(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 209307433 U(45)授权公告日 2019.08.27
(21)申请号 201821895052.X(22)申请日 2018.11.18
(73)专利权人 兰州真空设备有限责任公司
地址 730050 甘肃省兰州市七里河区龚家
坪北路29号(72)发明人 李雪峰 马强 曹彦祥 (74)专利代理机构 兰州嘉诺知识产权代理事务
所(普通合伙) 62202
代理人 郭海(51)Int.Cl.
C21D 1/62(2006.01)C21D 1/613(2006.01)C21D 1/773(2006.01)C21D 9/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
(54)实用新型名称
一种真空高压气淬炉用换热器(57)摘要
本实用新型涉及一种真空炉用设备，具体说是一种真空高压气淬炉用换热器。室体内设有多个换热单元，多个换热单元串联，每个换热单元内设有换热芯，折流板和连接折流板；交错布置的通气槽与连接折流板通气槽在室体内形成气体流道，气体流道多次改变气流方向及气流截面，使高温淬火气体在室体内充分换热，降低换热后淬火气体的温度，提高工件的气体淬火效果。多个换热芯的水路并联，进一步提高换热效率。室体内还设有导流槽，使室体出风口可以设在换热单元上方，降低设备的加工制造成本。电机设置在室体外，电机与离心叶轮通过耐压水冷磁性流体密封装置进行传动，减少设备能耗，提
降低设备维修难度。高设备工作稳定性，
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权 利 要 求 书
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1.一种真空高压气淬炉用换热器，包括室体（1）、室体封门（2）、室体盲板（3）、电机（4）、离心叶轮（6）和换热芯（7）；室体（1）设有进风口（101）和出风口（102），其特征在于：室体（1）内设有换热单元（10）；每个换热单元（10）设有多个折流板（8），折流板（8）通过连接折流板（9）连接，连接折流板（9）上设有连接折流板通气槽（901），连接折流板通气槽（901）与换热芯（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：所述室体（1）内设有多个换热单元（10），多个换热单元（10）相互串联，多个换热单元（10）之间的折流板（8）上设有通气槽（801），换热单元（10）与离心叶轮（6）之间的折流板（8）上设有通气槽（801）。
3.根据权利要求2所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：所述折流板（8）上的通气槽（801）交错布置，交错布置的通气槽（801）与连接折流板（9）上的连接折流板通气槽（901）在室体（1）内形成气体流道。
4.根据权利要求1所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：室体（1）内还设有导流槽（11），导流槽（11）设在室体（1）出风口（102）下方，导流槽（11）上设有导流槽通气口（1101），导流槽通气口（1101）与离心叶轮（6）连通。
5.根据权利要求1所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：室体（1）内还设有安装座（105），安装座（105）设在室体（1）内底部两侧，安装座（105）设有横板（1051）及支板（1052），换热单元（10）连接在安装座（105）上。
6.根据权利要求2所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：室体（1）上还设有多个穿墙水管（103），每个换热单元（10）中的换热芯（7）与两个穿墙水管（103）连接，多个换热芯（7）的水路并联。
