеспечивая волновую прокатку, - прокатываемый металл движется с правой моталки 49 на левую моталку 50 и происходит его обжатие в рабочем калибре, образованном наружной поверхностью жест 4 кого кольца 58 и внутренней рабочей поверхностью С-образного профилированного вкладыша 2, при этом прокатываемый металл не испытывает трения о С-образный профилированный вкладыш 2. 11 еханическая энергия вращающегося коленчатого вала 32 двигателя 14 внутреннего сгорания трансформирует 55 ся объемным насосом 11 в кинетическую энергию потока рабочей среды в центральной трубе 40 с начальной скоростью. Посредством теплообменника 16 потоку рабочей среды в центральной трубе 40 с начальной скоростью С передается теплота выпускных газов из коллектора 35 и происходит утилизация их энергии, Скорость потока в центральной трубе 40 возрастает и становится равной С,= 2 ц т С Соответственно увеличивается кинетическая энергия потока рабочей среды в центральной трубе 40 после теплообменника 16.Кинетическая энергия потока рабочей среды в центральной трубе 40 после теплообменника 16 преобразуется в левой камере 9 переменного объема в полезную механическую работу, величина которой превосходит величину механической работы двигателя 14 внутреннего сгорания за счет утилизации теплоты выпускных газов, обеспечивающую волновую прокатку прокатываемого металла в рабочем калибре за счет вращения кулачкового генератора 5 бегущих волн деформации.Одновременно рабочая среда, имеющая высокие температуру и давление, в левой камере 9 переменного объема воздействует на очаг деформации, повышает пластичность прокатываемого металла и экструдирует его через рабочий калибр. Утилизация энергии выпускных газов при одновременном обеспечении воздействия рабочей среды на очаг деформации повышает энергетическую эффективность процесса прокатки.Отбросная теплота осуществляемого в стане замкнутого термодинамического цикла отводится от рабочей среды, протекающей, через центральную трубу 41, посредством теплообменника 19.По сравнению с прокатными станами, имеющими электропривод, энергетическая эффективность процесса прокатки предлагаемого стана существенно возрастает.Формула изобретенияПрокатный стан, содержащий неподвижную станину с размещенными в ней С-образным профилированным вкладышем и нажимными элементами, охватывающими кулачковый генератор бегущих волн деформации, несущий рабочие валки, и образующими вместе с боковыми крышками по крайней мере двекамеры переменного объема, размещенные вдоль С-образного профилированного вкладыша, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения энергетической эффективности процессапрокатки, он снабжен двигателем внутреннего сгорания, объемным насосом,теплообменниками и системой охлаждения, при этом ротор насоса кине О 1503908 10матически связан с выходным валомдвигателя внутреннего сгорания, аего выход соединен с одной из камер переменного объема через теплообменник,включенный в выпускную систему двигателя, причем вход объемного насоса соединен с другой камерой переменного объема через теплообменник,включенный в систему охлаждения.1503908Составитель Г,Ростов Редактор Т.ПарФенона Техред М.Моргентал Корректор М,Васильевазаказ 5181/11 Тираж 459 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР11335, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, О