УСТАНОВКА ДЛЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО НАГРЕВА ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2001 года по МПК F26B9/06 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к установкам для аэродинамического нагрева длинномерных материалов, в которых генератором тепла является аэродинамический роторный нагреватель.

Известно использование аэродинамических нагревателей для сушки различных материалов, в том числе длинномерных, в частности древесины в штабеле (1).

Известно, что нагрев длинномерных тонкостенных изделий, в особенности пустотелых профилей из пластмасс и полимерных материалов, например элементов конструкций оконных рам и других строительных деталей, перед их изгибом требует высокой равномерности и точности.

В ряде случаев приходится изгибать отдельные участки изделий, в то же время другие, не подлежащие изгибу, не должны нагреваться. Тем не менее при нагреве этих изделий в известных установках неизбежен перегрев участков, не подлежащих изгибу, в силу того, что известные установку, не могут обеспечить высокую равномерностъ нагрева определенных, заранее заданных участков.

В то же время эти изделия особенно чувствительны к качеству нагрева и поэтому предъявляют особые требования к нагреву, а именно обеспечение точного местного нагрева на заданных участках по длине изделия в сочетании с равномерностью и скоростью нагрева. Эти требования оказываются трудновыполнимыми.

В настоящее время известно применение двух технологий. В установках электронагрева рабочий канал разбит на несколько автономных секций с элементами сопротивления в основании канала. В соответствии со схемой нагрева включают определенные секции, подводя тепло к нужным участкам [2]. Недостаток этой технологии - неравномерность нагрева, особенно по высоте изделия и для случая пустотелых профилей.

Используется также и рекламируется инофирмами нагрев в глицериновой ванне с электрообогревом. Здесь достигается высокая равномерность нагрева [3]. Однако применение ванного нагрева не имеет практических перспектив по экологическим соображениям в связи с тяжелыми и вредными условиями эксплуатации (токсичные выделения паров глицерина, загрязнения, опасность ожогов и пр.).

Наиболее эффективным способом нагрева в специфических условиях данной задачи может быть аэродинамический нагрев, отличающийся исключительной равномерностью и хорошей интенсивностью для садки любых форм, размеров, состава.

Примерами, установок для аэродинамического нагрева длинномерных изделий могут служить, например, аэродинамические лесосушильные камеры для сушки пиломатериалов в штабелях длиной 8,10,12 м и более [4]. Такие камеры включают теплоизолированный корпус, роторный нагреватель и замкнутый контур циркуляции теплоносителя. Эти признаки являются общими для устройств аэродинамического нагрева.

Однако регулирование подводом тепла по длине изделий в них не обеспечено.

Ближайших, аналогом заявляемого изобретения можно рассматривать установку для аэродинамического нагрева длинномерных изделии, содержащую теплоизолированную камеру, в которой размешена перегородка, формирующая контур циркуляции теплоносителя к роторный нагреватель [5].

Однако и ей присущи указанные выше недостатки, а именно невозможность обеспечения равномерности нагрева и регулирования степени нагрева по длине изделия.

Техническая задача заявляемого изобретения состоит в создании установки для аэродинамического нагрева, обеспечивающего регулирование степени нагрева по длине изделия путем подвода тепла на соответствующие участки изделия с высокой равномерностью и интенсивностью.

Указанная задача решается созданием установки для аэродинамического нагрева длинномерных изделий, содержащей теплоизолированную камеру с размещенной в ней перегородкой, формирующей контур циркуляции теплоносителя, и роторный нагреватель, которая отличается тем, что указанная перегородка установлена вдоль продольной оси теплоизолированной камеры с разделением ее на рабочий канал для размещения изделия и нагнетательный - для нагнетания теплоносителя в рабочий канал и выполнена с возможностью изменения контура циркуляции теплоносителя и протекания через нее теплоносителя из одного канала в другой, а в днище теплоизолированной камеры в ее центральной части выполнен проем, к которому пристыкована с образованием единого контура циркуляции теплоносителя дополнительная теплоизолированная камера, в которой размешен роторный нагреватель, сообщающийся своей всасывающей частью с рабочим каналом, а нагнетательной - с нагнетательным.

Задача решается далее тем, что в перегородке выполнены окна с заслонками, причем заслонки размещены со стороны нагнетательного канала и снабжены закрылками, введенными в рабочий канал.

Задача решается и тем, что роторный нагреватель размещен со стороны нагнетательного канала и его всасывающая часть сообщается с рабочим каналом патрубком через отверстие в перегородке, в котором установлен шибер или жалюзийная решетка.

Поставленная техническая задача решается тем, что рабочий канал выполнен с возможностью поперечного протекания теплоносителя под изделием.

Кроме того, в рабочем канале может быть размещена с перекрытием проема плоская металлическая опора для изделия.

Для решения поставленной задачи под опорой выполнены пазы для протекания теплоносителя под изделием.

