CN211999830U - 一种用于箱式工件的淬火冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于箱式工件的淬火冷却系统，属于热处理淬火冷却设备技术领域。本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，包括淬火池池体、搅拌系统以及能够吊装工件往复运动的吊装系统，所述搅拌装置从上方对称安装在淬火池池体内部两侧；所述搅拌装置之间设置有导流装置，所述导流装置包括多层对称分布的导流板，利用搅拌系统中的螺旋桨叶片的推力和各层导流板之间形成的淬火液流通通道来控制淬火池中的液流；所述淬火液流通通道出口处可拆卸安装有与淬火液流通通道形状相适配的限制模块，以减小液流与限制模块撞击时的速度损失；淬火池池体还外接有循环冷却系统，以降低淬火池内淬火液温度，提高淬火介质的冷却效率。

Description

一种用于箱式工件的淬火冷却系统

技术领域

本实用新型涉及热处理淬火冷却设备技术领域，更具体地说是一种用于箱式工件的淬火冷却系统。

背景技术

热处理过程中的加热和冷却速度是非常重要的，对于大型工件、异形件等来说，存在不利于热处理的设计缺陷的工件，加热速度需控制在一定范围内，否则会造成工件各部分温差过大，并产生热应力和变形；冷却速度则需视不同的热处理方法来选择。

冷却速度从大到小依次为：淬火、正火、回火、退火。钢的淬火是将钢加热到A_c3或A_c1以上温度，保温一段时间后使其完全奥氏体化之后，再进行快速冷却的金属热处理工艺。淬火的目的是使钢获得均匀的马氏体组织。对淬火后的钢进行不同温度的回火，可以使钢获得符合服役要求的强度、硬度、耐磨性、耐疲劳等性能。淬火时，工件在发生物态变化的淬火介质中(如水、油)冷却，其表面会形成蒸汽膜，使表面不能与淬火介质直接接触，热量只能通过蒸汽膜交换，严重阻碍工件的冷却。淬火介质的温度、流动、压力和工件的表面积及粗糙度都会影响淬火介质的冷却能力。

对于石油压裂泵液力端阀箱这类体积较大的箱式工件，可以通过控制淬火介质的流动，使淬火池内的介质保持较低且均匀的温度，从而提高淬火介质的冷却能力。淬火时，淬火池内淬火介质温度的均匀性及冷却速度决定了调质件的机械性能，从而要求淬火搅拌系统具有高效性。目前，国内外淬火池搅拌多采用池底安装旋转叶片，并采用大功率电机带动叶片旋转的方式进行，但对于大型淬火池，搅拌流速不能满足淬火要求，并且，采用池底搅拌的方式，在维修叶片时，需要将淬火池内的淬火介质全部转移，使得维修时间长、难度大。

经检索，关于解决上述淬火介质温度均匀一致性问题，目前已有相关专利公开。如，中国专利申请号为：201620999428.6、公开日为：2016年8月31日的实用新型专利，公开了一种大型旋转导流式高效搅拌淬火池，包括若干搅拌系统，所述搅拌系统包括固设于所述淬火池池底的水平导流筒，自所述水平导流筒的一端往上依次固接有竖直导流筒和搅拌筒，所述搅拌筒上口通过可拆式连接固定有机壳，搅拌筒内设置有通过轴承与所述机壳连接的搅拌轴，所述搅拌轴下端固接有螺旋桨，上端伸至机壳内并连接有驱动其转动的驱动装置，搅拌筒上高于所述螺旋桨的位置开设有进液口；本实用新型可实现淬火介质温度均匀一致，保证良好的淬火效果及淬火效率。但该装置使用的导流筒占用空间大，降低了淬火池的空间利用率，而且每个导流筒都需要配备一组搅拌装置，生产需要的投入较大。此外，导流筒的位置固定，只能起到淬火液的搅拌作用，对于工件表面蒸汽膜的冲刷能力差，功能单一。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术中淬火池内淬火液流动性差、温度不均匀等问题，本实用新型设计了一种用于箱式工件的淬火冷却系统，采用对称分布的多层导流板替代了导流管，所述导流板各层之间形成淬火液流通通道，使得成本低，占用空间小，可以提高淬火池的利用火效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种用于箱式工件的淬火冷却系统，包括淬火池池体，所述淬火池池体为顶部敞口内部空心的长方体结构；所述搅拌装置从上方对称安装在淬火池池体内部两侧，并通过驱动装置驱动，所述驱动装置安装在淬火池池体池顶两侧；所述搅拌装置之间设置有导流装置，所述导流装置包括导流板，所述导流板在淬火池池体底部呈多层、对称分布，并位于淬火液液面高度以下位置，采用对称分布的多层导流板替代了导流管，所述导流板各层之间形成淬火液流通通道，与传统的导流管相比，导流板成本低，占用空间小，可以提高淬火池的利用火效率。

