УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ПЛОСКОГО КОМПОЗИТНОГО ЭЛЕМЕНТА

Область техники
Полезная модель относится к сушке твердых материалов, а именно к устройствам с поступательным перемещением высушиваемого материала, в частности к устройствам для сушки композитных материалов.
Уровень техники
Из уровня техники известны новые поколения волокнистых материалов, таких как сетки, ленты и ткани, выполненные из углеродного волокна, базальтового волокна, органического волокна, полиэфирного волокна, параарамидного волокна, метаарамидного волокна, полиакрилонитирильного волокна и стекловолокна. Для получения необходимых свойств указанные волокнистые материалы обрабатываются различными жидкими растворами с целью получения композиционных (композитных) материалов. Такими жидкими растворами являются связующие, в качестве которых используют эпоксидное связующее, полиэфирное связующее, винилэфирное связующее, связующее на основе полиуретана, связующее на основе термопластов, связующее на основе эластомеров, кремнийорганическое связующее, либо различные пропитывающие составы на основе латекса, и/или стирол-бутадиена, и/или акрилатов. При этом разница между связующими и пропитывающими составами заключается в том, что после пропитки связующим пропитанный материал может быть использован в технологических процессах, при которых протекает химическая реакция при формовании изделия, тогда как в случае с пропитывающим составом химических реакций нет, материал пропитывается для улучшения технологических и физических свойств: удобства монтажа, улучшения адгезии и т.д. Подобные материалы начинают получать широкое распространение в различных областях промышленности, поскольку они обладают рядом преимуществ по отношению к традиционным материалам (металлам и натуральным волокнам), такими как прочность при растяжении, низкий вес, коррозионная стойкость, срок службы. Также процесс высыхания жидких растворов без применения устройств для сушки не позволяет производить достаточное количество необходимых композитных материалов ввиду его низкой производительности.
Помимо этого, из уровня техники известна установка для пропитки и сушки углеродного материала, включающая корпус, в который подается нагретый воздух для высушивания подающегося непрерывно углеродного материала, и отвод насыщенного парами воздуха, при этом в отличии от предлагаемого устройства в качестве углеродного материала подаются гранулы или кусковое сырье, а их транспортировка внутри корпуса осуществляется на ленте. Известное устройство для сушки углеродного материала применяется в патенте на полезную модель РФ №101788, МПК F26B 17/04, 27.01.2011.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является устройство для пропитки и сушки теплостойкой ткани ТАФ, известное из патента на полезную модель РФ №43059, МПК F26B 13/00, В05С 1/04, 27.12.2004, включающее узлы размотки и намотки ткани, направляющие валки, узел пропитки, на выходе из которого расположена калибровочная фильера, и сушильную камеру с обогревателями, в котором сушильная камера установлена вертикально, в нижней части которой смонтирован приемный короб, обогреватели выполнены в виде коллекторов теплого воздуха и расположены под углом 12-16° к оси воздуховода с возможностью ориентации подачи теплого воздуха вверх. При этом благодаря направлению теплого воздуха под определенным углом к высушиваемой ткани достигается заявленный технический результат. Тогда как недостатками являются: большие внешние размеры устройства, в частности высота, при необходимости увеличения скорости высушивания, что при ограниченных возможностях производственной площадки по высоте перекрытия не всегда возможно; как следствие этого необходимость использовать большее количество материалов корпуса устройства при создании сушилки; низкая эффективность процесса высушивания ввиду подачи нагретого воздуха только в один объем корпуса, где установлены коллекторы; низкая температура сушки до 70°С, являющаяся недостаточной в ряде случаев.
Раскрытие полезной модели
Технический результат полезной модели заключается в снижении габаритов устройства для сушки плоского композитного элемента при одновременном увеличении эффективности процесса сушки.
Указанный технический результат достигается с помощью устройства для сушки плоского композитного элемента, включающего корпус, нагревательный блок в виде электрического нагревательного элемента, блок подачи плоского композитного элемента, блок управления, при этом в корпусе выполнена приточная вентиляция, согласно заявленному решению блок подачи выполнен внутри корпуса и задает плоскому композитному элементу зигзагообразное движение, таким образом, что приточная вентиляция подает воздух в объем, образованный нижней и верхней частями просушиваемого плоского композитного элемента и боковыми стенками корпуса, а также в корпусе выполнена вытяжная вентиляция.
