CN114599803A - 气体淬火单元 - Google Patents

Abstract

本说明书涉及一种气体冷却单元，包括：腔室；腔室中的至少一个开口，通向腔室内部的处理空间；至少一个门，其用于关闭开口；以及位于腔室内部的系统(4)，其包括至少一个壁(42)，该至少一个壁在第一位置与第二位置之间是可移动的，在该第一位置，该壁在开口与处理空间之间形成屏障，在该第二位置，所述壁使从开口到处理空间的通道通畅。

Description

气体淬火单元

本专利申请要求法国专利申请FR19/11902的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般性地涉及金属或玻璃部件处理装置，并且更具体地涉及气体淬火单元。

背景技术

气体淬火单元在工业中特别广泛用于处理由金属或基于金属的合金甚至玻璃制成的部件。固态部件的这种处理通常是快速冷却(淬火)的热处理。

淬火单元通常由密封腔室形成，该密封腔室具有用于冷却放置在腔室中并在其中筹备的待处理的部件的气体(或用于淬火的气体)循环。这种循环决定了处理的质量和装置的性能。

发明内容

一个实施例克服了已知淬火单元的全部或部分缺点。

一个实施例提供了一种具有改进的淬火气体循环的淬火单元。

一个实施例提供了一种气体冷却单元，该气体冷却单元包括：

大致圆柱形的腔室；

腔室中的至少一个开口，其通向腔室内部的处理空间；

至少一个门，其用于关闭开口；以及

位于腔室内部的系统，其在包括至少一个壁，该至少一个壁能够沿平行于圆柱形的腔室的轴线的方向在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，该壁在开口与处理空间之间形成屏障，在该第二位置，所述壁使从开口到处理空间的通道通畅。

根据一个实施例，移动壁将气流向处理空间引导。

根据一个实施例，单元包括通向所述处理空间的多个开口，所述系统包括在每个开口与处理空间之间的移动壁。

根据一个实施例，腔室包括通向处理空间的两个开口。

根据一个实施例，所述系统包括四个壁，这些壁被布置成围绕处理空间形成框架。

根据一个实施例，框架在其处于第一位置时旨在包围布置在处理空间中的负载。

根据一个实施例，腔室中的气体循环以闭合回路的方式，在腔室的包括处理空间的中央部分沿第一方向上进行，并且在腔室的外围沿第二方向进行。

根据一个实施例，壁在其下边缘的水平处配备有偏转元件。

根据一个实施例，壁在平移过程中能够垂直移动。

根据一个实施例，单元还包括用于控制具有移动壁的系统从一个位置移位到另一个位置的机构。

根据一个实施例，所述机构包括：

沿垂直于移动壁的运动方向的轴线的转动轴；和

至少一个臂，其用于将转动轴的转动运动转换成移动壁的平移运动。

根据一个实施例，转动轴的转动是从腔室的外部通过连杆机构引起的，该连杆机构将汽缸的平移运动转换成转动轴的转动运动。

根据一个实施例，处理空间包括旨在接收负载的负载支撑件。

根据一个实施例，单元包括与负载支撑件垂直布置的涡轮机，涡轮机包括：

风扇，位于腔室的内部；以及

致动器，位于腔室的外部。

根据一个实施例，风扇位于用于将气体引导至处理空间的管道内。

根据一个实施例，壁在其第一位置中使管道的全部壁或部分壁延续。

附图说明

上述特征和优点以及其他特征和优点将在下面结合附图对具体实施例的说明中进行详细说明，但不作为限制，其中：

图1是淬火单元的实施例的外部立体视图；

图2示出了淬火单元的实施例的局部立体剖视图A和B；

图3是用于淬火单元的具有移动壁的系统的优选实施例的立体视图；以及

图4是集成到淬火单元的移动壁系统及其致动机构的实施例的立体横截面视图。

具体实施方式

相同的特征在各个图中以相同的附图标记表示。尤其是，在各个实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。

为了清楚起见，仅详细说明和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元件。尤其是，根据这些气体的流量、体积、温度和压力，不同淬火气体对待处理部件的影响是已知的并且将不进行详细说明，所描述的实施例与常规处理和参数(流速、体积、压力、温度等)兼容。

除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示直接连接，没有除导体以外的任何中间元件，当提及耦接在一起的两个元件时，这表示这两个元件能够连接或它们能够经由一个或更多个其他元件耦接。

