CN111471841A - 一种高精度热风式表面热处理控制*** - Google Patents

一种高精度热风式表面热处理控制*** Download PDF

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Abstract

一种高精度热风式表面热处理控制***，包括控制单元，热流体形成单元，热流体分配单元，阀门控制***，热处理腔室，所述热处理腔室具有主加热流体进口和热流体排出口，所述热流体形成单元通过所述热流体分配单元连接所述主加热流体进口1,对热流体进行能量回收，精确控制热流体温度场，解决了复杂工件表面处理困难，控制精度低的问题，同时通过流量控制匹配风门开度，有效地在待处理工件表面附近形成了均匀流速的带有不同温度区域的温度场，便捷地实现了复杂工件或者多面料工件的表面热处理需要。

Description

一种高精度热风式表面热处理控制***
技术领域：
本发明涉及热处理控制领域，具体地，涉及一种高精度热风式表面热处理控制***。
背景技术：
现有技术中，为了对待处理工件进行表面热处理，通常采用的方式是直接将待处理大型工件放置于密闭通道内的空间，然后直接导入热流体，处理完毕后，排出热流体，在处理过程中，可以使用温度控制器对流体的温度进行控制，以便于符合不同工件处理温度的需要，但是现有技术中的上述方法是粗糙的处理方案，往往不能满足用户对于复杂工件或者多面料工件的表面热处理需要，且热流体用完后，没有进行热能的回收利用，导致热处理***能耗严重，不符合节能的需求。
发明内容：
本申请为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种高精度热风式表面热处理控制***。解决了复杂工件表面处理困难，控制精度低的问题，同时通过流量控制匹配风门开度，有效地在待处理工件表面附近形成了均匀流速的带有不同温度区域的温度场，便捷地实现了复杂工件或者多面料工件的表面热处理需要。
具体地，一种高精度热风式表面热处理控制***，包括控制单元16，热流体形成单元10，热流体分配单元11，阀门控制***18，热处理腔室3，所述热处理腔室3具有主加热流体进口1和热流体排出口13，所述热流体形成单元10通过所述热流体分配单元11连接所述主加热流体进口1，其特征在于：还包括流量控制装置12，所述热流体分配单元11包括位于热流体分配单元末端的活动喷射装置6，所述活动喷射装置6为多个，且各活动喷射装置6出口前具有辅助温度调节装置7，活动喷射装置6被设置于所述热处理腔室的处理区域2前方的壁面上，还包括了热成像装置5与温度场校正组件8，根据热成像装置5与温度场校正组件8事先对上述热处理腔室3的处理区域2处的热流体进行校正，然后收起所述温度场校正组件8，将待处理工件固定设置于所述处理区域2中，且待处理工件表面与所述热处理腔室3流体流动方向迎面设置，所述热流体排出口13处设置热交换器9，回收热流体的热量，用于产生生活热水。
控制单元与控制***、热流体分配单元、热成像装置、报警单元分别电性连接。
进一步的，所述热流体形成单元包括了多种热流体形成组件，可选择地，可以为热风炉，蒸汽发生器等，在热交换器9处设置有生活热水供水管15和回水管14。
进一步的，所述热流体形成单元10通过管道连接至所述热流体分配单元11，然后连接至辅助温度调节装置7，根据需要可以是热风炉分别连接多个热流体分配单元，或者蒸汽发生器分别连接多个热流体分配单元，或者联合热风炉和蒸汽发生器分别连接各热流体分配单元，使得各热流体分配单元内可以具有不同温度的热流体。
进一步的，所述辅助温度调节装置7连接至所述控制单元16，所述控制单元16根据热成像装置5在温度场校正组件8获取到的温度场图像，与预先设置的标准温度场图片进行对比，得到当前热处理腔室内热风温度分布情况，当出现当前温度场分布不同于标准温度场分布的情况，控制单元16发出调节信号，使得所述活动喷射装置6进行角度调节，并利用所述阀门控制***18的流量控制装置12进行流量调节，辅助温度调节装置7进行温度调节，由所述热处理腔室的处理区域的壁面上向处理区域中的工件表面进行补充热流体喷射，使得工件表面各区域温度趋于需求范围，可以理解的是所述热流体形成单元10供给工件表面热处理所需的热流体，为了节约能源，所述热流体形成单元10加热的温度只需满足工件表面热处理的最低温度即可，当工件表面需要个别区域的更高温度时，按照更高温度区域的大小，控制单元16控制辅助温度调节装置7进行加热，其中加热方式为电阻式电加热，并使得多个活动喷射装置角度进行调节和利用流量控制装置12进行流量调节，喷出对应流量的辅助加热热流体，从而在工件表面形成不同温度区域的温度场，满足表面热处理的需要。
