CN211311532U - 一种节能型淬火流槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能型淬火流槽，属于热处理设备领域，其包括淬火内筒与安装外筒，淬火内筒包括淬火工作区和动压蓄能区，动压蓄能区朝向安装外筒筒底的一侧设有动力装置，安装外筒侧壁设有冷却介质进管，安装外筒的开口处设有溢流槽，溢流槽内设有热介质出管；淬火内筒与安装外筒之间形成有内循环区，冷却介质与淬火介质依次经过内循环区的底部、动力装置、动压蓄能区、淬火工作区、内循环区顶部。本实用新型充分利用了流体力学中的相关原理，充分考虑了流质的紊流、湍流、内摩擦等引起的各种动能损耗，充分利用动势能转换，不但使用效能实现工质流速满足产品加工要求，同时节能效果也非常明显。

Description

一种节能型淬火流槽

技术领域

本实用新型涉及热处理设备的技术领域，尤其是涉及一种节能型淬火流槽。

背景技术

淬火是把钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，从而获得均匀的马氏体为主的一种热处理工艺方法，目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，根据不同零件的机械性能要求，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等机械性能，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。

例如，现有技术中美国卡特彼勒所生产的大型挖掘机用油缸活塞杆如图3所示，其包括活塞杆本体6，该活塞杆本体6长度最长可达到6m，最大直径可达到1.5m，其表面淬火时流体流速需均匀且至少达到1m/s以上，最终淬火后其表面长度方向不允许出现软点，且硬度差不能超过HB20N/mm²。

而目前CN209537564U、CN201517120U、CN105506241A等中国专利所公开的淬火装置均无法适用该类直径较大、长度较长的活塞杆，且国内的其他活塞杆淬火要求也并没有上述要求之高，因此并无专有的淬火设备，且常规做法也仅是将活塞杆横向吊装并沉浸于淬火槽内，这样就势必无法满足活塞杆表面淬火流速的要求，且同时活塞杆整体淬火时也容易发生淬火变形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种节能型淬火流槽，具有可使活塞杆本体淬火表面流速达到1m/s以上，淬火表面不会出现软点，且硬度差不超过HB20个单位，同时也不易发生淬火变形的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种节能型淬火流槽，包括相对固定且同轴心设置的淬火内筒与安装外筒，所述淬火内筒包括上下连通的淬火工作区和动压蓄能区，所述淬火工作区的横截面积沿其长度方向一致，所述动压蓄能区朝向安装外筒筒底的一侧设有动力装置，所述安装外筒侧壁设有冷却介质进管；

所述淬火内筒与安装外筒之间形成有内循环区，所述内循环区的底部、动力装置、动压蓄能区、淬火工作区、内循环区顶部构成循环线路，冷却介质与淬火介质依次经过所述内循环区的底部、动力装置、动压蓄能区、淬火工作区、内循环区顶部并排出所述安装外筒。

通过采用上述技术方案，将活塞杆本体竖直吊装并沉入至淬火工作区内进行淬火，在其长度方向的弯曲变形较小，利用流体经淬火工作区顶部下落的动能以及通过动力装置提供额外的动力，使得流体可在淬火工作区内进行加速，以达到1m/s以上的流速要求，同时由于淬火工作区的横截面积始终保持一致，根据Q=SV得知，活塞杆本体表面流速可保持一致，由于淬火介质的高速流动，工件表面与介质间不易形成气膜或即使形成气膜也迅速被流质动能所破膜，从而达到工件尤其是长杆类零件在长度方向获得均匀一致的淬火微观组织，使得工件表面不易形成软点，杆类零件在6米长度内，硬度差可低于HB20个单位。

本实用新型进一步设置为：所述动压蓄能区内同轴心设置有中心流道，所述中心流道的侧壁沿其周向均匀设置有稳流板，所述稳流板远离中心流道的一侧与动压蓄能区的侧壁，相邻所述稳流板之间形成有分流道。

