CN103629838A

CN103629838A - 空气动力加热炉

Info

Publication number: CN103629838A
Application number: CN201310560548.7A
Authority: CN
Inventors: 王照波; 李文岛; 野延年; 朱传俊
Original assignee: XI'AN AEROSPACE CHEMICAL PROPULTION PLANT
Current assignee: XI'AN AEROSPACE CHEMICAL PROPULTION PLANT
Priority date: 2013-11-10
Filing date: 2013-11-10
Publication date: 2014-03-12

Abstract

一种空气动力加热炉，叶轮位于炉体内。导流板通过导流板支架安装在炉体内，并固定在炉体后壁板内表面上。导流板与叶轮相邻的两个表面之间有间距；导流板中心有进风孔与叶轮的中心同心。环形的叶轮支架的圆周上均布有多个气流孔，并且多个气流孔截面积的总和为叶轮外圆周面积的1～2倍。导流板的外圆周有轴向凸出的导流边，并且该导流边朝向该炉体内墙。直角导流边增大了紊流，提高加热均匀性加热深度。本发明以风能作为加热介质，通过电机驱动叶轮实现风能和热能转换，利用风能的流动实现温度场的高度均匀，同时可省略电热管等加热元件，减少保持温场均匀性的部件，减少了局部高温点、炉体热容和炉体热桥，从而减少了能量消耗，达到了节能效果。

Description

空气动力加热炉

技术领域

本发明涉及一种加热装置，具体是一种改变空气流动状态作为加热源的加热装置。

背景技术

我国目前大多数企业和家庭所使用的加热设备多采用燃烧加热、电热管加热、微波加热的加热方式，加热效率低，应用方法单一，关于本种加热方式相关的专利主要有：空气动力加热炉和产生热能的方法（专利号200910021648.6），空气动力炉快速降温装置（专利号201020689393.9），有关的文章主要是围绕这两项专利介绍这种加热方式的优势。以上这些内容主要是针对大型工业装备的介绍，但是对于小型加热装置没有涉及。同时社会对于加热的质量和安全及环保、健康要求也不断提升，需要开发各种新型的节能型加热设备装置来更新耗能大的陈旧设备装置，以适应节能减耗的能源政策要求及清洁环保一机多用的并适用各种应用条件的民用和工业加热要求。

发明内容

为进一步节能减耗，本发明提出了一种空气动力加热炉。

本发明包括后防护板、炉体、叶轮、导流板、电机、导流板支架、炉门。在所述炉体的后壁板的中部有叶轮轴的安装孔。电机固定在炉体后壁板外表面；电机输出轴的与叶轮轴联接。叶轮位于炉体内。导流板通过导流板支架安装在炉体内，并固定在炉体后壁板内表面上。所述导流板与叶轮相邻的两个表面之间的间距为5～10mm；导流板中心有进风孔与叶轮的中心同心。环形的叶轮支架的圆周上均布有多个气流孔，并且多个气流孔截面积的总和为叶轮外圆周面积的1～2倍。所述导流板的外圆周有轴向凸出的导流边，并且该导流边朝向该炉体内墙；所述导流边的轴向长度为10～30mm。所述导流边为直角边，以增大紊流，提高加热均匀性和加热材料的加热深度。

所述炉体的壳体均为夹层，在所述炉体的夹层内有岩棉或硅酸铝陶瓷纤维制成的保温层，该保温层的厚度为30～70mm。炉体的两层夹层之间通过连接板固连。所述连接板上分布有隔温孔，以阻隔热量沿该连接板传递，提高炉体夹层的热阻，减少该炉体夹层的热桥作用。

所述导流板为方形或圆形板。在所述导流板的中心有圆形的进风孔；该进风孔的孔径与叶轮的内径相同。

所述导流板上的导流边的四边与炉体侧壁之间有间距，该间距形成的环形气流通道的截面积与炉体内腔横截面积之比=1：3～20。

所述叶轮采用强前弯多叶通风机叶轮，其叶片的弧度为110°～-175°，出口叶片角β_b2为5°～35°，进口叶片角为β_b1=5°～38°，叶轮内径d：外径比D=0.7～0.8。