Преимущественно плоский композитный элемент выполнен из плоского волокнистого элемента, обработанного жидким составом. При этом плоский волокнистый элемент может быть выполнен в виде сетки, или ленты, или ткани, которые могут состоять из углеродного, и/или базальтового, и/или органического, и/или полиэфирного, и/или параарамидного, и/или метаарамидного, и/или полиакрилонитирильного волокна, и/или стекловолокна. Кроме того, в качестве жидкого состава может использоваться связующее или пропитывающий состав. Так, в качестве связующего может быть использовано эпоксидное связующее, или полиэфирное связующее, или винилэфирное связующее, или связующее на основе полиуретана, и/или связующее на основе термопластов, и/или связующее на основе эластомеров, и/или кремнийорганическое связующее. А в качестве пропитывающего состава может быть использована композиция на основе латекса, и/или стирол-бутадиена, и/или акрилатов.
Помимо этого, корпус может быть выполнен из металлического профиля и стекломагнезитовых листов.
Также боковые стенки корпуса могут быть выполнены съемными и/или открываемыми.
Кроме того, в качестве электрического нагревательного элемента может быть использован по меньшей мере один трубчатый электронагреватель. При этом нагревательный блок может поднимать температуру в объеме корпуса от 40 до 180°С. Помимо этого, нагревательный блок может быть выполнен внутри корпуса и/или снаружи корпуса в дополнительном корпусе.
Помимо прочего, блок подачи плоского композитного элемента может включать в себя по меньшей мере два вала, которым может передаваться вращательное движение по крайней мере от одного электродвигателя.
Также приточная вентиляция может подать воздух через нагревательный блок.
Помимо этого, приточная вентиляция может подавать воздух в объем корпуса с помощью по меньшей мере одного приточного отверстия.
Помимо прочего, вытяжная вентиляция может отводить насыщенный парами высушиваемого материала воздух из объема корпуса с помощью по меньшей мере одного вытяжного отверстия.
Также приточно-вытяжная вентиляция может осуществляться принудительно с помощью по меньшей мере одного вентилятора, который может быть установлен перед нагревательным блоком либо на вытяжное отверстие.
Помимо этого, приточно-вытяжная вентиляция может осуществляться с помощью внешней центральной приточно-вытяжной вентиляции.
Кроме того, устройство может дополнительно включать в себя блок подачи плоского композитного элемента внутрь корпуса и/или блок приема плоского композитного элемента из корпуса. Так, блок подачи плоского композитного элемента внутрь корпуса может состоять из вала, на котором установлен рулон плоского волокнистого элемента, и/или стола для соединения между собой концов рулонов плоского волокнистого элемента, и/или счетчика метража, и/или подогреваемой ванны для жидкого состава, и/или отжимных валов. А блок приема плоского композитного элемента может состоять из отрезного стола и/или вала для намотки обработанного плоского композитного элемента, оснащенного по крайней мере одним электродвигателем.
В отличие от ближайшего аналога в устройстве для сушки плоского композитного элемента блок подачи выполнен внутри корпуса и задает плоскому композитному элементу зигзагообразное движение, таким образом, что приточная вентиляция подает воздух в объем, образованный нижней и верхней частями просушиваемого плоского композитного элемента и боковыми стенками корпуса, а также в корпусе выполнена вытяжная вентиляция, что приводит к более компактному расположению высушиваемого композитного материала в корпусе, что позволяет делать последний менее габаритным, а также к снижению энергозатрат ввиду отсутствия необходимости прогрева большого объема корпуса, что при одних и тех же мощностях нагревательных элементов приводит к увеличению эффективности процесса сушки.
Краткое описание ей
Сущность полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется чертежами и описанием.
На фиг. 1 показана схема устройства для сушки плоского композитного элемента.
На фиг. 2 показана схема устройства для сушки плоского композитного элемента с дополнительными блоками - блоком подачи плоского композитного элемента внутрь корпуса и блоком приема плоского композитного элемента из корпуса.
Осуществление полезной модели
Предлагаемое техническое решение полезной модели поясняется конкретными исполнениями предложенного устройства для сушки плоского композитного элемента, однако приведенные примеры не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.
Так, устройство для сушки плоского композитного элемента, схема которого рассмотрена на фиг. 1, включает корпус 101, выполненный из металлического профиля и стекломагнезитовых листов, нагревательный блок 102, в качестве которого использован трубчатый электронагреватель, плоский композитный элемент 103, в качестве которого использовано углеродное волокно, пропитанное эпоксидным связующим, блок подачи плоского композитного элемента внутри корпуса, выполненный в виде валов 104, блок управления 105, блок вентилятора 106, выполненного в виде канального вентилятора, маятниковая заслонка 107, сужающийся фронтальный туннель 108, отверстия приточной вентиляции 109, выполненные в виде горизонтальных прорезей, отверстия вытяжной вентиляции 110.
Устройство для сушки плоского композитного элемента, схема которого рассмотрена фиг. 1, имеет следующий порядок работы.
