Устройства для нагрева ковочных штампов и способы применения

Устройства для нагрева ковочных штампов и способы применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к оборудованию и технологиям для нагрева ковочных штампов или штампов для горячей объемной штамповки. Более точно, настоящее изобретение относится к оборудованию и технологиям для нагрева ковочной поверхности ковочного штампа.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Заготовка, например, такая как слиток или сляб, может быть отштампована с определенной конфигурацией или формой посредством использования ковочного штампа. Штампы для горячей объемной штамповки могут включать ковочные штампы открытого типа, ковочные штампы закрытого типа или «ручьевые» ковочные штампы, или другие пригодные ковочные штампы. Большинство ковочных штампов открытого типа могут содержать первую, или верхнюю, часть и вторую, или нижнюю, часть. В целом, нижняя часть может служить в качестве «наковальни» или неподвижной части, в то время как верхняя часть может служить в качестве «молота» или подвижной части, поскольку она перемещается к и от нижней части. В других ковочных штампах открытого типа как верхняя, так и нижняя части могут перемещаться по направлению друг к другу, или в других конфигурациях нижняя часть может, например, перемещаться по направлению к неподвижной верхней части. Перемещение верхней или нижней частей ковочного штампа может быть выполнено, например, посредством использования пневматических приводов или гидравлических приводов. В любом случае верхняя и нижняя части ковочного штампа могут быть расположены в открытом положении, в котором они удалены на соответствующее расстояние друг от друга, и в закрытом положении, в котором они контактируют или почти контактируют друг с другом.

Во время процесса горячей объемной штамповки часть заготовки может быть размещена в заданном положении между верхней частью и нижней частью ковочного штампа и подвергнута объемной штамповке посредством усилия, приложенного посредством верхней части и/или нижней части. Приложение подобного усилия к заготовке может вызвать изменение структурных свойств и/или кристаллической структуры заготовки, например, за счет деформационного упрочнения, тем самым, возможно, в заготовке будут возникать места недопрессовки. Деформационное упрочнение, например, может быть подавлено, если заготовка будет нагрета до соответствующей температуры перед процессом или во время процесса горячей объемной штамповки. Нагрев заготовки может сделать заготовку более ковкой/пластичной, так что она может быть подвергнута объемной штамповке посредством использования меньшего усилия, прикладываемого посредством верхней и/или нижней частей ковочного штампа. В зависимости от состава заготовки заготовка может быть нагрета, например, до температуры в интервале от 1800 до 2100 градусов Фаренгейта (от 982,2°С до 1148,9°С) перед подверганием ее горячей объемной штамповке для облегчения горячей объемной штамповки заготовки. Как можно видеть, различные преимущества могут быть достигнуты посредством нагрева заготовки перед горячей объемной штамповкой и/или во время горячей объемной штамповки.

Помимо нагрева заготовки перед горячей объемной штамповкой и/или во время горячей объемной штамповки, в некоторых случаях верхняя и/или нижняя части ковочного штампа также могут быть нагреты для уменьшения или минимизации какого-либо перепада температур между нагретой заготовкой и верхней и нижней частями ковочного штампа. За счет подобного нагрева поверхностное растрескивание заготовки во время горячей объемной штамповки может быть уменьшено по сравнению с горячей объемной штамповкой, при которой используется ковочный штамп с температурой окружающей среды (20-25 градусов Цельсия). Например, если некоторая зона заготовки, нагретой до температуры, составляющей от 1800 до 2100 градусов Фаренгейта (от 982,2°С до 1148,9°С), будет контактировать с ковочным штампом, имеющим температуру окружающей среды, значительная разность температур вызывает снижение температуры данной зоны заготовки и соседних зон. Значительная разность температур может привести к образованию механически «слабых» зон в заготовке, которые могут сделать заготовку непригодной для ее предполагаемого использования. Кроме того, в некоторых случаях значительный перепад температур между ковочным штампом и заготовкой может привести к включениям в заготовке, вызываемым неравномерным охлаждением заготовки во время и после горячей объемной штамповки, если зона заготовки, контактирующая с имеющим температуру окружающего воздуха ковочным штампом, будет охлаждаться быстрее по сравнению с остальной частью нагретой заготовки.

