МАШИНА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА НА ПРОФИЛИРОВАННЫЙ ЛИСТ КРОВЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ, СОДЕРЖАЩИЙ РЕЛЬЕФНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
MACHINE FOR DUSTING A PROFILED ROOF TILE COMPRISING RAISED PATTERNS WITH PARTICULATE MATTER

Изобретение относится к машине для нанесения сыпучего материала на профилированный кровельный лист с рельефными элементами. Машина обеспечивает равномерное распределение сыпучего материала, т.е. распределение, в частности, твердых частиц по поверхности листа с постоянной толщиной, несмотря на наличие выпуклых элементов. Изобретение может быть использовано для изготовления кровельных элементов, в частности, волнистых листов из целлюлозных волокон, пропитанных битумом.
Известно, что для придания специальных свойств волнистым кровельным листам на их поверхность в одинаковом количестве в любой точке наносят твердые частицы, такие как пластинки или гранулы, далее называемые как «частицы материала».
Очевидно, что из-за геометрии листов слой твердых частиц, полученный после классического гравитационного нанесения сухим способом, не имеет постоянную толщину и зависит от геометрии профиля листа. Такое гравитационное нанесение осуществляют посредством бункера, из которого частицы материала высыпаются линейной завесой на поверхность листа.
На фиг. 1 показан теоретический профиль покрытия, которому присущ указанный эффект «геометрии». Когда наносят слой предполагаемой толщины «е» на вершины или выемки волны листа 1, толщина слоя на боковинах/наклонных частях волн составляет порядка 0,68⋅е при показанных значениях угла (47°) и длины L наклона.
Кроме того, к эффекту «геометрии» добавляется еще один эффект, называемый эффектом «гравитации», связанный со скольжением твердых частиц по наклонным плоскостям, в частности, по боковинам/наклонным частям волн, где действие силы трения меньше действия силы тяжести.
На фиг. 2 показан другой теоретический профиль распределения твердых частиц, полученный под влиянием эффекта «гравитации». Часть твердых частиц, наносимая на боковины волн листа 1, скользит в направлении выемок, где происходит скапливание и увеличение количества частиц и, следовательно, уменьшение количества частиц в месте скольжения. Только на вершине волны нанесенное количество частиц соответствует необходимому значению. Иными словами, когда слой твердых частиц толщиной «е» наносят на вершины волн, из-за скольжения, вызванного силой тяжести, толщина полученного слоя на боковинах волн будет составлять примерно 0,34⋅е, а в выемках - около 1,34⋅е. Этот эффект проиллюстрирован фиг. 3, на которой показана часть волнистого кровельного листа, и видно, что боковины/наклонные части в конечном итоге содержат меньшее количество частиц материала, которые стремятся накапливаться в выемках внизу указанных наклонных частей.
Таким образом, желательно найти решение, позволяющее максимально равномерного распределять твердые частицы по поверхности волнистого профиля, причем на любой части его поверхности. Эту проблему можно решить разными способами. Например, можно применить системы нагнетания воздуха, обеспечивающие перемещение избытка материала в выемках профиля в направлении наклонных частей/боковин волн, или использовать профилированный скребок для изменения в соответствии с необходимостью слоя первоначально нанесенных твердых частиц.
Однако, в частности, для волнистого кровельного листа эти две известные технологии имеют ряд недостатков, например, обусловленных скольжением частиц, трудностью регулирования нагнетания воздуха, плохой адаптацией скребка к пластинчатым частицам.
Таким образом, желательно разработать другое решение, основанное на использовании дефлекторов, отклоняющих поток свободно падающих на лист твердых частиц сыпучего материала, также называемый завесой сыпучего материала, для лучшего распределения этих частиц по поверхности листа, учитывая оба вышеупомянутых эффекта, т.е. эффект «геометрии» и эффект «гравитации».
Из заявки US 20020114871 A1 известно нанесение специй на пищевые чипсы. Специи распределяют на чипсах посредством вибрирующих пальцев, образующих вибрирующие каналы. Однако в этом решении не учитывается влияние волнистого профиля чипсов на конечное распределение специй по поверхности чипсов.
