CN111822937B - 热装设备降温装置及降温方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及热装设备降温技术领域，具体而言，涉及一种热装设备降温装置及降温方法，降温装置包括：用于容纳冷却液的冷却箱，连接压缩气源的导流管，可拆卸连接于导流管的喷嘴，连通冷却箱和导流管的抽水管，设置于抽水管的冷却液控制阀。使用时先利用高速气流使热装设备快速降温，当降温至一定温度后打开冷却液控制阀，利用冷雾进一步加快降温速度，同时调节冷却液控制阀还可以调节喷射流量大小，从而根据降温需要调节用水量。该降温装置采用高速气流降温和冷雾降温结合的形式，具有降温速度快、覆盖范围广、热装设备各部分降温速度相对均匀的技术效果，并且不会改变金属材料本身特性，兼顾降温速度和热装设备材料耐久性能。

Description

热装设备降温装置及降温方法

技术领域

本申请涉及热装设备降温技术领域，具体而言，涉及一种热装设备降温装置及降温方法。

背景技术

热装设备如热装轴承、联轴器、轴套或其他金属零部件需要通过热装确保过盈量，在完成装配后需要对热装设备进行冷却，现有冷却方式有风扇冷却或淋水冷却等，风扇冷却存在降温速度慢的问题，淋水冷却降温速度快但容易导致金属材料的显微结构发生变化。

发明内容

本申请旨在提供一种热装设备降温装置及降温方法，以解决现有技术中金属降温速度慢或容易导致显微结构改变的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种热装设备降温装置，其包括：

冷却箱，用于容纳冷却液；

导流管，连接压缩气源；

喷嘴，可拆卸连接于所述导流管；

抽水管，连通所述冷却箱和所述导流管；

冷却液控制阀，设置于所述抽水管。

本申请实施例提供的热装设备降温装置能够单独喷气，单独喷气时压缩气体喷出能够形成高速气流，高速气流相比普通气流降温速度更快；也能够打开冷却液控制阀喷撒冷却液，当冷却液进入导流管后与压缩气体混合能够形成粒径较小的液滴，也即形成冷雾，冷雾相比淋水降温能够更快带走热装设备的热量，而且冷雾覆盖范围广、降温速度均匀。故该降温装置能够先利用高速气流使热装设备快速降温，当降温至一定温度后打开冷却液控制阀，利用冷雾进一步加快降温速度，同时调节冷却液控制阀还可以调节喷射流量大小，从而根据降温需要调节用水量。该降温装置采用高速气流降温和冷雾降温结合的形式，具有降温速度快、覆盖范围广、热装设备各部分降温速度相对均匀的技术效果，并且不会改变金属材料本身特性，兼顾降温速度和热装设备材料耐久性能。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述冷却箱形成有用于容许热装设备通过的贯穿通道，所述导流管布置在所述贯穿通道内，沿所述导流管布置有多个喷嘴。

在上述技术方案中，贯穿通道用于容纳热装设备，该贯穿通道形成在装有冷却液的冷却箱上，因此贯穿通道内环境稳定相对较低，具备良好的降温条件，而导流管布置在该贯穿通道内，当导流管上的多个喷嘴喷射高速气流时，高速气流全部聚集于贯穿通道，高速气流不会向周围散失而是能够大部分用于降温，而且高速气流只能从贯穿通道的两端流出，从而贯穿通道内高速气流的流向稳定，降温速度快、效果好。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述导流管沿所述贯穿通道的内壁螺旋盘绕形成螺旋盘管段。

在上述技术方案中，导流管在贯穿通道内形成螺旋盘管段，这一布置能够时导流管的贯穿通道内的长度更长，从而能够布置更多的喷嘴，增大高速气流的流量，提高降温效果。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述螺旋盘管段的每个螺圈上均沿周向布置多个喷嘴。

在上述技术方案中，通过在每个螺圈的周向上布置多个喷嘴，使喷嘴能够环绕热装设备喷气喷雾，减少降温死角，降温更均匀快速。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述贯穿通道的一端形成第一台阶面，所述贯穿通道的另一端设有可拆卸的压盖，所述压盖在所述贯穿通道的另一端形成第二台阶面，所述螺旋盘管段被限制在所述第一台阶面和所述第二台阶面之间。

