Способ регулирования процесса сушки Советский патент 1986 года по МПК F26B21/10 F26B25/22 

Изобретение относится к способам регулирования процесса сушки, преимущественно эмульсионных слоев при производстве кинофотоматериалов на гибких подложках, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при сушке тонких листовых материалов.

Известен способ регулирования процесса сушки путем измерения и регулирования тем-, пературы воздуха в каждой зоне (секции) многозонной сушилки, измерения на выходе одной из зон сушилки значений параметра регулирования процесса сушки с последующей коррекцией заданий регуляторам температуры воздуха в предыдущих зонах сушилки при отклонении этого параметра от заданного значения.

Однако известный способ не позволяет повысить качество процесса и получать продукцию с требуемыми физико-механическими свойствами.

Сушка эмульсионных слоев, которые могут быть отнесены к коллоидным телам, где влага связана с желатином адсорбционными и осмотическими силами, как и сушка большинства других материалов, происходит в два периода. В первый период - период I постоянной скорости сушки - удаляется структурная влага, как наименее прочно связанная с материалом. Период постоянной скорости сушки характеризуется свободным перемещением влаги в высушиваемом слое, в результате которого количество влаги, поступающей к поверхности слоя, больше количества испаряемой влаги или равно ему и изменение влажности материала во времени происходит по линейному закону. Благодаря тому, что температура эмульсионного слоя в этот период сушки невелика, процесс не оказывает существенного влияния на фотографические свойства слоя. Во второй период - период II падающей скорости сушки - происходит удаление осмотически связанной влаги вплоть до достижения гигроскопического влагосодержания. Начиная с этого значения, происходит удаление влаги, связанной адсорбционно. Удаление адсорбционной влаги, как наиболее прочно связанной с материалом, при сушке весьма затруднено. В этих условиях количество влаги, которое могло бы испариться с поверхности, превышает количество влаги, мигрирующей к ней, и изменение влажности материала происходит по экспоненте, переходящей в асимптоту, ордината которой соответствует равновесной влажности слоя. Процесс сущки в этом периоде ведется при более жестком режиме, при котороим на поверхности материала может образовываться твердый сухой слой, препятствующий дальнейшему удалению влаги. Поэтому установленные границы этого вида связи влаги с материалом и выделение в сущилке переходной зоны имеют большое значение.

Именно при сушке, и главным образом во II ее периоде, окончательно формируется ряд свойств кинофотоматериалов, в том числе такие физико-механические свойства эмульсионных слоев, как механическая прочность, плоскостность, теплоустойчивость, оп- редел енные усадочные характеристики, эластичность и проницаемость для фотографических обрабатываюп,их растворов.

Особенно большое значение в формировании свойств кинофотоматериалов имеет начальная стадия 1Г периода сушки, т. е. переходная от I периода сушки к II, характеризующаяся критической влажностью .материала, когда в высушиваемом слое начинает формироваться структура ксерогеля и молекулы желатина еще обладают достаточной подвижностью для реализации релаксационных процессов.

Для устранения неравномерности сушки по площади высущиваемого материала его 0 пропускают через блок стабилизации, в котором поддерживаются специальные термо- гигрометрические режимы, способствующие повышению однородности и улучшению свойств материала.

Цель изобретения - повышение качества продукта, преимущественно при производстве кинофотоматериалов на гибких подложках путем улучшения их физико-механических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса сушки, проходящему в два периода в многозонной сущилке путем регулирования температуры воздуха в каждой зоне с коррекцией по- величине отклонения параметра, характериc зующего процесс сушки, на выходе одной из зон от заданного значения, в качестве параметра, характеризующего процесс сушки, используют температуру поверхности высушиваемого эмульсионного слоя материала, измеряемую на выходе из зон окончания перио0 дов сушки, один из которых имеет постоянную, а другой падающую скорость, по максимальным значениям которой корректируют температуру воздуха соответственно в предыдущих зонах периодов постоянной и падающей скоростей сушки, регулируют влагосо- держание во.здуха на входе в первую, вторую и последнюю зоны сушилки, являющуюся зоной стабилизации, измеряют температуру поверхности высушиваемого эмульсионного слоя материала на входе и выходе

Q зоны окончания периода постоянной скорости сущки и по отклонению их разности от заданного значения корректируют влагосо- держание воздуха на входе в первую и вторую зоны, измеряют влажность высушиваемого эмульсионного слоя на выходе из зон 5 окончания периода падающей скорости и стабилизации и при отклонениях ее от заданных значений корректируют температуру воздуха и его влагосодержание соответствен0

5

но в предыдущих зонах периода падающей скорости и на входе в зону стабилизации.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего способ регулирования процесса сущки.