在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语(诸如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等)或限定相对位置的术语(诸如术语“上方”、“下方”、“上”、“下”等)或限定方向的术语(诸如术语“水平”、“垂直”等)时，除非另有说明，否则它指的是附图的方向或处于正常使用位置的淬火单元。

除非另有说明，否则“上下”、“大约”、“基本上”和“约”表示在10％以内、优选在5％以内。

图1是快速冷却单元或淬火单元1的一个实施例的立体视图。

这种单元1通常形成用于处理由金属、金属合金或玻璃制成的部件的装置或生产线的一部分，该装置或该生产线包括其他部件的制造站和处理站。

气体淬火单元1包括(例如通常为圆柱形形状的)腔室3。腔室3具有垂直或水平的主方向(主气体循环方向)。

在图1所示的优选示例中，腔室3是具有垂直轴线的圆柱形腔室。腔室3位于支撑件5或支腿上。

腔室3包括通向腔室内部的处理空间的两个开口(图1中未示出)。两个开口优选地面对彼此。这两个开口被使用在尤其是内联安装(inline installation)中，分别用于引入或装载待处理的部件以及卸载处理过的部件，即用于负载转移。作为一种变型，根据处理装置中的单元的布置，腔室包括用于装载和卸载部件的单个开口。每个开口与腔室3外部的门9相关联。门9例如是可滑动地组装在(例如水平的)导轨11之间的门，并且由马达13移动。门9确保单元1的紧密关闭，淬火单元1的腔室3的内部在运行中处于通常在1至20巴范围内的压力下。

在所示示例中，开口之一与元件15相关联，用于将单元1耦接到包括单元1的装置的其余部分的模块(未示出)。例如，该模块是加热单元或转移腔室。这种连接能够促进在该处理模块与淬火单元之间的待处理部件的自动转移，而无需将它们放回露天。这两个开口可以各自与单元外部的模块相关联。

气体淬火单元1还包括在腔室内部的交换器(图1中未示出)以在淬火期间冷却气体。交换器由管道17供应冷却剂(例如水)。

在图1的单元示例中，气体由位于腔室3上部中的管道19引入。作为一个示例，用于在单元1中淬火的气体是氮气、氦气和/或氩气。

图2以局部立体横截面视图A和B示出了淬火单元的一个实施例；

图2的视图A示出了在淬火循环期间的单元1，单元门9被关闭。图2的视图B示出了(例如在装载待处理的部件或卸载处理过的部件的阶段期间的)具有开启的门9的单元1。

单元1在腔室3的内部、在处理空间39的水平处包括支撑件21，该支撑件旨在接收待处理的负载23。负载支撑件21被选择为能够将负载23布置在腔室3内，使得负载位于腔室3的水平面的中心并且与开口25(图2B)对齐。

负载23在图2中由长方体示意性地示出，该长方体表示腔室中负载所占据的体积。在实践中，负载包括待处理的多个部件，这些部件被布置在一个或多个开放式工作篮中和/或开放式工作板上。

单元1还包括与负载支撑21垂直对齐的涡轮机。涡轮机包括在腔室3内部的风扇27和在腔室外部的驱动马达29。轴31穿过腔室3的上部并将马达29耦接到风扇27。

风扇27被布置在用于朝向负载支撑件21引导气体的管道32内。风扇27优选地位于管道32的上端的内部。管道32优选地在其包括风扇的上部具有圆形横截面，并且在其另一端具有适合于内接待处理的负载的形状的正方形或矩形横截面。

在对负载23进行淬火期间，单元1的腔室3中的淬火气体的循环通常以闭合回路的方式进行。风扇27向下驱动管道32中的气体，换言之，朝向支撑件21进而朝向待处理的负载23驱动气体。淬火气体穿过放置在处理空间39中的负载23，然后经由管道32与腔室3的壁之间的外围空间上升回到腔室中。

由风扇加速的气体循环允许更快速的冷却。快速是指金属部件在从大约每秒5度到大约每秒10度的范围内的冷却速率。

热交换器33位于该外围空间中，优选地位于风扇27的水平的上部。交换器33具有在气体被再次推向闭合回路循环中的负载23之前冷却气体的功能。

为了促进腔室下部中的气流循环，更具体地，为了将气体从中央部分重新导向至腔室的外围，向上指向的锥形结构35被布置在负载支撑件21的下方。锥体35的尖端与风扇27的轴线大致同轴。

