CN106282527A - 一种用于环形部件加热的加热炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于环形部件加热的加热炉，包括炉体、热媒驱动部件、支撑件、导流部件和中空柱体；本发明中的热媒介质部分经导流部件喷至环形部件的外周面，部分流经中空柱体的内腔，经中空柱体上的第二热媒通道喷吹至轴承的内周面，对轴承的内周面进行加热。这样中空柱体在一定程度上起到分流气体的作用，并且中空柱体的上端面为封闭结构，将流动气流均转化为有效的热交换气流，并限制在轴承表面换热空间。获得轴承换热区域气流的高雷诺数，获得轴承表面与气流的高换热速率，相同体积流量下流速成倍增加将流动气流均转化为有效的热交换气流；相同流速下，体积流量大幅缩减，气流升温速率成倍增加进而提高了加热功效，电加热器功率大幅度降低。

Description

一种用于环形部件加热的加热炉
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种用于环形部件加热的加热炉。
背景技术
目前，风力发电机大型轴承等环形件一般通过热套安装方法组装于电机轴等部件上。所谓热套安装方法是指安装前将轴承放入热液体或热气体中进行加热，利用热胀冷缩原理使轴承内径膨胀变大，将膨胀变大的轴承套装于电机轴上，待温度降低后轴承便固定于电机轴上。其中，轴承一般在加热炉中进行加热，加热炉中通常使用空气作为热媒介质，以下给出了现有技术一种加热炉设备的具体结构。
加热炉包括炉体，炉体内部设置有风机(如：风扇)装置、加热部件、支撑部件，其中风机装置一般为离心风机和驱动离心风机转动的电机，主要用于驱动炉体内部的空气循环流动，加热部件用于对炉体内部循环流动的空气进行加热，支撑部件主要用于支撑轴承。对于大型轴承其内径比较大，故内径围成的空间也相对比较大，通流面积相应比较大，通流面积越大相应风机装置中电机的功率也就越大，单位时间内能耗比较高。
为了尽量降低能耗，一般还进一步在轴承内腔中设置绝热封闭柱体，绝热封闭柱体用来封闭传统加热炉离心风机下方远离大型轴承受热面的轴承部件内圈空间，以及横掠轴承后的负压汇流空间区域，利用这个空间在炉内中央设置一个柱形绝热封闭腔体，同时腔体作为大型轴承受热面导流喷吹装置气流蓄积的“压力前池”，作为获得高速气流“均一化”喷吹装置入口气流导流提速所必须的结构环节，并将“流动气流”均转化为“有效热交换气流”，限制在轴承表面换热空间。所谓有效的热交换气流是指：离心风机驱动的流动气流均被限制接触冲击下表面、外表面、内表面、冲刷横掠上表面，均参与换热，汇流离心风机吸风口。即有效空间体积大幅缩减，离心风机驱动功率与“有效热交换气流”速度比值大幅降低，换热速率大幅度提升。
但是，在实际应用过程中发现，设置有上述柱形绝热封闭腔体的加热炉在对不同型号轴承进行加热时，其加热效率相差比较大，通常对直径较大的轴承加热效率较高，而对直径相对较小、壁较厚的轴承加热效率比较低，不能发挥绝热封闭腔体的作用。
另外，面对直径大尺度环形部件在中心区域设置绝热腔体，占据加热炉本体较大径向空间，会导致装置本体整体径向尺度过大，甚至超出运输允许宽度，对运输和移动工厂使用带来极大困难。
故，如何解决上述技术问题，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于环形部件加热的加热炉，包括炉体，所述炉体围成密闭加热空间，所述炉体内安装有热媒驱动部件和环形部件的支撑件，所述炉体内部还设有以下部件：
导流部件，包括顶板和自所述顶板周向竖直向下延伸的环形导流板，所述顶板、所述环形导流板分别与所述炉体的相应内壁形成热媒通道，所述顶板与热媒驱动部件相对的位置设有回流通孔；所述环形导流板套设于环形部件的外围，并且具有若干径向延伸的第一热媒通道，各所述第一热媒通道正对所述环形部件的外周面；
中空柱体，设于环形部件的内部，且二者周向具有预定间距，所述中空柱体的上端面为封闭结构，环形部件内周面下缘与中空柱体的外周壁为封闭结构，并且所述中空柱体的内腔连通所述环形导流板与所述炉体的底壁形成的热媒通道，所述中空柱体设置有径向延伸的第二热媒通道，所述第二热媒通道与环形部件内周面相对。
可选的，所述支撑件包括支架和支撑平台，所述支撑平台通过所述支架支撑于所述炉体的底壁，所述环形部件和所述中空柱体均支撑于所述支撑平台的上表面，所述环形导流板的下表面和所述中空柱体的下表面均与所述支撑平台周向贴合密封；所述支撑平台与所述炉体底壁之间形成的热媒通道通过所述支撑平台的内部连通所述中空柱体的内腔。
