RU2431793C1 - Procedure for heating rotating drying thin-wall cylinders with electro-magnetic radiation from inside - Google Patents
Procedure for heating rotating drying thin-wall cylinders with electro-magnetic radiation from inside Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431793C1 RU2431793C1 RU2010109553/06A RU2010109553A RU2431793C1 RU 2431793 C1 RU2431793 C1 RU 2431793C1 RU 2010109553/06 A RU2010109553/06 A RU 2010109553/06A RU 2010109553 A RU2010109553 A RU 2010109553A RU 2431793 C1 RU2431793 C1 RU 2431793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- emitters
- drum
- electric
- retractable
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технологии барабанной сушки длинномерных материалов в производстве текстильной промышленности; бумаги и картона в бумажно-картонном производстве; для нагрева транспортерных, кардных и кордных лент при их вулканизации в резинотехническом производстве и для нагрева, в процессе производства, пленочных полимерных (термопластичных) материалов. Например, искусственных и синтетических кож. Тех материалов, которые в процессе нагрева и (или сушки) касаются и (или) охватывают нагретые вращающиеся цилиндрические поверхности сушильных цилиндров (далее по тексту - СЦ, электромагнитное излучение - ЭМИ, инфракрасное излучение - ИКИ, направленное инфракрасное излучение - НИКИ, инфракрасный нагреватель - ИКН).The present invention relates to a technology for drum drying of lengthy materials in the production of the textile industry; paper and cardboard in paper and cardboard production; for heating conveyor, carded and cord tapes during their vulcanization in the rubber industry and for heating, in the production process, film polymer (thermoplastic) materials. For example, artificial and synthetic leathers. Those materials that during heating and (or drying) touch and (or) cover the heated rotating cylindrical surfaces of the drying cylinders (hereinafter - SC, electromagnetic radiation - EMP, infrared radiation - IKI, directional infrared radiation - NIKI, infrared heater - ICN).
1. Уровень техники1. The prior art
Известны способы нагрева СЦ изнутри путем непрерывной подачи в их внутреннюю полость перегретого пара с одновременным сливом конденсата [1, 2, 3, 4]. Главным их недостатком является высокая энергоемкость из-за малого коэффициента теплопередачи между паром и внутренней поверхностью СЦ при конвективном теплообмене.Known methods for heating the SC from the inside by continuously supplying superheated steam to their internal cavity while draining the condensate [1, 2, 3, 4]. Their main disadvantage is the high energy intensity due to the low heat transfer coefficient between the steam and the inner surface of the SC during convective heat transfer.
Известны способы нагрева СЦ путем подачи в их внутреннюю полость продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива, в том числе, сжигая газовые смеси внутри СЦ [5, 6, 7, 8, 9, 10]. Основные недостатки: высокая энергоемкость из-за малого коэффициента теплопередачи между газом и внутренней поверхностью СЦ при конвективном теплообмене; большая сложность в реализации из-за необходимости установки и обслуживания дымоотводов.Known methods for heating the SC by supplying in their internal cavity combustion products of liquid or gaseous fuels, including by burning gas mixtures inside the SC [5, 6, 7, 8, 9, 10]. The main disadvantages: high energy intensity due to the low heat transfer coefficient between the gas and the inner surface of the SC with convective heat transfer; great difficulty in implementation due to the need for installation and maintenance of chimneys.
Известен способ нагрева СЦ встроенным внутрь и вращающимся трансформатором [11]. Недостатками данного способа являются низкая энергоемкость из-за больших трансформаторных потерь электроэнергии и сложность реализации.A known method of heating the SC with a built-in and rotating transformer [11]. The disadvantages of this method are the low energy intensity due to the large transformer losses of electricity and the complexity of implementation.
Известны способы нагрева СЦ изнутри токами высокой частоты [12, 13, 14, 15]. Основными недостатками являются чрезмерная энергоемкость, сложность реализации и ограниченные функциональные возможности.Known methods for heating the SC from the inside by high-frequency currents [12, 13, 14, 15]. The main disadvantages are excessive energy consumption, complexity of implementation and limited functionality.
Известны способы контактного электрического нагрева цилиндрической стенки СЦ [16, 17]. Основные недостатки: сложность реализации (изготовления, монтажа и замены электрического нагревателя) и высокая энергоемкость.Known methods for contact electric heating of the cylindrical wall of the SC [16, 17]. The main disadvantages: the difficulty of implementation (manufacturing, installation and replacement of an electric heater) and high energy intensity.
Известны способы нагрева СЦ изнутри посредством направленного электромагнитного излучения (ЭМИ) инфракрасного спектра (далее по тексту - ИКИ (инфракрасное излучение) линейными излучателями ограниченной длины [18, 19, 20, 21]. Основными недостатками является сложность реализации из-за необходимости изготовления, монтажа и настройки отдельных отражателей на каждый отдельный излучатель, для создания ИКИ направленного на внутреннюю поверхность СЦ.Known methods for heating the SC from the inside through directional electromagnetic radiation (EMR) of the infrared spectrum (hereinafter referred to as IRI (infrared radiation) by linear emitters of limited length [18, 19, 20, 21]. The main disadvantages are the difficulty of implementation due to the need for manufacturing, installation and settings of individual reflectors for each individual emitter, to create an IKI aimed at the inner surface of the SC.
Известен способ нагрева СЦ изнутри точечными, по сравнению с размерами самого барабана, источниками направленного ИКИ (НИКИ) [22]. Этими излучателями являются электрические, зеркальные, инфракрасные лампы накаливания, которые выпускаются отечественной и зарубежной промышленностью. Внутренняя поверхность колбы такой лампы снабжена зеркальным отражателем, направляющим всю энергию ИКИ спирали вдоль оси лампы, в направлении, противоположном ее цоколю. В данном способе, эти лампы посредством термостойких керамических патронов неподвижно закрепляют на плоских гранях неподвижного короба, а короб устанавливают неподвижно внутри СЦ, коаксиально внутренней цилиндрической поверхности СЦ. Причем так, что НИКИ каждого точечного источника направлено радиально к внутренней поверхности СЦ, которую делают черной. Данный способ позволяет устранить большинство недостатков конвективного нагрева, трансформаторного нагрева и нагрева посредством НИКИ от линейных излучателей ограниченной длины.There is a method of heating the SC from the inside by point sources, in comparison with the dimensions of the drum itself, by sources of directional IKI (NIKI) [22]. These emitters are electric, mirror, infrared incandescent lamps, which are produced by domestic and foreign industry. The inner surface of the bulb of such a lamp is equipped with a mirror reflector directing all the energy of the IRI spiral along the axis of the lamp, in the direction opposite to its base. In this method, these lamps, by means of heat-resistant ceramic cartridges, are fixedly mounted on the flat faces of the fixed box, and the box is fixedly mounted inside the SC, coaxially with the inner cylindrical surface of the SC. Moreover, so that the NIKI of each point source is directed radially to the inner surface of the SC, which is made black. This method allows to eliminate most of the disadvantages of convective heating, transformer heating and heating by NIKI from linear emitters of limited length.
Недостатками данного способа является высокая конструктивная и технологическая сложность реализации, недостаточная надежность и долговечность работы электрической системы (электропроводка, патроны и большое число электрических контактов) внутри СЦ, а так же избыточная энергоемкость. Кроме того, выполнение внутренней поверхности СЦ черного цвета не увеличивает поглощения энергии ИКИ за счет цвета. Известно, что поглощение энергии (для ИКИ) не зависит от цвета поверхности, а зависит только от свойств материала. Известно также, что поверхность черного цвета хорошо поглощает энергию ЭМИ в диапазоне частот видимого света, который обладает существенно меньшей энергией («ультрафиолетовый парадокс»), чем ИКИ. К числу существенных недостатков способа относится и большая неравномерность прогрева цилиндрической стенки СЦ из-за больших и неодинаковых расстояний между излучателями. К числу недостатков относится и невозможность превратить неподвижный корпус инфракрасного нагревателя (ИКН) внутри СЦ в дополнительный излучатель ЭМИ на внутреннюю цилиндрическую поверхность СЦ (СБ).The disadvantages of this method are the high structural and technological complexity of implementation, the lack of reliability and durability of the electrical system (wiring, cartridges and a large number of electrical contacts) inside the SC, as well as excessive energy consumption. In addition, the implementation of the inner surface of the SC black does not increase the absorption of energy by the IRI due to color. It is known that energy absorption (for IKI) does not depend on the color of the surface, but depends only on the properties of the material. It is also known that a black surface absorbs EMP energy well in the frequency range of visible light, which has a significantly lower energy ("ultraviolet paradox") than IR. Among the significant disadvantages of the method is the large unevenness of the heating of the cylindrical wall of the SC due to the large and unequal distances between the emitters. Among the disadvantages is the inability to turn the stationary body of an infrared heater (IKN) inside the SC into an additional EMR emitter on the inner cylindrical surface of the SC (SB).
