CN107201432A - 一种液氮深冷处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种液氮深冷处理设备，其包括井式设备本体以及盖体，井式设备本体的外壳和内壁之间设有隔热层，本体内沿圆周方向设置有多道液氮管道以及风扇；所述的盖体包括隔热塞体，端盖以及盖冠部，盖合时，所述隔热塞体与井式设备本体内壁紧密配合，端盖通过扣合结构与井式设备本体扣合；盖冠部上设有电机、温度感测器、液氮输入口，井式设备本体的下部设有液氮循环出口；所述的电机、温度感测器、液氮输入控制端均与PLC控制模块相连。本发明的液氮深冷处理设备，尺寸大，温控精度高且可以保证设备内部的温度场的温差精度，并可自动监控和调整设备内部的温度，特别适合大尺寸工件的深冷处理，且深冷处理效果优异。

Description

一种液氮深冷处理设备
技术领域
本发明涉及金属深冷处理技术领域，特别涉及一种用于金属深冷处理的液氮深冷处理设备。
背景技术
深冷处理技术是近年来兴起的一种改善金属工件性能的新工艺，其可以应用于各种高速钢、轴承钢、模具钢以及铝合金、铜合金、硬质合金等进行材料改性。当金属在热处理加硬至冷却过程中,其中的合金与碳产生溶解并结合及扩散形成奥氏体,在冷却过程时,由于低温产生压制而形成马氏体,而由于马氏体的最终转变点非常低,一般会超过-190℃,因此淬火冷却到室温会残留大量奥氏体,因而降低金属的硬度、耐磨性和使用寿命,同时因为奥氏体的不稳定易发生组织转变而导致的体积变化，造成金属碎裂,再者,还有许多物理性能特别是热性能和磁性下降。经过深冷处理的金属的综合性能非常优异。
而利用超低温的液氮(-196℃)作为冷却介质可以将淬火后的金属材料的冷却过程继续下去，达到远低于室温的某一温度，促使常规热处理后所存在的残余奥氏体得到进一步转化，从而改善金属材料性能。目前的液氮深冷处理设备，一般只能处理尺寸较小的工件，对于大尺寸的航空航天领域的工件、大型轧辊、大型机床的丝杠等工件，目前的深冷设备就无法实现。因此，需要设计一种适合大尺寸工件深冷处理的液氮深冷处理设备。
发明内容
针对现有的金属深冷处理中的需求，本发明的目的是提供一种可以实现大尺寸工件深冷处理的液氮深冷处理设备，控温精度高，工作可靠。
为达到本发明的目的，本发明的一种液氮深冷处理设备包括由多个分段筒体组成的井式设备本体以及盖体，所述井式设备本体包括外壳和内壁，所述外壳和内壁之间设有隔热层；井式设备本体内沿圆周方向设置有多道液氮管道，所述的液氮管道之间间隔距离相等；在所述的井式设备本体内还设有风扇；所述的盖体与井式设备本体之间采用铰链连接，并通过气杆和连杆机构实现盖体的开关；所述的盖体包括隔热塞体，端盖以及盖冠部，在盖体与井式设备本体盖合时，所述的隔热塞体与井式设备本体内壁紧密配合，端盖通过扣合结构与井式设备本体扣合；所述的盖冠部上设有电机、温度感测器、液氮输入口，所述的井式设备本体的下部设有液氮循环出口；所述的电机、温度感测器、液氮输入控制端均与PLC控制模块相连，所述PLC控制模块通过与井式设备本体固定的支架固定。
优选的，所述的风扇设有多个，且相邻风扇之间的间隔相等。
再优选的，所述连杆机构的一端为框型结构并与盖冠部固定，另一端为板状结构，气杆的一端与其连接，气杆的另一端与井式设备本体固定。
再优选的，所述的PLC控制单元包括PID控制模块，所述的温度感测器随时监控设备内的温度变化，PID控制模块将设备实际运行的温度曲线与设定的温度曲线进行对比，并根据变化情况自动调整液氮的供给量，保持设备内部的温度控制精度。
再优选的，所述的液氮深冷处理设备的温度精度控制在±1℃，设备内的温度场均匀性为到±2℃。
本发明的液氮深冷处理设备，尺寸大，温控精度高且可以保证设备内部的温度场的温差精度，并可自动监控和调整设备内部的温度，特别适合大尺寸工件的深冷处理，且深冷处理效果优异。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的一种液氮深冷处理设备的结构示意图；
图2所示为本发明的一种液氮深冷处理设备的盖体与设备本体的组装结构示意图。
具体实施方式
结合附图本发明的一种液氮深冷处理设备的结构特征及优点详述如下。
