定寸烘箱熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的研制及性能探討

      在制鞋業(yè)中，采用EVA材料制作的中底和大底的尺寸定形，在高溫發(fā)泡后(簡稱定寸)必須進(jìn)行保溫降溫處理，以保證不變形并達(dá)到要求尺寸。在傳統(tǒng)上采用開放式熱風(fēng)攪拌系統(tǒng)的定寸熱風(fēng)循環(huán)烘箱。這類烘箱主要是采用電加熱和立式風(fēng)機(jī)攪拌氣流(或采用一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)通過外露的風(fēng)管集中送風(fēng))，使烘箱腔體內(nèi)的溫度達(dá)到制鞋工藝上的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，由于風(fēng)機(jī)風(fēng)扇攪拌的周圍存在溫度梯度差異大，烘箱腔體內(nèi)溫度不均勻，熱量泄漏較嚴(yán)重，導(dǎo)致加熱效率低，生產(chǎn)效率低，制品返修率及廢品率高，設(shè)備體積龐大等缺陷。為此我們在原有基礎(chǔ)上研究和開發(fā)，采用封閉式熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，以解決以上諸多問題。
1、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡介
本設(shè)備總體結(jié)構(gòu)由：傳動(dòng)系統(tǒng)、烘箱系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)幾個(gè)部分組成。
1．1 傳動(dòng)輸送系統(tǒng)
      EVA中底或大底，進(jìn)入定寸烘箱時(shí)表面上一般都有定型壓塊，所以在輸送上要求速度要平穩(wěn)均勻，避免因?yàn)樗俣鹊耐蛔兌斐蓮U品。傳統(tǒng)的滑差調(diào)速，在速度的平穩(wěn)性能上不能保證，尤其是低速爬行或顫抖都將使中底或大底上的定型壓塊位移，而引起中底或大底的翹曲等變形。故采用行星擺線針輪減速器配變頻器進(jìn)行無級(jí)變速。由于輸送的中底或大底在進(jìn)入烘箱前的溫度高達(dá)120~C～100~e，而又要求整個(gè)鞋中底或大底周面受熱均勻，若采用不銹鋼網(wǎng)帶又會(huì)在中底或大底底面造成壓痕，故采用網(wǎng)孔式橡膠輸送帶。實(shí)際使用證明，該傳動(dòng)輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇是正確的。
1．2烘箱系統(tǒng)
     該烘箱熱風(fēng)循環(huán)回路通過側(cè)面小型高速離心風(fēng)機(jī)6將烘箱腔體內(nèi)的空氣強(qiáng)制送人裝有遠(yuǎn)紅外電熱管3的內(nèi)腔2內(nèi)，遠(yuǎn)紅外電熱管3同時(shí)對(duì)腔體2內(nèi)的空氣加熱，在小型離心風(fēng)機(jī)的壓力下，再強(qiáng)制通過“V”型導(dǎo)風(fēng)口1送人烘箱腔內(nèi)，對(duì)由輸送帶輸送至烘箱內(nèi)的中底或大底進(jìn)行保溫和逐段降溫處理。加熱后被送人烘箱內(nèi)的熱空氣流，在側(cè)面小型離心風(fēng)機(jī)6的吸力下再次被送人導(dǎo)風(fēng)內(nèi)腔內(nèi)，循環(huán)先前的過程。整個(gè)過程形成一個(gè)封閉的回路，熱能可以被再次回收利用。減少了熱量的損失，同時(shí)保證了溫度場均勻，每段烘箱過渡區(qū)的溫度平穩(wěn)，突變小。同時(shí)當(dāng)烘箱內(nèi)溫度達(dá)到一個(gè)目標(biāo)溫度后，電熱管會(huì)停止加熱，只有離心風(fēng)機(jī)工作，進(jìn)行熱交換，節(jié)約了能源。烘箱中后段(即出口段)增設(shè)冷卻風(fēng)風(fēng)機(jī)的作用是當(dāng)在夏天的工作環(huán)境中，烘箱內(nèi)的溫度很高，無法達(dá)到后段工藝要求時(shí)，此時(shí)該風(fēng)機(jī)工作，將烘箱外部的空氣送人烘箱內(nèi)。使烘箱內(nèi)溫度達(dá)到工藝上的要求。該烘箱可根據(jù)不同工藝要求，對(duì)溫度進(jìn)行逐段設(shè)置。
      一般的傳統(tǒng)上采用的開放式熱風(fēng)烘箱，一種方式是：一節(jié)烘箱采用一個(gè)大功率電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)攪拌葉輪，對(duì)烘箱腔體內(nèi)由電熱管加熱的空氣進(jìn)行攪拌，使烘箱內(nèi)的溫度達(dá)到一個(gè)目標(biāo)值。該系統(tǒng)在垂直于攪拌葉輪方向范圍內(nèi)的空氣是沒有對(duì)流的，容易產(chǎn)生溫度死區(qū)，存在溫度差異大的缺陷，會(huì)造成EVA材料在該區(qū)內(nèi)溫度變化突變，驟然收縮，導(dǎo)致廢品率增加。因?yàn)镋VA材料發(fā)泡后在溫度發(fā)生突變的情況下，其內(nèi)部分子的狀態(tài)極不穩(wěn)定，所以要求在溫度緩慢平穩(wěn)冷卻的工藝條件下逐步使其內(nèi)部分子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。另一種方式是：烘箱風(fēng)道設(shè)計(jì)在同一溫度區(qū)采用一部外置式離心風(fēng)機(jī)集中送風(fēng)，大部分管道外露。產(chǎn)生熱泄漏，從而增加加熱時(shí)間。浪費(fèi)能耗。增大使用成本。由于采用一節(jié)烘箱用一部大功率風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致系統(tǒng)噪音大，并有一定的振動(dòng)。若風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，則必須停線進(jìn)行維修。影響了產(chǎn)能。此外，熱風(fēng)經(jīng)過外置式的風(fēng)機(jī)和管道，其熱泄漏使設(shè)備周邊溫度很高，作業(yè)環(huán)境惡劣，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度增大。
1．3 電器系統(tǒng)
(1)電熱管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及電熱元件直徑和長度計(jì)算根據(jù)該烘箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們決定了電熱元件功率及表面采用經(jīng)特殊處理后的噴涂遠(yuǎn)紅外涂料的碳鋼蝶型電熱管，加熱后，由遠(yuǎn)紅外涂層發(fā)射遠(yuǎn)紅外線，被加熱工件吸收后，其內(nèi)部分子和原子發(fā)生共振，產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，使工件溫度升高，加速干燥。加熱管直徑oc熱慣性，在確定電熱功率、外型和管徑(可初定)后，根據(jù)在空氣加熱中，電熱管表面負(fù)荷~<3w／era 計(jì)算出電熱管的有效長度，若長度允許下，可修正適當(dāng)減小電熱管的直徑。因?yàn)樵跐M足表面負(fù)荷條件下，為了減小加熱元件的熱慣性，盡可能的減小電加熱管的直徑。因此有時(shí)為了達(dá)到電熱管的表面負(fù)荷要求，可采用多段彎曲及電熱管表面纏繞散熱片方法來達(dá)到要求。

