CN203960282U - 环形部件的加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种环形部件的加热炉，其在炉体内自上而下依次设有第一、第二和第三导流隔板，在炉体的顶部内壁、第一、第二、第三导流隔板和炉体的底部内壁之间依次构成第一、第二、第三和第四气流通道，第二和第四气流通道中设有气流加热加速器，在第一和第二导流隔板间设有第一离心式叶轮，环形部件的上、下表面及外侧壁与炉体的顶部、底部内壁及内侧壁构成第五气流通道，第一离心式叶轮驱动气体循环流动，气体从第一离心式叶轮的出风口进入第二气流通道，经气流加热加速器后与环形部件的内侧壁撞击，之后依次流经第三、第四气流通道、第五气流通道和第一气流通道后进入第一离心式叶轮的入风口。其能对环形部件有针对性加热、能耗相对更低。

Description

环形部件的加热炉

技术领域

本实用新型涉及加热炉，尤其涉及环形部件的加热炉。

背景技术

在对某些环形部件进行机械装配前，有时需要对该环形部件进行加热，其中比较典型的环形部件是轴承。在风力发电机组的制造领域，在被称为“热套安装”的工艺中就需要对大质量、大尺寸的轴承进行加热。

目前普遍采用电阻加热炉对环形部件进行加热，电阻加热炉以循环流动的热空气作为传热介质，当气流通过电热元件表面时，气流以对流换热的方式将热量带走，再以对流换热的方式把热量传给轴承，它采用的是以热空气作为传热介质对轴承表面对流传热为主、以辐射传热为辅的复合传热方式。如图1所示，其为现有加热炉的结构示意图，现有加热炉的炉体被分为炉盖11′和炉底盆12′两部分，在炉盖11′的顶部中心位置设置炉用电机10，炉用电机10的转轴上连接有离心式叶轮4，炉底盆12′内设有用于支撑环形部件5的环形部件支撑件56，炉盖11′下方通过导流板拉杆301吊有第一导流板302，第一导流板302水平设置，第一导流板302的边缘连接有第二导流板303，第二导流板303呈筒形，第二导流板303被分成上下两个部分，当炉盖11′和炉底盆12′对接盖合后，第二导流板303的上下两部分也对接而构成一个整体，在第一导流板302与炉盖11′之间设有加热器6。在工作时，炉用电机10带动离心式叶轮4转动，离心式叶轮4驱动气体沿图中箭头所示方向循环流动，加热器6对气体进行加热，气体与环形部件5的表面进行对流传热。

在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1、炉体内用于与环形部件换热的气体占炉体内所有气体的比例较低，即炉体内有较大一部分气体实际没有与环形部件对流传热，加热炉对于环形部件来说并不紧凑，造成加热炉的能耗很大，换热速率却很低。特别是当气流的流速越高时，气流越是会优先走“阻碍更小”的路径，这样环形部件的表面实际上并没有得到流场中高速气流区域的热空气的直接冲刷，因此加热炉对环形部件的加热效率较低，环形部件的升温较慢。

2、热空气在经过环形部件时，是从外向内“横掠”环形部件，而环形部件的内侧壁才是装配面，在现有技术中环形部件的内侧壁却成了热空气流的背风面，环形部件的内侧壁没有得到热空气流的直接充分冲刷，因此，现有的加热炉对环形部件的表面的加热缺乏针对性，没有结合环形部件本身的结构特点进行设计。

3、热空气在流过环形部件的外侧壁、上表面和下表面时，仅仅是“横掠”而过，气流对这些表面的冲刷缺乏方向性，根据强化传热的场协同理论，这样的冲刷方式使这些表面处的对流换热的场协同性较差，这些表面的传热系数较小，造成了加热炉的能耗较大。