Из научной, научно-технической, справочной литературы и Интернета известно также, что спектр ИКИ имеет диапазон частот 1012-1014 Гц [24, т.2, с.344], мощность ЭМИ пропорциональна квадрату его частоты [25, с.183].From scientific, scientific, technical, reference literature and the Internet, it is also known that the IRI spectrum has a frequency range of 10 12 -10 14 Hz [24, vol. 2, p. 344], the power of EMP is proportional to the square of its frequency [25, p. 183 ].
Мощность ЭМИ, излучаемого прямоугольной пластиной, подключенной в цепь переменного электрического тока (к источнику переменного напряжения), пропорциональна квадрату напряжения, пропорциональна длине и кубу ее ширины [24, т.2, с.359, задача 29 «б» с ответом на с.602].The power of EMP emitted by a rectangular plate connected to an alternating electric current circuit (to an alternating voltage source) is proportional to the square of the voltage, proportional to the length and cube of its width [24, v.2, p. 359, task 29 “b” with the answer to c .602].
Спектр ИКИ инфракрасных ламп мод. ИК3-250 охватывает диапазон длин волн от 600 до 1800 нм или полосу частоты 1014 Гц [26 и Приложение 1] согласно ТУ производителя.Range of IRI infrared lamps mod. IK3-250 covers the wavelength range from 600 to 1800 nm or the frequency band 10 14 Hz [26 and Appendix 1] according to the manufacturer's specifications.
Интенсивность поглощения энергии ИКИ (интенсивность нагрева) не зависит от цвета поверхности, а определяется свойствами вещества (материала) [27,с.405, 408].The intensity of the absorption of energy by the IRI (heating intensity) does not depend on the color of the surface, but is determined by the properties of the substance (material) [27, p. 405, 408].
Из чистых веществ лучше всего поглощают ИКИ кремний и углерод. Известны термостойкие (до 600°C) кремний органические (на основе кремния и углерода) краски отечественного производства [28].Of the pure substances, the IRI of silicon and carbon is best absorbed. Heat-resistant (up to 600 ° C) silicon organic (based on silicon and carbon) paints of domestic production are known [28].
Из чистых металлов лучше всего поглощают (нагреваются при этом) хром (до 60%), никель (до 50%) и железо (до 40%).Of pure metals, chromium (up to 60%), nickel (up to 50%) and iron (up to 40%) are best absorbed (heated).
Лучше всего отражает ИКИ полированный алюминий (до 95%) [25, с.206; 27, с.410, табл.29.1].IKI is best reflected by polished aluminum (up to 95%) [25, p.206; 27, p.410, table 29.1].
Известно также, что отражающие свойства хорошего проводника возрастают при прохождении сквозь него переменного тока [24, т.2, с.364-370].It is also known that the reflective properties of a good conductor increase with the passage of alternating current through it [24, vol. 2, pp. 344-370].
Известно, что зеркальные инфракрасные лампы накаливания преобразуют в энергию направленного ИКИ до 90% электрической энергии их питания [29], а 10% энергии излучают в диапазоне частот видимого света, который хорошо нагревает поверхности, окрашенные в черный цвет.It is known that mirrored infrared incandescent lamps convert up to 90% of the electrical energy of their power supply into directional IR radiation energy [29], and 10% of the energy emitted in the frequency range of visible light, which heats black painted surfaces well.
2. Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому является способ нагрева СЦ изнутри посредством НИКИ, точечными по сравнению с размерами СЦ излучателями, в которых они размещены равномерными рядами на выдвижных (возможно подвижных) диэлектрических планках [23].2. The closest technical solution (prototype) to the claimed one is the method of heating the SC from the inside using NIKI, point-wise compared to the size of the SC emitters, in which they are placed in uniform rows on retractable (possibly movable) dielectric bars [23].
В этом способе излучатели (инфракрасные, зеркальные, электрические лампы накаливания) устанавливают в патроны, которые неподвижно закрепляют на диэлектрических планках и обеспечивают электрическое соединение между патронами и фазным электропитанием посредством электрических проводов с термостойкой изоляцией. На каждой планке, излучатели размещают равномерным рядом с минимально допустимым зазором между излучателями. Плоские грани неподвижного трехгранного короба (неподвижной оси внутри СЦ), установленного коаксиально СЦ, снабжены неподвижными направляющими, по одной паре на каждой грани, в которых размещают планки с излучателями так, что ИКИ каждого излучателя направлено радиально к внутренней цилиндрической поверхности СЦ. На трех плоских гранях неподвижной оси, в направляющих, размещают три ряда излучателей, а в трех ребрах короба неподвижно закрепляют державки трех отражателей, отражающие поверхности которых (между излучателями) обращены к внутренней цилиндрической поверхности СЦ. Электрические провода из внутренней полости СЦ выведены наружу через сквозное осевое отверстие в цапфе днища СЦ и через трехфазный регулятор напряжения электрически соединены с промышленной электросетью. Три ряда излучателей подключены к электросети «звездой» с общим нулевым проводом (с общей нейтралью (нулевым проводом)), с параллельным электрическим соединением излучателей в каждом ряду.In this method, emitters (infrared, mirror, electric incandescent lamps) are installed in cartridges that are fixedly mounted on dielectric strips and provide an electrical connection between the cartridges and phase power supply through electrical wires with heat-resistant insulation. On each bar, the emitters are placed uniformly next to the minimum allowable gap between the emitters. The flat faces of a fixed trihedral box (a fixed axis inside the SC) installed coaxially to the SC are equipped with fixed guides, one pair on each face, in which the strips with emitters are placed so that the IR of each radiator is directed radially to the inner cylindrical surface of the SC. On three flat faces of the fixed axis, in the guides, three rows of emitters are placed, and in three edges of the box the holders of three reflectors are fixedly fixed, the reflective surfaces of which (between the emitters) are facing the inner cylindrical surface of the SC. Electrical wires from the internal cavity of the SC are brought out through a through axial hole in the trunnion of the bottom of the SC and through a three-phase voltage regulator are electrically connected to the industrial power grid. Three rows of emitters are connected to the power network by a “star” with a common neutral wire (with a common neutral (neutral wire)), with parallel electrical connection of the emitters in each row.
Существенными преимуществами прототипа по сравнению с аналогами являются:Significant advantages of the prototype compared to analogues are:
1. Снижение энергоемкости нагрева, за счет отражения ИКИ отраженного от внутренней поверхности СЦ, дополнительными отражателями, размещенными между рядами излучателей, на эту поверхность.1. Reducing the energy intensity of heating, due to the reflection of the IRI reflected from the inner surface of the SC, with additional reflectors placed between the rows of emitters on this surface.
2. Существенное упрощение обслуживания ИКН за счет возможности выдвигать (задвигать) диэлектрические планки с излучателями через сквозные окна в днище СЦ. В данном техническом решении, для замены перегоревшей лампы (излучателя НИКИ), достаточно выдвинуть (через окно в днище) планку, заменить перегоревшую лампу и вновь задвинуть планку внутрь СЦ.2. Significant simplification of the maintenance of the TSC due to the ability to push (push) the dielectric strips with emitters through the through windows in the bottom of the SC. In this technical solution, to replace a burned out lamp (NIKI emitter), it is enough to extend the bar (through the window in the bottom), replace the burned out lamp and again slide the bar inside the SC.
В цели предлагаемого изобретения (по сравнению с прототипом) входит получение следующих технических результатов.The purpose of the invention (in comparison with the prototype) is to obtain the following technical results.
2.1. Конструктивно-технологическое упрощение инфракрасного нагревателя (ИКН) и процесса непрерывного нагрева СЦ.2.1. Structural and technological simplification of the infrared heater (IKN) and the process of continuous heating of the SC.
2.2. Повышение надежности и долговечности работы ИКН при нагреве.2.2. Improving the reliability and durability of the IKN during heating.
2.3. Снижение энергоемкости нагрева.2.3. Reduced energy intensity of heating.
3. Причины, препятствующие получению технических результатов.3. Reasons that hinder the receipt of technical results.
Основными причинами, препятствующими эффективному использованию известного способа (прототипа) являются большая конструктивно-технологическая сложность, недостаточная надежность и долговечность работы электрической системы внутри СЦ, избыточная энергоемкость и неудобство обслуживания излучателей при их перегорании (при выходе из строя).The main reasons that impede the effective use of the known method (prototype) are the large structural and technological complexity, insufficient reliability and durability of the electrical system inside the SC, excessive energy consumption and inconvenience of servicing emitters when they burn out (in case of failure).
