СУШИЛЬНАЯ СИСТЕМА
DRYING SYSTEM

Изобретение относится к сушильным системам для сушки плит, в частности для сушки гипсокартонных плит.
Обшивочные листы из гипса широко используют в строительной промышленности, например для облицовки стен, потолков, лифтовых шахт и коридоров.
4
2
Используемый термин «гипс» относится к сульфату кальция в виде стабильного дигидрата (CaSO⋅2HO) и включает в себя природный минерал, эквиваленты, полученные синтетическим путем, и дигидрат, полученный в результате гидратации ангидрита или штукатурного гипса (полугидрата сульфата кальция).
Гипс можно дегидрировать для получения штукатурки, которую впоследствии можно регидратировать и заливать, формовать или придавать иную необходимую форму, например форму плиты.
Для использования в качестве штукатурки гипс, в целом, подготавливают путем перемалывания и обжига при относительно низкой температуре (примерно от 120 до 170°С), в целом, при атмосферном давлении. Это позволяет получать частично дегидрированный гипс, обычно в виде бета-модификации кристаллического полугидрата. Частично дегидрированный гипс может быть использован в качестве строительного или отделочного материала посредством смешивания его с водой для получения водного раствора алебастра, пасты или дисперсии, а затем выдерживания раствора до затвердевания в результате рекристаллизации из водной среды.
При производстве гипсовых плит раствор обычно наносят на основу, например на лист бумаги, и закрывают другой основой таким образом, чтобы раствор оказался проложенным между двумя основами. Затем такую слоистую конструкцию подают через пару формовочных пластин или валиков, которые определяют толщину плиты. После этого конструкцию подают по конвейерной линии для того, чтобы произошла гидратация и отверждение раствора алебастра. Отвердевшую конструкцию разрезают для получения множества плит заданной длины, которые подают в сушильную систему для выпаривания излишков воды.
Известны сушильные системы, имеющие каналы для подачи воздушного потока в продольном направлении системы, то есть в направлении подачи гипсовых плит.
Также известны сушильные системы, имеющие каналы, которые направляют воздушный поток к одной из поверхностей плиты. В подобных случаях поток следует по такой траектории, что на выходе из канала воздух стремится пройти вдоль поверхности плиты в поперечном направлении системы. Такие системы обычно имеют несколько каналов, которые разнесены по длине системы.
Сушильные системы обычно состоят из нескольких камер, каждая из которых подает поток подогретого воздуха, который направляется в сторону основных поверхностей плиты. В свою очередь, при прохождении через каждую из сушильных камер плита обычно опирается и перемещается посредством множества валиков. Таким образом, каждая плита проходит через температурный режим сушильной системы.
Желательно получить сушильную систему, которая обладает одним или несколькими из следующих свойств:
- сушка плит в системе осуществляется более равномерно;
- для системы требуется меньшее занимаемое пространство (то есть требуется меньшая площадь и/или меньшие сушильные камеры);
- система потребляет меньше электроэнергии.
Следовательно, в самом общем виде изобретение обеспечивает создание сушилки для сушки плит, имеющей по меньшей мере один канал для подачи воздушного потока в направлении одной из поверхностей плиты и выполненной таким образом, что, по меньшей мере, часть воздушного потока проходит поперек поверхности плиты вдоль продольной оси сушилки (в любом направлении вдоль ее оси). Согласно изобретению продольной осью сушилки считается ось, вдоль которой подается плита во время ее сушки. Предпочтительно воздушный поток преимущественно направляется вдоль этой оси.
Создание продольного воздушного потока поперек поверхности плиты позволяет высушивать плиту более равномерно, поскольку сокращается отклонение в расстоянии, которое воздушный поток проходит над разными частями поверхности плиты. Кроме того, посредством выравнивания воздушного потока с продольной осью сушилки можно увеличить продолжительность контакта между воздухом и находящейся снизу плитой, увеличив тем самым скорость высушивания.
Как правило, обеспечивают множество каналов, расположенных с интервалами вдоль продольного направления сушилки. Сушилка выполнена таким образом, что воздух, выходящий из канала, втягивается в пространство между соседними каналами, тем самым способствуя формированию продольного потока над поверхностями плит.
