CN108603722B - 用于对摩擦元件尤其是制动衬块进行热处理的烘箱以及相关联的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了隧道烘箱以及用于对摩擦元件、并且尤其是制动元件诸如制动衬块进行所述热处理的相关联的方法，其中所述摩擦元件被布置在传送装置的搁置表面上并且在所述隧道烘箱的入口开口与出口开口之间移动，并通过至少一个加热装置的照射加热，所述加热装置包括被布置成面向所述传送装置并且通过使用至少一个电感器的电磁感应加热的不锈钢辐射板，所述至少一个电感器被布置成面向所述辐射板并且在与所述传送装置相对侧上与其间隔开；在所述搁置表面与所述辐射板之间被逆流引导至所述传送装置的供给方向。

Description

用于对摩擦元件尤其是制动衬块进行热处理的烘箱以及相关 联的方法
技术领域
本发明涉及一种烘箱，并且涉及用于对摩擦元件、尤其是制动元件诸如制动衬块进行热处理的相关联的方法。
背景技术
用作车辆鼓式制动器的刹车片中的衬里以及用作盘式制动器的制动衬块的摩擦材料或其他装置中(例如，离合器盘中)的摩擦材料在制动元件形成步骤完成之后需要经受热处理，这将改善其特性并允许消除任何气态残留物。
具体地讲，就制动衬块而言，衬块在离开成形压力机时通常借助于对流烘箱在一般略高于200℃的温度下加热一段时间。
接下来，使用IR灯对优选地冷却至室温的制动衬块进行表面热处理；放置在托盘上或传送带上的制动衬块通过具有红外加热的隧道烘箱(即，通过设置在多个IR灯的顶板上的隔热隧道)供给，所述IR灯照射放置在底部传送带上的衬块。与对流烘箱中以加热摩擦材料的“核心”为目的的处理不同，这种类型的处理被设计为基本上仅加热存在于经历处理步骤的制动元件上的摩擦材料块的表面。
一般来讲，制动衬块所经受的红外辐射具有50至150kW/m2的功率密度。此外，为了控制制动衬块的温度，在处理期间存在连续流过制动衬块的冷却空气流的情况下执行红外处理步骤。
这种类型的烘箱和热处理成本高昂并且会产生污染；此外，它们还涉及使用一般来讲非常笨重的设备。
事实上，首先，为了管理不同批量的制动衬块，根据不定期的生产要求，红外加热烘箱通常尺寸过大，因此大部分时间工作在最大额定输出以下。这意味着构成热处理设备的烘箱及其附件(过滤器、电气和处理装置等)很笨重，并且最重要的是涉及大量浪费的能量。
此外，为了正常工作，IR灯必须放置在距离待处理元件相对较远的位置，在一方面，这意味着由灯发出的红外线光束以椎体的形式辐射，从而以不同的强度照射底部的制动衬块；在另一方面，在隧道内，被处理的制动衬块上方存在由冷却空气流穿过的巨大空气腔室。
因此，在IR处理期间充分冷却制动衬块所需的空气流非常高(约10,000m3/h)，这意味着再次浪费大量能量并且制动衬块的加热可能不均匀。
最后，在热处理期间，冷却空气除去从摩擦材料释放的粉尘和挥发性化学物质。然而，由于在烘箱内循环的大量空气，这些污染物以低浓度分散在冷却空气中，一旦空气释放到大气环境中，将使得从冷却空气本身去除所述污染物成为问题。同样由于废气的温度相对较高，由于大量待处理空气而必须采用的过滤系统实际上非常笨重、昂贵并且不那么可靠。
发明内容
本发明的目的是提供一种烘箱以及用于对摩擦元件、尤其是制动元件诸如制动衬块进行热处理的相关联的方法，该方法允许以相对减小的体积相对较快地处理大量制动元件，同时确保低能耗，使用减小的冷却空气流量以及低环境污染或无环境污染。