在上述技术方案中，通过压盖将螺旋盘管段限制在贯穿通道内，螺旋盘管段安装稳定，拆下压盖即可拆卸更换导流管，安装拆卸、检修维修方便。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述冷却箱设有气压控制阀，所述气压控制阀连接外部气源。

在上述技术方案中，在冷却液控制阀开启时，气压控制阀同时开启，冷却箱内液体减少时，气体增加，实现冷却箱内气压稳定，液体输出速度均匀，另外，还可以通过气压控制阀控制气体输入冷却箱的速度，实现增大或者减小冷却箱的内部气压，冷却箱内部气压增大能够增大液体输出压力，使冷雾液粒更细，提升雾化效果，水雾能够覆盖更均匀，进一步提升降温效果。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述冷却箱设有进水口，所述进水口设有密封盖，所述气压控制阀集成在所述密封盖上。

在上述技术方案中，进水口能够方便工人添加冷却液，而气压控制阀集成在密封盖上，在气压控制阀损坏时，可以取下密封盖维修或更换气压控制阀，方便操作。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述冷却箱的底部设有排水口。

在上述技术方案中，降温装置使用结束后，通过冷却箱底部的排水口能够将冷却液全部排出，还可以在通过排水口排出杂质，以防杂质堵塞管路、喷嘴等内部结构。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述冷却箱设有液位显示器。

在上述技术方案中，冷却箱内的液面高度能够通过液位显示器观察得到，方便工人及时添加冷却液，保证降温装置正常工作。

第二方面，本申请实施例提供一种热装设备降温方法，其采用前述的热装设备降温装置，包括：

将热装设备置于贯穿通道中，打开压缩气源，使压缩气体经导流管上的喷嘴喷射至热装设备，从而预冷却热装设备；

待热装设备预冷却至一定温度后，打开冷却液控制阀，使冷却液经抽水管进入导流管，使压缩空气与冷却液混合后从喷嘴喷出形成冷雾，以进一步冷却热装设备。

本申请提供的降温方法不同于现有技术中自然风冷热装设备的慢降温方式，也不同于大量淋水降温的方式，而是先利用高速气流使热装设备快速降温，当降温至一定温度后再打开冷却液控制阀，利用冷雾进一步加快降温速度，避免高温下大量冲水盖板金属材料本身特性，避免由于降温导致产品质量降低。而且高速气流降温和冷雾降温都具有降温速度快、覆盖范围广、热装设备各部分降温速度相对均匀的技术效果，本申请提供的热装设备降温方法能够兼顾降温速度和热装设备材料耐久性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的热装设备降温装置的主视图；

图2为本申请实施例提供的热装设备降温装置的侧视图；

图3为本申请实施例提供的热装设备降温装置的A－A剖面示意图；

图4为本申请实施例提供的热装设备降温装置的B－B剖面示意图。

图标：100－冷却箱；110－贯穿通道；120－第一台阶面；130－密封盖；140－气压控制阀；150－排水口；160－液位显示器；170－提手；200－导流管；210－接头；300－压缩气源；400－喷嘴；500－抽水管；510－冷却液控制阀；600－压板；610－第二台阶面；700－外部气源。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

在冶金工业领域，传统的冷却热装设备的方法包括使用风扇、常温水等对加热后的设备进行冷却。

风扇冷却是由风扇工作吹拂热装后的设备，气流带走热量使设备达到常温。这种冷却方式的缺陷在于，风不能集中吹扫在需要冷却的热装设备上，风量不能集中吹拂，作用于热装设备的风量较少，降温速度较慢，导致热装后的设备的下一道作业工序无法开展，影响热装装配效率。

常温水冷却的方式是由作业人员手持水管或使用容器盛水直接淋在加热后的设备上，用水带走热量，使加热后的设备快速恢复到常温状态。这种冷却方式的缺陷在于，金属设备在加热后由常温水迅速冷却的时候，金属材料的显微结构会发生很大的变化，影响设备质量和耐久性，尤其对于重载或高速的设备，这种冷却方式会直接影响设备使用寿命。并且这种冷却方式水量需求大，不节约，大量水流至地面还影响场地卫生，不环保。

