DK161608B - Apparat til toerring af isaer pulverovertrukne emner ved hjaelp af infraroedstraaling - Google Patents

Description

i

DK 161608 B

Opfindelsen angår et apparat til tørring af især pul-verovertrukne emner ved hjælp af IR-stråling, hvorved emnerne tørres i flere zoner ved en bestemt temperatur, og der i zonerne frembringes en luftstrømning, med et 5 hus, hvori der i flere zoner i afstand fra husets vægge er anbragt indstillelige infrarødstrålere og reflektorer, som indeslutter et bestrålingsrum, med ind- og udgangsåbninger samt et transportmiddel til transport af emnerne igennem huset og med en sugeindretning, hvorhos der 10 mellem to zoner (forvarmezonen og efteropvarmningszonen) er anbragt en zone (hvilezonen) uden infrarødstrålere. Opfindelsen kan med særlig fordel anvendes til udge-lering af pulverovertrukne støbeemner, især emner af støbegods - også med uregelmæssig form.

15 Et apparat ifølge indledningen til krav 1 er kendt fra DE offentliggørelsesskrift nr. 30 16 437. I denne gennemløb skab ine til varmebehandling af et laklag kan emner med nogenlunde regelmæssig form behandles ved relativt kort gennemløbstid. I disse gennemløbskabiner er der 20 tilvejebragt en strømning nedefra og opad under delagtiggørelse af omgivende luft og fra siden tilsuget frisk luft. Herved kan der ikke opnås en omskylning og regelmæssig varmefordeling i det egentlige behandlingsrum, og den konvektive varmeandel bliver praktisk taget hel-25 ler ikke udnyttet. Overtrukne emner med tilbagetrukne områder bliver trods de eventuelt ved loft og bund anbragte reflektorer enten slet ikke eller kun utilstrækkeligt opvarmet, således at der ikke kan opnås en overtrækning af høj kvalitet.

30 Der kendes også infrarød-lufttørringsapparater, som er en kombination af et strålings- med et sædvanligt lufttøringsapparat. Ved de sidstnævnte bliver den omgivende luft opvarmet af olie, gas eller elektrisk energi, således at der kræves et yderligere energiforbrug. Be-

DK 161608 B

2 luftningen foregår i tvær- og langsgående retning, hvorved der opnås en uregelmæssig behandling.

Opfindelsens formål er derfor at forbedre et apparat ifølge teknikkens stade således, at det ved ringere 5 energiforbrug er muligt at opnå en mere regelmæssig

varmebehandling også af emner med uregelmæssig form I

med tilbagetrukne områder ved meget korte behandlings- i tider.

Denne opgave løses med et apparat ifølge opfindelsen, 10 som er ejendommeligt ved det, der er angivet i krav l's kendetegnende del.

Ved hjælp af den omvæltede luft afkøles fremstående .......dele, som træffes af flere stråler - hvad der udelukker overhedninger - og dele, som slet ikke eller kun delvis 15 ligger i det direkte strålingsområde og således bliver ringere bestrålet og dermed også kan optage mindre strålingsenergi, opvarmes. I hvilezonen fremmer omvæltningen af luften den hurtigere temperaturudligning inden i emnet. Således gør omvæltningen af luften det muligt 20 at forkorte opholdstiderne i behandlingszonerne. Ved hjælp af varmeudligningen inden i emnet bliver også de i strålingsskyggen liggende steder, som optager mindre strålingsenergi, tilført den nødvendige varmeenergi til tørringen, og den anvendte energi udnyttes mere 25 økonomisk. Ved hjælp af luftomvæltningen afkøles også strålernes reflektorer og husvæggene, og deres optagne varme udnyttes til behandling af emnerne, hvad der sparer energi. Ved hjælp af udformningen af reflektorerne med rumligt strukturerede virke flader og den herved 30 ekstremt forhøjede "billardeffekt" vil praktisk taget ethvert punkt på et også uregelmæssigt emne med indskæringer og fordybninger blive behandlet med strålings-energi, hvorved også koncentrationer på fremspringende

DK 161608 B

3 dele forhindres. Heraf følger en væsentligt mere regelmæssig alsidig varmebehandling, hvorved den nødvendige energi formindskes og/eller behandlingstiderne forkortes væsentligt.

5 Foretrukne udformninger af apparatet ifølge opfindelsen er angivet i underkravene.

I det følgende belyses opfindelsen nærmere ved et udførelseseksempel på et apparat ifølge opfindelsen under henvisning til varianter og under angivelse af yderligere 10 fordele ved henvisning til tegningerne. På disse viser: fig. 1 i skematisk gengivelse et længdesnit gennem et apparat ifølge opfindelsen, fig. 2 i skematisk gengivelse et snit gennem apparatet ifølge fig. 1 langs linien 11 — 11.

