СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА

Предлагаемое техническое решение относится к области сушки и может быть использовано для сушки различных материалов с меньшими затратами электрической энергии.
Аналогичные технические решения известны см., например, патент Российской Федерации на изобретение №2163992, в котором охарактеризована сушильная камера и которая содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы, с боковыми зеркальными отражающими поверхностями и с дверью, установленной на переднем торцевом конце металлического каркаса;
- высушиваемые высоковлажные материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- инфракрасные излучатели, установленные на внутренней поверхности потолка металлического каркаса и подсоединенные одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный на внешней поверхности заднего торцевого конца металлического каркаса и сообщающейся своим входом с внутренней полностью металлического каркаса и подсоединенный своим первым входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим выходом к соответствующему (третьему) входу блока управления.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного решения являются:
- металлический каркас прямоугольной формы, с боковыми отражающими поверхностями и с дверью, установленной на переднем торцевом конце металлического каркаса;
- высушиваемые высоковлажные материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- инфракрасные излучатели, установленные внутри металлического каркаса и подсоединенные одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стенке металлического каркаса, подсоединенный своим первым входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим выходом к (третьему) соответствующему входу блока управления.
При этом необходимо отметить, что блок управления и задатчик температуры и их выполненные функции в предлагаемом нами техническом решении реализованы программно-аппаратным путем с использованием контролера.
Известно также аналогичное техническое решение см., например, патент Российской федерации на изобретение №2265169, в котором охарактеризована сушильная камера и которая содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы с крышкой;
- высушиваемые высоковлажные материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- инфракрасные излучатели, установленные на внутренних поверхностях боковых стенок металлического каркаса и подсоединенными своими выходами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в верхнем углу одной из боковых поверхностей металлического каркаса и подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим выходом к соответствующему (третьему) входу блока управления.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного технического решения в патенте Российской Федерации на изобретение №2265169 являются:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- высушиваемые высоковлажные материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- инфракрасные излучатели, установленные на внутренних поверхностях боковых стенок металлического каркаса и подсоединенные одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в одной из стенок металлического каркаса и подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного и другим своим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим входом к соответствующему (третьему) входу блока управления.
При этом необходимо отметить, что блок управления и задатчик температуры и их выполняемые функции в предлагаемом нами техническом решении реализованы программно-аппаратным путем с использованием контролера.
Известна также, опубликованная компанией «НЕАТЕСО» на сайте „http://www:heateco.ru/PLEN/highten/hightree/„ сушильная камера для сушки древесины с использованием инфракрасных плоских электрических нагревателей, которая выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа) и которая содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- двери, установленные на одном из торцевых краев металлического каркаса сушильной камеры;
- высушиваемые, например, уложенные через поперечные прокладки, доски или брусья в штабель внутри сушильной камеры;
- плоские инфракрасные излучатели, размещенные между поверхностями досок или брусьев и подсоединенные одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- датчик влажности, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в одной из торцевых стенок металлического каркаса и подсоединенный одним из своих входов к нулевому проводу сети переменного напряжения и другим из своих входов через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- контролер, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры и к выходам датчика влажности, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу контроллера.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- двери, установленные на одном из торцевых краев металлического каркаса;
- плоские инфракрасные излучатели, установленные внутри металлического каркаса и подсоединенные одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- датчик влажности, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стенки металлического каркаса, подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим входом, через второй управляемый ключ, к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- контролер, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры и к выходам датчика влажности, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу контроллера.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из вышеохарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в создании оптимальных, необходимых и достаточных режимов сушки высушиваемых материалов и в снижении затрат электрической энергии на создание теплового режима в металлическом каркасе.
Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результата является то, что в одних аналогичных технических решениях отсутствуют датчики влажности, в других не рационально размещены инфракрасные излучатели и практически во всех аналогичных технических решениях отсутствуют теплоизолирующие и теплоотражающие слои на внутренних поверхностях металлического каркаса и на внутренних поверхностях дверей.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений можно сделать вывод, что задача по созданию сушильных камер обеспечивающих наименьшие затраты на процесс сушки высушиваемых материалов является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше достигается тем, что в сушильной камере, содержащей металлический каркас прямоугольной формы, двери, установленные на одной из торцевых сторон металлического каркаса, плоские инфракрасные излучатели, установленные внутри металлического каркаса и подсоединенные одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения, датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса, датчик влажности, установленный внутри металлического каркаса, вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стенки металлического каркаса и подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения, контролер, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры и к выходам датчика влажности, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа и узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу контроллера, при этом плоские инфракрасные излучатели установлены одними своими поверхностями параллельно внутренним поверхностям продольных стенок металлического каркаса, а на внутренних поверхностях продольных боковых стенок, задней торцевой стенки, пола, крыши и дверей металлического каркаса установлены и закреплены теплоизолирующие слои, на внешних поверхностях которых установлены и закреплены теплоотражающие слои.
Установка плоских инфракрасных излучателей и закрепление теплоизолирующих и теплоотражающих слоев, как указано выше позволяет, после закрепления теплоизолирующих и теплоотражающих слоев на внутренних поверхностях продольных боковых стенок задней торцевой стенки, пола и крыши металлического каркаса и после закрепления теплоизолирующих и теплоотражающих слоев на внутренних поверхностях дверей, а также после установки датчика температуры и датчика влажности внутри металлического каркаса и после установки плоских инфракрасных излучателей одними своим поверхностями параллельно внутренним поверхностям продольных боковых стенок металлического каркаса и подсоединения одних выводов плоских инфракрасных излучателей к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и других выходов плоских инфракрасных излучателей через первый управляющий ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения, а также после установки вентилятора, в отверстии, выполненном в задней торцовой стенки металлического каркаса, подключенного одним из своих входов к нулевому проводу сети переменного напряжения и другим из своих входов через второй управляющий ключ к фазному проводу сети переменного напряжения, при подсоединение выходов датчика температуры и датчика влажности к соответствующим входам контроллера, подсоединенного, в свою очередь, своими соответствующими выходами к управляющим входам первого и второго управляемых ключей, а также подсоединенного своим соответствующим входом к выходу узла ввода команд и размещении, например, высушиваемых досок или брусьев или других влагосодержащих материалов, внутри металлического каркаса, между поверхностями плоских инфракрасных излучателей, осуществить подачу переменного напряжения через замкнутые контакты первого управляемого ключа на выводы плоских инфракрасных излучателей, которые нагреваются и направляют инфракрасный тепловой поток на высушиваемые доски или брусья или другие высушиваемые материалы и за счет теплоизолирующих и теплоотражающих слоев, практически, без значительных затрат электроэнергии осуществить нагревание высушиваемых материалов и вытеснение из них влаги, которая постепенно превращается в пар. При достижении внутри металлического каркаса температуры, превышающей заданную температуру сушки высушиваемого материала, датчик температуры срабатывает и с его выходов сигнал поступает на соответствующие входы контроллера, который, в соответствие с заложенной в ней программой, формирует сигнал, который поступает на управляющий вход первого управляемого ключа, который размыкает свои контакты и предотвращает поступление переменного напряжения на выводы плоских инфракрасных излучателей, до тех пор пока температура внутри металлического каркаса не снизится до нужного значения. При достижении определенной (заданной) влажности, внутри металлического каркаса, получаемой за счет парообразования, выделяемой влаги из высушиваемого материала, срабатывает датчик влажности и с его выходов поступает сигнал на соответствующие входы контроллера, который в соответствие с заложенной в нем программой, формирует сигнал, который поступает на управляющий вход второго управляемого ключа, который замыкает свои контакты и обеспечивает поступление переменного напряжения на входы вентилятора, который включается и «отсасывает» влажный воздух из внутренней полости металлического каркаса до тех пор, пока влажность воздуха внутри металлического каркаса не достигает необходимого значения. Таким образом, за счет поэтапного включения (выключения) датчика влажности обеспечивается поддерживание внутри металлического каркаса необходимой влажностный режим, а за счет поэтапного выключения (включения) подачи переменного напряжения на плоские инфракрасные излучатели обеспечивается поддержание внутри металлического каркаса необходимого теплового режима сушки, который создается при минимально возможных затратах электрической энергии. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Предлагаемая сушильная камера поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на рисунке №1 изображена конструкция сушильной камеры, а на рисунке №2 представлена конструкция двухстворчатых дверей предлагаемой сушильной камеры.
