在冷卻殼體中收集固體產品發出的熱量的裝置及冷卻殼體的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于收集冷卻殼體中的固體產品發出的熱量的裝置，包括用于通過傳導來回收熱量的部件，該部件包括至少一個熱傳導排放元件，其配置成與固體產品的至少一個表面接觸地放置。本實用新型還涉及一種包含該收集裝置的冷卻殼體。
【專利說明】在冷卻殼體中收集固體產品發出的熱量的裝置及冷卻殼體
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冷卻固體產品以及其冷卻動力學的領域。
【背景技術】
[0002]許多工業過程在熱卷過程的最后都包括冷卻固體產品的步驟，例如在鋼鐵工業中。最常用的冷卻方法是使用被冷卻產品和環境空氣之間的自然對流散熱。這種方法花費相對較長的時間，并且不能使冷卻率得到控制，尤其是由于環境空氣的參數(溫度、濕度、壓力、風)的多變的緣故。可是，不受控的冷卻會損害產品，例如通過產品表面和核心之間不平均的冷卻，會產生溫度梯度，這可能會在產品內部產生內應力。所述應力可能導致鋼鐵工業的產品更加脆弱。為了解決上述問題，開發出了用于控制制冷率并排放釋放的熱量的裝置。在該裝置中，固體產品經過冷卻殼體被冷卻，在其壁面上循環有冷卻傳熱液體。產品釋放的熱量通過輻射被傳遞給殼體的壁面，然后被壁面中循環的傳熱液體收集并排出。傳熱液體的熱動力組成(壓力、流量、溫度)允許產品的冷卻率被控制。通過噴射蒸汽到冷卻殼體中來減少冷卻率也是已知的，其有著減少輻射放熱量的效果。對于高溫是有效的，通過輻射傳遞的熱量在低溫和中溫(低于600°C )下迅速地失去效力，這使得有必要延長時間，在這一時間內為了將所述產品降到冷卻率不再影響產品的溫度以下而將產品保持在冷卻殼體中。
[0003]為了能效的目的，所述熱量可以被可利用地回收并再次利用，以便反饋到其它的消耗熱量的操作中或轉換成電力。為此，已知的系統使用通過冷卻殼體循環的氣體吹到固體產品上。在冷卻殼體中循環的氣體，通常通過風扇的方式并通過對流從固體產品中收集熱量。因此被加熱的氣體被導向多個換熱器，目的在于加熱水以產生蒸汽，然后蒸汽被導向膨脹渦輪。通過對流換熱需要氣體循環裝置，這會消耗很多能量，降低過程的效率。由于循環氣體和固體產品之間的換熱系數較低，所述換熱也需要零件保持較長的時間。
[0004]因此，用于收集固體產品排放的熱量的現有裝置需要產品保持在冷卻殼體中較長的時間，直到所述的產品達到接近大氣溫度的一個溫度，這一時間經常會比生產率還要長。因此，產品的冷卻是制造過程中的一個關鍵點。這些限制使得必須要提供多個冷卻殼體，并且不可能對于制造產品的冷卻進行綜合控制。
實用新型內容
[0005]本實用新型的一個目的在于改善用于固體產品的冷卻環境的控制及其動力學。
[0006]為此，本實用新型提供了一種用于收集固體產品在冷卻殼體中排放的熱量的裝置，該裝置包括用于通過傳導來回收熱量的部件，所述部件包括至少一個熱傳導排放元件，其配置成與固體產品的至少一個表面接觸地放置。
[0007]傳導使得可能獲得比現有技術更高的導熱系數，特別是在介質溫度在600°C左右的中溫時。因此被冷卻的產品在殼體中保持直到其達到接近大氣溫度的時間減少了。排放元件可以是固體元件，例如整體的或以一組分開的固體的形式，例如粉末或顆粒，彈性的可變性的產品或者甚至粘性的液體產品。應當注意到，排放元件與產品接觸的面積越大，冷卻則越快地發生。
[0008]本實用新型也涉及這樣一種裝置，其中通過傳導來回收熱量的部件包括在與排放元件接觸的熱傳導管道中循環的傳熱流體。所述流體包括氣體或液體，可以供給給膨脹渦輪。然后所述系統可能將來自被冷卻的固體產品的熱量轉化為電能。
[0009]本實用新型還涉及這樣一種裝置，其中傳熱流體供給給加熱循環。然后來自被冷卻的固體產品的熱量可以被用于消耗熱量的操作。
