CN208308910U - 一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，真空炉内工作区域的左侧和右侧对称设有热交换器组件一和热交换器组件二，真空炉内工作区域的上方和下方对称设有上喷气组件和下喷气组件，真空炉的左侧和右侧对称设有风机组件，风机组件包括叶轮，叶轮的负压区通过集流器与同一侧的热交换器组件连接，叶轮的正压区通过气体分配器和侧风道与所述上喷气组件和下喷气组件分别连接。电机驱动叶轮将冷却气体经气体分配器送入侧风道、上喷气组件、下喷气组件而均匀地吹向料区中的工件，与工件强力换热后，载热气体从侧面经热交换器、集流器降温后回流到叶轮的负压区，如此循环，完成气淬。能实现对充气压力、风机转速等参数的综合控制，最高充气压力达20bar，提高气淬能力及适用范围。

Description

一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种适用于高压气淬的真空热处理装置，尤其涉及一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统。

背景技术

淬火是将材料加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。通过淬火能够大幅提高材料的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。真空淬火是无氧化加热的清洁热处理工艺，常用的淬火介质有矿物油、气体等。矿物油淬火能力强、冷却速度快，淬火后的工件需后续清洗，对于截面尺寸较大的工程车辆、特种车辆等的大型锻造模具，真空油淬会产生较大变形或开裂。而高压气淬具有淬火能力易于调节(可通过调节气体压力和气体流速)、淬火后的工件表面清洁、变形较小等优点，近年来发展迅速。

目前6-10Bar的常规高压气淬技术已得到广泛应用，可满足绝大部分工模具钢和高速钢工件的淬火需求，但是对低合金钢、大尺寸模具和轴类、密集装炉条件下，6-10Bar的常规高压气淬技术仍显不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种功能先进、运行稳定、能实现20bar高压气淬的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，真空炉内工作区域的左侧和右侧对称设有热交换器组件一和热交换器组件二，真空炉内工作区域的上方和下方对称设有上喷气组件和下喷气组件，真空炉的左侧和右侧对称设有风机组件，所述风机组件包括叶轮，所述叶轮的负压区通过集流器与同一侧的热交换器组件连接，所述叶轮的正压区通过气体分配器和侧风道与所述上喷气组件和下喷气组件分别连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，功能先进、运行稳定，能实现对充气压力、风机转速等参数的综合控制，最高充气压力达20bar，能实现20bar高压气淬。这将大大提高气淬能力及适用范围，弥补现有6-10Bar的常规高压气淬技术的不足。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统的原理示意图。

图中：

1.三相异步电动机，2.热交换器组件二，3.侧风道，4.上喷气组件，5.测温热电偶，6.热交换器组件一，7.气体分配器，8.电机座，9.电机罩，10.叶轮，11.集流器，12.下喷气组件。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本实用新型的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，其较佳的具体实施方式是：

真空炉内工作区域的左侧和右侧对称设有热交换器组件一和热交换器组件二，真空炉内工作区域的上方和下方对称设有上喷气组件和下喷气组件，真空炉的左侧和右侧对称设有风机组件，所述风机组件包括叶轮，所述叶轮的负压区通过集流器与同一侧的热交换器组件连接，所述叶轮的正压区通过气体分配器和侧风道与所述上喷气组件和下喷气组件分别连接。

左右对称布置的双风机组件结构与所述上喷气组件和下喷气组件形成上下吹风、左右回风的气流流场。

所述真空炉连接有补气管路组件。

所述补气管路组件用于应对高压快速冷却所导致的淬火压力快速下降，以保持20bar气淬压力恒定。

本实用新型的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，功能先进、运行稳定、能实现20bar高压气淬。

本实用新型采用双风机结构，包括：三相异步电动机、热交换器组件二、侧风道、上喷气组件、测温热电偶、热交换器组件一、气体分配器、电机座、电机罩、叶轮、集流器、下喷气组件。风冷系统工作时，冷却室快速充入冷却气体，电动机变频启动，驱动叶轮将冷却气体经气体分配器送入侧风道、上喷气组件、下喷气组件而均匀地吹向料区中的工件，与工件强力换热后，载热气体从侧面经热交换器、集流器降温后回流到叶轮的负压区，如此循环，完成气淬。20bar的充气压力在气淬过程中随温度下降而降低，此时，系统会自动补气至20bar的设定压力。此外，该风冷系统也可对充气压力和风机转速进行调节，从而控制冷却速度，满足不同工件、不同装炉情况下的淬火需求。

由本实用新型所提供的上述技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，能实现对充气压力、风机转速等参数的综合控制，最高充气压力达20bar。这将大大提高气淬能力及适用范围，弥补现有6-10Bar的常规高压气淬技术的不足。

