УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАГРЕВА КОВОЧНОГО ШТАМПА И СПОСОБ НАГРЕВА КОВОЧНОГО ШТАМПА Российский патент 2019 года по МПК B21J1/06 B21K29/00 F23D99/00 

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 штампов 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'''. 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, когда жидкость проходит через головку 22 горелки.

Хотя это не проиллюстрировано или не описано в отношении каждого неограничивающего варианта осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что система жидкостного охлаждения или другая система охлаждения может быть использована для каждого неограничивающего варианта осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 2-5С, в дополнение к вышеизложенному головка 22 горелки может содержать по меньшей мере два или множество (то есть три или более) отверстий 26 для пламени по меньшей мере на одной поверхности 28 головки. Головка 22 горелки может быть выполнена с возможностью приема и сжигания смеси окисляющего газа и топлива, подаваемой из смесительной горелки 24, для образования факелов 29 пламени у отверстий 26 для пламени (см., например, фиг. 2). В одном неограничивающем варианте осуществления отверстия 26 для пламени и другие отверстия для пламени, рассмотренные здесь, могут быть равномерно или по существу равномерно разнесены друг относительно друга по меньшей мере по одной поверхности 28 для более равномерной передачи тепла. Если используют отверстия 26 для пламени, имеющие больший размер, может потребоваться меньше отверстий 26 для пламени вследствие бóльших образуемых факелов пламени по сравнению с использованием отверстий 26 для пламени, имеющих меньший размер, что может потребовать использования большего числа отверстий 26 для пламени. В любом случае факелы 29 пламени могут перекрываться, когда они выходят из различных отверстий для пламени, для обеспечения в основном равномерного нагрева различных ковочных поверхностей.

В одном приведенном в качестве примера, неограничивающем варианте осуществления отверстия 26 для пламени могут иметь диаметр, составляющий, например, 0,030 дюйма (0,762 мм), или диаметр в пределах от 0,015 дюйма (0,381 мм) до 0,1 дюйма (2,54 мм). Отверстия для пламени, имеющие меньший размер, могут быть расположены на расстоянии, составляющем, например, половину дюйма (12,7 мм), от других отверстий для пламени на поверхности 28 головки 22 горелки для обеспечения равномерного или в основном равномерного предварительного нагрева ковочной(-ых) поверхности(-ей) 16 и/или 18 ковочного штампа 10. Отверстия для пламени, имеющие меньший размер, могут быть расположены на расстоянии, составляющем, например, один дюйм (25,4 мм), друг от друга для обеспечения равномерного или в основном равномерного предварительного нагрева ковочной(-ых) поверхности(-ей) 16 и/или 18 ковочного штампа 10. Само собой разумеется, другое соответствующее расстояние между отверстиями для пламени находится в пределах объема изобретения. В одном неограничивающем варианте осуществления отверстия 26 для пламени могут иметь любую подходящую форму, например, такую как круглая, яйцевидная и/или коническая. В других неограничивающих вариантах осуществления, как будет очевидно для средних специалистов в данной области техники при рассмотрении настоящего изобретения, могут быть использованы любые другие соответствующие диаметры, формы, конфигурации отверстий для пламени и/или расстояния между отверстиями для пламени. В одном неограничивающем варианте осуществления каждое из расположенных с по существу равными интервалами отверстий для пламени может обеспечивать, например, образование по существу однородного пламени для обеспечения лучшего, в основном равномерного предварительного нагрева одной или нескольких ковочных поверхностей. В одном неограничивающем варианте осуществления различные отверстия 26 для пламени могут быть очищены после одного или нескольких применений, так что ни одно из отверстий 26 для пламени не останется или не станет заблокированным остаточными продуктами сгорания, мусором или другими материалами, образуемыми в процессе предварительного нагрева ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления сверло, например, такое как сверло номер 69, может быть использовано для очистки отверстий 26 для пламени. В других неограничивающих вариантах осуществления, например, автоматизированный станок с числовым программным управлением типа CNC (станок с ЧПУ типа CNC) может быть запрограммирован для очистки отверстий 26 для пламени.

Как показано на фиг. 2 и 5А-5С, в одном неограничивающем варианте осуществления головка 22 горелки может содержать полый коллектор 21', 21'' или 21''' (в дальнейшем «21»), выполненный с возможностью смешивания подаваемого окисляющего газа с подаваемым топливом и/или приема подаваемой смеси окисляющего газа и топлива из одной или нескольких смесительных горелок 24. Коллектор 21 может сообщаться по текучей среде с множеством отверстий 26 для пламени так, что он может обеспечить подачу подаваемой смеси окисляющего газа и топлива к отверстиям 26 для пламени для сжигания ее в отверстиях 26 для пламени. Проходные отверстия 23', 23'' и/или 23''', описанные выше, могут, например, простираться через части коллектора 21 и/или окружать части коллектора 21 для охлаждения головки 22 горелки посредством передачи тепла жидкости, пару и/или газу, проходящей/проходящему через проходные отверстия 23', 23'' и/или 23'''. Несмотря на то, что коллектор 21 проиллюстрирован как сообщающийся по текучей среде с отверстиями 26 для пламени на одной поверхности 28 головки 22 горелки, из описания будет очевидно, что коллектор может сообщаться по текучей среде с отверстиями для пламени, например, на каждой из двух противоположных поверхностей головки 22 горелки. Кроме того, несмотря на то, что коллектор 21 не проиллюстрирован и не описан для каждого неограничивающего варианта осуществления, описанного в настоящем описании, средним специалистам в данной области техники будет понятно, что коллектор может быть предусмотрен в каждой головке горелки, описанной в настоящем описании. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 22 горелки может быть выполнена с возможностью приема и сжигания смеси окисляющего газа и топлива, подаваемой из коллектора 21, для образования факелов 29 пламени у отверстий 26 для пламени. Факелы 29 пламени могут быть использованы для предварительного нагрева по меньшей мере некоторой зоны по меньшей мере первой ковочной поверхности 16 и/или второй ковочной поверхности 18 ковочного штампа 10.

Как показано на фиг. 6, в одном неограничивающем варианте осуществления первая группа, состоящая по меньшей мере из двух отверстий 126 для пламени, может быть выполнена на первой стороне или части 132 устройства 120 для нагрева ковочного штампа, и вторая группа, состоящая по меньшей мере из двух отверстий 126' для пламени, может быть выполнена на второй стороне или части 134 устройства 120 для нагрева ковочного штампа. Посредством выполнения данных двух групп, состоящих каждая по меньшей мере из двух отверстий 126 и 126' для пламени, первая ковочная поверхность 116 верхней части 112 ковочного штампа 100 и вторая ковочная поверхность 118 нижней части 114 ковочного штампа 110 могут быть одновременно нагреты посредством устройства 120 для нагрева ковочного штампа, когда устройство 120 для нагрева ковочного штампа установлено в заданном положении, по меньшей мере частично между верхней частью 112 и нижней частью 114 ковочного штампа 110. Головка 122 горелки и первая и вторая группы, состоящие каждая по меньшей мере из двух отверстий 126 и 126' для пламени, могут сообщаться по текучей среде со смесительной горелкой 124 по трубопроводу 131 и могут быть выполнены с возможностью подачи подаваемой смеси, содержащей окисляющий газ и топливо, к отверстиям 126 и 126' для пламени и/или к коллектору, сообщающемуся по текучей среде с отверстиями 126 и 126' для пламени. В подобном варианте осуществления головка 122 горелки может обеспечить сжигание подаваемой смеси для образования факелов 129 и 129' пламени соответственно в первой и второй группах, состоящих каждая из по меньшей мере двух отверстий 126 и 126' для пламени. В различных неограничивающих вариантах осуществления устройство 120 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с такой формой, чтобы оно соответствовало по форме по меньшей мере одной из первой ковочной поверхности 116 и второй ковочной поверхности 118 ковочного штампа 110 для того, чтобы устройство 120 для нагрева ковочного штампа обеспечивало возможность равномерного или в основном равномерного предварительного нагрева по меньшей мере части первой и/или второй ковочных поверхностей 116 и 118 ковочного штампа 110.

В различных неограничивающих вариантах осуществления и как также показано на фиг. 6, первая и вторая ковочные поверхности 116 и 118 могут иметь дугообразные участки 121 и 121', соединяющие боковые стенки 117 и 117' и первую и вторую ковочные поверхности 116 и 118 ковочного штампа 110. Для обеспечения равномерного нагрева данных дугообразных участков 121 и 121' головка 122 горелки может содержать, например, дугообразные части 123 и 123' вблизи концов головки 122 горелки, при этом указанные дугообразные части 123 и 123' могут соответствовать по форме конфигурации дугообразных участков 121 и 121' ковочных поверхностей 116 и 118. Головка 122 горелки, выполненная с данными дугообразными частями 123 и 123', может обеспечить более равномерный или в основном равномерный нагрев и может соответствовать по форме обоим дугообразным участкам 121 и 121' первой и второй ковочных поверхностей 116 и 118, в результате чего лучше предотвращается наличие непрогретых мест на первой и второй ковочных поверхностях 116 и 118 и/или неравномерный предварительный нагрев ковочных поверхностей 116 и 118. Несмотря на то, что это конкретно не описано в связи с другими неограничивающими вариантами осуществления, рассмотренными в настоящем описании, будет очевидно, что различные головки горелок могут содержать дугообразные части, V-образные части, U-образные части, выпуклые части, вогнутые части и/или части другой соответствующей формы, выполненные с возможностью соответствия по форме зонам первой и/или второй ковочных поверхностей различных ковочных штампов для того, чтобы лучше способствовать в основном равномерному предварительному нагреву ковочных поверхностей или зон ковочных поверхностей. В одном неограничивающем варианте осуществления магистраль 125 может быть использована для обеспечения прохода жидкости в головку 122 горелки для охлаждения головки 122 горелки и/или может быть использована для перемещения головки 122 горелки в положение или из положения, в котором она находится между первой и второй ковочными поверхностями 116 и 118 ковочного штампа 110.

Как показано на фиг. 7, устройство 220 для нагрева ковочного штампа, предназначенное для ковочного штампа 210, может содержать головку 222 горелки, содержащую первую часть 232 и вторую часть 234. Первая часть 232 может представлять собой часть, отдельную от второй части 234. Первая часть 232 может содержать первую группу, состоящую по меньшей мере из двух отверстий 226 для пламени, сообщающихся по текучей среде с подаваемой смесью окисляющего газа и топлива, образуемой посредством смесительной горелки 224 и/или коллектора (непроиллюстрированного). Вторая часть 234 может аналогичным образом содержать вторую группу, состоящую по меньшей мере из двух отверстий 226' для пламени, сообщающихся по текучей среде с подаваемой смесью окисляющего газа и топлива, образуемой посредством смесительной горелки 224' и/или коллектора (непроиллюстрированного). Смесительная горелка 224 может сообщаться по текучей среде с первой частью 232 головки 222 горелки посредством трубопровода 231, и, аналогичным образом, смесительная горелка 224' может сообщаться по текучей среде со второй частью 234 головки 222 горелки посредством трубопровода 231'.

В одном неограничивающем варианте осуществления первая часть 232 головки 222 горелки может иметь форму, соответствующую по меньшей мере форме некоторой зоны первой ковочной поверхности 216 ковочного штампа 210, и вторая часть 234 может иметь форму, соответствующую по меньшей мере форме некоторой зоны второй ковочной поверхности 218 ковочного штампа 210. Первая часть 232 может быть выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемой смеси окисляющего газа и топлива для образования первой группы, состоящей по меньшей мере из двух факелов 229 пламени, в первой группе, состоящей по меньшей мере из двух отверстий 226 для пламени. Первая группа, состоящая по меньшей мере из двух факелов 229 пламени, может быть направлена на первую ковочную поверхность 216 ковочного штампа 210 посредством первой группы, состоящей по меньшей мере из двух отверстий 226 для пламени, для нагрева первой ковочной поверхности 216. Аналогичным образом, вторая часть 234 может быть выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемой смеси окисляющего газа и топлива для образования второй группы, состоящей по меньшей мере из двух факелов 229' пламени, во второй группе, состоящей по меньшей мере из двух отверстий 226' для пламени. Вторая группа, состоящая по меньшей мере из двух факелов 229' пламени, может быть направлена на вторую ковочную поверхность 218 ковочного штампа 210 посредством второй группы, состоящей по меньшей мере из двух отверстий 226' для пламени, для нагрева второй ковочной поверхности 218. В настоящем описании термины «направлять» или «направленный» в отношении различных факелов пламени могут означать то, что факелы пламени действительно входят в контакт с поверхностью ковочного штампа, или могут означать то, что факелы пламени фактически не входят в контакт с поверхностью ковочного штампа, но находятся в непосредственной близости от поверхности ковочного штампа для соответствующей передачи тепла к поверхности ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления первая группа, состоящая по меньшей мере из двух отверстий 226 для пламени, может включать в себя множество расположенных с равными или по существу равными интервалами отверстий 226 для пламени. Кроме того, вторая группа, состоящая по меньшей мере из двух отверстий 226' для пламени, может включать в себя множество расположенных с равными или по существу равными интервалами отверстий 226' для пламени. Одинаковое или в основном одинаковое расстояние между отверстиями 226 и 226' для пламени может лучше способствовать равномерному или в основном равномерному предварительному нагреву первой и второй ковочных поверхностей 216 и 218 ковочного штампа 210. Одинаковое или в основном одинаковое расстояние между различными отверстиями для пламени, если требуется, может представлять собой признак всех неограничивающих вариантов осуществления устройств для нагрева ковочного штампа в соответствии с настоящим изобретением. Аналогично неограничивающим вариантам осуществления, описанным выше, жидкость, например, такая как вода, может быть подана в головку 222 горелки и отведена из головки 222 горелки посредством магистрали 225 и/или других возможных магистралей для охлаждения головки 222 горелки во время нагрева первой ковочной поверхности 216 и второй ковочной поверхности 218. В одном неограничивающем варианте осуществления клапан 233 может быть расположен на одном конце магистрали 225. Клапан 225 может обеспечить, например, направление жидкости в первую часть 232 и/или вторую часть 234 и из первой части 232 и/или второй части 234 головки 222 горелки.

