湍流棒组件的制作方法
【专利摘要】一种用于汽缸的湍流棒组件，所述汽缸在轴向方向上延伸，所述湍流棒组件包括在轴向方向上延伸的多个棒以及至少一个环。所述至少一个环具有：连接到所述多个棒上的一个或多个环部分；以及与所述一个或多个环部分接合的一个或多个耦合器，响应于调节块在轴向方向上的移动而扩展和收缩所述至少一个环的径向尺寸。
【专利说明】湍流棒组件
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张于2011年5月3日提交的第13/099，885号美国专利申请案的优先权。
【技术领域】
[0003]本发明涉及蒸汽加热式汽缸领域，且确切地说，涉及一种用于蒸汽加热式汽缸的湍流棒组件。
【背景技术】
[0004]蒸汽加热式旋转汽缸用于多种工业中，用来生产和处理各种材料，例如，纸。例如，可以通过使纸卷越过一个或多个加热汽缸而将该纸卷烘干。在波纹板加工工业中，汽缸的直径通常小于两英尺，并且长度可以为十英尺到十五英尺。蒸汽通过一个旋转密封件(也称为旋转接头)引入汽缸中。在汽缸内部的蒸汽通过汽缸的外壳将其热量传递到设置在汽缸外部的材料薄片中。随着热量从热蒸汽传递到该薄片中，汽缸内部的蒸汽冷凝。由此形成的冷凝水随后通过虹吸管从汽缸中移除，所述虹吸管通过旋转接头连接到外部导管或容器。
[0005]在低的旋转速度下，汽缸内部的残留冷凝水将趋向于聚集在汽缸底部的水坑中，这称为“积水”状态。随着汽缸的旋转速度增高，水坑中的冷凝水开始与圆筒外壳一起旋转，但是随着冷凝水接近汽缸的顶部，冷凝水又会回到水坑中。这称为“梯流”状态。在高的旋转速度下，冷凝水在称为“边缘滚动(rimming)”的状态下随着汽缸围绕圆筒外壳的整个内圆周。
[0006]当汽缸旋转时，水随着汽缸本身一起旋转，并且水所增加的重量需要施加增大的旋转力，从而使汽缸旋转。为了将在积水和梯流状态下使汽缸旋转所需的功率最小化，并且为了将在边缘滚动状态下通过冷凝水传递的热量最大化，虹吸管通常设计成将沉积在汽缸内的冷凝水量最小化。
[0007]在高的旋转速度下，冷凝水的边缘滚动层不流动并且在汽缸内部的蒸汽与汽缸的圆筒外壳的内表面之间形成绝缘障。即使薄的冷凝水残留层也可以显著阻碍热量从蒸汽到圆筒外壳的传递。
[0008]已知的是，在边缘滚动层中生成湍流会提高对流热通过冷凝水层传递的速率。湍流棒先前已用于此用途。湍流棒设置在汽缸内并且通过各种构件靠着圆筒外壳的内表面而固持。湍流棒在冷凝水的边缘滚动层中生成湍流，所述边缘滚动层在单个棒之间形成。在冷凝水湍流中的此种增加会提高热量传递的速率，并且趋向于提高热量从汽缸传递的均匀性。
[0009]已开发出多种结构来将湍流棒固定在汽缸内部。这些结构包括磁体、弹簧、销以及螺栓。通过使用朝向圆筒外壳的内表面挤压的多个环或环部分，这些棒通常被固持到汽缸的圆筒外壳的内表面。例如，一个现有技术设计使用带有锁紧螺帽的螺纹螺旋扣，所述螺纹螺旋扣使两个环部分互连并且可以经调节以向外挤压所述环部分。又例如，一些现有技术设计将弹簧放置在环部分之间，以向外挤压所述环部分。
【发明内容】
[0010]本文教示了湍流棒组件以及包括湍流棒组件的烘缸。
[0011]本文教示一种湍流棒组件用于与在轴向方向上延伸的汽缸一起使用。所述湍流棒组件包括在轴向方向上延伸的多个棒以及至少一个环。所述至少一个环具有:连接到多个棒上的一个或多个环部分；以及与一个或多个环部分接合的一个或多个耦合器，从而扩展和收缩所述至少一个环的径向尺寸，以响应调节块在轴向方向上的移动。
