一种迷宫槽式冷却的热场外罩的制作方法

本发明涉及热场设备及其附件的冷却，尤其涉及一种迷宫槽式冷却的热场外罩。

背景技术：

随着科技的发展，各种实用设备都趋于智能化、精巧化，热加工行业采用的热场也越来越高效率、小型化，但作为热场与外界隔离的外罩及其冷却系统却不能成比例的缩小，原因在于热场外罩的冷却系统仍要采用传统的排管式或夹层螺旋式冷却，这需要有足够的空间位置来装置水管或隔水条，导致大多数热场外罩在外型上显得粗、笨、重，想要解决这个问题，本发明就在传统的冷却系统的基础上，结合先进的机械加工工艺，设计出薄壁的、迷宫槽式冷却的热场外罩。

热场内温度一般高达1000～2000℃，甚至更高，如果热场外罩冷却效果不好，不仅工作人员无法靠近，就是热场外罩及其附件也会在高温下受到损伤，或者缩短使用寿命；采用合理高效的冷却系统，不仅能延长有关设备的使用寿命，也为工作人员营造更适宜的工作环境。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，克服热场外罩因处于高温辐射环境，冷却效果不佳而过早受热损坏，为增强冷却效果，为热场提供一种薄壁迷宫槽式冷却的热场外罩。

迷宫槽式冷却的热场外罩包括进水接头、筒体回水接头、盘部回水接头、法兰盘、盖板、内胆、套筒；进水接头装在法兰盘上的进水口，筒体回水接头和盘部回水接头分别装在法兰盘上的第一出水口和第二出水口，盖板焊接在法兰盘下部的c形槽上，内胆的上端部与法兰盘相接，焊接在法兰盘的中心孔内，套筒套在内胆的外面，套筒的上端与法兰盘相焊接，套筒的下端与内胆的下端相焊接；所有的焊缝要焊透，保证水密封，不透水。

所述的法兰盘上设有c形槽，一端起始于进水口，另一端终止于第二出水口，c形槽的长度约占所在圆周长的十二分之十一，在法兰盘下底面上呈现出”c”字形结构。

进水口与c形槽的始端连通,盖板与c形槽组成隐蔽通道，c形槽的终端与第二出水口连通；

所述的内胆的外表面沿圆柱的周向方向上，水平地设有若干横向凹槽；上一横向凹槽的下游端与下一横向凹槽的上游端连通，使横向凹槽在内胆表面形成“之”字形的迂回通道；内胆的外表面设有纵向通道；内胆最底部的横向凹槽与纵向通道的下端相连；纵向通道的上端与第一出水口连通；内胆最顶部的横向凹槽与进水口连通。

优选的，所述横向凹槽之间平行排列。

优选的，所述横向凹槽的两端设有挡堤，在横向凹槽与挡堤交叉处的凹槽壁上，开有转向口；其中横向凹槽一端的转向口开设在位于上方的凹槽壁上，该转向口作为上游转向口；横向凹槽另一端的转向口开设在位于下方的凹槽壁上，该转向口作为下游转向口；某一横向凹槽的上游转向口即为上一横向凹槽的下游转向口；横向凹槽与转向口在内胆表面形成“之”字形的迂回通道；内胆的外表面设有纵向通道，宽度约为所在圆周长的二十分之一，纵向通道以两条挡堤作为通道的两侧壁；内胆最底部的横向凹槽不设置下游转向口，该横向凹槽的下游与纵向通道的下端相连；纵向通道的上端与第一出水口连通；内胆最顶部的横向凹槽不设置上游转向口，该横向凹槽的上游与进水口连通。

优选的，所述的套筒与内胆的外表面紧密贴合；横向凹槽之间仅通过转向口进行流道的连通。

优选的，所述的进水口与内胆最顶部的横向凹槽的上游端部连通，连通通道的中间部分被c形槽的始端断开，形成”t”字形三通结构。

优选的，所述的内胆的加工工艺为：取符合材料及尺寸要求的板材，在数控铣床上将内胆外表面上的横向凹槽、转向口和纵向通道加工成形，然后在弯曲机上将带槽的板型卷曲成圆筒状，最后在焊接模具上将对接的缝焊接并磨平。

