[0032]圖13是用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的多個(gè)淬火環(huán)的一個(gè)示例的剖面圖，其中至少一個(gè)淬火環(huán)的出口通道定位在與系統(tǒng)中其它淬火環(huán)的出口通道相反的一側(cè)上。
[0033]圖14繪示了連續(xù)地將兩個(gè)分離工件的相對(duì)端饋送通過(guò)本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在本發(fā)明的所有示例中，被熱處理的工件90(金屬產(chǎn)品)沿圖中所示Z軸和箭頭方向線性移動(dòng)穿過(guò)本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)。在本發(fā)明的一些示例中，隨著工件移動(dòng)穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)，工件還可以繞Z軸旋轉(zhuǎn)。適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置，未在圖中示出，如支撐滾輪用于推進(jìn)工件穿過(guò)淬火環(huán)。雖然工件90在圖中表示為圓筒形管子或管道，但是本發(fā)明可以用于不同形狀的工件，例如但不限于矩形管。工件還可以包括一系列的離散工件，如齒輪，其適用于安裝在用于移動(dòng)離散工件穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)的輸送裝置上。在淬火之前用于加熱工件的加熱裝置未在圖中表示，但是這只作為示例并不作為限制，一個(gè)或多個(gè)螺線管電感應(yīng)線圈可以圍繞在工件的周?chē)糜谠诮涣麟娏髁鬟^(guò)一個(gè)或多個(gè)線圈時(shí)感應(yīng)加熱工件。而且在一些構(gòu)造中，加熱裝置可以在兩個(gè)或更多淬火環(huán)之間間隔放置。
[0035]參考圖1，其中示出了本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)中使用的淬火環(huán)12的一個(gè)示例。在該示例中，淬火環(huán)包括相互連接的第一環(huán)形元件14和第二環(huán)形元件16。在非限定性示例中，第二環(huán)形元件16可調(diào)節(jié)地插入第一環(huán)形元件14中，如圖3、圖4或圖5所示，從而形成淬火環(huán)填充室18和出口通道20。沿定義的中心軸Zr(圖1)移動(dòng)第一和/或第二環(huán)形元件來(lái)增大或減小淬火環(huán)的出口通道的尺寸，從而改變來(lái)自出口通道的噴液的壓力、速度、流速和/或形狀。在本發(fā)明的一些示例中，出口通道的可調(diào)性可以包括用于零流速的封閉出口管道。在本發(fā)明的該非限定性示例中，一個(gè)或多個(gè)緊固件28用于控制第一環(huán)形元件和第二環(huán)形元件之間的間隔，從而出口開(kāi)口的形狀和容積將隨著間隔的變化相應(yīng)地改變。由一個(gè)或多個(gè)入口通道22從適當(dāng)?shù)脑搭^向淬火環(huán)填充室提供淬火劑。例如在圖12(a)至圖12(c)中示出的，淬火劑供給源可以是淬火劑池82，其容納由合適的具有所需的補(bǔ)充淬火劑的廢棄淬火劑收集系統(tǒng)從前述淬火過(guò)程中收集的恢復(fù)的淬火劑。如以下進(jìn)一步描述的，淬火劑由合適的淬火劑供給系統(tǒng)供給至淬火環(huán)的入口通道(也稱為外部開(kāi)口)。在本發(fā)明的該非限定性示例，出口通道20是環(huán)形開(kāi)口，通常為圓錐形，并在工件90周?chē)创笾洛F形體360度地噴射淬火劑，如圖3、圖4或圖5中的典型流動(dòng)體92(部分表示為陰影區(qū)域)所示。雖然本示例使用360度的圓錐形流動(dòng)形狀，但是本發(fā)明的其它示例可以使用由第一環(huán)形元件和第二環(huán)形元件的特定構(gòu)造確定的不同形狀。例如，一個(gè)可替換示例是在工件周?chē)姆侄苇h(huán)狀的圓錐形流動(dòng)區(qū)域，其中分段的區(qū)域由擋板分隔以在工件周?chē)囊粋€(gè)和多個(gè)所選區(qū)域產(chǎn)生淬火劑流。例如圖8(a)和圖8 (b)中所示的淬火環(huán)，不同于上述的360度的淬火劑流92a，如圖8 (b)中的橫截面中示出的，淬火劑流92a可以是由分割擋板20a限定為工件90周?chē)?-90度、180-270度的角形出口通道區(qū)域20’。在本發(fā)明的一些示例中，淬火環(huán)的出口的形狀和容積是固定的。
