长跨度大承重的除垢水冷炉辊论文和设计-韩镕凡

全文摘要

本实用新型公开了一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴、锥形过渡体和炉辊，所述炉辊内壁旋动接触连接有螺旋支柱，所述螺旋支柱的中心轴线位置固定有承重辊，所述承重辊的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上设有旋转槽，所述旋转槽内滑动设有支撑架，所述支撑架的轴心处固定有分水承重传动杆，所述分水承重传动杆穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴裸露在外，所述炉辊内壁两端均固定有石墨止推环，所述螺旋支柱与石墨止推环滑动接触，本实用新型有长跨度、大承重、除水垢、散热效率高、不变形、无结瘤、节省冷却水、减少高温炉能量损失、经济性好和节能环保特点，延长了产品使用寿命。

主设计要求

1.一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴（1）、锥形过渡体（2）和炉辊（3），所述炉辊（3）两端连接于锥形过渡体（2），所述锥形过渡体（2）连接于辊轴（1），其特征在于，所述炉辊（3）内壁旋动接触连接有螺旋支柱（4），所述螺旋支柱（4）的中心轴线位置固定有承重辊（5），所述承重辊（5）的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上设有旋转槽（9），所述旋转槽（9）内滑动设有支撑架（6），所述支撑架（6）的轴心处固定有分水承重传动杆（7），所述分水承重传动杆（7）穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴（1）裸露在外，所述炉辊（3）内壁两端均固定有石墨止推环（11），所述螺旋支柱（4）与石墨止推环（11）滑动接触。

设计方案

2.根据权利要求1所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述石墨止推环（11）包括内环（111）和外环（113），所述内环（111）和外环（113）之间固定有侧环（112），所述侧环（112）的内侧连接于平面轴承（117），所述平面轴承（117）内侧连接有隔断环（116），所述隔断环（116）内侧连接于石墨环（115），所述石墨环（115）内侧压接有压环（114），所述压环（114）设置内环（111）和外环（113）之间，且压环（114）与内环（111）和外环（113）可旋动连接，所述外环（113）固定连接于炉辊（3）内壁，所述压环（114）与螺旋支柱（4）滑动接触。

3.根据权利要求2所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述压环（114）的内侧设有半圆形凹槽环（119），所述螺旋支柱（4）的两端均设有滑动半球（118），所述滑动半球（118）滑动连接于半圆形凹槽环（119）。

4.根据权利要求2所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述石墨环（115）的数量为2层，且2层石墨环（115）之间为可旋动接触连接。

5.根据权利要求1所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述旋转槽（9）起止端距离承重辊（5）内壁两端端头各自不小于1cm。

6.根据权利要求1所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述支撑架（6）为Y形，所述支撑架（6）与旋转槽（9）的接触处设有半球体，所述旋转槽（9）为半圆形旋转凹槽，所述半球体滑动接触于半圆形旋转凹槽。

7.根据权利要求6所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述支撑架（6）的Y形支撑臂上设有过水孔。

8.根据权利要求1所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，所述螺旋支柱（4）为若干个螺旋绞龙均距组合而成，所述螺旋绞龙之间的螺距不小于70mm，螺旋绞龙的厚度不小于6mm。

9.根据权利要求1所述的长跨度大承重的除垢水冷炉辊，其特征在于，螺旋支柱（4）为耐热钢制成。

10.一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴（1）、锥形过渡体（2）和炉辊（3），所述炉辊（3）两端连接于锥形过渡体（2），所述锥形过渡体（2）连接于辊轴（1），其特征在于，所述炉辊（3）内壁旋动接触连接有螺旋支柱（4），所述螺旋支柱（4）的中心轴线位置固定有承重辊（5），所述承重辊（5）的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上固定有支撑架（6），所述支撑架（6）的轴心处固定有分水承重传动杆（7），所述分水承重传动杆（7）穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴（1）裸露在外，所述炉辊（3）内壁两端均固定有石墨止推环（11），所述螺旋支柱（4）与石墨止推环（11）滑动接触。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及高温加热炉的技术领域，特别是高温加热炉的长跨度大承重的除垢水冷炉辊。

