СУШИЛЬНО-ВУЛКАНИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
DRYING-VULCANISING DEVICE FOR RUBBER ARTICLES

Изобретение относится к производству резиновых изделий и может быть использовано, в частности, для изготовления маканых изделий из латекса.
Известно устройство [1] для непрерывной вулканизации резиновых изделий в псевдоожиженном слое мелкозернистых частиц твердого материала, который используется как греющий теплоноситель. Подвод теплоты от псевдоожиженного слоя к изделиям в устройстве характеризуется высокой интенсивностью. Это обеспечивает компактность устройства. Недостатком является возможность повреждения вулканизируемых изделий при динамических воздействиях на них со стороны частиц мелкозернистого материала, активно перемещающихся в псевдоожиженном слое. Псевдоожижающий газовый агент выходит из устройства с температурой, близкой по величине к температуре вулканизации изделий, и это обусловливает низкую энергетическую эффективность термической их обработки в псевдоожиженном слое. В устройстве [2] непрерывная вулканизация изделий, размещенных на транспортере, осуществляется в камере с газовой средой. В данном устройстве возможность повреждения изделий в процессе вулканизации исключается, но она остается при выгрузке готовых изделий в приемник с помощью механического сбрасывателя, являющегося элементом устройства. Кроме того, отсутствие принудительной циркуляции газовой среды в камере приводит к низкой интенсивности тепло- и массообменных процессов при высушивании и вулканизации изделий. Это отрицательно сказывается на показателях компактности устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для непрерывной сушки и вулканизации резиновых изделий, содержащее тоннель с диафрагмами на торцах, тяговую цепь конвейера, нагреватели, вентилятор, циркуляционные воздуховоды, дроссельные заслонки на воздуховодах [3] - прототип. В качестве сушильного агента и греющего теплоносителя в устройстве используется воздух, который при помощи вентилятора циркулирует через тоннель, где расположены обрабатываемые изделия, калорифер и система трубопроводов, образующих в совокупности замкнутый циркуляционный контур. Воздух при обтекании обрабатываемых изделий не оказывает на них повреждающего воздействия.
В известном устройстве теплота к изделиям передается только путем конвективного обмена, имеющего сравнительно невысокую интенсивность, и это приводит к повышенным габаритам устройства. Недостатком является и то, что участок тоннеля, на котором идет вулканизация изделий, работает по неэффективной в теплотехническом отношении схеме прямотока. Установка не имеет в своем составе элементов для организованного удаления из тоннеля паров влаги, образующихся при сушке изделий. Аккумулированная в процессе нагрева обработанными изделиями и их нагретыми формами теплота в установке не используется. Отсутствует возможность регулирования температурного и теплового режимов обработки изделий на участках по длине тоннеля.
Задача настоящего изобретения - повышение энергоэффективности, интенсивности теплопередачи и уменьшение габаритов устройства, а также обеспечение организованного удаления образующихся при сушке изделий паров влаги и возможности регулирования тепловых потоков на участках по длине тоннеля.
Поставленная задача решается тем, что сушильно-вулканизационное устройство для резиновых изделий, содержащее тоннель с диафрагмами на торцах, тяговую цепь конвейера, нагреватели, вентилятор, циркуляционные воздуховоды, дроссельные заслонки на воздуховодах, выполнено так, что нагреватели состоят из набора трубчатых панелей коллекторного типа, размещенных в тоннеле, между смежными трубами панелей имеются приварные проставки, панели образуют одну или несколько секций, расположенных в средней части длины тоннеля, дополнительно установлены подающий и сбросной воздуховоды.
В отличие от известного устройства, размещение нагревателей непосредственно в тоннеле позволяет дополнительно к конвективному использовать лучистый перенос теплоты к обрабатываемым изделиям. Для интенсификации лучистого теплообмена между изделиями и нагревателями последние выполнены в виде трубчатых панелей коллекторного типа. В трубах панелей циркулирует греющий теплоноситель, преимущественно водяной пар. Размещение между смежными трубами панелей приварных проставок обеспечивает равномерное распределение плотности теплового потока излучением по площади панелей. Все это в совокупности приводит к повышенной интенсивности теплопереноса и создает предпосылки для уменьшения габаритов устройства.
Наличие в предлагаемом устройстве подающего и сбросного воздуховодов дает возможность обеспечивать и регулировать подачу свежего воздуха в тоннель и выпуск из тоннеля паров удаленной из обрабатываемых изделий влаги. При этом устраняется неорганизованный выход паров в атмосферу производственного помещения через щели и неплотности диафрагм на торцах тоннеля. Уменьшается парциальное давление паров в сушильном агенте, что способствует ускорению высушивания обрабатываемых изделий.
Размещение секций панелей нагревателей в средней части тоннеля повышает энергоэффективность производства изделий. В приторцевых зонах, не имеющих нагревательных панелей, с одной стороны тоннеля осуществляется утилизация части теплоты сушильного агента путем передачи этой теплоты вводимым в тоннель изделиям с формами, а с другой его стороны утилизируется теплота нагретых изделий и форм путем ее передачи свежему воздуху, поступающему в тоннель.
Секционирование панелей нагревателей обеспечивает возможность регулирования тепловых потоков на участках по длине тоннеля в соответствии с требованиями технологии обработки изделий. Регулирование осуществляется путем изменения давления греющего водяного пара при его вводе в каждую из секций.
Таким образом, отличительные признаки изобретения позволяют решить поставленную задачу.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».
