KR102104181B1

KR102104181B1 - 환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로

Info

Publication number: KR102104181B1
Application number: KR1020187002088A
Authority: KR
Inventors: 성쥔 마
Original assignee: 베이징 골드윈드 싸이언스 앤 크리에이션 윈드파워 이큅먼트 코.,엘티디.
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2020-04-23
Also published as: EP3330389A1; AU2017279604B2; ES2878081T3; CN106282527A; KR20180051483A; EP3330389B1; AU2017279604A1; US10718570B2; CN106282527B; WO2018059013A1; EP3330389A4; US20190003771A1

Abstract

환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로는 노 본체, 열 매체 구동 구성요소, 지지부, 가이드 구성요소, 및 중공 실린더를 포함한다. 열 매체의 부분은 가이드부를 통해 환형 구성요소의 외주면으로 배출되고, 열 매체의 일부는 중공 실린더의 내부 채널을 통해 유동하고, 중공 실린더 상에 배열된 제2 열 매체 채널을 거쳐 베어링의 내주면으로 배출되어 베어링의 내주면을 가열한다. 이 방식으로, 중공 실린더는 소정 정도로 가스를 분배하는 역할을 하고, 중공 실린더의 상단부가 밀봉된 구조체이기 때문에, 유동하는 가스는 모두 유효 열교환 가스 유동으로 변환되고 베어링 표면 상의 열교환 공간으로 제한된다. 베어링 열교환 구역 내의 가스 유동의 높은 레이놀즈수가 얻어지고, 베어링 표면과 가스 유동 사이의 높은 열교환율이 동일한 체적 유동 하에서 성취되고, 유량은 기하급수적으로 증가하고 유동하는 가스는 모두 유효 열교환 가스 유동으로 변환되고, 동일한 유량 하에서, 체적 유동이 상당히 감소되고, 가스 유동의 가열 속도가 기하급수적으로 증가하는데, 이는 이어서 가열 효율을 향상시키고, 따라서 전기 히터의 전력을 상당히 감소시킨다.

Description

환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로

본 출원은 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2016년 9월 29일자로 중국 특허청에 출원된 발명의 명칭이 "환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로(HEATING FURNACE FOR HEATING ANNULAR COMPONENT)"인 중국 특허 출원 제201610868448.4호를 우선권 주장한다.

분야

본 출원은 열처리의 기술 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로에 관한 것이다.

현재, 윈드 터빈의 대형 베어링과 같은 환형 구성요소는 통상적으로 수축 끼워맞춤 장착법을 거쳐 모터 샤프트와 같은 구성요소에 조립된다. 수축 끼워맞춤 장착법이라는 것은, 베어링이 장착 전에 고온 액체 또는 고온 기체 내에서 가열되고, 베어링의 내경이 열팽창 및 수축 원리에 기초하여 확대되는 것을 의미한다. 팽창된 베어링은 모터 샤프트에 장착될 수 있고, 베어링은 냉각된 후에 모터 샤프트에 고정될 것이다. 베어링은 일반적으로 가열로 내에서 가열되고, 공기는 통상적으로 가열로 내에서 열교환 매체로서 사용된다. 종래의 가열로의 특정 구조가 이하에 제공된다.

가열로는 노 본체를 포함한다. 송풍기(팬과 같은) 유닛, 가열 구성요소, 및 지지 구성요소가 노 본체 내에 배열된다. 송풍기 유닛은 통상적으로 원심팬 및 원심팬을 회전하기 위한 모터를 갖는다. 송풍기 유닛은 주로 노 본체 내에서 순환하도록 공기를 구동하는데 사용되고, 가열 구성요소는 노 본체 내에서 순환하는 공기를 가열하는데 사용되고, 지지 구성요소는 주로 베어링을 지지하는데 사용된다. 대형 베어링은 비교적 큰 내경을 갖기 때문에, 내경에 의해 에워싸인 공간이 비교적 크고, 유동 면적이 이에 따라 비교적 크다. 유동 면적이 클수록, 대응하는 팬 유닛 내의 모터의 출력이 더 크고, 단위 시간당 에너지 소비가 더 크다.

에너지 소비를 가능한 한 많이 감소시키기 위해, 단열 밀봉된 실린더가 또한 베어링의 내부 챔버 내에 배열된다. 단열 밀봉된 실린더는 원심팬 아래에 그리고 종래의 가열로의 가열된 표면으로부터 멀리 이격하는 베어링 부분의 내부 링 공간에 더하여 베어링을 가로지르는 공기 스윕핑(sweeping) 후에 네거티브 압축된 수렴 공간을 에워싸는데 사용된다. 원통형 단열 밀봉된 챔버가 공간을 사용함으로써 노의 중심에 배열되고, 한편, 챔버는 대형 베어링의 가열된 표면을 위한 안내 및 송풍 디바이스를 위한 기류 누적된 "압력 포어베이(pressure forebay)"로서 그리고 고속 기류 "균질화" 송풍 디바이스의 입구 기류 안내 및 가속을 얻기 위한 필수 구조적 링크로서 작용하고, 모든 "유동 기류"가 베어링 표면 상의 열교환 공간으로 "유효 열교환 기류"로 변환하는 것을 제한한다. 유효 열교환 가스 유동은 원심팬에 의해 구동된 유동하는 가스 유동이 모두 하부면, 외부면, 내부면에 접촉하여 충돌하고, 상부면을 가로질러 스윕하도록 제한되는 것을 칭한다. 가스 유동은 모두 열교환에 참여하고, 원심팬의 흡인 입구에서 수렴한다. 따라서, 유효 공간의 체적은 상당히 감소되고, "유효 열교환 가스 유동" 속도에 대한 원심팬 구동 동력의 비가 상당히 감소되고, 열교환율이 상당히 향상된다.

그러나, 실제 사용 프로세스에서, 가열 효율은 원통형 단열 밀봉된 챔버를 구비한 가열로 내에서 가열된 베어링의 크기에 따라 상당히 감소하고, 대직경을 갖는 베어링의 가열 효율이 비교적 더 높고, 비교적 소직경 및 두꺼운 벽을 갖는 베어링의 가열 효율이 더 낮은데, 즉 원통형 단열 밀봉된 챔버가 그 역할을 할 수 없다는 것이 발견되었다.

게다가, 가열로 본체의 더 큰 반경방향 공간을 점유하는 대직경을 갖는 환형 구성요소의 중앙 영역에 단열 밀봉된 챔버가 배열됨에 따라, 디바이스 본체의 전체 반경방향 크기가 너무 클 것이고, 전체 반경방향 크기는 심지어 허용 운송폭을 초과할 수도 있는데, 이는 운송 및 이동 설비를 사용하는데 있어 큰 어려움을 발생시킨다.

따라서, 통상의 기술자에 의해 현재 처리될 과제는 전술된 기술적 문제점을 어떻게 해결하는지이다.

상기 기술적 과제를 처리하기 위해, 노 본체를 포함하는, 환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로가 본 출원에 따라 제공된다. 노 본체는 밀봉된 가열 공간을 에워싸고, 열 매체 구동 구성요소 및 환형 구성요소를 위한 지지부를 구비하고, 노 본체의 내부는

상부 플레이트 및 상부 플레이트의 원주로부터 하향으로 수직으로 연장하는 환형 가이드 플레이트를 포함하는 가이드부로서, 상부 플레이트와 환형 가이드 플레이트는 노 본체의 각각의 대응 내부벽과 함께 열 매체 채널을 형성하고, 역류 관통 구멍이 열 매체 구동 구성요소에 대향하는 위치에서 상부 플레이트 상에 제공되고, 환형 가이드 플레이트는 환형 구성요소의 주연부 상에 장착되고 반경방향으로 연장되는 다수의 제1 열 매체 채널을 갖고, 제1 열 매체 채널의 각각은 환형 구성요소의 외주면에 정확히 대면하는, 가이드부,

환형 구성요소 내에 배열된 중공 실린더로서, 원주방향 공간이 중공 실린더와 환형 구성요소 사이에 미리설정되고, 중공 실린더의 상단면은 밀봉된 구조체이고, 환형 구성요소의 내주면의 하부 에지와 외부면은 밀봉된 구조체를 형성하고, 중공 실린더의 내부 챔버는 환형 가이드 플레이트와 노 본체의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널과 연통하고, 중공 실린더는 반경방향으로 연장하는 제2 열 매체 채널을 갖고, 제2 열 매체 채널의 각각은 환형 구성요소의 내주면에 대향하는, 중공 실린더를 더 포함한다.

