一种采用水冷和气封的耐高温机壳的制作方法

本申请涉及耐高温机壳，尤其是涉及一种采用水冷和气封的耐高温机壳。

背景技术：

1、在钢铁工业的退火工艺中，循环风机是保障炉内温度均匀、确保钢卷受热一致性的关键设备，以宝钢宽带钢冷轧工艺中的返修退火环节为例，工艺要求炉内温度精确控制在 600到700℃，在此过程中，高温热量不仅通过辐射和空气对流影响风机，还会通过旋转主轴直接传导至轴承部位。

2、现有技术中，针对循环风机承受高温的需求，部分方案采用水冷式轴承座，但水冷轴承座重量较大，而在插入式循环风机应用场景中，轴承座底部无支撑结构，较重的水冷轴承座易导致风机运行时产生剧烈振动，影响设备运行稳定性，甚至引发部件损坏，为解决振动问题，行业内尝试采用无水冷的轻型脂润滑轴承座，其轻量化设计有效降低了振动风险，但因缺少水冷冷却，轴承座无法有效散出因主轴摩擦、炉内高温辐射及热传导产生的热量，导致轴承温升过快。

3、其中，过高温度会造成轴承润滑脂炭化失效，失去润滑作用，同时引发轴承金属疲劳，大幅缩短轴承及风机的使用寿命，严重时需频繁停机更换部件，为了解决上述问题，提出了一种采用水冷和气封的耐高温机壳。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种采用水冷和气封的耐高温机壳，具备水冷功能和气封功能等优点，解决了现有技术中水冷轴承座重量大导致振动以及无水冷轻型轴承座散热不足、轴承温升过快的问题。

2、本申请提供的一种采用水冷和气封的耐高温机壳采用如下的技术方案：包括机壳主体、后侧板和轴承座，所述后侧板固定连接在机壳主体与轴承座之间，所述轴承座内部设置有主轴，所述后侧板侧面开设有环形凹槽，所述环形凹槽中间设置有穿轴套，所述主轴处于穿轴套内；

3、所述后侧板内部开设有隔热仓、水冷空腔和气封空腔，所述隔热仓、水冷空腔和气封空腔均为环形状，并且以穿轴套为轴心，所述气封空腔处于水冷空腔内侧，所述水冷空腔处于隔热仓内侧，所述隔热仓内部设置有多梯度复合隔热结构，所述气封空腔内侧开设有通风孔，所述通风孔输出端设置在穿轴套内；

4、通过采用上述技术方案，通过设置隔热仓、水冷空腔和气封空腔的环形同心结构，能够以主轴为中心形成多层次的防护体系，其中，隔热仓内的多梯度复合隔热结构，可以阻隔外部高温向机壳主体内部传递，减少热量对轴承座及内部部件的影响，其中，水冷空腔可通过通入循环冷却水，利用水的流动性，可以带走机壳主体运行过程中产生的热量，降低轴承座的整体温度，可以避免因散热不足导致轴承温升过快，其中，气封空腔，通过通风孔可以向穿轴套内通入密封气体，可以在主轴与穿轴套之间形成气膜屏障，既能防止外部灰尘、杂质进入机壳主体内部，又能进一步增强隔热和散热效果，同时，也可以减轻传统水冷轴承座的重量，可以降低振动风险，实现了轻量化与耐高温性能的结合。

5、优选的，所述环形凹槽内侧固定连接有进液管、出液管和气管，所述进液管输出端和出液管输入端均设置在水冷空腔内，所述气管输出端设置在气封空腔内；

6、通过采用上述技术方案，通过设置进液管、出液管和气管与环形凹槽的固定连接结构，能够将外部的循环冷却水和密封气体分别稳定输送至水冷空腔和气封空腔内，通过设置气管，可以向气封空腔输送具有一定压力的密封气体。

7、优选的，所述环形凹槽内侧固定连接有两个半环形密封盖，两个所述半环形密封盖围绕主轴设置在穿轴套的穿设口处；

8、通过采用上述技术方案，通过设置两个半环形密封，能够对穿轴套与主轴之间的间隙形成初步物理遮挡，可以减少大颗粒杂质直接进入机壳主体内部。同时，半环形密封盖与环形凹槽的内侧固定连接，可以使气体在从间隙溢出时能形成更为稳定的气幕。