具体实施例：

如图1、图2所示，风冷系统采用双风机结构，左右对称布置。主要包括：三相异步电动机1、热交换器组件二2、侧风道3、上喷气组件4、测温热电偶5、热交换器组件一6、气体分配器7、电机座8、电机罩9、叶轮10、集流器11、下喷气组件12。风冷系统工作时，冷却室快速充入冷却气体，电动机1变频启动，驱动叶轮10将冷却气体经气体分配器7送入侧风道3、上喷气组件4、下喷气组件12而均匀地吹向料区中的工件，与工件强力换热后，载热气体从侧面经热交换器2和6、集流器11降温后回流到叶轮10的负压区，如此循环，完成气淬。20bar的充气压力在气淬过程中随温度下降而降低，此时，系统会自动补气至20bar的设定压力。此外，该风冷系统也可对充气压力和风机转速进行调节，从而控制冷却速度，满足不同工件、不同装炉情况下的淬火需求。

所述的左右对称布置的双风机结构，将20bar压力需求的大功率风机等效的分解为两个小功率风机。有效地减少冷却室电机座接口的开孔系数，节省了补强投入。

所述的气体分配器7可将叶轮10输送出的圆周方向气流均匀地分配到上下两个出风口。

所述的侧风道3内设置有导流板，与气体分配器7、上喷气组件4及下喷气组件12相连接，有助于减小气流阻力。

所述的上喷气组件4及下喷气组件12的喷嘴均匀地覆盖整个料区，从上下两个方向送风。

所述的热交换器组件2和6由水盒及全铜挤压成型翅片管组成，进出水管与大流量的循环水系统连接。

所述的集流器11连接热交换器组件2和6的出风口和叶轮10的负压区，合理的变截面设计保证了气流的通畅。

所述的风冷系统内所有部件均可承受压力为20Bar、速度不低于30m/s的气流冲刷。

本实用新型提供的一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，适用于双室真空高压气淬炉。该系统配置合理、结构新颖、适用范围广，解决了普通压力气淬设备淬火能力不足的难题，大大提升了国内真空高压气淬炉的装备水平。

具体实施例的工作原理是：

如图1所示，20bar高压气淬的真空炉风冷系统中料区位置装入工件后，关闭热闸阀和真空计保护阀，开启冷室充气阀，冷却气体高速充入炉内至设定压力，之后关闭冷室充气阀，使冷室形成封闭空间。同时双侧的风冷电机变频启动，并驱动叶轮10同步转动。高压高速气流经双侧气体分配器送入侧风道3、上喷气组件4、下喷气组件12，从上下双方向均匀的吹向料区中的工件。气体与工件强力换热后，载热气体流经侧面热交换器2和6，通过换热器内部的冷却循环水将热量带出，降温后的气体经集流器回流到叶轮10的负压区，如此循环，完成气淬。20bar的充气压力在气淬过程中随温度下降而降低，此时，系统会自动补气至20bar的设定压力。此外，该风冷系统也可对充气压力和风机转速进行调节，从而控制冷却速度，满足不同工件、不同装炉情况下的淬火需求。

上喷气组件4、下喷气组件12为整体结构，中间配置有隔板，避免左右气流交汇，动能相互抵消。其上的喷嘴几何上均匀对称分布，喷嘴分布范围覆盖料区横截面，从结构上保证将气流均匀送抵工件表面，为工件均匀冷却提供保证。冷却过程中气流从上部和下部吹向料区，在料区中部交汇，形成紊流区，与工件充分接触，将工件热量快速转移至气体分子上，并快速流走。

左右两侧热交换器2和6面向料区，覆盖尺寸与料区纵截面尺寸相匹配。载有热量的气流分子以层流方式被吸入热交换器2和6，通过双侧大换热系数的热交换器将气流分子的热量转移至换热器的冷却循环水中。

双侧集流器11将热交换器2和6与叶轮10的负压区相连通，负压去的强大吸力将冷却后的气流吸回叶轮10，并促使料区中间的热气流流向热交换器2和6。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，其特征在于，真空炉内工作区域的左侧和右侧对称设有热交换器组件一和热交换器组件二，真空炉内工作区域的上方和下方对称设有上喷气组件和下喷气组件，真空炉的左侧和右侧对称设有风机组件，所述风机组件包括叶轮，所述叶轮的负压区通过集流器与同一侧的热交换器组件连接，所述叶轮的正压区通过气体分配器和侧风道与所述上喷气组件和下喷气组件分别连接。

2.根据权利要求1所述的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，其特征在于，左右对称布置的双风机组件结构与所述上喷气组件和下喷气组件形成上下吹风、左右回风的气流流场。

3.根据权利要求1或2所述的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，其特征在于，所述真空炉连接有补气管路组件。

4.根据权利要求3所述的适用于20bar高压气淬的真空炉风冷系统，其特征在于，所述补气管路组件用于应对高压快速冷却所导致的淬火压力快速下降，以保持20bar气淬压力恒定。