열 매체는 중심팬에 의해 송풍되고, 가스 유동 경로는 이하와 같다: 가스는 상부 플레이트와 노 본체의 상부벽 사이의 가스 채널로부터 각각의 환형 가이드 플레이트와 노 본체의 원주면 사이에 형성된 열 매체 채널로 유동하고, 가스의 일부는 환형 가이드 플레이트 상에 배열된 제1 열 매체 채널을 거쳐 베어링(환형 구성요소)의 외주면 상으로 배출되고, 이어서 상부 플레이트와 베어링 사이의 개구를 통해 상부 플레이트와 실린더 사이로 복귀하고, 역류 관통 구멍을 거쳐 원심팬에 의해 흡수되고; 가스의 다른 부분은 환형 가이드 플레이트와 노 섀시 사이의 열 매체 채널을 거쳐 중공 실린더의 내부 챔버로 유동하고, 이어서 중공 실린더 상에 배열된 제2 열 매체 채널을 거쳐 베어링의 내주면으로 배출되고, 중공 실린더와 베어링의 내부면 사이의 상부 개구를 통해 상부 플레이트와 중공 실린더 사이로 복귀하고, 상부 플레이트 상의 역류 관통 구멍을 거쳐 원심팬에 의해 흡수된다.

본 출원에 따르면, 열 매체의 일부가 중공 실린더의 내부 채널을 통해 유동하고, 중공 실린더의 제2 열 매체 채널을 거쳐 베어링의 내주면으로 배출되어 베어링의 내주면을 가열한다는 것을 열 매체의 유동 경로로부터 알 수 있다. 이 방식으로, 중공 실린더는 소정 정도로 가스를 분배하는 역할을 하고, 중공 실린더의 상단부면이 밀봉된 구조체이기 때문에, 유동하는 가스는 모두 "유효 열교환 가스 유동"으로 변환되고 베어링 표면 상의 열교환 공간으로 제한된다. 동일한 원심팬 동력을 전제로 하여, 베어링 열교환 구역 내의 가스 유동의 높은 레이놀즈수(Reynolds number)가 얻어질 수 있고, 높은 열교환율이 성취되고, 가스 유동의 총 유동 공간이 상당히 감소되고, 유량이 동일한 체적 유동 하에서 기하급수적으로 증가한다. 동일한 유량을 전제로 하여, 체적 유동은 상당히 감소되고, 가스 유동의 온도 상승 속도가 기하급수적으로 증가하며, 전기 히터의 전력이 상당히 감소된다.

도 1은 본 출원의 실시예에 따른 가열로의 구조를 도시하고 있는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가열로를 도시하는 개략 분해도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가열로의 구성요소의 부분을 도시하는 개략 구조도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 중공 실린더의 지지 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 중공 실린더를 도시하고 있는 개략 평면도이다.
도 6은 본 출원의 다른 실시예에 따른 지지 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 유동 분배 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 비절첩 유동 분배 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 가열로 내부 구성요소의 부분을 도시하고 있는 개략 평면도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 유동 분배 섹션의 부분 단면도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 정류편을 갖고 배열된 중공 실린더의 내부 챔버 내의 가스의 유동 방향의 개략도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 정류편을 갖지 않는 중공 실린더의 내부 챔버 내의 가스의 유동 방향의 개략도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 상부 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다.
도 1 내지 도 13의 도면 부호와 구성요소 사이의 대응 관계는 이하와 같다:
1: 노 본체 11: 노 섀시
11a: 단차형 밀봉 구조체 12: 노 뚜껑
12a: 단차형 밀봉 구조체 2: 지지부
3: 원심팬 4: 가이드부
41: 상부 플레이트 41a: 가이드 원호
42: 환형 가이드 플레이트 42a: 가이드 원호
4a: 제1 열 매체 채널 5: 중공 실린더
5a: 제2 열 매체 채널 5b: 노치
51: 지지 섹션 51a: 단차면
511: 수평 푸트부 512: 스피곳
513: 취출 시트 514: 홀더
515: 대직경 섹션 516: 소직경 섹션
511a: 홈 511b: 볼록 플레이트
52: 분배 섹션 521: 실린더 본체
522: 수직 정류편 523: 환형 정류편
5231: 가이드 원호 524: 연결링
53: 상부 섹션 531: 상부 뚜껑
532: 연결 섹션 5311: 굴곡 섹션
6: 베어링 7: 제1 가열 구성요소
8: 제2 가열 구성요소 9: 서스펜션 구성요소
91: 스페이서 10: 주파수 변환기
a: 열 매체 채널 b: 열 매체 채널

가열로 효율이 상이한 크기의 베어링에 따라 변동하는 종래 기술의 기술적 과제에 관하여, 더 많은 수의 실험 및 이론적 연구가 본 출원에 의해 수행된다. 종래 기술의 상이한 크기의 베어링에 대한 상이한 가열 효율을 유발하는 주 문제점은: 원통형 단열 밀봉된 챔버가 단지 그 내경이 벽 두께보다 훨씬 더 큰 환형 구성요소를 위해서만 적합하다는 것이 발견되었다. 단지 이러한 조건에서, 원통형 단열 밀봉된 챔버는 열전달을 향상시키기 위해 환형 얇은 벽을 가열하는 경우에 좁은 유동 통로를 구성할 수 있다. 환형 구성요소의 내경이 비교적 작은 경우에(특히, 환형 구성요소의 내경이 200 mm보다 작고 반경방향 두께가 10 mm보다 작을 때), 원통형 단열 밀봉된 챔버를 사용하는 효과가 상당히 열화된다.

상기 발견에 기초하여, 추가의 탐구가 이루어졌고, 비교적 높은 효율을 갖는 상이한 크기의 베어링을 가열하기 위해 적합한 기술적 해결책이 본 출원에 따라 개발된다.

통상의 기술자가 본 출원의 해결책을 더 양호하게 이해하게 하기 위해, 본 출원은 또한 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명된다. 본 출원은 환형 구성요소가 베어링인 예를 취함으로써 기술적 해결책 및 기술적 효과를 설명하고, 통상의 기술자는 환형 구성요소가 다른 구성요소일 수도 있고, 따라서 구성요소가 베어링인 제한이 본 출원의 보호 범주를 한정하지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 1은 본 출원의 실시예에 따른 가열로의 구조를 도시하고 있는 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가열로를 도시하는 개략 분해도이고, 도 3은 도 1에 도시된 가열로의 구성요소의 부분을 도시하는 개략 구조도이다.

베어링(6)의 구조적 특징은, 반경방향 단면이 "T" 형상이고, 베어링(6)의 외부원의 높이가 내부원의 높이보다 작고, 이중열 테이퍼진 롤러가 내부원과 외부원 사이에서 리테이너 상에 배열되고, 등거리 간격을 갖는 상당한 양의 관통 구멍이 베어링(6)의 외부원 내에 축방향으로 배열된다는 것에 있다. 무거운 중량 및 큰 크기를 갖는 베어링(6)[베어링(6) 구성요소의 직경 또는 등가 두께가 특징 크기임]은 가열 및 팽창법에 의해 조립된다. 베어링(6) 및 샤프트가 실제로 간섭 끼워맞춤으로 조립되는 경우에, 베어링(6)의 내부원은 가열되도록 요구되고, 내경은 베어링(6)이 가열된 후에 팽창하고, 따라서 베어링(6)은 메인 샤프트에 조립될 수도 있다. 온도가 증가함에 따라, 전체 베어링(6)은 반경방향에서 팽창할 것이고, 온도가 특정값에 도달할 때, 베어링(6)의 내부원의 내경의 팽창량은 간섭량을 초과하는데, 즉 베어링(6)의 내부원의 내경은 메인 샤프트의 직경에 메인 샤프트와 베어링 사이의 조립 간극을 더한 값에 동일하고, 이어서 베어링(6)은 샤프트에 조립될 수도 있다. 온도가 감소함에 따라, 베어링(6)의 내부원은 수축하고, 간섭 끼워맞춤이 발생되고, 샤프트는 기밀하게 유지되어, 간섭 끼워맞춤을 야기한다. 프로세스 중에, 베어링(6)에 의해 실제고 가열된 가열 온도는 베어링(6)과 메인 샤프트 사이의 간섭값 및 메인 샤프트 수축 끼워맞춤의 기술적 요구에 따라 계산된다. 특정 계산은 이하의 설명을 참조할 수도 있다:

간섭량과 온도 사이의 관계는 식 (1)에 의해 결정되고:

(1)

여기서, Δ는 반경방향 간섭량이고, a는 베어링의 내부원의 재료의 열팽창 계수이고, T는 베어링의 내부원의 열간 조립을 위해 요구되는 등가 온도(또는 변환된 온도)이고, T₀는 베어링의 내부원이 열간 조립될 때 조립장(assembly shop)의 환경 온도이다.