9、优选的，所述多梯度复合隔热结构由柔性缓冲层、耐高温表层和高热阻芯层组成；

10、通过采用上述技术方案，通过设置多梯度复合隔热结构由柔性缓冲层、耐高温表层和高热阻芯层组成，可以形成多层次的隔热屏障。

11、优选的，所述柔性缓冲层为气凝胶毡，所述耐高温表层选用氧化锆纤维毡，所述高热阻芯层为硅酸铝纤维棉；

12、通过采用上述技术方案，通过采用气凝胶毡为柔性缓冲层，气凝胶毡且具有良好的柔韧性，可填充多梯度复合隔热结构与后侧板内壁的微小间隙，可以减少热传导，同时起到缓冲作用，可以避免多梯度复合隔热结构因机壳主体振动而产生破损；通过采用氧化锆纤维毡为耐高温表层，氧化锆纤维毡具有优异的耐高温性能，能直接抵御外部高温环境的侵蚀，防止热量快速渗透至内层，通过采用硅酸铝纤维棉为高热阻芯层，其疏松多孔的结构可有效阻滞热量的传导，可以进一步提升整体隔热效果。

13、优选的，所述隔热仓与后侧板表面之间开设有安装槽，所述安装槽内部安装连接有安装板，所述多梯度复合隔热结构固定连接在安装板背面；

14、通过采用上述技术方案，通过设置安装槽与安装板的配合结构，能够为多梯度复合隔热结构提供稳定的安装基础，可以确保其在后侧板内部的位置精准且牢固。

15、优选的，所述后侧板顶部和底部均螺纹连接有多个安装螺栓，所述安装板顶部和底端均开设有两个安装孔，所述安装螺栓底端螺纹连接在安装孔内；

16、通过采用上述技术方案，通过设置安装螺栓与安装孔，可以实现安装板与后侧板之间的可拆卸连接，便于后续对多梯度复合隔热结构进行检修或更换，当需要维护时，只需拧下安装螺栓即可将安装板连同多梯度复合隔热结构从安装槽内取出，操作简单便捷。

17、优选的，所述安装板正面固定连接有把手；

18、通过采用上述技术方案，通过设置把手，能够在拆卸安装板时为操作人员提供便捷的握持部位，可以提升操作的便利性。

19、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

20、该一种采用水冷和气封的耐高温机壳，通过设置隔热仓、水冷空腔和气封空腔的环形同心结构，能够以主轴为中心形成多层次的防护体系，其中，隔热仓内的多梯度复合隔热结构，可以阻隔外部高温向机壳主体内部传递，减少热量对轴承座及内部部件的影响，其中，水冷空腔可通过通入循环冷却水，利用水的流动性，可以带走机壳主体运行过程中产生的热量，降低轴承座的整体温度，可以避免因散热不足导致轴承温升过快，其中，气封空腔，通过通风孔可以向穿轴套内通入密封气体，可以在主轴与穿轴套之间形成气膜屏障，既能防止外部灰尘、杂质进入机壳主体内部，又能进一步增强隔热和散热效果，同时，也可以减轻传统水冷轴承座的重量，可以降低振动风险，实现了轻量化与耐高温性能的结合。

1.一种采用水冷和气封的耐高温机壳，包括机壳主体（1）、后侧板（2）和轴承座（3），其特征在于：所述后侧板（2）固定连接在机壳主体（1）与轴承座（3）之间，所述轴承座（3）内部设置有主轴（301），所述后侧板（2）侧面开设有环形凹槽（2011），所述环形凹槽（2011）中间设置有穿轴套（2010），所述主轴（301）处于穿轴套（2010）内；

2.根据权利要求1所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述环形凹槽（2011）内侧固定连接有进液管（205）、出液管（206）和气管（207），所述进液管（205）输出端和出液管（206）输入端均设置在水冷空腔（202）内，所述气管（207）输出端设置在气封空腔（203）内。

3.根据权利要求2所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述环形凹槽（2011）内侧固定连接有两个半环形密封盖（6），两个所述半环形密封盖（6）围绕主轴（301）设置在穿轴套（2010）的穿设口处。

4.根据权利要求1所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述多梯度复合隔热结构（4）由柔性缓冲层（401）、耐高温表层（402）和高热阻芯层（403）组成。

5.根据权利要求4所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述柔性缓冲层（401）为气凝胶毡，所述耐高温表层（402）选用氧化锆纤维毡，所述高热阻芯层（403）为硅酸铝纤维棉。

6.根据权利要求1所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述隔热仓（201）与后侧板（2）表面之间开设有安装槽（204），所述安装槽（204）内部安装连接有安装板（5），所述多梯度复合隔热结构（4）固定连接在安装板（5）背面。

7.根据权利要求6所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述后侧板（2）顶部和底部均螺纹连接有多个安装螺栓（209），所述安装板（5）顶部和底端均开设有两个安装孔（501），所述安装螺栓（209）底端螺纹连接在安装孔（501）内。

8.根据权利要求7所述的一种采用水冷和气封的耐高温机壳，其特征在于：所述安装板（5）正面固定连接有把手（502）。