CN105177276B - 金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，包括水泵、主体水池和设置在主体水池上方的分体式列管冷却器和散热风扇，水泵将水池的水抽入分体式列管冷却器上方的冷却水入口，分体式列管冷却器下方的冷却水出口经冷却出水管接入设置在水池上方且位于散热风扇和紫铜板之间的散热水管，在散热水管上方设置有喷嘴；在分体式列管冷却器的介质进口端设置有温度测量仪，所述温度测量仪通过数据线与控制器连接。本发明能对紫铜管或不锈钢管进行全面积包围式冷却，能对喷出的热水起到很好的散热效果，从而使得淬、回火介质热量能更好地进行交换散热，更能保证淬、回火金属件产品的质量。

Description

金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统

技术领域

本发明涉及一种金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统。

背景技术

生产现场用于淬、回火介质热交换的设备目前主要有板式换热器、列管式换热器及喷水等换热设备,现使用的列管式换热器的冷却水都是通过管道回到一个大的水池自然冷却，由于整个循环系统冷却水循环非常快,冷却水还没来得及完全冷却就又抽走进行第二次循环，所以冷却效果差；而另一种冷却方式喷水只是对紫铜管或不锈钢管外表面进行喷水冷却，在喷水过程中，紫铜管或不锈钢管表面及下表面有较大面积不能受到喷淋，冷却效果也不理想。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，包括水泵、主体水池和设置在主体水池上方的分体式列管冷却器和散热风扇，在散热风扇下方设置有紫铜板；所述水泵将水池的水经冷却进水管抽入分体式列管冷却器上方的冷却水入口，分体式列管冷却器下方的冷却水出口经冷却出水管接入设置在水池上方且位于散热风扇和紫铜板之间的散热水管，在散热水管上方设置有喷嘴；在主体水池箱体上还设置有接入水池的冷却水补给水进水管，在冷却水补给水进水管上设置有浮球阀；在分体式列管冷却器的介质进口端设置有温度测量仪，所述温度测量仪通过数据线与控制器连接。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：将一个大的冷却循环系统分成单个独立的冷却系统，在这个单独的冷却系统中，设计一个能贮存3-4个立方米的水池，由水泵将水池内水抽起经冷却进水管道进入分体式列管冷却器内对介质进行热交换，交换后的热水经分体式列管冷却器下出水管道进入散热区热水管道，由散热区热水管道上的喷嘴将热水分别喷在最上层的紫铜板上，热水由最上面层逐层往下流入水池，在水池上方安装有多个直径900毫米的散热风扇，风扇向上吹热风，将水池内的热气抽走，根据气体流动原理，冷空气进入水池，从而达到制冷效果；同时，紫铜板具有良好的散热效果，将热水喷在紫铜板上，并逐层往下流入水池，从而很好地起到散热作用。

该设备从根本上解决了以往设备在使用中存在两个难题，一个是解决了常规喷淋散热紫铜管或不锈钢管只有局部被喷淋的问题，本发明用分体式列管冷却器代替原有直接将冷水喷啉在紫铜或不锈钢管上，冷却水由冷却进水管进入分体式列管冷却器中，冷却水对紫铜管或不锈钢管进行全面积包围式冷却，同时，从分体式列管冷却器出来的热水经分体式列管冷却器出水管再到热水管，经喷嘴均匀的将热水喷在紫铜板上，由于大的散热风扇的工作造成加快空气的对流，对喷出的热水起到了很好的散热效果，加之紫铜板又是很好的散热材料，也起到了很好的散热，并且紫铜板安装了三层，多层紫铜板起到了更好的散热，当冷却热水从上层逐层流向下层的过程中，空气对流更能带走热水中的热量，使冷却热水很快得到冷却，并更加充分的得到冷却，淬、回火介质热量就能更好的进行交换散热，更能保证淬、回火金属件产品的质量。

同时，由于采用了分体式列管冷却器，在散热管内、外出现脏物影响散热交换时，无需拆下整个交换体就可以方便地清除管壁脏物、快捷省时；在特别脏的环境下，还可以将交换体的每一个配件拆下进行更干净彻底的清洗，同时，当任何一件紫铜管或不锈钢管出现渗漏时还可单件更换。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明俯视图；

