专利名称：双室负(或低)压高流率真空气淬炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种真空无氧化处理的气体淬火炉。
真空气淬具有气淬后工件光亮度高，变形量小，淬后不需要清洗，并能避免大截面高速钢零件真空油淬后产生白亮层等优点，因此受到人们的重视。
机电部北京机电研究所生产的双室负压真空气淬炉以及日本海斯公司生产的双室负压真空炉，其结构相似，主要由加热室、冷却室、真空系统、充气系统、淬火冷却系统、控制系统等组成，除淬火冷却系统外，其余部分已进入成熟阶段。由于现有的双室负压真空气淬炉的淬火冷却系统气体循环性差，充气量小，作为传热介质的循环气体所传递的热量非常有限，使最终热处理件的淬透性很差。为改变双室负压真空气淬炉的这种不足，发展了高压真空气淬炉(6个大气压)，用以增加充气量及单室低压高流率真空气淬炉(2～3个大气压)，用以增加充气量及气体循环性，从而均大大提高了循环气体的传热量。但是这两种真空气淬炉由于压力的提高，导致真空炉设计、制造、使用及维护等方面的复杂化，同时也增加了氮气的消耗量。
本实用新型的目的是提供一套高效率淬火冷却系统，使其结构简单，而且在不增加充气量的情况下，增加气体循环性，提高作为传热介质的循环气体所传递的热量，使其和低压高流率及高压气淬真空炉一样，能处理大中型高速钢工件及不锈钢、弹性元件，真空钎焊、真空烧结等要求无氧化处理的工件。
本实用新型的具体解决方案如下在双室负(或低)压高流率真空气淬炉中，其淬火冷却系统主要由冷却室外壳、冷却室内壳、冷却水、风机和热交换器组成。在该淬火冷却系统中，具有封闭通道内壁、封闭气流通道、导向板和气流分布板。由封闭通道内壁和冷却室内壳形成的封闭气流通道能使气体在通道内循环。在封闭气流通道内装有导向板，均安置在循环气体流向的拐角处。且与循环气体流向成45°角。在封闭通道的内壁安装有气流分布板，其中二块板分别安装在封闭通道的两个侧面，两块板上都开有每排数量不等的孔，相邻二排的孔成相间排列。在封闭通道的底部装有另一块气流分布板，以此板中心为圆心，以等差增加的距离为半径作同心圆，在每一同心圆周上开有等量的孔，并使相邻两圆周上的孔成均匀相间分布。
本实用新型结构由封闭通道内壁和冷却室内壳形成封闭气流通道，强迫气体沿通道流动，使其具有一定速度和与冷却室内壳进行热交换。由于本实用新型真空气淬炉淬火冷却系统的结构中装有导向板，使气流能顺利地通过拐角，并且由于导向板与循环气体流向成45°角，使气流经导向板反射转成90°流向，受到反射阻力最小，循环流畅。循环气体在两侧面的流向与由底部向上的流向和封闭气流通道内的流向相互垂直，而且它们的速度比较接近，这样就大大促进了循环气体微团在循环气体流向的垂直方向上的掺混和分子间的相互扩散、相互热传导。
由于在本实用新型结构中装有气流分布板，其中安装在封闭通道侧面的气流分布板上的小孔，对通过气流通道和热处理件的气体起扰动作用，使气体更有利于与侧壁和工件进行热交换。在冷却室底部由于料框中心的工件不易冷却，在置于封闭通道底部的气流分布板上开有数量较多的孔，使气体由中心向四周扩散，增加气体经过工件的曲折度，从而增加气体的吸热量。气流分布板分布通过热处理件的气流量，达到料框心部和外部的一致冷却。现有的真空气淬炉的淬火冷却系统由风速计测知两侧面的最大风速为5m／s，底部的风速几乎为零。本实用新型结构在不增加充气量的情况下，增加了气体的循环性，可使气流的最大风速达19m／s。再加上各种扰动作用，可使气体处于紊流状态。由流体力学可知，循环气体处于紊流状态时，循环气体与周围环境的热交换最大，有利于循环气体的冷却和加热。本实用新型真空气淬炉安置了这一套淬火冷却系统后，在装炉量为100kg情况下，对高速钢棒料，使其极限淬透性尺寸从φ15～20mm提高到φ80mm。同时本实用新型真空气淬炉的淬火冷却系统结构简单，使用和维修都很方便。
图1为本实用新型真空气淬炉的淬火冷却系统图。
图2为该冷却系统中安装在封闭通道侧面的气流分布板结构图。
图3为该冷却系统中安装在封闭通道底部的气流分布板结构图。
以下结合
本实用新型真空气淬炉的结构及工作过程。
图1所示的双室负压高流率真空气淬炉的淬火冷却系统为实施本实用新型的一个实施例。
