CN101408369B - 一种物料的快速真空干燥的方法和装置 - Google Patents

Abstract

物料的真空干燥装置，包括热风加热装置、真空除湿装置、上料装置、进料管、包括一个热风加热工作室、一个或m个真空除湿工作室构成，由一个热风加热工作室围绕或包裹真空除湿工作室，或由一个或m个真空除湿工作室围绕着热风加热工作室构成干燥设备主体，真空工作室上下均设有进料阀和出料阀，热风加热工作室设有进出料管，热风加热工作室和真空除湿工作室分别通过管道与热风发生装置和真空除湿装置相连接，上料装置与热风加热工作室和多个真空除湿室通过阀门相连接，上料装置在热风加热工作室和真空除湿工作室的上部；m为1至8。

Description

一种物料的快速真空干燥的方法和装置

技术领域

本发明涉及物料快速真空干燥的方法和装置。

背景技术

注塑工艺中对塑料粒子的干燥要求是很高的。水含量的增加会逐渐降低物料的剪切黏度。停滞时间过长会使残余水分含量太低从而造成黏度的增加，这将导致填模不充分，同时也会造成物料发黄。另外通过对材料进行相关的测试才能发现如机械性能和介电强度的改变。选择合理的干燥设备有助于节约成本、降低能耗。对流式干燥是利用干燥气体发生器干燥物料。该设备以由两个分子筛组成的吸附性干燥器为核心，生产干燥气体所需的能量。在实际生产中，实际能耗值有时要比理论值高得多。如果只使用传统的热风干燥机，干燥时间还需要额外的4小时。

美国Maguire公司开发的真空干燥设备就已被应用到塑料加工之中。这种连续操作型的机器由安装于旋转传送带上的三个腔体和可上下压紧密封和松开的三个工位组成。当腔体处在第一工位时塑料粒子被填满，其中的一个腔体，通入被加热至干燥温度的气体以加热胶粒。当物料达到干燥温度时即松开压紧气缸旋转腔体被移至抽真空的第二工位上。由于真空降低了水的沸点，水分容易变成水蒸汽被蒸发出来，因此，水分扩散过程被加速了。由于真空的存在，从而在塑胶粒内部与周围空气之间产生了更大的压力差。一般情况下，物料在第二工位上的停留时间为20min-40min就足够了，而对于一些吸湿性较强的物料而言，最多需要停留60min。最后，物料被送到第三工位，并由此被移出干燥器。在除湿气体干燥和真空干燥中，加热塑料所消耗的能源是相同的，因为这两种方法是在同样的温度下进行。但是在真空干燥中，气体干燥本身并不需要消耗能源，但需要用能源来获得真空条件，真空条件所需的能耗与所干燥物料的量以及含水量有关，但总的说来，创造真空的能耗是极小的。现有的真空干燥机小批量的批次产出及短暂干燥周期只需40分钟左右就能准备好充分干燥的塑料树脂为注塑或成膜设备加料，而不是他们传统使用对流式干燥机所需的4小时。其它特点还在于：1)真空干燥机使用真空以降低水的沸点从而迅速将潮湿转化为水汽，真正地将水汽从树脂颗粒内移除，而不是用干燥的热风覆盖树脂颗粒再缓慢地去除其中的潮气。2)真空干燥机在三个不同的工位位置同时进行加热与真空干燥处理，达到小批量快捷的产出，从而将批量加工过程实际上转化为一个不间断的加工过程，做到与加工机器的产出保持同步。

但上述Maguire公司设备仍有改进余地：主要是机器工作时需要三个腔体作旋转换位，在旋转之前，上下压紧密封装置要松开，在换位过程中物料要暴露在外界空气中，受外界空气的污染，从而造成温度和湿度的变化，降低了除湿效率，因而能耗相对较高，其二干燥时间还是太长，不够快，如果干燥度要达到万分之一点二的话，真空时间最短要60分钟，使产能大大下降。主要原因是三个工位中只有一个工位带真空除湿，其它两个分别是进料加热和卸料等待，并且在转换工位时与大气接触，既浪费热量，又污染物料，不能有效保持料温。物料的加热时间不够充足，会增加真空除湿时间，如要达到更高干燥度的要求万分之一点二的话，上述设备就很难满足机器供料的速度了。