进一步的，在进行工件处理前，通过以下方式预先调节所述处理区域处的温度场：将所述温度场校正组件8展开，具体地，温度场校正组件被设置为可以卷起的屏幕，其对应工件需要放置的位置，所述可以卷起的屏幕为密布透气孔的形式，热风吹过屏幕，屏幕温度趋近屏幕所在截面的热风温度场分布，此时热成像装置5得到屏幕的温度场分布情况，与预设的标准温度场图片进行对比；进而得到区别，通过控制单元16进行温度场的调节，在完成温度场调节后，通过电机将屏幕收起，并且进行工件的安装和定位；接下来即可开始热处理。
进一步的，在所述处理区域之前设置有均匀热风的门栏4，所述门栏4为开度可调的滑动门，设置位移传感器，其检测门的开度位置，设置风速传感器，其被配置在所述滑动门处，经过计算控制所述阀门控制***18对热流体流量进行比例控制，保持滑动门开口处的面风速维持在0.4-0.8M/S,这样更加有利于维持温度场的稳定，从而更加精确地完成工件表面的热处理，所述热成像装置5设置在所述门栏4后方壁面上，此时热成像装置5处于气流的滞留区中，避免了热风的直接吹拂，有利于延长热成像装置5的使用寿命，并且大大减少了检测的误差。
热流体分配单元11获取来自热流体形成单元10的热流体，并进行分配，其中一路连通主加热流体进口1，另外两路分别连接一个辅助温度调节装置7，且从热流体分配单元11引出的三路管道上均设置有流量控制装置12，其中辅助温度调节装置7的出口连接活动喷射装置6。
进一步的，还包括了报警单元17，实时检测热处理腔室内的温度，当出现超温或者低温的情况，开始计时，如上述情况持续超过预设时间，进行报警，并在超温情况下自动停机，避免温度过高损坏工件，而低温的情况下，仅报警，报警形式可以是信息或者声光报警，提示技术人员进行检修。
本申请通过上述技术方案，克服了现有技术中热处理温度控制精度差，无法包括多种温度区域的问题，对复杂工件或者多面料工件的表面热处理提供了便捷、精确的处理方案，且加热流体的总体温度维持在较低的水平，节约能耗，同时回收热流体的热量，降低了热损失，有非常大的经济效益。
附图说明：
图1是热处理腔室结构示意图
图2是控制***示意图
图3是多种热流体共存情况下热流体供给结构示意图
图4是温度场比较示意图
图5是高精度热风式表面热处理控制***示意图
具体实施方式：
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图1所示，一种高精度热风式表面热处理控制***，包括控制单元16，热流体形成单元10，热流体分配单元11，阀门控制***18，热处理腔室3，所述热处理腔室3具有主加热流体进口1和热流体排出口13，所述热流体形成单元10通过所述热流体分配单元11连接所述主加热流体进口1，还包括流量控制装置12，所述热流体分配单元11包括位于热流体分配单元末端的活动喷射装置6，所述活动喷射装置6为多个，且各活动喷射装置6出口前具有辅助温度调节装置7，活动喷射装置6被设置于所述热处理腔室的处理区域2前方的壁面上，还包括了热成像装置5与温度场校正组件8，根据热成像装置5与温度场校正组件8事先对上述热处理腔室3的处理区域2处的热流体进行校正，然后收起所述温度场校正组件8，将待处理工件固定设置于所述处理区域2中，且待处理工件表面与所述热处理腔室3流体流动方向迎面设置，所述热流体排出口13处设置热交换器9，回收热流体的热量，用于产生生活热水。
如图2所示，控制单元16与控制***18、热流体分配单元11、热成像装置5、报警单元17分别电性连接。
进一步的，所述热流体形成单元包括了多种热流体形成组件，可选择地，可以为热风炉，蒸汽发生器等，在热交换器9处设置有生活热水供水管15和回水管14。如图3所示，热流体形成单元有两个，其中一个为热风炉，另一个为蒸汽发生器，可以供应不同温度的热流体。
