具有保护气氛的工件冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种工件冷却装置，尤其是涉及一种具有保护气氛的工件冷却装置。


背景技术：

2.目前，等温正火热处理生产线中，热处理后工件的冷却过程通常是在空气氛围中进行。如图1所示，为目前常用的工件冷却装置，其是由保温壳体1、进料门（图未标示）、出料门12、承重导轨13、循环风扇14、导风马弗15、红外测温仪（图未标示）、加热元件16、热电偶温度传感器（图未标示）及离心风机17构成，其中，离心风机17的出风管道18是穿设保温壳体1的侧壁而直接与导风马弗15内连通，以向导风马弗15内输送冷却空气而对工件a进行降温；而在循环风扇14的运转下，保温壳体1内的气流会经由工件a下部的承重导轨13向上进入导风马弗15内，以对工件a进行辅助降温，而后向上继续流动回到保温壳体1内并带走工件a降温时散发的热量；保温壳体1的上部具有排风口11，以排出保温壳体1内的高温气体，以此实现对工件a的降温操作。但是应用上述现有工件冷却装置对工件进行降温时，工件的冷却过程均是在空气氛围中进行的，由于空气中存在氧气，会使工件在冷却过程中产生大量的氧化皮，使得工件需要留有很大的加工余量以便后续削切加工，因此，会造成能源及成本的巨大浪费；同时，氧化皮还会严重影响工件的冷却速率，导致工件热处理质量变差，生产效率降低。
3.因此，如何防止热处理后的工件在冷却过程中产生氧化皮，并且能够提升工件的冷却速率而确保工件的热处理质量及生产效率，已成为本领域亟待解决的重要课题之一。


技术实现要素：

4.本技术方案要解决的技术问题是，如何使热处理后的工件的整个冷却过程均在保护气氛下进行，并且能够实现工件的快速冷却以确保工件的热处理质量并提升生产效率。
5.为了解决上述技术问题，本技术方案提供了一种具有保护气氛的工件冷却装置，其包括：保温壳体、进料口、出料口、加热元件、循环风扇、承重导轨、导风马弗、推料机构、保护气供排气机构及水冷换热机构；其中，保温壳体的相邻两个侧壁开设进料口及出料口，且进料口及出料口均装设有密封料门；加热元件及循环风扇均装设于保温壳体内的顶侧壁；承重导轨装设于保温壳体内并位于循环风扇下方，并且承重导轨与进料口及出料口的下边沿相接；导风马弗位于保温壳体内并装设于循环风扇下部且罩设承重导轨，导风马弗上分别开设有与进料口及出料口相通的通口；推料机构设置于与出料口相对的保温壳体侧壁的外侧，推料机构的推料杆穿设保温壳体侧壁及导风马弗侧壁而使推料杆的端部位于导风马弗内，推料机构驱动推料杆而使其端部能够将承重导轨上的工件向出料口顶推；保护气供排气机构及水冷换热机构均设置于保温壳体外侧；保温壳体上开设有与保温壳体内部相通的供排气孔，保护气供排气机构是与供排气孔连接，以对保温壳体内部进行抽排气及注入保护气；水冷换热机构分别通过抽气管路及送气管路而与保温壳体内部连通，以对保温壳
体内的保护气进行循环降温。据此，热处理后的工件被置放于承重导轨上，且进料口及出料口均被密封料门封闭后，通过保护气供排气机构可将保温壳体内的气体（空气）抽排出，之后再向保温壳体内注入保护气体，以使工件的整个冷却过程均处于保护气氛之中而防止产生氧化皮；与此同时，由循环风扇运转使保温壳体内的保护气氛经导风马弗内而循环流动以对工件进行内部循环降温，同时，保温壳体内的保护气氛还经过水冷换热机构而进行外部循环降温，以内部及外部双重循环降温而提升工件的冷却速率，从而确保工件的热处理质量并提升生产效率。
