一种金属渗碳炉论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及金属高温处理设置，公开了一种金属渗碳炉，其包括炉膛、马弗板和内循环风扇，驱动电机、受驱动电机的电机轴同轴连接的驱动轴、风轮和冷却器，冷却器包括冷却油箱和导热管；冷却油箱内设有换热油室；驱动轴竖直贯穿冷却油箱，驱动轴贯穿冷却油箱处密封连接，驱动轴的下端与扇叶同轴连接，驱动轴的上端与驱动电机连接。导热管一端封闭且位于冷却油箱外，导热管的另一端插入换热油室内且与换热油室连接，且导热管插入换热油室内的一端设有换油口，换油口与驱动轴轴心平行，换油口与外延段的长度方向倾斜设置，利用驱动轴自身热量传递驱动导热油循环流动，持续高效地对驱动轴降温，阻断热量传递至驱动电机，减少设备故障带来的停产。

主设计要求

1.一种金属渗碳炉，包括炉膛（1）、马弗板（2）和内循环风扇（4），所述内循环风扇（4）包括驱动电机（434）、受驱动电机（434）的电机轴同轴连接的驱动轴（42）和风轮（41），其特征在于，所述内循环风扇（4）还包括冷却器（43）包括冷却油箱（431）和导热管（432）；所述冷却油箱（431）内设置换热油室（4314）；所述驱动轴（42）竖直贯穿冷却油箱（431），所述驱动轴（42）贯穿冷却油箱（431）处密封连接，所述驱动轴（42）的下端与扇叶（411）同轴连接，所述驱动轴（42）的上端与驱动电机（434）连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述导热管（432）一端封闭且位于冷却油箱（431）外，所述导热管（432）的另一端插入换热油室（4314）内且与换热油室（4314）连接，且所述导热管（432）插入换热油室（4314）内的一端设有换油口（4321-2），所述换油口（4321-2）与驱动轴（42）轴心平行，且所述换油口（4321-2）与外延段（4321）的长度方向倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述导热管（432）包括外延段（4321）和散热段（4322），所述外延段（4321）水平插入换热油室（4314）内且朝向驱动轴（42）的轴心，所述换油口（4321-2）位于外延段（4321）端部，所述散热段（4322）位于冷却油箱（431）外。

4.根据权利要求3所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述散热段（4322）竖直设置。

5.根据权利要求3所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述散热段（4322）的侧面间隔设置有多个散热翅片（4323）。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述内循环风扇（4）还包括护筒（435），所述护筒（435）套在冷却器（43）外，且所述导热管（432）位于护筒（435）内侧。

7.根据权利要求6所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述护筒（435）的上端高度低于散热段（4322）的上端高度。

8.根据权利要求6所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述冷却器（43）还包括加长套筒（433），所述加长套筒（433）同轴套在驱动轴（42）外侧，所述加长套筒（433）的下端与冷却油箱（431）得到上表面相固定，所述驱动轴（42）的上端穿出加长套筒（433）且与驱动电机（434）的电机轴同轴连接。

9.根据权利要求7所述的一种金属渗碳炉，其特征在于，所述导热管（432）数量大于一。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及金属高温处理设置，特别涉及一种金属渗碳炉。

背景技术

金属渗碳处理炉是一种金属加工中常见的设备，用于将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层。例如授权公告号为CN202936472U的中国专利“一种新型燃气加热箱式渗碳炉后室”，其公开了一种金属渗碳处理炉，从附图1可知，金属渗碳处理炉包括炉壳、炉衬和燃气加热管。待处理的材料放入炉壳，燃气加热管供热提高炉壳内温度，使待处理的材料在高温下进行渗碳处理。同时金属渗碳处理炉上端还安装有搅拌风轮，搅拌风轮有位于炉壳外的电机驱动，以改善炉内气流流动，使炉内温度更为均匀。

