CN118813912B - 退火冷却装置、退火方法及在起动机单向器生产中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种退火冷却装置、退火方法及在起动机单向器生产中的应用，涉及热处理设备技术领域，退火冷却装置包括炉体、加热组件和导料组件，所述炉体的内侧设有内胆，所述内胆上设有冷却组件，所述内胆内部设有传送组件，所述内胆的端部设有旋转机构，所述加热组件包括加热片，所述加热片的两端之间形成开口，所述导料组件包括转动环，所述转动环的上下两侧均通过固定座对称设有导轨，所述冷却组件包括环形管，所述环形管的内侧均匀设有喷气嘴，本发明在加热过程中，提高零件受热和冷却的均匀性，改善退火效果，并且在冷却时提高冷却效率，另外便于对炉内的加热部件进行清理，延长使用寿命，提高退火效果。

Description

退火冷却装置、退火方法及在起动机单向器生产中的应用

技术领域

本发明涉及热处理设备技术领域，具体为退火冷却装置、退火方法及在起动机单向器生产中的应用。

背景技术

真空退火炉作为一种重要的热处理设备，在金属材料的加工处理中发挥着重要作用，它具有高效、节能、环保等优点，并且适用于多种金属材料的退火处理，尤其是在起动机单向器生产过程中应用十分广泛，真空退火炉的冷却系统是其关键组成部分之一，对于确保炉内金属材料在退火处理后的快速、均匀冷却起到至关重要的作用。

申请号为2015108866007的中国发明专利公开了一种真空退火炉，包括炉管和套于炉管内的石英管，所炉管的前后两端分别设有前端盖和后端盖，石英管外壁与炉管内壁之间形成加热腔，石英管与前端盖和后端盖之间形成反应腔，后端盖上装设有伸入至反应腔内并延伸至前端盖附近的管内气冷吹扫组件，炉管上装设有与加热腔连通的管外气冷吹扫组件。但是，在对零件加热的过程中，由于炉内部件、载料车以及零件之间会遮挡热源，导致加热时零件受热不均，影响退火效果，也会导致冷却不均，而且现有技术在冷却过程中，冷却气流在炉内比较分散，不能集中在零件上，导致冷却效率较低。

另外，在退火炉长时间使用后，加热部件上会附着较多的粉尘，会加快加热部件的腐蚀，并且影响对零件的加热效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种退火冷却装置、退火方法及在起动机单向器生产中的应用，在加热过程中，提高零件受热和冷却的均匀性，改善退火效果，并且在冷却时提高冷却效率，另外便于对炉内的加热部件进行清理，延长使用寿命，提高退火效果，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种退火冷却装置，包括炉体、加热组件和导料组件，所述炉体的内侧设有内胆，所述内胆上设有冷却组件，所述内胆内部设有传送组件，所述内胆的端部设有旋转机构；

所述加热组件包括加热片，所述加热片的两端之间形成开口；

所述导料组件包括转动环，所述转动环的上下两侧均通过固定座对称设有导轨；

所述冷却组件包括环形管，所述环形管的内侧均匀设有喷气嘴，所述环形管的外侧设有进气嘴，所述进气嘴的侧面固定连通有伸缩管，所述内胆的封闭端设有风机，所述风机的进气端设有贯穿内胆端部的抽气管；

所述环形管的内侧顶部和底部均相对设有第二电动推杆，上下两个所述第二电动推杆的伸缩端分别与上下两侧的导轨对应，所述环形管的外圆周面等间距设有摩擦板，所述摩擦板和环形管之间设有热缩冷胀垫。

进一步地，所述炉体的两端均活动设有密封盖，一侧的密封盖上设有抽真空管，所述内胆一端封闭，所述内胆和炉体内壁之间设有保温层，所述保温层的长度小于所述炉体的内部长度，所述内胆的长度小于所述保温层的长度。

进一步地，所述加热片弯折为环形结构，所述加热片的外侧通过固定杆设于所述内胆的内壁，所述加热片的两端外侧均设有接线柱，所述接线柱与外部电气控制系统的输出端电性连接。