因此，本发明涉及一种烘箱以及用于对摩擦元件进行热处理、尤其是用于制动元件诸如制动衬块的表面热处理的相关联的方法，其中，设置了隧道形保护壳体，该隧道形保护壳体在其互相相对的第一开口端与第二开口端之间纵向延伸，第一开口端与第二开口端界定隧道烘箱的入口开口和出口开口，其中在隧道壳体内放置有传送装置并且该传送装置在入口开口与出口开口之间移动，传送装置具有搁置表面，该搁置表面被设计成用于接收待处理的多个摩擦元件以在入口开口与出口开口之间传送它们；在保护壳体内布置有至少一个加热装置，加热装置包括由导电材料制成的辐射板，该辐射板被布置成使得其以距离搁置表面固定且相对小的距离面向搁置表面；以及至少一个电感器，所述至少一个电感器被布置成面向辐射板并且在与传送装置相对侧上与其间隔开，所述至少一个电感器被设计成通过电磁感应将辐射板加热到预设温度；所述至少一个电感器连接到交变电流的电源，并且连接到用于电感器的制冷液体供应器。
附图说明
根据下文仅以举例的方式给出的示例性非限制性实施方案的描述并参考附图中的图片，本发明的其他特性和优点将变得显而易见，其中：
-图1示出了根据本发明的用于摩擦元件、尤其是制动衬块的热处理的包括烘箱的设备的立面纵向示意图；
-图2示出了图1的设备的立面横向示意图；
-图3以放大比例示出了根据本发明的形成图1和图2的设备的一部分的隧道烘箱的部件的四分之三透视图；
-图4示意性地示出了根据本发明的形成图1和图2的设备的一部分的隧道烘箱的其他部件的俯视图，该部件将安装在图3的部件下方；
-图5示出了根据本发明的图3的部件以及形成图1和图2的设备的一部分的隧道烘箱的一部分的其他覆盖部件的与图3相同的视图，其中部分被切掉以便展示进一步的细节；并且
-图6和图7示意性地示出了图1和图2的烘箱和设备的操作。
具体实施方式
本参考图1至图3、图5和图6，整体用参考标号1表示的是用于对制动元件2、尤其是制动衬块(图3)进行热处理的设备，已知且为了简单起见仅示意性地示出。更一般地讲，设备1虽然被设计用于处理制动元件，但是可以对任何类型的摩擦元件(例如，离合器盘)执行期望的热处理。在以下非限制性描述中，在不缺乏一般性的情况下，将具体参考制动衬块。
设备1包括专门设计用于对制动元件2进行表面热处理的隧道烘箱3，该隧道烘箱作为具有红外灯的传统烘箱的替代品；烘箱3包括在其相对的第一开口端与第二开口端5和6之间纵向延伸的隧道形保护壳体4，开口端界定隧道烘箱3的入口开口7和出口开口8。
隧道烘箱3还包括放置在隧道壳体4内并且在入口7与出口8开口之间移动的传送装置9，在图3中清楚地示出，传送装置9具有设计用于接收多个待处理制动元件2以在入口开口7与出口开口8之间传送它们的搁置表面10；以及放置在保护壳体4内的至少一个加热装置11；在所示非限制性示例中，烘箱3设置有多个彼此独立的加热装置11，这些加热装置在隧道壳体4内沿传送装置9的向前传送方向D(由图7中的箭头指示)按顺序布置；此外，包括多个加热装置11的隧道形保护壳体4是隔热的以便避免热量向外分散，所述多个加热装置在图5所示的示例中数量为三个，在图7中示意性地示出的实施方案中数量为四个。
根据本发明的一个方面，每个加热装置11包括(图5和图6)辐射板12以及被设计成通过电磁感应加热辐射板12的至少一个电感器13。每个装置11的辐射板12通常为平面并且由导电材料制成，该导电材料优选地是铁磁材料，甚至更优选地是不锈钢。每个辐射板12被布置成以距离搁置表面10预定且相对小的距离H面向搁置表面10(图6)。
在此处以及下文中，“相对小的距离”是指厘米数量级的距离，因此包括在1至19厘米之间。具体地讲，选择距离H使得在使用中，每个辐射板12布置在距离并排布置在搁置表面10上的制动元件2不超过1cm的距离处，最大为1厘米的此类距离必须从辐射板12朝向搁置表面10的一侧垂直地测量。
