Установка для инфракрасного нагрева

СООЗ СОНЕТСНИКИИЭбманииРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ н двторСНу СвиДЯТЕльСтв ЕНИ рямои .вомуяжениеременГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут.(56) 1. Авторское свидетельство СССРЮ 629653,. кл. Н 05 В 39/02, .1979.2. Авторское свидетельство СССРй 818038, кл, Н 05 В 37/02, 1979,.содержащая блок инфракрасных ламп,подключенный к источнику питания через тиристорный переключатеяь, снабженный блоком управления, делитель: которого подключен к первому входублока управления переключателя, связанного вторым входом с выходом фильтра блока задающего напряжения, и через сглаживающий фильтр и пороговыйэлемент - к входу ключа, подключен ному к дополнительному источнику стабилизированного напряжения, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения .производительности .установки и увеличения срока служба ламп.блок задающего напряжения снабжен заЯО 1023182 дающим фотореле, выход которого соединен с единичным входом первоготриггера, с нулевым входом реверсивного счетчика, с входом установки вединицу второго триггера и через реле времени - с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к нулевому входу первого триггера, связанного единичным выходом спервым входом первого элемента И,выход которого через первые входывторого. и третьего элементов И соединен с входами прямого и обратногосчета реверсивного счетчика, ивыход которого подключен к первходу преобразователя код-напрчерез управляемый генератор пеной частоты- к второму входу первого элемента И и через дешифратор.максимального кода - к нулевому входу второго триггера, единичный вход., которого связан с инверсным выходомреверсивного счетчика через дешифратор минимального кода, прямой выходвторого триггера соединен с вторымвходом второго элемента И, а егоинверсный выход - с вторыми входамитретьего элемента И и элемента И-НЕ)второй вход преобразователя код"напряжение подключен к выходу ключа, а1 выход- к входу фильтра блока за- .дающего напряжения, 1023182Изобретение относится к нагреву лаков и красок после их нанесения с целью сушки и может быть использовано, например, в автомобильной промышленности.Известны устройства для инфракрасного нагрева, изменяющие световой поток, а следовательно, и режим нагрева в зависимости от изменений условий эксплуатации, таких как изменение напряжения и внешней освещенности 1.Недостатком этих устройств является отсутствие автоматического изменения и согласования спектра излучения со спектром поглощения лакокрасочного покрытия, что затягивает процесс сушки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является установка для инфракрасного нагрева, преимущественно сушки лаков, содержащая блок инфракрасных ламп, подключенный к источнику питания через тиристорный переключатель, снабженный блоком управления, делитель напряжения источника питания, вы" ход которого подключен к первому входу блока управления переключателя, связанного вторым входом с выХодом Фильтра блока задающего напряжения, и через сглаживающий фильтр и пороговый элемент - к входу ключа;. подключенному к дополнительному источнику стабилизированного напряжения 2.Недостатком известной установки является постоянный спектр излучения, не согласованный с оптическими свойствами лакокрасочных покры" тий, имеющих несколько областей избирательного поглощения. Известно, чтопроцесс сушки лакокрасочных покрытий не является чисто тепловым процессом и его интенсивность в значительной степени обусловлена специфическим действием инфракрасной радиации, которая должна быть связана со спектральной характеристикой лакокрасочного покрытия, имеющего несколько максимумов поглощения (эффект воздействия излучения определенной частоты на полимеризацию молекул). Изменение спектра излучения не производится, что удлиняет процесс сушки. Имеет место повышенный расход электроэнергии вследствие работы с постоянным накалом. Срок службы нагревательных элементов ог раничен ввиду их работы в одном, постоянно выбранном предельном режиме. Пониженная производитель"- ность сушки обусловлена согласованием максимума излучения инфракрасного нагревателя только с одним максимумом поглощения лакокрасочного покрытия.