無火焰組合式加熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于為工業(yè)生產(chǎn)過程提供熱量的過程，其中所述加熱過程不需要明焰。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)應(yīng)用可能需要各種類型的熱空氣和流體加熱能力，以避免凍結(jié)并提供安全、舒適的工作環(huán)境。特定環(huán)境可能要求沒有明焰存在。這種情況最常見地發(fā)生在能源工業(yè)中。本發(fā)明是創(chuàng)造用于加熱這些環(huán)境中的空氣和流體。
[0003]本發(fā)明使得有機(jī)會去除低效、勞動密集和危險的鍋爐，在各種儲罐中容納的加熱流體、解凍地面或者其它地層，以及在各種應(yīng)用中提供熱空氣。此過程以用戶指定的比率提供熱空氣和乙二醇，并且可以與各種熱交換器組合以將熱量傳送到所需的位置。所述加熱過程是有效且安全的，使得能夠在無火焰環(huán)境中最佳地利用燃料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明由通過使過程提供有效、無火焰熱量的方式連接的大量主要部件構(gòu)成。所述部件一般是裝在拖車上的，但是也可裝在卡車或者滑動底座上。
[0005]最大的部件是原動機(jī)。所述原動機(jī)很多時候往往是柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)或者天然氣發(fā)動機(jī)。還可取決于環(huán)境因素而使用電力驅(qū)動。
[0006]直接連接到所述原動機(jī)的驅(qū)動軸的是動態(tài)加熱器，諸如流體剪切加熱器。此部件利用可從原動機(jī)獲得的大部分功率并且將此能量轉(zhuǎn)化成熱量。所述加熱器剪切加熱器流體，所述加熱器流體通常為乙二醇。此乙二醇容納在分流系統(tǒng)中，并且可用通過加熱軟管循環(huán)的發(fā)動機(jī)冷卻劑、或者液對氣式熱交換器、或者散熱器加熱以提供熱空氣。
[0007]同樣連接到原動機(jī)的驅(qū)動器的是離心栗，所述離心栗用于移動乙二醇通過系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括加熱軟管，以及所述加熱軟管的卷筒。所述軟管可從加熱單元延伸，以在距所述加熱單元若干英尺的裝備處提供熱量。
[0008]所述系統(tǒng)還包括風(fēng)扇，風(fēng)扇可由原動機(jī)驅(qū)動，該風(fēng)扇用于移動熱空氣通過外接管道系統(tǒng)，而提供熱量到裝備和/或工作人員。
[0009]系統(tǒng)中剩余的主要部件是熱交換器。一種熱交換器是液對液式熱交換器，該熱交換器將熱量從發(fā)動機(jī)冷卻劑傳遞到加熱用乙二醇。其余的所述熱交換器可為液對氣式或者液對液式，具體取決于是更需要空氣加熱還是更需要乙二醇加熱。在一些特定的發(fā)動機(jī)上，還可提供中間冷卻器氣對氣熱交換器。
[0010]其它系統(tǒng)部件包括用于使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料罐、乙二醇儲罐、用于收容所述部件的拖車，以及用于維持系統(tǒng)操作并且在發(fā)生機(jī)械故障的情況下報警的控制系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的這些和其它目的，以及許多其它預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)，將在結(jié)合附圖參照以下描述時變得更顯而易見。
【附圖說明】
[0012]以下附圖1顯示出了本文公開的本發(fā)明的各個部件的實(shí)例，并且僅為用于說明性目的。其它實(shí)質(zhì)上類似的實(shí)施例可使用具有不同形態(tài)的其它部件。
[0013]圖1為熱乙二醇和/或熱空氣的產(chǎn)生過程。