发明内容

本发明目的是提出一种能耗相对更低的更快速的真空物料干燥的方法和装置，提高真空干燥的效率，同时增加装置工作的可靠性和结构的合理性，提出一种结构布局紧凑、合理、节能、综合效率更高的封闭式多工位物料快速干燥的方法和装置。

本发明的技术方案是：物料的真空干燥装置，包括热风加热装置、真空除湿装置、上料装置、进料管、包括一个热风加热工作室、一个或m个真空除湿工作室构成，由一个热风加热工作室围绕或包裹真空除湿工作室，或由一个或m个真空除湿工作室围绕着热风加热工作室构成干燥设备主体，真空工作室上下均设有进料阀(上阀)和出料阀(下阀)，热风加热工作室设有进出料管，热风加热工作室和真空除湿工作室分别通过管道与热风发生装置和真空除湿装置相连接，上料装置与热风加热工作室和多个真空除湿室通过阀门相连接，上料装置在热风加热工作室和真空除湿工作室的上部。真空除湿系统起码有一组或多组真空泵和控制阀组成。m＝2至8。

本发明尤其是设有一个热风加热工作室和二个以上真空除湿工作室，二个或多于以上真空除湿工作室排在热风加热工作室的两侧或周围，或一个真空除湿工作室配置一个热风加热工作室，热风加热工作室可包裹真空除湿工作室；热风加热工作室通过上料管连接至上料装置，从而输送经加热干燥后的物料至真空除湿工作室。热风发生装置的进口和出口分别通过管道连接热风加热工作室的上下端，热风发生装置与热风加热工作室从而构成一个热风循环加热物料的过程。

上料装置设有进料管，并设有进料搅拌叶片；通过进料管给上料装置加料，原料先进入热风加热工作室；也可以直接通过进料管给热风加热工作室加料。搅拌叶片的工作过程是：当放空的真空除湿工作室的进料阀打开时，搅拌叶片使物料进入相应的真空除湿工作室。

各工作室的进出料均采用阀门，阀门关闭时各工作室独立完成各自的工序。

如热风加热工作室和真空除湿工作室采用阀门(电动阀或气动阀)，上料装置、热风加热工作室和卸料斗均设有料位信号传感器，如采用光电开关。

设有保温层包裹的真空除湿工作室，使真空除湿工作室一直处于恒温条件中，而恒温室的温度是靠加热工作室散发的余热维持，保温层使这些余热保持并起到了加热工作室和真空除湿工作室的保温作用，使物料保持最佳除湿温度，既达到最佳除湿效果，又节约能源消耗。

抽真空装置可采用多段真空设备，在真空除湿过程中具有逐级递升真空度的功能，且互不干扰，大大加快了除湿速度。

真空除湿工作室的下部设有卸料斗，卸料口上方设有料位信号传感器，当卸料斗内的物料低于信号传感器即发出料空信号，控制干燥的物料通过真空除湿工作室打开的下阀进入卸料斗，达到不间断供料。

本发明起码为一组真空系统，尤其是配备低、中(高)相结合的两组(或三组以上)真空系统和相应的阀控制系统。

由于该装置单独配备的上料装置和卸料斗位于多工位真空除湿工作的上下位置，因此利用重力原理就可以达到进料和卸料的目的，多个真空除湿工作室中只有一个工作室需要卸料和进料的时间不抽真空以外，其它全部在真空除湿状态，大大增加了除湿效率。

