УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ВУЛКАНИЗАЦИИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2008 года по МПК B29C35/10 

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий и предназначено для непрерывной вулканизации длинномерных профильных губчатых (пористых) резиновых изделий в псевдоожиженном слое инертного мелкозернистого теплоносителя.

Известно устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий, содержащее заполненную зернистым теплоносителем вулканизационную ванну, газораспределительную решетку и систему подачи ожижающего агента (A.с. SU 351725, В29Н 5/28, 23.03.69). В процессе вулканизации изделие поступает в ванну с псевдоожиженным слоем. По известным законам механики псевдоожиженный слой вытесняет легкое изделие на поверхность. В результате верхняя часть изделия находится в контакте с воздухом вулканизационной ванны, а нижняя часть изделия погружена в псевдоожиженный слой. Недостаток устройства - из-за разных коэффициентов теплоотдачи от воздуха и псевдоожиженного слоя к изделию оно нагревается неравномерно, что приводит к снижению качества изделия вследствие недовулканизации его верхнего слоя, неуспевающего прогреться до требуемой температуры за время движения изделия в ванне. Для повышения качества изделий необходимо увеличивать расход ожижающего агента, что увеличивает энергопотребление устройства. Наибольший коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя к изделию наблюдается при малых расходах ожижающего агента. Поэтому с увеличением расхода ожижающего агента снижается коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя к изделию, что обуславливает необходимость снижения скорости движения изделия в ванне. Это приводит к снижению производительности устройства.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее вулканизационную ванну, заполненную зернистым теплоносителем, газораспределительную решетку, патрубки для подачи ожижающего агента. В ванне симметрично ее продольной оси в направляющих вертикально установлены сопла прямоугольного поперечного сечения для формирования потока частиц теплоносителя и ожижающего агента и его подачи на верхнюю часть изделия (A.с. SU 1098821, В29Н 5/28, 23.06.84). Ожижающий агент, с большой скоростью устремляющийся в щелевидный зазор сопла, увлекает за собой частицы теплоносителя. Поток частиц и ожижающего агента на выходе из сопла направлен на изделие, что способствует равномерному прогреву изделия в поперечном сечении без увеличения интенсивности подачи воздуха на псевдоожижение. Недостатком устройства является неравномерная степень воздействия потока ожижающего агента и частиц на верхнюю часть изделия, обусловленная большой длиной сопла: ожижающий агент находит предпочтительные каналы с минимальным аэродинамическим сопротивлением, через которые происходит его движение без увлечения за собой частиц теплоносителя. Это приводит к ухудшению качества изделия и снижению производительности устройства.

Технической задачей изобретения является интенсификация гидромеханических и тепломассообменных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для непрерывной вулканизации длинномерных изделий, содержащем заполненную зернистым теплоносителем вулканизационную ванну, газораспределительную решетку и систему подачи ожижающего агента, в вулканизационной ванне симметрично ее продольной оси вертикально установлены изогнутые сопла цилиндрической формы, нижние части которых погружены в зернистый теплоноситель и имеют на концах горизонтальные площадки, верхние - изогнуты к продольной оси вулканизационной ванны, на выходе каждого сопла расположены средства для закручивания потока частиц и ожижающего агента в виде скрученной ленты с определенным шагом полувитка, причем один конец ленты закреплен на выходе из сопла, а другой имеет возможность перемещаться внутри сопла. Средства для закручивания потока частиц и ожижающего агента снабжены механизмами изменения шага полувитка скрученной ленты для регулирования интенсивности закрутки гетерогенного потока. Газораспределительная решетка снабжена механизмом прерывистой (пульсирующей) подачи ожижающего агента.

На схематичном чертеже изображено устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий, поперечный разрез.

Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий содержит вулканизационную ванну 1, заполненную зернистым теплоносителем 2, газораспределитель 3 и патрубок 4 для подачи ожижающего агента. В ванне 1 симметрично ее продольной оси в направляющих 5 вертикально установлены сопла 6. На нижней части каждого сопла 6 имеется горизонтальная площадка 7. Для установки сопла 6 на необходимом уровне от вулканизуемого изделия 8 на корпусе ванны 1 установлены индивидуальные механизмы 9 для вертикального перемещения сопел 6. Верхняя часть сопел 6 изогнута к продольной оси ванны 1 и имеет устройство 10 для закрутки гетерогенного потока (частицы теплоносителя с ожижающим агентом), снабженное механизмом 11 изменения шага полувитка скрученной ленты. Выходная часть газораспределителя 3 выполнена в виде отдельных равнополочных уголков 12, установленных в два ряда параллельно продольной оси ванны 1. На торцах уголков 12 установлены заглушки, препятствующие движению ожижающего агента вдоль длины уголков 12. Зазоры между полками уголков 12, обращенных к продольной оси ванны 1, больше зазоров, обращенных к стенкам ванны 1. За счет этого образуется организованное псевдоожижение частиц мелкозернистого теплоносителя с максимумом профиля скорости вблизи продольной оси ванны 1 и минимумом - около стенки ванны 1, но при этом застойные зоны отсутствуют, все частицы теплоносителя находятся в псевдоожиженном состоянии. Механизм 13 прерывистой подачи ожижающего агента позволяет осуществлять псевдоожижение частиц теплоносителя в пульсирующем режиме.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 4 и газораспределитель 3 подается подогретый ожижающий агент (воздух), который сначала проходит через механизмы 13 и уголки 12, расположенные с одной (например, левой) стороны оси ванны 1, а потом с другой (правой) стороны. Воздух нагревает и псевдоожижает зернистый теплоноситель 2. Резиновое изделие 8 поступает на вулканизацию в ванну 1. Псевдоожиженный слой мелкозернистого теплоносителя 2 вытесняет легкое пористое изделие 8 на поверхность слоя. С помощью индивидуальных механизмов 9 для вертикального перемещения сопла 6 устанавливаются так, чтобы загнутые концы их были сориентированы на изделие 8. Нижние торцы сопел 6 погружены в псевдоожиженный слой. На горизонтальных площадках 7 сопел 6 образуются газовые полости, условно состоящие из двух частей. Нижняя часть имеет давление меньшее, чем давление в основной зоне псевдоожиженного слоя на этой же высоте. За счет разности давления осуществляется дополнительный приток ожижающего агента из основной части псевдоожиженного слоя в газовую полость. Верхняя часть полости имеет давление большее, чем давление в основной зоне слоя на этой же высоте. За счет повышенного давления осуществляется интенсивный отвод ожижающего агента, дополнительно и непрерывно поступающего из основной зоны слоя, из газовой полости внутрь цилиндрического сопла 6. Ожижающий агент, с большой скоростью устремляющийся внутрь сопла 6, увлекает с собой частицы мелкозернистого теплоносителя 2. Причиной возникновения движущегося с повышенной скоростью гетерогенного потока являются большие разности давлений по высоте слоя и значительно меньше, чем в остальном объеме, гидродинамическое сопротивление сопла, что способствует протеканию через сопло избыточного объема газа и частиц. Сформировавшийся таким образом гетерогенный поток из ожижающего агента и частиц теплоносителя поступает в устройство 10 для закрутки потока, где происходит формирование вращающегося гетерогенного потока. На выходе каждого сопла расположены средства для закручивания потока частиц и ожижающего агента в виде скрученной ленты с определенным шагом полувитка, причем один конец ленты закреплен на выходе из сопла, а другой имеет возможность перемещаться внутри сопла. Поступательная и осевая скорость движения частиц теплоносителя регулируется механизмом 11 за счет изменения шага полувитка скрученной ленты. На выходе из сопел 6 формируются своеобразные факелы, состоящие из вращающегося гетерогенного потока частиц и ожижающего агента, направленные на изделие 8. Сила взаимодействия этих факелов с резиновым изделием 8 регулируется изменением глубины погружения сопел 6 в теплоноситель 2. В центральной части ванны 1 скорость ожижающего агента в два-три раза выше, чем на периферии. За счет факелов, образованных вращающимися гетерогенными потоками, воздействующими на изделие 8 сверху, а также за счет выпуклого профиля скорости ожижающего агента, формирующего интенсивный поток частиц, бомбардирующих изделие 8 снизу, изделие 8 омывается полностью частицами теплоносителя 2 со всех сторон, что создает равномерный и интенсивный прогрев его в поперечном сечении и равномерную его вулканизацию без увеличения подачи воздуха на псевдоожижение и без снижения скорости перемещения изделия. При организации пульсирующей подачи ожижающего агента на псевдоожижение частиц теплоносителя 2 их однородность (отсутствие образования крупных пузырей воздуха, являющихся неотъемлемой частью псевдоожиженного состояния) достигается за счет противофазы пульсаций ожижающего агента. При этом в левой и правой частях ванны 1 создаются условия, при которых пузыри воздуха пульсируют в противофазе, что снижает возможность сближения пузырей и их слияния. Поэтому крупных пузырей в слое мало и псевдоожижение приближается к более однородному. Интенсивные пульсации ожижающего агента наряду с отсутствием крупных пузырей приводят к дополнительной интенсификации теплообмена между изделием и псевдоожиженным слоем. При этом устраняются застойные зоны и обеспечивается требуемое по технологии поле температур по всей длине ванны. Совокупность вышеперечисленных процессов приводит к выравниванию по периметру изделия коэффициента теплоотдачи псевдоожиженной среды с изделием, причем средняя величина коэффициента теплоотдачи увеличивается без введения в слой дополнительной энергии, а только за счет перераспределения уже введенной в слой.

