RU2168128C1

RU2168128C1 - Installation for aerodynamic heating of long-sized articles

Info

Publication number: RU2168128C1
Application number: RU2000125011/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Ананьев; С.В. Батыгин; И.Б. Будницкий; В.М. Волотов; А.А. Гандельман; А.Г. Девитайкин; Д.А. Кунин; А.В. Лебедев; И.С. Медведев; А.Н. Попов; Е.Г. Шадек; В.В. Хилькевич
Original assignee: Открытое акционерное общество "ВНИИЭТО"
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: installation has a heat-insulated chamber, in which the partition is installed in its longitudinal axis with separation of it into the working passage for placement of the article and the pressure passage - for injection of the heat-transfer agent to the working passage, it is made for varying the heat-transfer agent circulation circuit and for flowing through it of the heat-transfer agent from one passage to the other, and an opening is made in the bottom of the heat-insulated chamber in its central part joined to which with formation of a single heat-transfer agent circulation circuit an additional heat-insulated chamber accommodating a rotor heater communicating through its suction part with the working passage, and through the injection part - with the injection passage. EFFECT: improved control of the degree of heating in article length with a high uniformity and intensity. 9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к установкам для аэродинамического нагрева длинномерных материалов, в которых генератором тепла является аэродинамический роторный нагреватель. The invention relates to the field of heat engineering, in particular to installations for aerodynamic heating of long materials, in which the heat generator is an aerodynamic rotary heater.

Известно использование аэродинамических нагревателей для сушки различных материалов, в том числе длинномерных, в частности древесины в штабеле (1). It is known to use aerodynamic heaters for drying various materials, including long ones, in particular wood in a stack (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. It is known that heating long-length thin-walled products, in particular hollow sections made of plastics and polymeric materials, for example, structural elements of window frames and other building parts, before their bending requires high uniformity and accuracy.

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. In some cases, it is necessary to bend individual sections of the products, while others, not subject to bending, should not be heated. Nevertheless, when these products are heated in known installations, overheating of areas not subject to bending is inevitable due to the fact that the known installation cannot provide high uniformity of heating of certain predetermined sections.

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. At the same time, these products are especially sensitive to the quality of heating and therefore have special requirements for heating, namely, ensuring accurate local heating in predetermined areas along the length of the product in combination with uniformity and speed of heating. These requirements are difficult to fulfill.

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. The use of two technologies is currently known. In electric heating installations, the working channel is divided into several autonomous sections with resistance elements at the base of the channel. In accordance with the heating scheme include certain sections, supplying heat to the desired areas [2]. The disadvantage of this technology is the uneven heating, especially along the height of the product and for the case of hollow profiles.

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.). The heating in a glycerin bath with electric heating is also used and advertised by foreign companies. High heating uniformity is achieved here [3]. However, the use of bath heating does not have practical prospects for environmental reasons due to difficult and harmful operating conditions (toxic emissions of glycerol vapor, pollution, danger of burns, etc.).

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. The most effective way of heating under the specific conditions of this task can be aerodynamic heating, characterized by exceptional uniformity and good intensity for cages of any shape, size, composition.

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. Examples of installations for aerodynamic heating of long products can be, for example, aerodynamic dehumidifying chambers for drying lumber in stacks of 8.10.12 m or more in length [4]. Such chambers include a thermally insulated casing, a rotary heater and a closed coolant circuit. These features are common to aerodynamic heating devices.

Однако регулирование подводом тепла по длине изделий в них не обеспечено. However, the regulation of the supply of heat along the length of the products in them is not provided.

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]. The closest, analogous to the claimed invention can be considered a unit for aerodynamic heating of long products containing a thermally insulated chamber, in which a partition is placed, forming a coolant circulation loop to a rotary heater [5].

Однако и ей присущи указанные выше недостатки, а именно невозможность обеспечения равномерности нагрева и регулирования степени нагрева по длине изделия. However, it also has the aforementioned disadvantages, namely the impossibility of ensuring uniform heating and regulating the degree of heating along the length of the product.

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. The technical task of the claimed invention is to create an installation for aerodynamic heating, providing regulation of the degree of heating along the length of the product by supplying heat to the corresponding sections of the product with high uniformity and intensity.

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. This problem is solved by creating an installation for aerodynamic heating of long products, containing a thermally insulated chamber with a partition placed therein, forming a coolant circulation loop, and a rotary heater, which differs in that said partition is installed along the longitudinal axis of the insulated chamber with its separation into a working channel for placement products and discharge - for pumping the coolant into the working channel and is configured to change the circulation path of the coolant spruce and coolant flowing through it from one channel to another, and in the bottom of the heat-insulated chamber in its central part there is an opening to which an additional heat-insulated chamber is attached to form a single coolant circuit, in which a rotary heater is placed, communicating with its suction part with the working channel , and discharge - with discharge.

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. The problem is further solved by the fact that in the partition there are windows with shutters, the shutters being placed on the side of the discharge channel and provided with flaps introduced into the working channel.