可选的，所述支撑平台与所述中空柱体内腔相对应的位置设置有通孔，所述支撑平台与所述炉体的底壁形成的热媒通道通过所述支撑平台上的通孔连通所述中空柱体的内腔。
可选的，自下而上，所述中空柱体包括支撑段、分流段和顶段，所述第二热媒通道至少开设于所述分流段的周壁；所述支撑段的底部与所述支撑平台周向密封接触，所述顶段具有顶盖，所述顶盖为封闭结构。
可选的，所述支撑段包括环形基座，所述环形基座的外缘周向均匀设置有水平支脚，所述环形部件支撑于所述水平支脚，并且所述水平支脚上表面设置有与所述环形部件配合定位的定位部件。
可选的，所述定位部件为止口，当所述环形部件安装于所述水平支脚上时，所述环形部件的内周面抵靠至少一个所述止口的外壁。
可选的，沿径向，所述止口相对所述水平支脚位置可调。
可选的，所述环形基座内部还均设有提取座，所述提取座上设置有螺纹孔或螺纹柱，所述提取座通过支架连接所述环形基座内表面。
可选的，自上而下，所述环形基座的内孔包括大径段和小径段，大径段和所述小径段通过台阶面连接，所述分流段的下端部为配合段，所述配合段的外径大于所述小径段内径，并且小于所述大径段的内径，组装时所述配合段套装于所述大径段内部并且支撑于所述台阶面。
可选的，所述分流段在各第二热媒通道进口和出口位置周围均设置有径向延伸的整流片，相应所述整流片周向分别围成内部整流通道和外部整流通道，所述中空柱体内部的热媒介质依次经内部整流通道、相应所述第二热媒通道和外部整流通道喷射至所述环形部件的内周面。
可选的，所述分流段包括筒本体，所述筒本体设置有若干平形布置的环形整流片，以及若干平行布置的纵向整流片，各所述环形整流片和所述纵向整流片将所述筒本体的内表面和外表面划分为若干栅格结构，各所述第二热媒通道设置于所述筒本体，且对应相应所述栅格结构的中心；
并且各所述环形整流片位于所述筒本体内的端部为向下弯折的导流弧。
可选的，所述顶盖的外径大于各所述分流段上的整流片的外径，并且所述顶盖的外缘段为向下的折弯段。
可选的，所述顶段、所述支撑段和所述分流段三者中至少所述顶段与其余两者为分体结构，所述支撑段和所述分流段为一组，其组数至少为两个，各组自下往上依次叠置，各环形部件分别支撑于相应所述支撑段上，所述顶段的数量为一个，所述顶段扣合于最上层一组所述分流段的上部。
可选的，所述顶段、所述支撑段和所述分流段三者为分体结构。
可选的，所述支撑段的下表面和所述支撑平台的上表面其中一者设置有凸台，另一者设置有与所述凸台配合的凹槽。
可选的，所述环形导流板与所述炉体的周壁形成热媒通道内部均匀布置有第一加热部件，所述环形导流板与所述炉体的底壁形成的热媒通道内部均匀布置有第二加热部件。
可选的，所述热媒驱动部件为离心风机，所述离心风机吊装于中空柱体的上方，所述中空柱体的上端面为凹陷曲面，所述凹陷曲面的凹口朝向所述离心风机，并且位于离心风机的负压区或者负压区下方。
热媒介质在离心风机的驱动作用下，气体的流动路径为：气体自顶板与炉体顶壁之间的气流通道流动至各环形导流板与炉体周壁之间形成的热媒通道，部分气体经环形导流板上设置的第一热媒通道喷吹至轴承(环形部件)外周面，然后经顶板与轴承之间的开口返回至顶板与柱体之间，经顶板的回流通孔被离心风机吸收；另一部分气体经环形导流板与炉底盘之间的热媒通道流动至中空柱体的内腔，然后再由中空柱体上设置的第二热媒通道喷射至轴承的内周面，经中空柱体与轴承内表面之间的上端开口返回至顶板与中空柱体之间，经顶板的回流通孔被离心风机吸收。
从以上热媒介质的流动路径可以看出，本发明中的热媒介质部分流经中空柱体的内腔，经中空柱体上的第二热媒通道喷吹至轴承的内周面，对轴承的内周面进行加热。这样中空柱体在一定程度上起到分流气体的作用，并且中空柱体的上端面为封闭结构，将流动气流均转化为“有效热交换气流”，并限制在轴承表面换热空间。在相同离心风机功率下可以获得轴承换热区域气流的高雷诺数，获得高换热速率，总气流流动空间大幅度缩减，相同体积流量下流速成倍增加；相同流速下，体积流量大幅缩减，气流升温速率成倍增加，电加热器功率大幅度降低。
附图说明
图1为本发明一种实施例中加热炉的结构示意图；
图2为图1所示加热炉的爆炸图；
图3为图1所示加热炉部分部件的结构示意图；
图4为本发明中空柱体的支撑段的结构示意图；
图5为图4所示中空柱体的俯视示意图；
图6为本发明另一种实施例中支撑段的结构示意图；
图7为分流段的结构示意图；
图8为分流段展开结构示意图；
图9为加热炉内部局部部件的俯视示意图；
图10为分流段的局部剖视图；
图11为设置有整流片的中空柱体内腔气流的流动方向示意图；
图12为未设置整流片的中空柱体内腔气流的流动方向示意图；