7.根据权利要求1所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：所述电机（4）设置在室体（1）外，室体（1）外还设有耐压水冷磁性流体密封装置（5），所述的耐压水冷磁性流体密封装置（5）设在电机（4）与离心叶轮（6）之间，电机（4）与离心叶轮（6）通过耐压水冷磁性流体密封装置（5）进行传动；耐压水冷磁性流体密封装置（5）设计压力≥室体（1）设计压力。
8.根据权利要求1所述的一种真空高压气淬炉用换热器，其特征在于：换热芯（7）使用铜翅片管，管道及翅片材质为紫铜。
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说 明 书
一种真空高压气淬炉用换热器
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技术领域
[0001]本实用新型涉及一种真空炉用设备，具体说是一种真空高压气淬炉用换热器。背景技术
[0002]在汽车无级变速箱等类似精密件，一些薄壁类工件和较长机床刀具等进行淬火处理时，需要尽量减小淬火变形，而真空高压气淬炉设备工作时的传热机制只有对流，有效减小了精密封传动系部件的变形，因此在此类精密件加工过程中常用到真空高压气淬炉。[0003]真空高压气淬炉工作时，高压高温的淬火气体需要通过换热器将热量带走，再将降温后的淬火气体充入淬火室，对工件进行气体淬火。
[0004]现有技术的真空高压气淬炉换热器中一般设有一个换热芯，淬火气体通过换热芯换热后充入淬火室，但是一个换热芯不能很好的对淬火气体进行换热，换热后的淬火气体温度还是很高，不能对工件进行良好的气体淬火。
[0005]现有技术中个别真空高压气淬炉换热器采用了两个换热芯，但是两个换热芯水路串联，也不能提供很好的换热效果，依然存在换热效率低的问题。[0006]现有技术的真空高压气淬炉换热器，气体在换热时还存在淬火气体不能充分从换热芯中通过，会从换热芯与换热器室体之间的空间直接通过的问题；造成只有一部分淬火气体进行了换热，大部分淬火气体流过换热器后依旧处在高温状态，影响气体淬火效果，还会增加电机功率，造成浪费。
[0007]现有技术的真空高压气淬炉换热器中的电机大多设置在换热器室体内部，这样设置对电机要求很高，需要电机具备耐热，耐正压，耐真空的能力，常常还需要对电机设置隔热装置和水冷装置，增加了设备的设计制造成本，并且增加了设备加工制造难度，同时电机经常损坏，造成了不必要经济损失。若将电机设置在换热器室体外部，就需要使用穿墙动密封结构，一般的动密封橡胶密封材料无法长时间承受高温高压，需经常更换，增加了维修成本，造成了经济损失。实用新型内容
[0008]本实用新型要解决的问题是，提供一种真空高压气淬炉用换热器，使淬火气体在换热器室体内充分进行换热，降低换热后淬火气体的温度，进而提高工件的气体淬火效果；同时降低设备的加工制造成本，减少设备能耗，提高设备工作稳定性，降低设备维修难度。[0009]为解决上述技术问题，本实用新型的一种真空高压气淬炉用换热器，包括室体、室体封门、室体盲板、电机、离心叶轮和换热芯；室体设有进风口和出风口；室体内设有换热单元；每个换热单元设有多个折流板，折流板通过连接折流板连接，连接折流板上设有连接折流板通气槽，连接折流板通气槽与换热芯连接。换热芯对淬火气体进行换热，折流板与连接折流板对气体起到导向作用。
[0010]室体内设有多个换热单元，多个换热单元相互串联，多个换热单元之间的折流板上设有通气槽，换热单元与离心叶轮之间的折流板上设有通气槽。流过换热单元的淬火气
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体经过换热芯进行换热，各个换热单元之间的气体通过通气槽联通，最终通过换热单元与离心叶轮之间的折流板上的通气槽被离心叶轮吸出。[0011]折流板上的通气槽交错布置，如相邻的两个折流板，一个折流板的通气槽设置在折流板的左边，另一个折流板的通气槽就设在右边；又或者一个折流板的通气槽设置在上部，相邻的另一个折流板的通气槽就设在下部。交错布置的通气槽与连接折流板上的连接折流板通气槽在室体内形成气体流道，气体流道多次改变气流方向及气流截面。折流板与连接折流板未设置通气槽的部分将室体内的淬火气体封堵，使淬火气体只能从气体流道内流过，使淬火气体完全流过各个换热单元内的换热芯，同时多次改变气流方向及气流截面，使淬火气体充分换热，提高了换热效率。