Целью изобретения является по 10 вышение производительности и увеличение срока службы нагревательных ламп,Цель достигается тем, что в установке для инфракрасного нагрева, 15 преимущественно сушки лаков, содержащий блок инфракрасных ламп, подключенный к источнику питания через тиристорный переключатель, снабженный блоком управления, делитель на потяжения источника питания, выход 25 30 35 40 45 50 55 которого подключен к первому входу блока управления переключателя, связанного вторым входом с выходом фильтра блока задающего напряжения, и через сглаживающий фильтр и пороговый элемент - к входу ключа, подключенному к дополнительному источнику стабилизированного напряжения, блок задающего напряжения снабжен задающим фотореле, выход которогосоединен с единичным входом первого триггера, с нулевым входом реверсивного счетчика, с входом установки в единицу второго триггера и через ре.пе времени с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к нулевому входу первого триггера, связанного единичным выходом с первым входом первого элемента И, выход которого через первые входы второго и третьего элементов И соединен с вхоДом прямого и обратного счета реверсивного счетчика, прямой выход которого подключен к первому входу преобразователя, код-напряжение, через управляемый генератор переменной частоты - к второму входу первого элемента И и через дешифратор максимального кода - к нулевому входу второго триггера,. единичный вход которого связан с инверсным выходом реверсивного счетчика через дешифратор минимального кода, прямой выход второ" го триггера соединен с вторым входом второго элемента И, а его инверсный выход - с вторыми входами третьего элемента И и элемента И-НЕ, второй вход преобразователя код-напряжение подключен к выходу ключа, а выход82 з 10231 к входу фильтра блока задающего на" пряжения.На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой установки; на фиг.2- временные диаграммы. 5К источнику 1 питания через тирис" торный переключатель 2 подключен блок 3 инфракрасных ламп. блок 4 управ. ления переключателем 2 подключен одним входом к,выходу блока 5 задающе го напряжения, а другим - к выходу делителя 6 напряжения нагрузки. Дополнительный источник 7 стабилизированного напряжения подключен к ключу 8 и.через потенциометр 9 к 15 пороговому элементу 10, связанному через сглаживающий Фильтр 11 с делителем 6.Блок 5 задающего напряжения содержит Фотореле .12, реле 13 време ни, элемент 14 И-НЕ, триггер 15, первый 16, второй 17 и третий 18 элементы И, управляемый генератор 19, реверсивный счетчик 20, преобразователь 21 код-напряжение, дещифраторы максимального 22 и минимального 23.кода, второй триггер 24 направления счета и фильтр 25. На временных диаграммах 26-29 по 30 казано изменение выходных сигналов по времени фотореле, реле времени, второго направления счета и первого триггера соответственно. Временная диаграмма 30 иллюстрирует изменение частоты управляемого генератора во времени. На. диаграмме 31 приведены одним графиком, но в разном масштабе, огибающая задащщего напряжения (на выходе фильтра 25) и напряжение на нагрузке. На временных диаграммах 40 32-34 приведены относительные распределения спектральной интенсивности излучения инфракрасного нагревателя для излучений с длиной волны 1,1; 2,0 и 3,0 мкм соответственно.45 Переключатель 2 выполнен по известной схеме, например на триодном тиристоре, нагрузкой 3 служит цепь из ряда соединенных параллельноинфракрасных ламп типа ИКЗ-500. 50 блок 4 управления тиристорным переключателем выполнен по известнойсхеме фазового управления углом задержки отпирания тиристоров. Фильтр 25 предназначен для сглаживания из менений задающего напряжения и выполнен, например, емкостным, Плавное изменение задающего напряжения увеличивает срок службы инфракрасныхламп вследствие ограничения динамических нагрузок их спирали. Делитель6 напряжения предназначен для понижения напряжения нагрузки до уровня, безопасного для полупроводниковых элементов, и выполнен, например, резистивным.Дополнительный источник 7 питания служит для обеспечения стабилизированным напряжением постоянного тока ключевого элемента 8 ичерез потенциометр 9 создает опорное напряжение на пороговом элементе 10. Он выполнен по известнойсхеме, например, компенсационногостабилизатора постоянного напряжения, его выход присоединен непос"редственно к цепи питания ключевого элемента и через потенциометрк опорному входу порогового элемента.