6.作为本技术方案的另一种实施，该供排气孔包括：排气孔及注气孔，该保护气供排气机构是由抽排气单元与氮气注入单元构成，其中，该抽排气单元是与排气孔连接，该氮气注入单元是与注气孔连接。以此，实现对保温壳体内进行抽排气及注入氮气的操作。
7.作为本技术方案的另一种实施，该水冷换热机构是由水冷列管换热器、抽气管路、送气管路及离心风机构成，其中，水冷列管换热器内部具有冷却流道，且水冷列管换热器的两端分别具有与冷却流道相通的进气端及出气端，离心风机是装设于出气端且与送气管路连接，进气端是与抽气管路连接。以此，通过离心风机的运转可使冷却流道内形成负压，以使保温壳体内的高温保护气氛经抽气管路进入冷却流道内进行降温，经降温后的低温保护气氛再通过离心风机及送气管路被输入至保温壳体内而对工件进行降温。
8.作为本技术方案的另一种实施，该抽气管路与送气管路上分别设置有流量调节阀。以此，通过对流量调节阀的全部打开、部分打开或完全关闭的状态操控，可实现对流经冷却流道的保护气氛的流量控制，从而实现对工件的快速冷却、缓慢冷却及均温冷却的多种冷却模式实施，以满足不同产品工艺的生产需求。
9.作为本技术方案的另一种实施，该抽气管路是与开设于保温壳体侧壁上的抽气孔连接，该送气管路是穿设保温壳体侧壁并向内延伸以与开设于导风马弗侧壁上的送气孔连接。以此，可将经冷却流道冷却后的保护气氛直接输入至导风马弗内而对工件进行冷却，从而提升对工件的冷却速率。
10.作为本技术方案的另一种实施，该工件冷却装置还包括：红外测温仪，该红外测温仪是装设于保温壳体上且红外测温仪的测温端是与导风马弗内相通，以对置放于承重导轨上的工件进行温度监测。
11.作为本技术方案的另一种实施，该工件冷却装置还包括：热电偶温度传感器，该热电偶温度传感器是装设于保温壳体上且热电偶温度传感器的测温端是与保温壳体内相通，以对保温壳体内的环境温度进行温度监测。
12.作为本技术方案的另一种实施，该工件冷却装置还包括：氮气含量监测器，该氮气含量监测器是装设于保温壳体上且氮气含量监测器的监测端与保温壳体内相通，以对保温壳体内的氮气含量进行监测。
13.作为本技术方案的另一种实施，该工件冷却装置还包括：中控单元，该中控单元是分别与加热元件、循环风扇、推料机构、进料口及出料口的密封料门、抽排气单元、氮气注入单元、离心风机、抽气管路及送气管路上的流量调节阀、红外测温仪、热电偶温度传感器及氮气含量监测器电性连接。以此，通过对中控单元参数及控制指令的设定，可使中控单元根据各监测仪器的监测数据自动控制加热元件、循环风扇等运行部件的运行，从而实现对工件冷却装置的自动化控制，以节省人力成本的投入。
14.作为本技术方案的另一种实施，该中控单元可以是可编程逻辑控制器（plc），或是具有运算及存储功能的控制系统，如计算机等。
附图说明
15.图1为现有技术的工件冷却装置的侧面剖视图。
16.图2为本实用新型的具有保护气氛的工件冷却装置的侧面剖视图。
17.图3为本实用新型的具有保护气氛的工件冷却装置的俯视剖视图。
18.图4为本实用新型中的水冷换热机构与保温壳体相结合的示意图。
19.附图中的符号说明：
20.现有技术中的符号标注：
21.1 保温壳体；11 排风口；12 出料门；13 承重导轨；14 循环风扇；15 导风马弗；16 加热元件；17离心风机；18 出风管道；a 工件；
22.本实用新型中的符号标注：
