一種環(huán)形部件的加熱裝置及其環(huán)形腔體的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種環(huán)形部件的加熱裝置，其通過熱氣流對所述環(huán)形部件進行加熱，包括氣流加熱器和風機，還包括容納環(huán)形部件的環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口，氣流加熱器對氣流進行加熱，風機使氣流進入氣流入口，經(jīng)過環(huán)形腔體內(nèi)的氣流流路后，從氣流出口排出。本實用新型的加熱裝置節(jié)省了氣流流通路徑，使得氣流流路能夠集中在環(huán)形部件附近，從而使得熱交換更加有效。并且，減少了制造加熱裝置的材料消耗，降低了制造成本。此外，本實用新型還相應(yīng)地提供了一種加熱裝置的環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體容納被加熱的環(huán)形部件，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口。
【專利說明】—種環(huán)形部件的加熱裝置及其環(huán)形腔體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種加熱裝置及其環(huán)形腔體，尤其涉及以氣體作為熱交換介質(zhì)對環(huán)形部件進行加熱的加熱裝置及其環(huán)形腔體。
【背景技術(shù)】
[0002]對于大型的環(huán)形部件的加熱(例如在軸承熱套方法中，需要對大型的軸承進行加熱)，一般采用油浴、電磁感應(yīng)渦流加熱和空氣加熱的方式。其中，空氣加熱的方式使用較多。以在軸承熱套方法中使用的空氣加熱爐為例，該空氣加熱爐以熱空氣作為傳熱介質(zhì)，對熱套軸承部件表面進行加熱，加熱方式以對流傳熱為主，輔以輻射傳熱。
[0003]如圖1所示，其為現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其示了目前行業(yè)中使用的典型的軸承部件熱套用加熱爐的結(jié)構(gòu)。該加熱爐分為爐蓋81和爐盆底82上下兩部分?，F(xiàn)有技術(shù)的加熱爐本體由型鋼及鋼板焊接而成，爐襯使用絕熱工程材料(硅酸鋁纖維巖棉等)通過平鋪與疊鋪的方法填充在內(nèi)膽與護殼之間，作為爐襯作絕熱保溫使用。爐蓋81的頂部中心位置設(shè)置有爐用電機83，該電機通過法蘭固定，爐用電機驅(qū)動離心風機86作為空氣循環(huán)流動的動力。離心風機86下方設(shè)置導(dǎo)流板，導(dǎo)流板與爐蓋81內(nèi)壁形成上部的空氣流道的“輻流通道”部分。在爐盆底82內(nèi)，設(shè)置有與上導(dǎo)流板84的豎直部分同軸的環(huán)形的下導(dǎo)流板85，在爐蓋81與爐盆底82和縫后，上導(dǎo)流板84和下導(dǎo)流板85在內(nèi)部能夠?qū)有纬森h(huán)形氣流通道。爐盆底82采用槽鋼作底架，增強爐溫均勻性。下導(dǎo)流板85與爐盆底82內(nèi)壁留有等高間隙，供來自爐蓋81的氣流經(jīng)“環(huán)狀間隙”從爐盆底82的“等高間隙”流入被加熱的軸承部件所在的區(qū)域(如圖1箭頭所示)。在上導(dǎo)流板84和下導(dǎo)流板85所圍成的環(huán)形區(qū)域中，對軸承部件表面放熱后，匯流到離心風機86的吸風口。通常在爐蓋81內(nèi)輻流通道設(shè)置一定數(shù)量的電熱元件作為加熱器87，用來加熱流動空氣，電熱元件沿圓周均勻分布。被加熱的大型軸承部件以多點支撐的方式放置爐盆底82上，并與下導(dǎo)流板85同軸且等間距。
[0004]以上是現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱爐的基本結(jié)構(gòu)，發(fā)明人在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的空氣加熱爐存在如下缺陷:
[0005]I)氣流流路存在浪費
[0006]隨著軸承徑向尺度的增大，軸承部件的環(huán)形區(qū)域以內(nèi)的中心區(qū)域空間也會增大，當軸承徑向尺度增大到幾米的數(shù)量級后，在對這樣的軸承部件進行加熱時，中心區(qū)域空間對于軸承表面與熱空氣之間的對流換熱就是多余的了，在氣流流路上存在著巨大的浪費。同時，隨著軸承部件尺寸的增大，為了使氣流充分流動，風扇的驅(qū)動電機功率也隨著增大、電耗也增加。
[0007]2)制造加熱裝置的材料上存在浪費
