Способ сушки абразивного инструмента на керамической связке

( 9) 26 В 3 04 ЕТЕНИ САНИЕ И АВТО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Волжский филиал Всесоюзного научно - исследовательского института абразивов и шлифования(56) Авторское свидетельство СССР Гч. 1171187, кл. В 22 С 9/12, 1989.Н,В,Никулин, В,В.Кортнев, "Производство электрокерамических изделий", М Химия, 1970, с, 156-160.В.А.Рыбаков "Оборудование и оснастка предприятий абразивной и алмазной промышленности", Л., Машиностроение, 1981, с. 166 - 170. Изобретение относится к производству абразивного инструмента и может быть использовано в других отраслях промышленности, связанных с процессами термообработки изделий на керамической связке.Известен способ сушки многослойных керамических форм путем воздействия на каждый слой жидко-стекольного покрытия потоком воздуха с увлажнением каждого слоя покрытия через 60-70 мин от начала формирования распыленной водой или холодным паром в течение 3 - 6 с с .,елью ускорения процесса сушки за счет разрушения сформировавшейся пленки связующего, препятствующей удалению влаги из нижележащих слоев, Такой способ сушки для абразивных кругов не дает положительного результата, т, к. на поверхности абразивноО 1776948 А(54) СПОСОБ СУШКИ АБРАЗИВНОГО ИН ТРУМЕНТА НА КЕРАМИЧЕСКОЙ СВЯЗКЕ (57) Использование: сушка абразивного инструмента на керамической связке в химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения; абразивный инструмент первоначально нагревают до температуры 90 - 100 С в среде рециркулируемого воздуха с относительной влажностью 85- 95 о, что обеспечивается подачей насыщенного пара в рециркулируемый воздух, затем прекращают подачу пара в рециркулируемый воздух и осуществляют обдув иэделий воздухом до температуры изделий до 25 - 35 С со скоростью 5 - 15 С в 1 ч. При этом осуществляют отбор и сброс в атмосферу 10-30 % от объема рециркулируемого воздуха в 1 ч, 1 ил го инструмента в процессе сушки не возникает Пленки связующего, которую надо разрушить водой или паром, а подаваемая влага или пар будут замедлять процесс сушки,Известен способ сушки керамических изделий в потоке непрерывно подаваемого и по мере увлажнения непрерывно удаляемого теплоносителя. Недостатком такого способа является повышенный брак при сушке керамических изделий из - за плохого переноса влаги от внутренних слоев к наружным, приводящий к неравномерной усадке и растрескиванию.Наиболее близким по технической сущ-ности к заявляемому является способ сушки абразивного инструмента на керамической связке путем воздействия на него потоком рециркулируемого теплоносителя с отбо 17769485 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ром его части в атмосферу по мере увлажнения и с притоком свежего воздуха из помещения взамен удаляемого. Недостатком способа является низкое качество и повышенный брак при сушке абразивных кругов на керамической связке, обладающих высокой плотностью и малой пористостью, из - за замедленного переноса влаги от внутренних слоев материала к наружным (процесс влагоп роводности) замедляется из - за явления термовлагопроводности, когда при нагреве материала влага перемещается по направлению уменьшения температуры, т. е. к местам с более низкой температурой (внутрь тела), В результате происходит более быстрое высыхание поверхностного слоя по сравнению с внутренними слоями, усадка наружных слоев изделий протекает быстрее, чем усадка внутренних его частей, в результате в поверхностных слоях возникают растягивающие напряжения, приводящие к растрескиванию абразивных кругов.Цель изобретения - повышение качества сушки и снижение брака изделий,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сушки, включающем воздействие на изделия рециркулируемым потоком теплоносителя с отбором и сбросом его части в атмосферу, согласно изобретению предварительно проводят нагревание изделий до 90 - 100 С при замкнутой рециркуляции воздуха с поддержанием относительной влажности 85 - 95путем подачи насыщенного пара с последующей выдержкой в этом режиме в течение 1-2 часов, а затем непосредственно сушку путем прекращения подачи пара и снижения температуры изделий до 25 - 35 С со скоростью 5 - 15 С в час с отбором и сбросом в атмосферу 10 - 30рециркулируемого воздуха в час. Техническое решение с заявленной совокупностью признаков при проведении исследований не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа критериям "новизна" и "существенность отличий". Предлагаемый способ осуществляется с помощью