CN112708743A - 环保型全自动风雾冷却槽 - Google Patents

Abstract

本发明环保型全自动风雾冷却槽，涉及金属材料热处理技术领域，尤其涉及采用风雾冷却方式的环保型冷却装置。本发明的槽体，焊接在固定于地面上的钢架底座上；风冷系统的10台变频风机分为至少两层，均布于槽体侧壁上；喷雾系统设置在风机的进风口处；变速转台装于槽体内中心底部；槽体顶端盖有槽盖；槽盖升降旋转开合系统固定装在槽体的外部侧壁上，并通过铰链与槽盖上部相连接；排风系统装于槽盖上，并通向室外；整个工艺过程由工程机按预定程序自动控制执行。本发明的技术方案解决了现有技术中的淬火油冷却瞬间产生的大量浓油烟会造成环境污染、火灾隐患及人员伤害；解决单纯风冷淬火的冷却速度慢、冷却不均匀、冷却质量差、环境温度过高等问题。

Description

环保型全自动风雾冷却槽

技术领域

本发明环保型全自动风雾冷却槽，涉及金属材料热处理技术领域，尤其涉及采用风雾冷却方式的环保型冷却装置。

背景技术

目前，渗碳钢轴承零件渗碳后，一次淬火的冷却方式普遍采用淬火油冷却。每次淬火时工件最大入油重量在5吨左右，工件温度880℃左右，且多层摆放的套圈工件表面积很大，高温工件入油后，瞬间(15秒左右)能产生约2000立方米以上的浓油烟。常规环保油烟去除装置很难在短时间处理这么大容量的油烟，一次淬火时油烟瞬间弥撒在整个厂房内，造成巨大环境污染，长期给工人很大身体伤害，并且还存在很大的着火风险。

为解决这个工艺环节的污染和火灾安全问题，前人探索了采用风冷来进行一次淬火，这个方案虽可解决污染问题，但是风冷冷却速度慢。且冷却不均匀，在质量上满足不了国家相关的质量标准要求。而且风冷会将工件的热量迅速传递到车间内，造成车间内温度过高，尤其夏天工人作业环境恶化。因此单独的风冷淬火方案缺陷重大不可推行。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的环保型全自动风雾冷却槽，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述现有技术提出的淬火油冷却瞬间产生的大量浓油烟会造成环境污染、火灾隐患及人员伤害；风冷淬火的冷却速度慢、冷却不均匀、冷却质量差、环境温度过高等技术问题，而提供一种环保型全自动风雾冷却槽。本发明主要通过工控机程序控制系统控制风冷系统、喷雾系统和变速转台，调节风雾容量与变速转台转速，达到冷却所需的风雾量，模拟出传统油冷的冷却曲线，对冷却槽内的零件进行冷却，从而达到对零部件的快速、均匀冷却，且不产生大量烟雾和高温的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种环保型全自动风雾冷却槽包括：钢架底座、槽体、变速转台、风冷系统、喷雾系统、槽盖、排风系统、槽盖升降旋转开合系统以及工控机程序控制系统；

进一步地，槽体焊接于固定装于地面上的钢架底座上，槽体(2)顶端盖有槽盖；

进一步地，风冷系统包括6-14台通过风机支架装于槽体侧壁上的风机；6-14台风机分为至少两层，均布于槽体侧壁上；

进一步地，喷雾系统设置在风机的进风口处；

进一步地，变速转台装于槽体内中心底部，变速转台与工控机程序控制系统相连接，用其控制变速转台承载淬火件转动冷却；

进一步地，槽盖升降旋转开合系统固定装于槽体的外部侧壁上，并通过铰链与槽盖上部相连接，在工控机程序控制系统的作用下，通过槽盖升降旋转开合系统带动槽盖上升并转动，实现开、关盖功能；

进一步地，排风系统装于槽盖上，并通于室外；

进一步地，工控机程序控制系统的各元器件装于外部电控柜内，淬火冷却程序编程输入工控机程序控制系统，整个工艺过程由工控机自动控制执行。

进一步地，槽体的底部设置有溢流孔和集水槽；集水槽用于收集喷雾后形成的冷凝水，当集水槽水位超过溢流口后，自动通过管路排放到蓄水箱内。

进一步地，槽体上端的槽口处设置有环形凹槽水封，淬火状态时槽盖下端插入到环形凹槽水封内，用来阻止淬火时产生的水蒸气外溢到车间。

进一步地，风机采用变频低噪声混流式风机，且转速根据工艺需要变频可调。

进一步地，喷雾系统包括：环形喷雾口及喷嘴；

进一步地，环形喷雾口的数量与风机的数量相同，相对固定装于风机进风口处，并通过水管与外部供水设备相连接；

进一步地，喷嘴为若干个，分别均匀装于环形喷雾口朝向风机进风口一侧上，向风机风叶喷洒水雾，经风机叶片高速旋转将水雾打散，使水滴二次雾化成更细小水滴后吹向工件，有利于工件均匀降温。