[0008]從加熱爐的軸向看，從爐蓋81到爐底盤82中心區(qū)域的材料消耗都是多余的，尤其是這些區(qū)域中使用的絕熱保溫材料。同時，由于整體結(jié)構(gòu)的變大，為了保證強度，加熱爐本體的主梁結(jié)構(gòu)的尺寸也會增大，耗費的材料會進一步增加，從而大幅提高的制造成本。[0009]實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型的目的在于，提供一種環(huán)形部件的加熱裝置及其環(huán)形腔體，以減少氣流流路上的浪費，并且節(jié)省制造加熱裝置的材料。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種環(huán)形部件的加熱裝置，該加熱裝置通過熱氣流對所述環(huán)形部件進行加熱，其包括氣流加熱器和風機，該加熱裝置還包括容納所述環(huán)形部件的環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口，所述氣流加熱器對所述氣流進行加熱，所述風機使所述氣流進入所述氣流入口，經(jīng)過所述環(huán)形腔體內(nèi)的氣流流路后，從所述氣流出口排出。
[0012]本實用新型的環(huán)形部件的加熱裝置通過采用環(huán)形腔體的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了處于環(huán)形部件所包圍的中心區(qū)域的氣流流通路徑，使得氣流流路能夠集中在環(huán)形部件附近，從而使得熱交換更加有效，減少了熱能浪費。并且，減少了制造加熱裝置的材料消耗，降低了制造成本。
[0013]本實用新型還提供了一種加熱裝置的環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體容納被加熱的環(huán)形部件，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口。
[0014]本實用新型的加熱裝置的環(huán)形腔體與現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐的爐腔相比，節(jié)省了處于環(huán)形部件所包圍的中心區(qū)域的氣流流通路徑，使得氣流流路能夠集中在環(huán)形部件附近，從而使得熱交換更加有效，減少了熱能浪費。此外，與現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐的爐腔相比，減少了制造爐腔本體的材料消耗，降低了制造成本。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實用新型實施例一的環(huán)形部件的加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實用新型實施例二的環(huán)形部件的加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本實用新型實施例二的環(huán)形部件的加熱裝置的導(dǎo)流螺旋肋片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為本實用新型實施例二的環(huán)形部件的加熱裝置的導(dǎo)流螺旋肋片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為本實用新型實施例三的設(shè)置有導(dǎo)流螺旋肋片的環(huán)形腔體的局部剖面示意圖。
[0022]圖7為本實用新型實施例三的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與熱氣流的溫度之間的變化關(guān)系的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型對現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形部件的加熱裝置的整體結(jié)構(gòu)進行了改進，將現(xiàn)有的圓盤式的加熱爐的結(jié)構(gòu)改變環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)，并且在此基礎(chǔ)上進行了進一步的設(shè)計和改進。下面，通過實施例對本實用新型的環(huán)形部件的加熱裝置進行詳細說明。
[0024]實施例一
[0025]如圖2所示，其為本實用新型實施例一的環(huán)形部件的加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的環(huán)形部件的加熱裝置，通過熱氣流對環(huán)形部件進行加熱，其包括氣流加熱器I和風機2，還包括容納環(huán)形部件4的環(huán)形腔體3，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口 301和氣流出口 302，氣流加熱器I對氣流進行加熱，風機2使氣流進入氣流入口 301，經(jīng)過環(huán)形腔體內(nèi)的氣流流路后，從氣流出口 302排出。為了示出環(huán)形腔體3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在圖2中，移除了上環(huán)形腔體31的一半，以示出將環(huán)形部件4放入環(huán)形腔體3后的狀態(tài)。
