Піч оплавлення і полімеризації покриттів

Реферат: UA 85829 U UA 85829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв, призначених для нагрівання, оплавлення і полімеризації нанесених на вироби полімерних покриттів, і може бути використана при фарбуванні виробів різної конфігурації. Відома піч для оплавлення і полімеризації порошкових полімерних покриттів /патент RU 7 46840 U1 МПК F27B 9/06/, що містить корпус з теплоізоляцією, систему нагріву у вигляді електронагрівника і штанговий конвеєр з вертикальними напрямними, причому на штангах конвеєра закріплені захисні козирки з можливістю збереження козирками горизонтального положення у процесі переміщення уздовж напрямних конвеєра. Така конструкція забезпечує достатньо високу якість оплавлення і полімеризації порошкових полімерних покриттів, але використання електронагрівника потребує частої заміни його деталей, є недовговічним. До того ж така конструкція перешкоджає рівномірному розігріву виробів, зменшує обсяги робочої зони печі. Відома піч для оплавлення і полімеризації порошкових полімерних покриттів / патент RU 6 9294 U1 МПК F27B 9/06/, що містить корпус з теплоізоляцією, розміщені всередині нього електронагрівник і конвеєр для переміщення деталей, а також вузол завантаження і розвантаження деталей, причому не менше двох напрямних конвеєра змонтовані паралельно вертикальній осі печі для переміщення деталей у вертикальній площині. Така конструкція дозволяє раціонально використовувати приміщення корпусу, але використання електронагрівника потребує частої заміни його деталей. Таким обладнанням неможливо встановити оптимальний температурний режим прогріву печі через необхідність переривання розігріву робочої зони печі на період включення витяжної вентиляції. Це викликає охолодження повітря в печі, перериває рівномірний розігрів виробів, збільшуються температурні розбіжності в різних частинах робочої зони печі. Найбільш близькою за суттю і конструктивним рішенням є піч оплавлення і полімеризації порошкових покриттів / патент RU 2274811 С1 МПК(2006.01) F27B 9/06/, що містить корпус, систему нагріву, систему циркуляції та вентиляції, причому корпус виготовлений із зістикованих секцій, виконаних із сендвіч-панелей, система нагріву складається з електронагрівника, а система циркуляції та вентиляції виконана у вигляді відцентрового вентилятора, при цьому електронагрівник містить силовий каркас, виконаний зі сталевих пластин і прямокутних металевих трубок, виготовлених з отворами для розміщення в них трубок, які підтримують спіралі стрижнів, а відцентровий вентилятор містить корпус, що складається з основної обичайки, робоче колесо, вхідний патрубок з колектором і вихідний отвір, а також додаткову обичайку корпусу, виконану з утворенням другого вихідного отвору, причому відцентровий вентилятор забезпечений регулювальним клапаном. Така конструкція печі забезпечує її оперативне установлення, можливість її транспортування, достатньо просте виготовлення її деталей та збірку, але не забезпечує зручною оптимізацією теплового режиму та доброю тепловіддачею. Використання електронагрівника, що на практиці потребує частого поточного ремонту із-за заміни ТЕНів, ставить роботу в залежність від багатьох зовнішніх факторів. Використання одного вентилятора для вентиляції робочого приміщення і забезпечення циркуляції негативно відбивається на стабільності роботи. Використання одного вентилятора для вентиляції робочої зони печі і забезпечення рециркуляції гарячого повітря вкрай ускладнює і робить непрактичною регулювання роботи печі. Була поставлена технічна задача удосконалення печі для оплавлення і полімеризації полімерних покриттів з оптимізацією теплового режиму на всіх етапах її роботи, зі збільшенням строку роботи печі без поточного ремонту, підвищенням її довговічності та надійності, підвищенням тепловіддачі, з забезпеченням максимальної незалежності роботи печі від зовнішніх факторів. Поставлена задача