環形部件的加熱爐的製作方法
2023-09-23 02:40:50 1
環形部件的加熱爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種環形部件的加熱爐，其在爐體內自上而下依次設有第一、第二和第三導流隔板，在爐體的頂部內壁、第一、第二、第三導流隔板和爐體的底部內壁之間依次構成第一、第二、第三和第四氣流通道，第二和第四氣流通道中設有氣流加熱加速器，在第一和第二導流隔板間設有第一離心式葉輪，環形部件的上、下表面及外側壁與爐體的頂部、底部內壁及內側壁構成第五氣流通道，第一離心式葉輪驅動氣體循環流動，氣體從第一離心式葉輪的出風口進入第二氣流通道，經氣流加熱加速器後與環形部件的內側壁撞擊，之後依次流經第三、第四氣流通道、第五氣流通道和第一氣流通道後進入第一離心式葉輪的入風口。其能對環形部件有針對性加熱、能耗相對更低。
【專利說明】環形部件的加熱爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及加熱爐，尤其涉及環形部件的加熱爐。
【背景技術】
[0002]在對某些環形部件進行機械裝配前，有時需要對該環形部件進行加熱，其中比較典型的環形部件是軸承。在風力發電機組的製造領域，在被稱為「熱套安裝」的工藝中就需要對大質量、大尺寸的軸承進行加熱。
[0003]目前普遍採用電阻加熱爐對環形部件進行加熱，電阻加熱爐以循環流動的熱空氣作為傳熱介質，當氣流通過電熱元件表面時，氣流以對流換熱的方式將熱量帶走，再以對流換熱的方式把熱量傳給軸承，它採用的是以熱空氣作為傳熱介質對軸承表面對流傳熱為主、以輻射傳熱為輔的複合傳熱方式。如圖1所示，其為現有加熱爐的結構示意圖，現有加熱爐的爐體被分為爐蓋IP和爐底盆12'兩部分，在爐蓋1 的頂部中心位置設置爐用電機10，爐用電機10的轉軸上連接有離心式葉輪4，爐底盆12'內設有用於支撐環形部件5的環形部件支撐件56，爐蓋11'下方通過導流板拉杆301吊有第一導流板302，第一導流板302水平設置，第一導流板302的邊緣連接有第二導流板303，第二導流板303呈筒形，第二導流板303被分成上下兩個部分，當爐蓋11'和爐底盆12'對接蓋合後，第二導流板303的上下兩部分也對接而構成一個整體，在第一導流板302與爐蓋1 之間設有加熱器
6。在工作時，爐用電機10帶動離心式葉輪4轉動，離心式葉輪4驅動氣體沿圖中箭頭所示方向循環流動，加熱器6對氣體進行加熱，氣體與環形部件5的表面進行對流傳熱。
[0004]在實現上述技術方案的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題:
[0005]1、爐體內用於與環形部件換熱的氣體佔爐體內所有氣體的比例較低，即爐體內有較大一部分氣體實際沒有與環形部件對流傳熱，加熱爐對於環形部件來說並不緊湊，造成加熱爐的能耗很大，換熱速率卻很低。特別是當氣流的流速越高時，氣流越是會優先走「阻礙更小」的路徑，這樣環形部件的表面實際上並沒有得到流場中高速氣流區域的熱空氣的直接衝刷，因此加熱爐對環形部件的加熱效率較低，環形部件的升溫較慢。
[0006]2、熱空氣在經過環形部件時，是從外向內「橫掠」環形部件，而環形部件的內側壁才是裝配面，在現有技術中環形部件的內側壁卻成了熱空氣流的背風面，環形部件的內側壁沒有得到熱空氣流的直接充分衝刷，因此，現有的加熱爐對環形部件的表面的加熱缺乏針對性，沒有結合環形部件本身的結構特點進行設計。
[0007]3、熱空氣在流過環形部件的外側壁、上表面和下表面時，僅僅是「橫掠」而過，氣流對這些表面的衝刷缺乏方向性，根據強化傳熱的場協同理論，這樣的衝刷方式使這些表面處的對流換熱的場協同性較差，這些表面的傳熱係數較小，造成了加熱爐的能耗較大。
[0008]4、熱空氣在經過環形部件時，會依次的流經幾個表面，由於氣流在衝刷過程中會放熱而降溫，因此，對不同表面進行衝刷的熱空氣的溫度並不相同，且對同一表面的不同位置進行衝刷的熱空氣的溫度也不相同，所以總體上來說，用來衝刷環形部件的各位置的氣流的品質(氣流流速和氣流溫度)存在較大的差異，環形部件的受熱並不均勻，造成環形部件的熱應力徑向不對稱，必然導致環形部件的不對稱變形以及徑向變形不是最大化。實用新型內容
[0009]本實用新型的目的是提供一種對環形部件有針對性地加熱、能耗相對更低、對環形部件的加熱效率相對更高的環形部件的加熱爐。
[0010]為達到上述目的，本實用新型提供了一種環形部件的加熱爐，其包括爐體、第一離心式葉輪以及驅動所述第一離心式葉輪的爐用電機，在所述爐體內自上而下依次設有第一導流隔板、第二導流隔板和第三導流隔板，在所述爐體的頂部內壁、第一導流隔板、第二導流隔板、第三導流隔板和所述爐體的底部內壁五者之間自上而下依次構成第一氣流通道、第二氣流通道、第三氣流通道和第四氣流通道，在所述第二氣流通道和第四氣流通道中均設有氣流加熱加速器，所述第一離心式葉輪設置在所述第一導流隔板和第二導流隔板之間，環形部件的內側壁與所述第一導流隔板的外邊緣和第三導流隔板的外邊緣抵接，環形部件的上表面、下表面及外側壁與所述爐體的頂部內壁、底部內壁及內側壁構成第五氣流通道，所述第一離心式葉輪驅動氣體循環流動，氣體從第一離心式葉輪的出風口進入第二氣流通道，經過氣流加熱加速器後與環形部件的內側壁撞擊，之後依次流經第三氣流通道、第四氣流通道、第五氣流通道和第一氣流通道後進入第一離心式葉輪的入風口。