15 Som udførelseseksempel belyses et apparat til udgelering af pulverbelagte støbedele.

Apparatet har et kendt, tunnelrørformet hus 1, som ved endefladerne har henholdsvis en indgangsåbning 2 og en udgangsåbning 3. Gennem ind- og udgangsåbningerne 20 2, 3 og huset 1 er ført et transportmiddel 4, hvormed emner 5 overtrukket med en lak kan transporteres igennem apparatet.

Husets 1 indre er i længderetningen underinddelt i tre med hinanden forbundne zoner, en forvarmezone 6, en 25 hvilezone 7 og en efteropvarmningszone 8. Zonernes længde er principielt vilkårlig. Forvarmezonen 6 kan udføres længere end efteropvarmningszonen 8, da opvarmningen af emnerne til arbejdstemperaturen foregår her, eller også lige så lang som efteropvarmningszonen 8. Et for-

DK 161608 B

4 hold mellem zonerne 6, 7, 8 kunne f.eks. være 2:2:1, 2:1:1 eller 2:1:2 eller også 1:1:1. Ved et yderst kompliceret emne 5 med mange dybtliggende områder og fordybninger kan det også være nødvendigt at anbringe flere - j 5 eventuelt kortere - hvile- og efteropvarmningszoner 7, 8. Disse kan være anbragt inden i huset 1 (ikke vist) eller i separate huse 1', som efter behov kan kobles til huset 1 (antydet i fig. 1). Husene 1' kan også være udformet transportable.

10 I forvarmezoneri"6 og efteropvarmningszonen 8 er der anbragt reflektorer 9 som indhyller arbejdstværsnittet, der afhænger af de til enhver tid værende emners 5 mål, og strækker sig parallelt med transportretningen. Reflektorerne 9 er anbragt forskydeligt i det mindste i deres 15 afstand til emnet 5, men fortrinsvis også i deres vinkel, ~ og danner væggene af det egentlige bestrålingsrum.. Flere reflektorer 9 kan være indbyrdes forbundet til dannelse af reflektorvægge 10, 10r og være fælles afstands forskydelige. Grundlæggende afhænger reflektorindhylningens 20 form og. dermed bestrålingsrummenes tværsnit af emnernes 5 form og skal tilpasses deres omhylning. Retvinklede anordninger af reflektorvæggene 10, 10' er mulige. På grund af" de bedr« tilpasningsmuligheder til forskellige emner 5 og med henblik på den bedre diffuse strålefor-25 deling foretrækkes anordninger i form af en sekskant som i udførelseseksemplet eller en trekant, femkant osv.

I udførelseseksemplet er sidereflektorvæggene 10 parallelle, og de øvre og nedre reflektorvægge 10' anbragt 30 bevægeligt om en akse 11. Eventuelt kan væggene 10 også være anbragt parallelforskydelige og samtidig drejelige, hvorved anordninger i pyramideform er mulige. Reflektorerne 9 er indbyrdes forbundet med en -* fortrinsvis indstillelig - sideafstand fra hinanden, således at der mellem

DK 161608 B

5 dem består en gennemgangsspalte, til dannelse af reflektorvæggene 10, f.eks. er de anbragt løsneligt og forskydeligt, fastlåseligt og aftageligt på bærere 12. Derved kan sideafstanden og dermed gennemgangsspalten mellem 5 dem let forstørres eller formindskes, og eventuelt kan yderligere reflektorer fastgøres til bærerne 12 eller aftages fra dem, for at kunne tilpasse det af reflektorerne 9 omhyllede bestrålingsrum til forskellige mål af emner 5.

10 Reflektorernes 9 virkeside er rettet mod emnerne 5 og består af et høj glanslag, f.eks. eloxeret aluminium, og er fortrinsvis rummeligt struktureret, f.eks. ved hjælp af pyramider med regelmæssig eller uregelmæssig tre-, fire-, fem-, sekskantet osv. basis. Reflektorer-15 ne 9 har den opgave at fordele strålerne fra IR-strålerne 13 diffust i bestrålingsrummet; de skal i intet tilfælde fokusere dem. Infrarødstrålerne 13 er anbragt i central-aksen af enkelte eller alle reflektorer 9. Mellem husets 1 indervæg 14, hvilezonens 7 sidevægge og reflektorernes 20 9 bagsider forekommer svarende til stillingen af reflek torvæggene 10 kanaler 15 af forskelligt volumen. Kanalernes 15 vægge er formet strømningsgunstigt for at opnå en regelmæssig, mest muligt hvirvelfri laminarstrømning i kanalerne 15. De højre- og Venstresidige kanaler 25 15 er skilt fra hinanden i det øvre område af skille vægge 16, som omgiver transportmidlet 4. I det nedre område udmunder de i et fælles trykrum 17, som er afdækket hen imod kanalerne 15 ved hjælp af plader 18 eller gitre med åbninger. Kanalerne 15 i den højre og 30 venstre side kan også være fuldstændig adskilt fra hin anden i det nedre område, hvorved trykrummet 17 er integreret. Der kan også gives afkald på pladerne 18 eller gitrene.

