权利要求

1.一种具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，所述台车炉装置包括至少两台台车炉体、物料放置平台和第一换热结构;

所述台车炉体的底部与所述物料放置平台的顶部滑动连接，所述台车炉体在所述物料放置平台上沿第一方向滑动，所述物料放置平台用于放置待热处理的物料;

所述台车炉体包括预热区、加热区和冷却区，所述预热区、所述加热区和所述冷却区沿所述台车炉体的滑动方向依次分布，所述第一换热结构与其中一台所述台车炉体的所述预热区和另一台所述台车炉体的所述冷却区连接;

所述台车炉装置中的每台所述台车炉体的所述预热区都与另一台所述台车炉体的所述冷却区通过所述第一换热结构连接，其中每个所述预热区仅与一个所述冷却区具有连接关系;

所述第一换热结构包括多根热管，所述热管的两端分别插入至一台所述台车炉体的所述预热区和另一台所述台车炉体的所述冷却区，每根所述热管插入至所述台车炉体内部部分的外壁上设置有多个翅片。

2.根据权利要求1所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，所述至少两台台车炉体沿第二方向依次排布，且相邻两个所述台车炉体在所述第二方向上的投影具有部分重叠区域;

相邻两个所述台车炉体的外侧壁在所述重叠区域固定连接，以使得所有的所述台车炉体沿所述第一方向同步滑动。

3.根据权利要求2所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，

所述加热区设置有加热器，所述加热器用于对所述待热处理的物料加热。

4.根据权利要求3所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，

所述台车炉装置中的每台所述台车炉体的所述加热区与另一台所述台车炉体的所述加热区通过第二换热结构连接。

5.根据权利要求1所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，

所述预热区包括多个沿所述第一方向排布的预热子区，所述冷却区包括多个沿所述第一方向排布的冷却子区;

沿靠近所述加热区的方向向远离所述加热区的方向，一台所述台车炉体的多个所述预热子区与另一台所述台车炉体的多个所述冷却子区一一对应，各所述预热子区分别通过所述热管与对应的所述冷却子区连接。

6.根据权利要求5所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，

通过所述热管连接的所述预热子区和所述冷却子区的平衡后的温度大于等于第一预设温度，则该所述热管为钠工质热管;

通过所述热管连接的所述预热子区和所述冷却子区的平衡后的温度小于所述第一预设温度且大于等于第二预设温度，则该所述热管为钾工质热管;

通过所述热管连接的所述预热子区和所述冷却子区的平衡后的温度小于所述第二预设温度时，则该所述热管为水工质热管。

7.根据权利要求1所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，

所述台车炉装置还包括炉门和隔板;所述预热区的起始端和所述冷却区的结束端分别设置有所述炉门，所述炉门与所述台车炉体滑动连接，以使所述炉门在所述台车炉体上沿第三方向滑动;所述隔板设置于所述台车炉体内部，所述隔板用于对所述预热区、所述加热区和所述冷却区分区。

8.根据权利要求1所述的具有余热回收功能的台车炉装置，其特征在于，

所述台车炉装置还包括轨道，所述轨道沿所述第一方向延伸，所述台车炉体的底部设置有滑轮，所述滑轮与所述轨道滑动连接。

说明书

技术领域

[0001]本申请涉及台车炉技术领域，尤其涉及一种具有余热回收功能的台车炉装置。

背景技术

[0002]台车炉是周期式作业炉，用于各种机械零件的热处理，现有台车炉的炉底是一个可移动的台车，加热前台车在炉外装料，然后由牵引机构将台车拉入炉内进行加热，加热完成后再将台车拉出炉外卸料。在炉体冷却过程中，炉内仍然存在较高的温度，大量余热被白白浪费，并且目前的台车炉为单体炉作业，每次加热都需要开关一次加热设备，对于批量零件物料的加热效率很低。