进一步的，所述热流体形成单元10通过管道连接至所述热流体分配单元11，然后连接至辅助温度调节装置7，根据需要可以是热风炉分别连接多个热流体分配单元11，或者蒸汽发生器分别连接多个热流体分配单元11，或者联合热风炉和蒸汽发生器分别连接各热流体分配单元11，使得各热流体分配单元11内可以具有不同温度的热流体。
进一步的，如图5所示，热流体分配单元11获取来自热流体形成单元10的热流体，并进行分配，其中一路连通主加热流体进口1，另外两路分别连接一个辅助温度调节装置7，且从热流体分配单元11引出的三路管道上均设置有流量控制装置12，其中辅助温度调节装置7的出口连接活动喷射装置6。
进一步的，所述辅助温度调节装置7连接至所述控制单元16，所述控制单元16根据热成像装置5在温度场校正组件8获取到的温度场图像，与预先设置的标准温度场图片进行对比，得到当前热处理腔室内热风温度分布情况，当出现当前温度场分布不同于标准温度场分布的情况，具体可参照附图4，当出现A、B、C、D区域的检测温度与预先设置的A’、B’、C’、D’区域的需要温度存在一处不相符的情况，控制单元16发出调节信号，使得所述活动喷射装置6进行角度调节，并利用所述阀门控制***18进行流量调节，辅助温度调节装置7进行温度调节，由所述热处理腔室的处理区域的壁面上向处理区域中的工件表面进行补充热流体喷射，使得工件表面各区域温度趋于需求范围，可以理解的是所述热流体形成单元10供给工件表面热处理所需的热流体，为了节约能源，所述热流体形成单元10加热的温度只需满足工件表面热处理的最低温度即可，当工件表面需要个别区域的更高温度时，按照更高温度区域的大小，控制单元16控制辅助温度调节装置7进行加热，其中加热方式为电阻式电加热，并使得多个活动喷射装置角度进行调节和利用流量控制装置12进行流量调节，喷出对应流量的辅助加热热流体，从而在工件表面形成不同温度区域的温度场，满足表面热处理的需要。
进一步的，在进行工件处理前，通过以下方式预先调节所述处理区域处的温度场：将所述温度场校正组件8展开，具体地，温度场校正组件被设置为可以卷起的屏幕，其对应工件需要放置的位置，所述可以卷起的屏幕为密布透气孔的形式，热风吹过屏幕，屏幕温度趋近屏幕所在截面的热风温度场分布，此时热成像装置5得到屏幕的温度场分布情况，与预设的标准温度场图片进行对比；进而得到区别，通过控制单元16进行温度场的调节，在完成温度场调节后，通过电机将屏幕收起，并且进行工件的安装和定位；接下来即可开始热处理。
进一步的，在所述处理区域之前设置有均匀热风的门栏4，所述门栏4为开度可调的滑动门，设置位移传感器，其检测门的开度位置，设置风速传感器，其被配置在所述滑动门处，经过计算控制所述阀门控制***18对热流体流量进行比例控制，保持滑动门开口处的面风速维持在0.4-0.8M/S,这样更加有利于维持温度场的稳定，从而更加精确地完成工件表面的热处理，所述热成像装置5设置在所述门栏4后方壁面上，此时热成像装置5处于气流的滞留区中，避免了热风的直接吹拂，有利于延长热成像装置5的使用寿命，并且大大减少了检测的误差。
进一步的，还包括了报警单元17，实时检测热处理腔室内的温度，当出现超温或者低温的情况，开始计时，如上述情况持续超过预设时间，进行报警，并在超温情况下自动停机，避免温度过高损坏工件，而低温的情况下，仅报警，报警形式可以是信息或者声光报警，提示技术人员进行检修。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种高精度热风式表面热处理控制***，包括控制单元(16)，热流体形成单元(10)，热流体分配单元(11)，阀门控制***(18)，热处理腔室(3)，所述热处理腔室(3)具有主加热流体进口(1)和热流体排出口(13)，所述热流体形成单元(10)通过所述热流体分配单元(11)连接所述主加热流体进口(1)，其特征在于：还包括辅助热流体装置流量控制装置(12)，所述热流体分配单元(11)包括位于热流体分配单元末端的活动喷射装置(6)，所述活动喷射装置(6)为多个，且各活动喷射装置(6)出口前具有辅助温度调节装置(7)，活动喷射装置(6)被设置于所述热处理腔室的处理区域(2)前方的壁面上，还包括了热成像装置(5)与温度场校正组件(8)，根据热成像装置(5)与温度场校正组件(8)事先对上述热处理腔室(3)的处理区域(2)处的热流体进行校正，然后收起所述温度场校正组件(8)，将待处理工件固定设置于所述处理区域(2)中，且待处理工件表面与所述热处理腔室(3)流体流动方向迎面设置，所述热流体排出口(13)处设置热交换器(9)，回收热流体的热量，用于产生生活热水。
