一种渗碳介质喷射装置的制作方法

1.本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种渗碳介质喷射装置。


背景技术：

2.渗碳是金属表面处理工艺的一种，是一种通过将工件放在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表面的化学热处理工艺。渗碳已经是目前机械制造行业中应用最广泛的一种化学热处理工艺。目前，气体渗碳由于具有生产效率高、易于实现机械化和自动化生产等特点，被广泛应用。
3.通常，气体渗碳的渗碳介质有rx吸热式气氛、直接生成的气氛、氮甲醇气氛和滴注式气氛。其中，在氮甲醇气氛和滴注式气氛中，甲醇、乙醇、乙酸乙酯、异丙醇等液体在高温下通入渗碳炉内，在高温下液体汽化后发生裂解，生成co、h2和活性碳原子等，活性碳原子通过工件表面渗入形成渗碳层。
4.在现有技术中，液体介质主要是通过管道滴注进入渗碳炉内，在液体介质的滴注量不大的情况下，液体介质可以及时雾化和裂解，但是当需要提供的液体介质量增大时，滴注管道易出现雾化不充分、管道堵塞等问题，从而造成工件表面渗碳层深度和表面碳浓度不一致，导致热处理后的工件出现有效硬化层深度不均匀、热处理变形大、工件表面黑斑等问题。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种渗碳介质喷射装置，该渗碳介质喷射装置能够促进渗碳介质在渗碳炉中快速雾化和裂解，有效避免管道堵塞，有利于保证渗碳气氛均匀。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种渗碳介质喷射装置，用于在渗碳炉中形成渗碳气氛，包括：
8.介质容器，所述介质容器用于盛放渗碳介质；
9.增压装置，所述增压装置通过第一输送管连通于所述介质容器；
10.喷射装置，所述喷射装置通过第二输送管连通于所述增压装置，所述喷射装置包括喷射管，所述喷射管的喷射端置于所述渗碳炉中，所述喷射管的喷射端设有溅射板，所述溅射板与所述喷射端形成喷射口，所述喷射端喷出的所述渗碳介质冲击于所述溅射板上后从所述喷射口向外飞溅。
11.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述渗碳炉中于所述喷射口的一侧设置有搅拌风扇，所述搅拌风扇用以促进所述渗碳介质雾化扩散。
12.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述喷射口的中心的高度与所述搅拌风扇的扇叶的中心高度相等。
13.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述溅射板的溅射面朝向所述搅拌风扇的扇叶。
14.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述溅射板的溅射面与所述喷射管的轴
线的夹角b的范围设置为90
°‑
145
°
。
15.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述喷射端的中心到所述溅射板的垂直距离为所述喷射管的内径的1倍
‑
5倍。
16.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述第二输送管上设置有压力表，所述压力表用于检测所述第二输送管中的渗碳介质的压力。
17.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述第二输送管上设置有开关阀，所述开关阀位于所述压力表和所述喷射装置之间。
18.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述第二输送管上设置有单向阀，所述单向阀位于所述开关阀和所述喷射装置之间。
19.作为一种渗碳介质喷射装置的优选方案，所述喷射管密封插接于所述渗碳炉，所述喷射管的输入端置于所述渗碳炉外并与所述第二输送管连接。
20.本发明的有益效果：
21.本发明提供了一种渗碳介质喷射装置，用于在渗碳炉中形成渗碳气氛，该渗碳介质喷射装置包括介质容器、增压装置和喷射装置，介质容器用于盛放渗碳介质，增压装置连通于介质容器和喷射装置之间，能够将渗碳介质吸取后加压并向喷射装置输送，喷射装置中的喷射管的喷射端设有溅射板，溅射板与喷射端形成喷射口，喷射端在一定压力下喷出的渗碳介质冲击于溅射板上后发生溅射，以小液滴的形式从喷射口向外飞溅，飞溅的小液滴能够在渗碳炉中快速雾化和裂解，形成均匀的气氛，不仅能够有效避免管道堵塞，还有利于保证渗碳气氛均匀。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明实施例所提供的渗碳介质喷射装置的结构示意图；
24.图2是图1中a处的放大图。
25.图中：
26.1、增压装置；12、第二输送管；121、压力表；122、开关阀；123、单向阀；2、喷射管；21、溅射板；3、渗碳炉；31、搅拌风扇。
具体实施方式
27.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明所提供的渗碳介质喷射装置的技术方案。
31.如图1所示，本实施例提供一种渗碳介质喷射装置，用于在渗碳炉3中形成渗碳气氛，该渗碳介质喷射装置包括介质容器(图中未示出)、增压装置1和喷射装置，介质容器用于盛放常压状态下的渗碳介质，增压装置1连通于介质容器和喷射装置之间，能够将介质容器中的渗碳介质吸取后加压并向喷射装置输送，喷射装置在一定的压力下喷出的渗碳介质能够在渗碳炉3中快速雾化和裂解，形成均匀的气氛，不仅能够有效避免管道堵塞，还有利于保证渗碳气氛均匀。
32.优选地，渗碳介质经增压装置1加压后的压力范围为0.03mpa
‑