С целью минимизации данных отрицательных последствий, как показано на фиг.1, в определенных технологиях горячей объемной штамповки используется одна горелка 2, направленная на ковочный штамп 4 для предварительного нагрева значительной части или всего ковочного штампа 4 перед горячей объемной штамповкой заготовки (непроиллюстрированной). Данная одна горелка 2 может представлять собой, например, работающую на природном газе или пропане горелку с засосом воздуха. Поскольку используется одна горелка 2, данная технологическая операция предварительного нагрева ковочного штампа может занять несколько часов или более и может обеспечить нагрев ковочного штампа 4, например, только до температуры, находящейся в интервале от 600 до 800 градусов Фаренгейта (от 315,6°С до 426,7°С). В большинстве случаев ковочный штамп 4 нагревают, когда верхняя часть 6 и нижняя часть 8 ковочного штампа 4 находятся в закрытом или по существу закрытом положении. Как таковая одна горелка 2 может быть перемещена, например, в вертикальном направлении около боковой поверхности 9 верхней и нижней частей 6 и 8 ковочного штампа 4 в направлениях, обозначенных стрелкой «А» и стрелкой «В», для нагрева ковочного штампа 4. Кроме того, одна горелка 2 может быть перемещена в горизонтальном направлении около боковой поверхности 9 верхней и нижней частей 6 и 8 ковочного штампа 4 в направлениях, обозначенных стрелкой «С» и стрелкой «D», для нагрева ковочного штампа 4. В других вариантах осуществления одна горелка 2 может быть перемещена как в горизонтальном направлении, так и в вертикальном направлении около боковой поверхности 9. Само собой разумеется, одна горелка 2 также может быть перемещена около боковой поверхности 9 ковочного штампа 4 в любом другом соответствующем направлении или может оставаться неподвижной.

Несмотря на то что подобный предварительный нагрев ковочного штампа способствует процессу горячей объемной штамповки, он может привести к неравномерному нагреву ковочного штампа 4 или ковочной поверхности 5 ковочного штампа 4, что также может привести к включениям или местам недопрессовки в заготовке, в которых ковочный штамп 4 контактирует с заготовкой и вызывает ее охлаждение. Другой проблемой, связанной с вышеописанным практическим использованием предварительного нагрева, является то, что даже несмотря на то, что ковочный штамп 4 может быть нагрет до приблизительно 600-800 градусов Фаренгейта (315,6-426,7°С), по-прежнему может существовать значительный перепад температур между заготовкой, которая может находиться при температурах горячей объемной штамповки, составляющих приблизительно 1800-2100 градусов Фаренгейта (982,2-1148,9°С), и ковочным штампом 4. Наличие значительного перепада температур между заготовкой и ковочной поверхностью 5 иногда может приводит к поверхностному растрескиванию заготовок из сплава, подверженного растрескиванию, например, такого как Alloy 720, Rene '88 и Waspaloy. Кроме того, неравномерное охлаждение, вызываемое перепадами температур, в некоторых случаях может приводить к включениям или местам недопрессовки в заготовках из данных сплавов.

Принимая во внимание недостатки, связанные с обычными способами предварительного нагрева ковочных штампов, было бы предпочтительным разработать альтернативные способы предварительного нагрева.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения вариант осуществления устройства для нагрева ковочного штампа содержит головку горелки, содержащую множество отверстий для пламени. Головка горелки ориентирована так, чтобы она соответствовала ориентации по меньшей мере некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. Головка горелки выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива, и образования факелов пламени у отверстий для пламени. Множество отверстий для пламени выполнено с возможностью направления факелов пламени на по меньшей мере некоторую зону ковочной поверхности ковочного штампа для обеспечения в основном равномерного нагрева по меньшей мере некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа.

