CN112342357A - 一种合金钢锻造用热处理冷却装置及其余热利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻造冷却技术领域，且公开了一种合金钢锻造用热处理冷却装置，冷却池内部的蒸汽无法直接进入到外界而是充分与温差发电板相接触，也扩大了温差发电板与冷却池内部蒸汽的接触面积，合金材料与冷却液接触所产生的高温蒸汽与温差发电板相互接触后在温差发电板的两侧形成温差并进行发电，从而使冷却液受热产生的蒸汽能够进行能量转化，相较于传统的合金钢锻造用热处理冷却装置，该装置提高了能源转化率，避免了传统设备无法充分利用冷却池内部的蒸汽进而导致能量转化率低下的问题，提高了该装置的转化效率，此外，相互闭合的温差发电板可有效防止冷却池内部的冷却液突然受热而沸腾飞溅而导致周围人员被烫伤，进而提高了该装置的安全性能。

Description

一种合金钢锻造用热处理冷却装置及其余热利用方法

技术领域

本发明涉及锻造冷却技术领域，具体为一种合金钢锻造用热处理冷却装置及其余热利用方法。

背景技术

冷却处理是合金锻造中非常重要的一个步骤，通过将处于高温红热状态下的合金材料直接放入至冷却液中进行快速降温，从而使金属材料的表面淬火从而提高该合金材料的表面硬度，在金属冶炼中的用处非常的广泛，由于红热状态下的合金材料具有较高的能量，当遇到温度较低的冷却液中，合金材料自身的能量得到快速的释放，而这些被释放的能量往往可以被再次运用，常见的方式就是通过水温的上升并通过温差从而达到发电的目的，进而将合金自身的能量转换成电能被收集起来并进行二次利用，从而提高能源的利用率。

虽然这种方式最为简单，成本也较低，但是对合金自身能量的转换率往往低于10％，这导致大量的能量被浪费而无法被再次利用，由于高温的合金材料在接触冷却液时大部分的热量会将冷却液转化为蒸汽并消散，同时小部分能量转化为蒸汽的动能，如何运用蒸汽的热量和动能进行能量转化才是提高能源转化率的关键，对此，本申请文件提出一种合金钢锻造用热处理冷却装置及其余热利用方法，旨在解决上述所提出的问题。

发明内容

针对背景技术中提出的现有合金钢锻造用热处理冷却装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种合金钢锻造用热处理冷却装置，具备提高合金材料自身能量转化率的优点，解决了传统合金钢锻造用热处理冷却装置对合金材料自身能量转化率低的问题。

本发明提供如下技术方案：一种合金钢锻造用热处理冷却装置，包括底座，所述底座的顶部靠近一侧的位置上固定安装有冷却池且冷却池的内部充满冷却液，所述冷却池的顶部固定安装有温差发电装置，所述温差发电装置外表面的一侧靠近顶部的位置上固定安装有导气管，所述导气管的一端固定安装有稳压装置，所述稳压装置的外表面固定套接有支撑板，所述支撑板的底部固定安装在底座顶部靠近冷却池的位置上，所述稳压装置的一端固定安装有输气管，所述输气管的一端固定安装有涡轮仓，所述涡轮仓的一侧固定安装有发电仓，所述发电仓的内部固定安装有发电机，所述发电机输出轴的一端且位于涡轮仓内部的位置上固定安装有发电涡轮，所述涡轮仓的外表面固定安装有排气管且排气管与涡轮仓的内部相连通，所述冷却池外表面的两端固定安装有伸缩机且伸缩机的输出轴与温差发电装置固定连接。

优选的，所述涡轮仓的轴线与发电涡轮的轴线位于同一条中心线上。

优选的，所述温差发电装置包括温差发电板，所述温差发电板的数量为两个且温差发电板两侧均固定安装有导轮且位于一侧的导轮数量为四个，所述温差发电板的两侧设置有滑轨且滑轨的一端开设有T型槽并延伸至另一端，所述导轮套设在滑轨的内部，所述滑轨的一端固定安装有行程片，所述行程片的一侧与伸缩机的输出轴固定连接，所述温差发电板的底部固定安装有联动器，所述联动器的一端固定安装有防止板。

