CN101293229B - 一种喷气、喷雾两用式冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种喷气、喷雾两用式冷却装置，包括喷嘴、冷却气、冷却水供给调节系统、连接软管、分气管、分水管，其特征在于该冷却装置还设有喷嘴位置和角度调整机构，喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块固定在安装杆上，喷嘴的进气管和进水管通过软管与分气管和分水管的出口连接，分气管和分水管的入口分别与冷却气、冷却水供给调节系统的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、氮气、水或它们的混合物，喷嘴对称或交错布置在薄板状被冷却物体的两侧，或均匀布置在圆柱形被冷却物体的周围。本发明的特点是在一套喷嘴上即可以喷气，又可以喷雾，实现大范围的冷却速率。

Description

一种喷气、喷雾两用式冷却装置

技术领域

本发明涉及一种用于薄板状或圆柱状物体冷却的冷却装置，特别涉及一种即可以喷气，又可以喷雾的大冷却速率的冷却装置。

背景技术

经过冷加工变形的板带材或棒线材，为了消除加工硬化，获得所需的微观组织和力学性能，在冷变形后需要进行退火热处理。退火常用的冷却方法有随炉冷却，空冷、喷气冷却，喷雾冷却和水淬等。上述冷却方法的冷却速率不同，所得到的退火组织和力学性能也不相同。为了在同一个退火设备上实现不同的冷却速率，人们通常需要设置多种冷却装置，这使得设备复杂，占地面积大，成本高。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种金属板带材或棒线材退火用的具有大范围冷却速率，即可喷气、又可喷雾的冷却装置。

本发明主要由喷嘴，喷嘴位置和角度调整机构，连接软管，分气管，分水管和冷却气、冷却水供给调节系统组成。喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块固定在安装杆上，喷嘴的进气管和进水管通过软管分别与分气管和分水管的出口连接，分气管和分水管的入口分别与冷却气、冷却水供给调节系统的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、氮气、水或它们的混合物。由于氮气和氢气的导热系数相差将近7倍，因此喷氢气可以得到更大的冷却速率，并且氢气具有还原性，喷氢气冷却可以保护退火物体表面不被氧化。本发明的喷气冷却的冷却介质可以是纯氢气，纯氮气，或者是氮氢混合气体；喷雾冷却的冷却介质可以是纯氢气和水的混合物，纯氮气和水混合物或者是氢气、氮气和水混合物。冷却介质的选择和组合通过氢气、氮气和水的开关阀门进行控制，混合冷却介质的成分可以通过氢气、氮气和水的流量调节阀进行控制。冷却介质的流量可以通过氢气、氮气和水的流量调节阀以及压力调节阀进行控制。通过上述介质种类、流量和压力的调节以及喷嘴位置和角度的调节，本冷却装置可以实现从低速到高速连续的冷却速率。对薄板状或圆柱形物体进行冷却时，喷嘴可对称或交错布置在薄板状被冷却物体的两侧，或均匀布置在圆柱形被冷却物体的周围。

喷嘴包括喷嘴体，调节板，端盖，进气管和进水管。喷嘴体为一中空的长方体，其下部有一个凸出的唇边，调节板通过螺栓固定在喷嘴体上，调节板的一个边沿与喷嘴体凸出的唇边形成一个窄缝，窄缝的截面呈喇叭口形状，窄缝的宽度可以通过调整调节板的位置进行调节，两个端盖分别固定在喷嘴体的两端，与喷嘴体构成一个空腔，进气管固定在端盖上，进水管固定在进气管上。

