TWI504551B - 熱處理收料裝置 - Google Patents

Description

熱處理收料裝置

本發明係關於一種熱處理收料裝置，特別是一種以冷卻液對物件進行冷卻調質的熱處理收料裝置。

所謂「熱處理(heat treatment)」係透過控制溫度與調整冷卻速率來改變材料特性；一般來說，熱處理的對象以固態金屬居多。更詳言之，金屬材料在微觀結構下具有很多細小的晶體稱為晶粒，晶粒的大小、組成可謂影響金屬機械性質最決定性的因素，熱處理即為控制金屬微觀結構下的擴散速率與冷卻速率，以獲得所需的機械性質(例如：硬度、應力-應變性質、韌性、延性、彈性等)。

舉例而言，針對如機械材料、五金零件、汽機車零件等小型的物件的熱處理，其製程中包含了將高溫(約200℃)的小型物件投入相對低溫(約50~80℃)的冷卻液中冷卻調質，及收集油冷後之小型物件以便進行後續製程。

請參照第1圖，其係目前用以油冷及收集小型物件之熱處理收料裝置9，該習知的熱處理收料裝置9大致上包含一入料槽91、一油槽92、一輸送台93及一集料槽94；該入料槽91之開口與該油槽92相對，該輸送台93之一端伸入該油槽92中的底部，另一端與該集料槽94相對，且該輸送台93之表面設有一可循環轉動之輸送帶931。

據此，該入料槽91可導送待油冷之小型物件進入該油槽92中降溫冷卻，再由該輸送台93伸入於該油槽92 中之一端承接油冷後的小型物件，並透過該輸送台93之輸送帶931將該些小型物件帶離該油槽92，及導入該集料槽94中收集。

惟，由於該習知熱處理收料裝置9之輸送台93通常選用具有磁性或密織式之輸送帶931，因此若熱處理之小型物件係由非磁性材料製成時，在導送小型物件離開油槽92的過程中，將因無法被磁吸而時常發生小型物件滑落堆積的問題；即使不考慮磁吸之問題，該些小型零件也常因為與輸送帶931之間的摩擦力不足而滑落堆積，影響該習知熱處理收料裝置9之作業效率。

再者，當欲熱處理之小型物件的體積小至「微型」時，例如微型螺絲、齒輪等鐘錶零件，往往因其重量不足而懸浮在油槽92中，不會落在輸送帶931上，從而無法被導送離開油槽92。另一方面，大容積的油槽92亦須填注大量的冷卻液方可作業，無論是作業時冷卻液溫度控制的成本，或是換冷卻液時的成本，都是相當大的負擔。

除前述習知的熱處理收料裝置9之外，中華民國公告第M431733號「熱處理爐之油水分離裝置」專利案亦使用類似裝置對物件進行熱處理，故同樣具有上述缺點；基於上述原因，習知熱處理收料裝置確實有加以改善之必要。

本發明之目的係提供一種熱處理收料裝置，係可通用於磁性或非磁性物件之熱處理，並使物件可被順暢導送以維持熱處理效率。

本發明之次一目的係提供一種熱處理收料裝置，係可確實導送及收集熱處理後之物件，使物件不會懸浮或堆積於油槽中。

本發明之再一目的係提供一種熱處理收料裝置，係可大量減少冷卻液之用量，以節省成本。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種熱處理收料裝置，用以對一物件進行熱處理，該熱處理收料裝置包含：一循環管路，供一冷卻液流動，該循環管路具有：一處理區，供該冷卻液與該物件進行熱交換，該處理區之二端分別為一接料部及一開口，以分別供該物件進入及離開該循環管路，該處理區設有一加速段，該加速段係呈一倒圓錐狀之螺旋管形態，該接料部係設置於該倒圓錐狀之螺旋管的上端；及一回流區，一端與該處理區的開口相對並形成一擴徑段，另一端為一入液部並連接該處理區的接料部；一濾料盒，設於該開口處，該濾料盒設有一第一濾網；及一加壓件，連通該循環管路並設於該回流區的擴徑段與入液部之間，用以加壓該冷卻液，使該冷卻液在該循環管路中循環流動。