Из патентного документа US 3184324 известен аппарат для нанесения гранул на плоский кровельный элемент. Гранулы падают полосами в конкретные зоны и направляют при их падении лотками. Кровельный элемент является плоским, а лотки естественным образом приводят к скоплению гранул на границе полос гранул, образующихся на поверхности элемента.
Настоящее изобретение относится к машине для нанесения сыпучего материала на профилированной кровельной лист заданной ширины с проходящими по его длине рельефными элементами в виде выступов, отделенных от выемок наклонными частями, содержащая средство подачи сыпучего материала, формирующее поперечно падающую по ширине плитки линейную завесу сыпучего материала, и привод, обеспечивающий поступательное перемещение листа относительно завесы сыпучего материала.
Согласно изобретению над нижними участками наклонных частей листа расположены дефлекторы для поперечного отклонения части сыпучего материала, вертикально падающего над указанными нижними участками наклонных частей листа, с целью перераспределения отклоненных частиц материала в сторону среднего уровня каждой соответствующей наклонной части и выравнивания количества сыпучего материала по поверхности указанного листа после скольжения отклоненных частиц материала к нижнему участку указанной наклонной части.
Таким образом, итоговое равномерное распределение сыпучего материала по волнистой поверхности кровельного листа получено за счет образования преграды для частиц материала, падающих в виде завесы на лист, в частности, для части завесы сыпучего материала напротив/над нижними участками соответствующей наклонной части листа, так что в конечном итоге перераспределяемая порция частиц материала скользит вдоль наклонной части листа, выравнивая распределение сыпучего материала по поверхности листа.
В различных вариантах осуществления изобретения по отдельности или во всех технически возможных комбинациях могут использоваться следующие особенности:
- лист представляет собой, в частности, волнистый кровельный лист,
- лист перемещается в продольном направлении под линейной завесой частиц материала,
- каждый выступ образует выпуклую вверх форму, а две боковые наклонные части с каждой стороны от выступа расходятся книзу,
- лист может заканчиваться сбоку конечным выступом, который имеет только одну боковую наклонную часть,
- перекрытие падения частиц сыпучего материала дефлектором является полным, так что область напротив/под дефлектором не заполняется напрямую частицами завесы,
- перекрытие падения частиц сыпучего материала дефлектором является частичным, так что область напротив/под дефлектором заполняется напрямую лишь частью частиц материала завесы, при этом указанный дефлектор выполнен в виде решетки или сетки, пропускающей часть сыпучего материала завесы и перераспределяющей остальную часть в сторону среднего уровня наклонной части,
- перекрытие падения частиц сыпучего материала дефлектором является смешанным, так что одна часть дефлектора полностью перекрывает поток сыпучего материала, а другая часть - лишь частично,
- каждый дефлектор содержит по меньшей мере одну верхнюю поверхность, преграждающую завесу сыпучего материала и отклоняющую его, причем каждая из указанных верхних поверхностей имеет односторонний наклон, противоположный наклону наклонного участка, над которым она находится,
- наклон является односторонним, т.е. угол наклона верхней поверхности над указанным нижним участком наклонной части листа не меняет знак,
- верхняя поверхность дефлектора заканчивается с одной стороны по существу напротив/над нижней точкой наклонной части или напротив/над выемкой, а с другой стороны - напротив/над средней точкой соответствующей наклонной части,
- поток завесы сыпучего материала над выступами листа является постоянным,
- профиль кровельного листа является равномерно волнистым, а каждый дефлектор расположен над выемками волн, имеет в сечении выпуклую вверх форму и содержит две верхние поверхности, причем линия, проходящая вдоль длины кровельного листа по вершинам указанной выпуклой вверх формы, расположена перпендикулярно завесе сыпучего материала, а выпуклая вверх форма дефлектора симметрична относительно этой линии,
- каждый дефлектор выпуклой формы содержит две верхние преграждающие завесу сыпучего материала поверхности, расположенные по бокам от указанной проходящей вершинам линии, при этом указанные поверхности являются либо плоскими, либо изогнутыми вниз, каждая из которых частично вогнута вверх, либо изогнутые вверх, каждая из которых частично выпукла вверх,
- дефлектор в поперечном сечении имеет форму в виде перевернутого V,
- дефлектор перевернутой V-образной формы является полым и имеет плоские верхние поверхности,
- дефлектор перевернутой V-образной формы является сплошным и имеет плоские верхние поверхности,