0.8mpa，使得渗碳介质能够从喷射装置以一定速度喷出，有效避免了管道堵塞。在本实施例中，渗碳介质经增压装置1加压后的压力为0.4mpa，既能有效避免管道堵塞，又能使增压装置1以较小的功率工作，有利于节省电能。可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况对经增压装置1加压后的渗碳介质的压力进行设定。在本实施例中，增压装置1可以采用储罐加压或者增加泵等加压方式进行加压。
33.在本实施例中，喷射装置包括喷射管2，喷射管2的喷射端置于渗碳炉3的内腔中，喷射管2通过喷射端向渗碳炉3的内腔中喷射渗碳介质，使得渗碳介质在渗碳炉3中快速雾化和裂解，形成渗碳气氛。具体地，喷射管2密封插接于渗碳炉3，喷射管2的输入端置于渗碳炉3外，喷射管2的喷射端置于渗碳炉3的内腔中，使得部分喷射管2置于渗碳炉3的内腔，能够减小喷射管2因置于渗碳炉3中而受热的体积，降低了喷射管2因受热而损坏的风险。
34.优选地，如图2所示，喷射管2的喷射端设有溅射板21，溅射板21与喷射端形成喷射口，使得喷射端上形成有半开口结构，喷射端喷出的渗碳介质冲击于溅射板21上后发生溅射，渗碳介质形成细小的小水滴，并以小液滴的形式从喷射口向外飞溅，飞溅的小液滴能够在渗碳炉3中快速地雾化和裂解，有利于形成均匀的渗碳气氛。由于溅射形成的小液滴具有的表面积大幅度大于现有技术中滴注的渗碳介质的表面积，渗碳介质能够在渗碳炉3中快速地雾化和裂解，避免了渗碳介质在喷射管2中的积累，从而有效避免了管道的堵塞。需要说明的是，溅射板21与喷射端的连接处应当避开喷射端的内孔，使得喷射端上的半开口结构能够覆盖喷射端的全部内孔。
35.在本实施例中，溅射板21的溅射面距喷射端的中心的垂直距离设置为喷射管2的内径的1倍
‑
5倍，既保证了使得喷射端喷射出的渗碳介质在冲击至溅射板21的溅射面上时有足够的空间发生溅射，有利于形成小液滴，又保证了喷射端喷射出的渗碳介质具有足够的冲击力撞击在溅射板21的溅射面上，有利于保证渗碳介质的溅射距离，从而达到较好的
溅射效果。具体地，在本实施例中的溅射板21的溅射面距喷射端的中心的垂直距离为喷射管2的内径的3倍，有利于渗碳介质取得良好的溅射效果。可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况对溅射板21的溅射面距喷射端中心的垂直距离进行调节。
36.进一步地，如图2所示，溅射板21的溅射面与喷射管2的轴线的夹角b的范围设置为90
°‑
145
°
，使得溅射板21与喷射端形成喷射口具有一定的角度或朝向，不仅便于控制渗碳介质的溅射范围，还有利于获得具有较大表面积的渗碳介质的小液滴，有利于渗碳介质在渗碳炉3中快速雾化和裂解。具体地，本实施例中的溅射板21的溅射面与喷射管2的轴线的夹角b为67.5
°
，渗碳介质具有良好的溅射效果。可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况设置溅射板21的溅射面与喷射管2的轴线的夹角，以使渗碳介质具有良好的溅射效果，从而使渗碳介质能够在渗碳炉3中快速雾化和裂解。
37.需要说明的是，喷射管2的管道壁厚设置为能够承受渗碳介质的压力，在满足渗碳介质通入流量的情况下，喷射管2的内孔直径应尽可能小，有助于提高该渗碳介质喷射装置的安全性。
38.在本实施例中，渗碳炉3中靠近喷射口的一侧设置有搅拌风扇31，搅拌风扇31能够加快渗碳炉3的内腔中的空气的流动速度，从而促进渗碳介质快速雾化和扩散，有利于形成均匀的渗碳气氛。
39.优选地，喷射管2的喷射口中心的高度与搅拌风扇31扇叶的中心高度相等，使得渗碳介质的小液滴能够及时进入搅拌风扇31的影响区域，有利于加快小液滴的雾化和裂解以及在渗碳炉3的内腔中的循环流动。进一步地，溅射板21的溅射面朝向搅拌风扇31的扇叶，使得溅射板21与喷射端形成的喷射口朝向搅拌风扇31的扇叶，使得溅射出的渗碳介质小液滴及时进入搅拌风扇31的影响区域，有利于获得较好的雾化和循环效果。
40.在本实施例中，增压装置1通过第一输送管(图中未示出)连通于介质容器，并通过第二输送管12连通于喷射管2的输入端，增压装置1能够将介质容器中的常压渗碳介质吸取出来后加压并将加压后的渗碳介质输送至喷射管2中。
41.优选地，第二输送管12上设置有压力表121，压力表121用于检测第二输送管12中的渗碳介质的压力，便于操作人员及时获知第二输送管12中的渗碳介质的压力，有利于保证喷射管2中的渗碳介质的压力，从而保证渗碳介质在溅射板21的溅射面上的溅射效果。进一步地，第二输送管12上设置有开关阀122，开关阀122位于压力表121和喷射装置之间，当压力表121显示第二输送管12中的渗碳介质的压力过低时，操作人员能够通过开关阀122关闭渗碳介质的输送，避免因渗碳介质的压力过低导致第二输送管12或喷射管2堵塞。更为优选地，开关阀122为电磁阀，不仅便于操作人员操控开关阀122，还有利于后续实现自动化控制。
42.优选地，该渗碳介质喷射装置还包括控制器，控制器与压力表121和开关阀122电连接，当压力表121检测到第二输送管12中的渗碳介质的压力低于预设压力值时，控制器能够控制开关阀122关闭渗碳介质的输送，避免因渗碳介质的压力过低导致第二输送管12或喷射管2堵塞。在本实施例中，控制器可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制开关阀122实现其功能。
43.在本实施例中，第二输送管12上还设置有单向阀123，单向阀123位于开关阀122和
喷射装置之间，能够防止渗碳介质因为受到渗碳炉3中压力的影响而回流。
44.可以理解的是，该渗碳介质喷射装置还能够用于渗氮、渗硼等热处理工艺中，通过抽吸渗氮介质、渗硼介质并加压，用于在炉中形成渗碳气氛、渗硼气氛。
45.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。