CN112813240A - 一种热处理用均匀化冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明专利提供一种热处理用均匀化冷却装置，包括筒状结构、与筒状结构连接的支架组件、与支架组件连接的升降机构，筒状机构可升降的设置在冷却池内，升降机构固定设置在冷却池边沿位置；筒状结构包括用于可同时形成进液口的底开闭机构和侧开闭机构，底开闭机构与侧开闭机构的底部连接。本发明专利提供的热处理用均匀化冷却装置，使得工件的各个部位尽可能同时接触冷却液，保证了淬火件上下、前后、左右部位同时或者在较小的时间差内，实现冷却过程，能够保证工件各个部位组织的均匀性，有利于提高工件的淬火性能。

Description

一种热处理用均匀化冷却装置
技术领域
本发明专利属于热处理技术领域，具体为一种热处理用均匀化冷却装置。
背景技术
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程；一些批量生产的小型铸件(例如钢铁、铝合金材料)，需要对经过加热，保温后的铸件进行冷却处理，冷却方式因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度，一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。例如，淬火冷却媒介一般是水冷、油冷、空冷。
在液体冷却过程中，在处理炉的出料口往往设有淬火槽，等工件移动至淬火槽的上方时，再下落至淬火槽，进行淬火处理，其存在以下缺陷：工件的上下部并非同时进入冷却液，无法保证工件各个部位冷却的一致性，且工件变形量大，直接影响其性能。因此，冷却速度及均匀性受到外部环境的影响，难以控制，很难达到一定的硬度标准，从而影响铸件的成品质量，这在制造高品质、高性能的金属/合金材料时，尤为明显。
如何对工件进行均匀化的冷却，使得工件的各个部位尽可能同时接触冷却液，成为本方案重点考虑的技术问题。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种热处理用均匀化冷却装置，解决了如何使得工件的各个部位尽可能同时接触冷却液的技术问题，保证了淬火件上下、前后、左右部位同时或者在较小的时间差内，实现冷却过程，能够保证工件各个部位组织的均匀性，有利于提高工件的淬火性能。
一种热处理用均匀化冷却装置，包括筒状结构、与所述筒状结构连接的支架组件、与所述支架组件连接的升降机构，所述筒状机构可升降的设置在冷却池内，所述升降机构固定设置在所述冷却池边沿位置；
所述筒状结构包括用于可同时形成进液口的底开闭机构和侧开闭机构，所述底开闭机构与所述侧开闭机构的底部连接。
所述底开闭机构包括围绕中心点呈圆周阵列设置的五个凸轮板、与所述凸轮板一角端部连接的转轴、与所述转轴连接的动力机构；
所述凸轮板的外侧面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于所述中心点上，所述圆弧面的两端还分别设置有凹弧面和凸弧面，所述凸弧面的圆心设置在所述转轴的中心上，所述凹弧面的圆心设置在相邻的另一凸轮板转轴中心上；
相邻两个凸轮板的凹弧面和凸弧面相互接触。
所述侧开闭机构包括一端与所述转轴连接的弧形板、设置在所述弧形板另一端外侧的封堵板，竖直放置的所述弧形板具有五个且围绕所述中心点呈圆周阵列设置，相邻两个所述弧形板的端部可活动的接触，所述封堵板与两个相邻所述弧形板活动接触，所述弧形板的底面抵靠在所述凸轮板上，所述转轴竖直穿过所述弧形板且顶端与所述动力机构连接。
所述动力机构包括设置在所述转轴顶端的传动齿轮、与五个所述传动齿轮连接的同步带/内齿轮、与其中一所述转轴连接的电机二，所述同步带/内齿轮的底面与所述封堵板的上端面接触，五个所述转轴铰接设置在所述支架组件上。
所述支架组件上方还设置有抽液机构；所述抽液机构包括液管、与所述液管连接的抽吸机、与所述抽吸机连接的排液管，所述排液管通入到所述冷却池内；
其中一所述转轴的上端面设置有开口且底端封闭，并呈圆筒状，靠近该转轴的底端部设置有进液孔，所述弧形板的底端部设置有通孔，所述进液孔与所述通孔可活动的对接，该所述转轴通过动密封与所述液管连接。
所述支架组件包括支架一和支架二，所述支架一与依次排列的其中三个所述转轴连接，所述支架二与另外相邻的两个所述转轴连接，所述抽液机构设置在所述支架一/支架二上，所述支架一、所述支架二与所述升降机构连接。