В соответствии с другим неограничивающим аспектом настоящего изобретения вариант осуществления устройства для нагрева ковочного штампа содержит головку горелки, содержащую множество отверстий для пламени. Головка горелки выполнена с возможностью ее по меньшей мере частичного соответствия по форме ориентации некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. Головка горелки выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива, и образования факелов пламени у отверстий для пламени. Множество отверстий для пламени выполнено с возможностью обеспечения направления факелов пламени на указанную зону ковочной поверхности и в основном равномерного нагрева указанной зоны ковочной поверхности ковочного штампа.

В соответствии с еще одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения вариант осуществления устройства для нагрева ковочного штампа открытого типа содержит горелку, содержащую коллектор, выполненный с возможностью обеспечения приема подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива, и головку горелки. Головка горелки содержит первую часть, содержащую первую группу отверстий для пламени, включающую в себя по меньшей мере два отверстия для пламени. Первая группа отверстий для пламени сообщается по текучей среде с коллектором, так что первая группа отверстий для пламени выполнена с возможностью обеспечения направления по меньшей мере двух факелов пламени на первую зону ковочной поверхности ковочного штампа. Головка горелки дополнительно содержит вторую часть, содержащую вторую группу отверстий для пламени, включающую в себя по меньшей мере два отверстия для пламени. Вторая группа отверстий для пламени сообщается по текучей среде с коллектором, так что вторая группа отверстий для пламени выполнена с возможностью обеспечения направления по меньшей мере двух факелов пламени на вторую зону ковочной поверхности ковочного штампа, при этом ориентация головки горелки соответствует ориентации по меньшей мере первой зоны ковочной поверхности ковочного штампа.

В соответствии с еще одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения вариант осуществления устройства для предварительного нагрева ковочного штампа содержит головку горелки, содержащую первое отверстие для пламени, второе отверстие для пламени и третье отверстие для пламени. Второе отверстие для пламени находится по существу на одном и том же расстоянии от первого отверстия для пламени и от третьего отверстия для пламени. Головка горелки выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива для образования факела пламени у каждого из первого отверстия для пламени, второго отверстия для пламени и третьего отверстия для пламени. Каждое из первого отверстия для пламени, второго отверстия для пламени и третьего отверстия для пламени выполнено с возможностью направления факелов пламени по меньшей мере на некоторую зону ковочной поверхности ковочного штампа и предварительного нагрева указанной зоны ковочной поверхности перед горячей объемной штамповкой заготовки посредством ковочного штампа.

В соответствии с еще одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения вариант осуществления способа нагрева ковочного штампа включает установку головки горелки, содержащей по меньшей мере два отверстия для пламени, в заданном положении вблизи некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. Кроме того, способ включает подачу кислородно-топливной смеси по меньшей мере к двум отверстиям для пламени и сжигание кислородно-топливной смеси по меньшей мере в двух отверстиях для пламени для образования факела пламени от сжигания кислородно-топливной смеси у каждого из по меньшей мере двух отверстий для пламени. Способ дополнительно включает направление по меньшей мере двух из факелов пламени от сжигания кислородно-топливной смеси на указанную зону ковочной поверхности ковочного штампа и в основном равномерный нагрев указанной зоны ковочной поверхности ковочного штампа.

В соответствии с еще одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения вариант осуществления способа предварительного нагрева ковочного штампа открытого типа включает установку головки горелки, содержащей по меньшей мере два отверстия для пламени, в некотором месте, по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью ковочного штампа и второй ковочной поверхностью ковочного штампа. Головку горелки ориентируют так, чтобы обеспечить по меньшей мере частичное соответствие ориентации по меньшей мере одной из первой ковочной поверхности и второй ковочной поверхности. Способ дополнительно включает подачу топлива по меньшей мере к двум отверстиям для пламени, сжигание топлива для образования факела пламени у каждого из по меньшей мере двух отверстий для пламени и направление по меньшей мере двух из факелов пламени по меньшей мере на одну из первой ковочной поверхности и второй ковочной поверхности.