图4是分体式列管冷却器的主视图；

图5是分体式列管冷却器的交换体的主视图；

图6是左侧端盖板的主视图；

图7是右侧端盖板的主视图；

图8是方法2中的圆形耐油密封圈24的主视图；

图9是方法2加工了螺纹的紫铜管或不锈钢管的主视图。

具体实施方式

一种金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，如图1至图3所示，包括：水泵1、冷却进水管2、主体水池3、分体式列管冷却器4、温度测量仪5、冷却出水管6、冷却水补给水进水管7、浮球阀8、下层紫铜板支架9、中层紫铜板支架10、上层紫铜板支架11、紫铜板12、散热风扇13、喷嘴14、热水管15、钢板16、支座17、底座18等。

所述主体水池3的箱体采用100mm槽钢、50mm角钢及4mm钢板制成，箱体左侧为贮水池，右侧下方焊接有一底座18，用于安装水泵1，箱体右侧上方焊接有多个支座17，在支座17上方安装有钢板16，在钢板16、支座17上方安装分体式列管冷却器4，在整个箱体制作完后，将多个紫铜板支架（9、10、11）用不锈钢螺栓固定在箱体骨架上。在贮水池上方安装有多个直径900毫米的散热风扇13。水泵1将贮水池的水抽入冷却进水管2后进入分体式列管冷却器4上方的冷却水入口，分体式列管冷却器4下方的冷却水出口与冷却出水管6连接，冷却出水管6与设置在贮水池上方散热区的热水管15连接，在热水管15上设置有喷嘴14。在主体水池3箱体上还设置有接入贮水池的冷却水补给水进水管7，在冷却水补给水进水管7上设置有浮球阀8，水池水位的调节通过调节浮球阀调节螺栓来控制，浮球随水位的变化而时高时低，当水位过低时，浮球处于下限位置，顶住钢球的调节螺栓退开，浮球阀打开开始补水，当水池水位到达上限，浮球处在高位，从而通过调节螺栓将钢球顶住关闭，停止补水；在分体式列管冷却器4的介质入口处设置有温度测量仪5，用于检测来自淬、回火池的介质温度。所述温度测量仪通过数据线与控制器连接。当介质温度低于设定的温度下限时，控制器给出信号，水泵1不工作、冷却水停水，淬、回火池介质液体只经过分体式列管冷却器通过，未发生热交换；当介质温度高于设定的温度下限时，控制器给出信号，水泵1开始工作，冷却水供水，淬、回火池介质液体经过分体式列管冷却器通过，并发生热交换；当介质温度高于设定的温度上限时，控制器给出信号报警。报警起到两个作用：1、说明淬、回火介质温度已经达到工艺上限，不能再往淬、回火池中加入产品。2、在产量相同的情况下，在相同时间内，如果介质温度上升过快，应检查整个冷却系统是否有异常，在检查一切正常的情况下，说明分体式列管冷却器需进行分体清洗。

所述分体式列管冷却器4的形状和结构如图4所示，包括：底座19、壳体20、O形耐油密封圈21、介质出口封盖22、压盖23、耐油密封圈24、端盖板25、O形耐油密封圈26、O形耐油密封圈27、介质进口封盖28等，其中：

所述壳体20是用无缝钢管加工而成，一端内径加工了一个台阶孔，用于交换体的安装定位；两端焊接有两件大法兰盘，并焊接有管接头两个，如图所示上、下两个，上管道接冷却进水管2，下管道接冷却出水管6，根据同一容积内冷水自动往下的原理。在壳体上还焊接有底座19，焊接完成后再加工壳体两端平面、螺栓孔及密封槽，作为列管冷却器的主体。所述底座19通过螺栓固定在主体水池3箱体的钢板16上。

介质进口封盖28设置在壳体右端，由于交换体从右面装入，为防止冷却器左侧漏水，壳体左侧大法兰盘加工了两排螺孔，内侧为20个M12的螺孔,外侧为20个直径为18mm的螺孔，所以左侧封盖（介质出口封盖22）相对右侧封盖（介质进口封盖28）大，其结构一样。

交换体的形状和构造如图5所示，包括三块清理板41、紫铜管或不锈钢管42和两个端盖板43和44；由于交换体从壳体右侧装入，左侧端盖板必须小于壳体内径，同时右侧端盖板必须与壳体右侧端盖用螺栓联接固定，两者间还用O形耐油密封圈26进行密封，所以交换体左侧端盖板43比右侧端盖板44小。在交换体装入后，用40套M12不锈钢螺栓和耐油密封圈24及压盖23将交换体与壳体进行密封联接，从而对交换体与壳间的间隙进行密封，同时由此确定了左右两端封盖的大小。在交换体的装配中，首先将三件清理板与紫铜管或不锈钢管安装在一起，一件放在中间，其它两件放在两端，三件清理板在设备中起到两个方面的作用，一个是支承紫铜管或不锈钢管不变形的作用，二个是两端的两件起清理刮削脏物的作用；左、右侧端盖板的形状和结构分别如图6和图7所示。