3.1. Высокая (чрезмерная) конструктивно-технологическая сложность обусловлена наличием дополнительных отражателей между рядами излучателей. Тепловое излучение внутренней цилиндрической поверхности СЦ незначительно из-за сравнительно малой ее температуры (рабочие температуры не превышают 200°C). При вращении СЦ поток воздуха (так же вращающийся), вблизи этой поверхности полностью поглощает это излучение и нагревается, за счет этого, до той же температуры. Обтекая отражатели, этот поток конвективным способом их нагревает, отдавая свое тепло. Таким образом, энергия ИКИ излучателей тратится не только на нагрев цилиндрической стенки СЦ, но и на нагрев отражателей, что увеличивает затраты энергии на нагрев самой цилиндрической стенки. Кроме того, зазоры между излучателями и отражателями не позволяют обеспечить направление, отраженного от внутренней цилиндрической поверхности ИКИ излучателей, вновь на эту поверхность. Это отраженное ИКИ проходит, как раз, в зазоре и падает на плоскую грань неподвижного корпуса ИКН (короба), нагревая ее. Нагрев короба (неподвижной оси) недопустим из-за наличия внутри электрических проводов и контактов.3.1. High (excessive) structural and technological complexity is due to the presence of additional reflectors between the rows of emitters. The thermal radiation of the inner cylindrical surface of the SC is insignificant due to its relatively low temperature (operating temperatures do not exceed 200 ° C). When the SC rotates, the air flow (also rotating), near this surface completely absorbs this radiation and heats up, due to this, to the same temperature. Flowing around the reflectors, this stream heats them in a convective way, giving off its heat. Thus, the energy of the IR emitters of the emitters is spent not only on heating the cylindrical wall of the SC, but also on heating the reflectors, which increases the energy consumption for heating the cylindrical wall itself. In addition, the gaps between the emitters and reflectors do not allow to ensure the direction reflected from the inner cylindrical surface of the IR emitters, again to this surface. This reflected IKI passes, just in the gap, and falls on the flat face of the fixed housing of the IKN (duct), heating it. Heating of the box (fixed axis) is unacceptable due to the presence of electrical wires and contacts inside.
Конструктивная и технологическая сложность обуславливает, кроме изложенного, сложность монтажа и настройки для реализации способа нагрева.Structural and technological complexity determines, in addition to the above, the complexity of installation and configuration for the implementation of the heating method.
3.2. Недостаточная надежность и долговечность обусловлена большим числом электрических контактов во внутренних полостях и СЦ и короба, работающих в условиях высоких температур и вибраций при вращении СЦ (СБ). Это контакты между элементами электрическими проводами, между проводами и патронами, между патронами и цоколями электроламп (излучателей).3.2. The lack of reliability and durability is due to the large number of electrical contacts in the internal cavities of the SC and the duct working under conditions of high temperatures and vibrations during rotation of the SC (SB). These are contacts between elements between electric wires, between wires and cartridges, between cartridges and lamp bases (emitters).
Поскольку, в прототипе, для крепления излучателей на диэлектрических планках используются термостойкие, керамические патроны происходит перегрев цоколей ламп в этих патронах и разрушение соединения стеклянной колбы с металлическим цоколем. Аккумуляция тепла внутри патронов происходит из-за их малой теплопроводности при постоянном их нагреве отраженным (от внутренней поверхности) ИКИ излучателей. Кроме этого, наличие патронов создает дополнительное усложнение конструкции и технологии сборки.Since, in the prototype, heat-resistant, ceramic lampholders are used to fasten the emitters on dielectric strips, the ceramic lampholders overheat the lamp caps in these lampholders and break the connection of the glass bulb with the metal socle. The heat accumulation inside the cartridges occurs due to their low thermal conductivity when they are constantly heated by the reflected (from the inner surface) IR emitters. In addition, the presence of cartridges creates an additional complication of the design and assembly technology.
3.3. Избыточная энергоемкость обусловлена невозможностью обеспечить (в прототипе) максимальное поглощение энергии ИКИ излучателей цилиндрической стенкой СЦ. Как отмечалось выше, известный прием - выполнение внутренней цилиндрической поверхности СЦ черного цвета увеличивает поглощение энергии ЭМИ только в диапазоне частот видимого света. Поглощение энергии ИКИ определяется не цветом, а составом материала этой поверхности. В обычных условиях, при неизвестности сорта (состава) материала цилиндрической стенки СЦ, ЭМИ инфракрасного спектра излучателей падает радиально на нее, при этом часть ИКИ отражается от нее по периметру колбы излучателей, в направлении зазора между колбой и цилиндрической внутренней поверхностью, проникает в этот зазор по прямым линиям. Отраженное ИКИ проникает, далее, сквозь зазоры между излучателями и отражателями и попадает на плоские грани короба (неподвижной оси), где поглощается, нагревая его (ее). Поэтому, часть энергии ИКИ излучателей (отраженная) расходуется на нагрев неподвижной оси не нагревая цилиндрическую стенку, что уменьшает КПД использования электрической энергии питания излучателей.3.3. Excessive energy intensity is due to the inability to provide (in the prototype) the maximum energy absorption of the IR emitters of emitters by the cylindrical wall of the SC. As noted above, the well-known method is the implementation of the inner cylindrical surface of the SC black color increases the absorption of electromagnetic radiation energy only in the frequency range of visible light. The energy absorption of the IRI is determined not by color, but by the composition of the material of this surface. Under ordinary conditions, if the grade (composition) of the material of the cylindrical wall of the SC is unknown, the EMR of the infrared spectrum of the emitters falls radially on it, while a portion of the IRI is reflected from it along the perimeter of the emitter flask, in the direction of the gap between the flask and the cylindrical inner surface, penetrates this gap in straight lines. The reflected IKI penetrates further through the gaps between the emitters and reflectors and falls on the flat faces of the box (fixed axis), where it is absorbed, heating it (her). Therefore, part of the energy of the IR emitter (reflected) is spent on heating the fixed axis without heating the cylindrical wall, which reduces the efficiency of using electric energy to power the emitters.
Кроме выше изложенного, известный способ, при наличии большого числа электрических проводов и электрического напряжения промышленной частоты, не позволяет создать дополнительно рассеянное ЭМИ в направлении от короба (от неподвижной оси) на внутреннюю цилиндрическую поверхность СЦ, с частотой промышленной электрической сети, например 50 Гц.In addition to the above, the known method, in the presence of a large number of electric wires and an electric voltage of industrial frequency, does not allow creating an additionally scattered EMR in the direction from the box (from a fixed axis) to the inner cylindrical surface of the SC, with a frequency of an industrial electric network, for example, 50 Hz.
В прототипе не обеспечивается вторичное отражение от плоских граней короба (неподвижной оси) ИКИ, отраженного внутренней цилиндрической поверхностью от излучателей, на цилиндрическую поверхность - обратно.The prototype does not provide secondary reflection from the flat faces of the duct (fixed axis) IKI, reflected by the inner cylindrical surface from the emitters, to the cylindrical surface - back.
3.4. Неудобство обслуживания заключается в необходимости разборки и съема днища СЦ, со стороны электропитания, для того чтобы вытащить планки с излучателями, при необходимости замены последних. Кроме того, в прототипе невозможно визуально наблюдать за исправностью излучателей, поскольку весь ИК нагреватель с коробом и излучателями закрыт сплошным днищем. В то же время, фиксация короба (неподвижной оси), по прототипу, допускает ослабление фиксации и возможность ограниченных поворотов короба (неподвижной оси с излучателями) вручную.3.4. The inconvenience of maintenance consists in the need to disassemble and remove the bottom of the SC, from the power supply, in order to pull out the strips with emitters, if necessary, replace the latter. In addition, in the prototype it is impossible to visually observe the health of the emitters, since the entire IR heater with the box and emitters is closed by a solid bottom. At the same time, fixing the box (fixed axis), according to the prototype, allows loosening of the fixation and the possibility of limited turns of the box (fixed axis with emitters) manually.
4. Признаки прототипа, совпадающие с заявляемым предлагаемым изобретением.4. Signs of the prototype, coinciding with the claimed invention.
Инфракрасное излучение от излучателей направляют радиально к внутренней цилиндрической поверхности цилиндра (барабана) от его оси, размещая излучатели неподвижно равномерными рядами на выдвижных (сменных) планках и устанавливая последние неподвижно, вдоль плоских граней неподвижной оси, которую устанавливают с возможностью ограниченных поворотов с последующей фиксацией, в ее неподвижных направляющих, а также подключая излучатели электропроводкой внутри цилиндра (барабана) к внешней электросети через регулятор напряжения.Infrared radiation from the emitters is directed radially to the inner cylindrical surface of the cylinder (drum) from its axis, placing the emitters motionless in uniform rows on retractable (removable) slats and installing the latter motionless, along the flat faces of the fixed axis, which is installed with the possibility of limited rotation with subsequent fixation, in its motionless guides, as well as connecting radiators with wiring inside the cylinder (drum) to an external power supply via a voltage regulator.