本发明的迷宫槽式冷却的热场外罩包括两路独立的水冷却系统，筒体冷却系统和盘部冷却系统。

筒体冷却系统是由进水接头、法兰盘、内胆、套筒和筒体回水接头组成的单向回路；冷水从进水接头进入，经法兰盘上的进水口流经孔r，流向内胆与套筒二者相套形成的水道中，依次沿着内胆壁外表面的水道，迂回曲折循环，在循环的过程中水温逐渐升高，至纵向通道的上端口处水温达到最高，热水经过法兰盘上的孔u，经出水口从筒体回水接头流出。

盘部冷却系统是由进水接头、法兰盘、盖板、盘部回水接头组成的单向回路；冷水从进水接头进入，经法兰盘上的进水口到c形槽的始端t,沿着盖板与法兰盘的c形槽组成的c形通道，环绕流动一周，带着从法兰盘交换的热，到达c形槽的终端，经出水口从盘部回水接头流出。

在较高的热场温度环境下，薄壁迷宫槽式冷却的热场外罩，与传统的冷却系统相比，冷却效果更好，隔离热辐射的性能更强，即使热场内温度高达1000～2000℃，甚至更高，采用迷宫槽式水冷却系统，使进入系统的冷水沿着迷宫迂回曲折，逐级下行，水温逐渐升高，经过冷却系统排出的热水温度也保持在50℃左右。迷宫槽式冷却的热场外罩，采用外罩薄壁上迂回循环的水流，充分利用低温水源及温差，均匀冷却，增强冷却效果，提高设备的使用寿命，为工作人员营造适宜的工作环境。

附图说明

图1是热场外罩俯视图；

图2是热场外罩的纵向剖面图；

图3是图2中的ⅱ处局部放大图

图4是内胆结构示意图；

图5是内胆断开后的平铺图；

图6是法兰盘的三视图

图中：进水接头1、筒体回水接头2、盘部回水接头3、法兰盘4、盖板5、内胆6、套筒7、进水口8、出水口9、出水口10、横向凹槽11、转向口12、挡堤13、纵向通道14、c形槽15、c形槽始端t、c形槽终端s、孔u、孔r、箭头表示冷却水流向、字母abcdefghjklmnpq表示冷却水的路径。

具体实施方式

本实施例中所针对的热场内温度高达1000～2000℃，在热场的外围设有保护设施——即本发明的迷宫槽式冷却的热场外罩，用于延长有关设备的使用寿命，也为工作人员营造更适宜的工作环境。

本实施例的迷宫槽式冷却的热场外罩包括进水接头1、筒体回水接头2、盘部回水接头3、法兰盘4、盖板5、内胆6、套筒7；如图1所示，进水接头1装在法兰盘4上的进水口8中；筒体回水接头2和盘部回水接头3分别装在法兰盘4上的出水口9和出水口10中；如图2所示，盖板5焊接在法兰盘4下部的c形槽15上，内胆6与法兰盘4相接，内胆6的端部焊接在法兰盘4的中心孔内，套筒7套在内胆6的外面，套筒7的上端与法兰盘4相焊接，套筒7的下端与内胆6的下端相焊接，如图3所示的ⅱ处局部放大图。

迷宫槽式冷却的热场外罩包括两路独立的水冷却系统，筒体冷却系统和盘部冷却系统。

筒体冷却系统是由进水接头1、法兰盘4、内胆6、套筒7和筒体回水接头2组成的单向回路。冷水从进水接头1进入，经法兰盘4上的进水口8流经孔r，流向内胆6与套筒7二者相套形成的水道中，沿着图中箭头所示的方向，依次经过a-b-c-d-e-f-g-h-j-k-l-m-n-p-q，绕着内胆壁迂回曲折循环，在循环的过程中水温逐渐升高，至纵向通道的上端口q处水温达到最高，热水流入法兰盘上的孔u，经出水口从筒体回水接头2流出。