其不足之处在于搅拌风轮的扇叶由驱动轴驱动，驱动轴又是有驱动电机的电机轴驱动或驱动轴即为驱动电机的电机轴，金属渗碳处理炉使用时，炉内的高温通过扇叶-驱动轴-驱动电机的传导路线传传导至驱动电机，驱动电机工作温度过高，发生停机，导致工作生产停产。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种金属渗碳炉，利用驱动轴自身热量传递驱动导热油循环流动，将驱动轴的热量转移至外界空气，持续且高效地对驱动轴降温，阻断热量传递至驱动电机，使得内循环风扇可长期有效的工作，减少设备故障带来的停产。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种金属渗碳炉，包括炉膛、马弗板和内循环风扇，所述内循环风扇包括驱动电机、受驱动电机的电机轴同轴连接的驱动轴和风轮，所述内循环风扇还包括冷却器包括冷却油箱和导热管；所述冷却油箱内设置换热油室；所述驱动轴竖直贯穿冷却油箱，所述驱动轴贯穿冷却油箱处密封连接，所述驱动轴的下端与扇叶同轴连接，所述驱动轴的上端与驱动电机连接。所述导热管一端封闭且位于冷却油箱外，所述导热管的另一端插入换热油室内且与换热油室连接，且所述导热管插入换热油室内的一端设有换油口，所述换油口与驱动轴轴心平行，且所述换油口与外延段的长度方向倾斜设置。

通过采用上述技术方案，金属渗碳炉工作时炉内通入燃烧气燃烧，形成高温，内循环风扇启动，推动炉内空气循环流动，同时炉内高温沿驱动轴向上传导。

换热油室和导热管内填满导热油，其中换热油室内的导热油包裹驱动轴插入换热油室内的侧面，吸收驱动轴因炉内高温而自驱动轴下端向上传导的热量，同时换热油室内的导热油因吸水热量而升温、体积膨胀、密度减小，与导热管的散热段内的导热油形成密度差，

换热油室内的导热油受驱动轴转动影响，沿驱动轴转动方向转动，形成环流，换油口与外延段的长度方向倾斜设置有利于外延段内导热油流出或进入，其中换油口与驱动轴转动方向相背，可促进导热油进入外延段；其中换油口与驱动轴转动方向不相背，可促进导热油流出外延段；

进而导热管内较冷的导热油则进入冷却油室内降低冷却油室内导热油温度，以对驱动轴进行降温；冷却油室内较热的导热油自导热管与换热油室连接处进入导热管内并向外界空气散热降温，进而密度增大，循环回冷却油室内。

由此本实用新型利用驱动轴自身热量传递驱动导热油循环流动，将驱动轴的热量转移至外界空气，持续且高效地对驱动轴降温，阻断热量传递至驱动电机，防止驱动电机因高温而过载停机或损坏，使得内循环风扇可长期有效的工作，减少设备故障带来的停产。

本实用新型进一步设置为：所述导热管包括外延段和散热段，所述外延段水平插入换热油室内且朝向驱动轴的轴心，所述换油口位于外延段端部，所述散热段位于冷却油箱外。

通过采用上述技术方案，散热段中冷却后导热油可沿外延段直接流入换热油室中心靠近驱动轴的区域，对驱动轴进行冷却，增大直接与驱动轴侧面接触的导热油与驱动轴之间的温度梯度，进而优化换热油室内的换热，提高换热效率，以增强驱动轴散热效果。

本实用新型进一步设置为：所述散热段竖直设置。

通过采用上述技术方案，使得散热段内冷的密度较大的导热油快速下沉流入换热油室内，对驱动轴继续进行换热降温，形成循环，提高换热效率，以增强驱动轴散热效果。

本实用新型进一步设置为：所述散热段的侧面间隔设置有多个散热翅片。

通过采用上述技术方案，散热翅片可加快散热段散热，促进散热段内导热油冷却，加快导热油循环，提高驱动轴降温效果。

本实用新型进一步设置为：所述内循环风扇还包括护筒，所述护筒套在冷却器外，且所述导热管位于护筒内侧。

通过采用上述技术方案，护筒分隔空间，以阻挡工人在无意间碰触导热管被烫伤或被导热翅片划伤。

本实用新型进一步设置为：所述护筒的上端高度低于散热段的上端高度。

通过采用上述技术方案，护筒上端低于散热段上端高度，由此减少护筒围挡对散热段周围空气流动扩散的影响，避免护筒围挡降低散热段散热效率。

本实用新型进一步设置为：所述冷却器还包括加长套筒，所述加长套筒同轴套在驱动轴外侧，所述加长套筒的下端与冷却油箱得到上表面相固定，所述驱动轴的上端穿出加长套筒且与驱动电机的电机轴同轴连接。