Электрическое питание излучателей осуществляют от трехфазной электрической сети, напряжение которой подают на силовой вход трехфазного авторегулятора «напряжение-температура» (АРНТ). К управляющему входу АРНТ подключают датчик температуры наружной поверхности СЦ, а силовой выход подключают в цепь питания излучателей.The radiators are supplied with electric power from a three-phase electric network, the voltage of which is supplied to the power input of the three-phase voltage-temperature autoregulator (ARNT). A temperature sensor of the outer surface of the SC is connected to the control input of the ARNT, and the power output is connected to the power supply circuit of the emitters.
Кроме того, излучатели на планках соединяют между собой равномерными рядами электрически параллельно, а ряды подключают к выходу АРНТ электрически «звездой» с общей нейтралью.In addition, the emitters on the strips are interconnected in even rows electrically in parallel, and the rows are connected to the ARNT output electrically by a “star” with a common neutral.
5. Задачами предлагаемого изобретения являются следующие технические результаты.5. The objectives of the invention are the following technical results.
5.1. Конструктивно-технологическое упрощение реализации способа нагрева цилиндра СЦ направленным инфракрасным излучением НИКИ изнутри, упрощение процесса непрерывного нагрева сушильного цилиндра СЦ.5.1. Structural and technological simplification of the implementation of the method for heating the SC cylinder with directional infrared radiation from NIKI from the inside, simplification of the process of continuous heating of the drying cylinder of the SC.
5.2. Повышение надежности и долговечности осуществления всех основных операций способа, участвующих в реализации заявляемого способа.5.2. Improving the reliability and durability of all the basic operations of the method involved in the implementation of the proposed method.
5.3. Снижение энергоемкости нагрева сушильного цилиндра (барабана), уменьшение расхода электрической энергии на поддержание заданных температур.5.3. Reducing the energy intensity of heating the drying cylinder (drum), reducing the consumption of electrical energy to maintain the set temperature.
5.4. Повышение удобства обслуживания сушильного цилиндра (барабана) в процессе его работы при нагреве заявляемым способом.5.4. Improving the convenience of maintenance of the drying cylinder (drum) in the process of its operation during heating of the claimed method.
6. Эти технические результаты в заявляемом способе нагрева сушильного цилиндра изнутри точечными по сравнению с размерами самого цилиндра источниками направленного инфракрасного излучения, аналогичными электролампам ИК3-250 (ИК3-500), в котором это излучение направляют радиально к внутренней цилиндрической поверхности цилиндра от его оси, размещая излучатели неподвижно равномерными рядами на выдвижных (сменных) планках и устанавливая последние неподвижно вдоль плоских граней, по их середине, неподвижной оси, которую устанавливают с возможностью ограниченных поворотов с последующей фиксацией, в ее неподвижных направляющих, а также подключая излучатели электропроводкой внутри цилиндра (барабана) к внешней электросети через регулятор напряжения, достигаются тем, что неподвижную ось трансформируют в источник дополнительного электромагнитного излучения с промышленной частотой напряжения электросети переменного тока, подключая эту ось в электрическую цепь питания излучателей в качестве проводника и электрически изолируя ее от корпуса цилиндра (барабана), при этом выдвижные (сменные) планки выполняют в виде пары параллельных электропроводных шин, одна из которых шире другой, прочно соединенных между собой диэлектрическими перегородками, число которых на единицу превышает число излучателей в ряду, а. в шинах между перегородками создают сквозные соосные отверстия, в узкой шине - резьбовое под цоколь электролампы, а в широкой - конические, для нижнего контакта цоколя, в которые плотно и неподвижно устанавливают (вворачивают) цоколи излучателей, при этом узкие шины электрически соединяют с фазными проводами, а широкие устанавливают (задвигают) в неподвижные направляющие на плоских гранях оси, которую, в свою очередь, электрически соединяют с нулевым проводом (с нейтралью) электрического питания излучателей, кроме того, цилиндрическую стенку цилиндра (барабана) выполняют из нержавеющей стали, содержащей кроме железа не менее 12% хрома, а на внутреннюю цилиндрическую поверхность наносят равномерный слой термостойкой кремний органической краски, помимо этого плоские грани неподвижной оси выполняют из алюминиевого сплава, полируя их наружные поверхности, а шины выдвижных (сменных) планок выполняют из дюралюминия, а далее в днищах цилиндра создают, по крайней мере, три сквозных отверстия, удобных по размерам для вставки и выема выдвижных (сменных) электрических шин с излучателями из цилиндра, которые перед началом работы и на время работы цилиндра закрывают съемными крышками.6. These technical results in the inventive method of heating the drying cylinder from the inside by point sources of directional infrared radiation, similar to the electric lamps IK3-250 (IK3-500), in which this radiation is directed radially to the inner cylindrical surface of the cylinder from its axis, placing emitters motionless in uniform rows on retractable (removable) slats and installing the latter motionless along flat faces, in their middle, a fixed axis, which is installed with the possibility limited turns with subsequent fixing, in its fixed guides, as well as connecting radiators with wiring inside the cylinder (drum) to an external power supply via a voltage regulator, they are achieved by transforming the fixed axis into a source of additional electromagnetic radiation with an industrial frequency of AC voltage, connecting this axis into the electric power supply circuit of the emitters as a conductor and electrically isolating it from the cylinder body (drum), while extending nye (shift) of the strip is performed in a pair of parallel conductive buses, one of which is wider than the other, firmly connected to each other by dielectric partitions whose number is one greater than the number of emitters in a row as well. through coaxial openings are created in the tires between the partitions, threaded under the lamp base in the narrow bus, and conical for the lower base of the base, into which the base of the emitter is tightly and motionlessly installed (screwed), and narrow buses are electrically connected to phase wires and the wide ones install (slide in) the fixed guides on the flat faces of the axis, which, in turn, are electrically connected to the zero wire (neutral) of the electric power of the emitters, in addition, the cylindrical walls The cylinder (drum) is made of stainless steel, which contains at least 12% chromium in addition to iron, and a uniform layer of heat-resistant silicon organic paint is applied to the inner cylindrical surface, in addition, the flat faces of the fixed axis are made of aluminum alloy, polishing their outer surfaces, and the tires retractable (interchangeable) strips are made of duralumin, and then at the bottom of the cylinder create at least three through holes, convenient in size for inserting and removing retractable (interchangeable) busbars from the emitter mi from the cylinder, which before starting work and while the cylinder is working are closed with removable covers.
7. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где, на7. The essence of the invention is illustrated by drawings, where, on
фиг.1 - показана схема конструкции сушильного барабана с 3-рядным инфракрасным нагревателем в продольном разрезе;figure 1 - shows a design diagram of a drying drum with a 3-row infrared heater in longitudinal section;
фиг.2 - показана схема конструкции сушильного барабана с 3-рядным инфракрасным нагревателем в поперечном разрезе;figure 2 - shows a design diagram of a drying drum with a 3-row infrared heater in cross section;
фиг.3 - показана схема конструкции корпуса инфракрасного нагревателя в поперечном разрезе;figure 3 - shows a structural diagram of the housing of an infrared heater in cross section;
фиг.4 - показана схема конструкции соединения электропроводных шин с корпусом инфракрасного нагревателя и подвода фазного электрического напряжения, в поперечном разрезе;4 is a structural diagram of the connection of the conductive busbars with the housing of the infrared heater and the supply of phase voltage, in cross section;
фиг.5 - показана схема расположения инфракрасных ламп (излучателей) в электропроводных шинах (вид со стороны колб ламп);figure 5 - shows the layout of infrared lamps (emitters) in the conductive tires (view from the side of the bulb lamps);
фиг.6 - показана схема протекания электрического тока в цепи питания инфракрасного нагревателя;6 is a diagram of the flow of electric current in the power circuit of an infrared heater;
фиг.7 - показана схема соединения выдвижных (подвижных.) электропроводных шин;7 is a connection diagram of retractable (movable.) conductive tires;
фиг.8 - показана схема внутренней цилиндрической поверхности сушильного барабана покрытой кремнийорганической термостойкой краской черного цвета;Fig - shows a diagram of the inner cylindrical surface of the drying drum coated with silicone heat-resistant black paint;
фиг.9 - показана схема реализации заявляемого способа;Fig.9 shows a diagram of the implementation of the proposed method;
фиг.10 - схематично показана крышка, которыми закрыты окна в днище, в процессе работы сушильного барабана.figure 10 - schematically shows the lid, which closed the windows in the bottom, during operation of the drying drum.
7.1. Устройство для реализации заявляемого способа включает в себя следующие основные элементы конструкции.7.1. A device for implementing the proposed method includes the following basic structural elements.