优选的，所述防止板向冷却池的内部运动时会通过联动器的传动从而带动温差发电板相互靠拢，所述防止板达到行程极限时温差发电板相互接触并达到密闭的状态。

优选的，所述稳压装置包括外壳，所述外壳的两端开设有通气孔且通气孔分别与导气管和输气管相连通，所述外壳的内部位于一端的位置上活动套接有通气片，所述通气片的一侧设置有限流片且限流片与相近一侧的通气孔相配合并达到密封的状态，所述通气片的一侧且位于限流片外侧的位置上开设有弧形孔且弧形孔的数量为三个，所述通气片的一侧固定安装有锥形弹簧且锥形弹簧的一端与外壳内部的另一端相接触。

优选的，所述锥形弹簧结构呈锥形且其中与通气片相接触的一端直径小于弧形孔的直径，锥形弹簧与外壳内腔接触的一端的直径大于通气孔直径。

优选的，所述输气管与涡轮仓的连接处位于涡轮仓轴线的上方。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过防止板向冷却池的内部运动时会通过联动器的传动从而带动温差发电板相互靠拢，防止板达到行程极限时温差发电板相互接触并达到密闭的状态，使得当防止板与高热的合金材料接触后沿图3中向下的方向进行移动，并带动温差发电板之间相互靠拢从而使冷却池的顶部处于封闭的状态，使得冷却池内部的蒸汽无法直接进入到外界而是充分与温差发电板相接触，同时也扩大了温差发电板与冷却池内部蒸汽的接触面积，合金材料与冷却液接触所产生的高温蒸汽与温差发电板相互接触后在温差发电板的两侧形成温差并进行发电，从而使冷却液受热产生的蒸汽能够进行能量转化，相较于传统的合金钢锻造用热处理冷却装置，该装置提高了能源转化率，避免了传统设备无法充分利用冷却池内部的蒸汽进而导致能量转化率低下的问题，提高了该装置的转化效率，此外，相互闭合的温差发电板可有效防止冷却池内部的冷却液突然受热而沸腾飞溅而导致周围人员被烫伤，进而提高了该装置的安全性能。

2、本发明通过温差发电板之间相互靠拢从而使冷却池的顶部处于封闭的状态，使得冷却池内部的蒸汽无法外泄从而使得冷却池内部的气压较高，此时气体仅能通过导气管、稳压装置和输气管进入到涡轮仓的内部进而推动发电涡轮进行发电，使得该装置在利用蒸汽热能的同时可以利用蒸汽的机械能进行发电，进一步提高了该装置的能量转化率，此外，通过通气片的一侧设置有限流片且限流片与相近一侧的通气孔相配合并达到密封的状态，同时通过通气片的一侧固定安装有锥形弹簧且锥形弹簧的一端与外壳内部的另一端相接触，使得冷却池内部的气体无法直接通过稳压装置，只有压强达到一定高度使得通气片一侧受到的气体压力大于锥形弹簧的弹力才能推动通气片进行位移，此时高压气体通过弧形孔进入到输气管进而作用在发电涡轮上，提高了高压气体与发电涡轮相互接触时自身的速度，进而提高了高压气体对发电涡轮的做功效率，提高了能源转化率，同时稳压装置装置还会对冷却池内部的气压进行平衡，防止冷却池内部气压过高导致其内部的冷却液在高压枪的情况下沸点升高从而导致冷却液产生的蒸汽量降低而影响温差发电板的发电效率，使得温差发电板工作更为稳定，进而提高了该装置整体的发电效率和工作稳定性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构前视剖面示意图；