进一步地，所述转动环转动连接在所述保温层的内壁靠近端口的位置，两个所述导轨内均对应滑动连接有滑座，上下两侧的滑座之间设有载料架，所述载料架上设有载板。

进一步地，所述环形管设于所述内胆的内部，所述进气嘴与所述开口位置对应，所述伸缩管的端部固定连通有贯穿内胆端部的导气管，所述风机的出气端设有液冷散热器，所述液冷散热器的排气口与所述导气管的端部连通，所述液冷散热器的进液口和出液口分别通过管路与外部的冷却液循环系统连通。

进一步地，所述传送组件包括侧座，两侧的所述侧座上均转动连接有传送螺杆，所述传送螺杆上螺纹套接有传送座，所述传送座的内侧设有第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端设有夹持座。

进一步地，所述侧座对称设于所述内胆的水平两侧，所述侧座上设有用于驱动传送螺杆转动的传送电机，所述传送电机的输出端与所述传送螺杆的端部固定连接，所述夹持座与所述载料架上的载板对应，所述传送座的外侧与所述环形管的内侧圆周面之间转动连接。

进一步地，所述旋转机构包括齿圈，所述齿圈设于所述转动环的端面，所述齿圈的一侧啮合有齿轮，所述齿轮的中心处传动连接有旋转电机，所述旋转电机设于所述保温层的端面。

本发明还提供一种如上所述的退火冷却装置在起动机单向器生产中的应用时的退火方法，包括以下步骤：

S1、开启所述炉体进料口，利用外部送料设备将零件送入炉体内的导料组件上，再利用所述传送组件将导料组件中的零件送入所述内胆的中部；

S2、关闭炉体进料口，利用外部真空系统对炉体内部抽真空，炉体内达到预设真空度后启动外部加热电源使所述加热片逐渐产生高温对零件加热，以达到预设的退火温度，达到加热预定时间后进入保温阶段；

S3、加热结束后，利用所述冷却组件对零件进行快速冷却，所述风机使得空气在内胆和炉体内部之间进行循序，对零件进行降温；

S4、温度监控系统检测到炉体内温度降至安全温度后，关闭真空系统，并开启对应阀门，使炉体内部压力恢复常压，关闭所有电源，开启炉体进料口将零件取出，完成退火及冷却。

与现有技术相比，本发明具有以下好处：

1、本发明在对零件加热时，利用旋转电机正反缓慢转动通过齿轮与齿圈啮合带动导轨和载料架正反转动，使零件往复转动，改变零件的角度，使加热片产生的高温与零件充分接触，防止零件之间以及其他零部件的遮挡导致零件受热不均。

2、本发明在对零件冷却时，将环形管移动至与载料架中部对应且在载料架外部往复运动，再利用旋转电机正反转动带动载料架正反转动，喷出的低温气体与零件充分接触，并与环形管的水平往复运动配合，提高零件冷却的均匀性。

3、本发明在载料架取出后，封闭炉体，利用风机使炉体内进行气流循环，同时将低温冷却液在液冷散热器内循环，降低内胆的温度，热缩冷涨垫在低温下膨胀使摩擦板的摩擦面与加热片的内侧贴合，再使上下两个第二电动推杆伸缩端分别与上下两侧的导轨的背面贴合，将环形管从内胆的封闭端向通透端移动，同时利用旋转电机实现环形管带动摩擦板高频率正反转动，即可清理加热片内壁污垢。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明纵向剖视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明横向剖视结构示意图；

图5为本发明图4中B处放大结构示意图；

图6为本发明冷却组件结构示意图。

图中：1、炉体；101、密封盖；102、保温层；103、内胆；2、加热组件；201、加热片；202、开口；203、固定杆；204、接线柱；3、导料组件；301、转动环；302、固定座；303、导轨；304、滑座；305、载料架；306、齿圈；307、齿轮；308、旋转电机；4、冷却组件；401、环形管；402、喷气嘴；403、进气嘴；404、伸缩管；405、导气管；406、风机；407、液冷散热器；408、抽气管；5、传送组件；501、侧座；502、传送螺杆；503、传送电机；504、传送座；505、第一电动推杆；506、夹持座；6、第二电动推杆；7、摩擦板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。