其中，該循環管路的處理區還可以在該加速段與該開口之間設有一減速段，該循環管路在該減速段處呈倒U狀。

該熱處理收料裝置可另設有一供料筒，該供料筒設有一出料口，該出料口連接該處理區之接料部。

該熱處理收料裝置可另設有一冷卻模組，用以控制流動於該循環管路中之冷卻液溫度，該冷卻模組具有一冷卻管，該冷卻管可以繞設於該供料筒之外周面，或是繞設於 該循環管路。

其中，該濾料盒之底部可以與該擴徑段相對，該擴徑段鄰接該濾料盒處的橫截面積等於或大於該濾料盒底部的橫截面積。

其中，該回流區之擴徑段可以設有一第二濾網。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第2圖所示，本發明較佳實施例之熱處理收料裝置係包含有一循環管路1、一濾料盒2及一加壓件3，該循環管路1係用以容裝及輸送冷卻液循環流動之管體，該冷卻液可選擇為水或油，用以冷卻相對高溫的物件，該濾料盒2設於該循環管路1，該加壓件3則用以加壓該冷卻液，使該冷卻液能在該循環管路1中循環流動。

該循環管路1大致上可分為相連接的一處理區1a及一回流區1b，冷卻液與待降溫之物件在該處理區1a中進行熱交換，並在離開該處理區1a時，由該濾料盒2攔留降溫後的物件，冷卻液則通過該濾料盒2並進入該回流區1b，以流動返回該處理區1a而重複循環利用。

更詳言之，該循環管路1在該處理區1a之二端分別為一接料部11及一開口12，該接料部11係用以承接待投入冷卻液中降溫之物件；也就是說，待降溫之物件係從該接料部11進入該循環管路1，藉由在該循環管路1中循環流 動的冷卻液推動或拉引物件，使物件順暢地流動於該循環管路1中，並與冷卻液進行熱交換而冷卻。

該處理區1a之開口12與該濾料盒2相對，使夾帶有冷卻後物件之冷卻液可流入該濾料盒2中，使冷卻後的物件離開該循環管路1的處理區1a，並由該濾料盒2攔擋、收集；在本實施例中，為避免冷卻液四處噴濺，該開口12較佳選擇設置於該循環管路1的一側管壁，使冷卻液與物件不會朝無法預期的方向飛濺，可減少冷卻液之損耗量。

在本實施例中，為便於集中收集且有序地對該循環管路1之處理區1a內部供料，該熱處理收料裝置可選擇在鄰近該接料部11處設置一供料筒4，該供料筒4設有一出料口41，該出料口41連接該處理區1a之接料部11；該供料筒4較佳呈倒錐狀，且該出料口41設於該供料筒4之底部，以便該供料筒4中的物件能夠順暢地通過該出料口41，而由該接料部11進入該循環管路1之處理區1a中。

此外，該循環管路1之處理區1a可設有一加速段13，使初落入該處理區1a中的物件可加速離開該接料部11處，避免物件堵塞於該接料部11。在本實施例中，該加速段13可選擇為呈倒圓錐狀之螺旋管形態，而該接料部11係設置於該倒圓錐狀之螺旋管的上端，據以透過降低壓力與位能的方式提升流速，使物件快速通過，並使物件在進入該加速段13後，能夠與冷卻液均勻攪拌，產生恆溫作用，避免過熱而使物件晶粒粗大從而影響其機械性質；同時，也透過螺旋形態之設計，在不額外佔據過多設置空間之前提下，延長物件在該加速段13中流動的路徑，使物件可 確實完成降溫的作業。

另，該循環管路1之處理區1a還可以在該加速段13之末端與該開口11之間設有一減速段14，該循環管路1在該減速段14處可以概呈倒U狀，以透過驟升循環路徑的方式，快速地減緩從該加速段13中流出之冷卻液與物件的流速，使冷卻液與物件流至該開口12處時的流速不會過快，從而能夠有效減少冷卻液潑濺的情況。

該循環管路1之回流區1b的一端與該處理區1a的開口12相對並形成一擴徑段15，另一端為一入液部16並連接該處理區1a的接料部11，使通過該濾料盒2之冷卻液可由該回流區1b流回該處理區1a而重複循環再利用。其中，該循環管路1在該擴徑段15處係呈管徑較大之形態，並與該濾料盒2之底部相對，使該擴徑段15鄰接該濾料盒2處之橫截面積等於或大於該濾料盒2底部之橫截面積，以確保該循環管路1之擴徑段15可確實承接通過該濾料盒2之冷卻液，避免冷卻液之流失並維持作業環境之整潔。

