Газова тунельна піч

Реферат: Газова тунельна піч має верхню і нижню нагрівні секції (102, 104) з верхнім і нижнім нагрівними засобами (116), які утворюють між ними пекарну камеру, де кожна секція (102, 104) має призначений їй газовий пальник (106) для забезпечення нагрітими газами кожного нагрівного засобу (116) через канали (112). Щонайменше одна секція (102, 104) має вентилятор (120 ), встановлений нижче за потоком відносно щонайменше одного нагрівного засобу (116), який встановлено, щоб проганяти потік нагрітих газів від пальника (106) через щонайменше одну секцію (102, 104) і через рециркуляціиний канал (122) і призначений вентилятор для рециркуляції газів від вентилятора до місця вище нагрівного засобу (116) за потоком. Пальник (106) має розділяючу кільцеву секцію (124), завдяки чому рециркульований газ проходить ззовні зазначеної розділяючої секції (124), а згорання газів відбувається всередині зазначеної розділяючої секції (124). UA 97840 C2 (12) UA 97840 C2 UA 97840 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується тунельних печей, зокрема, газових тунельних печей. Тунельні печі використовуються для випікання/готування харчових продуктів, наприклад, хліба і бісквітів, а також таких харчових продуктів, як піци, пиріжки тощо. Тунельна піч звичайно включає пекарну камеру з верхнім і/або нижнім нагрівними каналами, які забезпечують нагрівання продукту, який випікається/готується. Конвеєр, наприклад, з нескінченною стрічкою, просуває продукти, ще випікаються/котуються, через пекарну камеру між верхнім і нижнім нагрівними каналами. Тунельну піч такого типу описано у US-A-4 884 552. У цьому патенті описано піч для випікання таких харчових продуктів, як піца. У ній нагріте повітря від газових пальників подають через верхній і нижній теплообмінники до верхнього і нижнього контейнерних засобів, які через верхню і нижню подові плити передають тепло до продукту, що випікається. В описаній тунельній печі використовується випромінювальне нагрівання продукту для його випікання. Контейнерні засоби має збільшений діаметр для компенсації зниження температури повітря при його проходженні через систему. Останні експлуатаційні дані показали потребу у газових або масляних тунельних печах з кращими експлуатаційними характеристиками, що стосуються нагрівання продукту, що випікається, стабільності і регульованості температури. Крім того, підвищення вартості енергії потребує більш ефективних рішень розчин. Тунельна піч згідно з винаходом має верхню і нижню нагрівні секції з верхнім і нижнім нагрівними засобами, які утворюють пекарну камеру між ними. Кожна секція має власний газовий пальник, призначений через канали забезпечувати нагрітими газами кожний нагрівний засіб. Щонайменше одна секція має вентилятор, розташований нижче за потоком від щонайменше одного нагрівного засобу і призначений подавати потік нагрітих газів від пальника через щонайменше одну секцію і через рециркуляційний канал, призначений для рециркуляції газів від вентилятора угору до нагрівного засобу. Пристрій згідно з винаходом надає можливість точного і однорідного нагрівання пекарної камери через точне регулювання верхнього і нижнього нагрівних засобів. Використання продуктів згоряння без застосування окремих проміжних теплообмінників підвищує енергетичний к. к. д. Крім того, точне регулювання може бути забезпечене без складної системи клапанів і дефлекторів, оскільки кожний пальник регулюється індивідуально. Пряме використання продуктів згоряння без застосування окремих проміжних теплообмінників також знижує втрати енергії. Потік через систему забезпечується вентилятором, тобто під низьким тиском. Це спрощує регулювання потоку через систему і знижує ризик витоку гарячих газів, небезпечного для оператора. Газова тунельна піч в одному або більше втіленнях може додатково мати вузол контролю з приєднаними до нього датчиками температури, конфігурований індивідуально регулювати подачу енергії кожним пальником, базуючись на інформації від датчиків температури. Використання декількох датчиків температури для визначення температури печі і індивідуальне регулювання потужності пальника, базоване на виміряній температурі, забезпечують точне регулювання температури у пекарній камері. Температура у пекарній камері є легко відтворюваною, і це забезпечує високу якість випікання. Вивідний канал відпрацьованого газу, через який відпрацьований газ виводиться з системи, може бути з'єднаний з кожним рециркуляційним каналом. Розташування вивідного каналу відпрацьованого газу забезпечує