一种可变接触面积的水冷精准控温方法及装置与流程

1.本发明涉及一种可变接触面积的水冷精准控温方法及装置，属于金属热处理技术领域。


背景技术：

2.目前，在热处理金属液的冷却过程采用的冷却方式可以有两种：一是水冷却，二是空气冷却。水冷却方式一般通过采用往浸泡在被冷却介质里的管子进行输入冷却水进行冷却，空气冷却一般采用风机鼓吹空气对表面冷却或通过冷却介质槽体表面将热量带走；所述两种冷却方式的控制方法都是通过调节其流量实现温度控制。水冷却方式存在如下问题：(1)控温精度差，经常出现
±
20℃的温度偏差，在传感器检测到冷却介质温度接近设置温度时，控制系统调节小水的流量，这时冷却水仍然在吸收大量的热量，温度继续下降，出水温度升高；同时当水达到沸点后会产生大量的蒸汽，导致管道阀门损坏。(2)容易造成介质凝固、影响后续生产工艺，因浸泡在被冷却介质里面的冷却管内冰冷的冷却水会导致冷却管周围的被冷却，从而造成介质凝固(尤其是有些凝固温度较高的介质)，无法实现后续的生产工艺。(3)存在发生金属液飞溅安全隐患，冷却水管长期浸泡在被冷却介质里，如果发生漏水事故，水在被冷却介质里迅速产生蒸汽，会导致被冷却介质由于蒸汽膨胀发生金属液飞溅情况(类似爆炸)。空气冷却方式存在如下问题：(1)冷却能力太低，满足不了工艺要求。(2)风机噪音大。(3)如果室内排风，室内工作环境闷热，室外排风管路敷设繁琐。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一，是为了解决现有水冷却方式存在控温精度差、容易造成介质凝固、影响后续生产工艺及存在发生金属液飞溅安全隐患等问题，提供一种可变接触面积的水冷精准控温方法，具有控温精度高、可防止介质凝固、不影响后续生产工艺及可防止发生金属液飞溅安全隐患等突出的实质性特点和显著技术进步。
4.本发明的目的之二，是为了解决现有水冷却方式存在控温精度差、容易造成介质凝固、影响后续生产工艺及存在发生金属液飞溅安全隐患等问题，提供一种可变接触面积的水冷精准控温装置，具有控温精度高、可防止介质凝固、不影响后续生产工艺及可防止发生金属液飞溅安全隐患等突出的实质性特点和显著技术进步。
5.本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：
6.一种可变接触面积的水冷精准控温方法，其特征在于：
7.1)制作空心水冷却板，把所述水冷却板悬挂在金属液上方并使该悬挂的水冷板水冷却板保持一倾斜角度；
8.2)在水冷却板内部输入大流量冷却水，冷却水从水冷却板中间入、两边出；
9.3)水冷却板连接有提升机构，该提升机构由控制系统控制，形成水冷却板垂直升/降结构，以使下降至整个水冷却板冷却面泡入金属液中或者上升时整个水冷却板冷却面离开金属液；
10.4)在工作过程中，由温度传感器检测被冷却液的温度并输送给控制系统，控制系统根据检测温度与设置的温度对比，以判定金属液的温度是否为设定温度：
11.当检测温度高于设定温度时，驱动提升机构把水冷却板下降，利用水冷却板的倾斜状态构成水冷却板的冷却面与金属液缓慢接触，从而水冷却板进入金属液中的冷却面积和冷却能力为渐进式增加，随着水冷却板降低高度，冷却面积也逐渐增大，形成渐进式降温结构；
12.当检测温度低于设定温度时，被冷却温度低于设置温度，驱动提升机构把水冷却板提升，利用水冷却板的倾斜状态构成水冷却板的冷却面积与金属液接触面积缓慢减少甚至脱离，从而水冷却板进入金属液中的冷却面积和冷却能力为渐进式减少，随着水冷却板提升高度，冷却面积也逐渐减少，形成渐进式升温结构；
13.5)通过渐进式降温结构和渐进式升温结构对被冷却介质的温度调节，实现精准温度控制。
14.本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到：
15.进一步地，控制系统通过pid控制回路连接提升机构，使得水冷却板的冷却量和被冷却介质的被加热量相等，实现精准温度控制。