进一步地，槽体底部装150mm高水位后，与变速转台之间形成水封式密封，防止淬火冷却时，水雾从转台与槽底之间间隙大量泄露。

进一步地，变速转台包括：底座、回转支承轴承、旋转台面和小齿轮；

进一步地，底座固定在地面上；

进一步地，底座和旋转台面之间通过一套具有外齿的回转支承轴承相连接；

进一步地，回转支承轴承的内圈与底座通过螺栓连接，外圈与旋转台面通过螺栓连接，工件重量通过旋转台面传递到回转支承轴承，重力再通过回转支承轴承传递到固定在地面的底座上；

进一步地，小齿轮通过减速机装于固定于地面的电机上，并与回转支承轴承的外齿相啮合；电机带动减速机和小齿轮，驱动有外齿的回转支承轴承外圈转动，从而带动转台台面转动。转台台面转速变频可调。

进一步地，槽盖升降旋转开合系统包括：悬臂、立柱结构、旋转油缸、升降油缸；

所述的悬臂装于立柱结构的顶部，悬臂通过铰链与槽盖固定连接；

进一步地，立柱结构装于槽体的外侧壁上；

进一步地，旋转油缸和升降油缸均装于槽体的外侧壁上，并与外部供油系统和工控机程序控制系统相连接，在工控机程序控制系统的控制下带动立柱结构的升降和转动。

进一步地，排风系统包括：固定排风管道、活动排风管道和自动伸缩连接套；

进一步地，固定排风管道固定装于车间墙体上，一端穿过墙体至墙体外；

进一步地，活动排风管道的一端装于槽盖上，并与槽体内部相通；

进一步地，固定排风管道与活动排风管道的两个自由端通过自动伸缩连接套固定连接；

进一步地，固定排风管道端装有一台大功率排风机，将喷雾淬火时产生的水蒸气排到室外。

本发明的使用过程为：

风雾冷却槽准备工作时，排风系统中的自动伸缩连接套自动退回，将排风管路断开，槽盖升降旋转开合系统中的立柱结构在升降液压缸的作用下将槽盖升起200mm，然后转向液压缸带动正向旋转90°打开槽盖；

然后将渗碳后装有工件的工装架(出炉温度880℃)，吊运至槽体的变速转台上，吊车开走；

槽盖升降旋转开合系统中的旋转液压缸将槽盖反向旋转90°，转回原工位后升降液压缸下降200mm，将槽盖下端插进槽顶部槽口上的环形凹槽密封水套中；

排风系统中的自动伸缩连接套自动伸出，将排风管路接通，然后由工控机自动按程序控制执行冷却工艺；

变速转台带动工装架旋转，使工件受风均匀；风冷系统、喷雾系统及排风系统同时启动；高压水泵将清水经管路和喷雾孔，将雾化水喷到混流风机前端叶面上，水雾经混流风机风叶高速旋转强力打散，变成更细小微粒，均匀喷射到工件表面，迅速带走工件表面热量，因此产生的大量水蒸气被槽口槽底等密封水套密封在冷却槽内，一部分高温水雾由排风系统排出厂房外。

一部分高温水雾冷凝后形成的积水流到槽体底部集水槽中，经溢流管路自流到储水箱中，可再次经高压泵抽取雾化后循环利用。

所有的冷却相关参数均由工控机编程控制，冷却速度可模拟仿真淬火油的冷却速度。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的环保型全自动风雾冷却槽，水雾经混流风机风叶强力打散，变成更细小微粒，均匀喷射到工件表面，迅速的带走工件表面热量，使工件均匀冷却；

2、本发明提供的环保型全自动风雾冷却槽，将淬火冷却时产生的大量高温水蒸气密封在槽体内，通过排风系统排放到室外，车间内温度稳定，不影响车间的作业环境，淬火水雾蒸发的水蒸气干净对大气无污染；

3、本发明提供的环保型全自动风雾冷却槽，部分水蒸气雾化后经冷凝形成的积水会落在槽底集水槽内，通过溢流孔自流到储水水槽，再次循环利用，节省水资源；

4、本发明提供的环保型全自动风雾冷却槽，变频转台带动工件旋转使工件在风雾槽中受风均匀从而冷却更均匀。变频转台转速也可根据工艺要求变频调节，且转台由变频器软启动和停止，不会形成大的启停晃动，保证工件不会散落；