Как показано на фиг. 8, в одном неограничивающем варианте осуществления разработано устройство 320 для нагрева ковочного штампа, предназначенное для ковочного штампа 310. Устройство 320 для нагрева ковочного штампа может содержать головку 322 горелки, выполненную с возможностью приема и сжигания смеси окисляющего газа и топлива, подаваемой из смесительной горелки (непроиллюстрированной) и/или коллектора (непроиллюстрированного) в головке 322 горелки. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 322 горелки может содержать первую сторону или часть 332 и вторую сторону или часть 334. Первая часть 332 может содержать по меньшей мере два отверстия 326 для пламени или первое множество (то есть три или более) отверстий 326 для пламени, и, аналогичным образом, вторая часть 334 может содержать по меньшей мере два отверстия 326' для пламени или второе множество отверстий 326' для пламени. Аналогично различным неограничивающим вариантам осуществления, рассмотренным выше, по меньшей мере два отверстия 326 для пламени могут быть использованы для направления по меньшей мере двух факелов 329 пламени на первую ковочную поверхность 316 верхней части 312 ковочного штампа 310, и, аналогичным образом, по меньшей мере два отверстия 326' для пламени могут быть использованы для направления по меньшей мере двух факелов 329' пламени на вторую ковочную поверхность 318 нижней части 314 ковочного штампа 310. В различных неограничивающих вариантах осуществления по меньшей мере два отверстия 326 для пламени могут быть расположены на одинаковых или по существу одинаковых расстояниях друг от друга. Аналогичным образом, по меньшей мере два отверстия 326' для пламени могут быть расположены на одинаковых или по существу одинаковых расстояниях друг от друга. Как рассмотрено выше, подобное размещение различных отверстий 326 и 326' для пламени друг относительно друга может позволить головке 322 горелки обеспечить лучший равномерный или в основном равномерный предварительный нагрев по меньшей мере некоторой зоны первой и второй ковочных поверхностей 316 и 318 ковочного штампа 310.

Как также показано на фиг. 8, в одном неограничивающем варианте осуществления распорный элемент 338 может быть предусмотрен для предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования перемещению верхней части 312 ковочного штампа 310 по направлению к нижней части 314 ковочного штампа 310 по меньшей мере тогда, когда часть устройства 320 для нагрева ковочного штампа и/или головки 322 горелки установлена в заданном положении, по меньшей мере частично между верхней частью 312 и нижней частью 314. В таком случае распорный элемент 338 может быть выполнен с возможностью предотвращения или по меньшей мере уменьшения вероятности того, что устройство 320 для нагрева ковочного штампа и/или головка 322 горелки будут раздавлены между верхней частью 312 и нижней частью 314 ковочного штампа 310, например, во время перерыва в подаче энергии, неправильного срабатывания ковочного штампа 310 или непреднамеренного перемещения верхней и/или нижней частей 312, 314. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 322 горелки может быть прикреплена к балке 335 или выполнена за одно целое с балкой 335, при этом указанная балка 335 может быть введена в контактное взаимодействие с частью распорного элемента 338 и/или частью распорного элемента 338', может быть прикреплена к части распорного элемента 338 и/или части распорного элемента 338', или может быть образована за одно целое с частью распорного элемента 338 и/или частью распорного элемента 338'. Несмотря на то, что распорный элемент не проиллюстрирован как включенный в каждый неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения, будет очевидно, что распорный элемент может быть включен в разные неограничивающие варианты осуществления или может быть использован совместно с различными неограничивающими вариантами осуществления устройств для нагрева ковочного штампа, рассмотренных в настоящем описании.

В одном неограничивающем варианте осуществления распорный элемент 338 может состоять из любого пригодного материала, имеющего прочность, достаточную для того, чтобы выдерживать усилия, вызываемые относительным перемещением верхней части 312 по направлению к нижней части 314 ковочного штампа 310. Данные материалы могут включать, например, сталь или литую сталь. В различных неограничивающих вариантах осуществления может быть предусмотрено, например, более одного распорного элемента 338. В подобном варианте осуществления первый распорный элемент 338 может быть предусмотрен с первой стороны головки 322 горелки, и второй распорный элемент 338' может быть предусмотрен со второй стороны головки 322 горелки. В определенных других неограничивающих вариантах осуществления множество распорных элементов может по меньшей мере частично окружать головку 322 горелки для обеспечения соответствующей защиты головки 322 горелки от раздавливания и/или повреждения вследствие относительного перемещения верхней и нижней частей 312 и 314 ковочного штампа 310 по направлению друг к другу. В одном неограничивающем варианте осуществления устройство 310 для нагрева ковочного штампа может содержать распорный элемент, и/или распорный элемент, например, может быть выполнен за одно целое с устройством 320 для нагрева ковочного штампа и/или головкой 322 горелки, может быть прикреплен к устройству 320 для нагрева ковочного штампа и/или головке 322 горелки, может быть выполнен отдельно от устройства 320 для нагрева ковочного штампа и/или головки 322 горелки или может быть введен во взаимодействие с устройством 320 для нагрева ковочного штампа и/или головкой 322 горелки. В одном неограничивающем варианте осуществления устройство 320 для нагрева ковочного штампа также может содержать руку 339, предназначенную для приведения в действие вручную или автоматически и выполненную с возможностью ее использования для перемещения по меньшей мере головки 322 горелки в положение и из положения, в котором головка 322 горелки будет находиться между верхней частью 312 и нижней частью 314 ковочного штампа 310.

Как показано на фиг. 8 и 9, в одном неограничивающем варианте осуществления устройство 320 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с возможностью его использования вместе с ковочными штампами 310 и 310', имеющими разные конфигурации. Как проиллюстрировано на фиг. 8, устройство 320 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с возможностью его использования вместе с ковочным штампом 310 с плоскими поверхностями. Как показано на фиг. 9, в других неограничивающих вариантах осуществления устройство 320 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с возможностью его использования, например, вместе с ковочным штампом 310' с V-образными зонами. Ковочный штамп 310' с V-образными зонами может содержать первую V-образную зону 340 на первой ковочной поверхности 316' и вторую V-образную зону 340' на второй ковочной поверхности 318'. Как показано на фиг. 9, в подобном варианте осуществления факелы 329 и 329' пламени, соответственно образуемые у отверстий 326 и 326' для пламени, могут быть достаточно длинными для направления их, например, на все боковые стенки 342 и 342' или на некоторую зону боковых стенок 342 и 342', и/или для соответствующей передачи тепла всем боковым стенкам 342 и 342' или некоторой зоне боковых стенок 342 и 342' V-образных зон 340 и 340'. В определенных неограничивающих вариантах осуществления факелы 329 и 329' пламени, образуемые посредством устройства 320 для нагрева ковочного штампа, могут быть более длинными, например, при адаптации их для использования для ковочного штампа 310' с V-образными зонами (фиг. 9), чем для использования для ковочного штампа 310 с плоскими поверхностями (фиг. 8). В подобном случае смесительная горелка (непроиллюстрированная) может обеспечить подачу подаваемой смеси окисляющего газа и топлива к головке 322 горелки с более высокой скоростью и, возможно, с большей скоростью потока/расходом при предварительном нагреве ковочного штампа 310 с V-образными зонами, чем при предварительном нагреве ковочного штампа 310 с плоскими поверхностями. В других неограничивающих вариантах осуществления диаметр, периферия и/или форма отверстий 326 и 326' для пламени могут быть соответствующим образом отрегулированы для получения более длинных факелов 329 и 329' пламени у отверстий 326 и 326' для пламени при предварительном нагреве, например, ковочного штампа 310' с V-образными зонами. В определенных других неограничивающих вариантах осуществления, которые не проиллюстрированы в данном описании, устройство 320 для нагрева ковочного штампа может быть выполнено с возможностью его использования вместе с любой другой соответствующей конфигурацией ковочного штампа или конфигурацией или ориентацией поверхностей ковочного штампа. Устройство 320 для нагрева ковочного штампа также может содержать руку 339', предназначенную для приведения в действие вручную или автоматически и выполненную с возможностью ее использования для перемещения по меньшей мере головки 322 горелки в положение и из положения, в котором головка 322 будет находиться по меньшей мере частично между верхней частью 312' и нижней частью 314' ковочного штампа 310'.

Как показано на фиг. 9, в одном неограничивающем варианте осуществления система 380 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может быть выполнена с возможностью предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования смещению верхней части 312' ковочного штампа 310' по направлению к нижней части 314' ковочного штампа 310' во время перерыва в подаче питания или в другие соответствующие моменты, например, тогда, когда осуществляется нагрев ковочного штампа 310' посредством головки 322 горелки. Система 380 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может содержать руку 382, прикрепленную в первой концевой части к стенке 384 или другой жесткой опорной конструкции и прикрепленную в другой концевой части к распорному элементу 338'. Первая концевая часть руки 382 может быть прикреплена к стенке, например, посредством болта 386 или посредством других соответствующих крепежных элементов или способов, например, таких как сварка. В других неограничивающих вариантах осуществления рука 382 может быть выполнена, например, за одно целое со стенкой 384 и/или распорным элементом 338'. В любом случае рука 382 может содержать поворотный элемент 388, расположенный между первой концевой частью и второй концевой частью руки 382. Поворотный элемент 388 может быть использован для поворота распорного элемента 338' вокруг оси 381 между первым положением, в котором он находится по меньшей мере частично между верхней частью 312' и нижней частью 314' ковочного штампа 310' (как проиллюстрировано), и вторым положением, в котором распорный элемент 338' не находится между верхней частью 312' и нижней частью 314' ковочного штампа 310'. Поворотный элемент 388 может быть приведен в действие вручную или может быть автоматизированным. Система 380 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может предотвратить или по меньшей мере воспрепятствовать раздавливанию головки 322 горелки ковочным штампом 310' во время перерыва в подаче питания или в другие соответствующие моменты, например, когда осуществляется нагрев ковочного штампа 310' посредством головки 322 горелки. Несмотря на то, что система 380 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, проиллюстрирована как используемая вместе с ковочным штампом 310', следует понимать, что система 380 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может быть использована вместе с любым из различных ковочных штампов, раскрытых в данном описании, или может быть использована вместе с другими соответствующими ковочными штампами.

Как показано на фиг. 10 и 11, в различных неограничивающих вариантах осуществления устройство 420 для нагрева ковочного штампа, предназначенное для ковочного штампа 410, может содержать головку 422 горелки, содержащую первую группу, состоящую по меньшей мере из двух частей 432 и 432' горелки, и вторую группу, состоящую по меньшей мере из двух частей 434 и 434' горелки. В других неограничивающих вариантах осуществления головка горелки может содержать, например, более четырех частей горелки. Различные части горелки могут опираться на поперечину 435, которая, если требуется, может быть введена во взаимодействие с распорными элементами 438 и 438', может быть прикреплена к распорным элементам 438 и 438' или может быть выполнена за одно целое с распорными элементами 438 и 438'. Часть 432 горелки может быть выполнена с возможностью перемещения относительно части 432' горелки и/или относительно ковочной поверхности 416 верхней части 412 ковочного штампа 410, чтобы обеспечить соответствие по меньшей мере части головки 422 горелки ориентации ковочной поверхности 416 ковочного штампа 410. Посредством обеспечения соответствия части головки 422 горелки ориентации ковочной поверхности 416 может быть обеспечено соответствие отверстий 426 для пламени, находящихся на головке 422 горелки, например, форме ковочной поверхности 416, так что факелы 429 пламени могут быть направлены на ковочную поверхность 416. Часть 432 горелки может быть перемещена вручную оператором или посредством использования привода, например, такого как пневматический привод. Другие части 432', 434 и 434' горелки также могут быть перемещены аналогичным образом. В подобном варианте осуществления части 432, 432', 434 и 434' горелки, предусмотренные в головке 422 горелки, могут быть перемещены для обеспечения соответствия ориентации множества отверстий 426 или 426' для пламени на частях 432, 432', 434 и 434' горелки с ориентацией некоторой части ковочных поверхностей 416 или 418 ковочного штампа 410. В различных неограничивающих вариантах осуществления части 432, 432', 434 и 434' горелки могут быть перемещены, например, для обеспечения соответствия ориентации множества отверстий 426 и 426' для пламени, выполненных на частях 432, 432', 434 и 434' горелки, ориентации некоторой части ковочных поверхностей 416 и 418 ковочного штампа 410 с плоскими поверхностями (см. фиг. 10) или ковочного штампа 410' с V-образными зонами (см. фиг. 11).