Согласно первому объекту изобретения сушилка для сушки плиты, имеющей две основные поверхности, расположенные противоположно друг другу, содержит:
валики для подачи плиты в продольном направлении сушилки, дополнительно предназначенные для поддержания плиты на опорной плоскости, включающей в себя продольное направление сушилки;
воздушно-приточные средства для направления воздушного потока к поверхностям плиты, включающие в себя нижний канал и верхний канал, проходящие поперечно продольному направлению сушилки, при этом нижний канал содержит множество отверстий для направления воздушного потока к нижней стороне плиты, а верхний канал содержит множество отверстий для направления воздушного потока к верхней стороне плиты;
причем суммарная площадь поперечного сечения верхнего и нижнего каналов в области их соответствующих отверстий для впуска воздушного потока составляет, по меньшей мере, 40% от единицы площади сушилки, при этом единица площади является площадью четырехугольника, имеющего:
одну сторону, длина которой равна расстоянию между осью валика, расположенного непосредственно перед нижним каналом, в направлении движения плиты, и осью валика, расположенного непосредственно после нижнего канала, в направлении движения плиты; и
другую сторону, длина которой равна расстоянию между крайним верхним участком верхнего канала и крайним нижним участком нижнего канала.
Предпочтительно суммарная площадь поперечного сечения верхнего и нижнего каналов составляет по меньшей мере 45% от единицы площади, более предпочтительно - по меньшей мере 50%.
Посредством обеспечения каналов увеличенного размера по сравнению с пространством, имеющимся между соседними валиками, зазоры между каналами и плитами могут быть уменьшены и/или размер поверхности канала, расположенного напротив соответствующей поверхности плиты, может быть увеличен, тем самым способствуя сосредоточению воздушного потока в продольном направлении сушилки.
Как правило, ширина нижнего канала в продольном направлении сушилки меньше ширины верхнего канала в продольном направлении сушилки. Это позволяет максимально увеличить поверхность каждого из каналов, расположенную напротив соответствующей поверхности плиты, тем самым дополнительно способствуя увеличению воздушного потока. Ширина нижнего канала ограничена наличием валиков, которые поддерживают плиту, при этом наличие валиков не влияет на ширину верхнего канала.
Обычно каждый из каналов имеет плоскую поверхность, обращенную по направлению к опорной плоскости. Например, каждый из каналов может иметь, по существу, прямоугольное поперечное сечение со скругленными углами.
Обычно нижний и верхний каналы имеют одинаковую площадь поперечного сечения на заданном расстоянии в поперечном направлении сушилки. Это позволяет добиться одинаковых скоростей сушки верхней и нижней поверхностей плиты, поскольку на них подаются одинаковые воздушные потоки.
В целом, ширина нижнего канала в продольном направлении сушилки составляет менее 90% от ширины верхнего канала в продольном направлении сушилки, предпочтительно менее 80%, более предпочтительно - менее 75%.
Предпочтительно сушилка содержит панель, которая выровнена с продольным направлением сушилки и пересекает опорную плоскость. Такая панель обычно обеспечена у нижних по потоку концов каналов (нижний по потоку конец канала является наиболее удаленным от отверстия канала для впуска воздуха). Часто используют дополнительную панель, расположенную у верхних по потоку концов каналов. Такие панели препятствуют выходу воздуха в боковом направлении сушилки (то есть в поперечном направлении сушилки), тем самым, способствуя созданию воздушного потока вдоль поверхностей плит в продольном направлении сушилки.
Предпочтительно панель выполнена в виде непрерывной пластины, проходящей по всей длине сушилки. Обычно площадь поперечного сечения одного или обоих, нижнего и верхнего, каналов уменьшается в поперечном направлении сушилки, по меньшей мере, на части длины канала. Такое уменьшение предпочтительно происходит в направлении течения воздушного потока по каналу. Предпочтительно один или оба канала постепенно сужаются в направлении ниже по потоку. Таким образом, снаружи каналов создается трехмерное пространство, поперечное сечение которого сужается в противоположном направлении. Такая сужающаяся конструкция позволяет уменьшить перепад давлений по длине одного или более каналов.