所述升降机构包括驱动机构一、驱动机构二和联动组件，所述驱动机构一通过所述联动组件与所述驱动机构二，所述驱动机构一与所述支架一连接，所述驱动机构二与所述支架二连接，所述驱动机构一和所述驱动机构二分别设置在所述冷却池的两侧边沿，所述联动组件横跨过所述冷却池。
所述驱动机构一包括竖直设置在所述支架一上的齿板二、与所述齿板二连接的齿轮二、与所述齿轮二同轴连接的锥齿轮一，所述锥齿轮一和所述齿轮二均与连接轴三连接，所述齿板二设置在滑槽板二内，所述滑槽板二设置在所述冷却池内；
所述驱动机构二包括竖直设置在所述支架二上的齿板一、与所述齿板一连接的齿轮一、与所述齿轮一同轴连接的锥齿轮四，所述锥齿轮四和所述齿轮一均与连接轴二连接，所述齿板一设置在滑槽板一内，所述滑槽板一设置在所述冷却池内；
所述联动组件包括水平设置的连接轴一、分别设置在所述连接轴一两端的锥齿轮二和锥齿轮三，所述锥齿轮二与所述锥齿轮一啮合，所述锥齿轮三与所述锥齿轮四啮合，所述连接轴一与电机一连接，所述连接轴一、所述连接轴二和所述连接轴三通过铰接架设置在所述冷却池上。
所述电机一和所述电机二均为正反转电机。
所述弧形板的端部外侧面设置有橡胶层。
本发明专利的有益效果为：
(1)设置有筒状结构，包括底开闭机构和侧开闭机构，通过吊装装置将淬火工件从上到下逐渐下放，使得淬火工件进入到筒状结构中，在电机二的作用下，底开闭机构和侧开闭机构同时打开，此时冷却池(油/水)中的液体迅速涌入到淬火工件周围，并迅速与淬火工件接触，将淬火工件包覆起来，在极短的时间内，实现了对工件各个部位的冷却，同时，底开闭机构和侧开闭机构共用一个开闭动力，保证了冷却的同时性；
(2)设置有抽液机构，当筒状结构放在冷却池后，由于筒状结构不一定实现完全的密封，利用液管和排液管，可以对筒状结构中渗入的冷却液进行抽取，将其排进冷却池内，待筒状结构和淬火件放置完毕，再打开筒状结构，抽液过程可一直持续进行；此外，抽液机构与转轴连接，转轴为筒状结构，当弧形板旋转时，其底部的通孔与转轴上的进液孔错开，自动关闭了抽液的过程，操作方便快捷；
(3)设置有升降机构，能够对筒状结构进行升降，当冷却完毕，将筒状结构升起排液，再次冷却时，闭合筒状结构并下沉到冷却池内，有利于均匀化冷却过程的重复利用。
附图说明
图1为本发明专利实施例中均匀化冷却装置的结构图。
图2为本发明专利实施例中支架组件和开闭机构的连接结构图。
图3为本发明专利实施例中侧开闭机构的结构图。
图4为本发明专利实施例中底开闭机构的结构图。
图5为本发明专利实施例中凸轮板的结构图一。
图6为本发明专利实施例中凸轮板的结构图二。
图7为本发明专利实施例中抽液机构的结构图。
图8为本发明专利实施例中升降机构的结构图。
其中，附图标记为：1、冷却池；2、升降机构；2-1、电机一；2-2、锥齿轮一；2-3、锥齿轮二；2-4、连接轴一；2-5、锥齿轮三；2-6、锥齿轮四；2-7、连接轴二；2-8、齿轮一；2-9、齿板一；2-10、连接轴三；2-11、齿板二；2-12、齿轮二；3、支架组件；3-1、支架一；3-2、支架二；4、侧开闭机构；4-1、电机二；4-2、同步带/内齿轮；4-3、传动齿轮；4-4、弧形板；4-5、封堵板；4-6、转轴；4-7、底开闭机构；4-71、凸轮板；4-711、凹弧面；4-712、突出部；4-713、凸弧面；4-714、圆弧面；5、抽液机构；5-1、液管一；5-2、液管二；5-3、抽吸机；5-4、排液管；A、通孔一；B、通孔二。
具体实施方式
为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
参见图1，一种热处理用均匀化冷却装置，包括筒状结构、与筒状结构连接的支架组件3、与支架组件3连接的升降机构2，筒状机构可升降的设置在冷却池1内，升降机构2固定设置在冷却池1边沿位置；
筒状结构包括用于可同时形成进液口的底开闭机构4-7和侧开闭机构4，底开闭机构4-7与侧开闭机构4的底部连接。
参见图2，工作时，在电机二的作用下，底开闭机构4-7和侧开闭机构4同时打开，当同时形成进液口时，冷却液从底部、侧部涌进来，与淬火件接触，可实现对工件各个部位的冷却过程。
参见图4，底开闭机构4-7包括围绕中心点呈圆周阵列设置的五个凸轮板4-71、与凸轮板4-71一角端部连接的转轴4-6、与转轴4-6连接的动力机构；
凸轮板4-71的外侧面为圆弧面4-714，圆弧面4-714的圆心位于中心点上，圆弧面4-714的两端还分别设置有凹弧面4-711和凸弧面4-713，凸弧面4-713的圆心设置在转轴4-6的中心上，凹弧面4-711的圆心设置在相邻的另一凸轮板4-71转轴4-6中心上；
相邻两个凸轮板4-71的凹弧面4-711和凸弧面4-713相互接触。
