CN111041172A - 一种用于卧式真空高压气淬的风冷系统 - Google Patents

一种用于卧式真空高压气淬的风冷系统 Download PDF

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陆文林
丛培武
杜春辉
尹承锟
何龙祥
王同
陈旭阳
薛丹若
杨广文
范雷
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Abstract

本发明公开了一种用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其由风机、叶轮、蜗壳、进风管路、进风道、风门I、上风道、上小隔热屏、风门II、回风道、换热器、回风管路、下风道、下小隔热屏等组成。换热器安装于炉体外侧的封闭壳体内部，并串联于回风管路中；上小隔热屏和下小隔热屏为平移式结构，由气缸驱动，在加热时关闭，冷却时开启；风门I和风门II分别安装于进风道和回风道内，为平移式结构，由气缸驱动。通过风门I和风门II的移动，可使得进风道与上/下风道连通，回风道与下/上风道连通，从而实现气淬过程冷却气流方向的切换。有助于提高气淬过程的冷却均匀性，进而提高工件组织、性能的均匀性，减少工件变形。

Description

一种用于卧式真空高压气淬的风冷系统
技术领域
本发明涉及一种真空高压气淬的风冷系统，尤其涉及一种可实现气流上下交替冷却的用于卧式真空高压气淬的风冷系统。
背景技术
热处理是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的服役性能，充分发挥材料潜力的一种工艺技术。真空高压气淬是近年来发展起来的一种热处理技术，其采用高纯氮气或氩气等惰性气体作为淬火冷却介质，具有清洁、无污染、无需后续清洗、淬火强度易于调节等优点，在航空航天、军工、汽车等领域得到广泛应用。
目前，真空高压气淬普遍采用沿圆周方向360°喷风冷却和气流单向喷风冷却两种方式。在多工件装炉的情况下，沿圆周方向360°喷风冷却易造成外部工件冷却快、内部工件冷却慢；而气流单向喷风冷却会使得工件沿气流方向冷速逐渐减慢。
上述这两种冷却方式均易导致单个工件的两侧及不同工件之间的组织、性能不均匀，工件变形大。
发明内容
本发明的目的是提供一种可实现气流上下交替冷却的用于卧式真空高压气淬的风冷系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，包括风机、叶轮、蜗壳、进风管路、进风道、风门I、上风道、上小隔热屏、风门II、回风道、换热器、回风管路、下风道、下小隔热屏；
所述叶轮为离心式叶轮，其与风机输出轴相联，安装于蜗壳内，所述蜗壳有一个入口和一个出口；
所述进风管路，其一端与所述蜗壳出口相联，另一端与炉壳的进风口相联；
所述进风道由围板、风门I、炉壳的内壁围成空腔，该空腔与所述进风管路、上风道和下风道相联；
所述上风道由围板、炉壳的内壁、炉胆壳体、上小隔热屏围成空腔，该空腔两端分别与所述进风道和回风道相联；
所述下风道由围板、炉壳内壁、炉胆壳体、下小隔热屏围成空腔，该空腔两端分别与所述进风道和所述回风道相联；
所述回风道由围板、所述风门II、炉壳内壁围成空腔，该空腔与回风管路、所述上风道和所述下风道相联；
所述回风管路一端与炉壳出风口相联，另一端串联所述换热器后与所述蜗壳入口相联。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，通过风门I和风门II的移动，可使得进风道与上/下风道连通，回风道与下/上风道连通，从而实现气淬过程冷却气流方向的切换。在冷却过程中通过气流上下交替冷却，有助于提高气淬过程的冷却均匀性，进而提高工件组织、性能的均匀性，减少工件变形。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于卧式真空高压气淬的风冷系统结构示意图，此时为加热状态，上、下小隔热屏处于顶出位置。
图2为本发明实施例的气流自上而下冷却示意图。
图3为本发明实施例的气流自下而上冷却示意图。
图中：
