環形部件的加熱爐的制作方法
【專利摘要】本發明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，經氣流加熱加速器后與環形部件的內側壁撞擊，之后依次流經第三、第四氣流通道、第五氣流通道和第一氣流通道后進入第一離心式葉輪的入風口。其能對環形部件有針對性地加熱、能耗相對更低。
【專利說明】環形部件的加熱爐
【技術領域】
[0001] 本發明涉及加熱爐，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。在風力發電機組的制造領域，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] 目前普遍采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，它采用的是以熱空氣作為傳熱介質對軸承表面對流傳熱為 主、以輻射傳熱為輔的復合傳熱方式。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1P和爐底盆12'兩部分，在爐蓋1Γ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'內設有用于支撐環形部件 5的環形部件支撐件56,爐蓋11'下方通過導流板拉桿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'對接蓋合后，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1Γ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、爐體內用于與環形部件換熱的氣體占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，加熱爐對于環形部件來說并不緊湊，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并沒有得到流場中高速氣流區域的熱空氣的 直接沖刷，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沖刷，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 對這些表面的沖刷缺乏方向性，根據強化傳熱的場協同理論，這樣的沖刷方式使這些表面 處的對流換熱的場協同性較差，這些表面的傳熱系數較小，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，由于氣流在沖刷過程中會 放熱而降溫，因此，對不同表面進行沖刷的熱空氣的溫度并不相同，且對同一表面的不同位 置進行沖刷的熱空氣的溫度也不相同，所以總體上來說，用來沖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，環形部件的受熱并不均勻，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。
【發明內容】
[0009] 本發明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，本發明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后與環形部件的內側壁撞擊，之后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后進入第一離心式葉輪的入風口。
[0011] 本發明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] 本發明提供的環形部件的加熱爐，其中所述隆起表面的位于隆起表面頂部的內側 的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位于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于所述第二環形表面的徑向寬度。
[0013] 本發明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 變大后變小，所述第二環形表面的坡度可以自外向內先變大后變小。
[0014] 本發明提供的環形部件的加熱爐，其中所述隆起表面的位于隆起表面頂部的內側 的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位于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] 本發明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] 本發明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] 本發明提供的環形部件的加熱爐，其中所述多個換熱孔中位于外側的換熱孔的深 度可以深于位于內側的換熱孔的深度。
[0018] 本發明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] 本發明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] 本發明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后進入所述第二離心式葉輪 的入風口，并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] 本發明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于所述 第一離心式葉輪的直徑。
[0022] 本發明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后與所述第五氣流通道中的 另一部分氣體匯合。
[0023] 本發明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 邊部位于所述分流環的內側面的下邊緣。
[0024] 本發明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] 本發明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于所述分流環之外，所 述導流片的上邊緣位于所述分流環之上并且位于所述環形部件的外側壁的外側。
[0026] 本發明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，位于 內側的導流片的上邊緣的直徑小于位于外側的導流片的上邊緣的直徑。
[0027] 本發明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于 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于所述環形部件的內徑。
[0028] 本發明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] 本發明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，位于內 側的所述尖齒的齒尖的高度低于位于外側的所述尖齒的齒尖的高度。
[0030] 本發明提供的環形部件的加熱爐，其中所述尖齒的位于外側的邊可以為弧線邊， 所述尖齒的位于內側的邊為直線邊。
[0031] 本發明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，所述開口的直徑大于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 板的外徑小于所述環形部件的內徑。
[0032] 本發明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] 本發明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，所述除塵裝置位于所述第一離心式葉輪的入風口的上方。
[0034] 本發明提供的環形部件的加熱爐，其中所述爐用電機可以位于所述爐體的下方， 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] 本發明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] 本發明提供的環形部件的加熱爐的主要有益效果在于，流經第二氣流通道的氣體 在經過氣流加熱加速器后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 加熱加速器后沖刷環形部件的其他表面，氣流加熱加速器在氣體沖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。并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，用于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后，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，然后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后的能量損耗，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為本發明實施例一的環形部件的加熱爐的結構示意圖；
[0039] 圖3為本發明實施例一的氣流加熱加速器的部分徑向截面圖；
[0040] 圖4為本發明實施例一的氣流加熱加速器的立體結構示意圖；
[0041] 圖5為本發明實施例二的環形部件的加熱爐的結構示意圖；
[0042] 圖6為本發明實施例二的環形部件的結構示意圖；
[0043] 圖7為本發明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-導流板拉桿；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] 下面結合附圖對本發明實施例的環形部件的加熱爐進行詳細描述。
[0047] 本發明的實施例基于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 便于理解，在此先簡單介紹一下強化傳熱的場協同理論。
[0048] 對于熱氣流加熱環形部件的對流換熱問題，由于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，由于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：
[0049]
【權利要求】
1. 一種環形部件的加熱爐，其特征在于，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后與環形部件的內側壁撞擊，之后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后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，其特征在于，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，其特征在于，所述隆起表面的位于隆起 表面頂部的內側的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位于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于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，其特征在于，所述第一環形表面的坡度 自內向外先變大后變小，所述第二環形表面的坡度自外向內先變大后變小。
5. 根據權利要求2所述的環形部件的加熱爐，其特征在于，所述隆起表面的位于隆起 表面頂部的內側的部分為第一環形表面，所述隆起表面的位于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，其特征在于，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，其特征在于，所述多個換熱孔在所述第 二環形表面上呈多圈分布，所述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，其特征在于，所述多個換熱孔中位于外 側的換熱孔的深度深于位于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，其特征在于，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，其特征在于，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，其特征在于，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后進入所述第二 離心式葉輪的入風口，并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，其特征在于，所述第二離心式葉輪的 直徑大于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，其特征在于，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后與所述第五氣流 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，其特征在于，在所述分流環上設有楔 邊部，所述楔邊部位于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，其特征在于，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，其特征在于，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于所述分 流環之外，所述導流片的上邊緣位于所述分流環之上并且位于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，其特征在于，所述導流片的片數為至 少兩片，位于內側的導流片的上邊緣的直徑小于位于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，其特征在于，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 內先收縮后擴張的縮放通道，所述引射環形曲面的外邊緣的直徑大于所述環形部件的外 徑，所述引射環形曲面的內邊緣的直徑大于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，其特征在于，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，其特征在于，所述尖齒的個數為至少 兩個，位于內側的所述尖齒的齒尖的高度低于位于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，其特征在于，所述尖齒的位于外側的 邊為弧線邊，所述尖齒的位于內側的邊為直線邊。
22. 根據權利要求1所述的環形部件的加熱爐，其特征在于，所述爐體包括頂板、環形 密封蓋和上部開口的腔體，所述開口的直徑大于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，所述頂板的外徑小于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，其特征在于，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，其特征在于，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，所述除塵裝置位于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，其特征在于，所述爐用電機位于所述爐 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，其特征在于，在所述爐用電機上連接有 變頻器。
【文檔編號】C21D9/40GK104152663SQ201410345152
【公開日】2014年11月19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 申請人:新疆金風科技股份有限公司