[0012]室体内还设有导流槽，导流槽设在室体出风口下方，导流槽上设有导流槽通气口，导流槽通气口与离心叶轮联通。这样能够使室体的出风口设置在换热单元的上方，气体不会从上方设置了出风口的换热单元直接流出出风口，而会流过每一个换热单元后，在离心叶轮的作用下流出出风口，这样的设计可以缩短室体整体长度。[0013]室体内还设有安装座，安装座设在室体内底部两侧；安装座设有横板及支板，使安装座具有良好的支撑效果，多个换热单元都安装在安装座上，使每个换热单元具有相同的高度，这样就可以使每个换热单元的结构统一，减低了设计难度，提高了制造稳定性。[0014]为了进一步提高换热效率，就要使每个换热单元中的换热芯尽量多地带走淬火气体的热量，每个换热单元中的换热芯独立供水；室体上设有多个穿墙水管，每个换热单元中的换热芯与两个穿墙水管连接，多个换热芯的水路并联。这样能够降低多个换热单元中的换热芯冷却水的互相影响，避免由于换热芯水路串联造成的前面的换热芯使冷却水水温升高不能很好冷却后面的换热芯的问题。[0015]电机设置在室体外，室体内还设置有耐压水冷磁性流体密封装置，耐压水冷磁性流体密封装置设在电机与离心叶轮之间，耐压水冷磁性流体密封装置设计压力≥室体设计压力；电机与离心叶轮通过耐压水冷磁性流体密封装置进行传动。电机设置在室体外，不用在考虑将电机设置在室体内时需要对电机设置水冷壳，增加水冷罩或采购耐热电机的问题，降低了设计制造难度，同时节约成本。电机与离心叶轮通过耐压水冷磁性流体密封装置进行传动，无需再使用橡胶密封材料，避免了在使用时需要经常更换密封部件的问题。[0016]换热芯使用铜翅片管，管道及翅片材质为紫铜。利用紫铜材料换热系数大的特性，进一步提高了换热效率。
[0017]本实用新型的有益效果是，室体内设有多个换热单元，多个换热单元串联，每个换热单元内设有换热芯，折流板和连接折流板；交错布置的通气槽与连接折流板通气槽在室体内形成气体流道，气体流道多次改变气流方向及气流截面，使高温淬火气体在室体内充分换热，降低换热后淬火气体的温度，提高工件的气体淬火效果。多个换热芯的水路并联，进一步提高换热效率。室体内还设有导流槽，使室体出风口可以设在换热单元上方，降低设备的加工制造成本。电机设置在室体外，电机与离心叶轮通过耐压水冷磁性流体密封装置进行传动，减少设备能耗，提高设备工作稳定性，降低设备维修难度。附图说明
[0018]图1是本实用新型结构局部剖视图；
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图2是本实用新型仰视示意图；
[0020]图3是本实用新型换热单元组合示意图；[0021]图4是本实用新型内部结构及气流透视图；
[0022]图5是本实用新型实施例内部折流板组合示意图；[0023]图6是本实用新型实施例内部气流走向示意图。[0024]图中：1.室体，101.进风口，102.出风口，103.穿墙水管，104室体支腿，105.支撑座，1051.横板，1052.支板，2.室体封门，3.室体盲板，4.电机，5. 耐压水冷磁性流体密封装置，6.离心叶轮，7.换热芯，8.折流板，801.通气槽，9.连接折流板，901. 连接折流板通气槽，10.换热单元，11.导流槽，1101.导流槽通气口，12.电机安装底座。具体实施方式
[0025]如图1所示，本实用新型的一种实施例，包括实体1，实体1一端连接有室体封门2，实体1与室体封门2采用螺栓连接；实体1另一端连接有室体盲板3，实体1与室体盲板3采用螺栓连接。室体盲板3朝向实体1的一侧安装有离心叶轮6，室体盲板3外侧连接有电机4，电机4与离心叶轮6之间设有耐压水冷磁性流体密封装置5，电机4安装在电机安装底座12上。[0026]如图3所示，换热单元10在实体1设置多个，多个换热单元10串联。每个换热单元由两个折流板8组成，两个折流板8之间连接有1个连接折流板9，连接折流板9上开有连接折流板通气槽901，连接折流板通气槽901内连接有换热芯7。换热芯7是通过翅片管联通组成的，管道及翅片材质均为紫铜。[0027]又如图1所示，室体1内部设有两个换热单元10，两个换热单元10串联，换热单元10安装在支撑座105上；如图5所示支撑座105横板1051和支板1052成直角焊接成型，支撑座105设置室体1底部两侧。