在線加熱裝置的製作方法

2023-05-14 07:30:42

1.本發明屬於在線加熱技術領域，具體涉及一種在線加熱裝置。


背景技術：

2.在線加熱器是一種在半導體行業流行的加熱設備，用於對流動液態介質的升溫、保溫、加熱。當加熱介質在壓力作用下進入電加熱器的加熱腔體，利用流體熱力學原理均勻地帶走電熱元件工作中所產生的巨大熱量，使被加熱介質溫度達到用戶工藝要求，電加熱是將電能轉換為熱能的過程。另外，在溼法清洗設備工藝中，液體裡會添加各種清洗用的化學添加劑。
3.目前的在線加熱器存在以下問題：(1)半導體溼法清洗對工藝有特殊要求，需要保證化學藥液的潔淨度，由於化學藥液具有腐蝕性，特別容易腐蝕加熱器產生汙染；(2)現有加熱器的結構達不到工藝要求的加熱效果，持續加熱能力低、效率低、能耗高、溫度低、熱傳遞時間短；(3)現有加熱器採用在本體是安裝加工螺紋，在裝配拆卸時非常麻煩，而且螺牙容易損壞，密封不好容易漏水，更換維護成本極高。
4.針對上述問題主要採取的措施如下：(1)採用pfa包覆加熱管；雖然解決了防腐問題，但是存在pfa管一旦出現問題破裂將無法察覺，沒有任何安全防滑措施；(2)採用大功率、大尺寸的加熱器或者大幅降低藥液流量；使用大功率的加熱器會導致加熱器體積增大，設備沒有足夠的安裝空間，同時用電成本也成倍增加，降低藥液流量速度會導致清洗效率降低，不能從根本上解決問題；(3)安排兩名工人共同安裝拆裝工作，或使用專用工具和夾具拆裝，對於螺牙損壞無法使用的情況，採取更換整個加熱器的方式，但這樣的措施就導致企業用工成本、維修成本極高，人機操作性差。


技術實現要素：

5.針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種在線加熱裝置，通過在加熱容器內部設置擾流結構，將液態控制在加熱管周圍均勻受熱，提高液體的熱傳遞效率。
6.為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
7.本發明提供一種在線加熱裝置，包括：
8.加熱腔殼體，所述加熱腔殼體的底部的兩側分別設置有進液口和出液口；
9.進液管，設置在所述加熱腔殼體的內部，所述進液管的頂部連通所述加熱腔殼體的內部，所述進液管的底部與所述進液口連通；
10.加熱管，螺旋環繞設置於所述進液管的外部；
11.螺旋葉片，設置在所述加熱腔殼體的內壁，沿所述進液管的高度方向安插在指定的上下層加熱管之間的流動間隙，以螺旋分隔流體空間，建立流體螺旋通道。
12.作為優選的技術方案，所述加熱管設置為內外兩層，內外兩層的螺旋方向、螺距相同。
13.作為優選的技術方案，所述加熱管採用等螺距螺旋環繞，或所述加熱管採用變螺
距螺旋環繞。
14.作為優選的技術方案，所述加熱管採用上下雙層間隔式螺旋環繞，所述螺旋葉片安插在上下雙層加熱管之間。
15.作為優選的技術方案，所述加熱管的外部包覆設置pfa管，所述加熱管與所述pfa管之間填充氮氣。
16.作為優選的技術方案，所述pfa管的一端與所述加熱管的一端密封連接，所述pfa管的另一端與所述加熱管之間設置有密封接頭。
17.作為優選的技術方案，所述密封接頭連接壓力監測儀。
18.作為優選的技術方案，所述螺旋葉片的外徑與所述加熱腔殼體的內徑配合，所述螺旋葉片的內徑與所述進液管的外徑配合，以使所述螺旋葉片固定在所述加熱腔殼體和所述進液管之間。
19.作為優選的技術方案，所述螺旋葉片固定在所述加熱腔殼體的內壁，所述螺旋葉片的內徑大於外層加熱管沿進液管圍成圓柱的外徑，以使所述螺旋葉片與與外層加熱管間隙配合。
20.作為優選的技術方案，所述加熱腔殼體包括上殼體與下殼體，所述進液管、所述加熱管、所述螺旋葉片設置於所述上殼體內，所述進液口、所述出液口設置於所述下殼體上，所述下殼體與所述上殼體通過螺釘套件連接。