1 - тонкостенный сушильный цилиндр (СЦ) с прочно присоединенными к нему, коаксиально, днищами 1А и 1Б с соответствующими им полыми цапфами 1В и 1Г корпуса СЦ. По краям СЦ, изнутри, прочно вварены опорные кольца 1Д, к которым посредством разъемных соединений (например, шпилька-шайба-гайка), не обозначенных на чертежах, присоединяют днища 1А и 1Б. Наружными посадочными поверхностями (на чертежах не обозначены) цапфы 1В и 1Г устанавливают в собственные подшипники СЦ (на чертежах не показаны), которые, в свою очередь, корпусами монтируют на станине сушильной машины (на чертежах не показаны) с возможностью вращения СЦ относительно станины. Цапфа 1В днища 1А снабжена шпоночным пазом (на чертеже, фиг.1, не обозначен). Посредством него и шпонки звездочки цепной передачи цапфа 1В СЦ соединена с приводом сушильной машины (шпонка, звездочка, кинематическая цепь и машина на чертежах не показаны). Элементы 1-1Д аналогичны прототипу. 1Е - сквозные окна в днище 1Б (фиг.1 и 2). Окна 1Е, в количестве трех - идентичны, размещены равномерно по поверхности днища 1Б, под углом 120° относительно друг друга в плоскости днища 1Б. СЦ 1 выполняют из нержавеющей стали, содержащей не менее 12% хрома, например, из наиболее доступной стали 12Х18Н10Т. Внутреннюю поверхность СЦ 1 покрывают равномерным слоем 5 (фиг.8) кремний органической термостойкой краски черного цвета. Окна 1Е в днище 1Б перед началом работы СЦ и в процессе работы закрыты крышками 6 (фиг.10), привернутыми к днищу 1Б, например парой винтов (на фиг.10 не обозначены).1 - a thin-walled drying cylinder (SC) with the heads 1A and 1B firmly attached to it, coaxially, with the corresponding hollow trunnions 1B and 1G of the body of the SC. Support rings 1D are firmly welded along the edges of the SC, from the inside, to which the bottoms 1A and 1B are attached using detachable connections (for example, a stud-washer-nut), not indicated in the drawings. The outer landing surfaces (not shown in the drawings), the trunnions 1B and 1G are installed in the SC own bearings (not shown in the drawings), which, in turn, are mounted on the bed of the drying machine (not shown) with the possibility of rotation of the SC relative to the bed. The pin 1B of the bottom 1A is provided with a keyway (not shown in the drawing, FIG. 1). Through it and the sprocket key of the chain drive, the pin 1B of the SC is connected to the dryer drive (the key, sprocket, kinematic chain and machine are not shown in the drawings). Elements 1-1D are similar to the prototype. 1E - through windows in the bottom 1B (Fig.1 and 2).
2 - инфракрасный нагреватель (ИКН) СЦ (фиг.1-9). ИКН 2 выполняют в форме (например) трехгранного короба (в поперечном сечении - равносторонний треугольник) из прочно соединенных между собой плоских граней 2А, которые прочно соединяют между собой, например винтами (на фиг.2 не обозначены). Плоские грани 2А выполняют из алюминиевого сплава, например из дюралюминия Д16, а их наружные поверхности полируют до зеркального блеска. К коробу 2 ИКН из плоских граней 2А, по краям, изнутри, прочно присоединяют толстые (толщиной, например 40 мм) плоские треугольные стенки 2Б и 2В со срезанными вершинами углов равностороннего треугольника, например шурупами или саморезами (на фиг.3 не обозначены). Стенки 2Б и 2В выполнены из диэлектрического материала, например из фторопласта или текстолита. Стенки 2Б и 2В коаксиальны коробу 2 ИКН и снабжены сквозными центральными отверстиями, коаксиальными коробу 2 ИКН. Стенка 2В снабжена, также, тремя сквозными отверстиями 2К (фиг.1, 2, 3), размещенными с равномерным зазором относительно центрального отверстия. Через центральные отверстия стенок 2Б и 2В к стенкам прочно и коаксиально (например, винтовым соединением; фиг.3) присоединены собственные цапфы 2Г и 2Д ИКН 2, соосно ему. Цапфа 2Д снабжена сквозным осевым отверстием (на фиг.1, 2, 3 не обозначено). После соединения стенок 2Б и 2В с коробом 2 ИКН, в углах короба 2, между коробом 2 и стенками 2Б, 2В (из-за срезанных вершин углов стенок 2Б и 2В) образуются одинаковые треугольные зазоры 2Л (фиг.1, 2, 3). Наружные поверхности цапф 2Г и 2Д ИКН 2 размещены в подшипниках, например шариковых или роликовых (на фиг.1 не обозначены). К плоским граням 2А корпуса 2 ИКН, снаружи, попарно, симметрично друг другу относительно длинной оси плоской грани 2А прочно присоединяют (например, заклепками, на фиг.2, 3, 4, 5, 7 не обозначены) параллельно направляющие 3 из электропроводного материала.2 - infrared heater (TSC) SC (Fig.1-9).
Выдвижные планки ИКН выполняют в форме пары параллельных электропроводных шин 2Е и 23 каждая, разделенных и соединенных прочными диэлектрическими перегородками 2Ж (фиг.1-7). Шина 2Е уже, чем шина 23, но шире, чем наружный диаметр цоколя электрической лампы Е27 или Е40, например в 1,5 раза. В шинах 2Е и 23 выполнены с равномерным шагом сквозные соосные отверстия. 2Е-1 в узкой шине 2Е, с резьбой под цоколь лампы Е27 (Е40) и коническое 23-1 в широкой шине 23 под нижний контакт цоколя электрической лампы (фиг.4, 5, 6). Одинаковые перегородки 2Ж прочно присоединены к шинам 2Е и 23 между ними, посередине между отверстиями 2Е-1 (23-1), например саморезами, шурупами или винтами (на фиг.4-6 не обозначены). Количество парных отверстий 2Е-1 (23-1) определяется количеством ИК излучателей в одном ряду ИКН, т.е. количеством ИК ламп накаливания 2И с цоколем 2И-1 (фиг.1, 2, 4, 5, 6). Это могут быть лампы типа ИК3-250 с цоколем под патрон Е27 или типа ИК3-500 с цоколем под патрон Е40. Эти лампы 2И цоколем 2И-1 вворачиваются в отверстия 2Е-1 узкой шины 2Е до упора нижнего контакта цоколя 2И-1 в коническое отверстие 23-1 широкой шины 23, плотно. Число перегородок 2Ж на единицу больше излучателей 2И. Перегородки 2Ж выполняют из текстолита или фторопласта, а шины 2Е и 23 из алюминиевого сплава, например из дюралюминия Д16. Поперечный размер широкой шины 23 установлен так, что она, размещаясь в парных направляющих 3, может перемещаться в них и относительно них с сухим трением. В каждой узкой шине 2Е, между второй от края перегородкой 2Ж и первым от края отверстием 2Е-1, посередине расстояния между 2Ж и 2Е-1 (фиг.5), с краю шины 2Е выполнено сквозное отверстие 4-1.The retractable strips of the TSC are in the form of a pair of parallel
Наружные кольца подшипников (на фиг.1 не обозначены) собственных цапф 2Г и 2Д ИКН 2 плотно установлены в диэлектрических втулках (на фиг.1 не обозначены). Этими втулками (с подшипниками) цапфы 2Г и 2Д ИКН 2 установлены в осевых отверстиях (на фиг.1 не обозначены) цапф 1В и 1Г СЦ 1, с возможностью вращения СЦ 1 относительно ИКН 2. Цапфа 2Д (также, как в прототипе) снабжена собственным фиксатором (на чертежах не показан), допускающим угловые перемещения ИКН 2 с последующей его фиксацией.The outer rings of the bearings (not shown in FIG. 1) of their own trunnions 2G and
Трехфазная электрическая электропроводка (фазы a; b, c и нейтральный провод N, фиг.1, 3, 4 и 5) проложена к ИКН 2 через осевое отверстие (на чертежах не обозначено) неподвижной цапфы 2Д ИКН 2 (фиг.1). Из внутренней полости корпуса ИКН, вблизи его стенки 2В (фиг.1, 3), нейтральный провод N выведен через треугольный зазор 2Л и зазор между стенкой 2В и днищем 1Б на наружную поверхность корпуса 2 ИКИ и электрически надежно подключен к ней клеммой К (фиг.3), например винтовым зажимом. Фазные провода a, b, c, вблизи стенки 2В, выведены из внутренней полости корпуса 2, каждый через одно отверстие 2К в стенке 2В, через зазор между стенкой 2В и днищем 1Б, каждый на одну узкую шину 2Е и электрически надежно подключен к ней клеммой 4 (например, винтовой с отверстием 4-1 в шине 2Е, фиг.3, 4, 5). Шины 2Е и 23 задвинуты (установлены) в направляющих 3 так, что отверстие 4-1 с клеммами 4 расположены у днища 1Б с окнами 1Е. Противоположные концы трехфазной электрической электропроводки (фазы a, b, c и нейтральный провод N, фиг.1, 3, 4 и 5) подключены к силовому выходу трехфазного авторегулятора «напряжение-температура» (АРНТ, на чертежах не показан), управляющий вход которого подключен к выходу измерителя температуры (на чертежах не показан) наружной поверхности СЦ 1. Силовой вход АРНТ электрически подключен к трехфазной промышленной электрической сети (на чертежах не показано).Three-phase electrical wiring (phases a; b, c and neutral wire N, FIGS. 1, 3, 4 and 5) is laid to
