CS249727B1

CS249727B1 - Heating body with uniform surface temperature, especially for thermal treatment of flat thermoplastic formations

Info

Publication number: CS249727B1
Application number: CS449585A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Srstka
Original assignee: Jaroslav Srstka
Priority date: 1985-06-20
Filing date: 1985-06-20
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Topné těleso se stejnoměrnou povrchovou teplotou, sestávající z keramických zářičů parabolického tvaru a držáku, jehož podstatou je^ že obsahuje alespoň dva zářiče, jejichž osy svírají spolu takový úhel, že spojnice bodů alespoň pětiprocentní části aktivní plochy jednoho zářiče s příslušným ohniskem procházejí aktivní plochou druhého zářiče. Při větším množství keramických zářičů jsou tyto zářiče uspořádány šachovnicovitě.A heating element with a uniform surface temperature, consisting of ceramic radiators of a parabolic shape and a holder, the essence of which is that it contains at least two radiators, the axes of which form such an angle with each other that the connecting lines of the points of at least five percent of the active area of one radiator with the respective focus pass through the active area of the other radiator. With a larger number of ceramic radiators, these radiators are arranged in a checkerboard pattern.

Description

Vynález řeší topná těleso se stejnoměrnou povrchovou teplotou, zejména pro tepelnou úpravu plošných termoplastických útvarů.The invention provides a heater having a uniform surface temperature, in particular for heat treatment of sheet thermoplastic formations.

Při tepelných úpravách plošných termoplastických útvarů, jako jo například povrchová úprava, fixace, natavování, gaufrování, vytlačování vzorů, kalandrování, lisování a pod., má největší vliv na kvalitu zpracování plošného útvaru stejnoměrnost působení tepelného zdroje. Pro jednotlivé tepelné úpravy jsou vyvíjena zařízení, jejichž snahou je docílit co nejrovnoměrnější rozložení teploty na jejich povrchu nebo v prostoru tepelného zpracování termoplastického útvaru. Ze známých zařízení jsou to například kalandrevaeí válce a nejrozmanitějším rozvodem topného média, zařízení s rovnoměrným rozložením tepla při působení ohřátého vzduchu nebo páry, top ná tělesa s rovnoměrným rozložením teploty vzhledem k ploše zpracovávaného materiálu, lisovací desky se stejnoměrnou teplotou po celé své ploěe apod.In thermal treatments of sheet thermoplastic formations, such as surface treatment, fixation, melting, gauging, pattern extrusion, calendering, stamping, and the like, the uniformity of heat source effect has the greatest influence on the processing quality of the sheet. For individual heat treatments, devices are being developed that aim to achieve the most uniform temperature distribution on their surface or in the heat treatment area of the thermoplastic formation. Among the known devices are, for example, calender rolls and the most diverse heating medium distribution, devices with uniform heat distribution under the effect of heated air or steam, heaters with uniform temperature distribution with respect to the material to be processed, pressing plates with uniform temperature throughout their area, etc.

Při konstrukci zařízení, používajících topných těles, je nutno přihlížet k technologickým, konstrukčním, energetickým a ekonomickým požadavkům, s cílem zvýšit technickou úroveň, produktivitu práee, kvalitu technologie, bezpečnost práce a zlepšit pracovní prostředí. Pro dodržení technologických parametrů je nejčastějším požadavkem řešit uvedená zařízení s použitím topných těles, která však budou mít rovnoměrně rozlo ženou teplotu s minimálními energetickými ztrátami a s dodržením veškerých podmínek bezpečnosti práce. Dosud známá konstrukční řešení používají několik druhů topných telese topnáTechnological, design, energy and economic requirements must be taken into account when designing devices using heaters in order to increase technical standards, labor productivity, technology quality, work safety and improve the working environment. In order to comply with the technological parameters, the most common requirement is to solve the above-mentioned devices using heating elements, which will, however, have an evenly distributed temperature with minimum energy losses and with observance of all conditions of work safety. The hitherto known design solutions use several types of heating elements

