一种淬火冷却的热量利用设备
技术领域
本发明涉及淬火冷却领域,特别是一种淬火冷却的热量利用设备。
背景技术
零件淬火包括有加热、保温、冷却3个阶段。淬火冷却是指将处于较高温度的零件放至冷却液中冷却零件的过程。淬火冷却的过程中,较高温度的零件冷却的过程中将会产生大量的热,而造成能量的浪费。热电现象是指各种晶体由于温度变化产生的带电现象,根据热电现象将两个热电偶的金属接触面置于不同的温度下,并用导线将它们连接起来形成闭合回路,在导线中将会产生不间断的电流,实现温差发电。淬火待冷却的零件直接进行冷却浪费了淬火的热量,利用热电现象对该温度进行发电,利用了能量,节约了成本。现有的温差发电淬火冷却设备通过将零件沉入冷却水池中实现对零件的冷却,由于零件未转动或移动,在蒸气膜阶段将会影响零件的冷却质量;现有的温差发电淬火冷却设备通过设置控制器控制零件的冷却时间,由于每个零件的温度会有差异,无法实现对每个零件进行冷却时间的调整,较低了淬火零件的冷却质量。
发明内容
本发明的目的就是提供一种淬火冷却的热量利用设备,用于利用管状零件淬火时的热量进行温差发电,实现将零件转动沉入冷却液中进行快速冷却。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的,它包括有冷却水池,所述冷却水池内有冷却液,所述冷却水池内设置有可升降的升降单元,所述升降单元的升降端上转动设置有转动单元,所述转动单元的转动端上设置有夹持待冷却的管状淬火零件的夹持单元,所述夹持单元上设置有利用待冷却的管状淬火零件的热量进行发电的热电单元,所述热电单元与蓄电池电性连接,所述蓄电池为动力单元提供能量,所述动力单元为升降单元和转动单元提供升降动力。
作为优选,所述升降单元包括升降平台、第一滑块、滑轨、导向杆、第一弹簧、转动轴、第一钢丝、转盘;
所述冷却水池侧壁设置有滑轨,所述滑轨内滑动设置有第一滑块,所述第一滑块的滑动方向与冷却水池的底端面垂直,所述滑轨沿其导向方向还有导向杆,所述第一滑块滑动套设在导向杆上,所述导向杆上套设有第一弹簧,所述第一弹簧一端连接第一滑块,所述第一弹簧另一端连接滑轨底端面,所述第一滑块一端伸出滑轨并连接升降平台,所述升降平台上转动设置有转动轴,所述转动轴的轴线与升降平台上端面相平行,所述转动轴一端连接动力单元的电机,所述电机设置在升降平台上,所述电机与蓄电池电性连接,所述转动轴另一端设置有转盘,所述转盘固接第一钢丝一端,所述第一钢丝另一端连接冷却水池内底面,所述第一钢丝可通过升降平台带动待冷却的管状淬火零件沉入冷却液内;
所述升降平台上转动设置有转动单元。
作为优选,所述转动单元包括转动板、第一齿轮、第二齿轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转动柱;
所述升降平台上转动设置有转动柱,所述转动柱的轴线与升降平台上端面相垂直,所述转动柱上端面设置有转动板,所述转动板上设置有夹持单元;
所述转动柱上还设置有第一锥齿轮,所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合,所述第二锥齿轮设置在传动轴一端,所述传动轴另一端设置有第一齿轮,所述第一齿轮与第二齿轮啮合,所述第二齿轮设置在电机的输出轴上,所述传动轴转动设置在升降平台上。
作为优选,所述转动柱下端面可转动的贯穿升降平台上下端面并连接有扇叶。
作为优选,所述夹持单元包括有支撑板,所述支撑板位于转动板上方,所述支撑板与导向柱之间有可在冷却液中带动待冷却的管状淬火零件上升的气囊,所述气囊上端面连接在支撑板下端面,所述气囊的下端面可与转动板上端面相贴合,所述转动板上设置有若干导向柱,若干所述导向柱滑动贯穿支撑板上下端面,若干所述导向柱的轴线均与转动板上端面相垂直,若干所述导向柱上端面均设置有限位柱;