Как показано на фиг. 11, аналогично тому, что было рассмотрено выше, ковочный штамп 410' с V-образными зонами может содержать верхнюю часть 412', имеющую первую ковочную поверхность 416', и нижнюю часть 414', имеющую вторую ковочную поверхность 418'. Первая ковочная поверхность 416' и вторая ковочная поверхность 418' могут иметь V-образные зоны, обозначенные соответственно 440 и 440'. V-образная зона 440 может включать в себя боковую стенку 442, и, аналогичным образом, V-образная зона 440' может включать в себя боковую стенку 442'. Посредством обеспечения возможности перемещения частей 432, 432', 434 и 434' горелки устройству 420 для нагрева ковочного штампа может быть придана конфигурация с ориентацией, обеспечивающей равномерный или в основном равномерный предварительный нагрев ковочных поверхностей 416 и 418 и/или боковых стенок 442 и 442' V-образных частей 440 и 440'. Устройство 420 для нагрева ковочного штампа может также содержать распорный элемент 438 и/или распорный элемент 438' или может быть использовано вместе с распорным элементом 438 и/или распорным элементом 438'. Функциональное назначение различных распорных элементов описано в данном описании в связи с другими неограничивающими вариантами осуществления и не будет повторено здесь для краткости. Как показано на фиг. 10 и 11, устройство 420 для нагрева ковочного штампа может также содержать руку 439 или 439', предназначенную для приведения в действие вручную или автоматически и выполненную с возможностью ее использования для перемещения по меньшей мере головки 422 горелки в положение и из положения, в котором головка 432 горелки будет находиться между верхней частью 412 или 412' и нижней частью 414 или 414' ковочного штампа 410 или 410.

Как показано на фиг. 10, в определенных неограничивающих вариантах осуществления система 480 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может быть выполнена с возможностью предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования смещению верхней части 412 ковочного штампа 410 по направлению к нижней части 414 ковочного штампа 410 во время перерыва в подаче питания или в другие соответствующие моменты, например, тогда, когда осуществляется нагрев ковочного штампа 410. Несмотря на то, что система 480 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, проиллюстрирована совместно с распорными элементами 438 и 438', будет понятно, что или распорные элементы 438 и 438', или система 480 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, могут быть использованы независимо для выполнения одной и той же или аналогичной функции (то есть предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования раздавливанию головки 422 горелки между верхней частью 412 и нижней частью 414 ковочного штампа 410). В одном неограничивающем варианте осуществления верхняя часть 412 ковочного штампа 410 может быть прикреплена к опорному элементу 490 или выполнена за одно целое с опорным элементом 490 (проиллюстрирована только часть опорного элемента). Опорный элемент 490 может простираться от боковой стенки 492 верхней части 412 ковочного штампа 410 и может иметь поверхность 494, находящуюся в функциональном взаимодействии с частью съемного распорного элемента 496. Система 480 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может содержать руку 482, прикрепленную к стенке 484 или другой жесткой опорной конструкции в одной концевой части и находящуюся в функциональном взаимодействии со съемным распорным элементом 496 во второй концевой части с возможностью отделения от него. Первая концевая часть руки 482 может быть прикреплена к стенке 484, например, посредством использования болта 498 или посредством других соответствующих крепежных элементов или способов, например, таких как сварка. В одном неограничивающем варианте осуществления рука 482 может быть выполнена, например, за одно целое со стенкой 484. В любом случае съемный распорный элемент 496 может быть вручную или автоматически установлен в заданное положение между поверхностью 494 опорного элемента 490 и второй концевой частью руки 482. Съемный распорный элемент 496 может быть размещен по меньшей мере частично между поверхностью 494 и второй концевой частью руки 482 во время перерыва в подаче энергии и/или во время нагрева ковочного штампа 410 для предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования раздавливанию головки 422 горелки ковочным штампом 410. Несмотря на то, что система 380 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, проиллюстрирована как используемая вместе с ковочным штампом 410, следует понимать, что система 480 жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, может быть использована вместе с любым ковочным штампом, раскрытым в данном описании, или с другими соответствующими ковочными штампами.

Как показано на фиг. 12, в одном неограничивающем варианте осуществления устройство 520 для нагрева ковочного штампа, предназначенное для ковочного штампа, может содержать головку 522 горелки, содержащую первую часть 532 и вторую часть 534. Первая часть 532 может быть соединена со второй частью 534 посредством подвижного элемента 538, например, такого как пята или шарнир, для обеспечения возможности перемещения первой и второй частей 532 и 534 друг относительно друга. Подвижный элемент 538 может быть отдельно прикреплен к первой части 532 и второй части 534, например, посредством кронштейна 539 или посредством использования любого другого пригодного крепежного элемента. В других неограничивающих вариантах осуществления подвижный элемент 538 может быть выполнен за одно целое с первой частью 532 и/или второй частью 534 или может быть жестко прикреплен к первой части 532 и/или второй части 534 головки 522 горелки. В любом случае первая часть 532 может быть перемещена относительно второй части 534 и/или относительно ковочной поверхности ковочного штампа (непроиллюстрированного) вокруг подвижного элемента 538, и/или вторая часть 534 может быть перемещена относительно первой части 532 и/или относительно ковочной поверхности ковочного штампа. Подобное перемещение головки 522 горелки в допустимых пределах может обеспечить возможность того, что отверстия 526 и 526' для пламени, выполненные в головке 522 горелки, будут соответствовать по форме ориентации или конфигурации некоторой части ковочной поверхности ковочного штампа так, что может быть обеспечен равномерный или в основном равномерный предварительный нагрев данной части ковочной поверхности, когда факелы 529 и 529' пламени будут образованы у отверстий 526 и 526' для пламени.

В одном неограничивающем варианте осуществления устройство 520 для нагрева ковочного штампа может содержать элемент 554, служащий опорой для первой части 532, и элемент 554', служащий опорой для второй части 534. Элемент 554 может быть присоединен с возможностью перемещения к первой части 532 посредством поворотного элемента 560, и, аналогичным образом, элемент 554' может быть присоединен с возможностью перемещения ко второй части 534 посредством поворотного элемента 560'. Подобное присоединение может обеспечить возможность перемещения первой части 532 относительно элемента 554 и/или подвижного элемента 538 и может обеспечить возможность перемещения второй части 534 относительно элемента 554' и/или подвижного элемента 538. Подобное перемещение может быть выполнено, например, вручную оператором устройства 520 для нагрева ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления устройство 520 для нагрева ковочного штампа может быть зафиксировано в заданном положении после придания ему формы, соответствующей ковочным поверхностям ковочного штампа, посредством использования любых соответствующих механизмов блокировки, известных средним специалистам в данной области техники.

Как показано на фиг. 13, в одном неограничивающем варианте осуществления устройство 520' для нагрева ковочного штампа может содержать приводной элемент 550, находящийся в функциональном взаимодействии с первой частью 532 головки 522 горелки для перемещения первой части 532 относительно/вокруг подвижного элемента 538 и/или относительно/вокруг поворотного элемента 560. В проиллюстрированном приведенном в качестве примера варианте осуществления по фиг. 13 первый конец 552 приводного элемента 550 может быть прикреплен к элементу 554 или образован вместе с элементом 554, служащим опорой для первой части 532 головки 522' горелки, и второй конец 556 приводного элемента 550 может быть прикреплен к первой части 532 или образован вместе с первой частью 532 головки 522' горелки посредством консольного и поворотного элемента 558. Приводной элемент 550 может простираться под любым соответствующим углом относительно боковой стенки 553 элемента 554. Элемент 554 может быть также присоединен с возможностью перемещения к первой части 532 головки 522' горелки посредством поворотного элемента 560. Консольный и поворотный элемент 558 и поворотный элемент 560 могут обеспечить возможность перемещения первой части 532 относительно подвижного элемента 538, элемента 554 и/или второй части 534 головки 522' горелки. Само собой разумеется, также может быть предусмотрен приводной элемент, который может обеспечить перемещение как первой части 532, так и второй части 534 головки 522' горелки.

Как также показано на фиг. 13, в одном неограничивающем варианте осуществления может быть предусмотрен возможный второй приводной элемент 550' для обеспечения перемещения второй части 534 головки 522' горелки аналогично первой части 532 головки 522' горелки. Более точно, первый конец 552' приводного элемента 550' может быть прикреплен к элементу 554', служащему опорой для второй части 534 головки 522' горелки, и второй конец 556' приводного элемента 550' может быть прикреплен ко второй части 534 головки 522' горелки посредством консольного и поворотного элемента 558'. Аналогично приводному элементу 550, описанному выше, приводной элемент 550' может простираться под любым соответствующим углом относительно боковой стенки 553' элемента 554'. Кроме того, элемент 554' может быть также присоединен с возможностью перемещения ко второй части 534 головки 522' горелки посредством поворотного элемента 560'. В результате приводные элементы 550 и 550' могут обеспечить перемещение первой и второй частей 532 и 534 головки 522' горелки друг относительно друга и/или относительно ковочной поверхности ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления различные подвижные или поворотные компоненты устройства 520' для нагрева ковочного штампа могут быть бессмазочными, стойкими к воздействию высоких температур и могут быть выполнены с возможностью функционирования в непосредственной близости от головки 522' горелки.

Как показано на фиг. 14, в одном неограничивающем варианте осуществления приводные элементы 550 и 550' могут быть использованы во взаимодействии с устройством 520'' для нагрева ковочного штампа. Устройство 520'' для нагрева ковочного штампа может содержать головку 522'' горелки, содержащую первую часть 532'' и вторую часть 534'', которые являются независимыми друг от друга (то есть они не соединены подвижным элементом, таким как подвижный элемент 538). В различных случаях может быть желательно иметь первую и вторую части 532'' и 534'', независимые друг от друга, для обеспечения возможности большей степени подвижности первой и второй частей 532'' и 534'' друг относительно друга и/или относительно ковочной поверхности ковочного штампа. Другими словами, за счет отсутствия соединения первой и второй частей 532'' и 534'' оператор, использующий устройство 520'' для нагрева ковочного штампа, может обеспечить придание первой и второй частям 532'' и 534'' устройства 520'' для нагрева ковочного штампа любой соответствующей конфигурации и/или ориентации.