В соответствии с еще одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения разработан вариант осуществления системы жесткого останова перемещения ковочного штампа, предназначенной для устройства, предусмотренного с ковочным штампом, включающим в себя верхнюю ковочную часть, прикрепленную к поперечине, и нижнюю ковочную часть. Система жесткого останова перемещения ковочного штампа включает в себя руку, имеющую первый конец и второй конец. Второй конец руки прикреплен с возможностью поворота к части устройства, предусмотренного с ковочным штампом, и распорный элемент прикреплен к первому концу руки. Рука выполнена с возможностью перемещения между первым положением, в котором распорный элемент не входит в контактное взаимодействие с частью устройства, предусмотренного с ковочным штампом, и частью поперечины, и вторым положением, в котором распорный элемент введен в контактное взаимодействие с частью устройства, предусмотренного с ковочным штампом, и частью поперечины для воспрепятствования перемещению верхней ковочной части по направлению к нижней ковочной части.

В соответствии с еще одним неограничивающим аспектом настоящего изобретения разработан вариант осуществления устройства для нагрева ковочного штампа. Устройство для нагрева ковочного штампа содержит руку и головку горелки, прикрепленную к руке с возможностью перемещения. Головка горелки выполнена с возможностью ее перемещения между первым положением относительно руки и вторым положением относительно руки. Устройство для нагрева ковочного штампа дополнительно содержит множество сопел горелки, расположенных на головке горелки, и по меньшей мере один узел, сообщающийся по текучей среде с множеством сопел горелки. По меньшей мере, один узел включает в себя устройство для всасывания воздуха, выполненное с возможностью ввода воздуха в головку горелки, и отверстие, выполненное с возможностью прохода воспламеняющегося топлива через него.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки и преимущества устройства и способов, описанных в данном описании, могут быть лучше поняты посредством ссылки на сопровождающие чертежи, в которых:

фиг.1 представляет собой схематическую иллюстрацию обычного процесса нагрева ковочного штампа;

фиг.2 представляет собой упрощенное изображение определенных компонентов одного неограничивающего варианта осуществления устройства для нагрева ковочного штампа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 представляет собой вид сверху определенных компонентов устройства для нагрева ковочного штампа, проиллюстрированного на фиг.2;

фиг.4 представляет собой вид в перспективе определенных компонентов устройства для нагрева ковочного штампа, проиллюстрированного на фиг.3;

фиг.5А представляет собой сечение, выполненное по линии 5-5 и в направлении стрелок по фиг.3, иллюстрирующее определенные компоненты устройства для нагрева ковочного штампа по фиг.2 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.5В представляет собой сечение, выполненное по линии 5-5 и в направлении стрелок по фиг.3, иллюстрирующее определенные компоненты устройства для нагрева ковочного штампа по фиг.2 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.5С представляет собой сечение, выполненное по линии 5-5 и в направлении стрелок по фиг.3, иллюстрирующее определенные компоненты устройства для нагрева ковочного штампа по фиг.2 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.6-11 представляют собой схематические иллюстрации определенных компонентов различных неограничивающих вариантов осуществления устройств для нагрева ковочного штампа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.12 представляет собой схематическую иллюстрацию определенных компонентов другого неограничивающего варианта осуществления устройства для нагрева ковочного штампа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.13 представляет собой схематическую иллюстрацию еще одного неограничивающего варианта осуществления устройства для нагрева ковочного штампа в соответствии с настоящим изобретением, содержащего привод;

фиг.14 представляет собой схематическую иллюстрацию еще одного неограничивающего варианта осуществления устройства для нагрева ковочного штампа в соответствии с настоящим изобретением, содержащего привод;