发明内容

[0003]为了解决目前台车炉冷却过程中大量余热被浪费，且台车炉为单体炉作业，对于批量零件物料的加热效率低的问题，本申请提供一种具有余热回收功能的台车炉装置。

[0004]本申请提供一种具有余热回收功能的台车炉装置，所述台车炉装置包括至少两台台车炉体、物料放置平台和第一换热结构;

[0005]所述台车炉体的底部与所述物料放置平台的顶部滑动连接，所述台车炉体在所述物料放置平台上沿第一方向滑动，所述物料放置平台用于放置待热处理的物料;

[0006]所述台车炉体包括预热区、加热区和冷却区，所述预热区、所述加热区和所述冷却区沿所述台车炉体的滑动方向依次分布，所述第一换热结构与其中一台所述台车炉体的所述预热区和另一台所述台车炉体的所述冷却区连接。

[0007]其中，所述台车炉装置中的每台所述台车炉体的所述预热区都与另一台所述台车炉体的所述冷却区通过所述第一换热结构连接，其中每个所述预热区仅与一个所述冷却区具有连接关系。

[0008]其中，所述至少两台台车炉体沿第二方向依次排布，且相邻两个所述台车炉体在所述第一方向上的投影具有部分重叠区域;

[0009]相邻两个所述台车炉体的外侧壁在所述重叠区域固定连接，以使得所有的所述台车炉体沿所述第一方向同步滑动。

[0010]其中，所述加热区设置有加热器，所述加热器用于对所述待热处理的物料加热。

[0011]其中，所述台车炉装置中的每台所述台车炉体的所述加热区与另一台所述台车炉体的所述加热区通过第二换热结构连接。

[0012]其中，所述第一换热结构包括多根热管，所述热管的两端分别插入至一台所述台车炉体的所述预热区和另一台所述台车炉体的所述冷却区，每根所述热管插入至所述台车炉体内部部分的外壁上设置有多个翅片。

[0013]其中，所述预热区包括多个沿所述第一方向排布的预热子区，所述冷却区包括多个沿所述第一方向排布的冷却子区;

[0014]沿靠近所述加热区的方向向远离所述加热区的方向，一台所述台车炉体的多个所述预热子区与另一台所述台车炉体的多个所述冷却子区一一对应，各所述预热子区分别通过所述热管与对应的所述冷却子区连接。

[0015]其中，通过所述热管连接的所述预热子区和所述冷却子区的平衡后的温度大于等于第一预设温度，则该所述热管为钠工质热管;

[0016]通过所述热管连接的所述预热子区和所述冷却子区的平衡后的温度小于所述第一预设温度且大于等于第二预设温度，则该所述热管为钾工质热管;

[0017]通过所述热管连接的所述预热子区和所述冷却子区的平衡后的温度小于所述第二预设温度时，则该所述热管为水工质热管。

[0018]其中，所述台车炉装置还包括炉门和隔板;所述预热区的起始端和所述冷却区的结束端分别设置有所述炉门，所述炉门与所述台车炉体滑动连接，以使所述炉门在所述台车炉体上沿第三方向滑动;所述隔板设置于所述台车炉体内部，所述隔板用于对所述预热区、所述加热区和所述冷却区分区。

[0019]其中，所述台车炉装置还包括轨道，所述轨道沿所述第一方向延伸，所述台车炉体的底部设置有滑轮，所述滑轮与所述轨道滑动连接。

[0020]与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本申请中的台车炉装置设有至少两台台车炉体，台车炉体的加热区对待热处理的物料加热完成后，通过使台车炉体在物料放置平台上滑动，对物料放置平台上下一批的待热处理的物料继续加热，形成移动通道式加热，无需关闭加热设备，提升了加热效率;并通过第一换热结构将其中一台台车炉体的预热区和另一台台车炉体的冷却区连接，在台车炉体移动后，将一台台车炉体的冷却区的大量余热直接传导至另一台台车炉体的预热区，实现了余热回收，减少了能量消耗。

附图说明

[0021]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0022]图1是根据一示例性实施例示出的台车炉装置的示意图。

