Реверсный аэродинамический нагреватель с ротором увеличенной длины
REVERSE AERODYNAMIC HEATER WITH INCREASED LENGTH ROTOR

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к оборудованию для нагревания и нагнетания воздуха в рециркуляционных нагревательных установках аэродинамического типа, особенно в сушильных камерах для древесины.
Существующие аэродинамические нагреватели имеют ротор в виде колеса большого диаметра и малой длины. Воздух засасывается через середину колеса и разбрасывается в стороны. Такая конструкция предусматривает сложную схему организации воздушного потока в нагреваемых камерах и сложную конструкцию самого нагревателя.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является аэродинамический нагреватель фирмы ЭКАС (патент RU 2042096 С1), в котором ротор расположен в камере, ограниченной сплошными боковыми и торцевой стенками и параллельной торцевой стенке, передней стенкой, имеющей соосное ротору круглое входное и примыкающее к боковой стенке выходное отверстие. Такой аэродинамический нагреватель позволяет разделить нагреваемый ротором поток воздуха на две части. Один поток попадает в полость камеры, другой направляется под углом 180 градусов и через канал между перегородками и стенками попадет в полость камеры, где совмещается с первым потоком. В полости камеры оба потока смешиваются, поворачиваются на 90 градусов и нагретый воздух под напором истекает из выходного отверстия. Такое нагревательное устройство создает поток нагретого воздуха с большей равномерностью скорости истечения из выходного отверстия, по сравнению с нагревателями, имеющими однонаправленный воздушный поток.
Однако такое устройство имеет сложную схему движения воздушных потоков, которая требует строительства специальной камеры с перегородками сложной конструкции, что создает дополнительное сопротивление потоку нагретого воздуха, в результате требуется более мощный электродвигатель для вращения ротора, который в существующих установках уже большой мощности, увеличивает металлоемкость, стоимость устройства и эксплуатационные расходы. Также указанное устройство не имеет реверса потока, что сказывается на качестве сушки штабеля пиломатериалов в камерных сушилках и имеет неравномерность распространения потока по длине высушиваемого материла.
Технической задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является: повышение эффективности работы нагревателя посредством упрощения конструкции, организации реверса потока; повышение равномерности распространения потока по ширине и длине штабеля, упрощение схемы движения потока, уменьшение потребления электроэнергии, создание сушильных камер, оснащенных аэродинамическими нагревателями, принципиально новой конструкции.
Поставленная задача решается тем, что реверсный аэродинамический нагреватель с ротором для сушилок содержит кожух, имеющий створки для организации реверса потока и закрепленный на раме, в котором расположен ротор увеличенной длины, имеющий диаметр до 350 мм, максимальная длина ротора составляет до 1400 мм, высота створки составляет 1/4 диаметра кожуха, причем ротор содержит лопасти, имеющие радиус изгиба для обеспечения аэродинамического нагрева, соединенные крепежными кольцами, имеющими прорези по форме изгиба лопастей, одно сверху, другое снизу попарно, расположенными на расстоянии до 400 мм, начинающимися и оканчивающимися торцевыми дисками, также имеющими прорези, упирающимися в тарельчатые пружины.
Нагреватель имеет кожух, позволяющий организовать реверс нагреваемого потока за счет изменения формы кожуха, с помощью имеющихся створок без изменения вращения ротора.
Ротор нагревателя снабжен тарельчатыми пружинами, позволяющими компенсировать линейное тепловое расширение лопастей.
Реверсный аэродинамический нагреватель схематично изображен на чертежах, где на фиг. 1 показан вид спереди аэродинамического нагревателя (в соответствии с п. 1 формулы изобретения). На фиг. 2 изображено поперечное сечение нагревателя, на фиг. 3, 4, 5 и 6 - некоторые варианты его промышленного применения в установках аэродинамического нагрева.
Нагреватель содержит ротор 1, расположенный в кожухе 2, который крепится к раме 4. Кожух 2, имеет створки 3, открывающиеся или закрывающиеся с помощью механизмов или вручную, образуя всасывающий и выбрасывающий воздушные каналы.
Ротор 1 содержит лопасти 5 увеличенной длины, которые соединены в ротор крепежными кольцами 7 и торцевыми дисками 8, упирающимися в тарельчатые пружины 6.