Ключевой элемент 8 предназначен для изменения коэффициента преобразования преобразователя код-напряжение и его выход соединен с пер"вым входом названного преобразователя.Он выполнен, например, на микросхеме с открытым коллекторным выходом типа К 511 ПУ 1.Пороговый элемент 10 сравниваетнапряжение на входе, подключенномчерез фильтр 11 к делителю 6 напряжения нагрузки, с опорным напряжением и вырабатывает управляющий сиг"нал на выходе при превышении напряжением на втором входе уровня опорного напряжения на первом входе. Пороговый элемент выполнен, например,на микросхеме К 155 ТЛ 1, включенной посхеме компаратора.Фильтр 11 предназначен для сглаживания пульсаций части напряжениянагрузки и выполнен, например,емкостным,Фотореле 12 служит для определе"ния начала загрузки рабочего пространства сушильной камеры изделием.Оно выполнено по известной схеме наоснове Фоторезистора, освещаемоголампой накаливания,. и релейной схемы. Выход фотореле присоединен к единичному входу первого триггера 15,входу реле времени, нулевым входамреверсивного счетчика и второго триггера, выполняющего Функции триггеранаправления счета.Реле 13 времени контролирует время сушки изделия. Оно может быть вы55 5 10231 полнено на основе цифровой схемы. Выход реле времени через элемент И-НЕ подключен к нулевому входу триггера 15.Триггер 15 запоминает команды "Пуск", "Стоп", поступающие на его входы от фотореле 12 и реле 13 времени. Единичный выход триггера подключен к первому входу первого элемента 16 И, выход которого через вто рой 17 и третий 18 элементы И соединен с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика 20.Прямой выход реверсивного счетчика подключен к второму входу преобра зователя код-напряжение, а также к, входу управляемого генератора 19 и через дешифратор 22 максимального кода - к нулевому входу триггера направления счета, Инверсный выход реверсивного счетчика через дешифратор минимального кода подключен к единичному входу триггера направления,.счета.Коды в реверсивном счетчике преоб разуются в задающее напряжение посредством преобразователя 21 код-напряжение, выполненного, например, резистивным. Суммирующий резистор разбит на две неравные части в отношении 6:1. При превышении напряжением на нагрузке определенного уровня происходит шунтирование меньшей части задающего резистора ключевым элементом 8 и понижение задающего напряжения на 203, что 35 предохраняет инфракрасные лампы от перенапряжения.Управляемый генератор 19 служит для изменения частоты заполнения реверсивного счетчика в функции его 40 кода. Чем больше код в реверсивном счетчике, тем ниже выходная частота управляемого генератора, что приводит к,неравномерному изменению кода в реверсивном счетчике по вре мени и к неравномерному изменению во времени задающего напряжения, поступающего от .преобразователя 21 код-напряжение через фильтр 25 задающего напряжения на вход блока 4 управления .переключателем. Выход управляемого генератора подключен к второму входу первого элемента И.Управляемый генератор содержит, например, три соединенных в кольцо элемента НЕ. К входу и выходу среднего элемента НЕ подключена цепь из двух последовательно соединен 82 6ных конденсаторов. Средняя точкацепи конденсаторов через регулирующий транзистор и-р-и типа соединена с минусовой шиной источникапитания. К базе транзистора подклюцена цепь из весовых резисторов,присоединенных к единичным выходамреверсивного счетчика. При изменении кода в реверсивном счетчикеизменяется ток базы транзистора истепень его отпирания, т.е. егосопротивление. Изменение величинысопротивления транзистора приводитк изменению выходной частоты управляемого генератораДешифраторы максимального 22и минимального 23 кода предназначены для ограничения кода в реверсивном счетчике между максимальными минимальным значениями, устанавливаемыми исходя из требований технологического процесса. Они выполненына элементах И-НЕ по известным схемам.Триггер 24 служит для управлениянаправлением счета реверсивногосчетчика (суммирование, вычитание) иуправления окончанием цикла сушки.