16.进一步地，水冷却板的左、右同时浸入或离开被冷却介质，以使被冷却介质左、右的冷却温度均匀。
17.进一步地，水冷却板的底面为斜面，上升或下降时以线接触面积逐渐增加或减少，以形成对冷却量的线性调节。
18.进一步地，水冷却板位于被冷却介质的上表面，万一发生漏水情况，水在冷却液表面产生蒸汽挥发，不会导致被冷却介质发生飞溅问题。
19.本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：
20.一种可变接触面积的水冷精准控温装置，其结构特点在于：包括电动升/降机构和水冷却机构，水冷却机构包括水冷却板和固定装置，水冷却板安装在固定装置上；在固定装置中设有进水管和出水管，在水冷却板的中间位置设有进水口、两侧各设有一排出水口，所述进水口与出水口连通；固定装置中的进水管与水冷却板的进水口连通以形成大流量冷却水供给回路；电动升/降机构通过吊耳与水冷却机构连接，所述吊耳为可调节结构，通过调节吊耳的高、低位置使该水冷却板呈倾斜状；电动升/降机构驱动水冷却机构渐进式上升或下降以使水冷却板的冷却面积渐进式增加或减少，形成可变接触面积的水冷精准控温结构。
21.本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到：
22.进一步地，电动升/降机构包括电机1蜗轮升降结构和固定支架，电机、蜗轮升降结构固定连接在固定支架上，蜗轮升降结构包括左蜗轮、右蜗轮及与左蜗轮、右蜗轮配对的左蜗杆、右蜗杆，左蜗轮通过联杆与右蜗轮连接以构成联动结构，左蜗杆、右蜗杆各通过吊耳连接固定装置；水冷却机构通过左、右吊耳分别连接左蜗杆、右蜗杆。
23.进一步地，在固定装置的底部设置一凹槽，凹槽与进水管连通以形成水流空腔；凹槽的宽度略小于水冷却板，水冷却板通过密封垫与固定装置的底部固定连接，以形成对所述凹槽密封；以使冷却水在凹槽和水冷却板之间的流水腔均匀流动；热量通过水冷却板传导到水冷却板内部，通过水把传动进来的热量带走。
24.进一步地，在固定装置的中间位置焊接一个进水腔、两端焊接出水腔，通过水管把进水腔和出水腔连接起来汇合到出水口，以保证整个水冷却板冷却均匀。
25.进一步地，在固定装置的底部通过螺丝与水冷却板连接在一起，在凹槽与水冷却板的连接处加装密封垫，形成防止漏水结构。
26.进一步地，吊耳把水冷却板倾斜吊在被冷却介质的上方，通过电动机驱动升降机构实现水冷却板的升降运动，水冷却板的升降直接改变了水冷却板与被冷却介质的接触冷却面积，实现温度精准控制。
27.本发明具有如下突出的实质性特点和显著技术进步：
28.1、本发明涉及的可变接触面积的水冷精准控温方法，由于把水冷却板悬挂在金属液上方并使该悬挂的水冷板水冷却板保持一倾斜角度；在工作过程中，由温度传感器检测被冷却液的温度并输送给控制系统，控制系统根据检测温度与设置的温度对比，以判定金属液的温度是否为设定温度：当检测温度高于设定温度时，驱动提升机构把水冷却板下降，利用水冷却板的倾斜状态构成水冷却板的冷却面与金属液缓慢接触，从而水冷却板进入金属液中的冷却面积和冷却能力为渐进式增加，随着水冷却板降低高度，冷却面积也逐渐增大，形成渐进式降温结构；当检测温度低于设定温度时，被冷却温度低于设置温度，驱动提升机构把水冷却板提升，利用水冷却板的倾斜状态构成水冷却板的冷却面积与金属液接触面积缓慢减少甚至脱离，从而水冷却板进入金属液中的冷却面积和冷却能力为渐进式减少，随着水冷却板提升高度，冷却面积也逐渐减少，形成渐进式升温结构；通过渐进式降温结构和渐进式升温结构对被冷却介质的温度调节，实现精准温度控制。因此能够解决现有水冷却方式存在控温精度差、容易造成介质凝固、影响后续生产工艺及存在发生金属液飞溅安全隐患等问题，具有控温精度高、可防止介质凝固、不影响后续生产工艺及可防止发生金属液飞溅安全隐患等突出的实质性特点和显著技术进步。