本申请实施例提供一种热装设备降温装置及降温方法，其能够快速降温速度，又不影响金属材料的显微结构。

请结合图1和图2，热装设备降温装置(以下简称降温装置)包括冷却箱100、抽水管500、导流管200，冷却箱100用于容纳冷却液，导流管200连接压缩气源300并设有喷嘴400，抽水管500的一端连接冷却箱100、另一端连接导流管200，在抽水管500的通路上设置冷却液控制阀510。

本实施例中冷却液采用自来水，在其他实施例中也可以采用其他温度的水，或者采用其他用于冷却的液体。本实施例中压缩气源300采用冶金工业车间的压缩空气，在其他实施例中，也可以采用其他压缩气体，例如采用压缩的惰性气体等。

冷却液控制阀510关闭时，该降温装置能够单独喷气，单独喷气时压缩气体喷出能够形成高速气流，高速气流相比普通气流流速更快，高速气流喷出时散失风量小，能够更快带走热量，降温速度更快。

打开冷却液控制阀510时，冷却箱100中的水能够从抽水管500进入导流管200，当水进入导流管200后与压缩气体碰撞、混合，水能够被打散形成粒径较小的液滴，并从连接导流管200的喷嘴400喷出形成冷雾，水气混合的冷雾一边喷雾、一边吹拂热装设备，相比淋水降温能够更快带走热装设备的热量，并且冷雾覆盖范围广、降温速度均匀、耗水量小。

使用时，可以先关闭冷却液控制阀510，利用高速气流将热装设备迅速降温到一定温度，然后再打开冷却液控制阀510，利用冷雾进一步加快降温速度。这里所说的一定温度，是指金属材料到达一定温度后再用水急速降温不会发生显微结构改变的温度，具体温度根据需要降温的材料确定。

本降温装置采用高速气流降温和冷雾降温结合的形式，具有降温速度快、覆盖范围广、热装设备各部分降温速度相对均匀的技术效果，并且不会改变金属材料本身特性，兼顾降温速度和热装设备材料耐久性能。在使用时，还可以通过冷却液控制阀510调节喷射水量大小，其他条件相同的情况下，水量越大，能够带走的热量越多，可以根据降温速度需求调节喷射水量。

进一步地，冷却箱100被配置为下大上小的形状，以使冷却箱100置于平面上时重心低、更稳定，冷却箱100的顶部设置提手170以便搬运。

同时冷却箱100的顶部设置进水口，以便通过进水口向冷却箱100内加水，并配置用于关闭进水口的密封盖130。

冷却箱100上设置液位显示器160，冷却箱100内的液面高度能够通过液位显示器160观察得到，方便工人及时添加冷却液，保证降温装置正常工作，液位显示器160可以是在冷却箱100上形成的观察窗，观察窗处设置透明材料密封。在其他实施例中，也可以是在冷却箱100的内部设置液位检测器，冷却箱100的外部设置电子的液位显示器160，液位显示器160接收液位检测器的信号并转化为数字显示。

当冷却箱100内的水量减小时，冷却箱100的内部气压将会减小，为了调节内部气压，冷却箱100还设有气压控制阀140，气压控制阀140连接外部气源700，以向冷却箱100内供气。在冷却液控制阀510开启时，气压控制阀140同时开启，在通过抽水管500输出水量时，通过气压控制阀140增加气体量，使冷却箱100内气压稳定，出水速度均匀。另外，还可以通过气压控制阀140增加气体输入速度，使冷却箱100的内部气压增大，冷却箱100内部气压增大能够增大水压力，加速水与压缩气体碰撞，使冷雾液粒更细，提升雾化效果，水雾能够覆盖更均匀，提升降温效果。

可选地，如图3和图4，气压控制阀140设置在冷却箱100的顶部，而抽水管500连接在冷却箱100靠近底部的位置，考虑连接部位的结构强度，进一步地抽水管500与冷却箱100的连接位置距离冷却箱100底部约2mm～500mm。