(2)變頻調(diào)速系統(tǒng)
傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速具有調(diào)速穩(wěn)定，調(diào)速范圍寬及具有過、低電壓，過載多種保護(hù)的參數(shù)設(shè)置功能，而且能根據(jù)用戶要求通過功能設(shè)置，數(shù)字顯示線速度成轉(zhuǎn)速、頻率等參數(shù)，方便操作使用。

2性能探討
      該設(shè)備在一家臺(tái)資制鞋有限公司得到廣泛應(yīng)用后，受到該公司的一致好評(píng)。與該廠先前的傳統(tǒng)烘箱的性能相比較，廠家有如下評(píng)價(jià)：
(1) 從總體上延續(xù)了國外同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，美觀，拆裝轉(zhuǎn)移方便、快速，占地空間小，制作較精細(xì)。
(2) 同一溫度區(qū)按1．5m×2節(jié)設(shè)置，四個(gè)溫度區(qū)之烘箱的溫控采用四個(gè)電控箱獨(dú)立控制，為今后生產(chǎn)工藝改變需要增減烘箱時(shí)提供了方便。而原先的設(shè)備同一溫度區(qū)采用1節(jié)烘箱，四個(gè)烘箱之溫控采用1個(gè)電控柜集中控制，為今后工藝改變及維修帶來了不便。
(3) 主傳動(dòng)系統(tǒng)采用行星擺線針輪減速器配變頻器進(jìn)行無級(jí)變速。其調(diào)速范圍寬(當(dāng)生產(chǎn)工藝要求流程時(shí)間改變時(shí)具有較大的使用范圍)，精度高，調(diào)速平穩(wěn)，低速行走扭矩大等優(yōu)點(diǎn)，主機(jī)配置功率小，能耗低，可節(jié)省使用成本。該系統(tǒng)可根據(jù)客戶要求設(shè)置加減速方式“啟動(dòng)”、“停機(jī)”、“速度鎖定”、“過載電流設(shè)定”等諸多功能。原先設(shè)備采用滑差調(diào)速電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，由于低速時(shí)轉(zhuǎn)差大，轉(zhuǎn)差損耗大(其中部分電能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)差離合器渦流熱能)，因此效率低；其次，精度低，調(diào)速范圍窄，(一般使用在120～1200轉(zhuǎn)，分范圍內(nèi))，速度波動(dòng)大，輸送不穩(wěn)定等，局限性大。
(4) 溫控加熱系統(tǒng)采用固態(tài)繼電器無觸點(diǎn)控制，無噪音，使用壽命長?？販胤绞娇砂匆筮x擇PID或ON／OFF方式。具有溫度補(bǔ)償及功率PID自整定調(diào)節(jié)，熱慣性小，控溫精度高，在實(shí)際中測繪得同一層面上各點(diǎn)溫度誤差≤±2℃。原設(shè)備設(shè)計(jì)龐大、溫度控制方式采用交流接觸器控制，存在交流和機(jī)械噪音，熱慣性大，使用壽命短，控溫精度低。溫度波動(dòng)大等缺點(diǎn)。
(5) 風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，同一溫度區(qū)之烘箱(內(nèi)置式)采用16部耐高溫可達(dá)120~C之小型離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)，能有效地防止熱損耗。風(fēng)機(jī)采用超靜音風(fēng)輪(經(jīng)過高速動(dòng)平衡過)，設(shè)備噪音小。并在第Ⅳ段溫度區(qū)之烘箱增設(shè)了冷卻風(fēng)風(fēng)機(jī)，從而可自動(dòng)補(bǔ)償烘箱內(nèi)溫度。前三節(jié)烘箱均設(shè)置排濕口，能調(diào)節(jié)烘箱內(nèi)濕度。由于風(fēng)道間設(shè)計(jì)為互通，若某一節(jié)烘箱中的一個(gè)風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，可不必停機(jī)進(jìn)行故障排除，該區(qū)烘箱仍能保持熱風(fēng)循環(huán)，沒有影響產(chǎn)能。