Как показано на фиг. 13 и 14, в одном неограничивающем варианте осуществления приводные элементы 550 и 550' могут состоять из работающих на сжатом воздухе, механических, электрических, гидравлических, пневматических приводов и/или приводов другого пригодного типа, выполненных с конструкцией, обеспечивающей возможность их использования в высокотемпературной среде. В одном неограничивающем варианте осуществления приводные элементы 550 и 550' могут соответственно содержать поршни 562 и 562', приводимые в действие сжатым воздухом, которые могут выдвигаться из соответствующих корпусов 564 и 564' и отводиться в них для обеспечения перемещения первой части 532 или 532'' и второй части 534 или 534'' друг относительно друга и/или относительно ковочной поверхности ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления поршень 562 может, например, перемещаться в направлениях, обозначенных стрелкой «Е», и поршень 562' может перемещаться в направлениях, обозначенных стрелкой «F». В других различных неограничивающих вариантах осуществления приводы в любом соответствующем количестве, с любой соответствующей конфигурацией или любого соответствующего типа могут быть предусмотрены или использованы вместе с устройствами для нагрева ковочного штампа, описанными в настоящем описании. В одном неограничивающем варианте осуществления различные приводы могут быть выполнены с возможностью перемещения по меньшей мере части головки горелки по меньшей мере между первым пространственным положением/конфигурацией и вторым пространственным положением/конфигурацией для обеспечения по меньшей мере частичного соответствия отверстий для пламени, выполненных в головке горелки, ориентации некоторой зоны различных ковочных поверхностей ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления подаваемая смесь окисляющего газа и топлива, подаваемая к различным отверстиями для пламени, может по меньшей мере частично состоять, например, из топлива с всосанным воздухом и/или любого пригодного окисляющего газа и/или топлива. Окисляющий газ предусмотрен в подаваемой смеси окисляющего газа и топлива, чтобы способствовать сгоранию топлива. В одном неограничивающем варианте осуществления может быть желательно обеспечить более быстрый предварительный нагрев ковочных поверхностей ковочных штампов и/или предварительный нагрев ковочных поверхностей ковочных штампов до более высоких температур. В подобном варианте осуществления подаваемый окисляющий газ может представлять собой преимущественно или в основном кислород, и подаваемое топливо может представлять собой любое пригодное топливо, которое может быть подвергнуто сжиганию в присутствии кислорода, например, такое как ацетилен, пропилен, сжиженный нефтяной газ (LPG), пропан, природный газ, водород и МАРР-газ (стабилизированная смесь метилацетилена и пропадиена). За счет сжигания подобного топлива вместе с окисляющим газом, состоящим преимущественно или в основном из кислорода, может быть обеспечен более быстрый и более высокотемпературный нагрев ковочных поверхностей ковочных штампов по сравнению с сжиганием топлива с использованием окружающего воздуха в качестве окисляющего газа. С учетом того, что окружающий воздух содержит только приблизительно 21 объемный процент кислорода, технологии предварительного нагрева, в которых воздух используется в качестве окисляющего газа для того, чтобы способствовать сжиганию топлива, могут привести к увеличению времени, требуемого для предварительного нагрева, и к снижению температуры ковочной поверхности, достигаемой посредством предварительного нагрева. При использовании подаваемой смеси, содержащей сгорающее в присутствии кислорода топливо и окисляющий газ, состоящий преимущественно из кислорода (называемой в настоящем описании «кислородно-топливной смесью»), различные неограничивающие устройства и способы нагрева ковочных штампов по настоящему изобретению могут обеспечить сравнительно быстрый (например, за 5-10 минут) предварительный нагрев всей ковочной поверхности или некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа до температур, находящихся, например, в интервале от 700°F (371,1°С) до 2000°F (1093,3°С). Подобные температуры являются значительно более высокими, чем температуры, достигаемые при некоторых обычных способах предварительного нагрева ковочных штампов. Кроме того, использование кислородно-топливной смеси обеспечивает возможность значительного уменьшения времени, требуемого для предварительного нагрева ковочных штампов и/или ковочных поверхностей ковочных штампов до заданной температуры, и может обеспечить предварительный нагрев до более высокой температуры, в результате чего устраняется или по меньшей мере минимизируется перепад температур между нагретой заготовкой и ковочными поверхностями.

В одном неограничивающем варианте осуществления настоящее изобретение частично направлено на способ нагрева ковочного штампа или по меньшей мере некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. Способ может включать установку головки горелки, содержащей по меньшей мере два отверстия для пламени, в заданном положении в непосредственной близости от по меньшей мере некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа и подачу топлива, например, такого как сжигаемое в присутствии кислорода топливо, и окисляющего газа по меньшей мере к двум отверстиям для пламени. Затем кислородно-топливная смесь может быть подвергнута сжиганию по меньшей мере в двух отверстиях для пламени для образования факела пламени, например, такого как факел пламени кислородно-топливной смеси, у каждого из по меньшей мере двух отверстий для пламени. В этом случае по меньшей мере два факела пламени могут быть направлены по меньшей мере на указанную зону ковочной поверхности ковочного штампа для обеспечения равномерного или в основном равномерного нагрева указанной зоны ковочной поверхности ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления способ может включать использование головки горелки, содержащей первую часть, содержащую первую группу отверстий для пламени, включающую в себя по меньшей мере два отверстия для пламени, и вторую часть, содержащую вторую группу отверстий для пламени, включающую в себя по меньшей мере два отверстия для пламени. Способ может дополнительно включать перемещение по меньшей мере одной из первой части и второй части относительно ковочной поверхности ковочного штампа. По существу, может быть обеспечено по меньшей мере частичное соответствие ориентации по меньшей мере первой группы отверстий для пламени с ориентацией некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. В других неограничивающих вариантах осуществления способ может включать использование головки горелки, содержащей первую часть, содержащую первую группу отверстий для пламени, включающую в себя по меньшей мере два отверстия для пламени, и вторую часть, содержащую вторую группу отверстий для пламени, включающую в себя по меньшей мере два отверстия для пламени. Способ может дополнительно включать перемещение головки горелки из первого пространственного положения/конфигурации во второе пространственное положение/конфигурацию относительно ковочной поверхности ковочного штампа посредством использования привода, находящегося в функциональном взаимодействии с головкой горелки. По существу, может быть обеспечено по меньшей мере частичное соответствие ориентации по меньшей мере первой группы отверстий для пламени с ориентацией некоторой зоны ковочной поверхности ковочного штампа. Способ может дополнительно включать использование ковочного штампа, имеющего первую ковочную поверхность и вторую ковочную поверхность, и установку головки горелки в заданном положении между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью во время нагрева указанной зоны ковочной поверхности. В одном неограничивающем варианте осуществления головка горелки может быть размещена, например, на расстоянии от 0,5 дюйма (12,7 мм) до 8 дюймов (203,2 мм), на расстоянии от 1 дюйма (25,4 мм) до 6 дюймов (152,4 мм) или на расстоянии от 1,5 дюйма (38,1 мм) до 3 дюймов (76,2 мм) от указанной зоны ковочной поверхности ковочного штампа перед направлением по меньшей мере двух факелов пламени на указанную зону ковочной поверхности. В различных неограничивающих вариантах осуществления головка горелки может быть установлена в заданном положении параллельно или по существу параллельно указанной зоне ковочной поверхности ковочного штампа во время направления факелов пламени. В различных других неограничивающих вариантах осуществления головка горелки может иметь поверхность, имеющую площадь, которая соответствует площади ковочной поверхности и/или по существу такая же, как площадь ковочной поверхности.

В одном неограничивающем варианте осуществления способ может включать мониторинг температуры по меньшей мере некоторой части ковочного штампа и осуществляемое на основе мониторинга, периодическое направление по меньшей мере двух факелов пламени, например, таких как факелы пламени от сжигания кислородно-топливной смеси, на ковочную поверхность ковочного штампа для регулирования температуры по меньшей мере данной части ковочной поверхности и/или ковочного штампа до по меньшей мере минимальной заданной температуры. В подобных неограничивающих вариантах осуществления термопары, термоэлектрические элементы, волоконно-оптические инфракрасные датчики, датчики теплового потока и/или другие устройства, пригодные для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию (вместе называемые в настоящем описании «датчиками температуры»), могут быть установлены в заданных положениях, например, в ковочном штампе, вокруг периферии ковочного штампа, на ковочных поверхностях ковочного штампа и/или внутри отверстий для пламени, выполненных в головке горелки, так, что оператор устройства для нагрева ковочного штампа может получать сигнал обратной связи в отношении температуры ковочных поверхностей ковочного штампа во время процесса предварительного нагрева ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления датчики температуры могут быть рассчитаны для измерения температур, находящихся, например, в интервале от 800 до 3000° Фаренгейта (от 426,7 до 1648,9°С). Пригодные датчики температуры, например, такие как термопары, легко доступны на рынке и поэтому не рассматриваются дополнительно в настоящем описании.

Один приведенный в качестве примера неограничивающий вариант осуществления размещения датчиков температуры, которые могут быть использованы в определенных вариантах осуществления в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрирован на фиг. 15. Как проиллюстрировано, один или несколько датчиков 670 температуры, которые обозначены числами 1-n, где n - соответствующее целое число, могут быть расположены, например, на и/или внутри верхней части 612 ковочного штампа. Датчики 670 температуры могут быть размещены внутри верхней части 612, например, посредством сверления отверстий в верхней части 612 и последующей вставки датчиков 670 температуры в отверстия. Само собой разумеется, аналогичные датчики температуры или датчики температуры других типов могут быть размещены на и/или внутри нижней части (не проиллюстрировано) или другой части ковочного штампа. Места расположения датчиков 1-n температуры могут обеспечить возможность точного мониторинга температуры или интервала температур, независимо от того, является ли она абсолютной или представляет собой перепад температур или температурный градиент, для верхней части 612 ковочного штампа и/или ковочной поверхности 616 верхней части 612. Датчики 1-n температуры также могут быть использованы для подтверждения правильности выбора скорости нагрева ковочного штампа при использовании определенного топлива, например, такого как кислородно-топливная смесь. Специалистам в данной области техники будет понятно, что датчики 670 температуры могут быть размещены внутри верхней части 612 (и/или нижней части) и/или на ковочной поверхности 616 или рядом с ковочной поверхностью 616 верхней части 612 (и/или нижней части), в любом соответствующем месте, с любой соответствующей схемой расположения и/или ориентацией.

Как показано на фиг. 2, 15 и 16, в одном неограничивающем варианте осуществления замкнутая система включения/выключения направления пламени может быть предусмотрена для регулирования температуры по меньшей мере некоторой части ковочного штампа и/или ковочной поверхности 616 ковочного штампа. Выходные сигналы, характеризующие электрическую энергию (например, сигналы напряжения или тока), от датчиков 670 температуры, указывающие на температуру Т2 некоторой части ковочного штампа и/или ковочной поверхности 616, могут восприниматься логическим контроллером 672, например, таким как программируемый контроллер (ПК) или другой соответствующий логический контроллер. Логический контроллер 672 преобразует электрическую энергию, получаемую от датчиков 670 температуры, которая пропорциональна температуре Т2, в электрический сигнал, пригодный для регулирования с обратной связью. Например, в одном неограничивающем варианте осуществления логический контроллер 672 преобразует электрическую энергию от датчиков 670 температуры в последовательность импульсов или других сигналов, пригодных для управления работой нормально закрытого электромагнитного клапана 674 или другого пригодного клапана, для управления открытием и закрытием электромагнитного клапана 674. В различных неограничивающих вариантах осуществления электромагнитный клапан 674 может быть расположен в трубопроводе 31 (или другом трубопроводе) так, что он может быть размещен между подаваемой смесью окисляющего газа и топлива в смесительной горелке 24 и головкой 22 горелки (см., например, фиг. 2). В других неограничивающих вариантах осуществления электромагнитный клапан может быть установлен, например, в каждой/каждом из магистралей или трубопроводов (непроиллюстрированных), обеспечивающих подачу окисляющего газа и/или топлива к смесительной горелке 24. В любом случае открытие или закрытие электромагнитного клапана 674 может осуществляться на основе последовательности импульсов или сигналов, выдаваемых логическим контроллером 672. В одном неограничивающем варианте осуществления логический контроллер 672 может быть выполнен с такой конфигурацией, что в том случае, когда температура ковочной поверхности 616 и/или частей ковочного штампа находится в пределах заданного температурного интервала или превышает заданную необходимую температуру, логический контроллер 672 будет обеспечивать удерживание электромагнитного клапана 674 в закрытом положении для предотвращения прохода подаваемой смеси окисляющего газа и топлива в головку 22 горелки для сжигания. При этом в одном неограничивающем варианте осуществлении в том случае, когда температура ковочной поверхности 616 и/или частей ковочного штампа будет нижнее заданной необходимой температуры или заданного температурного интервала, логический контроллер 672 может выдавать импульсы или сигналы, которые вызывают открытие электромагнитного клапана 674 и, таким образом, обеспечивают возможность прохода подаваемой смеси окисляющего газа и топлива в головку 22 горелки для сжигания. В одном неограничивающем варианте осуществления пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор) (непроиллюстрированный) может быть использован в замкнутой системе включения/выключения направления пламени вместо локального контроллера 672, как известно средним специалистам в данной области техники. ПИД-регулятор может быть использован для управления открытием и/или закрытием электромагнитного клапана 674 для по меньшей мере периодического нагрева ковочной поверхности 616 и/или других частей ковочного штампа до заданной требуемой температуры или заданного требуемого температурного интервала. В различных неограничивающих вариантах осуществления и, само собой разумеется, в зависимости от состава материалов ковочных штампов температура может поддерживаться, например, в интервале между 700 и 2000 градусов Фаренгейта (между 371,1°С и 1093,3°С) при использовании кислородно-топливной смеси.

В одном неограничивающем варианте осуществления и как показано на фиг. 16, волоконно-оптический инфракрасный термометр 676, датчик или другое пригодное устройство для измерения температуры (вместе называемые в настоящем описании «датчиком температуры») может быть установлен/установлено в заданном положении в пределах или вблизи от факелов пламени, простирающихся от отверстия для пламени, выполненного в головке 22 горелки, для измерения температуры Т1 головки 22 горелки, факелов пламени и/или температуры ковочной поверхности 616. В других неограничивающих вариантах осуществления более одного датчика 676 температуры может быть предусмотрено в одном или более чем одном факеле пламени, простирающемся от отверстий для пламени, или может быть расположено у отверстий для пламени, выполненных в головке 22 горелки. Пригодные датчики температуры промышленно изготавливаются и поставляются на рынок, например, компаниями Mikron, Ameteck или Omega Instruments. Подобные датчики температуры могут выдавать электрический сигнал, пропорциональный, например, тепловой энергии пламени или ковочной поверхности. В одном неограничивающем варианте осуществления датчик 676 температуры может быть включен в замкнутую систему включения/выключения направления пламени, описанную выше, для выдачи сигнала обратной связи, характеризующего температуру Т1 пламени или температуру ковочной поверхности, оператору. В одном неограничивающем варианте осуществления сигнал обратной связи, характеризующий температуру Т1 пламени или температуру ковочной поверхности, может отображаться на дисплее 678, например, таком как жидкокристаллический дисплей. Специалистам в данной области техники будет понятно, что выходной сигнал датчиков температуры, характеризующий электрическую энергию, может быть считан непосредственно электрическими схемами в дисплее 678. Несмотря на то, что замкнутая система включения/выключения направления пламени описана в связи с одним неограничивающим вариантом осуществления изобретения, следует понимать, что она может быть использована вместе с каждым неограничивающим вариантом осуществления или с другими различными вариантами осуществления.