Прямой и инверсный выходы названного триггера подключены соответственно к второму входу второго элемента И и вторым входам элементаИ-НЕ и третьего элемента И.В устройстве для управления режи,мом инфракрасного нагрева все цифровые элементы приняты серии К 511 заисключением порогового элемента 10(серия К 155 ТЛ 1),В устройстве происходит автоматическое изменение спектра излученияинфракрасного нагревателя путемвоздействия на напряжение его накала и стабилизация заданного напряжения. Переход с одного уровня напряжения накала инфракрасного нагревателя на другой происходит плавно,не резко, Значительную часть времени сушки нагреватели работают с пониженным напряжением, что вызываетэкономию электроэнергии, удлиняетсрок службы нагревателей и увеличивает надежность их работы. Повышению надежности нагревателей способствует также плавное изменение напряжения их накала,Устройство работает следующим образом,После того как подлежащее сушкеиэделие поступает по конвейеру в су82 8 7 10231 щильную камеру, срабатывает Фото- реле 12 и выдает сигнал начала цик-; ла сушки. По этому сигналу запуска-. ется реле 12 времени, устанавливается в единичное состояние триггер 5 и триггер 24, в нулевое состояние устанавливается счетчик 20.Положительные импульсы от управ.-. ляемого генератора 19 через элементы 16 и 17 И поступают на вход прямого 10 счета реверсивного счетчика 20 Код в счетчике начинает возрастать, Возрастает выходное напряжение преоб- . разователя-код-напряжение, которое через Фильтр 5 задающего напряжения поступает на первый вход. блока 4 управления переключателем. Тиристорный переключатель 2 под воздействием импульсов управления, вырабатываемых блоком управления переключателем, частично открывается. Через нагрузку 3 начинает протекать ток. Напряжение на нагрузке стабилизируется на заданном уровне посредством цепи отрицательной обратной связи, содер 25 жащей делитель 6 напряжения нагрузки, выходное напряжение с которого поступает на второй вход блока уп.равления переключателем (временные диаграммы 30 и 31).Постепенно код в реверсивном счет 30 чике 20 возрастает, возрастает напряжение на входах преобразователя коднапряжение и фильтра 25 задающего напряжения, увеличивается напряжение на нагрузке. Ток накала возрастает, и спектр инфракрасного излучения смещается постепенно в более коротковолновую область (диаграммы 32-34),После достижения кодом в реверсивном счетчике максимального зна чения происходит переключение триггера 24 в нулевое состояние. Импульсы от управляемого генератора через третий элемент 18 И начинают поступать на вход вычитания ре версивного счетцика. Код в реверсивном счетчике начинает плавно уменьшаться. Уменьшается задающее напряжение и напряжение накала инфракрасного нагревателя. Спектр инфракрасного излучения смещается в более длинноволновую область.При достижении кодом в реверсивном счетчике минимального значения происходит переключение триггера 24 в единичное состояние. Цикл из.- менения спектра излучения инфракрасного нагревателя повторяется анало- . гично указанному.После отработки нескольких циклов изменения спектра излучения ре-ле времени вырабатывает сигнал "Стоп" (временная диаграмма 27, поступающий через элемент 14 И-НЕ на нулевой вход триггера 15. Процесс нагрева детали заканчивается, Включается конвейер и деталь удаляется иэ сушильной камеры. Камера готова к приему очередной детали.Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит плавное изменение напряжения накала инфракрасного нагревателя и изменение спектра его излучения в определенном диапазоне. Происходит периодическое согласование спектра излучения нагревателя с областями их высокого поглощения, цем создается объемное тепловыделение и ускоряется нагрев лакокрасочных покрытий. При сушке многокомпьнентных дисперсных покрытий, отдельные компоненты которых имеют разные спектры поглощения, появляется воэможность сушки отдельных компонентов при более низкой температуре. При сушке селективно поглощающих излучение в нескольких полосах лакокрасочных покрытий усиливается процесс воздействия излучения на полимеризацию молекул, за счет чего ускоряется процесс Физико- химических превращений.Увеличивается срок службы нагревательных элементов, так как уменьшается среднее значение напряжения, при котором они работают, и изменение напряжения происходит плавно.