4、热空气在经过环形部件时，会依次的流经几个表面，由于气流在冲刷过程中会放热而降温，因此，对不同表面进行冲刷的热空气的温度并不相同，且对同一表面的不同位置进行冲刷的热空气的温度也不相同，所以总体上来说，用来冲刷环形部件的各位置的气流的品质(气流流速和气流温度)存在较大的差异，环形部件的受热并不均匀，造成环形部件的热应力径向不对称，必然导致环形部件的不对称变形以及径向变形不是最大化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对环形部件有针对性地加热、能耗相对更低、对环形部件的加热效率相对更高的环形部件的加热炉。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种环形部件的加热炉，其包括炉体、第一离心式叶轮以及驱动所述第一离心式叶轮的炉用电机，在所述炉体内自上而下依次设有第一导流隔板、第二导流隔板和第三导流隔板，在所述炉体的顶部内壁、第一导流隔板、第二导流隔板、第三导流隔板和所述炉体的底部内壁五者之间自上而下依次构成第一气流通道、第二气流通道、第三气流通道和第四气流通道，在所述第二气流通道和第四气流通道中均设有气流加热加速器，所述第一离心式叶轮设置在所述第一导流隔板和第二导流隔板之间，环形部件的内侧壁与所述第一导流隔板的外边缘和第三导流隔板的外边缘抵接，环形部件的上表面、下表面及外侧壁与所述炉体的顶部内壁、底部内壁及内侧壁构成第五气流通道，所述第一离心式叶轮驱动气体循环流动，气体从第一离心式叶轮的出风口进入第二气流通道，经过气流加热加速器后与环形部件的内侧壁撞击，之后依次流经第三气流通道、第四气流通道、第五气流通道和第一气流通道后进入第一离心式叶轮的入风口。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述气流加热加速器可以包括两个加热加速环，所述加热加速环具有呈环形的隆起表面，所述两个加热加速环的隆起表面相对设置，在所述加热加速环的内部设有热源，所述第二气流通道中的两个加热加速环分别固定在所述第一导流隔板的下表面和所述第二导流隔板的上表面上，所述第四气流通道中的两个加热加速环分别固定在所述第三导流隔板的下表面和所述炉体的底部内壁上。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述隆起表面的位于隆起表面顶部的内侧的部分为第一环形表面，所述隆起表面的位于隆起表面顶部的外侧的部分为第二环形表面，所述第一环形表面的径向宽度可以小于所述第二环形表面的径向宽度。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述第一环形表面的坡度可以自内向外先变大后变小，所述第二环形表面的坡度可以自外向内先变大后变小。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述隆起表面的位于隆起表面顶部的内侧的部分为第一环形表面，所述隆起表面的位于隆起表面顶部的外侧的部分为第二环形表面，所述热源可以埋设在所述第二环形表面下。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述第二环形表面上可以设有多个换热孔，所述换热孔连通至所述热源的表面。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述多个换热孔在所述第二环形表面上可以呈多圈分布，所述各圈换热孔在所述第二环形表面上可以呈叉排布置。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述多个换热孔中位于外侧的换热孔的深度可以深于位于内侧的换热孔的深度。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述热源可以为电热元件。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述第三导流隔板可以包括平板部和导流弧板部，导流弧板部的内边缘与平板部的外边缘连接，导流弧板部的外边缘与环形部件的内侧壁抵接。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述第三导流隔板与所述炉体的底部内壁之间可以设有第二离心式叶轮，气体流经所述第三气流通道后进入所述第二离心式叶轮的入风口，并从所述第二离心式叶轮的出风口流入所述第四气流通道。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述第二离心式叶轮的直径可以大于所述第一离心式叶轮的直径。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述环形部件上可以设有多个螺栓孔，在所述第五气流通道内设有分流环，所述分流环与所述环形部件的外侧壁抵接，所述第五气流通道中的一部分气体经由分流环的内侧流过所述螺栓孔后与所述第五气流通道中的另一部分气体汇合。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述分流环上可以设有楔边部，所述楔边部位于所述分流环的内侧面的下边缘。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述炉体内还可以设有分流环支撑件，所述分流环支撑件的下端固定在所述炉体的底部内壁上，所述分流环固定在所述分流环支撑件的上端。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述炉体内还可以设有导流片，所述导流片呈环形，所述导流片的径向截面呈弧形，所述导流片的下边缘位于所述分流环之外，所述导流片的上边缘位于所述分流环之上并且位于所述环形部件的外侧壁的外侧。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述导流片的片数可以为至少两片，位于内侧的导流片的上边缘的直径小于位于外侧的导流片的上边缘的直径。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述炉体的顶部内壁可以具有引射环形曲面，所述引射环形曲面的高度自外向内逐渐变大，所述引射环形曲面的外边缘的直径大于所述环形部件的外径，所述引射环形曲面的内边缘的直径大于所述环形部件的内径。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述炉体的顶部内壁可以具有温度补偿环形曲面，所述温度补偿环形曲面的径向截面线构成至少一个向下伸出的尖齿。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述尖齿的个数可以为至少两个，位于内侧的所述尖齿的齿尖的高度低于位于外侧的所述尖齿的齿尖的高度。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述尖齿的位于外侧的边可以为弧线边，所述尖齿的位于内侧的边为直线边。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述炉体可以包括顶板、环形密封盖和上部开口的腔体，所述开口的直径大于所述环形部件的外径，所述环形密封盖的外边缘与所述开口的边缘密封连接，所述环形密封盖的内边缘与所述顶板的外边缘密封连接，所述顶板的外径小于所述环形部件的内径。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述环形密封盖可以包括两个半环形盖体，其中一个半环形盖体的两端与另一个半环形盖体的两端分别可拆卸地密封连接。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述顶板可以包括环形平板和维护盖，所述维护盖的边缘与所述环形平板的内边缘连接，在所述维护盖与所述第一导流隔板之间设有除尘装置，所述除尘装置位于所述第一离心式叶轮的入风口的上方。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中所述炉用电机可以位于所述炉体的下方，所述炉用电机的转轴伸入所述炉体内，所述第一离心式叶轮连接在所述炉用电机的转轴上。

本实用新型提供的环形部件的加热炉，其中在所述炉用电机上可以连接有变频器。

本实用新型提供的环形部件的加热炉的主要有益效果在于，流经第二气流通道的气体在经过气流加热加速器后与环形部件的内侧壁撞击，流经第四气流通道的气体在经过气流加热加速器后冲刷环形部件的其他表面，气流加热加速器在气体冲刷环形部件的各表面前均对气体进行加速和加热，提高了气体的流速，总体上强化了环形部件的各表面处的对流换热，提高了对环形部件的加热效率。并且流经第二气流通道的气流有针对性地正对最需要被加热的环形部件的内侧壁进行撞击，该撞击气流中几乎全部的热空气都参与了对流传热，用于传热的热空气的体积更加紧凑，节省了不必要的能耗。另一方面，热空气正对环形部件的内侧壁进行撞击，不仅使环形部件的内侧壁沿轴向方向受热更均匀，而且也减小了气流的速度矢量与温度梯度之间的夹角，提高了环形部件的内侧壁处的对流换热的场协同性，强化了环形部件的内侧壁处的传热。此外，在气流对环形部件的内侧壁加热后，在第四气流通道中，气流加热加速器再次对气流进行加速加热，然后再与环形部件的外侧壁进行热交换，从而弥补了与内侧壁进行热交换后的能量损耗，使得环形部件的内侧壁与外侧壁受热更均衡。

