熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，在高壓容器底部設有通過托料盤(6)中心，同軸相連于托料盤上下端面的循環(huán)風扇(9)和冷卻風扇(8)；冷卻風扇(8)產生的低溫氣流(19)通過托料盤中設置的環(huán)布氣流通道(13)，進入高溫空間被位于托料盤上端的循環(huán)風扇(9)均勻攪拌為亞高溫氣體，推送到工作熱區(qū)(12)，將快速冷卻的高溫氣體(17)從裝料架(4)頂部口排出，下行至U形循環(huán)通道(21)，再上行至溢出口(14)，再從內循環(huán)通道(20)下行至托料盤下方的低溫空間，同時與環(huán)繞在高壓容器上的冷卻水螺旋冷卻循環(huán)通道(15)進行熱交換成低溫氣流(19)，再經冷卻風扇(8)均勻攪拌，上行至工作熱區(qū)，往復循環(huán)，完成工作熱區(qū)的快速冷卻。
【專利說明】熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統。
【背景技術】
[0002]熱等靜壓機是對制品實施壓制和燒結的等靜壓設備，它是一種在密閉容器內以氮氣(或氬氣)氣體為傳壓介質，在高溫和高壓的共同作用下，對制件進行壓制燒結處理的?？梢詫⑼惒牧弦约安煌牧辖Y合在一起，直至工件達到最佳致密度。也可以對工件進行再致密化處理，可封閉前道工序中產生的微孔、愈合缺陷部位、改善結構特性。還可以用于制造粉末材料近終成形構件，在工藝過程中對其進行致密化和燒結處理。
[0003]現有熱等靜壓機快速冷卻方法有射流式快速冷卻方法，即壓力容器底部通過噴嘴噴入低溫流體形成旋流，旋流經過隔熱體附近的過程中與制件附近的高溫流體混合。該方法由于使噴嘴附近的氣流形成旋流，并使噴嘴中的較低溫度的氣流與熱區(qū)中的氣流混合。該方法適用于小型熱等靜壓機，對于直徑和高度尺寸較大以及超大的熱等靜壓機不能產生明顯的冷卻作用，同時，噴嘴處的氣流溫度明顯低于遠處的氣流，使附近的結構件和制件產生不均勻的熱應力，還會發(fā)生再結晶顆粒大小不均勻，影響了制件的質量以及結構件的使用壽命。
[0004]現有技術中還有一種方法是利用射流原理，將熱等靜壓機工作缸底部的冷氣體與熱區(qū)底部的熱氣體混合后引入熱區(qū)，通過快冷氣體通道，經過裝料架、加熱元件、隔熱體，到工作缸內壁，熱量被工作缸壁內設置的冷卻水帶走。一般適用于中、小型熱等靜壓機的快冷。
[0005]現有技術中還有一種方法，在工作熱區(qū)的工件隔間中設置冷卻氣體通道，容器外設置氣體壓力泵，該方法步驟為:從工件隔間放出高溫壓力介質；提供冷卻壓力介質，使其能在工件隔間的外面下降穿過放出的高溫壓力介質；將由此得到的混合壓力介質引入到工作隔間。此方法由于設置的冷卻氣體通道設置在工件隔間內，占用了工件的擺放空間，使工件的形狀大小受到較大限制。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現有技術存在的不足之處，提供一種冷卻快，工作熱區(qū)氣流冷卻均勻，不易發(fā)生再結晶顆粒，能夠適用于大、中、小型熱等靜壓機的快速冷卻系統。
[0007]本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，包括:通過高壓容器I的冷卻水循環(huán)系統、隔熱體2、加熱元件3，裝料架4、隔熱墊5和設置在熱等靜壓機工作熱區(qū)的快冷氣體通道，其特征在于，在所述高壓容器I的底部設有通過托料盤6中心，同軸相連于托料盤6上下端面的循環(huán)風扇9和冷卻風扇8 ;設置在托料盤的下端的冷卻風扇8產生的低溫氣流19，通過隔熱墊5還是托料盤6中設置的環(huán)布氣流通道13，進入托料盤6上端的亞高溫空間11中與高溫氣體參混，同時被位于托料盤6上端的循環(huán)風扇9均勻攪拌為亞高溫氣體，推送到高壓容器的工作熱區(qū)12，將快速冷卻的高溫氣體17從裝料架4頂部口排出，下行至加熱元件3外側壁與隔熱體2內壁之間的U形循環(huán)通道21，讓熱氣流沿著U形循環(huán)通道21上行至溢出口 14，從高壓容器內壁與隔熱體2之間內隔筒16形成的內循環(huán)通道20，下行至托料盤6下方的低溫空間10，同時與環(huán)繞在高壓容器I筒體上的冷卻水螺旋冷卻循環(huán)通道15進行熱交換成低溫氣流19，低溫氣流19再經冷卻風扇8均勻攪拌，上行至工作熱區(qū)，往復循環(huán)，完成工作熱區(qū)12的快速冷卻。