21.作為優選的技術方案，所述上殼體的底部向外延伸設置有上圓臺，所述下殼體的頂部向外延伸設置有下圓臺，所述下圓臺、所述上圓臺的圓周均設置有用於安裝所述螺釘套件的u型槽，所述上圓臺與所述下圓臺之間設置有密封o型圈。
22.作為優選的技術方案，所述上圓臺的上端面固定安裝有第一鋼圈，所述下圓臺的下端面固定安裝有第二鋼圈，所述第一鋼圈與所述u型槽相對應的位置設置有圓形安裝孔，所述第二鋼圈與所述u型槽相對應的位置設置有螺紋安裝孔，所述螺紋安裝孔的螺紋與所述螺釘套件相匹配。
23.作為優選的技術方案，所述上殼體與所述下殼體的連接處環繞設置有防護罩殼，所述防護罩殼包括第一護罩與第二護罩，所述第一護罩與所述第二護罩的縱向截面均為l型，所述第一護罩安裝於所述下殼體上，所述第二護罩與所述第一護罩卡扣式連接。
24.作為優選的技術方案，還包括接線盒，所述接線盒設置在加熱腔殼體的底部，所述接線盒的外徑與所述加熱腔殼體的外徑相同，所述接線盒安裝於所述加熱腔殼體的出線端部並與所述加熱腔殼體通過螺絲固定，所述接線盒的端部設置有密封蓋板。
25.作為優選的技術方案，所述出液口處設置有溫度傳感器。
26.作為優選的技術方案，所述加熱腔殼體的外部設有安裝凹槽，適用於t型、l型、法蘭型支座的安裝固定。
27.與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：
28.(1)本發明設置雙層螺旋間隔加熱管，內外層加熱管螺旋方向相同，加熱管相互之間存在間隙，加熱管之間可以是變距可以是等距，使加熱管周圍的液體相互流通，散熱性好。
29.(2)本發明在加熱腔殼體與加熱管之間設置螺旋葉片，通過螺旋葉片控制引流，可以使加熱迴路增加5～20倍，讓液體的受熱時間延長，基於流體力學分析，螺旋分隔空間可
以使液體熱傳遞效率更高效科學，螺旋通道可以讓每一處液體流體性受熱均勻，持續加熱能力強。
30.(3)本發明採用氮氣偵測保護，在加熱管外層包裹一層pfa管防止汙染，同時在加熱管和pfa管之間填充氮氣，氮氣連接壓力檢測儀，後臺可監測檢查更加方便，可以滿足客戶數位化安全生產。
31.(4)本發明設置有法蘭鋼圈鎖緊結構，鋼圈之間通過螺釘套件連接，鋼圈外側設置有密閉防護罩，防護罩設置有旋緊卡扣，連接更加牢靠，拆裝更加方便。
32.(5)本發明設置有圓形集成接線盒，整體外觀設計更加科學，避免線管雜亂無章的裸露在外部，起到安全和美觀的作用。
附圖說明
33.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
34.圖1為本發明在線加熱裝置的結構示意圖。
35.圖2為圖1中a處的局部放大圖。
36.圖3為圖1中b處的局部放大圖。
37.圖4為本發明加熱管的布置示意圖。
38.圖5為本發明螺旋葉片的結構示意圖。
39.圖6為本發明螺旋葉片的布置示意圖之一。
40.圖7為本發明螺旋葉片的布置示意圖之二。
41.圖8為圖7螺旋葉片布置方式的液體加熱流向圖。
42.圖9為現有技術的加熱迴路的流向圖。
43.圖10為本發明的加熱迴路的流向圖。
44.圖11為本發明第一鋼圈(第二鋼圈)的結構示意圖。
45.圖12為本發明上圓臺(下圓臺)的結構示意圖。
46.其中，附圖標記具體說明如下：加熱腔殼體1、加熱管2、螺旋葉片3、進液管4、進液口5、出液口6、接線盒7、壓力檢測儀8、溫度傳感器9、上殼體10、下殼體11、上圓臺12、下圓臺13、第一鋼圈14、第二鋼圈15、螺釘套件16、第一護罩17、第二護罩18、u型槽19、o型圈20、密封蓋板21、pfa管22、安裝凹槽23、密封接頭24。
具體實施方式
47.在本發明的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