автоматичне функціонування. Якщо пальник активовано, він використовує повітря ззовні системи нагрівання. Це, а також наявність вентилятора підвищують тиск нижче пальника за потоком. У свою чергу це спрямовує газ у рециркуляційний канал і назовні через вивідний канал відпрацьованого газу. Коли пальник не працює, робочий тиск у системі є постійним і газ не виводиться через вивідний канал відпрацьованого газу. Нагрівний засіб може мати декілька індивідуальних каналів, призначених спрямовувати нагріті гази від розподільного колектора до збірного колектора. Використання індивідуальних каналів забезпечує більш однорідне і контрольоване розподілення температури. Система внутрішніх каналів у розподільному колекторі може бути пристосована розподіляти нагрітий газ через ці канали. Цим також забезпечується краща контрольо-ваність розподілення температури. Крім того, використання каналів у розподільному колекторі дає найкраще рішення для зниження витрат, тобто у базовій системи тунельних печей печі, в якій частина каналів, вентилятори тощо є суттєво ідентичними, розподілення потоків через нагрівний засіб може бути легко регульованим. Подібним чином система внутрішніх каналів у збірному колекторі і регульовані клапани можуть бути влаштовані таким чином, щоб виконавчі механізми забезпечували регулювання відкриття клапану і, отже, масовий потік через клапан. Цим забезпечується індивідуальне 1 UA 97840 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 регулювання кожного каналу. Зокрема, крайні канали можуть бути блоковані. Це надає перевагу у випадках, коли використовується лише частина ширини пекарної камери, наприклад, коли периферійне обладнання, наприклад, підйомне, з якоїсь причини має меншу ширину або коли піч згідно з винаходом вбудована у раніше виготовлену систему. Пальник може мати розділяючу секцію, завдяки чому рециркульований газ виводиться назовні зазначеної розділяючої секці, а гази згоряння проходять усередину зазначеної секції. Розділяюча секція забезпечує ефективну теплопередачу і змішування свіжого і рециркульованого газу. Ця секція може бути кільцевою. Можуть бути встановлені лопатки для створення вихрового руху рециркульованого газу для поліпшення перемішування. Вихровий рух і загальне підвищення турбулентності, викликані лопатками, поліпшують перемішування газу. В одному або більше втіленнях пальники і вентилятори встановлено у верхній частині печі. Це приносить вагомі практичні переваги, оскільки дозволяє побудувати піч, в якій висоту нагрівної камери легше регулювати, а проміжок між нижніми нагрівними трубами і розташованою нижче конструкцією можуть бути меншими, ніж у першому втіленні. Таке рішення спрощує, скорочує і здешевлює встановлення тунельної печі, оскільки надає більшу гнучкість у прийнятті рішень. В одному або більше втіленнях перший пальник і вентилятор встановлено у верхній частині печі, а другий пальник і вентилятор - у її нижній частині, що надає певні переваги, оскільки полегшує встановлення тунельної печі в окремих місцях. Кожна секція може мати вентилятор, встановлений нижче за потоком кожного засобу нагрівання і призначений спрямовувати потік нагрітих газів через кожну секцію, і мати рециркуляційний канал, призначений для рециркулювання газів від вентилятора до місця вище нагрівного засобу за потоком. Другим аспектом винаходу є система печей, яка включає сукупність газових тунельних печей, описаних вище, де кожна газова тунельна піч відповідає зоні. Інакше кажучи, декілька печей можуть бути з’єднані і утворити ряд печей відповідно до конкретних потреб. У кресленнях: фіг. 1а - перший перспективний вигляд тунельної печі згідно з першим втіленням концепції винаходу, з частиною опорної рами, але без покривних плат, фіг. 1b - другий перспективний вигляд тунельної печі згідно з першим втіленням концепції винаходу, з частиною опорної рами, але без покривних плат, фіг. 2а - кінцевий вигляд приблизного центру пальника фіг. 1, фіг. 2b - перетин у горизонтальній площині через приблизний центр пальника фіг. 1, де показано деталь вентилятора, вивідний канал відпрацьованого газу і пальник, фіг. 2с - перспективний вигляд пальника фіг. 1 з вентилятором, вивідним каналом відпрацьованого газу і пальником, фіг. 3 - перетин у горизонтальній площині через приблизний центр розподільного колектора фіг. 1 згідно з винаходом, фіг. 4 - перетин у горизонтальній площині через приблизний центр збірного колектора фіг. 1 згідно з винаходом, фіг. 5 - перспективний вигляд тунельної печі згідно з другим втіленням концепції винаходу і