[0008]本發(fā)明相比于現有技術具有如下有益效果。
[0009]本發(fā)明通過控制電動風機7，使循環(huán)風扇9和冷卻風扇8產生轉動。少量低溫氣流在冷卻風扇8推動下，到達隔熱墊6與托料盤5之間的空間中，與高溫氣體參混。參混后的氣體被循環(huán)風扇9攪拌混合均勻，成為亞高溫氣體12。亞高溫氣體由循環(huán)風扇9推送到工作熱區(qū)，實現工作熱區(qū)的快速冷卻。工作熱區(qū)的高溫氣體從裝料架4頂部排出，分別從內循環(huán)通道20和外循環(huán)通道21溢出，并最終被循環(huán)風扇9和/或冷卻風扇8攪拌混合均勻，成為冷卻快，工作熱區(qū)氣流冷卻均勻，不易發(fā)生再結晶顆粒的流動氣源。
[0010]本發(fā)明適用于大、中、小型等各種尺寸規(guī)格的熱等靜壓機的快速冷卻，與現有的快速冷卻方法相比，工作熱區(qū)內的溫度均勻性更好，熱區(qū)內降溫速率更易于控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統的構造組成示意圖。
[0012]圖中:I高壓容器，2隔熱體，3加熱元件，4裝料架，5托料盤，6隔熱墊，7電動風機，8冷卻風扇，9循環(huán)風扇，10低溫空間，11亞高溫空間，12工作熱區(qū)，13環(huán)布氣流通道，14溢出口，15冷卻循環(huán)通道，16內隔筒，17高溫氣體，18亞高溫氣體，19低溫氣流，20內循環(huán)通道,21U形循環(huán)通道。
【具體實施方式】
[0013]為進一步說明本發(fā)明的較佳實施例，并配合附圖詳述于后，以使對于本發(fā)明更易于了解。但以下所述僅為用來解釋本發(fā)明的較佳實施例，并非企圖據以對本發(fā)明做任何形式上的限制。凡是以本發(fā)明的創(chuàng)造精神為基礎，所做的任何形式的修飾或變更，皆仍應屬于本發(fā)明意圖保護的范疇。
[0014]在圖1描述的熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統中，具有一個帶走容器工作熱區(qū)熱量，環(huán)繞高壓容器I筒體螺旋通道冷卻水循環(huán)系統，冷卻水循環(huán)系統由環(huán)繞在高壓容器I筒體上的螺旋盤升的冷卻循環(huán)通道15組成。高壓容器I內采用的氣體為惰性氣體，例如氮氣或氬氣。
[0015]設置在高壓容器I容器內，開口下的圓柱筒體隔熱體2整體呈現倒杯狀，其內設置了一條氣體通道。其最內層的筒體為無頂蓋的筒，頂部設有外循環(huán)通道的進口。其最外層的筒頂蓋處為環(huán)形頂蓋，是高溫氣體的出口。
[0016]設置在隔熱體2筒體內設有環(huán)繞裝料架4的加熱元件3。放置待加壓工件的裝料架4為筒狀，裝料架4開口向上，下端相連隔熱墊5。隔熱墊5制有連通裝料架4工作熱區(qū)的氣孔。在高壓容器I的底部設有通過托料盤6中心，同軸相連于托料盤6上下端面的循環(huán)風扇9和冷卻風扇8。冷卻風扇8和循環(huán)風扇9為同軸裝配，由同一個電動風機7來實現其轉動。電動風機7可采用電機或氣動馬達等形式實現風扇轉軸的轉動。冷卻風扇8既能使高壓容器I內壁下方附近的氣體與隔熱墊6下方的氣體攪拌混合均勻，又能使該處有氣體能被推動進入隔熱墊6中設置的通道中。
[0017]與循環(huán)風扇9和冷卻風扇8同軸相連的電動風機7驅動循環(huán)風扇9和冷卻風扇8產生轉動，使設置在托料盤6的下端的冷卻風扇8產生的低溫氣流19，通過隔熱墊5還是托料盤6中設置的環(huán)布氣流通道13。氣流通道13等分均布在托料盤6的端面連通高溫空間