Указанные электрические соединения и конструктивные узлы показывают (доказывают), что излучатели ИКИ (инфракрасные электролампы типа ИК3-250, ИК3-500) 2И в шинах 2Е и 23 соединены электрически, как параллельные соединения (аналогично прототипу) без использования электрических проводов и электрических патронов (в отличие от прототипа и аналогов).The indicated electrical connections and structural units show (prove) that IRI emitters (infrared electric lamps of type IK3-250, IK3-500) 2I in
Надежный электрический контакт (возможность протекания электрического тока) между шиной 2Е и шиной 23 осуществляется только при наличии цоколя 2И-1 (излучателя-лампы 2И), плотно установленного контактами в отверстия 2Е-1 и 23-1 (фиг.6) между шинами, через спираль СПЛ инфракрасной лампы - излучателя 2И.Reliable electrical contact (the possibility of electric current flowing) between the
Надежный электрический контакт между трехгранным коробом 2 (корпусом ИКН) и нейтральным электрическим проводом N обеспечивается электрическим соединением (клемма К, фиг.3) провода N и короба 2.Reliable electrical contact between the trihedral duct 2 (housing ICN) and the neutral electrical wire N is provided by the electrical connection (terminal K, figure 3) of the wire N and the
Надежный электрический контакт (возможность протекания электрического тока) между коробом (корпусом) 2 и широкими шинами 23 обеспечивается надежным механическим контактом наружной поверхности короба 2 с поверхностями шин 23, а также дополнительными механическими контактами направляющих 3 с коробом 2 и шинами 23 одновременно (фиг.3, 4, 6 и 7).Reliable electrical contact (the possibility of electric current) between the duct (housing) 2 and
Надежный электрический контакт (возможность протекания электрического тока) между фазными электрическими проводами a, b, c и узкими шинами 2Е обеспечивается электрическим подключением каждого фазного провода к каждой узкой шине 2Е посредством клемм 4 (фиг.3, 4).Reliable electrical contact (the possibility of electric current flowing) between the phase electric wires a, b, c and
Указанные электрические соединения и конструктивные узлы показывают (доказывают), что излучатели ИКИ, в равномерных рядах (в парных шинах 2Е и 23) соединены параллельно в каждой из трех фаз a, b, c, а фазы соединены электрически в форме «звезды» с общей нейтралью N, при этом нейтралью N внутри СЦ 1 является трехгранный короб 2 ИКН.The indicated electrical connections and structural units show (prove) that IKI emitters, in uniform rows (in paired
7.2. Заявляемый в качестве изобретения способ нагрева сушильного цилиндра реализуется следующим образом.7.2. The inventive method of heating a drying cylinder is implemented as follows.
При подаче электрического напряжения одновременно в три фазы a, b, c (фиг.1, 3, 6) фазные токи i (a, b, c, фиг.6) протекают по электрической цепи, включающей в себя последовательно, фазный электрический a, (b, c), узкую (фазную) шину 2Е, корпус цоколя 2И-1 излучателя (электролампы) 2И, ввернутый в резьбовое отверстие Е27 (Е40) 2Е-1 шины 2Е, спираль СПЛ лампы 2И, нижний контакт (на чертежах не обозначен) цоколя 2И-1. Через плотный контакт нижнего контакта (на фиг.4, 6 не обозначен) с коническим отверстием 23-1 широкой шины 23 электрический ток протекает по шине 23. Через плотный контакт шины 23 с плоской гранью 2А корпуса 2 ИКН электрический ток протекает по этой грани 2А, а через электрический контакт К (фиг.3) корпуса 2 ИКН с нейтральным проводом N - протекает в этот электропровод N.When applying electrical voltage simultaneously in three phases a, b, c (Figs. 1, 3, 6), phase currents i (a, b, c, Fig. 6) flow through an electric circuit that includes in series a phase electric a, (b, c), narrow (phase)
При протекании токов i (a, b, c, фиг.6) спирали СПЛ инфракрасных ламп раскаляются до температуры 2350°K излучая ИКИ. Зеркальные отражатели 2И-2 внутри излучателей (электроламп ИКЗ-250 или ИКЗ-500) 2И все ИКИ от СПЛ направляют вдоль оси ламп 2И в направлении прозрачной головки колбы ламп 2И (прозрачная часть колб-головок - на чертежах не обозначена). Зеркальные отражатели 2И-2 формируют НИКИ, т.е. ИКИ, направленное только вдоль оси излучателей (инфракрасных зеркальных ламп) 2И. Через прозрачную головку ламп 2И НИКИ излучается на внутреннюю поверхность цилиндра 1 СЦ (на фиг.9 - конус с образующей АБ) из стали с содержанием хрома не менее 12% и покрытую слоем 5 (фиг.8) кремний органической термостойкой краски черного цвета. Большая часть энергии НИКИ от излучателей 2И поглощается этим слоем 5 и сталью (например, 12Х18Н10Т) цилиндра 1 СЦ, нагревая цилиндр 1 СЦ. Меньшая часть энергии НИКИ отражается в зазоре между колбой лампы 2И и внутренней цилиндрической поверхностью цилиндра 1 СЦ по направлению БО (фиг.9), частично рассеиваясь. На фиг.9 линия ЕО является перпендикуляром в точке О к плоской полированной поверхности грани 2А трехгранного корпуса 2 ИКН. Поскольку для плоских поверхностей угол падения излучения равен углу отражения (грани 2А) НИКИ, отраженное от граней 2А, направляется вновь на внутреннюю поверхность цилиндра 1 СЦ по направлению ОД (фиг.9), дополнительно рассеиваясь, и окончательно поглощается покрытием 5 и материалом цилиндра 1 СЦ дополнительно нагревая цилиндр 1 СЦ.With the flow of currents i (a, b, c, Fig. 6), the SPL spirals of infrared lamps heat up to a temperature of 2350 ° K emitting IRRs. Mirror reflectors 2I-2 inside the emitters (IKZ-250 or IKZ-500 light bulbs) 2I all IKI from the SPL are directed along the axis of the 2I lamps in the direction of the transparent head of the 2I lamp bulb (the transparent part of the bulb heads is not indicated in the drawings). Mirror reflectors 2I-2 form NIKI, i.e. IKI, directed only along the axis of emitters (infrared mirror lamps) 2I. Through the transparent head of the lamps 2I NIKI is radiated to the inner surface of the
Таким образом, над лампами 2И цилиндр 1 СЦ нагревается направленным инфракрасным излучением - НИКИ, а между рядами излучателей 2И он нагревается отраженным от плоских граней 2А направленно-рассеянным инфракрасным излучением (спектр частот ИКИ ламп типа ИКЗ-250 и 500 составляет 1014 Гц).Thus, above the 2I lamps, the
Поскольку трехгранный корпус 2 ИКН с плоскими гранями 2А является электрическим сопротивлением в электрической трехфазной цепи протекающего переменного электрического тока, плоские грани 2А непрерывно излучают в направлении внутренней цилиндрической поверхности сетевое электромагнитное излучение СЭМИ (фиг.9). Это излучение СЭМИ обладает частотой напряжения электрической сети (50 Гц), а из-за больших площадей поверхностей граней 2А - излучение СЭМИ обладает большой мощностью. СЭМИ, поглощаясь внутренней цилиндрической поверхностью цилиндра 1 СЦ (покрытие 5+материал стенки цилиндра 1 СЦ) дополнительно нагревает цилиндр 1 СЦ без дополнительных затрат электроэнергии. При этом, корпус 2 ИКН электрически изолирован от всех деталей СЦ диэлектрическими стенками 2Б и 2В (фиг.1), а также изоляцией электрических проводов a, b, c и N (фиг.3).Since the
7.3. Заявляемые в предлагаемом изобретении технические результаты достигаются следующим образом.7.3. Declared in the invention, the technical results are achieved as follows.