喷嘴位置和角度调整机构包括安装杆和安装块，安装杆为圆柱形，安装块的两端各有一个圆孔，两圆孔的轴线相互垂直，一端的圆孔套在安装杆上，另一端的圆孔套在喷嘴的进气管上，安装块上的圆孔与端面之间沿圆孔的轴向开有窄缝，垂直于窄缝的方向开有通孔和螺栓孔，通孔中穿有螺栓，通过旋紧螺栓，可以使安装块与安装杆和喷嘴进气管相对固定，实现喷嘴的固定。喷嘴位置和角度调整方法如下：松开安装块上的螺栓，使安装块连同喷嘴一起沿安装杆的轴向左右移动，即可调整喷嘴与被冷却物体之间的距离；松开安装块上的螺栓，以进气管的轴线为中心旋转喷嘴，即可调整喷嘴的喷吹角度：针对薄板状物体同一侧布置两个喷嘴的情况，两个喷嘴之间的距离可以通过更换具有不同孔距的安装块进行调整。通过调整喷嘴窄缝的宽度以及喷嘴的位置和角度，可以针对特定的被冷却物体获得最佳的冷却速率和冷却均匀性。

本发明的特点是在一套喷嘴上即可以喷气，又可以喷雾，实现大范围的冷却速率，并且通过冷却介质种类、流量、压力的控制以及喷嘴窄缝宽度、位置和角度的调整可以针对不同的被冷却物体实现最佳的冷却均匀性和最大的冷却速率。

附图说明：

图1为本发明冷却装置系统示意图；

图2为本发明冷却喷嘴结构示意图；

图3薄板状被冷却物体冷却时喷嘴布置示意图；

图4喷嘴位置和角度调整机构安装块的剖面示意图；

图5圆柱形被冷却物体冷却时喷嘴布置示意图；

图中，1薄板状被冷却物体，2喷嘴，3分气管，4分水管，5连接软管，6冷却气体供给调节系统，7冷却水供给调节系统，8冷却水开关阀，9氢气开关阀，10氮气开关阀，11喷嘴体，12调节螺栓，13调节板，14固定螺栓，15窄缝，16进气管，17进水管，18端盖，19螺栓I，20安装杆，21安装块，22螺栓II，23圆孔I，24圆孔II，25螺纹孔，26窄缝，27通孔，28圆柱形被冷却物体。

具体实施方式：

如图所示：

图1为冷却装置系统示意图，主要由喷嘴2，喷嘴位置和角度调整机构，连接软管5，分气管3，分水管4，冷却气供给调节系统6，冷却水供给调节系统7组成。喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块21固定在安装杆20上(见图3)，喷嘴的进气管16和进水管17通过软管5分别与分气管3和分水管4的出口连接，分气管3和分水管4的入口分别与冷却气供给调节系统6和冷却水供给调节系统7的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、氮气、水或它们的混合物。由于氮气和氢气的导热系数相差将近7倍，因此喷氢气可以得到更大的冷却速率，并且氢气具有还原性，喷氢气冷却可以保护退火物体表面不被氧化。本发明的喷气冷却的冷却介质可以是纯氢气，纯氮气，或者是氮氢混合气体；喷雾冷却的冷却介质可以是纯氢气和水的混合物，纯氮气和水混合物或者是氢气、氮气和水混合物。冷却介质的选择和组合通过氢气开关阀9、氮气开关阀10和冷却水的开关阀8进行控制。

图2为冷却喷嘴2的结构示意图，喷嘴由喷嘴体11、调节板13、端盖18、进水管17和进气管16组成。喷嘴体11为一中空的长方体，其右侧有一个凸出的唇边，调节板13通过螺栓14固定在喷嘴体11上，调节板的一个边与喷嘴体凸出的唇边形成一个窄缝15。当需要调节喷嘴窄缝15的宽度时，松开螺栓14，利用调节螺栓12进行调节。两个端盖18分别固定在喷嘴体11的两端，与喷嘴体构成一个空腔。每个喷嘴有两个进气管16和两个进水管17，进气管16固定在端盖18上，进水管17固定在进气管16上。进水管17和进气管16通过软管5与分气管3和分水管4(见图1)相连。喷气和喷雾状态的实现方法如下：当冷却水的开关阀8关闭，冷却气的开关阀9或10打开时，只有冷却气通过进气管16进入喷嘴的空腔，并从窄缝15喷出，即为喷气状态；当冷却水开关阀8和冷却气的开关阀9或10都打开时，冷却水从进水管17进入进气管16，并被冷却气体打散，形成气雾，从窄缝15喷出，即为喷雾状态。

