CN103343206B - 用于难变形材料热成形设备的快速降温系统 - Google Patents
用于难变形材料热成形设备的快速降温系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，它包括：鼓风机、冷却器、冷却接管、波纹管、高真空挡板阀和电磁充气阀六部分，冷却接管通过活套法兰与热成形设备相连，另一端通过固定法兰与冷却器相连，冷却器的另一端通过波纹管连接到鼓风机的入口处，冷却器与波纹管间安装有高真空挡板阀，冷却器的上方安装两个电磁充气阀，用来控制惰性气体和空气的通入，电磁充气阀通过快卸法兰与冷却器相连，用另外一根波纹管将鼓风机的出口和冷却接管相连，冷却接管的另一端用连接法兰与热成形设备连接，形成了惰性气体的循环路径；结构简单，安装方便，适用于各种热成形设备，节省电力，操作方法简单，冷却能力强，工作安全，对环境没有污染。
Description
一、技术领域
本发明提供一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，它是一种用于材料热成形设备的降温系统，属于材料热成形领域。
二、背景技术
板料成形在汽车、航空、航天等行业有着很广泛的应用，对于常温下的板料成形目前研究的比较多，而对于板料的热成形，由于生产工艺的复杂、成本较高，其相应的热成形工艺的研究较少。但近年来，随着能源和环境问题的日益尖锐，降耗减排已成为汽车、航空、航天等行业的共同目标。对于轻质合金（如钛合金、铝合金、镁合金等）它们有着相似的特性，密度相对于钢材都小的多，结构强度刚度好，比强度高，力学性能较好，尤其是镁合金和钛合金刚度强度非常出色，这些材料符合了低碳环保、节能减排的要求，现在应用的越来越广泛。但由于钛合金、铝合金、镁合金等轻质合金都属于难变形合金材料，在常温下的成形性能都比较差，但随着温度的升高，合金的塑性会逐渐增强，变形抗力降低，成形性能变好，因此此类合金一般要采用温成形或者热成形才能加工。
在采用常规的热成形设备加工材料后，由于缺少降温系统，材料在成形完之后，温度比较高，在自然状态下降温，需要比较长的时间，而此类合金在高温下性质比较活泼，容易被氧化，为了加快设备内的热交换速率，加快材料的冷却速度，使材料的温度快速降低，需要一个针对板料热成形设备的快速降温系统。
三、发明内容
目前，在材料的热成形方面，热成形的设备通常不配有相应的降温系统，主要是利用自然对流让试件进行冷却。由于设备散热很慢，导致冷却时间过长，因此成形试件的等待时间会比较长而且试件在高温下容易被氧化导致产品最终失效。
为避免因降温速度过慢，提高生产效率，本发明的目的是提出一种针对难变形材料热成形设备的快速降温系统，利用鼓风机将惰性气体通过管道输送到热成形设备中进行热交换，吸收完设备内的热量后，气体再经过管道流入到冷却器中，通过冷却器对气体进行降温，最后经过管道流回鼓风机中，实现气体的循环。
本发明一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，它包括：鼓风机、冷却器、冷却接管、波纹管、高真空挡板阀和电磁充气阀六部分，冷却接管通过活套法兰与热成形设备相连，另一端通过固定法兰与冷却器相连，冷却器的另一端通过波纹管连接到鼓风机的入口处，冷却器与波纹管间安装有高真空挡板阀，冷却器的上方安装两个电磁充气阀，用来控制惰性气体和空气的通入，电磁充气阀通过快卸法兰与冷却器相连，用另外一根波纹管将鼓风机的出口和冷却接管相连，冷却接管的另一端用连接法兰与热成形设备连接，形成了惰性气体的循环路径。
所述的鼓风机，选用单段式高压风机，用来给气体提供动力，使气体在炉体与冷却器之间循环流动，以实现热交换。该单段式高压风机可以选用最大出力0.85kw，满载电流4.0/2.3A，最大吐风量为2.6m3/min。
所述的冷却器为水冷式热交换器，采用固定板管式结构，材料为不锈钢。冷却器由两层管道构成，内部是一根铜管，铜管外侧分布有鳞片式的铜片，外部是一个不锈钢管，不锈钢管与铜管之间形成外通道，外管面上开有进水孔和出水孔，冷却器的两端设有连接法兰，其中一端另连接有一段钢管，用于通入气体。气体从外通道经过，冷却水分布在冷却器的鳞片式铜管内，冷却水由冷却器的下部通水孔进入，流经冷却器从上方通水孔流出，这样可以保证冷却器的各个部分都可以有冷却水流过，冷却器采用鳞片式的散热形式，增大了散热面积，通过这种方式实现水对气的热交换。
