TWI698533B

TWI698533B - 退火爐

Info

Publication number: TWI698533B
Application number: TW108138746A
Authority: TW
Inventors: 李茂誠
Original assignee: 協鋐機電有限公司
Priority date: 2019-10-27
Filing date: 2019-10-27
Publication date: 2020-07-11
Also published as: TW202117026A

Abstract

本發明關於一種退火爐，包含一爐體及一導流裝置。該導流裝置包含一第一風扇、一筒體、一馬達、一聯軸器、一承載座、一第一軸承、一軸桿以及一第二風扇，當該馬達運轉時，經由該聯軸器及該軸桿驅動該第一風扇於該爐體內轉動，且該第二風扇同時隨該軸桿連動，以朝向該第一軸承形成一風流。

Description

退火爐

本發明關於一種退火爐，尤指一種在運轉時同時對軸承以氣冷方式進行冷卻的退火爐。

退火爐主要係用於鋼鐵鑄件、鋼板、鋼線等金屬的應力消除、軟化及再結晶退火等作業。由於退火製程係將金屬加熱到高於再結晶的溫度，且維持此溫度一段時間，因此，退火爐在運轉時，爐體會長時間處於高溫狀態。

習知的退火爐已有設置於外部的馬達，用來驅動爐體內的風扇運轉，以使爐體內部溫度能夠更為均勻。外部馬達驅動爐體內風扇運轉的整體結構，尚包含軸桿及軸承等元件，而由於爐體的高溫會傳導到軸承，若軸承長期處於高溫，會導致其使用壽命降低，溫度太高甚至會導致軸承損壞。

為了避免軸承長期處於高溫而損壞，對軸承進行冷卻有其必要。習知對軸承進行冷卻的方式，通常是對應設置一套水冷式設備，該水冷式設備包含：水冷室、管線、進水口、出水口、遠端熱交換器等。然而，前述水冷式設備的組件及管線數量繁多，使得建置及維護成本偏高，且經過長時間的使用後，水冷式設備可能會老舊或損壞而有漏水的風險；一旦發生冷卻水的洩漏，將造成軸承的冷卻效果降低，更嚴重地，若洩漏的冷卻水經由爐蓋縫隙流進爐體中，更會影響整個退火爐的退火處理品質。

水冷式設備的另一缺點是冷卻水的循環需要額外用電，但額外用電不符合環保節能的趨勢，且如果退火爐運作時遇到跳電或電力不足，水冷式設備會直接受到影響，嚴重時更會導致設備損壞。

為解決現有技術的缺失，本發明提供一種退火爐，不同於習知以水冷方式對軸承進行冷卻，本發明在既有的軸桿上額外加裝一外部風扇，此外部風扇由軸桿同步帶動而同時產生冷卻風流，以氣冷的方式對軸承進行冷卻，除了能完全免除習知水冷式設備因長期使用造成損壞及漏水的風險，更節省了水冷式設備的建置及維護成本。

更明確而言，於既有的軸桿上額外安裝外部風扇，並將外部風扇裝設於軸承上方，而該軸桿藉由聯軸器與馬達連接，當馬達透過該軸桿驅動爐體的內部風扇運轉時，將同時帶動外部風扇轉動，且朝向軸承形成冷卻風流，以對軸承進行冷卻降溫，藉此，不需另外建置水冷式設備，也不需額外用電，就能達到良好的冷卻效果，本發明具有節省能源、操作簡單、成本低廉及保養容易等優點。

此外，本發明的另一目的在於提供一種退火爐，其具有特殊的對流設計，包含相通的進風口、出風口及開孔，當風扇轉動時，形成冷卻氣流，將累積於軸承上的熱傳導至外部，達到高效率的冷卻效果。