所述支撑板上端面放有待冷却的管状淬火零件,所述待冷却的管状淬火零件左右两端分别设置有第一夹持组件和第二夹持组件,所述第一夹持组件和第二夹持组件可沿待冷却的管状淬火零件的轴线夹持待冷却的管状淬火零件,所述支撑板上端面还设置有若干第一限位块和若干第二限位块,若干所述第一限位块与若干第二限位块相对于待冷却的管状淬火零件的轴线对称;
所述第一夹持组件和第二夹持组件上均设置有热电单元。
作为优选,所述第一夹持组件和第二夹持组件均包括有第二滑块、滑槽、第二弹簧、第一凹槽、插块、锁止块、解锁块、第一连接柱、第二连接柱、第三限位块;
所述转动板上端面沿待冷却的管状淬火零件的轴线开设有滑槽,所述滑槽内滑动连接有第二滑块,所述滑槽内还有第二弹簧,所述第二弹簧一端连接第二滑块,所述第二弹簧另一端连接滑槽侧壁;
所述第二滑块上端面向上延伸出滑槽并伸出支撑板上方,所述第二滑块上端面开设有第一凹槽,所述第一凹槽内可插拔的设置有插块,所述插块连接在第一连接柱上,所述第一连接柱上还连接有第二连接柱,所述第二连接柱可插入待冷却的管状淬火零件内并与待冷却的管状淬火零件之间间隙配合,所述第二连接柱上还设置有限制待冷却的管状淬火零件的轴向运动的第三限位块;
所述待冷却的管状淬火零件的内圆的半径为a,所述第二连接柱的外圆的半径为b,所述第一限位块与待冷却的管状淬火零件的外圆之间的距离为c,所述c<a-b;
所述支撑板上未放置待冷却的管状淬火零件时,所述支撑板与转动板之间的距离为m;所述支撑板上放置待冷却的管状淬火零件时,所述支撑板与转动板之间的距离为n,且所述待冷却的管状淬火零件的轴线的水平高度与第二连接柱的轴线的水平高度相等;所述待冷却的管状淬火零件沉入冷却液中时,所述支撑板在气囊的带动下与转动板之间的距离为h,且所述限位柱下端面与支撑板上端面相贴合;所述m-n>,所述h-n= a-b;
所述第二滑块上设置有锁止第二滑块的位置的锁止块,所述支撑板上设置有可在支撑板上放置待冷却的管状淬火零件时解锁锁止块的解锁块;
所述第二连接柱上设置有热电单元。
作为优选,所述热电单元包括有温差发电板、第一导电片、第二导电片、第一金属弹片、第二金属弹片、安装块、第二凹槽、第三凹槽;
所述第二连接柱的外圆嵌设有温差发电板,所述温差发电板靠近第二滑块的侧壁延伸并伸出第二连接柱靠近第二滑块的侧壁,所述温差发电板包括有靠近待冷却的管状淬火零件的内壁的热端和靠近第二滑块的冷端,所述热端可与待冷却的管状淬火零件的内壁热传导;
所述待冷却的管状淬火零件未沉入冷却液时,所述冷端与空气相热传导,所述待冷却的管状淬火零件沉入冷却液时,所述冷端与冷却液相热传导;
所述温差发电板上电性连接有第一导电片和第二导电片;
所述支撑板上设置有安装块,所述安装块上端面开设有第二凹槽和第三凹槽,所述第二凹槽靠近第二滑块的侧壁与安装块的一侧壁相重合,所述第二凹槽远离第二滑块的侧壁与安装块的另一侧壁相重合,所述第二凹槽位于第一导电片的移动路径上,所述第三凹槽位于第二导电片的移动路径上,所述第二凹槽内设置有可与第一导电片电性连通的第一金属弹片,所述第三凹槽内设置有可与第二导电片电性连通的第二金属弹片,所述第一金属弹片与蓄电池的一极电性连接,所述第二金属弹片与蓄电池的另一极电性连接。
作为优选,所述设备还包括有进水单元和出水单元,所述进水单元和出水单元设置在冷却水池上,所述进水单元和出水单元均包括水管、密封门板、第二钢丝、滑轮;