所述的冷却接管也采用双层管的结构，外管和内管均为不锈钢结构，两端连接有法兰，在外管壁上下两侧分别开有一个通水孔，其中冷却接管2有一个90度的转角，冷却接管7有两个90度的转角，其内管流通惰性气体，外管流通冷却水，此管也具有一定的冷却气体的作用，由于鼓风机对工作温度有一定限制，不能在高温下工作，所以安装此外管的主要目的是防止设备内的高温气体通过管道直接流入到鼓风机中，以防鼓风机受到损坏。
所述的波纹管选用真空波纹管，材质为不锈钢，采用卡箍进行连接，它用来实现气体的流通。该真空波纹管可以选用壁厚0.8mm，直径为40mm。
所述的挡板阀选用高真空挡板阀，用来接通或切断管路中的气流。该高真空挡板阀的接口直径可选为40mm。
所述的电磁充气阀选用天工电磁充气阀，用来往设备中通入气体。
工作时，首先关闭冷却器与波纹管之间的挡板阀，防止通入的气体直接通过鼓风机流入设备内，使高温气体在设备内扩散，损伤设备。然后打开冷却器上面的电磁充气阀，从进气孔通入惰性气体或者空气，气体通过冷却器充入设备达到一定压力值后，关闭电磁充气阀，打开冷却器与波纹管之间的挡板阀，同时打开鼓风机的开关，鼓风机促使设备内的高温气体流动，经冷却接管7和冷却器冷却后，冷却后的气体流回鼓风机中，再由鼓风机经过冷却接管2吹回设备内进行热交换。
本发明一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，其优点在于结构简单，安装方便，适用于各种热成形设备，仅需一台鼓风机作为动力，节省电力，操作方法也非常简单，冷却能力强，工作安全，对环境没有污染。
四、附图说明
图1是热成形设备的降温系统的俯视图；
图2是热成形设备的风冷系统的右视图；
图3是冷却器的局部剖视图,
图中序号说明如下：
1.热成形设备 2.冷却接管 3.鼓风机 4.波纹管 5.高真空挡板阀6.冷却器 7.冷却接管 8.固定法兰 9.鳞片式铜管 10.冷却器外通道 11.通水孔 12.电磁充气阀 13.进气管 14.快卸法兰；
五、具体实施方式
实施实例：
本发明一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，它包括：鼓风机3、冷却器4、冷却接管2、7、波纹管4、高真空挡板阀5和电磁充气阀12六部分，冷却接管7通过活套法兰与热成形设备1相连，另一端通过固定法兰与冷却器6相连，冷却器6的另一端通过波纹管4连接到鼓风机3的入口处，冷却器6与波纹管4间安装有高真空挡板阀5，冷却器4的上方安装两个电磁充气阀12，用来控制惰性气体和空气的通入，电磁充气阀12通过快卸法兰14与冷却器6相连，用另外一根波纹管4将鼓风机3的出口和冷却接管2相连，冷却接管2的另一端用连接法兰与热成形设备1连接，形成了惰性气体的循环路径。如图1和图2所示。
所述的鼓风机3，选用LG-406单段式高压风机，最大出力0.85kw，满载电流4.0/2.3A，最大吐风量为2.6m3/min,它用来给气体提供动力，使气体在炉体与冷却器之间循环流动，以实现热交换。
所述的冷却器6为水冷式热交换器，采用固定板管式结构，材料为不锈钢。冷却器由两层管道构成，内部是一根铜管，铜管外侧分布有鳞片式的铜片，外部是一个不锈钢管，不锈钢管与铜管之间形成外通道10，外管面上开有进水孔和出水孔11，冷却器的两端焊有连接法兰，其中一端另焊有一段钢管，用于通入气体。气体从外通道经过，冷却水分布在冷却器的鳞片式铜管内，冷却水由冷却器的下部通水孔进入，流经冷却器从上方通水孔流出，这样可以保证冷却器的各个部分都可以有冷却水水流过，冷却器采用鳞片式的散热形式，增大了散热面积，通过这种方式实现水对气的热交换。如图3所示。
所述的冷却接管也采用双层管的结构，外管和内管均为不锈钢结构，两端连接有法兰，在外管壁上下两侧分别开有一个通水孔，其中冷却接管A2有一个90度的转角，冷却接管B7有两个90度的转角，其内管流通惰性气体，外管流通冷却水，此管也具有一定的冷却气体的作用，由于鼓风机对工作温度有一定限制，不能在高温下工作，所以安装此外管主要目的是防止设备内的高温气体通过管道直接流入到鼓风机中，使鼓风机受到损坏。
所述的波纹管4选用2-KF40真空波纹管，材质为不锈钢，壁厚0.8mm，直径40mm，采用KF40的卡箍进行连接，它用来实现气体的流通。