向下指向的类似锥形结构35'被设置在腔室的上部中，以将由交换器冷却的气流从外围循环空间带回到腔室的中心。结构35'的锥体的尖端与风扇的轴线大致同轴。

锥形结构35和35'促进在腔室的中心从顶到底以及在腔室的外围从底到顶的气体循环。

优选地，用于均化到达负载上的气流的格栅37被布置在管道32的内部，优选地被布置在该管道的下端的水平处。格栅37的功能是使气流在负载23的水平处呈层流状。

处理质量和装置性能取决于腔室3中气体循环的均匀性。所描述的实施例源于对处理腔室中的气流的新颖分析。从该分析中看出，门9的存在，更具体地是开口25和对应的门框架的存在，往往会产生干扰腔室中气体层流的涡流。这不仅扰乱了外围向上的气体流动，而且尤其扰乱了在负载的水平处以及在负载中位于开口25前面的负载部分的水平处从顶到底的向下气流的均匀性。这种现象在圆柱形腔室的情况下得到加强，这与大多数情况相对应。

为了克服这种现象，在单元1中设置了移动壁系统42，该移动壁系统与腔室3的每个开口25相关联，移动壁42在腔室内部并在圆柱形腔室的轴向方向上是可移动的，开口25在腔室的外围上而不是在轴向端处。换言之，开口25和壁42在平行于腔室轴线的平面中。

壁42的功能是在开口25与处理空间39之间、更具体地在开口25与这些开口前的负载23的至少部分之间形成屏障。为了避免阻碍单元1装载待处理的部件以及卸载处理过的部件，壁42至少在第一(低)位置(图2A中示出)与第二(高)位置(图2B中示出)之间是可移动的，在该第一位置，这些壁在负载23与对应的开口25之间形成屏障，在该第二位置，这些壁使通向负载支撑件21进而通向处理空间39的通道通畅。

图2的视图A示出了在淬火循环期间壁42的位置。每个移动壁42被定位成管道32的壁的延续。在该位置，移动壁42保护穿过负载23的向下流动免受由开口25生成的腔室3中向上流动的可能干扰。在所示示例中，移动壁42进一步用于通过使管道32向下延续，朝向负载引导向下流动。

图2的视图B示出了壁42在淬火循环之外(例如在单元1的门9开启时)的位置。移动壁42然后被定位成使通向开口25的通道通畅，转而使通向处理空间39从而通向负载的通道通畅。优选地，在该位置，移动壁42(例如在管道32的任一侧)被升高。

移动壁42的数量可以发生变化并且例如取决于腔室3的形状和腔室内部的元件。在所描述的实施例中，腔室具有大致圆柱形的形状，并且壁在平行于腔室轴线的方向上是可移动的。例如，具有单个开口25的腔室可以设置有单个移动壁。根据一个优选实施例，设置了四个移动壁。这能够包围处理空间39，从而包围负载23，并因此改进气流引导通过其中的功能。。

由壁42操作的气流引导能够在穿过负载后将向下的气流与向上的气流隔离开。因此，(用于处理负载的)向下的气流较少或不再受到门9的框架25水平处可能的气体涡流效应的干扰。这能够使处理流程均匀化，从而提高处理零件的质量。

图3是用于淬火单元的具有移动壁42的系统4的一个优选实施例的立体视图。

根据该实施例，系统4包括布置成形成框架44或套筒或烟道(例如长方体)的四个壁42。框架44在高位置(视图B，图2)与低位置(视图A，图2)之间沿平行于圆柱形腔室的轴线是可移动的。例如，框架44在两个相对的壁42的上部中包括凸舌46，该凸舌旨在耦接(悬挂)到控制机构5，该控制机构适于在两个位置之间移动框架44。

例如，机构5包括水平轴54，该水平轴具有耦接到其上的弯曲臂52的第一端。臂52的第二端包括在垂直平面中遵循圆弧的端口或槽56。每个端口56可滑动地接收用于悬挂框架44的垂直凸舌46之一的水平销48。

机构5的功能是将轴54围绕其轴线X的转动运动转换成框架44在其高位置与低位置之间的垂直平移运动，销48在端口56中滑动，以在轴54转动的作用下随臂52的垂直枢转而从一个位置移动到另一个位置。轴54的轴线X因此垂直于壁42的运动方向。

轴54优选地以相对于框架44横向偏移的方式布置，位于管道32的外部并且不干扰气体循环。

提供这种运动转换的一个优点是，这促进从腔室的外侧控制具有移动壁42的系统4的垂直平移，同时保持单元3的密封性。例如，轴54水平穿过腔室3，同时由紧密连接件支撑，并且该轴的转动通过机构6从外侧控制，该机构通过连杆64将汽缸66的(例如垂直)平移运动转换成轴54的转动运动。