图3为本发明结构右视剖面示意图；

图4为本发明结构温差发电装置顶部示意图；

图5为本发明结构温差发电装置底部示意图；

图6为本发明结构温差发电板示意图；

图7为本发明结构稳压装置示意图；

图8为本发明结构稳压装置剖析示意图。

图中：1、底座；2、冷却池；3、温差发电装置；31、温差发电板；32、导轮；33、滑轨；34、行程片；35、联动器；36、防止板；4、导气管；5、稳压装置；51、外壳；52、通气孔；53、通气片；54、限流片；55、弧形孔；56、锥形弹簧；6、支撑板；7、输气管；8、涡轮仓；9、发电仓；10、发电机；11、发电涡轮；12、排气管；13、伸缩机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，一种合金钢锻造用热处理冷却装置，包括底座1，底座1的顶部靠近一侧的位置上固定安装有冷却池2且冷却池2的内部充满冷却液，冷却池2的顶部固定安装有温差发电装置3，温差发电装置3包括温差发电板31，温差发电板31的数量为两个且温差发电板31两侧均固定安装有导轮32且位于一侧的导轮32数量为四个，温差发电板31的两侧设置有滑轨33且滑轨33的一端开设有T型槽并延伸至另一端，导轮32套设在滑轨33的内部，滑轨33的一端固定安装有行程片34，行程片34的一侧与伸缩机13的输出轴固定连接，温差发电板31的底部固定安装有联动器35，联动器35的一端固定安装有防止板36，防止板36向冷却池2的内部运动时会通过联动器35的传动从而带动温差发电板31相互靠拢，防止板36达到行程极限时温差发电板31相互接触并达到密闭的状态，温差发电装置3外表面的一侧靠近顶部的位置上固定安装有导气管4，导气管4的一端固定安装有稳压装置5，稳压装置5包括外壳51，外壳51的两端开设有通气孔52且通气孔52分别与导气管4和输气管7相连通，外壳51的内部位于一端的位置上活动套接有通气片53，通气片53的一侧设置有限流片54且限流片54与相近一侧的通气孔52相配合并达到密封的状态，通气片53的一侧且位于限流片54外侧的位置上开设有弧形孔55且弧形孔55的数量为三个，通气片53的一侧固定安装有锥形弹簧56且锥形弹簧56的一端与外壳51内部的另一端相接触，锥形弹簧56结构呈锥形且其中与通气片53相接触的一端直径小于弧形孔55的直径，锥形弹簧56与外壳51内腔接触的一端的直径大于通气孔52直径，稳压装置5的外表面固定套接有支撑板6，支撑板6的底部固定安装在底座1顶部靠近冷却池2的位置上，稳压装置5的一端固定安装有输气管7，输气管7的一端固定安装有涡轮仓8，输气管7与涡轮仓8的连接处位于涡轮仓8轴线的上方，涡轮仓8的一侧固定安装有发电仓9，发电仓9的内部固定安装有发电机10，发电机10输出轴的一端且位于涡轮仓8内部的位置上固定安装有发电涡轮11，涡轮仓8的轴线与发电涡轮11的轴线位于同一条中心线上，涡轮仓8的外表面固定安装有排气管12且排气管12与涡轮仓8的内部相连通，冷却池2外表面的两端固定安装有伸缩机13且伸缩机13的输出轴与温差发电装置3固定连接。

其中，通过防止板36向冷却池2的内部运动时会通过联动器35的传动从而带动温差发电板31相互靠拢，防止板36达到行程极限时温差发电板31相互接触并达到密闭的状态，使得当防止板36与高热的合金材料接触后沿图3中向下的方向进行移动，并带动温差发电板31之间相互靠拢从而使冷却池2的顶部处于封闭的状态，使得冷却池2内部的蒸汽无法直接进入到外界而是充分与温差发电板31相接触，同时也扩大了温差发电板31与冷却池2内部蒸汽的接触面积，合金材料与冷却液接触所产生的高温蒸汽与温差发电板31相互接触后在温差发电板31的两侧形成温差并进行发电，从而使冷却液受热产生的蒸汽能够进行能量转化，相较于传统的合金钢锻造用热处理冷却装置，该装置提高了能源转化率，避免了传统设备无法充分利用冷却池2内部的蒸汽进而导致能量转化率低下的问题，提高了该装置的转化效率，此外，相互闭合的温差发电板31可有效防止冷却池2内部的冷却液突然受热而沸腾飞溅而导致周围人员被烫伤，进而提高了该装置的安全性能。

