专利名称：炉滚筒与铸轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及关一种改良的炉滚筒用以将金属工作件推动经过一再加热炉，特别是一种铸轮构成和固着结构体用以将该铸轮安装在一心轴之上，其包括一心蕊风镐(core buster)附件用以冷却该心轴。
一种不同的炉滚筒结构使用可铸型耐火材料来形成轮子之间的绝缘障壁，其最初系使用耐热性绝缘材料予以覆盖，如在美国专利US 5230618所揭示。当该滚筒用于在约2000°F或更高温下操作的炉中之时，该绝缘材料可能损坏且在靠近条带末端边缘或前导边缘的铸轮附近与该滚筒分离开。将铸轮的径向侧暴露于炉操作温度会引起在该等开放空间与轮毂内的孔之间发生的热诱导金属断裂。当该开放空间与该等孔之间有多重断裂之时，该等断裂会导致轮缘与轮毂分离开。
对于金属断裂肇因的研究导致改等孔且将基底组件的头部构造成与轮毂等齐。在炉子于高于2100°F的温度下操作之时，此种设计在没有保护性绝缘材料之下有时候会导致跨越轮缘的破裂。在将基底组件的趾部焊接到水冷却轴的设计之下，对此炉滚筒在2100°F气围中的特别热研究揭露出下列状况。轮缘温度为2026°F且轮缘的径向位移等于在其半径上的0.1228时。在焊接到水冷却轴的趾部所具温度为400°F，其位移为0.008时且在基底组件中的弯曲应力为76212psi。在此构型之下，400°F基底组件会约束轮缘的膨胀。此种现象可以说明在实际炉操作中所观察到的炉缘破裂情形。因此之故，在温度高于2000°F的环境中操作之时可以容许轮缘膨胀以防止轮缘破裂所用的轮胎有其优点存在。在免除使用焊接金属来建立在轮子与炉滚筒心轴之间的金属-对-金属连接之时，于作为对照的极端温度环境中操作中，可以容许轮缘膨胀。
本发明的另一目的是提供使用本发明改良铸轮的改良炉滚筒，其可以让该滚筒在作为对照的极端温度环境中操作长操作时间而不会使铸轮破裂。
特别是，根据本发明，提出一种用于炉滚筒中的铸轮以在该炉中支撑工作件并将其推进，该铸轮包括，一轮缘部份，其具有一环状圆周铸轮面以在一工作件于一炉的加热室内的输送过程中衔接并支撑该工作件；及一连续型轮辐部份，其具有一与该外轮缘部份邻接的最内部环形表面，该最内部环形表面系界定一轴承重支撑件所用的承重座，该连续型轮辐具有相对向的径向面表面，该等径向面表面形成由概括地垂直于该最内部端环形表面的径向边缘所约束的呈角度地隔开的袋件所具边界，该等径向边缘都经伸长以形成力矩臂用以传递来自轴部所施力的扭力以转动该连续型轮辐部份及该轮缘部份以输送该工作件。
本发明还提出一种炉滚筒用以在炉中支撑一工作件，该轮滚筒包括一可转动型心轴，多个铸轮，该等铸轮具有实质相等的径向延伸型轮缘部份，该等轮缘部份系安置在沿着该心轴的诸轴向分隔部位用以衔接该工作件，每一该铸轮更包括一连续型轮辐部份，其具有一与该外轮缘部份邻接的最内部环形表面，该最内部环形表面界定一轴承重支撑件所用的承重座，该连续型轮辐具有相对向的径向面表面，该等径向面表面形成由概括地垂直于该最内部端环形表面的径向边缘所约束的呈角度地隔开的袋件所具边界，该等径向边缘都经伸长以形成力矩臂用以传递来自轴部所施力的扭力以转动该连续型轮辐部份及该轮缘部份以输送该工作件，众多锚定组件，彼等经座落在该等袋件内并以可驱动的方式固着到该心轴以被该心轴所转动，及热绝缘件，其系经该心轴所支撑以提供一在该等铸轮之间径向地延伸的热障壁，该绝缘件具有一由径向地延展至少一实质部份但小于该铸轮整个半径的外表面所终止的厚度。