Как показано на фиг. 17, в одном неограничивающем варианте осуществления один/одно или несколько волоконно-оптических инфракрасных термометров, датчиков или других устройств для измерения температуры (вместе называемых «датчиками 701 температуры») могут быть установлены в заданных положениях в отверстиях 726 для пламени, выполненных в головке 722 горелки устройства для нагрева ковочного штампа. Головка 722 горелки может быть аналогичной по отношению к различным головкам горелок, описанным в настоящем описании. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 722 горелки может быть установлена в заданном положении вблизи ковочной поверхности 716 верхней части 712 ковочного штампа так, что факелы 729 пламени, испускаемые из отверстий 722 для пламени, могут быть направлены на ковочную поверхность 716. Датчики 701 температуры могут измерять тепловую энергию ковочной поверхности 716 и преобразовывать тепловую энергию в электрическую энергию.

Возможные датчики 770 температуры, обозначенные 1-3, могут быть установлены в заданном положении на и/или внутри верхней части 712 ковочного штампа и вблизи ковочной поверхности 716 для измерения температуры зон верхней части 712. Само собой разумеется, аналогичные датчики температуры или датчики температуры других типов могут быть установлены в заданном положении на и/или внутри нижней части (непроиллюстрированной) или другой части ковочного штампа. Датчики 770 температуры могут быть такими же, как датчики 670 температуры, или аналогичными датчикам 670 температуры, описанным выше, и поэтому не будут описаны подробно в связи с фиг. 17 для краткости.

Как показано на фиг. 18, в одном неограничивающем варианте осуществления другая замкнутая система включения/выключения направления пламени может быть предусмотрена для регулирования температуры по меньшей мере некоторой зоны ковочного штампа и/или ковочной поверхности 716 ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления датчики 701 температуры могут «считывать» тепловую энергию ковочной поверхности 716 ковочного штампа 802 и выдавать сигнал, характеризующий электрическую энергию (например, сигнал напряжения или тока), которая характеризует температуру ковочной поверхности 716, логическому контроллеру 804. Логический контроллер 804 может представлять собой, например, программируемый контроллер (ПК) или другой соответствующий логический контроллер и может быть соединен с дисплеем 806, например, таким как жидкокристаллический дисплей, для выдачи сигнала обратной связи, характеризующего температуру ковочной поверхности 716, оператору устройства для нагрева ковочного штампа. Дисплей 806 может включать в себя соответствующие схемы для интерпретации электрической энергии, передаваемой датчиками 701 температуры, и отображения выходного сигнала, характеризующего температуру ковочной поверхности. В одном неограничивающем варианте осуществления логический контроллер 804 может преобразовывать электрическую энергию, получаемую от датчиков 701 температуры, в формат для выдачи сигнала дисплею 806. Логический контроллер 804 также может осуществлять интерпретацию электрической энергии, получаемой от датчиков 701 температуры, и преобразовывать электрическую энергию в последовательность импульсов или других сигналов, пригодных для управления (то есть открытия и/или закрытия) одним или несколькими электромагнитными клапанами 808 или другими пригодными клапанами для регулирования количества окисляющего газа и топлива, которое подается в смесительную горелку 824 в определенный момент времени. Электромагнитные клапаны 808 могут быть расположены в магистралях между источником 810 окисляющего газа и смесительной горелкой 824 и источником 812 топлива и смесительной горелкой 824. Количество окисляющего газа и топлива, подаваемое в смесительную горелку 824, может быть пропорциональным температуре ковочной поверхности 716. Другими словами, количество окисляющего газа и топлива, подаваемое в смесительную горелку 824, может зависеть от разности температуры ковочной поверхности 716 и заданной требуемой температуры или заданного требуемого интервала температур ковочной поверхности 716. По существу, если температура ковочной поверхности 716 ниже заданной требуемой температуры или заданного требуемого температурного интервала, окисляющий газ и топливо могут подаваться в смесительную горелку 824, когда импульсы или другие сигналы от логического контроллера 804 будут выдаваться в виде команд, обеспечивающих открытие или частичное открытие электромагнитного клапана или оставление его в открытом положении. Если температура ковочной поверхности 716 будет выше заданной требуемой температуры или заданного требуемого температурного интервала, окисляющий газ и топливо могут не подаваться в смесительную горелку 824, когда импульсы или сигналы от логического контроллера 804 будут выдаваться в виде команд, обеспечивающих закрытие или частичное закрытие электромагнитного клапана 808 или оставление его в закрытом положении. При рассмотрении настоящего изобретения специалистам в данной области техники будет понятно, что различные количества окисляющего газа и топлива могут периодически подаваться в смесительную горелку 824, когда электромагнитные клапаны 808 открываются и/или закрываются после получения различных импульсов или других сигналов от логического контроллера 804 для поддержания температуры ковочной поверхности 716 на уровне заданной требуемой температуры или в пределах заданного требуемого температурного интервала.

В другом неограничивающем варианте осуществления пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор) (непроиллюстрированный), который известен средним специалистам в данной области техники, может быть использован в замкнутой системе включения/выключения направления пламени вместо логического контроллера 804. ПИД-регулятор может быть использован для управления открытием и/или закрытием электромагнитных клапанов 808 так же, как логический контроллер 804. В различных неограничивающих вариантах осуществления и, само собой разумеется, в зависимости от состава материалов ковочных штампов и/или головки 822 горелки, температура может поддерживаться, например, в интервале между 700 и 2000 градусов Фаренгейта (между 371,1°С и 1093,3°С) при использовании кислородно-топливной смеси.

В одном неограничивающем варианте осуществления окисляющий газ и топливо могут подаваться в регулятор 814 расхода. Регулятор 814 расхода может включать в себя расходомеры 816 и манометры 818 для мониторинга соответственно расхода и давления окисляющего газа и топлива, проходящих через регулятор 814 расхода. Регулятор 814 расхода также может включать в себя электромагнитные клапаны 808, которые выполнены с возможностью их открытия и закрытия в зависимости от импульсов или сигналов, получаемых от логического контроллера 804. Если электромагнитные клапаны 808 открыты или частично открыты, окисляющий газ и топливо могут подаваться через регулятор 814 расхода, и, если электромагнитные клапаны 808 закрыты, будет отсутствовать возможность прохода окисляющего газ и топлива через регулятор 814 расхода. По существу, логический контроллер 804 может передавать импульсы или сигналы электромагнитным клапанам 808 для открытия и/или закрытия электромагнитных клапанов 808 и периодического обеспечения возможности прохода окисляющего газа и топлива через регулятор 814 расхода. Само собой разумеется, расход окисляющего газа и расход топлива могут находиться в любом соответствующем соотношении, пригодном для надлежащего сжигания.

Как также показано на фиг. 18, как только в одном неограничивающем варианте осуществления окисляющий газ и топливо выходят из регулятора 814 расхода, они могут поступать в смесительную горелку 824 так, что окисляющий газ может смешиваться с топливом и затем может подаваться в головку 822 горелки или коллектор в головке 822 горелки для сжигания. Когда смесь окисляющего газа и топлива подается в головку 822 горелки или коллектор в головке 822 горелки, запальное устройство 820 может приводиться в действие посредством импульсов или сигналов, получаемых от логического контроллера 804, для воспламенения подаваемой смеси окисляющего газа и топлива.

Как рассмотрено выше, головка 822 горелки может быть охлаждена посредством использования, например, жидкости, пара и/или газа. В одном неограничивающем варианте осуществления вода 826 из некоторого средства может подаваться в головку 822 горелки, может пропускаться через головку 822 горелки для охлаждения головки 822 горелки за счет поглощения тепла от металлических частей головки 822 горелки и затем выпускаться из головки 822 горелки в резервуар 828 для обработки сточных вод до уровня, пригодного для повторного использования, или для сбора сточных вод или в другую соответствующую зону для сточных вод. Датчик 830 температуры может быть предусмотрен в магистрали для сточных вод между головкой 822 горелки и резервуаром 828 для обработки сточных вод до уровня, пригодного для повторного использования, или для сбора сточных вод для мониторинга температуры сточных вод. В некоторых случаях температура сточных вод может указывать оператору на то, что головка 822 горелки перегревается. В одном неограничивающем варианте осуществления температура сточных вод может обычно быть выше температуры окружающего воздуха и/или может находиться, например, в интервале от 60 градусов Фаренгейта (15,6°С) до 90 градусов Фаренгейта (32,2°С) в зависимости от скорости потока сточных вод. Если температура сточных вод достигнет, например, приблизительно 110 градусов Фаренгейта (43,3°С), это может указывать на то, что головка 822 горелки перегревается и должна быть выключена или что больше охлаждающей воды должно быть подано к головке 822 горелки. В других неограничивающих вариантах осуществления в том случае, если датчик 830 температуры определит температуру сточных воды, составляющую, например, 110 градусов Фаренгейта (43,3°С), головка 822 горелки может быть автоматически выключена или большее количество охлаждающей воды может быть автоматически подано в головку 822 горелки. Специалистам в данной области техники будет понятно то, что датчик 830 температуры может «считывать» тепловую энергию сточных вод и преобразовывать данную тепловую энергию в электрическую энергию. Затем электрическая энергия может быть подана к дисплею 806. Как было упомянуто выше, дисплей 806 может включать в себя соответствующие схемы для интерпретации электрической энергии и вывода данных, характеризующих температуру сточных вод.

Как показано на фиг. 19, в одном неограничивающем варианте осуществления предусмотрена система для мониторинга температуры ковочной поверхности 916 по меньшей мере некоторой части 910 ковочного штампа. В подобном неограничивающем варианте осуществления один или несколько инфракрасных термометров (в дальнейшем называемых «ИК-термометрами») 914 могут быть установлены в заданном положении на некотором расстоянии от той поверхности 918 головки 922 горелки, которая не обращена к ковочной поверхности 916. Один или несколько ИК-термометров 914 могут быть установлены, например, на расстоянии от 1 до 12 дюймов (от 25,4 до 304,8 мм) и в альтернативном варианте от 2 до 4 дюймов (от 50,8 до 101,6 мм) от поверхности 918 головки 922 горелки. В головке 922 горелки могут быть образованы одно или несколько сквозных отверстий 920, так что ИК-термометры 914 могут испускать луч 919, предназначенный для определения различных свойств ковочной поверхности 916 и проходящий через головку 922 горелки. В одном неограничивающем варианте осуществления отверстия 920 могут представлять собой отверстия с диаметром ¼ дюйма (6,35 мм), которые просверлены сквозь головку 922 горелки посредством использования, например, соответствующего сверла. В других неограничивающих вариантах осуществления отверстия 920 могут иметь любые другие соответствующие диаметры. В любом случае отверстия 920 могут быть выполнены с диаметром, достаточным для обеспечения возможности измерения инфракрасного излучения от нагретой ковочной поверхности 916 с беспламенной стороны головки 922 горелки для мониторинга температуры и регулирования температуры ковочной поверхности 916. Одно или несколько отверстий 920 не вызовут нарушения потока воды или смеси окисляющего газа и топлива, проходящих через головку 922 горелки, поскольку отверстия 920 могут быть расположены, например, между соседними отверстиями для пламени. ИК-термометры 914 могут быть электрически соединены с логическим контроллером, например, таким как логический контроллер 804. В одном неограничивающем варианте осуществления ИК-термометр 914 может быть использован, например, вместо датчика 701 температуры по фиг. 18.