[0026]本實施例的加熱裝置的結(jié)構(gòu)采用了環(huán)形腔體，與現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐相比，節(jié)省了處于環(huán)形部件4所包圍的中心區(qū)域的氣流流通路徑，使得氣流流路能夠集中在環(huán)形部件4附近，從而使得熱交換更加有效，減少了熱能浪費。并且，由于采用了環(huán)形腔體，氣流流通路徑減少，所需的驅(qū)動氣流流動的風機的功率也減小了。此外，由于采用環(huán)形腔體，在整體結(jié)構(gòu)上省去了現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐中對應(yīng)于環(huán)形部件4中心區(qū)域的爐蓋81和爐盆底82的部分(如圖1所示)，從而減少了制造加熱裝置的材料消耗，降低了制造成本。而且，在制造上不受環(huán)形部件的徑向尺寸等的限制，極大地降低了制造成本，能夠使制造成本材料消耗降低一半。
[0027]本實用新型的實施例的環(huán)形腔體可以采用任何可打開的結(jié)構(gòu)或者可以拆解結(jié)構(gòu)，只要能夠使被加熱的環(huán)形部件4放入環(huán)形腔體3的內(nèi)腔中即可，此外，也可以根據(jù)個別環(huán)形部件進行單獨定制，本實用新型對此不做限制。
[0028]優(yōu)選地，環(huán)形腔體3由上環(huán)形腔體31和下環(huán)形腔體32接合而成。如圖2所示，在本實施例中，環(huán)形腔體3為圓環(huán)狀，并且環(huán)形腔體3的截面為圓形，在沿著環(huán)形腔體徑向所在的平面，在豎直方向上，將環(huán)形腔體拆分為兩個截面為U型的上環(huán)形腔體31和下環(huán)形腔體32。
[0029]在實際使用時，將上環(huán)形腔體31移開，將環(huán)形部件4放入下環(huán)形腔體32的內(nèi)腔中，然后再將上環(huán)形腔體31和下環(huán)形腔體32接合形成密閉的環(huán)形腔體3。更優(yōu)選地，上環(huán)形腔體31由多個上環(huán)形腔體單元接合而成，下環(huán)形腔體32由多個下環(huán)形腔體單元接合而成。使用時，將多個上環(huán)形腔體單元和下環(huán)形腔體單元進行接合，形成完整的環(huán)形腔體。例如，可以將上環(huán)形腔體31沿著環(huán)形腔體3的環(huán)形圓周方向，拆分為兩個相同的半圓形的上環(huán)形腔體單元，圖2所示的狀態(tài)，可以看作是移除了其中一個上環(huán)形腔體單元的狀態(tài)。同理，下環(huán)形腔體32也可以拆分為兩個相同的下環(huán)形腔體單元。
[0030]通過這樣的可打開或可拆解結(jié)構(gòu)，便于將環(huán)形部件4放入環(huán)形腔體3的內(nèi)部，同時，也便于運輸，解決了現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐徑向尺度超過路面運輸寬度限制要求的問題，滿足移動式運輸?shù)囊蟆?br> [0031]此外，氣流入口 301和氣流出口 302可以設(shè)置在環(huán)形腔體3的任何部位，氣流加熱器I和風機2位置也可以靈活設(shè)置，可以在環(huán)形腔體的外部，也可以根據(jù)需要設(shè)置在環(huán)形腔體的內(nèi)部，還可以根據(jù)需要設(shè)置多個。
[0032]優(yōu)選地，氣流加熱器I在氣流進入環(huán)形腔體的氣流流路之前對氣流進行加熱，即，氣流加熱器I設(shè)置在環(huán)形腔體外部，或者設(shè)置在氣流入口 301處對應(yīng)的環(huán)形腔體內(nèi)部，在形成密閉循環(huán)的氣流流路的情況下，也可以設(shè)置氣流出口 302處對應(yīng)的環(huán)形腔體內(nèi)部。采用這樣的結(jié)構(gòu)，對于氣流加熱方式較為簡單，氣流加熱器不會占用環(huán)形腔體內(nèi)部的氣流流路的空間。
[0033]更優(yōu)選地，如圖2所示，氣流入口 301和氣流出口 302可以設(shè)置在環(huán)形腔體的內(nèi)側(cè)的外壁上，氣流加熱器I和風機2設(shè)置在環(huán)形腔體的內(nèi)側(cè)，氣流入口 301、環(huán)形腔體的內(nèi)腔、氣流出口 302、風機2以及氣流加熱器I之間形成密閉的氣流循環(huán)通道。采用這樣的結(jié)構(gòu)，使得氣流的循環(huán)路徑最小，能夠有效地利用熱能，充分實現(xiàn)熱交換。
[0034]此外，在環(huán)形腔體內(nèi)，在氣流入口 301和氣流出口 302之間形成兩條長度相同的氣流流路為宜。例如，如圖2所示，將氣流入口 301和氣流出口 302設(shè)置在環(huán)形腔體3內(nèi)側(cè)的外壁上，并且處于環(huán)形腔體3的同一直徑上，這樣，從氣流入口 301到氣流出口 302之間，沿著環(huán)形部件4軸向形成兩條長度相同的氣流流路。采用這樣的結(jié)構(gòu)，兩條氣流流路中的氣流溫度變化、氣流流速基本相同，便于統(tǒng)一對氣流進行控制，也使得兩條氣流流路中的環(huán)形部件受熱狀況一致。
[0035]在本實施例中，可以采用空氣作為熱交換介質(zhì)，還可以在氣流出口 302處設(shè)置有氣流過濾器，以過濾后的空氣作為熱傳遞介質(zhì)，能夠保護軸承表面不受污染。