背景技术

目前，辊底式连续热处理炉，水冷炉辊需要使用循环冷却水对炉辊进行冷却，例如：厚板镀锌退火炉的无氧化加热段炉温达到1000～1200摄氏度，冷却水用量对于水冷炉辊影响较大，水量大，炉辊温度下降，反之则上升，在保证炉辊辊筒表面温度不超过极限温度的前提下，冷却水用量越少越好，这样可减少炉体热量损失，如果水冷炉辊冷却效果不好，则炉辊辊面就会出现结瘤，炉辊变形、弯曲甚至不转，工件跑偏或卡料，最终导致热处理产品质量下降；另外还需要频繁更换水冷炉辊，不但生产线中断暂停，降低了产品产量，而且水冷炉辊是耐热钢材质，造价高，增加了企业运营成本。

传统炉辊通常为无遮挡支撑的空心结构，这种结构的炉辊的承重强度通常较差，而且这种结构的炉辊进水到出水之间的通道没有遮挡，冷却水在炉辊内停留的时间短，因而其冷却效果不好；炉辊也会因冷却的不充分而容易发生辊面变形和辊面结瘤加快的问题；在高温加热炉由于热量巨大，特别是在大承重的炉辊上也因为承重问题容易产生辊体变形；在大型炉中长跨度的炉辊也容易产生变形；水冷炉辊还存在水垢问题，特别是长时间运行后，即便对水做了净化和加药处理，也会因为水冷炉辊内部无法清洗而逐渐形成水垢，这是一个比较难解决的难题，水垢必然使得水冷炉辊冷却效果不佳，增加用水量，也会影响炉辊的使用寿命。因此，作为高温加热炉领域，长跨度大承重的水冷炉辊很有必要提出新的设计方案。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴、锥形过渡体和炉辊，所述炉辊两端连接于锥形过渡体，所述锥形过渡体连接于辊轴，所述炉辊内壁旋动接触连接有螺旋支柱，所述螺旋支柱的中心轴线位置固定有承重辊，所述承重辊的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上设有旋转槽，所述旋转槽内滑动设有支撑架，所述支撑架的轴心处固定有分水承重传动杆，所述分水承重传动杆穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴裸露在外，所述炉辊内壁两端均固定有石墨止推环，所述螺旋支柱与石墨止推环滑动接触。

优选地，所述石墨止推环包括内环和外环，所述内环和外环之间固定有侧环，所述侧环的内侧连接于平面轴承，所述平面轴承内侧连接有隔断环，所述隔断环内侧连接于石墨环，所述石墨环内侧压接有压环，所述压环设置内环和外环之间，且压环与内环和外环可旋动连接，所述外环固定连接于炉辊内壁，所述压环与螺旋支柱滑动接触。

