一种用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门的制作方法

本发明属于工业炉技术领域，尤其是涉及一种用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门。

背景技术：

齿轮渗碳热处理通常在井式气体渗碳炉上进行。井式气体渗碳炉属于周期式作业的气体渗碳炉。适合小批量的齿轮渗碳生产作业。目前生产工艺已经非常成熟，产品质量和性能稳定可靠。但是随着齿轮市场需求量的增加，有些企业订单稳定，产品需求量大，于是企业开始逐渐选择大型环形转底式气体渗碳炉(以下简称大型环形转底式气体渗碳炉)进行生产。大型环形转底式气体渗碳炉是连续生产作业，齿轮热处理产量大，但是由于大型环形转底式气体渗碳炉结构型式的制约，它的密封性要比井式气体渗碳炉差很多，因此在大型环形转底式气体渗碳炉上热处理的齿轮，其关键性能指标igo(晶间氧化)很难达到国家标准，导致产品的合格率低。为了提高产品的合格率，保证齿轮渗碳的关键性能指标igo达到国家标准，就需要降低炉外的空气进入大型环形转底式气体渗碳炉内的可能性。

本发明专利是应用在大型环形转底式气体渗碳炉上的一种密封炉门。在大型环形转底式气体渗碳炉的内环侧设计有料盘转移机，该料盘转移机的机械臂手需要在炉内做转移料盘到不同工位的动作，同时也要确保炉内渗碳气氛与外界空气隔绝，因此必须设计与料盘转移机配合使用的用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门。

该用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门是针对内环料盘转移机机械臂在炉内高温下的前后往复运动和上下往复运动的运动特点而设计的密封炉门结构。

该密封炉门与料盘转移机的机械臂配合使用，在内环料盘转移机机械臂在炉内高温下的前后往复运动和上下往复运动的时候，该密封炉门处于滑动状态，但却可以与炉墙外壁的水冷炉门框和内环料盘转移机机械臂之间维持稳定的密封关系不变，这种设计大大降低了炉外的空气进入炉内的可能性，保证了齿轮的关键指标igo达到国家标准，解决了大型环形转底式气体渗碳炉在齿轮渗碳热处理领域应用的技术瓶颈。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门，能够解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门，包括门体、水冷门框、支撑轮装配、压紧调整机构和定滑轮系统，所述水冷门框固定在环形转底炉的通道段的启始位端口，门体通过油脂润滑密封层连接于水冷门框的外端，门体中间设有用于机械臂穿过的机械臂通道，支撑轮装配安装在门体外侧并位于机械臂通道的上下两侧，支撑轮装配的支撑轮滚动连接于机械臂的上下两端；

定滑轮系统安装于环形转底炉的通道段的上方，定滑轮系统包括定滑轮、绳索、配重和支架，定滑轮安装在支架上，绳索绕过定滑轮，绳索的一端连接配重，绳索的另一端连接门体，门体的机械臂通道的四周设有密封单元组，压紧调整机构安装在水冷门框的两侧，通过压紧调整机构来压紧门体两侧的边框。

进一步，所述水冷门框内通过若干个方型条钢隔成两个空腔水套，每个空腔水套都设有一个进水口和一个出水口，水冷门框和通道段之间通过密封垫密封，并通过螺栓螺母固定。

进一步，所述门体的边框处设有一圈油槽，高温润滑油脂由集中润滑系统通过门体上的进油口和油管路打入门体的油槽内，高温润滑油脂再通过油槽均布到门体与水冷门框接触的平面上，形成油脂润滑密封层。

进一步，所述门体的边框上的每条边的油槽均呈高低起伏的波浪形结构。

进一步，所述门体包括外围包裹的一层炉门钢结构以及内部填充的炉门耐材。

进一步，所述压紧调整机构包括安装架、转轴、轴架、钢结构架、滚轮、螺母、螺杆、弹簧、套筒和限位块，安装架固定在通道段外侧的炉体钢板上，螺杆的一端固定在安装架上，螺母、套筒、弹簧和限位块贯穿螺杆，螺母旋合于安装架和套筒之间，螺母顶紧套筒的一端，套筒套在弹簧外，

钢结构架的一端安装滚轮，钢结构架的另一端固定限位块，套筒的一端套在限位块外，限位块在套筒内顶紧弹簧，轴架的一端固定在水冷门框上，轴架的另一端贯穿有转轴，轴架设有转轴的一端插入到钢结构架内，钢结构架通过转轴铰接于轴架，转轴位于钢结构架的靠近中间的位置，