[0011]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述氣流加熱加速器可以包括兩個加熱加速環，所述加熱加速環具有呈環形的隆起表面，所述兩個加熱加速環的隆起表面相對設置，在所述加熱加速環的內部設有熱源，所述第二氣流通道中的兩個加熱加速環分別固定在所述第一導流隔板的下表面和所述第二導流隔板的上表面上，所述第四氣流通道中的兩個加熱加速環分別固定在所述第三導流隔板的下表面和所述爐體的底部內壁上。
[0012]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述隆起表面的位於隆起表面頂部的內側的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位於隆起表面頂部的外側的部分為第二環形表面，所述第一環形表面的徑向寬度可以小於所述第二環形表面的徑向寬度。
[0013]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述第一環形表面的坡度可以自內向外先變大後變小，所述第二環形表面的坡度可以自外向內先變大後變小。
[0014]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述隆起表面的位於隆起表面頂部的內側的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位於隆起表面頂部的外側的部分為第二環形表面，所述熱源可以埋設在所述第二環形表面下。
[0015]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述第二環形表面上可以設有多個換熱孔，所述換熱孔連通至所述熱源的表面。
[0016]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述多個換熱孔在所述第二環形表面上可以呈多圈分布，所述各圈換熱孔在所述第二環形表面上可以呈叉排布置。
[0017]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述多個換熱孔中位於外側的換熱孔的深度可以深於位於內側的換熱孔的深度。
[0018]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述熱源可以為電熱元件。
[0019]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述第三導流隔板可以包括平板部和導流弧板部，導流弧板部的內邊緣與平板部的外邊緣連接，導流弧板部的外邊緣與環形部件的內側壁抵接。
[0020]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述第三導流隔板與所述爐體的底部內壁之間可以設有第二離心式葉輪，氣體流經所述第三氣流通道後進入所述第二離心式葉輪的入風口，並從所述第二離心式葉輪的出風口流入所述第四氣流通道。
[0021]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述第二離心式葉輪的直徑可以大於所述第一離心式葉輪的直徑。
[0022]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述環形部件上可以設有多個螺栓孔，在所述第五氣流通道內設有分流環，所述分流環與所述環形部件的外側壁抵接，所述第五氣流通道中的一部分氣體經由分流環的內側流過所述螺栓孔後與所述第五氣流通道中的另一部分氣體匯合。
[0023]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述分流環上可以設有楔邊部，所述楔邊部位於所述分流環的內側面的下邊緣。
[0024]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述爐體內還可以設有分流環支撐件，所述分流環支撐件的下端固定在所述爐體的底部內壁上，所述分流環固定在所述分流環支撐件的上端。
[0025]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述爐體內還可以設有導流片，所述導流片呈環形，所述導流片的徑向截面呈弧形，所述導流片的下邊緣位於所述分流環之夕卜，所述導流片的上邊緣位於所述分流環之上並且位於所述環形部件的外側壁的外側。