图13为顶段的结构示意图。
其中，图1至图13中部件名称和附图标记之间的一一对应关系如下所示：
炉体1、炉底盘11、阶梯密封结构11a、炉盖12、阶梯密封结构12a、支撑件2、离心风机3、导流部件4、顶板41、导流弧41a、环形导流板42、导流弧42a、第一热媒通道4a、中空柱体5、第二热媒通道5a、凹口5b、支撑段51、台阶面51a、水平支脚511、止口512、提取座513、支架514、大径段515、小径段516、凹槽511a、凸台511b、分流段52、筒本体521、纵向整流片522、环形整流片523、导流弧5231、连接环524、顶段53、顶盖531、连接段532、折弯段5311、轴承6、第一加热部件7、第二加热部件8、悬吊部件9、间距器91、变频器10、热媒通道a、热媒通道b。
具体实施方式
针对现有技术中加热不同型号轴承加热炉效率不同的技术问题，本发明进行了大量试验和理论研究，研究发现了导致现有技术中轴承加热效率不同的主要问题为：柱形绝热封闭腔体仅适用于内径远远大于壁厚的环形部件，只有这样其才能够发挥针对环形薄壁受热构造狭窄流道强化换热的需求。当环形部件的内径尺寸较小(尤其当环形部件的内径小到200mm，径向厚度小到10mm以下)时，柱形绝热封闭腔体的存在意义大大降低。
在以上研究发现的基础上，本发明进一步探索并研究出一种适用于不同型号轴承进行加热且加热效率相对较高的技术方案。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明以环形部件为轴承为例介绍技术方案和技术效果，本领域内技术人员应当理解，环形部件也可以为其他零部件，故环形部件为轴承的限定不应限制本发明的保护范围。
请参考图1至图3，图1为本发明一种实施例中加热炉的结构示意图；图2为图1所示加热炉的爆炸图；图3为图1所示加热炉部分部件的结构示意图。
轴承6的结构特征为：径向截面为“T”字形状，轴承6外圈高度小于内圈高度，内外圈之间保持架中双列圆锥滚子轴承，轴承6外圈轴向有等距相当数量的通孔。大质量、大尺度(直径或轴承6部件当量厚度作为特征尺度)轴承6通过加热胀大轴承6方法进行装配，过盈配合的轴承6和轴实际装配时，要对轴承6圈部件进行加热，使内径尺寸经过加热膨胀后再装到主轴上，温度升高，整个轴承6将沿径向膨胀，当温度达到一定数值时，轴承6内圈的内径的膨胀量大于过盈量，即轴承6内圈内径直径等于主轴直径加上两者之间的装配间隙，轴承6即可装配到轴上。温度下降后轴承6内圈收缩与轴产生过盈将主轴抱紧，产生过盈配合。在这过程中轴承6实际所需的加热温度时根据轴承6与主轴配合的过盈值及轴承6与主轴热装的技术要求进行计算。具体计算可以参考以下描述：
过盈量与温度的关系由公式(1)确定
Δ＝aD(T—T0) (1)
其中：Δ为直径过盈量；a为材料的热膨胀系数；D为轴承6内圈内径；T为当量温度；T0为环境温度。
假设初始设计的过盈量为D，则需加热的温度为：T＝Δ/aD+T0；轴承6装配时的胀量不仅要满足过盈的要求，还要有一定的装配间隙才能将轴承6成功地套装到主轴上，轴承6加热结束到装配前还有取出、吊装、移动的过程热量损失，这一过程中温度要下降，那么加热温度还要提高一定的百分点，最终加热温度应该是：
T加热目标温度＝[(Δ+d)/aD+T0]*(1+b) (2)
其中：d为热装间隙；b为提高温度系数。
提高温度系数的数值与装配件的壁厚和结构有关，计算时适当调整。
加热炉包括炉体，用于轴承6加热的炉体围成密闭加热空间。一般炉体包括两部分：炉盖12和炉底盘11，炉盖12和炉底盘11在较低的高度弹性密封接触。炉盖12和炉底盘11两者上可以分别设置阶梯密封结构12a和阶梯密封结构11a，两者阶梯密封。炉体通常使用不锈钢材质，大大减少炉内杂质，避免炉体内壁高温被氧化影响炉体使用寿命，并且炉体内壁形成的氧化层在使用过程中容易脱落至被加热轴承6内部，造成被加热轴承6内部进入杂质，最终影响轴承6的使用。
加热炉的炉体内部设置有加热部件，加热部件主要用于对热媒介质进行加热，热媒介质可以为气体，例如空气、惰性气体等，也可以为液体介质，例如油、乙醇、水等，热媒介质可以根据被加热环形部件进行合理选择，只要能完成对环形部件的加热且不影响环形部件的正常使用即可。加热部件可以为不锈钢电热管，可以优选不锈钢电热管热套不锈钢材质的螺旋翅片，翅片本身带孔呈现波纹状，依靠螺旋波纹翅片在气流中的振颤、螺旋式依托电热管结构，电热管在炉体内布置与气流方向垂直，这样可以实现空气与电热管之间的“场协同度”较高的换热模式。本发明所述的“场协同度”是指空气流动速度场和温度场(热流场)之间的“场协同度”。在相同的速度和温度边界条件下，它们的协同程度愈好，则换热强度就愈高。