등가의 온도(또는 변환된 온도)는 이하의 이론: 반경방향에서, 가열될 때 베어링이 팽창함에 따라, 온도는 베어링의 내부원의 내부면(즉, 조립면)으로부터 베어링의 내부원벽의 절반 두께로 점진적으로 감소된다는 것에 기초하여 얻어진다는 것이 예시될 필요가 있다(베어링 원은 반경방향에서 대칭으로 가열되기 때문에, 유사하게, 온도 변동은 베어링의 외부원의 외부면으로부터 베어링의 내부원의 반부까지 조절한다는 것이 이해될 수도 있음). 열전달 이론의 열전도 법칙의 객관적 사실에 기초하여, 베어링의 내부원의 내부면으로부터 베어링의 내부원 내의 중간 고리의 중간면까지의 반경방향 온도 감소의 규칙이 측정가능하고 제어가능하며, 따라서 베어링의 내부원의 내부면으로부터 베어링의 내부원 내의 중간 고리의 중간면까지의 반경방향 온도 감소의 공지의 규칙에 의해, 기하학적 개념에서, 등가의 온도가 적분 평균값 이론(또한 평균값 식이라 칭함)을 사용하여 얻어질 수 있다.

초기 지정된 반경방향 간섭량이 Δ인 것으로 가정되고, 이어서 가열되도록 요구되는 목표 온도는 이하와 같고:

베어링(6)이 조립될 때, 팽창량은 간섭의 요구에 부합해야 할 뿐만 아니라, 또한 베어링(6)이 메인 샤프트에 성공적으로 장착되게 하기 위한 특정 조립 간극을 갖고, 열 손실이 가열 후에 그리고 베어링(6)의 조립 전에 추출, 게양(hoisting) 및 이동의 프로세스 중에 발생될 것이고, 온도가 더 감소할 것이기 때문에, 가열 온도가 특정 퍼센트점만큼 또한 더 높아야 하고, 최종 가열 온도(T_Δ _+d)는 이하와 같고:

(2)

여기서 d는 열간 조립 간극이고, b'는 베어링의 내부원의 온도를 증가시키기 위한 보정 계수이고, d는 일반적으로 실제 제조시에 수동으로 설정되고, b'는 실험값일 수도 있고 또는 실험을 통해 얻어질 수도 있는데, 이는 실제 가열된 환형 구성요소의 노출 면적 및 벽 두께에 관련한다.

온도 계수값의 상승은 조립부의 벽 두께 및 구조체에 관련하고, 계산 중에 적절하게 조정된다.

가열로는 노 본체를 포함한다. 베어링(6)을 가열하기 위한 노 본체는 밀봉된 가열 공간을 형성하도록 에워싸인다. 노 본체는 통상적으로 2개의 부분: 노 뚜껑(12) 및 노 섀시(11)를 포함한다. 노 뚜껑(12) 및 노 섀시(11)는 더 낮은 높이에서 탄성적으로 밀봉된다. 노 뚜껑(12) 및 노 섀시(11)는 단차형 밀봉 구조체(12a) 및 단차형 밀봉 구조체(11a)를 각각 구비할 수도 있고, 노 뚜껑 및 노 섀시는 단차형 방식으로 밀봉된다. 노는 통상적으로 스테인레스강으로 제조되는데, 이는 노 내의 불순물을 상당히 감소시키고 고온에서 노 본체의 내부벽 산화에 의해 유발된 노 내용년수의 영향을 회피한다. 더욱이, 노 본체의 내부벽 상에 형성된 산화층은 사용 중에 가열된 베어링(6) 내로 낙하하고 강하하는 경향이 있어, 베어링(6) 내로의 불순물의 진입을 야기하고 최종적으로 베어링(6)의 사용에 영향을 미친다.

가열로는 노 본체 내에 가열 구성요소를 구비하고, 가열 구성요소는 주로 열 매체를 가열하는데 사용된다. 열 매체는 공기 또는 불활성 가스와 같은 가스일 수도 있고, 또한 오일, 에탄올 또는 물과 같은 액체일 수도 있다. 열 매체는, 환형 구성요소를 가열하는 것이 완료될 수 있고 환형 구성요소의 정상 사용이 영향을 받지 않는 한, 가열된 환형 구성요소에 따라 합리적으로 선택될 수도 있다. 가열 구성요소는 스테인레스강으로 제조된 전기 가열 튜브일 수도 있고, 바람직하게는 스테인레스강 나선형 핀(fin)이 수축 끼워맞춤을 통해 장착되는 스테인레스강 전기 가열 튜브일 수도 있다. 각각의 나선형 핀 자체는 구멍을 갖고, 파형 형상이다. 나선형 방식의 전기 가열 튜브의 구조체에 따른 핀 및 가스 유동 내에서 나선형 주름형 핀의 진동에 의존하여, 전기 가열 튜브는 노 본체 내에서 가스 유동 방향에 수직으로 배열되어, 공기와 전기 가열 튜브 사이의 비교적 높은 "필드 시너지 정도"를 갖는 열교환 모드가 성취될 수 있게 된다. 본 출원에서 설명된 "필드 시너지 정도"라는 것은 공기 유동 속도 필드와 온도 필드(열 유동 필드) 사이의 "필드 시너지 정도"를 칭한다. 동일한 속도 및 온도 경계 조건 하에서, 시너지가 양호할 수록, 열전달 강도가 더 높다.

공기 유동 속도 필드와 온도 필드 사이의 높은 필드 시너지 정도의 상기 이론에 기초하여, 본 출원에 따른 가열로는 열 매체 구동 구성요소 및 환형 구성요소를 지지하기 위한 지지부(2)를 더 구비한다. 열 매체가 가스일 때, 열 매체 구동 구성요소는 노 뚜껑의 상부벽 상에 게양되는 원심팬일 수도 있다. 열 매체가 액체일 때, 열 매체 구동 구성요소는 원심 펌프일 수도 있다.

본 출원에 따른 가열로의 노 본체의 내부는 가이드부(4) 및 중공 실린더(5)를 더 포함한다. 가이드부(4)는 상부 플레이트(41)와, 상부 플레이트(41)의 주연부로부터 하향으로 수직으로 연장하는 환형 가이드 플레이트(42)를 포함한다. 상부 플레이트(41)와 환형 가이드 플레이트(42)는 일체형 구조체 또는 개별 구조체일 수도 있는데, 즉 상부 플레이트(41)와 환형 가이드 플레이트(42)는 플랜지와 같은 연결 구성요소 또는 가공 기술에 의해 단일편으로 일체화될 수도 있다. 상부 플레이트(41)는 서스펜션 구성요소(9)에 의해 노 본체의 상부벽에 고정될 수도 있다. 상부 플레이트(41)와 노 본체의 상부벽 사이의 거리를 보장하기 위해, 서스펜션 구성요소(9)는 상부 플레이트(41)와 상부벽 사이에 배열된 스페이서(91)를 또한 포함할 수도 있다. 상부 플레이트(41) 및 환형 가이드 플레이트(42)는 노 본체의 각각의 내부벽과 함께 열 매체 채널을 형성하는데, 즉 열 매체 채널이 상부 플레이트(41)와 노 본체의 상부벽 사이에 형성되고, 열 매체 채널이 환형 가이드 플레이트(42)와 노 본체의 측벽 및 하부벽 사이에 형성된다. 도 2는 상부 플레이트와 상부벽 사이에 형성된 열 매체 채널(a) 및 환형 가이드 플레이트(42)와 노 본체의 원주방향 벽 사이에 형성된 열 매체 채널(b)을 도시하고 있다. 상부 플레이트(41)는 또한 열 매체의 유동 저항을 감소시키기 위해 가이드 원호(41a)에 의해 환형 가이드 플레이트(42)에 연결될 수도 있다.