фиг.15 представляет собой схематическую иллюстрацию части ковочного штампа, содержащего множество датчиков для мониторинга температуры разных зон ковочного штампа, в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.16 представляет собой блок-схему замкнутой системы включения/выключения направления пламени в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.17 представляет собой схематическую иллюстрацию части ковочного штампа, содержащего множество датчиков для мониторинга температуры разных зон ковочного штампа и/или поверхности ковочного штампа, в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.18 представляет собой блок-схему замкнутой системы включения/выключения направления пламени в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.19 представляет собой схематическую иллюстрацию системы измерения температуры ковочного штампа в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.20 представляет собой вид в перспективе устройства, предусмотренного с ковочным штампом, с системой жесткого останова перемещения ковочного штампа, в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг.21 представляет собой вид в перспективе устройства для нагрева ковочного штампа в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Читателю будут понятны вышеприведенные детали, а также другие детали при рассмотрении нижеприведенного подробного описания определенных неограничивающих вариантов осуществления устройств и способов в соответствии с настоящим изобретением. Читатель также может понять некоторые из подобных дополнительных деталей при выполнении или использовании устройств и способов, описанных в настоящем описании.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОПРЕДЕЛЕННЫХ НЕОГРАНИЧИВАЮЩИХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В настоящем описании неограничивающих вариантов осуществления за исключением рабочих примеров или тех мест, где указано иное, все числа, выражающие количества или характеристики элементов, компонентов и изделий, условий обработки и тому подобного, следует понимать как скорректированные во всех случаях посредством термина «приблизительно». Соответственно, если не указано противоположное, любые числовые параметры, приведенные в нижеследующем описании, представляют собой приближенные значения, которые могут варьироваться в зависимости от заданных свойств, которые желательно получить в устройствах и способах в соответствии с настоящим изобретением. По крайней мере, и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов объемом формулы изобретения, каждый числовой параметр следует рассматривать, по меньшей мере принимая во внимание ряд объявленных значащих цифр и при применении обычных способов округления.

Настоящее изобретение частично направлено на усовершенствованные конструкции устройств для нагрева ковочных штампов, выполненных с возможностью нагрева ковочного штампа или всей ковочной поверхности или некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. Как показано на фиг.2, в одном неограничивающем варианте осуществления ковочный штамп 10 может содержать верхнюю часть 12 и нижнюю часть 14. Например, верхняя часть 12 ковочного штампа 10 может быть выполнена с возможностью ее перемещения относительно нижней части 14 ковочного штампа 10 или наоборот. В одном неограничивающем варианте осуществления данное перемещение может быть выполнено посредством использования пневматического и/или гидравлического приводов. В других неограничивающих вариантах осуществления как верхняя часть 12, так и нижняя часть 14 могут быть выполнены с возможностью перемещения их друг относительно друга. В определенных неограничивающих вариантах осуществления верхняя часть 12 может служить в качестве «молота», а нижняя часть 14 может служить в качестве «наковальни», так что по меньшей мере часть заготовки (непроиллюстрированной) может быть размещена в заданном положении между верхней частью 12 и нижней частью 14 во время горячей объемной штамповки заготовки. Горячая объемная штамповка может происходить благодаря значительному усилию, приложение которого по меньшей мере к части заготовки осуществляется посредством верхней части 12 и/или нижней части 14 ковочного штампа 10. Верхняя часть 12 может иметь первую ковочную поверхность 16, и нижняя часть 14 может иметь вторую ковочную поверхность 18. Первая и вторая ковочные поверхности 16 и 18, как правило, вводятся в контакт с зонами заготовки во время горячей объемной штамповки для придания заданной формы и/или заданного размера заготовке посредством горячей объемной штамповки. В различных неограничивающих вариантах осуществления ковочный штамп 10 может представлять собой, например, ковочный штамп открытого типа. В других неограничивающих вариантах осуществления ковочный штамп может представлять собой ковочный штамп закрытого типа или «ручьевой» штамп, или может иметь любую другую пригодную конструкцию ковочного штампа.