实施例一

请参阅图1-6，本实施例提供一种退火冷却装置，包括炉体1、加热组件2和导料组件3，还包括各个管路系统、电气控制系统、温度监测控制系统和气氛系统，炉体1的两端均活动设有密封盖101，密封盖101在液压驱动装置的驱动下实现炉体1的启闭，密封盖101的内侧设有与炉体1内壁配合的密封塞，密封塞的侧面与齿圈306的端面转动配合以提高密封性，一侧的密封盖101上设有抽真空管，抽真空管与外部的真空系统连接，以实现炉体1内部的抽真空，炉体1的内侧设有内胆103，内胆103一端封闭，内胆103和炉体1内壁之间设有保温层102，保温层102的长度小于炉体1的内部长度，，内胆103的长度小于保温层102的长度。

加热组件2包括加热片201，加热片201弯折为环形结构，加热片201材质优选为镍铬合金，加热片201的外侧通过固定杆203设于内胆103的内壁，加热片201的两端之间形成开口202，加热片201的两端外侧均设有接线柱204，接线柱204与外部电气控制系统的输出端电性连接，电流通过加热片201实现电加热。

导料组件3包括转动环301，转动环301转动连接在保温层102的内壁靠近端口的位置，转动环301的上下两侧均通过固定座302对称设有导轨303，两个导轨303内均对应滑动连接有滑座304，上下两侧的滑座304之间设有载料架305，载料架305上设有载板，载料架305用于承载零件，载料架305上根据实际需要通过设置夹具对零件限位固定。

内胆103的端部设有旋转机构，旋转机构用以驱动导料组件3转动，旋转机构包括齿圈306，齿圈306设于转动环301的端面，齿圈306的一侧啮合有齿轮307，齿轮307的中心处传动连接有旋转电机308，旋转电机308设于保温层102的端面，旋转电机308带动齿轮307转动，齿轮307带动齿圈306转动，齿圈306带动转动环301转动，以实现载料架305的转动。

内胆103上设有冷却组件4，冷却组件4包括环形管401，环形管401设于内胆103的内部，环形管401的内侧均匀设有喷气嘴402，喷气嘴402将低温气流喷向载料架305上的零件，环形管401的外侧设有进气嘴403，进气嘴403与开口202位置对应，进气嘴403通过位于开口202之间的区域，为环形管401沿着炉体1的轴向直线移动提供条件，进气嘴403的侧面固定连通有伸缩管404，伸缩管404随着环形管401的直线运动进行伸缩，且伸缩管404具有一定的韧性，伸缩管404的端部固定连通有贯穿内胆103端部的导气管405，内胆103的封闭端设有风机406，风机406的出气端设有液冷散热器407，液冷散热器407的排气口与导气管405的端部连通，风机406的进气端设有贯穿内胆103端部的抽气管408，液冷散热器407的进液口和出液口分别通过管路与外部的冷却液循环系统连通，风机406通过抽气管408将内胆103内的热量抽出，经过液冷散热器407对热气流冷却降温，之后再依次经过导气管405和伸缩管404、进气嘴403进入环形管401内，最后通过喷气嘴402将低温气体喷出，高温气体经过液冷散热器407时，利用冷却液循环系统与高温气体热交换，高温热量随着冷却液排出至外部，为了防止高温对伸缩管404内的低温气体造成影响，伸缩管404优选为隔热材质。

内胆103内部设有传送组件5，传送组件5包括侧座501，侧座501对称设于内胆103的水平两侧，两侧的侧座501上均转动连接有传送螺杆502，侧座501上设有用于驱动传送螺杆502转动的传送电机503，传送电机503的输出端与传送螺杆502的端部固定连接，两侧的传送电机503带动两侧的传送螺杆502转动，而传送座504与环形管401的内壁转动连接对传送座504限位，实现两侧传送座504的直线运动，同时实现环形管401的直线运动。