сушилки, представленной на чертеже,Сушилка состоит из теплоизолированного корпуса 1, внутри которого на вагонетке 2 установлены этажерки 3 с продукцией 4 системы рециркуляции воздуха, включающей вентилятор 5, всасывающий патрубок б, яагнетательные воздуховоды 7 и 8 и жалюэийные решетки 9 и 10 для направления потока воздуха, нагревательных элементов 11 и 12 для нагрева рециркулируемого воздуха, термопары 13 для контроля температуры воздуха в рабочей зоне, влагомера 14 для определения влажности воздуха, паропроводов 15 и 1 б с клапанами 17 и 18 для регулирования количества подаваемого пара в систему рециркуляции, сбросного патрубка 19 с заслонкой 20 и исполнительным механизмом 21 для регулирования сброса в атмосферу увлажненного воздуха, приточного патрубка 22 с заслонкой 23 для регулирования притока свежего воздуха.Процесс сушки осуществляется следующим образом.Иэделия 4, уложенные стопками на этажерки 3, поступают в рабочую зону сушилкина вагонетке 2. Включением вентилятора 5 начинают рециркулировать воздух, который забирается из рабочей зоны сушила через всасывающий патрубок б и по нагнетательным воздуховодам 7 и 8 подается в рабочую зону через жалюзийные решетки 9 и 10, с помощью которых регулируется равномерность потока изменением зазоров между жалюзи. Одновременна с вентилятором 5 включаются нагревательные элементы 11 и 12, которые нагревают рециркулируемый поток воздуха по заданной программе в зависимости от типоразмера высушиваемого инструмента, до температуры 90 - 100 С по команде от термопары 13 и подается насыщенный пар по паропроводам 7 и 8 открытием - закрытием электромагнитных клапанов 17, 18 по команде от электронного влагомера 14, с целью обеспечения постоянной относительной влажности воздуха, которая на всем протяжении предварительного нагрева изделий автоматически поддерживается на уровне 90 + 5 , т. е. теплоноситель близок к насыщенному состоянию, Благодаря этому при таком нагреве сырых изделий процесс влагообмена на протекает, т. е. с поверхности материала влага не испаряется и не передается в окружающую среду из-за равновесного состояния, Процесс нагрева сырых изделий до конечной температуры 90 - 100 С, с выдержкой при этой температуре в течение 1 - 2 чдля выравнивания температуры по всемутелу круга, идет без высушивания и, следовательно, без усадки поверхностных слоев материала, Скорость нагрева изделий зависит от типоразмера и зернистости высушиваемых кругов и на основании экспериментальных данных для тонкозернистых кругов, наиболее бракоемких при сушке, составляет 20 С в 1 ч для кругов до300 мм, 15 С в 1 ч для кругов диаметром до 500 мм и высотой до 40 мм, и 10 С в 1 ч, длякругов диаметром более 500 мм и высотою выше 40 мм. Время выдержки изделий при температуре 955 С составляет на основании экспериментальных данных для кругов диаметром до 300 мм - 1 ч, для кругов5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 диаметром до 500 мм и высотой до 40 мм - 1,5 часа и диаметром свыше 500 мм и высотой более 40 мм -2 ч, На втором этапе, когда происходит непосредственно сушка изделий, прекращают подачу пара закрытием клапанов 17 и 18 на паропроводах 15 и 16 и открывают заслонку 20 на сбросном патрубке 19 с помощью исполнительного механизма 21 для удаления части отработанного увлажненного воздуха в атмосферу и одновременно открывают заслонку 23 приточного патрубка 22 для поступления в рабочую зону свежего воздуха, При этом влажность рециркулируемого воздуха резко снижается, появляется способность воздуха поглощать пары и в соответствии с классической теорией сушки капиллярно - пористых тел, при соприкосновении нагретого воздуха с влажной поверхностью материала жидкость на поверхности изделий испаряется и диффундирует в воздушную среду. Испаряющаяся с поверхности изделий влага создает перепад влагосодержания между центральными слоями и поверхностными, что вызывает обусловленное диффузией перемещение влаги из внутренних слоев к поверхности, называемое влагопроводностью. Кроме того, процесс сушки изделий сопровождают постепенным снижением температуры рецир кули руемого воздуха со скоростью 5 - 15 С в 1 ч, Скорость охлаждения абразивных изделий установлена опытным путем и составляет для кругов диаметром до 300 мм - 15 С в 1 ч, до 500 мм - и высотой до 40 мм - 10 С в 1 ч и для кругов диаметром свыше 500 мм и высотой более 40 мм - 5 С вчас. При этомна поверхности высушиваемых изделий температура будет несколько ниже температуры внутренних слоев материала, Следовательно, перемещение