[0014]其中:10，原動機(jī)；12，輸出花鍵軸；14，管道；16，管道；18，管道；20，空氣/空氣中間冷卻器；30，散熱器；32，熱空氣移動方向；34，管道；40，乙二醇儲罐；42，管道；50，乙二醇栗；52，管道；54，軸；60，乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分；62，管道；70，動態(tài)加熱器；72，管道；80，乙二醇/空氣閥；82，管道；84，管道；90，乙二醇軟管；92，管道；100，風(fēng)扇；102，軸；110，熱空氣排出方向；120，熱量排放處；130，廢氣熱交換器；140，乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分；142，管道；144，管道；150，出口。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在描述附圖中示出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時，為了明了起見將利用特定的術(shù)語。然而，本發(fā)明并非旨在被限制于所選用的特定術(shù)語，而是應(yīng)當(dāng)理解，每一特定術(shù)語包括以類似方式工作以實(shí)現(xiàn)類似目的的所有技術(shù)等效形式。
[0016]現(xiàn)將參照圖1對無火焰乙二醇/空氣組合式加熱器進(jìn)行更詳細(xì)的描述。對所述乙二醇和空氣組合式加熱器的部件以及過程的綜述如下。
[0017]本發(fā)明的目的是按照操作者需要的任意比例，來提供熱乙二醇或者熱空氣，或者熱乙二醇和熱空氣兩者，這意味著操作者可通過簡單地移動閥桿來獲得由此機(jī)器產(chǎn)生的，為熱乙二醇或者熱空氣、或者熱乙二醇和熱空氣的組合形式的大部分熱量。
[0018]第一主要部件是原動機(jī)10，所述原動機(jī)10可為以柴油、燃?xì)?、丙烷或者天然氣作為燃料的發(fā)動機(jī)。原始型和第二代模型使用了氣冷式中間冷卻器，但是也可具有乙二醇冷卻式中間冷卻器或者根本不具有中間冷卻器。所述原動機(jī)還具有乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分60、140，以使發(fā)動機(jī)保持在理想溫度范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0019]通過輸出花鍵軸12附接到原動機(jī)的是動態(tài)加熱器70，所述動態(tài)加熱器70是流體剪切加熱器。大部分發(fā)動機(jī)馬力用于剪切乙二醇加熱器中的加熱流體，所述加熱流體在這里使用的是對環(huán)境無害的乙二醇。所述加熱流體可為實(shí)踐用于油田環(huán)境中的任何流體。所述流體應(yīng)當(dāng)是對環(huán)境無害且不燃的，并且通常用于油田應(yīng)用中。在此應(yīng)用中使用的加熱流體包括油類和乙二醇。
[0020]流體剪切加熱器(動態(tài)加熱器70)可使用彼此交叉移動的金屬板、或者旋轉(zhuǎn)盤、或者通過栗送流體穿過孔板，以產(chǎn)生大到足夠生成熱量的流體剪切力。由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的功率的大部分被用于剪切流體以生成熱量。所述流體剪切加熱器直接螺栓連接到發(fā)動機(jī)上，并且由原動機(jī)10的輸出花鍵軸12驅(qū)動。
[0021]位于所述發(fā)動機(jī)和流體剪切加熱器之間的是扭轉(zhuǎn)振動阻尼器(未示出)，所述扭轉(zhuǎn)振動阻尼器用于消除由原動機(jī)10產(chǎn)生的振動。扭轉(zhuǎn)振動阻尼器的使用延長了輸出花鍵軸12和流體剪切加熱器(動態(tài)加熱器70)的使用壽命。在本應(yīng)用中，乙二醇將被稱為加熱器流體，但是如前文所述也可使用許多其它流體作為加熱器流體。
[0022]通過軸54被輸出花鍵軸12驅(qū)動的乙二醇栗50用于栗送乙二醇加熱流體通過系統(tǒng)。乙二醇栗50必須能夠在高達(dá)大約200 T (100C )的溫度下栗送乙二醇。
[0023]空氣/空氣中間冷卻器20是標(biāo)準(zhǔn)大氣對空氣中間冷卻器，所述中間冷卻器如在卡車和重型機(jī)械中用以冷卻來自管道16的壓縮空氣以及通過管道18將被冷卻的空氣返回原動機(jī)10。