参照图1所示的本发明的一种液氮深冷处理设备的结构示意图，所示的液氮深冷处理设备包括由多个分段筒体10组成的井式设备本体以及盖体20，所述井式设备本体包括外壳101和内壁103，外壳101和内壁103之间设有隔热层102；井式设备本体内设置有多个液氮管道12，所述的液氮管道122之间间隔的距离相等；在所述的相邻液氮管道12之间的位置设有风扇14；所述的盖体20与井式设备本体之间采用铰链(未图示)连接，并通过气杆207和连杆机构205实现盖体的开关(参见图2)；所述的盖体20包括隔热塞体201，端盖202以及盖冠部203，在盖体20与井式设备本体盖合时，所述的隔热塞体201与井式设备本体内壁103紧密配合，端盖202通过扣合结构(未图示)与井式设备本体扣合；所述的盖冠部203上设有电机21、温度感测器23、液氮输入口25，所述的井式设备本体的下部设有液氮循环出口27；所述的电机21、温度感测器23、液氮输入控制端均与PLC控制模块30相连，所述PLC控制模块30通过与井式设备本体固定的支架301固定。
在工作时，先将待深冷处理的工件置入液氮深冷处理设备的井式设备本体内，然后将盖体20合上，通过PLC控制单元控制液氮输入控制端向液氮输入口25供液氮，液氮进入液氮管道中，设备内的温度迅速下降至预定温度，温度感测器23可以随时监测设备内的温度并显示在PLC控制模块的显示屏上；风扇可以帮助设备内的空气循环，保证设备内的温度场的均匀性，相邻风扇之间的间隔相等。在一优选的实施方式中，所述的PLC控制单元包括PID控制模块，温度感测器23随时监控设备内的温度变化，PID控制模块将设备实际运行的温度曲线与设定的温度曲线进行对比，并根据变化情况自动调整液氮的供给量，保持设备内部的温度控制精度，从而保证深冷处理过程满足设计要求。
参照图2，所述控制盖体20开合的连杆机构205的一端为框型结构并与盖冠部203固定，另一端为板状结构，气杆207的一端与其连接，另一端与井式设备本体固定，通过气杆207的上下移动并结合盖体与井式设备本体之间的铰链即可方便地打开或合上盖体。
本发明的液氮深冷处理设备，设备尺寸可以达到可以满足尺寸较大的工件的深冷处理要求；温度精度可以控制在±1℃，设备内的温度场均匀性可以达到±2℃，最低工作温度在-196℃且可以根据用户使用需求任意设定。
本发明的液氮深冷处理设备，尺寸大，温控精度高且可以保证设备内部的温度场的温差精度，并可自动监控和调整设备内部的温度，特别适合大尺寸工件的深冷处理，且深冷处理效果优异。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种液氮深冷处理设备，其特征在于，所述的液氮深冷处理设备包括由多个分段筒体组成的井式设备本体以及盖体，所述井式设备本体包括外壳和内壁，所述外壳和内壁之间设有隔热层；井式设备本体内沿圆周方向设置有多道液氮管道，所述的液氮管道之间间隔距离相等；在所述的井式设备本体内还设有风扇；所述的盖体与井式设备本体之间采用铰链连接，并通过气杆和连杆机构实现盖体的开关；所述的盖体包括隔热塞体，端盖以及盖冠部，在盖体与井式设备本体盖合时，所述的隔热塞体与井式设备本体内壁紧密配合，端盖通过扣合结构与井式设备本体扣合；所述的盖冠部上设有电机、温度感测器、液氮输入口，所述的井式设备本体的下部设有液氮循环出口；所述的电机、温度感测器、液氮输入控制端均与PLC控制模块相连，所述PLC控制模块通过与井式设备本体固定的支架固定。
2.如权利要求1所述的一种液氮深冷处理设备，其特征在于，所述的风扇设有多个，且相邻风扇之间的间隔相等。
3.如权利要求1或2所述的一种液氮深冷处理设备，其特征在于，所述连杆机构的一端为框型结构并与盖冠部固定，另一端为板状结构，气杆的一端与其连接，气杆的另一端与井式设备本体固定。
4.如权利要求1所述的一种液氮深冷处理设备，其特征在于，所述的PLC控制单元包括PID控制模块，所述的温度感测器随时监控设备内的温度变化，PID控制模块将设备实际运行的温度曲线与设定的温度曲线进行对比，并根据变化情况自动调整液氮的供给量，保持设备内部的温度控制精度。
5.如权利要求1所述的一种液氮深冷处理设备，其特征在于，所述的液氮深冷处理设备的温度精度控制在±1℃，设备内的温度场均匀性为到±2℃。
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