每个装置11的至少一个电感器13被布置成面向辐射板12并且在与传送装置9相对的一侧上与其间隔开，并且被设计成通过电磁感应将辐射板12均匀加热到预定温度；参考图7所示的示意图，每个电感器13连接到交变电流的电源14和用于电感器13的冷却液体(例如水)供应器15。电感器13以已知方式由圆形或棱柱形横截面的铜管制造，盘绕在平行于板12的搁置平面的平面中，电感器13面向该平面，并且冷却液体在所述管内流动；然后，管以交流电供电的方式适当地布线，以便生成电磁场；每个加热装置11可包括单个电感器13或多于一个适当布置的电感器13；在任何情况下，每个装置11的每个电感器或电感器组13的电源14优选地通过特定装置独立地供电；该特定装置优选地在机柜内组合在一起(图1和图2)。
传送装置9是已知类型的环形带传送装置，包括具有连接在一起以形成具有上部分支17和下部分支18的环的相对端的平带16(图3和图5)；上部分支17和下部分支18在相应的辊19之间伸展，其中至少一个辊配备有电动装置20，以便在辊19上沿方向D移动带16；上部分支17限定并界定搁置表面10。
根据本发明的一个方面，隧道烘箱3包括风扇和/或抽吸风扇，在图7中示意性地示出的非限制性示例中，串联布置的风扇21和抽吸风扇22分别与至少一个用于环境空气的抽吸开口23(图1)液压连接，该抽吸开口布置在保护壳体4外部并且具有多个抽吸狭槽24(图3)，所述抽吸狭槽在保护壳体4内沿着搁置表面10和辐射板12相应的相对纵向侧布置在搁置表面10与该/每个辐射板12之间，以便在隧道壳体4内以及在搁置表面10与辐射板12之间形成用于制动元件2的冷却空气流F。
参考图7，冷却空气流F被逆流引导至传送装置9的供给方向D，并因此引导至烘箱3内的制动元件2；优选地，抽吸狭槽24横向布置，流F也被横向引导至传送装置9的供给方向D。
具体地讲(图6)，冷却空气流F被送入由搁置表面10、单个辐射板12(在仅存在一个装置11的情况下)或多个辐射板12(在存在沿传送装置9串联布置的多个装置11的情况下)以及保护壳体4的相应的侧壁26界定的腔室25中；在使用中，待处理的制动元件2布置在该腔室25内；根据这种布置和本发明的其他特性，传送装置9的搁置表面10是透气的，如同整个平带16，它由网或金属网27(图3和图6)或穿孔柔性元件(带)28(图3)或以铰接方式彼此连接的多个刚性穿孔元件29(图5)组成。
然后，根据本发明的一个方面，冷却空气流F通过传送装置9的搁置表面10从底部向上送入腔室25。
抽吸狭槽24连接到用于从隧道壳体4流出的冷却空气流F的收集歧管30；在图3和图4的剩余部分中部分示出的歧管30布置在传送装置9的一侧并且位于该传送装置下方并且连接到布置在隧道壳体4外部的过滤装置31，该过滤装置优选地包括袋式过滤器。
歧管30设置有直接连接到抽吸狭槽24并且终止于连接到过滤装置31的管33的侧向分支32；根据本发明的其他方面，在过滤装置31的上游，在收集歧管30内，尤其是在管33的顶部，还提供了入口34(图2)，该入口用于与从隧道壳体4流出的冷却空气流F混合以降低其温度的环境空气。这样，进入过滤装置31的空气流的温度可以保持在约90℃，这允许使用有效且廉价的袋式过滤器。
歧管30的至少一个、两个或所有侧向分支32优选地配备有阻塞阀35，以便调节冷却空气流F的流量。
如上所述，一个或多个辐射板12由铁磁材料制成，并且优选地由不锈钢制成；并且电感器13被设计成将每个辐射板12加热到在400℃和700℃之间的温度。
在所示示例中，隧道烘箱3形成用于对制动元件2进行热处理的设备1的一部分；在传送装置9的每一侧上具有两个抽吸开口23，它们相同地定位在隧道壳体4下方并由筛网36保护(图1和图3)。烘箱3容纳在网状结构37下方(图1和图2)，并且机柜、过滤器31和抽吸风扇22安装在结构37的顶部，悬挂在隧道烘箱3和传送装置9上方。此外，在传送装置9下方安装有另一个收集器38，该收集器收集通过筛网36进入的环境空气，并将所述空气传送到隧道壳体4的第二开口端6，流F从所述第二开口端送入腔室25中。