在以上空气流动速度场和温度场两者场协同度高的理论基础上，本发明所述加热炉进一步设置有热媒驱动部件和用于支撑环形部件的支撑件2，当热媒介质为气体时，热媒驱动部件可以为离心风机，离心风机吊装于炉盖的顶壁。当热媒介质为液体时，热媒驱动部件也可以为离心泵。
本发明中的加热炉的炉体内部还进一步包括导流部件4和中空柱体5，导流部件4包括顶板41和自顶板41周向竖直向下延伸的环形导流板42。顶板41和环形导流板42可以为一体结构，也可以为分体结构，即顶板41和环形导流板42可以通过法兰等连接部件或者加工工艺结合为一个整体。顶板41可以通过悬吊部件9固定于炉体顶壁。为了保障顶板41与炉体顶壁之间的间距，悬吊部件9还可以包括间距器91，间距器91设置于顶板41和顶壁之间。顶板41和环形导流板42分别与炉体的相应内壁形成热媒通道，即顶板41与炉体顶壁之间形成热媒通道，环形导流板42与炉体周壁、底壁之间形成热媒通道。图2中标注出了形成与顶板和顶壁之间的热媒通道a和形成于环形导流板42和炉体周壁之间的热媒通道b。顶板41与环形导流板42还可以通过导流弧41a连接，以减少热媒介质的流动阻力。
环形导流板42套设于环形部件的外围，并且具有若干径向延伸的第一热媒通道4a，各所述第一热媒通道4a正对环形部件的外周面。
中空柱体5设于环形部件的内部，也就是说，当环形部件组装于加热炉内部时，中空柱体5、环形部件和导流部件4三者自内向外依次套设，并且相邻两者之间具有预定间隙，以便形成预定热媒通道。此处将靠近加热炉竖直中心轴的位置定义为内，远离加热炉竖直中心轴的位置定义为外。
本发明所提供的中空柱体5的上端面为封闭结构，即上端面为封闭端面，当然该封闭端面可以为平面，也可以为曲面，后续将详细介绍一种具体的曲面结构。
本发明中环形部件的内周面下缘与中空柱体5的外周壁之间为封闭结构，即环形导流板42与炉体1底壁之间的热媒介质不能自中空柱体5和环形部件下缘流入二者之间。
中空柱体5的内腔连通环形导流板42与炉体的底壁形成的热媒通道，也就是说，环形导流板42与炉体的底壁之间的热媒可以进入中空柱体5的内腔。并且中空柱体5设置有径向延伸的第二热媒通道5a，第二热媒通道5a与环形部件内表面相对，这样中空柱体5内腔中的热媒通道可以通过第二热媒通道5a喷吹至环形部件的内周面。
另外，顶板41与热媒驱动部件相对的位置设有回流通孔，一般热媒驱动部件吊装于炉体顶壁的中心位置，回流通孔设置于顶板41的中心位置。
如图1所示，图中标出了加热炉在对环形部件进行加热时热媒介质的流动方向，热媒介质在离心风机3的驱动作用下，气体的流动路径为：气体自顶板41与炉体顶壁之间的气流通道流动至各环形导流板42与炉体周壁之间形成的热媒通道，部分气体经环形导流板42上设置的第一热媒通道4a喷吹至轴承6(环形部件)外周面，然后经顶板41与轴承之间的开口返回至顶板41与中空柱体5之间，经顶板41的回流通孔被离心风机吸收；另一部分气体经环形导流板42与炉底盘之间的热媒通道流动至中空柱体5的内腔，然后再由中空柱体5上设置的第二热媒通道5a喷射至轴承6的内周面，经中空柱体5与轴承内表面之间的上端开口返回至顶板41与中空柱体5之间，经顶板41的回流通孔被离心风机吸收。
第一热媒通道4a的进口还可以设置导流弧42a，导流弧42a为自进口向上弯折的折弯段，其作用为将周向竖直流动的部分气流倒入第一热媒通道4a内部。
从以上热媒介质的流动路径可以看出，本发明中的热媒介质部分流经中空柱体5的内腔，经中空柱体5上的第二热媒通道5a喷吹至轴承的内周面，对轴承的内周面进行加热。这样中空柱体5在一定程度上起到分流气体的作用，并且中空柱体5的上端面为封闭结构，将流动气流均转化为“有效热交换气流”，并限制在轴承6表面换热空间。在相同离心风机功率下可以获得轴承换热区域气流的高雷诺数，获得高换热速率，总气流流动空间大幅度缩减，相同体积流量下流速成倍增加；相同流速下，体积流量大幅缩减，气流升温速率成倍增加，电加热器功率大幅度降低。
所谓“有效热交换气流”是指：离心风机驱动的流动气流均被限制接触冲击下表面、外表面、内表面、冲刷横掠上表面，均参与换热，汇流离心风机吸风口。即有效空间体积大幅缩减，离心风机驱动功率与“有效热交换气流”速度的比值大幅降低，媒质传递能量的换热速率大幅度提升。这样柱体实现节能功效。大大增加了有效热交换气流。