Просушиваемый плоский композитный элемент 103 устанавливается в корпус 101 путем снятия по меньшей мере одной боковой стенки корпуса 101 и установки просушиваемого плоского композитного элемента 103 между валов 104 в порядке, показанном на фиг. 1. После чего боковая стенка корпуса 101 устанавливается на место.
Затем с помощью блока управления 104, подключенного к электросети, осуществляется включение блока вентилятора 106, нагревательного блока 102 и электродвигателя (не показан), передающего вращательное движение валам 104 с помощью цепной передачи (не показана). Далее через маятниковую заслонку 107 блок вентилятора 106 подает воздух в нагревательный блок 102, затем нагретый от 40 до 180°С воздух подается далее в сужающийся фронтальный туннель 108, который с помощью отверстий приточной вентиляции 109 подается в объемы 111, образованные нижними и верхними частями просушиваемого плоского композитного элемента 103 и боковыми стенками корпуса (на фиг. 1 стрелками показано направление движения воздуха). При этом блок подачи задает просушиваемому плоскому композитному элементу 103 зигзагообразное движение с помощью вращающихся валов 104. Кроме того, с помощью отверстий вытяжной вентиляции 110 и избыточному давлению осуществляется отвод воздуха, насыщенного парами связующего после его прохождения сквозь плоский композитный элемент 103, из объема корпуса 101.
При этом описанная выше схема работы устройства для сушки плоского композитного элемента предполагает совместную установку с другими отдельными устройствами конвейера по производству плоского композитного элемента, предусматривающими непрерывную подачу пропитанного плоского композитного элемента 103 внутрь корпуса 101 и непрерывный прием просушенного плоского композитного элемента 103 из корпуса 101.
В то же время возможна совместная установка дополнительных блоков в рассматриваемое устройство - для подачи плоского композитного элемента 103 внутрь корпуса и для его приема из корпуса, такая схема устройства рассмотрена на фиг. 2.
Так, дополнительно к уже имеющимся элементам добавляется блок, который состоит из вала для установки рулона плоского волокнистого элемента 212, стола 213 для соединения между собой концов рулонов плоского волокнистого элемента, счетчика метража, осуществляющего подсчет отмотанного материала (не показан), подогреваемой ванны для жидкого состава 214, валов 215 для удержания плоского волокнистого элемента в ванне 214, отжимных валов 216. Кроме того, с другой стороны устройства для сушки плоского композитного элемента добавлен блок, состоящий из отрезного стола 217, вала 218 для намотки обработанного плоского композитного элемента 203 и электродвигателя 219.
Устройство для сушки плоского композитного элемента, схема которого рассмотрена фиг. 2, имеет следующий порядок работы.
Рулон плоского волокнистого элемента 203 устанавливается на вал 212, затем происходит отматывания необходимого для заправки плоского волокнистого элемента 203. Так, в случае продолжения уже имеющегося процесса сушки происходит соединение концов плоского волокнистого элемента 203 на столе 213 путем их сшивания или иного технологического процесса соединения. В случае же первичной подготовки установки к процессу сушки отматываемый плоский волокнистый элемент 203 последовательно устанавливают под отжимными валами 216 для удержания последнего в ванне 214. После чего плоский композитный элемент 203 устанавливают в корпус 201 путем снятия по меньшей мере одной боковой стенки корпуса 201 и установки просушиваемого плоского композитного элемента 203 между валов 204 в порядке, показанном на фиг. 2. После чего боковая стенка корпуса 201 устанавливается на место, а выходящий из корпуса с другой стороны конец плоского композитного элемента 203 устанавливают вдоль отрезного стола 217 и закрепляют на вале 218 для намотки обработанного плоского композитного элемента 203.
Затем с помощью блока управления 205, подключенного к электросети, осуществляется включение блока вентилятора 206, нагревательного блока 202 и электродвигателя 219, передающего вращательное движение валу 218, осуществляющего намотку обработанного плоского композитного элемента 203. Далее через маятниковую заслонку 207 блок вентилятора 206 подает воздух в нагревательный блок 202, затем нагретый от 40 до 180°С воздух подается далее в сужающийся фронтальный туннель 208, который с помощью отверстий приточной вентиляции 209 подается в объемы 211, образованные нижними и верхними частями просушиваемого плоского композитного элемента 203 и боковыми стенками корпуса (на фиг. 2 стрелками показано направление движения воздуха). При этом блок подачи задает просушиваемому плоскому композитному элементу 203 зигзагообразное движение с помощью вращающихся валов 204. Кроме того, с помощью отверстий вытяжной вентиляции 210 и избыточному давлению осуществляется отвод воздуха, насыщенного парами связующего после его прохождения сквозь плоский композитный элемент 203, из объема корпуса 201.
Реализация полезной модели возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов и материалов.
Проведенные патентные исследования показали, что совокупность существенных признаков полезной модели не известна из уровня техники.