該濾料盒2係設於該循環管路1之開口12處，該濾料盒2設有一第一濾網21，並與該循環管路1之擴徑段15相接，該第一濾網21之網目小於在冷卻液中流動降溫之物件，且該第一濾網21較佳設於該濾料盒2之底部；據此，該濾料盒2可承接從該開口12處流出的冷卻液與物件，並由該第一濾網21將物件攔留在該濾料盒2中，使冷卻液通過該第一濾網21而流入該循環管路1之擴徑段15，以重複循環使用。

另，在本實施例中，該濾料盒2可設有一樞軸22，從 而能夠在該濾料盒2盛裝收集預設重量之物件後，由該樞軸22帶動該濾料盒2相對於該循環管路1產生樞轉，以翻出該循環管路1之開口12，將該濾料盒2中的物件倒入一鄰設於該循環管路1之集料槽5後，再翻轉回原位置，以承接下一批降溫後的物件。舉例而言，該濾料盒2可設有一重量感測器，並電連接一控制器，以於該重量感測器感知該濾料盒2達預設重量值時，透過該控制器控制該樞軸22旋轉，以自動翻轉該濾料盒2。

其中，可以計算每批物件從該循環管路1之接料部11流至該濾料盒2所需的時間，以從該供料筒4處分批供料，使該濾料盒2收集完整批物件而產生翻轉時，直至該濾料盒2翻回原位前，該循環管路1中都沒有殘留的物件流動，以避免有物件未被該濾料盒2所收集而流入該循環管路1之擴徑段15；前述控制方式係熟悉該項技術領域者可以理解及據以實施者，惟該控制方式非為本案所欲保護之標的，故於此不再詳述。但為以防萬一，該回流區1b之擴徑段15中仍較佳設有一第二濾網6，以攔擋漏未由該濾料盒2所收集之物件。

該加壓件3設於該回流區1b的擴徑段15與入液部16之間，該加壓件3可以為一般常見的泵浦並連通該循環管路1，該加壓件3較佳設於鄰近該入液部16處，以對即將循環流回該處理區1a之冷卻液加壓，從而輔助加速該處理區1a之加速段13中的冷卻液，使初落入該接料部11處之物件能夠更容易地被拉引或推動流向該濾料盒2。

該熱處理收料裝置可另設有一冷卻模組7，用以控制 冷卻液維持於預設溫度，防止該循環管路1中的冷卻液因與物件熱交換而過度升溫。在本實施例中，該冷卻模組7具有一冷卻管71，該冷卻管71可選擇繞設於該循環管路1，以由該冷卻模組7直接控制該循環管路1中之冷卻液溫度。於另一實施例中，該冷卻管71可選擇繞設於該供料筒4之外周面，使該供料筒4保持低溫，及在該供料筒4之內部提供一低溫環境，以於高溫物件投入該供料筒4時，由相對低溫的供料筒4與相對高溫之物件進行熱交換，使物件在投入該供料筒4後至落入該循環管路1前已大幅降低溫度；另，一溫度感測器8可設置於該循環管路1，並與該冷卻模組7電連接，用以偵測該循環管路1中冷卻液之溫度，於該溫度感測器8感測到冷卻液之溫度高於預設值時，致動該冷卻模組7運作，以由該冷卻管71降低該冷卻液或供料筒4之溫度。

據由前述結構，由前一製程所提供之高溫物件可被投入該供料筒4中，通過該出料口41以由該接料部11落入該循環管路1的處理區1a中，並由該循環管路1中的冷卻液拉引帶入該處理區1a之加速段13，使物件與冷卻液均勻攪拌而充分熱交換；隨即於物件與冷卻液進入該處理區1a之減速段14時降低流速，再流入該濾料盒2中，由該第一濾網21將物件攔留在該濾料盒2中，並於該濾料盒2收集預設重量之物件後，使該濾料盒2相對於該循環管路1產生樞轉，以將該濾料盒2中的物件倒入該集料槽5中收集；通過該第一濾網21之冷卻液則由該擴徑段15流入該循環管路1之回流區1b，最後由該加壓件3加壓，使冷 卻液由該入液部16注回該循環管路1之處理區1a，以不斷地在該循環管路1中循環流動。

