Классификация нагревательных устройств

Интенсификация процесса склеивания деревянных заготовок может быть достигнута путем нагрева клеевых слоев. При температуре клеевого слоя 120…130°С его отверждение завершается за несколько минут. Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание разработке простых и надежных в работе способов нагрева клеевых слоев.

Известные способы нагрева и реализующие их устройства можно разделить по месту подвода тепла к склеиваемым деталям на три класса: с внешним нагревом, внутренним нагревом и местным предварительным нагревом (рис. 1).

При внешнем нагреве тепло подводится к клеевому слою извне через толщу заготовки. Перенос энергии от внешней горячей поверхности к склеиваемой осуществляется теплопроводностью. При этом удельный тепловой поток, т.е. количество теплоты, переносимое в единицу времени через единицу поверхности в направлении нормали к ней,

, (1)

где q - удельный тепловой поток;

К – коэффициент теплопроводности приклеиваемой заготовки;

d - толщина указанной заготовки;

Т₁, Т₂ – температура соответственно внешней и приклеиваемой поверхностей заготовки.

Чем больше величина удельного теплового потока, тем быстрее можно прогреть клеевой слой. Поэтому наибольшая эффективность такого способа прогрева, как следует из уравнения (1), достигается при переносе теплоты через тонкую приклеиваемую заготовку, особенно если материал заготовки имеет большой коэффициент теплопроводности. Известно, что древесина, бумага, картон, как и другие пористые материалы, плохо проводят тепло.

Измельченные древесные материалы проводят тепло еще хуже. Например, сосновые опилки имеют коэффициент теплопроводности в 3,7 раза меньше, чем цельная древесина сосны. При внешнем нагреве тепло подводится к наружной поверхности склеиваемых заготовок кондуктивным, конвективным и радиационным способами.

Кондуктивный, или контактный нагрев осуществляется с помощью гибких или жестких нагревателей, находящихся в плотном контакте с внешней поверхностью склеиваемой заготовки. Этот способ широко применяется для склеивания фанеры, древесностружечных и столярных плит, облицовывания заготовок и в других подобных случаях, когда толщина прогреваемого слоя древесины не превышает 15…20 мм.

При конвекции тепло переносится к поверхности склеиваемой заготовки струями газа или жидкости, которые двигаются относительно заготовки естественным или принудительным путем.

Такой способ нашел практическое применение для ускорения процесса склеивания деревянных конструкций. Осуществляется он в камерах, в которых циркулирует горячий воздух. Главным достоинством этого способа является простота и доступность. Продолжительность выдержки конструкций в запрессованном состоянии сокращается по сравнению с холодным способом склеивания в 4…6 раз. Однако достигаемое ускорение склеивания в значительной степени зависит от размеров сечений склеиваемых пакетов. Кроме того, конвективные камеры обладают большой инерционностью, что приводит в случае применения линий к неоправданным их простоям.

Конвективный нагрев в жидкостях обычно сочетают с пропиткой склеиваемой конструкции. При этом необходимо только обеспечить высокое давление прессования с целью исключения попадания антисептика в клеевые слои и возникновения непроклея.

Конвективный способ теплообмена обеспечивает в основном прогрев наружных зон склеиваемых элементов. Внутренние участки клеевых слоев отверждаются после распрессовки при дальнейшей выдержке конструкции при нормальной температуре.

Радиационное, или инфракрасное излучение электромагнитных волн нагревателями осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения молекул нагревателя в энергию излучения. Инфракрасный диапазон волн расположен между видимым и радиодиапазонами и занимает область от 0,75 до 750 мкм. Излучаемая тепловая энергия, попадая на склеиваемые заготовки, частично поглощается ими, разогревая их поверхности. Эффективность нагрева зависит от правильности сочетания оптических свойств излучателя и облучаемого материала. В качестве нагревателей при этом способе подвода тепла применяют ламповые, керамические и трубчатые электронагреватели. Светящиеся нагреватели называют еще коротковолновыми, а темные – длинноволновыми инфракрасными нагревателями.

Радиационный способ подвода тепла обеспечивает только наружный прогрев клеевых слоев и ускоренное склеивание в прогретой зоне. Для придания склеиваемой конструкции транспортной прочности достаточно 10…20 минут облучения. Для полного отверждения клеевых слоев по всей площади крупномерных конструкций этот способ практически неприемлем.

Нагревательные установки класса внутреннего нагрева генерируют тепло внутри изделия в момент склеивания. Принцип их нагрева основан на диэлектрическом нагреве клеевого слоя в поле токов высокой частоты, а также на пропускании электрического тока промышленной частоты непосредственно через клеевой слой. Применение таких установок позволяет в десятки раз ускорить процесс отверждения клея. Скорость нагрева в данном случае не зависит от размеров и теплофизических свойств склеиваемого материала. Количество генерируемого тепла определяется только физико-химическими и электрическими свойствами клея.

В нагревательных установках с местным предварительным нагревом одной или двух склеиваемых поверхностей используются кондуктивные гибкие или жесткие нагреватели. Последние, находясь в плотном контакте с заготовками, аккумулируют в поверхностных слоях древесины тепло. После накопления тепла холодную или обе горячие склеиваемые поверхности древесины смазывают клеем и производят запрессовку.

Нагреватели