[发明专利]用于在较高的温度下介质中的中空体中减压的装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学和冶金学领域，并且涉及一种用来在较高的温度下的介质中的中空体中减压的装置，譬如该减压装置例如在金属加工业中可以用于金属材料热浸镀覆层用的装置。

背景技术

金属材料通过金属敷层的热浸镀精制是表面精制的一种既定并公知的方法，以便改进产品的使用性能和腐蚀性能。在此，待覆层的金属预制材料被短暂地浸入到金属的覆层浴中。在束状的或扁平产品（如线或带）热浸镀精制的情况下，连续的流程是适当的，在其中待覆层的产品经过覆层浴数秒。为此，作为应用情况，扁平钢产品通过基于Zn合金或Al合金的金属的连续式热浸镀精制是公知的。这种热浸镀覆层设备的结构条件不可避免地要求扁平产品的通过线的转向和稳定化。这通常通过充分公知的辊系统来实现（DE19 511 943A1；WO2006/002 822A1；EP1 518 003B1）。

由于经济上的约束，保持小的运行成本、避免设备停机并且保证高的产品质量存在有在整体上减小磨损、特别是对辊系统减小磨损的要求。当在金属的覆层浴中持续使用时，由于高的机械和化学磨损与热负荷的结合，它们的使用寿命是有限的。在此，同样影响磨损度和产品质量的旋转阻力、惯性矩和滑动倾角（Schlupfneigung）基本上可以通过辊系统的结构而受到影响。

根据经验，中空辊有关于此地相对实心辊或开口辊拥有优点。然而力求使用的中空辊引起在内腔中过压的危险。这种过压由于覆层浴的高温（约400℃到800°）而由例如气体和/或液体或湿气的蒸发和气体膨胀造成，该气体和/或液体或湿气在中空辊制造时渗入到内腔中。在熔融浴中使用起初是冷的中空辊时或者之后内腔均匀加热的情况下，发生体积膨胀和压力形成。由此，可能造成不期望的变形或者在最坏的情况下造成中空辊的爆裂。爆裂不仅干扰运行过程，而且对于设备操作人员是有着实际的生命危险的：没有预警地突然并急剧地施放的过压可能会把熔融流动的覆层材料由罐中抛出来。

有针对性地经由排气装置导出过压变为特别困难的，这是因为应当避免覆层浴渗入到中空辊的内腔中。因此放弃使用中空辊往往是有利于工作安全的。

但是，除了热浸镀覆层设备中的中空辊的所描述的疑难之外，在具有较高的温度的、特别是热熔融的环境中应用封闭的中空体时也存在减压/压力下降的问题，这是因为通常的排气装置，例如阀或管套管是生产成本高昂并且是要完善地维护的。

对于用于在金属的覆层浴中的中空辊的排气，现有技术公开了不同的解决方案。

根据DE10 2007 045 200A1公知了一种中空辊，其带有通过辊轴颈的排气通道。排气通道将在轴颈轴承中的充气的空间区域与辊的内腔连接。此外，该空间区域经由第二排气通道与覆层浴液面的上方的大气压连接。通过辊轴承（Rollenlager）的封闭结构阻止了熔融金属渗入到排气腔中。

由WO2006002822A1和DE10 319 840B3公知了结构，其中，辊的内腔同样经由排气通道与辊轴承中的膨胀腔连接。这种膨胀腔可以再次通过其他通道向环境大气排气。在这种情况下，应当用电感线圈避免熔融金属渗入到膨胀腔中。

根据DE43 07 282C2，公知了在中空辊的轴颈（Zapfen）和支撑臂中的气体转移孔。然而这些孔没有进一步详细说明。

由DE10 2009 040 961A1在原则上公知了一种在中空体中通过闭锁件封闭排气孔的方案。然而其所描述的工作方式对于浸入在覆层液中的中空辊是无法应用的。

对于热浸镀覆层设备的运行经验表明，伴随着停机时间和等待时间的延长，不能持续地避免熔融流动的覆层浴渗入到轴颈支承机构中。因此，根据DE10 2007 045 200A1和DE10 319 840B3的结构上的解决方案在日常运行中仅能够断言为有缺陷的。而根据DE43 07 282C2的结构上的、简单的解决方案没有有效地避免覆层浴渗入到排气孔中。如果在那里形成熔渣，那么可能造成排气孔的难以辨识的闭塞。这是有很大的潜在危险的，因为可能发生无意识使用在内腔中可能出现的过压能够不受控地排出的中空辊。因此，迫切地推荐设备操作人员放弃采用根据DE43 07 282C2所列出的解决方案。

总的来说，所有根据现有技术公知的、用来给用于在较高的温度并且特别是在金属的覆层浴中的中空辊或者其他中空体排气的解决方案都具有显著的缺陷。长产品的连续的热浸镀精制在原则上提出了延长浸浴装置的使用寿命以及保证产品质量的挑战。

发明内容