[发明专利]辐射管式加热设备

说明书

本发明涉及一种辐射管式加热设备，其包括：热交换器，其设置在辐射管的另一个端部侧的中空部分中，并且利用废气的热量对燃烧用空气进行预热，其中，热交换器包括：陶瓷主体，其具有筒状形状；环形凸缘，其位于热交换器的基端部；用于废气的散热用流动路径，其沿主体的外周表面螺旋状地形成；用于燃烧用空气的热吸收用流动路径，其螺旋状地形成在主体中；以及用于已预热的燃烧用空气的回流路径，其在主体的中央部分中沿主体的轴向形成，环形凸缘经由位于辐射管的另一个端部侧的相对厚的一对环形填料而被夹紧在彼此相向的管道端面对之间，并且具有挠性和绝热性的管状体与热交换器中的回流路径的基端侧的开口部分连续并同轴地设置。

技术领域

本发明涉及这样的辐射管式加热设备：其例如能够在保持热处理炉中的清洁气氛的同时实施加热，并且热效率和耐用性优良。

背景技术

已经提出了用于包含以下部分的辐射管燃烧器的热交换器：辐射管，其穿透退火炉的炉壁并且在侧视图中具有躺倒的U形形状；燃烧器(combustion burner)，其布置在辐射管的末端(上游)侧的内部；以及热交换器，其布置在辐射管的后端(下游)侧的内部。热交换器利用包含在燃烧废气中的热量对要供应至燃烧器的燃烧空气进行预热。热交换器包括热交换器主体以及在热交换器主体与后端侧的辐射管之间的热交换促进单元。热交换器主体由这样的金属双管道制成：其从中央侧抽吸燃烧空气，在其末端部中使燃烧空气进行U形转弯，然后将燃烧空气抽吸到外部。热交换促进单元由铜基热导体或散热器制成并且具有螺旋形状(参见，例如，专利文献1)。

还提出了包含以下部分的辐射管式加热设备：类似如上文所述的辐射管；连接管，其布置在辐射管的一端(上游)侧；以及燃烧器，其设置在连接管的中间(中央)部分中。辐射管式加热设备还包含：废气回流管，其连接至辐射管的另一端(下游)；SiC(陶瓷)基螺旋状热交换器，其围绕燃烧器并将燃烧用空气导入SiC(陶瓷)基螺旋状热交换器的螺旋板形状的(helicalplate-shaped)通风腔室中。废气回流管与连接管连通，并且热交换器布置在连接管内部(参见，例如，专利文献2)。

在根据专利文献2的辐射管式加热设备中使用的陶瓷(SiC等)基螺旋状热交换器耐热性和抗热震性优良。因此，该陶瓷(SiC等)基螺旋状热交换器可以如根据专利文献1的辐射管燃烧器的热交换器的情况那样，以布置在辐射管的后端(下游)侧内部的方式使用。

然而，例如，在侧视图中具有躺倒的U形形状的金属管基辐射管的情况下，当诸如由于随时间的变化而导致炉内部部分的向下下沉形式的变形等畸变，辐射管在多个部位与布置在辐射管内部的SiC基热交换器接触并且在SiC基热交换器上施加局部应力和压力。结果，在某些情况下在SiC基热交换器的后端侧的凸缘附近可能产生脆性断裂。

专利文献1：JP-A-2014-92329

专利文献2：JP-A-2013-194977

发明内容

本发明是为解决上述问题而作出的。本发明的目的在于提供这样的辐射管式加热设备：布置在辐射管的另一端(下游)侧的内部的陶瓷热交换器即使在金属辐射管因基于时间的变化等而发生畸变的情况下也不易脆性断裂。

为了达到该目的，已基于以下构思作出本发明。构思中的一个是给予下述填料相对大的厚度：所述填料从两个管道端面对位于陶瓷热交换器的后端侧的凸缘进行压紧，使得陶瓷热交换器固定于辐射管中的另一个端部(下游)侧。另一构思是防止下述金属管道比凸缘更多地插入到热交换器中：所述金属管道接收从热交换器的中央部分抽吸的已预热的燃烧用空气。

根据本发明的辐射管式加热设备(方面1)包括：

辐射管，其在突出到炉中的末端侧具有转弯部分，并且两个端部均穿透炉体；

燃烧器，其设置在所述辐射管的一个端部侧的中空部分的中央部分中，并且与所述中空部分同轴地布置；以及