[0012]本文所教不的一种烘缸包括在轴向方向上延伸的汽缸。所述汽缸具有内表面。所述烘缸还包括设置在汽缸内的湍流棒组件。所述湍流棒组件包括在轴向方向上延伸的多个棒。多个环连接到多个棒上，并且相对于彼此轴向隔开。所述环具有:连接到多个棒上的一个或多个环部分和包括壳体的一个或多个耦合器；大体为楔形的调节块；以及螺纹紧固件，所述螺纹紧固件接合所述调节块，从而相对于壳体在轴向方向上移动调节块，以响应螺纹紧固件相对于所述调节块的旋转。耦合器与一个或多个环部分接合，从而扩展和收缩多个环中对应环的径向尺寸，以响应大体为楔形的调节块在轴向方向上的移动，并且对应环的径向尺寸的扩展是可操作的以将多个棒与汽缸的内表面接合。
[0013]本文还教示了 一种将湍流棒组件安装于在轴向方向上延伸的汽缸内部的方法。所述方法包括以下步骤:将一个或多个环部分连接到一个或多个耦合器并且连接到汽缸外部的多个湍流棒，所述一个或多个耦合器各自具有在汽缸的轴向方向上可移动的调节块，从而扩展和收缩一个或多个环的径向尺寸。所述方法还包括以下步骤:当第一环位于汽缸外部时，对耦合器进行调节以减小第一环的径向尺寸；将第一环和湍流棒移入汽缸内部；以及调节第一环的耦合器，以扩展耦合器的径向尺寸，同时第一环设置在汽缸内部，以使湍流棒与汽缸接合。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过参考以下【具体实施方式】和附图，本设备的各种特征、优势以及其他用途将变得更明显，在附图中:
[0015]图1示出具有湍流棒组件的圆筒干燥器；
[0016]图2为示出湍流棒组件的透视图；
[0017]图3为图1中的圆筒干燥器的汽缸的截面图；
[0018]图4A示出包括通过两个耦合器互连的一对环部分的环；
[0019]图4B示出包括通过三个耦合器互连的三个环部分的环；
[0020]图5为示出湍流棒组件的环和耦合装置的透视图；
[0021]图6为图5中的耦合器的截面图，示出耦合器与环的接合；
[0022]图7为根据第二实施例示出的耦合器和环的透视图；以及
[0023]图8为示出与环接合的第二实施例的耦合器的截面图。
【具体实施方式】
[0024]湍流棒通常被组装在圆筒干燥器的蒸汽加热式烘缸内的适当位置。为了避免拆开汽缸，湍流棒组件通常穿过铸造在汽缸末端的可移动端口进行安装。湍流棒组件的部件可调整大小以穿过所述端口，并且随后在湍流棒组件处于汽缸内部之后，湍流棒组件进行组装。这种情况使组装湍流棒组件的任务变得复杂。当汽缸经调整大小而使得组装湍流棒组件的安装者由于汽缸的较小尺寸而无法亲身进入汽缸时，组装湍流棒组件的任务进一步被复杂化。
[0025]图1示出具有湍流棒组件20的圆筒干燥器10。圆筒干燥器10包括支撑汽缸14的一对轴颈12。轴颈12相对于支撑表面(例如地面)固定。汽缸14相对于轴颈12由轴承组件16支撑，所述轴承组件包括轴承以及将汽缸14的各端连接到轴颈12 —端的轴承壳体。一个或多个管道18通过旋转接头17与汽缸14流体连通，用于将蒸汽、水以及空气中的任一者或全部供应或移除到汽缸14。
[0026]如图2至图3所示，湍流棒组件20包括一个或多个环22以及一个或多个湍流棒
26。环22由一个或多个环部分23和一个或多个耦合器24界定。在图示的实施例中，湍流棒组件20包括:三个环22，每个环都具有一个环部分23和一个耦合器24 ;以及八个湍流棒26，所述湍流棒各自沿着湍流棒26的间隔位置连接到三个环22上。这种配置可以(例如)与直径为20〃的汽缸14 一起使用。如图所示，单个环22定位成邻近湍流棒组件20的第一端，而一对环22定位成彼此邻近并且都邻近湍流棒组件20的第二端。这种配置可以提高湍流棒组件20在经受热膨胀时，保持在相对于汽缸14的固定位置的能力。然而，环22可以相对于彼此以任何所需间隔放置，例如，以相等间隔放置。针对具体应用，可以修改环22、耦合器24以及湍流棒26的数目。
