Infrarot-Wärmetechnologie

Heraeus Noblelight stellt industrielle Infrarot-Systeme her, die mit Erdgas oder Propan betrieben werden und Infrarot-Wärme durch eine sichere, flammenlose Heiztechnologie ausstrahlen. Nebenprodukte sind hauptsächlich Wasser und Kohlendioxid.

Infrarot-Strahlung überträgt Energie berührungslos und erzeugt Wärme dort, wo sie benötigt wird. PLC-gesteuerte Infrarotöfen sind genau auf den thermischen Prozess abgestimmt. Dies verbessert die Prozessstabilität und -qualität, erhöht die Kapazität und spart Platz, Zeit und Energie. Im Vergleich zu konventionellen Systemen können die Prozesszeiten um bis zu 65% und der Platzbedarf um bis zu 50% reduziert werden.

Heraeus Noblelight ist der Experte für Infrarot-Wärmetechnologie.

Vulcan catalytic® rundet das Portfolio von kurz- bis langwelligem Infrarot ab.

Gaskatalytische IR-Technologie Übersicht

Das Produkt erwärmen - nicht die Luft

Gascatalytic infrared technology

Gaskatalytische Infrarotstrahler wandeln sowohl Erdgas als auch Propangas mit Hilfe eines speziellen Platinkatalysators in Infrarot-Wärme um.

Nebenprodukte sind hauptsächlich Wasser und Kohlendioxid.

Konstruktion der gaskatalytischen IR-Paneele

gascatalytical IR panel construction

Merkmale

  • Oberflächentemperaturen 175°C bis 480°C
  • Maximale Flächenleistung etwa 20 kW/m²
  • Flammenlose Reaktion
  • Gleichmäßige Wärmeverteilung
  • Intelligente Steuerung
  • Emission von CO2 und H2O

Gaskatalytische Infrarot-Verteilung

energy distribution gascatalytic IR

Die Energie in Form von Infrarot strahlt in einer 180°-Kugelachse über die gesamte Fläche des Heizelements.

Wenn sie an gegenüberliegenden Wänden eines Ofens gepaart werden, bietet dieses Muster eine vollständige Abdeckung über das Teilfenster und ermöglicht eine diffuse Wärme, die leicht kontrolliert werden kann.

Gaskatalytische Infrarot-Wärme: Lang- bis mittelwellige Infrarotstrahlung

Wellenlängenbereich Infrarot-Strahler

Die Wellenlänge der gaskatalytischen Infrarotstrahllung variiert mit dem Prozentsatz der Ausgangsleistung.

Zum Beispiel erfordert die Aufrechterhaltung niedrigerer Temperaturen weniger Gas und erzeugt längere Wellenlängen, was eine längere Verweilzeit und langsamere Reaktionszeiten ohne Überhitzung ermöglicht.

Bei höheren Ausgangsleistungen werden die Infrarot-Wellenlängen dichter, wodurch eine mittelwellige Emission entsteht. Dies erfordert einen etwas höheren Prozentsatz an Gasausstoß und eignet sich eher für schnelle Reaktionsanforderungen wie Vorwärm-, Gel- oder Trocknungsanwendungen.

Die Ausgangsprozentsätze werden durch ein intuitives Gasimpulssystem reguliert. Dieses steuert die Temperatur durch eine Reihe von niedrigen und hohen Gasimpulsen und reguliert die Platinreaktion.

Warum heißer nicht besser ist

  • Die natürliche Absorptionswellenlänge für organische Substanzen - Wasser, Epoxid, Polyester, ABS, Acryl - beträgt 3-4 Mikrometer.
  • Die maximale Energieabgabe einer Heraeus - Vulcan Catalytic Paneele entspricht diesen Absorptionswellenlängen
  • Das Ergebnis ist eine diffuse "weiche Wärme" im Gegensatz zu Wärmequellen mit höherer Temperatur, Diese strahlen kürzere, intensivere Wellenlängen ab, mit mehr Konvektion - eine ineffiziente Wärmequelle.
  • Die schnellste Methode, "wärmeempfindliche" Materialien zu erwärmen, ohne die Beschichtung zu verbrennen, ist die Abstimmung von Absorptions- und Emissionsgrad.

Vorteile der gaskatalytischen IR und die 3:1-Regel

Was ist die 3:1-Regel?

  • Für jede drei Minuten, die die Aushärtung eines Teils in einem konventionellen Konvektionsofen dauert, benötigt man in einem gaskatalytischen IR-Ofen nur eine Minute.

Was bedeutet das?

  • Zum Beispiel benötigen Teile, die normalerweise 30 Minuten für die Aushärtung auf konventionelle Weise benötigen, in einem gaskatalytischen IR-Ofen nur 10 Minuten.

Praktische Implikationen

  • Thermische Prozess-Öfen sind kürzer und schneller als Konvektions-Öfen
  • Der Einsatz von gaskatalytischen IR-Öfen reduziert die Energiekosten

Warum ist die 3:1-Regel so wichtig?

  • Die Regel zeigt im Wesentlichen, dass bei der Prozesswärmeerzeugung weniger Energie benötigt wird.

Design eines gaskatalytischen IR-Ofens

Gascatalytisches infrarotsystem

Infrarot-Pulverbeschichtungsöfenvon Vulcan Catalytic® Systems sind speziell für diese Anwendung entwickelt worden. Hauptziel ist es, die Abdeckung des Teils mit Infrarot zu optimieren und so eine verkürzte Aushärtungszeit zu gewährleisten. Dies wird durch die Auswahl der richtigen Anordnung der Heizelemente und die Maximierung der Nutzung der Infrarot-Reflexion für vollständige Aushärtungsöfen erreicht.

