Cấu tạo và nguyên lý máy sấy băng chuyền ngành in
Muốn chọn đúng hoặc sửa đúng máy sấy băng chuyền, trước hết phải hiểu đường đi của sản phẩm, nhiệt và không khí. Một thiết bị nhìn bên ngoài chỉ gồm băng tải và buồng sấy nhưng bên trong là sự phối hợp của kết cấu cơ khí, truyền động, gia nhiệt, thông gió, cách nhiệt và điều khiển điện. Chỉ một bộ phận mất cân bằng cũng có thể gây lệch băng, thiếu nhiệt, quá nhiệt, giảm sản lượng hoặc làm chất lượng giữa các vị trí trên băng không đồng đều.
Sơ đồ dòng công việc
Sản phẩm được đặt lên vùng đầu vào, đi qua cửa buồng, nhận nhiệt trong vùng làm việc rồi ra vùng làm nguội hoặc khu vực nhận hàng. Người vận hành điều chỉnh tốc độ để quyết định thời gian lưu. Bộ điều khiển nhiệt đóng cắt cụm gia nhiệt nhằm duy trì điều kiện đặt. Quạt, nếu có, phân phối khí nóng và đưa hơi ẩm ra khỏi buồng. Toàn bộ chu trình phải diễn ra khi băng chuyển động ổn định.
Khung chịu lực và yêu cầu độ thẳng
Khung máy giữ quan hệ hình học giữa các rulô, băng và buồng sấy. Khung yếu hoặc bị xoắn làm tâm rulô sai lệch, băng có xu hướng bò sang một bên. Với máy dài, việc chia mô-đun cần bảo đảm các đoạn ghép thẳng hàng. Mối hàn, thanh giằng và vị trí chân phải chịu được tải tĩnh lẫn rung động khi động cơ khởi động.
Chân tăng chỉnh dùng để cân máy trên nền xưởng. Người lắp đặt không nên ép băng chạy thẳng bằng cách siết căng một phía trong khi khung còn lệch. Trình tự đúng là đặt máy đúng vị trí, cân khung theo cả chiều dọc và ngang, kiểm tra rulô rồi mới căn lực căng băng.
Rulô chủ động, rulô bị động và cơ cấu căng
Rulô chủ động nhận mô-men từ động cơ. Rulô bị động dẫn hướng và thường kết hợp cơ cấu tăng chỉnh. Bề mặt, đường kính và độ đồng tâm của rulô ảnh hưởng đến độ êm. Hai đầu trục cần được đỡ bằng vòng bi phù hợp với tải và môi trường nhiệt.
Cơ cấu căng không dùng để kéo băng càng chặt càng tốt. Mục tiêu là tạo đủ ma sát để rulô chủ động kéo băng không trượt, đồng thời giữ băng phẳng. Căng quá mức làm vòng bi nóng, động cơ quá tải và mối nối băng chịu lực lớn. Căng thiếu gây trượt, nhăn và tốc độ thực tế không ổn định.
Vật liệu băng tải
Băng phải chịu nhiệt, ổn định kích thước và phù hợp bề mặt sản phẩm. Nhiều máy ngành in dùng băng lưới sợi thủy tinh phủ vật liệu chống dính chịu nhiệt. Kết cấu lưới cho phép không khí đi qua và giảm diện tích tiếp xúc, nhưng mắt lưới, mép băng và mối nối phải phù hợp tải hàng. Dầu, keo, mực hoặc vật sắc có thể làm hỏng bề mặt và khiến băng chạy không đều.
Khổ băng không đồng nghĩa hoàn toàn với khổ sấy hữu ích. Vùng nhiệt đồng đều thường cần chừa biên. Khi thiết kế, phải biết kích thước hình in và cách đặt hàng, không chỉ kích thước tổng của sản phẩm.
Động cơ, hộp giảm tốc và điều tốc
Động cơ cung cấp chuyển động; hộp giảm tốc tạo tốc độ thấp và mô-men phù hợp. Bộ điều tốc giúp thay đổi tốc độ liên tục. Dải tốc độ hữu ích phải tương thích với chiều dài vùng nhiệt: nếu tốc độ chậm nhất vẫn quá nhanh, sản phẩm không đủ thời gian; nếu tốc độ nhanh nhất quá thấp, máy hạn chế năng suất.
Tốc độ hiển thị nên được kiểm tra với tốc độ thực tế của băng, nhất là sau khi thay hộp số, bộ điều khiển hoặc rulô. Cách đơn giản là đánh dấu băng và đo quãng đường trong một khoảng thời gian. Với sản xuất lặp lại, nên ghi tốc độ theo đơn vị rõ ràng thay vì chỉ ghi vị trí núm xoay.