进一步的技术方案，所述淬火液流通通道出口处可拆卸安装有限制模块，所述限制模块底部为弧形并与淬火液流通通道形状相适配，以减小液流与限制模块撞击时的速度损失，加大液流对工件表面蒸汽膜的冲击作用；且限制模块上表面设计为平面可以作为限制箱式工件在淬火池中的最低点的支撑平台，避免箱式工件在下降的过程中碰撞到底部导流板引起的不必要损失。

进一步的技术方案，所述搅拌装置通过外设的控制箱控制启动，所述搅拌装置包括连杆和螺旋桨叶片，所述连杆上端与驱动装置上的变速器传动连接，并通过驱动装置上的电机驱动；配合使用多层导流板，通过螺旋桨叶片推动能够将淬火介质输送到淬火池内的各个部位，从而有效解决了淬火池内循环死区的问题，促使池内温度均匀化；与压缩空气搅拌的方法相比，螺旋桨搅拌可以减少淬火液(尤其是淬火油)与空气的接触，减少淬火介质的氧化；另外，采用了可变速的搅拌装置，针对不同黏性的淬火介质可以选择不同的转速，从而保证淬火介质的流动性。

进一步的技术方案，所述螺旋桨叶片选用机翼型螺旋桨，所述螺旋桨叶片的叶片数量为3～4片，叶片螺旋角度为25～35°，以增大搅拌效果，从而增加淬火液流速。

进一步的技术方案，还包括吊装系统，所述吊装系统包括导轨，所述导轨对称设置在所述淬火池池体外侧面，并沿着所述淬火池池体长度方向固定安装；所述导轨上沿其长度方向可移动连接有气缸，所述气缸上方固定安装有悬架，所述悬架架设安装在所述淬火池池体上方，所述悬架上还固定安装有挂钩，所述挂钩用于吊装箱式工件；所述吊装系统能够在水平和竖直的方向上进行往复移动，箱式工件悬挂在悬架上后，通过气缸控制其在淬火池内的深度，通过导轨控制其在水平方向的移动，利用淬火液的循环和箱式工件的往复运动达到强化去除蒸汽膜的效果，从而加快箱式工件的冷却速率。

进一步的技术方案，淬火池池体还外接有循环冷却系统，所述循环冷却系统包括冷却池，所述冷却池通过外接排液管与淬火池池体底部设有的过滤器Ⅰ相连通，使淬火池内的高温淬火液能在流量控制阀的控制下依靠自重以一定流速排入冷却池中，高温淬火液从淬火池内流入冷却池内冷却后用于下一轮温度调节，通过在排液管上增设过滤器Ⅰ，以保证淬火介质的清洁，并能够防止淬火介质中的机械杂质阻塞管道。

进一步的技术方案，所述冷却池还外接有抽液管，所述抽液管的抽液口通入淬火池池体内，所述冷却池内的淬火液能够通过抽液管排入淬火池池体中；所述抽液管中部靠近冷却池一端分别设置有过滤器Ⅱ和抽液泵；当淬火池池体内的淬火液温度过高时，使用抽液泵将淬火池池体内的低温淬火液通过抽液管抽入冷却池内，从而对淬火池内进行降温；利用循环冷却系统对冷却池内的淬火液进行冷却，通过在抽液管上增设过滤器Ⅱ，以保证淬火介质的清洁，并能够防止淬火介质中的机械杂质阻塞管道。

进一步的技术方案，所述冷却池内部设有冷却水管，所述冷却水管一端通入水箱，另一端连接在水泵上；从淬火池池体内流入冷却池中的高温淬火液集中在冷却水管周围，启动水泵，抽取水箱内的水，使得冷却水管中充满冷却水，从而对高温淬火液进行降温冷却。

