专利名称：一种喷气、喷雾两用式冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于薄板状或圆柱状物体冷却的冷却装置，特别涉及一种即可以喷气， 又可以喷雾的大冷却速率的冷却装置。
背景技术：
经过冷加工变形的板带材或棒线材，为了消除加工硬化，获得所需的微观组织和力学性 能，在冷变形后需要进行退火热处理。退火常用的冷却方法有随炉冷却，空冷、喷气冷却， 喷雾冷却和水淬等。上述冷却方法的冷却速率不同，所得到的退火组织和力学性能也不相同。 为了在同一个退火设备上实现不同的冷却速率，人们通常需要设置多种冷却装置，这使得设 备复杂，占地面积大，成本高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种金属板带材或棒线材退火用的具有大范围冷 却速率，即可喷气、又可喷雾的冷却装置。
本发明主要由喷嘴，喷嘴位置和角度调整机构，连接软管，分气管，分水管和冷却气、 冷却水供给调节系统组成。喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块固定在安装杆上，喷 嘴的进气管和进水管通过软管分别与分气管和分水管的出口连接，分气管和分水管的入口分 别与冷却气、冷却水供给调节系统的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、氮气、 水或它们的混合物。由于氮气和氢气的导热系数相差将近7倍，因此喷氢气可以得到更大的 冷却速率，并且氢气具有还原性，喷氢气冷却可以保护退火物体表面不被氧化。本发明的喷 气冷却的冷却介质可以是纯氢气，纯氮气，或者是氮氢混合气体；喷雾冷却的冷却介质可以 是纯氢气和水的混合物，纯氮气和水混合物或者是氢气、氮气和水混合物。冷却介质的选择 和组合通过氢气、氮气和水的开关阀门进行控制，混合冷却介质的成分可以通过氢气、氮气 和水的流量调节阀进行控制。冷却介质的流量可以通过氢气、氮气和水的流量调节阀以及压 力调节阀进行控制。通过上述介质种类、流量和压力的调节以及喷嘴位置和角度的调节，本 冷却装置可以实现从低速到高速连续的冷却速率。对薄板状或圆柱形物体进行冷却时，喷嘴 可对称或交错布置在薄板状被冷却物体的两侧，或均匀布置在圆柱形被冷却物体的周围。
喷嘴包括喷嘴体，调节板，端盖，进气管和进水管。喷嘴体为一中空的长方体，其下部 有一个凸出的唇边，调节板通过螺栓固定在喷嘴体上，调节板的一个边沿与喷嘴体凸出的唇 边形成一个窄缝，窄缝的截面呈喇叭口形状，窄缝的宽度可以通过调整调节板的位置进行调节，两个端盖分别固定在喷嘴体的两端，与喷嘴体构成一个空腔，进气管固定在端盖上，进 水管固定在进气管上。
喷嘴位置和角度调整机构包括安装杆和安装块，安装杆为圆柱形，安装块的两端各有一 个圆孔，两圆孔的轴线相互垂直， 一端的圆孔套在安装杆上，另一端的圆孔套在喷嘴的进气 管上，安装块上的圆孔与端面之间沿圆孔的轴向开有窄缝，垂直于窄缝的方向开有通孔和螺 栓孔，通孔中穿有螺栓，通过旋紧螺栓，可以使安装块与安装杆和喷嘴进气管相对固定，实 现喷嘴的固定。喷嘴位置和角度调整方法如下松开安装块上的螺栓，使安装块连同喷嘴一 起沿安装杆的轴向左右移动，即可调整喷嘴与被冷却物体之间的距离；松开安装块上的螺栓，
以进气管的轴线为中心旋转喷嘴，即可调整喷嘴的喷吹角度；针对薄板状物体同一侧布置两 个喷嘴的情况，两个喷嘴之间的距离可以通过更换具有不同孔距的安装块进行调整。通过调 整喷嘴窄缝的宽度以及喷嘴的位置和角度，可以针对特定的被冷却物体获得最佳的冷却速率 和冷却均匀性。