249 727 tělesa v podobě odporových tyčí, volně uložených v keramice, β bezpečnostním napájecím napětím, keramické infrazářiče, tyčová topná tělesa a plynová hořáky. Uvedená druhy topných těles mají svá výhody, ale taká nedostatky, a proto jejich použiti je úzes vymezeno. Toto vymezení vyohází z požadavků technologického zpracováni plošného útvaru, požadavků na dodržení stejnoteploty nad oelou pracovní šířkou zpracovávaného plošného útvaru, ze zpracovávané Šířky plošného útvaru a je dále závislé na konstrukčních a technických možnostech řešeného zařízení.249 727 resistive rods in loose form in ceramic, β safety supply voltage, ceramic infrared heaters, rod heaters and gas burners. Said types of heating elements have advantages but such drawbacks and therefore their use is narrowly defined. This definition is based on the requirements of the technological processing of the sheet formation, the requirements for keeping the uniform temperature above the working width of the processed sheet formation, the width of the sheet processing and on the design and technical possibilities of the equipment.

Topná tělesa v podobě odporových tyčí, uložená volně v keramických tvárnicích a napájená bezpečnostním napětím/jsou vhodná pro stacionární zařízení. Volze je výhodně použít u zařízení, kde pracovní prostor mění výrazně svoji polohu, poněvadž silné přívodní kabely topných těles jsou těžko ovladatelné, pokud není transformátor Instalován přímo v blízkosti topného tělesa. Takové umístění transformátoru však nařáží na pevnostní a prostorové možnosti navrhovaného zařízení. Další nevýhodou topnýoh těles tohoto typu je to, že nemohou být použita u zařízení s větší praeevní šířkou nebo u zařízení, u kterých jo požadována proměnná vyhřívaoí délka topného tělesa.Heating elements in the form of resistive rods, laid loosely in ceramic blocks and supplied with safety voltage / are suitable for stationary equipment. The Volga is advantageously used in equipment where the working space changes its position considerably, since the thick supply cables of the heating elements are difficult to control unless the transformer is installed directly in the vicinity of the heating element. However, such a location of the transformer impinges on the strength and spatial capabilities of the proposed device. A further disadvantage of heaters of this type is that they cannot be used in devices with a larger right width or in devices where a variable heating length of the heater is required.

U topných těles složených z keramických infrazářičů dochází k nestejnoměrnému zpracování plošného útvarujv důsledku různých povrchových teplot keramického infrazářiče. Tyto zářiče vykazují stejnou povrohovou teplotu pouze v okolí svého středu, ale v okrajové zóně infrazářiče klesá povrchová teplota až o 200® C, Při sestavení topného tělesa z těchto keramických infrazářičů, které jsou v topném tělese uspořádány vedle sebe, doohází sice ke snížení rozdílu teplot v krajích sousedících infrazářičů, ale toto opatření nepostačuje k odstranění nežádoucího pruhování na zpraoovávaném plošném útvaru.In the case of heaters composed of ceramic infrared heaters, the surface treatment is unevenly formed due to different surface temperatures of the ceramic infrared heater. These radiators have the same surface temperature only in the vicinity of their center, but in the peripheral zone of the infrared heater, the surface temperature drops by up to 200 ° C. When assembling the heater from these ceramic infrared heater arranged side by side in the heater in the regions of adjacent infrared heaters, but this measure is not sufficient to remove unwanted striations on the processed sheet.

Podobný problém zůstává nevyřešen i u tyčových elektrických topných těles. Tato topná tělesa dosahují sice mnohem větší stavební délky, ale jejich přívodní konoe nehřejí v délce asi 150 mm. Při sestavování topného tělesa z těchto elektrickýchA similar problem remains unresolved for bar electric heaters. These heaters have a much longer construction length, but their supply heater does not heat up to about 150 mm. When assembling the heater from these electric

249 727 tyčí je potřebné vždy každou tyč v některém místě podepřít, tím dochází k zastínění tepelného vyzařování v místě podpěry, což vede k nežádoucímu pruhování na povrchu zpracovávaného plošného útvaru.The 249 727 rods must always be supported at each location at each location, thereby obstructing the thermal radiation at the location of the support, resulting in undesirable streaking on the surface of the sheet being processed.