进一步地，将气压控制阀140集成在进水口处的密封盖130上，在气压控制阀140损坏时，可以取下密封盖130维修或更换气压控制阀140，方便操作。

前述的箱体进一步地，请再结合图1、图3和图4，形成有贯穿箱体的贯穿通道110，当箱体内盛装了水时，该贯穿通道110的壁被水环绕，形成温度相对较低、较稳定的环境，可以将该贯穿通道110套设在热装设备的外部，相比普通的外部环境，贯穿通道110中相对较低的环境能够加快降温。

前述的导流管200伸入该贯穿通道110并沿贯穿通道110布置，喷嘴400设置在贯穿通道110中，当导流管200上的喷嘴400喷射高速气流时，高速气流全部聚集于贯穿通道110，风量不容易向周围散失，能够大部分吹拂热装设备以用于降温。而且高速气流只能从贯穿通道110的两端流出，从而贯穿通道110内形成流向稳定的高速气流，能够更快地带走热量，降温速度快、效果好。

贯穿通道110的一端具有凸缘以形成第一台阶面120，贯穿通道110的另一端设置可拆卸的压板600，如图1，压板600呈弧形，在贯穿通道110的端部圆周上布置多个压板600，导流管200的一端从相邻压板600之间伸入贯穿通道110，而压板600靠近贯穿通道110的一侧形成第二台阶面610。

导流管200的一端伸入贯穿通道110后贴于贯穿通道110的内壁并沿贯穿通道110的轴向螺旋盘绕，从而导流管200的一端形成贴在贯穿通道110内壁上的螺旋盘管段。在安装导流管200时，使螺旋盘管段的一端抵在第一台阶面120上并开始盘绕，盘绕完成后，将压板600固定于冷却箱100，以使第二台阶面610抵在螺旋盘管段的另一端，从而使螺旋盘管段固定，喷嘴400设置在螺旋盘管段。

现有技术中，也有单独采用压缩空气冷却的方式，该方式一般是由作业人员手持压缩空气管对着热装设备进行吹扫，其吹扫面积极为有限，现场作业人员常通过压打扁缩空气管出口来增加压缩空气的吹扫面积，这种方式对吹扫面积的提升有限，仅是由圆柱状气流变化为扁形气流，仍然不能对热装设备全面覆盖，而且某些情况下还会加大风量散失，也不能高效利用风量，降温效果并不理想。

本实施例中，在螺旋盘管段的每个螺圈上均沿周向布置多个喷嘴400。这些喷嘴400环绕热装设备全方位喷气和喷雾，能够尽可能减少降温死角，降温速度更快、更均匀。

可选地，喷嘴400采用高压雾化喷头。

为便于排水，如图1所示，在冷却箱100的底部还设置排水口150，排水口150处同样设置可拆卸的密封的盖体，在排水或清洗箱体内部时打开排水口150以便排水和杂质。

本实施例还提供一种采用前述的降温装置对热装设备降温的方法，如下。

步骤一：打开密封盖130，通过进水口向冷却箱100加入冷却液，加水时一边加水一边通过液位显示器160观察液位，加水完成后，使用密封盖130密封进水口。

可选地，使液位达到冷却箱100的三分之二高度位置，以便冷却箱100内留存部分空间，以便于内部压力过大时能够通过气压控制阀140向外输出部分气体以调节压力，在内部压力较小时，方便通过气压控制阀140输入气体调节压力。

步骤二：由天车或使用者通过提手170将降温装置搬运至需要冷却的热装设备旁。

步骤三：将导流管200的一端连接于压缩气源300，可选地，为便于安装，在导流管200的一端设置接头210，该接头210用于连接压缩气源300的输出管。

步骤四：由天车或使用者将降温装置套在热装设备外部，热装设备可以是热装轴承、联轴器、轴套或其他金属零部件。

对于不同外形大小的热装设备，可以采用贯穿通道110大小不同的冷却箱100，以使导流管200、喷嘴400不与热装设备接触，喷嘴400距离热装设备表面约10mm～500mm，以使高速气流和冷雾能够尽可能扩散，且不散失，实现较好的降温效果。