Cụm gia nhiệt hồng ngoại
Phần tử hồng ngoại phát bức xạ được bề mặt hấp thụ và chuyển thành nhiệt. Mật độ công suất, khoảng cách, góc đặt và tấm phản xạ ảnh hưởng đến phân bố nhiệt. Nếu nguồn nhiệt tập trung ở giữa, hàng đặt sát mép có thể nhận ít năng lượng hơn. Nếu khoảng cách quá gần, điểm cao của sản phẩm có nguy cơ quá nhiệt trước khi phần còn lại đạt yêu cầu.
Hồng ngoại làm nóng nhanh và cho kết cấu tương đối gọn. Tuy nhiên màu sắc và tính chất bề mặt ảnh hưởng khả năng hấp thụ. Vì vậy, cài đặt được xác nhận trên một màu vải chưa chắc áp dụng nguyên trạng cho màu khác.
Hệ thống không khí nóng và thoát ẩm
Quạt đẩy không khí qua bộ gia nhiệt và phân phối vào buồng. Dòng khí phá lớp không khí ẩm sát bề mặt, hỗ trợ bay hơi nước và mang hơi ẩm ra ngoài. Thiết kế cần tránh gió quá mạnh làm xê dịch sản phẩm nhẹ hoặc tạo vùng nóng lạnh.
Không khí hồi lưu giúp tiết kiệm nhiệt, nhưng một phần khí ẩm có thể cần xả ra. Tỷ lệ hồi lưu và xả phụ thuộc ứng dụng. Đường xả phải dẫn đến vị trí phù hợp, không thổi ngược vào khu vực thao tác. Bộ lọc, cánh quạt và đường gió phải tiếp cận được để vệ sinh.
Buồng sấy, cửa vào ra và cách nhiệt
Chiều dài buồng quyết định phần lớn thời gian lưu có thể đạt. Cửa vào ra càng lớn càng thuận lợi cho hàng dày nhưng thất thoát nhiệt nhiều hơn. Tấm chắn hoặc rèm chịu nhiệt có thể giảm thất thoát nếu phù hợp sản phẩm. Vỏ hai lớp và vật liệu cách nhiệt giúp mặt ngoài mát hơn, giảm nhiệt truyền sang linh kiện và môi trường.
Khoảng cao từ băng đến nguồn nhiệt cần được xác nhận theo sản phẩm cao nhất. Một số cấu hình cho phép điều chỉnh cao độ cụm gia nhiệt; một số cố định để tối ưu độ cứng. Đây là thông số phải chốt khi khảo sát.
Cảm biến nhiệt và ý nghĩa của vị trí đo
Cảm biến đặt trong buồng đo nhiệt độ tại chính vị trí của nó. Nó giúp bộ điều khiển phản ứng khi buồng nóng hoặc nguội, nhưng không trực tiếp biết lớp mực đã đạt nhiệt độ nào. Cảm biến quá gần nguồn nhiệt có thể đọc cao hơn môi trường sản phẩm; đặt ở vùng gió lạnh có thể đọc thấp.
Để xác nhận quá trình, nên dùng đầu dò chạy cùng sản phẩm hoặc phương pháp đo được nhà sản xuất mực khuyến nghị. Súng đo hồng ngoại tiện kiểm tra bề mặt nhưng kết quả phụ thuộc hệ số phát xạ, màu và thời điểm đo. Quan trọng nhất là kết hợp đo nhiệt với thử độ đóng rắn trên sản phẩm.
Tủ điều khiển và mạch bảo vệ
Tủ điều khiển thường chứa aptomat, bộ điều khiển nhiệt, thiết bị đóng cắt gia nhiệt, biến tần hoặc bộ điều tốc, rơ-le, nguồn điều khiển và các đầu nối. Dây công suất cần tách hợp lý khỏi dây tín hiệu cảm biến. Quạt tủ, khe thoáng và vị trí lắp phải hạn chế nhiệt, bụi và hơi ẩm.
Mạch bảo vệ nên xử lý các tình huống băng dừng, quạt dừng, quá nhiệt hoặc mất pha tùy cấu hình. Nút dừng khẩn cấp phải dễ tiếp cận. Sau khi dừng gia nhiệt, trình tự làm nguội giúp tránh nhiệt tồn dư làm hỏng băng hoặc phần tử xung quanh.
Nguyên lý điều khiển nhiệt
Bộ điều khiển so sánh giá trị cảm biến với giá trị đặt rồi điều khiển nguồn nhiệt. Điều khiển đóng/ngắt đơn giản phù hợp một số cấu hình; điều khiển theo chu kỳ hoặc PID có thể giữ nhiệt ổn định hơn khi được cài đúng. Hệ thống có quán tính: sau khi ngắt điện, phần tử và buồng vẫn tiếp tục truyền nhiệt. Vì thế giá trị có thể vượt điểm đặt nếu tham số không phù hợp hoặc cảm biến đặt sai.
Khi cấp hàng liên tục, sản phẩm hấp thụ nhiệt và cửa buồng đưa không khí lạnh vào. Máy phải có đủ dự trữ công suất để phục hồi mà không dao động quá lớn. Đây là lý do thử máy rỗng chưa đủ; cần thử ở nhịp sản xuất gần thực tế.