为了说明本发明的目的，附图示出了本发明最佳的形式；应当理解，本发明不局限于所显示出的精确配置和部件。
本发明炉滚筒包括
图1和2所示的铸轮的新颖设计。铸轮10用热安定性且耐热性金属材料例如高温镍-铬合金或钴-锆合金，或类似者铸造成，以减低在高于约2000°F的温度的高温环境下操作时的热效应。该铸轮10包括，一轮缘部份15及一伸长型外环状圆周铸轮面17以在一金属工作件例如条带于一炉，特别是，隧道炉的加热室内的输送过程中衔接并支撑该工作件。
该铸轮10基本上也包括一与该轮缘部份15连接，相对于图2中所示轮缘部份的厚度而言，较为薄的连续型轮辐部份20。该连续轮辐部份20具有一最内部环形表面22，其呈现为中心开孔且界定一供轮轴，较佳者为炉滚筒的一部份具有以该铸轮形成在心轴上的许多此等铸轮之一的心轴，以承重支撑件所用的承重座，如后文中更详细的说明。该连续型轮辐20还由相对向的径向面表面24和26所界定，该等径向面表面各包含由概括地垂直于该最内部端环形表面22的径向边缘31所约束的呈角度隔开的袋件30。每一袋件的径向边缘31都伸长以形成力矩臂用以将来自施力的扭力展开到轮轴，以转动该连续型轮辐部份20从而也转动该轮缘部份15以输送一工作件。该等袋件30用来承接锚定组件40，下面将进一步说明。该等袋件30环绕着该轮辐部份20的每一径向侧面上的该环形表面22成轴向地分隔开。于较佳具体实例中，所有的袋件30在尺寸上实质上都相等且在该轮辐部份20的每一径向侧面上的所有相邻袋件之间的轴向间距也都相等。此外，于该较佳具体实例中，在该轮辐部份20的相异侧面上的诸袋件轴向偏移实质上等于相邻袋件之间的轴向间距的一半值的间距。铸轮10相异侧面上的袋件30以虚线在图1中显示出。于图1和2中所显示的较佳具体实例中铸轮两侧面上分别具有3个袋件，诸长孔系以120度分隔开并彼此以60度径向偏离。每一袋件30在其径向边缘31之间具有弧形顶部表面32。
如图3A和3B所示，有一锚定组件40，其较佳者采用与铸轮10相同的材料所制成，且其形式界定一具有由诸半径所限定的内部表面42和外边界表面41，诸半径中之一者与用来支撑该铸轮的心轴所具外径相符合，而该外边界表面41的另一半径与该袋件30所具弧形顶部表面32所具半径相符。该锚定组件的弧行底部表面42与界定该铸轮所具轮幅部份的中央开口的径向表面所具曲率相符。该锚定组件的后顶部边缘48经斜切以恰当地抵紧该袋件所具径向边缘31安置。形成该等呈角度地分隔的诸袋件所具边界的径向面表面都将彼等的径向边缘伸长以形成力矩臂用以传递来自轴部所施加的力所产生的扭力界亦转动该铸轮且也因此转动该炉滚筒。该锚定组件的前底部边缘47系经斜切以容纳复合焊区。该锚定组件的两相异端的端面46平行且与呈现符合该袋件30所具形状的弧状表面的顶部表面41相接合。该锚定组件上相异的前侧43与背侧44分别为实质地平行。该锚定组件40的整体尺寸为使得其可符合而在下列例外的下填充由袋件30所界定的空间。如图4中所最佳地显示，该锚定组件40从前侧43到背侧44的整体宽度比该袋件30的深度较为长，且实质地等于该铸轮轮缘部份15的宽度。此外，在该袋件30的该顶部表面32和圆化内部边缘34，与该锚定组件40的外边界表面和后顶部边缘48之间存在着一间隙59。