23.2 保温壳体；21 进料口；211 密封料门；22 出料口；221 密封料门；23 排气孔；24 注气孔；3 加热元件；4 循环风扇；5 承重导轨；6 导风马弗；7 推料机构；71 推料杆；81 水冷列管换热器；82 抽气管路；83 送气管路；84 离心风机；85 冷却水进水端；86 冷却水出水端；87 流量调节阀；a 工件。
具体实施方式
24.有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
25.如图2及3所示，为本实用新型具有保护气氛的工件冷却装置的一具体实施例的结构示意图。该具有保护气氛的工件冷却装置（以下简称工件冷却装置）包括：保温壳体2、进料口21、出料口22、加热元件3、循环风扇4、承重导轨5、导风马弗6、推料机构7、保护气供排气机构及水冷换热机构。其中，保温壳体2的相邻两个侧壁开设进料口21及出料口22，且进料口21及出料口22均装设有密封料门211、221。加热元件3及循环风扇4均装设于保温壳体2内的顶侧壁，加热元件3用以控制保温壳体2内的环境温度，从而控制工件a的冷却速率，循环风扇4的驱动电机设置于保温壳体2顶侧壁的外侧且其驱动端穿设保温壳体2顶侧壁以驱动连接位于保温壳体2内的循环风扇4的叶片。承重导轨5装设于保温壳体2内并位于循环风扇4下方，并且承重导轨5与进料口21及出料口22的下边沿相接，以便工件a进出料操作。导风马弗6位于保温壳体2内并装设于循环风扇4下部且罩设承重导轨5，导风马弗6上分别开设有与进料口21及出料口22相通的通口(图未标示)。推料机构7设置于与出料口22相对的保温壳体2侧壁的外侧，推料机构7的推料杆71穿设保温壳体2侧壁及导风马弗6侧壁而使推料杆71的端部位于导风马弗6内，推料机构7驱动推料杆71而使其端部能够将承重导轨5上的工件a向出料口22顶推以执行出料操作。而工件a的进料操作一般是由位于进料口21外侧的进料机构(图未标示)执行，且进料机构上通常设置有位置检测器(图未标示)，以使进料机构将工件a准确的置放于承重导轨5上的特定区域。保护气供排气机构及水冷换热机构均设置于保温壳体2外侧。保温壳体2上开设有与保温壳体2内部相通的供排气孔，保护气供排气机构是与供排气孔连接，以对保温壳体2内部进行抽排气及注入保护气，本实用新型中使
用的保护气为氮气。水冷换热机构分别通过抽气管路82及送气管路83而与保温壳体2内部连通，以对保温壳体2内的保护气进行循环降温。
26.更具体而言，本实施例中该供排气孔包括排气孔23及注气孔24，该保护气供排气机构是由抽排气单元(图未标示)与氮气注入单元(图未标示)构成，该抽排气单元可以是抽排气设备，如抽真空机等，该氮气注入单元可以是氮气供给设备，如氮气瓶等。该抽排气单元是与排气孔23连接，以对保温壳体2内进行抽排气操作，该氮气注入单元是与注气孔24连接，以对保温壳体2内进行注入氮气的操作。
27.本实施例中，结合图4所示，该水冷换热机构是由水冷列管换热器81、抽气管路82、送气管路83及离心风机84构成，其中，水冷列管换热器81内部具有冷却流道(图未标示)，且水冷列管换热器81的两端分别具有冷却水进水端85与冷却水出水端86以及与冷却流道相通的进气端(图未标示)与出气端(图未标示)，离心风机84是装设于出气端且与送气管路83连接，进气端是与抽气管路82连接，通过离心风机84的运转可使冷却流道内形成一定的负压，以使保温壳体2内的高温保护气氛经抽气管路82进入冷却流道内进行降温，之后经降温的低温保护气氛再通过离心风机84及送气管路83被输入至保温壳体2内。