[0010]本實用新型還涉及這樣一種裝置，其中排放元件包括底板，固體產品擱置在所述底板上。底板設有至少一個用于使傳熱流體循環的熱傳導管道。
[0011]本實用新型進一步涉及一種類似的裝置，其中熱回收部件還包括與固體產品的頂表面接觸的熱傳導結構，該裝置還包括至少一個具有分開的表面用于與固體產品接觸的熱傳導排放元件。
[0012]本實用新型也涉及這樣一種裝置，該裝置還包括通過輻射來回收熱量的部件，還有類似的裝置，其中通過輻射來回收熱量的部件通過傳熱鏈被連接到用于使傳熱流體循環的管道上。
[0013]本實用新型還涉及這樣一種裝置，其中固體產品運動經過冷卻殼體。固體產品可以是金屬產品。
[0014]本實用新型還涉及一種用于冷卻行進通過其自身的固體產品的殼體，該殼體連續地包括:
[0015]一通過輻射來回收熱量的部件；
[0016]一通過傳導來回收熱量的裝置，以及通過輻射來回收熱量的部件；
[0017]一通過傳導來回收熱量的裝置。
[0018]該裝置因此獲得用于收集固體產品發出的熱量，這使得可能調節用于冷卻固體產品的參數，并使后者排放的熱量可以被再次利用，舉例說明以用于其它操作的熱源的形式或者以電力的形式。傳導使得能夠更快地在中溫或低溫時收集熱量，因此加速了部件的冷卻。
[0019]進一步的特征和優點將通過閱讀下文的實用新型非限定的特定實施例的說明書來顯露出來。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]參考附圖，其中:
[0021]一圖1是本實用新型裝置的第一實施例沿垂直平面1-1的縱剖面的示意圖；
[0022]一圖2是圖1所示實施例沿水平平面I1-1I的縱剖面的示意圖；
[0023]—圖3是圖1所不實施例沿垂直平面III _ III的橫截面的不意圖；
[0024]—圖4是圖1所不實施例沿垂直平面IV -1V的橫截面的不意圖；
[0025]—圖5是圖1所不實施例沿垂直平面V - V的橫截面的不意圖；
[0026]一圖6是圖1所示實施例的部分剖開的透視的示意圖；
[0027]—圖7是圖1所示實施例的制冷劑液體循環的示意圖；
[0028]一圖8是本實用新型裝置的第二實施例沿垂直平面VD1- VDI的縱剖面的示意圖；[0029]一圖9是圖8所示實施例沿水平平面IX -1X的縱剖面的示意圖；一圖10是圖8所示實施例沿垂直平面X - X的橫截面的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]參考圖1-圖6，本實用新型裝置包括冷卻殼體一通常由附圖標記I來表示一其限定了內部空間2。殼體可有選擇地布置成使得內部空間2與環境空氣絕熱。所述殼體I大致呈盒狀，并在兩個相對的表面上包括載入口 3和出口 4，在其間金屬板片5沿縱向行徑方向從載入口 3朝出口 4行進，由圖1中的箭頭繪出。該載入口 3和出口 4可有選擇地設置有絕熱門。板片5以通常900°C到1400°C的溫度進入冷卻殼體1，在這一情況下，板片5擱置在兩個安裝件上(示意性地以6.1和6.2來描述)，這兩個架子屬于一個傳送帶(示意性地以6來描述)，傳送帶從入口 3延伸直到冷卻殼體I的出口 4為止。例如，傳送帶的安裝件是平行于板片延伸的縱梁，根據后退的順序為了移動板片，至少一些板片在垂直平面內是可移動的。傳送帶可以是任何其它形式，例如已知形式的安裝件是分開的滾筒，使得每個板片擱置在至少兩個滾筒上。所述滾筒可有選擇地是自動地，在所述的后續的情況中板片被彼此推著。進一步可選擇地，已知的形式的安裝件可以是滑軌，板片被彼此推著擱置在上面。
[0031]冷卻殼體I的內部空間2包括安裝的安裝件6.1，6.2上和安裝件6.1，6.2下的熱回收部件和由此行進的板片5。所述熱回收部件可以是兩種形式的:用于通過輻射物20回收熱量的部件以及通過傳導物30回收熱量的部件。冷卻殼體I包括三個冷卻區域A，B和C，在板片5行進的方向上連續設置，在圖1到6中描繪出來。參考圖3，第一區域A包括用于通過安裝在安裝件6.1，6.2上和安裝件6.1，6.2下的輻射物20回收熱量的部件和由此行進的板片5。參考圖4，第二區域B包括用于通過安裝在安裝件6.1，6.2上和安裝件6.1，