Устройство содержит зоны i-7 сушилки (многозонную сущилку), калориферы 8-14, увлажнители 15 и 16 и осущитель 17 систем подготовки и подачи сушильного агента - воздуха - в зоны сушки, датчики 18-24 температуры воздуха на входе в зоны сушки, датчики 25-27 влагосодержания воздуха на входе соответственно в зоны 1, 2 сушки и зону 7 (зону стабилизации) сущилки, датчики 28-30 температуры поверхности высушиваемого эмульсионного слоя кинофотоматериала на входе и выходе зоны 3 и на выходе зоны 6 сушилки, датчики 31 и 32 влажности высушиваемого эмульсионного слоя кинофотоматериала на выходе зон 6 и 7 сушилки - инфракрасные влагомеры, преобразователи 33 и 34 сигналов датчиков температуры поверхности эмульсионного слоя, блок 35 алгебраического суммирования сигналов преобразователей, вторичные приборы 36-42 с регуляторами температуры воздуха на входе в зоны сушки, вторичные приборы 43-45 с регуляторами влагосодержания воздуха на входе в зоны 1, 2 и 7 сушилки, вторичные приборы 46 и 47 с регуляторами температуры поверхности эмульсионного слоя на выходе из зон 3 и 6 сушилки, вторичные приборы 48 и 49 с регуляторами влажности эмульсионного слоя на выходе из зон 6 и 7 сушилки, вторичный прибор 50 с регулятором разности температур поверхности эмульсионного слоя на входе и выходе зоны 3 сушилки, блоки 51 и 52 ограничения по максимуму сигналов коррекции заданий регуляторам температуры воздуха на входе в зоны 1, 2, 3 и 4, 5, 6 сушилки и блоки 53-58 окончательного формирования сигналов коррекции заданий соответствую- шим регуляторам температуры воздуха - усиления сигналов, введения в них дифференциальных составляющих и т. п. (ручные задатчики регуляторов, байпасные панели дистанционного управления и исполнительные механизмы с регулирующими органами контуров регулирования не показаны).

Способ регулирования процесса сушки осуществляется следующим образом.

Во время установившегося хода технологического процесса сушки датчики 18-24 преобразуют температуру воздуха на входах в зоны 1-7 сушилки в электрические сигналы, которые регистрируются вторичными приборами 36-42 и преобразуются в них в пневматические сигналы. В регуляторах этих приборов формируются командные сигналы, которые подаются на регулирующие клапаны калориферов 8-14. Влагосодержание воздуха на входе в зоны 1, 2 и 7 сушилки преобразуется датчиками 25-27 и регистрируется вторичными приборами 43-45. В регуля

