本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，涉及一種組合式導流罩，尤其是涉及一種可拆卸式淬火槽內置組合式導流罩。

背景技術：

淬火是金屬材料熱處理中一個重要的工藝，是將工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，然后浸入淬火介質中快速冷卻的工藝，用以提高工件的硬度和耐磨性。在淬火過程中，需要良好的冷卻強度來保證淬火工件質量，冷卻強度不僅取決于淬火介質自身的熱物理性質，而且還取決于淬火介質的流動狀態。即淬火介質的流動速度越大，其淬硬層越深、冷卻能力越強；淬火工件附近的介質流速越均勻，其淬硬層厚度越一致。尤其對于形狀復雜的工件，如果工件上各部分的冷卻速度不均勻，會造成淬硬層的厚度不同和工件嚴重的畸變。因此，淬火槽內的介質流動狀態對淬火過程的影響至關重要。

實際上淬火槽的總體積必須足夠大，以保證有足夠的熱容量，避免淬火介質的溫度超過允許溫度。因此，在淬火操作中，工件只占用淬火槽積的一小部分。所以在淬火時并沒有必要在整個淬火槽內都得到足夠強烈的攪拌，只需在工件輪廓的周圍有足夠大的流速，就可以滿足冷卻操作的要求。也就是說，對于一個具體工件而言，它所要求的流速足夠大的區域只是淬火槽中的一部分區域。同時，要盡量保證工件附件的流速均勻。

經對現有技術的文獻檢索發現，目前針對淬火設備有一些導流裝置的改進，如：蘇興武、晏汝平、顧敏、陳巖在《熱處理》(2008年第3卷，第3期P50～53)中提出了一種帶有導流桶和均流裝置的淬火槽，在油槽上部形成了很大范圍流速較均勻的“有效淬火區”，該技術的特點在于整個淬火槽工作區內都為有效淬火區、攪動都比較強烈、流速比較高而且比較均勻。然而，上述技術的缺點在于淬火槽的導流結構和均流結構都是固定的，淬火槽內不能按不同工件來調整淬火介質的攪動狀況。另一個缺點是由于現有技術的設計思路是使整個淬火槽的工作區都成為有效淬火區，必須同時都達到＞0.2m/s流速的攪動。對于大型淬火槽而言，淬火介質的總流量很大。由于現有技術中的淬火槽無法分別調節不同區域的流速，也就是說不可能根據不同零件的形狀和尺寸來調節“有效淬火區”的范圍，而只能按照整個工作區的流速都達到＞0.2m/s的流速進行設計，這就需配置很大功率的攪拌器，會造成浪費。

申請號為201110332454.5的中國發明專利公開了一種帶有底插螺旋槳內槽的組合式淬火槽，該專利技術是在內槽底板上均勻分布地安裝底插式螺旋槳，驅動淬火介質在內槽中均勻向上流動，這種結構的缺點在于無法根據工件形狀的特點調節淬火槽內的流速分布，在遠離工件的區域也達到同樣的流速，造成攪拌功率的浪費。

申請號為200910053753.8的中國發明專利公開了一種具有組合式限流板的淬火槽，采用了帶有流通口的限流板，根據淬火工件形狀和尺寸更換限流板，形成截面小于淬火槽截面的流通口，淬火槽工作時淬火介質可集中于限流板的流通口向上流向工件所在的位置，使工件周圍達到較大的流速，以適應不同形狀工件淬火的要求。但是，限流板出口高度固定不可調節，且水平放置在水槽下部，隨著高度的升高，流量也會越發散，同時會造成相當程度的壓頭損耗。