Použití topných těles v podobě plynových hořáků má své ekonomické opodstatnění, ale nelze je s výhodou použít tam, kde je vyžadován určitý efekt povrchového zpracování plošného útvaru U zařízení s plynovými hořáky dochází totiž k přímému styku plamenů se zpracovávaným plošným útvarem. V důsledku toho se stává, že volná vlákna ohoří a vlivem určitého tlaku plynu dojde k rozházení povrchu vpichované textilie a vytvoření nerovnoměrného povrchu. Na tomto zařízení je možno tepelně upravovat povrch vpichované textilie pouze za předpokladu, že neobsahuje viskozová vlákna a že na jeho vzhledu nezáleží.The use of heating elements in the form of gas burners is economically justified, but cannot be advantageously used where a certain surface treatment effect of the sheet formation is required. In the case of gas burner systems, the flames are in direct contact with the sheet. As a result, loose fibers burn and, due to a certain gas pressure, the surface of the needled fabric is scattered and an uneven surface is formed. This device can only be thermally treated with the needled fabric provided that it does not contain viscose fibers and that its appearance does not matter.

Uvedené nevýhody odstraňuje topné těleso se stejnomšwrnou povrchovou teplotou, sestávající z keramických zářičů parabolického tvaru a držáku, jehož podstatou je, že obsahuje alespoň dva zářiče, jejichž osy svírají spolu takový úhel , že spojnice bodů alespoň pětiprocentní části aktivní plochy jednoho zářiče s příslušným ohniskem procházejí aktivní plochou druhého zářiče. Pokud topné těleso obsahuje větší počet keramických zářičů, pak jsou v držáku uspořádány šachovnicovitě.This disadvantage is overcome by a heater having a uniform surface temperature, consisting of ceramic radiators of parabolic shape and a holder, which comprises at least two radiators whose axes form at an angle such that the points of at least five percent of the active surface of one radiator pass through the active surface of the second emitter. If the heater comprises a plurality of ceramic radiators, they are arranged in a checkerboard pattern in the holder.

Topné těleso podle vynálezu zvyšuje technickou úroveň celého zařízení. Dociluje rovnoměrnou teplotu po celé pracovní šíři zařízení, umožňuje zvýšení produktivity práee, kvality technologie, bezpečnosti práce a zlepšení pracovního prostředí. Zařízení pracuje s menšími energetickými ztrátami než zařízení doposud používaná.The heating element according to the invention increases the technical level of the whole device. It achieves a uniform temperature across the working width of the machine, enabling increased productivity, technology quality, work safety and improved working environment. The device works with less energy losses than the devices used up to now.

Příklad provedení topného tělesa podle vynálezu je uveden na výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno topné těleso v příčném řezu a na obr. 2 v podélném pohledu»An exemplary embodiment of a heater according to the invention is shown in the drawings, in which Fig. 1 shows the heater in cross-section and Fig. 2 in a longitudinal view »

Topné těleso se stejnoměrnou povrchovou teplotou sestává z keramických zářičů £,2 parabolického tvaru, držáku 3 a odrazového reflektoru 4. Osy obou zářičů J.,2 spolu svírajíThe heater with uniform surface temperature consists of ceramic radiators 8, 2 of parabolic shape, holder 3 and reflector 4. The axes of the two radiators 1, 2 clamp together

249 727 takový úhel «C , že spojnice hodů alespoň pětiprocentní části aktivní plochy jednoho zářiče 2 s příslušným ohniskem P,₁ procházejí aktivní plochou druhého zářiče 2. Pokud je topné těleso sestaveno z více než dvou keramických zářičů, jsou tyto zářiče v držáku J uspořádány šachovnicovitě. P_o celé své délce je topné těleso opatřeno odrazovou plochou &.»249 727 is such that the fitting line of at least five percent of the active surface of one emitter 2 with the respective focal point P, ₁ extends through the active surface of the other emitter 2. If the heater is composed of more than two ceramic emitters, checkerboard. P _on its entire length, the heater is equipped with a reflecting surface &. »