вирішується тим, що піч оплавлення і полімеризації покриттів містить теплоізоляційний корпус, функціонально пов'язані систему нагріву, систему вентиляції, виконану у вигляді вентилятора, систему циркуляції. Система нагріву складається із твердопаливного котлоагрегату, теплообмінників, встановлених в нижній частині теплоізоляційного корпуса, поєднаних між собою і котлоагрегатом трубопроводом, що містить робочий агент у вигляді рідини з низьким коефіцієнтом теплового розширення. Система циркуляції та вентиляції виконані конструктивно відокремленими, причому вентилятор системи вентиляції, який встановлений в верхній частині теплоізоляційного корпусу, виконаний витяжним, а система циркуляції виконана у вигляді щонайменше одного вентилятора, встановленого назовні теплоізоляційного корпусу. 1 UA 85829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Краще, коли теплоізоляційний корпус виконаний з наявністю відкритих прорізів, споряджених повітряною завісою. Краще, коли теплообмінники встановлені під підлогою теплоізоляційного корпуса, яка виконана решітчастою або суцільною. Можливо, що робочий агент у вигляді рідини з низьким коефіцієнтом теплового розширення виконаний на основі алкілбензолів. Можливо, коли як паливо для твердопаливного котлоагрегату використовують вугілля всіх фракцій або пелети, або брикети, або тирсу, або деревні і рапсові гранули, або дерево і деревну тріску, або лузгу насіння соняшника чи гречки, або торф, або сланці. Можливо, що твердопаливний котлоагрегат виконаний з можливістю використання піролізного режиму горіння. Краще, коли система вентиляції виконана з можливістю додаткового спорядження фільтрами уловлювання шкідливих речовин. Краще, коли система циркуляції додатково споряджена вертикально встановленою щонайменше однією трубою-колектором, обладнаною в верхній та нижній частині горизонтальними патрубками, розміщеним всередині теплоізоляційного корпуса, причому вентилятор системи циркуляції встановлений в трубу-колектор безпосередньо або через відвід. Краще, коли піч додатково споряджена блоком керування. Оптимізацію теплового режиму печі здійснюють за рахунок покращення конструкцій системи нагріву, системи циркуляції і системи вентиляції та поліпшення і узгодження їх режимів роботи. За рахунок встановлення твердопаливного котлоагрегату замість електронагрівника, який потребує обов'язкової наявності електричних мереж, електричної підстанції і залежіть від регулярності подання електричної енергії, забезпечується автономність і незалежність печі від багатьох зовнішніх факторів. Газові котли такої автономності не мають, бо також потребують наявності газових мереж, газових підстанцій, залежать від регулярності подання газу, його тиску і т.п. Сучасні твердопаливні котлоагрегати, на відміну від попередників, зручні в обслуговуванні, бо потребують завантаження паливом з меншою частотою, горіння стало більш продуктивним і керованим процесом, зольні залишки суттєво зменшились. Вони обладнані сучасними розширювальними баками, що згладжують стрибки тиску робочого тіла в системі нагріву. Котлоагрегати можуть бути конструктивно об'єднаними з розширювальним баком чи відокремленими. Вони можуть бути також обладнані системами автоматичного завантаження палива і вивантаження зольних залишків. При роботі печі з електронагрівниками передбачено періодичне вмикання/вимикання електронагрівників, пов'язане з сигналами від встановлених в печі термопар. Із-за цього температура повітря в печі коливається всередині заданих оператором параметрів, у твердопаливному котлоагрегаті є можливість підтримувати значно більш стабільну температуру в робочій зоні печі, керуючи його вихідною потужністю. До того ж через коливання режиму роботи електричних елементів відбувається їх більш швидке спрацювання до зносу і вони потребують частої заміни. При використанні електронагрівників нагрівають безпосередньо повітряне середовище і при цьому виникають досить