申請號為200910053752.3的中國發明專利公開了一種狹縫效應淬火夾具，通過利用狹縫效應使工件周圍表面的介質流速高于淬火槽內平均流速，從而達到提高工件冷卻速度的效果，但該夾具要求工件的形狀相對規則，對工件形狀的適用性較低，適用范圍小，使用時該夾具需要隨工件進出爐或者加熱后再掛上，操作復雜。而且狹縫效應淬火夾具底部進水口的面積較小，不可能將淬火槽整個截面上的水流都匯集于工件周圍。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種成本低廉，可及時更換調節，裝卸方便，組合靈活，適用性好的可拆卸式淬火槽內置組合式導流罩。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種可拆卸式淬火槽內置組合式導流罩，包括固定在淬火槽下部的錐形底座以及沿豎直方向可拆卸地套設在錐形底座上的導流罩單元，該導流罩單元包括至少一個導流罩組件，該導流罩組件包括由下而上依次設置的錐體段以及垂直出口段，所述的錐體段的底部直徑、錐度與錐形底座相適配，每個導流罩組件的垂直出口段的形狀、尺寸與待淬火工件相適配。

所述的錐形底座的外側面設有定位錐，所述的導流罩組件的底部邊緣抵在定位錐上，并與錐形底座固定連接。

所述的錐形底座的錐面與水平面的夾角為30-60°。

作為優選的技術方案，所述的錐形底座的錐面與水平面的夾角為45°。

所述的導流罩組件為臺階式導流罩組件，該臺階式導流罩組件的錐體段中部設有第一平臺。

所述的第一平臺將錐體段分為上錐體段及下錐體段，所述的上錐體段的橫截面形狀與垂直出口段相適配，所述的下錐體段的底部直徑、錐度與錐形底座相適配。

所述的第一平臺與上錐體段、下錐體段的連接處均采用圓弧過渡。

所述的上錐體段與垂直出口段的連接處采用圓弧過渡。

在實際使用時，若淬火工件的水平斷面比較小(例如垂直吊掛的長軸)的情況下，可以采用臺階式導流罩組件，即在導流罩組件的錐體段中部設置第一平臺，該第一平臺外沿與下錐體段連接，并且第一平臺的內孔與上錐體段連接，上錐體段水平截面的形狀與垂直出口段相適應。

在垂直出口段的橫截面形狀為非圓形的情況下，可在垂直出口段與錐體段之間設置第二平臺，以便于加工制造，第二平臺的外緣與錐體段的頂部連接，并且第二平臺的內孔與垂直出口段下部連接。

實際應用時，在進行階梯軸淬火過程中，可以采用臺階式導流罩、單錐體導流罩和圓筒形導流罩的組合。

本發明根據淬火工件的形狀和尺寸裝配不同組合的導流罩組件，無需增加攪拌器個數和水泵總流量，在盡可能減小流量損失的前提下，將有限的平均流量引導到最需要的地方，提高局部流速，在工件周圍達到很大的流動速度，形成適合具體工件形狀和尺寸的有效淬火區，提高淬火設備的通用性。

本發明中，臺階式導流罩組件、圓筒形導流罩組件以及單錐體段導流罩組件均采用可拆卸的方式設置在錐形底座上，既可以單獨設置，也可以組合設置，并可以根據淬火工件的不同而更換。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：

1)無需增加攪拌器個數和水泵總流量，通過調節可拆卸的組合式導流罩，合理調節淬火槽的有效淬火區域，改變水流出口的形狀、尺寸以及高度，使其與工件形狀相適應，將有限的流量引導到最需要的地方，根據工件的具體形狀和尺寸在其周圍形成高流速，提高淬火質量，并大幅度降低了整個淬火槽的造價和運行成本；

2)錐形底座設置在淬火槽下部，其錐面與水平面成一定角度，可減小水平放置導流板結構造成的流量和速度損失；

3)加工制作成本低，可及時更換調節，裝卸方便，組合靈活，適用性好，從而在兼顧經濟效益的前提下，克服現有固定式導流和均流裝置的不足，提高了淬火槽的通用性，具有很好的應用前景。