[0024]散熱器30是用于汽車應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)散熱器。散熱器30用于使用空氣作為冷卻介質(zhì)來分散來自乙二醇或者類似流體的熱量。
[0025]廢氣熱交換器130是氣對氣式熱交換器。該熱交換器定制尺寸為使得從管道14輸入的高達(dá)700 0F (4000C )的發(fā)動機(jī)廢氣可被冷卻到70 0F (20°C -25°C )，以及通過出口150排放。
[0026]風(fēng)扇100是離心式風(fēng)扇，所述風(fēng)扇按照操作者所需的空氣量來定制尺寸，并且隨著發(fā)動機(jī)廢氣移動通過管道14到達(dá)廢氣熱交換器130而利用所述發(fā)動機(jī)廢氣中的熱量。被冷卻的廢氣通過出口 150排放。其他熱空氣由空氣/空氣中間冷卻器20和散熱器30提供。
[0027]乙二醇/空氣閥80是調(diào)節(jié)控制閥，所述調(diào)節(jié)控制閥用于改變通過散熱器30和乙二醇軟管90之間的乙二醇的量。乙二醇軟管90安裝在包含兩種長度的軟管的卷筒上，所述軟管能夠運(yùn)輸熱乙二醇。所述卷筒允許軟管被展開和移動到任何需要軟管的地方。
[0028]加熱過程:
[0029]在啟動原動機(jī)10之前，操作者應(yīng)該確定乙二醇/空氣閥80應(yīng)該在什么閥位。隨后啟動所述單元并且允許所述單元預(yù)熱到預(yù)定溫度。隨后將原動機(jī)10加速到最大功率和最大轉(zhuǎn)速。此時，動態(tài)加熱器70開始產(chǎn)生熱量。
[0030]此過程中存在四個熱源。第一熱源是動態(tài)加熱器70，第二熱源是空氣/空氣中間冷卻器20，第三熱源是乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分60、140，以及第四熱源是發(fā)動機(jī)廢氣熱交換器130。
[0031]將待加熱的乙二醇從乙二醇儲罐40，沿著管道42栗送到乙二醇栗50中，以及隨后沿著管道52栗送到乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分60中。在乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分140處，熱量從通過乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分140循環(huán)的熱的發(fā)動機(jī)冷卻劑傳遞到乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分60中的乙二醇。用發(fā)動機(jī)冷卻劑自身的發(fā)動機(jī)冷卻劑栗沿著管道142、144連續(xù)栗送發(fā)動機(jī)冷卻劑，以將熱量傳遞到乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分60。
[0032]隨后沿著管道62將乙二醇從乙二醇/發(fā)動機(jī)冷卻劑熱交換器部分60栗送到流體剪切加熱器(動態(tài)加熱器70)，其中乙二醇是用動態(tài)加熱器70中的內(nèi)摩擦力和剪切力加熱的。在離開流體動態(tài)加熱器70之后，所述乙二醇被沿著管道72栗送到乙二醇/空氣閥80中。乙二醇被通過管道82傳送到乙二醇軟管90中，或者通過管道84傳送到散熱器30中，或者是這兩種傳送的組合，具體取決于由操作者選擇的閥門桿的位置或者乙二醇/空氣閥80的定位。
[0033]如果操作者在乙二醇/空氣閥80處選擇100%乙二醇，則所有乙二醇被通過管道82引導(dǎo)到乙二醇軟管90中，以排放在120處所示的熱量。冷卻的乙二醇被沿著管道92返回到乙二醇儲罐40中。隨后重復(fù)用于加熱乙二醇的工藝。
[0034]作為空氣輸出的唯一熱量將來自空氣/空氣中間冷卻器20、散熱器30和廢氣熱交換器130，沿著箭頭方向32移動。熱空氣是沿著箭頭方向32用風(fēng)扇100 (風(fēng)扇100通過軸102被驅(qū)動軸12驅(qū)動)排出的。熱空氣是通過外接管道系統(tǒng)沿著箭頭方向110排出的。
[0035]如果在乙二醇/空氣閥8