великі втрати тепла за рахунок переміщення повітряних мас за робочу зону печі. Використанням твердопаливного котлоагрегату нагрівають рідину у трубопроводі, яка переносить тепло до теплообмінників, що достатньо довго його віддають у робочу зону печі і підтримують потрібну температуру у встановлених точках робочої зони. Наявність теплообмінників забезпечує ефективне використання як конвективного тепла за допомогою системи циркуляції повітря, так і, хоч і незначний, але додатковий нагрів виробів за рахунок теплового випромінювання поверхні теплообмінників і трубопроводу, тобто тепловіддача печі є високою. Наявність робочого агенту у вигляді рідини з низьким коефіцієнтом теплового розширення добре позначається на роботі і довговічності трубопроводу і теплообмінників, бо при зміні температури тиск на стінки труб мало змінюється, що підвищує їх строк експлуатації та безпеку при роботі і обслуговуванні. Наявність трубопроводу в печі забезпечує, при потребі, зручне підключення до обігріву всіх технологічних і підсобних приміщень. Для цього, наприклад, у камері сушіння встановлюють теплообмінник і через розподільник підключають його до трубопроводу системи нагріву. Це поліпшує технологічність процесів і умови обслуговування обладнання. Завдяки рівномірній роботі твердопаливного котлоагрегату є можливість встановити також більш рівномірну роботу витяжної вентиляції. Оскільки немає необхідності прив'язувати роботу витяжного вентилятора до включення / вимикання електронагрівника, є можливість встановити 2 UA 85829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 для нього більш стабільний режим. Це сприяє довговічній експлуатації вентилятора і більш якісному очищенню повітря в печі, з уникненням періодичного скупчування в ній побічних продуктів полімеризації, характерного для електричних і газових печей. Спорядження системи вентиляції фільтрами уловлювання шкідливих речовин забезпечує захист довкілля від шкідливих викидів. У печі, що заявляється, на відміну від прототипу, не передбачено остигання деталей в ній. Вироби з нанесеним на них полімерним покриттям виходять з печі ще не охолонувши. Охолодження відбувається під час їхнього руху на конвеєрі до зони розвантаження із печі з наскрізними отворами. Надалі після розвантаження вони остаточно остигають до кімнатної температури. При роботі тупикової (періодичної) печі вироби виймають з печі по монорейці або на візку, або іншим чином, ще не прохололими, і вони остигають поза піччю. Це дозволяє скорочувати додаткові енергетичні витрати на розігрів печі після її охолодження разом з пофарбованими виробами, як це передбачено у прототипі. Розміщення теплообмінників під підлогою теплоізоляційного корпуса, яка може бути виконаною решітчастою або суцільною, дає можливість оптимального розігріву робочої зони в печі за рахунок висхідних потоків гарячого повітря. Горизонтальні патрубки систем и циркуляції, що розміщені під стелею теплоізоляційного корпуса, збирають гаряче повітря та по трубі-колектору, яка може бути розміщена назовні або всередині корпуса, за допомогою вентилятора переганяють донизу корпуса і розподіляють через горизонтальні пат рубки, розігріваючи нижню частину робочої зони печі, що забезпечує ефективне використання виробленого тепла. При розміщенні труби-колектора назовні вентилятор системи циркуляції встановлюють безпосередньо у трубу-колектор, при розміщенні труби-колектора всередині корпуса в стіні корпуса роблять отвір, в який вставляють приєднаний до труби-колектора відвід, в який встановлюють вентилятор системи циркуляції. Спорядження печі блоком керування спрощує відпрацювання робочих режимів всіх систем печі, забезпечує їх стабільність і узгодження. Корисну модель ілюструють креслення, що доповнюють і уточнюють опис, але не обмежують дії патенту. Фіг. 1 Піч оплавлення і полімеризації покриттів. Фіг. 2 Піч оплавлення і полімеризації покриттів, виконана з наявністю теплообмінника в камері