通过采用上述技术方案，稳流板所形成的分流道可将多个动力装置向上递送的流体分隔，从而减小了各分流道内的流体间所产生的干扰而抵消动能。

本实用新型进一步设置为：所述稳流板远离动力装置的侧面朝向所述中心流道倾斜，所述动压蓄能区内位于稳流板上方的区域为加速段，所述加速段的内径沿动压蓄能区朝向淬火工作区的方向呈渐缩趋势。

通过采用上述技术方案，加速段为流体二次加速区域，流体首先在动压的作用下经过稳流板倾斜斜面的导向作用直冲进入加速段内，并在加速段进一步加速后直冲进入淬火工作区内，以此达到工件表面所需的淬火流速。

本实用新型进一步设置为：所述动力装置设有多个，其中一个所述动力装置安装于中心流道下侧，其余所述动力装置对应安装于每个分流道下侧。

本实用新型进一步设置为：所述安装外筒的筒底呈圆弧状，位于每个所述分流道下侧的动力装置的进水口方向与中心流道的轴线夹角α均一致，20°≤α≤70°。

通过采用上述技术方案，经过内循环区底部的冷却介质与淬火介质可受圆弧状的安装外筒筒底导向，将淬火工作区出水口流体的动能和出水口到动力装置进水口的高度势能合并成动能，顺势被动力装置进行加速推进动压畜能区，从而减小此处的动能浪费。

本实用新型进一步设置为：所述动力装置为泵轮。

本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进管的一端位于内循环区内并平行于安装外筒的轴线向下延伸。

通过采用上述技术方案，可借用外循环的冷却介质进入内循环区所具有的动能，进一步减小动力装置所产生的能耗，避免因冷却介质进入内循环区内与原本的循环流体流向不一致，二者之间发生干扰而造成动能的抵消。

本实用新型进一步设置为：所述安装外筒侧壁沿其中心轴方向对称开设有安装槽，所述动压蓄能区的侧壁固定设置有与安装槽滑移连接的安装杆。

通过采用上述技术方案，利用安装杆与安装槽的滑移可将整个淬火内筒从安装外筒内吊出，从而方便对淬火内筒以及动力装置进行检修。

本实用新型进一步设置为：所述安装外筒侧壁沿其中心轴方向对称开设有定位槽，所述淬火工作区的侧壁固定设置有与定位槽滑移连接的定位杆。

通过采用上述技术方案，对准定位杆与定位槽以及安装杆与安装槽后，即可进一步定位淬火内筒与安装外筒的相对位置，使得淬火内筒在吊装下沉时不易发生偏移。

本实用新型进一步设置为：所述安装外筒的开口处设有溢流槽，所述溢流槽内设有热介质出管。

通过采用上述技术方案，为了平衡淬火介质的热量，控制介质的有效淬火温度，利用热介质出口处设计有溢流槽，可与外冷却装置联接形成外循环冷却系统，控制冷却介质的温度。

综上所述，本实用新型的有益技术效果如下：

本节能型淬火流槽充分利用了外循环冷却介质的动能和内循环区内的液体动量，通过动压蓄能区将各分动力装置所产生的动能集结于一室，最终通过淬火工作区的淬火介质匀速向上推进，满足了大型活塞杆表面淬火要求，并有效收集了淬火工作区出口处冷却介质的动能和淬火流槽高度的势能进行有效转换，降低了循环能量的损耗，大幅地节约淬火流槽的动能损失，降低了由于流速要求而未加利用动能所选择的大功率泵送系统，整体结构紧凑，既节约了投入成本，又节约了使用成本，节能效果非常明显，功率配置极小。