进一步的技术方案，所述淬火池池体内还设置有温度感应器，所述温度感应器位于所述淬火液流通通道出口处，且位于淬火液液面高度以下位置，观察温度感应器显示的温度，当淬火介质的温度高于其最佳使用温度上限时，启动循环冷却系统，降低淬火池内淬火液温度，提高淬火介质的冷却效率。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，采用对称分布的多层导流板替代了导流管，并利用螺旋桨叶片的推力和导流板与限制模块之间形成的淬火液流通通道来控制淬火池中的液流，使得淬火池中的液流形成一个自下而上的液流形态，上升的液流能够冲击大型工件表面蒸汽膜，使蒸汽膜快速破裂，提高工件的浸润速度，提升淬火效率；与传统的导流管相比，导流板成本低，占用空间小，可以提高淬火池的利用率；此外，多层导流板可以将螺旋桨推动的介质输送到淬火池内的各个部位，有效解决了淬火池内循环死区的问题，促使池内温度均匀化；与压缩空气搅拌的方法相比，螺旋桨搅拌可以减少淬火液(尤其是淬火油)与空气的接触，减少淬火介质的氧化；

(2)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，所述限制模块上表面水平，其底部为弧形并与淬火液流通通道形状相适配，从而减小导流板液流出口的宽度，在螺旋桨推力不变的情况下，液流的流量不变，减小出口宽度可以加大液流出口处的液流流速，并且减小液流与限制模块撞击时的速度损失，加大液流对工件表面蒸汽膜的冲击作用；限制模块上表面设计为平面可以作为限制箱式工件在淬火池中的最低点的支撑平台，避免箱式工件在下降的过程中碰撞到底部导流板引起的不必要损失；

(3)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，吊装系统能够带动工件在水平和竖直的方向上进行往复移动，工件悬挂在悬架上后，气缸用于控制其在淬火池内的深度，导轨用于控制其在水平方向的移动，通过淬火液的循环和工件的往复运动达到强化去除蒸汽膜的效果，更有利于加快大型工件的冷却速率；

(4)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，采用多个对称分布的顶置式螺旋桨叶片来推动液流，有效克服了底置式的螺旋桨叶片可能被大型工件上的氧化皮、渣子等覆盖的缺点；

(5)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，采用了可变速的搅拌装置，针对不同黏性的淬火介质可以选择不同的转速，从而保证淬火介质的流动性；

(6)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，所述螺旋桨叶片选用机翼型螺旋桨，所述螺旋桨叶片的叶片数量为3～4片，叶片螺旋角度为25～35°，二者协同作用，可有效增大搅拌效果，从而增加淬火液循环流速；

(7)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，通过观察温度感应器显示的温度，当淬火介质的温度高于其最佳使用温度上限时，启动循环冷却系统，降低淬火池内温度，提高淬火介质的冷却效率；

(8)本实用新型的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，循环冷却系统不仅具有加速高温淬火介质冷却的效果，同时在循环的过程中通过增设过滤器Ⅰ和过滤器Ⅱ对淬火介质进行两道过滤程序，一方面能够防止淬火介质中的机械杂质阻塞管道，另一方面还能够保证淬火介质的清洁。

附图说明

图1为本实用新型的淬火冷却系统结构示意图；

图2为本实用新型的淬火池池体左视剖面结构示意图；

图3为本实用新型中冷却池俯视内部结构示意图；

图4为本实用新型中冷却池右视内部结构示意图。

图中：1-淬火池池体；2-驱动装置；3-搅拌装置；4-导流装置；5-吊装系统；6-循环冷却系统；7-控制箱；8-温度感应器；9-箱式工件；10-淬火液液面；11-过滤器Ⅰ；12-排液管；13-流量控制阀；21-电机；22-变速器；31-连杆；32-螺旋桨叶片；40-淬火液流通通道；41-导流板；42-限制模块；51-气缸；52-导轨；53-悬架；54-挂钩；61-冷却池；62-水箱；63-冷却水管；64-水泵；65-抽液泵；66-过滤器Ⅱ；67-抽液管。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

实施例1

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，如图1所示，包括淬火池池体1，所述淬火池池体1为顶部敞口内部空心的长方体结构；如图2所示，所述搅拌装置3从上方对称安装在淬火池池体1内部两侧，并通过驱动装置2驱动，所述驱动装置2安装在淬火池池体1池顶两侧；所述搅拌装置3之间设置有导流装置4，所述导流装置4包括导流板41，所述导流板41在淬火池池体1底部呈3层、对称分布，并位于淬火液液面10高度以下位置，采用对称分布的多层导流板41替代了导流管，所述导流板41各层之间形成淬火液流通通道40，与传统的导流管相比，导流板41成本低，占用空间小，可以提高淬火池的利用率。