- дефлектор с изогнутыми вверх верхними поверхностями в поперечном сечении имеет форму дуги окружности или части синусоиды,
- в поперечном сечении является симметричным,
- профиль кровельного листа является периодически волнистым, в котором две смежные волны, образующие два выступа, разделены образующим выемку плоским участком, а каждый дефлектор содержит верхнюю поверхность с односторонним наклоном, противоположным наклону наклонной части листа, над которой он находится,
- верхняя поверхность каждого дефлектора является либо плоской, либо изогнутой вниз и частично вогнутой вверх, либо изогнутой вверх и частично выпуклой вверх,
- средство подачи сыпучего материала выполнено с возможностью образования равномерной линейной завесы сыпучего материала и содержит средство воздушного распыления частиц этого материала,
- дефлекторы выполнены с возможностью регулирования их высоты относительно листа,
- наклон верхних поверхностей дефлекторов является регулируемым,
- средство подачи сыпучего материала представляет собой распределительный бункер, расположенный над листом и выполненный с возможностью равномерного распределения сыпучего материала по ширине листа, при этом направленный вниз конец указанного бункера выполнен линейным и ориентирован по ширине листа, так что частицы сыпучего материала свободно падают на указанный лист, образуя равномерную линейную завесу сыпучего материала,
- завеса сыпучего материала является равномерной, так что на выходе из бункера количество материала вдоль завесы одинаково в любой точке,
- распределительный бункер выполнен вибрирующим,
- лист установлен с возможностью вибрации,
- дефлекторы выполнены вибрирующими,
- профилированный кровельный лист во время подачи сыпучего материала установлен неподвижно, а средство подачи сыпучего материала, образующее линейную равномерную завесу падающего на лист сыпучего материала, выполнено с возможностью перемещения вдоль длины листа,
- машина содержит средства равномерного перемещения профилированного кровельного листа, а средство подачи сыпучего материала, образующее равномерную линейную завесу падающего на лист сыпучего материала, выполнено подвижным в направлении, противоположном направлению перемещения листа,
- лист имеет синусоидальные волны,
- лист представляет собой волнистый кровельный лист, содержащий по меньшей мере одну дополнительную вертикальную часть между выступом и выемкой, при этом над вертикальной частью нет дефлектора.
Изобретение также относится к способу получения равномерного распределения сыпучего материала по поверхности кровельного листа с рельефными элементами посредством использования дефлекторов в различных вариантах их выполнения. В частности, посредством дефлекторов поперечно отклоняют часть потока вертикально падающей завесы сыпучего материала над нижними участками наклонных частей листа для перераспределения отклоняемых частиц материала к среднему уровню каждой соответствующей наклонной части и получения однородного количества частиц сыпучего материала по поверхности указанного листа после скольжения отклоненных частиц сыпучего материала в сторону нижнего участка указанной наклонной части листа.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показаны три графика, на которых сверху вниз показаны предполагаемая толщина «е» материала на поверхности листа; волнистый профиль листа и толщина, полученная на поверхности листа (посредством простого вычисления, учитывающего только профиль листа);
на фиг. 2 - четыре графика, на которых сверху вниз показаны предполагаемая толщина «е» материала на поверхности листа; волнистый профиль листа; толщина, полученная на поверхности листа (посредством простого вычисления, учитывающего только профиль листа); и толщина, полученная на поверхности листа (посредством простого вычисления, учитывающего одновременно профиль листа и силу тяжести, под действием которой частицы материала скользят/скатываются вдоль наклонной части);
на фиг. 3 показан лист, на котором изображено влияние на неравномерность распределения частиц материала профиля листа и силы тяжести, под действием которой частицы материала скользят/скатываются вдоль наклонной части;
на фиг. 4 - принцип отклонения частиц материала для достижения их равномерного распределения на поверхности листа;
на фиг. 5 - два варианта осуществления изобретения для двух типов кровельных листов, первый из которых приспособлен для равномерно волнистого листа, а второй для волнистого листа с чередующимися плоскими участками;
на фиг. 6 - примеры выполнения дефлекторов, при этом в верхнем ряду показаны дефлекторы, приспособленные для равномерно волнистого листа, а в двух нижних рядах - дефлекторы, приспособленные для волнистого листа с чередующимися плоскими участками;
на фиг. 7 - размерные переменные, влияющие на технический результат изобретения;
на фиг. 8 схематично показана машина в соответствии с изобретением.