6.2下的輻射物20回收熱量的部件和由此行進的板片5。最后，參考圖5，最后的區域C包括通過安裝在安裝件6.1，6.2上和安裝件6.1，6.2下的傳導物30回收熱量的部件和由此行進的板片5。
[0032]通過輻射物20和傳導物30回收熱量的部件將在下文參照圖1至6進行描述。
[0033]通過輻射物20回收熱量的部件包括由熱傳導材料制成的管道21。熱傳導指的是材料具有5-500W/mK的導熱系數。所述的熱傳導管道21布置在殼體I的內部空間2中，并且在冷卻殼體I的兩個縱向壁面之間延伸。所述熱傳導管道21中每一個的末端都與用于通過輻射物50收集熱量的循環相連，在循環中，傳熱流體22通過入口 23和出口 24循環連接，通過冷卻殼體I的縱向壁面。熱傳導管道21安裝在安裝件6.1，6.2上方，因此板片5通過安裝件25懸掛在冷卻殼體I的頂板上，安裝在安裝件6.1，6.2下方的熱傳導管道21通過安裝件26停留在冷卻殼體I的底板上。
[0034]通過傳導物30回收熱量的部件包括有熱傳導材料制成的固體排放元件，在這種情況下傳導底板31由鋼制成，放置在冷卻殼體I的底板上，其中熱傳導管道32與傳導底板31接觸并沿著板片5行進的方向的橫向延伸，傳熱流體33在熱傳導管道32中循環。所述管道32中的每一個的末端都連接到通過傳導物100經由入口 34和出口 35的連接來收集熱量的循環中，其通過冷卻殼體I的縱向壁面。傳送帶6的兩個安裝件6.1和6.2在槽36.1和36.2中延伸，槽36.1和36.2是形成在傳導底板31中的。因此底板被配置成:當板片5沿著冷卻殼體I行進時與板片5的底面接觸地放置。這種情況下的安裝件是可移動的，通過其后退移動，在從底板稍微突出的位置(板片略高于底板)和收回到底板中的位置之間(板片放在底板上)。冷卻殼體I也包括通過傳導用于回收熱量的部件，以安裝在板片5上方冷卻殼體I頂部的第二熱傳導排放元件37的形式。所述的排放元件37具有與傳導底板31相同的結構，也包括熱傳導管道32用于循環傳熱流體33，但是與板片5的頂表面接觸。
[0035]參考圖1至7，用于通過輻射物50收集熱量的循環和用于通過傳導物100收集熱量的循環在下文進行描述。即使附圖僅僅描繪了位于行進的板片5下方的用于收集熱量的循環，用于通過輻射收集熱量的位于行進的板片5上方的將入口 34和出口 24連接的部件也可以連接到通過輻射物50用于收集熱量的循環，用于通過傳導收集熱量的位于行進的板片5上方的將入口 34和出口 35連接的部件也可以連接到通過輻射物100收集熱量的循環中。
[0036]通過輻射物50用于收集熱量的循環是閉合循環，包括與用于循環傳熱流體22的泵52流體連接的管道51，沿著流體循環的方向，在管道51中用箭頭表示，用于提供入口連接23的分流器53，集流器54，出口連接24和換熱器55。因此泵52將傳熱流體22提供給位于冷卻殼體I中的熱傳導管道21。當經過熱傳導管道21時，傳熱流體22儲存運動的板片5發出的輻射熱，并通過集流器54的出口連接24離開。在其加熱過程中，傳熱流體22 (在這種情況下是純水)可以經歷全部或部分相變，并因此包括氣體(水蒸氣)和液體(水)或僅包括所述兩相的一種。然后傳熱流體22導向到換熱器55中，在換熱器55中傳熱流體22傳遞儲存的輻射熱給加熱循環60。在換熱器55的出口，傳熱流體22返回到泵52的入□。