传送螺杆502上螺纹套接有传送座504，传送座504的内侧设有第一电动推杆505，第一电动推杆505的伸缩端设有夹持座506，夹持座506与载料架305上的载板对应，在载料架305防止在炉体1的进料口端部后，传送座504通过移动至与载料架305对应的位置，启动两侧 的第一电动推杆505带动两侧的夹持座506对向运动，以对载料架305上的载板两侧夹持，再利用传送座504的直线运动即可将载料架305移动至内胆103的中部，传送座504的外侧与环形管401的内侧圆周面之间转动连接。

在使用时，载料架305位于炉体1外部，以方便放置零件，零件放置完毕后开启密封盖101，利用送料设备将载料架305送入内胆103内，并使得载料架305上下两侧的滑座304分别与上下两侧的导轨303滑动配合，其次启动两侧的传送电机503分别带动两侧的传送螺杆502转动，使传送座504向载料架305直线滑动，直到两侧的夹持座506分别与载料架305上载板的两侧对应，再启动第一电动推杆505带动夹持座506向载板运动，利用两侧的夹持座506对载料架305的两侧夹持，其次使传送电机503反向转动，利用传送座504的直线运动将载料架305移动至内胆103的内部，再使夹持座506与载板脱离，将传送座504移动至靠近内胆103封闭端的位置，闭合密封盖101，然后启动外部的真空系统对炉体1内部抽真空，炉体1内部真空度达到所设真空度值时启动外部电源，电流经过加热片201时使加热片201温度逐渐升高，对载料架305上的零件加热，加热的同时启动旋转电机308带动齿轮307正反转动，通过齿圈306和导轨303带动载料架305正反转动，改变零件的角度，使得加热片201产生的高温与零件充分接触，防止零件之间以及其他零部件的遮挡导致零件受热不均。

加热完成后开始对零件冷却，冷却时，启动风机406，风机406利用抽气管408抽出内胆103内的热量，高温气流经过液冷散热器407冷却降温后依次经过导气管405和伸缩管404、进气嘴403进入环形管401内，并通过喷气嘴402将冷却降温后的气体喷出，高温气体经过液冷散热器407时，利用冷却液循环系统使得冷却液在液冷散热器407内循环，冷却液与高温气体热交换，高温热量随着冷却液排出至外部，随后启动传送电机503，利用传送螺杆502驱动传送座504移动，使得环形管401在通过喷气嘴402喷出低温气流的同时向载料架305靠近，环形管401与载料架305中部对应时再使两侧的传送电机503正反转动，使得环形管401在载料架305外部往复运动，以使冷却气流集中在零件上，同时再次使旋转电机308正反转动，使得载料架305正反转动，改变零件的角度，使得从喷气嘴402中喷出的低温气体与零件充分全面的接触，因此，通过与环形管401的水平往复运动配合，进一步提高零件冷却的均匀性，低温其他与零件上的高温热交换后温度升高，在风机406的吸力作用下被抽送至液冷散热器407进行降温，以实现对零件的循环冷却，且内胆103内的真空度不足以影响气流的循环。

炉体1内部以及零件冷却至设定温度后，停止真空系统工作，并通过阀门使炉体1内恢复常压，开启密封盖101，将零件取出即可。

但是，在长时间使用后，加热片201的表面会附着较多的污垢，影响对零件的加热效果，而且会加快加热片201的腐蚀，缩短使用寿命，且不方便对污垢进行清理，为了解决上述问题：

环形管401的内侧顶部和底部均相对设有第二电动推杆6，上下两个第二电动推杆6的伸缩端分别与上下两侧的导轨303对应，第二电动推杆6通过伸长使得伸缩端抵触在导轨303的背面，实现环形管401和导轨303之间的限位。