优选地，所述压环的内侧设有半圆形凹槽环，所述螺旋支柱的两端均设有滑动半球，所述滑动半球滑动连接于半圆形凹槽环。

优选地，所述石墨环的数量为2层，且2层石墨环之间为可旋动接触连接。

优选地，所述旋转槽起止端距离承重辊内壁两端端头各自不小于1cm。

优选地，所述支撑架为Y形，所述支撑架与旋转槽的接触处设有半球体，所述旋转槽为半圆形旋转凹槽，所述半球体滑动接触于半圆形旋转凹槽。

优选地，所述支撑架的Y形支撑臂上设有过水孔。

优选地，所述螺旋支柱为若干个螺旋绞龙均距组合而成，所述螺旋绞龙之间的螺距不小于70mm，螺旋绞龙的厚度不小于6mm。

优选地，所述螺旋支柱为耐热钢制成。

实现本实用新型目的的另一技术解决方案为：一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴、锥形过渡体和炉辊，所述炉辊两端连接于锥形过渡体，所述锥形过渡体连接于辊轴，所述炉辊内壁旋动接触连接有螺旋支柱，所述螺旋支柱的中心轴线位置固定有承重辊，所述承重辊的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上固定有支撑架，所述支撑架的轴心处固定有分水承重传动杆，所述分水承重传动杆穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴裸露在外，所述炉辊内壁两端均固定有石墨止推环，所述螺旋支柱与石墨止推环滑动接触。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：平面轴承和2层石墨环均增强石墨止推环自身平面旋转功能，滑动半球和半圆形凹槽环进一步增加螺旋支柱的可滑动旋转功能；所述半球体和半圆形旋转凹槽的配合，则是为了降低分水承重传动杆水平运动驱动承重辊转动的阻尼，使得分水承重传动杆和承重辊的配合更加顺滑；所述旋转槽起止端距离承重辊内壁两端端头的距离，有效对分水承重传动杆往复运动起到限位作用；支撑架的Y形支撑臂上设有过水孔，支撑架具有很好的支撑承重性能，支撑架自身强度结构也得到加强，同时支撑架的Y形结构也避免了对冷却水的形成较大阻力，通过Y形支撑臂上设有过水孔更加减低了对冷却水的阻力；所述螺旋支柱为若干螺旋绞龙均距组合而成，螺旋绞龙之间的螺距不小于70mm，螺旋绞龙的厚度不小于6mm，螺旋支柱为耐热钢制成，可以避免冷却水过长或过短时间滞留在长跨度大承重的除垢水冷炉辊内，有效控制冷却水流量和散热接触面积，增强螺旋支柱的径向强度，同时增加螺旋支柱的耐热性能，延长长跨度大承重的除垢水冷炉辊的使用寿命，降低长跨度大承重的除垢水冷炉辊从高温加热炉中带走的热量损失，提升长跨度大承重的除垢水冷炉辊自身的散热效率；分水承重传动杆做左右往复运动，从而驱动支撑架也做左右往复运动，旋转槽与支撑架滑动连接，而旋转槽是螺旋槽，进而驱动承重辊转动，最后驱动螺旋支柱发生转动，螺旋支柱刮走炉辊内壁沉积的水垢，使得本实用新型具有除垢功能，实现了高温加热炉的长跨度大承重的除垢水冷炉辊内部的水垢可清理维护的功能；炉辊、螺旋支柱、承重辊、支撑架、分水承重传动杆之间在垂直方向上受力相互支撑、彼此关联，增强了本实用新型的结构强度，大幅度提升了本实用新型的承载重量能力，实现了在高温、长跨度且大承重的使用环境中炉辊不变形，能够胜任在大型高温加热炉中作为长跨度大承重水冷炉辊使用；由于采用水冷，并且冷却水在长跨度大承重的除垢水冷炉辊内的冷却面积加大，螺旋支柱迫使冷却水行走速度下降，提高了冷却水的散热利用效率，使得长跨度大承重的除垢水冷炉辊具有很好的散热性能，避免了因散热不利导致的炉辊表面结瘤，又不带走更多的高温加热炉的炉内热量，达到了长跨度大承重的除垢水冷炉辊的散热与高温加热炉热量丧失之间取得很好的平衡点；本实用新型具有长跨度、大承重、除水垢、散热效率高、不变形、无结瘤、节省冷却水、减少高温加热炉能量损失、经济性好和节能环保的特点，同时也延长了本实用新型的使用寿命。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1为本实用新型长跨度大承重的除垢水冷炉辊实施例1的示意图。

图2为本实用新型长跨度大承重的除垢水冷炉辊实施例2的示意图。

图3为图1和图2中的A部的结构放大示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1和图3所示，一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴1、锥形过渡体2和炉辊3，所述炉辊3两端连接于锥形过渡体2，所述锥形过渡体2连接于辊轴1，所述炉辊3内壁旋动接触连接有螺旋支柱4，所述螺旋支柱4的中心轴线位置固定有承重辊5，所述承重辊5的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上设有旋转槽9，所述旋转槽9内滑动设有支撑架6，所述支撑架6的轴心处固定有分水承重传动杆7，所述分水承重传动杆7穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴1并且穿过旋转接头15连接于液压伸缩装置14，所述出水端侧的辊轴1与旋转接头15连接，旋转接头15与液压伸缩装置14连接，所述炉辊3内壁两端均固定有石墨止推环11，所述螺旋支柱4与石墨止推环11滑动接触；所述石墨止推环11包括内环111和外环113，所述内环111和外环113之间固定有侧环112，所述侧环112的内侧连接于平面轴承117，所述平面轴承117内侧连接有隔断环116，所述隔断环116内侧连接于石墨环115，所述石墨环115内侧压接有压环114，所述压环114设置内环111和外环113之间，且压环114与内环111和外环113可旋动连接，所述外环113固定连接于炉辊3内壁，所述压环114与螺旋支柱4滑动接触，所述压环114的内侧设有半圆形凹槽环119，所述螺旋支柱4的两端均设有滑动半球118，所述滑动半球118滑动连接于半圆形凹槽环119，所述石墨环115的数量为2层，且2层石墨环115之间为可旋动接触连接；所述旋转槽9起止端距离承重辊5内壁两端端头各自为2cm，所述支撑架6为Y形，所述支撑架6与旋转槽9的接触处设有半球体，所述旋转槽9为半圆形旋转凹槽，所述半球体滑动接触于半圆形旋转凹槽，所述支撑架6的Y形支撑臂上设有过水孔；所述螺旋支柱4为3个螺旋绞龙均距组合而成，所述螺旋绞龙之间的螺距为80mm，螺旋绞龙的厚度为8mm，螺旋支柱4为耐热钢制成。