為達上述目的，本發明提供一種退火爐，包括一爐體及一導流裝置，該爐體包含一本體槽、及可封閉該本體槽之一爐蓋，該本體槽及該爐蓋共同界定一內部空間，該導流裝置沿一軸向方向貫穿設置於該爐蓋上，該導流裝置包含一第一風扇、一筒體、一馬達、一聯軸器、一承載座、一第一軸承、一軸桿及一第二風扇，該第一風扇設置於該內部空間中，該筒體具有一環形側壁，該環形側壁界定一第一端部、相對於該第一端部之一第二端部、以及連通該第一端部與該第二端部之間的一氣流道，該馬達鄰設於該第一端部，該聯軸器設置於該筒體中且鄰近該第一端部處，並與該馬達連接，該承載座設置於該筒體中且鄰近該第二端部處，該第一軸承設置於該承載座上，該軸桿沿該軸向方向於該筒體中連接於該聯軸器，並經由該第一軸承貫穿該爐蓋以樞接至該第一風扇，該第二風扇設置於該筒體中且連接於該軸桿。其中，當該馬達運轉時，經由該聯軸器及該軸桿驅動該第一風扇於該內部空間中轉動，該第二風扇同時隨該軸桿連動，以朝向該第一軸承形成一風流。

該承載座包含一進風口，該環形側壁具有一出風口，該進風口與該出風口連通。該承載座更包含一第一板體、相對該第一板體的一第二板體及連接於該第一板體及該第二板體之間的一連接部，該進風口形成於該第一板體，該第一板體、該第二板體及該連接部共同定義一流通空間，該風流經由該進風口、該流通空間及該出風口而流至該筒體外。

該第二風扇具有至少一葉片，所述葉片之一延伸方向與該軸向方向之間形成一夾角，該夾角介於15度至60度之間；較佳地，該夾角為30度。

該第二風扇更包含複數螺絲，用以將該第二風扇鎖固於該軸桿上，所述螺絲相對於該軸桿係彼此不對稱。於其他實施例中，所述葉片直接焊接於該軸桿上。

該第一板體、該第二板體及該連接部係一體成形。

當該馬達運轉時，經由該聯軸器及該軸桿驅動該第一風扇轉動，以在該內部空間中形成另一風流，促使該內部空間中達到均溫。

本發明之退火爐更包含一啟閉裝置，該啟閉裝置包含一旋轉座及一懸臂，該旋轉座鄰設於該本體槽，該旋轉座具有一旋轉本體及穿設於該旋轉本體中的一軸體，該懸臂連接於該軸體及該導流裝置，該旋轉本體之該軸體可驅動該懸臂並帶動該導流裝置及該爐蓋相對於該本體槽移動。

該環形側壁更包含一開孔，該開孔與該進風口連通。該導流裝置更包含一分隔板及一第二軸承，該分隔板設置於該筒體中，該第二軸承設置於該分隔板上，供該軸桿穿設。該導流裝置更包含一固定座，連接該環形側壁及該爐蓋。

藉由本說明書所揭示的內容，本技術領域中具有通常知識者即可了解本發明的優點與功效。惟需注意的是，以下圖式均為簡化的示意圖，圖式中的元件數目、形狀及尺寸可依實際實施狀況而隨意變更，且元件佈局狀態可更為複雜。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。

圖1所為本發明之退火爐100之整體示意圖，退火爐100包括一爐體10、一導流裝置20、及一啟閉裝置30，導流裝置20設置於爐體10上，啟閉裝置30連接於爐體10及導流裝置20。以下將詳述本發明各元件的詳細結構及彼此之間的連結關係。

請一併參照圖1及圖2，爐體10包含一本體槽101、一爐蓋102及一內部空間103，爐蓋102可封閉本體槽101，內部空間103係由本體槽101及爐蓋102所共同界定，料件即是置於內部空間103中進行退火程序。