Предлагаемая сушильная камера содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы, выполненный например из металлических уголков, соединенных своими концами друг с другом и металлических листов - 1, закрепленных например, посредством болтовых соединений на внешних поверхностях продольных боковых сторон, крыши пола и задней торцевой стороны металлического каркаса, из теплоизолирующего слоя - 2, выполненного, например, из минеральной ваты, закрепленного, например, посредством болтовых соединений на внутренних поверхностях продольных боковых сторон, крыши, пола и задней торцевой стороны металлического каркаса и из теплоотражающего слоя - 3, выполненного например, из фольги, закрепленного на внешних поверхностях теплоизолирующего слоя - 2 (закрепления на чертежах не представлены);
- двухстворчатые двери - 4 (5), выполненные из металлических рам прямоугольной формы, установленных, например, посредством дверных петель на передней торцевой стороне металлического каркаса, из металлических листов - 6 (7), закрепленных, например, посредством сварки на внешних поверхностях рам двухстворчатых дверей - 4 (5), из теплоизолирующих слоев - 8 (9), выполненных, например, из минеральной ваты, закрепленных, например, посредством болтовых соединений на внутренних поверхностях металлических листов - 6 (7), рам двухстворчатых дверей - 4 (5) и из теплоотражающих слоев - 10 (11), выполненных, например из фольги, закрепленных, например, посредством болтовых соединений на внешних поверхностях теплоизолирующих слоев - 8 (9) (закрепления на чертежах не представлены);
- дверные ручки - 12, 13, закрепленные на внешних поверхностях двухстворчатых дверей - 4 (5);
- высушиваемые, например, уложенные, через поперечные прокладки - 14; 15; 16; 17; 18; 19, доски или брусья - 20; 21; 22; 23 в штабель внутри металлического каркаса;
- плоские инфракрасные излучатели - 24; 25; 26; 27, установленные на внутренних поверхностях продольных стенок сушильной камеры и подсоединенные одними своими выводами (вторыми) к выводу нулевого провода и другими своими выводами (первыми) через первый управляемый ключ - 28 к выводу фазного провода, через выключатель - 29 общей сети переменного напряжения;
- датчик температуры - 30, установленный внутри металлического каркаса;
- датчик влажности - 31, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор - 32, установленный в отверстии, выполненном, например, в задней торцевой стенке металлического каркаса и подсоединенный своим вторым входом к нулевому проводу сети переменного напряжения и своим первым входом через второй управляемый ключ - 33 к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- контроллер - 34 с узлом ввода команд 35, подсоединенным своим выходом к первому входу контроллера - 34, расположенный внутри металлического шкафа, закрепленного на внешней торцевой поверхности металлического каркаса (металлический шкаф и его закрепление на внешней торцевой поверхности металлического каркаса из чертежах не показано) и подсоединенный своими соответствующими входами - 2; 3 к выходам датчика температуры - 30, своими соответствующими входами - 4; 5 к выходам датчика влажности - 31, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа - 28 и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа - 33;
- отверстие - 36, выполненное в задней торцевой стенке металлического каркаса, для подачи воздуха во внутреннюю полость металлического каркаса.
Предлагаемая сушильная камера работает следующим образом.