29.2、本发明涉及的可变接触面积的水冷精准控温装置，包括电动升/降机构和水冷却机构，水冷却机构包括水冷却板和固定装置，水冷却板安装在固定装置上；在固定装置中设有进水管和出水管，在水冷却板的中间位置设有进水口、两侧各设有一排出水口，所述进水口与出水口连通；固定装置中的进水管与水冷却板的进水口连通以形成大流量冷却水供给回路；电动升/降机构通过吊耳与水冷却机构连接，所述吊耳为可调节结构，通过调节吊耳的高、低位置使该水冷却板呈倾斜状；电动升/降机构驱动水冷却机构渐进式上升或下降以使水冷却板的冷却面积渐进式增加或减少，形成可变接触面积的水冷精准控温结构。因此能够解决现有水冷却方式存在控温精度差、容易造成介质凝固、影响后续生产工艺及存在发生金属液飞溅安全隐患等问题，具有控温精度高、可防止介质凝固、不影响后续生产工艺及可防止发生金属液飞溅安全隐患等突出的实质性特点和显著技术进步。
30.3、本发明由于冷却板左右是同时浸入或离开被冷却介质，因此被冷却介质左右的冷却温度均匀。由于水冷却板处于一个斜面，上升或下降都是以线接触面逐渐增加或减少，冷却量也是属于线性调节。由于水冷却板安装于被冷却介质的上表面，万一发生漏水情况，水在冷却液表面产生蒸汽挥发，不会导致被冷却介质发生飞溅问题。采用水冷方式，水直接通过水冷却板带走被冷却介质的热量，冷却能力大。水冷方式的管路小，敷设方便也没有任何噪音或水质的污染，对环保没有任何影响。
附图说明
31.图1是本发明涉及的可变接触面积的水冷精准控温装置的具体实施例结构示意图。
32.图2是图1的右视结构示意图。
具体实施方式
33.具体实施例1：
34.参照图1和图2，本实施例涉及的可变接触面积的水冷精准控温装置，包括电动升/降机构和水冷却机构，水冷却机构包括水冷却板11和固定装置9，水冷却板11安装在固定装置9上；在固定装置9中设有进水管2和出水管7，在水冷却板11的中间位置设有进水口、两侧各设有一排出水口，所述进水口与出水口连通；固定装置9中的进水管2与水冷却板11的进水口连通以形成大流量冷却水供给回路；电动升/降机构通过吊耳6与水冷却机构连接，所述吊耳6为可调节结构，通过调节吊耳6的高、低位置使该水冷却板11呈倾斜状；电动升/降机构驱动水冷却机构渐进式上升或下降以使水冷却板11的冷却面积渐进式增加或减少，形成可变接触面积的水冷精准控温结构。
35.本实施例中：
36.电动升/降机构包括电机1、蜗轮升降结构4和固定支架5，电机1、蜗轮升降结构4固定连接在固定支架5上，蜗轮升降结构4包括左蜗轮4-2、右蜗轮4-2及与左蜗轮、右蜗轮配对的左蜗杆4-1、右蜗杆4-1，左蜗轮4-2通过联杆13与右蜗轮4-2连接以构成联动结构，左蜗杆4-1、右蜗杆4-1各通过吊耳6连接固定装置9；水冷却机构通过左、右吊耳6分别连接左蜗杆4-1、右蜗杆4-1。
37.在固定装置9的底部设置一凹槽9-1，凹槽9-1与进水管2连通以形成水流空腔；凹槽9-1的宽度略小于水冷却板11，水冷却板11通过密封垫3与固定装置9的底部固定连接，以形成对所述凹槽9-1密封；以使冷却水在凹槽9-1和水冷却板11之间的流水腔均匀流动；热量通过水冷却板11传导到水冷却板内部，通过水把传动进来的热量带走。
38.在固定装置9的中间位置焊接一个进水腔、两端焊接出水腔，通过水管把进水腔和出水腔连接起来汇合到出水口，以保证整个水冷却板11冷却均匀。
39.在固定装置9的底部通过8螺丝与水冷却板11连接在一起，在凹槽9-1与水冷却板11的连接处加装密封垫3，形成防止漏水结构。
40.吊耳6把水冷却板11倾斜吊在被冷却介质10的上方，通过电动机1驱动升降机构4实现水冷却板11的升降运动，水冷却板11的升降直接改变了水冷却板11与被冷却介质10的接触冷却面积，实现温度精准控制。
41.本实施例涉及的可变接触面积的水冷精准控温方法，其特征在于：
42.1)制作空心水冷却板，把所述水冷却板悬挂在金属液上方并使该悬挂的水冷板水冷却板保持一倾斜角度；
43.2)在水冷却板内部输入大流量冷却水，冷却水从水冷却板中间入、两边出；
44.3)水冷却板连接有提升机构，该提升机构由控制系统控制，形成水冷却板垂直升/降结构，以使下降至整个水冷却板冷却面泡入金属液中或者上升时整个水冷却板冷却面离开金属液；