환형 가이드 플레이트(42)는 환형 구성요소의 주연부 상에 장착되고, 반경방향으로 연장되는 다수의 제1 열 매체 채널(4a)을 갖는다. 각각의 제1 열 매체 채널(4a)은 환형 구성요소의 외측면에 정확하게 대면한다.

중공 실린더(5)는 환형 구성요소 내에 배열되는데, 즉 환형 구성요소가 가열로 내에 조립되는 경우에, 중공 실린더(5), 환형 구성요소 및 가이드부(4)는 내부로부터 외부로 열거된 순서로 종속되고, 중공 실린더(5)와 환형 구성요소 사이 및 환형 구성요소와 가이드부(4) 사이에는 미리결정된 열 매체 채널을 형성하기 위해 간격이 존재한다. 여기서, 수직 중앙 샤프트 부근의 위치는 내부로서 정의되고 수직 중앙 샤프트로부터 이격하는 위치는 외부로서 정의된다.

본 출원의 실시예에 따르면, 중공 실린더(5)의 상단면은 밀봉된 구조체인데, 즉 상단면은 밀봉된 단부면이다. 물론, 밀봉된 단부면은 평면 표면 또는 만곡면일 수도 있다. 특정 만곡면 구조체가 이하에 상세히 설명될 것이다.

본 출원의 실시예에 따르면, 환형 구성요소의 내주면 및 중공 실린더(5)의 외주벽은 밀봉된 구조체를 형성하는데, 즉 환형 가이드(42)와 노(1)의 하부벽 사이의 열 매체는 중공 실린더(5) 및 환형 구성요소의 하부 에지를 통해 중공 실린더(5)와 환형 구성요소 사이의 공간 내로 유동할 수 없다.

중공 실린더(5)의 내부 챔버는 환형 가이드 플레이트(42) 및 노 본체의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널과 연통하는데, 즉 환형 가이드 플레이트(42)와 노의 하부벽 사이의 열 매체는 중공 실린더(5)의 내부 챔버 내로 진입할 수 있다. 그리고, 중공 실린더(5)는 반경방향으로 연장되는 제2 열 매체 채널(5a)을 갖는다. 각각의 제2 열 매체 채널(5a)은 환형 구성요소의 내주면에 대향하고, 이 방식으로 중공 실린더(5)의 내부 챔버 내의 열 매체는 제2 열 매체 채널(5a)을 거쳐 환형 구성요소의 내주면 상으로 배출될 수 있다.

게다가, 상부 플레이트(41)는 열 매체 구동 구성요소에 대향하는 위치에 역류 관통 구멍을 갖는다. 열 매체 구동 구성요소는 통상적으로 게양되어 노 본체의 상부벽의 중심에 설치되고, 역류 관통 구멍은 상부 플레이트(41)의 중심에 배열된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 환형 구성요소가 가열로 내에서 가열될 때 열 매체의 유동 방향이 도면에 지시되어 있다. 열 매체는 중심팬(3)에 의해 송풍되고, 가스 유동 경로는 이하와 같다: 가스는 상부 플레이트(41)와 노 본체의 상부벽 사이의 가스 채널로부터 환형 가이드 플레이트(42) 및 노 본체의 원주면에 의해 형성된 열 매체 채널로 유동하고, 가스의 일부는 환형 가이드 플레이트(41) 상에 배열된 제1 열 매체 채널(4a)을 거쳐 베어링(6)(환형 구성요소)의 외주면 상으로 배출되고, 이어서 상부 플레이트(41)와 베어링 사이의 개구를 통해 상부 플레이트(41)와 중공 실린더(5) 사이의 장소로 복귀하고, 상부 플레이트(41) 상의 역류 관통 구멍을 거쳐 원심팬에 의해 흡수된다.

가이드 원호(42a)가 각각의 제1 열 매체 채널(4a)의 입구에 또한 제공될 수도 있고, 가이드 원호(42a)는 입구에서 상향으로 굴곡하는 굴곡 섹션이다. 가이드 원호는 제1 열 매체 채널(4a) 내로 원주방향에서 수직으로 유동하는 가스의 부분을 안내하기 위해 사용된다.

본 출원에 따르면, 열 매체의 일부가 중공 실린더(5)의 내부 챔버를 통해 유동하고, 중공 실린더(5) 상에 배열된 제2 열 매체 채널(5a)을 거쳐 베어링의 내주면으로 배출되어 베어링의 내주면을 가열한다는 것을 열 매체의 유동 경로로부터 알 수 있다. 이 방식으로, 중공 실린더(5)는 소정 정도로 가스를 분배하는 역할을 하고, 중공 실린더(5)의 상단부가 밀봉된 구조체이기 때문에, 유동하는 가스는 모두 "유효 열교환 가스 유동"으로 변환되고 베어링(6) 표면 상의 열교환 공간으로 제한된다. 동일한 원심팬 동력을 전제로 하여, 베어링 열교환 구역 내의 가스 유동의 높은 레이놀즈수가 얻어질 수 있고, 높은 열교환율이 성취되고, 가스 유동의 총 유동 공간이 상당히 감소되고, 유량이 동일한 체적 유동 하에서 기하급수적으로 증가한다. 동일한 유량을 전제로 하여, 체적 유동은 상당히 감소되고, 가스 유동의 가열 속도가 기하급수적으로 증가하며, 전기 히터의 전력이 상당히 감소된다.

"유효 열교환 가스 유동"은 원심팬에 의해 송풍된 유동하는 가스 유동이 모두 하부면, 외부면, 내부면에 접촉하여 충돌하고, 상부면을 스윕하여 플러시하도록 제한되는 것을 칭한다. 가스 유동은 모두 열교환에 참여하고, 원심팬의 흡인 입구에서 수렴한다. 따라서, 유효 공간의 체적은 상당히 감소되고, "유효 열교환 가스 유동" 속도에 대한 원심팬 구동 동력의 비가 상당히 감소되고, 매체에 의한 에너지 전달의 열교환율이 상당히 향상된다. 따라서, 실린더의 에너지 절약 효과가 성취된다. 그리고, 유효 열교환 가스 유동이 상당히 증가된다.

더 대직경을 갖는 환형 구성요소 또는 더 소직경을 갖는 환형 구성요소가 본 출원에 따른 가열로 구조체에 의해 가열될 때, 가열 효율이 모두 더 높다는 것이 실험에 의해 증명되었다. 장점은 특히 환형 구성요소(베어링과 같은)가 작은 내경, 큰 외경 및 무거운 중량을 갖는 경우에 발현되고, 유체 매체의 반경방향 유동 경로가 상당히 단축될 것이고, 유체가 중공 실린더(5)를 거쳐 환형 구성요소의 가열된 표면에 직접 대면할 수 있다. 단열 캐비티가 중앙 구역에 배열되어 있는 종래 기술과 비교하여, 본 출원에 따른 가열로의 중공 실린더(5)는 비교적 작은 반경방향 공간을 점유하고, 디바이스의 일체형 반경방향 크기가 상당히 감소되는데, 이는 허용된 운송의 폭에 부합하는데 유리하고, 운송과 이동 설비 사용에 큰 편의를 유도한다.