[0026]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述導流片的片數可以為至少兩片，位於內側的導流片的上邊緣的直徑小於位於外側的導流片的上邊緣的直徑。
[0027]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述爐體的頂部內壁可以具有引射環形曲面，所述引射環形曲面的高度自外向內逐漸變大，所述引射環形曲面的外邊緣的直徑大於所述環形部件的外徑，所述引射環形曲面的內邊緣的直徑大於所述環形部件的內徑。
[0028]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述爐體的頂部內壁可以具有溫度補償環形曲面，所述溫度補償環形曲面的徑向截面線構成至少一個向下伸出的尖齒。
[0029]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述尖齒的個數可以為至少兩個，位於內側的所述尖齒的齒尖的高度低於位於外側的所述尖齒的齒尖的高度。
[0030]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述尖齒的位於外側的邊可以為弧線邊，所述尖齒的位於內側的邊為直線邊。
[0031]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述爐體可以包括頂板、環形密封蓋和上部開口的腔體，所述開口的直徑大於所述環形部件的外徑，所述環形密封蓋的外邊緣與所述開口的邊緣密封連接，所述環形密封蓋的內邊緣與所述頂板的外邊緣密封連接，所述頂板的外徑小於所述環形部件的內徑。
[0032]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述環形密封蓋可以包括兩個半環形蓋體，其中一個半環形蓋體的兩端與另一個半環形蓋體的兩端分別可拆卸地密封連接。
[0033]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述頂板可以包括環形平板和維護蓋，所述維護蓋的邊緣與所述環形平板的內邊緣連接，在所述維護蓋與所述第一導流隔板之間設有除塵裝置，所述除塵裝置位於所述第一離心式葉輪的入風口的上方。
[0034]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中所述爐用電機可以位於所述爐體的下方，所述爐用電機的轉軸伸入所述爐體內，所述第一離心式葉輪連接在所述爐用電機的轉軸上。
[0035]本實用新型提供的環形部件的加熱爐，其中在所述爐用電機上可以連接有變頻器。
[0036]本實用新型提供的環形部件的加熱爐的主要有益效果在於，流經第二氣流通道的氣體在經過氣流加熱加速器後與環形部件的內側壁撞擊，流經第四氣流通道的氣體在經過氣流加熱加速器後衝刷環形部件的其他表面，氣流加熱加速器在氣體衝刷環形部件的各表面前均對氣體進行加速和加熱，提高了氣體的流速，總體上強化了環形部件的各表面處的對流換熱，提高了對環形部件的加熱效率。並且流經第二氣流通道的氣流有針對性地正對最需要被加熱的環形部件的內側壁進行撞擊，該撞擊氣流中幾乎全部的熱空氣都參與了對流傳熱，用於傳熱的熱空氣的體積更加緊湊，節省了不必要的能耗。另一方面，熱空氣正對環形部件的內側壁進行撞擊，不僅使環形部件的內側壁沿軸向方向受熱更均勻，而且也減小了氣流的速度矢量與溫度梯度之間的夾角，提高了環形部件的內側壁處的對流換熱的場協同性，強化了環形部件的內側壁處的傳熱。此外，在氣流對環形部件的內側壁加熱後，在第四氣流通道中，氣流加熱加速器再次對氣流進行加速加熱，然後再與環形部件的外側壁進行熱交換，從而彌補了與內側壁進行熱交換後的能量損耗，使得環形部件的內側壁與外側壁受熱更均衡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為現有加熱爐的結構示意圖；
[0038]圖2為本實用新型實施例一的環形部件的加熱爐的結構示意圖；
[0039]圖3為本實用新型實施例一的氣流加熱加速器的部分徑向截面圖；
[0040]圖4為本實用新型實施例一的氣流加熱加速器的立體結構示意圖；
[0041]圖5為本實用新型實施例二的環形部件的加熱爐的結構示意圖；
[0042]圖6為本實用新型實施例二的環形部件的結構示意圖；
[0043]圖7為本實用新型實施例二的環形密封蓋的俯視圖。
[0044]附圖標號說明:
[0045]10-爐用電機；101-轉軸；102_變頻器；11_爐體的頂部內壁；111_引射環形曲面；112_溫度補償環形曲面；12_爐體的底部內壁；13_爐體的內側壁；14_頂板；141_環形平板；142-維護蓋；15-環形密封蓋；151-半環形蓋體；16-腔體；11'-爐蓋；12'-爐底盆；21-第一導流隔板；22_第二導流隔板；23_第三導流隔板；301_導流板拉杆；302_第一導流板；303_第二導流板；31_第一氣流通道；32_第二氣流通道；33_第三氣流通道；34-第四氣流通道；35_第五氣流通道；4_離心式葉輪；41_第一離心式葉輪；42_第二離心式葉輪；5_環形部件；51_環形部件的內側壁；52_環形部件的上表面；53_環形部件的下表面；54_環形部件的外側壁；55_螺栓孔；56_環形部件支撐件；6_加熱器；61_加熱加速環；611_熱源；612-隆起表面；6121_第一環形表面；6122_第二環形表面；61221_換熱孔；7-分流環；71_楔邊部；72_分流環支撐件；8_導流片；9-除塵裝置。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖對本實用新型實施例的環形部件的加熱爐進行詳細描述。
[0047]本實用新型的實施例基於場協同原理對環形部件的加熱爐的結構進行了重新設計，為便於理解，在此先簡單介紹一下強化傳熱的場協同理論。
[0048]對於熱氣流加熱環形部件的對流換熱問題，由於有熱氣流運動必然存在著一個流體速度場，或稱流場，它是一個矢量場。此外熱氣流的溫度是不均勻的，還存在一個熱氣流的溫度場，由於我們關心的是熱量輸運速率，因此在論述中用溫度梯度場(或稱熱流場)代替溫度場更方便。以環形部件徑向作二維柱坐標處理，對流換熱的能量方程為:
【權利要求】
1.一種環形部件的加熱爐，其特徵在於，包括爐體、第一離心式葉輪以及驅動所述第一離心式葉輪的爐用電機， 在所述爐體內自上而下依次設有第一導流隔板、第二導流隔板和第三導流隔板，在所述爐體的頂部內壁、第一導流隔板、第二導流隔板、第三導流隔板和所述爐體的底部內壁五者之間自上而下依次構成第一氣流通道、第二氣流通道、第三氣流通道和第四氣流通道，在所述第二氣流通道和第四氣流通道中均設有氣流加熱加速器，所述第一離心式葉輪設置在所述第一導流隔板和第二導流隔板之間，環形部件的內側壁與所述第一導流隔板的外邊緣和第三導流隔板的外邊緣抵接，環形部件的上表面、下表面及外側壁與所述爐體的頂部內壁、底部內壁及內側壁構成第五氣流通道， 所述第一離心式葉輪驅動氣體循環流動，氣體從第一離心式葉輪的出風口進入第二氣流通道，經過氣流加熱加速器後與環形部件的內側壁撞擊，之後依次流經第三氣流通道、第四氣流通道、第五氣流通道和第一氣流通道後進入第一離心式葉輪的入風口。
2.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述氣流加熱加速器包括兩個加熱加速環，所述加熱加速環具有呈環形的隆起表面，所述兩個加熱加速環的隆起表面相對設置，在所述加熱加速環的內部設有熱源，所述第二氣流通道中的兩個加熱加速環分別固定在所述第一導流隔板的下表面和所述第二導流隔板的上表面上，所述第四氣流通道中的兩個加熱加速環分別固定在所述第三導流隔板的下表面和所述爐體的底部內壁上。
3.根據權利要求2所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述隆起表面的位於隆起表面頂部的內側的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位於隆起表面頂部的外側的部分為第二環形表面，所述第一環形表面的徑向寬度小於所述第二環形表面的徑向寬度。
4.根據權利要求3所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述第一環形表面的坡度自內向外先變大後變小，所述第二環形表面的坡度自外向內先變大後變小。
5.根據權利要求2所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述隆起表面的位於隆起表面頂部的內側的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位於隆起表面頂部的外側的部分為第二環形表面，所述熱源埋設在所述第二環形表面下。
6.根據權利要求5所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述第二環形表面上設有多個換熱孔，所述換熱孔連通至所述熱源的表面。
7.根據權利要求6所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述多個換熱孔在所述第二環形表面上呈多圈分布，各圈換熱孔在所述第二環形表面上呈叉排布置。
8.根據權利要求6所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述多個換熱孔中位於外側的換熱孔的深度深於位於內側的換熱孔的深度。
9.根據權利要求2所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述熱源為電熱元件。
10.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述第三導流隔板包括平板部和導流弧板部，導流弧板部的內邊緣與平板部的外邊緣連接，導流弧板部的外邊緣與環形部件的內側壁抵接。