[0036]此外，本實施例的環(huán)形腔體可以是橢圓形、矩形、三角形等任何環(huán)形，從而可以針對各種非圓環(huán)形的特殊環(huán)形部件4進行加熱。作為熱交換介質(zhì)的氣體不限于空氣，例如還可以使用天然氣等作為高溫傳熱介質(zhì)。此外，對于氣流的過濾，也可以采用其它氣固分離設(shè)備。
[0037]此外，本實施方式的加熱裝置可以采用絕熱技術(shù)，例如，采用高絕熱材料制造環(huán)形腔體等。從而提高地環(huán)形部件4的加熱效率,進一步節(jié)省能源。
[0038]實施例二
[0039]本實用新型的實施例除了在整體結(jié)構(gòu)上的改進之外，還對環(huán)形腔體的內(nèi)部進行了
進一步改進。
[0040]圖3為本實用新型實施例二的環(huán)形部件的加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，在實施例一的基礎(chǔ)上，在環(huán)形腔體3內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流體，該導(dǎo)流體使所述氣流均勻地沿著所述環(huán)形部件的表面運動。通過在環(huán)形腔體3內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流體，從而對氣流的流動方式進行控制，由此，來使環(huán)形部件受熱均勻，并且提高加熱效率。
[0041]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流體為導(dǎo)流螺旋肋片5，通過該導(dǎo)流螺旋肋片5使得進入環(huán)形腔體內(nèi)的熱空氣流軌跡變成圍繞環(huán)形部件4 (如圖3中示出的大型軸承部件)的螺線管狀運動，從而更加高效和均勻地對環(huán)形部件4進行加熱。
[0042]此外，圖4為本實用新型實施例二的環(huán)形部件的加熱裝置的導(dǎo)流螺旋肋片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本實用新型實施例二的環(huán)形部件的加熱裝置的導(dǎo)流螺旋肋片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4和圖5從不同角度示出了本實施例的導(dǎo)流螺旋肋片的結(jié)構(gòu)。
[0043]對于導(dǎo)流螺旋肋片5可以一體成形于環(huán)形腔體3的內(nèi)壁上，也可以在環(huán)形腔體3加工完成后，將單獨制造的導(dǎo)流螺旋肋片5固定到環(huán)形腔體3的內(nèi)壁上。
[0044]在本實施例中，在環(huán)形腔體3的內(nèi)部，在氣流入口 301和氣流出口 302之間形成兩條長度相同的氣流流路，兩條氣流流路的導(dǎo)流螺旋肋片可以呈軸對稱結(jié)構(gòu)，對稱軸為氣流入口和氣流出口所在的直線。具體地，如圖4所不,在兩條氣流流路中,兩條氣流流路的導(dǎo)流螺旋肋片5的旋向相反，并且，兩條氣流流路的導(dǎo)流螺旋肋片5的螺旋線沿著腔體內(nèi)軸線對稱。
[0045]這樣的對稱結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點:以圓環(huán)形腔體為例，將整個圓環(huán)形腔體以氣流入口 301和氣流出口 302所在的直徑為界線分解為兩個半圓環(huán)時，每個半圓環(huán)對應(yīng)一條氣流流路，如果兩條氣流流路的導(dǎo)流螺旋肋片5的螺旋線呈對稱結(jié)構(gòu)，則在制造兩個半圓環(huán)腔體時，可以采用同一個模具即可完成，不需要設(shè)計兩個模具。[0046]實施例三
[0047]在實施例二的基礎(chǔ)上，本實用新型對導(dǎo)流螺旋肋片5的結(jié)構(gòu)也進行了進一步的改進，下面對此進行詳細說明。
[0048]熱氣流從氣流入口 301到氣流出口 302的運動過程中，溫度會下降，被加熱的環(huán)形部件4與熱氣流換熱量會逐漸降低，會出現(xiàn)受熱不均的情形。
[0049]根據(jù)牛頓冷卻定律可知，
[0050]0=AXhX (T-Tw) 公式(I)
[0051]在本實施例中，0為熱氣流與環(huán)形部件4表面的換熱量，A為熱氣流與環(huán)形部件4的表面接觸時的有效放熱面積，T為熱氣流的溫度，Tw為環(huán)形部件4的表面的溫度，h為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(也稱作表面?zhèn)鳠崴俾?。通過公式(I)可知，A是相對固定的值，因此，熱氣流與環(huán)形部件4表面的換熱量0取決于熱氣流的溫度T與環(huán)形部件4的表面的溫度Tw之間的溫差(T-Tw)和表面?zhèn)鳠崴俾蔴的乘積。從氣流入口 301到氣流出口 302的氣流流路中，熱氣流的溫度T是逐漸下降的，即溫差(T-Tw)是變小的，由此，導(dǎo)致?lián)Q熱量0降低，進而導(dǎo)致環(huán)形部件4的受熱不均。對此，本實用新型提出了通過提高表面?zhèn)鳠崴俾蔴來補償熱氣流的溫度T的下降，由此來保持換熱量0的技術(shù)方案。[0052]具體地，可以通過改變導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d、螺旋角α、牙型半角β這三個參