本发明铸轮10可以供图5所示的炉滚筒使用，其中包括众多彼此间隔的工作件支撑用铸轮10。图4示出被一也围形成炉滚统一部份的心轴58的外管状表面所支撑的铸轮10。该锚定组件40插置于铸轮上的每一袋件30之内。该锚定组件40焊接在一心轴58的外管状表面。组成焊接区60实质地配置在每一锚定组件40的经斜切下底部边缘之内。该锚定组件40可以将诸铸轮10保持排齐(相对于心轴的轴呈90度)且主要是经由将该锚定组件40的诸端46与相应的径向边缘31接触而传递所需的来自转动心轴的扭力以推动条状产品通过该炉。该锚定组件在该袋件内的宽度，及因而该袋件的深度，主要是决定于所需扭力传递的大小。对于该袋件的深度可以加上设计安全因素。
在该锚定组件的背侧44与该袋件30得内部径向表面之间安置着一间隔材料62，例如遮蔽带。该间隔材料62提供在该袋件表面与该锚定组件40的背部表面之间的间隙以容许在经焊接到该心轴58且位于面对于该铸轮径向侧的诸锚定组件40之间的铸轮10宽度发生热膨胀。于到达操作温度之下，该间隔材料62即被压缩或烧掉。
如在图5和6中所显示，有四个铸轮10以上述说明的方式沿着该心轴58上的相间隔位置安装着。在如图7和8中所示将该等铸轮10安装在该心轴58上面之后，即在诸铸轮之间的三个位置都分别形成由间隔件与该心轴和该铸轮侧壁分隔开的可铸性绝缘体64。此外，也在沿着该心轴的每一末端部份分别形成由间隔件与该心轴和该铸轮侧壁分隔开的绝缘体66。以本身为已知的方式，经沿着其长度固定到该心轴的锚定件68，用来将该可铸型绝缘体固定到该心轴。如图5中所示，该可铸型绝缘体和在彼等之间的铸轮经安置在位于相隔开的炉侧壁70之间的炉内，该等炉侧壁70装有孔以让该心轴的轴伸长部份72A和72B延展到经安装在轴架78和80上面的支撑轴承74和76。在轴承76向外，轴架80支撑着一马达82，该马达82经由一连轴节84连接到心轴的轴部伸长部份72B。在轴承74向外，该心轴轴部的末端部份装有一旋转连轴节86用以供给和输送冷却水。该旋转连轴节与在心蕊风镐节段90内的内部空腔相通。沿着心蕊风镐节段的长度从在其外表面上相隔位置突出的间隔件92形成一供从一通路94冒出的冷却水所用的流动通道。此通路经伸长而成为凹口形式，其末端部份与从心轴的轴部伸长部份72B的内面突出的栓96成驱动地衔接。心轴的轴部伸长部份72A具有一内部螺纹末端72C用以接纳栓塞，该栓塞系经接合到该心蕊风镐上的轴耳98藉以将该心蕊风镐固持在该心轴58内腔中的定座囓合中。
于一特别具体实例中，当该水冷却式炉滚筒暴露于2200°F环境中之时，在其心轴58外管状元件上的铸轮温度约为1400°F，而锚定组件40则处于约730°F的温度下。间隔材料62的厚度可弥补该1400°F铸轮与经焊接到心轴58外管状元件的730°F锚定组件之间的膨胀幅度差异。如此，使用本发明铸轮10的炉滚筒可以导致在铸轮与心轴外管状元件之间的耐热性的明显增加。
本发明可以用其它的特定形式来实施而不违离其旨意或基本属性。因此，必须参照权利要求而非前面的说明书来指出本发明的范围。
权利要求