本发明采用风能作为加热介质，通过电机驱动叶轮实现风能和热能转换，利用风能的流动实现温度场的高度均匀，并有利于精确控制温度。同时通过一定的风速限定措施降低气体流动对于被加热原材料的影响。本发明与普通的电加热炉、微波炉、光波炉、恒温水浴、恒温油浴等原理上有根本的区别，是通过利用空气流动状态改变作为加热源，既将风能转换成热能，采用空气循环为传热方式。所述的空气动力加热炉的组成主要包括炉体和动力装置，在炉体内设置导流板，主要用于分割叶轮的吸气和排气的通道，所述导流板与炉体后壁平行布置，在导流板与炉壁之间的间隙构成气体从四周到中间的循环通道。所述动力装置主要包括电机、和叶轮，电机前端伸入炉体内，叶轮安装在炉内的电机轴端，形成叶轮水平悬臂结构，电机驱动叶轮旋转，电机启停由控制元件控制。

本发明顺应社会不断提升的加热的质量、安全及环保健康的要求，提出一种空气动力加热炉，将风能转换成热能，能大幅度降低电能的消耗，并提高加热质量、降低有害排放物。同时解决原有空气动力炉无法实现小型化的难题。

本发明通过电机带动叶轮旋转，将空气从叶轮中心吸入沿叶轮切向甩出，经过后壁和后导流板形成的腔体，顶壁、两侧壁与另一导流板的间隙形成的通道，瞬间进入炉体的内炉腔，实现风能向热能的转换。气体在炉内腔的流动存在层流和紊流，层流的流动主要以沿着炉侧壁和顶壁流动，遇到炉门平滑回归到叶轮为中心点。通过紊流的作用保证气体流动经过路内腔每个角落。

本发明将风能转换成热能通过两个途径：一个途径是高速空气流动过程摩擦生热；另一个途径是空气流速、压力发生激变形成机械能向热能转化。

本发明通过调节叶轮的转速实现炉内温度调节，并能将炉内温度控制在±1℃以内。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：

1）空气动力炉的加热原理是采用风能转换，热能的产生于基于叶轮、炉壁与空气摩擦发热和空气流动流速、压力变化所致，由于空气的循环流动，在炉内的加热与热风循环是同时进行的，有利于实现炉体内温度场的高度均匀性，同时可省略电热管等加热元件，减少保持温场均匀性的部件，大大减少了局部高温点、炉体热容和炉体热桥，从而减少了能量消耗，达到了节能效果。

2）本发明是一种空气动力炉小型化技术，新型高效的加热炉，与普通的电加热炉、微波炉、光波炉、恒温水浴、恒温油浴等原理上有根本的区别。其加热效率高（较外电加热炉节能30～50%），维护简单，加热方式安全、环保、快速，不存在潜在的材料损害。该产品进入市场取代目前的电加热炉、微波炉、光波炉、恒温水浴、恒温油浴，将大大降低电能的消耗，提高加热质量和效率，符合当前节能减排的要趋势，对我国的经济建设有着长远意义。

3）本发明相对于大型空气动力加热炉重点解决风速较高噪音较大的难题和叶轮尺寸缩小较困难的难题，保证适应各种被加热工件和材料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为炉体的结构示意图；

图3炉内气体流动方向示意图；

图4叶轮的结构示意图；

图5为图4的A向视图；

图6导流板支撑架主视图。

图7导流板支撑架B-B视图

图中：

1、后防护板；2、炉体；3、叶轮；4、导流板；5、电机；6、导流板支架；7炉门。

下面结合上述附图，对本发明的实施进行详细说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括后防护板1、炉体2、叶轮3、导流板4、电机5、导流板支架6、炉门7。后盖1是为了暗装电机5保证整体外型美观，为板式结构；炉体2为方形结构，电机5采用轴端风冷电机。叶轮3采用离心式叶轮。

炉体2为框形结构。在所述炉体2的后壁板的中部有叶轮轴的安装孔。电机5固定在炉体2后壁板外表面；电机5输出轴的与叶轮轴联接。叶轮3位于炉体2内。导流板4通过导流板支架6安装在炉体内，并固定在炉体2后壁板内表面上。所述导流板4与叶轮3相邻的两个表面之间的间距为5～10mm；导流板中心有进风孔与叶轮3的中心同心。环形的叶轮支架6的圆周上均布有多个气流孔，并且多个气流孔截面积的总和为叶轮外圆周面积的1～2倍。所述导流板的外圆周有轴向凸出的导流边，并且该导流边朝向该炉体内墙；所述导流边的轴向长度为10～30mm。所述导流边为直角边，以增大紊流，提高加热均匀性和加热材料的加热深度。