交换体的构造方法有如下两种：

方法1：两个端盖板的孔面需加工4x90度的倒角，用于紫铜管或不锈钢管42膨胀铆合，防止管口受压冲掉及防漏；在安装成一体的三件清理板与紫铜管或不锈钢管两端安装端盖板后，用胀管器将紫铜管或不锈钢与端盖板铆合成一体；

方法2：将紫铜管或不锈钢管两端加工成螺纹，其形状和结构如图9所示，将三件固定板（即方法1中的清理板41，起固定作用）、紫铜管或不锈钢管、两个端盖板安装成一体；在两端盖板外侧、紫铜管或不锈钢管螺纹处分别安装一张圆形耐油橡胶板作为密封圈24，再在密封圈外加平垫用螺母将三者组合成交换体，用扳手扳紧螺母。圆形耐油橡胶板密封圈24的形状和结构如图8所示。

二者的区别是方法1用直接膨胀铆合将紫铜管或不锈钢管与端盖板铆合成一体，交换体的每一个配件不能再拆开，直接用M20的螺栓安在清理板上，拉动清理板进行清洗，它适用于不是特别脏的环境；较方法2节约时间；而方法2交换体可以将每一个配件拆下进行清洗，较方法1 紫铜管或不锈钢管可以清洗更干净，同时任何一件紫铜管或不锈钢管出现渗漏可单件更换。方法2不用将交换体拆下，只需松掉紫铜管或不锈钢管两外端的螺母，取下一根紫铜管或不锈钢管进行内、外清洗，清洗完恢复后再拆下一根。逐一拆、清洗、恢复的目地是用紫铜管或不锈钢管作为联接，防止固定板松动错位。

以上两种方法组装的交换体，最后都是紫铜管或不锈钢管、清理板、端盖板形成一个整体后，再安装在壳体内，交换体与壳体的安装方式均为：将交换体从有台阶孔的方向装入壳体，交换体两端分别用两件矩形耐油密封圈和两件M20不锈钢螺栓进行密封；用矩形密封圈主要是增加接触面，加强防漏；右端（待换热介质进口端）用20件M16内六角螺栓将交换体与壳体安装固定在一起，并在交换体与壳体之间采用O形耐油密封圈26进行密封联接安装，左端（待换热介质出口端）用40套M12不锈钢螺栓和圆形耐油密封圈24及压盖23对交换体与壳体间的间隙进行密封联接安装。O形耐油密封圈实际为直径8mm、内径520 mm、外径536 mm的耐油密封圈，而圆形耐油密封圈24实际是用厚度为7 mm的一整张耐油橡胶板加工而成。

上面所用两种规格密封圈主要是防止壳体中的水渗漏，在上面工作做完后，在壳体外管道接水管检查是否有渗漏，在无渗漏后，两端再安装封盖22和28，在封盖和壳体之间设置O形耐油密封圈21和27进行密封。

在整个设备的联接中，所用螺栓都较多，主要起着防漏的作用。

分体式列管冷却器的工作原理为：壳体的上、下管道接水进行换热冷却，两端压盖上管道接介质进、出，在设备使用一定时间后出现换热效果差的情况，将整设备拆开，取出交换体，分别对紫铜管或不锈钢管内、外壁进行清洗,内壁清理时，加工一件比内径小0.2mm的工件安装在一件铁棒上；由于交换体拆开后管两端是开通的，直接用做好的清理工具从一端捅向另一端，由于间隙小，实际上就是清理工具直接将内壁上的脏物刮下，而外壁上脏物则在交换体两端的端盖板的直径23mm的孔中穿过两件M20的通扣螺栓，并将两件M20的通扣螺栓安装在清理板上，在端盖外M20螺栓上带螺母，用扳手扳紧螺母，通过调整清理板的相对位置来进行清洗，由于清理板与紫铜管间隙小，从而将紫铜管或不锈钢管外壁上的脏物刮下，再将交换体浸泡在相应的液体中一定时间后再清洗；或松掉紫铜管或不锈钢管两外端的螺母，逐一取下紫铜管或不锈钢管清洗、恢复。整个专利用于解决热交换器设备在使用一定时间后，紫铜管或不锈钢管内、外壁出现大量脏物无法进行清洗，从而影响换热效果的问题，根据热交换量的大小设计制作，当交换量大时，可将壳体多个焊接联成一体，管道采用并联，而不能采用多个管道串联，因为串联后，冷水到后面几个时水温已高，起不到热交换作用。

