空气加热循环炉的温度控制系统的制作方法

1.本发明涉及热处理技术领域，具体而言，涉及一种空气加热循环炉的温度控制系统。


背景技术：

2.低温空气加热循环炉常用于金属制品的时效处理，比如铝合金产品。由于工艺温度一般要求低温处理，设备的整体控温精度要求高，并且不能出现温度过冲，但长时间保温后由于产品吸热减少和设备保温材料的蓄热的增加以及循环气流和风道系统的摩擦，导致即使加热功率降低到零时，温度也可能出现过冲的现象。
3.现有技术中针对过冲现象通常是对搅拌电机进行降频处理，通过减少设备内空气流动的方式减少气流循环将加热区蓄热材料放热的热量及与风道系统摩擦产生的热量带入工作区，然而，由于低温加热时的热传导主要依靠的是气体的对流，空气流速的降低导致了气体流场发生变化，工作区各区域的温度均匀性变差，靠近加热系统的区域温度高于远离加热区的区域，产品品质变差，产品均热时间变长。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括，例如，提供了一种空气加热循环炉的温度控制系统，其能够保证气体流场的温度，同时能够抑制温度过冲，保证了温度均匀性。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种空气加热循环炉的温度控制系统，包括循环炉本体、电动执行阀、搅拌风扇和温控装置，所述循环炉本体内设置有加热腔、风道腔和工作腔，所述加热腔用于加热内部气体，所述风道的一端与所述加热腔的顶部连通，所述风道腔的另一端与所述工作腔的一侧连通，所述工作腔的另一侧与所述加热腔的底部连通，所述搅拌风扇设置在所述风道腔靠近所述加热腔的一端，用于将所述加热腔内的气体抽入所述风道腔，并由所述风道腔送入所述工作腔；所述电动执行阀设置在所述循环炉本体的外侧，并选择性地与所述加热腔导通，所述温控装置与所述循环炉本体连接，并与所述电动执行阀通信连接，所述温控装置用于检测所述工作腔的温度，并依据所述工作腔的温度控制所述电动执行阀的开度。
7.在可选的实施方式中，所述加热腔内设置有加热件，所述温控装置与所述加热件通信连接，所述温控装置还用于控制所述加热件的加热输出功率。
8.在可选的实施方式中，所述温控装置包括温度传感组件和温度控制组件，所述温度传感组件设置在所述循环炉本体内，并与所述温度控制组件通信连接，用于检测所述风道腔和所述工作腔的温度，所述温度控制组件同时与所述加热件和所述电动执行阀通信连接，所述温度控制组件用于依据所述风道腔的温度来控制所述加热件的加热输出功率，所述温度控制组件还用于依据所述工作腔的温度来控制所述电动执行阀的开度。
9.在可选的实施方式中，所述温度传感组件包括第一温度传感器和第二温度传感
器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述温度控制组件通信连接，所述第一温度传感器设置在所述风道腔内，用于检测所述风道腔的温度，所述第二温度传感器设置在所述工作腔内，用于检测所述工作腔的温度。
10.在可选的实施方式中，所述温度控制组件包括第一温度控制器、第二温度控制器和plc控制器，所述第一温度控制器与所述第一温度传感器通信连接，所述第二温度控制器与所述第二温度传感器通信连接，所述第一温度控制器和所述第二温度控制器同时与所述plc控制器通信连接，所述plc控制器同时与所述加热件和所述电动执行阀通信连接，其中所述第一温度控制器和所述第二温度控制器组成串级pid控制系统，用于控制所述加热件的加热输出功率。
11.在可选的实施方式中，所述风道腔包括风机室和传送室，所述风机室设置在所述加热腔的顶部，并与所述加热腔连通，所述搅拌风扇设置在所述风机室内，所述传送室设置在所述工作腔和所述加热腔的一侧，且所述传送室的一端与所述风机室连通，另一端与所述工作腔连通。
12.在可选的实施方式中，所述搅拌风扇为定频定温风扇。
13.在可选的实施方式中，所述搅拌风扇包括驱动件、安装座和贯流扇叶，所述安装座设置在所述循环炉本体的顶端，并与所述风机室相对应，所述驱动件设置在所述安装座上，且所述驱动件的输出轴伸入所述风机室，所述贯流扇叶容置在所述风机室内，并与所述驱动件的输出轴传动连接。
14.在可选的实施方式中，所述循环炉本体的一侧设置有进流管，所述进流管与所述加热腔连通，所述电动执行阀可拆卸地设置在所述进流管上，用于选择性地封堵所述进流管。