其中，通过温差发电板31之间相互靠拢从而使冷却池2的顶部处于封闭的状态，使得冷却池2内部的蒸汽无法外泄从而使得冷却池2内部的气压较高，此时气体仅能通过导气管4、稳压装置5和输气管7进入到涡轮仓8的内部进而推动发电涡轮11进行发电，使得该装置在利用蒸汽热能的同时可以利用蒸汽的机械能进行发电，进一步提高了该装置的能量转化率，此外，通过通气片53的一侧设置有限流片54且限流片54与相近一侧的通气孔52相配合并达到密封的状态，同时通过通气片53的一侧固定安装有锥形弹簧56且锥形弹簧56的一端与外壳51内部的另一端相接触，使得冷却池2内部的气体无法直接通过稳压装置5，只有压强达到一定高度使得通气片53一侧受到的气体压力大于锥形弹簧56的弹力才能推动通气片53进行位移，此时高压气体通过弧形孔55进入到输气管7进而作用在发电涡轮11上，提高了高压气体与发电涡轮11相互接触时自身的速度，进而提高了高压气体对发电涡轮11的做功效率，提高了能源转化率，同时稳压装置5装置还会对冷却池2内部的气压进行平衡，防止冷却池2内部气压过高导致其内部的冷却液在高压枪的情况下沸点升高从而导致冷却液产生的蒸汽量降低而影响温差发电板31的发电效率，使得温差发电板31工作更为稳定，进而提高了该装置整体的发电效率和工作稳定性。

本发明的使用方法如下：

使用时，防止板36与高热的合金材料接触后沿图3中向下的方向进行移动，并带动温差发电板31之间相互靠拢从而使冷却池2的顶部处于封闭的状态，使得冷却池2内部的蒸汽无法直接进入到外界而是充分与温差发电板31相接触，同时也扩大了温差发电板31与冷却池2内部蒸汽的接触面积，合金材料与冷却液接触所产生的高温蒸汽与温差发电板31相互接触后在温差发电板31的两侧形成温差并进行发电，同时，冷却池2内部的蒸汽无法外泄从而使得冷却池2内部的气压较高，此时气体仅能通过导气管4、稳压装置5和输气管7进入到涡轮仓8的内部进而推动发电涡轮11进行发电，冷却池2内部的气体无法直接通过稳压装置5，只有压强达到一定高度使得通气片53一侧受到的气体压力大于锥形弹簧56的弹力才能推动通气片53进行位移，此时高压气体通过弧形孔55进入到输气管7进而作用在发电涡轮11上，提高了高压气体与发电涡轮11相互接触时自身的速度，进而提高了高压气体对发电涡轮11的做功效率，提高了能源转化率，同时稳压装置5装置还会对冷却池2内部的气压进行平衡，防止冷却池2内部气压过高导致其内部的冷却液在高压枪的情况下沸点升高从而导致冷却液产生的蒸汽量降低而影响温差发电板31的发电效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种合金钢锻造用热处理冷却装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的顶部靠近一侧的位置上固定安装有冷却池(2)且冷却池(2)的内部充满冷却液，所述冷却池(2)的顶部固定安装有温差发电装置(3)，所述温差发电装置(3)外表面的一侧靠近顶部的位置上固定安装有导气管(4)，所述导气管(4)的一端固定安装有稳压装置(5)，所述稳压装置(5)的外表面固定套接有支撑板(6)，所述支撑板(6)的底部固定安装在底座(1)顶部靠近冷却池(2)的位置上，所述稳压装置(5)的一端固定安装有输气管(7)，所述输气管(7)的一端固定安装有涡轮仓(8)，所述涡轮仓(8)的一侧固定安装有发电仓(9)，所述发电仓(9)的内部固定安装有发电机(10)，所述发电机(10)输出轴的一端且位于涡轮仓(8)内部的位置上固定安装有发电涡轮(11)，所述涡轮仓(8)的外表面固定安装有排气管(12)且排气管(12)与涡轮仓(8)的内部相连通，所述冷却池(2)外表面的两端固定安装有伸缩机(13)且伸缩机(13)的输出轴与温差发电装置(3)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置，其特征在于：所述涡轮仓(8)的轴线与发电涡轮(11)的轴线位于同一条中心线上。