试验证明，本发明中的加热炉结构在对直径比较大的环形部件和直径比较小的环形部件进行加热时，加热效率均比较高。尤其对于环形部件(如轴承)内径小、外径大、质量大的情况下发挥优势，流体介质流动径向路径会大大缩短，流体可以经过中空柱体5直接面对环形部件受热面，与现有技术在中心区域设置绝热腔体相比，本发明中加热炉中空柱体5占据径向空间比较小，大大降低了装置本体整体径向尺度，有利于符合运输允许宽度，对运输和移动工厂使用带来极大方便。
具体地，本发明中的支撑件2可以包括支撑平台22，支撑平台22固定于炉体的底壁，中空柱体5也支撑于支撑平台22的上表面，环形导流板42的下表面和中空柱体5的下表面均与支撑平台22上表面周向密封，环形导流板42的下表面和中空柱体5的下表面与支撑平台22贴合密封，轴承6与中空柱体5之间的空间通过支撑平台22与环形导流板42与炉体1的底壁之间的通道隔离。支撑平台22与炉体的底壁之间形成连通中空柱体5的内腔的热媒通道。热媒介质流过环形部件与炉体周壁之间通道后进入支撑平台与炉体底壁之间的通道，然后进入中空柱体5的内腔。
该实施例中中空柱体5和环形部件的下表面均与支撑平台22上表面周向密封，即中空柱体5和环形导流板42的下端部通过支撑平台22接触密封，这样环形导流板42的下端部的径向尺寸可以比较小，无需延伸至中空柱体5的外表面，降低环形导流板42的结构。
上述实施例中的支撑平台22可以通过支架21支撑于炉体的底壁，支架21具有预定高度，有利于支撑平台22与底壁之间热媒通道的形成。支架21可以为筒状支架，筒状支架的周向表面设置有若干通孔，筒状支架支撑于支撑平台22的中心位置。支撑平台22与筒状支架内腔相对应的位置设置有通孔(图中未示出)，支撑平台22与炉体的底壁形成的热媒通道通过支撑平台上的通孔连通中空柱体5的内腔。支架21也可以为立柱形式，各立柱沿等径圆周均匀布置，以稳定支撑支撑平台22。
筒状支架不仅结构简单，而且具有较高的支撑强度，即可以以较少的构件可以实现较大能力的支撑，加热炉构件数量比较少，可以相应提高装配精度和装配效率。
当然，支架21的结构不局限于本发明中的描述，还可以为其他形式，例如在支撑平台22的周向设置多个支架实现支撑。
对于中空柱体5的具体结构可以由多种形式，本发明中给出了一种优选的实施方式，具体描述如下。
请参考图4至图9、图13，图4为本发明中空柱体的支撑段的结构示意图；图5为图4所示中空柱体的俯视示意图；图6为本发明另一种实施例中支撑段的结构示意图；图7为分流段的结构示意图；图8为分流段展开结构示意图；图9为加热炉内部局部部件的俯视示意图；图13为顶段的结构示意图。
在一种优选的实施方式中，如图2所示，自下而上，中空柱体5可以包括支撑段51、分流段52和顶段53，第二热媒通道5a至少开设于分流段52的周壁，也就是说，支撑段51和顶段53可以开设第二热媒通道5a，也可以不开设。本发明中优选的实施例中各支撑段51不开设第二热媒通道5a，顶段53和分流段52开设有第二热媒通道5a。支撑段51的底部与支撑平台周向密封接触，顶段53具有顶盖531，顶盖531为封闭结构。
支撑段51、分流段52和顶段53三者可以为一体结构，可以为分体结构，支撑段51、分流段52和顶段53相邻端部具有配合组装的结构，即各段相邻的组装端部均具有配合部，组装时，相邻两者通过配合端部组装在一起。本发明优选三者为分体结构。具体地，支撑段51和分流段52可以为整体结构，两者与顶段53为分体结构，或者三者之间为分体结构。
具体地，请参阅图6，支撑段51可以包括环形基座，环形基座的外缘周向均匀设置有水平支脚511，环形部件支撑于水平支脚511的上表面，并且水平支脚511上表面设置有与环形部件配合定位的定位部件。这样通过定位部件，环形部件可以快速安装于水平支脚511上。
定位部件可以为止口512，当环形部件安装于水平支脚511上时，环形部件的内周面抵靠至少一个止口512的外壁。环形部件的内表面可以抵靠一个止口512，这样止口512的加工精度可以相对比较小，环形部件的安装灵活性比较高；当然环形部件的内表面也可以同时抵靠多个或者所有止口512，这样安装位置比较精确。止口512可以由安装于水平支脚511上的凸块形成。
为了使用不同内径环形部件的加热，止口512沿径向的位置可以调整，即沿径向，止口512与水平支脚511可相对滑动。这样，可以做到将不同内径、不同质量、不同膨胀量需求的环形部件放入同一台加热炉内部同时加热，可以做到同时出炉，或者分批次出炉，已根据生产装配的需要而作调整。
同理，为了实现支撑段51的快速安装，支撑段51的下表面和支撑平台的上表面其中一者设置有凸台，另一者设置有与凸台配合的凹槽。