[0027]湍流棒26为细长的，其中它们的长度在汽缸14的轴向方向上延伸。当安装在汽缸14的内部时，湍流棒26与汽缸14的内表面15接合。
[0028]湍流棒26可以为中空的管状结构。每个湍流棒26的截面都可以为正方形、矩形、多边形或任何其他合适的截面形状。
[0029]孔28形成于湍流棒26中，从而允许湍流棒26连接到环22上。例如，孔28可以经配置以容纳销30，所述销与孔28接合以连接环22和湍流棒26。销30可以为第7，178，582号美国专利中所描述的类型或者可以是现在已知或将来开发的任何其他合适的设计。
[0030]环22为由环部分23和耦合器24界定的大体上圆形的结构。为了能够与耦合器24接合，环22为不连续的并且未延伸成一个完整的圆。环部分23各自在第一端部分32与第二端部分34之间延伸，所述第一端部分和所述第二端部分中的每一者都与耦合器24中的一者接合。
[0031]环22可以由单个环部分23和单个耦合器24界定(图3)。或者，如图4A至图4B所示，每个环22都可以由多个环部分23形成。例如，两个环部分23可以被提供为环22的一部分，在这种情况下，将提供两个耦合器24(图4A)。又例如，可以提供三个环部分23，在这种情况下，将提供三个耦合器24 (图4B)。可以提供任何其他数目的环部分23以界定环22，并且一般而言，将提供相等数目的耦合器24和环部分23。
[0032]为了将环22连接到湍流棒26上，孔36穿过环22而形成。孔36径向延伸并且处于环部分23外围四周的间隔位置处。孔36经配置以容纳销30的多个部分。销30与环部分23中的孔36的接合以及与湍流棒26中的孔28的接合抑制了湍流棒26相对于环22移动。[0033]如图5至图6所示，耦合器24包括壳体38、调节块40以及螺纹紧固件42。
[0034]在配置中壳体38可以通常为矩形的，并且从第一开口端44延伸到第二开口端46。例如，壳体38可以是中空矩形管的一部分。孔48以彼此相对的方式形成于壳体38中，用于容纳螺纹紧固件42。
[0035]调节块40包括螺纹孔50。调节块40设置在壳体38内，以使得螺纹孔50与壳体38的孔48对齐。相应地，螺纹紧固件42穿过调节块40的螺纹孔50以及穿过壳体38的孔48延伸。
[0036]调节块40与螺纹紧固件42的螺纹接合使得调节块40能够在壳体38内前进和退回，以响应螺纹紧固件42的旋转。具体而言，调节块40可以从壳体38的第二端54移动到壳体38的第一端52。调节块40相对于壳体38的移动是可操作的以确立调节块40相对于壳体38的多个位置，从而在壳体38的每个第一端52与每个第二端54之间确立相距调节块的不同距离。例如，可以形成调节块40相对于壳体38的第一位置和第二位置，使得第一位置以在调节块40与壳体38的第一端52之间的第一距离为特征，并且第二位置以在壳体38的第一端52与调节块40之间确立的第二较小距离为特征。
[0037]调节块40的前进和退回是可操作的，以相对于壳体38向内以及向外移动一个或多个环部分23的第一端部分32和第二端部分34，透过将调节块40与环部分23直接接合或者将调节块40与环部分23间接接合。当环22的第一端部分32和第二端部分34相对于壳体38向外移动时，环22的径向尺寸增加。这样使湍流棒26能够朝向汽缸14的内表面15移动并且与汽缸14的内表面15以接合的方式固持。环22的第一端部分32和第二端部分34相对于壳体38向外移动使得环22的径向尺寸减小。这样使得由环22施加在湍流棒26上的力减小，以使得湍流棒26可以相对于汽缸14的内表面15或环22本身部分或完全脱离。
