定寸烘箱熱風內(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)必須進行保溫降溫處理，以保證不變形并達到要求尺寸。在傳統(tǒng)上采用開放式熱風攪拌系統(tǒng)的定寸熱風循環(huán)烘箱。這類烘箱主要是采用電加熱和立式風機攪拌氣流(或采用一臺離心風機通過外露的風管集中送風)，使烘箱腔體內(nèi)的溫度達到制鞋工藝上的要求。在實際應用中，由于風機風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，熱量泄漏較嚴重，導致加熱效率低，生產(chǎn)效率低，制品返修率及廢品率高，設備體積龐大等缺陷。為此我們在原有基礎上研究和開發(fā)，采用封閉式熱風內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，以解決以上諸多問題。
1、設備結(jié)構(gòu)簡介
本設備總體結(jié)構(gòu)由：傳動系統(tǒng)、烘箱系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)幾個部分組成。
1．1 傳動輸送系統(tǒng)
      EVA中底或大底，進入定寸烘箱時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，避免因為速度的突變而造成廢品。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行無級變速。由于輸送的中底或大底在進入烘箱前的溫度高達120~C～100~e，而又要求整個鞋中底或大底周面受熱均勻，若采用不銹鋼網(wǎng)帶又會在中底或大底底面造成壓痕，故采用網(wǎng)孔式橡膠輸送帶。實際使用證明，該傳動輸送系統(tǒng)的設計選擇是正確的。
1．2烘箱系統(tǒng)
     該烘箱熱風循環(huán)回路通過側(cè)面小型高速離心風機6將烘箱腔體內(nèi)的空氣強制送人裝有遠紅外電熱管3的內(nèi)腔2內(nèi)，遠紅外電熱管3同時對腔體2內(nèi)的空氣加熱，在小型離心風機的壓力下，再強制通過“V”型導風口1送人烘箱腔內(nèi)，對由輸送帶輸送至烘箱內(nèi)的中底或大底進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)面小型離心風機6的吸力下再次被送人導風內(nèi)腔內(nèi)，循環(huán)先前的過程。整個過程形成一個封閉的回路，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。同時當烘箱內(nèi)溫度達到一個目標溫度后，電熱管會停止加熱，只有離心風機工作，進行熱交換，節(jié)約了能源。烘箱中后段(即出口段)增設冷卻風風機的作用是當在夏天的工作環(huán)境中，烘箱內(nèi)的溫度很高，無法達到后段工藝要求時，此時該風機工作，將烘箱外部的空氣送人烘箱內(nèi)。使烘箱內(nèi)溫度達到工藝上的要求。該烘箱可根據(jù)不同工藝要求，對溫度進行逐段設置。
      一般的傳統(tǒng)上采用的開放式熱風烘箱，一種方式是：一節(jié)烘箱采用一個大功率電機帶動一個攪拌葉輪，對烘箱腔體內(nèi)由電熱管加熱的空氣進行攪拌，使烘箱內(nèi)的溫度達到一個目標值。該系統(tǒng)在垂直于攪拌葉輪方向范圍內(nèi)的空氣是沒有對流的，容易產(chǎn)生溫度死區(qū)，存在溫度差異大的缺陷，會造成EVA材料在該區(qū)內(nèi)溫度變化突變，驟然收縮，導致廢品率增加。因為EVA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)部分子達到穩(wěn)定狀態(tài)。另一種方式是：烘箱風道設計在同一溫度區(qū)采用一部外置式離心風機集中送風，大部分管道外露。產(chǎn)生熱泄漏，從而增加加熱時間。浪費能耗。增大使用成本。由于采用一節(jié)烘箱用一部大功率風機，導致系統(tǒng)噪音大，并有一定的振動。若風機發(fā)生故障，則必須停線進行維修。影響了產(chǎn)能。此外，熱風經(jīng)過外置式的風機和管道，其熱泄漏使設備周邊溫度很高，作業(yè)環(huán)境惡劣，工人的勞動強度增大。
1．3 電器系統(tǒng)
(1)電熱管結(jié)構(gòu)特點及電熱元件直徑和長度計算根據(jù)該烘箱結(jié)構(gòu)特點，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紅外涂料的碳鋼蝶型電熱管，加熱后，由遠紅外涂層發(fā)射遠紅外線，被加熱工件吸收后，其內(nèi)部分子和原子發(fā)生共振，產(chǎn)生強烈振動、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，電熱管表面負荷~<3w／era 計算出電熱管的有效長度，若長度允許下，可修正適當減小電熱管的直徑。因為在滿足表面負荷條件下，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。因此有時為了達到電熱管的表面負荷要求，可采用多段彎曲及電熱管表面纏繞散熱片方法來達到要求。

(2)變頻調(diào)速系統(tǒng)
傳動系統(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，過載多種保護的參數(shù)設置功能，而且能根據(jù)用戶要求通過功能設置，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
      該設備在一家臺資制鞋有限公司得到廣泛應用后，受到該公司的一致好評。與該廠先前的傳統(tǒng)烘箱的性能相比較，廠家有如下評價：
(1) 從總體上延續(xù)了國外同類產(chǎn)品的設計優(yōu)點，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。
(2) 同一溫度區(qū)按1．5m×2節(jié)設置，四個溫度區(qū)之烘箱的溫控采用四個電控箱獨立控制，為今后生產(chǎn)工藝改變需要增減烘箱時提供了方便。而原先的設備同一溫度區(qū)采用1節(jié)烘箱，四個烘箱之溫控采用1個電控柜集中控制，為今后工藝改變及維修帶來了不便。
(3) 主傳動系統(tǒng)采用行星擺線針輪減速器配變頻器進行無級變速。其調(diào)速范圍寬(當生產(chǎn)工藝要求流程時間改變時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，主機配置功率小，能耗低，可節(jié)省使用成本。該系統(tǒng)可根據(jù)客戶要求設置加減速方式“啟動”、“停機”、“速度鎖定”、“過載電流設定”等諸多功能。原先設備采用滑差調(diào)速電機進行調(diào)速，由于低速時轉(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。具有溫度補償及功率PID自整定調(diào)節(jié)，熱慣性小，控溫精度高，在實際中測繪得同一層面上各點溫度誤差≤±2℃。原設備設計龐大、溫度控制方式采用交流接觸器控制，存在交流和機械噪音，熱慣性大，使用壽命短，控溫精度低。溫度波動大等缺點。
(5) 風道系統(tǒng)設計合理，同一溫度區(qū)之烘箱(內(nèi)置式)采用16部耐高溫可達120~C之小型離心風機進行熱風內(nèi)循環(huán)，能有效地防止熱損耗。風機采用超靜音風輪(經(jīng)過高速動平衡過)，設備噪音小。并在第Ⅳ段溫度區(qū)之烘箱增設了冷卻風風機，從而可自動補償烘箱內(nèi)溫度。前三節(jié)烘箱均設置排濕口，能調(diào)節(jié)烘箱內(nèi)濕度。由于風道間設計為互通，若某一節(jié)烘箱中的一個風機發(fā)生故障，可不必停機進行故障排除，該區(qū)烘箱仍能保持熱風循環(huán)，沒有影響產(chǎn)能。