1.风机、2.叶轮、3.蜗壳、4.进风管路、5.进风道、6.风门I、7.上风道、8.上小隔热屏、9.风门II、10.回风道、11.换热器、12.回风管路、13.下风道、14.下小隔热屏
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其较佳的具体实施方式是：
包括风机、叶轮、蜗壳、进风管路、进风道、风门I、上风道、上小隔热屏、风门II、回风道、换热器、回风管路、下风道、下小隔热屏；
所述叶轮为离心式叶轮，其与风机输出轴相联，安装于蜗壳内，所述蜗壳有一个入口和一个出口；
所述进风管路，其一端与所述蜗壳出口相联，另一端与炉壳的进风口相联；
所述进风道由围板、风门I、炉壳的内壁围成空腔，该空腔与所述进风管路、上风道和下风道相联；
所述上风道由围板、炉壳的内壁、炉胆壳体、上小隔热屏围成空腔，该空腔两端分别与所述进风道和回风道相联；
所述下风道由围板、炉壳内壁、炉胆壳体、下小隔热屏围成空腔，该空腔两端分别与所述进风道和所述回风道相联；
所述回风道由围板、所述风门II、炉壳内壁围成空腔，该空腔与回风管路、所述上风道和所述下风道相联；
所述回风管路一端与炉壳出风口相联，另一端串联所述换热器后与所述蜗壳入口相联。
所述风门I为平移式结构，其安装于所述进风道内，由气缸驱动，沿导轨上下滑动，将所述进风道与上风道/下风道间的通路开启，并与下风道/上风道间的通路关闭，通过风门I的移动，实现进风方向的切换；
所述风门II为平移式结构，其安装于所述回风道内，由气缸驱动，沿导轨上下滑动，将所述回风道与下风道/上风道间的通路开启，并与上风道/下风道间的通路关闭，通过风门II的移动，实现回风方向的切换。
所述风门I和所述风门II按照预先设定的时间进行切换，或根据负载热电偶所测得的工件上下两端温度差进行切换，从而实现冷却气流对工件的上下交替冷却。
所述上小隔热屏和所述下小隔热屏为平移式结构，其由气缸驱动，在加热过程中气缸顶出，推动上小隔热屏和下小隔热屏与炉胆外壁封闭，上风道和下风道关闭；在气淬过程中气缸退回，拉动上小隔热屏和下小隔热屏与炉胆外壁分开，上风道和下风道开启，为冷却气流提供大截面的冷却通道。
所述换热器为管翅式换热器，其安装于炉体外侧的封闭壳体内部，并串联于回风管路中，用于对换热后的气体进行冷却。
本发明的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，换热器安装于炉体外侧的封闭壳体内部，并串联于回风管路中；上小隔热屏和下小隔热屏为平移式结构，由气缸驱动，在加热时关闭，冷却时开启；风门I和风门II分别安装于进风道和回风道内，为平移式结构，由气缸驱动。通过风门I和风门II的移动，可使得进风道与上/下风道连通，回风道与下/上风道连通，从而实现气淬过程冷却气流方向的切换。有助于提高气淬过程的冷却均匀性，进而提高工件组织、性能的均匀性，减少工件变形。
具体实施例：
图1所示为加热过程，此时上小隔热屏8、下小隔热屏14的驱动气缸处于顶出状态，炉胆上下两侧通风孔关闭。在此情况下加热时，由于炉胆内形成一个封闭壳体，因此具有良好的保温和隔热效果。
图2和图3所示为冷却过程，在此过程中，首先向炉内充入高压气体，启动风机。
图2所示为气流自上而下冷却示意图。图中上小隔热屏8、下小隔热屏14、风门II9的驱动气缸处于退回状态，风门I6驱动气缸处于顶出状态。此时，上小隔热屏8、下小隔热屏14与炉胆分离，炉胆上下两侧通风孔开启；进风道5内的风门I6处于下端，使得进风道5与上风道7间的通路开启、进风道5与下风道13间的通路关闭；回风道10内的风门II9处于上端，使得回风道10与上风道7间的通路关闭、回风道10与下风道13间的通路开启。在此状态下冷却时，气流由蜗壳3出口流出，经进风管路4、进风道5、上风道7，自上而下吹过炉胆内部工件，与工件进行强制换热，换热后的气体经下风道13、回风道10进入回风管路12，气体经换热器11冷却后，经回风管路12返回到蜗壳3入口，形成气流自上而下冷却的封闭回路。
