CN110042208A - 保护气氛下的工件快速冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护气氛下的工件快速冷却装置，其保温壳体内形成冷却循环腔室并设置冷却腔室风扇，保温壳体的相对两侧设置进、出料门；冷却循环腔室内设置工件冷却台且其两端分别位于进、出料门处；保温壳体上安装有保护气供气装置并与冷却循环腔室相通；保温壳体内形成有气体冷却循环通道且于其内设置气体冷却装置，气体冷却循环通道的两端均与冷却循环腔室相通，以对冷却循环腔室内的部分循环冷却气体进行降温；本发明的工件快速冷却装置可实现在保护气氛的冷却环境下快速对热处理后的工件进行冷却处理，使工件冷却后不产生氧化皮，既可节约工件的加工成本，又可提高工件热处理效率，还可确保工件的热处理品质。

Description

保护气氛下的工件快速冷却装置

技术领域

本发明涉及工件热处理领域，尤其是涉及一种保护气氛下的工件快速冷却装置。

背景技术

目前，我国机械部件制造行业中，特别是汽车行业中使用的正火热处理工艺大多是用于对工件的预备热处理，而少有的等温正火工艺通常是用于对工件毛坯的等温正火处理，其主要原因是由于等温正火设备的冷却装置普遍采用空气冷却装置，其缺少相应的保护气氛且冷却过程较长，致使热处理后的工件在无保护气氛下的冷却过程中不仅会产生氧化皮现象，而且较长的冷却过程还会影响到工件的热处理品质及后续加工工艺的质量。因此，在现有的工件热处理工艺中必须对工件留有足够的切削余量，以便于后续工艺的切削处理，既增加了工件加工的成本，又降低了工件热处理的效率，而且生产出的工件品质还难以保证。

发明内容

本技术方案所解决的主要技术问题是提供一种保护气氛下的工件快速冷却装置，其使热处理后的工件在充有保护气氛的冷却装置内快速完成冷却且不产生氧化皮现象，既可节约工件的加工成本，又可提高工件的热处理效率，还可确保工件的热处理品质，十分适合工件的批量生产。

为解决上述技术问题，本技术方案提供了一种保护气氛下的工件快速冷却装置，其包括：保温壳体、冷却循环腔室、冷却腔室风扇、进料门、出料门、工件冷却台、保护气供气装置及气体冷却循环通道；其中，该冷却循环腔室形成于保温壳体内；冷却腔室风扇设置于冷却循环腔室内；进料门及出料门设置于保温壳体的相对两侧并与冷却循环腔室相通；工件冷却台设置于冷却循环腔室内且其两端分别位于进料门及出料门处；保护气供气装置安装于保温壳体上并与冷却循环腔室相通，用于向冷却循环腔室提供保护气体；气体冷却循环通道形成于保温壳体内且其内具有气体冷却装置，气体冷却循环通道的两端均与冷却循环腔室相通，用于对冷却循环腔室内的部分循环冷却气体进行降温。

作为本技术方案的另一种实施，该冷却循环腔室形成循环冷却气体回路通道，该循环冷却气体回路通道垂直于进料门至出料门方向的截面是呈“回”字形，工件冷却台及冷却腔室风扇间隔设置于循环冷却气体回路通道的路径上，通过冷却腔室风扇运转而使循环冷却气体于循环冷却气体回路通道中循环流动，以对置放于工件冷却台上的工件进行降温。

作为本技术方案的另一种实施，该气体冷却装置包括：气体冷却风扇、列管式水冷却装置及供排水管路，该气体冷却风扇及列管式水冷却装置间隔设置于气体冷却循环通道的路径上，供排水管路安装于保温壳体上并与列管式水冷却装置连通，通过气体冷却风扇运转而将循环冷却气体回路通道中的部分循环冷却气体抽入气体冷却循环通道中，并经列管式水冷却装置降温后排回循环冷却气体回路通道中。据此，可将循环冷却气体回路通道中的部分循环冷却气体快速降温，从而缩短工件的冷却时间，提升热处理后的工件的冷却效率，提高工件的热处理品质。

作为本技术方案的另一种实施，该气体冷却装置还包括：冷却水旁管路，该冷却水旁管路连通于供排水管路中的供水管路。据此，以少量冷却水常通，保证供水管路内的冷却水不被高温气化，从而避免供排水管路被损坏。

作为本技术方案的另一种实施，该气体冷却循环通道的两端分为进风口端与出风口端，该进风口端位于相邻工件冷却台处且与循环冷却气体回路通道相通，该出风口端位于相邻冷却腔室风扇的出风口处且与循环冷却气体回路通道相通。据此，便于被冷却后的循环冷却气体对放置于工件冷却台上的工件的冷却，从而提升热处理后的工件的冷却效率。