本发明的工作原理是：将用于淬、回火的介质液体经由分体式列管冷却器4右端管道入口进入，并经过分体式列管冷却器封盖5进入内部的紫铜管或不锈钢管进行热交换后，再从分体式列管冷却器左端管道流出，在热交换冷却过程中，由水泵将水池内水抽起经冷却进水管道进入分体式列管冷却器内对介质进行热交换，交换后的热水经分体式列管冷却器下出水管道进入散热区热水管道，由散热区热水管道上的喷嘴将热水分别喷在最上层的紫铜板12上，热水由最上面层逐层往下流入水池，并在水池上方安装有多个直径900毫米的散热风扇，风扇向上吹热风，将水池内的热气抽走，从而形成空气对流，起到很好将用于热交换的热水进行散热，在淬、回火介质进入分体式列管冷却器入口管道时，在分体式列管冷却器介质管道入口安装有一只用于检测介质液体温度的测温仪，

当介质液体温度低于设定的温度下限时，控制系统给出信号，水泵1不工作、冷却水停水，淬、回火池介质液体只经过分体式列管冷却器通过，不经过冷却水冷却产生热交换；当介质液体温度高于设定的温度下限时，控制系统给出信号，水泵1开始工作，冷却水抽起后对分体式列管冷却器进行交换冷却，交换后的热水并经紫铜板、风扇进行散热；当介质温度达到设定的温度上限时，控制系统给出信号，报警器报警，需对整个冷却系统进行检查，是否有异常，在检查一切正常的情况下，说明分体式列管冷却器需进行分体清洗。

Claims (7)

1.一种金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：包括水泵、主体水池和设置在主体水池上方的分体式列管冷却器和散热风扇，在散热风扇下方设置有紫铜板；所述水泵将水池的水经冷却进水管抽入分体式列管冷却器上方的冷却水入口，分体式列管冷却器下方的冷却水出口经冷却出水管接入设置在水池上方且位于散热风扇和紫铜板之间的散热水管，在散热水管上方设置有喷嘴；在主体水池箱体上还设置有接入水池的冷却水补给水进水管，在冷却水补给水进水管上设置有浮球阀；在分体式列管冷却器的介质进口端设置有温度测量仪，所述温度测量仪通过数据线与控制器连接；所述分体式列管冷却器包括壳体和设置在壳体内的交换体；所述交换体包括设置成一体的紫铜管或不锈钢管、三块清理板和两个端盖板；介质进口端的端盖板内侧与壳体的法兰盘通过0型耐油密封圈与螺栓进行密封连接，端盖板外侧与封盖通过0型密封圈与螺栓进行密封连接；介质出口端的端盖板与壳体通过不锈钢螺栓、圆形耐油密封圈及压盖进行密封连接，介质出口端的壳体法兰盘与封盖通过0型密封圈与螺栓进行密封连接；所述交换体两端通过矩形耐油密封圈和不锈钢螺栓进行密封；在壳体的介质进口端内径上加工有台阶孔。

2.根据权利要求1所述的金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：所述紫铜管或不锈钢管与端盖板铆合成一体。

3.根据权利要求2所述的金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：两个端盖板的孔面加工4x90度的倒角。

4.根据权利要求1所述的金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：在紫铜管或不锈钢管两端加工有螺纹，在两端盖板外侧、紫铜管或不锈钢管螺纹处设置有圆形耐油密封圈和平垫，并通过螺母紧固在一起。

5.根据权利要求4所述的金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：所述圆形耐油密封圈采用厚度为7 mm的一整张耐油橡胶板加工而成。

6.根据权利要求1所述的金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：所述0型耐油密封圈为直径8mm、内径520 mm、外径536 mm的密封圈。

7.根据权利要求1所述的金属件淬、回火介质热交换冷却水全自动冷却控制系统，其特征在于：在端盖板上设置有直径23mm的螺孔，外端带螺母的通扣螺栓穿过螺孔安装在清理板上。