11.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述第三導流隔板與所述爐體的底部內壁之間設有第二離心式葉輪，氣體流經所述第三氣流通道後進入所述第二離心式葉輪的入風口，並從所述第二離心式葉輪的出風口流入所述第四氣流通道。
12.根據權利要求11所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述第二離心式葉輪的直徑大於所述第一離心式葉輪的直徑。
13.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述環形部件上設有多個螺栓孔，在所述第五氣流通道內設有分流環，所述分流環與所述環形部件的外側壁抵接，所述第五氣流通道中的一部分氣體經由分流環的內側流過所述螺栓孔後與所述第五氣流通道中的另一部分氣體匯合。
14.根據權利要求13所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述分流環上設有楔邊部，所述楔邊部位於所述分流環的內側面的下邊緣。
15.根據權利要求13所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述爐體內還設有分流環支撐件，所述分流環支撐件的下端固定在所述爐體的底部內壁上，所述分流環固定在所述分流環支撐件的上端。
16.根據權利要求13所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述爐體內還設有導流片，所述導流片呈環形，所述導流片的徑向截面呈弧形，所述導流片的下邊緣位於所述分流環之外，所述導流片的上邊緣位於所述分流環之上並且位於所述環形部件的外側壁的外側。
17.根據權利要求16所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述導流片的片數為至少兩片，位於內側的導流片的上邊緣的直徑小於位於外側的導流片的上邊緣的直徑。
18.根據權利要求16所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述爐體的頂部內壁具有引射環形曲面，在所述引射環形曲面和所述導流片及環形部件的上表面之間構成自外向內先收縮後擴張的縮放 通道，所述引射環形曲面的外邊緣的直徑大於所述環形部件的外徑，所述引射環形曲面的內邊緣的直徑大於所述環形部件的內徑。
19.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述爐體的頂部內壁具有溫度補償環形曲面，所述溫度補償環形曲面的徑向截面線構成至少一個向下伸出的尖齒。
20.根據權利要求19所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述尖齒的個數為至少兩個，位於內側的所述尖齒的齒尖的高度低於位於外側的所述尖齒的齒尖的高度。
21.根據權利要求19所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述尖齒的位於外側的邊為弧線邊,所述尖齒的位於內側的邊為直線邊。
22.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述爐體包括頂板、環形密封蓋和上部開口的腔體，所述開口的直徑大於所述環形部件的外徑，所述環形密封蓋的外邊緣與所述開口的邊緣密封連接，所述環形密封蓋的內邊緣與所述頂板的外邊緣密封連接，所述頂板的外徑小於所述環形部件的內徑。
23.根據權利要求22所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述環形密封蓋包括兩個半環形蓋體，其中一個半環形蓋體的兩端與另一個半環形蓋體的兩端分別可拆卸地密封連接。
24.根據權利要求22所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述頂板包括環形平板和維護蓋，所述維護蓋的邊緣與所述環形平板的內邊緣連接，在所述維護蓋與所述第一導流隔板之間設有除塵裝置，所述除塵裝置位於所述第一離心式葉輪的入風口的上方。
25.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，所述爐用電機位於所述爐體的下方，所述爐用電機的轉軸伸入所述爐體內，所述第一離心式葉輪連接在所述爐用電機的轉軸上。
26.根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特徵在於，在所述爐用電機上連接有變 頻器。
【文檔編號】C21D9/40GK203960282SQ201420400400
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】馬盛駿, 劉承前, 李延慧 申請人:新疆金風科技股份有限公司