Перепад давлений по длине каналов обычно создает течение воздуха снаружи канала, следующего от отверстий с относительно высоким давлением к отверстиям с относительно низким давлением. То есть воздух, выходящий из каналов, обычно проходит вдоль внешней поверхности каналов в направлении, поперечном направлению сушилки.
Таким образом, за счет уменьшения градиента давления можно создавать воздушный поток в продольном направлении сушилки.
В целом, отверстия в нижнем канале распределены вдоль боковых участков канала. Например, по меньшей мере, 90% (предпочтительно 95%) из множества отверстий, выполненных в нижнем канале, могут быть распределены в пределах двух областей, проходящих по длине канала, причем области расположены на боковых участках канала и разделены центральной полосой, занимающей, по меньшей мере, 55% (предпочтительно 65%) ширины канала. Такая конструкция способствует созданию воздушного потока в продольном направлении сушилки.
В целом, сушилка содержит множество рядов валиков, каждый из рядов образует соответствующую опорную плоскость и взаимосвязан с воздушно-приточными средствами для направления воздушного потока в сторону соответствующей опорной плоскости. Таким образом, сушилка обеспечивает несколько уровней сушки, что позволяет одновременно сушить несколько плит. В этом случае единица площади обычно соответствует размеру повторяющегося блока сушилки, то есть, например, площади четырехугольника, имеющего один валик в каждом из его углов и охватывающего верхний канал и нижний каналы.
В целом, сушилка является частью более крупной сушильной системы, содержащей несколько сушилок. В этом случае каждая из сушилок находится в соответствующей сушильной камере, а система выполнена таким образом, что плиты, в свою очередь, подаются через сушильные камеры. Сушильная система, в целом, выполнена с возможностью сушки плит в соответствии с заданным температурным режимом. Таким образом, плиты могут сначала проходить через зону предварительной сушки, в которой приточный воздушный поток подогревается, например, теплообменником и в котором происходит предварительная сушка плиты при умеренной температуре. Впоследствии плиты могут проходить через центральную зону сушки, в которой за счет использования газовых горелок создается более высокая температура. Затем может следовать зона окончательной обработки, в которой остатки воды в плитах удаляются посредством умеренного нагрева (создаваемого, например, теплообменником).
Повышение эффективности сушки, которое может быть достигнуто индивидуальными сушилками согласно первому объекту изобретения, может уменьшить температуру, необходимую для сушки плит, по меньшей мере, в отдельных секциях сушильной системы. В этом случае можно нагревать одну часть сушильной системы за счет тепловой энергии, рекуперируемой из другой части системы. Например, тепловая энергия может быть рекуперирована из выпускной системы сушильной камеры в центральной зоне сушки и использована в зоне окончательной обработки, имеющей более низкую температуру сушки.
Таким образом, согласно второму объекту изобретения сушильная система содержит сушилку согласно первому объекту изобретения и выполнена таким образом, что воздушный поток, направляемый воздушно-приточными средствами, нагревается посредством тепловой энергии, рекуперируемой из выпускного канала, обеспеченного в системе.
Обычно система содержит тепловой насос для передачи тепловой энергии из выпускной системы в воздушный поток. Использование теплового насоса также позволяет увеличить рекуперацию воды из выпускной системы для ее повторного использования в других частях системы или в других частях более крупной установки, в которую входит система.
Согласно третьему объекту изобретения сушилка для сушки плиты, имеющей две основные поверхности, расположенные противоположно друг другу, содержит:
средства подачи для подачи плиты в продольном направлении сушилки, дополнительно предназначенные для поддержания плиты на опорной плоскости, включающей в себя продольное направление сушилки;
воздушно-приточные средства для направления воздушного потока к, по меньшей мере, одной из основных поверхностей плиты, и
средства управления воздушным потоком, содержащие панель, которая выровнена с продольным направлением сушилки и пересекает опорную плоскость, причем панель предназначена для усиления воздушного потока в продольном направлении сушилки.
