устройство для сушки плоских материалов

Формула изобретения

Устройство для сушки плоских материалов, включающее инфракрасный излучатель цилиндрической формы и параболический отражатель, отличающееся тем, что параболический отражатель выполнен с возможностью изменения кривизны параболы, а излучатель с возможностью перемещения в плоскости симметрии отражателя параллельно его основанию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение, относится к сушке плоских материалов и может быть использовано преимущественно для сушки текстильных материалов.

Известно устройство /заявка 4110979, МКИ⁵ F 24 H 1/18, Германия, опубл. "Изобретения стран мира" N 3, 1994 год, "Камера сгорания"/, содержащее параболический отражатель и излучатель, который находится в точке фокуса отражателя.

Недостатком данного устройства является то, что невозможно регулировать интенсивность поля облучения, так как параболический отражатель и излучатель жестко закреплены, вследствие этого интенсивность ИК-излучения в плоскости перпендикулярной оси отражателя снижается с ростом расстояния от оси излучателя. Это ограничивает возможность применения устройства из-за неравномерности поля облучения.

Техническим результатом заявляемого устройства является устранение этого недостатка и повышение качества сушки при одновременном увеличении производительности за счет регулирования интенсивности поля облучения, а именно делая его более равномерным или увеличивая интенсивность в заданной области.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, включающем параболический отражатель и инфракрасный излучатель цилиндрической формы, параболический отражатель выполнен с возможностью изменения кривизны параболы, определяемой фокусным расстоянием, а излучатель с возможностью перемещения в плоскости симметрии параболического отражателя, параллельно его основанию. Изменение кривизны параболы и смещение излучателя позволяет регулировать ширину и равномерность поля облучения.

Только совокупность всех перечисленных признаков в формуле изобретения дает возможность регулировать распределение интенсивности в поле облучения для конкретной задачи и, тем самым, повысить качество и скорость сушки материала или изделия.

На фигурах 1, 2 представлен вариант схемы устройства, где параболический отражатель 1; цилиндрический ИК-излучатель 2; высушиваемый материал 3; вертикальная планка 4 с направляющими пазами, имеющими шкалы; нижняя горизонтальная направляющая планка 5 со шкалами; верхняя горизонтальная направляющая планка 6; наклонные направляющие планки 7,8; точки фиксации формы параболы А, В, С, М, N. Точки А, В, С жестко связаны с параболическим отражателем. На направляющих 4, 5, 6, 7 нанесены шкалы, соответствующие различным фокусным расстояниям отражателя.

Риски, соответствующие фокусному расстоянию f, для шкалы, расположенной на вертикальной направляющей 4, рассчитываются по формуле:

(координата точки С),

где f - фокусное расстояние параболы,

l - расстояние между точками А и С на наклонных планках 7, 8.

Риски для шкалы, расположенной на горизонтальной направляющей 5, рассчитывают по формуле:



Риски, соответствующие фокусному расстоянию f, для шкалы, расположенной на горизонтальной направляющей 6, рассчитываются по формуле:

x₁ = y₁²/4f,

где у₁ - расстояние между фиксированными стержнями MN на планке 6.

Устройство для регулировки формы отражателя располагают на переднем и заднем торцах отражателя.

В зависимости от задачи (узкая зона с высокой интенсивностью ИК-облучения или широкая зона облучения с меньшей интенсивностью) фокусное расстояние можно выбирать, исходя из приближенной формулы:

f= 9,408 - 0,125S + 0,00425 S²,

где S - ширина зоны облучения, см.

Расположение излучателя для получения равномерного поля облучения можно выбирать, исходя из приближенной формулы:

X₀ = f - 1,74 + 0,058S - 0,0034S²

Работа устройства происходит следующим образом: в зависимости от ширины материала выбирают фокусное расстояние отражателя (для большей ширины материала устанавливают большее фокусное расстояние, для малой ширины и высокой интенсивности потока ИК-излучения малое фокусное расстояние).

Задание формы отражателя для фокусного расстояния f осуществляют следующим образом: точку A и точку В закрепляют напротив риски, соответствующей величине f на планке 5. Точку C закрепляют напротив риски, соответствующей величине f на планке 4. Перемещая планку 6 параллельно планке 5, устанавливают точку К напротив риски, соответствующей величине f на вертикальной планке, и закрепляют в точке D и точке Е.

Положение цилиндрического излучателя задают, фиксируя его в пазах вертикальной направляющей планки 4 по своей шкале, в зависимости от нужной ширины зоны облучения.