[0037]通過傳導物100用于收集熱量的循環是閉合循環，包括管道101與用于循環傳熱流體33的泵102流體連接的管道101，沿著流體循環的方向，在管道101中用箭頭表示，用于提供入口連接34的分流器103，出口連接35的集流器104，膨脹渦輪105和冷凝器106。因此泵102將傳熱流體33提供給在傳導底板31中延伸的熱傳導管道32以及排放部件37。當經過所述管道32時，傳熱流體33儲存傳導熱并被加熱的通過集流器104的出口連接35離開。在其加熱過程中，傳熱流體33 (在這種情況下是純水)可以經歷全部或部分相變，并因此包括氣體(水蒸氣)和液體(水)或僅包括所述兩相的一種。然后傳熱流體33導向到膨脹渦輪105中，膨脹渦輪105將傳熱流體33中氣化的部分轉化成機械功和電力，當所述的渦輪驅動電力機械例如交流發電機時。在膨脹渦輪105的出口，傳熱流體33在再次經過泵102之前被導向到冷凝器106。
[0038]在操作中，裝置通過傳送帶6的安裝件6.1和6.2使板片5行進經過冷卻殼體I。當經過殼體I的冷卻區域A和B時，板片5將其一部分的熱量通過輻射傳遞給在區域A中安裝在行進的板片5上方和下方的以及在區域B中安裝在行進的板片5上方的熱傳導管道21。熱傳導管道21傳遞所述的熱量給經過相同位置的傳熱流體22，然后傳熱流體22將所述的熱量傳遞給換熱器55中的加熱循環60。在區域A的出口，板片5的溫度實質上從通常為900°C -1400°C降到通常為400°C _800°C，進入冷卻區域B，在其中所述的板片放在傳導底板31上，傳熱底板31通過傳導收集其熱量并將同樣的熱量傳遞給在傳導底板31中經過的管道32中循環的傳熱流體33。在冷卻區域C中，總是放在傳導底板31上的板片5的頂表面與排放元件37接觸，排放元件37也從所述板片通過傳導收集熱量，并將相同的熱量通過經過相同位置的管道32傳遞給傳熱流體33。到此，板片5到達了冷卻殼體I的出口 4，板片5已經將其大部分的熱量傳遞給熱回收部件20和30。
[0039]在其行進中經過冷卻殼體I的過程中，板片5再加熱了通過輻射物50用于收集熱量的循環以及通過傳導物100來收集熱量的循環的傳熱流體22和33。當流體33的氣相在發電渦輪105中膨脹時，然后流體22在返回泵52之前將其熱量傳遞到換熱器55中給加熱循環60。然后在返回循環泵102之前流體33經過進入到冷凝器106中。
[0040]這種情況下，行進的板片5在冷卻殼體I中被冷卻(舉例說明)，冷卻率通過調節下面的參數被基本上控制:
[0041 ] 冷卻區域A，B和C分別的長度；
[0042]板片5行進的速度；
[0043]傳熱流體22和33的自然和熱力學參數(包括溫度、流量和壓力)。
[0044]因此裝置獲得了能夠控制固體產品冷卻的能力，使得可能控制其冷卻率和/或減少產品停留在其冷卻殼體內經歷的時間。
[0045]實用新型明顯地不限定于描述的實施例，反而包括所有其它落在權利要求限定的實用新型范圍內的可選擇實施例。
[0046]特別地:
[0047]盡管在現在的文獻中排放元件(傳導底板31和排放元件37)有一個面與行進的板片接觸，所述的接觸面可以為了減少接觸面積并因此減少所述表面和行進的板片5之間的摩擦力而有利地被分開。舉例說明，所述的表面可以包括如圖8到10示出的多個分開的圓柱形突起38，金屬刷或波浪形表面；
[0048]盡管在現在的文獻中傳熱流體22和33是純水，實用新型也應用其它形式的傳熱流體例如鈉、油或包含例如丙二醇的添加物的水；
[0049]盡管在現有的文獻中，連接通過輻射物20用于回收熱量的部件和用于循環傳熱流體22的熱傳導管道21的傳熱連結件與所述管道合并，實用新型也適用于用于通過輻射回收熱量的部件，這一部件與用于循環傳熱流體的管道分開，舉例說明，通過輻射來收集熱量的翅片并通過傳導將相同的熱量傳遞給翅片附著的管道，舉例說明通過焊接；
[0050]盡管在現有的文獻中，通過輻射物50用于回收熱量的循環將其熱量傳遞給加熱循環60，實用新型也適用于一個通過提供給其它裝置(舉例說明，膨脹渦輪或具有循環100的換熱器)的輻射回收熱量的循環；
[0051]盡管在現有的文獻中，排放元件由鋼制成，實用新型也適用于由任何其它材料，舉例說明銅或任何其它金屬、玻璃等制成的排放元件；