附图说明

图1为现有加热炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的环形部件的加热炉的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的气流加热加速器的部分径向截面图；

图4为本实用新型实施例一的气流加热加速器的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例二的环形部件的加热炉的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二的环形部件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二的环形密封盖的俯视图。

附图标号说明：

10-炉用电机；101-转轴；102-变频器；11-炉体的顶部内壁；111-引射环形曲面；112-温度补偿环形曲面；12-炉体的底部内壁；13-炉体的内侧壁；14-顶板；141-环形平板；142-维护盖；15-环形密封盖；151-半环形盖体；16-腔体；11′-炉盖；12′-炉底盆；21-第一导流隔板；22-第二导流隔板；23-第三导流隔板；301-导流板拉杆；302-第一导流板；303-第二导流板；31-第一气流通道；32-第二气流通道；33-第三气流通道；34-第四气流通道；35-第五气流通道；4-离心式叶轮；41-第一离心式叶轮；42-第二离心式叶轮；5-环形部件；51-环形部件的内侧壁；52-环形部件的上表面；53-环形部件的下表面；54-环形部件的外侧壁；55-螺栓孔；56-环形部件支撑件；6-加热器；61-加热加速环；611-热源；612-隆起表面；6121-第一环形表面；6122-第二环形表面；61221-换热孔；7-分流环；71-楔边部；72-分流环支撑件；8-导流片；9-除尘装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的环形部件的加热炉进行详细描述。

本实用新型的实施例基于场协同原理对环形部件的加热炉的结构进行了重新设计，为便于理解，在此先简单介绍一下强化传热的场协同理论。

对于热气流加热环形部件的对流换热问题，由于有热气流运动必然存在着一个流体速度场，或称流场，它是一个矢量场。此外热气流的温度是不均匀的，还存在一个热气流的温度场，由于我们关心的是热量输运速率，因此在论述中用温度梯度场(或称热流场)代替温度场更方便。以环形部件径向作二维柱坐标处理，对流换热的能量方程为：

$\mathrm{\ρCp}(v_r\frac{\∂T}{\∂x}+\frac{v_{\mathrm{\θ}}}{r}\frac{\∂T}{\∂y})=\frac{\∂}{\∂r}\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂T}{\∂r}\right)$

其中λ是流体介质的导热系数，ρ是密度，Cp是比热容。对于热空气与环形部件无相变的对流传热，凡是能减薄边界层，增加空气流的扰动，促使热气流中各部分混合以及增加环形部件壁面上的速度梯度的措施都能强化传热。从强化热气流单相对流传热的技术机理分析，将热空气边界层型的对流换热能量方程对环形部件表面空气热边界层厚度作积分得：

$\mathrm{\ρCp}{\∫}_0^{\mathrm{\δt}}(\stackrel{\→}{U}\·\stackrel{\→}{\mathrm{grad}T})=-{\left(\mathrm{\λ}\frac{\∂T}{\∂r}\right)}_{r=0}=q_w$

其中q_w是固体壁面上流体与固体之间所交换的热量，即对流换热量，δt是热边界层厚度。由上式可以看到，当密度、定压质量比热容、导热系数(热导率)给定时，流场和温度梯度场(或热流场)的特性就决定了边界上的热流，就确定了边界上的对流换热系数。所以，对流换热域中存在着两个矢量场：

速度场

温度梯度场

或者三个标量场：

速度绝对值

温度梯度绝对值

夹角余弦场cosβ(x，y，z)

根据矢量的运算规则，有在一定的速度及温度梯度下，减小两者之间的夹角β是强化传热的有效措施。无论是边界层型的流动还是有回流的流动，在一定的速度及温度梯度下要强化对流换热，实质上就是要减小速度与温度梯度之间的夹角(这一思想称为“场协同原理”)。场协同原理揭示出了强化对流换热的实质，减薄边界层以及增加空气流中的扰动其实质就是要减小速度与温度梯度间的夹角。速度场和温度梯度场的协同体现在三个方面：

(1)速度矢量与温度梯度矢量的夹角余弦值尽可能的大，即两矢量的夹角β应尽可能小(β＜90°)，或尽可能大(β＞90°)；

(2)流体速度剖面和温度剖面尽可能均匀(在最大流速和温差一定的条件下)；

(3)尽可能使三个标量场中的大值与大值搭配，也就是说尽可能使三个标量场中的大值尽可能同时出现在整个场中的某些区域。

为了能定量描述和比较不同对流换热情况下的速度场和热流场协同的程度，有一个场协同数的概念，场协同数Fc表述为：

$\mathrm{Fc}=\frac{\mathrm{Nu}}{\mathrm{RePr}}$

其中，Nu为对流换热的努谢尔特数，Re为流体流态的雷诺数，Pr为流体的普朗特数。

值得指出的是，虽然强化传热的理论已经发展了较长时间，但是现有加热炉的设计并没有融入相应的理论知识，如何针对环形部件去构建一个场协同度较高的加热炉是有待解决的问题，而本实用新型的实施例正是基于这样的理论基础，并具体结合环形部件的结构特点和加热环境，创造性地提出了如下本实用新型实施例的加热炉。