[0023]图2是实施例示出的台车炉装置的俯视图示意图。

[0024]图3是实施例示出的台车炉体与第一换热结构的连接关系示意图。

[0025]图4是实施例示出的台车炉体移动前后的温度变化示意图。

[0026]图5是实施例示出的第一换热结构的结构示意图。

具体实施方式

[0027]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

[0028]在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0029]本申请提供了一种具有余热回收功能的台车炉装置，包括至少两台台车炉体、物料放置平台和第一换热结构。台车炉体的底部与物料放置平台的顶部滑动连接，台车炉体在物料放置平台上沿第一方向滑动，物料放置平台用于放置待热处理的物料。台车炉体包括预热区、加热区和冷却区，预热区、加热区和冷却区沿台车炉体的滑动方向依次分布，第一换热结构与其中一台台车炉体的预热区和另一台台车炉体的冷却区连接。本申请中的台车炉体的加热区对待热处理的物料加热完成后，通过使台车炉体在物料放置平台上滑动，对物料放置平台上下一批的待热处理的物料继续加热，形成移动通道式加热，无需关闭加热设备，提升了加热效率;并通过第一换热结构将其中一台台车炉体的预热区和另一台台车炉体的冷却区连接，在台车炉体移动后，将一台台车炉体的冷却区的大量余热直接传导至另一台台车炉体的预热区，实现了余热回收，减少了能量消耗。

[0030]根据一个示例性实施例，如图1-图2所示，本申请提供了一种具有余热回收功能的台车炉装置，包括第一台车炉体100、第二台车炉体200、物料放置平台300、第一换热结构400、炉门500、隔板600、轨道700和滑轮800。

[0031]第一台车炉体100和第二台车炉体200用于对物料放置平台300上的待热处理的物料进行加热，第一台车炉体100和第二台车炉体200的底部分别与物料放置平台300的顶部滑动连接，第一台车炉体100和第二台车炉体200可以在物料放置平台300上沿第一方向滑动，所述第一方向为台车炉体的延伸方向，即图中X方向。第一台车炉体100和第二台车炉体200沿第二方向(即图中Y方向)依次排布，且第一台车炉体100和第二台车炉体200在第一方向上的投影具有部分重叠区域，第一台车炉体100和第二台车炉体200的外侧壁在所述重叠区域固定连接，具体可以使用焊接固定两台台车炉体的部分外侧壁，以使所有台车炉体可以共同沿第一方向同步滑动。第一台车炉体100和第二台车炉体200的外壁都覆盖有保温材料，以对炉内温度进行保温。通过设置两台台车炉体固定连接在物料放置平台上以共同滑动，使台车炉体对待热处理的物料加热完成后，可以通过滑动对物料放置平台上下一批的待热处理的物料继续加热，形成移动通道式加热，相较于目前固定式台车炉由牵引机构将台车拉入炉内加热的方式来说，本申请的台车炉装置操作简单，无需关闭炉体内加热设备，大幅提升了加热效率。

[0032]在第一台车炉体100和第二台车炉体200中，每个台车炉体都包括预热区、加热区和冷却区。预热区、加热区和冷却区沿台车炉体的滑动方向(即图中X方向)依次分布。加热区设置有加热器(图中未示出)，加热器用于对待热处理的物料加热，加热器可选加热电炉丝、电热管或其他加热设备。预热区和冷却区内不设加热器，预热区用于待热处理的物料加热前的预热，冷却区用于加热后的物料冷却降温。

[0033]如图1所示，第一台车炉体100包括第一预热区、第一加热区5区和第一冷却区，其中第一冷却区包括多个沿第一方向排布的冷却子区1区至4区，第一预热区包括多个沿第一方向排布的预热子区6区至9区。第二台车炉体200包括第二预热区、第二加热区14区和第二冷却区，其中第二冷却区包括多个沿第一方向排布的冷却子区10区至13区，第二预热区包括多个沿第一方向排布的预热子区15区至18区。其中，第一加热区5区到预热子区9区的外侧壁与冷却子区10区到第二加热区14区的外侧壁焊接连接。每个预热子区、加热区和冷却子区的尺寸可以为固定值，便于批量生产制作降低成本，具体预热子区的宽度可以为4m，深度为2m，即第一台车炉体100宽度为4m，整体炉深度为18m。将预热区和冷却区分为多个子区，便于后续温度的监控和控制，还可针对不同分区对应的不同温度，选择适合的换热结构工质。