15.在可选的实施方式中，所述工作腔的两侧设置有导流板，所述导流板上开设有若干供气流进入的导流孔，且所述工作腔远离所述风道腔的一侧还设置有导流腔，所述导流腔与所述导流板接触，并与所述工作腔连通，所述导流腔的顶端延伸至所述加热腔，以使所述工作腔内的气体通过所述导流腔流通至所述加热腔。
16.本发明实施例的有益效果包括，例如：
17.本发明提供了一种空气加热循环炉的温度控制系统，在循环炉本体内设置加热腔、风道腔和工作腔，加热腔用于加热内部气体，风道腔的一端与加热腔的顶部连通，另一端与工作腔的一侧连通，工作腔的另一侧与加热腔的底部连通，搅拌风扇设置在风道腔靠近加热腔的一端，用于将加热腔内的气体抽入风道腔，并由风道腔送入工作腔，电动执行阀设置在循环炉本体的外侧，温控装置与循环炉本体连接，并与电动执行阀通信连接，温控装置用于检测工作腔的温度，并依据工作腔的温度控制电动执行阀的开度。在实际进行热处理工艺时，利用加热腔对空气进行加热，再利用搅拌风扇将热空气抽入风道腔，并送入工作腔，对工作腔内的待处理品进行加热，然后加热后的空气再由工作腔流通至加热腔进行重新加热，形成热气流环路，保证了气体流场的稳定。同时，温控装置能够根据工作腔的温度来控制电动执行阀的开度，通过吸入冷空气来抑制加热腔的温度上升过快，保证了空气流畅的温度稳定来抑制过冲现象，并通过搅拌风扇的搅拌送风作用使得温度分布均匀。相较于现有技术，其能够保证气体流场的温度，同时能够抑制温度过冲，保证了温度均匀性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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。
19.图1为本发明提供的空气加热循环炉的温度控制系统的结构示意图；
20.图2为图1中循环炉本体的结构示意图。
21.图标：100-空气加热循环炉的温度控制系统；110-循环炉本体；111-加热腔；113-风道腔；115-工作腔；117-导流板；119-导流腔；130-电动执行阀；131-进流管；150-搅拌风扇；151-驱动件；153-安装座；155-贯流扇叶；170-温控装置；171-温度传感组件；173-温度控制组件；175-第一温度传感器；176-第二温度传感器；177-第一温度控制器；178-第二温度控制器；179-plc控制器。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
28.具体实施例
29.结合参见图1和图2，本实施例提供了一种空气加热循环炉的温度控制系统100，其能够保证气体流场的温度，同时能够抑制温度过冲，保证了温度均匀性。
30.本实施例提供的空气加热循环炉的温度控制系统100，包括循环炉本体110、电动执行阀130、搅拌风扇150和温控装置170，循环炉本体110内设置有加热腔111、风道腔113和工作腔115，加热腔111用于加热内部气体，风道的一端与加热腔111的顶部连通，风道腔113的另一端与工作腔115的一侧连通，工作腔115的另一侧与加热腔111的底部连通，搅拌风扇150设置在风道腔113靠近加热腔111的一端，用于将加热腔111内的气体抽入风道腔113，并
由风道腔113送入工作腔115；电动执行阀130设置在循环炉本体110的外侧，并选择性地与加热腔111导通，温控装置170与循环炉本体110连接，并与电动执行阀130通信连接，温控装置170用于检测工作腔115的温度，并依据工作腔115的温度控制电动执行阀130的开度。
31.在本实施例中，加热腔111、风道腔113和工作腔115之间均利用隔板进行分隔，从而将循环炉本体110的内部空间分隔成相对独立的三个腔室，并且，加热腔111、风道腔113和工作腔115之间能够相互导通，在搅拌风扇150的驱动作用下能够形成热气流环路。具体地，在实际进行热处理工艺时，利用加热腔111对空气进行加热，再利用搅拌风扇150将热空气抽入风道腔113，并送入工作腔115，对工作腔115内的待处理品进行加热，然后加热后的空气再由工作腔115流通至加热腔111进行重新加热，形成热气流环路，保证了气体流场的稳定。同时，温控装置170能够根据工作腔115的温度来控制电动执行阀130的开度，通过吸入冷空气来抑制加热腔111的温度上升过快，保证了空气流畅的温度稳定来抑制过冲现象，并通过搅拌风扇150的搅拌送风作用使得温度分布均匀。