实施例一

如图2所示，其为本实用新型实施例一的环形部件的加热炉的结构示意图，本实施例的环形部件的加热炉包括炉体、第一离心式叶轮41以及驱动第一离心式叶轮41的炉用电机10，在炉体内自上而下依次设有第一导流隔板21、第二导流隔板22和第三导流隔板23，在炉体的顶部内壁11、第一导流隔板21、第二导流隔板22、第三导流隔板23和炉体的底部内壁12五者之间自上而下依次构成第一气流通道31、第二气流通道32、第三气流通道33和第四气流通道34，在第二气流通道32和第四气流通道34中均设有气流加热加速器，第一离心式叶轮41设置在第一导流隔板21和第二导流隔板22之间，环形部件5的内侧壁51与第一导流隔板21的外边缘和第三导流隔板23的外边缘抵接，环形部件5的上表面52、下表面53及外侧壁54与炉体的顶部内壁11、底部内壁12及内侧壁13构成第五气流通道35，第一离心式叶轮41驱动气体循环流动，气体从第一离心式叶轮41的出风口进入第二气流通道32，经过气流加热加速器后与环形部件5的内侧壁51撞击，之后依次流经第三气流通道33、第四气流通道34、第五气流通道35和第一气流通道31后进入第一离心式叶轮41的入风口。

在本实施例中，第一气流通道也可称为第一汇流通道，第三气流通道可称为第三汇流通道，第二气流通道可称为第二辐流通道，第四气流通道可称为第四辐流通道，“汇流通道”和“辐流通道”是根据气体的流向特点而命名的，气体在“汇流通道”内是从外围向中心流动的，气体在“辐流通道”内是从中心向外围流动的。

在本实施例的环形部件的加热炉中，流经第二气流通道32的气体在经过气流加热加速器后与环形部件5的内侧壁51撞击，流经第四气流通道34的气体在经过气流加热加速器后冲刷或冲击环形部件5的其他表面，气流加热加速器在气体冲刷环形部件5的各表面前均对气体进行加速和加热，提高了气体的流速，总体上强化了环形部件5的各表面处的对流换热，提高了对环形部件5的加热效率。并且流经第二气流通道32的气流有针对性地正对最需要被加热的环形部件的内侧壁51进行撞击，该撞击气流中几乎全部的热空气都参与了对流传热，用于传热的热空气的体积更加紧凑，节省了不必要的能耗。另一方面，热空气正对环形部件的内侧壁51进行撞击，不仅使环形部件的内侧壁51沿轴向方向受热更均匀，而且也减小了气流的速度矢量与温度梯度之间的夹角，提高了环形部件的内侧壁51处的对流换热的场协同性，强化了环形部件的内侧壁51处的传热。此外，在气流对环形部件的内侧壁51加热后，在第四气流通道34中，气流加热加速器再次对气流进行加速加热，然后再与环形部件的外侧壁54进行热交换，从而弥补了与内侧壁51进行热交换后的能量损耗，使得环形部件的内侧壁51与外侧壁54受热更均衡。

优选地，第三导流隔板23可以包括平板部231和导流弧板部232，导流弧板部232的内边缘与平板部231的外边缘连接，导流弧板部232的外边缘与环形部件5的内侧壁51抵接。导流弧板部232对撞击完环形部件5的内侧壁51后的气体进行导流，使气体能顺利地完成转向并流入第三气流通道33。在实际的设备结构中，第三导流隔板23应当与处于中心位置的炉用电机10之间存在一定的间隔，使得气体能够从第三气流通道33进入第四气流通道34。

气流加热加速器可以采用现有的具有加热和加速气流的功能的装置，或者采用气流加热装置与气流加速装置的组合，进一步地，本实施例的环形部件的加热炉对气流加热加速器进行了改进，如图3所示，其为本实用新型实施例一的气流加热加速器的部分径向截面图，该图仅示出了半个加热加速环的截面结构，加热加速环3整体上为环形结构，图中省略了对称一侧的截面结构。本实施例的气流加热加速器包括两个加热加速环61，加热加速环61具有呈环形的隆起表面612，两个加热加速环61的隆起表面612相对设置，在加热加速环61的内部设有热源611，其中，热源611可以为多个，优选地，以等间隔的方式均匀分布在整个加热加速环的圆周上。参见图2，第二气流通道32中的两个加热加速环61分别固定在第一导流隔板21的下表面和第二导流隔板22的上表面上，第四气流通道34中的两个加热加速环61分别固定在第三导流隔板的下表面23和炉体的底部内壁13上。两个加热加速环的隆起表面相对，气体从第一环形表面之间流向第二环形表面之间后，气体的压力能向动能进行转化，气体的流速会提高，因此两个加热加速环无需另外的动力输入即可对气流进行加速，具有结构简单的优点，而热源(例如，可以采用电热元件)设置在加热加速环的内部，热源在借加热加速环的隆起表面对气体进行加热的同时不会对气流造成阻挡，相比以往将热源设置在气流的流路中间的方式，能大幅降低不必要的能量损耗，在总体上能够达到更为节能的效果，同时，降低直接冲刷电热元件表面振动造成的元件过早失效，此外，气流加热加速器所形成的气流通道为先快速收紧然后再逐渐扩宽的气流通道结构，而电热元件布置在加热加速环的渐扩段的内部，这里会产生气流涡流，从而能够以高协同度与电热元件的翅片进行换热，另外，渐扩段表面开孔，也便于向外辐射换热以及自身的冷却，利于电热元件得到冷却，利于延长电热元件使用寿命。