綜上所述，本發明之熱處理收料裝置可藉由在循環管路中循環流動之冷卻液，兼具冷卻及導引物件流動之功能，因此無論是磁性或非磁性之物件，均可由該熱處理收料裝置進行熱處理，且不考慮磁吸力及摩擦力的問題而順暢導送物件，不會有物件易堆積於運載路程中的問題，具有維持熱處理效率之功效。

再且，有別於習知需被動地待物件沉積於輸送帶才能將物件帶離油槽，本發明之熱處理收料裝置可藉由在循環管路中循環流動之冷卻液主動地導引物件流動，並確實將冷卻液與物件均導入濾料盒中以濾出物件，因此無論物件之重量是否可克服冷卻液所提供之浮力，該物件均能確實地被導出收集而不會殘留在該循環管路中，故能進一步地維持熱處理之效率。

本發明之熱處理收料裝置，僅需將冷卻液填充於循環管路中，不必如習知須於大容積的油槽中填注大量的冷卻液，故可大量減少冷卻液之用量，無論是作業時冷卻液溫度控制的成本，或是更換冷卻液時的成本均得以大幅下降。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧循環管路

1a‧‧‧處理區

1b‧‧‧回流區

11‧‧‧接料部

12‧‧‧開口

13‧‧‧加速段

14‧‧‧減速段

15‧‧‧擴徑段

16‧‧‧入液部

2‧‧‧濾料盒

21‧‧‧第一濾網

22‧‧‧樞軸

3‧‧‧加壓件

4‧‧‧供料筒

41‧‧‧出料口

5‧‧‧集料槽

6‧‧‧第二濾網

7‧‧‧冷卻模組

71‧‧‧冷卻管

8‧‧‧溫度感測器

〔習知〕

9‧‧‧熱處理收料裝置

91‧‧‧入料槽

92‧‧‧油槽

93‧‧‧輸送台

931‧‧‧輸送帶

94‧‧‧集料槽

第1圖：習知熱處理收料裝置之結構示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之結構示意圖。

1‧‧‧循環管路

1a‧‧‧處理區

1b‧‧‧回流區

11‧‧‧接料部

12‧‧‧開口

13‧‧‧加速段

14‧‧‧減速段

15‧‧‧擴徑段

16‧‧‧入液部

2‧‧‧濾料盒

21‧‧‧第一濾網

22‧‧‧樞軸

3‧‧‧加壓件

4‧‧‧供料筒

41‧‧‧出料口

5‧‧‧集料槽

6‧‧‧第二濾網

7‧‧‧冷卻模組

71‧‧‧冷卻管

8‧‧‧溫度感測器

Claims (7)

1. 一種熱處理收料裝置，用以對一物件進行熱處理，該熱處理收料裝置包含：一循環管路，供一冷卻液流動，該循環管路具有：一處理區，供該冷卻液與該物件進行熱交換，該處理區之二端分別為一接料部及一開口，以分別供該物件進入及離開該循環管路，該處理區設有一加速段，該加速段係呈一倒圓錐狀之螺旋管形態，該接料部係設置於該倒圓錐狀之螺旋管的上端；及一回流區，一端與該處理區的開口相對並形成一擴徑段，另一端為一入液部並連接該處理區的接料部；一濾料盒，設於該開口處，該濾料盒設有一第一濾網；及一加壓件，連通該循環管路並設於該回流區的擴徑段與入液部之間，用以加壓該冷卻液，使該冷卻液在該循環管路中循環流動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱處理收料裝置，其中，該循環管路的處理區在該加速段與該開口之間設有一減速段，該循環管路在該減速段處呈倒U狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之熱處理收料裝置，另設有一供料筒，該供料筒設有一出料口，該出料口連接該處理區之接料部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之熱處理收料裝置，另設有一冷卻模組，該冷卻模組具有一冷卻管，該冷卻管繞設 於該供料筒之外周面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之熱處理收料裝置，其中，該濾料盒之底部與該擴徑段相對，該擴徑段鄰接該濾料盒處的橫截面積等於或大於該濾料盒底部的橫截面積。
6. 如申請專利範圍第1項所述之熱處理收料裝置，其中，該回流區之擴徑段設有一第二濾網。
7. 如申請專利範圍第1項所述之熱處理收料裝置，另設有一冷卻模組，用以控制流動於該循環管路中之冷卻液溫度，該冷卻模組設有一冷卻管，該冷卻管繞設於該循環管路。