數(shù)中的任--個或任意兩個或同時改變這三個參數(shù)，來改變表面?zhèn)鳠崴俾蔴。如圖6所示，
其為本實用新型實施例三的設(shè)置有導(dǎo)流螺旋肋片的環(huán)形腔體的局部剖面示意圖。圖中示出了在實用新型中的節(jié)距d、螺旋角α、牙型半角β這三個參數(shù)的幾何意義。
[0053]通過改變這些參數(shù)，可以改變表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，從而補償從氣流入口 301到氣流出口 302之間的溫度下降所導(dǎo)致的換熱量0的減小，進而使得整個環(huán)形部件4受熱均勻，獲得“始末”或“首尾”以及整個氣流流路的接近一致的換熱量。
[0054]在本實施例中，氣流加熱器I在氣流進入環(huán)形腔體的氣流流路之前對氣流進行加熱。在這樣的情況下，從氣流入口 301到氣流出口 302，熱氣流的溫度T是呈降低趨勢的。對此，本實施例對導(dǎo)流螺旋肋片5進行了如下三方面的改進，這三方面的改進可以任選其一實施，也可以將任意兩方面進行組合實施，也可以同時實施這三個方面的改進。
[0055]I)導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d從氣流入口 301到氣流出口 302呈減小趨勢，優(yōu)選為節(jié)距d逐漸減小。導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d變小能夠使熱氣流速率增加，同時迫使熱氣流靠近環(huán)形部件4表面，起到增大熱氣流與環(huán)形部件4之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h的作用。通過導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d的變小使得熱氣流加速，對環(huán)形部件4表面放熱量提高，從而補償在氣流入口 301到氣流出口 302的氣流流路中，由于氣流溫度降低而造成的對環(huán)形部件4表面放熱量的降低，使得環(huán)形部件4受熱均勻，環(huán)形部件4整體溫度趨于一致。即:在變螺旋節(jié)距的過程中，環(huán)繞環(huán)形部件4的熱氣流流速得到提高，雷諾數(shù)相應(yīng)提高，努謝爾特數(shù)隨雷諾數(shù)的提高而提高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨努謝爾特數(shù)同比增長，最終提高了對環(huán)形部件4表面放熱量，即換熱量0。
[0056]2)從導(dǎo)流螺旋肋片5的螺旋角α從氣流入口 301到氣流出口 302呈增大趨勢，優(yōu)選為螺旋角α逐漸增大。導(dǎo)流螺旋肋片5的螺旋角α增大，將迫使熱氣流向中心軸線靠近，靠近環(huán)形部件4表面，同時也能夠使熱氣流速率增加，由此，起到增大熱氣流與環(huán)形部件4之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h的作用。即:努謝爾特數(shù)與螺旋角α的余弦函數(shù)值的0.75次方成正比，螺旋角α增加將導(dǎo)致努謝爾特數(shù)增加，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h隨努謝爾特數(shù)同比增長，從而最終提高對環(huán)形部件4的表面放熱量，即換熱量0。
[0057]3)導(dǎo)流螺旋肋片5的牙型半角β從氣流入口 301到氣流出口 302呈減小趨勢，優(yōu)選為牙型半角β逐漸減小。如圖6所示，導(dǎo)流螺旋肋片5的牙型半角是指導(dǎo)流螺旋肋片5與環(huán)形腔體的軸線的垂面構(gòu)成的夾角β。牙型半角減小，使得場協(xié)同角減小。牙型半角β的減小同樣能夠迫使熱氣流向中心軸線靠近，靠近環(huán)形部件4表面，起到增大表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h的作用，進而提高對環(huán)形部件4表面放熱量，即換熱量0。
[0058]以上分別介紹了通過節(jié)距d、螺旋角α、牙型半角β這三個參數(shù)調(diào)節(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h進而調(diào)節(jié)換熱量0的原理，下面將接合圖7進一步說明通過改變表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h來補償換熱量0的技術(shù)方案。如圖7所示，其為本實用新型實施例三的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與熱氣流的溫度之間的變化關(guān)系的示意圖，圖7中，下方的半圓形帶箭頭的曲線代表熱氣流從氣流入口到氣流出口的運動軌跡。