48.如圖1所示，本實施例提供一種在線加熱裝置，包括加熱腔殼體1、加熱管2、螺旋葉
片3、進液管4，加熱腔殼體1的底部的兩側進設置有液口5、出液口6，進液口5與進液管4連通，出液口6與加熱腔殼體1的內部連通，出液口6出設置有溫度傳感器9，進液管4設置於加熱腔殼體1的內部，進液管4的頂部與加熱腔殼體1的內部連通，進液管4的底部與進液口5連通，加熱管2螺旋環繞設置於進液管4的外部。螺旋葉片3設置在所述加熱腔殼體1的內壁，沿進液管4的高度方向安插在指定的上下層加熱管2之間的流動間隙，以螺旋分隔流體空間，建立流體螺旋通道。
49.如圖3及圖4所示，加熱管2分為內圈和外圈兩側，內層和外層加熱管2的螺旋方向相同，以順時針方向旋轉，內層和外層加熱管2的螺距也相同。加熱管2的上下層與內外層之間均設置有縫隙，縫隙的範圍為是3～15mm。流體從進液口5進入進液管4，然後從進液管4的頂部流出，進入加熱腔殼體1內部的空間，最後由出液口6流出，加熱管2一方面對進液管4內部的液體進行加熱，另一方面，液體進入加熱腔殼體1的內部空間後，經過每層加熱管2並包裹加熱管2，在加熱器每寸表面流動，由於流動的液體會通過加熱管2之間的間隙，也使液體在加熱管2之間串聯流動，充分帶走加熱管2表面的熱量，使流動的液體在加熱管2之間不會產生堆積，防止液體堆積導致堆積處的加熱管2表面的熱量就無法被及時帶走，影響加熱管2的效率。
50.本實施例中，加熱管2之間的液體相互流通，還一定程度減少阻力增加流速，因為液體在加熱管2之間相互撞擊，如果加熱管2之間不存在間隙，液體衝撞後會反向流動，與後面正常流出的液體發生正面碰撞，則會降低液體流速。請繼續參照圖1和圖4，加熱管2的螺距可以是等距也可以是變距，即變距c＞b或等距c＝b，圖4中a為內層加熱管2與外層加熱管2之間的流動間隙，b、c為上層加熱管2與下層加熱管2之間的流動間隙，在間隙c內可以安裝螺旋葉片3。加熱管2的上下圈數可以是單數一組或雙數一組，加熱管2從內層開始螺旋盤繞，然後再從外層沿內層加熱管2原路返回，如圖4所示的為採用雙層加熱管2螺旋盤繞，包括上下雙層加熱器和內外雙層加熱器。
51.請繼續參照圖1和圖3，在加熱管2的表面包覆一層薄的pfa管22，然後在加熱管和pfa管之間填充氮氣，加熱管2外徑和pfa管22內徑之間單邊有0.3mm-0.5mm的填充間隙，pfa管22的一端與加熱管2的一端密封堵死，pfa管22的另一端與加熱管2的另一端通過密封接頭24連接，密封接頭24在接入外部壓力檢測儀8，壓力檢測儀8會實時檢測氮氣壓力變化，檢測的大數據會被後臺系統端記錄分析，一旦加熱管2或者pfa管22發生破損，氮氣就會洩漏，壓力檢測儀8就會檢測到異常並報警，可以及時發現，避免加熱管2腐蝕藥液。
52.如圖1所示，加熱腔殼體1的內側壁沿其高度方向設置有螺旋葉片3，螺旋葉片3採用pfa材質，加熱腔殼體1的內側壁設置有安裝螺旋葉片3的定位槽，使螺旋葉片3在加熱腔殼體1內不發生轉動，螺旋葉片3可以拆卸，拆卸下後加熱器仍然可以使用。因為現有加熱器的加熱迴路短，流動不規則，熱交換效率低，有的部位流動性好，有的部位流動性差，有部分液體還未升溫就匆匆出來了，還有部分液體橫衝直撞滯留在加熱器內很長時間才出來。以市面現有96kw的加熱器為例，以每分鐘24升水的流量下，加熱器的加熱管2升溫到160度，而出口來的水根本達不到100度，最多加熱到80～90度已經是極限，要想使液體溫度達到工藝要求，只有大幅度的降低液體流量或者使用大功率加熱器來實現。
53.如圖5所示，本發明的螺旋葉片3為螺旋狀結構，其外徑為d，內徑為d，葉片的厚度為t，螺旋葉片3的結構可以增加加熱迴路長度，使液體充分吸收熱能，同樣條件下可以輕鬆