Перед горячей объемной штамповкой может быть желательным нагреть или предварительно нагреть (в дальнейшем термины «предварительно нагреть» или «предварительный нагрев» также будут охватывать термины «нагреть» или «нагрев» и наоборот) всю первую ковочную поверхность 16 и/или вторую ковочную поверхность 18, или некоторую зону первой ковочной поверхности 16 и/или второй ковочной поверхности 18 ковочного штампа 10. Подобный нагрев может обеспечить уменьшение разности температур между нагретой заготовкой и первой и/или второй ковочными поверхностями 16 и 18. Однако обычные технологии предварительного нагрева, в которых используется одна горелка, могут потребовать нескольких часов для нагрева ковочного штампа, поскольку данные способы предусматривают предварительный нагрев только небольшой зоны боковой поверхности ковочного штампа единовременно. Применение подобных обычных технологий предварительного нагрева может также привести к неравномерному нагреву первой и второй ковочных поверхностей 16 и 18. В результате, когда ковочные поверхности 16 и 18 войдут в контакт с заготовкой, первая зона ковочных поверхностей 16 и 18 может иметь первую температуру, а вторая зона ковочных поверхностей 16 и 18 может иметь существенно отличающуюся вторую температуру, результатом чего может быть, например, поверхностное растрескивание и/или неравномерное охлаждение заготовки. Кроме того, подобные обычные технологии предварительного нагрева могут не обеспечить предварительного нагрева первой и/или второй ковочных поверхностей 16 и 18 до температуры по существу такой же, как температура нагретой заготовки, в результате чего создается возможность существования значительного перепада температур между заготовкой и/или первой и второй ковочными поверхностями 16 и 18 ковочного штампа 10. В случае наличия значительного перепада температур часть заготовки, контактирующая с ковочными поверхностями 16 и 18, может охлаждаться слишком быстро, что может привести, например, к поверхностному растрескиванию и/или включениям в заготовке.

Для обеспечения равномерного или в основном равномерного предварительного нагрева по меньшей мере некоторой зоны первой и/или второй ковочных поверхностей 16 и 18 разработано усовершенствованное устройство 20 для нагрева ковочного штампа. В дальнейшем термины «ковочная поверхность» или «ковочные поверхности» могут обозначать зоны как верхней, так и нижней частей различных ковочных штампов. Как показано на фиг.2, устройство 20 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с возможностью его размещения в заданном положении, по меньшей мере частично между верхней и нижней частями 12 и 14 ковочного штампа 10. Как таковое устройство 20 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с возможностью его установки в заданном положении, по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью 16 и второй ковочной поверхностью 18 и напротив первой ковочной поверхности 16 и второй ковочной поверхности 18 ковочного штампа 10. В одном неограничивающем варианте осуществления устройство 20 для нагрева ковочного штампа может быть установлено в заданном положении вблизи по меньшей мере одной из первой ковочной поверхности 16 и второй ковочной поверхности 18 так, что оно может обеспечить направление двух или более факелов пламени на по меньшей мере некоторую зону по меньшей мере одной из ковочных поверхностей 16 и 18 ковочного штампа 10 для предварительного нагрева ковочных поверхностей 16 и/или 18 перед горячей объемной штамповкой заготовки посредством ковочного штампа 10.