[0038]图5至图6描述了调节块40与环22之间的直接接合的实例。调节块40采用由第一锥形表面56和第二锥形表面58界定的楔形形式，所述第一锥形表面56和所述第二锥形表面58以彼此相对的方式形成于调节块40上并且形成于螺纹紧固件42的相对侧上。因此，调节块40可以是大体上楔形的调节块。第一锥形表面56邻近并且面对着壳体38的第一开口端44，而第二锥形表面58邻近并且面对着壳体38的第二开口端46。
[0039]调节块40与环部分23的直接接合通过使调节块40的第一锥形表面56和第二锥形表面58与第一锥形表面60 (形成于环22的环部分23中的一者的第一端部分32上)和第二锥形表面62 (形成于环22的环部分23中的一者的第二端部分34上)接合而发生。调节块40的第一锥形表面56和第二锥形表面58以及环22的环部分23的第一锥形端表面60和第二锥形端表面62经配置，使得随着调节块40从壳体38的第二端54朝向壳体38的第一端52移动,第一端部分32和第二端部分34朝向壳体38的第一开口端44和第二开口端46向外移动。例如,调节块40的第一锥形表面56和第二锥形表面58中的每一者都可以相对于壳体38的第一开口端44和第二开口端46形成锐角，在这种情况下，环22的第一锥形端表面60和第二锥形端表面62会互补成角。
[0040]替代耦合器124在图7至图8中示出并且经配置以向外或向内移动环22的第一端部分32和第二端部分34，从而通过调节块140与环22的环部分23的第一端部分32和第二端部分34的间接接合来改变环22的径向尺寸。[0041]耦合器124包括壳体138，所述壳体138在所有相关的方面都与耦合器24的壳体38相同。壳体138包括第一开口端144、第二开口端146、孔148、第一端152以及第二端154，所有这些都如壳体38的相等部分般所述。
[0042]耦合器124包括调节块140。调节块140的结构以及其关于螺纹紧固件142的操作如调节块40和螺纹紧固件42般所述。调节块140包括螺纹孔150、第一锥形表面156以及第二锥形表面158，所有这些都如关于调节块40的相等部件般所述。
[0043]调节块140不直接与环22的环部分23的第一端部分32和第二端部分34接合。第一端部分32和第二端部分34与第一侧轨170和第二侧轨172接合。第一侧轨170具有第一锥形接合表面174，所述第一锥形接合表面174与调节块140的第一锥形表面156是可接合的，并且类似于环22的第一锥形表面60操作。第二侧轨172具有第二锥形接合表面176，所述第二锥形接合表面176与调节块140的第二锥形表面158是可接合的，并且类似于环22的第二锥形端表面62运行。
[0044]第一侧轨170具有与第一锥形接合表面174相对形成的第一凹口 178。第一凹口178包括内表面180,所述内表面180不会相对于壳体138的第一开口端144界定明显的角。也就是说，第一内表面180大体上平行于由壳体138的第一开口端144界定的平面。
[0045]第二侧轨172具有与第二锥形接合表面176相对形成的第二凹口 182。第二凹口182包括内表面184,所述内表面184不会相对于壳体138的第二开口端146界定明显的角。因此，第二内表面184大体上平行于由壳体138的第二开口端146界定的平面。