本发明的特点是在一套喷嘴上即可以喷气，又可以喷雾，实现大范围的冷却速率，并且 通过冷却介质种类、流量、压力的控制以及喷嘴窄缝宽度、位置和角度的调整可以针对不同 的被冷却物体实现最佳的冷却均匀性和最大的冷却速率。
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图1为本发明冷却装置系统示意图；图2为本发明冷却喷嘴结构示意图3薄板状被冷却物体冷却时喷嘴布置示意图4喷嘴位置和角度调整机构安装块的剖面示意图5圆柱形被冷却物体冷却时喷嘴布置示意图中，1薄板状被冷却物体，2喷嘴，3分气管，4分水管，5连接软管，6冷却气体供 给调节系统，7冷却水供给调节系统，8冷却水开关阀，9氢气开关阀，IO氮气开关阀，11 喷嘴体，12调节螺栓，13调节板，14固定螺栓，15窄缝，16进气管，17进水管，18端盖， 19螺栓I， 20安装杆，21安装块，22螺栓n， 23圆孔I， 24圆孔11， 25螺纹孔，26窄缝， 27通孔，28圆柱形被冷却物体。
具体实施例方式
如图所示
图1为冷却装置系统示意图，主要由喷嘴2，喷嘴位置和角度调整机构，连接软管5，分
气管3，分水管4，冷却气供给调节系统6，冷却水供给调节系统7组成。喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块21固定在安装杆20上(见图3)，喷嘴的进气管16和进水管17通 过软管5分别与分气管3和分水管4的出口连接，分气管3和分水管4的入口分别与冷却气 供给调节系统6和冷却水供给调节系统7的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、 氮气、水或它们的混合物。由于氮气和氢气的导热系数相差将近7倍，因此喷氢气可以得到 更大的冷却速率，并且氢气具有还原性，喷氢气冷却可以保护退火物体表面不被氧化。本发 明的喷气冷却的冷却介质可以是纯氢气，纯氮气，或者是氮氢混合气体；喷雾冷却的冷却介 质可以是纯氢气和水的混合物，纯氮气和水混合物或者是氢气、氮气和水混合物。冷却介质 的选择和组合通过氢气开关阀9、氮气开关阀10和冷却水的开关阀8进行控制。
图2为冷却喷嘴2的结构示意图，喷嘴由喷嘴体ll、调节板13、端盖18、进水管17和 进气管16组成。喷嘴体ll为一中空的长方体，其右侧有一个凸出的唇边，调节板13通过螺 栓14固定在喷嘴体11上，调节板的一个边与喷嘴体凸出的唇边形成一个窄缝15。当需要调 节喷嘴窄缝15的宽度时，松开螺栓14，利用调节螺栓12进行调节。两个端盖18分别固定 在喷嘴体ll的两端，与喷嘴体构成一个空腔。每个喷嘴有两个进气管16和两个进水管17， 进气管16固定在端盖18上，进水管17固定在进气管16上。进水管17和进气管16通过软 管5与分气管3和分水管4 (见图1)相连。喷气和喷雾状态的实现方法如下当冷却水的开 关阀8关闭，冷却气的开关阀9或IO打开时，只有冷却气通过进气管16进入喷嘴的空腔， 并从窄缝15喷出，即为喷气状态；当冷却水开关阀8和冷却气的开关阀9或IO都打开时， 冷却水从进水管17进入进气管16，并被冷却气体打散，形成气雾，从窄缝15喷出，即为喷 雾状态。
图3为薄板状被冷却物体冷却喷嘴布置示意图。该实施方案中共有4个喷嘴，在试样1 两侧各有两个喷嘴，对称布置。两个喷嘴之间的距离A，喷嘴距试样的距离B，喷嘴的喷吹角 度C和喷嘴的窄缝宽度D均可手动调整，以保证最佳的冷却效率和冷却均匀性。喷嘴位置和 角度调整机构包括八个安装杆20和八个安装块21 ，每个喷嘴各有二个安装杆20和二个安装 块21。喷嘴位置和角度调整方法如下松开安装块21上的螺栓22，使安装块连同喷嘴2 — 起沿安装杆20的轴向左右移动，即可调整喷嘴2与试样1之间的距离B;松开安装块21上 的螺栓I19(见图2)，以进气管16的轴线为中心旋转喷嘴2，即可调整喷嘴2的喷吹角度C; 同一侧两个喷嘴之间距离A的调整可以通过更换具有不同E值(见图4)的安装块21实现， E为安装块21两端圆孔123和圆孔II24轴线之间的距离。