В одном неограничивающем варианте осуществления может возникнуть необходимость в заключении одного или нескольких ИК-термометров 914 в кожух или экранирования их для защиты термочувствительных областей, например, таких как электронные схемы и оптика (то есть линза), одного или нескольких ИК-термометров 914 от воздуха, имеющего высокую температуру и окружающего головку 922 горелки, и/или от тепла, излучаемого головкой 922 горелки и/или ковочной поверхностью 916. В определенных неограничивающих вариантах осуществления вследствие потенциальной термической деструкции в особенности электронных схем и оптики одного или нескольких ИК-термометров 914, вызываемой подверганием их воздействию горячих газов, проходящих через одно или несколько отверстий 920, небольшая воздуходувка 921, например, такая как воздуходувка с производительностью 75 кубических футов (2123,7675 кубического дециметра) в час, может быть использована для отвода горячих газов от одного или нескольких ИК-термометров 914. Воздуходувка 921 может быть установлена в заданном положении таким образом, что она будет обеспечивать воздушный поток, например, в направлении вдоль или в основном вдоль поверхности 918, как показано стрелками на фиг. 19. Возможность мониторинга температуры и регулирования температуры ковочной поверхности 916 будет обеспечена за счет использования измерений, осуществляемых ИК-термометрами посредством факелов 929 пламени, или за счет измерений, осуществляемых ИК-термометрами во время циклов выключения горелки между периодами повторения синхронизированных импульсных факелов пламени. Измерение температуры ковочной поверхности 916 посредством факелов 929 пламени может создать возможность регулирования задаваемых моментов включения-выключения в реальном времени, в то время как измерение во время перерывов между импульсными факелами пламени может обеспечить возможность более рудиментарного регулирования задаваемых моментов включения-выключения с более длинными циклами нагрева, чем в случае использования измерений посредством факелов пламени.

Как было рассмотрено выше, в одном неограничивающем варианте осуществления система жесткого останова перемещения ковочного штампа, обеспечивающая безопасность при работе оборудования, или распорный элемент могут быть использованы для предотвращения, воспрепятствования или по меньшей мере минимизации смещения или принудительного перемещения верхней части ковочного штампа вниз в некоторую часть устройства для нагрева ковочного штампа и раздавливания или повреждения данной части устройства для нагрева ковочного штампа между верхней частью и нижней частью ковочного штампа при прекращении подачи энергии в производственном помещении. Упор для жесткого останова перемещения ковочного штампа или распорный элемент и устройство для нагрева ковочного штампа могут быть прикреплены к автоматической руке и/или могут быть введены во взаимодействие с автоматической рукой, например, такой как автоматическая рука с пневмоприводом, которой может управлять оператор посредством использования простой панели переключателей, программируемых выключателей и/или любого другого пригодного устройства. Положение «включено» для переключателей может обеспечить перевод ковочного штампа в «режим предварительного нагрева» за счет перевода верхней и нижней частей ковочного штампа в положение при предварительном нагреве, в котором они частично закрыты или в основном закрыты. Устройство для нагрева ковочного штампа и упор для жесткого останова перемещения ковочного штампа, или распорный элемент затем могут быть перемещены в положение, в котором они будут находиться по меньшей мере частично между верхней и нижней частями ковочного штампа, и факелы пламени у отверстий для пламени, выполненных в головке горелки, могут быть зажжены посредством использования запальной свечи, запального устройства, лампового запального устройства и/или любого другого пригодного запального устройства. Затем устройство для нагрева ковочного штампа может быть использовано для предварительного нагрева ковочного штампа или его зон и поддержания ковочного штампа или его зон при заданной требуемой или желательной температуре или в пределах заданного требуемого или желательного интервала температур. Положение «выключено» для выключателей может обеспечить выключение и/или гашение факелов пламени у отверстий для пламени, выполненных в головке горелки (например, за счет «устранения» подачи подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива к отверстиям для пламени), и отвод устройства для нагрева ковочного штампа из положения, в котором оно находилось, по меньшей мере частично между верхней и нижней частями ковочного штампа посредством использования автоматической руки, в положение, в котором устройство для нагрева ковочного штампа находится вне ковочного штампа. После этого ковочный штамп может быть переведен в обычный режим «горячей объемной штамповки». Как будет очевидно для средних специалистов в данной области техники, устройство для нагрева ковочного штампа также может быть установлено в заданном положении, в котором оно будет находиться между верхней и нижней частями ковочного штампа, и отведено из данного положения, например, вручную или с помощью автоматических устройств других типов.

На фиг. 20 проиллюстрировано устройство 1000, предусмотренное с ковочным штампом, в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления. Устройство 1000, предусмотренное с ковочным штампом, содержит ковочный штамп 1010, включающий в себя верхнюю часть 1012 и нижнюю часть 1014. Каждая из верхней части 1012 и нижней части 1014 имеет ковочную поверхность 1016, выполненную с возможностью ее использования для горячей объемной штамповки заготовки (непроиллюстрированной). В одном неограничивающем варианте осуществления верхняя часть 1012 может быть прикреплена к опорному элементу 1024 или образована вместе с опорным элементом 1024. Опорный элемент 1024 может быть прикреплен к поперечине 1025. Верхняя часть 1012, опорный элемент 1024 и поперечина 1025 ковочного штампа 1010 выполнены с возможностью перемещения относительно неподвижной нижней части 1014 ковочного штампа 1010, так что заготовка может быть подвергнута горячей объемной штамповке между подвижной верхней частью 1012 и неподвижной нижней частью 1014. Устройство 1000, предусмотренное с ковочным штампом, также может содержать систему 1018 жесткого останова перемещения ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления система 1018 жесткого останова перемещения ковочного штампа может быть выполнена с возможностью предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования смещению верхней части 1012 ковочного штампа 1010 по направлению к нижней части 1014 ковочного штампа 1010 в ненадлежащий момент времени, например, во время предварительного нагрева ковочных поверхностей 1016.

В одном неограничивающем варианте осуществления система 1018 жесткого останова перемещения ковочного штампа может включать в себя распорный элемент 1026, прикрепленный к первому концу руки 1028. Второй конец руки может быть присоединен с возможностью поворота к некоторой части устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом, так что рука 1028 может поворачиваться относительно устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом, для обеспечения возможности перемещения распорного элемента 1026 относительно устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом. Рычаг 1030 может быть неподвижно или с возможностью поворота присоединен к руке 1028 в некотором месте между первым концом и вторым концом руки 1028. Рычаг 1030 может содержать ручку 1031 для захвата на первом конце и взаимодействующий элемент 1033 на втором конце. Рычаг 1030 и/или ручка 1031 для захвата могут быть использованы оператором устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом, для перемещения распорного элемента 1026 из первого, нерабочего положения (проиллюстрированного пунктирными линиями) во второе, рабочее положение (проиллюстрированное сплошными линиями) и затем, в соответствующий момент времени, перемещения распорного элемента 1026 из второго, рабочего положения обратно в первое, нерабочее положение. Когда распорный элемент 1026 находится в первом, нерабочем положении, взаимодействующая часть 1033 рычага 1030 может контактировать с плитой, кронштейном или сплошной/твердой частью 1032 устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом, для удерживания распорного элемента 1026 в первом, нерабочем положении, в котором распорный элемент 1026 не препятствует перемещению верхней части 1012 ковочного штампа 1010 по направлению к нижней части 1014 ковочного штампа 1010. В других различных неограничивающих вариантах осуществления привод (непроиллюстрированный) может быть введен в функциональное взаимодействие с рукой 1028, рычагом 1030 и/или распорным элементом 1026, чтобы при приведении его в действие обеспечить выполнение перемещения распорного элемента 1026 между первым, нерабочим положением и вторым, рабочим положением.

В одном неограничивающем варианте осуществления сплошная/твердая часть 1032 может иметь конец 1036, выполненный с возможностью приема части распорного элемента 1026, когда распорный элемент 1026 находится во втором, рабочем положении. После перемещения распорного элемента 1026 во второе, рабочее положение распорный элемент 1026 может быть по меньшей мере частично расположен между сплошной/твердой частью 1032 и частью поперечины 1025 для предотвращения или по меньшей мере воспрепятствования смещению верхней части 1012 ковочного штампа 1010 и/или перемещению ее по направлению к нижней части 1014 ковочного штампа 1010 в ненадлежащий момент времени. Распорный элемент 1026 может состоять из материала со свойствами, достаточными для выдерживания веса опорного элемента 1024, поперечины 1025 и верхней части 1012 ковочного штампа 1010 и/или усилия, действующего со стороны опорного элемента 1024, поперечины 1025 и верхней части 1012 ковочного штампа 1010. В одном, хотя и не проиллюстрированном, неограничивающем варианте осуществления система жесткого останова перемещения ковочного штампа может быть предусмотрена на более чем одной стороне устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом, для поддержания баланса веса поперечины 1025, опорного элемента 1024 и/или верхней части 1012 ковочного штампа 1010. В еще одном неограничивающем варианте осуществления лебедка, например, такая как электрическая лебедка (непроиллюстрированная), возможно смонтированная на устройстве 1000, предусмотренном с ковочным штампом, может быть выполнена с возможностью регулирования перемещения, например, распорного элемента 1026, руки 1028 и/или рычага 1030. Электрическая лебедка может содержать, например, канат или трос, который может вытягиваться из лебедки и может втягиваться по направлению к лебедке. Электрическая лебедка также может содержать, например, концевые выключатели, выполненные с возможностью регулирования пределов перемещения распорного элемента 1026, руки 1028 и/или рычага 1030. В одном варианте осуществления электрическая лебедка может быть выполнена с возможностью вытягивания или разматывания каната или троса для перемещения распорного элемента 1026 из первого, нерабочего положения во второе, рабочее положение. Перемещение распорного элемента 1026 может осуществляться благодаря гравитационным силам, действующим на распорный элемент 1026. Электрическая лебедка также может быть выполнена с возможностью перемещения распорного элемента 1026 из второго, рабочего положения в первое, нерабочее положение посредством втягивания или сматывания каната или троса. В одном варианте осуществления первый конец каната или троса может быть прикреплен к электрической лебедке, а второй конец каната или троса может быть прикреплен к руке 1028. В подобном варианте осуществления рычаг 1030 может быть исключен. В варианте осуществления, в котором система 1018 жесткого останова перемещения ковочного штампа размещена в заданном положении с обеих сторон устройства 1000, предусмотренного с ковочным штампом, распорный элемент 1026, рука 1028 и/или рычаг 1030 каждой системы 1018 жесткого останова перемещения ковочного штампа могут быть перемещены одновременно из первого, нерабочего положения во второе, рабочее положение или наоборот посредством использования одной пары электрических переключателей, в результате чего обеспечивается легкость приведения в действие системы 1018 жесткого останова перемещения ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления способ предварительного нагрева ковочного штампа открытого типа может включать размещение 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. В подобном варианте осуществления головка горелки может быть, например, сдвинута, повернута, повернута вокруг ее оси и/или перемещена в положение и из положения, в котором она будет находиться по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью. Подобные сдвигание, поворот, поворот вокруг оси головки горелки и/или перемещение могут быть выполнены вручную или автоматически. В одном неограничивающем варианте осуществления устройство, предусмотренное с ковочным штампом, может быть прикреплено поперечно, перпендикулярно или в основном перпендикулярно к простирающемуся в вертикальном или по существу вертикальном направлении опорному элементу, например, такому как стенка 384 по фиг. 9. Опорный элемент может быть расположен вблизи ковочного штампа, так что устройство для нагрева ковочного штампа может быть, например, повернуто, перемещено и/или повернуто вокруг его оси относительно опорного элемента в положение, в котором данное устройство будет находиться по меньшей мере частично между верхней частью и нижней частью ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления ориентация головки горелки может по меньшей мере частично соответствовать ориентации по меньшей мере одной из ориентации первой ковочной поверхности ковочного штампа с ориентацией второй ковочной поверхности ковочного штампа. Способ нагрева ковочного штампа может включать подачу топлива по меньшей мере к двум отверстиям для пламени, сжигание топлива для образования факела пламени у каждого по меньшей мере из 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. Способ также может включать установку распорного элемента в заданном положении между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью, чтобы предотвратить, воспрепятствовать или по меньшей мере минимизировать перемещение первой ковочной поверхности по направлению ко второй ковочной поверхности, когда головка горелки расположена по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью. Как рассмотрено выше, топливо может представлять собой кислородно-топливную смесь. Способ может дополнительно включать направление по меньшей мере двух факелов пламени от сжигания кислородно-топливной смеси по меньшей мере на одну из первой ковочной поверхности и второй ковочной поверхности через по меньшей мере два отверстия для пламени для равномерного или в основном равномерного предварительного нагрева по меньшей мере одной из первой ковочной поверхности и второй ковочной поверхности.

Как показано на фиг. 21, в одном неограничивающем варианте осуществления устройство 1100 с горелкой может быть использовано для предварительного нагрева ковочного штампа и/или одной или нескольких ковочных поверхностей ковочного штампа. Устройство 1100 с горелкой может содержать опорный элемент 1102, выполненный с возможностью опоры для руки 1104. Опорный элемент 1102 может содержать монтажный кронштейн 1106, прикрепленный к концу 1108 опорного элемента или образованный вместе с концом 1108. Монтажный кронштейн 1106 может быть привинчен, прикреплен болтами, приварен и/или прикреплен иным образом к некоторой поверхности, например, такой как горизонтальная поверхность. В других неограничивающих вариантах осуществления монтажный кронштейн 1106 может быть исключен, и конец 1108 может быть прикреплен непосредственно к указанной поверхности, например, посредством сварки. В другом неограничивающем варианте осуществления конец 1108 может быть образован вместе с основанием или прикреплен к основанию, имеющему достаточную площадь, так что устройство 1100 с горелкой может быть, например, отдельно стоящим. В других неограничивающих вариантах осуществления конец 1108 и/или монтажный кронштейн 1106 могут быть прикреплены к поверхности любым соответствующим способом, известным специалистам в данной области техники. Рука 1104 может быть присоединена к опорному элементу 1102 с возможностью поворота или вращения так, что рука 1104 может быть перемещена, например, вокруг оси 1110 поворота, предусмотренной на опорном элементе 1102. В одном неограничивающем варианте осуществления ось 1110 поворота может быть расположена, например, вблизи средней точки опорного элемента 1102.