啟閉裝置30包含一旋轉座301及一懸臂302，懸臂302略呈L型，旋轉座301鄰設於本體槽101的外部，旋轉座301具有一旋轉本體3011及一軸體3012，軸體3012穿設於旋轉本體3011中，而懸臂302一端連接於軸體3012，另一端則與導流裝置20連接，藉此，旋轉座301之軸體3012可驅動懸臂302並帶動導流裝置20及爐蓋102相對於本體槽101移動，以控制該爐體10開啟或封閉。

接下來詳細說明導流裝置20，請一併參照圖3至圖5，導流裝置20沿一軸向方向A貫穿設置於爐蓋102上，詳言之，導流裝置20包含一第一風扇201、一筒體202、一馬達203、一聯軸器204、一承載座205、一第一軸承206、一軸桿207、及一第二風扇208，詳細說明如下。

第一風扇201設置於內部空間103中，且鄰設於爐蓋102下方，筒體202具有一環形側壁2023，該環形側壁2023界定第一端部2021、與該第一端部2021相對之第二端部2022、及位於該第一端部2021與該第二端部2022之間的氣流道2024。馬達203設置於筒體202外，且位於第一端部2021及啟閉裝置30的懸臂302之間，聯軸器204設置於筒體202內部，且鄰近第一端部2021處，聯軸器204一側與馬達203之輸出軸2031連接，另一側則與軸桿207連接，軸桿207經由第一軸承206與第一風扇201連接，也就是說，馬達203經由聯軸器204與其他部件相連接。

承載座205設置於筒體202中且鄰近第二端部2022處，請一併參照圖6，承載座205包含第一板體2052、第二板體2053及連接部2054，該第一板體2052與該第二板體2053彼此相對且間隔地設置，連接部2054連接於第一板體2052及第二板體2053之間，於本實施例中，第一板體2052及第二板體2053大略呈圓盤狀，連接部2054為圓筒狀，因圖4顯示承載座205的中央剖面，故圖4所呈現之承載座205約略呈「工」字形。其中，承載座205更包含複數個進風口2051，所述進風口2051形成於該第一板體2052上，較佳係呈環狀且彼此間隔地分布於該第一板體2052上。第一軸承206抵靠嵌設該第一板體2052，使得第一軸承206可以穩固的放置於承載座205上。軸桿207沿軸向方向A設置於筒體202中，其一端與聯軸器204連接，並經由第一軸承206貫穿爐蓋102以另一端樞接至第一風扇201，藉此，馬達203可藉由聯軸器204及軸桿207帶動第一風扇201於該內部空間103中轉動。

由於軸桿207具有一定長度，為更進一步提升軸桿207運轉時的穩定度，較佳地，導流裝置20可於筒體202中更設置一分隔板209及一第二軸承210，其中，第二軸承210設置於分隔板209上，同樣供軸桿207穿設。

本發明之一重點技術係關於第二風扇208，詳細說明如下。第二風扇208係設置於筒體202中且鄰近或朝向該第一軸承206，較佳係位於第一軸承206及第二軸承210之間。請見圖7至圖9，於本實施例中，第二風扇208是模組化的風扇結構，具有複數個葉片2081、複數軸孔2082及複數螺絲2083，其中所述軸孔2082較佳係以彼此不對稱的方式配置於該第二風扇208上，所述螺絲2083較佳為止付螺絲，所述螺絲2083鎖固於所述軸孔2082中，使得第二風扇208得以固定套接於軸桿207上。其中，葉片2081之一延伸方向與軸向方向A之間形成一夾角θ，該夾角θ介於15度至60度之間，較佳地，介於25度至40度之間，更佳地，該夾角θ約略為30度，也就是說，當該夾角θ為30度時，葉片2081延伸面與第二風扇208出風面的夾角則為約60度。圖中所示的葉片2081的數量為四、軸孔2082的數量為二及螺絲2083的數量為二，然而，該等元件之數量可視需求改變，葉片2081配置的角度也可以考量出風能力而加以調整，而所述螺絲2082依據所述軸孔2082，相對於該軸桿207以彼此不對稱的方式配置。於其他實施例中，葉片2081可以直接以焊接的方式連接於軸桿207上，亦是可行的方案，本領域具有通常知識者可視需求選擇。