5、本发明提供的环保型全自动风雾冷却槽，工控机程序控制系统，可以根据不同壁厚工件需要编程设定风机风转速、风冷时长、喷雾时长、转台转速等参数用来模拟淬火油冷速，操作人员只需根据工件壁厚调取相应程序执行即可；

6、本发明提供的环保型全自动风雾冷却槽，整个设备系统可以确保渗碳后工件一次淬火的质量，又可免除油烟污染环境，杜绝了火灾的风险，是一个经过实践验证的可靠系统。

综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的淬火油冷却瞬间产生的大量浓油烟会造成环境污染、火灾隐患及人员伤害；风冷淬火的冷却速度慢、冷却不均匀、冷却质量差、环境温度过高等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图中：1、钢架底座 2、槽体 21、溢流孔 22、集水槽 23、环形凹槽水封 3、变速转台31、转台底座 32、回转支撑轴承 33、转台台面 34、小齿轮 35、电机 4、风冷系统 41、风机5、喷雾系统 51、环形喷雾口 52、喷嘴 6、槽盖 7、排风系统 71、固定排风管道 72、活动排风管道 73、自动伸缩连接套 8、槽盖升降旋转开合系统 81、悬臂 82、立柱结构 83、旋转油缸 84、升降油缸 9、工控机程序控制系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图所示，本发明提供了一种环保型全自动风雾冷却槽包括：钢架底座1、槽体2、变速转台3、风冷系统4、喷雾系统5、槽盖6、排风系统7、槽盖升降旋转开合系统8以及工控机程序控制系统9；槽体2焊接于固定装于地面上的钢架底座1上，槽体2顶端盖有槽盖6；风冷系统4包括10台通过风机支架装于槽体2侧壁上的风机41；10台风机41分为两层，均布于槽体2侧壁上；喷雾系统5设置在风机41的进风口处；变速转台3装于槽体2内中心底部，变速转台3与工控机程序控制系统9相连接，用其控制变速转台3承载淬火件转动冷却；槽盖升降旋转开合系统8固定装于槽体2的外部侧壁上，并通过铰链与槽盖6上部相连接，在工控机程序控制系统9的作用下，通过槽盖升降旋转开合系统8带动槽盖6上升并转动，实现开、关盖功能；排风系统7装于槽盖6上，并通于室外；工控机程序控制系统9的各元器件装于外部电控柜内，淬火冷却程序编程输入工控机程序控制系统9，整个工艺过程由工控机自动控制执行。

槽体2的底部设置有溢流孔21和集水槽22；集水槽22用于收集喷雾后形成的冷凝水，当集水槽22水位超过溢流口后，自动通过管路排放到蓄水箱内。

槽体2上端的槽口处设置有环形凹槽水封23，淬火状态时槽盖6下端插入到环形凹槽水封23内，用来阻止淬火时产生的水蒸气外溢到车间。

风机41采用变频低噪声混流式风机，且转速根据工艺需要变频可调。

喷雾系统5包括：环形喷雾口51及喷嘴52；环形喷雾口51的数量与风机41的数量相同，相对固定装于风机41进风口处，并通过水管与外部供水设备相连接；喷嘴52为若干个，分别均匀装于环形喷雾口51朝向风机41进风口一侧上，向风机41风叶喷洒水雾，经风机叶片高速旋转将水雾打散，使水滴二次雾化成更细小水滴后吹向工件，有利于工件均匀降温。

变速转台3包括：底座31、回转支承轴承32、旋转台面33和小齿轮34；底座31固定在地面上；底座31和旋转台面33之间通过一套具有外齿的回转支承轴承32相连接；回转支承轴承32的内圈与底座1通过螺栓连接，外圈与旋转台面33通过螺栓连接；小齿轮34通过减速机装于固定于地面的电机35上，并与回转支承轴承32的外齿相啮合。

槽盖升降旋转开合系统8包括：悬臂81、立柱结构82、旋转油缸83、升降油缸84；悬臂81装于立柱结构82的顶部，悬臂81通过铰链与槽盖6固定连接；立柱结构82装于槽体2的外侧壁上；旋转油缸83和升降油缸84均装于槽体2的外侧壁上，并与外部供油系统和工控机程序控制系统9相连接，在工控机程序控制系统9的控制下带动立柱结构82的升降和转动。