Ved bunden af hvilezonen 7 er der udformet sugeåbninger

DK 161608 B

6 19 til en sugeindretning i form af en ventilator 20.

Tryksiden af ventilatoren 20 er forbundet med trykrummene 17 i forvarmezonen 6 og efteropvarmningszonen 8.

Kanalerne 15 har i den øvre lukkede del mellem skille-5 væggen 16 og husets sidevæg udluftningsstudse 21 forsynet med drøvleorganer, som kan tjene til temperaturregulering af atmosfæren i apparatets indre og eventuelt til udsugning af dampe.

Ved den viste anordning af reflektorerne 9 beskyttes 10 den bagved liggende ovnindervæg mod en direkte stråling, og ved hjælp af de frembragte strømningsforhold foregår også deres afkøling. Ved hjælp af de opnåede strømningsforhold i det indre beskyttes reflektorerne også mod aflejring af spaltnings- og krakningsprodukter.

15 Fortrinsvis består husets 1 vægge i hvilezonen 7 og også i indgangszonen 22 mellem indgangsåbningen 2 og forvarmezonen 6 samt i udgangszonen 23 mellem efterop-varmningszonen 8 og udgangsåbningen 3 af et materiale, som praktisk taget ikke absorberer infrarødstrålingen.

20 Denne væg kan ligesom reflektorerne bestå af et høj glanslag, f.eks. eloxeret aluminium, og ligeledes være rumligt struktureret. Herved kan vagabonderende infrarødstråler igennem huset ved hjælp af billardvirkningen ledes tilbage på emnet, og derved undgås i forbindelse 25 med luftstrømningen i huset en nævneværdig opvarmning af væggen, hvilket gør specielle isoleringer unødvendige.

Før igangsætningen indstilles reflektorernes 9 eller reflektorvæggenes 10, 10' afstand svarende til størrelsen af emnet 5, som skal behandles, og den anvendte 30 IR-strålers 13 optimale virkningsafstand. Svarende til emnets 5 og overtrækkets form og beskaffenhed samt den deraf afhængige nødvendige varmemængde vælges antallet,

DK 161608 B

7 fordelingen og arten af infrarødstrålerne 13 og tilsvarende også reflektorernes 9 afstand fra hinanden. Hvis der stadig behandles ens eller ensartede genstande, foretages denne indstilling kun en gang ved igangsætnin-5 gen. Mellembølge-infrarødstrålere med en bølgelængde på Λ 2 - 3 har vist sig særlig velegnede.

Derpå startes en del af de forudsete IR-strålere 13 eller alle - med reduceret ydelse - samt ventilatoren 20. Herved indstilles i apparatets indre den til enhver 10 tid nødvendige tomgangstemperatur. Ved den beskrevne anordning af ventilatoren 20 indstiller der sig et undertryk i hvilezonen 7 og også i bestrålingsrummene af forvarme- og efteropvarmningszonerne 6, 8, medens der i kanalerne 15 opbygges et overtryk. Herved frem-15 bringes en strømning ud af kanalerne 15, som, i det den strømmer omkring reflektorerne 9 bevæger sig ind i bestrålingsruunjne,ne og omkring emnerne 5 ud i hvilezonen 7. Ved denne strømning afkøles reflektorerne 9, og der vindes dele af konve'ktionsvarmen til behandling 20 af emnerne 5. Strømningsbevægelsen er antydet med pile i figurerne.

Hvis der af et meldeorgan adviseres et emne 5, bliver IR-strålerne 13, styret af en pilotstråler, sat op i ydelse og når ved emnets 5 indtræden i forvarmezonens 25 6 bestrålingsrum deres normale ydelse. Ved hjælp af arten og anordningen af reflektorerne 9 fordeles IR-strå-lernes 13 udstråling diffust i bestrålingsrummet og reflekteres således også delvis fra andre reflektorer 9, før de når emnet 5. Ved hjælp af disse reflektioner 30 kan der også nås dybtliggende områder og fordybninger, som ved en retliniet strålegang ville ligge i skygge.