Обычно воздушно-приточные средства содержат канал, проходящий поперечно продольному направлению плиты, канал содержит множество отверстий для направления воздушного потока в сторону плиты. В целом, панель расположена внутри сушилки, у нижнего по потоку конца канала. Может быть использована дополнительная панель, расположенная у верхнего по потоку конца канала.
Обычно площадь поперечного сечения канала уменьшается в поперечном направлении сушилки. Поэтому канал может сужаться, например, в направлении канала ниже по потоку.
Сушилка согласно третьему объекту изобретения может содержать один или более дополнительных признаков сушилки согласно первому объекту изобретения.
Согласно четвертому объекту изобретения сушилка для сушки плиты, имеющей две основные поверхности, расположенные противоположно друг другу, содержит:
средства подачи для подачи плиты в продольном направлении сушилки, дополнительно предназначенные для поддержания плиты на опорной плоскости, включающей в себя продольное направление сушилки; и
воздушно-приточные средства для направления воздушного потока к, по меньшей мере, нижней стороне плиты, включающие в себя канал, проходящий поперечно продольному направлению плиты и снабженный множеством отверстий для направления воздушного потока к нижней стороне плиты;
причем, по меньшей мере, 90% отверстий распределено в пределах двух проходящих по длине канала областей, расположенных на боковых участках канала и разделенных центральной полосой, занимающей, по меньшей мере, 55% ширины канала,
Посредством расположения отверстий рядом с боковыми сторонами канала воздух, выходящий из отверстий, направляется вниз по боковым сторонам канала, а не по длине канала. Это способствует созданию воздушного потока, проходящего, в целом, в продольном направлении сушилки.
Сушилка согласно четвертому объекту изобретения может содержать один или более дополнительных признаков сушилки согласно первому объекту изобретения.
Согласно пятому объекту изобретения сушильная система содержит сушилку согласно третьему или четвертому объектам изобретения и выполнена таким образом, что воздушный поток, направляемый воздушно-приточными средствами, нагревается посредством тепловой энергии, рекуперируемой из выпускного канала, обеспеченного в системе.
Далее изобретение будет раскрыто на примере со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показана сушильная система согласно первому варианту осуществления второго объекта изобретения, схематический вид в плане;
на фиг. 2 - сушилка согласно первому варианту осуществления первого объекта изобретения, схематический вид в разрезе;
на фиг. 3 - схематический вид в разрезе по линии Α-A на фиг. 2 с несколькими уровнями сушки.
Как показано на фиг. 1, сушильная система 10 содержит несколько сушильных камер 12, расположенных последовательно. В свою очередь, гипсокартонные плиты, которые должны быть высушены, проходят через данную последовательность, начиная с области 14 предварительной сушки, прежде чем они попадают в область 16 основной сушки и зону 18 окончательной обработки.
Нагрев области 16 основной сушки осуществляют посредством газовых горелок, тогда как камеры в области 14 предварительной сушки и в области 18 окончательной обработки нагревают посредством теплообменников. Теплообменники используют тепло, рекуперируемое из выпускной системы области 16 основной сушки. Тепловая энергия может быть рекуперирована из выпускной системы области 16 основной сушки посредством использования теплового насоса 22.
Как показано на фиг. 2 и 3, сушилка содержит валики 30а, 30b, на которые опирается гипсокартонная плита и которые обеспечивают ее перемещение через сушилку (например, слева направо по фиг. 2). Валики расположены в виде нескольких рядов 30, каждый из рядов валиков определяет отдельную плоскость для поддержания соответствующей плиты. Группа из четырех валиков 30а, 30b, 30с и 30d определяет единицу площади, с которой сравнивают площади поперечного сечения сопловых коробов.
Нижние сопловые коробы 34 обеспечивают воздушные каналы для подачи подогретого воздуха к нижней стороне соответствующей гипсокартонной плиты 32 через отверстия 36, 38. Верхние сопловые коробы 40 обеспечивают воздушные каналы для подачи подогретого воздуха к верхней стороне соответствующей гипсокартонной плиты 32 через отверстия 42, 44. Отверстия выполнены на поверхности соответствующего соплового короба, обращенного в сторону высушиваемой плиты. Верхний и нижний сопловые коробы выровнены с валиками 30а, 30b таким образом, чтобы они проходили в поперечном направлении сушилки (то есть в плоскости фиг. 2).
