УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ПОРОШКООБРАЗНОГО СВЯЗУЮЩЕГО

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для нагрева порошкообразного связующего (биндера), наносимого на непрерывный углеродный материал при его перемещении в процессе изготовления препрегов, используемых для конструкционных изделий, и может найти применение в аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и других отраслях промышленности.
Устройство для нагрева предназначено для использования в составе установки для изготовления препрегов на основе тканей или лент из углеродного волокна. Посредством данной установки на узле 1 размотки осуществляют размотку непрерывного углеродного материала, далее посредством устройства 2 для нанесения порошкообразного связующего осуществляют дозирование и равномерное нанесение порошкообразного связующего на обрабатываемый материал, затем посредством устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего осуществляют нагрев нанесенного на непрерывный углеродный материал порошкообразного связующего до температуры его расплавления, обжимным устройством 4 осуществляют площение расплавленного связующего и нанесение защитной пленки на обрабатываемый материал, устройством 5 резки - продольную резку материала на ленты заданной ширины и равномерную намотку обработанного материала в рулон посредством узла 6 намотки (фиг. 1).
Из уровня техники известно устройство для нагрева порошкообразного связующего, которое используется в составе установки для изготовления препрегов, которое содержит корпус с горизонтально установленной по меньшей мере одной рамой со смонтированными на ней инфракрасными нагревательными элементами (RU 106897, C08J 5/24, 27.07.2011).
Недостатком описанного в патенте RU 106897 устройства является то, что инфракрасные нагревательные элементы обладают большой инерцией, что определяет длительное время их выхода на режим и длительное время их остывания после прекращения питания. Поэтому при технической необходимости прерывания процесса невозможно осуществить быстрое прерывание теплового потока на непрерывный углеродный материал с нанесенным на него порошкообразным связующим. Также недостатком является то, что при включении инфракрасных нагревательных элементов и выходе их на рабочий режим происходит «паразитный» нагрев конструкции устройства для нагрева порошкообразного связующего. При этом, при необходимости обработки более узкого непрерывного углеродного материала часть инфракрасных нагревательных элементов работает в холостую, что необоснованно уменьшает их ресурс, при этом осуществляется «паразитный» нагрев устройства для нагрева порошкообразного связующего и окружающего воздуха.
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства для нагрева порошкообразного связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал, обеспечивающего устранение указанных выше недостатков.
Технический результат достигается тем, что устройство для нагрева порошкообразного связующего содержит корпус, в котором горизонтально установлены рамы со смонтированным в них множеством керамических инфракрасных нагревательных элементов, при этом каждая из рам закрыта с наружной стороны теплозащитным экраном и установлена в корпусе с возможностью поворота на 180°, а каждый из множества керамических инфракрасных нагревательных элементов смонтирован с возможность индивидуального включения.
При этом в предпочтительном исполнении указанное устройство может быть снабжено дополнительными теплозащитными экранами, закрепленными на корпусе с двух сторон относительно рамы.
Также в предпочтительном исполнении указанное устройство снабжено по меньшей мере одним направляющим валком, установленным в корпусе под рамой.
Такое выполнение устройства для нагрева порошкообразного связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал, обеспечивает расплавление порошкообразного связующего при перемещении непрерывного углеродного материала, при этом, в случае экстренной остановки работы устройства для нагрева порошкообразного связующего за счет того, что рама с множеством керамических инфракрасных нагревательных элементов установлена в корпусе с возможностью поворота на 180° (керамическими инфракрасными нагревательными элементами вверх), осуществляется быстрое прерывание теплового потока, направленного на нанесенное на непрерывный углеродный материал порошкообразное связующее, что позволит уменьшить «паразитный» нагрев конструкции указанных устройства и материала при остывании керамических инфракрасных нагревательных элементов, либо при выходе керамических инфракрасных нагревательных элементов на рабочий режим при включении указанного устройства. А также, за счет того, что каждый из множества инфракрасных керамических нагревательных элементов смонтирован с возможностью индивидуального включения, при изменении ширины непрерывного углеродного материала обеспечивается включение только тех инфракрасных керамических нагревательных элементов (и передача от них теплового потока), которые расположены над проходящим под ними непрерывным углеродным материалом.
Вышеизложенные особенности и преимущества конструкции предлагаемого устройства для нагрева порошкообразного связующего будут понятны из последующего описания предпочтительного примера его осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:
на фиг. 1 представлена схема установки для изготовления препрегов на основе тканей или лент из углеродного волокна, в которой используется устройство для нагрева порошкообразного связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал, в соответствии с предложенной полезной моделью;
на фиг. 2 представлен общий вид в аксонометрической проекции устройства для нагрева порошкообразного связующего, нанесенного на углеродный материал, в соответствии с предложенной полезной моделью;
на фиг. 3 - общий вид в аксонометрической проекции устройства для нагрева порошкообразного связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал, с отсоединенным теплозащитным экраном, в соответствии с предложенной полезной моделью;
на фиг. 4 - общий вид в аксонометрической проекции рам с размещенными в них керамическими инфракрасными элементами с частичным разрезом, в соответствии с предложенной полезной моделью.
Устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал 7, такой как ткань или лента из углеродного волокна, содержит корпус 8, имеющий стойки 9 и 10, жестко связанные между собой, например, поперечными распорками 11.
В верхней части корпуса 8 между стойками 9, 10 горизонтально установлены рамы 12, которые располагаются последовательно по ходу перемещения непрерывного углеродного материала 7 через устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего. В каждой из рам 12 с нижней ее стороны смонтировано множество керамических инфракрасных нагревательных элементов 13, каждый из которых соединен с источником электрического тока с возможностью индивидуального включения. Керамические инфракрасные нагревательные элементы 13 при их включении создают равномерный тепловой поток, а ширина устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего определяется числом и габаритами примененных керамических инфракрасных нагревательных элементов 13.