图4是安装块21的剖面示意图。安装块21的两端各有一个圆孔I23和圆孔I124，两圆 孔的轴线相互垂直。 一端的圆孔I23套在安装杆20上，另一端的圆孔II24套在喷嘴的进气管16上。圆孔I23和圆孔I1 24与安装块21的上下端面之间沿圆孔的轴向开有窄缝26，垂 直于窄缝的方向开有通孔27和螺栓孔25，通孔中穿有螺栓119和螺栓II 22 (见图2和图3)， 通过旋紧螺栓I 19和螺栓II 22使安装块21与安装杆20和喷嘴进气管16固定，实现喷嘴2 的固定。
图5是圆柱形被冷却物体冷却喷嘴布置示意图，该实施方案中共有4个喷嘴，均匀布置 在圆柱形物体28的周围，喷嘴距圆柱表面的距离可以调节。
权利要求
1.一种喷气、喷雾两用式冷却装置，包括喷嘴、冷却气、冷却水供给调节系统、连接软管、分气管、分水管，其特征在于该冷却装置还设有喷嘴位置和角度调整机构，喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块固定在安装杆上，喷嘴的进气管和进水管通过软管与分气管和分水管的出口连接，分气管和分水管的入口分别与冷却气、冷却水供给调节系统的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、氮气、水或它们的混合物，喷嘴对称或交错布置在薄板状被冷却物体的两侧，或均匀布置在圆柱形被冷却物体的周围。
2. 根据权利要求1所述的喷气、喷雾两用式冷却装置，其特征是所述的喷嘴包括喷嘴体，调 节板，端盖，进气管和进水管，喷嘴体为一中空的长方体，其下部有一个凸出的唇边，调 节板通过螺栓固定在喷嘴体上，调节板的一个边沿与喷嘴体凸出的唇边形成一个窄缝，窄 缝的截面呈喇叭口形状，窄缝的宽度可以通过调整调节板的位置进行调节，两个端盖分别 固定在喷嘴体的两端，与喷嘴体构成一个空腔，进气管固定在端盖上，进水管固定在进气 管上。
3. 根据权利要求1所述的喷气、喷雾两用式冷却装置，其特征是所述的喷嘴位置和角度调整 机构包括安装杆和安装块，安装杆为圆柱形，安装块的两端各有一个圆孔，两圆孔的轴线 相互垂直， 一端的圆孔套在安装杆上，另一端的圆孔套在喷嘴的进气管上，安装块上的圆 孔与端面之间沿圆孔的轴向开有窄缝，垂直于窄缝的方向开有通孔和螺栓孔，通孔中穿有 螺栓，通过旋紧螺栓，可以使安装块与安装杆和喷嘴进气管相对固定，实现喷嘴的固定。
全文摘要
一种喷气、喷雾两用式冷却装置，包括喷嘴、冷却气、冷却水供给调节系统、连接软管、分气管、分水管，其特征在于该冷却装置还设有喷嘴位置和角度调整机构，喷嘴通过喷嘴位置和角度调整机构的安装块固定在安装杆上，喷嘴的进气管和进水管通过软管与分气管和分水管的出口连接，分气管和分水管的入口分别与冷却气、冷却水供给调节系统的出口连接，冷却装置所用的冷却介质包括氢气、氮气、水或它们的混合物，喷嘴对称或交错布置在薄板状被冷却物体的两侧，或均匀布置在圆柱形被冷却物体的周围。本发明的特点是在一套喷嘴上既可以喷气，又可以喷雾，实现大范围的冷却速率。
文档编号C21D1/26GK101293229SQ20081001012
公开日2008年10月29日 申请日期2008年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者刘相华, 张殿华, 李建平, 王国栋, 花福安 申请人:东北大学