所述的挡板阀5选用KF-40高真空挡板阀，接口直径为40mm，用来接通或切断管路中的气流。
所述的电磁充气阀12选用UD-10天工电磁充气阀，用来往设备中通入气体。
工作时，首先关闭冷却器6与波纹管4之间的挡板阀5，防止通入的气体直接通过鼓风机3流入设备1内，使高温气体在设备内扩散，损伤设备。然后打开冷却器6上面的电磁充气阀12，从进气孔13通入惰性气体或者空气，气体通过冷却器6充入设备达到一定压力值后，关闭电磁充气阀12，打开冷却器6与波纹管4之间的挡板阀5，同时打开鼓风机3的开关，鼓风机3促使设备内的高温气体流动，经冷却接管B7和冷却器6冷却后，冷却后的气体流回鼓风机3中，再由鼓风机3经过冷却接管A2吹回设备内进行热交换。
Claims (4)
1.一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，其特征在于：它包括：鼓风机、冷却器、冷却接管、波纹管、高真空挡板阀和电磁充气阀六部分，第二冷却接管通过活套法兰与热成形设备相连，另一端通过固定法兰与冷却器相连，冷却器的另一端通过波纹管连接到鼓风机的入口处，冷却器与波纹管间安装有高真空挡板阀，冷却器的上方安装两个电磁充气阀，用来控制惰性气体和空气的通入，电磁充气阀通过快卸法兰与冷却器相连，用另外一根波纹管将鼓风机的出口和第一冷却接管相连，第一冷却接管的另一端用连接法兰与热成形设备连接，形成了惰性气体的循环路径；
所述的鼓风机，选用单段式高压风机，用来给气体提供动力，使气体在炉体与冷却器之间循环流动，以实现热交换；
所述的冷却器为水冷式热交换器，采用固定板管式结构，材料为不锈钢；冷却器由两层管道构成，内部是一根铜管，铜管外侧分布有鳞片式的铜片，外部是一个不锈钢管，不锈钢管与铜管之间形成外通道，外管面上开有进水孔和出水孔，冷却器的两端设有连接法兰，其中一端另连接有一段钢管，用于通入气体；气体从外通道经过，冷却水分布在冷却器的鳞片式铜管内，冷却水由冷却器的下部通水孔进入，流经冷却器从上方通水孔流出，这样保证冷却器的各个部分都有冷却水流过，冷却器采用鳞片式的散热形式，增大了散热面积，通过这种方式实现水对气的热交换；
所述的冷却接管也采用双层管的结构，外管和内管均为不锈钢结构，两端连接有法兰，在外管壁上下两侧分别开有一个通水孔，其中第一冷却接管(2)有一个90度的转角，第二冷却接管(7)有两个90度的转角，其内管流通惰性气体，外管流通冷却水，此管也具有冷却气体的作用，由于鼓风机对工作温度有一定限制，不能在高温下工作，所以安装此外管的主要目的是防止设备内的高温气体通过管道直接流入到鼓风机中，以防鼓风机受到损坏；
所述的波纹管选用真空波纹管，材质为不锈钢，采用卡箍进行连接，它用来实现气体的流通；
所述的挡板阀选用高真空挡板阀，用来接通及切断管路中的气流；
所述的电磁充气阀选用天工电磁充气阀，用来往设备中通入气体；
工作时，首先关闭冷却器与波纹管之间的挡板阀，防止通入的气体直接通过鼓风机流入设备内，使高温气体在设备内扩散，损伤设备，然后打开冷却器上面的电磁充气阀，从进气孔通入惰性气体或者空气，气体通过冷却器充入设备达到预定压力值后，关闭电磁充气阀，打开冷却器与波纹管之间的挡板阀，同时打开鼓风机的开关，鼓风机促使设备内的高温气体流动，经第二冷却接管(7)和冷却器冷却后，冷却后的气体流回鼓风机中，再由鼓风机经过第一冷却接管(2)吹回设备内进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，其特征在于：其特征在于：所述的鼓风机即单段式高压风机，其最大出力0.85kw，满载电流4.0/2.3A，最大吐风量为2.6m3/min。
3.根据权利要求1所述的一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，其特征在于：其特征在于：所述的真空波纹管，其壁厚为0.8mm，直径为40mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于难变形材料热成形设备的快速降温系统，其特征在于：其特征在于：所述的高真空挡板阀，其接口直径为40mm。
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