45.4)在工作过程中，由温度传感器检测被冷却液的温度并输送给控制系统，控制系统根据检测温度与设置的温度对比，以判定金属液的温度是否为设定温度：
46.当检测温度高于设定温度时，驱动提升机构把水冷却板下降，利用水冷却板的倾斜状态构成水冷却板的冷却面与金属液缓慢接触，从而水冷却板进入金属液中的冷却面积和冷却能力为渐进式增加，随着水冷却板降低高度，冷却面积也逐渐增大，形成渐进式降温结构；
47.当检测温度低于设定温度时，被冷却温度低于设置温度，驱动提升机构把水冷却板提升，利用水冷却板的倾斜状态构成水冷却板的冷却面积与金属液接触面积缓慢减少甚至脱离，从而水冷却板进入金属液中的冷却面积和冷却能力为渐进式减少，随着水冷却板提升高度，冷却面积也逐渐减少，形成渐进式升温结构；
48.5)通过渐进式降温结构和渐进式升温结构对被冷却介质的温度调节，实现精准温度控制。
49.进一步地，控制系统通过pid控制回路连接提升机构，使得水冷却板11的冷却量和被冷却介质的被加热量相等，实现精准温度控制。
50.进一步地，水冷却板11的左、右同时浸入或离开被冷却介质，以使被冷却介质左、右的冷却温度均匀。
51.进一步地，水冷却板11的底面为斜面，上升或下降时以线接触面积逐渐增加或减少，以形成对冷却量的线性调节。
52.进一步地，水冷却板11位于被冷却介质的上表面，万一发生漏水情况，水在冷却液表面产生蒸汽挥发，不会导致被冷却介质发生飞溅问题。
53.具体实施例2：
54.参照图，9水冷却板上装置的底部为一个凹下去的槽形成一个水流空腔，其宽度列小于水冷却板，保证安装密封垫和螺丝即可，水冷却板上装置中间焊接一个进水腔，两端焊接出水腔，通过水管把出水腔连接起来汇合到一个出水口，其特点保证整个水冷却板冷却均匀。
55.具体实施例3：
56.水冷却板9上装置的底部为一个凹下去的槽和11水冷却板通过8螺丝何在一起，并在两者之间加装密封垫3，保证不漏水，这样冷却水在水冷却板9上装置的底部为一个凹下去的槽11和水冷却板9之间的流水腔均匀流动；热量通过水冷却板传导到水冷却板内部，水把传动进来的热量带走。
57.具体实施例4：
58.吊耳6把整个水冷却板9倾斜吊在被冷却介质上方，通过电动机1驱动升降机构4实现水冷却板9的升降运动，水冷却板9的升降直接改变了水冷却板9与被冷却介质的接触冷却面积，实现温度精准控制。
59.综上所述，经申请人实际应用证明实施本发明具有如下技术效果：
60.1、控温精度高，冷却能力大，横截面冷却均匀，安全、环保、节能；
61.2、在工作过程中，温度传感器检测被冷却液温度高设置温度，控制系统驱动电机慢慢的把水冷却板降低，由于水冷却板是处于一个倾斜状态，随着水冷却板降低高度，冷却面也逐渐增大；反之被冷却温度低于设置温度，水冷却板上升，冷却面积减少。控制系统通
过pid控制，使得水冷却板的冷却量和被冷却介质的被加热量相等，实现精准温度控制。
62.3、由于冷却板左右是同时浸入或离开被冷却介质，因此被冷却介质左右的冷却温度是均匀的。
63.4、水冷却板处于一个斜面，上升或下降都是以线接触面逐渐增加或减少，冷却量也是属于线性调节。
64.5、水冷却板安装于被冷却介质的上表面，万一发生漏水情况，水在冷却液表面产生蒸汽挥发，不会导致被冷却介质发生飞溅问题。
65.6、采用水冷方式，水直接通过水冷却板带走被冷却介质的热量，冷却能力大；水冷方式的管路小，敷设方便也没有任何噪音或水质的污染，对环保没有任何影响。
66.7、采用空气冷的方式，风机需要连续工作，为冷却空气提供源源不断的动力，能耗高；而采用本水冷却方式，当控制系统pid控制调节水冷却板的冷却量和被冷却介质的加热量平衡后，调节电机处于静止状态，电机能耗为零。
67.8、采用本冷却方法在控温精度可以实现
±
1℃。
68.9、采用本冷却方法冷却能力比空气的冷却能力几倍。
69.10、采用本冷却方法能耗为0。
70.11、无噪音和无热空气对工作环境的影响。
71.12、左右冷却温差＜0.5℃。
72.13、水为间接循环使用，零排放，对环境无污染。