上述的凸轮板实质以顶角为72°的等腰三角形为基础，改进并设计的，即等腰三角形的底边增加圆弧面，等腰三角形的两个腰分别改进为凹弧面和凸弧面。转轴4-6的位置决定了凸轮板4-71最终的形状，以附图4和附图5为例，在顶角为72°的等腰三角形中，当转轴4-6的中心位于/靠近中线上时，凹弧面4-711和凸弧面4-713相交的端部会形成突出部4-712，通过突出部4-712来实现五个凸轮板4-71的封闭；但当转轴4-6的中心位于/靠近等腰三角形的垂线时，则不会形成突出部4-712，凹弧面4-711和凸弧面4-713形成尖角部，五个尖角部对接在一起，形成封闭的作用，参见图6。
参见图3，侧开闭机构4包括一端与转轴4-6连接的弧形板4-4、设置在弧形板4-4另一端外侧的封堵板4-5，竖直放置的弧形板4-4具有五个且围绕中心点呈圆周阵列设置，相邻两个弧形板4-4的端部可活动的接触，封堵板4-5与两个相邻弧形板4-4活动接触，弧形板4-4的底面抵靠在凸轮板4-71上，转轴4-6竖直穿过弧形板4-4且顶端与动力机构连接。
封堵板4-5的作用一是用来限位，避免弧形板4-4向中心点旋转，二是起到封闭的作用，避免冷却液进入到封闭的筒状结构中。
动力机构包括设置在转轴4-6顶端的传动齿轮4-3、与五个传动齿轮4-3连接的同步带/内齿轮4-2、与其中一转轴4-6连接的电机二4-1，同步带/内齿轮4-2的底面与封堵板4-5的上端面接触，五个转轴4-6铰接设置在支架组件3上。
当转轴旋转时，同时带动五个弧形板和五个凸轮板旋转，弧形板和凸轮板均向外旋转，底部和侧部均打开开口，冷却液迅速与淬火件接触，将淬火件整体包覆起来，实现了各个部位的均匀化冷却。
参见图7，支架组件3上方还设置有抽液机构5；抽液机构5包括液管、与液管连接的抽吸机5-3、与抽吸机5-3连接的排液管5-4，排液管5-4通入到冷却池1内；
其中一转轴4-6的上端面设置有开口且底端封闭，并呈圆筒状，靠近该转轴4-6的底端部设置有进液孔，弧形板4-4的底端部设置有通孔，进液孔与通孔对接，该转轴4-6通过动密封与液管连接。
具有圆筒状的转轴4-6不限一个，如附图7所示，本方案给出了两个圆筒状的转轴4-6，其中液管，可分为液管一5-1和液管二5-2，通孔也可以分为通孔一A和通孔二B，可以提高排液效率。
此时，转轴的作用不仅起到旋转驱动的作用，而且也起到抽液筒的作用效果，具有多功能性的特点。
支架组件3包括支架一3-1和支架二3-2，支架一3-1与依次排列的其中三个转轴4-6连接，支架二3-2与另外相邻的两个转轴4-6连接，抽液机构5设置在支架一3-1/支架二3-2上，支架一3-1、支架二3-2与升降机构2连接。
参见图8，升降机构2包括驱动机构一、驱动机构二和联动组件，驱动机构一通过联动组件与驱动机构二，驱动机构一与支架一3-1连接，驱动机构二与支架二3-2连接，驱动机构一和驱动机构二分别设置在冷却池1的两侧边沿，联动组件横跨过冷却池1。
驱动机构一包括竖直设置在支架一3-1上的齿板二2-11、与齿板二2-11连接的齿轮二2-12、与齿轮二2-12同轴连接的锥齿轮一2-82-2，锥齿轮一2-82-2和齿轮二2-12均与连接轴三2-10连接，齿板二2-11设置在滑槽板二内，滑槽板二设置在冷却池1内；
驱动机构二包括竖直设置在支架二3-2上的齿板一2-9、与齿板一2-9连接的齿轮一2-8、与齿轮一2-8同轴连接的锥齿轮四2-6，锥齿轮四2-6和齿轮一2-8均与连接轴二2-7连接，齿板一2-9设置在滑槽板一内，滑槽板一设置在冷却池1内；
联动组件包括水平设置的连接轴一2-4、分别设置在连接轴一2-4两端的锥齿轮二2-122-3和锥齿轮三2-5，锥齿轮二2-122-3与锥齿轮一2-82-2啮合，锥齿轮三2-5与锥齿轮四2-6啮合，连接轴一2-4与电机一2-1连接，连接轴一2-4、连接轴二2-7和连接轴三2-10通过铰接架设置在冷却池1上。
电机一2-1和电机二4-1均为正反转电机。
弧形板4-4的端部外侧面设置有橡胶层。设置有橡胶层，是为了更好的实现密封的效果。更优地，相邻凸轮板的接触面也设置有橡胶层。
本专利中的升降机构，不限于上述的结构，原则是使得筒状结构能够上升下降即可，特此说明。
本发明专利未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明专利的限制，本发明专利也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明专利的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，包括筒状结构、与所述筒状结构连接的支架组件、与所述支架组件连接的升降机构，所述筒状机构可升降的设置在冷却池内，所述升降机构固定设置在所述冷却池边沿位置；