作为本技术方案的另一种实施，该气体冷却循环通道的进风口端设置有进风阀门，该气体冷却循环通道的出风口端设置有出风阀门，通过对进风阀门及/或出风阀门开启与闭合度的调整，而能够调整进入气体冷却循环通道中的循环冷却气体的流量。据此，可根据热处理后的不同种类工件的冷却处理需要，而灵活调整冷却温度与冷却时间，以使工件的冷却速度可控。

作为本技术方案的另一种实施，该保护气氛下的工件快速冷却装置还包括：至少两个温控装置，该至少两个温控装置分别设置于位于循环冷却气体回路通道路径上的工件冷却台的两侧。通过对热处理后的工件周围的温度差值的统计与计算，可为控制循环冷却气体的流量提供决策数据。

作为本技术方案的另一种实施，该保护气氛下的工件快速冷却装置还包括：加热装置，该加热装置设置于冷却循环腔室内。以此可根据热处理后的不同种类工件的冷却处理需要，确保冷却循环腔室内的温度不低于冷却工艺温度。

作为本技术方案的另一种实施，该保护气氛下的工件快速冷却装置还包括：工件温度监测仪，该工件温度监测仪设置于保温壳体上并且相邻工件冷却台。该工件温度监测仪用于监测冷却循环腔室内工件的实际温度，以便于操作人员对于热处理后工件的冷却过程的掌控。

作为本技术方案的另一种实施，该保护气氛下的工件快速冷却装置还包括：炉压监控装置及废气排放装置，该炉压监控装置及废气排放装置均设置于保温壳体上并与冷却循环腔室相通。该炉压监控装置可确保冷却循环腔室内的保护气氛压力不低于设定值，该废气排放装置可将冷却循环腔室内的废气及时排放，并且可配合炉压监控装置调整冷却循环腔室内的保护气氛压力，从而确保工件的热处理品质。

本技术方案是在保护气氛的冷却环境下快速对热处理后的工件进行冷却处理，而使工件冷却后不产生氧化皮，因此相较于现有的工件冷却装置，本技术方案具有既可节约工件的加工成本，又可提高工件的热处理效率，还可确保工件的热处理品质的有益效果。

附图说明

图1为本发明保护气氛下的工件快速冷却装置一角度的侧面剖视图。

图2为本发明保护气氛下的工件快速冷却装置另一角度的侧面剖视图。

附图中的符号说明：

1 保温壳体；2 冷却循环腔室；20 循环冷却气体回路通道；21 冷却腔室风扇；22 驱动电机；23 工件冷却台；3 进料门；4 出料门；5 保护气供气装置；6 气体冷却循环通道；60气体冷却风扇；61 列管式水冷却装置；62 供排水管路；63 驱动电机；64 冷却水旁管路；65进风阀门；651 进风阀门驱动电机；66 出风阀门；661 出风阀门驱动电机；7 温控装置；8加热装置；9 工件温度监测仪；10 炉压监控装置；11 废气排放装置；12 工件。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

本发明提供了一种保护气氛下的工件快速冷却装置，其主要应用于对各种经等温正火热处理后的工件的冷却处理，特别适合于对等温正火热处理后的齿轮、齿轴类工件的快速冷却处理。

如图1、2所示，为本发明的一具体实施例的两个方位角度的侧面剖视图，显示了本发明的一种保护气氛下的工件快速冷却装置，包括：保温壳体1、冷却循环腔室2、冷却腔室风扇21、进料门3、出料门4、工件冷却台23、保护气供气装置5及气体冷却循环通道6；其中，该冷却循环腔室2形成于保温壳体1内；冷却腔室风扇21设置于冷却循环腔室2内，该冷却腔室风扇21是被设置于保温壳体外部的驱动电机22驱动而运转的，在本实施例中该驱动电机22为变频电机；该进料门3及出料门4设置于保温壳体1的相对两侧并与冷却循环腔室2相通；工件冷却台23设置于冷却循环腔室2内且其两端分别位于进料门3及出料门4处，该工件冷却台23上可设置有棍棒及轨道等引导传动部件，以利于待冷却工件的推入置放或取出操作；保护气供气装置5安装于保温壳体1上并与冷却循环腔室2相通，该保护气供气装置5用于向冷却循环腔室2提供保护气体，该保护气体可为氮气等惰性气体；气体冷却循环通道6形成于保温壳体1内且其内具有气体冷却装置，该气体冷却循环通道6的两端均与冷却循环腔室2相通，以用于对冷却循环腔室2内的部分循环冷却气体进行降温。更具体而言，该冷却循环腔室2形成循环冷却气体回路通道20，该循环冷却气体回路通道20垂直于进料门3至出料门4方向的截面是呈“回”字形，工件冷却台23及冷却腔室风扇21间隔设置于循环冷却气体回路通道20的路径上，该工件冷却台23可以为架体或板体，在本实施例中该工件冷却台采用架体，以利于循环冷却气体回路通道20中的循环冷却气体通过；通过设置于保温壳体1外部的驱动电机22驱动使冷却腔室风扇21运转，从而使循环冷却气体于循环冷却气体回路通道20中循环流动，以对置放于工件冷却台23上的工件12进行降温。

