【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热等静压设备，具体涉及一种热等静压设备及其冷却方法。
技术介绍
1、热等静压机(hip)是利用高温高压对工件或粉末等材料进行致密化处理的设备，使用时将要加工的材料装入热等静压机加热腔内，通入惰性气体并加热加压，从各个方向压缩工件，可使工件达到最佳密度，消除内部的铸造缺陷或微孔，并提高工件寿命和机械性能。该设备适用于如涡轮叶片、汽车发动机、医用假体等高精度要求的场景。可以处理多种材料，如金属、陶瓷、玻璃等，还可以进行扩散焊接等。
2、热等静压机工作温度可达2000℃，压力可达200mpa，不但需要精准控制温度还需要尽快地降温冷却。传统热等静压机采用自然降温，冷却的时间很长，对于企业生产来说增加了大量时间成本，若加入冷却装置可以让冷却时间大幅缩短，效率可以提高数倍，对时间成本和制造工艺都有明显的益处，并可以进一步提升工件的材料性能。
3、现有技术中一般在传统热等静压机的基础上，在顶部或底部布置热交换元件，现有技术中热交换元件一般采用翅片管式换热器，采用水或冷气作冷却介质，冷却介质冷却能力有限，如果希望具有更快的冷却速率就需要增加热交换元件体积或者更复杂的结构。另外一方面，很多热等静压机壳体上设有水冷夹层，可以降低壳体温度，防止其过热影响使用寿命。
4、现有技术中另外一种冷却方法是直接从上或从下向热等静压设备内部喷入冷却气体与设备内部热气流掺混进行冷却，然而无论是从上方喷入冷却气体还是从下方喷入冷却气体，均存在一定的气体流动死角，导致加热腔内气体掺混不均匀，局部散热慢，影响冷却效果。若
5、另外一方面冷却气流随着流动距离的增加，流动损失随之增加，气流流速降低，从而影响整体冷却效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种热等静压设备及其冷却方法。
2、本专利技术第一方面提供了一种热等静压设备，包括壳体，所述壳体上设有冷却组件，所述壳体的内部设有隔热体，所述隔热体的内部的中心区域设有用于盛放炉料的装料架；所述隔热体与所述壳体之间设有外循环通道；所述隔热体的顶部设有与所述外循环通道连通的气体出口；
3、所述隔热体的内部的边缘区域设有螺旋导流板，所述螺旋导流板的螺距由下至上逐渐缩小；所述隔热体的内部于所述装料架的正下方设有循环风扇，在所述循环风扇的侧方靠近所述螺旋导流板处设有至少一个喷嘴；
4、所述循环风扇和所述喷嘴进口处的所述隔热体上开设有与所述外循环通道连通的气体进口；
5、所述喷嘴的出口方向与所述螺旋导流板的旋向一致，且所述喷嘴的出口处设有出口面积调节机构。
6、优选地，所述螺旋导流板的截面为斜向下的平行四边形。
7、优选地，所述螺旋导流板为1个或多个。
8、优选地，所述喷嘴为多个，多个所述喷嘴环绕所述循环风扇均匀布置。
9、优选地，所述出口面积调节机构包括环形控制盘、控制盘旋转驱动机构以及多个围绕所述控制盘圆周均匀分布的月牙形叶片；
10、所述控制盘的内孔对准所述喷嘴的出口设置，盘面上设有多个与所述叶片数量相对应的放射状槽；
11、所述叶片上设有固定销和驱动销，所述固定销与所述喷嘴的出口管壁转动连接，所述驱动销设于对应的放射状槽内，且能够沿所述放射状槽移动，进而带动所述叶片围绕所述喷嘴的出口旋转，形成对所述喷嘴的出口不同面积的遮挡；
12、所述控制盘旋转驱动机构用于驱动所述控制盘旋转，进而带动所述驱动销移动以及进一步的带动所述叶片围绕所述喷嘴的出口旋转，实现对所述喷嘴的出口面积的调节。
13、优选地，所述叶片的下圆边的半径与所述喷嘴的出口管壁的内半径相适应；
14、所述放射状槽的尺寸设置为能够使多个所述叶片将所述喷嘴的出口完全遮挡以及使所述喷嘴的出口完全暴露。
15、优选地，所述控制盘旋转驱动机构包括位于所述控制盘一侧的球头以及控制杆；
16、所述控制杆上设有与所述球头相对应的球头接头；所述控制杆还连接有执行机构，所述执行机构用于驱动所述控制杆上下移动，进而通过所述球头接头及所述球头带动所述控制盘旋转。
17、优选地，所述控制杆上设有推杆，所述球头接头位于所述推杆上。
18、本专利技术另一方面提供了一种热等静压设备的冷却方法，适用于如第一方面所述的热等静压设备；
19、所述冷却方法包括以下步骤：
20、打开所述喷嘴和所述循环风扇，所述隔热体内部的热气体从所述气体出口进入所述外循环通道流动；
21、打开所述冷却组件，热气体在所述外循环通道流动过程中在所述冷却组件的作用下换热降温，形成冷却气体；
22、冷却气体经所述气体进口进入所述隔热体内部，与所述隔热体内部的热气体混合，并在所述循环风扇的作用下形成中心垂直气流，在所述螺旋导流板的作用下形成外侧旋转气流；
23、调节所述循环风扇以及所述喷嘴的工作参数，使所述中心垂直气流和所述外侧旋转气流同时到达所述隔热体顶部，然后经所述气体出口、所述外循环通道及所述气体进口从底部重新进入所述隔热体内循环冷却。
24、优选地，所述循环风扇的工作参数包括风扇转速，所述喷嘴的工作参数包括喷嘴出口面积和喷射气体流量。
25、本申请在隔热体内部边缘四周区域设置螺旋导流板，在底部中心和四周区域分别设置循环风扇和喷嘴，利用喷嘴射出高速冷却气流沿着螺旋导流板旋转向上流动形成外侧旋转气流，带走循环风扇形成的中心垂直气流无法吹到的气流死角；同时采用逐渐缩小螺距的导流通道，使得喷嘴的冷却气流在流动过程中速度逐渐增加，克服了流动阻力，配合循环风扇加速冷却速率，使隔热体内气流掺混得更迅速更均匀，实现快速冷却工件的目的。
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1.一种热等静压设备，包括壳体，所述壳体上设有冷却组件，所述壳体的内部设有隔热体，所述隔热体的内部的中心区域设有用于盛放炉料的装料架；其特征在于，所述隔热体与所述壳体之间设有外循环通道；所述隔热体的顶部设有与所述外循环通道连通的气体出口；
2.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，
3.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，
4.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，
5.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，
6.如权利要求5所述的热等静压设备，其特征在于，
7.如权利要求5所述的热等静压设备，其特征在于，
8.如权利要求7所述的热等静压设备，其特征在于，
9.一种热等静压设备的冷却方法，其特征在于，适用于如权利要求1~8任一项所述的热等静压设备；
10.如权利要求9所述的热等静压设备的冷却方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种热等静压设备，包括壳体，所述壳体上设有冷却组件，所述壳体的内部设有隔热体，所述隔热体的内部的中心区域设有用于盛放炉料的装料架；其特征在于，所述隔热体与所述壳体之间设有外循环通道；所述隔热体的顶部设有与所述外循环通道连通的气体出口；
2.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，
3.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，
4.如权利要求1所述的热等静压设备，其特征在于，<...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂连升，
申请(专利权)人：北京海德利森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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