Die Öfen werden mit SolidWorks konstruiert.Solche Designprogramme gewährleisten, dass alle Beteiligten das Ofendesign gründlich betrachten und eine exakte Platzierung auf der Lackierstraße sicherstellen können. Wenn Sie mit Händlern zusammenarbeiten, können wir ein Paket anbieten, das den vollständig in Solidworks konstruierten Ofen, Heizelemente und Steuerungen umfasst. Dies ermöglicht die lokale Herstellung der Blechkomponenten für den Ofen, wodurch eine schnelle und einfache Montage des Pulverbeschichtungssystems in der Nähe des Endnutzers möglich ist, wo immer dieser sich auch befindet.

Vollständig reflektierte IR-Technologieist in den Ofen eingebaut, um die effizienteste Absorption von Infrarot durch das Teil oder die Beschichtung zu gewährleisten. Das facettenreiche, reflektierende Ofeninnere fokussiert die IR-Energie auf das Teil. Die abnehmbaren Außenwände sind nicht isoliert, bleiben aber kühl.

Vulcan Catalytic® Pulverbeschichtungsofen Systeme und Heizgeräte werden vor dem Verlassen des Werks vorverkleidet und verdrahtet, so dass eine schnelle Installation beim Kunden gewährleistet ist. Die Außenseiten der Öfen werden in den Farben des Kunden pulverbeschichtet und sind zur Inspektion leicht abnehmbar.

Mehrzonen-Gasimpulstechnologiewird im gesamten Konzept der Ofenkonstruktion verwendet, wodurch eine Temperaturregelung von vorne nach hinten und von oben nach unten möglich ist. Die Steuerung der Zonen erfolgt über eine intuitive SPS-Bedienerschnittstelle, die gleichzeitig das Diagnosezentrum ist. Das Steuerungssystem ist ideal für die Erwärmung wärmeempfindlicher Substrate wie MDF sowie traditioneller Metallteile.

Steuerung von gaskatalytischen Infrarot-Ofen

Ineffiziente Konvektionsöfen

control screen

Wie wichtig die Steuerung für einen Ofen zur Pulverbeschichtung ist, kann durch die Betrachtung eines mittelgroßen gasbefeuerten Konvektionsofen beurteilt werden. Ein typisches System wird wahrscheinlich eine Gasbrennerleistung von insgesamt etwa 1500 kW haben. Bei dieser Art von System kann nur sehr wenig gesteuert werden, außer zur Aufrechterhaltung der Lufttemperatur innerhalb des Ofens. Die Brenner sind entweder mit voller Leistung eingeschaltet oder ausgeschaltet. Es wird keine Rücksicht auf die Teilegröße oder die Losgröße genommen.

Da es bis zu einer Stunde dauern kann, bis eine Konvektion die Zieltemperatur erreicht hat, lassen die Bediener den Ofen meist eine ganze Schicht lang eingeschaltet. Dies schließt auch Arbeitspausen ein, ohne Rücksicht auf die Arbeitsbelastung für diese Schicht. Ein solches typisches System kann in einem Zeitraum von zehn Stunden einen Kohlenstoffausstoß von 1 Tonne produzieren.

Das Handelsministerium des Vereinigten Königreichs hat eine Reihe von Standardanlagen analysiert, und ihre Zahlen zeigen, dass gasbefeuerte Konvektionsöfen im Allgemeinen weniger als 7% Effizienz zeigen. Schlimmer noch, dort wo leichte Bleche verarbeitet werden, kann der Wirkungsgrad auf 5% oder weniger sinken. Wohin gehen die restlichen 95% der Brennerleistung? Sie gehen ins Abgas, Leckagen an den Silhouetten, durch die Ofenwände und Explosionsplatten und bei der Beheizung des Förderers oder der Schiene verloren. Der Ofen arbeitet auch dann noch hart, wenn er völlig leer ist.

Dies ist teuer und verschwendet Energie.

Steuerung des Pulverbeschichtungsofens mit Gas-Impuls-Technologie

Ein gaskatalytischer Infrarot-Ofen kann sehr gut gesteuert werden, indem ein programmiertes und wiederholbares Wärmeprofil im gesamten Ofen erstellt wird, das leicht an die Teile angepasst werden kann. Unser Steuerungssystem für den gaskatalytischen Infrarot-Ofen reduziert die Gesamtwärmemenge, die vom System abgegeben wird. Wir tun dies, indem wir Zonen innerhalb des Ofens schaffen, die individuell über das PLC-Steuerfeld gesteuert werden können. Die Wärmeleistung jeder einzelnen Zone wird entsprechend der Teile, die den Ofen durchlaufen, gesteuert.

Die physikalische Steuerung des Gasstroms zu den Heizpaneelen wird durch die Gas-Puls-Technologie erreicht, die ein hohes Maß an Temperatursteuerung ermöglicht. Bei low fire (0%) beträgt die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Heizung 300-350°F. (149-177°C.), während bei high fire (100%) die durchschnittliche Temperatur bei 850-900°F liegt. (454-482°C.), abhängig von der Ausrichtung des Heizelements und der Position im Ofen.

In der Praxis bedeutet die Steuerung in gaskatalytischen Infrarotöfen, dass der Gasverbrauch um bis zu 50 % reduziert werden kann, wodurch die Energiekosten gesenkt werden können.

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