附图说明

图1是本实用新型中用于体现整体的结构示意图；

图2是图1中沿A-A方向的剖视图；

图3是现有技术中用于体现待淬火活塞杆的结构示意图。

图中，1、淬火内筒；11、淬火工作区；111、定位杆；12、动压蓄能区；121、中心流道；122、稳流板；123、分流道；124、加速段；125、安装杆；2、安装外筒；21、冷却介质进管；22、安装槽；23、定位槽；3、动力装置；4、溢流槽；41、热介质出管；5、内循环区；6、活塞杆本体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，为本实用新型公开的一种节能型淬火流槽，包括内外同轴心设置的淬火内筒1与安装外筒2，淬火内筒1包括上下连通的淬火工作区11和动压蓄能区12，安装外筒2的内侧壁沿其轴向对称开设有安装槽22与定位槽23，位于动压蓄能区12与淬火工作区11的侧壁沿各自的轴向分别对称固定有安装杆125与定位杆111，安装杆125与定位杆111的轴向相互垂直。吊装淬火内筒1，对准安装杆125与安装槽22、定位杆111与定位槽23的位置，安装杆125位于安装槽22内滑移，当安装杆125与安装槽22的槽底抵接时，淬火内筒1与安装外筒2的位置相对固定，此过程中定位杆111与定位槽23滑移也可起辅助导向作用。

如图1和2所示，位于安装外筒2与淬火内筒1之间形成有内循环区5，内循环区5内装有用于淬火工件的水。工件吊装于淬火工作区11内，位于动压蓄能区12底部设有动力装置3，动力装置3可将内循环区5内的水先引入动压蓄能区12再进入至淬火工作区11内进行淬火。动压蓄能区12内侧壁沿其周向阵列设置有多个稳流板122，稳流板122朝向动压蓄能区12的一侧固定连接有同一中心流道121，中心流道121与淬火工作区11同轴线，相邻的稳流板122与中心流道121之间即形成有与淬火工作区11连通的分流道123。本实施例中的稳流板122设为四个，即分流道123为四个；动力装置3采用泵轮，泵轮设置数量为五个，其中一个位于中心流道121正下方，其余四个则分别与对应的分流道123连通。

如图1所示，位于安装外筒2的上端开口外侧壁设有溢流槽4，溢流槽4的槽底设有热介质出管41，同时位于安装外筒2的侧壁还连接有冷却介质进管21，冷却介质进管21的一端位于内循环区5内并平行于安装外筒2的轴线向下延伸。冷却介质进管21内可通入冷却水，用于对内循环区5内淬火后的水进行降温，最终部分的冷却水与淬火水溢流至溢流槽4内并向外排出，通过换热器(图中未示出)换热后可再通入冷却介质进管21，其余水则由淬火工作区11的顶端开口进入内循环区5循环。此过程中可有效利用淬火工作区11出口处和淬火流槽整体高度的势能间的转换，使得流体进入动压蓄能区12时具有较大的动能，大幅降低了循环能量的损耗，同时冷却介质进入内循环区5时也与其内部本身流体流向一致，因此可借用外循环冷却介质的动能，进一步增强流体位于动压蓄能区12进口处的动能，从而减小动力装置3为提供流体高流速所产生的能耗。

如图1所示，为使水可顺势进入动压蓄能区12而进一步地减小动能损失，将安装外筒2的筒底设置呈圆弧状，位于每个分流道123下侧的泵轮进水口方向也设置为倾斜状态，倾斜方向与中心流道121的轴线夹角α均位于20°≤α≤70°，本实施例中α取45°。

如图1所示，将动压蓄能区12内位于稳流板122上方的区域定义为加速段124，其中稳流板122远离动力装置3的侧面朝向中心流道121倾斜，加速段124的内径沿动压蓄能区12朝向淬火工作区11的方向呈渐缩趋势。根据流量方程Q=SV可知，当水流经泵轮泵入动压蓄能区12内并通入淬火工作区11内时，稳流板122既可在各个分流道123与中心流道121汇流时减小每束水流之间的紊流影响而降低动能，同时其顶部的斜面又可对水流进行引导，使得水流在加速区内产生集束效应，淬火工作区11内的水流速度增加而达到淬火流速要求，且由于淬火工作区11的横截面积各处均相等，故其内部的流体速度始终不变，经过淬火工件表面的流速则保持均匀，从而使工件表面淬火硬度近乎保持一致。在具体实施过程中，动压蓄能区12、加速段124以及淬火工作区11的内径可根据淬火工件的直径、长度以及其他淬火要求(如淬火流速、硬度)进行适应性变化。