在炉体2的后壁板上有测温孔。作为测温用的铂电阻装入所述测温孔内，以测量炉体内的温度。在炉体的侧壁上有安全孔。

所述炉体2为用碳钢制成的矩形的开口框架结构，并且该炉体2的壳体均为夹层，在所述炉体的夹层内有岩棉或硅酸铝陶瓷纤维制成的保温层，该保温层的厚度为30～70mm。炉体的两层夹层之间通过连接板固连。所述连接板上分布有隔温孔，以阻隔热量沿该连接板传递，提高炉体夹层的热阻，减少该炉体夹层的热桥作用。

本实施例中，所述保温层采用岩棉制成，厚度为50mm。

炉体2的正面有炉门7，炉门内表面有保温层。炉门7与炉体的配合采用凹凸相嵌配合的方式，以减少密封材料的使用，即使炉门上的凸面与炉壁上的凹面相互嵌合。在炉体后壁板外有后防护板1。

所述导流板为用碳钢制成的方形或圆形板。在所述导流板的中心有圆形的进风孔；该进风孔的孔径与叶轮的内径相同。

所述导流板上的导流边的四边与炉体侧壁之间有间距，该间距形成的环形气流通道的截面积与炉体内腔横截面积之比=1：3～20。当各导流板之间的间隙通道的截面积与炉腔截面积的比值比值小于1：20时，间隙内压力较大，振动增大必然会增加噪音，当比值大于1：3时，间隙内压力较小，同样会降低能量输入效率，影响加热炉加热效率。本实施例，环形气流通道的截面积与炉体内腔横截面积之比=1：8，当叶轮转速为3000转/分时，炉内温度能够达到常温～300℃。

所述叶轮采用强前弯多叶通风机叶轮，其叶片是前向式，叶片进出口宽度相同且相对宽度大，叶片入口相对直径大，具有压力系数高，流量系数大、噪音较低、通风效率低的特点。所述的叶片弧度为110°-175°，出口叶片角β_b2为5°-35°，进口叶片角为β_b1=5°-38°，叶轮内径d：外径比D=0.7-0.8。本实施例的进入口叶片角β_b2、β_b1均设计成5°，宽度比b/D₂为0.15。

Claims

1.一种空气动力加热炉，其特征在于，包括后防护板、炉体、叶轮、导流板、电机、导流板支架、炉门；在所述炉体的后壁板的中部有叶轮轴的安装孔；电机固定在炉体后壁板外表面；电机输出轴的与叶轮轴联接；叶轮位于炉体内；导流板通过导流板支架安装在炉体内，并固定在炉体后壁板内表面上；所述导流板与叶轮相邻的两个表面之间的间距为5～10mm；导流板中心有进风孔与叶轮的中心同心；环形的叶轮支架的圆周上均布有多个气流孔，并且多个气流孔截面积的总和为叶轮外圆周面积的1～2倍；所述导流板的外圆周有轴向凸出的导流边，并且该导流边朝向该炉体内墙；所述导流边的轴向长度为10～30mm；所述导流边为直角边，以增大紊流，提高加热均匀性和加热材料的加热深度。

2.如权利要求1所述空气动力加热炉，其特征在于，在炉体的后壁板上有测温孔；作为测温用的铂电阻装入所述测温孔内，以测量炉体内的温度；在炉体的侧壁上有安全孔。

3.如权利要求1所述空气动力加热炉，其特征在于，所述炉体的壳体均为夹层，在所述炉体的夹层内有岩棉或硅酸铝陶瓷纤维制成的保温层，该保温层的厚度为30～70mm；炉体的两层夹层之间通过连接板固连；所述连接板上分布有隔温孔，以阻隔热量沿该连接板传递，提高炉体夹层的热阻，减少该炉体夹层的热桥作用。

4.如权利要求1所述空气动力加热炉，其特征在于，所述导流板为方形或圆形板；在所述导流板的中心有圆形的进风孔；该进风孔的孔径与叶轮的内径相同。

5.如权利要求1所述空气动力加热炉，其特征在于，所述导流板上的导流边的四边与炉体侧壁之间有间距，该间距形成的环形气流通道的截面积与炉体内腔横截面积之比=1：3～20。

6.如权利要求1所述空气动力加热炉，其特征在于，所述叶轮采用强前弯多叶通风机叶轮，其叶片的弧度为110°～-175°，出口叶片角β_b2为5°～35°，进口叶片角为β_b1=5°～38°，叶轮内径d：外径比D=0.7～0.8。