无火焰组合式加热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于为工业生产过程提供热量的过程，其中所述加热过程不需要明焰。
【背景技术】
[0002]工业应用可能需要各种类型的热空气和流体加热能力，以避免冻结并提供安全、舒适的工作环境。特定环境可能要求没有明焰存在。这种情况最常见地发生在能源工业中。本发明是创造用于加热这些环境中的空气和流体。
[0003]本发明使得有机会去除低效、劳动密集和危险的锅炉，在各种储罐中容纳的加热流体、解冻地面或者其它地层，以及在各种应用中提供热空气。此过程以用户指定的比率提供热空气和乙二醇，并且可以与各种热交换器组合以将热量传送到所需的位置。所述加热过程是有效且安全的，使得能够在无火焰环境中最佳地利用燃料。
【发明内容】
[0004]本发明由通过使过程提供有效、无火焰热量的方式连接的大量主要部件构成。所述部件一般是装在拖车上的，但是也可装在卡车或者滑动底座上。
[0005]最大的部件是原动机。所述原动机很多时候往往是柴油发动机、汽油发动机或者天然气发动机。还可取决于环境因素而使用电力驱动。
[0006]直接连接到所述原动机的驱动轴的是动态加热器，诸如流体剪切加热器。此部件利用可从原动机获得的大部分功率并且将此能量转化成热量。所述加热器剪切加热器流体，所述加热器流体通常为乙二醇。此乙二醇容纳在分流系统中，并且可用通过加热软管循环的发动机冷却剂、或者液对气式热交换器、或者散热器加热以提供热空气。
[0007]同样连接到原动机的驱动器的是离心栗，所述离心栗用于移动乙二醇通过系统。此系统包括加热软管，以及所述加热软管的卷筒。所述软管可从加热单元延伸，以在距所述加热单元若干英尺的装备处提供热量。
[0008]所述系统还包括风扇，风扇可由原动机驱动，该风扇用于移动热空气通过外接管道系统，而提供热量到装备和/或工作人员。
[0009]系统中剩余的主要部件是热交换器。一种热交换器是液对液式热交换器，该热交换器将热量从发动机冷却剂传递到加热用乙二醇。其余的所述热交换器可为液对气式或者液对液式，具体取决于是更需要空气加热还是更需要乙二醇加热。在一些特定的发动机上，还可提供中间冷却器气对气热交换器。
[0010]其它系统部件包括用于使发动机运转的燃料罐、乙二醇储罐、用于收容所述部件的拖车，以及用于维持系统操作并且在发生机械故障的情况下报警的控制系统。
[0011]本发明的这些和其它目的，以及许多其它预期的优点，将在结合附图参照以下描述时变得更显而易见。
【附图说明】
[0012]以下附图1显示出了本文公开的本发明的各个部件的实例，并且仅为用于说明性目的。其它实质上类似的实施例可使用具有不同形态的其它部件。
[0013]图1为热乙二醇和/或热空气的产生过程。
[0014]其中:10，原动机；12，输出花键轴；14，管道；16，管道；18，管道；20，空气/空气中间冷却器；30，散热器；32，热空气移动方向；34，管道；40，乙二醇储罐；42，管道；50，乙二醇栗；52，管道；54，轴；60，乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分；62，管道；70，动态加热器；72，管道；80，乙二醇/空气阀；82，管道；84，管道；90，乙二醇软管；92，管道；100，风扇；102，轴；110，热空气排出方向；120，热量排放处；130，废气热交换器；140，乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分；142，管道；144，管道；150，出口。
【具体实施方式】
[0015]在描述附图中示出的本发明的优选实施例时，为了明了起见将利用特定的术语。然而，本发明并非旨在被限制于所选用的特定术语，而是应当理解，每一特定术语包括以类似方式工作以实现类似目的的所有技术等效形式。
[0016]现将参照图1对无火焰乙二醇/空气组合式加热器进行更详细的描述。对所述乙二醇和空气组合式加热器的部件以及过程的综述如下。
[0017]本发明的目的是按照操作者需要的任意比例，来提供热乙二醇或者热空气，或者热乙二醇和热空气两者，这意味着操作者可通过简单地移动阀杆来获得由此机器产生的，为热乙二醇或者热空气、或者热乙二醇和热空气的组合形式的大部分热量。
[0018]第一主要部件是原动机10，所述原动机10可为以柴油、燃气、丙烷或者天然气作为燃料的发动机。原始型和第二代模型使用了气冷式中间冷却器，但是也可具有乙二醇冷却式中间冷却器或者根本不具有中间冷却器。所述原动机还具有乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分60、140，以使发动机保持在理想温度范围中运转。