所述水管一端贯穿冷却水池内外壁并与冷却水池内连通,所述冷却水池内侧壁可上下滑动的设置有密封门板,所述密封门板可与水管在冷却水池内的连通口相对应,所述滑轮可转动的设置在密封门板上方的冷却水池上,所述第二钢丝一端连接升降平台,所述第二钢丝另一端绕过滑轮连接密封门板;
所述密封门板的最大升降位移为a,所述升降平台的最大升降位移为b;
所述待冷却的管状淬火零件浸入冷却水池中时,所述升降平台的升降行程为c,所述a<b-c;
所述进水单元的进水管一端连通外部水源,另一端贯穿冷却水池内外壁与冷却水池内连通,所述出水单元的出水管一端贯穿冷却水池内外壁与冷却水池内连通,另一端连通外部排水系统。
由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
1、本申请通过设置温差发电板利用待冷却的管状淬火零件的热量进行发电,电机利用温差发电板产生的电量带动升降平台升降,从而带动待冷却的管状淬火零件沉入冷却液中进行淬火冷却,当待冷却的管状淬火零件冷却完成后,温差发电板将会发电,当温差发电板产生的电量消耗完之后,在弹簧和气囊的带动下,可使待冷却的管状淬火零件再次浮出冷却液,可保证每一个待冷却的管状淬火零件都能冷却完全,保证了冷却的质量;
2、本申请通过设置转动板,在待冷却的管状淬火零件沉入冷却液中时,通过第一齿轮、第二齿轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮,可带动转动板转动,实现待冷却的管状淬火零件的转动,可在冷却时的蒸汽膜阶段使零件一直与冷却液接触,对待冷却的管状淬火零件进行冷却,避免了冷却时蒸汽膜阶段对待冷却的管状淬火零件的冷却质量的影响,提升了待冷却的管状淬火零件的淬火冷却质量;
3、本申请通过在第一连接柱上设置插块,可在待冷却的管状淬火零件冷却完成后,通过第一连接柱将待冷却的管状淬火零件进行吊装转运,同时实现了对零件的夹持和方便零件的转运;
4、本申请通过设置气囊,在待冷却的管状淬火零件刚放在支撑板上时,在待冷却的管状淬火零件的重力的作用下气囊将会下沉,将会使支撑板下降,支撑板下降将会带动解锁块下降,从而解锁锁止块,第二滑块、第一连接柱、第二连接柱将在第二弹簧的带动下将待冷却的管状淬火零件夹持住,当待冷却的管状淬火零件沉入冷却液中时,气囊由于浮力的作用将带动支撑板和待冷却的管状淬火零件上移,从而使待冷却的管状淬火零件内壁与第二连接柱外壁相接触,从而实现温差发电板的热端与待冷却的管状淬火零件内壁相接触,进行温差发电,避免了热量的浪费;
5、本申请通过设置第二钢丝,使升降平台的最大升降位移小于密封挡板的最大升降位移,可使进水管和出水管在升降平台上的待冷却的管状淬火零件沉入冷却液中之后进行开启,充分的利用冷却水池中的冷却液进行冷却,节约了水资源;
6、本申请通过设置第二钢丝可在升降平台下降的同时开启进水管和出水管,保证了冷却水池中的冷却液的温度,保证了冷却的质量;
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的A处的局部放大图;
图3为本发明的B处的局部放大图;
图4为本发明的俯视图;
图5为本发明的C-C处的剖视图;
图6为本发明的D处的局部放大图;
图7为本发明的E处的局部放大图;
图8为本发明的夹持组件和热电单元的结构示意图;
图9为本发明的F处的局部放大图;
图10为本发明的安装块、第一金属弹片和第二金属弹片的连接示意图。