達到100以上的溫度，對沸點高的藥液可以加熱到更高。將同樣將液體加熱到80～90度進行對比，現有加熱器需要96kw的功率，而本發明的加熱器不需要這麼大的功率，且本發明的加熱器體積小。與目前同功率尺寸的加熱器相比較，相同流量下，本發明提供的加熱器加熱溫度預估可以高出30％以上，相同溫度下預估每小時可以多加熱20％升以上的液體，相同時間下預估每小時能耗降低30％。
54.本發明提供的加熱器中螺旋葉片3有兩種設置方式，如圖5及圖6所示，第一種設置方式為：螺旋葉片3的外徑d與加熱腔殼體1的內徑配合，螺旋葉片3的內徑d與進液管4的外徑配合，加熱管2螺距設計為不等螺距，可以與螺旋葉片3相互配合，在間隙c內安裝螺旋葉片3，螺旋葉片3固定在加熱腔殼體1和進液管4之間。安裝方式為：首先將螺旋葉片3放入加熱腔殼體1內固定好，然後將加熱管2沿著螺旋葉片3螺旋方向旋轉的插入進去。如圖5及圖7所示，第二種設置方式為：螺旋葉片3的厚度t為2～6mm，螺距20～150mm，螺旋葉片3的外徑d與加熱腔殼體1的內徑配合，螺旋葉片3的內徑大於外層加熱管2沿進液管4圍成圓柱的外徑，以使螺旋葉片3與外層加熱管2間隙配合。安裝方式為：加熱腔殼體1內設有定位槽，首先將螺旋葉片3放入加熱腔殼體1內固定好，然後將加熱管2直接插入進加熱腔殼體1內。
55.如圖8所示，現有加熱器的加熱迴路為直線形，其加熱時間短，液體無法與加熱迴路充分接觸，加熱效率低。如圖9及圖10所示，本發明通過設置螺旋葉片3控制引流，將加熱迴路由直線形轉變成螺旋形，使加熱迴路增加5～20倍，讓液體的受熱時間延長，螺旋分隔空間可以使液體熱傳遞更高效科學，螺旋通道可以讓每一處液體流動性一致受熱均勻，持續加熱能力強。
56.如圖2、圖11及圖12所示，加熱腔殼體1包括上殼體10與下殼體11，進液管4、加熱管2、螺旋葉片3設置於上殼體10內，進液口5、出液口6設置於下殼體11上，下殼體11與上殼體10通過螺釘套件16連接。在本實施中，上殼體10的底部向外延伸設置有上圓臺12，下殼體11的頂部向外延伸設置有下圓臺13，上圓臺12、下圓臺13的圓周均設置有用於安裝螺釘套件16的u型槽19，上圓臺12的上端面固定安裝有第一鋼圈14，下圓臺13的下端面固定安裝有第二鋼圈15，第一鋼圈14與u型槽19相對應的位置設置有圓形安裝孔，第二鋼圈15與u型槽19相對應的位置設置有螺紋安裝孔，螺紋安裝孔的螺紋與螺釘套件16相匹配，上圓臺12與下圓臺13之間設置有密封o型圈20。上殼體10與下殼體11的連接處環繞設置有防護罩殼，防護罩殼包括第一護罩17與第二護罩18，第一護罩17與第二護罩18的縱向截面均為l型，在直角處設置有倒角。第一護罩17安裝於下殼體11上，第二護罩18與第一護罩17卡扣式連接。本實施例採用兩個鋼圈進行密封鎖緊，不需要工裝夾具和專用扳手，只需要常規的內六角扳手即可完成拆裝，單人就可以操作完成，人機操作性好，而且不受加熱器溫度膨脹現象影響，不會發生鬆動脫落。由於現有加熱器是在樹脂材質外殼上加工螺紋，螺紋會隨著溫度反覆升高降低，螺紋應力變化產生性能下降，而且螺絲一旦損壞就要更換整個殼體總成，而本發明採用的鋼圈密封鎖緊不會有這樣的問題，耐用可靠不會有任何質量方面問題，而且鋼圈可以更換，維護成本低。
57.請繼續參照圖1，本實施例中，接線盒7的外徑與加熱腔殼體1的外徑相同，接線盒7安裝於加熱腔殼體1的出線端部並與加熱腔殼體1通過螺絲固定，接線盒7的端部設置有密封蓋板21，加熱管2的線路集成設置於接線盒7內，這樣可以保證加熱器美觀整潔，檢修方便，可以很好的保護裸漏的線管。在加熱腔殼體1的外側壁還設置有安裝凹槽23，可適用於t
型、l型、法蘭型等各類支座，滿足不同環境的安裝需求，使用性高。
58.儘管上述實施例已對本發明作出具體描述，但是對於本領域的普通技術人員來說，應該理解為可以在不脫離本發明的精神以及範圍之內基於本發明公開的內容進行修改或改進，這些修改和改進都在本發明的精神以及範圍之內。