設(shè)在氣流溫度為Ttl,隨著熱氣流在環(huán)形腔體內(nèi)的流動，溫度逐漸下降，到了氣流出口后，下降為T1，這樣，氣流在氣流入口和氣流出口之間存在Ttl-T1的溫差，整個氣流流路上的溫度的變化趨勢如圖7虛線下方線段，該溫差將導(dǎo)致?lián)Q熱量0的減小。在設(shè)計導(dǎo)流螺旋肋片5時，對節(jié)距d、螺旋角α、牙型半角β進行了對應(yīng)于溫度變化的設(shè)計，即使導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距變小和/或螺旋角的增大和/或牙型半角的減小，從而間接調(diào)節(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，使得在整個氣流流路上，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h呈逐漸提高的趨勢，變化趨勢如圖7中虛線上方的線段，即，在氣流入口處的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為tv在氣流出口處提高Sh1，氣流入口和氣流出口之間存在IitTh1的差值。由此，在整個氣流流路的換熱過程中，氣流與環(huán)形部件的受熱面之間的溫差的降低，被逐漸升高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)來補償，即在公式
(I)中，雖然(T-Tw)下降，但是表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h相應(yīng)升高，從而獲得首、尾、中間過程接近或者一致的換熱量0。
[0059]由此，通過本實施方式，使得環(huán)形部件4在整個氣流流路中受熱均勻。避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于溫差熱應(yīng)力產(chǎn)生的環(huán)形部件4的非對稱變形和翹曲現(xiàn)象。
[0060]另外，本實用新型的導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d、螺旋角α和牙型半角β的變化規(guī)律也不限于上面所提到的形態(tài)，可以根據(jù)實際的加熱環(huán)境進行靈活配置。即導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d、螺旋角α和牙型半角β之中的任意一個或多個是變化的，其變化的趨勢為使得表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與氣流流路中氣流溫度的變化趨勢相反。這樣，通過間接調(diào)節(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h來控制換熱量0。
[0061]由此，通過調(diào)節(jié)這三個參數(shù)中的一個或多個，來控制氣流流路中的溫度變化所造成的加熱不均。例如，當在環(huán)形腔體內(nèi)設(shè)置氣流加熱器I時，溫度的變化不是簡單的從氣流入口 301到氣流出口 302呈降低趨勢，而是在流路中存在溫度升高后又降低的情形，對于這種情況，可以使導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d、螺旋角α和牙型半角β之中的任意一個或多個變化，并使其變化趨勢能夠補償氣流流路中氣流溫度的變化。
[0062]對于導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d、螺旋角α和牙型半角β的具體設(shè)計方法，可以通過仿真試驗建立熱力學(xué)模型的方式進行模擬和計算，在此不再贅述。
[0063]本實施例提出了在環(huán)形腔體中設(shè)置導(dǎo)流螺旋肋片，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)流螺旋肋片5的節(jié)距d、螺旋角α和牙型半角β這三個參數(shù)中一個或多個來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，進而調(diào)節(jié)環(huán)形部件的受熱狀況的技術(shù)思想，這樣的技術(shù)思想在以往的大型加熱裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】中未曾出現(xiàn)過的，在本實用新型的實施例中，充分地利用了傳熱學(xué)原理并結(jié)合特殊的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)設(shè)計，在整個氣流流路上，對氣流的流動狀態(tài)進行合理的調(diào)節(jié)，更加精準地對熱交換狀況進行調(diào)節(jié)和控制，使得在熱交換效率和部件的加熱均勻性上有了顯著的提升，在這一點上，是具有開創(chuàng)性的意義。
[0064]實施例四