특히, 본 출원에 따른 지지부(2)는 지지 플랫폼(22)을 포함할 수도 있다. 지지 플랫폼(22)은 노 본체의 하부벽에 고정된다. 중공 실린더(5)는 또한 지지 플랫폼(22)의 상부면 상에 지지된다. 환형 가이드 플레이트(42)의 하부면과 중공 실린더(5)의 하부면은 모두 지지 플랫폼(22)의 상부면과 원주방향으로 밀봉된다. 환형 가이드 플레이트(42)의 하부면과 중공 실린더(5)의 하부면은 모두 지지 플랫폼(22)과 기밀하게 밀봉되고, 베어링(6)과 중공 실린더(5) 사이의 공간은 환형 가이드 플레이트(42)와 노 본체(1)의 하부벽 사이의 채널로부터 지지 플랫폼(22)을 거쳐 분리된다. 열 매체는 환형 구성요소와 노 본체의 원주벽 사이의 채널을 통해 지지 플랫폼과 노 본체의 하부벽 사이의 채널 내로 유동하고, 이어서 중공 실린더(5)의 내부 챔버에 진입한다.

실시예에 따르면, 환형 가이드 플레이트(42)의 하부면과 중공 실린더(5)의 하부면은 모두 지지 플랫폼(22)의 상부면과 원주방향으로 밀봉되는데, 즉 중공 실린더(5) 및 환형 가이드 플레이트(42)의 하단부는 지지 플랫폼(22)에 의해 접촉되고 밀봉되어, 환형 가이드 플레이트(42)의 하단부의 반경방향 크기가 비교적 작아질 수도 있게 되고, 환형 가이드 플레이트의 하단부는 중공 실린더(5)의 외부면으로 연장하도록 요구되지 않아, 따라서 환형 가이드 플레이트(42)의 구조가 간단화되게 된다.

상기 실시예에서, 지지 플랫폼(22)은 홀더(21)를 거쳐 노 본체의 하부벽 상에 지지될 수도 있다. 홀더(21)는 지지 플랫폼과 하부벽 사이에 매체 채널을 형성하는데 유리한 미리결정된 높이를 갖는다. 홀더(21)는 관형 홀더일 수도 있다. 관형 홀더의 원주면은 다수의 관통 구멍을 갖고, 관형 홀더는 지지 플랫폼(22)의 중심에서 지지된다. 지지 플랫폼(22)은 관형 홀더의 내부 챔버에 대응하는 위치에 관통 구멍(도 1에는 도시되어 있지 않음)을 갖고, 지지 플랫폼(22)과 노 본체의 하부벽 사이의 열 매체 채널은 지지 플랫폼 상의 관통 구멍을 거쳐 중공 실린더(5)의 내부 챔버와 연통한다. 홀더(21)는 또한 직립형 포스트의 형태일 수도 있다. 다수의 직립형 포스트가 지지 플랫폼(22)을 안정하게 지지하기 위해 동일한 직경의 원주에 균일하게 배열된다.

관형 홀더는 간단한 구조를 가질 뿐만 아니라, 또한 더 높은 지지 강도를 가져, 더 강한 지지가 더 적은 구성요소에 의해 성취될 수 있게 되고, 가열로의 구성요소의 수가 더 적어지게 되고, 조립 정확성 및 조립 효율이 이에 따라 향상될 수 있게 된다.

물론, 홀더(21)의 구조는 본 출원에 설명된 구조에 한정되는 것은 아니며, 다른 형태일 수도 있다. 예를 들어, 다수의 홀더가 지지를 실현하기 위해 지지 플랫폼(22)의 원주방향에서 배열될 수도 있다.

중공 실린더(5)의 특정 구조는 다양한 형태를 가질 수도 있다. 본 출원에 따른 바람직한 실시예가 이하에 상세히 설명된다.

도 4 내지 도 9 및 도 13을 참조한다. 도 4는 본 출원에 따른 중공 실린더의 지지 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다. 도 5는 도 4에 도시된 중공 실린더를 도시하고 있는 개략 평면도이다. 도 6은 본 출원의 다른 실시예에 따른 지지 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다. 도 7은 본 출원의 실시예에 따른 유동 분배 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다. 도 8은 비절첩 유동 분배 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다. 도 9는 가열로의 구성요소의 부분을 도시하고 있는 개략 평면도이다. 도 13은 상부 섹션을 도시하고 있는 개략 구조도이다.

바람직한 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 아래로부터 위로, 중공 실린더(5)는 지지 섹션(51), 분배 섹션(52) 및 상부 섹션(53)을 포함할 수도 있다. 제2 열 매체 채널(5a)은 적어도 분배 섹션(52)의 원주면 상에 배열되는데, 즉 지지 섹션(51) 및 상부 섹션(53)은 제2 열 매체 채널(5a)을 구비할 수도 있고 또는 구비하지 않을 수도 있다. 본 출원에 따른 바람직한 실시예에서, 지지 섹션(51)은 제2 열 매체 채널(5a)을 구비하지 않고, 상부 섹션(53) 및 분배 섹션(52)은 제2 열 매체 채널(5a)을 구비한다. 지지 섹션(51)의 저부와 지지 플랫폼은 접촉되고 원주방향으로 밀봉되고, 상부 섹션(53)은 상부 뚜껑(531)을 갖고, 상부 뚜껑(531)은 밀봉된 구조체이다.

지지 섹션(51), 분배 섹션(52) 및 상부 섹션(53)의 모든 3개의 섹션은 일체형 구조체 또는 개별 구조체일 수도 있다. 지지 섹션(51), 분배 섹션(52) 및 상부 섹션(53)의 인접한 단부는 끼워맞춤 구조체를 구비하는데, 즉 각각의 섹션의 인접한 조립체 단부는 모두 끼워맞춤부를 갖고, 인접한 2개의 섹션은 끼워맞춤부에 의해 함께 조립된다. 바람직하게는, 본 출원에 다른 3개의 섹션은 개별 구조체이다. 특히, 지지 섹션(51) 및 분배 섹션(52)은 일체형 구조체일 수도 있고, 상기 2개의 섹션과 상부 섹션(53)은 개별 구조체이고, 또는 3개의 섹션 중 각각의 2개가 개별 구조체이다.

특히, 도 6을 참조한다. 지지 섹션(51)은 환형 기부를 포함할 수도 있다. 다수의 수평 푸트부(511)가 환형 기부의 외부 에지의 원주방향에서 균일하게 배열된다. 환형 구성요소는 수평 푸트부(511)의 상부면 상에 지지되고, 지지 푸트부(511)의 상부면은 위치설정을 위해 환형 구성요소와 끼워맞춰지는 위치설정 구성요소를 구비한다. 이 방식으로, 환형 구성요소는 위치설정 구성요소를 통해 신속하게 수평 푸트부(511) 상에 장착될 수 있다.

위치설정 구성요소는 스피곳(512)일 수도 있다. 환형 구성요소가 수평 푸트부(511) 상에 장착되는 경우에, 환형 구성요소의 내주면은 적어도 하나의 스피곳(512)의 외부벽에 대해 맞접한다. 환형 구성요소의 내부면은 하나의 스피곳(512)에 대해 맞접하고, 따라서 스피곳(512)은 비교적 작은 정확성을 갖고 제조될 수도 있고, 환형 구성요소는 더 높은 탄력성을 갖고 장착될 수도 있다. 물론, 환형 구성요소의 내부면은 하나 초과 또는 모든 스피곳(512)에 대해 맞접할 수도 있고, 따라서 장착 위치가 정확할 수 있다. 스피곳(512)은 수평 푸트부(511) 상에 장착된 볼록 블록에 의해 형성될 수도 있다.

상이한 내경을 갖는 환형 구성요소를 가열하기 위해, 스피곳(512)의 위치는 반경방향으로 조정될 수 있는데, 즉 스피곳(512)은 반경방향에서 수평 푸트부(511)에 관하여 활주할 수 있다. 이 방식으로, 상이한 내경, 상이한 중량, 또는 상이한 팽창 요구를 갖는 환형 구성요소가 동일한 가열로 내에 투입되어 동시에 가열될 수 있고, 동시에 또는 일괄식으로(in batches) 노로부터 취출될 수 있는데, 이는 생산 및 조립의 요구에 따라 조정될 수 있다.