1.一种用于炉滚筒中的铸轮，以在该炉中支撑与推进工作件，该铸轮包括一轮缘部份，具有一环状周围铸轮面，以在一工作件于一炉的加热室内的输送过程中衔接并支撑该工作件；及一连续型轮辐部份，其具有一与该外轮缘部份邻接的最内部环形表面，该最内部环形表面界定一轴承重支撑件所用的承重座，该连续型轮辐具有相对向的径向面表面，该等径向面表面形成由概括地垂直于该最内部端环形表面的径向边缘所约束的呈角度地隔开的袋件所具边界，该等径向边缘都经伸长以形成力矩臂用以传递来自轴部所施力的扭力以转动该连续型轮辐部份及该轮缘部份以输送该工作件。
2.如权利要求1的铸轮，其中该连续型轮辐部份是流体流动所不透者，以维持从该承重座径向地到该轮缘部份一实质固定的温度梯度。
3.如权利要求1的铸轮，其中该呈角度地隔开的诸袋件包括圆环扇形截段。
4.如权利要求3的铸轮，其中该圆环扇形截段与该最内部环形表面相交。
5.如权利要求4的铸轮，其中在该连续型轮辐部份的第一径向侧面中的该等环形相隔袋件从其第二侧面上的环形隔开袋件轴向偏移实质上等于在相邻环形隔开袋件之间的轴向间距一半值的间距。
6.如权利要求1的铸轮，其中在该连续型轮辐部份的第一径向侧面中的该等环形相隔袋件的数目与在该连续型轮辐部份的第二且相异侧面中的环形隔开袋件的数目相等。
7.如权利要求6的铸轮，其中在每一径向侧面上的该等环形隔开袋件之间的环形间距实质上相等。
8.如权利要求7的铸轮，其中在第一径向侧面上的该等环形相隔袋件从第二径向侧面上的环形隔开袋件轴向偏移实质上等于在相邻环形隔开袋件之间的轴向间距一半值的间距。
9.如权利要求1的铸轮，其中该轮缘部份为该连续型轮辐部份的加厚扩大部份。
10.如权利要求1的铸轮，其中该等环形隔开袋件包括经配置在该连续型轮辐部份一侧面的周缘上的诸个别袋件。
11.如权利要求10的铸轮，其中在该连续型轮辐部份每一相反方向侧面的表面中所配置的该等环形隔开袋件的数目相等。
12.一种炉滚筒，用以在炉中支撑一工作件，该轮滚筒包括一可转动型心轴；多个铸轮，具有实质相等的径向延伸型轮缘部份，该等轮缘部份系经安置在沿着该心轴的诸轴向分隔部位用以衔接该工作件，每一该铸轮还包括一连续型轮辐部份，该连续型轮辐部份具有一与该外轮缘部份邻接的最内部环形表面，该最内部环形表面界定一轴承重支撑件所用的承重座，该连续型轮辐具有相对向的径向面表面，该等径向面表面形成由概括地垂直于该最内部端环形表面的径向边缘所约束的呈角度地隔开的袋件所具边界，该等径向边缘都经伸长以形成力矩臂用以传递来自轴部所施力的扭力以转动该连续型轮辐部份及该轮缘部份以输送该工作件；复数个锚定组件，彼等经座落在该等袋件内并以可驱动的方式固着到该心轴以被该心轴所转动；和热绝缘件，经所述心轴所支撑以提供一在该等铸轮之间径向地延伸的热障壁，该绝缘件具有一由径向地延展至少一实质部份但小于该铸轮整个半径的外表面所终止的厚度。
13.如权利要求12的炉滚筒，其中该锚定元件界定诸圆环扇形，该等圆环扇形具有由诸半径所界定的内和外边界表面，该等半径中之一与该心轴的外径一致而另一个与该袋件的径向边界一致。
14.如权利要求13的炉滚筒，还包括焊接金属以基本上只将每一锚定组件组合体固着到该心轴。
15.如权利要求12的炉滚筒，其中该心轴还界定一具有一圆筒型内腔的第一管，于该管的一端具有障壁以阻断流体流过该壁，且在该管的相异端有一流体通路；一经配置在该第一管内的心蕊风镐节段以在该第一管的内部表面与该心蕊风镐的外表面之间形成一实质环状第一区，该心蕊风镐节段在其一端具有一流体通路供流体在该心蕊风镐节段的内部通路与其外表面之间流动，藉而在该心蕊风镐的内和外两表面之间提供流体一连续的流动途径。