当旋紧螺母时，螺母带动套筒朝向钢结构架的方向移动，压缩弹簧，直至套筒挤压钢结构架，使钢结构架围绕转轴转动一个角度，进而使滚轮压紧门体。

进一步，所述限位块的外壁上设有刻度。

进一步，所述密封单元组包括密封缸套、密封压紧钢套、气密钢环和密封压紧钢环，密封缸套固定在炉门钢结构上，机械臂通道的炉门钢结构的朝通道段的一端的四周折弯形成一圈挡环，密封缸套的朝通道段的一端的四周折弯形成一圈挤压环，密封缸套将两圈油浸石墨盘根和气密钢环封堵在挤压环和挡环之间，气密钢环设于两圈油浸石墨盘根和炉门钢结构之间，气密钢环连通外部的氮气密封系统的氮气管路，气密钢环朝圆心一侧形成一圈凸起，气密钢环和凸起内形成有通氮气的通道，凸起将两圈油浸石墨盘根之间隔出缝隙，使得氮气通入机械臂通道；

密封缸套的远离通道段的一端的四周折弯形成一圈定位环，定位环通过螺栓固定在外部的炉门钢结构上，密封压紧钢套通过螺栓固定在密封缸套的定位环上，密封压紧钢套将五圈油浸石墨盘根、油密封钢环、密封压紧钢环和圆橡胶管密封圈封堵在挤压环和密封压紧钢套之间。

进一步，所述五圈油浸石墨盘根的一端顶紧密封缸套的挤压环，密封压紧钢环压紧于密封压紧钢套和五圈油浸石墨盘根之间，圆橡胶管密封圈挤压于密封压紧钢环和密封压紧钢套之间的缝隙中，油密封钢环插入到五圈油浸石墨盘根内，使五圈油浸石墨盘根之间隔出缝隙，高温油脂通过集中润滑系统的集中润滑管路以及与集中润滑管路相连的油密封钢环均匀的将高温油脂涂抹在料盘转移机的机械臂的四周，五圈油浸石墨盘根和两圈油浸石墨盘根均与料盘转移机的机械臂接触，且五圈油浸石墨盘根、两圈油浸石墨盘根均与料盘转移机的机械臂之间由高温润滑脂润滑填充。

进一步，所述机械臂通道设有三个，每个机械臂通道的上下两边均设有一个支撑轮装配；定滑轮系统设有两个，并排设于门体的上方；门体的左右两侧对称各设五个压紧调整机构。

相对于现有技术，本发明所述的用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门具有以下优势：本案是应用在大型环形转底式气体渗碳炉上的一种密封炉门。在大型环形转底式气体渗碳炉的内环侧设计有料盘转移机，该料盘转移机的机械臂手需要在炉内做转移料盘到不同工位的动作，同时也要确保炉内渗碳气氛与外界空气隔绝，因此必须设计与料盘转移机配合使用的新式密封炉门。

该新式密封炉门是针对内环料盘转移机机械臂在炉内高温下的前后往复运动和上下往复运动的运动特点而设计的密封炉门结构。

该密封炉门与料盘转移机的机械臂配合使用，在内环料盘转移机机械臂在炉内高温下的前后往复运动和上下往复运动的时候，该密封炉门处于滑动状态，但却可以与炉墙外壁的水冷炉门框和内环料盘转移机机械臂之间维持稳定的密封关系不变，这种设计避免了炉外的空气进入炉内的可能性，保证了齿轮的关键指标igo达到国家标准，解决了大型环形转底式气体渗碳炉在齿轮渗碳热处理领域应用的技术瓶颈。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明使用过程的结构示意图；