0

5

0

0

5

0

5

торах этих приборов формируются командные сигналы, которые подаются на регулирующие клапаны осушителя 17 и увлажнителей 15 и 16. Температура поверхности высушиваемого эмульсионного слоя материала на выходе из зоны 3 сушилки преобразуется датчиком 29, сигнал которого регистрируется вторичным прибором 46. В регу,ляторе этого прибора формируется командный сигнал коррекции заданий регуляторам температуры воздуха в предыдущих зонах сушилки, который, пройдя через блок 51 ограничения сигнала и блоки 53-55 окончательного формирования сигналов коррекции, подается в качестве заданий на соответствующие регуляторы вторичных приборов 36-38 температуры воздуха в зонах 1, 2 и З сушил- ки. Температура поверхности высушиваемого эмульсионного слоя на входе в зону 3 сушилки преобразуется датчиков 28, сигнал которого, а также сигнал датчика 29 температуры поверхности слоя на выходе из зоны 3 сущилки поступают соответственно в преобразователи 33 и 34 и приводятся в них к унифицированным сигналам вида, необходимого для работы последующего элемента схемы - блока 35 алгебраического суммирования, на которой поступают сигналы с выходов преобразователей 33 и 34, вычитаются друг из друга и сигнал разности подается на вторичный прибор 50. В регуляторе этого прибора формируется командный сигнал, который подается в качестве сигнала коррекции заданий на регуляторы вторичных приборов 43 и 44 влагосодержания воздуха в зонах 1 и 2 сущилки. Температура высушиваемого эмульсионного слоя материала на выходе из зоны 6 сушилки преобразуется датчиком 30, сигнал которого регистрируется вторичным прибором 47. В регуляторе этого прибора формируется командный сигнал коррекции заданий регуляторам температуры воздуха в предыдущих зонах периода падающей скорости сушки, который, пройдя через блок 52 ограничения сигнала и блоки 56-58 окончательного формирования сигналов коррекции, подается в качестве заданий на соответствуюшие регуляторы вторичных приборов 39-41 температуры воздуха в зонах 4-6 сушилки.

Влажность высушиваемого эмульсионного слоя материала на выходе из зоны 6 сушилки преобразуется датчиком 31, сигнал которого регистрируется вторичным прибором 48. В регуляторе этого прибора формируется командный сигнал коррекции заданий тем же регуляторам вторичных приборов 39-41 температуры воздуха в предыдущих зонах периода падающей скорости сущки, который поступает на них также через блок 52 ограничения и блоки 56-58 окончательного формирования сигналов коррекции.

Влажность эмульсионного слоя материала на выходе из зоны 7 - на выходе из сущилки - преобразуется датчиков 32, сигнал которого регистрируется вторичным прибором 49. В регуляторе этого прибора формируется командный сигнал, который нодает- ся в качестве сигнала коррекции задания на регулятор вторичного приборг, 45 влаго- содержания воздуха на входе в зону 7 сушилки.

При иоявлении возмущающих воздействий, вызывающих, например, изменения температуры воздуха на входах в зоны сущилки соответствующие датчики 18-24 те.мперату- ры, подают измененные сигналы на вторичные приборы 36-42 и на измерительные части их регуляторов, где они сравниваются с заданными значениями, сигналы рассогласования поступают в решающие блоки регуляторов, обрабатываются в них по требуемому, например пропорционально-интегральному, закону регулирования и в виде командных сигналов поступают на регулирующие клапаны соответствующих калориферов 8-- 14, которые изменяют подачу теплоносителя в них таким образом, чтобы поддерживать в зонах сутки температуры, равные задаваемы.м значениям, и тем самым компенсируют возмущающие воздействия.

При изменении влагосодержапия воздуха на входах в зоны 1, 2 и 7 сушилки соответствующие датчики 25- -27 подают измененные сигналы на вторичные приборы 43- 45 и па измерительные части их рег уля- торов, где они сравниваются с заданными значениями, сигналы рассогласования поступают в рен ающие блоки регуляторов, обрабатываются в них по требуемому, на- нример пропорционально-интегральному, закону регулирования и в виде командных сигналов поступают на регулирующие клапаны соответствуюпшх увлажнителей 15, 16 или осу1пителя 17, которые изменяют влагосодер- жание воздуха на входах в зоны сущилки таким образом, чтобы поддерживать его на заданных значениях, что улучшает качество процесса и физико-механические свойства кинофотоматериалов за счет поддержания в зонах сущилки оптимальных термогигромет- рических режимов.