16.如权利要求12的炉滚筒，其中该连续型轮辐部份是流体流动所不透者，以维持从该承重座径向地到该轮缘部份一实质固定的温度梯度。
17.如权利要求12的炉滚筒，其中该呈角度地隔开的诸袋件包括圆环扇形截段。
18.如权利要求17的炉滚筒，其中该圆环扇形截段与该最内部环形表面相交。
19.如权利要求18的炉滚筒，其中在该连续型轮辐部份的第一径向侧面中的该等环形相隔袋件从第二侧面上的环形隔开袋件轴向偏移实质上等于在相邻环形隔开袋件之间的轴向间距一半值的间距。
20.如权利要求12的炉滚筒，其中在该连续型轮辐部份的第一径向侧面中的该等环形相隔袋件的数目与在该连续型轮辐部份的第二且相异侧面中的环形隔开袋件的数目相等。
21.如权利要求20的炉滚筒，其中在每一径向侧面上的该等环形隔开袋件之间的环形间距实质上相等。
22.如权利要求21的炉滚筒，其中在第一径向侧面上的该等环形相隔袋件从第二径向侧面上的环形隔开袋件轴向偏移实质上等于在相邻环形隔开袋件之间的轴向间距一半值的间距。
23.如权利要求12的炉滚筒，其中该轮缘部份为该连续型轮辐部份的加厚扩大部份。
24.如权利要求12的炉滚筒，其中该等环形隔开袋件包括经配置在该连续型轮辐部份一侧面的周缘上的诸个别袋件。
25.如权利要求24的炉滚筒，其中在该连续型轮辐部份每一相反方向侧面的表面中所配置的该等环形隔开袋件的数目相等。
26.一种用于炉滚筒的铸轮，其包括一经扩大的轮缘部份；一相对于该轮缘部份较为薄的轮辐部份，该轮幅部份具有第一和第二两径向侧面与在其中心的一开口；及至少三个环形隔开袋件，彼等系在每一径向侧面上环绕该开口而配置着。
27.如权利要求26的铸轮，其中在该第一径向侧面上的该等环形相隔袋件的数目与在该第二径向侧面上的环形隔开袋件的数目相等。
28.如权利要求27的铸轮，其中该在每一径向侧面上的该等环形隔开袋件之间的向间距实质相等。
29.如权利要求28的铸轮，其中在第一径向侧面上的该等环形相隔袋件从第二径向侧面上的环形隔开袋件轴向偏移实质上等于在相邻环形隔开袋件之间的轴向间距一半值的间距。
30.一种用于炉滚筒的耐热性材料所制铸轮，其包括一经扩大的轮缘部份；及一相对于该轮缘部份较为薄的轮辐部份，该轮幅部份在每一径向侧面上具有三个环形隔开袋件；其中在相邻袋件之间的向间距等于120度且在相反向径向侧面上的袋件轴向偏移60度。
全文摘要
本发明公开了一种用于炉滚筒的铸轮。该铸轮具有至少三个环形相隔的袋件，该等袋件系以环绕该铸轮的中央开孔的方式座落在该铸轮的每一径向侧面上。当该等铸轮经安装在具有心轴工具的炉滚筒上面之时，该等袋件系经插置到该呈环形间隔的该等袋件内。该等袋件是仅经固着到该滚筒的该心轴工具。该心轴工具的转动会导致该等铸轮被从该等袋件到该等铸轮的扭力传递所转动而不必将该铸轮直接接着到该心轴工具。
文档编号F27D1/14GK1474927SQ01818793
公开日2004年2月11日 申请日期2001年11月9日 优先权日2000年11月10日
发明者休·B·卡尔, 古德林·威廉, 威廉, 休 B 卡尔 申请人:布林克摩特公司