Vì sao nhiệt không đều theo chiều ngang?
Các nguyên nhân thường gặp gồm phần tử nhiệt bố trí thưa, một vùng gia nhiệt hỏng, luồng khí phân phối không đều, cách nhiệt lỗi, cửa buồng hở, sản phẩm che chắn lẫn nhau hoặc cấp điện mất cân bằng. Cũng có thể băng tải lệch làm sản phẩm đi ngoài vùng nhiệt hữu ích.
Kiểm tra nên dùng nhiều điểm trên cùng một lượt chạy: trái, giữa và phải. Thay đổi vị trí sản phẩm giúp tách lỗi do máy khỏi lỗi do mẫu. Không nên bù một điểm lạnh bằng cách tăng toàn bộ nhiệt vì vùng còn lại có thể quá nóng.
Mối liên hệ với bài trụ cột
Bài này tập trung vào cấu tạo. Để xem toàn bộ phương pháp chọn máy, ưu nhược điểm, quy trình đặt hàng và các loại ứng dụng, hãy trở lại máy sấy băng chuyền ngành in. Nếu đang chuẩn bị đặt máy, đọc tiếp cách chọn máy sấy băng chuyền.
Kiểm tra khi nghiệm thu máy
Trước khi chạy nhiệt, kiểm tra khung đã cân, băng ở giữa, bộ truyền có che chắn và nút dừng hoạt động. Chạy băng không tải ở nhiều tốc độ, theo dõi ít nhất vài vòng. Sau đó bật quạt và gia nhiệt theo trình tự, quan sát nhiệt tăng, kiểm tra tiếng động, dòng điện và mùi bất thường.
Chạy sản phẩm mẫu ở nhiều vị trí ngang băng. Ghi nhiệt độ đặt, nhiệt thực tế, tốc độ, thời gian lưu, cách xếp hàng và kết quả. Nghiệm thu chỉ có ý nghĩa khi điều kiện thử được ghi rõ. Người vận hành cần được hướng dẫn tắt máy đúng trình tự và xử lý khi băng dừng trong lúc buồng còn nóng.
Bảo trì theo từng cụm
Khung và chân cần kiểm tra độ chắc, gỉ và bu-lông. Băng được vệ sinh bằng phương pháp phù hợp, không dùng vật sắc cạo. Rulô và cơ cấu căng được kiểm tra độ song song. Động cơ, hộp số và vòng bi theo dõi tiếng ồn và nhiệt. Quạt và đường gió loại bỏ bụi. Cảm biến được kiểm tra kết nối; tủ điện chỉ do người có chuyên môn thực hiện khi đã cô lập nguồn.
Một sổ bảo trì đơn giản giúp phát hiện xu hướng: băng phải chỉnh thường xuyên hơn, động cơ nóng dần, thời gian lên nhiệt dài hơn hoặc nhiệt lệch giữa các vùng. Sửa sớm thường ít tốn kém hơn chờ máy dừng giữa đơn hàng.
Đánh giá khi cải tạo một máy đang sử dụng
Khi khách hàng muốn nâng cấp máy cũ, cần khảo sát từ nền tảng thay vì chỉ lắp thêm bóng hoặc tăng công suất. Đo độ thẳng của khung, tình trạng băng, đường kính và độ đồng tâm rulô, tải của động cơ, dải tốc độ, chất lượng cách nhiệt và khả năng chịu tải của nguồn điện. Một bộ gia nhiệt mạnh hơn có thể vượt khả năng của dây dẫn, thiết bị đóng cắt hoặc hệ thống thoát khí hiện hữu.
Nếu mục tiêu là tăng sản lượng, hãy xác định điểm nghẽn thật sự. Máy có thể thiếu chiều dài vùng nhiệt, thiếu khổ băng, thoát ẩm yếu hoặc công đoạn cấp nhận hàng quá chậm. Nâng một bộ phận không giải quyết điểm nghẽn sẽ tăng chi phí mà kết quả ít thay đổi. Phương án cải tạo cần có thông số trước và sau, điều kiện chạy thử và tiêu chí nghiệm thu.
Khi thay bộ điều khiển, cảm biến hoặc biến tần, phải cập nhật sơ đồ điện và nhãn dây. Sau cải tạo, chạy lại kiểm tra bảo vệ, dừng khẩn cấp và trình tự làm nguội. Mọi công thức sấy cũ cần được xác nhận lại vì phân bố nhiệt hoặc tốc độ thực tế có thể đã thay đổi.
Kết luận
Máy sấy băng chuyền là một hệ thống nhiệt–cơ–điện liên tục. Khung thẳng giữ băng ổn định; truyền động quyết định thời gian lưu; cụm gia nhiệt và không khí tạo điều kiện sấy; cảm biến và tủ điện kiểm soát quá trình. Chọn hoặc sửa máy cần đánh giá toàn bộ chuỗi thay vì thay riêng một linh kiện theo phỏng đoán.