11。氣流通道13可以是等分均布的軸向孔，也可以是軸線對稱的向著中心軸線延伸的傾斜孔，這些等分均布的傾斜孔形成一個圓錐體形的分布狀態(tài)，將冷卻風扇8產生的低溫氣流19，按照空氣動力學的拉瓦爾原理，高壓進入托料盤6上端的亞高溫空間11中與高溫氣體參混，同時被位于托料盤6上端的循環(huán)風扇9均勻攪拌為亞高溫氣體，推送到高壓容器的工作熱區(qū)(12)，將快速冷卻的高溫氣體17從裝料架4頂部口排出，下行至加熱元件3外側壁與隔熱體2內壁之間的U形循環(huán)通道21，讓熱氣流沿著U形循環(huán)通道21上行至溢出口 14，從高壓容器內壁與隔熱體2之間內隔筒16形成的內循環(huán)通道20，下行至托料盤6下方的低溫空間10，同時與環(huán)繞在高壓容器I筒體上的冷卻水螺旋冷卻循環(huán)通道15進行熱交換成低溫氣流19，低溫氣流19再經冷卻風扇8均勻攪拌，上行至工作熱區(qū)，往復循環(huán)，完成工作熱區(qū)12的快速冷卻。
【權利要求】
1.一種熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，包括:通過高壓容器(I)的冷卻水循環(huán)系統，隔熱體(2)、加熱元件(3)，裝料架(4)、隔熱墊(5)和設置在熱等靜壓機工作熱區(qū)的快冷氣體通道，其特征在于，在所述高壓容器(I)的底部設有通過托料盤(6)中心，同軸相連于托料盤(6)上下端面的循環(huán)風扇(9)和冷卻風扇(8);設置在托料盤的下端的冷卻風扇(8)產生的低溫氣流(19)，通過隔熱墊(5)還是托料盤(6)中設置的環(huán)布氣流通道13，進入托料盤(6)上端的亞高溫空間(11)中與高溫氣體參混，同時被位于托料盤(6)上端的循環(huán)風扇(9)均勻攪拌為亞高溫氣體，推送到高壓容器的工作熱區(qū)(12)，將快速冷卻的高溫氣體(17)從裝料架⑷頂部口排出，下行至加熱元件(3)外側壁與隔熱體⑵內壁之間的U形循環(huán)通道(21)，讓熱氣流沿著U形循環(huán)通道(21)上行至溢出口(14)，從高壓容器內壁與隔熱體(2)之間內隔筒(16)形成的內循環(huán)通道(20)，下行至托料盤(6)下方的低溫空間(10)，同時與環(huán)繞在高壓容器(I)筒體上的冷卻水螺旋冷卻循環(huán)通道(15)進行熱交換成低溫氣流(19)，低溫氣流(19)再經冷卻風扇(8)均勻攪拌，上行至工作熱區(qū)，往復循環(huán)，完成工作熱區(qū)(12)的快速冷卻。
2.根據權利要求1所述的熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，其特征在于:所述的冷卻水循環(huán)系統由環(huán)繞在高壓容器(I)筒體上的螺旋盤升的冷卻循環(huán)通道(15)組成。
3.根據權利要求所述的熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，其特征在于:設置在高壓容器(I)容器內，開口下的圓柱筒體隔熱體(2)整體呈現倒杯狀，其內設置了一條氣體通道。
4.根據權利要求所述的熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，其特征在于:放置待加壓工件的裝料架(4)為筒狀，裝料架(4)開口向上，下端相連隔熱墊(5)。
5.根據權利要求所述的熱等靜壓機工作熱區(qū)的快速冷卻系統，其特征在于:氣流通道(13)是等分均布的軸向孔，或者是軸線對稱的向著中心軸線延伸的傾斜孔，這些等分均布的傾斜孔形成一個圓錐體形的分布狀態(tài)，將冷卻風扇(8)產生的低溫氣流(19)，按照空氣動力學的拉瓦爾原理，高壓進入 托料盤(6)上端的亞高溫空間(11)中與高溫氣體參混。
【文檔編號】B22F3/04GK103691945SQ201310565512
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】邢文濤, 張言平, 吳小平, 張瀟 申請人:四川航空工業(yè)川西機器有限責任公司