[0034]在本实施例中，如图1所示，设有一部分第一换热结构400与第一台车炉体100的预热区和第二台车炉体200的冷却区连接，还设有另一部分第一换热结构400与第一台车炉体100的冷却区和第二台车炉体200的预热区连接，第一换热结构400用于平衡所连接的二者之间的温度。通过设置第一换热结构400，使在台车炉体滑动后，将第二台车炉体200的冷却区的大量余热直接传导至第一台车炉体100的预热区，并同时将第一台车炉体100的冷却区的大量余热传导至第二台车炉体200的预热区，实现了两台台车炉体冷却区的余热回收，使两台台车炉体内的冷却区降温更快，预热区升温更快，热量利用率高，减少了能量消耗，节能环保。

[0035]在一些其他实施例中，根据实际需求也可以设置仅有第一换热结构400与第一台车炉体100的预热区和第二台车炉体200的冷却区连接，或者仅有第一换热结构400与第一台车炉体100的冷却区和第二台车炉体200的预热区连接，以回收特定某一台车炉体的冷却区的余热，不申请对此不做限定。

[0036]在另一些其他实施例中，台车炉体可以选择三个或三个以上，此情况下，台车炉装置中的每台台车炉体的预热区都与另一台台车炉体的冷却区通过第一换热结构400连接，并且每个预热区仅与一个冷却区具有连接关系。例如设置三台沿第二方向依次排布的台车炉体A/B/C,台车炉体A的预热区与台车炉体B的冷却区通过一部分第一换热结构400相连，台车炉体B的预热区与台车炉体C的冷却区通过一部分第一换热结构400相连，台车炉体C的预热区与台车炉体A的冷却区通过一部分第一换热结构400相连,并且三台台车炉体的部分外侧壁焊接固定，以实现三个台车炉体的余热回收和三个台车炉体的同时滑动。

[0037]在本实施例中，沿靠近加热区的方向向远离加热区的方向，第一台车炉体100的多个预热子区与第二台车炉体200的多个冷却子区一一对应，第二台车炉体200的多个预热子区与第一台车炉体100的多个冷却子区一一对应，各预热子区分别通过第一换热结构400与对应的冷却子区连接。如图3所示，具体的连接关系为：冷却子区1区与预热子区18区连接、冷却子区2区与预热子区17区连接、冷却子区3区与预热子区16区连接、冷却子区4区与预热子区15区连接、预热子区6区与冷却子区13区连接、预热子区7区与冷却子区12区连接、预热子区8区与冷却子区11区连接、预热子区9区与冷却子区10区连接。第一加热区5区和第二加热区14区的内部都设置有加热器，越靠近两个加热区的预热子区和冷却子区温度越高，越远离两个加热区的预热子区和冷却子区温度越低，通过将对应阶梯温度的预热子区和冷却子区连接，余热被回收利用，使所连接的二者温度平衡，平衡后的温度也依然符合远离加热区越远温度越低的实际使用工况。

[0038]在本实施例中，如图3和图4所示，第一换热结构400包括多根热管410和多个翅片420，热管410的两端分别插入至一台台车炉体的预热区和另一台台车炉体的冷却区，每根热管410插入至台车炉体内部部分的外壁上设置有多个翅片420，翅片420用于增大热管410在台车炉体内部的换热面积，提升换热速度。