7.3.1. Упрощения. Достигаются тем, что в процессе нагрева СЦ посредством НИКИ изнутри, электроснабжение излучателей 2И не требует термостойких электрических патронов и большого числа (и большой длины) электропроводов (прототип), проложенных по выдвижным планкам от патронов до фазных проводов подвода электроэнергии к ИКН (прототип).7.3.1. Simplification. They are achieved by the fact that in the process of heating the SC through NIKI from the inside, the power supply of the 2I emitters does not require heat-resistant electric cartridges and a large number (and long length) of electrical wires (prototype) laid along the retractable strips from the cartridges to the phase wires for supplying electricity to the ICI (prototype).
Наименьшими размерами из сушильного барабанного оборудования обладают сушильные цилиндры (СЦ) шлихтовальных машин ШБ-11/180 текстильного производства, которых на машине 11 штук. Каждый имеет длину 2 м, диаметр 0,57 м и толщину стенки СЦ - 3 мм. На внутренней рабочей длине 1,8 м инфракрасного нагревателя (ИКН), на выдвижных планках прототипа размещается 15 инфракрасных зеркальных ламп ИКЗ-250 (мощность каждой 250 Вт) в одном ряду (в одной фазе). В прототипе, для их крепления нужно 15 электрических термостойких патронов. На весь ИКН (три фазы) - 45 штук. Каждый требует собственного крепежа к планке. На машину (11 СЦ) нужно 495 патронов.The smallest sizes of drying drum equipment are drying cylinders (SC) of sizing machines ШБ-11/180 of textile production, of which there are 11 pieces. Each has a length of 2 m, a diameter of 0.57 m and a wall thickness of the SC - 3 mm. On the internal working length of 1.8 m infrared heater (IKN), on the retractable slats of the prototype there are 15 infrared reflector lamps IKZ-250 (power of each 250 W) in one row (in one phase). In the prototype, for their fastening you need 15 electrical heat-resistant cartridges. For the entire TIN (three phases) - 45 pieces. Each requires its own fasteners to the bar. On the car (11 SC) you need 495 rounds.
Средняя длина электропровода (2 шт. на 1 патрон) на длине 1,8 м составляет 0,9 м, а с двух сторон к одному патрону - 1,8 м. На 15 патронов (одна фаза) нужно 30 проводов общей длиной 27 м. Причем, провода - попарно неодинаковы по длине и требуется обеспечить 30 электрических контактов проводов с электропатронами только на одну фазу. На 1 ИКН (три фазы) требуется 81 м электропровода и 90 электрических контактов провода с патронами.The average length of the electric wire (2 pcs. Per cartridge) at a length of 1.8 m is 0.9 m, and from two sides to one cartridge - 1.8 m. For 15 cartridges (one phase) you need 30 wires with a total length of 27 m Moreover, the wires are pairwise unequal in length and it is required to provide 30 electrical contacts of the wires with the electric cartridges for only one phase. 81 microns of electric wire and 90 electrical contacts of the wire with cartridges are required for 1 IKN (three phases).
В заявляемом техническом решении электрические патроны - не требуются (не используются). Для подвода электроэнергии к ИКН нужно 4-е электропровода (a, b, c и N) по 0,5 м каждый. Этой длины достаточно, чтобы каждый фазный (a, b, c) подключить к фазным (узким) шинам 2Е (фиг.1, 3, 4) клеммами 4, а провод N к корпусу 2 (2А) ИКН клеммой К и далее вывести провода через осевое отверстие цапфы 2Д (фиг.1) корпуса 2 ИКН для присоединения к выходу авторегулятора «напряжение-температура» (на чертежах не показан). 4-е провода по 0,5 м имеют общую длину 2 м. Это в 40 раз меньше, чем в прототипе. Число электрических контактов (4 сравнить с 90) в 22,5 раза меньше, чем в прототипе.In the claimed technical solution, electric cartridges are not required (not used). To supply electricity to the power supply generator, 4 electric wires (a, b, c and N) of 0.5 m each are needed. This length is enough to connect each phase (a, b, c) to phase (narrow)
Существенное упрощение (по сравнению с прототипом) обеспечивается отсутствием отражателей между рядами излучателей 2И в ИКН.A significant simplification (in comparison with the prototype) is provided by the absence of reflectors between the rows of 2I emitters in the IKN.
7.3.2. Повышение надежности и долговечности. При вращении СЦ относительно неподвижного ИКН вибрации через подшипники распространяются на корпус 2 (2А) ИКН и на все электрические соединения, осуществляющие передачу электрического тока в цепи питания ИКН. Вибрации снижают надежность контактов осуществляемых посредством винтовых зажимов (соединения патронов с электропроводами в прототипе).7.3.2. Improving reliability and durability. When the SC rotates relative to a fixed IKN, vibrations through the bearings propagate to the IKN case 2 (2A) and to all electrical connections that transmit electric current to the IKN supply circuit. Vibration reduces the reliability of the contacts carried out by means of screw clamps (connection of cartridges with electric wires in the prototype).
С увеличением числа таких соединений вероятность нарушения одного из них от вибраций пропорциональна их числу. Как показано выше, 45 патронов в прототипе (лишь в одном СЦ) требуют 90 винтовых зажимов (соединений) электропроводов с патронами для одного СЦ с ИКН.With an increase in the number of such compounds, the probability of violation of one of them from vibrations is proportional to their number. As shown above, 45 cartridges in the prototype (in only one SC) require 90 screw clamps (connections) of electric wires with cartridges for one SC with ICN.
В заявляемом техническом решении их всего 4. Вследствие этого, надежность и долговечность при реализации заявляемого способа - не мене чем в 22,5 раза выше.In the claimed technical solution, there are only 4. As a result, the reliability and durability of the proposed method is not less than 22.5 times higher.
7.3.3. Уменьшение энергоемкости нагрева. В заявляемом способе достигается тем, что в дополнение к НИКИ, направленному от излучателей 2И на внутреннюю цилиндрическую поверхность цилиндра 1 СБ и к рассеянному ИКИ, отраженному гранями 2А на эту поверхность, на эту же поверхность направляют сетевое электромагнитное излучение (СЭМИ) корпуса 2 ИКН (граней 2А) с частотой промышленной электросети переменного тока, пропуская его через корпус 2 ИКН, не изменяя мощности электропитания (электрического напряжения питания ИКН).7.3.3. Reducing the energy intensity of heating. In the claimed method, it is achieved by the fact that, in addition to the NIKI, directed from the emitters 2I to the inner cylindrical surface of the
Таким образом, общая (суммарная) мощность электромагнитного излучения, направленного на внутреннюю цилиндрическую поверхность цилиндра 1 СЦ, при разогреве СЦ возрастает на 1/3 без увеличения подводимой электрической мощности, и цилиндр 1 СЦ нагревается, по времени до заданной температуры, быстрее.Thus, the total (total) power of electromagnetic radiation directed to the inner cylindrical surface of the
Кроме этого, сталь, содержащая 12% и более хрома поглощает на 20% больше энергии электромагнитного излучения (и НИКИ, и ИКИ, и СЭМИ), чем обычная сталь (железо), а кремний поглощает эту энергию на 20% больше, чем хром. Поглощение энергии электромагнитного излучения обуславливает нагрев. Поэтому, энергия излучений, поглощаемая внутренней цилиндрической поверхностью цилиндра 1 СЦ (слоем покрытия 5 и материалом цилиндра 1 СЦ) существенно ускоряет, по времени до заданной температуры (на 1/3), нагрев СЦ, без увеличения электрической мощности питания ИКН.In addition, steel containing 12% or more of chromium absorbs 20% more electromagnetic radiation energy (both NIKI, and IKI, and SEMI) than ordinary steel (iron), and silicon absorbs this energy 20% more than chromium. The absorption of energy of electromagnetic radiation causes heating. Therefore, the radiation energy absorbed by the inner cylindrical surface of the
Расход электрической энергии на нагрев определяется мощностью затраченной за время нагрева. Поскольку номинальная мощность электропитания не меняется, а время разогрева СЦ до заданной температуры уменьшается на 1/3, то и расход электрической энергии на разогрев СЦ до заданной температуры уменьшается на 33%. 7.3.4. Удобство обслуживания. Обеспечивается уменьшением числа деталей, соединений и контактов, реализующих способ, как показано выше. Дополнительные удобства создают три одинаковых окна 1Е (фиг.1, 2) в днище 1Б СЦ, для выема и вставки внутрь СЦ шин с излучателями (сборочные узлы 2Е, 2Ж, 23). Эти окна, выполненные на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности днища 1Б, не создают дисбаланса при вращении СЦ. Съемные крышки 6 (фиг.10), которыми закрыты окна 1Е перед началом работы и в процессе работы СЦ, препятствуют оттоку тепла из внутренней полости СЦ, чем дополнительно уменьшают время нагрева СЦ до заданных температур. Этим дополнительно снижается энергоемкость нагрева.The consumption of electric energy for heating is determined by the power spent during heating. Since the nominal power supply does not change, and the heating time of the SC to the set temperature decreases by 1/3, the consumption of electric energy for heating the SC to the set temperature decreases by 33%. 7.3.4. Convenience of service. Provided by reducing the number of parts, connections and contacts that implement the method, as shown above. Additional conveniences are created by three
Источники информации.Information sources.