В известных устройствах непрерывной вулканизации резиновых изделий [1, 2] не использована наиболее эффективная в теплотехническом отношении противоточная схема движения обрабатываемых изделий и паровоздушной среды, как в предлагаемом техническом решении. В составе устройств отсутствуют структурные элементы для утилизации теплоты паровоздушной среды и обработанных изделий с формами.
Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения «существенные отличия».
На фиг. 1 показана схема сушильно-вулканизационного устройства для резиновых изделий; на фиг. 2 - поперечный разрез тоннеля устройства; на фиг. 3 - выносной элемент I на фиг. 2; на фиг. 4 - вид A на фиг. 3; Вх и Вых - вход и выход обрабатываемых изделий с формами соответственно; П - греющий водяной пар; К - конденсат греющего пара.
Сушильно-вулканизационного устройство для резиновых изделий имеет тоннель 1 с диафрагмами 2 на торцах, тяговую цепь 3 конвейера, нагреватели 4 и вентилятор 5. Тракт движения воздуха, кроме тоннеля 1 и вентилятора 5, включает в себя подающий 6 и рециркуляционный 7 воздуховоды для подачи в тоннель 1 соответственно свежего и рециркуляционного воздуха, отсасывающий циркуляционный воздуховод 8, сбросной воздуховод 9. Воздуховоды 7 и 9 оборудованы дроссельными заслонками 10 для регулирования подачи воздуха на рециркуляцию и выброс в окружающую среду.
Нагреватели 4 состоят из набора трубчатых панелей 11 коллекторного типа. Между смежными трубами 12 панелей 11 размещены приварные проставки 13. Панели 11 секционированы (на фиг. 1 показаны три секции) и установлены в средней части длины тоннеля 1. Каждая секция имеет свой ввод 14 греющего водяного пара, поступающего по общему паропроводу 15. Вводы 14 оборудованы регуляторами давления пара 16. Выводы конденсата 17 из секций панелей 13 оснащены конденсатоотводчиками 18.
Панели 11 размещены возле стен тоннеля 1 и вертикальными рядами в его объеме. Между вертикальными рядами панелей 11 расположены ряды обрабатываемых изделий с формами 19. Формы 19 через стойки 20 закреплены на балках-основаниях 21. Концы балок-оснований 21 имеют подвесы 22 для соединения с траверсами 23. Траверсы 23 через подвесы 24 соединены с тяговой цепью 3 конвейера. По длине тоннеля 1 размещено несколько секций изделий с формами 19, каждая из которых по длине ограничена длиной балок-оснований 21 (на фиг. 2 секция содержит пять балок-оснований и соответственно пять рядов изделий с формами).
Устройство работает следующим образом.
Движение обрабатываемых изделий с формами 19 осуществляется через тоннель 1 циклично, с шагом кратным длине балок-оснований 21. В период движения диафрагмы 2 на торцах тоннеля 1 открыты, в период прекращения движения закрыты. Встречно движению изделий с формами 19 в тоннеле 1 перемещается свежий воздух от места его ввода из воздуховода 6 и рециркуляционный воздух, поступающий из воздуховода 7. Свежий воздух охлаждает обработанные изделия с формами 19 перед их выводом из тоннеля 1 и это позволяет возвратить с подогретым воздухом часть содержащейся в изделиях и формах 19 теплоты в зону вулканизации. Подогретый свежий воздух догревается до заданной технологией обработки изделий температуры, вступая по пути следования в непосредственный контакт с нагревателями 4. При обтекании нагретым воздухом изделий и форм 19 идет процесс конвективного теплообмена и нагрев изделий и форм. Основная же часть теплоты, необходимой для сушки и вулканизации изделий, передается к их поверхности излучением от панелей 11.
На необогреваемом участке тоннеля 1 со стороны выхода потока воздуха с парами испаренной влаги содержащаяся в потоке теплота передается вводимым в тоннель 1 изделиям с формами 19. После завершения процесса утилизации теплоты потока воздуха он выводится из тоннеля 1 и через воздуховод 8 поступает к вентилятору 5. На стороне нагнетания вентилятора 5 часть потока воздуха сбрасывается в окружающую среду через сбросной воздуховод 9, а оставшаяся часть потока направляется в тоннель 1 по рециркуляционному воздуховоду 7. Регулирование расходов воздуха, направляемых на сброс через воздуховод 9 и на рециркуляцию через воздуховод 7, производится с помощью дроссельных заслонок 10.
Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:
- высокая интенсивность тепловой обработки изделий за счет подвода теплоты к их поверхности дополнительно к конвективному механизму еще и путем излучения с равномерным распределением плотности теплового потока по площади излучающей поверхности;
- противоточное движение изделий и воздуха на всей длине тоннеля обеспечивает повышенную разность температур в процессе теплопередачи, что способствует уменьшению длины тоннеля;
- повышенная интенсивность высушивания изделий за счет низкого парциального давления паров удаляемой влаги в сушильном агенте;
- простое регулирование температурного и теплового режимов в тоннеле;
- высокая энергоэффективность.
Источники информации
1. Патент РФ №2340450, кл. B29C 35/10, опублик. 10.12.2008.
2. Патент РФ №2015894, кл. B29C 35/04, опубл. 15.07.1994.
3. Лукомская А.И., Баденков П.Ф., Кеперша Л.М. Тепловые основы вулканизации резиновых изделий. - М.: Химия, 1972. с. 182, рис 3.23, а.