32.在本实施例中，电动执行阀130的开度可以根据温控装置170检测到的温度情况来进行调整，以保证加热腔111、风道腔113以及工作腔115的温度处于稳定状态。具体地，当温控装置170检测到工作腔115内温度过高时，可以控制电动执行阀130增大开度，使得外部的冷空气能够进入到加热腔111，抑制加热腔111的温度上升，从而保证了空气流场的温度温蒂，进而使得工作腔115的温度得以稳定，抑制了过冲现象。
33.需要说明的是，本实施例中通过搅拌风扇150能够提供循环气流的动力，使得加热腔111内也形成了稳定气流，在此基础上设置电动执行阀130，电动执行阀130打开时，加热腔111内部与外界能够形成压差，从而将外部冷空气吸入，实现对加热腔111内部温度的调节，进而调节工作腔115的温度，避免过冲。
34.在本实施例中，循环炉本体110的一侧设置有进流管131，进流管131与加热腔111连通，电动执行阀130可拆卸地设置在进流管131上，用于选择性地封堵进流管131。具体地，电动执行阀130可拆卸地安装在进流管131的端部，能够对端部开口的流通口大小进行调整，从而调整输入加热腔111内的冷空气的流量，实现对加热腔111内温度升高的抑制作用。
35.在本实施例中，工作腔115的两侧设置有导流板117，导流板117上开设有若干供气流进入的导流孔，且工作腔115远离风道腔113的一侧还设置有导流腔119，导流腔119与导流板117接触，并与工作腔115连通，导流腔119的顶端延伸至加热腔111，以使工作腔内的气体通过导流腔119流通至加热腔111。具体地，导流孔可以均匀开设，从而使得导流板117的两侧气体能够自由流通。
36.在本实施例中，加热腔111内设置有加热件(图未示)，温控装置170与加热件通信连接，温控装置170还用于控制加热件的加热输出功率。具体地，加热件可以是石英加热管等常规加热器，能够对加热腔111进行加热，使得加热腔111内的空气升温至预设温度。同时，温控装置170与加热件通信连接，使得加热件能够在温控装置170的控制下调整加热输出功率，以达到不同的加热温度。
37.温控装置170包括温度传感组件171和温度控制组件173，温度传感组件171设置在循环炉本体110内，并与温度控制组件173通信连接，用于检测风道腔113和工作腔115的温度，温度控制组件173同时与加热件和电动执行阀130通信连接，温度控制组件173用于依据风道腔113的温度来控制加热件的加热输出功率，温度控制组件173还用于依据工作腔115
的温度来控制电动执行阀130的开度。具体地，温度控制组件173一方面可以确定加热目标温度，即设定加热腔111的加热温度和工作腔115的工作温度，在此设定参数下，控制加热件的加热输出功率，使得加热腔111内的空气达到预设温度并输送至工作腔115。另一方面，温度控制组件173还用于依据工作腔115的温度反馈来调整电动执行阀130的开度，从而保证工作腔115的温度处于稳定状态。
38.在本实施例中，温度传感组件171包括第一温度传感器175和第二温度传感器176，第一温度传感器175和第二温度传感器176均与温度控制组件173通信连接，第一温度传感器175设置在风道腔113内，用于检测风道腔113的温度，第二温度传感器176设置在工作腔115内，用于检测工作腔115的温度。具体地，第一温度传感器175插入到风道腔113内，能够实时监测风道腔113内的温度，第二温度传感器176插入到工作腔115内，能够实时监测工作腔115内的温度。
39.在本实施例中，温度控制组件173包括第一温度控制器177、第二温度控制器178和plc控制器179，第一温度控制器177与第一温度传感器175通信连接，第二温度控制器178与第二温度传感器176通信连接，第一温度控制器177和第二温度控制器178同时与plc控制器179通信连接，plc控制器179同时与加热件和电动执行阀130通信连接，其中第一温度控制器177和第二温度控制器178组成串级pid(proportional-integral-derivative)控制系统，用于控制加热件的加热输出功率。具体地，第二温度控制器178作为加热主控制器，控制的加热输出百分比通过plc控制器179动态转换成第一温度控制器177的目标设定温度，再由第一温度控制器177来直接控制加热件的加热输出功率。第二温度控制器178还用于依据工作腔115内的温度来实时调整电动执行阀130的开度，进而保证工作腔115的温度稳定。