Herved og ved hjælp af den ovennævnte omkringstrømning opnås en regelmæssigere opvarmning. Emnet 5 når derpå ind i hvilezonen 7 uden IR-strålere. Her foregår ikke

DK 161608 B

8 blot ingen varmetilførsel, men ved hjælp af strømningen en ringe afkøling af overfladerne, således at den fra overfladeområdet optagne varme kan strømme ind i det indre og virke som en temperaturudligning inden i emnet 5 mellem tyk- og tyndvæggede dele. Eventuelt mulige forbrændinger ved overhedning undgås således virksomt. j

Desuden foregår der indefra og ud en temperaturstrømning i de zoner, hvor strålingen ikke eller kun i ringe grad kan nå overfladen, således at også behandlingens kvalitet 10 forbedres. I efteropvarmningszonen 8 foregår så en slut behandling svarende til den i forvarmezonen 6 gennemførte behandling. Når emnerne 5 forlader efteropvarmningszonen 8, er de færdigbehandlet, dvs. overtrækket er fuldstændigt udhærdet i god kvalitet. Ved meget kompli-15 cerede emner 5 kan der eventuelt gennemføres flere hvi le- eller efteropvarmningsbehandlinger, som eventuelt er mere kortvarige.

EKSEMPEL

Et apparat af den beskrevne art blev bestykket med tvil-20 lingerers mellembølge-IR-kvarts-strålere med ottetals- formet tværsnit og af et guldlag afdækket bagside og med reflektorer med en rumligt struktureret reflektor-flade af højglans-exoleret aluminium.

Sideafstanden mellem naboreflektorerne udgjorde 15 mm, 25 afstanden mellem IR-strålernes centralakser 65 mm. Strå-lernes fladeydelse lå mellem 30 og 36 kW/m . Tomgangs-ydelsen udgjorde 10 % af den installerede ydelse. Ved hjælp af apparatet blev pulverbelagte støbeemner (f.eks. af støbegods), til dels med komplicerede former, sluset 30 igennem med en hastighed på 1 m/min. uden drejning af emnerne. I det konkrete eksempel forblev emnerne 2 minutter i forvarmezonen, 1 minut i hvilezonen og 1-1,5 minut i efteropvarmningszonen. Efter 2 minutter kunne

DK 161608 B

9 der iagttages en begyndende smeltning af pulveret på de sider, som vendte direkte mod strålerne. I dette øjeblik skulle hvilezonen nås. Temperaturen i forvarme-zonen og efteropvarmningszonen blev begrænset til 200 5 °C. Til korttidig regulering kan der også bortføres luft igennem udluftningsstudsene 21, hvad der betinger en stærkere ansugning af omgivelsesluft igennem indgangs-eller udgangsåbningerne 2, 3. I bestrålingsrummene og i hvilezonen 7 blev der opretholdt et ringe undertryk 10 på ca. 10 Pa og i kanalerne 15 et ringe overtryk på 500 Pa. På grund af den opnåede strømning og udeladelsen af IR-strålerne fandtes i hvilezonen 7 en ca. 30 °C lavere temperatur.

Efter udtrædelsen fra apparatet og afkølingen udviste 15 de overtrukne emner 5 regelmæssigt udgelerede overtræk af høj kvalitet.

Med en konventionel tørring kræves for samme emner en samlet opholdstid på 40-45 minutter.

Claims (6)

1, Apparat til tørring af især pulVerovertrukne emner ved hjælp af IR-stråling, hvorved emnerne tørres i flere zoner ved en bestemt temperatur, og der i zonerne frembringes en luftstrømning, med et hus (1), hvori der 5 i flere zoner i afstand fra husets vægge er anbragt indstillelige infrarødstrålere (13) og reflektorer (9), som indeslutter et bestrålingsrum, med ind- og udgangs-åbninger (2, 3) samt et transportmiddel (4) til transport af emnerne (5) igennem huset (1) og med en sugeindretning 10 (20), hvorhos der mellem to zoner (forvarmezonen (6) og efteropvarmningszonen (8)) er anbragt en zone (hvilezonen (7)) uden infrarødstrålere, kendetegnet ved, at sugeindretningen (20) er anbragt således i hvilezonen (7), at luften omvæltes inden i huset (1) 15 på en sådan måde, at der dannes en luftstrømning omkring reflektorerne (9) ind i bestrålingsrummene og rundt om emnerne (5) i hvilezonen (7), og at reflektorerne (9) har en højglinsende og rumligt struktureret virkeflade.

2. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at bestrålingsrummene har et foranderligt tværsnit, som kan tilpasses emnernes (5) form.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at mindst de parallelt med husets (1) sidevægge anbragte 25 reflektorer (9) er anbragt vinkelforskydeligt i forhold til nabosidevæggen i huset.

4. Apparat ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at nabostillede reflektorer (9) er anbragt med en i størrelse foranderlig sideafstand til 30 hinanden. DK 161608 B

5. Apparat ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at der mellem husets indervæg og reflektorernes (9) bagside består en kanal (15), hvormed sugeindretningens (20) trykstuds er forbundet.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at reflektorernes (9) bagsider og husvæggen, som afgrænser kanalen (15), er udformet strømningsgunstigt.