3.根据权利要求1所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置，其特征在于：所述温差发电装置(3)包括温差发电板(31)，所述温差发电板(31)的数量为两个且温差发电板(31)两侧均固定安装有导轮(32)且位于一侧的导轮(32)数量为四个，所述温差发电板(31)的两侧设置有滑轨(33)且滑轨(33)的一端开设有T型槽并延伸至另一端，所述导轮(32)套设在滑轨(33)的内部，所述滑轨(33)的一端固定安装有行程片(34)，所述行程片(34)的一侧与伸缩机(13)的输出轴固定连接，所述温差发电板(31)的底部固定安装有联动器(35)，所述联动器(35)的一端固定安装有防止板(36)。

4.根据权利要求3所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置，其特征在于：所述防止板(36)向冷却池(2)的内部运动时会通过联动器(35)的传动从而带动温差发电板(31)相互靠拢，所述防止板(36)达到行程极限时温差发电板(31)相互接触并达到密闭的状态。

5.根据权利要求1所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置，其特征在于：所述稳压装置(5)包括外壳(51)，所述外壳(51)的两端开设有通气孔(52)且通气孔(52)分别与导气管(4)和输气管(7)相连通，所述外壳(51)的内部位于一端的位置上活动套接有通气片(53)，所述通气片(53)的一侧设置有限流片(54)且限流片(54)与相近一侧的通气孔(52)相配合并达到密封的状态，所述通气片(53)的一侧且位于限流片(54)外侧的位置上开设有弧形孔(55)且弧形孔(55)的数量为三个，所述通气片(53)的一侧固定安装有锥形弹簧(56)且锥形弹簧(56)的一端与外壳(51)内部的另一端相接触。

6.根据权利要求4所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置，其特征在于：所述锥形弹簧(56)结构呈锥形且其中与通气片(53)相接触的一端直径小于弧形孔(55)的直径，锥形弹簧(56)与外壳(51)内腔接触的一端的直径大于通气孔(52)直径。

7.根据权利要求1所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置，其特征在于：所述输气管(7)与涡轮仓(8)的连接处位于涡轮仓(8)轴线的上方。

8.一种如权利要求1-7所述的一种合金钢锻造用热处理冷却装置的操作方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1：通过防止板(36)与高热的合金材料接触后沿图3中向下的方向进行移动，并带动温差发电板(31)之间相互靠拢从而使冷却池(2)的顶部处于封闭的状态，使得冷却池(2)内部的蒸汽无法直接进入到外界而是充分与温差发电板(31)相接触，同时也扩大了温差发电板(31)与冷却池(2)内部蒸汽的接触面积，合金材料与冷却液接触所产生的高温蒸汽与温差发电板(31)相互接触后在温差发电板(31)的两侧形成温差并进行发电。

S2：冷却池(2)内部的蒸汽无法外泄从而使得冷却池(2)内部的气压较高，此时气体仅能通过导气管(4)、稳压装置(5)和输气管(7)进入到涡轮仓(8)的内部进而推动发电涡轮(11)进行发电，冷却池(2)内部的气体无法直接通过稳压装置(5)，只有压强达到一定高度使得通气片(53)一侧受到的气体压力大于锥形弹簧(56)的弹力才能推动通气片(53)进行位移，此时高压气体通过弧形孔(55)进入到输气管(7)进而作用在发电涡轮(11)上。

S3：稳压装置(5)装置还会对冷却池(2)内部的气压进行平衡，防止冷却池(2)内部气压过高导致其内部的冷却液在高压枪的情况下沸点升高从而导致冷却液产生的蒸汽量降低而影响温差发电板(31)的发电效率。

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