Во внутреннюю полость металлического каркаса помещают высушиваемый материал и закрывают двухстворчатые двери - 4 (5). Включают выключатель - 29 и обеспечивают подачу переменного напряжения через замкнутые контакты первого управляемого ключа - 28 и непосредственно на первые и вторые выводы плоских инфракрасных излучателей - 24; 25; 26; 27, которые нагреваются и высушиваемый материал, например, доска или брусья - 20; 21; 22; 23, уложенные через поперечные прокладки - 14; 15; 16; 17; 18; 19 в штабель внутри металлического каркаса, подвергаются облучению прямыми и отраженными инфракрасными лучами до тех пор, пока не температура достигнет критического значения, величина, которой для каждого вида высушиваемого материала различная и определяется, как правило, экспериментально и храниться в блоке памяти контроллера - 34. Сигнал с выхода датчика температуры - 30, о наличии критической температуры внутри металлического каркаса, поступает на соответствующие входы - 2; 3 контроллера - 34, который в соответствии с командами, поступающими с выхода узла ввода команд - 35 на первый вход контроллера - 34 и программой, занесенной в блок памяти контроллера - 34, формирует сигнал и подает его на управляющий вход первого управляемого ключа - 28. Под действием этого сигнала замкнутые контакты размыкаются и подача переменного напряжения сети на выводы плоских инфракрасных излучателей - 24; 25; 26; 27 прекращается до тех пор, пока температура внутри металлического каркаса не снизится до необходимой величины. После чего сигнал с выхода датчика температуры - 30 снимается, также как снимается сигнал с управляющего входа первого управляемого ключа - 28, контакты которого замыкаются и подача переменного напряжения сети на выводы плоских инфракрасных излучателей - 24; 25; 26; 27 возобновляется до наступления следующего значения критической температуры в металлическом корпусе. При этом, при каждом включении переменного напряжения сети и его поступлении на выводы плоских инфракрасных излучателей - 24; 25; 26; 27, происходит интенсивное выделение влаги из высушиваемых материалов и образование пара, который создает влажную среду внутри металлического каркаса. Вследствие чего на выходе датчика влажности - 31, при достижении критического значения влажности, появляется сигнал, который поступает на соответствующие входы - 4; 5 контролера - 34, который в соответствии с программой, записанной в блок памяти контролера - 34, формирует сигнал и подает его на управляющий вход второго управляемого ключа - 33. Под действием этого сигнала разомкнутые контакты второго управляемого ключа - 33 замыкаются, и осуществляется подача переменного напряжения сети на входы - 1; 2 вентилятора - 32, который начинает «отсасывать» влажный воздух из внутренней полости металлического каркаса, при этом недостаток воздуха во внутренней полости металлического каркаса постоянно пополняется через отверстие - 36 из окружающего металлический каркас пространства. При снижении критического значения влажности внутри металлического каркаса до заранее заданного значения, сигнал с выхода датчика влажности - 31 снимается с соответствующих входов - 4; 5 контролера - 34, который, в свою очередь, снимает сигнал с управляющего входа второго управляемого ключа - 33, который размыкает своими контактами цепь подачи переменного напряжения на входы - 1; 2 вентилятора - 32, и он останавливается до наступления следующего значения критической влажности в металлическом каркасе. При этом, при каждом включении вентилятора - 32 происходит «отсасывание» влажного воздуха из внутренней полости металлического каркаса и обеспечивается таким образом поддерживание оптимального режима сушки высушиваемого материала.
Таким образом, предлагаемая сушильная камера, за счет размещения плоских инфракрасных излучателей параллельно внутренним поверхностям боковых сторон металлического каркаса и за счет теплоизолирующих и теплоотражающих слоев, обеспечивает при минимально возможных затратах электрической энергии, создание внутри металлического каркаса необходимого, оптимального теплового режима сушки высушиваемых материалов.
Поэтому предлагаемая сушильная камера займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.