сушіння. Фіг. 3. Система циркуляції печі оплавлення і полімеризації покриттів. Де: 1 - теплоізоляційний корпус; 2 - система нагріву; 3 - система вентиляції; 4 - система циркуляції; 5 - блок керування; 6 - твердопаливний котлоагрегат; 7 - розширювальний бак; 8 - теплообмінник; 9 - трубопровід; 10 - труба-колектор; 11 - горизонтальні патрубки; 12 - вентилятор системи циркуляції; 13 - проріз теплоізоляційного корпусу; 14 - теплова завіса; 15 - насос; 16 - камера сушіння; 17 - камера підготовки виробів; 18 - камера фарбування; 19 - вироби; 20 - конвеєр; 21 - теплообмінник камери сушіння. Піч оплавлення і полімеризації покриттів (Фіг. 1-3) містить теплоізоляційний корпус 1, систему нагріву 2, систему вентиляції 3, систему циркуляції 4 та блок керування 5. Система вентиляції 3 виконана у вигляді витяжного вентилятора. Система нагріву складається із твердопаливного котлоагрегату 6, з винесеним назовні розширювальним баком 7, та теплообмінників 8, встановлених в нижній частині теплоізоляційного корпуса 1, поєднаних між 3 UA 85829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 собою і котлоагрегатом 6 трубопроводом 9, що містить робочий агент у вигляді рідини з низьким коефіцієнтом теплового розширення. Система циркуляції 4 (Фіг. 3) виконана у вигляді вертикально встановленої труби-колектора 10, спорядженої відгалуженими горизонтальними патрубками 11, розміщеними всередині теплоізоляційного корпуса 1, та вентилятором 12, встановленим в нижній частині трубиколектора 10. Теплоізоляційний корпус 1 виконаний з прорізами 13, обладнаними тепловими завісами 14. При проведенні модернізації печі з електро- або газонагрівником, можна встановлювати твердопаливний котлоагрегат, не демонтуючи електро- або газонагрівник, таким чином, щоб, в разі необхідності, наприклад, тимчасової відсутності твердого палива, використовувати також вищезазначені нагрівники. Робота печі відбувається наступним чином (Фіг. 2, 3). Спочатку розпалюють твердопаливний котлоагрегат 6. При цьому контролюють температуру рідини (робочого агента) у внутрішньому теплообміннику котлоагрегату 6. При набутті потрібної температури за допомогою блоку керування 5 включають насос 15 і нагріта рідина потрапляє трубопроводом 9 до теплообмінників 8, що розміщені у теплоізоляційному корпусі 1. Після цього відкривають засувку на трубопроводі 9, що живить трубопровід, який йде до камери сушіння 16. Включають підігрів мийних розчинів у камері підготовки виробів 17. В камері фарбування 18 завантажують фарбу до бункера, забезпечують подання стисненого повітря до пістолета, що фарбує. Попередньо підвішують вироби 19 на підвіски конвеєра 20. Блоком керування 5 включають систему циркуляції 4. Вентилятором системи циркуляції 12 через горизонтальні патрубки 11 затягують гаряче повітря із верхньої частини печі до трубколекторів 10 і горизонтальними патрубками 11, розміщеними в нижній частини печі, розподіляють повітря в нижній частині робочої зони печі. Блоком керування 5 запускають конвеєр 20 з одночасним вмиканням нагнітаючим насосом миючого розчину до форсунок камери підготовки 17. В камері сушіння 16 вироби сушать гарячим повітрям, нагрітим теплообмінником 21, встановленим в камері сушіння 16. В камері фарбування 18 наносять фарбу: порошкову чи рідку. Надалі конвеєром 20 вироби 19 надходять до теплоізоляційного корпусу 1 печі з одночасним вмиканням системи вентиляції 3. Спочатку забезпечують режим розігріву виробів, доводячи температуру до заданої виробником фарби температури, потім витримують цю температуру час, потрібний для полімеризації, і конвеєром 20 вивозять вироби 19 із печі через проріз 13 з тепловою завісою 14 теплоізоляційного корпусу 1 печі. Послідовність дій забезпечують і контролюють блоком керування 5. Після закінчення фарбування піч переводять у режим тління, в якому вона може перебувати достатньо довго, чекаючи на наступну партію виробів. Це дозволяє скорочувати час на розігрів печі. На