图3所示为气流自下而上冷却示意图。图中上小隔热屏8、下小隔热屏14、风门I6的驱动气缸处于退回状态、风门II9驱动气缸处于顶出状态。此时，上小隔热屏8和下小隔热屏14与炉胆外壳分开，炉胆上下两侧通风孔开启；进风道5内的风门I6处于上端，使得进风道5与上风道7间的通路关闭、进风道5与下风道13间的通路开启；回风道10内的风门II9处于下端，使得回风道10与上风道7间的通路开启、回风道10与下风道13间的通路关闭。在此状态下冷却时，气流由蜗壳3出口流出，经进风管路4、进风道5、下风道13，自下而上吹过炉胆内部工件，与工件进行强制换热，换热后的气体经上风道7、回风道10进入回风管路12，气体经换热器11冷却后，经回风管路12返回到蜗壳3入口，形成气流自下而上冷却的封闭回路。
冷却过程中，通过对风门I6和风门II9的切换，可实现冷却气流对工件自上而下和自下而上交替冷却。风门I6和风门II9可以按照预先设定的时间进行切换，或根据负载热电偶所测得的工件上下两端温度差进行切换。通过上述过程的循环往复，大大提高了工件在气淬过程的冷却均匀性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其特征在于，包括风机(1)、叶轮(2)、蜗壳(3)、进风管路(4)、进风道(5)、风门I(6)、上风道(7)、上小隔热屏(8)、风门II(9)、回风道(10)、换热器(11)、回风管路(12)、下风道(13)、下小隔热屏(14)；
所述叶轮(2)为离心式叶轮，其与风机(1)输出轴相联，安装于蜗壳(3)内，所述蜗壳(3)有一个入口和一个出口；
所述进风管路(4)，其一端与所述蜗壳(3)出口相联，另一端与炉壳的进风口相联；
所述进风道(5)由围板、风门I(6)、炉壳的内壁围成空腔，该空腔与所述进风管路(4)、上风道(7)和下风道(13)相联；
所述上风道(7)由围板、炉壳的内壁、炉胆壳体、上小隔热屏(8)围成空腔，该空腔两端分别与所述进风道(5)和回风道(10)相联；
所述下风道(13)由围板、炉壳内壁、炉胆壳体、下小隔热屏(14)围成空腔，该空腔两端分别与所述进风道(5)和所述回风道(10)相联；
所述回风道(10)由围板、所述风门II(9)、炉壳内壁围成空腔，该空腔与回风管路(12)、所述上风道(7)和所述下风道(13)相联；
所述回风管路(12)一端与炉壳出风口相联，另一端串联所述换热器(11)后与所述蜗壳(3)入口相联。
2.根据权利要求1所述的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其特征在于：
所述风门I(6)为平移式结构，其安装于所述进风道(5)内，由气缸驱动，沿导轨上下滑动，将所述进风道(5)与上风道(7)/下风道(13)间的通路开启，并与下风道(13)/上风道(7)间的通路关闭，通过风门I(6)的移动，实现进风方向的切换；
所述风门II(9)为平移式结构，其安装于所述回风道(10)内，由气缸驱动，沿导轨上下滑动，将所述回风道(10)与下风道(13)/上风道(7)间的通路开启，并与上风道(7)/下风道(13)间的通路关闭，通过风门II(9)的移动，实现回风方向的切换。
3.根据权利要求2所述的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其特征在于，所述风门I(6)和所述风门II(9)按照预先设定的时间进行切换，或根据负载热电偶所测得的工件上下两端温度差进行切换，从而实现冷却气流对工件的上下交替冷却。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其特征在于，所述上小隔热屏(8)和所述下小隔热屏(14)为平移式结构，其由气缸驱动，在加热过程中气缸顶出，推动上小隔热屏(8)和下小隔热屏(14)与炉胆外壁封闭，上风道(7)和下风道(13)关闭；在气淬过程中气缸退回，拉动上小隔热屏(8)和下小隔热屏(14)与炉胆外壁分开，上风道(7)和下风道(13)开启，为冷却气流提供大截面的冷却通道。
5.根据权利要求4所述的用于卧式真空高压气淬的风冷系统，其特征在于，所述换热器(11)为管翅式换热器，其安装于炉体外侧的封闭壳体内部，并串联于回风管路(12)中，用于对换热后的气体进行冷却。
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