如图3所示，进一步地，隆起表面612的位于隆起表面612顶部的内侧的部分为第一环形表面6121，隆起表面612的位于隆起表面612顶部的外侧的部分为第二环形表面6122，第一环形表面6121的径向宽度可以小于第二环形表面6122的径向宽度。这里所说的“径向宽度”指在径向方向上的投影宽度，所说的隆起表面的顶部是指，相对于导流隔板而言，加热加速环3的隆起表面所形成的曲面的最高点(对于整个加速加热环来说，最高点形成一条环线)所在的位置，如图3所示，从截面图来看，顶部为截面示出的曲线的顶点所在的位置。优选地，第一环形表面6121的坡度自内向外先变大后变小，第二环形表面6122的坡度自外向内先变大后变小。采用这样形状的第一环形表面和第二环形表面更易于对气流加速而获得高雷诺数下的气流，而且气体流经加热加速环后温度和流速同时可以得到提高，并且该提高程度是可控的。从图3不难看出，两个隆起表面612的截面轮廓与拉瓦尔喷管的内壁横截面轮廓相似。

热源611可以埋设在加热加速环61内的任意位置，优选地，如图3所示，热源611可以埋设在第二环形表面6122下。第二环形表面6122处的气流流速相比第一环形表面6121处的气流流速更高，而且紊流程度更高，热源611利用第二环形表面6122进行对流传热，场协同性更高，对气流的加热速率更高。更为重要的是：这种将热源定位在缩放流道的喉部之后，由于大的通道扩张角形成严重的“逆压力梯度”，边界层从壁面分离并形成漩涡，强化了气流不断将热源表面热量带走。相比于将电热元件置于流道之中，大大降低了系统流动阻力，同时避免了冲击振动给电热元件寿命造成的损失。

进一步地，如图4所示，其为本实用新型实施例一的气流加热加速器的立体结构示意图，在第二环形表面6122上设有多个换热孔61221，换热孔61221连通至热源611的表面。换热孔61221使热源611能另外以辐射传热的方式向外传热，并且能促进气流流经第二环形表面6122时形成湍流，强化热源611与气流之间的换热，因而总体上能使热源611的能量更快地传递到气流中，使热源611的温度不致过高，在加强传热效果的同时能够延长热源611的使用寿命。

如图4所示，优选地，多个换热孔61221可以在第二环形表面6122上呈多圈分布。各圈换热孔61221可以在第二环形表面6122上呈顺排布置，优选地，各圈换热孔61221可以在第二环形表面6122上呈叉排布置(即相邻两圈换热孔的位置相互交错)，呈叉排布置的的多圈换热孔能够提高第二环形表面6122处对流换热的场协同性，进一步强化第二环形表面6122处的对流换热。

优选地，多个换热孔61221中位于外侧的换热孔的深度深于位于内侧的换热孔的深度，即多个换热孔61221在加热加速环61的径向方向上呈现自内向外深度逐渐变深的规律，这样能充分利用换热孔61221内的热源提高对流换热的速率。

热源611可以采用各种具有加热功能的装置，例如在管内流动有高温导热油的钢管，优选地，热源611可采用电热元件，电热元件具有成本低、容易布设的优点，便于实现电气控制，而且对电热元件实现电气控制时，反应速度更快。

为了对环形部件5进行支撑，如图2所示，在炉体的底部内壁12上设有多个环形部件支撑件56，多个环形部件支撑件56可以在环向均匀分布。

为了驱动第一离心式叶轮41，炉用电机10的转轴101伸入炉体内，第一离心式叶轮41连接在炉用电机10的转轴101上。炉用电机10可以设置在炉体的上部，如设置在顶板之上或者嵌入到顶板中。

优选地，炉用电机10位于炉体的下方，炉用电机10的转轴101伸入炉体内，第一离心式叶轮41连接在炉用电机10的转轴101上。这样可以直接在炉体下方对炉用电机10进行支撑和固定，相比将炉用电机10设置在炉体之上来说，炉体不需对炉用电机10进行支撑，因此降低了对炉体的支撑强度要求，从而可降低环形部件的加热炉的制造成本，而且炉用电机10这个震源在下，直接对其进行固定可使环形部件的加热炉的稳定性更强。

实施例二

如图5所示，其为本实用新型实施例二的环形部件的加热炉的结构示意图，本实用新型实施例二的环形部件的加热炉与实施例一的区别在于，在第三导流隔板23与炉体的底部内壁12之间设有第二离心式叶轮42，气体流经第三气流通道33后进入第二离心式叶轮42的入风口，并从第二离心式叶轮42的出风口流入第四气流通道34。

气体在撞击环形部件5的内侧壁后压力降低，第二离心式叶轮42在气流流向第四气流通道34之前对气流进行升压，使得气流撞击环形部件5的其他表面的速度得到提升，从而强化了环形部件的除内侧壁外的其他表面的对流换热，减小了环形部件的内侧壁与其他表面的传热效率之间的差距，使环形部件5在径向方向的热膨胀更加均匀。