图1中(1)为冷却室外壳，(2)为冷却水，(3)为冷却室内壳，(4)为风扇电机，(5)为风机，(6)为热交换器，(7)为封闭通道内壁，(8)为料叉。由封闭通道内壁(7)和冷却室内壳(3)形成封闭气流通道(9)。在封闭气流通道内有三块导向板(10)、(11)，其中两块平导向板(10)为方形冷轧薄钢板，分别安装在封闭通道底部两个拐角处，与循环气体流向成45°角。另一块(11)为直角薄钢板，安装在封闭通道底部的中间。在封闭通道的内壁安装三块由长方形冷轧钢板制成的气流分布板(12)、(13)，其中如图2所示的两块板(13)分别安装在封闭通道的两侧面，其底边与料框底面在同一水平线上。在该两块板上都开有三排每个为φ22mm的孔，每排孔的数量不等，自上而下逐渐增加，且相邻两排孔相间排列。如图3所示的另一块板(12)安装在封闭通道底部料框的下方，以该板中心为圆心，以等差增加的距离为半径作同心圆，在每一同心圆周上开有8个φ22mm的孔，相邻两圆周上的孔均匀相间分布。
热交换器(6)可安置在封闭气流通道(9)内壁的任意一边，以冷却在封闭通道内的循环气体，对整个冷却效果有利。
本实施例真空气淬炉的工作过程如下如处理不锈钢波纹管，首先打开加热室和冷却室之间的阀门(图中未画出)，把工件从冷却室送入加热室后关闭该阀门，加热保温到1140℃(最高可达1300℃)打开阀门，把工件从加热室取回到冷却室，再关闭阀门，打开充气阀，充气到0.85个大气压后，启动淬火冷却系统中的风扇电机(4)，它带动风机(5)，使静态气体在淬火冷却系统内形成循环，并使传热介质－循环气体经料叉(8)上的料框(如图1中点划线所示，作放工件用)进行加热，流经热交换器(6)后进行冷却，经风机(5)作用进入封闭气流通道。在通道(9)里，由冷却室内壳(3)进一步冷却。冷却室内壳(3)由在冷却室外壳(1)和内壳形成封闭容器中的冷却水(2)冷却。循环气体经导向板(10)、(11)导向后到达底部的气流分布板(12)，气流分布板(12)对经过料框的气体进行分配。当循环气体在封闭通道的两侧面时，气流分布板(13)对沿通道的循环气体和经过料框的循环气体进行扰动，使这两处的循环气体处于紊流状态，这就大大促进了循环气体微团在循环气体流向的垂直方向上的掺混和分子间的相互扩散、相互热传导，几分钟后可冷却到200℃以下。整个过程由计算机控制，并可随意选择手动和自动。
本实用新型真空气淬炉用于双室低压真空气淬时，其压力为2～3个大气压。
用本实用新型真空气淬炉能和低压高流率及高压真空气淬炉一样处理高速钢、不锈钢、弹性元件及真空钎焊、真空烧结等要求无氧化处理的工件。
权利要求1.一种双室负(或低)压高流率真空气淬炉，其淬火冷却系统主要由冷却室外壳(1)、冷却室内壳(3)、冷却水(2)、风机(5)和热交换器(6)组成，本实用新型的特征在于，该淬火冷却系统具有封闭通道内壁(7)、封闭气流通道(9)、导向板(10)、(11)和气流分布板(12)、(13)。
2.根据权利要求1所述的真空气淬炉，其特征在于，由封闭通道内壁(7)和冷却室内壳(3)形成淬火冷却系统的封闭气流通道(9)，使气体在通道内循环；在封闭气流通道内有导向板(10)、(11)，均安置在循环气体流向的拐角处，且与循环气体流向成45°角。
3.根据权利要求1所述的真空气淬炉，其特征在于，在封闭通道内壁(7)安装气流分布板(12)、(13)，其中二块板(13)分别安装在封闭通道的二个侧面，二块板上都开有每排数量不等的孔，相邻二排的孔成相间排列；另一块板(12)安装在封闭通道底部，以此板中心为圆心，以等差增加的距离为半径作同心圆，在每一同心圆周上开有等量的孔，相邻二圆周上的孔均匀相间分布。
4.根据权利要求1所述的真空气淬炉，其特征在于，淬火冷却系统中的热交换器(6)可安置在封闭气流通道(9)内壁的任意一边。
专利摘要一种双室负(或低)压高流率真空气淬炉，其淬火冷却系统主要由冷却室外壳、冷却室内壳、冷却水、风机及热交换器组成。在该冷却系统中具有使气体在其中循环的封闭气流通道，并且在通道内安置了引导气体流向的导向板及在其上开有一系列孔的气流分布板，增加了气体的循环性和热交换性。本实用新型结构简单，而且在不增加充气量的情况下，提高了真空气淬炉的淬火冷却能力。并能处理高速钢、不锈钢、弹性元件及真空钎焊、真空烧结等要求无氧化处理的工件。
文档编号F27B14/00GK2121668SQ91231350
公开日1992年11月11日 申请日期1991年12月20日 优先权日1991年12月20日
发明者董玉顺, 刘迨, 华克徵, 田桐 申请人:机械电子工业部北京机电研究所