Преимуществом керамических инфракрасных нагревательных элементов 13 по сравнению с другими нагревательными элементами является то, что они имеют большой ресурс, небольшие габариты, небольшое энергопотребление, а выход из строя единичного керамического инфракрасного нагревательного элемента 13 в процессе работы устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего не приводит к экстренной остановке и выбраковке нагреваемого материала, а лишь снижает скорость продвижения непрерывного углеродного материала 7 через устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего.
Каждая из рам 12 с наружной стороны закрыта теплозащитным экраном 14 для защиты от «паразитного» нагрева.
Каждая из рам 12 установлена в корпусе 8 с возможностью поворота на 180°. Поворот каждой из рам 12 осуществляется посредством соответствующего поворотного пневмоцилиндра (на фигурах не показан), который может быть размещен в одной из стоек 9 (10) корпуса 8.
К стойкам 9, 10 корпуса 8 с двух сторон относительно рам 12 прикреплены дополнительные теплозащитные экраны 15 и 16 для защиты от «паразитного» нагрева предыдущего 2 и следующего 4 устройств в установке для изготовления препрегов на основе тканей или лент из углеродного волокна.
В корпусе 8 под рамами 12 с керамическими инфракрасными нагревательными элементами 13 размещен направляющий валок 17 для поддержания непрерывного углеродного материала 7 при его перемещении в процессе работы указанного устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего. При этом устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего может быть выполнено и без направляющего валка 17. В таком случае, в установке для изготовления препрегов на основе тканей или лент из углеродного волокна перед и за устройством 3 для нагрева порошкообразного связующего расположены соответствующие поддерживающие валковые узлы.
Перед началом работы устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего в зависимости от ширины непрерывного углеродного материала 7 включают только те керамические инфракрасные нагревательные элементы 13, которые расположены над непрерывным углеродным материалом 7, другие керамические инфракрасные нагревательные элементы 13 остаются в выключенном состоянии. Это позволит увеличить ресурс керамических инфракрасных нагревательных элементов 13, уменьшить «паразитный нагрев» устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего и окружающего воздуха, а также повысить энергоэффективность.
Непрерывный углеродный материал 7, такой как ткань или лента из углеродного волокна, с нанесенным на него порошкообразным связующим перемещается с постоянной скоростью под рамами 12 с размещенными в них керамическими инфракрасными нагревательными элементами 13. Указанный непрерывный углеродный материал 7 опирается на направляющий валок 17 или валковые узлы установки для изготовления препрегов. Порошкообразное связующее, нанесенное на непрерывный углеродный материал 7, под воздействием теплового потока от керамических инфракрасных нагревательных элементов 13 нагревается до температуры расплавления. Регулировка температуры нагрева непрерывного углеродного материала 7 осуществляется изменением скорости его прохождения через устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего.
Для увеличения ресурса и уменьшения потребной мощности каждого из керамических инфракрасных нагревательных элементов 13 в корпусе 8 последовательно по маршруту следования непрерывного углеродного материала 7 устанавливают две рамы 12 с множеством керамических инфракрасных нагревательных элементов 13.
При остановке непрерывного углеродного материала 7 для быстрого прерывания теплового потока на него, а также для уменьшения паразитного нагрева конструкции устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего и указанного непрерывного углеродного материала 7 при выходе керамических инфракрасных нагревательных элементов 13 на рабочий режим, либо при остывании керамических инфракрасных нагревательных элементов 13, рамы 12, в которых установлены керамические инфракрасные нагревательные элементы 13, поворачивают от проходящего под ними непрерывного углеродного материала 7 с нанесенным на него порошкообразным связующим при помощи поворотных пневмоцилиндров на 1800 (керамическими инфракрасными нагревательными элементами 13 вверх).
Таким образом, описанное выше устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего обеспечивает расплавление порошкообразного связующего, нанесенного на непрерывный углеродный материал 7 при его непрерывном перемещении, при этом указанное устройство 3 для нагрева порошкообразного связующего имеет:
- уменьшенные габариты, т.к. керамические инфракрасные нагревательные элементы 13 создают равномерный тепловой поток, а ширина указанного устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего определяется числом и габаритами примененных керамических инфракрасных нагревательных элементов 13, которое может быть подобрано при проектировании устройства,
- повышенную энергоэффективность устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего, что обусловлено тем, что керамические инфракрасные нагревательные элементы 13 имеют выраженную направленность теплового потока, что позволяет направить большую часть теплового потока на нагреваемый непрерывный углеродный материал 7 с нанесенным на него порошкообразным связующим без применения отражателя, это уменьшает потребную электрическую мощность сборки с керамическими инфракрасными нагревательными элементами 13; а также за счет возможности индивидуального включения керамических инфракрасных нагревательных элементов 13 реализуется возможность задействовать только те керамические инфракрасные нагревательные элементы 13, которые располагаются непосредственно над обрабатываемым материалом;
- улучшенные эксплуатационные свойства устройства 3 для нагрева порошкообразного связующего, что обусловлено тем, что керамические инфракрасные нагревательные элементы 13 имеют высокий ресурс; а также тем, что при выходе из строя одного керамического инфракрасного нагревательного элементов 13 не происходит остановка линии (и соответственно, выбраковка материала), а падает скорость обработки, что позволяет произвести ремонт устройства после штатной остановки линии (при окончании обрабатываемого материала).
Следует отметить, что заявленная полезная модель не ограничена частными случаями ее реализации, раскрытыми в описании. Возможны также иные формы исполнения рассмотренного устройства в объеме приведенных существенных признаков заявленной полезной модели.