在本发明的实施例中，该气体冷却装置是由气体冷却风扇60、列管式水冷却装置61及供排水管路62构成，其中，该气体冷却风扇60及列管式水冷却装置61间隔设置于气体冷却循环通道6的路径上，供排水管路62安装于保温壳体1上并与列管式水冷却装置61连通。该气体冷却风扇60是被设置于保温壳体1外部的驱动电机63驱动而运转的，在本实施例中该驱动电机63为变频电机。通过驱动电机63带动气体冷却风扇60运转而将循环冷却气体回路通道20中的部分循环冷却气体抽入气体冷却循环通道6中，并经列管式水冷却装置61降温后排回循环冷却气体回路通道20中，以此可将循环冷却气体回路通道20中的部分循环冷却气体快速降温，从而缩短工件的冷却时间，提升热处理后的工件的冷却效率，提高工件的热处理品质。此外，为了保证供水管路内的冷却水不被高温气化，进而避免供排水管路62被损坏，该气体冷却装置还包括冷却水旁管路64，该冷却水旁管路64连通于供排水管路62中的供水管路，以使少量冷却水常通于供水管路。

为了便于被冷却后的循环冷却气体对放置于工件冷却台23上的工件12的冷却，进而提升热处理后的工件12的冷却效率，该气体冷却循环通道6的两端可分为进风口端与出风口端，该进风口端位于相邻工件冷却台23处且与循环冷却气体回路通道20相通，该出风口端位于相邻冷却腔室风扇21的出风口处且与循环冷却气体回路通道20相通，在气体冷却风扇21运转下，将循环冷却气体回路通道20中的部分循环冷却气体由该出风口端抽入气体冷却循环通道6中，经列管式水冷却装置61降温后，再由该进风口端排回至循环冷却气体回路通道20中。该气体冷却循环通道6的进风口端还可设置有进风阀门65，该气体冷却循环通道6的出风口端还可设置有出风阀门66，通过设置于保温壳体1外部的进风、出风阀门驱动电机651、661对进风阀门65及/或出风阀门66的开启与闭合度的调整操作，而能够调整进入气体冷却循环通道6中的循环冷却气体的流量，以此可根据热处理后的不同种类工件的冷却处理需要，而灵活调整冷却温度与冷却时间。

为了给控制循环冷却气体的流量或温度提供决策数据，本发明的保护气氛下的工件快速冷却装置还包括至少两个温控装置7，该至少两个温控装置7分别设置于位于循环冷却气体回路通道20路径上的工件冷却台23的两侧，通过对热处理后的工件12周围的温度差值的统计与计算，以提供给操作人员控制循环冷却气体回路通道20中循环冷却气体的流量或温度的数据依据，操作人员可根据待冷却工件12周围的温度差值人工控制冷却腔室风扇21的运转及/或气体冷却风扇60的运转及/或进、出风阀门65、66的启闭度；当然也可通过配设处理器单元（图未标示），如可编程逻辑控制器等，实现对上述风扇及/或阀门的自动化控制，鉴于目前根据传感器检测的环境数值控制运行部件的运行状态为可编程逻辑控制器一种应用极为广泛与普遍的控制方法，即一种现有的控制技术，因此，此处对于可编程逻辑控制器如何根据温控装置感测到的温度差值而控制风扇及/或阀门的运行过程不再赘述。

此外，本发明的保护气氛下的工件快速冷却装置还可包括加热装置8，该加热装置8设置于冷却循环腔室2内，以使工件快速冷却装置可根据热处理后的不同种类工件12的冷却处理需要而确保冷却循环腔室2内的温度不低于冷却工艺温度。