[0052]盡管在現有的文獻中，固體產品是行進的金屬板片5，本實用新型也適用于其它固體產品，舉例說明連續行進的卷筒產品、靜止的產品或非金屬產品例如玻璃、塑料、礦渣、生物質(biomass)、礦物或農業食品產品。
[0053]本實用新型涉及固體元件形式的排放元件，一組分開的固體例如粉末或顆粒、可變形的產品舉例說明塑料的，或粘性液體產品。
[0054]底板可以在用于支撐板片的第一位置和使板片放在傳送帶上的第二位置之間是可移動的。在可變性的固體或粘性液體的情況下，安裝件可具有固定高度。
【權利要求】
1.用于在冷卻殼體中收集由固體產品發出的熱量的裝置，所述裝置包括用于通過傳導來回收熱量的部件，所述部件包括至少一個熱傳導排放元件，所述熱傳導排放元件配置成與所述固體產品的至少一個表面接觸地放置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用于通過傳導來回收熱量的部件包括在與所述熱傳導排放元件接觸的熱傳導管道中循環的傳熱流體。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述傳熱流體包括氣體和/或液體。
4.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述傳熱流體供給給膨脹渦輪。
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述傳熱流體供給給加熱循環。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱傳導排放元件包括底板，所述固體產品擱置在所述底板上。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述底板設有至少一個用于使傳熱流體循環的熱傳導管道。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述至少一個用于使傳熱流體循環的熱傳導管道沿著產品在冷卻殼體中行進的方向的橫向延伸。
9.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述用于通過傳導來回收熱量的部件還包括與所述固體產品的頂表面接觸的熱傳導排放元件。
10.如權利要求6至9中的任意一個所述的裝置，其特征在于，所述熱傳導排放元件中的至少一個具有與所述固體產品分開的接觸表面。
11.如權利要求1至9中的任意一個權利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于通過輻射來回收熱量的部件。
12.如權利要求權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述通過輻射來回收熱量的部件通過傳熱連結件連接至用于使傳熱流體循環的熱傳導管道。
13.如權利要求1至9中的任意一個權利要求所述的裝置，其特征在于，所述固體產品行進通過所述冷卻殼體。
14.如權利要求1至9中的任意一個權利要求所述的裝置，其特征在于，所述固體產品是金屬產品。
15.用于冷卻行進的固體產品的殼體，所述殼體包括至少一個如權利要求1至14中的任意一個權利要求所述的裝置。
16.如權利要求15所述的殼體，其特征在于，根據所述固體產品在所述冷卻殼體中行進的方向接連包括: 一用于通過輻射來回收熱量的部件； 一如權利要求6至9中任意一個所述的用于通過傳導來回收熱量的部件，以及用于通過輻射來回收熱量的部件； 一如權利要求10所述的用于通過傳導來回收熱量的部件。
【文檔編號】F25D31/00GK203744781SQ201320733952
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2012年10月5日
【發明者】F·德卡蘭, H·薩亞, L·費朗德 申請人:考克利爾維修工程