[0036]圖2繪示了本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)的另一示例。在該示例中，隨著工件90移動(dòng)穿過(guò)淬火環(huán)，多個(gè)淬火環(huán)12a、12b、12c和12d環(huán)繞在工件90的周?chē)?。每一個(gè)淬火環(huán)結(jié)構(gòu)上類似于圖1所示的淬火環(huán)。相鄰淬火環(huán)之間的距離ds可以稱為同軸距離，可以由適當(dāng)?shù)难b配結(jié)構(gòu)獨(dú)立調(diào)節(jié)以滿足特定應(yīng)用的淬火條件。此外，每一個(gè)淬火環(huán)(圖1)的中心軸Zr的位置可以由適當(dāng)?shù)难b配結(jié)構(gòu)獨(dú)立調(diào)節(jié)以滿足特定應(yīng)用的淬火條件。如上所述，在一些應(yīng)用中，當(dāng)工件移動(dòng)穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)時(shí)，可以繞Z軸旋轉(zhuǎn)。在該結(jié)構(gòu)中，隨著工件穿過(guò)淬火環(huán)，扭力可以引起工件的中心軸的位置偏離。移動(dòng)淬火環(huán)是有益的，從而淬火環(huán)的中心軸跟隨移動(dòng)穿過(guò)淬火環(huán)的工件偏離。例如，圖5繪示了隨著工件90通過(guò)淬火環(huán)12b的區(qū)域，工件的中心軸從與淬火環(huán)中心軸Zr重合(ZWP)的偏離，其中扭力引起工件的中心軸偏離至Z ’ wP。在本發(fā)明中，可以重新向下放置淬火環(huán)12b，使得其中心軸向Z’WP移動(dòng)以跟蹤工件的中心軸的偏離。
[0037]圖7示意性地表示適當(dāng)?shù)难b配支撐結(jié)構(gòu)30的非限定性示例。支撐結(jié)構(gòu)30包括支撐臂32a-32d和淬火環(huán)位置控制元件34。支撐臂32a-32d分別將淬火環(huán)12a-12d連接到淬火環(huán)位置控制元件34。每一個(gè)支撐臂的位置可以由控制元件34沿Z軸調(diào)節(jié)，以改變兩個(gè)或更多相鄰淬火環(huán)之間的同軸(in-line)距離ds。在本發(fā)明的一些示例中，通過(guò)控制元件34(例如通過(guò)重新定位圖5中的淬火環(huán)12b)移動(dòng)與X-Y平面中的一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)相關(guān)連的支撐臂，一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)的中心軸的位置可以在X-Y平面中變化。控制元件34和支撐臂可以由適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)計(jì)算機(jī)處理控制器(處理器)的輸出快速執(zhí)行所需的一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)的位置變化。當(dāng)對(duì)工件淬火時(shí)或開(kāi)始淬火步驟之前可以動(dòng)態(tài)地完成一個(gè)或多個(gè)淬火環(huán)的位置變化。