Реверсный нагреватель для аэродинамического нагрева содержит кожух, крепящейся к раме. Кожух имеет подвижные створки для организации реверса потока без остановки электродвигателя за счет изменения формы кожуха, в котором расположен ротор увеличенной длины, позволяющий повысить равномерность распространения потока по ширине и длине штабеля, упростить схему движения потоков. Ротор содержит лопасти увеличенной длины, имеющие радиус изгиба в соответствии с расчетом лопаток для аэродинамического нагрева, соединенные крепежными кольцами, имеющими прорези по форме изгиба лопастей, одно сверху, другое снизу попарно, расположенными на расстоянии до 400 мм, начинающимися и оканчивающимися торцевыми дисками, также имеющими прорези, упирающимися в тарельчатые пружины, позволяющие компенсировать тепловые расширения и соединенными с электродвигателем.
Ротор нагревателя для аэродинамического нагрева расположен в кожухе и имеет диаметр до 350 мм и длину до 1400 мм. Нагреватели могут составляться последовательно в блок, что позволит создавать нагревательные установки в зависимости от длины сушильных камер (или других установок) или устанавливаться вертикально, что позволит создавать сушильные камеры принципиально новой конструкции, имеющие уменьшенный расход электроэнергии за счет уменьшения необходимой мощности электродвигателя.
На фиг. 1 показан общий вид аэродинамического нагревателя с поперечным сечением, показывающим расположение ротора 1 в кожухе 2, раму 4, к которой крепится кожух. На фиг. 2 изображено поперечное сечение устройства, в котором ротор 1 расположен в кожухе 2, имеющем створки 3 и закрепленным на раме 4 (в соответствии с п. 2 формулы изобретения).
На фиг. 3 и 4 изображены продольное и поперечное сечение сушильной установки с применением предлагаемого аэродинамического нагреватели, в котором аэродинамический нагреватель снабжен электродвигателем 14, а ограждение 15 имеет дверь 12, экран 13. Внутри размещен нагреваемый материал 11.
На фиг. 5 и 6 приведено вертикальное расположение аэродинамического нагревателя в сушильных камерах. На фиг. 5 показан продольный разрез вида сверху сушильной камеры с расположенным вертикально аэродинамическим нагревателем, имеющей ограждение 15 и дверь 12. Внутри размещен нагреваемый материал 11.
Реверсный аэродинамический нагреватель работает следующим образом.
При вращении ротора 1 воздух засасывается через входной канал 9 кожуха попадает в межлопаточные полости ротора и за счет аэродинамического нагрева, происходящего за счет лопастей увеличенной длины, имеющих радиус изгиба, выполненный в соответствии с расчетом лопаток для аэродинамического нагрева и двигаясь по дуге окружности выбрасывается в выходной канал 10, при этом створка входного канала 3 открыта, а выходного закрыта, оставляя только щель. Для изменения направления потока (реверса) створка 3 входного канала закрывается, а выходного открывается, таким образом, образуется перевернутая форма корпуса 1 и поток нагреваемого воздуха движется в обратном направлении. Управление створками осуществляется с помощью тяг 16, вручную или с помощью механизмов.
Наличие в аэродинамическом нагревателе кожуха изменяющейся формы позволяет управлять реверсом с помощью створок, что увеличивает равномерность нагрева нагреваемого материала.
На фиг. 3-6 показаны схемы работы нагревателя в лесосушильных камерах. На фиг. 3, 4 в лесосушильных камерах с продольным расположением нагревателя с ротором увеличенной длины. Равномерный поток воздуха из выходного канала 10 нагревателя проходит через штабель пиломатериалов 11, подсасывается во входной канал 9, проходя через нагреватель нагревается и вновь направляется в выходной канал 10, далее цикл повторяется. Такая же схема работы и в сушильных камерах с вертикальным расположением нагревателя (фиг. 5, 6).
Ход потока воздуха в лесосушильных камерах (фиг. 3, 4 и фиг. 5, 6) показан стрелками.
Применение заявленного устройства с указанными конструкторскими параметрами обеспечивает получение стабильного равномерного потока, более простым способом с меньшими энергозатратами. В результате решается задача улучшения качества тепловоздушной обработки с более низкой скоростью нагреваемого потока.