유사하게, 지지 섹션(51)의 신속 장착을 실현하기 위해, 지지 섹션(51)의 하부면과 지지 플랫폼의 상부면 중 하나는 볼록 플레이트를 갖고, 다른 표면은 볼록 플레이트와 끼워맞춰지는 홈을 갖는다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 홈(511a) 및 볼록 플레이트(511b)를 갖는 지지 섹션(51)의 2개의 특정 실시예가 2개의 도면에 각각 도시되어 있고, 대응적으로 지지 플랫폼(22)의 상부면은 볼록 단차부 및 홈을 구비한다.

다층 환형 구성요소의 가열이 완료될 때, 상부 환형 기부는 하부 환형 구성요소로부터 취출을 용이하게 하기 위해 가열로 외부로 취출되도록 요구된다. 환형 기부의 온도는 작업자가 가열로로부터 신속하고 안전하게 환형 기부를 꺼내는 것을 가능하게 하기 위해, 일반적으로 비교적 높다. 이하의 디자인이 본 출원에 따라 구성된다.

도 5를 재차 참조하면, 취출 시트(513)가 환형 기부 내에 배열된다. 취출 시트(513)는 나사 구멍 또는 나사 볼트를 구비한다. 취출 시트(513)는 홀더(514)를 거쳐 환형 기부의 내부면에 연결된다. 이 방식으로, 작업자는 취출 시트(513) 상의 나사 구멍 또는 나사 볼트와 끼워맞춰지는 외부 도구를 사용함으로써 가열로 외부로 취출 시트(513)를 취출할 수 있다. 나사 구멍을 갖는 취출 시트(513)를 예로서 취함으로써, 작업자는 단부에서 나사 구멍과 끼워맞춰지는 외부 나사산부를 구비한 핸들을 사용하고, 외부 나사산부를 나사 구멍 내로 삽입하도록 핸들을 회전시키고, 이어서 핸들을 들어올리고, 이어서 가열로 외부로 지지 섹션(51)을 취출할 수 있다.

환형 기부 및 분배 섹션(52)을 장착하기 위해, 이하의 방법이 본 출원에 따라 제공된다.

특정 실시예에 따르면, 환형 기부의 내부 구멍은 대직경 섹션(515) 및 소직경 섹션(516)을 포함한다. 대직경 섹션(515) 및 소직경 섹션(516)은 단차형 표면(51a)에 의해 연결된다. 분배 섹션(52)의 하단부는 끼워맞춤 섹션이고, 끼워맞춤 섹션의 외경은 소직경 섹션(516)의 내경보다 크지만 대직경 섹션(515)의 내경보다 작다. 끼워맞춤 섹션은 조립 중에 대직경 섹션(515)에 위치되고 장착된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 분배 섹션의 끼워맞춤 섹션의 하부면은 단차형 표면(51a)에 대해 맞접하고, 단차형 표면(51a) 상에 지지된다.

실시예에 따르면, 환형 기부와 분배 섹션의 조합 구조체는 비교적 간단하고, 열 매체 유체에 대한 저항이 비교적 작다.

유사하게, 상기 연결 방식은 인접한 분배 섹션 사이에서, 그리고 분배 섹션과 상부 섹션 사이에서 사용될 수도 있는데, 즉 분배 섹션의 2개의 단부는 연결링(524)을 갖고, 상부 섹션의 하단부는 연결 섹션(532)을 가져, 따라서 슬리브 연결을 성취한다.

제2 열 매체 채널(5a)로부터 배출된 가스 유동의 방향이 본 출원에 따라 더 연구된다. 도 12는 제2 열 매체 채널(5a)로부터 배출된 가스 유동의 방향을 도시하고 있다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 열 매체 채널(5a)로부터 배출된 가스 유동의 방향은 무질서한데, 이는 환형 구성요소의 내주면의 균일한 가열을 위해 매우 나쁘고, 열교환 효율이 매우 낮다.

환형 구성요소의 내부면의 불균일한 가열 및 낮은 열교환 효율의 기술적 과제를 처리하기 위해, 중공 실린더(5)의 구조는 본 출원에 따라 더 향상된다.

특정 실시예에서, 상기 각각의 실시예에 따른 분배 섹션(52)은 각각의 제2 열 매체(5a)의 입구 및 출구 주위에 반경방향으로 연장하는 정류 시트를 구비한다. 대응 정류 시트는 비교적으로 원주방향에서 내부 정류 채널 및 외부 정류 채널을 에워싼다. 중공 실린더(5) 내의 열 매체는 열거된 순서로 내부 정류 채널, 대응 제2 열 매체 채널 및 외부 정류 채널을 통해 환형 구성요소의 내주면으로 배출된다.

도 11과 관련하여, 도 11은 열 매체의 가스 유동 방향이 정류 시트의 배열 후에 제2 열 채널(5a)을 거쳐 중공 실린더(5)의 내부 챔버로부터 유동하는 것을 도시하고 있다. 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 유체 매체가 수직 정류 시트에 의해 정류된 후에, 열 매체는 기본적으로 반경방향으로 유출되는데, 즉 가스 유동은 모두 반경방향에서 환형 구성요소의 내부면에 수평으로 충돌하도록 조정되고, 따라서 환형 구성요소의 내부면 온도 필드와 유체 매체 유동 필드 사이에 시너지 작용을 실현하고 대류 열교환율을 향상시킨다.

또한, 도 7 내지 도 11을 참조하면, 분배 섹션(52)은 실린더 본체(521)를 포함한다. 실린더 본체(521)는 평행하게 배열된 다수의 환형 정류 시트 및 평행하게 배열된 다수의 수직 정류 시트를 구비한다. 각각의 환형 정류 시트 및 수직 정류 시트는 실린더 본체(521)의 내부면 및 외부면을 다수의 그리드 구조체로 분할한다. 각각의 제2 열 매체 채널(5a)은 실린더 본체(521) 상에 배열되고, 그리드 구조체의 중심에 대응한다. 더욱이, 각각의 환형 정류편(523)의 실린더 본체 내에 위치된 단부는 수직 유동으로부터 수평 유동으로 가스 유동의 일부를 안내하기 위해, 하향으로 만곡되는 가이드 원호(5231)이다. 정류 시트의 이 배열은 간단하고 질서적이다.

상기 각각의 실시예에서, 도 13을 참조하면, 상부 뚜껑(531)의 외경은 각각의 분배 섹션(52)의 정류 시트의 외경보다 크고, 상부 뚜껑(531)의 외부 에지는 하향 굴곡 섹션(5311)이다. 이는 상부 뚜껑(531)에 근접한 제2 열 매체 채널(5a)로부터 유동하는 가스가 환형 구성요소의 내주면으로 배출되게 하기 위해 바람직하며, 따라서 환형 구성요소의 내주면으로 배출되지 않고 상부 뚜껑(531)과 환형 구성요소 사이로부터 가스가 유출하는 경우를 회피하고, 환형 구성요소의 가열 효율을 향상시킨다.

전술된 바와 같이, 지지 섹션(51), 분배 섹션(52) 및 상부 섹션(53)은 개별 구조체일 수도 있다. 구체적으로, 상부 섹션(53), 지지 섹션(51) 및 분배 섹션(52)의 3개의 섹션 중에서, 적어도 상부 섹션(53) 및 다른 2개의 섹션은 개별 구조체이고, 지지 섹션(51)과 분배 섹션(52)은 그룹이다. 적어도 2개의 그룹이 존재하고, 각각의 그룹은 아래로부터 위로 순차적으로 적층된다. 각각의 환형 구성요소는 대응 지지 섹션(51) 상에 각각 지지된다. 하나의 상부 섹션(53)이 제공되고, 상부 섹션(53)은 분배 섹션(52)의 상부 그룹의 상부 부분으로 좌굴된다.

따라서, 조립된 지지 섹션(51)과 분배 섹션(52)의 수를 변경함으로써, 2개 이상의 환형 구성요소는 하나의 가열로 내에서 동시에 가열될 수 있다. 즉, 환형 구성요소(베어링과 같은)의 생산 및 조립 요구에 따라, 환형 구성요소의 지지 섹션(51) 및 분배 섹션(52)의 수는 대응적으로 증가되거나 감소된다. 예를 들어, 단지 하나의 환형 구성요소가 가열되는 경우에, 가열 프로세스 요구는 하나의 환형 구성요소의 지지 섹션(51) 및 분배 섹션(52)을 사용하여 만족될 수 있다.