附圖說明

圖1為實施例1可拆卸式淬火槽內置組合式導流罩工作狀態結構示意圖；

圖2為實施例2可拆卸式淬火槽內置組合式導流罩工作狀態結構示意圖；

圖3為實施例3可拆卸式淬火槽內置組合式導流罩工作狀態結構示意圖；

圖4為單錐體段導流罩組件結構示意圖；

圖5為臺階式導流罩組件結構示意圖；

圖6為臺階式導流罩組件采用圓弧過渡的結構示意圖；

圖7為單錐體段導流罩組件與臺階式導流罩組件、圓筒形導流罩組件配合使用時的裝配結構示意圖；

圖中標記說明：

1—錐形底座、2—定位錐、3—臺階式導流罩組件、31—上錐體段、32—下錐體段、33—圓弧過渡、34—第一平臺、4—單錐體段導流罩組件、41—錐體段、42—垂直出口段、5—圓筒形導流罩組件、6—淬火槽、7—淬火工件、8—淬火內槽、9—儲液箱、10—泵。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1：

如圖1所示，本實施例包括：淬火槽6、淬火內槽8、錐形底座1、單錐體段導流罩組件4，如圖4所示，單錐體段導流罩組件4包括由下而上依次設置的錐體段41以及垂直出口段42，錐體段41的底部直徑、錐度與錐形底座1相適配，垂直出口段42的形狀、尺寸與待淬火工件相適配。錐形底座1固定在淬火槽6下部，錐面與水平面成一定角度，可減小水平放置導流板結構造成的流量和速度損失。單錐體段導流罩組件4放置在錐形底座1上，采用可拆卸式活動連接。

本實施例中所述的淬火槽6直徑為Φ11m，高度為11m，內槽直徑為Φ10m，底部裝有12臺底插式螺旋槳，使淬火槽內的水流動起來。淬火工件7是一個壓力容器的封頭，下端直徑Φ2.6m上端直徑Φ4.5m，由于該類工件下端較厚，淬火過程中希望加強在該位置流速，因此在錐形底座1上安裝單錐體段導流罩組件4。錐形底座1下截面直徑為Φ9m，錐面與其底面角度為45°。單錐體段導流罩組件4下部套在錐形底座1上端，兩者之間用螺栓連接；上端出口垂直段為圓筒形，直徑為Φ3m，以適應淬火工件下端的尺寸和形狀。淬火時，水流經定位錐1的初步引導后，匯集并向上流動到單錐體段導流罩組件4里面，在單錐體段導流罩組件4里進一步匯集并由上部的垂直出口段42流出，水流出口面積已大大減小，與不加導流罩的原始淬火槽內速度相比，此時的平均水流速度已提高9倍。并且經過直流圓筒段后，水流方向一致，減少了水流間碰撞的能量損失。高速水流自下而上集中沖擊工件下端較厚的部位，達到更好的冷卻效果；當淬火介質總流量大于5089m³/h時，可在導流罩出口截面上獲得＞0.2m/s的流速。

實施例2：

如圖2所示，本實施例包括：淬火槽6、錐形底座1、臺階式導流罩組件3，圓筒形導流罩組件5，其中：錐形底座1固定在淬火槽6底部，錐面與淬火槽底面成一定角度，可減小水平放置導流板結構造成的流量和速度損失。錐形底座1采用固定螺栓與淬火槽6連接，方便調節，裝卸簡易。臺階式導流罩組件3和圓筒形導流罩組件5放置在錐形底座1上，采用可拆卸式活動連接。

本實施例中，淬火槽6直徑為Φ8m，高度為10m。淬火工件7是一個直徑為Φ1.4m高6m的長軸工件，本實施例是將可拆卸的淬火槽內置組合式導流罩安裝于一個外循環淬火油槽6中，用于長軸類工件7的淬火。泵10將外部儲油箱9中的冷油由下方注入淬火槽6內。淬火油從下方向上方運動，通過淬火槽上方的溢流槽11回流至儲油箱中。為保證工件周圍較高的冷卻速度，可在錐形底座1上部安裝臺階式導流罩組件3和圓筒形導流罩組件5。