优选地，第二离心式叶轮42的直径大于第一离心式叶轮41的直径。气流流经环形部件的其他表面相比流经环形部件的内侧壁来说，气流的流动行程更长，环节更多，遇到的阻力更大，第二离心式叶轮42的直径大于第一离心式叶轮41的直径可以克服更大的流动阻力以保障气流流经环形部件的其他表面时有足够的冲刷速度，从而使环形部件的内外表面的受热能够更加均匀。

进一步地，本实施例的环形部件的加热炉还专门针对环形部件具有螺栓孔的情况进行了改进，如图6所示，其为本实用新型实施例二的环形部件的结构示意图，本实施例的环形部件与之前实施例的环形部件的区别在于，环形部件5除具有环形部件的内侧壁51、环形部件的上表面52、环形部件的下表面53和环形部件的外侧壁54外，在环形部件5上还设有多个螺栓孔55。对此，本实施例的环形部件的加热炉在第五气流通道内设有分流环7，分流环7与环形部件5的外侧壁54抵接，第五气流通道中的一部分气体经由分流环7的内侧流过螺栓孔55后与第五气流通道中的另一部分气体汇合。分流环7将流经第四气流通道的气体分为两股，其中一股气体从分流环7的外侧流过并冲刷环形部件的外侧壁54和环形部件的上表面52，另一股气体从螺栓孔55中冲刷完后与前一股气体汇合并继续冲刷环形部件的上表面52，气体对螺栓孔55的冲刷等效于减薄了环形部件5的壁厚，因此提高了传热效率。另一方面，冲刷环形部件的外侧壁54的气体是经分流环7分流后的气体，而不是先冲刷了环形部件的下表面53之后温度已降低了的气体，因此，环形部件5的外侧壁54处的对流传热不致被削弱。具体在实施时，环形部件5可以是目前风力发电机组常用的大质量、大尺寸的轴承。

优选地，在分流环7上可以设有楔边部71，楔边部71位于分流环7的内侧面的下边缘。气流在楔边部71处即被一分为二，楔边部71的壁面对气流有导流作用，避免气流在分流时降低速度。

为了对分流环7进行固定，优选地，在炉体内还设有分流环支撑件72，分流环支撑件72的下端固定在炉体的底部内壁12上，分流环7固定在分流环支撑件72的上端。

本实施例还对环形部件的外侧壁54处的强化传热做出了改进，如图5所示，在炉体内还设有导流片8，导流片8呈环形，导流片8的径向截面呈弧形，导流片8的下边缘位于分流环7之外，导流片8的上边缘位于分流环7之上并且位于环形部件的外侧壁的外侧。导流片8对分流环7外侧的气流进行导向，可以使导向后的气流正对环形部件的外侧壁54撞击，这样减小了环形部件的外侧壁54处的气流的速度矢量和温度梯度之间的夹角，从而提高了环形部件的外侧壁54处的对流换热的场协同性，强化了环形部件的外侧壁54处的对流换热。另外，径向截面呈弧形的导流片8所占的径向宽度较小，能使整个加热炉的直径更小，更加紧凑。

优选地，导流片8的片数为至少两片，位于内侧的导流片8的上边缘的直径小于位于外侧的导流片8的上边缘的直径。这样导流片8的内边缘与环形部件的外侧壁54之间的环状间隙从上到下逐渐变小，使得下层的喷吹气流按照流体连续性原理向上汇集，避免气流汇集在环形部件的外侧壁54的上部区域而产生“壅塞现象”。

进一步地，炉体的顶部内壁11具有引射环形曲面111，在引射环形曲面111和导流片8及环形部件的上表面52之间构成自外向内先收缩后扩张的缩放通道，引射环形曲面111的外边缘的直径大于环形部件5的外径，引射环形曲面111的内边缘的直径大于环形部件5的内径。这样气流在流经该变截面缩放通道时获得加速并降低了静压，从而能及时地引出螺栓孔中的气流，进而能够增大环形部件的下表面53处的气体流速，强化环形部件的下表面53处的对流传热。

由于冲刷环形部件的上表面52的气体中有一部分气体是先前与环形部件的外侧壁54换热后降温了的气体，因此，冲刷环形部件的上表面52的气体的温度相比冲刷环形部件的下表面53的气体的温度低，为了使环形部件的上下表面受热更均等，本实施例进一步作出了改进，如图5所示，炉体的顶部内壁11具有温度补偿环形曲面112，温度补偿环形曲面112的径向截面线构成至少一个向下伸出的尖齿。在本实施例中，所谓的“径向截面线”是指温度补偿环形曲面112被半径方向上的截面所截得的线，因为面截得的是线而不能称为面，故将此线称为“径向截面线”。气体在流过环形部件的上表面52时，温度补偿环形曲面112对气流进行导向，使气流以一定的角度撞击环形部件的上表面52，这样能够降低环形部件的上表面52处的气流的速度矢量与温度梯度之间的夹角，从而强化环形部件的上表面52处的对流传热，补偿环形部件的上表面的温度，减小环形部件的上下表面的温差。

优选地，尖齿的个数为至少两个，位于内侧的尖齿的齿尖的高度低于位于外侧的尖齿的齿尖的高度。气流是从外向内流过环形部件的上表面52的，在流动过程中气流会因为放热而降温，这样的尖齿分布使环形部件的上表面52的强化传热沿径向趋于一致，使环形部件的膨胀更均匀。