实施例2

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：如图2所示，每层导流板41的出口处根据其深度设置了对应高度的限制模块42，所述限制模块42可拆卸安装在淬火液流通通道40出口处，所述限制模块42底部为弧形并与淬火液流通通道40形状相适配，以减小液流与限制模块42撞击时的速度损失，加大液流对工件表面蒸汽膜的冲击作用；且限制模块42上表面设计为平面可以作为限制箱式工件9在淬火池中的最低点的支撑平台，避免箱式工件9在下降的过程中碰撞到底部导流板41引起的不必要损失。

实施例3

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于：如图2所示，所述搅拌装置3通过外设的控制箱7控制启动，所述搅拌装置3包括连杆31和螺旋桨叶片32，所述螺旋桨叶片32的叶片数量为3～4片，叶片螺旋角度为25～35°，所述螺旋桨叶片24选用机翼型螺旋桨，使得搅拌效果更好，从而增加淬火液的循环流速；所述连杆31上端与驱动装置2上的变速器22传动连接，并通过驱动装置2上的电机21驱动；配合使用多层导流板41，螺旋桨叶片32正对弧形导流板41板面，通过螺旋桨叶片32推动能够将淬火介质输送到淬火池内的各个部位，从而有效解决了淬火池内循环死区的问题，促使池内温度均匀化；与压缩空气搅拌的方法相比，螺旋桨搅拌可以减少淬火液(尤其是淬火油)与空气的接触，减少淬火介质的氧化；另外，采用了可变速的搅拌装置，针对不同黏性的淬火介质可以选择不同的转速，从而保证淬火介质的流动性。

实施例4

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，基本结构同实施例3，不同和改进之处在于：如图1所示，还包括吊装系统5，所述吊装系统5包括导轨52，所述导轨52对称设置在所述淬火池池体1外侧面，并沿着所述淬火池池体1长度方向固定安装；所述导轨52上沿其长度方向可移动连接有气缸51，所述气缸51上方固定安装有悬架53，所述悬架53架设安装在所述淬火池池体1上方，所述悬架53上还固定安装有挂钩54，所述挂钩54用于吊装箱式工件9；在将气缸51和悬架53调整到合适的位置后，使用行车将需要处理的石油压裂泵阀箱用铁链吊装在悬架挂钩54上，控制气缸51下降使石油压裂泵阀箱浸入淬火池内至液面10以下，再控制气缸51沿导轨52作水平方向的往复运动，通过淬火液的循环和石油压裂泵阀箱的往复运动达到强化去除蒸汽膜的效果，更有利于加快石油压裂泵阀箱的冷却速率。

实施例5

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：如图1、2所示，淬火池池体1还外接有循环冷却系统6，所述循环冷却系统6包括冷却池61，所述冷却池61通过外接排液管12与淬火池池体1底部设有的过滤器Ⅰ11相连通，使淬火池内的高温淬火液能在流量控制阀13的控制下依靠自重以一定流速排入冷却池61中；所述冷却池61还外接有抽液管67，所述抽液管67的抽液口通入冷却池61内，所述抽液管67的排液口通入淬火池池体1内，所述冷却池61内的低温淬火液能够通过抽液管67排入淬火池池体1内；所述抽液管67中部靠近冷却池61一端分别设置有过滤器Ⅱ66和抽液泵65；当淬火池池体1内的淬火液温度过高时，使用抽液泵65将淬火池池体1内的低温淬火液通过抽液管67抽入冷却池61内，从而对淬火池内的淬火液进行降温；当温度达到合适范围停止加注低温淬火液，打开流量控制阀13，将淬火池池体1内相同体积的淬火液排入冷却池61中，冷却后用于下一轮温度调节，淬火液排入冷却池61后，利用循环冷却系统6完成对淬火液的冷却。

本实施例中，循环冷却系统6不仅具有加速高温淬火介质冷却的效果，同时在循环的过程中通过增设过滤器Ⅰ11和过滤器Ⅱ66对淬火介质进行两道过滤程序，一方面能够防止淬火介质中的机械杂质阻塞管道，另一方面还能够保证淬火介质的清洁。