真空干燥物料的方法，包括一个热风加热工作室、一个或m个真空除湿工作室构成，由一个热风加热工作室围绕真空除湿工作室、或一个至m个真空除湿工作室围绕着热风加热工作室构成干燥设备主体进行物料干燥工作，所述热风加热工作室和真空除湿工作室外包裹保温壁，真空系统可以包括低、中真空两套真空系统和阀控制系统、进料阀门和吸料器，热风加热工作室通过管道连接气体加热循环装置，多真空除湿工作室时，热风加热工作容积大于真空除湿工作室几倍，热风加热工作室的物料，按程序将热风干燥时间最长的物料通过吸料器吸至上料装置，并按程序分别送料各个真空除湿工作室，每次卸料斗电眼发出料空信号后，打开真空除湿工作室时间最长、最干燥物料工作室的下阀卸料，放料完成后从热风加热工作室重新进料，多真空除湿工作室时，一个真空除湿工作室放料时其它真空除湿工作室继续工作，通往真空除湿工作室的真空管道通过阀门的启闭切换和物料进出阀门的启闭切换进行真空除湿循环工作。m＝2至8。

本发明的有益效果是：加热除湿和多工位真空除湿相结合，能获得更高干燥要求且速度更快的除湿能力。因为真空除湿是物料干燥过程中所需要最长时间的工序，采用多个真空工作室使得除湿时间更充足、更合理。本发明使料的工作循环合理高效。装置紧凑体积小，多真空工作室工作过程保证物料有充足的时间进行除湿，并且能够使供料均衡、快捷。

当物料达到干燥温度(视塑料胶粒的不同在60-100℃)时即被移至真空除湿工作室中。由于真空降低了水的沸点，所以水分更容易变成水蒸汽被蒸发出来。因此，物料温度恒定在最佳蒸发水分的温度是除湿效率很重要的因素，物料的最佳温度能使水分扩散过程加速。由于真空的存在，从而在胶粒内部与周围空气之间产生了更大的压力差。除湿效率大幅提高，除湿时间大大缩短，物料的干燥过程采用了化整为零的和低中高梯度抽真空的方式来逐步达到最佳干燥度的要求，很短时间内就有干燥达标的物料进入卸料斗，不间断地为机器供料；在除湿气体干燥和真空干燥中，加热塑料所消耗的能源是相同的，而真空除湿器的效率高，能耗低。干燥效率提升改善产品质量并减少次废品率；每个工作室采用上下阀关闭后工作，能源消耗低。与同类型除湿机相比，耗能只有它的三分之一。本发明结构布局紧凑、合理，抽真空除湿工作室可根据需要设置它的数量和体积，能多能少，能大能小。适合于各类不同干燥量和干燥度的需求。如采用三段提升抽真空除湿，除湿效率更高，除湿出料的时间更短，所需时间只有现有真空除湿技术的六分之一或更短，是单纯干燥热风除湿干燥机的三十分之一，大大降低了除湿时间和生产成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明另一结构示意图

图3为本发明一种简化结构的示意图

1：搅拌电机、2：料位传感器(电眼)，3：上料装置、4：上料管，5：热风加热工作室的进料管，6：上料机构(中心料仓进料管)，7：料位传感器(电眼)，8：热风循环系统，9：吸风管，10：真空除湿工作室，11：热风加热工作室，12：换向阀，13：循环风机，14：保温层，15：真空管道，16：真空阀，17：加热器，18：吸风泵，19：下阀机构，20：热风出风口，21：卸料斗，22：吸料口，23：料位传感器(电眼)，24：卸料阀；25：真空系统，26：吸料管，27：网孔管。

具体实施方式

图1本发明起码包括一个热风加热工作室、二个或更多个真空除湿工作室，尤其是将热风加热工作室设置在中央，二至六个或更多个真空除湿工作室围绕热风加热工作室，其外包裹保温壁，将它们都置于恒温状态。