请参考图4和图6，两图中分别给出了支撑段51的下表面设置凹槽511a和凸台511b的两种具体实施方式，相应地，支撑平台22上表面加工有凸台和凹槽。
当多层环形部件进行加热完毕后，需要将上层环形基座从加热炉中取出，以方便提取下层环形部件。通常此时环形基座的温度还是比较高的，为了使操作人员快速且安全地将环形基座从加热炉中取出，本发明还进行了如下设计。
请再次参考图5，环形基座内部还设有提取座513，提取座513上设置有螺纹孔或者螺纹柱，提取座513通过支架514连接于环形基座的内表面。这样，操作人员可以利用外部与提取座513上螺纹孔或螺纹柱相配合的工具，将提取座513取出加热炉。以提取座513上设置有螺纹孔为例，操作人员可以使用端部设置有与螺纹孔相配合的外螺纹部的提手，旋转提手将其外螺纹部插入螺纹孔的内部，然后提起提手，进而将支撑段51提取出加热炉。
对于环形基座和分流段52的安装，本发明给出了以下方式。
在一种具体实施例中，环形基座的内孔包括大径段515和小径段516，大径段515和小径段516通过台阶面51a连接，分流段52的下端部为配合段，配合段的外径大于小径段516的内径，并且小于大径段515的内径，组装时，配合段套装定位于大径段515内部。如图4所示，分流段的配合段底面抵靠于台阶面51a并且支撑于台阶面51a上。
该实施方式环形基座和分配段的组合结构比较简单，且对热媒流体的阻力比较小。
同理，各相邻分流段、分流段与顶段之间均可以采用以上连接方式，即分流段的两端部设置连接环524，顶段的下端部也设置连接段532，实现相互套装连接。
本发明还进一步对第二热媒通道5a喷射出的气流的方向进行了研究，如图12给出了第二热媒通道5a喷射出的气流的方向。从图12中可以看出，由第二热媒通道5a喷射出的气流的方向是错乱无序的，这样是非常不利于环形部件内周面均匀受热，且换热效率比较低。
为了解决上述环形部件内周面受热不均匀且换热效率较低的技术问题，本发明进一步对中空柱体5的结构进行了改进。
在一种具体实施方式中，上述各实施例中分流段52在各第二热媒通道5a进口和出口位置周围均设置有径向延伸的整流片，相应整流片周向分别围成内部整流通道和外部整流通道，中空柱体5内部的热媒介质依次经内部整流通道、相应第二热媒通道5a和外部整流通道喷射至环形部件的内周面。
结合图11，图11给出了设置整流片后热媒介质由中空柱体5内腔经第二热媒通道5a流出的气流方向，从图11中可以看出，经过纵向整流片522对流体介质梳理，各热媒介质基本沿径向流出，即统一调整为径向水平冲击环形部件的内表面，实现环形部件内周面温度场与流体介质流场的协同，提高对流换热速率。
进一步地，请参考图7-图11，分流段52包括筒本体521，筒本体521设置有若干平形布置的环形整流片523，以及若干平行布置的纵向整流片522，各环形整流片523和纵向整流片522将筒本体521的内表面和外表面划分为若干栅格结构，各第二热媒通道5a设置于筒本体521，且对应相应栅格结构的中心。并且各环形整流片523位于所述筒本体内的端部为向下弯折的导流弧5231，以利于将部分气流由竖直流向导成水平流向。
该整流片设置比较简单，且有序。
上述各实施例中，请参阅图13，顶盖531的外径大于各分流段52上的整流片的外径，并且顶盖531的外缘段为向下的折弯段5311。这样有利于靠近顶盖531的第二热媒通道5a流出的气体喷至环形部件的内周面，避免气流不喷吹至环形部件内周面而直接由顶盖531与环形部件之间流出现象发生，提高环形部件的受热效率。
如前文所述，支撑段51、分流段52和顶段53可以为分体结构。具体地，顶段53、支撑段51和分流段52三者中至少顶段53盖与其余两者为分体结构，支撑段51和分流段52为一组，其组数至少为两个，各组自下往上依次叠置，各环形部件分别支撑于相应支撑段51上，顶段53的数量为一个，顶段53扣合于最上层一组分流段52的上部。
这样，通过组装支撑段51和分流段52的数量，可以在同一加热炉中同时实现两个或者两个以上环形部件同时加热。即根据环形部件(如轴承)生产装配需求，相应的增减环形部件支撑段51与分流段52的个数，如：仅加热一台环形部件可以使用一台环形部件支撑段51和分流段52就能完成加热工艺要求。
相应的，当需要同时加热两个环形部件时，可以在底层分流段52的上面增加支撑段51和分流段52。
另外，顶段53、支撑段51和分流段52三者为可拆结构时，可以根据环形部件的高度，适当增加分流段52的数量以适应不同高度环形部件的加热需求，增加加热炉使用的灵活性。