图中:1.冷却水池;2.待冷却的管状淬火零件;3.蓄电池;4.升降平台;5.第一滑块;6.滑轨;7.导向杆;9.转动轴;10.第一钢丝;11.转盘;12.电机;13.转动板;14.第一齿轮;15.第二齿轮;16.传动轴;17.第一锥齿轮;18.第二锥齿轮;19.转动柱;20.扇叶;21.支撑板;22.气囊;23.导向柱;24.限位柱;25.第一限位块;26.第二限位块;27.第二滑块;28.滑槽;29.第二弹簧;30.第一凹槽;31.插块;32.锁止块;33.解锁块;34.第一连接柱;35.第二连接柱;36.第三限位块;37.温差发电板;38.第一导电片;39.第二导电片;40.第一金属弹片;41.第二金属弹片;42.安装块;43.第二凹槽;44.第三凹槽;45.密封门板;46.第二钢丝;47.滑轮;48.进水管;49.出水管;50.热端;51.冷端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图10所示,一种淬火冷却的热量利用设备,它包括有冷却水池1,所述冷却水池1内有冷却液,所述冷却水池1内设置有可升降的升降单元,所述升降单元的升降端上转动设置有转动单元,所述转动单元的转动端上设置有夹持待冷却的管状淬火零件2的夹持单元,所述夹持单元上设置有利用待冷却的管状淬火零件2的热量进行发电的热电单元,所述热电单元与蓄电池3电性连接,所述蓄电池3为动力单元提供能量,所述动力单元为升降单元和转动单元提供升降动力。
在本发明的一个实施例中,所述升降单元包括升降平台4、第一滑块5、滑轨6、导向杆7、第一弹簧、转动轴9、第一钢丝10、转盘11;
所述冷却水池1侧壁设置有滑轨6,所述滑轨6内滑动设置有第一滑块5,所述第一滑块5的滑动方向与冷却水池1的底端面垂直,所述滑轨6沿其导向方向还有导向杆7,所述第一滑块5滑动套设在导向杆7上,所述导向杆7上套设有第一弹簧,所述第一弹簧一端连接第一滑块5,所述第一弹簧另一端连接滑轨6底端面,所述第一滑块5一端伸出滑轨6并连接升降平台4,所述升降平台4上转动设置有转动轴9,所述转动轴9的轴线与升降平台4上端面相平行,所述转动轴9一端连接动力单元的电机12,所述电机12设置在升降平台4上,所述电机12与蓄电池3电性连接,所述转动轴9另一端设置有转盘11,所述转盘11固接第一钢丝10一端,所述第一钢丝10另一端连接冷却水池1内底面,所述第一钢丝10可通过升降平台4带动待冷却的管状淬火零件2沉入冷却液内;
所述升降平台4上转动设置有转动单元。
在本发明的一个实施例中,所述转动单元包括转动板13、第一齿轮14、第二齿轮15、传动轴16、第一锥齿轮17、第二锥齿轮18、转动柱19;
所述升降平台4上转动设置有转动柱19,所述转动柱19的轴线与升降平台4上端面相垂直,所述转动柱19上端面设置有转动板13,所述转动板13上设置有夹持单元;
所述转动柱19上还设置有第一锥齿轮17,所述第一锥齿轮17与第二锥齿轮18啮合,所述第二锥齿轮18设置在传动轴16一端,所述传动轴16另一端设置有第一齿轮14,所述第一齿轮14与第二齿轮15啮合,所述第二齿轮15设置在电机12的输出轴上,所述传动轴16转动设置在升降平台4上。
在本发明的一个实施例中,所述转动柱19下端面可转动的贯穿升降平台4上下端面并连接有扇叶20。
在本发明的一个实施例中,所述夹持单元包括有支撑板21,所述支撑板21位于转动板13上方,所述支撑板21与导向柱23之间有可在冷却液中带动待冷却的管状淬火零件2上升的气囊22,所述气囊22上端面连接在支撑板21下端面,所述气囊22的下端面可与转动板13上端面相贴合,所述转动板13上设置有若干导向柱23,若干所述导向柱23滑动贯穿支撑板21上下端面,若干所述导向柱23的轴线均与转动板13上端面相垂直,若干所述导向柱23上端面均设置有限位柱24;