图2为图1中a-a面剖视图；

图3为本发明的主视图；

图4为图3中b-b面剖视图；

图5为图3中d-d面剖视图；

图6为图4中c-c面剖视图；

图7为本发明的立体结构示意图；

图8为水冷门框的结构示意图；

图9为水冷门框的竖直方向的内部剖面图；

图10为图9的e-e面剖视图；

图11为炉门钢结构的结构示意图；

图12为图11中g向示意图；

图13为图12中h-h面剖视图；

图14为炉门钢结构的立体结构示意图；

图15为炉门钢结构的内部结构示意图；

图16、18为压紧调整机构的立体结构示意图；

图17为图16中a部分刻度的放大示意图；

图19为压紧调整机构的内部结构示意图；

图20为密封单元组的竖直方向的剖视示意图；

图21为图20中b部分的放大示意图；

图22为图20中水平方向的剖视示意图；

附图标记说明：

1-机械臂；2-用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门；3-通道段；4-环形转底炉；5-齿轮工件和料盘；6-机械臂的叉手；7-水冷门框；8-炉门钢结构；9-支撑轮；10-压紧调整机构；11-密封单元组；12-定滑轮系统；13-集中润滑系统；14-氮气密封系统；15-炉门耐材；16-配重；17-钢板；18-机械臂通道；19-方型条钢；20-进水口；21-出水口；22-套筒；23-螺杆；24-进油口；25-集中润滑管路；26-油槽；27-轴架；28-螺母；29-弹簧；30-限位块；31-钢结构架；32-转轴；33-滚轮；34-安装架；35-密封缸套；36-气密钢环；37-两圈油浸石墨盘根；38-氮气管路；39-密封压紧钢套；40-油密封钢环；41-密封压紧钢环；42-五圈油浸石墨盘根；43-圆橡胶管密封圈；44-定位环；45-挡环；46-挤压环；47-凸起。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-22所示，一种用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门，包括门体、水冷门框7、支撑轮装配、压紧调整机构10和定滑轮系统12，所述水冷门框7固定在环形转底炉4的通道段3的启始位端口，门体通过油脂润滑密封层连接于水冷门框7的外端，门体中间设有用于机械臂1穿过的机械臂通道18，支撑轮装配安装在门体外侧并位于机械臂通道18的上下两侧，支撑轮装配的支撑轮9滚动连接于机械臂1的上下两端。

支撑轮9负责支撑料盘转移机的机械臂1。为了保护炉门的密封单元组11不受机械臂1的上升和下降所带来的压力，都是机械臂1带动支撑轮9上升和下降，而支撑轮9固定在炉门上，于是带动炉门上下运动。从而避免了机械臂1的上升和下降时对密封单元组11的压力。提高了密封单元组11的使用寿命，对密封单元组11更好的实现密封的功能起到了锦上添花的作用。料盘转移机的机械臂1的前进和后退时，支撑轮9也随着转动，支撑轮9的转动减少了对机械臂1表面的摩擦，保护了机械臂1的光滑表面免于磨损。

定滑轮系统12安装于环形转底炉4的通道段3的上方，定滑轮系统12包括定滑轮、绳索、配重16和支架，定滑轮安装在支架上，绳索绕过定滑轮，绳索的一端连接配重16，绳索的另一端连接门体。料盘转移机的机械臂1的上升和下降，带动炉门上下运动，由于炉门很重，如果仅仅靠机械臂1的上升和下降来带动炉门的上下运动，则机械臂1收到的竖直方向的压力太大，长期运行下去，容易导致机械臂1弯曲变形。因此为了减轻炉门对机械臂1的压力，配置了用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2的定滑轮系统12。该系统设计有炉门的配重16，配重16通过滑轮与炉门形成一个平衡副，从而减轻了炉门对机械臂的压力。

门体的机械臂通道18的四周设有密封单元组11，压紧调整机构10安装在水冷门框7的两侧，通过压紧调整机构10来压紧门体两侧的边框。

所述水冷门框7内通过前后两个钢板17和若干个方型条钢19隔成两个空腔水套，若干个方型条钢19焊接于两个钢板17之间，每个空腔水套都设有一个进水口20和一个出水口21，水冷门框7和通道段3之间通过密封垫密封，并通过螺栓螺母固定。由于环形转底炉内的温度大约在900度左右，即使是通道段，也要在400～600度左右。因此为了防止炉门框变形，将炉门框设计成水冷形式。详细结构见附图8-10所示。冷却水从下面的两个进水口20分别进入两个水套，再从两个出水口21排出。

所述门体的边框处设有一圈油槽26，高温润滑油脂由集中润滑系统通过门体上的进油口24和油管路25打入门体的油槽26内，高温润滑油脂再通过油槽26均布到门体与水冷门框7接触的平面上，形成油脂润滑密封层。所述门体的边框上的每条边的油槽26均呈高低起伏的波浪形结构。

所述门体包括外围包裹的一层炉门钢结构8以及内部填充的炉门耐材15。用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2的炉门钢结构8与水冷门框之间存在很窄的缝隙，通过高温油脂填充这个缝隙，形成油脂润滑密封层，用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2在水冷门框7上上下滑动时，由于之间有高温油脂的填充，即有效的起到了润滑作用，又起到了油脂密封的作用，有效阻止了炉内的还原气体逸出到炉门外面。高温润滑油脂由集中润滑系统通过炉门上的进油口24和油管路25打入炉门的油槽26内。油脂再通过油槽26均布到炉门与水冷门框7接触的平面上，形成油脂润滑密封层。部分油脂通过油管路25进入炉门与料盘转移机的机械臂1接触的表面，也形成油脂润滑密封层。料盘转移机的机械臂1在前进和后退时，由于炉门与料盘转移机的机械臂1接触的表面之间有高温油脂的填充，即有效的起到了润滑作用，又起到了油脂密封的作用，有效阻止了炉内的还原气体逸出到炉门外面。