图3为薄板状被冷却物体冷却喷嘴布置示意图。该实施方案中共有4个喷嘴，在试样1两侧各有两个喷嘴，对称布置。两个喷嘴之间的距离A，喷嘴距试样的距离B，喷嘴的喷吹角度C和喷嘴的窄缝宽度D均可手动调整，以保证最佳的冷却效率和冷却均匀性。喷嘴位置和角度调整机构包括八个安装杆20和八个安装块21，每个喷嘴各有二个安装杆20和二个安装块21。喷嘴位置和角度调整方法如下：松开安装块21上的螺栓22，使安装块连同喷嘴2一起沿安装杆20的轴向左右移动，即可调整喷嘴2与试样1之间的距离B；松开安装块21上的螺栓I 19(见图2)，以进气管16的轴线为中心旋转喷嘴2，即可调整喷嘴2的喷吹角度C；同一侧两个喷嘴之间距离A的调整可以通过更换具有不同E值(见图4)的安装块21实现，E为安装块21两端圆孔I 23和圆孔II 24轴线之间的距离。

图4是安装块21的剖面示意图。安装块21的两端各有一个圆孔I 23和圆孔II 24，两圆孔的轴线相互垂直。一端的圆孔I 23套在安装杆20上，另一端的圆孔II 24套在喷嘴的进气管16上。圆孔I 23和圆孔II 24与安装块21的上下端面之间沿圆孔的轴向开有窄缝26，垂直于窄缝的方向开有通孔27和螺栓孔25，通孔中穿有螺栓I 19和螺栓II 22(见图2和图3)，通过旋紧螺栓I 19和螺栓II 22使安装块21与安装杆20和喷嘴进气管16固定，实现喷嘴2的固定。

图5是圆柱形被冷却物体冷却喷嘴布置示意图，该实施方案中共有4个喷嘴，均匀布置在圆柱形物体28的周围，喷嘴距圆柱表面的距离可以调节。

Claims (3)

1.一种喷气、喷雾两用式冷却装置，包括喷嘴、冷却气、冷却水供给调节系统、连接软管、分气管、分水管，其特征在于该冷却装置还设有喷嘴位置和角度调整机构，喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块固定在安装杆上，喷嘴的进气管和进水管通过软管与分气管和分水管的出口连接，分气管和分水管的入口分别与冷却气、冷却水供给调节系统的出口连接，冷却装置所用的冷却介质，喷气冷却的冷却介质是纯氢气、纯氮气或者是氮氢混合气体，喷雾冷却的冷却介质是纯氢气和水的混合物、纯氮气和水混合物或者是氢气、氮气和水混合物，喷嘴对称或交错布置在薄板状被冷却物体的两侧，或均匀布置在圆柱形被冷却物体的周围。

2.根据权利要求1所述的喷气、喷雾两用式冷却装置，其特征是所述的喷嘴包括喷嘴体，调节板，端盖，进气管和进水管，喷嘴体为一中空的长方体，其下部有一个凸出的唇边，调节板通过螺栓固定在喷嘴体上，调节板的一个边沿与喷嘴体凸出的唇边形成一个窄缝，窄缝的截面呈喇叭口形状，窄缝的宽度可以通过调整调节板的位置进行调节，两个端盖分别固定在喷嘴体的两端，与喷嘴体构成一个空腔，进气管固定在端盖上，进水管固定在进气管上。

3.根据权利要求1所述的喷气、喷雾两用式冷却装置，其特征是所述的喷嘴位置和角度调整机构包括安装杆和安装块，安装杆为圆柱形，安装块的两端各有一个圆孔，两圆孔的轴线相互垂直，一端的圆孔套在安装杆上，另一端的圆孔套在喷嘴的进气管上，安装块上的圆孔与端面之间沿圆孔的轴向开有窄缝，垂直于窄缝的方向开有通孔和螺栓孔，通孔中穿有螺栓，通过旋紧螺栓，可以使安装块与安装杆和喷嘴进气管相对固定，实现喷嘴的固定。

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