本实用新型的工作原理是：平面轴承117和2层石墨环115均是为了石墨止推环11自身增强平面旋转功能，而滑动半球118和半圆形凹槽环119则是为了进一步增加螺旋支柱4的可滑动旋转功能；所述半球体和半圆形旋转凹槽的配合，则是为了降低分水承重传动杆7水平运动驱动承重辊5转动的阻尼，使得分水承重传动杆7和承重辊5的配合更加顺滑；所述旋转槽9起止端距离承重辊5内壁两端端头各自为2cm，可以有效对分水承重传动杆7往复运动起到限位作用；支撑架6的Y形支撑臂上设有过水孔，一方面支撑架6具有很好的支撑承重性能，一方面支撑架6自身强度结构也得到加强，同时支撑架6的Y形结构也避免了对冷却水的形成较大阻力，通过Y形支撑臂上设有过水孔更加减低了对冷却水的阻力；所述螺旋支柱4为3个螺旋绞龙均距组合而成，所述螺旋绞龙之间的螺距为80mm，螺旋绞龙的厚度为8mm，螺旋支柱4为耐热钢制成，可以避免冷却水过长或过短时间滞留在长跨度大承重的除垢水冷炉辊内，有效控制冷却水流量和散热接触面积，增强螺旋支柱4的径向强度，同时增加螺旋支柱4的耐热性能，延长长跨度大承重的除垢水冷炉辊的使用寿命，降低长跨度大承重的除垢水冷炉辊从高温加热炉中带走的热量损失，提升长跨度大承重的除垢水冷炉辊自身的散热效率。

液压伸缩装置14驱动分水承重传动杆7做左右往复运动，支撑架6固定于分水承重传动杆7，从而驱动支撑架6也做左右往复运动，旋转槽9与支撑架6滑动连接，而旋转槽9是螺旋槽，因此驱动承重辊5发生转动，驱动螺旋支柱4发生转动，螺旋支柱4刮走炉辊3内壁沉积的水垢，使得本实用新型具有除垢功能，实现了高温加热炉的长跨度大承重的除垢水冷炉辊内部的水垢可清理维护的功能；炉辊3、螺旋支柱4、承重辊5、支撑架6、分水承重传动杆7之间在垂直方向上受力相互支撑、彼此关联，增强了本实用新型的结构强度，大幅度提升了本实用新型的承载重量能力，实现了在高温、长跨度且大承重的使用环境中炉辊3不变形，能够胜任在大型高温加热炉中作为长跨度大承重水冷炉辊使用；由于采用水冷，并且冷却水在长跨度大承重的除垢水冷炉辊内的冷却面积加大，螺旋支柱4迫使冷却水行走速度下降，提高了冷却水的散热利用效率，使得长跨度大承重的除垢水冷炉辊具有很好的散热性能，避免了因散热不利导致的炉辊3表面结瘤，又不带走更多的高温加热炉的炉内热量，达到了长跨度大承重的除垢水冷炉辊的散热与高温加热炉热量丧失之间取得很好的平衡点；本实用新型具有长跨度、大承重、除水垢、散热效率高、不变形、无结瘤、节省冷却水、减少高温加热炉能量损失、经济性好和节能环保的特点，同时也延长了本实用新型的使用寿命。