이에 따라, 2개의 환형 구성요소가 동시에 가열되도록 요구되는 경우에, 지지 섹션(51) 및 분배 섹션(52)은 저부에서 분배 섹션(52)의 상부에 추가될 수 있다.

게다가, 상부 섹션(53), 지지 섹션(51) 및 분배 섹션(52)의 3개의 섹션이 탈착가능 구조체일 때, 분배 섹션(52)의 수는 환형 구성요소의 높이에 따른 상이한 높이를 갖는 환형 구성요소의 가열 요구에 부합하도록 적절하게 증가될 수 있어, 따라서 가열로를 사용하는 탄력성을 향상시킨다.

본 출원에 따르면, 중공 실린더(5)의 상단부는 오목면이다. 오목면의 노치(5b)는 원심팬에 대면하고, 원심팬의 네거티브 압력 구역에 또는 아래에 위치된다. 즉, 상단면은 상향 개구를 갖는 오목한 캐비티를 형성하고, 오목한 캐비티는 원심팬의 네거티브 압력 구역 내에 수납된 가스의 양을 증가시킨다. 바람직하게는, 노치(5b)는 원심팬의 중심에 직접 대면한다.

원심팬이 가속될 때, 노치(5b)가 특정 가스 저장량을 갖기 때문에, 노치(5b) 내의 가스는 네거티브 압력 구역 내의 가스가 순간적으로 그리고 완전히 흡인되는 것이 방지될 수 있고, 또는 네거티브 압력 구역 부근의 노치(5b) 내의 가스는 네거티브 압력 구역으로 신속하게 보충될 수 있고, 네거티브 압력 구역 내의 가스의 순간적인 완전한 흡인이 마찬가지로 회피될 수 있다. 즉, 이는 네거티브 압력 구역의 압력이 갑자기 강하하는 것을 방지할 수 있고, 네거티브 압력 구역과 주위 구역 사이의 압력차를 감소시키고, 주위 가스가 네거티브 압력 구역을 향해 저속으로 유동하는 것을 용이하게 하고, 가스 유동의 너무 높은 속도에 기인하는 공(empty) 노이즈 또는 진동의 발생을 회피한다. 더욱이, 네거티브 압력 구역의 압력 편차는 비교적 작기 때문에, 원심팬 블레이드에 연결된 샤프팅의 외부 압력과 원심 블레이드 아래의 네거티브 압력 구역 사이의 압력차가 또한 비교적 작고, 이에 따라, 원심팬의 샤프트 상에 작용하는 하향력이 비교적 작고, 이에 따라, 하향력을 상쇄하기 위해 베어링(6)이 받게되는 상향 축방향 힘이 비교적 작은데, 달리 말하면, 원심팬의 가속에 기인하는 베어링(6)의 축방향 힘의 증가가 비교적 작기 때문에, 베어링(6)에 의해 인가된 마찰력이 대응적으로 작고, 이는 베어링(6)의 마모를 상당히 완화시키고, 베어링(6)의 내용년수를 향상시킨다.

원심팬이 감속될 때, 네거티브 압력 구역의 공간은 노치(5b)의 존재에 기인하여 확대된다. 주위로부터 네거티브 압력 구역으로 수렴하는 가스는 노치(5b)에 압축될 수 있다. 종래 기술과 비교하여, 네거티브 압력 구역에 수렴하는 가스의 양은 동일한 감속 조건 하에서 동일하지만, 가스 압축 공간은 본 출원에 따른 노치(5b)의 존재에 기인하여 비교적 커서, 압축 가스의 압력이 비교적 작게 되고, 원심팬의 추진기 상의 압축 공기의 상향 축방향 힘이 비교적 작고, 베어링(6)이 상향 축방향 힘(F1)을 극복하기 위해 받게되는 반력이 대응적으로 작은데, 이는 베어링(6)이 비교적 큰 축방향 힘(F1)을 받으면서 고속으로 동작하는 상황을 감소시키고, 베어링(6)의 마모를 완화하고, 베어링(6)의 내용년수를 향상시킨다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 가열로는 일반적으로 제1 가열 구성요소(7) 및 제2 가열 구성요소(8)를 또한 갖고, 제1 가열 구성요소(7)는 환형 가이드 플레이트(42) 및 노 본체의 원주면에 의해 형성된 열 매체 채널 내부에 배열되고, 열 매체는 환형 가이드 플레이트(42)와 노 본체의 원주면 사이의 열 매체 채널을 통해 유동할 때 가열된다. 제2 가열 구성요소(8)는 환형 가이드 플레이트(42) 및 노 본체의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널 내부에 균일하게 배열되고, 환형 가이드 플레이트(42)와 노 본체의 하부벽 사이에서 유동하는 열 매체를 가열한다.

제2 가열 구성요소(8)는 내부유체의 에너지를 보상하고, 내부 온도값과 외부 온도값의 관계를 제어하는데 사용된다. 도 11에 도시된 내부 관통 유동 공간 구조에 따라, 유체 매체의 환형 가열 공간의 구성, 환형 구성요소의 외부면에 대면하기 위한 디바이스의 상부 뚜껑의 환형 유동 채널 내의 반경방향 가스 유동의 분포, 운송 및 반경방향 구심 정류가 실현되고, 유체 매체로부터 외부면으로의 에너지 전달이 성취된다.

또한, 도 3을 참조하면, 가열로의 상이한 온도 요구를 만족시키기 위해, 히터[제1 가열 구성요소(7) 및 제2 가열 구성요소(8)]의 가열 파워 출력은 온도 제어기를 거쳐 조정될 수 있고, 가스와 히터 사이의 열교환율은 주파수 변환기(10)의 배열을 거쳐 원심팬의 가스 체적과 가스 속도를 조정함으로써 변경될 수 있다.

본 출원에서 용어 "제1", "제2" 등은 구조 및 기능이 동일하거나 유사한 부분 사이의 구별을 위해 사용된 것이고, 특정 순서 또는 선행 순서를 설명하도록 요구된 것은 아니라는 것이 예시되도록 요구된다.

본 출원의 실시예에 의해 제공된 환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로가 상세히 전술되었다. 본 출원의 원리 및 실시예는 특정 예에 의해 본 명세서에 예시되어 있다. 상기 예의 설명은 단지 본 출원의 방법 및 사상의 이해를 돕도록 의도된 것이다. 통상의 기술자에 있어서, 몇몇 수정 및 개량이 본 출원의 원리로부터 벗어나지 않고 본 출원에 이루어질 수도 있고, 이들 수정 및 개량은 청구범위에 의해 규정된 본 출원의 범주 내에 있는 것으로 또한 간주된다는 것이 주목되어야 한다.