所述压紧调整机构10包括安装架34、转轴32、轴架27、钢结构架31、滚轮33、螺母28、螺杆23、弹簧29、套筒22和限位块30，安装架34固定在通道段3外侧的炉体钢板上，螺杆23的一端固定在安装架34上，螺母28、套筒22、弹簧29和限位块30贯穿螺杆23，螺母28旋合于安装架34和套筒22之间，螺母28顶紧套筒22的一端，套筒22套在弹簧29外。

钢结构架31的一端安装滚轮33，钢结构架31的另一端固定限位块30，套筒22的一端套在限位块30外，限位块30在套筒22内顶紧弹簧29，轴架27的一端固定在水冷门框7上，轴架27的另一端贯穿有转轴32，轴架27设有转轴32的一端插入到钢结构架31内，钢结构架31通过转轴32铰接于轴架27，转轴32位于钢结构架31的靠近中间的位置。所述限位块30的外壁上设有刻度。

当用扳手旋紧螺母28时，螺母28带动套筒22朝向钢结构架31的方向移动，压缩弹簧29，直至套筒22挤压钢结构架31，使钢结构架31围绕转轴32转动一个角度，进而使滚轮33压紧门体。反之则会松开门体。为了保证对炉门的压紧调整的力量均匀，整个炉门两侧均布了数个压紧调整机构。

用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2的钢结构与水冷门框7之间存在很窄的缝隙。这个缝隙就是通过这些压紧调整机构10调整的。缝隙太宽，则为了保证密封，油脂消耗量增加。缝隙太窄，则炉门与水冷门框7之间的滑动摩擦力增大。因此需要根据实际生产运行情况，调整到合适的数值，并通过限位块30上的刻度加以显示。

所述密封单元组11包括密封缸套35、密封压紧钢套39、气密钢环36和密封压紧钢环41，密封缸套35固定在炉门钢结构8上，机械臂通道18的炉门钢结构8的朝通道段3的一端的四周折弯形成一圈挡环45，密封缸套35的朝通道段3的一端的四周折弯形成一圈挤压环46，密封缸套35将两圈油浸石墨盘根37和气密钢环36封堵在挤压环46和挡环45之间，气密钢环36设于两圈油浸石墨盘根37和炉门钢结构8之间，气密钢环36连通外部的氮气密封系统14的氮气管路38，气密钢环36朝圆心一侧形成一圈凸起47，气密钢环36和凸起47内形成有通氮气的通道，凸起47将两圈油浸石墨盘根37之间隔出缝隙，使得氮气通入机械臂通道18，吹到料盘转移机的机械臂1上，起到气封的作用；两圈油浸石墨盘根37与料盘转移机的机械臂1接触，之间由高温润滑脂润滑填充。两圈油浸石墨盘根37是第一道密封。

密封缸套35的远离通道段3的一端的四周折弯形成一圈定位环44，定位环44螺栓固定在外部的炉门钢结构8上，密封压紧钢套39通过螺栓固定在密封缸套35的定位环44上，密封压紧钢套39将五圈油浸石墨盘根42、油密封钢环40、密封压紧钢环41和圆橡胶管密封圈43封堵在挤压环46和密封压紧钢套39之间。

所述五圈油浸石墨盘根42的一端顶紧密封缸套35的挤压环46，密封压紧钢环41压紧于密封压紧钢套39和五圈油浸石墨盘根42之间，圆橡胶管密封圈43挤压于密封压紧钢环41和密封压紧钢套39之间的缝隙中，油密封钢环40插入到五圈油浸石墨盘根42内，使五圈油浸石墨盘根42之间隔出缝隙，高温油脂通过集中润滑系统13的集中润滑管路25以及与集中润滑管路25相连的油密封钢环40均匀的将高温油脂均匀涂抹在料盘转移机的机械臂1的四周，五圈油浸石墨盘根42和两圈油浸石墨盘根37均与料盘转移机的机械臂1接触，且五圈油浸石墨盘根42、两圈油浸石墨盘根37均与料盘转移机的机械臂1之间由高温润滑脂润滑填充。五圈油浸石墨盘根42是第二道密封。