如圖5、圖6所示，臺階式導流罩組件3的錐體段中部設有第一平臺34，該第一平臺34將錐體段分為上錐體段31及下錐體段32，上錐體段31的橫截面形狀與垂直出口段相適配，下錐體段32的底部直徑、錐度與錐形底座1相適配。第一平臺34與上錐體段31、下錐體段32的連接處均采用圓弧過渡。上錐體段31與垂直出口段的連接處采用圓弧過渡。臺階式導流罩組件3底部形狀尺寸與錐形底座1上部的形狀和大小相互匹配，將其套在錐形底座1上，采用可拆卸式活動連接。臺階式導流罩組件3上部為直徑Φ2.2m的圓筒；此外由于該導流罩組件為臺階狀，可以在提高水流出口速度的同時盡可能地降低了導流罩組合后淬火介質出口高度，為工件創造了較大的竄動空間。

同時，圓筒形導流罩組件5可將淬火槽6分隔成內外兩個區域，即圓筒形導流罩組件5的內筒區域和筒外區域，這樣縮小了整個淬火槽的工作淬火區域，提高了圓筒形導流罩組件5內淬火區的流速。

實際淬火時，淬火介質在泵的驅動下，進入淬火槽6的下部，形成自下而上的流動，在臺階式導流罩組件3里逐步匯集并由上端的垂直圓筒段流出，流體出口面積已大大減小，與不加導流罩的原始淬火槽內速度相比，此時的平均流速度已提高16倍多。高速流體自下而上集中沖擊工件并沿工件外壁面向上流動，在到達圓筒形導流罩組件5上端時，由溢流槽11回流至儲液箱9內。當淬火介質總流量大于2737m³/h時，可在臺階式導流罩組件3出口截面上獲得＞0.2m/s的流速。

實施例3：

如圖3所示，本實施例包括：淬火槽6、錐形底座1、臺階式導流罩組件3，其中：錐形底座1固定在淬火槽6底部，錐面與淬火槽底面成一定角度，可減小水平放置導流板結構造成的流量和速度損失。錐形底座1采用固定螺栓與淬火槽6連接，方便調節，裝卸簡易。臺階式導流罩組件3放置在錐形底座1上，采用可拆卸式活動連接。

本實施例中所述的淬火槽6直徑為Φ11m，高度為8m，底部裝有12臺底插式螺旋槳，使淬火槽內的水流動起來。淬火工件8是一個方形工件，其尺寸為3.5m×3.5m×3.5m。在錐形底座1上部安裝臺階式導流罩組件3。錐形底座1下截面直徑為Φ9m，錐面與其底面角度為45°。臺階式導流罩組件3下部套在錐形底座1上端，兩者之間用螺栓連接；臺階狀錐形導流罩中的第二平臺設置在錐形段41的頂部與垂直出口段42之間，垂直出口段42的橫截面為4.1m×4.1m正方形，以適應淬火工件7的形狀。

淬火時，水流經定位錐1的初步引導后，匯集并向上流動到臺階式導流罩組件3里面，在臺階式導流罩組件3里進一步匯集并由上端的方形垂直段流出，水流出口面積已大大減小，與不加導流罩的原始淬火槽內速度相比，此時的平均水流速度已提高近4倍。并且經過方形垂直段后，水流方向一致，減少了水流間碰撞的能量損失。高速水流自下而上集中沖擊工件并沿工件外壁面向上流動，當淬火介質總流量大于12103m³/h時，可在導流罩出口截面上獲得＞0.2m/s的流速。

實施例4：

本實施例中，導流罩單元由依次套設在錐形底座1上的臺階式導流罩組件3、單錐體段導流罩組件4以及圓筒形導流罩組件5組合而成，可用于階梯軸淬火，如圖7所示。

錐形底座1的錐面與水平面的夾角為30°。其余同實施例2。

實施例5：

本實施例中，錐形底座1的錐面與水平面的夾角為60°。其余同實施例2。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。