Изобретение позволяет обеспечить равномерность распределения частиц сыпучего материала, например, частиц огнезащитного покрытия, по поверхности рифленого листа 1, 1', в частности, листа из целлюлозы, пропитанного битумом, после нанесения на лист сыпучего материала линейной завесой 3, позволяющей линейно наносить частицы материала на лист. Во время такой операции лист перемещается перпендикулярно завесе 3, предпочтительно проходящей по ширине листа, при этом лист перемещается вдоль своей длины под завесой сыпучего материала.
Лист имеет проходящие по длине рельефные элементы в виде выступов, отделенных от впадин частями, наклоненными вниз и вбок. Каждый выступ имеет выпуклую вверх форму и две наклонные части, поперечно расходящиеся вниз с каждой стороны выступа.
Для равномерного распределения частиц 2 сыпучего материала по листу 1, 1' напротив и над нижней областью или нижним участком каждой наклонной части листа (или, другими словами, прямо сверху) установлен дефлектор 4, 4'. Например, на фиг. 4 показан равномерно волнистый лист 1, а каждый дефлектор содержит две верхние преграждающие/отклоняющие поверхности 5а, 5b, противоположно наклоненные относительно соответствующей наклонной части, напротив/над которой они находятся. Например, на фиг. 7 показаны наклон 7 верхней поверхности 5b дефлектора 4 и наклон 8 наклонной части, которая находится под этим дефлектором, причем наклоны 7 и 8 противоположны друг другу.
В этом случае обеспечивается двойная функция «перекрытие/отклонение», поскольку отклонение происходит при перекрытии потока частиц завесы 3 сыпучего материала.
Каждый дефлектор волнистого листа 1' с чередующимися плоскими участками содержит только одну преграждающую/отклоняющую верхнюю поверхность 5а' или 5b'.
Равномерность распределения частиц 2 сыпучего материала на листе 1 можно оптимизировать, используя несколько параметров, например, таких как:
- число дефлекторов 4, 4', выбираемое в зависимости от профиля рифленого листа,
- геометрическая форма и размер дефлектора, в частности, верхней преграждающей/отклоняющей поверхности 5а, 5b, 5а' или 5b',
- расположение в пространстве каждого дефлектора в зависимости от профиля волнистого листа,
- материал или состояние поверхности дефлекторов 4, 4'.
Число дефлекторов зависит от геометрического профиля волнистого листа и, в частности, от числа волн и, следовательно, наклонных частей, учитывая, что необходима одна преграждающая/отклоняющая верхняя поверхность напротив/над каждым нижним участком наклонной части для равномерного распределения по всей ширине поверхности листа. Таким образом, этот параметр является относительно зависимым.
На фиг. 5 сверху показан дефлектор 4 с двумя верхними поверхностями 5а, 5b, расположенными напротив/над каждым участком выемки равномерно волнистого листа 1. На фиг. 5 снизу показан дефлектор 4' с одной верхней поверхностью 5а' или 5b' напротив каждого нижнего участка наклонной части волнистого листа 1' с чередующимися плоскими участками (плоскими участками между выступами).