Помимо вышеизложенного, в одном неограничивающем варианте осуществления рука 1104 может быть перемещена между положением хранения (непроиллюстрированным), в котором головка 1112 горелки устройства 1110 с горелкой может быть установлена в заданном положении рядом с некоторой частью или вблизи некоторой части опорного элемента 1102, и положением использования, в котором головка 1112 горелки может быть расположена наиболее далеко от опорного элемента 1102. Как упомянуто выше, рука 1104 может быть перемещена между положением хранения и положением использования посредством поворота руки 1104 вокруг оси 1110 поворота. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 1112 горелки может быть прикреплена к руке 1104 или образована вместе с рукой 1104 вблизи конца руки 1104, наиболее удаленного от оси 1110 поворота. В других неограничивающих вариантах осуществления головка 1112 горелки может быть прикреплена к другим соответствующим частям или может быть образована вместе с другими соответствующими частями руки 1104. Стенки руки 1104 могут определять границы канала, проходящего через нее в продольном направлении. Канал может быть использован для подачи воспламеняемого топлива, например, такого как природный газ, к головке 1112 горелки. Воспламеняемое топливо может быть подано к головке 1112 горелки под давлением, составляющим, например, приблизительно 30 фунтов на кв. дюйм (206,8428 кПа). В одном неограничивающем варианте осуществления труба (непроиллюстрированная) может быть расположена в канале таким образом, что воспламеняемое топливо может проходить из источника топлива по трубе и к головке 1112 горелки.

Как также показано на фиг. 21, в одном неограничивающем варианте осуществления головка 1112 горелки может быть выполнена с возможностью перемещения, вращения и/или поворота относительно руки 1104. Более точно, головка 1112 горелки может быть перемещена, например, из положения, в котором центральная продольная ось головки 1112 горелки по существу параллельна центральной продольной оси руки 1104, в положение, в котором центральная продольная ось головки 1112 горелки расположена под углом, составляющим приблизительно 90 градусов, относительно центральной продольной оси руки 1104. В других неограничивающих вариантах осуществления центральная продольная ось головки 1112 горелки может быть расположена под углом, составляющим, например, от 0 до 120 градусов, относительно центральной продольной оси руки 1104. Данное перемещение головки 1112 горелки может быть осуществлено вручную или автоматически. Головка 1112 горелки может быть перемещена относительно руки 1104 таким образом, что она может быть установлена, например, в заданном положении между ковочной поверхностью верхней части ковочного штампа и ковочной поверхностью нижней части ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 1112 горелки может быть перемещена относительно руки 1104 посредством использования исполнительного механизма 1114, например, такого как пневматический исполнительный механизм поршневого типа или гидравлический исполнительный механизм поршневого типа. Первая часть исполнительного механизма 1114 может быть прикреплена к руке 1104, и вторая часть исполнительного механизма 1114 может быть прикреплена к головке 1112 горелки, так что когда поршень 1115 исполнительного механизма 1114 перемещается в корпус 1117 и из корпуса 1117 исполнительного механизма 1114, головка 1112 горелки может быть перемещена относительно руки 1104. В других неограничивающих вариантах осуществления любой другой соответствующий привод/исполнительный механизм может быть использован для перемещения головки 1112 горелки относительно руки 1104. В одном неограничивающем варианте осуществления головка 1112 горелки может перемещаться в любом соответствующем направлении относительно руки 1104 так, что головка 1112 горелки может быть установлена соответствующим образом в заданном положении относительно ковочной поверхности ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления головка 1112 горелки может содержать корпусную часть 1116 и часть 1118, представляющую собой головку горелки. Корпусная часть 1116 может содержать коллектор 1120, выполненный с возможностью приема воспламеняемого топлива из канала или трубы внутри канала руки 1104. Коллектор 1120 может сообщаться по текучей среде с множеством трубопроводов 1122, используемых для обеспечения прохода воспламеняемого топлива к одному или нескольким узлам 1124. В одном неограничивающем варианте осуществления коллектор 1120 может сообщаться по текучей среде, например, с шестью трубопроводами 1122, используемыми для обеспечения прохода воспламеняемого топлива к шести узлам 1124. Каждый из узлов 1124 может иметь отверстие, выполненное с возможностью прохода заданного количества воспламеняемого топлива через него. Отверстия могут иметь диаметр в пределах, например, от приблизительно 30 мил (0,762 мм) до 100 мил (2,54 мм). Отверстия могут обеспечивать регулирование и/или ограничение потока воспламеняемого топлива через узлы 1124 для подачи надлежащего количества воспламеняемого топлива к части 1118, представляющей собой головку горелки. В одном неограничивающем варианте осуществления узлы 1124 могут также содержать устройство для всасывания воздуха, выполненное с возможностью прохода потока окружающего воздуха в узлы 1124. Устройство для всасывания воздуха может по меньшей мере частично окружать, например, узлы 1124, так что окружающий воздух может проходить или входить в узлы 1124 с любого соответствующего направления. В результате использования устройства для всасывания воздуха воспламеняемое топливо может быть смешано с окружающим воздухом (то есть окисляющим газом) во множестве труб 1126. Множество труб 1126 может сообщаться по текучей среде по меньшей мере с одним соплом 1128 горелки, расположенным на части 1118, представляющей собой головку горелки. В одном неограничивающем варианте осуществления множество труб 1126 может сообщаться по текучей среде, например, с тремя или более соплами 1128 горелки в части 1118, представляющей собой головку горелки. Корпусная часть 1116 может содержать, например, кожух 1130, который может по меньшей мере частично окружать трубопроводы 1122, узлы 1124 и/или трубы 1126 для защиты трубопроводов 1122, узлов 1124 и/или труб 1126 от разрушения или повреждения во время использования или хранения головки 1112 горелки и/или для обеспечения тепловой защиты для трубопроводов 1122, узлов 1124 и/или труб 1126.

Как также показано на фиг. 21, помимо вышеупомянутого, часть 1118, представляющая собой головку горелки, может содержать одно или несколько сопел 1128 горелки. В определенных неограничивающих вариантах осуществления первое множество сопел 1128 горелки может быть расположено с первой стороны 1132 части 1118, представляющей собой головку горелки, и второе множество сопел 1128 горелки может быть расположено со второй стороны 1134 части 1118, представляющей собой головку горелки. В одном неограничивающем варианте осуществления девять сопел 1128 горелки могут быть расположены с первой стороны 1132 части 1118, представляющей собой головку горелки, и девять сопел 1128 горелки может быть расположено со второй стороны 1134 части 1118, представляющей собой головку горелки. Различные сопла 1128 горелки могут сообщаться по текучей среде с трубами 1126 так, что сопла 1128 горелки могут получать смесь воспламеняемого топлива и воздуха и обеспечивать ее сжигание. В одном неограничивающем приведенном в качестве примера варианте осуществления, например, три сопла 1128 горелки могут сообщаться по текучей среде с одной трубой 1126 посредством отверстий в трубе 1126 в некотором месте вблизи каждого сопла 1128 горелки. Различные сопла 1118 горелки могут содержать запальное устройство, выполненное с возможностью воспламенения смеси воспламеняемого топлива и воздуха, так что сопла 1128 горелки могут обеспечивать образование пламени.

При эксплуатации устройство 1100 с горелкой может быть установлено в заданном положении или смонтировано вблизи ковочного штампа. Рука 1104 может быть перемещена или повернута из положения хранения в рабочее положение. Затем исполнительный механизм 1114 может быть приведен в действие для перемещения головки 1112 горелки из положения, в котором центральная продольная ось головки 1112 горелки по существу параллельна центральной продольной оси руки 1104, в положение, в котором головка 1112 горелки расположена под углом, составляющим приблизительно 90 градусов, относительно центральной продольной оси руки 1104. При перемещении головки 1112 горелки в положение, в котором она находится под углом, составляющим приблизительно 90 градусов, она также может быть перемещена, например, в положение, в котором она будет находиться по меньшей мере частично между верхней ковочной поверхностью и нижней ковочной поверхностью ковочного штампа. В одном неограничивающем варианте осуществления сопла 1128 горелки, расположенные с первой стороны 1132 части 1118, представляющей собой головку горелки, могут быть расположены на расстоянии от верхней ковочной поверхности, составляющем от четырех до восьми дюймов (от 101,6 мм до 203,2 мм), и, аналогичным образом, сопла 1128 горелки, расположенные со второй стороны 1134 части 1118, представляющей собой головку горелки, могут быть расположены на расстоянии от нижней ковочной поверхности, составляющем от приблизительно четырех до восьми дюймов (от приблизительно 101,6 мм до 203,2 мм). В других неограничивающих вариантах осуществления каждое из сопел 1128 горелки, расположенных с первой стороны 1132 и второй стороны 1134, может быть расположено, например, на расстоянии, составляющем приблизительно шесть дюймов (152,4 мм), от верхней и нижней ковочных поверхностей ковочного штампа.

В одном неограничивающем варианте осуществления одно или несколько сопел 1128 горелки, расположенных с первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134, могут простираться на расстояние от первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134, отличающееся от расстояния, на которое простираются другие сопла 1128 горелки, расположенные с первой стороны 1132 и/или со второй стороны 1134, для обеспечения нагрева ковочной поверхности, например, ковочного штампа с V-образной формой или другого ковочного штампа. В других неограничивающих вариантах осуществления сопла 1128 горелки также могут быть расположены под разными углами относительно первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134 так, что головке 1112 горелки также может быть придана возможность, например, нагрева ковочного штампа с V-образной формой или другого ковочного штампа. В одном приведенном в качестве примера неограничивающем варианте осуществления три ряда с тремя соплами 1128 горелки на ряд могут быть предусмотрены с первой стороны 1132 и второй стороны 1134 части 1118, представляющей собой головку горелки. Сопла 1128 горелки из первого ряда и сопла 1128 горелки из второго ряда могут простираться на первое расстояние от первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134, и сопла 1128 горелки из второго ряда могут простираться на второе расстояние от первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134. Первое расстояние может быть больше или меньше второго расстояния, так что головке 1112 горелки может быть придана возможность ее использования для поверхностей ковочного штампа, имеющих разные конфигурации, ориентации и/или формы. В других неограничивающих вариантах осуществления сопла 1128 горелки в каждом ряду могут простираться, например, на разные расстояния от первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134 и/или могут простираться под разными углами относительно первой стороны 1132 и/или второй стороны 1134. Специалистам в данной области техники при рассмотрении настоящего изобретения будет понятно, что различные сопла 1128 горелки могут иметь любую соответствующую конфигурацию или ориентацию для обеспечения соответствующего нагрева ковочных поверхностей или ковочных штампов с разными формами.

Устройство 1100 с горелкой может быть использовано для предварительного нагрева или нагрева ковочного штампа и/или одной или нескольких ковочных поверхностей ковочного штампа, например, от температуры внутри помещения до приблизительно 1000 градусов Фаренгейта (537,8°С) приблизительно за 30-45 минут. Само собой разумеется, другие скорости нагрева также могут быть достигнуты, например, посредством варьирования количества воспламеняемого топлива или воздуха, подаваемого в головку 1112 горелки, посредством регулирования размеров отверстий и/или устройств для всасывания воздуха в узлах 1124, посредством варьирования числа сопел 1128 горелки, предусмотренных на головке 1112 горелки, и/или посредством варьирования конфигурации и/или ориентации сопел 1128 горелки на первой и второй сторонах 1132 и 1134 головки 1112 горелки. Несмотря на то, что устройство 1100 с горелкой было описано как устройство, в котором используется такое воспламеняемое топливо, как природный газ, специалистам в данной области техники будет понятно, что другие пригодные виды воспламеняемого топлива могут быть использованы в устройстве 1100 с горелкой.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что признаки или компоненты определенных неограничивающих вариантов осуществления, описанных в настоящем описании, могут быть использованы вместе с другими неограничивающими вариантами осуществления, описанными в настоящем описании, и/или с другими неограничивающими вариантами осуществления в пределах объема формулы изобретения.