环形管401的外圆周面等间距设有摩擦板7，摩擦板7为弧形结构，且摩擦板7靠近加热片201的一侧具有粗糙面以形成摩擦面，常温状态下，摩擦板7的摩擦面与加热片201不接触，摩擦板7和环形管401之间设有热缩冷胀垫，热缩冷胀垫采用热缩冷胀材料制成，热缩冷胀垫在炉体1内温度升高后收缩，使得摩擦板7远离加热片201，炉体1内温度降低后，热缩冷胀垫膨胀使得摩擦板7的摩擦面与加热片201的内侧贴合。

在使用时，零件退火完毕且冷却完成后，将载料架305取出，闭合密封盖101，启动风机406，使得内胆103和炉体1内部之间实现气流循环，同时换用低温冷却液，使低温冷却液在液冷散热器407内循环，降低炉体1内循环气流的温度，进而降低内胆103的温度，热缩冷涨垫在低温下膨胀，使得各个摩擦板7向加热片201内壁靠近，当炉体1内温度降低至预设温度时，此时摩擦板7的摩擦面与加热片201的内侧贴合，同时启动第二电动推杆6，使上下两个第二电动推杆6伸缩端分别与上下两侧的导轨303的背面贴合，且第二电动推杆6的伸缩端与导轨303之间进行相对运动，再启动两侧的传送电机503，使环形管401从内胆103的封闭端向通透端移动，同时启动旋转电机308，使旋转电机308快速正反转动，进而通过齿轮307与齿圈306的啮合使得导轨303快速正反转动，通过第二电动推杆6的传动实现环形管401的高频率快速正反转动，且环形管401正反转动角度始终小于开口202的角度，即可实现摩擦板7的高频正反转动，利用摩擦板7的摩擦面实现对加热片201内壁污垢的清理，且利用环形管401从内胆103的封闭端向通透端的移动实现对各个加热片201的逐个清理。

值得注意的是，清理完毕后，清理下来的污垢会落在内胆103内，因此通过在导气管405上设置与炉体1外部连通的通气管，且通过分别在导气管405和通气管上设置阀门，使通气管开通，导气管405封闭，利用风机406的反向转动，即通过抽气管408向内胆103内排气，并开启密封盖101，即可将内胆103内清理下的污垢排出。

实施例二

本实施例提供一种如上的退火冷却装置在起动机单向器生产中的应用时的退火方法，包括以下步骤：

S1、开启炉体1进料口，利用外部送料设备将零件送入炉体1内的导料组件3上，再利用传送组件5将导料组件3中的零件送入内胆103的中部；

S2、关闭炉体1进料口，利用外部真空系统对炉体1内部抽真空，炉体1内达到预设真空度后启动外部加热电源使加热片201逐渐产生高温对零件加热，以达到预设的退火温度，达到加热预定时间后进入保温阶段；

S3、加热结束后，利用冷却组件4对零件进行快速冷却，风机406使得空气在内胆103和炉体1内部之间进行循序，对零件进行降温；

S4、温度监控系统检测到炉体1内温度降至安全温度后，关闭真空系统，并开启对应阀门，使炉体1内部压力恢复常压，关闭所有电源，开启炉体1进料口将零件取出，完成退火及冷却。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种退火冷却装置，包括炉体（1）、加热组件（2）和导料组件（3），所述炉体（1）的内侧设有内胆（103），其特征在于，所述炉体（1）的两端均活动设有密封盖（101），一侧的密封盖（101）上设有抽真空管，所述内胆（103）一端封闭，所述内胆（103）和炉体（1）内壁之间设有保温层（102），所述保温层（102）的长度小于所述炉体（1）的内部长度，所述内胆（103）的长度小于所述保温层（102）的长度；