фіг. 6 - схематичний вигляд тунельної печі з регуляторами температури і термодатчиками. Фіг. 1а і фіг. 1b містять перспективні вигляди першого втілення тунельної печі 100. Частини опорної рами і захисні плати видалено, щоб показати елементи системи нагрівання. Тунельна піч має верхню і нижню нагрівні секції 102 і 104, відповідно, які утворюють нагрівну камеру між ними. Конвеєрна стрічка (не показана), звичайно нескінченна стрічка, наприклад, з дротяною сіткою, суцільна сталева стрічка або стрічка з кам'яно-сталевих пластин, використовується для транспортування продуктів, призначених для випікання, через нагрівну камеру, від входу до виходу печі 100. Система нагрівання включає пальник 106 і верхню і нижню нагрівні секції 102, 104, що простягаються униз за потоком (на кресленнях у деяких випадках числові позначення нанесено лише у нижній секції або у верхній секції для спрощення, навіть якщо певний елемент є в обох секціях). Газова лінія 108 подає газ до пальника 106 від зовнішнього джерела, а через вхід 110 повітря ззовні подається повітря для згоряння. Пальник може бути газовим або масляним. Продукти згоряння проводяться через канал 112, який несе гази від першого до другого кінця печі і відкривається у розподільний колектор 114, який має декілька нагрівальних трубок 116, що простягаються, по суті, паралельно нагрівній камер у напрямку від входу до виходу. Нагрівальні трубки 116 входять у збірний колектор 118. Вентилятор 120 встановлено з одного боку колектора 118 для створення допоміжного тиску і проганяти цим потік через 2 UA 97840 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 систему нагрівання. Від вентилятора 120 рециркуляційний канал 122 проводить повітря назад до пальникової секції. Камера 107 згоряння (фіг. 2а, 2b, 2с) має концентрично розташовану кільцеву секцію 124. Розділяюча секція 124 може мати будь-яку придатну форму, не обов'язково кільцеву. Рециркуляційний канал 122 проводить повітря ззовні кільцевої секції 124, а полум'я (коли пальник активовано) знаходиться усередині цієї секції. Цим забезпечується достатня теплопередача між полум'ям і реци-ркуляційним повітрям. Лопатки 128, розташовані ззовні кільцевої секції створюють вихровий рух повітря, поліпшуючи цим теплопередачу і перемішування газів нижче (за потоком) кільцевої секції. Вивідний канал 130 відпрацьованого газу 130 з'єднано з рециркуляційним каналом 122. Вентилятор 120 знаходиться нижче, а кільцеві секції 124, 126 - вище за потоком. Під час роботи, коли вентилятор проганяє газовий потік через систему, повітря практично не виходить через вивідний канал 130 відпрацьованого газу. Якщо пальник працює, всмоктування повітря підвищує тиск у системі, внаслідок чого частина повітря використовується майже при атмосферному тиску. Фіг. 3 і 4 містять перетин розподільного колектора 114 і збірного колектора 118, відповідно. Показано, що, зокрема, систему внутрішніх каналів 132, 133 розташовано для розподілення газів, що входять у нагрівальні трубки 116 і виходять з них. Збірний колектор 118 додатково має регульовані заслінки 134, якими можна змінювати потік через нагрівальні трубки і які працюють як обертальні дроселі, в яких кут повертання заслінки 134 визначає рівень відкриття. Заслінки 134 повертає виконавчі механізми 136 заслінок, до яких забезпечено доступ ззовні. Виконавчі механізми 136 є ручними, але можуть приводитись моторним пристроєм, наприклад, кроковим або іншим мотором, для здійснення ручного або автоматичного контролю потоку. Потік через щонайменше крайні трубки 116 можна індивідуально змінювати для зміни активної ширини печі, якщо цього потребує встановлене обладнання. У нагрівній камері встановлено термодатчики. У верхній нагрівній секції термодатчики встановлено безпосередньо під верхнім нагрівним елементом 115, на деякій відстані від будьякого продукту, що випікається. У нижній нагрівній секції ці датчики встановлено між нижнім нагрівним елементом 117 і конвеєрною стрічкою (не показаною). Термодатчики у формі термопар призначено виміряти тепло, що постачаються кожною нагрівною секцією. Одну або більше термопар з'єднано з вузлом контролю, який контролює пальники, базуючись на фактичному і номінальному значеннях температури. Декілька різних параметрів, наприклад, швидкість вентилятора, номінальна температура, розподілення потоків тощо, можуть бути використані як вхідні регулювальні параметри для вузла контролю. Вузол контролю має два регулятори температури - один для нижнього пальника і один для верхнього, які використовуються для регулювання дії