40.在本实施例中，风道腔113包括风机室和传送室，风机室设置在加热腔111的顶部，并与加热腔111连通，搅拌风扇150设置在风机室内，传送室设置在工作腔115和加热腔111的一侧，且传送室的一端与风机室连通，另一端与工作腔115连通。具体地，风机室通过一蜗壳围设成型，底部开设与加热室导通的进风口，蜗壳的出风口与传送室导通，从而能够将加热室内的热空气抽入到传送室，并输送至工作腔115。
41.在本实施例中，搅拌风扇150为定频定温风扇。具体地，当第二温度控制器178的设定温度确定后，通过plc控制器179动态转换成第一温度控制器177的目标设定温度，再依据盖目标设定温度来设定加热件的加热输出功率，同时搅拌风扇150处于定频定温状态，其频率由目标工艺温度选定，即相同的工艺温度使用相同的频率设定，从而进一步保证气体流畅的稳定。
42.在本实施例中，搅拌风扇150包括驱动件151、安装座153和贯流扇叶155，安装座153设置在循环炉本体110的顶端，并与风机室相对应，驱动件151设置在安装座153上，且驱动件151的输出轴伸入风机室，贯流扇叶155容置在风机室内，并与驱动件151的输出轴传动连接。具体地，通过采用贯流扇叶155，能够将底部空气抽入并由侧米面送出，更加适用于本实施例提供的腔室结构。
43.本实施例提供的空气加热循环炉的温度控制系统100，其工作原理如下：
44.加热启动后，搅拌风扇150的频率由目标工艺温度选定，即相同的工艺温度使用相同的频率设定，保证气体流场的稳定，第二温度控制器178作为加热主控制器，控制的加热输出百分比通过plc控制器179动态转换成第一温度控制的目标设定温度，由第一温度控制
器177来直接控制加热腔111的加热输出功率。热空气从加热腔111被搅拌风扇150吸入风道腔113，然后进入工作腔115，通过工作腔115后由导流腔119返回加热腔111，最终形成完整的气流环路。
45.同时工作腔115的第二温度控制器178持续监视工作腔115实际温度，当有工作腔115温度有超温趋势时，首先第一温度控制器177的目标温度变成和第二温度控制器178一致，然后使用pid冷却控制方式来控制位于回风通道上的电动执行阀130的开启角度，依据伯努利效应，循环的空气流场吸入外界的冷空气，降低加热腔111内的温度，抑制了温度过冲，当温度过冲趋势结束后，关闭电动执行阀130，最终保证工作区温度的稳定。
46.综上所述，提供了一种空气加热循环炉的温度控制系统100，在循环炉本体110内设置加热腔111、风道腔113和工作腔115，加热腔111用于加热内部气体，风道腔113的一端与加热腔111的顶部连通，另一端与工作腔115的一侧连通，工作腔115的另一侧与加热腔111的底部连通，搅拌风扇150设置在风道腔113靠近加热腔111的一端，用于将加热腔111内的气体抽入风道腔113，并由风道腔113送入工作腔115，电动执行阀130设置在循环炉本体110的外侧，温控装置170与循环炉本体110连接，并与电动执行阀130通信连接，温控装置170用于检测工作腔115的温度，并依据工作腔115的温度控制电动执行阀130的开度。在实际进行热处理工艺时，利用加热腔111对空气进行加热，再利用搅拌风扇150将热空气抽入风道腔113，并送入工作腔115，对工作腔115内的待处理品进行加热，然后加热后的空气再由工作腔115流通至加热腔111进行重新加热，形成热气流环路，保证了气体流场的稳定。同时，温控装置170能够根据工作腔115的温度来控制电动执行阀130的开度，通过吸入冷空气来抑制加热腔111的温度上升过快，保证了空气流畅的温度稳定来抑制过冲现象，并通过搅拌风扇150的搅拌送风作用使得温度分布均匀。
47.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。