Claims

환형 구성요소를 가열하기 위한 가열로로서,
노 본체(1)를 포함하고, 상기 노 본체(1)는 밀봉된 가열 공간을 에워싸고, 상기 노 본체(1)는 열 매체 구동 구성요소 및 상기 환형 구성요소를 위한 지지부(2)를 구비하고, 상기 노 본체(1)의 내부는
상부 플레이트(41) 및 상기 상부 플레이트(41)의 원주로부터 하향으로 수직으로 연장하는 환형 가이드 플레이트(42)를 포함하는 가이드부(4)로서, 상기 상부 플레이트(41)와 상기 환형 가이드 플레이트(42)는 상기 노 본체(1)의 각각의 내부벽과 함께 열 매체 채널을 형성하고, 상기 상부 플레이트(41)는 상기 열 매체 구동 구성요소에 대향하는 위치에 역류 관통 구멍을 갖고, 상기 환형 가이드 플레이트(42)는 상기 환형 구성요소의 주연부 상에 장착되고 반경방향으로 연장되는 다수의 제1 열 매체 채널(4a)을 갖고, 상기 제1 열 매체 채널의 각각은 상기 환형 구성요소의 외주면에 정확히 대면하는, 가이드부(4),
상기 환형 구성요소 내에 배열된 중공 실린더(5)로서, 원주방향 공간이 상기 중공 실린더(5)와 상기 환형 구성요소 사이에 미리설정되고, 상기 중공 실린더(5)의 상단면은 밀봉된 구조체이고, 상기 환형 구성요소의 내주면의 하부 에지와 상기 중공 실린더(5)의 외주벽은 밀봉된 구조체를 형성하고, 상기 중공 실린더(5)의 내부 챔버는 상기 환형 가이드 플레이트(42)와 상기 노 본체(1)의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널과 연통하고, 상기 중공 실린더(5)는 반경방향으로 연장하는 제2 열 매체 채널(5a)을 갖고, 상기 제2 열 매체 채널(5a)의 각각은 상기 환형 구성요소의 내주면에 대향하는, 중공 실린더(5)를 더 포함하는, 가열로.
제1항에 있어서, 상기 지지부(2)는 홀더(21) 및 지지 플랫폼(22)을 포함하고, 상기 지지 플랫폼(22)은 상기 홀더(21)를 거쳐 상기 노 본체(1)의 하부벽 상에 지지되고, 상기 환형 구성요소 및 상기 중공 실린더(5)는 모두 상기 지지 플랫폼(22)의 상부면 상에 지지되고, 상기 환형 가이드 플레이트(42)의 하부면과 상기 중공 실린더(5)의 하부면은 모두 상기 지지 플랫폼(22)과 접합되어 원주방향으로 밀봉되고, 상기 지지 플랫폼(22) 및 상기 노 본체(1)의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널은 상기 지지 플랫폼(22)의 내부를 거쳐 상기 중공 실린더(5)의 내부 챔버와 연통하는, 가열로.
제2항에 있어서, 상기 지지 플랫폼(22)은 상기 중공 실린더(5)의 내부 챔버에 대응하는 위치에서 관통 구멍을 구비하고, 상기 지지 플랫폼(22) 및 상기 노 본체(1)의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널은 상기 지지 플랫폼(22) 상의 관통 구멍을 거쳐 상기 중공 실린더(5)의 내부 챔버와 연통하는, 가열로.
제2항에 있어서, 아래로부터 위로, 상기 중공 실린더(5)는 지지 섹션(51), 분배 섹션(52) 및 상부 섹션(53)을 포함하고, 상기 제2 열 매체 채널(5a)은 적어도 상기 분배 섹션(52)의 원주벽 상에 배치되고, 상기 지지 섹션(51)의 저부와 상기 지지 플랫폼(22)은 원주방향으로 접촉되어 밀봉되고, 상기 상부 섹션(53)은 상부 뚜껑(531)을 갖고, 상기 상부 뚜껑(531)은 밀봉된 구조체인, 가열로.
제4항에 있어서, 상기 지지 섹션(51)은 환형 기부를 포함하고, 수평 푸트부(511)가 상기 환형 기부의 외부 에지의 원주방향으로 균일하게 배열되고, 상기 환형 구성요소는 상기 수평 푸트부(511) 상에 지지되고, 상기 수평 푸트부(511)의 상부면은 위치설정을 위해 상기 환형 구성요소와 끼워맞춰지는 위치설정 구성요소를 구비하는, 가열로.
제5항에 있어서, 상기 위치설정 구성요소는 스피곳(512)이고, 상기 환형 구성요소가 상기 수평 푸트부(511) 상에 장착되는 경우에, 상기 환형 구성요소의 내주면은 적어도 하나의 스피곳(512)의 외부벽에 대해 맞접하는, 가열로.
제6항에 있어서, 대응 수평 푸트부(511) 상의 상기 스피곳(512)의 위치는 반경방향으로 조정가능한, 가열로.
제5항에 있어서, 취출 시트(513)가 상기 환형 기부 내에 배열되고, 상기 취출 시트(513)는 나사 구멍 도는 나사 볼트를 구비하고, 상기 취출 시트(513)는 홀더(514)를 거쳐 상기 환형 기부의 내부면에 연결되는, 가열로.
제5항에 있어서, 위로부터 아래로, 상기 환형 기부의 내부 구멍은 대직경 섹션(515) 및 소직경 섹션(516)을 포함하고, 상기 대직경 섹션(515) 및 상기 소직경 섹션(516)은 단차형 표면(51a)에 의해 연결되고, 상기 분배 섹션(52)의 하단부는 끼워맞춤 섹션이고, 상기 끼워맞춤 섹션의 외경은 상기 소직경 섹션(516)의 내경보다 크지만 상기 대직경 섹션(515)의 내경보다 작고, 상기 끼워맞춤 섹션은 상기 대직경 섹션(515) 내에 장착되고 조립 중에 상기 단차형 표면(51a) 상에 지지되는, 가열로.
제4항에 있어서, 상기 분배 섹션(52)은 각각의 제2 열 매체 채널(5a)의 입구 및 출구 주위에 반경방향으로 연장하는 정류 시트를 구비하고, 각각의 정류편은 내부 정류 채널 및 외부 정류 채널을 각각 에워싸고, 상기 중공 실린더(5) 내의 열 매체는 열거된 순서로, 상기 내부 정류 채널, 대응 제2 열 매체 채널 및 상기 외부 정류 채널을 거쳐 상기 환형 구성요소의 내주면으로 배출되는, 가열로.
제10항에 있어서, 상기 분배 섹션(52)은 실린더 본체(521)를 포함하고, 상기 실린더 본체(521)는 평행하게 배열된 복수의 환형 정류 시트 및 평행하게 배열된 복수의 수직 정류 시트를 구비하고, 상기 환형 정류 시트 및 상기 수직 정류 시트의 각각은 상기 실린더 본체(521)의 내부면 및 외부면을 복수의 그리드 구조체로 분할하고, 각각의 제2 열 매체 채널(5a)은 상기 실린더 본체(521) 상에 배열되고, 상기 그리드 구조체의 중심에 대응하고, 각각의 환형 정류편(523)의 실린더 본체 내에 위치된 단부는 하향으로 굴곡되는 가이드 원호(5231)인, 가열로.
제10항에 있어서, 상기 상부 뚜껑(531)의 외경은 상기 분배 섹션(52)의 각각의 정류 시트의 외경보다 크고, 상기 상부 뚜껑(531)의 외부 에지는 하향 굴곡 섹션(5311)인, 가열로.
제4항에 있어서, 상기 상부 섹션(53), 상기 지지 섹션(51) 및 상기 분배 섹션(52)의 3개의 섹션 중에서, 적어도 상기 상부 섹션(53) 및 다른 2개의 섹션은 개별 구조체이고, 상기 지지 섹션(51) 및 상기 분배 섹션(52)은 그룹이고, 적어도 2개의 그룹이 존재하고, 각각의 그룹은 아래로부터 위로 순차적으로 적층되고, 각각의 환형 구성요소는 대응 지지 섹션(51) 상에 각각 지지되고, 하나의 상부 섹션(53)이 제공되고, 상기 상부 섹션(53)은 상기 분배 섹션(52)의 상부 그룹의 상부 부분으로 좌굴되는, 가열로.
제13항에 있어서, 상기 상부 섹션(53), 상기 지지 섹션(51) 및 상기 분배 섹션(52)의 3개의 섹션은 개별 구조체인, 가열로.
제4항에 있어서, 상기 지지 섹션(51)의 하부면과 상기 지지 플랫폼의 상부면 중 하나는 볼록 단차부를 구비하고, 다른 하나는 상기 볼록 단차부와 끼워맞춰지는 홈을 구비하는, 가열로.
제1항에 있어서, 복수의 제1 가열 구성요소(7)가 상기 노 본체(1)의 원주면 및 상기 환형 가이드 플레이트(42)에 의해 형성된 열 매체 채널 내에 균일하게 배열되고, 복수의 제2 가열 구성요소(8)가 상기 환형 가이드 플레이트(42) 및 상기 노 본체(1)의 하부벽에 의해 형성된 열 매체 채널 내에 균일하게 배열되는, 가열로.
제1항에 있어서, 열 매체 구동부는 원심팬이고, 상기 원심팬은 상기 중공 실린더(5) 위로 게양되고, 상기 중공 실린더(5)의 상단부는 오목면이고, 상기 오목면의 노치(5b)는 상기 원심팬에 대면하고, 상기 원심팬의 네거티브 압력 구역 내에 또는 아래에 배치되는, 가열로.