排风系统7包括：固定排风管道71、活动排风管道72和自动伸缩连接套73；固定排风管道71固定装于车间墙体上，一端穿过墙体至墙体外；活动排风管道72的一端装于槽盖6上，并与槽体2内部相通；固定排风管道71与活动排风管道72的两个自由端通过自动伸缩连接套73固定连接；固定排风管道71端装有一台大功率排风机，将喷雾淬火时产生的水蒸气排到室外。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的环保型全自动风雾冷却槽包括：钢架底座(1)、槽体(2)、变速转台(3)、风冷系统(4)、喷雾系统(5)、槽盖(6)、排风系统(7)、槽盖升降旋转开合系统(8)以及工控机程序控制系统(9)；

所述的槽体(2)焊接于固定装于地面上的钢架底座(1)上，槽体(2)顶端盖有槽盖(6)；

所述的槽盖升降旋转开合系统(8)固定装于槽体(2)的外部侧壁上，并通过铰链与槽盖(6)上部相连接；在工控机程序控制系统(9)的作用下，通过槽盖升降旋转开合系统(8)带动槽盖(6)上升并转动，实现开、关盖功能；

所述的风冷系统(4)包括6-14台通过风机支架装于槽体(2)侧壁上的风机(41)；6-14台风机(41)分为至少两层，均布于槽体(2)侧壁上；

所述的喷雾系统(5)设置在风机(41)的进风口处；

所述的变速转台(3)装于槽体(2)内中心底部，变速转台(3)与工控机程序控制系统(9)相连接，用其控制变速转台(3)承载淬火件转动冷却；

所述的排风系统(7)装于槽盖(6)上，并通于室外；

所述的工控机程序控制系统(9)的各元器件装于外部电控柜内，淬火冷却程序编程输入工控机程序控制系统(9)，整个工艺过程由工控机自动控制执行。

2.根据权利要求1所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的槽体(2)的底部设置有溢流孔(21)和集水槽(22)；集水槽(22)用于收集喷雾后形成的冷凝水，当集水槽(22)水位超过溢流口后，自动通过管路排放到蓄水箱内。

3.根据权利要求2所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的槽体(2)上端的槽口处设置有环形凹槽水封(23)，淬火状态时槽盖(6)下端插入到环形凹槽水封(23)内，用来阻止淬火时产生的水蒸气外溢到车间。

4.根据权利要求1所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的风机(41)采用变频低噪声混流式风机，且转速根据工艺需要变频可调。

5.根据权利要求1所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的喷雾系统(5)包括：环形喷雾口(51)及喷嘴(52)；

所述的环形喷雾口(51)的数量与风机(41)的数量相同，相对固定装于风机(41)进风口处，并通过水管与外部供水设备相连接；

所述的喷嘴(52)为若干个，分别均匀装于环形喷雾口(51)朝向风机(41)进风口一侧上，向风机(41)风叶喷洒水雾，经风机叶片高速旋转将水雾打散，使水滴二次雾化成更细小水滴后吹向工件，有利于工件均匀降温。

6.根据权利要求1所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的变速转台(3)包括：底座(31)、回转支承轴承(32)、旋转台面(33)和小齿轮(34)；

所述的底座(31)固定在地面上；

所述的底座(31)和旋转台面(33)之间通过一套具有外齿的回转支承轴承(32)相连接；

所述的回转支承轴承(32)的内圈与底座(1)通过螺栓连接，外圈与旋转台面(33)通过螺栓连接；

所述的小齿轮(34)通过减速机装于固定于地面的电机(35)上，并与回转支承轴承(32)的外齿相啮合。

7.根据权利要求1所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的槽盖升降旋转开合系统(8)包括：悬臂(81)、立柱结构(82)、旋转油缸(83)、升降油缸(84)；

所述的悬臂(81)装于立柱结构(82)的顶部，悬臂(81)通过铰链与槽盖(6)固定连接；

所述的立柱结构(82)装于槽体(2)的外侧壁上；

所述的旋转油缸(83)和升降油缸(84)均装于槽体(2)的外侧壁上，并与外部供油系统和工控机程序控制系统(9)相连接，在工控机程序控制系统(9)的控制下带动立柱结构(82)的升降和转动。

8.根据权利要求1所述的环保型全自动风雾冷却槽，其特征在于，所述的排风系统(7)包括：固定排风管道(71)、活动排风管道(72)和自动伸缩连接套(73)；

所述的固定排风管道(71)固定装于车间墙体上，一端穿过墙体至墙体外；

所述的活动排风管道(72)的一端装于槽盖(6)上，并与槽体(2)内部相通；

所述的固定排风管道(71)与活动排风管道(72)的两个自由端通过自动伸缩连接套(73)固定连接；

所述的固定排风管道(71)端装有一台大功率排风机，将喷雾淬火时产生的水蒸气排到室外。

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