Keramická tělesa t,2 jsou vytvořena v podobě parabolického reflektoru, aby bylo záření směrováno na zpracovávaný plošný útvar 2» Povrchová teplota těchto zářičů bývá 700 až 1 000 K. Vzájemná poloha keramických zářičů 2» 2 v příčném řezu je uspo^tak^^aby část vyzařovací plochy keramických zářičů 2 první řady působila svým vyzařováním na část vyzařovací plochy keramických zářičů 2 druhé řady a naopak. Při šachovnicovitém uspořádání keramických zářičů t,2 v podélném směru dochází u topného tělesa při vzájemném působení jedné řady keramických zářičů na druhou řadu ke zvýšení teploty v okrajové zóně dvou sousedních keramických zářičů i jedné řady, nebol tyto okraje jsou zahřívány středem protilehlého zářiče 2 druhé řady, kde je teplota největší. Minimální úhel sklonu tC obou protilehlých řad keramických zářičů 2» 2 musí být takový^ aby paprsek zářivého toku, vycházející z okrajové části keramického zářiče 2 první řady, prošel svým ohniskem a zasáhl minimálně okrajovou část keramického zářiče 2 druhé řady a naopak. Při takovémto vzájemném působení jedné i druhé řady keramických zářičů 2» 2 se část zářivého toku jedné řady keramiokýoh zářičů 2 odrazí na druhé řadě keramických zářičů 2, zbytek vnikne do tělesa, kde se pohltí a po průchodu zářičem zase vystoupí. Maximální úhel ©c * který spolu svírají osy sousedních keramických zářičů 2,2jmůže být volen podle tvaru keramických zářičů a podle způsobu použití topného tělesa až do 180° G.The ceramic bodies 1, 2 are in the form of a parabolic reflector in order to direct the radiation to the surface 2 to be treated. The surface temperature of these emitters is 700 to 1000 K. The cross-sectional position of the ceramic emitters 2 is 2 such that a portion of the radiating surface of the ceramic radiators 2 of the first row exerted on the portion of the radiating surface of the ceramic radiators 2 of the second row and vice versa. In a checkerboard arrangement of ceramic emitters t, 2 in the longitudinal direction of the heater, when one row of ceramic emitters interact with the other row, the temperature in the peripheral zone of two adjacent ceramic emitters and one row increases, since these edges are heated by the center of the opposite emitter 2 of the second row where the temperature is highest. The minimum inclination angle tC of the two opposite rows of ceramic emitters 2, 2 must be such that the beam of radiation emanating from the edge portion of the ceramic emitter 2 of the first row passes through its focus and reaches at least the edge portion of the ceramic emitter 2 of the second row and vice versa. In such an interaction of one and the other row of ceramic emitters 2, a portion of the radiant flux of one row of ceramic emitters 2 is reflected on the other row of ceramic emitters 2, the remainder penetrates into the body where it absorbs and exits after passing through the emitter. The maximum angle cc * which is adjacent to the axes of adjacent ceramic radiators 2.2 can be selected according to the shape of the ceramic radiators and the use of the heater up to 180 ° G.

Claims

A heater having a uniform surface temperature, in particular for heat treating sheet thermoplastic formations, consisting of ceramic radiators of a parabolic shape and a holder, characterized in that it comprises at least two radiators (1,2) whose axes form such an angle (oC) together, 3. The method of claim 1, wherein the points of at least five percent of the active surface of one emitter (1) with the respective focal point (? p) extend through the active surface of the other emitter (2).

Heating element according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of ceramic radiators arranged in a chess-like manner in the holder (3).

3. The heating body according to claim 1 and 2 _(wherein it is provided over the entire length of the reflecting surface (4).