本发明中空柱体5的上端面为凹陷曲面，凹陷曲面的凹口5b朝向离心风机，并且位于离心风机的负压区或者负压区下方。也就是说，上端面在离心风机负压区形成一开口向上的凹腔，凹腔扩大了离心风机负压区容纳气体的量。优选的，凹口5b中心正对离心风机中心。
当离心风机加速转动时，因凹口5b内部存储有一定量的气体，凹口5b内部的气体可以避免负压区的气体瞬时被吸空，或者位于负压区附近的凹口5b内部气体可以迅速向负压区补充气体，同样可以避免负压区气体瞬时吸空，也就是说，可以避免负压区压力骤降，降低负压区与周向区域的压力差，有利于周向气体缓缓流向负压区，避免气体流速过快出现空响、振动现象的发生。并且负压区压力变化比较小，这样与离心风机叶片相连的轴系外部气压与离心风机叶片下方负压区之间的压差就比较小，相应作用于离心风机轴上的向下的作用力就比较小，轴承6需要抵消该向下轴向力而承受的向上的轴向力也相应比较小，也就是说，因离心风机加速轴承6所增加的轴向力比较小，轴承6所承受的摩擦力也相应比较小，大大降低了轴承6的磨损，提高了轴承6的使用寿命。
当离心风机减速运行时，因凹口5b的存在扩大了负压区的空间，自周边汇聚至负压区的气体可以压缩至凹口5b，与现有技术相比，相同减速条件下汇集至负压区的气体量相同，但是因本发明中存在凹口5b故气体压缩空间比较大，压缩后气体产生的压强比较小，相应地压缩气体对离心风机叶轮产生的向上的轴向力就比较小，轴承6所承受的克服该向上轴向力F1的反作用力也就相应比较小，降低轴承6在承受比较高的轴向力F1的条件下高速运行，尽量降低轴承6的磨损，提高轴承6的使用寿命。
再请参阅图1、图3，加热炉中一般还设置有第一加热部件7和第二加热部件8，第一加热部件7设置于环形导流板42与炉体的周壁形成热媒通道内部，当热媒介质流过环形导流板42与炉体周壁之间的热媒通道时被加热。第二加热部件8设置于环形导流板42与炉体的底壁形成的热媒通道内部，对流过环形导流板42与炉体的底壁之间的热媒介质进行加热。
第二加热部件8用于补偿径向内侧流体能量，控制内侧温度与外侧温度大小关系。依靠图11所示的内侧通流空间结构实现对流体介质的环形加热空间的构建、装置上盖环形流道内径向气流的分配、输运、径向向心整流去面对环形部件的外表面，实现流体介质对外表面的能量传递。
进一步地，请参阅图3，为了满足加热炉不同温度的需求，还可以通过温控器调节加热器(第一加热部件7和第二加热部件8)的加热功率输出，并且通过设置变频器10来调节离心风机的风量、风速以改变气体和加热器的换热速率。
需要说明的是，本发明所述的第一、第二等词仅为了区分结构和功能相同或类似的两个以上的部件，不表示对顺序的某种特殊限定。
以上对本发明所提供的一种用于环形部件加热的加热炉进行了详细介绍。本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.一种用于环形部件加热的加热炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)围成密闭加热空间，所述炉体(1)内安装有热媒驱动部件和环形部件的支撑件(2)，其特征在于，所述炉体(1)内部还设有以下部件：
导流部件(4)，包括顶板(41)和自所述顶板(41)周向竖直向下延伸的环形导流板(42)，所述顶板(41)、所述环形导流板(42)分别与所述炉体(1)的相应内壁形成热媒通道，所述顶板(41)与所述热媒驱动部件相对的位置设有回流通孔；所述环形导流板(42)套设于环形部件的外围，并且具有若干径向延伸的第一热媒通道(4a)，各所述第一热媒通道(4a)正对所述环形部件的外周面；
中空柱体(5)，设于环形部件的内部，且二者周向具有预定间距，所述中空柱体(5)的上端面为封闭结构，环形部件内周面下缘与所述中空柱体(5)的外周壁为封闭结构，并且所述中空柱体(5)的内腔连通所述环形导流板(42)与所述炉体(1)的底壁形成的热媒通道，所述中空柱体(5)设置有径向延伸的第二热媒通道(5a)，所述第二热媒通道(5a)与环形部件内周面相对。
2.如权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述支撑件(2)包括支架(21)和支撑平台(22)，所述支撑平台(22)通过所述支架(21)支撑于所述炉体(1)的底壁，所述环形部件和所述中空柱体(5)均支撑于所述支撑平台(22)的上表面，所述环形导流板(42)的下表面和所述中空柱体(5)的下表面均与所述支撑平台(22)周向贴合密封；所述支撑平台(22)与所述炉体(1)底壁之间形成的热媒通道通过所述支撑平台(22)的内部连通所述中空柱体(5)的内腔。