步骤五：打开压缩气源300，调节输出气压为0.6MPa～12.5MPa，高速气流经导流管200上的喷嘴400喷射至热装设备，接着高速气流与热装设备热交换后从贯穿通道110的两端流出，从而快速带走热量，实现预冷却热装设备。

步骤六：使用测温工具测量热装设备的温度，当热装设备的温度达到使用冷却液直接喷淋冷却也不会改变其金属材料的显微结构时，打开冷却液控制阀510。冷却液经抽水管500进入导流管200，使压缩空气与冷却液混合后从喷嘴400喷出形成冷雾，以进一步冷却热装设备。

冷却液的输出动力可以是由设置在冷却箱100内的水泵提供，也可以是由外部气源700提供，或者是由外部气源700和水泵共同提供。

本实施例中采用外部气源700和气压控制阀140来控制冷却液输出。外部气源700通过气压控制阀140向冷却箱100输入气体，增大冷却箱100内部气压，以将冷却液经抽水管500压出，气压控制阀140控制冷却箱100内的气体匀速增加，使冷却箱100内气压稳定，出水速度均匀。

当需要增加出水压力时，气压控制阀140增加气体输入速度，增大水压力，加速水与压缩气体碰撞，使冷雾液粒更细，以使水雾覆盖更均匀，提升降温效果。

当需要加快降温速度时，冷却液控制阀510增加水量输出，其他条件相同的情况下，水量越大，能够带走的热量越多。

步骤七：热装设备降温完成后，由天车或使用者将降温装置移开至平稳的放置平面，打开排水口150，将冷却箱100内部残余的冷却液排出，排完后关闭排水口150，完成作业。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热装设备降温方法，其特征在于，所述热装设备降温方法采用的热装设备降温设备包括：

冷却箱，用于容纳冷却液；

导流管，连接压缩气源；

喷嘴，可拆卸连接于所述导流管；

抽水管，连通所述冷却箱和所述导流管；

冷却液控制阀，设置于所述抽水管；

所述冷却箱被配置为下大上小的形状，所述冷却箱形成有贯穿通道，所述贯穿通道的壁被冷却液环绕，所述冷却箱的顶部设置提手，所述提手用于搬运所述冷却箱以将所述贯穿通道套设在热装设备的外部，所述导流管布置在所述贯穿通道内，沿所述导流管布置有多个喷嘴；

所述冷却箱设有气压控制阀，所述气压控制阀连接外部气源，所述冷却箱设有进水口，所述进水口设有密封盖，所述气压控制阀集成在所述密封盖上；

所述热装设备降温方法包括：

打开所述密封盖，通过所述进水口向所述冷却箱加入冷却液，加水时一边加水一边通过液位显示器观察液位，加水完成后，使用所述密封盖密封进水口;

将热装设备置于贯穿通道中，打开压缩气源，使压缩气体经导流管上的喷嘴喷射至热装设备，从而预冷却热装设备；

待热装设备预冷却至一定温度后，打开冷却液控制阀，使冷却液经抽水管进入导流管，使压缩空气与冷却液混合后从喷嘴喷出形成冷雾，以进一步冷却热装设备；

其中，在所述冷却液控制阀开启时，所述气压控制阀同时开启，在通过所述抽水管输出水量时， 通过所述气压控制阀增加气体量，使所述冷却箱内气压稳定，出水速度均匀。

2.根据权利要求1所述的热装设备降温方法，其特征在于，所述导流管沿所述贯穿通道的内壁螺旋盘绕形成螺旋盘管段。

3.根据权利要求2所述的热装设备降温方法，其特征在于，所述螺旋盘管段的每个螺圈上均沿周向布置多个喷嘴。

4.根据权利要求2所述的热装设备降温方法，其特征在于，所述贯穿通道的一端形成第一台阶面，所述贯穿通道的另一端设有可拆卸的压盖，所述压盖在所述贯穿通道的另一端形成第二台阶面，所述螺旋盘管段被限制在所述第一台阶面和所述第二台阶面之间。

5.根据权利要求1所述的热装设备降温方法，其特征在于，所述冷却箱的底部设有排水口。

6.根据权利要求1所述的热装设备降温方法，其特征在于，所述冷却箱设有液位显示器。

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