[0065]以上的實施例，對本實用新型的加熱裝置進行了詳細說明，除此之外，加熱裝置的環(huán)形腔體本身也可以作為一個獨立的部件進行應(yīng)用，該環(huán)形腔體也是本實用新型所請求保護的技術(shù)方案。
[0066]本實施例的加熱裝置的環(huán)形腔體如圖3、圖4以及圖5所示，該環(huán)形腔體容納被加熱的環(huán)形部件，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口。
[0067]本實施例的加熱裝置的環(huán)形腔體具有如下技術(shù)效果:
[0068]I)與現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐的爐腔相比，節(jié)省了處于環(huán)形部件所包圍的中心區(qū)域的氣流流通路徑，使得氣流流路能夠集中在環(huán)形部件附近，從而使得熱交換更加有效，減少了熱能浪費。
[0069]2)與現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐相比，減少了制造爐腔本體的材料消耗，降低了制造成本。
[0070]進一步地，在環(huán)形腔體內(nèi)可以設(shè)置有導(dǎo)流體，該導(dǎo)流體使所述氣流均勻地沿著所述環(huán)形部件的表面運動。通過在環(huán)形腔體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流體，從而對氣流的流動方式進行控制，由此，來使環(huán)形部件受熱均勻，并且提高加熱效率。
[0071]優(yōu)選地，導(dǎo)流體為導(dǎo)流螺旋肋片。通過設(shè)置導(dǎo)流螺旋肋片使得進入環(huán)形腔體內(nèi)的熱空氣流軌跡變成圍繞環(huán)形部件的螺線管狀運動，從而更加高效和均勻地對環(huán)形部件進行加熱。
[0072]鑒于以上實施例已經(jīng)對環(huán)形腔體以及其導(dǎo)流螺旋肋片進行了充分說明，因此，以上實施例中所有關(guān)于環(huán)形腔體的內(nèi)容，均可視為有關(guān)環(huán)形腔體的實施例的內(nèi)容，在此不再贅述。
[0073]通過以上實施例對本實用新型的環(huán)形部件的加熱裝置進行詳細說明。需要指出的是，本實用新型實施例的環(huán)形部件的加熱裝置以及加熱裝置的環(huán)形腔體，可以應(yīng)用于各類環(huán)形部件的加熱，包括但不限于圓環(huán)形部件，橢圓形環(huán)形部件、矩形環(huán)形部件、三角形環(huán)形部件等，相應(yīng)地，該環(huán)形腔體也可以制作成上述的各類環(huán)形。優(yōu)選地，本實用新型實施例的加熱裝置適用于大型軸承類部件的加熱。另外，環(huán)形腔體的橫截面也不限于圓形，可以根據(jù)環(huán)形部件的形狀制作成任意形狀。
[0074]盡管已參照優(yōu)選實施例表示和描述了本實用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本實用新型的精神和范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種修改和變換。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形部件的加熱裝置，該加熱裝置通過熱氣流對所述環(huán)形部件進行加熱，其包括氣流加熱器和風機，其特征在于，該加熱裝置還包括容納所述環(huán)形部件的環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口，所述氣流加熱器對所述氣流進行加熱，所述風機使所述氣流進入所述氣流入口，經(jīng)過所述環(huán)形腔體內(nèi)的氣流流路后，從所述氣流出口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，在所述環(huán)形腔體內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流體，該導(dǎo)流體使所述氣流均勻地沿著所述環(huán)形部件的表面運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流體為導(dǎo)流螺旋肋片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述氣流加熱器在所述氣流進入環(huán)形腔體內(nèi)的氣流流路之前對所述氣流進行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)流螺旋肋片的節(jié)距從所述氣流入口到所述氣流出口呈減小趨勢；和/或 所述導(dǎo)流螺旋肋片的螺旋角從所述氣流入口到所述氣流出口呈增大趨勢；和/或 所述導(dǎo)流螺旋肋片的牙型半角從所述氣流入口到所述氣流出口呈減小趨勢。