УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
DEVICE FOR COOLING OF ITEMS IN PROCESS OF THERMAL TREATMENT

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке длинномерных изделий, преимущественно валков.
Известно по описанию к патенту РФ №2030461 (опубл. 10.03.1995) устройство для охлаждения изделий при термической обработке. Устройство содержит закалочный бак с отводным коллектором, систему циркуляции охлаждающей жидкости, включающую соединенный с отводным коллектором насос и напорные трубопроводы с форсунками, окалиносборник, который установлен в баке между трубопроводами с форсунками и выполнен в виде открытой сверху емкости, в дне которой имеется сливное отверстие, снабженное сетчатым фильтром. Окалиносборник установлен в баке без механического крепления с возможностью периодической выемки из бака вверх.
Недостатком данного устройства является то, что для обеспечения равномерного распределения температурного поля по поверхности изделия при охлаждении, необходимо перемещать само изделие внутри устройства, так как форсунки смонтированы неподвижно.
По описанию к авторскому свидетельству СССР №1201324 (опубл. 30.12.1985) известно устройство для охлаждения изделий, содержащее цилиндрический бак с кольцевой крышкой и с выходным отверстием в днище и размещенным вдоль его образующей рядом коллекторов с соплами, систему подвода и отвода охлаждающей жидкости, а также установленными перед соплами экранами.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и служит для охлаждения крупногабаритных изделий, преимущественно соединительных деталей трубопроводов (переходник, цилиндрический патрубок, днище), т.е. деталей с короткой осью. Равномерного охлаждения длинномерных изделий типа вал достичь на данном устройстве невозможно из-за его конструктивных особенностей, а именно: направленное вращательное перемещение слоев жидкости создается за счет формы днища бака, регулирования направления истечения струй из сопел и принудительного отвода охладителя из бака.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения качества термической обработки за счет интенсивного охлаждения изделия преимущественно цилиндрической формы, как с короткой, так и вытянутой осью (валы, оси, валки, роторы и т.д.).
Для достижения этого технического результата устройство для охлаждения изделий при термической обработке содержит цилиндрический бак с кольцевой крышкой и выходным отверстием в днище и размещенным вдоль его образующей рядом коллекторов с соплами, систему подвода и отвода охлаждающей жидкости, оно снабжено эксцентриковыми механизмами, обеспечивающими возвратно-поступательное перемещение коллекторов с соплами как вертикально вдоль образующей цилиндрического бака, так и горизонтально по окружности цилиндрического бака, причем коллекторы с соплами размещены попарно в подвижных кассетах, приводимых в движение одним из эксцентриковых механизмов, размещенным в верхней части подвижной кассеты.
Отличительными признаками предлагаемого устройства для охлаждения изделий при термообработке является то, что оно снабжено эксцентриковыми механизмами, смонтированными в кольцевой крышке и обеспечивающими возвратно-поступательное перемещение коллекторов с соплами как вертикально вдоль образующей цилиндрического бака, так и горизонтально по окружности цилиндрического бака, причем коллекторы с соплами размещены попарно в подвижных кассетах, приводимых в движение одним из эксцентриковых механизмов, размещенным в верхней части подвижной кассеты.
Указанные отличительные признаки позволяют произвести подбор частоты и амплитуды перемещения сопел, обеспечивая максимальную равномерность температурного поля на поверхности изделия при различных скоростях охлаждения, при этом охлаждаемое изделие размещается внутри устройства неподвижно (в подвешенном вертикально состоянии).
Вариант предлагаемого устройства для охлаждения изделий при термообработке иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.
На фиг.1 - принципиальная схема устройства в изометрии;
на фиг.2 - траектория перемещения форсунок (X1 - первый ряд форсунок, Х2 - второй ряд форсунок, Xn - n-й ряд форсунок);
на фиг.3 - общий вид устройства;
на фиг.4 - показана установка коллекторов.
Предлагаемое устройство для охлаждения изделий при термообработке состоит из цилиндрического бака 1 с кольцевой крышкой 2, с размещенным вдоль образующей бака рядом коллекторов 3 с соплами 4, систему подвода 5 и отвода охлаждающей жидкости 6, эксцентриковыми механизмами 7 и 8. Коллекторы 3 с соплами 4 размещены в подвижных кассетах 9, приводимых в движение эксцентриковым механизмом 7, размещенным в верхней части подвижной кассеты 9. Подвижная кассета 9 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение по окружности. Вертикальные коллекторы 3 имеют возможность вертикально перемещаться в направляющих подвижных кассет 9. Приводом возвратно-поступательного перемещения коллекторов 3 является эксцентриковый механизм 7, размещенный в верхней части подвижной кассеты 9. Приводом для ее движения является эксцентриковый механизм 8. Подвижная кассета представляет собой раму с размещенными на ней опорными роликами 10. Верхняя часть рамы кассеты консольно установлена роликами на кольцевую крышку бака 2, а нижняя часть кассеты 9 на нижнюю боковую поверхность бака 1. Подвижные кассеты соединены между собой жесткой подвижной связью 11 в верхних и нижних частях. На кольцевой крышке 2 размещен кольцевой зубчатый венец 12. Зубчатый венец входит в зубчатое зацепление с зубчатыми колесами, соединенными с роликами 10 подвижной кассеты 9.
На кривошипы 7 роликов 10 подвижных кассет установлены вертикальные коллекторы 3 с размещенными на них соплами 4. При перемещении подвижной кассеты 9 по кольцевой крышке 2 цилиндрического бака 1 происходит вращение верхних опорных роликов 10 подвижной кассеты 9 из-за их зубчатого соединения с неподвижным зубчатым венцом 12. Кривошипы 7 верхних опорных роликов подвижной кассеты способствуют возвратно-поступательному движению коллекторов с соплами. В результате каждое сопло предлагаемого устройства для охлаждения изделий перемещается по сложной пространственной траектории (фиг.2), которая образуется совмещенным перемещением коллекторов возвратно-поступательно по вертикали и возвратно-поступательно по круговому сектору в горизонте.
Работа устройства для охлаждения изделий при термообработке происходит следующим образом. Обрабатываемое изделие 13 в вертикальном положении неподвижно размещается внутри устройства (например: висит на стропах на крановой подвеске.) Включается привод на эксцентриковый механизм 7 горизонтального перемещения подвижных кассет 9. Через систему подвода 5 охлаждающая жидкость подается в подвижные коллекторы на сопла. Подвижные коллекторы 3 с соплами 4 совершают возвратно-поступательные движения в вертикальном и горизонтальном направлениях, что позволяет разбрызгивать через сопла охлаждающую жидкость равномерно по всей боковой поверхности охлаждаемого изделия 13. Это обеспечивает максимальную равномерность температурного поля по всей боковой поверхности изделия, повышая качество термообработки. Отработанная охлаждающая жидкость собирается на дне цилиндрического бака и через систему отвода 6 подается на установку приготовления охлаждающей жидкости.