2.根据权利要求1所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：所述热流体形成单元包括了多种热流体形成组件，包括热风炉或蒸汽发生器，在热交换器（9）处设置有生活热水供水管（15）和回水管（14）。
3.根据权利要求1所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：所述热流体形成单元(10)通过管道连接至所述热流体分配单元(11)，然后连接至辅助温度调节装置(7)。
4.根据权利要求1所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：所述辅助温度调节装置（7）连接至所述控制单元（16），所述控制单元（16）根据热成像装置（5）在温度场校正组件（8）获取到的温度场图像，与预先设置的标准温度场图片进行对比，得到当前热处理腔室内热风温度分布情况，当出现当前温度场分布不同于标准温度场分布的情况，控制单元（16）发出调节信号，使得所述活动喷射装置（6）进行角度调节，并利用所述阀门控制***（18）的辅助热流体装置流量控制装置（12）进行流量调节，辅助温度调节装置（7）进行温度调节，由所述热处理腔室的处理区域的壁面上向处理区域中的工件表面进行补充热流体喷射，使得工件表面各区域温度趋于需求范围。
5.根据权利要求4所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：所述热流体形成单元（10）供给工件表面热处理所需的热流体，所述热流体形成单元（10）加热的温度满足工件表面热处理的最低温度，当工件表面需要个别区域的更高温度时，按照更高温度区域的大小，控制单元（16）控制辅助温度调节装置（7）进行加热，其中加热方式为电阻式电加热，从而在工件表面形成不同温度区域的温度场。
6.根据权利要求1所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：在进行工件处理前，通过以下方式预先调节所述处理区域处的温度场：将所述温度场校正组件（8）展开，温度场校正组件被设置为可以卷起的屏幕，屏幕位置对应工件需要放置的位置，所述可以卷起的屏幕为密布透气孔的形式，热风吹过屏幕，屏幕温度趋近屏幕所在截面的热风温度场分布，此时热成像装置（5）得到屏幕的温度场分布情况，与预设的标准温度场图片进行对比；进而得到区别，通过控制单元（16)进行温度场的调节，在完成温度场调节后，通过电机将屏幕收起，并且进行工件的安装和定位,开始热处理。
7.根据权利要求1所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：在所述处理区域之前设置有均匀热风的门栏(4)，所述门栏(4)为开度可调的滑动门，设置位移传感器，其检测门的开度位置，设置风速传感器，其被配置在所述滑动门处，经过计算控制所述阀门控制***(18)对热流体流量进行比例控制，保持滑动门开口处附近的面风速维持在0.4-0.8M/S。
8.根据权利要求7所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：所述热成像装置（5）设置在所述门栏（4）后方壁面上，此时热成像装置（5）处于气流的滞留区中。
9.根据权利要求1所述的进一步的高精度热风式表面热处理控制***，其特征在于：还包括了报警单元（17），实时检测热处理腔室内的温度，当出现超温或者低温的情况，开始计时，如上述情况持续超过预设时间，进行报警，并在超温情况下自动停机，避免温度过高损坏工件，而低温的情况下，仅报警，报警形式是信息或者声光报警。
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