上述实施例的实施原理为：初始状态时，内循环区5与淬火工作区11内装满水，通过行车将活塞杆本体6吊装沉浸于淬火工作区11内，该活塞杆本体6长度为3m，最大直径为0.8m。启动动力装置3，泵轮可将输入的机械功转换为水的动能，经过动压蓄能区12蓄能后集束式地冲向淬火工作区11，在此过程中冷却介质进管21内持续通入冷却水进行热交换降温，热交换的水则会从淬火工作区11流入至溢流槽4内向外排出。

其中，内循环区5内整体水温保持于20℃-30℃之间，泵轮的输出功率为40KW，淬火工作区11内的流体流速使用流速仪进行测量后，流速可达到1.2m/s，活塞杆本体6的表面硬度使用布氏硬度计进行了测量，沿其长度方向进行了分段打点，其中杆头布氏硬度(单位HB20N/mm²)为56、55、54、52、55、53，杆体布氏硬度(单位HB20N/mm²)为54、52、55、53、52、55，杆尾布氏硬度(单位HB20N/mm²)为55、53、52、55、54、53，均满足淬火要求。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种节能型淬火流槽，其特征在于：包括相对固定且同轴心设置的淬火内筒(1)与安装外筒(2)，所述淬火内筒(1)包括上下连通的淬火工作区(11)和动压蓄能区(12)，所述淬火工作区(11)的横截面积沿其长度方向一致，所述动压蓄能区(12)朝向安装外筒(2)筒底的一侧设有动力装置(3)，所述安装外筒(2)侧壁设有冷却介质进管(21)；

所述淬火内筒(1)与安装外筒(2)之间形成有内循环区(5)，所述内循环区(5)的底部、动力装置(3)、动压蓄能区(12)、淬火工作区(11)、内循环区(5)顶部构成循环线路，冷却介质与淬火介质依次经过所述内循环区(5)的底部、动力装置(3)、动压蓄能区(12)、淬火工作区(11)、内循环区(5)顶部并排出所述安装外筒(2)。

2.根据权利要求1所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述动压蓄能区(12)内同轴心设置有中心流道(121)，所述中心流道(121)的侧壁沿其周向均匀设置有稳流板(122)，所述稳流板(122)远离中心流道(121)的一侧与动压蓄能区(12)的侧壁，相邻所述稳流板(122)之间形成有分流道(123)。

3.根据权利要求2所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述稳流板(122)远离动力装置(3)的侧面朝向所述中心流道(121)倾斜，所述动压蓄能区(12)内位于稳流板(122)上方的区域为加速段(124)，所述加速段(124)的内径沿动压蓄能区(12)朝向淬火工作区(11)的方向呈渐缩趋势。

4.根据权利要求1所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述动力装置(3)设有多个，其中一个所述动力装置(3)安装于中心流道(121)下侧，其余所述动力装置(3)对应安装于每个分流道(123)下侧。

5.根据权利要求4所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述安装外筒(2)的筒底呈圆弧状，位于每个所述分流道(123)下侧的动力装置(3)的进水口方向与中心流道(121)的轴线夹角α均一致，20°≤α≤70°。

6.根据权利要求1所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述动力装置(3)为泵轮。

7.根据权利要求1所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述冷却介质进管(21)的一端位于内循环区(5)内并平行于安装外筒(2)的轴线向下延伸。

8.根据权利要求1所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述安装外筒(2)侧壁沿其中心轴方向对称开设有安装槽(22)，所述动压蓄能区(12)的侧壁固定设置有与安装槽(22)滑移连接的安装杆(125)。

9.根据权利要求8所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述安装外筒(2)侧壁沿其中心轴方向对称开设有定位槽(23)，所述淬火工作区(11)的侧壁固定设置有与定位槽(23)滑移连接的定位杆(111)。

10.根据权利要求1所述的一种节能型淬火流槽，其特征在于：所述安装外筒(2)的开口处设有溢流槽(4)，所述溢流槽(4)内设有热介质出管(41)。

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