Для увеличения эффективности нагрева и повышения производительности установки она может быть снабжена дополнительным электронагревателем, например ТЭН'ом.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где показаны
фиг. 1 - установка в продольном вертикальном разрезе по А-А на фиг. 2;
фиг. 2 - продольный горизонтальный разрез (в плане) по Б-Б на фиг. 1.

фиг. 3 - поперечный разрез камеры по В-В на фиг. 2:
фиг. 4, 5 - варианты выполнения опор несущей полосы (вид по стрелке Д на фиг. 3):
фиг. 6 - установка в разрезе Г-Г на фиг. 1.

Установка для аэродинамического нагрева содержит теплоизолированную камеру 1, выполненную из трех секций 2. В центральной секции 2 выполнен проем 3, к которому пристыкована дополнительная теплоизолированная камера 4, служащая опорой секции 2. Боковые секции 2 теплоизолированной камеры 1 опираются на стойки 5.

Теплоизолированная камера 1 разделена перегородкой 6 по длине и высоте на нагнетательный 7 и рабочий 8 каналы.

В перегородке 6 выполнены по числу возможных участков нагрева окна 9 с заслонками 10, закрепленными на поворотных осях 11 с возможностью закрывания и открывания окон 9.

Заслонки 10 расположены в нагнетательном канале 7 и снабжены закрылками 12, введенными в рабочий канал 8.

Свод 13 над нагнетательным каналом выполнен неразъемным, а над рабочим каналом 8 в виде примыкающих друг к другу шарнирно закрепленных на своде крышек 14.

Для герметизации рабочего пространства предусмотрено, например, лабиринтное (замковое) уплотнение крышек, на двух уровнях, с размещением эластичных уплотнений 15 на контактных поверхностях, например, из шнуровой или полосовой резины SP 129 (фиг. 3,6). Плотный прижим крышки обеспечивается с помощью прижимных ручных устройств (клиновые замки, запоры и др. - не показаны).

Для размещения изделий на днище 16 рабочего канала 8 укладывают несущую металлическую полосу 17, служащую опорой для изделия, которая может быть составной по длине, на поперечных опорах 18, которые образуют пазы для перетекания теплоносителя. Форма и размеры, расположение опор могут быть различными.

На фиг. 4,5 показаны два возможных варианта конструкции. В любом случае обеспечивается проход теплоносителя под изделием 19, что интенсифицирует нагрев и делает его более равномерным.

Проем 3 центральной секции выполнен так, что образуется общее пространство секции и дополнительной камеры 4. Длина проема должна быть не менее 1,5-2 диаметров ротора, что обеспечивает достаточный объем для работы ротора. Перегородка 6 в этой части разделяет дополнительную камеру на две части, сообщающиеся с рабочим и нагнетательным каналами с образованием единого контура циркуляции.

Несущая полоса 17 перекрывает проем 3 (фиг. 1,2) и опирается на установленные через проем продольные опоры 20, например, в виде швеллеров (фиг. 6).

Роторный нагреватель установлен в дополнительной камере 4 со стороны нагнетательного канала и состоит из ротора 21 и привода - электродвигателя 22, причем в данном варианте ротор установлен непосредственно на валу двигателя. Возможно применение промежуточного вала в подшипниковой опоре.

В стенке дополнительной камеры предусмотрено уплотнение вала двигателя (фиг. 2,6), например асбестовым шнуром, пропитанным в графитовом порошке.

Всасывающая часть ротора сообщается с рабочим каналом 8 посредством патрубка 23 через отверстие в перегородке 6, соосное ротору. Патрубок 23 крепится к перегородке болтами.

Для запуска и управления работой роторного нагревателя путем регулирования его подачи предусмотрен шибер 24. Шибер крепится шарнирно к перегородке 6 (фиг. 6). Рычаг управления шибером выведен наружу через стенку дополнительной камеры (не показано). Как альтернативный вариант шибера со стороны роторного нагревателя может быть размещена жалюзийная решетка (не показана).

Дополнительный электронагреватель (ТЭН) 25 установлен, например, в дополнительной камере у стены со стороны рабочего канала, против ротора (фиг. 1.2,6) с выводом тоководов через съемную стенку 26. Последняя служит для осмотра, ремонта и монтажа ротора и электронагревателя и крепится на болтах к корпусу. Проем окна также уплотняется эластичным уплотнением.

Установка работает следующим образом.

Поднятием крышек 14 открывают доступ к рабочему каналу 8. Укладывают изделие 19 на полосу 17. В соответствии с технологическим заданием на обработку изделия и схемой его нагрева открывают определенные заслонки 10, остальные остаются закрытыми.