[0046]调节块140相对于壳体138在壳体138的第一端152与第二端154之间的前进和退回如调节块40和壳体38般描述，其包括在第一位置与第二位置之间的移动。调节块140间接地与第一竖直表面160 (形成于环22的环部分23中的一者的第一端部分32上)和第二竖直表面162 (形成于环22的环部分23中的一者的第二端部分34上)接合。第一竖直表面160和第二竖直表面162分别设置在第一侧轨170的第一凹口 178和第二侧轨172的第二凹口 182内。因此，第一竖直表面160和第二竖直表面162与第一侧轨170的第一内表面180和第二侧轨172的第二内表面184是可接合的。环22的环部分23的第一端部分32和第二端部分34与第一凹口 178和第二凹口 182的内部也是可接合的，从而抑制了环22的环部分23的第一端部分32和第二端部分34在径向方向上的运动。
[0047]调节块140的第一锥形表面156和第二锥形表面158以及第一侧轨170的第一锥形接合表面174和第二侧轨172的第二锥形接合表面176经配置，使得随着调节块从壳体138的第二端154朝向壳体138的第一端152移动，第一侧轨170和第二侧轨172朝向壳体138的第一开口端144和第二开口端146向外移动。第一侧轨170和第二侧轨172与环22的环部分23的第一端部分32和第二端部分34接合。响应于第一侧轨170和第二侧轨172的移动，这样使得第一端部分32和第二端部分34朝向壳体138的第一开口端144和第二开口端146向外移动。
[0048]在任一前述实施例中，可以将锯齿提供于第一锥形表面56和第二锥形表面58、第一端部分32和第二端部分34、第一锥形接合表面174和第二锥形接合表面176，以及锥形表面156、158上，从而增强表面之间的接合并且将对应零件相对于彼此锁定在所需位置。所述锯齿可以为微锯齿。为了固定螺纹紧固件42或螺纹紧固件142的位置，可以提供锯齿状锁紧垫圈、锯齿状的凸缘型头部或自锁粘合剂。[0049]在操作中，湍流棒组件20首先通过将环部分23定位成邻近汽缸14的末端，但处于汽缸14的末端外部而进行安装。湍流棒26随后连接到环部分23上，例如通过销30。接着，耦合器24中的一者安装在环部分23的第一端部分32与第二端部分34之间，其中调节块40完全收缩，即，定位成邻近壳体38的第二端54。湍流棒组件20随后滑入汽缸14中。随着湍流棒组件20滑入汽缸14中，添加额外的环22，使得环22在刚好进入汽缸14中前进行安装。在所有环22都就位并且湍流棒组件20被放入其在汽缸14内的最终轴向位置之后，利用耦合器24来扩展环22，从而将湍流棒组件20的位置固定在汽缸14内。环22的径向尺寸的扩展是可操作的以使湍流棒26与汽缸14的内表面15接合。这可以使用具有合适长度的延长杆的六角头套筒扳手来完成，以从汽缸14的外部到达每个耦合器24的紧固件42。在安装完湍流棒组件20之后，烘缸10可以以正常方式运行。
[0050]本发明涉及当前认为是最实际和最优选的实施例。应了解，本发明不限于所揭示的实施例，相反，本发明意图涵盖所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和相等布置，本发明的范围应与最广泛的解释一致，从而在法律允许的情况下包含所有此类修改和相等结构。
【权利要求】
1.一种用于汽缸的湍流棒组件，所述汽缸在轴向方向上延伸，所述湍流棒组件包括: 在所述轴向方向上延伸的多个棒；以及 至少一个环，所述至少一个环具有:连接到所述多个棒上的一个或多个环部分；以及与所述一个或多个环部分接合的一个或多个耦合器，从而响应于调节块在轴向方向上的移动而扩展和收缩所述至少一个环的径向尺寸。