实施例2：

如图2和图3所示，一种长跨度大承重的除垢水冷炉辊，包括辊轴1、锥形过渡体2和炉辊3，所述炉辊3两端连接于锥形过渡体2，所述锥形过渡体2连接于辊轴1，所述炉辊3内壁旋动接触连接有螺旋支柱4，所述螺旋支柱4的中心轴线位置固定有承重辊5，所述承重辊5的中心轴线位置设有轴线空腔，所述轴线空腔的腔壁上固定有支撑架6，所述支撑架6的轴心处固定有分水承重传动杆7，所述分水承重传动杆7穿过长跨度大承重的除垢水冷炉辊的出水端侧的辊轴1并且穿过旋转接头15连接于电机转动驱动装置16，所述出水端侧的辊轴1与旋转接头15连接，旋转接头15与电机转动驱动装置16连接，所述炉辊3内壁两端均固定有石墨止推环11，所述螺旋支柱4与石墨止推环11滑动接触；所述石墨止推环11包括内环111和外环113，所述内环111和外环113之间固定有侧环112，所述侧环112的内侧连接于平面轴承117，所述平面轴承117内侧连接有隔断环116，所述隔断环116内侧连接于石墨环115，所述石墨环115内侧压接有压环114，所述压环114设置内环111和外环113之间，且压环114与内环111和外环113可旋动连接，所述外环113固定连接于炉辊3内壁，所述压环114与螺旋支柱4滑动接触，所述压环114的内侧设有半圆形凹槽环119，所述螺旋支柱4的两端均设有滑动半球118，所述滑动半球118滑动连接于半圆形凹槽环119，所述石墨环115的数量为2层，且2层石墨环115之间为可旋动接触连接；所述支撑架6的Y形支撑臂上设有过水孔；所述螺旋支柱4为3个螺旋绞龙均距组合而成，所述螺旋绞龙之间的螺距为80mm，螺旋绞龙的厚度为8mm，螺旋支柱4为耐热钢制成。

本实用新型的工作原理是：平面轴承117和2层石墨环115均是为了石墨止推环11自身增强平面旋转功能，而滑动半球118和半圆形凹槽环119则是为了进一步增加螺旋支柱4的可滑动旋转功能；支撑架6的Y形支撑臂上设有过水孔，一方面支撑架6具有很好的支撑承重性能，一方面支撑架6自身强度结构也得到加强，同时支撑架6的Y形结构也避免了对冷却水的形成较大阻力，通过Y形支撑臂上设有过水孔更加减低了对冷却水的阻力；所述螺旋支柱4为3个螺旋绞龙均距组合而成，所述螺旋绞龙之间的螺距为80mm，螺旋绞龙的厚度为8mm，螺旋支柱4为耐热钢制成，可以避免冷却水过长或过短时间滞留在长跨度大承重的除垢水冷炉辊内，有效控制冷却水流量和散热接触面积，增强螺旋支柱4的径向强度，同时增加螺旋支柱4的耐热性能，延长长跨度大承重的除垢水冷炉辊的使用寿命，降低长跨度大承重的除垢水冷炉辊从高温加热炉中带走的热量损失，提升长跨度大承重的除垢水冷炉辊自身的散热效率。

电机转动驱动装置16驱动分水承重传动杆7做转动运动，分水承重传动杆7固定于支撑架6，支撑架6固定于承重辊5，承重辊5固定于螺旋支柱4，进而驱动螺旋支柱4发生转动，螺旋支柱4刮走炉辊3内壁沉积的水垢，使得本实用新型具有除垢功能，实现了高温加热炉的长跨度大承重的除垢水冷炉辊内部的水垢可清理维护的功能；炉辊3、螺旋支柱4、承重辊5、支撑架6、分水承重传动杆7之间在垂直方向上受力相互支撑、彼此关联，增强了本实用新型的结构强度，大幅度提升了本实用新型的承载重量能力，实现了在高温、长跨度且大承重的使用环境中炉辊3不变形，能够胜任在大型高温加热炉中作为长跨度大承重水冷炉辊使用；由于采用水冷，并且冷却水在长跨度大承重的除垢水冷炉辊内的冷却面积加大，螺旋支柱4迫使冷却水行走速度下降，提高了冷却水的散热利用效率，使得长跨度大承重的除垢水冷炉辊具有很好的散热性能，避免了因散热不利导致的炉辊3表面结瘤，又不带走更多的高温加热炉的炉内热量，达到了长跨度大承重的除垢水冷炉辊的散热与高温加热炉热量丧失之间取得很好的平衡点；本实用新型具有长跨度、大承重、除水垢、散热效率高、不变形、无结瘤、节省冷却水、减少高温加热炉能量损失、经济性好和节能环保的特点，同时也延长了本实用新型的使用寿命。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

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