Применение предлагаемого устройства на заводах резинотехнических изделий при вулканизации длинномерных резиновых изделий позволит не только получать за счет интенсификации гидромеханических и тепломассообменных процессов более равномерную вулканизацию по сравнению с известными устройствами, применяемыми в отечественной и зарубежной промышленности, но и позволит производить вулканизацию при меньших скоростях воздуха и больших скоростях перемещения изделий. Это дает возможность увеличить производительность при вулканизации примерно на 20-25% и сократить расход нагретого воздуха на 75% при существенном улучшении качества резиновых длинномерных изделий.

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий и предназначено для непрерывной вулканизации длинномерных профильных губчатых резиновых изделий в псевдоожиженном слое инертного мелкозернистого теплоносителя. Устройство содержит заполненную зернистым теплоносителем вулканизационную ванну, газораспределительную решетку и систему подачи ожижающего агента. В вулканизационной ванне симметрично ее продольной оси вертикально установлены изогнутые сопла цилиндрической формы, нижние части которых погружены в зернистый теплоноситель и имеют на концах горизонтальные площадки, верхние - изогнуты к продольной оси вулканизационной ванны. На выходе каждого сопла расположены средства для закручивания потока частиц и ожижающего агента в виде скрученной ленты с определенным шагом полувитка. Один конец ленты закреплен на выходе из сопла, а другой имеет возможность перемещаться внутри сопла. Технический результат направлен на интенсификацию гидромеханических и тепломассообменных процессов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий, содержащее заполненную зернистым теплоносителем вулканизационную ванну, газораспределительную решетку и систему подачи ожижающего агента, в вулканизационной ванне симметрично ее продольной оси вертикально установлены изогнутые сопла цилиндрической формы, нижние части которых погружены в зернистый теплоноситель и имеют на концах горизонтальные площадки, верхние - изогнуты к продольной оси вулканизационной ванны, отличающееся тем, что на выходе каждого сопла расположены средства для закручивания потока частиц и ожижающего агента в виде скрученной ленты с определенным шагом полувитка, причем один конец ленты закреплен на выходе из сопла, а другой имеет возможность перемещаться внутри сопла.2. Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий по п.1, отличающееся тем, что газораспределительная решетка снабжена механизмом прерывистой подачи ожижающего агента.