В одном неограничивающем варианте осуществления, особенности которого схематически проиллюстрированы на фиг.2-5С, устройство 20 для нагрева ковочного штампа может содержать горелку или головку 22 горелки, выполненную с возможностью ее сообщения по текучей среде с подаваемым окисляющим газом и подаваемым топливом. Головка 22 горелки может состоять из латуни или любого другого пригодного теплопроводящего металла или материала, например, такого как медь, который может выдерживать высокие температуры, генерируемые головкой 22 горелки. В различных неограничивающих вариантах осуществления головка 22 горелки может иметь любую пригодную форму, ориентацию и/или размеры, заданные так, чтобы обеспечить соответствие головки 22 горелки по форме ориентации ковочной поверхности ковочного штампа или зоны ковочной поверхности. В используемом здесь смысле термин «соответствовать» может означать конфигурирование в соответствии с ориентацией ковочной поверхности или некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа, размещение вблизи или в непосредственной близости от ковочной поверхности или некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа и/или ориентирование так, чтобы обеспечить соответствие ковочной поверхности или некоторой зоне ковочной поверхности ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления головка 22 горелки может сообщаться по текучей среде с одним или несколькими смесительными устройствами или горелками 24, выполненными с возможностью приема подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива и подачи подаваемой смеси окисляющего газа и топлива к головке 22 горелки посредством трубопровода 31. Несмотря на то что магистрали для подачи окисляющего газа и топлива не проиллюстрированы на фиг.2, следует понимать, что различные смесительные горелки, рассматриваемые в настоящем описании, сообщаются по текучей среде с подаваемым окисляющим газом и подаваемым топливом. Несмотря на то что в данном случае смесительная горелка 24 проиллюстрирована как имеющая прямоугольную форму, в одном неограничивающем варианте осуществления она может иметь любую пригодную конфигурацию и/или форму. Кроме того, несмотря на то что смесительная горелка не проиллюстрирована и не описана применительно к каждому неограничивающему варианту осуществления устройств для нагрева ковочных штампов, описанных в настоящем описании, из описания будет очевидным то, что смесительная горелка может быть использована в каждом неограничивающем варианте осуществления настоящего изобретения или других различных вариантах осуществления, требующих смешивания топлива и окисляющего газа для подачи подаваемой смеси топлива и окисляющего газа к головке горелки, включенной в устройства для нагрева ковочных штампов.

Как показано на фиг.2, в одном неограничивающем варианте осуществления головка 22 горелки может быть охлаждена посредством использования жидкости, например, такой как вода, или другой жидкости, пара и/или газа, обладающей/обладающего достаточной теплопередающей или поглощающей способностями. Данное охлаждение может быть обеспечено для предотвращения или по меньшей мере подавления расплавления головки 22 горелки или частей головки 22 горелки во время нагрева ковочных поверхностей 16 и 18 ковочного штампа 10. Жидкость может подаваться к головке 22 горелки по магистрали 25 и может выходить из головки 22 горелки, например, по другой магистрали 25' или по части магистрали 25. В подобном неограничивающем варианте осуществления жидкость может проходить через одно или несколько проходных отверстий или по одному или нескольким каналам в головке 22 горелки для охлаждения головки 22 горелки или ее частей. В одном неограничивающем варианте осуществления магистрали 25 и 25' могут быть жесткими, так что они могут быть использованы для перемещения головки 22 горелки в положение и из положения, в котором она по меньшей мере частично находится между верхней частью 12 и нижней частью 14 ковочного штампа 10.