2.根据权利要求1所述的湍流棒组件，其中所述调节块大体上为楔形。
3.根据权利要求2所述的湍流棒组件，其中所述一个或多个耦合器包括壳体，所述壳体其中具有所述调节块。
4.根据权利要求3所述的湍流棒组件，其中所述一个或多个耦合器包括螺纹紧固件，所述螺纹紧固件以螺纹方式接合所述调节块，从而响应于所述螺纹紧固件相对于所述调节块的旋转，而相对于所述壳体在轴向方向上移动所述调节块。
5.根据权利要求4所述的湍流棒组件，其中所述螺纹紧固件在所述汽缸的轴向方向上延伸。
6.根据权利要求4所述的湍流棒组件，其中所述壳体从第一开口端延伸到第二开口端，并且所述至少一个环的所述环部分至少可部分地容纳在所述壳体的所述第一开口端和所述第二开口端内。
7.根据权利要求6所述的湍流棒组件，其中所述壳体大体上为管状。
8.根据权利要求2所述的湍流棒组件，其中所述环部分包括与所述一个或多个耦合器的所述调节块接合的锥形端表面。
9.根据权利要求2所述的湍流棒组件，其中所述一个或多个耦合器包括分别与所述环部分中的一个接合的侧轨，并且包括与所述一个或多个耦合器中的对应耦合器的所述调节块接合的锥形表面。
10.根据权利要求1所述的湍流棒组件，其中所述调节块包括锥形表面。
11.根据权利要求10所述的湍流棒组件，其中锯齿形成于所述调节块的所述锥形表面上。
12.根据权利要求1所述的湍流棒组件，其中所述环包括相等数目的环部分和耦合器。
13.根据权利要求1所述的湍流棒组件，其中所述至少一个环包括:多个环，每个环都具有连接到所述多个棒上的一个或多个环部分；以及与所述一个或多个环部分接合的一个或多个稱合器。
14.一种烘缸,其包括: 在轴向方向上延伸的汽缸，所述汽缸具有内表面； 设置在所述汽缸内的湍流棒组件，所述湍流棒组件包括多个棒，所述多个棒在轴向方向上延伸；以及 多个环，所述多个环连接到所述多个棒上并且相对于彼此轴向隔开，所述环具有:连接到所述多个棒上的一个或多个环部分，以及一个或多个耦合器，所述耦合器包括壳体、大体上楔形的调节块以及螺纹紧固件，所述螺纹紧固件以螺纹方式接合所述调节块，以响应所述螺纹紧固件相对于所述调节块的旋转而相对于所述壳体在轴向方向上移动所述调节块，其中所述耦合器与所述一个或多个环部分接合，以响应所述大体上楔形的调节块在轴向方向上的移动而扩展和收缩所述多个环的对应环的径向尺寸，并且所述对应环的所述径向尺寸的扩展是可操作的以使所述多个棒与所述汽缸的所述内表面接合。
15.—种将瑞流棒组件安装于汽缸内部的方法，所述汽缸在轴向方向上延伸，所述方法包括以下步骤: 将一个或多个环部分连接到一个或多个耦合器并且连接到所述汽缸外部的多个湍流棒，所述一个或多个耦合器各自具有调节块，所述调节块在所述汽缸的轴向方向上可移动，从而扩展和收缩一个或多个环的径向尺寸； 调节所述耦合器以减小所述第一环的所述径向尺寸，同时所述第一环处于所述汽缸外部； 将所述第一环和所述湍流棒移入所述汽缸内部；以及 调节所述第一环的所述耦合器，以扩展所述耦合器的所述径向尺寸，而所述第一环设置在所述汽缸内部，以使所述湍流`棒与所述汽缸接合。
【文档编号】D21F5/02GK103502531SQ201280021604
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年5月2日 优先权日:2011年5月3日
【发明者】格雷戈里·L·韦德尔, 艾伦·T·艾夫斯, 蒂莫西·N·亨利 申请人:当特詹森公司