通过采用上述技术方案，使得驱动电机与冷却油箱之间相间隔，避免驱动电机直接贴靠在冷却油箱外侧带着热量传导，和避免冷却油箱周围温度较高的空气对驱动电机自身散热造成困难。

本实用新型进一步设置为：所述导热管数量大于一。

通过采用上述技术方案，设置多个导热管，加快对驱动轴换热移热的效率，提高对驱动轴的降温效果。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

附图说明

图1为金属渗碳处理炉的剖视图；

图2为炉膛和马弗板的结构示意图；

图3为内循环风扇的结构示意图；

图4为内循环风扇的剖视图；

图5为图4在A处体现冷却油箱结构的局部放大图。

附图标记：1、炉膛；11、敞口；12、炉门；2、马弗板；21、支撑壁；22、拱顶；、221、第一通风口；222、检测孔；223、第二通风口；3、氧探头组件；4、内循环风扇；41、风轮；411、扇叶；42、驱动轴；421、侧搅拌筋；43、冷却器；431、冷却油箱；4311、底座；4312、中环体；4313、顶座；4314、换热油室；432、导热管；4321、外延段；4321-1、密封环件；4321-2、换油口；4322、散热段；4323、散热翅片；433、加长套筒；434、驱动电机；4341、联轴器；435、护筒；4351、外环沿。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如附图1所示，一种金属渗碳处理炉，包括炉膛1、马弗板2、内循环风扇4和氧探头组件3。

如附图2所示，炉膛1形状可根据实际情况而定，内部中空，此处为长方体状，其中一侧面敞口11设置，且敞口11上设置有炉门12。炉门12为现有技术，且非本实用新型的创新点，故在此不再阐述。

如附图2所示，马弗板2位于炉膛1内，其包括两支撑壁21和拱顶22，两支撑壁21竖直设置，且与炉膛1的敞口11相垂直。

拱顶22位于两支撑壁21上方，且其垂直长度方向的截面呈弧形。

拱顶22与炉膛1内顶面中心对准处竖直贯通设置有第一通风口221，第一通风口221形状可根据实际情况而定，此处为圆形。同时拱顶22还竖直贯穿设有检测孔222，检测孔222位于连接边中点且靠近支撑壁21的一侧，

拱顶22两平行的直线边沿分别与两支撑壁21的上边沿抵接密封。拱顶22的两弧形边沿与炉膛1最内侧侧面和敞口11之间设置有用于通风的间隙，并且两弧形边沿上还设置有内凹的第二通风口223，第二通风口223形状可根据实际情况而定，此处为倒圆角的矩形，数量为三，且沿弧形边沿的长度方向间隔设置。

如附图1和附图2所示，氧探头组件3为现有技术，可根据实际情况选择型号，对其结构不再做进一步阐述，此处氧探头组件3成长条形。

氧探头组件3在炉膛1外侧自上而下竖直插入炉膛1内，且其下端与检测孔222相对准插入马弗板2内侧区域一侧。

如附图1和附图3所示，内循环风扇4，安装于炉膛1顶部，包括有驱动电机434、驱动轴42、冷却器43、风轮41和护筒435。

其中风轮41位于炉膛1内，包括多片扇叶411，其为现有技术，扇叶411的形状和大小可根据实际情况而定，此处扇叶411数量为四。风轮41非本实用新型的创新点，此处不再进一步阐述。

驱动轴42竖直设置，且贯穿炉膛1顶部，其中驱动轴42的下端与风轮41同轴固定，固定方式可根据实际情况选择，此处为焊接。

如附图4所示，冷却器43包括冷却油箱431、导热管432、加长套筒433和护筒435。

如附图5所示，其中冷却油箱431呈柱状，包括底座4311、中环体4312和顶座4313，底座4311固定于炉膛1外侧的上表面上，且底座4311和顶座4313分别封闭于中环体4312轴向的两端。底座4311、中环体4312和顶座4313之间固定且连接处密封，其固定方式可根据实际情况而定，如焊接或底座4311、中环体4312、顶座4313三者为一体设置。

底座4311、中环体4312和顶座4313三者所围区域在冷却油箱431内形成换热油室4314。换热油室4314为与冷却油箱431的同轴设置的柱状或盘状空间。

同时驱动轴42沿换热油室4314轴心贯穿冷却油箱431，贯穿处密封连接，且可根据实际情况选择在贯穿处嵌合安装套接在驱动轴42上的轴承。驱动轴42位于换热油室4314内的侧面上设置有若干凸起的侧搅拌筋，侧搅拌筋421为与驱动轴42轴向平行的长条形，其围绕驱动轴42轴心均匀分布，此处侧搅拌筋421数量为6。