密封压紧钢环41压紧圆橡胶管密封圈43，使圆橡胶管密封圈43严密压在料盘转移机的机械臂1上。圆橡胶管密封圈43是第三道密封。

这三道密封与高温润滑油脂的润滑密封和氮气的密封共同组成了炉门的密封单元组11。当料盘转移机的机械臂1前进和后退时，该密封单元组11有效的将炉外的空气与炉内的还原气体隔离开来，起到了非常好的密封效果。

集中润滑系统13将高温润滑脂均匀的分配到需要润滑的位置，即炉门与水冷门框7的润滑位置和密封单元组11与料盘转移机机械臂1之间的润滑位置。

氮气密封系统14通过管路和气密钢环将氮气吹到密封单元组11与料盘转移机机械臂之间，既起到了气封的作用，又对降低机械臂1以及其上面的润滑油脂的温度起到了一定的作用。

用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2内填充有炉门耐材15，由于环形转底炉内的温度大约在900度左右，即使是通道段，也要在400～600度左右。因此为了防止炉门受热变形，在炉门的内侧设计的纤维衬隔热。

所述机械臂通道18设有三个，每个机械臂通道18的上下两边均设有一个支撑轮装配；定滑轮系统12设有两个，并排设于门体的上方；门体的左右两侧对称各设五个压紧调整机构10。

使用过程：

当环形转底炉内的齿轮工件和料盘5需要从炉内进出料工位移动到淬火等待工位时，这个动作需要料盘转移机来完成。

整个出料动作流程描述如下：

料盘转移机的机械臂1前进一个行程，将料盘转移机的机械臂的叉手6运动到料盘的下面，然后料盘转移机的机械臂的叉手6托起料盘5到一定的高度，使其脱离环形转底炉的炉底，然后，料盘转移机的机械臂1再前进一个行程，将料盘转移机的机械臂1的叉手6运动到淬火等待工位，然后料盘转移机的机械臂1的叉手6将料盘放下到淬火等待工位上，然后料盘转移机的机械臂1及其叉手6退回到通道段3的启始位。

整个动作简单描述如下：料盘转移机的机械臂1及其叉手始终做前进，上升，前进，下降，退回。在这期间，用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2跟着机械臂1的动作做上升、下降的往复滑动。

当环形转底炉内的齿轮工件和料盘5需要从到淬火等待工位移动到炉内进出料工位时，这个动作需要料盘转移机来完成。

整个进料动作流程描述如下：

料盘转移机的机械臂1前进一个很长距离的行程，将料盘转移机的机械臂的叉手6运动到料盘5的下面，然后料盘转移机的机械臂的叉手6托起料盘5到一定的高度，使其脱离淬火等待工位的垫块，然后，料盘转移机的机械臂1再退回一个行程，料盘转移机的机械臂的叉手6托着齿轮工件和料盘5运动到炉内进出料工位，然后料盘转移机的机械臂1下降到一定高度，料盘转移机的机械臂的叉手6将料盘5下放到环形转底炉进出料工位的炉底上，然后料盘转移机的机械臂1及其叉手6退回到通道段3的启始位。

整个动作简单描述如下：料盘转移机的机械臂1及其叉手始终做前进，上升，后退，下降，再后退。在这期间，用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2跟着机械臂1的动作做上升、下降的往复滑动。

在机械臂1做前进，后退，上升，下降等运动时，用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2在跟随上下滑动的同时，始终保持与机械臂1之间的密封，始终保持与炉门水冷框之间的密封。

在大型环形转底式气体渗碳热处理炉设备对齿轮进行渗碳热处理的工作流程中，只有在进出料的时候，淬火槽门才不得不打开。带有齿轮的料盘在环形转底炉进出料工位和淬火槽的淬火等待工位之间的转移工作，是由内环料盘转移机的机械叉臂手负责的，而内环料盘转移机的机械叉臂手自始自终在通道段3和环形转底炉以及淬火槽内工作，在任务等待时，是停留在通道段内待命的。而且内环料盘转移机的机械臂1与用于齿轮渗碳热处理的滑动密封炉门2是密封装配。因此确保了料盘在环形转底炉进出料工位和淬火槽的淬火等待工位转移时没有外界的空气进入炉内。这就大大降低了炉外的空气进入炉内的可能性，保证了齿轮的关键指标igo达到国家标准，解决了大型环形转底式气体渗碳炉在齿轮热处理领域应用的技术瓶颈。

效果验证：

生产条件：

环形转底炉热处理温度930℃，材料18crnimo7-6，环形转底炉内各区的碳势：渗碳区1.15％，扩散区0.72％，再加热区0.7％。

淬火后工件测试结果：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。