优选地，尖齿的位于外侧的边为弧线边，尖齿的位于内侧的边为直线边。

本实施例还在其他方面做出了改进，如图5所示，炉体包括顶板14、环形密封盖15和上部开口的腔体16，该开口的直径大于环形部件5的外径，环形密封盖15的外边缘与该开口的边缘密封连接，环形密封盖15的内边缘与顶板14的外边缘密封连接，顶板14的外径小于环形部件5的内径。在作业时，在需要将环形部件5放入炉体中或者从炉体中取出时，可以先移开重量较轻的环形密封盖15，用吊具将环形部件5吊起，让环形部件5经腔体16的开口和顶板14的外边缘之间的间隙竖直地通过，由于环形密封盖15的重量较轻，甚至可以省去用于起吊原有的大尺度炉盖的起重机械，从而降低能耗，提高吊装生产效率。优选地，前面所说的引射环形曲面111和温度补偿环形曲面112可以设置在环形密封盖15上。

进一步地，本实施例还对环形密封盖15的结构进行了改进，如图7所示，其为本实用新型实施例二的环形密封盖的俯视图，本实施例的环形密封盖15包括两个半环形盖体151，其中一个半环形盖体151的两端与另一个半环形盖体151的两端分别可拆卸地密封连接。在需要移动环形密封盖15时，可以分别移动两个半环形盖体151，分为两个半环形盖体151分别移动减小了每次移动需要的力，能够进一步减小操作的劳动强度。

进一步地，如图5所示，本实施例的顶板14包括环形平板141和维护盖142，维护盖142的边缘与环形平板141的内边缘连接，在维护盖142与第一导流隔板21之间设有除尘装置9，除尘装置9位于第一离心式叶轮41的入风口的上方。除尘装置9在气体循环流动的过程中能除去气流中的尘埃和因高温氧化而从各部件的表面脱落的杂质。除尘装置9优选为高分子材料滤网，其能够吸收3-5微米以上尘埃，大大减少了炉内杂质，尤其减少了在高温下，由于其它受热面的氧化层的脱落而造成的杂质进入轴承的现象。如图5所示，优选地，在炉用电机10上可以连接有变频器102，通过变频器102可以对炉用电机10的转速进行调节，通过调节变频器102可以达到优选的转速，使第一离心式叶轮和第二离心式叶轮都在优选的工况下运转。

通过上述的本实用新型的实施例可以看出，本实用新型实施例的环形部件的加热炉利用倒置的炉用电机的两级叶轮分别在其出风口下游借助“环周缩放加热流道”(气流加热加速器所形成的通道)传输并且加热气流，使气流与轴承受热面直接对接形成撞击流道，在第一级里(第二气流通道32中)，撞击环形部件放热四散后的低品质气流被连续引入第二级叶轮(第二离心式叶轮42)吸风口，第二级叶轮回收上级撞击后的低品质气流后，与下游的“环周缩放加热流道”构成第二级升压加速加热换能流道，尤其对气流进行传输并且分流，撞击轴承环形部件的下端面，外侧分流气流经外环导流通道(导流片8所处的通道)的引流，进行水平传输并冲击轴承外圈外表面，撞击后的气流在轴承上端面接受升压过程进入“压力前池”(第一气流通道31中)与除尘装置对接，经除尘装置后的气流引入上级叶轮(第一离心式叶轮41)吸风口，从而形成闭式循环升压加速升温传输撞击放热两级串级接力换能流道。轴承的内外圈装配面及上下端面依次得到一股气流的连续撞击，由于这种换能流道及时解决了依次撞击用能量的补充问题，不存在气流撞击能量品位的差异。在这里，气流撞击内圈内表面后气流能量及时得到下一级换能流道给予补充，再经叶轮升压、缩放流道给气流加速，携带场协同换热面的缩放流道渐扩段升温后再去撞击轴承外圈外表面，其中的“缩放流道”同时具备气流加速、场协同换热升温双重功能。

另外，从整体结构上来说，仅使用了一个复合材料环形密封保温盖，彻底解决了大尺度炉盖吊装沉重，起重机械能耗和占用工时的问题，极大地提高了吊装作业效率。此外，实现“一股”连续气流撞击轴承受热面放热、降速“无序化”后，气流品质能够得到及时恢复，仍然能够再次经升压、加速、吸热、撞击下一个受热面放热、回收，由此，给需要热彭胀的大尺度、大质量轴承创造一个“场协同”度很高的对流换热“场”，实现高“雷诺数”下的高“努谢尔特数”，达到实现加热轴承获得高表面传热速率同时降低能耗的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (26)

1.一种环形部件的加热炉，其特征在于，包括炉体、第一离心式叶轮以及驱动所述第一离心式叶轮的炉用电机， 

在所述炉体内自上而下依次设有第一导流隔板、第二导流隔板和第三导流隔板，在所述炉体的顶部内壁、第一导流隔板、第二导流隔板、第三导流隔板和所述炉体的底部内壁五者之间自上而下依次构成第一气流通道、第二气流通道、第三气流通道和第四气流通道，在所述第二气流通道和第四气流通道中均设有气流加热加速器，所述第一离心式叶轮设置在所述第一导流隔板和第二导流隔板之间，环形部件的内侧壁与所述第一导流隔板的外边缘和第三导流隔板的外边缘抵接，环形部件的上表面、下表面及外侧壁与所述炉体的顶部内壁、底部内壁及内侧壁构成第五气流通道， 