实施例6

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，基本结构同实施例5，不同和改进之处在于：如图3、4所示，所述冷却池61内部设有冷却水管63，所述冷却水管63一端通入水箱62，另一端连接在水泵64上；从淬火池池体1内流入冷却池61中的高温淬火液集中在冷却水管63周围，启动水泵64，抽取水箱62内的水，使得冷却水管63中充满冷却水，从而对高温淬火液进行降温冷却；由于水箱62和水泵64设置在冷却池61外部，所述冷却池61内部仅有环状循环的冷却水管63，从而保证高温淬火液能够充分、快速冷却，且冷却池61内有足够容量以盛放淬火液。

实施例7

本实施例的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，基本结构同实施例6，不同和改进之处在于：如图2所示，所述淬火池池体1内还设置有温度感应器8，所述温度感应器8位于所述淬火液流通通道40出口处，且位于淬火液液面10高度以下位置，观察温度感应器8显示的温度，当淬火介质的温度高于其最佳使用温度上限时，启动循环冷却系统6，降低淬火池内淬火液温度，提高淬火介质的冷却效率；

本实施例中，对于温度升高，冷却能力下降的淬火介质(如聚合物水溶液)，根据其最佳淬火温度，可以设定池内温度上限。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于箱式工件的淬火冷却系统，包括淬火池池体(1)和搅拌装置(3)，其特征在于：所述搅拌装置(3)从上方对称安装在淬火池池体(1)内部两侧，并通过驱动装置(2)驱动，所述驱动装置(2)安装在淬火池池体(1)池顶两侧；所述搅拌装置(3)之间设置有导流装置(4)，所述导流装置(4)包括导流板(41)，所述导流板(41)在淬火池池体(1)底部呈多层、对称分布，并位于淬火液液面(10)高度以下位置，所述导流板(41)各层之间形成淬火液流通通道(40)。

2.根据权利要求1所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：所述淬火液流通通道(40)出口处可拆卸安装有限制模块(42)，所述限制模块(42)上表面水平，其底部为弧形并与淬火液流通通道(40)形状相适配。

3.根据权利要求2所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：所述搅拌装置(3)通过外设的控制箱(7)控制启动，所述搅拌装置(3)包括连杆(31)和螺旋桨叶片(32)，所述连杆(31)上端与驱动装置(2)上的变速器(22)传动连接，并通过驱动装置(2)上的电机(21)驱动。

4.根据权利要求3所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：所述螺旋桨叶片(32)的叶片数量为3～4片，叶片螺旋角度为25～35°。

5.根据权利要求4所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：还包括吊装系统(5)，所述吊装系统(5)包括导轨(52)，所述导轨(52)对称设置在所述淬火池池体(1)外侧面，并沿着所述淬火池池体(1)长度方向固定安装；所述导轨(52)上沿其长度方向可移动连接有气缸(51)，所述气缸(51)上方固定安装有悬架(53)，所述悬架(53)架设安装在所述淬火池池体(1)上方，所述悬架(53)上还固定安装有挂钩(54)，所述挂钩(54)用于吊装箱式工件(9)。

6.根据权利要求5所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：淬火池池体(1)还外接有循环冷却系统(6)，所述循环冷却系统(6)包括冷却池(61)，所述冷却池(61)通过外接排液管(12)与淬火池池体(1)底部设有的过滤器Ⅰ(11)相连通，淬火池内的高温淬火液能够在流量控制阀(13)的控制下排入冷却池中。

7.根据权利要求6所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：所述冷却池(61)还外接有抽液管(67)；所述抽液管(67)的抽液口通入冷却池(61)内，其排液口通入淬火池池体(1)内，所述冷却池(61)内的淬火液能够通过抽液管(67)排入淬火池池体(1)中；所述抽液管(67)中部靠近冷却池(61)一端分别设置有过滤器Ⅱ(66)和抽液泵(65)。

8.根据权利要求7所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：所述冷却池(61)内部设有冷却水管(63)，所述冷却水管(63)一端通入水箱(62)，另一端连接在水泵(64)上。

9.根据权利要求8所述的一种用于箱式工件的淬火冷却系统，其特征在于：所述淬火池池体(1)内还设置有温度感应器(8)，所述温度感应器(8)位于所述淬火液流通通道(40)出口处，且位于淬火液液面(10)高度以下位置。

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