Форму преграждающей/отклоняющей верхней (верхних) поверхности (поверхностей) 5а, 5b, 5а' или 5b' можно оптимизировать в зависимости от потребностей, в частности, в зависимости от влияния формы на возможность направления отклоняемых частиц сыпучего материала на большее или меньшее расстояние от дефлектора в боковом направлении.
На фиг. 6 показаны несколько общих типов форм дефлекторов. В верхнем ряду дефлекторы 4 приспособлены для равномерно волнистого листа 1, и слева направо показаны верхние преграждающие/отклоняющие поверхности 5а, 5b: плоские поверхности; изогнутые вверх поверхности, т.е. каждая преграждающая/отклоняющая верхняя поверхность является частично выпуклой вверх; изогнутые вниз поверхности, т.е. каждая преграждающая/отклоняющая верхняя поверхность частично вогнута вверх.
Показанные в двух нижних рядах на фиг. 6 дефлекторы 4' приспособлены для волнистого листа 1' с чередующимися плоскими участками, и слева направо показаны преграждающие/отклоняющие поверхности 5а' или 5b': плоская поверхность; изогнутая вверх поверхность, т.е. преграждающая/отклоняющая верхняя поверхность частично выпукла вверх; изогнутая вниз поверхность, т.е. преграждающая/отклоняющая верхняя поверхность частично вогнута вверх.
Как показано на фиг. 6, размер Ld (ширина проекции дефлектора) можно корректировать в зависимости от формы волн, в частности, от их высоты H и шага Р, т.е. от размерных переменных, показанных на фиг. 7.
В листе с равномерными волнами вдоль горизонтальной оси, ось симметрии дефлектора должна совпадать с осью симметрии повторяющегося геометрического рисунка профиля рассматриваемого листа, находящегося в нижней части рисунка. Вдоль вертикальной оси позиционирование дефлектора по высоте h корректируют экспериментальным путем в зависимости от высоты H профиля листа.
Длина каждого дефлектора должна быть достаточной для эффективного перекрытия и перераспределения частиц завесы сыпучего материала.
Состояние поверхности дефлектора необходимо выбирать в зависимости от наносимых частиц, чтобы исключить проблемы, связанные с электростатическими зарядами, трением (коэффициент трения), износом. Этот перечень не является полным.
При нанесении материала в виде графитовых пластинок, наиболее подходящим является алюминиевый дефлектор.
С учетом изменения четырех вышеупомянутых переменных было установлено, что в машине, снабженной дефлекторами в соответствии с изобретением, значительно улучшилась равномерность распределения твердых частиц, наносимых на поверхность волнистого листа под действием силы тяжести. В такой машине использовались дефлекторы из матированного алюминия, имеющие форму уголка 25 мм, расположенного по оси симметрии волн на высоте h=1,5⋅Н.
Следует отметить, что, если не считать полной оптимизации, например, при частичном перекрытии потока частиц материала, на практике невозможно полностью компенсировать эффект «геометрии». Кроме того, при использовании дефлектора с полным перекрытием профиль, корректируемый путем использования выбранного, адаптированного и отрегулированного дефлектора, позволяет приблизиться почти к идеальному профилю (изо-толщина).
Нанесение пластинок из графита на поверхность волнистых листов в соответствии с изобретением улучшает невоспламеняемость, что позволило успешно пройти все испытания на стойкость к внешнему пламени в отличие от волнистых листов, на которые нанесено покрытие без применения описанных выше дефлекторов.
На фиг. 8 схематично показана заявленная машина и волнистая плитка 1, поступательно перемещающаяся под неподвижным бункером 6, который формирует завесу 3 частиц сыпучего материала. Дефлекторы 4 перераспределяют частицы завесы сыпучего материала напротив/над участками выемок волнистой плитки и направляют указанные частицы выше на наклонные части волнистого листа 1.