[0019]通过输出花键轴12附接到原动机的是动态加热器70，所述动态加热器70是流体剪切加热器。大部分发动机马力用于剪切乙二醇加热器中的加热流体，所述加热流体在这里使用的是对环境无害的乙二醇。所述加热流体可为实践用于油田环境中的任何流体。所述流体应当是对环境无害且不燃的，并且通常用于油田应用中。在此应用中使用的加热流体包括油类和乙二醇。
[0020]流体剪切加热器(动态加热器70)可使用彼此交叉移动的金属板、或者旋转盘、或者通过栗送流体穿过孔板，以产生大到足够生成热量的流体剪切力。由发动机产生的功率的大部分被用于剪切流体以生成热量。所述流体剪切加热器直接螺栓连接到发动机上，并且由原动机10的输出花键轴12驱动。
[0021]位于所述发动机和流体剪切加热器之间的是扭转振动阻尼器(未示出)，所述扭转振动阻尼器用于消除由原动机10产生的振动。扭转振动阻尼器的使用延长了输出花键轴12和流体剪切加热器(动态加热器70)的使用寿命。在本应用中，乙二醇将被称为加热器流体，但是如前文所述也可使用许多其它流体作为加热器流体。
[0022]通过轴54被输出花键轴12驱动的乙二醇栗50用于栗送乙二醇加热流体通过系统。乙二醇栗50必须能够在高达大约200 T (100C )的温度下栗送乙二醇。
[0023]空气/空气中间冷却器20是标准大气对空气中间冷却器，所述中间冷却器如在卡车和重型机械中用以冷却来自管道16的压缩空气以及通过管道18将被冷却的空气返回原动机10。
[0024]散热器30是用于汽车应用的标准散热器。散热器30用于使用空气作为冷却介质来分散来自乙二醇或者类似流体的热量。
[0025]废气热交换器130是气对气式热交换器。该热交换器定制尺寸为使得从管道14输入的高达700 0F (4000C )的发动机废气可被冷却到70 0F (20°C -25°C )，以及通过出口150排放。
[0026]风扇100是离心式风扇，所述风扇按照操作者所需的空气量来定制尺寸，并且随着发动机废气移动通过管道14到达废气热交换器130而利用所述发动机废气中的热量。被冷却的废气通过出口 150排放。其他热空气由空气/空气中间冷却器20和散热器30提供。
[0027]乙二醇/空气阀80是调节控制阀，所述调节控制阀用于改变通过散热器30和乙二醇软管90之间的乙二醇的量。乙二醇软管90安装在包含两种长度的软管的卷筒上，所述软管能够运输热乙二醇。所述卷筒允许软管被展开和移动到任何需要软管的地方。
[0028]加热过程:
[0029]在启动原动机10之前，操作者应该确定乙二醇/空气阀80应该在什么阀位。随后启动所述单元并且允许所述单元预热到预定温度。随后将原动机10加速到最大功率和最大转速。此时，动态加热器70开始产生热量。
[0030]此过程中存在四个热源。第一热源是动态加热器70，第二热源是空气/空气中间冷却器20，第三热源是乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分60、140，以及第四热源是发动机废气热交换器130。
[0031]将待加热的乙二醇从乙二醇储罐40，沿着管道42栗送到乙二醇栗50中，以及随后沿着管道52栗送到乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分60中。在乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分140处，热量从通过乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分140循环的热的发动机冷却剂传递到乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分60中的乙二醇。用发动机冷却剂自身的发动机冷却剂栗沿着管道142、144连续栗送发动机冷却剂，以将热量传递到乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分60。
[0032]随后沿着管道62将乙二醇从乙二醇/发动机冷却剂热交换器部分60栗送到流体剪切加热器(动态加热器70)，其中乙二醇是用动态加热器70中的内摩擦力和剪切力加热的。在离开流体动态加热器70之后，所述乙二醇被沿着管道72栗送到乙二醇/空气阀80中。乙二醇被通过管道82传送到乙二醇软管90中，或者通过管道84传送到散热器30中，或者是这两种传送的组合，具体取决于由操作者选择的阀门杆的位置或者乙二醇/空气阀80的定位。
[0033]如果操作者在乙二醇/空气阀80处选择100%乙二醇，则所有乙二醇被通过管道82引导到乙二醇软管90中，以排放在120处所示的热量。冷却的乙二醇被沿着管道92返回到乙二醇储罐40中。随后重复用于加热乙二醇的工艺。
[0034]作为空气输出的唯一热量将来自空气/空气中间冷却器20、散热器30和废气热交换器130，沿着箭头方向32移动。热空气是沿着箭头方向32用风扇100 (风扇100通过轴102被驱动轴12驱动)排出的。热空气是通过外接管道系统沿着箭头方向110排出的。
[0035]如果在乙二醇/空气阀8