如图6中示意性地示出的那样，流F也可以从其他位置吸入，例如从结构37的顶部吸入，或换句话讲在进入腔室25之前向上偏转，以这种方式使流进入在内部围绕隧道壳体4的腔体39，以这种方式“主动”隔热，而流F在被引入腔室25之前被预热。
根据以上描述内容，最后清楚的是，本发明还涉及一种用于对摩擦元件、尤其是制动元件诸如制动衬块进行热处理的方法，该方法包括以下步骤：
-将制动元件2不重叠地布置在传送装置9的搁置表面10上，该传送装置设计用于在隧道烘箱3的入口开口7与出口开口8之间移动该制动元件2；以及
-在隧道烘箱3内通过至少一个加热装置11的照射加热制动元件2，该加热装置包括由导电材料制成的辐射板12，该辐射板被定位成使得其面向搁置表面10并且通过使用至少一个电感器13的电磁感应被加热到预设温度，该至少一个电感器被布置成使得其面向辐射板12并且在与传送装置9相对的一侧上与辐射板12间隔开；
-根据本发明，辐射板12布置在搁置表面10上距离制动元件2不超过1cm的距离处，并且优选地布置在距离制动元件2的5至7mm的位置处。
此外，本发明的方法包括在搁置表面10与辐射板12之间供给冷却空气流F的步骤，该冷却空气流F被逆流引导至传送装置9的供给方向D，并且优选地，还横向于传送装置9的供给方向D；一个或多个辐射板由不锈钢材料制成，并且被加热到在400℃和700℃之间的温度。利用这些参数，冷却空气流可以小于或等于1,000m3/H。
实质上，申请人惊奇地发现，使用通过感应加热的金属板获得制动元件2的加热与迄今使用IR灯获得的加热相当，但是由此获得更均匀的加热并因此得到更好的结果。
此外，使用通过感应加热的金属辐射板允许减少待获得的40至50％的能量消耗，并显著减少冷却空气的体积，从10,000m3/h到1,000甚至仅500m3/h。
此外，除了引入大气环境中的污染物减少超过70％之外，只要这些污染物更多地集中在出口冷却空气流F(其也发现处于较低的温度下)中，由此可以通过袋式过滤器31有效地消除粉尘并且通过后燃烧或过滤器31下游的催化剂消除挥发性产物。最后，相对于具有IR灯的传统系统，管道成本降低了50％以上并且实现了体积的减小。
由此实现了本发明的每个目的。

Claims (11)

1.一种用于制动元件(2)的热处理的隧道烘箱(3)，包括：隧道形保护壳体(4)，所述隧道形保护壳体在其互相相对的第一开口端与第二开口端之间纵向延伸，所述第一开口端与所述第二开口端界定所述隧道烘箱的入口开口(7)和出口开口(8)；传送装置(9)，所述传送装置放置在所述隧道形保护壳体内并且在所述入口开口与所述出口开口之间移动，所述传送装置具有搁置表面(10)，所述搁置表面被设计成用于接收待处理的多个制动元件以在所述入口开口与所述出口开口之间传送它们；以及布置在所述隧道形保护壳体内的至少一个加热装置(11)；其中，所述加热装置(11)包括由导电材料制成的辐射板(12)；以及至少一个电感器(13)，所述至少一个电感器被布置成面向所述辐射板并且在与所述传送装置相对侧上与其间隔开，所述至少一个电感器被设计成通过电磁感应将所述辐射板加热到预设温度；所述至少一个电感器(13)连接到交变电流的电源(14)，并且连接到用于所述电感器的制冷液体供应器(15)；其特征在于：
i)-由导电材料制成的所述辐射板(12)被布置成使得其以距离所述搁置表面固定且相对小的距离面向所述搁置表面；
ii)-所述隧道烘箱包括与用于环境空气的至少一个抽吸开口(23)液压连接的递送风扇和/或抽吸风扇(21；22)，所述抽吸开口被布置在所述隧道形保护壳体外部并且与多个抽吸狭槽(24)液压连接，所述多个抽吸狭槽在所述隧道形保护壳体内沿着所述搁置表面和所述辐射板相应的相对纵向侧被布置在所述搁置表面(10)与所述辐射板(12)之间，以便在所述隧道形保护壳体内以及在所述搁置表面与所述辐射板之间形成用于所述制动元件的冷却空气流(F)；