室体1的出风口102设在靠近离心叶轮6的换热单元10上方，出风口102下方设有导流槽11，导流槽11与离心叶轮6联通但与换热单元10和室体1其他部分隔绝，使出风口102开设在换热单元10的上方，缩短室体1的整体长度。[0028]室体1内部换热单元10与导流槽11的布置方式如图4，图5所示，室体内两个换热单元10连接处共用一个折流板8；最后一块折流板8上没有开设通气槽11，其余两块折流板8上均开有通气槽11；每个换热单元10内均安装有1个换热芯7，换热芯7在每个换热单元10的中间，两个通气槽11分别开设在换热芯7的两侧。如图2所示，室体1的进风口101设在室体1侧面，正对后一个换热单元10内的换热芯7。导流槽11设置在离心叶轮6与换热单元之间，导流槽11上开设有导流槽通气口1101，是导流槽11与离心叶轮6联通，但是与换热单元10和室体1其他部分隔绝。通过这种布置方式在室体1内形成气体流道，使淬火气体只能通过气体流道流动，强制使淬火气体充分的流过每个换热单元10内的换热芯7进行换热，同时气体流道多次改变气流的方向及气流截面，使淬火气体换热效率进一步提高。[0029]如图6所示，淬火气体从进风口101流入室体1后，直接流入第一个换热芯7，之后通过通气槽11流过第二个换热芯7，再被离心叶轮6吸入，最后被离心叶轮6吹入导流槽11后从室体1的出风口102流出，再次进入真空高压气淬炉进行气淬。[0030]又如图1图2所示，两个换热芯7均单独进行供水，室体1下部共设有4个穿墙水管103，每两个穿墙水管103为一组，每个换热芯7与一组穿墙水管103连接。每个换热芯7均设有1个总进出关及1个总出水管，分别于一个穿墙水管103连接。
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电机4视为叶轮提供动力的，根据真空高压气淬炉具体的工况选择功率型号即可，
由于电机4设置在室体1外，所以再不用考虑对电机进行隔热，采用水冷电机壳或采用耐热电机。
[0032]电机4与离心叶轮6之间设有耐压水冷磁性流体密封装置5，电机4与离心叶轮6 通过耐压水冷磁性流体密封装置5进行传动，由于真空高压气淬炉的工作状态既有正压状态，也有真空状态，所以耐压水冷磁性流体密封装置5一方面需要满足真空状态是具体真空度的使用，另一方面耐压水冷磁性流体密封装置5的设计压力≥室体1的设计压力，保证使用安全稳定。
[0033]本实施例中，真空高压气淬炉的极限真空度为5×10-3Pa，工作真空度为5×10-2
Pa，压升率为≤0.5Pa/h，冷却压力为0.8-1.0MPa，气体流量13750M3/h，离心叶轮转速为2590rpm。根据各参数及实际工作需要，确定实体1的设计压力为1.2MPa，从而确定耐压水冷磁性流体密封装置5耐压需大于1.2MPa，真空度要求满足5×10-3Pa。本实施例耐压水冷磁性流体密封装置选取的是湖南维格的型号为“S80Y-6Z”的耐压水冷磁性流体密封装置，适用真空度为1×10-6Pa，正压设计压力1.6MPa。本实施例电机选取的是兰州机电股份有限公司型号为YPTZ400-1的三相交流变频调速异步电动机，级数2级，50Hz时额定功率400KW。[0034]又如图1所示室体1下部还设置有四个室体支腿104，以便支撑室体1。[0035]本实用新型的一种真空高压气淬炉用换热器自成系统，可整体设置在真空高压气淬炉旁，只需将进风口101，出风口102分别和真空高压气淬炉的相应接口进行连接，即可进行换热工作。
[0036]针对本实施例，在空炉状态下，对换热单元10和换热芯7做了不同的组合，进行了降温时间实验，具体实验数据如下表所示：
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通过实验得出结论，在其他参数不变的情况下，将淬火气体从1050℃降温到400℃
的。室体1内串联两个换热单元10，两个换热单元10中的换热芯7串联供水所花费的时间，比只设置1个换热芯7所花费的时间缩短了102秒。进一步的，室体1内串联两个换热单元10，两个换热单元10中的换热芯7并联供水所花费的时间，比只设置1个换热芯7所花费的时间缩短了276秒。
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