При изменении температуры поверхности высущиваемого эмульсионного слоя материала на выходе из зоны 3 и 6 сущилки датчики 29 и 30 подают измененные сигналы на вторичные приборы 46 и 47 и на измерительные части регуляторов этих приборов, где они сравниваются с заданными значениями, сигналы рассогласования поступают в решающие блоки регуляторов, обрабатываются в них по требуемому, например пропорциональному, закону регулирования и в виде командных сигналов через блоки 51 и 52 ограничения сигнала по максимуму и блоки 53-Ь5 и 56-58 окончательного формирования сигналов поступают в камеры задания соответствуюи.1их регуляторов вторичных

приборов 36-38 и 39-41 температуры воздуха в предыдущих зонах 1-3 и 4-6 сущилки, которые начинают поддерживать новые значения температуры сушильного агента в соответствии с изменившимися заданиями. Таким образом, устраняются возможные перегревы эмульсионного слоя, приводящие, как правило, к ухудщению физико-механических свойств кинофотоматериалов и даже к выходу бракованной продукции. Кроме того, за счет раздельного регулирования температурного режима в зонах постоянной и в зонах падающей скоростей сушки удается фактически разделить сушилку на функциональные блоки зон периода постоянной скорости

0

и зон периода падающей скорости

сушки и проводить процесс сушки в этих блоках зон в соответствии с особенностями протекания суп1ки в каждом из блоков, что у;|учщает качество процесса и физико-механические свойства кинофотоматериалов.

0 При изменении температуры поверхности вьЕсушиваемого слоя материала на входе и выходе зоны 3 сушилки датчики 28 и 29 подают измененные сигналы через преобразователи 33 и 34 на вход блока 35 алгебраического суммирования, разностный сигнал с

5 которого поступает на вторичный прибор 50 и на измерительную часть его регулятора, где он сравнивается с заданным значением, сигнал рассогласования, свидетельствующий о смещении области перехода от I к II периоду сушки, поступает в решающий блок регулятора, обрабатывается в нем по требуемому, например пропорционально-дифференциальному, закону регулирования и в виде командного сигнала подается в камеры задания соответствующих регуляторов вторичных приборов 43 и 44 влагосодержания воздуха на

5 входах в зоны 1 и 2 сущилки, которые начинают поддерживать новые значения влагосодержания сушильного агента в соответствии с изменившимся заданиями, что компенсирует возмущающие воздействия и возврап щает область перехода от I к II периоду сушки к ее прежнему местоположению. Таким образом, обеспечивается действительное выделение в сушилке функционального блока зон периода постоянной скорости сушки, что повышает качество процесса и улуч5 шает свойства кинофотоматериалов. При сущ- ке кинофото.материала, имеющего значительно отличающуюся критическую влажность, которая при имеющихся ограничениях по температуре высущиваемого эмульсионного слоя и температуре сушильного агента мо жет быть достигнута не в зоне 3, а например, в зоне 4 сущилки (при сушке материала с большой толщиной наноса эмульсии), датчики 28 и 29 могут быть перенесены соответственно на вход и выход зоны 4 сущил- J5 ки, а выход регулятора вторичного прибора 46 через блок 51 ограничения сигнала подключен к входу блока 56 окончательного формирования сигнала коррекции, регулятору вторичного прибора 39 температуры воздуха на входе в зону 4 сушилки. Этим достигается возможность сушки в конкретной сушилке различных типов кинофотоматериалов при строгом соблюдении различных подходов к регулированию процесса в каждом периоде его протекания.

При изменении влажности высушиваемого эмульсионного слоя материала на выходе из зон 6 и 7 сушилки датчики 31 и 32 подают измененные сигналы на вторичные приборы 48 и 49 и на измерительные части регуляторов этих приборов, где они сравниваются с заданными значениями, сигналы рассогласования поступают в решаюшие блоки регуляторов, обрабатываются в них по требуемому, например пропорциональнодифференциальному для регулятора вторичного прибора 48 и пропорциональному для регулятора вторичного прибора 49, закону регулирования и в виде командных сигналов подаются: с регулятора вторичного прибора 48 через блок 52 ограничения и блоки 56-58 окончательного формирования сигналов коррекции в камеры задания соответственно регуляторов вторичных приборов 39-41 температуры воздуха в зонах 4-6 сушилки; с регулятора вторичного прибора 49 - в камеру задания регулятора вторичного прибора 45 влагосодержания воздуха в зоне 7 сушилки. Таким образом, применение предлагаемого способа регулирования процесса сушки обеспечивает получение продукции с заданной влажностью и требуемыми физико-механическими свойствами.