當馬達203運轉時，經由聯軸器204及軸桿207驅動第一風扇201於內部空間103中轉動，此時第二風扇208也會同時隨該軸桿207連動，不需額外供電。詳言之，第一風扇201啟動時，第一風扇201在內部空間103中形成風流，使內部空間103達到均溫，同時被帶動的第二風扇208朝向該第一軸承206形成一風流(如圖3及圖5的箭頭所示)，以對第一軸承206加以冷卻。

於本發明中，較佳地，導流裝置20更包含複數個固定座211，且設置於環形側壁2023的外側，並且連接於環形側壁2023以及爐蓋102之間，使該導流裝置20可穩固地設置於該爐體10上，避免導流裝置20晃動。

請再次參閱圖5，該環形側壁2023具有出風口20231及開孔20232，出風口20231係形成於鄰近第二端部2022處，且與第一板體2052、連接部2054及第二板體2053之間所形成的一流通空間2055連通，開孔20232則形成於第一板體2052以上的環形側壁2023上的任意位置，如圖所示，出風口20231以及開孔20232實際上以第一板體2052相區隔，該開孔20232、該進風口2051、該流通空間2055及該出風口20231得以相互連通。

當馬達203啟動帶動帶動第二風扇208運轉時，主要針對第一軸承206散熱的風流便可經由進風口2051、流通空間2055及出風口20231而排出至該筒體202外，而由於本實施例的開孔20232夠大，，使筒體202內部的氣流的流通更加順暢，第一軸承206的熱快速地被傳導至外部，達到有效的氣冷效果。

於本發明中，第一風扇201及第二風扇208之葉片的數量及形狀無特別限制，進風口2051、出風口20231及開孔20232的數量及形狀也並無特殊限制，可依照需求調整。

於本發明中，該第一板體2052、該第二板體2053及該連接部2054係一體成形，於其他實施例中，第一板體2052、第二板體2053及連接部2054可為個別元件再將其組裝再一起。

綜上所述，本發明的退火爐，其在軸桿上額外安裝風扇，且設置於軸承的上方，並結合特殊之對流設計，達到良好的氣冷效果，因完全捨棄水冷式設備，解決了習知水冷裝置因長期使用造成損壞及漏水的風險，以及節省了水冷裝置的維護成本，具有節省能源、操作簡單、減少維修成本、減少維護的工作量，因此，本發明具有成本低廉及保養容易的優點，也可提高軸承的使用壽命。

上述的實施例僅用來例舉本發明的實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明的保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍，本發明的權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

100:退火爐

10:爐體

101:本體槽

102:爐蓋

103:內部空間

20:導流裝置

201:第一風扇

202:筒體

2021:第一端部

2022:第二端部

2023:環形側壁

20231:出風口

20232:開孔

2024:氣流道

203:馬達

2031:輸出軸

204:聯軸器

205:承載座

2051:進風口

2052:第一板體

2053:第二板體

2054:連接部

2055:流通空間

206:第一軸承

207:軸桿

208:第二風扇

2081:葉片

2082:軸孔

2083:螺絲

209:分隔板

210:第二軸承

211:固定座

30:啟閉裝置

301:旋轉座

3011:旋轉本體

3012:軸體

302:懸臂

A:軸向方向

θ:夾角

圖1為本發明退火爐之整體側面示意圖；圖2為本發明退火爐的導流裝置及爐蓋之側面示意圖；圖3為導流裝置之側面示意圖；圖4為導流裝置之局部側面示意圖；圖5為導流裝置之立體示意圖；圖6為承載座、軸桿及第一軸承之局部示意圖；以及圖7至圖9為第二風扇之示意圖。