所述第一离心式叶轮驱动气体循环流动，气体从第一离心式叶轮的出风口进入第二气流通道，经过气流加热加速器后与环形部件的内侧壁撞击，之后依次流经第三气流通道、第四气流通道、第五气流通道和第一气流通道后进入第一离心式叶轮的入风口。 

2.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述气流加热加速器包括两个加热加速环，所述加热加速环具有呈环形的隆起表面，所述两个加热加速环的隆起表面相对设置，在所述加热加速环的内部设有热源，所述第二气流通道中的两个加热加速环分别固定在所述第一导流隔板的下表面和所述第二导流隔板的上表面上，所述第四气流通道中的两个加热加速环分别固定在所述第三导流隔板的下表面和所述炉体的底部内壁上。 

3.根据权利要求2所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述隆起表面的位于隆起表面顶部的内侧的部分为第一环形表面，所述隆起表面的位于隆起表面顶部的外侧的部分为第二环形表面，所述第一环形表面的径向宽度小于所述第二环形表面的径向宽度。 

4.根据权利要求3所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述第一环形表面的坡度自内向外先变大后变小，所述第二环形表面的坡度自外向内先变大后变小。 

5.根据权利要求2所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述隆起表面的位于隆起表面顶部的内侧的部分为第一环形表面，所述隆起表面的位于隆起表面顶部的外侧的部分为第二环形表面，所述热源埋设在所述第二环形表面下。 

6.根据权利要求5所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述第二环形表面上设有多个换热孔，所述换热孔连通至所述热源的表面。 

7.根据权利要求6所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述多个换热孔在所述第二环形表面上呈多圈分布，各圈换热孔在所述第二环形表面上呈叉排布置。 

8.根据权利要求6所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述多个换热孔中位于外侧的换热孔的深度深于位于内侧的换热孔的深度。 

9.根据权利要求2所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述热源为电热元件。 

10.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述第三导流隔板包括平板部和导流弧板部，导流弧板部的内边缘与平板部的外边缘连接，导流弧板部的外边缘与环形部件的内侧壁抵接。 

11.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述第三导流隔板与所述炉体的底部内壁之间设有第二离心式叶轮，气体流经所述第三气流通道后进入所述第二离心式叶轮的入风口，并从所述第二离心式叶轮的出风口流入所述第四气流通道。 

12.根据权利要求11所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述第二离心式叶轮的直径大于所述第一离心式叶轮的直径。 

13.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述环形部件上设有多个螺栓孔，在所述第五气流通道内设有分流环，所述分流环与所述环形部件的外侧壁抵接，所述第五气流通道中的一部分气体经由分流环的内侧流过所述螺栓孔后与所述第五气流通道中的另一部分气体汇合。 

14.根据权利要求13所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述分流环上设有楔边部，所述楔边部位于所述分流环的内侧面的下边缘。 

15.根据权利要求13所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述炉体内还设有分流环支撑件，所述分流环支撑件的下端固定在所述炉体的底部内壁上，所述分流环固定在所述分流环支撑件的上端。 

16.根据权利要求13所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述炉体内还设有导流片，所述导流片呈环形，所述导流片的径向截面呈弧形，所述导流片的下边缘位于所述分流环之外，所述导流片的上边缘位于所述分流环之上并且位于所述环形部件的外侧壁的外侧。 

17.根据权利要求16所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述 导流片的片数为至少两片，位于内侧的导流片的上边缘的直径小于位于外侧的导流片的上边缘的直径。 

18.根据权利要求16所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述炉体的顶部内壁具有引射环形曲面，在所述引射环形曲面和所述导流片及环形部件的上表面之间构成自外向内先收缩后扩张的缩放通道，所述引射环形曲面的外边缘的直径大于所述环形部件的外径，所述引射环形曲面的内边缘的直径大于所述环形部件的内径。 

19.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述炉体的顶部内壁具有温度补偿环形曲面，所述温度补偿环形曲面的径向截面线构成至少一个向下伸出的尖齿。 

20.根据权利要求19所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述尖齿的个数为至少两个，位于内侧的所述尖齿的齿尖的高度低于位于外侧的所述尖齿的齿尖的高度。 

21.根据权利要求19所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述尖齿的位于外侧的边为弧线边，所述尖齿的位于内侧的边为直线边。 

22.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述炉体包括顶板、环形密封盖和上部开口的腔体，所述开口的直径大于所述环形部件的外径，所述环形密封盖的外边缘与所述开口的边缘密封连接，所述环形密封盖的内边缘与所述顶板的外边缘密封连接，所述顶板的外径小于所述环形部件的内径。 

23.根据权利要求22所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述环形密封盖包括两个半环形盖体，其中一个半环形盖体的两端与另一个半环形盖体的两端分别可拆卸地密封连接。 

24.根据权利要求22所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述顶板包括环形平板和维护盖，所述维护盖的边缘与所述环形平板的内边缘连接，在所述维护盖与所述第一导流隔板之间设有除尘装置，所述除尘装置位于所述第一离心式叶轮的入风口的上方。 

25.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，所述炉用电机位于所述炉体的下方，所述炉用电机的转轴伸入所述炉体内，所述第一离心式叶轮连接在所述炉用电机的转轴上。 

26.根据权利要求1所述的环形部件的加热炉，其特征在于，在所述炉用电机上连接有变频器。