如附图3和附图4所示，导热管432与换热油室4314相连接，且导热管432和换热油箱内均填满有导热油。

导热管432的数量可根据实际情况而定，优选导热管432数量大于一，此处导热管432数量为5。导热管432包括外延段4321和散热段4322。

如附图5所示，外延段4321水平设置且围绕换热油室4314的轴心均匀分布。外延段4321的一端贯穿中环体4312的侧面插入换热油室4314内，且朝向换热油室4314的轴心。外延段4321与换热油室4314的贯穿处密封连接，密封方式可根据实际情况而定，此处在外延段4321上套有密封环件4321-1，中环体4312侧面开有外延段4321穿过的穿孔，密封环件4321-1的内侧面与外延段4321的侧面过盈配合，密封环件4321-1的外侧面与穿孔的内侧面过盈配合，实现密封，密封环件4321-1的材质为耐高温材料，其可根据实际情况而定，如石墨，碳化硅等。

外延段4321插入换热油室4314的一端端部与驱动轴42的侧面之间存在间隔，并且延长端插入换热油室4314一端的端部设置换油口4321-2，换油口4321-2与外延段4321的长度方向相倾斜设置。当驱动轴42转动时，会带动换热油室4314内导热油形成环流，其中换油口4321-2与驱动轴42转动方向相背时，导热油易进入外延段4321；换油口4321-2与驱动轴42转动方向不相背，外延段4321内的导热油易流出外延段4321。

如附图4所示，散热段4322竖直设置或在竖直方向倾斜设置，此处优选为竖直设置。散热段4322的外侧还固定有多个散热翅片4323，散热翅片4323的形状可根据实际情况而定，如方形，圆形、六边形等，此处圆形且沿散热段4322的长度方向等间距套接固定在散热段4322的外侧。

加长套筒433呈管状，同轴套在驱动轴42外侧，加长套筒433的下端与冷却油箱431得到上表面相固定，加长套筒433的下端固定连接方式可根据实际情况而定，如螺栓连接或焊接等，此处为螺栓连接。

驱动电机434朝向下，安装固定于加长套筒433的上端。驱动电机434的电机轴与驱动轴42同轴设置，向下插入加长套筒433内。驱动轴42的电机轴与驱动轴42之间还有安装有联轴器4341。联轴器4341为现有技术，故其结构在此不进行进一步阐述。

护筒435呈环状，护筒435的下端固定于炉膛1外侧的上表面上，其套设在冷却油箱431的外侧，且导热管432容置在护筒435的内侧。护筒435的上端高度低于导热管432的上端，且护筒435的上端外侧设置有外环沿4351。护筒435分隔空间，以阻挡工人在无意间碰触导热管432被烫伤或被导热翅片划伤。

本实用新型的工作原理及效果：

金属渗碳处理炉工作时炉内通入燃烧气燃烧，形成高温，内循环风扇4启动，推动炉内空气循环流动，同时炉内高温沿驱动轴42向上传导。

换热油室4314和导热管432内填满导热油，其中换热油室4314内的导热油包裹驱动轴42插入换热油室4314内的侧面，吸收驱动轴42因炉内高温而自驱动轴42下端向上传导的热量，同时换热油室4314内的导热油因吸水热量而升温、体积膨胀、密度减小，与导热管432的散热段4322内的导热油形成密度差，进而热的导热油自导热管432与换热油室4314连接处进入导热管432内，趋于向上流动，以进入散热段4322；

散热段4322内的导热油与外界空气之间间隔管壁进行间接换热降温，进而密度增大，同时散热管竖直或竖直方向上倾斜设置，使得散热段4322内冷的密度较大的导热油快速下沉流入换热油室4314内，对驱动轴42继续进行换热降温，形成循环；

由此本实用新型利用驱动轴42自身热量传递驱动导热油循环流动，将驱动轴42的热量转移至外界空气，持续且高效地对驱动轴42降温，阻断热量传递至驱动电机434，防止驱动电机434因高温而过载停机或损坏，使得内循环风扇4可长期有效的工作，减少设备故障带来的停产。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

设计图

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