влаги будет происходить также под действием разности температур от центральных слоев к менее нагретым поверхностным слоям, т, е. к поверхности испарения. Т, опри сушке абразивных изделий по предлагаемому способу термовлагопроводность (термодиффузия) совпадает по направлению с влагопроводностью и перенос влаги становится более интенсивным. В известном же способе сушки механизм влаги за счет влагопроводности тормозится процессом встречного перемещения влаги за счет термовлагопроводности. По предлагаемому способу сушка идет изнутри изделия, постепенно приближаясь к наружным поверхностям, усадка поверхностных слоев происходит после усадки внутренних слоев, а значит без возникновения растягивающих напряжений, появления микротрещин и растрескивания изделий. Относительная влажность рециркулируемого воздуха, которая замеряется влагомером 14, сразу же после подачи свежего воздуха резко снижается и в дальнейшем по мере снижения температуры до 30 + 5 С будет приближаться к относительной влажности подаваемого в сушиле свежего воздуха. Расход воздуха на сушку зависит от количества влаги, испаряемой из материала, и от изменения его влагосодержания в процессе сушки, т. е. от количества влаги, которое переходит в воздух в виде водяных паров и удаляется вместе с ним в процессе влагообмена.Расход свежего воздуха в общем случаеопределяется по формуле1000 иОвозд=, о кг сухого воздуха/ч,А бвгде бк - конечное влагосодержание воздуха,удаляемого из системы рециркуляции в этмосферу, г/кг сух. воздуха;бв - влагосодержание воздуха, поступающего в сушила, г/кг сухого воздуха;п - количество испаряемой влаги, кгч.Но поскольку в процессе сушки температура, влагосодержание, относительная влажность воздуха, а также количество испаряемой влаги являются переменными величинами во времени, то расход воздуха на сушку подсчитать аналитическим путем или по - б - диаграмме затруднительно. Поэтому расход воздуха на сушку тонкозернистых абразивных кругов разных типоразмеров определен опытным путем и составляет 10 в 30 Околичества рециркулируемого воздуха в 1 ч. Взамен удаляемого воздуха в рабочую зону поступает такое же количество свежего воздуха, который, нагреваясь, охлаждает изделия и поглощает водяные пары. Кратность рециркуляции при.сушке абразивных изделий (отношение производительности вентилятора рециркуляции к обьему сушильной камеры) по практическим данным должна быть не менее 500 для обеспечения равномерного температурного поля в зоне сушки, Процесс сушки абразивного инструмента заканчивается при достижении температуры рециркулируемого воздуха, равной 25-35 С. После этого отключают вентилятор 5 и нагревательные элементы 11 и 12, закрывают заслонку 20 сбросного патрубка 19 и заслонку 23 приточного патрубка 22 и после этого выгружают вагонетку 2. Начальная влажность абразивного инструмента перед сушкой составляет 2 - 2,5 Влажность инструмента после сушки составляет 0,4 - 0,6 О ,при этом высушенные круги приобретают необходимую прочность для их транспортировки и постановки в об 1776948жиг,Скорость снижения температуры при сушке обеспечивается подачей свежего воздуха из цеха в рабочую зону, который охлаждает изделия и поглощает водяные пары, и сбросом такого же количества увлакненно го рециркулируемого теплоносителяв. атмосферу. Расчет:необходимого для охлаждения воздуха определяется исходя из равенства количества тепла, выделяемого изделиями при охлаждении в единицу 10 времени, количеству тепла, содержащемуся в удаляемом теплоносителе и теплопотерям самой. сушилки,Количество тепла, выделяемое изделиями при охлаждении, определяется по фор муле0= Сизд 6 Чгде Сизд. = 0,19 ккал/кг. С)- абразивных изделий;Ы - масса изделий, кг; 20 Ч - скорость охлаждения, С/ч;,Принимая теплопотери в окружающую среду самой сушилкой равными 25 %, количество свежего воздуха, необходимого для охлаждения изделий, будет равно 250 0,75 теплоемкость де, Свозд = 0,31 ккал/(м град) - теплоемз.ость воздуха; средняя температура нагрева подаваемого воздуха при охлаждении изделий от 95 до 30 С(1 н =25 С)На основании расчетных и эксперимен тальных данных при скорости снижения температуры 5 С в 1 ч количество свежего воздуха для охлаждения изделий и их сушки требуется в количестве 10 % от обьема рециркулируемого теплоносителя, при скоро сти температуры 10" С в 1 ч - 20 % объема, при скорости 15 С в 1 ч - 30 % обьема рециркулируемого теплоносителя.