[0039]在一个具体的实施例中，如图4所示，选用的是预热子区4区与冷却子区15区相连的第一换热结构400作为说明，第一换热结构400包括10根平行设置的热管410和60个翅片420，每根热管410包括主管411和支管412，支管412位于主管411的两端，支管412与主管411垂直设置，支管412用于插入至台车炉体内部，每个支管412的端部设有均布排列的3个翅片420，热管410直径为32mm，管壁厚度为3.5mm，翅片420的高度为64mm，厚度为3.5mm。本申请对于热管410和翅片420的数量不做限制，以实际需求为准。冷却子区1区至4区与预热子区15区至18区的第一换热结构400都为图中所述形状结构，整体呈“C”形，仅是尺寸不同。

[0040]而预热子区6区、8区、9区与冷却子区10区、11区、13区所连接的第一换热结构400与上述不同，整体呈“S”形，且尺寸都不相同，具体参见图3。第一台车炉体100和第二台车炉体200的焊接面可以设置焊接距离通过额外的支撑板将第一台车炉体100和第二台车炉体200焊接固定，“S”形的第一换热结构400穿设于支撑板形成的空隙中。至于预热子区7区与冷却子区12区所连接的第一换热结构400为直连，与上述二者都不同，其不存在支管。根据不同预热子区和冷却子区设计不同的第一换热结构可以保证温度平衡效果，并节省了近距离连接时热管的所需长度，节约了成本。

[0041]热管410和翅片420可选不锈钢材质，在台车炉体外部的热管410的外壁包覆有保温层，保温层的保温材料可选酚醛树脂或发泡聚氨酯等，设置保温层防止热量从热管外壁流失，提高热管换热效率。

[0042]热管410内部的换热工质可以根据温度按需设置，比如：通过热管410连接的预热子区和冷却子区的平衡后的温度大于等于第一预设温度，则该热管410为钠工质热管;通过热管410连接的预热子区和冷却子区的平衡后的温度小于第一预设温度且大于等于第二预设温度，则该热管410为钾工质热管;通过热管410连接的预热子区和冷却子区的平衡后的温度小于第二预设温度时，则该热管410为水工质热管。钠的熔点比钾的熔点高，在热管内部更适合进行更高温的热循环，故钠工质热管用于高温段、钾工质热管用于中温段，水工质热管成本低、易获得，用于低温段。所述第一预设温度和所述第二预设温度为预设值，根据需求设置，比如可以设置第一预设温度为650℃，第二预设温度为250℃。通过根据平衡后的不同温度设置不同工质的热管，可以保证温度不同的冷却子区的余热回收效率，保证了大温差的情况下快速达到温度平衡，并且降低了热管的制造成本。

[0043]在一些其他实施例中，台车炉装置还包括第二换热结构(图中未示出)，每台台车炉体的加热区与另一台台车炉体的加热区通过第二换热结构连接。第二换热结构可以采用如同第一换热结构400的相同结构，由热管和翅片构成，热管为钠工质热管。通过设置第二换热结构，便于稳定所连接的两个台车炉体的加热区的温度，使各加热区对物料的加热效果更稳定、更统一。

[0044]返回图1和图2中，台车炉装置设置有炉门500和隔板600。第一台车炉体100和第二台车炉体200的预热区的起始端和冷却区的结束端分别设置有炉门500，炉门500与对应的台车炉体滑动连接，以使炉门500在台车炉体上沿第三方向滑动，第三方向可以为竖直方向，即图中Z方向，炉门500可由电动控制，以实现炉门500的竖直升降启闭。隔板600设置于台车炉体内部，隔板600用于对预热区、加热区和冷却区分区。在一些实施例中，还可以在每个预热子区和每个冷却子区之间都设置隔板600，实行多段多级预热和冷却。

[0045]如图1和图2所示，轨道700设置于物料放置平台300上方，轨道700沿第一方向延伸，第一台车炉体100和第二台车炉体200的底部都设置有多个滑轮800，滑轮800与轨道700滑动连接配合，以使第一台车炉体100和第二台车炉体200可以沿着第一方向往复滑动，使台车炉装置的移动操作便捷安全。