盘部冷却系统是由进水接头1、法兰盘4、盖板5、盘部回水接头3组成的单向回路。冷水从进水接头1进入，经法兰盘4上的进水口8到c形槽的始端t,沿着盖板5与法兰盘4的c形槽组成的封闭通道，环绕流动一周，带着从法兰盘4交换的热，到达c形槽的终端s，经出水口10从盘部回水接头3流出。

如图4所示，内胆6的外圆柱形表面上设有横向凹槽11、转向口12、挡堤13和纵向通道14；每条横向凹槽11的两端设有挡堤13，在横向凹槽11与挡堤13交叉处的凹槽壁上，开有转向口12，横向凹槽11与转向口12在内胆表面形成“之”字形的迂回通道。纵向通道14位于两条挡堤13之间，以两条挡堤13作为通道的两侧壁，纵向通道14的下端与内胆最底部的横向凹槽11相通。横向凹槽11的起点a与法兰盘4上的孔r相对应，纵向凹槽14的上端部q与法兰盘4上的孔u相对应。

内胆6是个圆柱形筒体，纵向剖开后，平铺就如图5所示，每条横向凹槽11通过转向口12与下一级相邻的横向凹槽11相通，路线可用字母表示为a-b-c-d-e-f-g-h-j-k-l-m-n-p-q，方向沿着箭头所指方向。内胆6表面上的所有水道：横向凹槽11、转向口12和纵向通道14，都可在数控铣床上加工成形，带槽的半成品板将在专用的弯曲机上卷曲成圆筒状，最后在专用的焊接模具上将对接的缝焊接并磨平，达到水密封。

法兰盘4上设有进水口8、出水口9、出水口10、c形槽15；进水口8与法兰盘4的内壁相通，通向法兰盘4内壁的r处，孔的中间部分被c形槽15的始端t断开，形成”t”字形三通结构；出水口9与法兰盘4的内壁相通，通向法兰盘4内壁的u处，出水口10仅与c形槽15的终端s相通；c形槽15从进水口8起始，到出水口10终止，形成”c”字形结构。

在焊接组件时，所有的焊缝要焊透，保证不透水，起到水密封的效果。内胆6与法兰盘4相焊接时，是有方向性的，要满足二者的相对位置的要求，目的是使内胆6上的横向凹槽11的起点a与法兰盘4上的孔r正对应，保持水流畅通，内胆6上的纵向通道14上端部q应与法兰盘4上的孔u相对应，保持系统回水顺畅。

本发明的工作原理：在热场开启的同时，打开进水接头1，使冷水进入法兰盘4上的进水口8，当冷水经过c形槽的始端t时,由于该处的三通结构，自然地将冷水分成了两路，其一，沿着盖板5与法兰盘4的c形槽组成的封闭通道，缓缓流动，交换热量，冷水带着从法兰盘4交换的热，到达c形槽的终端s，这时原来的冷水也已经变成了热水，经出水口10从盘部回水接头3流出。在冷却水绕法兰盘4不断循环的过程中，法兰盘4已散发了热量，使自身温度保持在低位。其二，冷水流经法兰盘4内壁上的r孔，转至内胆6的横向凹槽11的起点a，沿着内胆6的第一条横向凹槽环绕内胆6一周，到达横向凹槽11的b点，经转向口12进入内胆6的第二条横向凹槽，环绕内胆6一周到达c点，经转向口12进入内胆6的第三条横向凹槽，绕内胆6循环一周到达d点，以此顺序，到达第四、五、六条横向凹槽，环绕内胆6一圈又一圈，经过e-f-g-h-j-k-l-m-n到达横向凹槽的终点p，随着一圈圈的循环，一级级的下行，水温逐渐升高，这时温度已达到最高，热水在p点改变方向，沿着纵向通道14在一定的水压力的作用下上行，到达q点，由于q点与法兰盘4上的孔u相对应，热水就转入孔u，经出水口9从筒体回水接头2流出。内胆6和套筒7都做成薄壁型的结构，本身储存不了多少热能，再加上冷水一圈圈绕着内胆外壁走迷宫似的的循环，使筒体热量能够及时散发，充分冷却，有效散热。

迷宫槽式冷却的热场外罩中的两路水冷却系统就这样随着源源不断的水流，将热场辐射给外罩的热带走，使外罩表面温度保持在50℃以下。