iii)-所述冷却空气流(F)被逆流引导至所述传送装置(9)的供给方向(D)，并且还横向于所述传送装置的所述供给方向。
2.根据权利要求1所述的隧道烘箱，其特征在于，所述抽吸狭槽(24)连接到用于从所述隧道形保护壳体流出的所述冷却空气流的收集歧管(30)，所述收集歧管连接到布置在所述隧道形保护壳体外部的过滤装置(31)；在所述过滤装置的上游，在所述收集歧管中设置有用于将环境空气与离开所述隧道形保护壳体的所述冷却空气流混合以便降低其温度的入口(34)。
3.根据权利要求2所述的隧道烘箱，其特征在于，所述过滤装置(31)为袋式过滤器。
4.根据权利要求1所述的隧道烘箱，其特征在于，所述冷却空气流(F)被送入由所述搁置表面、所述辐射板以及所述隧道形保护壳体的相应的侧壁(26)界定的腔室(25)中，并且其中所述腔室在使用中布置有待处理的所述制动元件(2)；所述传送装置的所述搁置表面(10)是透气的，因为它由穿孔柔性元件(28)或以铰接方式彼此连接的多个刚性穿孔元件(29)组成；所述冷却空气流通过所述传送装置的所述搁置表面(10)从底部向上送入所述腔室(25)中。
5.根据权利要求1所述的隧道烘箱，其特征在于，所述隧道形保护壳体(4)是隔热的并且包含多个彼此独立的加热装置(11)，所述加热装置在所述隧道形保护壳体内沿所述传送装置的所述供给方向(D)按顺序布置，并且每个加热装置包括辐射板(12)以及用于通过电磁感应加热所述辐射板的至少一个电感器(13)。
6.根据权利要求1所述的隧道烘箱，其特征在于，所述辐射板(12)由为不锈钢的铁磁材料制成；所述至少一个电感器(13)被设计成将所述辐射板加热到在400℃和700℃之间的温度。
7.根据权利要求1所述的隧道烘箱，其特征在于，所述制动元件(2)是制动衬块。
8.一种用于对制动元件(2)进行热处理的设备(1)，其特征在于，它包括根据权利要求1所述的隧道烘箱(3)。
9.一种用于对制动元件(2)进行热处理的方法，包括以下步骤：
-布置包括隧道形保护壳体(4)的隧道烘箱(3)，并且将所述制动元件不重叠地布置在传送装置(9)的搁置表面(10)上，所述传送装置被设计成用于在所述隧道烘箱(3)的由所述隧道形保护壳体(4)的相对的第一开口端与第二开口端限定的入口开口与出口开口之间移动所述制动元件；
-在所述隧道烘箱内通过照射来加热所述制动元件；
其特征在于：
i)-通过照射来加热的步骤使用至少一个加热装置(11)来执行，所述至少一个加热装置包括由导电材料制成的辐射板(12)，所述辐射板被定位成使得其面向所述搁置表面并且所述辐射板通过使用至少一个电感器(13)的电磁感应被加热到预设温度，所述至少一个电感器被布置成面向所述辐射板并且在与所述传送装置相对侧上与其间隔开；
ii)-所述辐射板(12)被布置在距离布置在所述搁置表面(10)上的所述制动元件(2)不超过1cm的距离处；
iii)-所述方法还包括在所述搁置表面(10)与所述辐射板(12)之间供给冷却空气流(F)的步骤，所述冷却空气流(F)被逆流引导至所述传送装置(9)的供给方向(D)，并且还横向于所述传送装置的所述供给方向。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述辐射板(12)由不锈钢材料制成，并且被加热到在400℃和700℃之间的温度。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述制动元件(2)是制动衬块。
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