пальників. Для цього можуть бути використані сучасні мікропроцесорні вузли контролю, наприклад, PLC-системи. Фіг. 5 ілюструє друге втілення печі 138 згідно з винаходом. У цьому втіленні обидві системи нагрівання з пальниками 140, вентиляторами 142 тощо встановлено над піччю. Перевагою такого втілення є можливість будування печі, в якій висоту нагрівної камери легше коригувати і можна гнучко встановлювати висоту конвеєра над підлогою, зокрема, коли стрічка конвеєра має проходити поблизу підлоги. Піч згідно з винаходом може бути використана у складі сукупності газових тунельних печей, в якій кожна піч відповідає одній зоні. Фіг. 6 містить схематичний вигляд тунельної печі 100 згідно з винаходом, де регулятор 152 температури встановлено на верхній нагрівній секції 102 тунельної печі 100, але може також бути встановлений на нижній нагрівній секції 104, бажано під конвеєрною стрічкою 153. Термодатчики 150, 151 встановлено як на верхній 102, так і на нижній нагрівній секції 104 для вимірювання температури між верхньою і нижньою нагрівними секціями, але ці датчики 150, 151 можуть також бути встановлені лише на одній нагрівній секції. 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Газова тунельна піч, яка має верхню і нижню нагрівні секції (102, 104) з верхнім і нижнім нагрівними засобами (116), які утворюють між ними пекарну камеру, де кожна секція (102, 104) має призначений їй газовий пальник (106) для забезпечення нагрітими газами кожного нагрівного засобу (116) через канали (112), і щонайменше одна секція (102, 104) має вентилятор (120), встановлений нижче за потоком відносно щонайменше одного нагрівного засобу (116), а зазначений вентилятор встановлено, щоб проганяти потік нагрітих газів від пальника (106) через щонайменше одну секцію (102, 104) і через рециркуляційний канал (122), призначений для рециркуляції газів від вентилятора до місця вище нагрівного засобу (116) за 3 UA 97840 C2 5 10 15 20 25 30 потоком, причому пальник (106) має розділяючу кільцеву секцію (124), завдяки чому рециркульований газ проходить ззовні зазначеної розділяючої секції (124), а згоряння газів відбувається усередині зазначеної розділяючої секції (124). 2. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково має вузол контролю і датчики температури, з’єднані з вузлом контролю, причому вузол контролю конфігуровано індивідуально регулювати потужність, яку постачає кожний пальник (106), базуючись на інформації від датчиків температури. 3. Піч за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що має вивідний канал відпрацьованого газу, призначений виводити відпрацьований газ з системи і з’єднаний з кожним рециркуляційним каналом (122). 4. Піч за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що нагрівний засіб (116) має декілька індивідуальних каналів, призначених проводити нагріті гази від розподільного колектора (114) до збірного колектора (118). 5. Піч за п. 4, яка відрізняється тим, що розподільний колектор (114) має систему (132) внутрішніх каналів для розподілення нагрітого газу між цими каналами. 6. Піч за п. 4 або п. 5, яка відрізняється тим, що збірний колектор (118) має систему (133) внутрішніх каналів, в яких встановлено регульовані клапани (134) з виконавчими механізмами (136), які визначають рівень відкриття клапану і масовий потік через клапан (134). 7. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що у ній встановлено лопатки (128) для створення вихрового руху рециркульованого газу і поліпшення перемішування. 8. Піч за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що пальники (106) і вентилятори (120) встановлено на верхньому боці печі. 9. Піч за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що один перший пальник (106) і вентилятор (120) встановлено на верхньому боці печі і один другий пальник (106) і вентилятор (120) встановлено на нижньому боці печі. 10. Піч за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що кожна секція (102, 104) має вентилятор (120), встановлений нижче за потоком кожного нагрівного засобу (116) і призначений проганяти потік нагрітих газів через кожну секцію (102, 104), і рециркуляційний канал (122), призначений для рециркуляції газів від вентилятора до місця вище за потоком нагрівного засобу (116). 11. Система печей, яка містить сукупність газових тунельних печей за будь-яким з попередніх пп., в якій кожна газова тунельна піч відповідає одній зоні. 4 UA 97840 C2 5 UA 97840 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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