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. The problem is solved by the fact that the rotary heater is placed on the side of the discharge channel and its suction part communicates with the working channel by a pipe through an opening in the partition in which the gate or louvre grille is installed.

Поставленная техническая задача решается тем, что рабочий канал выполнен с возможностью поперечного протекания теплоносителя под изделием. The stated technical problem is solved in that the working channel is made with the possibility of transverse flow of the coolant under the product.

Кроме того, в рабочем канале может быть размещена с перекрытием проема плоская металлическая опора для изделия. In addition, a flat metal support for the product can be placed in the working channel with the opening overlapping.

Для решения поставленной задачи под опорой выполнены пазы для протекания теплоносителя под изделием. To solve the problem, under the support, grooves were made for the flow of coolant under the product.

Для увеличения эффективности нагрева и повышения производительности установки она может быть снабжена дополнительным электронагревателем, например ТЭН'ом. To increase the heating efficiency and increase the productivity of the installation, it can be equipped with an additional electric heater, for example, a heating element.

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.The proposed device is illustrated by drawings, which show
FIG. 1 - installation in a longitudinal vertical section along AA in FIG. 2;
FIG. 2 is a longitudinal horizontal section (in plan) along BB in FIG. 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.FIG. 3 is a cross-sectional view of a chamber along BB in FIG. 2:
FIG. 4, 5 - embodiments of the supports of the carrier strip (view along arrow D in Fig. 3):
FIG. 6 is a sectional view of GG in FIG. 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. The installation for aerodynamic heating comprises a thermally insulated chamber 1 made of three sections 2. In the central section 2, an opening 3 is made, to which an additional thermally insulated chamber 4 is attached, which serves as a support for the section 2. The lateral sections 2 of the insulated chamber 1 are supported on racks 5.

Теплоизолированная камера 1 разделена перегородкой 6 по длине и высоте на нагнетательный 7 и рабочий 8 каналы. The heat-insulated chamber 1 is divided by a partition 6 along the length and height into the discharge 7 and the working 8 channels.

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. The partition 6 is made according to the number of possible heating sections of the window 9 with shutters 10 mounted on the rotary axes 11 with the possibility of closing and opening the windows 9.

Заслонки 10 расположены в нагнетательном канале 7 и снабжены закрылками 12, введенными в рабочий канал 8. The flaps 10 are located in the discharge channel 7 and are equipped with flaps 12 introduced into the working channel 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. The arch 13 above the discharge channel is made one-piece, and above the working channel 8 in the form of adjacent covers pivotally attached to the arch of the covers 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). For sealing the working space, for example, a labyrinth (lock) seal of the covers is provided, at two levels, with the placement of elastic seals 15 on the contact surfaces, for example, of cord or strip rubber SP 129 (Fig. 3.6). A tight clamp of the cover is provided with the help of clamping hand devices (wedge locks, locks, etc. - not shown).

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. To place products on the bottom 16 of the working channel 8, a supporting metal strip 17 is laid, which serves as a support for the product, which can be composite in length, on the transverse supports 18, which form grooves for the flow of coolant. The shape and size, location of the supports may be different.

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. In FIG. 4,5 shows two possible design options. In any case, the passage of the coolant under the product 19 is ensured, which intensifies the heating and makes it more uniform.

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. The opening 3 of the central section is designed so that a common space of the section and the additional chamber 4 is formed. The length of the opening must be at least 1.5-2 diameters of the rotor, which provides sufficient volume for the rotor to work. The partition 6 in this part divides the additional chamber into two parts, communicating with the working and discharge channels with the formation of a single circulation circuit.

Несущая полоса 17 перекрывает проем 3 (фиг. 1,2) и опирается на установленные через проем продольные опоры 20, например, в виде швеллеров (фиг. 6). The carrier strip 17 overlaps the opening 3 (Fig. 1.2) and rests on the longitudinal supports 20 installed through the opening, for example, in the form of channels (Fig. 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. The rotary heater is installed in the additional chamber 4 from the discharge channel and consists of a rotor 21 and a drive - an electric motor 22, and in this embodiment, the rotor is mounted directly on the motor shaft. It is possible to use an intermediate shaft in a bearing support.

В стенке дополнительной камеры предусмотрено уплотнение вала двигателя (фиг. 2,6), например асбестовым шнуром, пропитанным в графитовом порошке. In the wall of the additional chamber, a motor shaft seal is provided (Fig. 2.6), for example with an asbestos cord impregnated in graphite powder.

Всасывающая часть ротора сообщается с рабочим каналом 8 посредством патрубка 23 через отверстие в перегородке 6, соосное ротору. Патрубок 23 крепится к перегородке болтами. The suction part of the rotor communicates with the working channel 8 through the pipe 23 through an opening in the partition 6, coaxial to the rotor. The pipe 23 is attached to the partition by bolts.

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). To start and control the operation of the rotary heater by adjusting its supply, a gate 24 is provided. The gate is pivotally mounted to the partition 6 (Fig. 6). The gate control lever is brought out through the wall of an additional chamber (not shown). As an alternative to the gate, a louvre grille (not shown) can be placed on the rotary heater side.

