專利名稱：加熱爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種加熱設備，尤其涉及一種用于加熱軸承的加熱爐。
背景技術：
熱套安裝是實現(xiàn)軸承與軸之間的安裝的常用方法，主要有介質(zhì)加熱和電加熱兩種加熱方式。在熱套安裝過程中，先使軸承加熱膨脹，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的膨脹量大于過盈量之后，軸承即可裝配到軸上。對于風力發(fā)電機等大型部件的軸承目前常采用“油浴”方式、電磁感應加熱器、熱空氣作為傳熱介質(zhì)加熱方式。軸承加熱的“油浴”法即屬介質(zhì)加熱。安裝前，把軸承放入礦物油池內(nèi)，加熱溫度為80°C 100°C，加熱時間根據(jù)軸承的材質(zhì)、質(zhì)量、特征尺度可以確定。但是,使用這種方法,軸承容易被污染，存在火災危險。除了健康和安全這些考慮事項以外，還需考慮到環(huán)境，對油的處理問題，費用都非常高。對于新軸承，軸承油浴會損壞軸承防護油的作用。因此，對于大型風力發(fā)電機組的大尺度、大質(zhì)量軸承熱裝配已經(jīng)不再推薦使用“油浴”法。感應加熱法屬于電加熱法，具有高品質(zhì)快速加熱的特點。對于不同尺寸的軸承，需要配備不同尺寸的磁軛，軸承最大加熱溫度為100°C 120°c，需要保證被加熱軸承與軸之間的溫差在80°C 90°C，必須對軸承進行消磁，但是，此種加熱方法存在深度徹底退磁的困難。而且，因為對大尺度、大質(zhì)量軸承，在使用感應加熱器加熱時，還存在集膚效應現(xiàn)象，最大電流密度出現(xiàn)在軸承的表層，截面上的溫度分布不均勻，“電流穿透深度層”以下的軸承材料僅能從已加熱層以熱傳導的方式傳遞熱能獲得熱量。另一方面，使用感應加熱器容易致使軸承表面“產(chǎn)熱”的同時，軸承也通過表面向安裝環(huán)境不斷散熱。因此，軸承“渦流產(chǎn)熱”本身均溫效果差，軸承斷面溫度難以均一化。除了上述難以使軸承均溫之外，還存在鄰近效應。在對大質(zhì)量、大尺度軸承進行感應加熱時，感應器和軸承須同心安置。由于對稱安置，軸承中電流分布才能對稱均勻。但是，如果沒有對稱安置的工裝，僅憑套裝人員視覺感覺來放置，則難以做到同心安置，因此會造成電流密度分布不均勻，最終導致產(chǎn)熱不均勻，熱膨脹自然不均勻。另外，對于幾十千瓦以上感應加熱裝置，所需要制造的電力電子感應加熱電源的費用是空氣介質(zhì)傳熱加熱爐費用的2-3倍以上。電阻爐加熱是以循環(huán)的熱空氣作為傳熱介質(zhì)的一種加熱裝置，當氣流通過電熱元件表面時，以對流換熱方式將熱量帶走，再以對流方式把熱量傳給軸承，采用的是以熱空氣作為傳熱介質(zhì)對軸承表面對流傳熱為主輔以輻射傳熱的復合方式。為了減小氣流進口端與出口端的溫差，以及合理均勻地布置電熱元件，采用圓形截面的爐子較為有利。
圖1示出了傳統(tǒng)的加熱爐的截面示意圖。如圖1所示，加熱爐體分為爐蓋1和爐盆底3兩部分。加熱爐體由型鋼及鋼板焊接而成，爐襯8使用硅酸鋁纖維巖棉通過平鋪與疊鋪的方法填充在內(nèi)膽與護殼之間，用于絕熱保溫。爐蓋1頂部中心位置設置爐用電機2，可采用法蘭進行固定。爐用電機2驅(qū)動離心風機4作為空氣流動的動力。離心風機4下方設置有上導流板11，上導流板11包括圓形的水平部分和環(huán)形的豎直部分，通過導流板拉桿14懸吊在加熱爐爐蓋1的下側(cè)。上導流板11的水平部分與爐蓋1內(nèi)壁之間形成空氣流道的上蓋輻流通道部分。爐盆底3內(nèi)與上導流板11的豎直部分同軸設置有環(huán)形的下導流板7，上導流板11與下導流板7在爐蓋I與爐底3和縫后在內(nèi)部形成對接，從而在上導流板11的豎直部分以及下導流板7與爐子內(nèi)壁之間形成環(huán)形氣流通道。爐底3內(nèi)部采用槽鋼作底架12支撐軸承5，并用于導風，以增強爐溫均勻性。在下導流板7與爐底3內(nèi)壁留有等高間隙，供來自上蓋的氣流經(jīng)環(huán)狀間隙從爐底間隙流入被加熱軸承區(qū)域(見圖1的箭頭所示)。氣流沿著軸承5的下端面沖刷，橫掠軸承圈部件、軸承上端面，對軸承部件表面放熱后匯流到離心風機4的吸風口。通常在上蓋輻流通道內(nèi)設置一定數(shù)量的電熱元件6作為加熱器加熱流動空氣，電熱元件6沿圓周均勻分布。被加熱大型軸承部件5在爐盆底3與環(huán)形導流板7同軸等間距放置在多點面支撐上，具體地，由設置在爐盆底3中的槽鋼均流支撐件12支撐軸承5的下端面。加熱過程，利用傳感器9測量軸承5的外表面溫度，傳感器10測量空氣溫度，從而對循環(huán)熱空氣溫度、軸承部件表面溫度進行實時跟蹤測量，對加熱器電熱元件工作采用分區(qū)控制。熱空氣橫掠軸承對流換熱，表面?zhèn)鳠釡蕜t方程式:Nu=CRenPr°_33，“Nu”為對流換熱的努謝爾數(shù)，“Re”為流體流體的雷諾數(shù)，“Pr”為流體的普朗特數(shù)。非圓形截面柱體實驗關聯(lián)式中的系數(shù)C和常數(shù)n列表如下:
權利要求
1.一種加熱爐，所述加熱爐包括爐蓋、爐底盤、加熱器、設置在爐蓋下方的風機以及設置在爐底盤上的軸承支撐件，爐蓋和爐底盤接合后形成密閉加熱腔以加熱設置在軸承支撐件上的軸承，其特征在于，所述加熱爐還包括導流板，所述導流板包括水平導流板以及從水平導流板外周豎直向下延伸的環(huán)形導流板，環(huán)形導流板與加熱腔內(nèi)壁之間形成環(huán)狀氣流通道，環(huán)形導流板內(nèi)側(cè)設置有第一分流器，所述第一分流器包括水平氣流通道，進入環(huán)狀氣流通道中的總氣流的一部分被分流進入所述水平氣流通道內(nèi)，噴吹軸承外圈表面。
2.按權利要求1所述的加熱爐，其特征在于，所述水平氣流通道為由多層板形成的多層水平氣流通道，其中至少一個水平氣流通道沿著徑向向內(nèi)的方向通道截面積逐漸縮小而具有漸縮噴管功效，通過所述至少一個水平氣流通道的氣流在軸承外圈處形成射流。
3.按權利要求2所述的加熱爐，其特征在于，所述水平氣流通道的最上層板延伸到軸承外圈的上方，下面各層板從上至下與軸承外圈表面之間的間隙逐漸變窄，并且滿足流體連續(xù)性原理要求。
4.按權利要求1-3中任一項權利要求所述的加熱爐，其特征在于，所述水平氣流通道徑向外端設置有第一導流裝置，以引導氣體進入水平氣流通道內(nèi)。
5.按權利要求2或3所述的加熱爐，其特征在于，在第一分流器下方設置有第一密封結(jié)構(gòu)，第一密封結(jié)構(gòu)與第一分流器下端以及軸承外圈下端密封接觸，并與爐底盤之間形成預定間隙，流經(jīng)環(huán)狀氣流通道后的氣流通過該預定間隙進入爐底盤，其中一部分氣流進入軸承下端面的空間內(nèi)，并在所述射流的引射作用下穿過軸承外圈的螺栓孔。
6.按權利要求5所述的加熱爐，其特征在于，所述第一密封結(jié)構(gòu)包括彈性地支撐在爐底盤上的環(huán)狀面板以及設置在環(huán)狀面板上的彈性密封環(huán)。
7.按權利要求5所述的加熱爐，其特征在于，所述軸承內(nèi)圈下邊沿設置有第二密封結(jié)構(gòu)，第二密封結(jié)構(gòu)的徑向外側(cè)設置有第二導流裝置，以引導氣流進入螺栓孔。
8.按權利要求5所述的加熱爐，其特征在于，所述軸承內(nèi)側(cè)設置有第二分流器，第二分流器包括至少一個水平噴吹通道，進入爐底盤的剩余的全部氣流從徑向內(nèi)側(cè)進入水平噴吹通道后，噴吹軸承內(nèi)圈表面。
9.按權利要求8所述的加熱爐，其特征在于，所述第二分流器入口處設置有補償加熱器。
10.按權利要求8所述的加熱爐，其特征在于，所述水平噴吹通道為多個，水平噴吹通道的徑向外端與軸承內(nèi)圈表面之間的間隙由上至下逐漸變小，滿足連續(xù)性原理要求。
11.按權利要求8所述的加熱爐，其特征在于，所述水平噴吹通道的徑向內(nèi)端設置有第三導流裝置，引導氣流以離心運動的方式進入所述水平噴吹通道。
12.按權利要求11所述的加熱爐，其特征在于，所述第二導流裝置為多個導流弧，所述多個導流弧遵循同心圓、弧長間距不均等的分流原則。
13.按權利要求11所述的加熱爐，其特征在于，所述第二導流裝置為多個導流弧，所述第二導流裝置中的多個導流弧中最外層的導流弧的截面為半圓形，所述半圓形的導流弧的截面的上端連接最上層水平噴吹通道的頂部，下端連接爐底盤。
14.按權利要求1所述的加熱爐，其特征在于，所述爐底盤的中部設置有封閉絕熱柱體。
15.按權利要求14所述的加熱爐，其特征在于，所述封閉絕熱柱體為封閉絕熱空腔。
16.按權利要求14或15所述的加熱爐，其特征在于，所述封閉絕熱柱體的外表面為流線型表面 。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種加熱爐，所述加熱爐包括爐蓋、爐底盤、加熱器、設置在爐蓋下方的風機以及設置在爐底盤上的軸承支撐件，爐蓋和爐底盤接合后形成密閉加熱腔以加熱設置在軸承支撐件上的軸承，其特征在于，所述加熱爐還包括導流板，所述導流板包括水平導流板以及從水平導流板外周豎直向下延伸的環(huán)形導流板，環(huán)形導流板與加熱腔內(nèi)壁之間形成環(huán)狀氣流通道，環(huán)形導流板內(nèi)側(cè)設置有第一分流器，所述第一分流器包括水平氣流通道，進入環(huán)狀氣流通道中的總氣流的一部分被分流進入所述水平氣流通道內(nèi)，噴吹軸承外圈表面。
文檔編號C21D9/40GK103088200SQ20131004283
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者馬盛駿, 許磊, 詹軍, 李永生, 趙濤 申請人:北京金風科創(chuàng)風電設備有限公司