Выражения «нижний сопловый короб» и «верхний сопловый короб» указывают на положение соплового короба относительно плиты, обдуваемой воздушным потоком из такого соплового короба.
Верхний и нижний сопловые коробы 34, 40, каждый, содержат ряд из множества отверстий, ряд из множества отверстий проходит по длине соответствующего соплового короба. Отверстия выполнены на поверхности соплового короба, которая расположена противоположно соответствующей плите.
Кроме того, сопловый короб имеет боковые стороны, проходящие от соответствующей плиты по направлению к задней поверхности соплового короба.
По меньшей мере, 90% отверстий, выполненных в нижнем сопловом коробе 34, расположены в пределах 30 мм от боковых сторон соплового короба. Таким образом, по меньшей мере, 90% отверстий расположены в пределах двух областей, проходящих рядом с боковыми сторонами соплового короба, а ширина каждой из областей составляет около 18% от общей ширины соплового короба. Подобное расположение обеспечивает направление потока воздуха, выходящего из отверстий 36, 38, в сторону валиков и вниз вдоль боковых сторон соплового короба. То есть воздух, выходящий из отверстий нижнего соплового короба 34, сначала следует, в целом, в продольном направлении сушилки, а не по длине сопловых коробов.
Верхние сопловые коробы примерно на 40% шире нижних сопловых коробов и, следовательно, охватывают большую площадь гипсокартонной плиты 32. Такая конструкция обеспечивает направление воздуха, выходящего из отверстий 42, 44, в сторону ближайшего края верхнего соплового короба и вверх вдоль боковых сторон соплового короба. То есть воздух, выходящий из отверстий верхнего соплового короба, сначала следует, в целом, в продольном направлении сушилки, а не по длине сопловых коробов.
Ширину нижних сопловых коробов 34 выбирают таким образом, чтобы каждый из них помещался между парой соседних валиков 30, 30b.
Высота верхних сопловых коробов 40 меньше высоты нижних сопловых коробов 34, за счет этого площадь поперечного сечения верхнего и нижнего сопловых коробов одинакова. Это обеспечивает равномерное распределение воздуха как по верхней, так и по нижней поверхностям плиты.
Как показано на фиг. 3, верхний и нижний сопловые коробы 40, 34 выровнены с валиками 30 и, следовательно, проходят поперечно направлению подачи гипсокартонных плит 32. Воздух заходит в сопловые коробы через отверстия 50 для впуска воздуха, проходит вдоль сопловых коробов и направляется в сторону гипсокартонных плит 32 через множество отверстий, расположенных на поверхности соплового короба, противоположной соответствующей гипсокартонной плите. Верхний и нижний сопловые коробы сужаются по мере удаления от отверстий 50 для впуска воздуха, то есть в направлении ниже по потоку. Между тем, поверхность соплового короба, противоположная соответствующей гипсокартонной плите, остается выровненной с гипсокартонной плитой.
Сужение верхнего и нижнего сопловых коробов 34, 40 позволяет уменьшить перепад давлений по длине сопловых коробов, уменьшая тем самым количество воздуха, выходящего из сопловых отверстий, стремящегося следовать снаружи по длине соплового короба. За счет уменьшения подобного эффекта предлагаемая конструкция создает воздушный поток, который, в целом, следует в продольном направлении сушилки.
В направлении движения гипсокартонной плиты, то есть в плоскости фиг. 3 и поперечно сопловым коробам 34, 40, у нижнего по потоку конца сопловых коробов установлен экран 54. Экран 54 позволяет предотвратить выход воздуха из сушилки в продольном направлении валиков 30. Таким образом, наличие экрана позволяет уменьшить воздушный поток по длине сопловых коробов и увеличить воздушный поток, следующий, в целом, в продольном направлении сушилки.