3.如权利要求2所述的加热炉，其特征在于，所述支撑平台(22)与所述中空柱体(5)内腔相对应的位置设置有通孔，所述支撑平台(22)与所述炉体(1)的底壁形成的热媒通道通过所述支撑平台(22)上的通孔连通所述中空柱体(5)的内腔。
4.如权利要求2所述的加热炉，其特征在于，自下而上，所述中空柱体(5)包括支撑段(51)、分流段(52)和顶段(53)，所述第二热媒通道(5a)至少开设于所述分流段(52)的周壁；所述支撑段(51)的底部与所述支撑平台(22)周向密封接触，所述顶段(53)具有顶盖(531)，所述顶盖(531)为封闭结构。
5.如权利要求4所述的加热炉，其特征在于，所述支撑段(51)包括环形基座，所述环形基座的外缘周向均匀设置有水平支脚(511)，所述环形部件支撑于所述水平支脚(511)，并且所述水平支脚(511)上表面设置有与所述环形部件配合定位的定位部件。
6.如权利要求5所述的加热炉，其特征在于，所述定位部件为止口(512)，当所述环形部件安装于所述水平支脚(511)上时，所述环形部件的内周面抵靠至少一个所述止口(512)的外壁。
7.如权利要求6所述的加热炉，其特征在于，沿径向，所述止口(512)相对所述水平支脚(511)位置可调。
8.如权利要求5所述的加热炉，其特征在于，所述环形基座内部还均设有提取座(513)，所述提取座(513)上设置有螺纹孔或螺纹柱，所述提取座(513)通过支架(514)连接所述环形基座内表面。
9.如权利要求5所述的加热炉，其特征在于，自上而下，所述环形基座的内孔包括大径段(515)和小径段(516)，所述大径段(515)和所述小径段(516)通过台阶面(51a)连接，所述分流段(52)的下端部为配合段，所述配合段的外径大于所述小径段(516)内径，并且小于所述大径段(515)的内径，组装时所述配合段套装于所述大径段(515)内部并且支撑于所述台阶面(51a)上。
10.如权利要求4所述的加热炉，其特征在于，所述分流段(52)在各第二热媒通道(5a)进口和出口位置周围均设置有径向延伸的整流片，相应所述整流片周向分别围成内部整流通道和外部整流通道，所述中空柱体(5)内部的热媒介质依次经内部整流通道、相应所述第二热媒通道(5a)和外部整流通道喷射至所述环形部件的内周面。
11.如权利要求10所述的加热炉，其特征在于，所述分流段(52)包括筒本体(521)，所述筒本体(521)设置有若干平形布置的环形整流片(523)，以及若干平行布置的纵向整流片(522)，各所述环形整流片(523)和所述纵向整流片(522)将所述筒本体(521)的内表面和外表面划分为若干栅格结构，各所述第二热媒通道(5a)设置于所述筒本体，且对应相应所述栅格结构的中心；
并且各所述环形整流片(523)位于所述筒本体(521)内的端部为向下弯折的导流弧(5231)。
12.如权利要求10所述的加热炉，其特征在于，所述顶盖(531)的外径大于各所述分流段(52)上的整流片的外径，并且所述顶盖(531)的外缘段为向下的折弯段(5311)。
13.如权利要求4所述的加热炉，其特征在于，所述顶段(53)、所述支撑段(51)和所述分流段(52)三者中至少所述顶段(53)与其余两者为分体结构，所述支撑段(51)和所述分流段(52)为一组，其组数至少为两个，各组自下往上依次叠置，各环形部件分别支撑于相应所述支撑段(51)上，所述顶段(53)的数量为一个，所述顶段(53)扣合于最上层一组所述分流段(52)的上部。
14.如权利要求13所述的加热炉，其特征在于，所述顶段(53)、所述支撑段(51)和所述分流段(52)三者为分体结构。
15.如权利要求4所述的加热炉，其特征在于，所述支撑段(51)的下表面和所述支撑平台(22)的上表面其中一者设置有凸台，另一者设置有与所述凸台配合的凹槽。
16.如权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述环形导流板(42)与所述炉体(1)的周壁形成热媒通道内部均匀布置有第一加热部件(7)，所述环形导流板(42)与所述炉体(1)的底壁形成的热媒通道内部均匀布置有第二加热部件(8)。
17.如权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述热媒驱动部件为离心风机，所述离心风机吊装于中空柱体(5)的上方，所述中空柱体(5)的上端面为凹陷曲面，所述凹陷曲面的凹口(5b)朝向所述离心风机，并且位于离心风机的负压区或者负压区下方。
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