所述筒状结构包括用于可同时形成进液口的底开闭机构和侧开闭机构，所述底开闭机构与所述侧开闭机构的底部连接。
2.根据权利要求1所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述底开闭机构包括围绕中心点呈圆周阵列设置的五个凸轮板、与所述凸轮板一角端部连接的转轴、与所述转轴连接的动力机构；
所述凸轮板的外侧面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于所述中心点上，所述圆弧面的两端还分别设置有凹弧面和凸弧面，所述凸弧面的圆心设置在所述转轴的中心上，所述凹弧面的圆心设置在相邻的另一凸轮板转轴中心上；
相邻两个凸轮板的凹弧面和凸弧面相互接触。
3.根据权利要求2所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述侧开闭机构包括一端与所述转轴连接的弧形板、设置在所述弧形板另一端外侧的封堵板，竖直放置的所述弧形板具有五个且围绕所述中心点呈圆周阵列设置，相邻两个所述弧形板的端部可活动的接触，所述封堵板与两个相邻所述弧形板活动接触，所述弧形板的底面抵靠在所述凸轮板上，所述转轴竖直穿过所述弧形板且顶端与所述动力机构连接。
4.根据权利要求2-3任一项所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述动力机构包括设置在所述转轴顶端的传动齿轮、与五个所述传动齿轮连接的同步带/内齿轮、与其中一所述转轴连接的电机二，所述同步带/内齿轮的底面与所述封堵板的上端面接触，五个所述转轴铰接设置在所述支架组件上。
5.根据权利要求4所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述支架组件上方还设置有抽液机构；所述抽液机构包括液管、与所述液管连接的抽吸机、与所述抽吸机连接的排液管，所述排液管通入到所述冷却池内；
其中一所述转轴的上端面设置有开口且底端封闭，并呈圆筒状，靠近该转轴的底端部设置有进液孔，所述弧形板的底端部设置有通孔，所述进液孔与所述通孔可活动的对接，该所述转轴通过动密封与所述液管连接。
6.根据权利要求5所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述支架组件包括支架一和支架二，所述支架一与依次排列的其中三个所述转轴连接，所述支架二与另外相邻的两个所述转轴连接，所述抽液机构设置在所述支架一/支架二上，所述支架一、所述支架二与所述升降机构连接。
7.根据权利要求6所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述升降机构包括驱动机构一、驱动机构二和联动组件，所述驱动机构一通过所述联动组件与所述驱动机构二，所述驱动机构一与所述支架一连接，所述驱动机构二与所述支架二连接，所述驱动机构一和所述驱动机构二分别设置在所述冷却池的两侧边沿，所述联动组件横跨过所述冷却池。
8.根据权利要求7所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述驱动机构一包括竖直设置在所述支架一上的齿板二、与所述齿板二连接的齿轮二、与所述齿轮二同轴连接的锥齿轮一，所述锥齿轮一和所述齿轮二均与连接轴三连接，所述齿板二设置在滑槽板二内，所述滑槽板二设置在所述冷却池内；
所述驱动机构二包括竖直设置在所述支架二上的齿板一、与所述齿板一连接的齿轮一、与所述齿轮一同轴连接的锥齿轮四，所述锥齿轮四和所述齿轮一均与连接轴二连接，所述齿板一设置在滑槽板一内，所述滑槽板一设置在所述冷却池内；
所述联动组件包括水平设置的连接轴一、分别设置在所述连接轴一两端的锥齿轮二和锥齿轮三，所述锥齿轮二与所述锥齿轮一啮合，所述锥齿轮三与所述锥齿轮四啮合，所述连接轴一与电机一连接，所述连接轴一、所述连接轴二和所述连接轴三通过铰接架设置在所述冷却池上。
9.根据权利要求8所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述电机一和所述电机二均为正反转电机。
10.根据权利要求9所述的热处理用均匀化冷却装置，其特征在于，所述弧形板的端部外侧面设置有橡胶层。
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