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. An additional electric heater (TEN) 25 is installed, for example, in an additional chamber near the wall on the side of the working channel, against the rotor (Fig. 1.2,6) with the output of current leads through a removable wall 26. The latter serves for inspection, repair and installation of the rotor and electric heater and is mounted bolted to the body. The window opening is also sealed with an elastic seal.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

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. By lifting the covers 14 open access to the working channel 8. Lay the product 19 on the strip 17. In accordance with the technological task for processing the product and its heating circuit, certain flaps 10 are opened, the rest remain closed.

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.The drawings (Fig. 1,2) show the case when the product is heated along its entire length except for small sections at the ends. This is one of the typical cases. Can be opened at the same time 2, 4, etc. windows. Then the covers are closed and the rotary heater drive is turned on when the gate position 24 is “closed”. After 30-50 s, the gate is gradually opened, the working cycle begins. The rotor provides heating and circulation of a heat carrier, for example air, in a closed circuit: discharge channel 7, on both sides, passage through open windows into the working channel 8, also on both sides, symmetrically - this is the discharge side, along the working channel and through the opening to the rotor the chamber, through the hole in the partition 6 along the pipe 23 - to the input of the rotor 21 - suction side of the coolant circuit. The hot air leaving the windows gives off heat to the corresponding part of the product. Some part of the heat is transferred to the area adjacent to the stream, but its heating is insignificant due, in addition, to a low temperature level - in the range of 120-140 ^o C.

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. The installation is equipped with instrumentation and automation. Using a indicating device to control the temperature. By means of the gate, and sometimes by turning the drive off and on, the heating mode is controlled. If necessary, at start-up, an electric heater 25 is turned on to accelerate the heating of the furnace. It can be used as additional power.

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. Comprehensive blowing of the product, including through the voids of the profile, local heat supply, uniformity and intensity of aerodynamic heating, uniformity of the temperature field - all this ensures the fulfillment of the set requirements for heating technology, provides high-quality, economical and fast heating with regulation over the product sections.

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. The technical result when using the claimed invention is achieved by dividing the camera into two channels with a partition with windows equipped with dampers. Their opening according to a given program provides an adjustable supply of heat to the product along its length. The operation of the rotary heater provides aerodynamic heating, characterized by high uniformity and intensity.

Установка проста и безопасна в работе, удобна в эксплуатации. Installation is simple and safe to use, convenient to operate.

Испытания опытно-промышленного образца подтвердили эффективность заявляемого устройства, его преимущества по сравнению с известными технологиями, в частности отмеченными выше зарубежными. Tests of a pilot industrial model confirmed the effectiveness of the claimed device, its advantages compared with known technologies, in particular the foreign ones noted above.

Источники информации
1. Сергеев В.В. Аэродинамические сушильные камеры, Москва, Лесная промышленность, 1982 г.Sources of information
1. Sergeev V.V. Aerodynamic drying chambers, Moscow, Timber industry, 1982

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

3. Рекламный проспект фирмы К. Schulten Fenstertechnic, Германия, 1998 г. 3. Company brochure K. Schulten Fenstertechnic, Germany, 1998

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. 4. Tevis P.I., Ananyev V.A., Shadek E.G. Recirculation units for aerodynamic heating, edited by Shadeka EG, Moscow, Mechanical Engineering, 1986, p. 208.

5. Патент РФ N 2045719, МПК F 26 B 3/04. Ыс 5. RF patent N 2045719, IPC F 26 B 3/04. Ys

Claims

1. Installation for aerodynamic heating, containing a thermally insulated chamber, in which a partition is placed, which forms a coolant circulation circuit, and a rotary heater, characterized in that the partition is installed along the longitudinal axis of the insulated chamber with its separation into a working channel for placement of the product and discharge - for pumping coolant into the working channel and is configured to change the circulation circuit and the coolant flowing through it from one channel to another, and in the bottom of the heat insulation ovannoy chamber in its central part an opening is formed to which is docked to form a single circulating coolant more thermally insulated chamber in which is situated a rotary heater, its suction portion communicating with the working channel, and a heating - with the delivery.

2. Installation according to claim 1, characterized in that in the partition there are windows with shutters.

3. Installation according to claim 2, characterized in that the flaps are located on the side of the discharge channel and are equipped with flaps introduced into the working channel.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the rotary heater is placed on the side of the discharge channel and its suction part communicates with the working channel by a pipe through an opening in the partition into which the gate is inserted.

5. Installation according to claim 4, characterized in that on the side of the rotary heater there is a louvre grill.

6. Installation according to claim 1, characterized in that the working channel is made with the possibility of transverse flow of the coolant under the product.

7. Installation according to claim 1, characterized in that in the working channel there is a flat metal support for the product with an overlapping opening.

8. Installation according to claim 1 or 7, characterized in that in the support grooves are made for the flow of coolant under the product.

9. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional electric heater.