另外，本发明的保护气氛下的工件快速冷却装置还可包括工件温度监测仪9，该工件温度监测仪9设置于保温壳体2上并且相邻于工件冷却台23，该工件温度监测仪9用于监测冷却循环腔室2内被冷却工件12的实际温度，以便于操作人员对于热处理后工件的冷却过程进行全程监控。

本发明的保护气氛下的工件快速冷却装置还可包括炉压监控装置10及废气排放装置11，该炉压监控装置10及废气排放装置11均设置于保温壳体1上并与冷却循环腔室2相通。该炉压监控装置10可确保冷却循环腔室2内的保护气氛压力不低于设定值，该废气排放装置11可将冷却循环腔室2内的废气及时排放并且可配合炉压监控装置10调整冷却循环腔室2内的保护气氛压力，从而确保工件快速冷却装置的运行安全以及工件的热处理品质。

综上所述，本发明保护气氛下的工件快速冷却装置提供了保护气氛下的冷却环境，而使工件冷却后不产生氧化皮现象，而且气体冷却循环通道的结构还可加快对工件的冷却处理进程，因此，本发明相较于现有的工件冷却装置具有既可节约工件的加工成本，又可提高工件的热处理效率，还可确保工件的热处理品质的有益效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利构思所做的等效变化，均应属于本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种保护气氛下的工件快速冷却装置，包括：保温壳体、冷却循环腔室、冷却腔室风扇、进料门、出料门及工件冷却台；所述冷却循环腔室形成于所述保温壳体内；所述冷却腔室风扇设置于所述冷却循环腔室内；所述进料门及出料门设置于所述保温壳体的相对两侧并与所述冷却循环腔室相通；所述工件冷却台设置于所述冷却循环腔室内且所述工件冷却台的两端分别位于所述进料门及出料门处；其特征在于，还包括：保护气供气装置及气体冷却循环通道；所述保护气供气装置安装于所述保温壳体上并与所述冷却循环腔室相通，用于向所述冷却循环腔室提供保护气体；所述气体冷却循环通道也形成于所述保温壳体内且所述气体冷却循环通道内具有气体冷却装置，所述气体冷却循环通道的两端均与所述冷却循环腔室相通，用于对所述冷却循环腔室内的部分循环冷却气体进行降温。

2.根据权利要求1所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，所述冷却循环腔室形成循环冷却气体回路通道，所述循环冷却气体回路通道垂直于所述进料门至出料门方向的截面是呈“回”字形，所述工件冷却台及所述冷却腔室风扇间隔设置于所述循环冷却气体回路通道的路径上，通过所述冷却腔室风扇运转而使所述循环冷却气体于所述循环冷却气体回路通道中循环流动，以对置放于所述工件冷却台上的工件进行降温。

3.根据权利要求2所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，所述气体冷却装置包括：气体冷却风扇、列管式水冷却装置及供排水管路，所述气体冷却风扇及列管式水冷却装置间隔设置于所述气体冷却循环通道的路径上，所述供排水管路安装于所述保温壳体上并与所述列管式水冷却装置连通，通过所述气体冷却风扇运转而将所述循环冷却气体回路通道中的部分循环冷却气体抽入所述气体冷却循环通道中，并经所述列管式水冷却装置降温后排回所述循环冷却气体回路通道中。

4.根据权利要求3所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，所述气体冷却装置还包括：冷却水旁管路，所述冷却水旁管路连通于所述供排水管路中的供水管路。

5.根据权利要求2所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，所述气体冷却循环通道的两端分为进风口端与出风口端，所述进风口端位于相邻所述工件冷却台处且与所述循环冷却气体回路通道相通，所述出风口端位于相邻所述冷却腔室风扇的出风口处且与所述循环冷却气体回路通道相通。

6.根据权利要求5所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，所述气体冷却循环通道的进风口端设置有进风阀门，所述气体冷却循环通道的出风口端设置有出风阀门，通过对所述进风阀门及/或出风阀门开启与闭合度的调整，而能够调整进入所述气体冷却循环通道中的循环冷却气体的流量。

7.根据权利要求2所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，还包括：至少两个温控装置，所述至少两个温控装置分别设置于位于所述循环冷却气体回路通道路径上的所述工件冷却台的两侧。

8.根据权利要求1所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，还包括：加热装置，所述加热装置设置于所述冷却循环腔室内。

9.根据权利要求1所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，还包括：工件温度监测仪，所述工件温度监测仪设置于所述保温壳体上并且相邻所述工件冷却台。

10.根据权利要求1所述的保护气氛下的工件快速冷却装置，其特征在于，还包括：炉压监控装置及废气排放装置，所述炉压监控装置及废气排放装置均设置于所述保温壳体上并与所述冷却循环腔室相通。