所述内胆（103）上设有冷却组件（4），所述内胆（103）内部设有传送组件（5），所述内胆（103）的端部设有旋转机构；

所述加热组件（2）包括加热片（201），所述加热片（201）的两端之间形成开口（202）；

所述导料组件（3）包括转动环（301），所述转动环（301）的上下两侧均通过固定座（302）对称设有导轨（303），所述转动环（301）转动连接在所述保温层（102）的内壁靠近端口的位置，两个所述导轨（303）内均对应滑动连接有滑座（304），上下两侧的滑座（304）之间设有载料架（305），所述载料架（305）上设有载板；

所述冷却组件（4）包括环形管（401），所述环形管（401）的内侧均匀设有喷气嘴（402），所述环形管（401）的外侧设有进气嘴（403），所述进气嘴（403）的侧面固定连通有伸缩管（404），所述内胆（103）的封闭端设有风机（406），所述风机（406）的进气端设有贯穿内胆（103）端部的抽气管（408）；

所述环形管（401）的内侧顶部和底部均相对设有第二电动推杆（6），上下两个所述第二电动推杆（6）的伸缩端分别与上下两侧的导轨（303）对应，所述环形管（401）的外圆周面等间距设有摩擦板（7），所述摩擦板（7）和环形管（401）之间设有热缩冷胀垫；

所述传送组件（5）包括侧座（501），两侧的所述侧座（501）上均转动连接有传送螺杆（502），所述传送螺杆（502）上螺纹套接有传送座（504），所述传送座（504）的内侧设有第一电动推杆（505），所述第一电动推杆（505）的伸缩端设有夹持座（506）；

所述侧座（501）对称设于所述内胆（103）的水平两侧，所述侧座（501）上设有用于驱动传送螺杆（502）转动的传送电机（503），所述传送电机（503）的输出端与所述传送螺杆（502）的端部固定连接，所述夹持座（506）与所述载料架（305）上的载板对应，所述传送座（504）的外侧与所述环形管（401）的内侧圆周面之间转动连接；

所述旋转机构包括齿圈（306），所述齿圈（306）设于所述转动环（301）的端面，所述齿圈（306）的一侧啮合有齿轮（307），所述齿轮（307）的中心处传动连接有旋转电机（308），所述旋转电机（308）设于所述保温层（102）的端面。

2.根据权利要求1所述的退火冷却装置，其特征在于：所述加热片（201）弯折为环形结构，所述加热片（201）的外侧通过固定杆（203）设于所述内胆（103）的内壁，所述加热片（201）的两端外侧均设有接线柱（204），所述接线柱（204）与外部电气控制系统的输出端电性连接。

3.根据权利要求1所述的退火冷却装置，其特征在于：所述环形管（401）设于所述内胆（103）的内部，所述进气嘴（403）与所述开口（202）位置对应，所述伸缩管（404）的端部固定连通有贯穿内胆（103）端部的导气管（405），所述风机（406）的出气端设有液冷散热器（407），所述液冷散热器（407）的排气口与所述导气管（405）的端部连通，所述液冷散热器（407）的进液口和出液口分别通过管路与外部的冷却液循环系统连通。

4.一种如权利要求1所述的退火冷却装置的退火方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、开启所述炉体（1）进料口，利用外部送料设备将零件送入炉体（1）内的导料组件（3）上，再利用所述传送组件（5）将导料组件（3）中的零件送入所述内胆（103）的中部；

S2、关闭炉体（1）进料口，利用外部真空系统对炉体（1）内部抽真空，炉体（1）内达到预设真空度后启动外部加热电源使所述加热片（201）逐渐产生高温对零件加热，以达到预设的退火温度，达到加热预定时间后进入保温阶段；

S3、加热结束后，利用所述冷却组件（4）对零件进行快速冷却，所述风机（406）使得空气在内胆（103）和炉体（1）内部之间进行循序，对零件进行降温；

S4、温度监控系统检测到炉体（1）内温度降至安全温度后，关闭真空系统，并开启对应阀门，使炉体（1）内部压力恢复常压，关闭所有电源，开启炉体（1）进料口将零件取出，完成退火及冷却。

5.如权利要求1-3任一项所述的退火冷却装置在起动机单向器生产中的应用。