图2本发明起码包括一个真空除湿工作室、一个热风加热工作室，尤其是将真空除湿工作室设置在中央，其外包裹保温壁，将它们都置于恒温状态。一套真空系统或低、中、高真空递升的真空系统和阀控制系统，进料阀门和吸料器，热风加热工作室通过管道连接气体加热循环装置，采用的热风循环装置，有一加热器和热风管道通过风机的进风和出风与热风加热工作室的上下连通循环工作，将热风加热工作室内的物料加热至干燥温度。物料达到干燥温度时即被吸料器吸至上料装置，再打开真空除湿工作室的上阀使物料进入真空除湿工作室后上阀关闭即进行真空除湿。

图3简化结构是一只热风加热工作室和一只真空除湿工作室的结构，原料通过吸料管26直接送至热风加热工作室。

有多个真空除湿工作室时，各个工作室在阀门关闭时各真空段通过阀控制给各真空除湿工作室进行各工段的除湿工序。由于真空降低了水的沸点，所以水分更容易变成水蒸汽被蒸发出来，因此，水分扩散过程被加速了。由于真空的存在，一般情况下，真空度越高除湿速度越快，物料在真空工作室进行真空除湿的时间为10min-60min时打开放料阀门，物料被移出真空工作室至下层。本发明通过加热器热风循环将物料加热至干燥温度，为真空室作前期准备工作。真空除湿工作室主要功能是将加热后的物料通过真空泵抽真空把物料中的水分在真空状态下变成蒸汽迅速排走，卸料斗内储存的干燥物料不断向机器供料。真空系统2起码为配备低、中(高)相结合的两组(或三组)真空装置和相应的阀控制系统。如一套为机械泵，另一套为罗茨泵或扩散泵。机械泵管道连通所有真空除湿工作室，但只有对将一个刚进料的工作室的真空度抽到一定真空度或一定的时间后，阀控制系统才切换到更高真空系统继续进行高真空除湿，从而使除湿指标更好。

采用多个真空除湿工作室，所有真空除湿工作室除了一个工作室需要卸料和进料的时间不抽真空以外，其它都处于抽真空除湿状态，可大幅提高除湿效率。

在真空除湿工作室内设有网孔管27有助于提高真空除湿的效率。

中心物料加热工作室和周围的真空除湿工作室都处于恒温室内，恒温室有保温壁和上下封板组成。使物料的温度保持在最佳真空除湿状态，恒温室的温度依靠加热工作散发的余热，既对加热工作室保温，又对真空工作室保温，这是节约能源，可一举两得的好方法。

依次将真空，两组(或三组以上)真空系统以二个或三个阶段抽真空，进料后抽低真空，出料前高真空。

从原料桶内吸料至热风加热工作室(或至上料装置)，上料装置可以是料斗或料仓；当物料达到干燥温度(视塑料胶粒的不同物料达60-100℃)时打开上料装置的吸料阀，通过上料管将热风加热工作室内的料吸入上料装置并进入其中一个真空除湿工作室，真空除湿工作室上下均设有进料和出料阀门，也称上阀和下阀，多个真空除湿工作室分别通过阀与真空除湿装置相连接，上料装置和多个真空除湿工作室通过阀门相连接，上料装置在热风加热工作室和真空除湿工作室之上，卸料斗在热风工作室和真空除湿工作室之下，各斗与各工作室之间设有上阀下阀，起关、启作用，使上中下有效地相隔和相通。上料装置设有卸料器和料位传感器(电眼)。真空除湿工作室通过真空发生器或真空泵及换向阀进行真空除湿工作，下层卸料斗设有料位传感器和吸送料管。整台真空除湿机采用PLC自动控制、手动控制和初始自动控制，三种控制模式供不同需要时切换。