所述支撑板21上端面放有待冷却的管状淬火零件2,所述待冷却的管状淬火零件2左右两端分别设置有第一夹持组件和第二夹持组件,所述第一夹持组件和第二夹持组件可沿待冷却的管状淬火零件2的轴线夹持待冷却的管状淬火零件2,所述支撑板21上端面还设置有若干第一限位块25和若干第二限位块26,若干所述第一限位块25与若干第二限位块26相对于待冷却的管状淬火零件2的轴线对称;
所述第一夹持组件和第二夹持组件上均设置有热电单元。
在本发明的一个实施例中,所述第一夹持组件和第二夹持组件均包括有第二滑块27、滑槽28、第二弹簧29、第一凹槽30、插块31、锁止块32、解锁块33、第一连接柱34、第二连接柱35、第三限位块36;
所述转动板13上端面沿待冷却的管状淬火零件2的轴线开设有滑槽28,所述滑槽28内滑动连接有第二滑块27,所述滑槽28内还有第二弹簧29,所述第二弹簧29一端连接第二滑块27,所述第二弹簧29另一端连接滑槽28侧壁;
所述第二滑块27上端面向上延伸出滑槽28并伸出支撑板21上方,所述第二滑块27上端面开设有第一凹槽30,所述第一凹槽30内可插拔的设置有插块31,所述插块31连接在第一连接柱34上,所述第一连接柱34上还连接有第二连接柱35,所述第二连接柱35可插入待冷却的管状淬火零件2内并与待冷却的管状淬火零件2之间间隙配合,所述第二连接柱35上还设置有限制待冷却的管状淬火零件2的轴向运动的第三限位块36;
所述待冷却的管状淬火零件2的内圆的半径为a,所述第二连接柱35的外圆的半径为b,所述第一限位块25与待冷却的管状淬火零件2的外圆之间的距离为c,所述c<a-b;
所述支撑板21上未放置待冷却的管状淬火零件2时,所述支撑板21与转动板13之间的距离为m;所述支撑板21上放置待冷却的管状淬火零件2时,所述支撑板21与转动板13之间的距离为n,且所述待冷却的管状淬火零件2的轴线的水平高度与第二连接柱35的轴线的水平高度相等;所述待冷却的管状淬火零件2沉入冷却液中时,所述支撑板21在气囊22的带动下与转动板13之间的距离为h,且所述限位柱24下端面与支撑板21上端面相贴合;所述m-n>0,所述h-n= a-b;
所述第二滑块27上设置有锁止第二滑块27的位置的锁止块32,所述支撑板21上设置有可在支撑板21上放置待冷却的管状淬火零件2时解锁锁止块32的解锁块33;
所述第二连接柱35上设置有热电单元。
在本发明的一个实施例中,所述热电单元包括有温差发电板37、第一导电片38、第二导电片39、第一金属弹片40、第二金属弹片41、安装块42、第二凹槽43、第三凹槽44;
所述第二连接柱35的外圆嵌设有温差发电板37,所述温差发电板37靠近第二滑块27的侧壁延伸并伸出第二连接柱35靠近第二滑块27的侧壁,所述温差发电板37包括有靠近待冷却的管状淬火零件2的内壁的热端50和靠近第二滑块27的冷端51,所述热端50可与待冷却的管状淬火零件2的内壁热传导;
所述待冷却的管状淬火零件2未沉入冷却液时,所述冷端51与空气相热传导,所述待冷却的管状淬火零件2沉入冷却液时,所述冷端51与冷却液相热传导;
所述温差发电板37上电性连接有第一导电片38和第二导电片39;
所述支撑板21上设置有安装块42,所述安装块42上端面开设有第二凹槽43和第三凹槽44,所述第二凹槽43靠近第二滑块27的侧壁与安装块42的一侧壁相重合,所述第二凹槽43远离第二滑块27的侧壁与安装块42的另一侧壁相重合,所述第二凹槽43位于第一导电片38的移动路径上,所述第三凹槽44位于第二导电片39的移动路径上,所述第二凹槽43内设置有可与第一导电片38电性连通的第一金属弹片40,所述第三凹槽44内设置有可与第二导电片39电性连通的第二金属弹片41,所述第一金属弹片40与蓄电池3的一极电性连接,所述第二金属弹片41与蓄电池3的另一极电性连接。