В одном неограничивающем варианте осуществления головка 22 горелки может состоять из материала, обладающего высокой теплопроводностью, например, такого как латунь или медь. Головка 22 горелки также может содержать одну или несколько смесительных камер или коллекторов (называемых вместе «коллектором»), выполненных с возможностью приема подаваемой смеси топлива, например, такого как природный газ, метан и/или пропан, и окисляющего газа, например, такого как воздух или чистый кислород. Один или несколько коллекторов могут сообщаться по текучей среде с различными отверстиями 26 для пламени, выполненными в головке 22 горелки, так что подаваемая смесь может подаваться к отверстиям 26 для пламени и сжигаться в отверстиях 26 для пламени. По меньшей мере, одно проходное отверстие или по меньшей мере один канал, выполненное/выполненный с возможностью приема охлаждающей жидкости, пара и/или газа, может по меньшей мере частично окружать один или несколько коллекторов, может быть расположен рядом с одним или несколькими коллекторами и/или может быть расположен вблизи одного или нескольких коллекторов. Само собой разумеется, самая горячая часть головки 22 горелки обычно представляет собой ту часть головки 22 горелки, которая содержит отверстия 26 для пламени. Одна задача системы охлаждения заключается в отводе любого избыточного тепла в стенках одного или нескольких коллекторов и/или стенках отверстий 26 для пламени для предотвращения, подавления или по меньшей мере минимизации вероятности внутренних взрывов и/или сжигания в одном или нескольких коллекторах головки 22 горелки вследствие тепла в головке 22 горелки. В некоторых случаях данные внутренние взрывы и/или горение могут вызвать неэффективную работу головки 22 горелки. Таким образом, посредством выполнения отдельных коллекторов и проходных отверстий или каналов соответственно для смеси топлива и окисляющего газа и для жидкости, наряду с обладающими высокой теплопроводностью материалами головки 22 горелки может быть обеспечено легкое рассеивание тепла от стенок одного или нескольких коллекторов и/или стенок отверстий 26 для пламени.

В неограничивающих приведенных в качестве примера вариантах осуществления вышеупомянутая система охлаждения проиллюстрирована на фиг.5А-5С. Фиг.5А-5С представляют собой приведенные в качестве примера сечения головки 22 горелки, выполненные по линии 5-5 на фиг.3. Как показано на фиг.5А, головка 22' горелки может содержать один или несколько коллекторов 21', сообщающихся по текучей среде с различными отверстиями 26' для пламени так, что подаваемая смесь топлива и окисляющего газа может быть подана к отверстиям 26' для пламени для сжигания. Головка 22' горелки также может иметь по меньшей мере одно проходное отверстие 23' или канал, расположенное/расположенный с возможностью охлаждения стенок 31' одного или нескольких коллекторов 21' и/или стенок отверстий 26' для пламени, когда жидкость, например, такая как вода, пропускается через проходное отверстие 23'. В одном неограничивающем варианте осуществления один или несколько коллекторов 21' могут быть разделены стенками, образованными из того же обладающего высокой теплопроводностью материала, что и головка 22' горелки. По существу, система охлаждения может обеспечить возможность передачи по меньшей мере части тепла стенок 31 и/или стенок отверстий 26' для пламени воде или другой жидкости, пару и/или газу в проходном отверстии 23' и отвода его от головки 22' горелки для поддержания более низкой температуры головки 22' горелки относительно температуры факелов 29' пламени. Если обратиться теперь к фиг.5В, то можно видеть, что головка 22” горелки может содержать один или несколько коллекторов 21”, сообщающихся по текучей среде с различными отверстиями 26” для пламени. Головка 22” горелки также может содержать множество проходных отверстий 23” или каналов, по меньшей мере частично окружающих участки стенок 31” одного или нескольких коллекторов 21” и/или стенок отверстий 26” для пламени. По существу, по меньшей мере часть тепла в стенках 31” и/или стенках отверстий 26 для пламени может быть передана жидкости и отведена от головки 22” горелки протекающей жидкостью для поддержания более низкой температуры головки 22” горелки относительно температуры факелов 29” пламени. Как показано на фиг.5С, головка 22”' горелки может содержать множество коллекторов 21”', каждый из которых сообщается по текучей среде по меньшей мере с одним отверстием 26”' для пламени. Головка 22”' горелки также может иметь множество проходных отверстий 23”' или каналов, по меньшей мере частично окружающих участки стенок 31”' коллектора 21”' и/или стенок отверстий 26”' для пламени. В одном неограничивающем варианте осуществления коллекторы 21”' и проходные отверстия 23”' могут быть расположены с чередованием от края до края головки 22”' горелки так, что стенки 31”' коллекторов 21”' и/или стенки отверстий 26”' для пламени могут быть по меньшей мере до некоторой степени равномерно охлаждены водой или другой жидкостью, паром и/или газом, пропускаемым через проходные отверстия 23”'. П