在低位置，壁42的框架44包围负载从而保护该负载免受沿腔室外围上升的气流的影响。因此负载不会受到由腔室3的开口25生成的可能的层流干扰的影响。

(诸如图3中示出的)包围负载的系统的一个优点是，在低位置，壁42使管道32延续，从而有利于层流气流从腔室顶流向处理空间39。

优选地，壁42在其下部包括圆形形状的偏转器425，以减弱壁42的下边缘对气体循环的影响，尤其是在循环方向从向下到向上的方向层面的影响。

图4是配备有(诸如关于图3所描述的)系统4的淬火单元1的一个实施例的垂直横截面的局部立体视图。

能够在其中找到与图2和图3相关的不同元件。在图4的视图中，框架44处于低位置。单元的下部在图4中未示出。

图4强调了轴54的偏心位置，以避免相对于放置在风扇下方的机构干扰气体循环。由于偏心转动运动，轴54不与风扇对齐的事实也证明了臂的形状是合理的。

图4还示出了机构6与腔室的紧固件67和汽缸66的致动器68。

已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解这些不同实施例和变型的某些特征可以组合，并且本领域技术人员将想到其他变型。尤其是，基于以上披露，具有移动壁42的系统4及其壁移位机构5对腔室3的形状的适配以及与该形状相关的约束的考虑在本领域技术人员的能力范围内。

最后，所描述的实施例和变型的实际实施基于上文给出的功能指示、尤其是其与相关的淬火单元并且更普遍的处理装置的适配在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (16)

1.一种气体冷却单元(1)，包括：

大致圆柱形的腔室(3)；

腔室(3)中的至少一个开口(25)，其通向腔室内部的处理空间(39)；

至少一个门(9)，其用于关闭开口；以及

位于腔室(3)内部的系统(4)，其包括至少一个壁(42)，所述至少一个壁能够沿平行于圆柱形的腔室的轴线的方向在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，该壁在开口与处理空间之间形成屏障，在所述第二位置，所述壁使从开口到处理空间的通道通畅。

2.根据权利要求1所述的单元，其中，移动壁(42)将气流向所述处理空间(39)引导。

3.根据权利要求1或2所述的单元，包括通向所述处理空间(39)的多个开口(25)，所述系统(4)包括在每个开口(25)与处理空间(39)之间的移动壁(42)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的单元，其中，所述腔室(3)包括通向处理空间(39)的两个开口(25)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单元，其中，所述系统(4)包括四个壁(42)，所述四个壁被布置成围绕处理空间(39)形成框架(44)。

6.根据权利要求5所述的单元，其中，所述框架(44)在其处于所述第一位置时旨在包围布置在处理空间(39)中的负载(23)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的单元，其中，所述腔室(3)中的气体循环以闭合回路的方式，在腔室的包括处理空间(39)的中央部分中沿第一方向进行，并且在腔室的外围沿第二方向进行。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的单元，其中，壁(42)在其下边缘的水平处配备有偏转元件(425)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的单元，其中，壁(42)在平移过程中能够垂直移动。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的单元，还包括用于控制具有移动壁的系统(4)从一个位置移位到另一个位置的机构(5)。

11.根据权利要求10所述的单元，其中，所述机构(5)包括：

沿垂直于移动壁的运动方向的轴线(X)的转动轴(54)；和

至少一个臂(52)，用于将所述轴的转动运动转换成移动壁(42)的平移运动。

12.根据权利要求11所述的单元，其中，所述轴(54)的转动是从所述腔室(3)的外部通过连杆机构(6)引起的，所述连杆机构(6)将汽缸(66)的平移运动转换成所述轴(54)的转动运动。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的单元，其中，所述处理空间(39)包括旨在接收负载(23)的负载支撑件(21)。

14.根据权利要求13所述的单元，包括与所述负载支撑件(21)垂直布置的涡轮机，所述涡轮机包括：

风扇(27)，位于所述腔室(3)的内部；和

致动器(29)，位于腔室的外部。

15.根据权利要求14所述的单元，其中，所述风扇(27)位于用于将气体引导至处理空间(39)的管道(32)内。

16.根据权利要求15所述的单元，其中，壁(42)在其第一位置中使所述管道(32)的全部壁或部分壁延续。

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