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流螺旋肋片的節(jié)距、螺旋角和牙型半角之中的任意一個或多個是變化的，其變化的趨勢為使得表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與氣流流路中氣流溫度的變化趨勢相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流螺旋肋片一體成形于所述環(huán)形腔體的內(nèi)壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，在所述環(huán)形腔體內(nèi)，在所述氣流入口和氣流出口之間形成兩條長度相同的氣流流路，所述兩條氣流流路的導(dǎo)流螺旋肋片呈軸對稱結(jié)構(gòu)，對稱軸為所述氣流入口和氣流出口所在的直線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述環(huán)形腔體由上環(huán)形腔體和下環(huán)形腔體接合而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述上環(huán)形腔體由多個上環(huán)形腔體單元接合而成，所述下環(huán)形腔體由多個下環(huán)形腔體單元接合而成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述氣流入口和所述氣流出口設(shè)置在所述環(huán)形腔體的內(nèi)側(cè)的外壁上，所述氣流加熱器和所述風機設(shè)置在所述環(huán)形腔體的內(nèi)側(cè)，所述氣流入口、所述環(huán)形腔體的內(nèi)腔、所述氣流出口、所述風機以及所述氣流加熱器之間形成密閉的氣流循環(huán)通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，在所述環(huán)形腔體內(nèi)，在所述氣流入口和氣流出口之間形成兩條長度相同的氣流流路。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的環(huán)形部件的加熱裝置，其特征在于，所述氣流為空氣流，在所述氣流出口處設(shè)置有空氣過濾器。
14.一種加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，該環(huán)形腔體容納被加熱的環(huán)形部件，該環(huán)形腔體的外壁上設(shè)置有氣流入口和氣流出口。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，在所述環(huán)形腔體內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流體，該導(dǎo)流體使所述氣流均勻地沿著所述環(huán)形部件的表面運動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，所述導(dǎo)流體為導(dǎo)流螺旋肋片。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于， 所述導(dǎo)流螺旋肋片的節(jié)距從所述氣流入口到所述氣流出口呈減小趨勢；和/或 所述導(dǎo)流螺旋肋片的螺旋角從所述氣流入口到所述氣流出口呈增大趨勢；和/或 所述導(dǎo)流螺旋肋片的牙型半角從所述氣流入口到所述氣流出口呈減小趨勢。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，所述導(dǎo)流螺旋肋片的節(jié)距、螺旋角和牙型半角之中的任意一個或多個是變化的，其變化的趨勢為使得表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與氣流流路中氣流溫度的變化趨勢相反。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，所述導(dǎo)流螺旋肋片一體成形于所述環(huán)形腔體的內(nèi)壁上。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，在所述環(huán)形腔體內(nèi)，在所述氣流入口和氣流出口之間形成兩條長度相同的氣流流路，所述兩條氣流流路的導(dǎo)流螺旋肋片呈軸對稱結(jié)構(gòu)，對稱軸為所述氣流入口和氣流出口所在的直線。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20任一所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，所述環(huán)形腔體由上環(huán)形腔體和下環(huán) 形腔體接合而成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的加熱裝置的環(huán)形腔體，其特征在于，所述上環(huán)形腔體由多個上環(huán)形腔體單元接合而成，所述下環(huán)形腔體由多個下環(huán)形腔體單元接合而成。
【文檔編號】C21D1/34GK203700442SQ201320880768
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】馬盛駿, 劉承前 申請人:北京金風科創(chuàng)風電設(shè)備有限公司