1. Живетин В.В., Брут-Бруляко А.Б. Устройство и обслуживание шлихтовальных машин, Москва, Легпромбытиздат, 1988. // С.-240.1. Zhivetin VV, Brut-Brulyako AB The device and maintenance of sizing machines, Moscow, Legprombytizdat, 1988. // S.-240.
2. Патент RU №2037588, кл. D06B 21/00, опубл. 19.06.95.2. Patent RU No. 2037588, cl.
3. Патент США №4944975, кл. F26B 13/16, 21.08.90.3. US patent No. 4944975, CL. F26B 13/16, 08.21.90.
4. Патент GB №1238757, кл. F26B 13/14.4. GB patent No. 1238757, cl. F26B 13/14.
5. А.с.СССР №1605085, кл. F26B 13/06, опубл. 1991.5. A.s.SSSSR No. 1605085, class. F26B 13/06, publ. 1991.
6. А.с. №579689, кл. F26B 13/16, опубл. 1971.6. A.S. No. 579689, cl. F26B 13/16, publ. 1971.
7. Патент США №4683015, кл. F26B 3/24, 1987.7. US patent No. 4683015, CL.
8. А.с. №118224, кл. F26B 13/14, 1972.8. A.S. No. 118224, cl. F26B 13/14, 1972.
9. Патент RU №2027131, кл.F26B 13/14, опубл. 20.01.95.9. Patent RU No. 2027131, class F26B 13/14, publ. 01/20/95.
10. Патент RU №2137996, кл. F26B 13/14.10. Patent RU No. 2137996, class. F26B 13/14.
11. А.с. №905517, кл. F26B 13/14, опубл. 1959.11. A.S. No. 905517, class F26B 13/14, publ. 1959.
12. А.с. №220744, кл. F26B 5/02, 1952.12. A.S. No. 220744, cl.
13. Патент GB №2227823, кл. F26B 13/14.13. GB patent No. 2227823, cl. F26B 13/14.
14. А.с. №731234, кл. F26B 13/18, опубл. 30.04.80.14. A.S. No. 731234, class F26B 13/18, publ. 04/30/80.
15. Патент RU №22177129, кл. F26B 13/18, опубл. 20.12.2001.15. Patent RU No. 22177129, cl. F26B 13/18, publ. 12/20/2001.
16. А.с.№514177, кл. F26B 13/18, опубл. 15.05.76.16. A.S.№514177, class F26B 13/18, publ. 05/15/76.
17. Патент DM №1226287, НКИ 39az 7/14, 1966.17. DM patent No. 1226287, NKI 39az 7/14, 1966.
18. A.с. №596795, кл. F26B 13/18, опубл. 05.03.78.18. A.s. No. 596795, class F26B 13/18, publ. 03/05/78.
19. Патент RU A1 №1781523, кл. F26B 13/14, опубл. 15.12.1992.19. Patent RU A1 No. 1781523, cl. F26B 13/14, publ. 12/15/1992.
20. Патент RU №2263730, МПК D06B 15/00, F26B 13/00, 2005.20. Patent RU No. 2263730,
21. Патент RU №2300589, МПК D06B 15/00, F26B 13/00, 2007.21. Patent RU No. 2300589,
22. Патент RU №2269730, МПК F26B 13/18, 2006.22. Patent RU No. 2269730, IPC F26B 13/18, 2006.
23. Патент RU №2302593, МПК F26B 13/18, 2007.23. Patent RU No. 2302593, IPC F26B 13/18, 2007.
24. Орир Дж. Физика, т.2, М., Мир, 1981. // С.-624.24. Orir, J. Physics, vol. 2, M., Mir, 1981. // S.-624.
25. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике, М., Наука, 1976. // С.-256.25. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Handbook of elementary physics, M., Science, 1976. // S.-256.
26. WWW.LISMA-GUPRM.RU.26. WWW.LISMA-GUPRM.RU.
27. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача, М., Высшая школа, 1980. // С.-469.27. Nashchekin V.V. Technical thermodynamics and heat transfer, M., Higher school, 1980. // S.-469.
28. Церта28. Church
29. WWW.GELIGHTING.COM.29. WWW.GELIGHTING.COM.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109553/06A RU2431793C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Procedure for heating rotating drying thin-wall cylinders with electro-magnetic radiation from inside |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109553/06A RU2431793C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Procedure for heating rotating drying thin-wall cylinders with electro-magnetic radiation from inside |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2431793C1 true RU2431793C1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44999248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010109553/06A RU2431793C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Procedure for heating rotating drying thin-wall cylinders with electro-magnetic radiation from inside |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2431793C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556865C2 (en) * | 2013-07-23 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Electrical parallel bussed link for infrared reflector lamps of sct type for infrared heater |
RU2567204C2 (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method for continuous baking of thin-layer strip or band of flour dough |
CN105931760A (en) * | 2016-06-17 | 2016-09-07 | 常州市拓源电缆成套有限公司 | Winding apparatus used for cable processing |
RU2600660C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method of heating a rotating drying thin-wall cylinder by radiation from inside, for example, for a slashing machine |
RU2641713C1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method of electrically parallel bussed link of electric lamp of irr type for infrared heaters |
CN112460980A (en) * | 2020-12-22 | 2021-03-09 | 贵州华仁新材料有限公司 | Baking method of residual aluminum box |
-
2010
- 2010-03-15 RU RU2010109553/06A patent/RU2431793C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556865C2 (en) * | 2013-07-23 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Electrical parallel bussed link for infrared reflector lamps of sct type for infrared heater |
RU2567204C2 (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method for continuous baking of thin-layer strip or band of flour dough |
RU2600660C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method of heating a rotating drying thin-wall cylinder by radiation from inside, for example, for a slashing machine |
CN105931760A (en) * | 2016-06-17 | 2016-09-07 | 常州市拓源电缆成套有限公司 | Winding apparatus used for cable processing |
RU2641713C1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" | Method of electrically parallel bussed link of electric lamp of irr type for infrared heaters |
CN112460980A (en) * | 2020-12-22 | 2021-03-09 | 贵州华仁新材料有限公司 | Baking method of residual aluminum box |
CN112460980B (en) * | 2020-12-22 | 2022-05-17 | 贵州华仁新材料有限公司 | Baking method of residual aluminum box |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2431793C1 (en) | Procedure for heating rotating drying thin-wall cylinders with electro-magnetic radiation from inside | |
FI72161B (en) | ANORDNING FOER TORKNING AV EN ROERLIG PAPPERSBANA | |
WO1988003193A1 (en) | Procedure and means for drying moving web material | |
EP2065632A1 (en) | Linear lamp | |
US3829982A (en) | Ink curing and drying apparatus | |
WO2010030923A1 (en) | Hand held, high power uv lamp | |
US2919338A (en) | Electric furnace | |
RU124361U1 (en) | DYNAMIC CONVECTION COOLING LED LUMINAIR | |
RU101269U1 (en) | LED LAMP | |
CN109874182B (en) | Novel quartz lamp heating device | |
RU2600660C1 (en) | Method of heating a rotating drying thin-wall cylinder by radiation from inside, for example, for a slashing machine | |
US3731051A (en) | Articulated radiant heating modules | |
CN102927461A (en) | Porcelain enamel on led lighting device housing | |
US4218831A (en) | Continuous ultraviolet curing system | |
RU2479953C2 (en) | Method for external heating of vertically installed cylindrical thin-wall capacity from below | |
KR200458068Y1 (en) | roaster | |
RU2287121C2 (en) | Drying drum for planishing grinding machine tool with infrared heating | |
US3953100A (en) | Infrared lamp holder | |
RU2556865C2 (en) | Electrical parallel bussed link for infrared reflector lamps of sct type for infrared heater | |
RU2695514C1 (en) | Test bench for load tests of aircraft compartment | |
US10527274B2 (en) | LED retrofit lamp and cooling element for a LED retrofit lamp | |
US11274881B2 (en) | Pyrolysis furnace with external heating for processing solid carboncarbon-containing materials (variants) | |
CN204472107U (en) | Wallpaper drying device | |
RU2641713C1 (en) | Method of electrically parallel bussed link of electric lamp of irr type for infrared heaters | |
CN206320611U (en) | A kind of Projecting Lamp |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120316 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170316 |