На фигуре 2 показана схема поперечного сечения отражателя, излучателя и высушиваемой поверхности. При расположении излучателя в точке фокуса параболического отражателя отраженный поток распространяется параллельно оси параболы Х (луч 1). При этом по закону отражения - угол падения равен углу отражения. Когда излучатель расположен в точке X₀ < f, луч 2, отраженный в той же точке Р, проходит под другим углом, удаляясь от оси отражателя X. Если излучатель в точке X₀ > f, луч 3, отраженный в точке Р, приближается к оси отражателя X.

На всех графиках по оси ординат отложена относительная величина интенсивности облучения I/I₀. I₀ (Вт/м²) - интенсивность на заданном расстоянии (например, 15 см) от излучателя без использования отражателя, при которой достигается за определенное время (например, 3 мин) необходимый уровень сушки. I (Вт/м²) - расчетное значение интенсивности излучения при заданном расположении параболического отражателя и ИК-излучателя.

Распределение интенсивности ИК-излучения от параболического отражателя на плоскости, перпендикулярной оси Х, показано на фигуре 3. График "а" показывает распределение интенсивности ИК-излучения от параболического отражателя в случае, если излучатель расположен в точке фокуса X₀ = f. График "b" показывает распределение интенсивности ИК-излучения от параболического отражателя в случае смещения отражателя из точки фокуса в сторону основания отражателя X₀ = 0,8 f. График "с" показывает распределение интенсивности ИК-излучения от параболического отражателя для варианта, когда излучатель размещен на расстоянии X₀ = 1,2 f от основания отражателя. График "d" показывает распределение интенсивности излучения от ИК-излучателя.

На фигуре 4 показана суммарная интенсивность ИК-излучения на плоскость прямого потока от излучателя и потока от отражателя при различном расположении X₀ излучателя. График "e" показывает распределение суммарной интенсивности от излучателя и от отражателя в случае, если излучатель расположен в точке фокуса X₀ = f. График "g" показывает распределение интенсивности в случае смещения отражателя из точки фокуса в сторону основания отражателя X₀ = 0,8 f. График "j" показывает распределение интенсивности ИК-излучения для варианта, когда излучатель размещен на расстоянии X₀ = 1,2 f от основания отражателя. Такое распределение подтверждено расчетными и экспериментальными данными.

Пример 1. Для сушки флокированного изделия размером 30 x 30 см используют сушильное устройство, которое содержит параболический отражатель с фокусным расстоянием f = 8 см и ИК-излучатель КГ-220-1000-6 длиной 31 см, расположенный в точке фокуса отражателя. При таком расположении отражателя и излучателя интенсивность облучения в центре материала I_max будет в 1,6 раза больше, чем I_min по краям: I_max/I_min = 1,6.

Время сушки материала при интенсивности облучения I_max составляет примерно 3 минуты, но при этом края материала недостаточно высушены: низкая прочность фиксации ворса в клеевом слое, что ведет к снижению качества.

Время сушки материала при интенсивности облучения I_min составляет примерно 5 минут, при этом материал в центре пересушен: деструкция клея и оплавление ворса. В случае использования для сушки такого же материала сушильного устройства, в котором отражатель и излучатель расположены оптимальным образом, то есть параболический отражатель имеет кривизну, соответствующую фокусному расстоянию f = 9,5 см, и ИК-излучатель расположен на расстоянии 6,5 см от основания отражателя, интенсивность облучения на всей ширине материала примерно одинаковая, то есть I_max/I_min = 1,02.

При этом материал высушен по всей ширине с одинаковой степенью, время сушки материала составляет 3 мин 50 сек.

Для этого варианта форму отражателя задают следующим образом: точки А и В фиксируют в точках с координатами x = 15, у= 24, точки М и N устанавливают в точках с координатами x = 4,5, у= 13.

Пример 2. Для сушки автомобильных уплотнителей, ширина которых не превышает 5 см, необходимо создать узкую и интенсивную зону облучения. Для решения этой задачи используют сушильное устройство, которое содержит параболический отражатель с фокусным расстоянием f = 7,2 см, ИК-излучатель КГ-220-1000-6 расположен на расстоянии 8 см от основания отражателя. При таком расположении отражателя и излучателя средняя интенсивность ИК-излучения в 1,3 раза выше, чем в случае расположения излучателя в точке фокуса, а отношение I_max/I_min = 1,1 что вполне приемлемо для технических целей.

Из всего изложенного видно, что предлагаемое устройство позволяет регулировать поле облучения в широких пределах как по величине интенсивности ИК-излучения, так и по равномерности.