真空系统可采用三个真空段25，第一真空段的设备为真空发生器或机械泵属低真空段，第二真空段的设备为机械泵和罗兹泵属中真空段，第三真空段的设备为机械泵和分子泵属高真空段。所有真空段的真空设备可以只用第一真空段或用第二真空段的设备，或第一、第二真空段的设备同时分别使用。采用第三真空段的设备同时分别使用除湿效率会更高。

真空室上方装有露点计，用于测试真空室内物料的露点温度，提供物料含水率的精确数据。

真空除湿机可采用真空发生器和小型真空泵即可，本发明可利用重力供料，采用阀门结构进出料时首先清空下道工作室。所述阀门采用气动、电动或液压阀门。

聚酰胺6.6材料和PE材料的含水率一般为0.3％左右使用本发明将水分含量可以降低到0.012％左右。本发明并不限于实施例，也不不排除上层工作室之上亦有上料装置热风循环加热或红外加热机构，符合本发明流程的工艺可以制备一些衍生的设备，这此并没有超出本发明的范围。

Claims (6)

1.物料的真空干燥装置，其特征是包括热风加热装置、真空除湿装置、上料装置、进料管、一个热风加热工作室、m个真空除湿工作室，由m个真空除湿工作室排在热风加热工作室的两侧或围绕着热风加热工作室构成干燥设备主体，真空除湿工作室上下均设有进料阀和出料阀，热风加热工作室设有进出料管，热风加热工作室和真空除湿工作室分别通过管道与热风发生装置和真空除湿装置相连接，上料装置与热风加热工作室和多个真空除湿工作室通过阀门相连接，上料装置在热风加热工作室和真空除湿工作室的上部；m为2至8；热风加热工作室通过上料管连接至上料装置，输送经加热干燥后的物料至真空除湿工作室；热风加热装置的进口和出口分别通过管道连接热风加热工作室的上下端，热风加热装置与热风加热工作室构成一个循环热风加热物料的装置。

2.根据权利要求1所述的物料的真空干燥装置，其特征是所述上料装置上设有进料管，并设有搅拌叶片即卸料器。

3.根据权利要求1所述的物料的真空干燥装置，其特征是设有保温层包裹真空除湿工作室；热风加热工作室和周围的真空除湿工作室都处于保温层包裹构成的恒温室内，恒温室由保温壁和上下封板组成。

4.真空干燥物料的方法，包括一个热风加热工作室、m个真空除湿工作室，由m个真空除湿工作室围绕着热风加热工作室构成干燥设备主体进行物料干燥工作，所述热风加热工作室和真空除湿工作室外包裹保温壁，真空系统包括低、中真空两套真空系统和阀控制系统、进料阀门和吸料器，热风加热工作室通过管道连接气体加热循环装置，多真空除湿工作室时，热风加热工作容积大于真空除湿工作室几倍，真空除湿工作室上下均设有进料阀和出料阀，热风加热工作室的物料，按程序将热风干燥时间最长的物料通过吸料器吸至上料装置，并按程序分别送料各个真空除湿工作室，每次卸料斗电眼发出料空信号后，打开真空除湿工作室时间最长、最干燥物料工作室的下阀卸料，放料完成后从热风加热工作室重新进料，多真空除湿工作室时，一个真空除湿工作室放料时其它真空除湿工作室继续工作，通往真空除湿工作室的真空管道通过进料阀和出料阀的启闭切换和物料进出阀门的启闭切换进行真空除湿循环工作；m＝2至8。

5.根据权利要求4所述的真空干燥物料的方法，其特征是真空除湿工作室的真空系统的控制是通往各真空除湿工作室管道上的阀门按程序控制启闭和切换进行循环的真空除湿。

6.根据权利要求4所述的真空干燥物料的方法，其特征是所有真空除湿工作室除了一个工作室需要卸料和进料的时间不抽真空以外，其它都处于抽真空除湿状态；真空除湿工作室的进出料控制是按程序控制真空除湿工作室上下进料阀和出料阀的启闭和切换，实现各除湿工作室循环的进料和出料。

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