[0038]圖3繪示了本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的另一示例。淬火環(huán)12e和12f在結(jié)構(gòu)上類似于圖1所示的淬火環(huán)，并且包括噴淋防護(hù)24，噴淋防護(hù)連接到淬火環(huán)的上游側(cè)以偏轉(zhuǎn)和散開(kāi)反射的噴液體94(部分如圖中的陰影部分所示)。噴淋防護(hù)的一個(gè)非限定性示例是環(huán)形的圓盤(pán)。噴液體94代表來(lái)自體92的入射噴液反射離開(kāi)工件的噴液的典型包絡(luò)面。在下游的淬火環(huán)釋放淬火液之前偏轉(zhuǎn)和消耗反射的噴液以防止反射的噴液干擾下游的淬火環(huán)釋放的淬火劑。例如，圖4中從淬火環(huán)12e釋放的反射淬火劑由與下游淬火環(huán)12f相關(guān)連的噴淋防護(hù)24偏轉(zhuǎn)，從淬火環(huán)12f釋放的反射淬火劑由與下游淬火環(huán)12g相關(guān)連的噴淋防護(hù)24偏轉(zhuǎn)。噴淋防護(hù)24可以永久固定到與其相關(guān)連的淬火環(huán)的一側(cè)，也可以可調(diào)節(jié)地連接到與其相關(guān)連的淬火環(huán)的一側(cè)，如圖6所示，其中一個(gè)或多個(gè)偏移緊固件26用于偏置與淬火環(huán)12 j相關(guān)連的噴淋防護(hù)24。該結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中具有優(yōu)點(diǎn)，與適于在淬火環(huán)的一側(cè)上直接安置噴淋防護(hù)相比，可以更向下游地固定下游淬火環(huán)。根據(jù)淬火環(huán)和待加熱工件的具體細(xì)節(jié)，每一個(gè)噴淋防護(hù)的形狀和位置可以改變。
[0039]如圖13所示，在本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的一個(gè)示例中，該示例中的多個(gè)淬火環(huán)12a，12b’和12c可以包括至少一個(gè)淬火環(huán)12b’，其中出口通道20在上游方向(如與由箭頭指示的與工件方向相反)上引導(dǎo)淬火劑流體93以為淬火環(huán)的線中的區(qū)域(圖13中的區(qū)域“A”)提供集中冷卻。面向淬火環(huán)12b ’的上流的出口通道20和面向淬火環(huán)12a和12c的下游的出口通道20通過(guò)手動(dòng)或預(yù)設(shè)程序(例如通過(guò)執(zhí)行以下進(jìn)一步描述的噴淋淬火控制軟件程序)可以單獨(dú)地在閉合(零流速)位置至完全開(kāi)口(最大流速)位置之間迀移，來(lái)執(zhí)行淬火程序。以上描述的一個(gè)或多個(gè)噴淋防護(hù)可以用于圖13中的區(qū)域“A”，以避免如上描述的噴淋干擾。
[0040]在本發(fā)明的以上示例中，用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的出口通道20形成在第一(外)環(huán)元件14的邊緣面14a和相鄰的第二(內(nèi))環(huán)元件16的邊緣面16a之間，如圖9(a)中示出的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，其中沒(méi)有為了獲取出口流量而來(lái)自淬火環(huán)的環(huán)元件突起。
[0041 ]在本發(fā)明的以上示例中，用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)中的淬火環(huán)填充室的幾何形狀由第一(外)環(huán)元件14和/或第二(內(nèi))環(huán)元件16的拓?fù)鋬?nèi)表面確定。在本發(fā)明的以上示例中，如圖9(b)中示出的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，內(nèi)環(huán)元件和外環(huán)元件(各自的內(nèi)表面16b和14b)的拓?fù)鋬?nèi)表面形成環(huán)形填充室18(如圖9(c)中示出的橫截面)，其體積一般是圓柱形的，具有一般圓形角以最小化填充室內(nèi)淬火劑的湍流，并且可以具有與軸Zr重合的中心軸。因此，在該示例中，部分地插入外環(huán)元件中的內(nèi)環(huán)元件的部分一般是管狀的。在本發(fā)明的其它示例中，內(nèi)環(huán)元件和外環(huán)元件的幾何形狀可以形成為匹配用于產(chǎn)品的特定(非