在本发明的一个实施例中,所述设备还包括有进水单元和出水单元,所述进水单元和出水单元设置在冷却水池1上,所述进水单元和出水单元均包括水管、密封门板45、第二钢丝46、滑轮47;
所述水管一端贯穿冷却水池1内外壁并与冷却水池1内连通,所述冷却水池1内侧壁可上下滑动的设置有密封门板45,所述密封门板45可与水管在冷却水池1内的连通口相对应,所述滑轮47可转动的设置在密封门板45上方的冷却水池1上,所述第二钢丝46一端连接升降平台4,所述第二钢丝46另一端绕过滑轮47连接密封门板45;
所述密封门板45的最大升降位移为a,所述升降平台4的最大升降位移为b;
所述待冷却的管状淬火零件2浸入冷却水池1中时,所述升降平台4的升降行程为c,所述a<b-c;
所述进水单元的进水管48一端连通外部水源,另一端贯穿冷却水池1内外壁与冷却水池1内连通,所述出水单元的出水管49一端贯穿冷却水池1内外壁与冷却水池1内连通,另一端连通外部排水系统。
工作原理:当需要对待冷却的管状淬火零件2进行淬火冷却时,将待冷却的管状淬火零件2放置在支撑板21上第一限位块25和第二限位块26之间,待冷却的管状淬火零件2将会在重力的作用下压缩气囊22,从而使支撑板21向下移动,带动第一夹持组件和第二夹持组件的解锁块33下移,解锁块33下移时使解锁块33与锁止块32错开,当解锁块33解锁锁止块32时,第二滑块27在第二弹簧29的带动下移动,从而使第一夹持组件和第二夹持组件的第二连接柱35插入待冷却的管状淬火零件2内,从而实现对待冷却的管状淬火零件2的夹持,同时第二滑块27滑动的同时将会带动第二连接柱35上的温差发电板37,从而带动第一导电片38和第二导电片39移动,从而使第一导电片38与第一金属弹片40电性连通,第二导电片39与第二金属弹片41电性连通,当第二连接柱35插入待冷却的管状淬火零件2内时,由于待冷却的管状淬火零件2的内壁的热量会散发,靠近待冷却的管状淬火零件2的内壁的温差发电板37的热端50将会接受到热量,可使温差发电板37利用热端50与冷端51形成的温差进行发电,电机12通过温差发电板37发的电进行启动,通过转动轴9带动转盘11转动,将第一钢丝10缠绕至转盘11上,从而带动升降平台4沿滑轨6向下滑动,使待冷却的管状淬火零件2沉入冷却液中,同时电机12的转动通过第一齿轮14、第二齿轮15、传动轴16、第一锥齿轮17、第二锥齿轮18的传动,带动转动板13进行转动,实现了待冷却的管状淬火零件2在冷却液中转动的冷却,转动板13转动的同时将会带动扇叶20转动,会将升降平台4下方的冷却液扰动至升降平台4上方,实现冷却水池1内的冷却液的循环,在升降平台4下移的过程中,第一弹簧将会压缩,当待冷却的管状淬火零件2沉入冷却液中时,气囊22也会沉入冷却液中,气囊22由于浮力的作用将带动支撑板21和待冷却的管状淬火零件2上移,从而使待冷却的管状淬火零件2的内壁与第二连接柱35外壁相接触,使温差发电板37的热端50与待冷却的管状淬火零件2的内壁,持续进行发电,当升降平台4下降一段距离之后,通过绕过滑轮47的第二钢丝46,带动密封门板45上移,从而使进水管48和出水管49开启,进行冷却液的循环冷却,当待冷却的管状淬火零件2冷却完成后,温差发电板37将不会再进行发电,电机12将会停止启动,升降平台4在第一弹簧和气囊22的带动下上升,从而带动待冷却的管状淬火零件2浮出液面和带动密封门板45关闭进水管48和出水管49,通过连接第一夹持组件和第二夹持组件的第一连接柱34,可将冷却完成的管状淬火零件进行转运,实现了管状淬火零件的快速运输。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。