П р и м е р 1. Круг абразивный из тонкозернистого карбида кремния диаметром 45 500 мм и высотой 80 мм с начальной влажностью 2,5 % сушат в сушиле периодического действия с объемом рабочей камеры 1 м, пРоизводительностью вентилятора системы рециркуляции теплоносителя 600 м/ч, 50 кратность воздухообмена 600, масса загруженных изделий 100 кг, На первом этапе производят нагрев изделий до температуры 95 й 5 С со скоростью 10 С в 1 ч с автоматическим поддержанием относительной 55 влажности в зоне сушки 90 + 5 % путем подачи насыщенного пара и выдерживают при конечной температуре в течение 2 ч для выравнивания температуры в теле круга, эа тем подачу пара прекращают, На второмэтапе проводят непосредственно сушку изделий путем подачи свежего воздуха из цехав количестве, определяемом по формуле 0,75 О 1 0,75 Сизд ОиздЧс 0,75 0,19 100 5 615 з0,3137,5что составляет 10 % от объема рециркулируемого теплоносителя, и сброса такого ке количества увлажненного теплоносителя в атмосферу при скорости снижения температуры в зоне сушки, равной Ч = 5 С в 1 ч до конечной температуры сушки 30+ 5 С, Общее время. сушки изделий составляет 21 ч. Конечная влажность высушенных изделий 0,5 %, трещины после сушки отсутствуют,П р и м е р 2. Круг абразивный из тонказернистого карбида кремния диаметром 500 мм и высотой 40,0 мм с начальной влажностью 2,5 % сушат в сушиле периодического действия обьемом рабочей камеры 1 м, производительностью вентилятора системы рециркуляции теплоносителя 600 м /ч, кратность воздухообмена 600, масса загрукен%ых изделий 100 кг. На первом этапе производят нагрев изделий до температуры 95+ 5 С со скоростью 15 С в час с автоматическим поддержанием относительной влажности теплоносителя в зоне сушки 90+ 5 % путем подачи насыщенного пара и выдерживают изделия при конечной температуре в течение полутора часов для выравнивания температуры в теле круга, затем подача пара прекращается. На втором этапе проводят непосредственно сушку изделий путем подачи свежего воздуха из цеха в количестве, определяемом по формуле и издЧ 10,75 О2Св овд(1 м н 3 0,75 0,19 100 16 123 мз/ч0,31 37,5что составляет 20 % от обьема рециркулируемого теплоносителя, и сброса в атмосферу такого же количества увлажненного теплоносителя при скорости снижения температуры в зоне сушки Ч 1 = 10 С в 1 ч, до конечной температуры сушки 30+ 5 О С. Общее время сушки изделий при этом составляет 13 ч. Конечная влажность высушенных изделий 0,5 %, трещины после сушки отсутствуют.П р и м е р 3. Круг абразивный из тонкозернистого карбида кремния диаметром 300 мм и высотой 40 мм с начальной влаж177 ЯсЮ 10 количества увлажненного теплоносителя в атмосферу при скорости снижения темпера- гуры в зоне сушки Чс =15 С в час до конеч оной температуры сушки ЗО5 С. Общее время сушки изделий при этом составляет 9 ч. Конечная влажность высушенных иэделий 0,5 7 ь, трещины после сушки отсутствуют,0,75 С 1 з 0,75 Сизд ОиздЧ Своэдь - тн 0,750,19 100 15 83 5 з что составляет 30 % от обьема рециркулируемого теплоносителя, и сброса такого же Составитель А.РадченкоТехред М.Моргентал едактор Т,Шагова Корректор П,Гереш Заказ 4113 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж. Раушская наб., 4/5 Производственн ательский комб Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,ностью 2,5сушат в сушиле, периодического действия обьемом рабочей камеры 1 м, производительность вентилятора 600змч, кратность воздухообмена 600, массаззагрузки изделий 100 кг. На первом этапе 5 производят нагрев изделий до температуры 95+ 5 О С со скоростью 20 С в 1 ч с автоматическим поддержанием относительной влажности теплоносителя в камере сушки 90+ 5 о путем подачи насыщенного пара и выдер живают изделия при конечной температуре в течение одного часа для выравнивания температуры в тепе круга, затем подача пара прекращается.На том этапе проводят непосредствен но сушку иэделий путем подачи свежего воздуха из цеха в количестве, определяемом по формуле Формула изобретения Способ сушки абразивного инструмента на керамической связке путем обдува потоком рециркулирующего воздуха с отборам и сбросом его части в атмосферу, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сушки, предварительно производят нагрев изделия до 90-100 С при замкнутой рециркуляции воздуха с относительной влажностью 85-95 ОД, обеспечивающейся путем подачи насыщенного пара, затем выдерживают в течение 1 - 2 ч. после чего прекращают подачу пара и производят обдув изделий воздухом до достижения ими температуры 25 - 35 С при скорости сушки 5- 15 С в 1 ч, п ри этом отбирают и сбрасывают в атмосферу 10-30от объема рециркулируащего воздуха.