Несмотря на то, что в вышеприведенном описании неизбежно представлено только ограниченное число вариантов осуществления, средним специалистам в соответствующей области техники будет понятно, что специалистами в данной области техники могут быть выполнены различные изменения в устройствах и способах и других деталях примеров, которые были описаны и проиллюстрированы в настоящем описании, и все подобные модификации будут оставаться в пределах принципов и объема настоящего изобретения в том виде, как оно выражено в настоящем описании и в приложенной формуле изобретения. Например, несмотря на то, что в настоящем описании было неизбежно представлено только ограниченное число неограничивающих вариантов осуществления устройств для нагрева ковочного штампа, а также было неизбежно рассмотрено только ограниченное число неограничивающих способов нагрева ковочного штампа, следует понимать, что настоящее описание и соответствующая формула изобретения не ограничены подобным образом. Средние специалисты легко определят дополнительные устройства для нагрева ковочного штампа и способы нагрева ковочного штампа и могут разработать, и создать, и использовать дополнительные устройства для нагрева ковочного штампа и способы нагрева ковочного штампа, соответствующие и находящиеся в пределах сущности неизбежно ограниченного числа вариантов осуществления, рассмотренных в настоящем описании. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено определенными вариантами осуществления или способами, раскрытыми в настоящем описании или включенными в него, но предназначено для охватывания модификаций, которые находятся в пределах принципов и объема изобретения, определяемых формулой изобретения. Специалистам в данной области техники также будет понятно, что изменения могут быть выполнены в неограничивающих вариантах осуществления и способах, рассмотренных в настоящем описании, без отхода от идеи изобретения, рассматриваемой в широком смысле.

Изобретения относятся к оборудованию и технологии нагрева ковочных штампов. Устройство для нагрева ковочного штампа содержит головку горелки, имеющую по меньшей мере два отверстия для пламени. Головка горелки обеспечивает прием и сжигание подаваемых окисляющего газа и топлива для образования факелов пламени у каждого из указанных по меньшей мере двух отверстий. Окисляющий газ состоит по существу из кислорода. Отверстия для пламени выполнены с возможностью направления факелов пламени по меньшей мере на одну ковочную поверхность ковочного штампа. В устройстве предусмотрены регулятор расхода и логический контроллер. Контроллер обеспечивает обмен сигналами с регулятором расхода и выполнен программируемым для регулирования количества окисляющего газа и топлива, подаваемых к головке горелки. В результате обеспечивается равномерный нагрев ковочного штампа. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Устройство для нагрева ковочного штампа, содержащее:

головку горелки, содержащую по меньшей мере два отверстия для пламени,

при этом головка горелки выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива для образования факелов пламени у каждого из указанных по меньшей мере двух отверстий для пламени, при этом окисляющий газ состоит по существу из кислорода;

при этом указанные по меньшей мере два отверстия для пламени выполнены с возможностью направления факелов пламени по меньшей мере на одну ковочную поверхность ковочного штампа для обеспечения по существу равномерного нагрева указанной по меньшей мере одной ковочной поверхности ковочного штампа, при этом устройство для нагрева ковочного штампа дополнительно содержит:

регулятор расхода и

логический контроллер, выполненный с возможностью обмена сигналами с регулятором расхода, причем логический контроллер выполнен программируемым для регулирования количества окисляющего газа и количества топлива, подаваемых к головке горелки.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:

смесительное устройство, выполненное с возможностью смешивания подаваемого окисляющего газа с подаваемым топливом для получения подаваемой смеси; и

коллектор, сообщающийся по текучей среде со смесительным устройством и указанными по меньшей мере двумя отверстиями для пламени, при этом коллектор выполнен с возможностью подачи подаваемой смеси к указанным по меньшей мере двум отверстиям для пламени, в которых обеспечивается сжигание подаваемой смеси и направление факелов пламени на указанную по меньшей мере одну ковочную поверхность ковочного штампа.

3. Устройство по п.1, в котором указанные по меньшей мере два отверстия для пламени расположены по существу на идентичном расстоянии друг от друга по меньшей мере в одной зоне поверхности головки горелки.

4. Устройство по п.1, в котором каждое из указанных по меньшей мере двух отверстий для пламени выполнено с возможностью образования факела пламени по существу постоянного размера.

5. Устройство по п.1, в котором указанные по меньшей мере два отверстия для пламени выполнены с возможностью предварительного нагрева указанной по меньшей мере одной ковочной поверхности ковочного штампа перед ковкой заготовки посредством ковочного штампа.

6. Устройство по п.1, в котором головка горелки выполнена подвижной для обеспечения по меньшей мере частичного соответствия ориентации указанных по меньшей мере двух отверстий для пламени с ориентацией зоны ковочной поверхности.

7. Устройство по п.6, дополнительно содержащее привод, выполненный с возможностью перемещения головки горелки относительно ковочной поверхности для обеспечения по меньшей мере частичного соответствия ориентации указанных по меньшей мере двух отверстий для пламени с ориентацией зоны ковочной поверхности.

8. Устройство по п.1, в котором ковочный штамп имеет первую ковочную поверхность и вторую ковочную поверхность, при этом первая ковочная поверхность и вторая ковочная поверхность выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга, при этом устройство для нагрева ковочного штампа содержит:

распорный элемент, выполненный с возможностью его расположения по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью, чтобы по меньшей мере воспрепятствовать перемещению первой ковочной поверхности по направлению ко второй ковочной поверхности, когда головка горелки расположена по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью.

9. Устройство по п.2, в котором головка горелки содержит первую часть, содержащую первую группу отверстий для пламени, и вторую часть, содержащую вторую группу отверстий для пламени, при этом первая группа отверстий для пламени выполнена с возможностью направления по меньшей мере двух факелов пламени на первую зону ковочной поверхности, а вторая группа отверстий для пламени выполнена с возможностью направления по меньшей мере двух факелов пламени на вторую зону ковочной поверхности, при этом предусмотрена возможность обеспечения соответствия ориентации первой группы отверстий для пламени с ориентацией по меньшей мере первой зоны ковочной поверхности.

10. Устройство по п.9, в котором по меньшей мере первая часть головки горелки выполнена с возможностью перемещения относительно первой зоны ковочной поверхности.

11. Устройство по п.9, которое является устройством для нагрева ковочного штампа открытого типа.

12. Устройство по п.2, в котором головка горелки содержит систему охлаждения, содержащую по меньшей мере один канал, расположенный рядом с коллектором и/или с указанными по меньшей мере двумя отверстиями для пламени, при этом система охлаждения выполнена с возможностью переноса тепла от частей головки горелки рядом с указанным одним или более каналами в текучую среду в указанном одном или более каналах.

13. Устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик температуры на ковочном штампе.

14. Устройство по п.13, в котором логический контроллер выполнен с возможностью обмена сигналами с датчиком температуры.

15. Устройство по п.14, дополнительно содержащее электромагнитный клапан, выполненный с возможностью обмена сигналами с логическим контроллером.

16. Устройство для нагрева ковочного штампа, содержащее:

головку горелки, содержащую по меньшей мере два отверстия для пламени,

при этом головка горелки выполнена с возможностью приема и сжигания подаваемого окисляющего газа и подаваемого топлива для образования факелов пламени у каждого из указанных по меньшей мере двух отверстий для пламени, при этом окисляющий газ состоит по существу из кислорода;

при этом указанные по меньшей мере два отверстия для пламени выполнены с возможностью направления факелов пламени по меньшей мере на одну ковочную поверхность ковочного штампа для обеспечения по существу равномерного нагрева указанной по меньшей мере одной ковочной поверхности ковочного штампа,

смесительное устройство, выполненное с возможностью смешивания подаваемого окисляющего газа с подаваемым топливом для получения подаваемой смеси; и

коллектор, сообщающийся по текучей среде со смесительным устройством и указанными по меньшей мере двумя отверстиями для пламени, при этом коллектор выполнен с возможностью подачи подаваемой смеси к указанным двум отверстиям для пламени, в которых обеспечивается сжигание подаваемой смеси и направление факелов пламени на указанную по меньшей мере одну ковочную поверхность ковочного штампа,

причем головка горелки содержит первую часть, содержащую первую группу отверстий для пламени, и вторую часть, содержащую вторую группу отверстий для пламени, при этом первая группа отверстий для пламени выполнена с возможностью направления по меньшей мере двух факелов пламени на первую зону ковочной поверхности, а вторая группа отверстий для пламени выполнена с возможностью направления по меньшей мере двух факелов пламени на вторую зону ковочной поверхности, при этом предусмотрена возможность обеспечения соответствия ориентации первой группы отверстий для пламени с ориентацией по меньшей мере первой зоны ковочной поверхности,

причем по меньшей мере первая часть головки горелки выполнена с возможностью перемещения относительно первой зоны ковочной поверхности,

при этом первая группа отверстий для пламени выполнена подвижной относительно второй группы отверстий для пламени для обеспечения соответствия ориентации первой группы отверстий для пламени с ориентацией первой зоны ковочной поверхности.

17. Способ нагрева ковочного штампа, включающий этапы, на которых:

устанавливают головку горелки, содержащую по меньшей мере два отверстия для пламени, около ковочной поверхности ковочного штампа;

подают кислородно-топливную смесь по меньшей мере к двум отверстиям для пламени, при этом кислородно-топливная смесь содержит окисляющий газ, состоящий по существу из кислорода, и топливо;

сжигают кислородно-топливную смесь у указанных по меньшей мере двух отверстий для пламени для образования факела пламени кислородно-топливной смеси у каждого из отверстий для пламени;

осуществляют мониторинг температуры ковочного штампа; и

на основе мониторинга осуществляют периодическое направление указанных по меньшей мере двух факелов кислородно-топливной смеси на ковочную поверхность для регулирования температуры ковочной поверхности до по меньшей мере минимальной заданной температуры.

18. Способ по п.17, в котором головка горелки содержит один или более каналов рядом с указанными по меньшей мере двумя отверстиями для пламени, при этом способ дополнительно включает этап, на котором обеспечивают перемещение текучей среды через указанные один или более каналов для переноса тепла от головки горелки в текучую среду для охлаждения головки горелки.

19. Способ по п.17, в котором головку горелки ориентируют, чтобы она по меньшей мере частично соответствовала ориентации ковочной поверхности.

20. Способ по п.19, дополнительно включающий этап, на котором:

устанавливают головку горелки на расстоянии от 0,5 дюйма до 8 дюймов от ковочной поверхности перед направлением по меньшей мере двух факелов пламени кислородно-топливной смеси на ковочную поверхность, при этом поверхность головки горелки, имеющую по меньшей мере два отверстия для пламени, размещают по существу параллельно плоскости ковочной поверхности, на которую направляют факелы пламени кислородно-топливной смеси.

21. Способ по п.19, в котором ковочная поверхность имеет первую ковочную поверхность и вторую ковочную поверхность, при этом головку горелки ориентируют, чтобы она по меньшей мере частично соответствовала ориентации первой ковочной поверхности и/или второй ковочной поверхности.

22. Способ по п.21, в котором на этапе направления указанных по меньшей мере двух факелов пламени кислородно-топливной смеси на ковочную поверхность нагревают ковочный штамп открытого типа, содержащий первую и вторую ковочные поверхности, для по существу равномерного предварительного нагрева первой ковочной поверхности и/или второй ковочной поверхности, при этом на этапе направления нагревают первую ковочную поверхность и/или вторую ковочную поверхность от температуры окружающей среды до температуры, превышающей 1200ºF, менее чем за десять минут.

23. Способ по п.21, дополнительно включающий этап, на котором:

устанавливают головку горелки по меньшей мере частично между первой и второй ковочными поверхностями; и

устанавливают распорный элемент между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью, чтобы по меньшей мере воспрепятствовать перемещению первой ковочной поверхности по направлению ко второй ковочной поверхности, когда головка горелки расположена по меньшей мере частично между первой ковочной поверхностью и второй ковочной поверхностью.

24. Способ по п.21, в котором головка горелки содержит по меньшей мере одно первое отверстие для пламени и по меньшей мере одно второе отверстие для пламени, причем способ включает этапы, на которых:

устанавливают головку горелки по меньшей мере частично между первой и второй ковочными поверхностями с расположением указанного по меньшей мере одного первого отверстия для пламени около первой ковочной поверхности, а указанного по меньшей мере одного второго отверстия для пламени около второй ковочной поверхности; и

направляют факелы пламени кислородно-топливной смеси, создаваемые у указанного по меньшей мере одного первого отверстия для пламени, на первую ковочную поверхность, а факелы пламени кислородно-топливной смеси, создаваемые у указанного по меньшей мере одного второго отверстия для пламени, на вторую ковочную поверхность для одновременного, по существу равномерного, нагрева первой и второй ковочных поверхностей.

25. Способ по п.21, в котором головка горелки содержит первые отверстия и вторые отверстия, при этом способ включает этапы, на которых:

устанавливают головку горелки по меньшей мере частично между первой и второй ковочными поверхностями с расположением первых отверстий для пламени около первой ковочной поверхности, а вторых отверстий для пламени около второй ковочной поверхности; и

направляют факелы пламени кислородно-топливной смеси, создаваемые у первых отверстий для пламени, на первую ковочную поверхность, а факелы пламени кислородно-топливной смеси, создаваемые у вторых отверстий для пламени, на вторую ковочную поверхность, для одновременного, по существу равномерного, нагрева первой и второй ковочных поверхностей.