另外，该抽气管路82是与开设于保温壳体2侧壁上的抽气孔(图未标示)连接，该送气管路83是穿设保温壳体2侧壁并向内延伸以与开设于导风马弗6侧壁上的送气孔(图未标示)连接，以此可将冷却后的保护气氛直接输入至导风马弗6内而对工件a进行冷却，以提升对工件a的冷却速率。此外，为了满足不同产品工艺的生产需求，该抽气管路82与送气管路83上还分别设置有流量调节阀87，通过对流量调节阀87状态的控制，如全部打开、部分打开或完全关闭，可实现对流经冷却流道的保护气氛的流量控制，从而实现对工件a的快速冷却、缓慢冷却及均温冷却的多种冷却模式的实施。
28.本实施例中，该工件冷却装置还可包括红外测温仪(图未标示)、热电偶温度传感器(图未标示)及氮气含量监测器(图未标示)，其中，该红外测温仪是装设于保温壳体2上且红外测温仪的测温端是与导风马弗6内相通，以对置放于承重导轨5上的工件a进行温度监测；该热电偶温度传感器是装设于保温壳体2上且热电偶温度传感器的测温端是与保温壳体2内相通，以对保温壳体2内的环境温度进行温度监测；该氮气含量监测器是装设于保温壳体2上且氮气含量监测器的监测端与保温壳体2内相通，以对保温壳体2内的氮气含量进行监测。通过上述监测仪器可对工件冷却装置的运行情况进行全面监测。
29.而为了实现对工件冷却装置的自动化控制操作，以节省人力成本的投入，该工件冷却装置还可包括中控单元(图未标示)，该中控单元是分别与上述加热元件、循环风扇、推料机构、进料口及出料口的密封料门、抽排气单元、氮气注入单元、离心风机、抽气管路及送气管路上的流量调节阀、红外测温仪、热电偶温度传感器及氮气含量监测器电性连接，操作人员通过对中控单元参数及控制指令的设定，可使中控单元根据各监测仪器的监测数据及运行指令自动控制加热元件、循环风扇、流量调节阀等上述运行部件的运行。该中控单元可以是可编程逻辑控制器（plc），其可根据设置的触发条件（如设置的参数阈值等）对监测数据及运行指令进行逻辑判断，以控制加热元件、循环风扇、流量调节阀等上述运行部件的运行，可编程逻辑控制器的应用在自动化生产领域已是十分成熟的技术，本实用新型中的中控单元仅是基于可编程逻辑控制器现有技术的应用，而未对其运行原理或结构进行改进，因此，不再对其控制流程进行赘述。另外，该中控单元也可选用具有运算及存储功能且安装
有相关控制程序的装置，如计算机等，应用具有强大运算及存储能力的中控单元更有利于工件冷却装置的功能拓展性，而该类冷却控制程序已在许多冷却控制系统中均有应用，本实用新型的工件冷却装置无需对相关控制程序进行设计与开发，而仅需选用相匹配的中控单元即可实现，因此，不再对中控单元的控制流程进行赘述。当然，本实用新型的工件冷却装置也可由操作人员人工监测运行状态并控制加热元件、循环风扇、流量调节阀等上述运行部件的运行，而无需中控单元自动化控制。
30.综上所述，热处理后的工件可经由进料机构而被置放于承重导轨上，且进料口及出料口均被密封料门封闭后，通过保护气供排气机构将保温壳体内的气体（空气）抽排出，之后再向保温壳体内注入保护气体（氮气），以使工件的整个冷却过程均处于保护气氛之中而防止其产生氧化皮；与此同时，由循环风扇运转使保温壳体内的保护气氛经导风马弗内而循环流动以对工件进行内部循环降温，同时，保温壳体内的保护气氛还经过水冷换热机构而进行外部循环降温，以内部及外部双重循环降温可提升工件的冷却速率，从而确保工件的热处理质量并提升生产效率。
31.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利构思所做的等效变化，均应属于本实用新型的专利保护范围。