підприємстві Т. впроваджено піч оплавлення і полімеризації покриттів з твердопаливним котлоагрегатом 6, що має час розігріву 30 хв. В якості робочої рідини використовували масло на основі алкіл бензолів. Система циркуляції 4 забезпечила рівномірний нагрів робочої зони з розбіжністю в нижній і верхній частині менше 5 °C. Після підготовки і сушіння виробів, панелей електрошаф, в камерах підготовки 17 і сушіння 16 вироби надходили до камери фарбування 18. Там було нанесено порошковою фарбою покриття. Система вентиляції 3 забезпечила вентиляцію зі кратністю 4 об'єми печі на годину. При фарбуванні панелей електрошаф в робочій зоні корпусі 1 печі була забезпечена температура, потрібна для полімеризації покриття, 200 °C. Час полімеризації в печі складав 12 хв. Таким чином удосконалення печі для оплавлення і полімеризації покриттів забезпечило оптимізацію теплового режиму на всіх етапах її роботи, збільшення строку роботи печі без поточного ремонту, підвищення її довговічності та надійності, підвищення тепловіддачі, максимальну незалежність роботи печі від зовнішніх факторів. До того ж удосконалена піч для оплавлення і полімеризації є економічно вигідною, бо ціни на електрику і газ невпинно зростають, екологічно безпечною і дозволяє вирішити проблему утилізації відходів виробництва, спалюючи їх. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Піч оплавлення і полімеризації покриттів, що містить теплоізоляційний корпус, функціонально пов'язані систему нагріву, систему вентиляції, виконану у вигляді вентилятора, систему циркуляції, яка відрізняється тим, що система нагріву складається із твердопаливного котлоагрегату, теплообмінників, встановлених в нижній частині теплоізоляційного корпуса, 4 UA 85829 U 5 10 15 20 25 поєднаних між собою і котлоагрегатом трубопроводом, що містить робочий агент у вигляді рідини з низьким коефіцієнтом теплового розширення, системи циркуляції та вентиляції виконані конструктивно відокремленими, причому вентилятор системи вентиляції, який встановлений в верхній частині теплоізоляційного корпусу, виконаний витяжним, а система циркуляції виконана у вигляді щонайменше одного вентилятора, встановленого назовні теплоізоляційного корпуса. 2. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що теплоізоляційний корпус виконаний з наявністю відкритих прорізів, споряджених повітряною завісою. 3. Піч за будь-яким з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що теплообмінники встановлені під підлогою теплоізоляційного корпуса, яка виконана решітчастою або суцільною. 4. Піч за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що робочий агент у вигляді рідини з низьким коефіцієнтом теплового розширення виконаний на основі алкілбензолів. 5. Піч за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що як паливо для твердопаливного котлоагрегату використовують вугілля всіх фракцій або пелети, або брикети, або тирсу, або деревні і рапсові гранули, або дерево і деревну тріску, або лузгу насіння соняшника чи гречки, або торф, або сланці. 6. Піч за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що твердопаливний котлоагрегат виконаний з можливістю використання піролізного режиму горіння. 7. Піч за будь-яким з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що система вентиляції виконана з можливістю додаткового спорядження фільтрами уловлювання шкідливих речовин. 8. Піч за будь-яким з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що система циркуляції додатково споряджена вертикально встановленою щонайменше однією трубою-колектором, обладнаною в верхній та нижній частині горизонтальними патрубками, розміщеними всередині теплоізоляційного корпуса, причому вентилятор системи циркуляції встановлений в трубуколектор безпосередньо або через відвід. 9. Піч за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що додатково споряджена блоком керування. 5 UA 85829 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6