На чертежах (фиг. 1,2) показан случай, когда греют изделие по всей длине за исключением небольших участков по торцам. Это один из типичных случаев. Могут быть одновременно открыты 2, 4 и т.д. окон. Затем крышки закрывают и включают привод роторного нагревателя при положении шибера 24 "закрыто". Спустя 30-50 с шибер постепенно открывают, начинается рабочий цикл. Ротор обеспечивает нагрев и циркуляцию теплоносителя, например воздуха, по замкнутому контуру: нагнетательный канал 7, в обе стороны, проход через открытые окна в рабочий канал 8, также с обеих сторон, симметрично - это нагнетательная сторона, по рабочему каналу и через проем в роторную камеру, через отверстие в перегородке 6 по патрубку 23 - на вход ротора 21 - всасывающая, сторона контура циркуляции теплоносителя. Выходящий через окна горячий воздух отдает тепло соответствующему участку изделия. Какая-то часть тепла передается и соседнему по ходу потока участку, но его нагрев незначителен благодаря, кроме того, невысокому температурному уровню - в пределах 120-140^oC.

Установка оборудуется КИП и средствами автоматики. С помощью показывающего прибора контролируют температуру. Посредством шибера, а иногда отключением и включением привода, управляют режимом нагрева. В случае необходимости при пуске для ускорения разогрева печи включают электронагреватель 25. Возможно его использование как дополнительной мощности.

Всесторонний обдув изделия, в том числе и через пустоты профиля, локальный подвод тепла, равномерность и интенсивность аэродинамического нагрева, однородность температурного поля - все это обеспечивает выполнение поставленных требований к технологии нагрева, дает качественный, экономичный и быстрый нагрев с регулированием по участкам изделия.

Технический результат при использовании заявляемого изобретения достигается благодаря разделению камеры на два канала перегородкой с окнами, снабженными заслонками. Их открытие по заданной программе обеспечивает регулируемый подвод тепла к изделию по его длине. Работа роторного нагревателя обеспечивает аэродинамический нагрев, отличающийся высокой равномерностью и интенсивностью.

Установка проста и безопасна в работе, удобна в эксплуатации.

Испытания опытно-промышленного образца подтвердили эффективность заявляемого устройства, его преимущества по сравнению с известными технологиями, в частности отмеченными выше зарубежными.

Источники информации
1. Сергеев В.В. Аэродинамические сушильные камеры, Москва, Лесная промышленность, 1982 г.

2. Рекламный проспект фирмы Silver Dale, Великобритания, 1998 г.

3. Рекламный проспект фирмы К. Schulten Fenstertechnic, Германия, 1998 г.

4. Тевис П.И., Ананьев В.А., Шадек Е.Г. Рециркуляционные установки аэродинамического нагрева, под редакцией Шадека Е.Г., Москва, Машиностроение, 1986 г., с. 208.

5. Патент РФ N 2045719, МПК F 26 B 3/04. Ыс

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к установкам для аэродинамического нагрева. Установка содержит теплоизолированную камеру, в которой перегородка установлена вдоль продольной ее оси с разделением ее на рабочий канал для размещения изделия и нагнетательный - для нагнетания теплоносителя в рабочий канал, и выполнена с возможностью изменения контура циркуляции теплоносителя и протекания через нее теплоносителя из одного канала в другой, а в днище теплоизолированной камеры в ее центральной части выполнен проем, к которому пристыкована с образованием единого контура циркуляции теплоносителя дополнительная теплоизолированная камера, в которой размещен роторный нагреватель, сообщающийся своей всасывающей частью с рабочим каналом, а нагнетательной - с нагнетательным. Изобретение позволяет обеспечить регулирование степени нагрева по длине изделия с высокой равномерностью и интенсивностью. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Установка для аэродинамического нагрева, содержащая теплоизолированную камеру, в которой размещена перегородка, формирующая контур циркуляции теплоносителя, и роторный нагреватель, отличающаяся тем, что перегородка установлена вдоль продольной оси теплоизолированной камеры с разделением ее на рабочий канал для размещения изделия и нагнетательный - для нагнетания теплоносителя в рабочий канал и выполнена с возможностью изменения контура циркуляции и протекания через нее теплоносителя из одного канала в другой, а в днище теплоизолированной камеры в ее центральной части выполнен проем, к которому пристыкована с образованием единого контура циркуляции теплоносителя дополнительная теплоизолированная камера, в которой размещен роторный нагреватель, сообщающийся своей всасывающей частью с рабочим каналом, а нагревательной - с нагнетательным. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в перегородке выполнены окна с заслонками. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что заслонки размещены со стороны нагнетательного канала и снабжены закрылками, введенными в рабочий канал. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что роторный нагреватель размещен со стороны нагнетательного канала и его всасывающая часть сообщается с рабочим каналом патрубком через отверстие в перегородке, в которое вставлен шибер. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что со стороны роторного нагревателя размещена жалюзийная решетка. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочий канал выполнен с возможностью поперечного перетекания теплоносителя под изделием. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в рабочем канале размещена плоская металлическая опора для изделия с перекрытием проема. 8. Установка по п.1 или 7, отличающаяся тем, что в опоре выполнены пазы для перетекания теплоносителя под изделием. 9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным электронагревателем.