[0046]下面以一个具体的示例进一步说明本申请台车炉装置的工作原理：

[0047]结合图3和图5所示，第一台车炉体100和第二台车炉体200首先处于位置(1)的移动初始位置，第一加热区5区和第二加热区14区位于待热处理的物料上方，启动第一加热区5区和第二加热区14区内的加热器对物料放置平台300上的待热处理的物料进行加热，到达加热设定温度时，加热完成进行保温。此时各分区的温度分别为：冷却子区1区50℃、冷却子区2区250℃、冷却子区3区450℃、冷却子区4区650℃、第一加热区5区850℃、预热子区6区650℃、预热子区7区450℃、预热子区8区250℃、预热子区9区50℃;以及冷却子区10区50℃、冷却子区11区250℃、冷却子区12区450℃、冷却子区13区650℃、第二加热区14区850℃、预热子区15区650℃、预热子区16区450℃、预热子区17区250℃、预热子区18区50℃。

[0048]其中，冷却子区1区与预热子区18区、冷却子区2区与预热子区17区、预热子区8区与冷却子区11区、预热子区9区与冷却子区10区都采用水工质热管连接;冷却子区3区与预热子区16区、预热子区7区与冷却子区12区都采用钾工质热管连接;冷却子区4区与预热子区15区、预热子区6区与冷却子区13区都采用钠工质热管连接。

[0049]然后沿第一方向共同移动第一台车炉体100和第二台车炉体200，移动一个预热子区的距离，以对物料放置平台300上的下一位置的连续放置的待热处理的物料继续加热，已加热的物料则进入冷却区冷却。此时台车炉装置移动到位后处于位置(2)的移动位置，各预热子区、加热区和冷却子区都移动了一个预热子区的距离。以冷却子区1区为例，其由50℃的位置移动到了250℃的位置，此时冷却子区1区内部温度为250℃，而与冷却子区1区连接的预热子区18区由50℃的位置移动到了室温20℃的位置，250℃与20℃产生了温差，第一换热结构400随即进行换热，将冷却区1区和预热子区18区的温度进行平衡使二者温度趋近于135℃(250℃加20℃后除以2)，以将第一台车炉体100冷却区的高温余热回收至第二台车炉体200的预热区内，使冷却区降温更快，预热区升温更快，热量利用率高，减少了能量消耗。同样的，以预热子区8区为例，其由250℃的位置移动到了50℃的位置，而与预热子区8区连接的冷却子区11区由250℃的位置移动到了450℃的位置，第一换热结构400换热将温度进行平衡使二者温度趋近于250℃，以同时将第二台车炉体200冷却区的高温余热回收至第一台车炉体100的预热区内。其他预热子区和冷却子区的情况相同，不再赘述。接着重复上述移动步骤以连续将物料放置平台上的物料全部加热。

[0050]需要说明的是，第一台车炉体100和第二台车炉体200是可以沿着第一方向往复滑动的，当第一台车炉体100和第二台车炉体200从左至右移动到尽头时，作业人员可以取走已加热的物料并继续放置新的待热处理的物料，第一台车炉体100和第二台车炉体200再从右至左重新移动对新的待热处理的物料继续移动通道式加热。

[0051]综上，本申请的台车炉装置使冷却区内的大量余热通过换热结构输送到预热区内，降低了台车炉体在冷却过程中余热的浪费，余热使预热区内温度快速升高，在预热区物料进入加热区前即可快速提高温度，使加热区消耗能量更少，实现了台车炉装置的高效节能。并且通过对热管内工质、尺寸、形状的设计，不但保证了热管的经济性，还能实现在冷却区与预热区存在大温差的情况下快速达到温度平衡。在加热完成后，移动台车炉体处于物料放置平台下一位置即可继续加热工作，无需关闭加热设备，无需等待物料移出炉膛，本申请的台车炉装置结构简单，工作过程操作便捷，且炉体置于固定的轨道上，安全性高。

[0052]最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

说明书附图(5)