CN102538435A - 石膏板的干燥设备和干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石膏板的干燥设备和干燥方法。干燥设备包括：烘干装置，包括谐振腔和微波源，谐振腔包括干燥通道，微波源设置于谐振腔上；输送装置，输送装置的至少一部分设置在干燥通道内；排湿装置，与谐振腔连通；和控制装置，包括：温湿度检测单元，检测谐振腔内的温度和湿度；及控制单元，与温湿度检测单元、微波源和输送装置电连接，并根据温湿度控制微波源的功率和/或输送装置的速度。本发明使待烘干的石膏板均匀地进入并通过谐振腔，同时，还可对干燥的温度和湿度进行监测，并控制谐振腔的排湿速率，从而提高了微波的利用率、保证了干燥质量，具有干燥速度快、效率高、节能、环保、成本低的特点。

Description

石膏板的干燥设备和干燥方法

技术领域

本发明涉及石膏板的烘干领域，更具体地，涉及一种石膏板的干燥设备和干燥方法。

背景技术

石膏板(例如纸面石膏板)的烘干是石膏板生产工艺中非常重要的一个环节，直接影响到石膏板的性能和成本。

现有技术中的石膏板(例如纸面石膏板)的烘干主要采用两种方式：

(1)热风烘干：其利用锅炉烟气的热量，将锅炉烟气直接打入烘干室的热风管道，再由热风管散热以烘干石膏板。虽采用热风烘干的方式具有设备成本低，投资少的优点，但是，热风烘干具有时间长的缺点，且烘干过程中存在着能耗高、热能利用率低等缺点，烘干得到的石膏板的质量难以控制，废次品率偏高。另外，热风烘干还具有设备寿命较短的缺点。

(2)导热油烘干：其使用加热设备(例如加热炉)将加热后的导热油，由循环泵强制在系统内循环，使导热油与石膏板进行热交换，从而起到加热和烘干的作用。与热风烘干技术相比，导热油烘干降低了能耗，提高了热能利用率。但是，具有成本高的缺点，且由于利用导热油进行高温作业存在安全隐患，且对零部件的要求高，因此不利于无人操作。

发明内容

本发明旨在提供一种石膏板的干燥设备和干燥方法，以解决现有技术中对石膏板的烘干时的时间长、能耗高、自动化程度低、成本高的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种石膏板的干燥设备，包括：烘干装置，包括谐振腔和微波源，谐振腔包括干燥通道，微波源设置于谐振腔上；输送装置，输送装置的至少一部分设置在干燥通道内；排湿装置，与谐振腔连通；和控制装置，包括：温湿度检测单元，检测谐振腔内的温度和湿度；及控制单元，与温湿度检测单元、微波源和输送装置电连接，并控制微波源的功率和/或输送装置的速度。

进一步地，干燥设备还包括第一微波抑制部和/或第二微波抑制部，第一微波抑制部和第二微波抑制部分别设置在干燥通道的入口和出口处。

进一步地，干燥设备还包括排热装置，排热装置包括轴流风机和第一管路，外部的冷空气通过轴流风机进入微波源，微波源产生的热空气通过第一管路进入谐振腔内。

进一步地，排热装置还包括第二管路，热空气通过第二管路进入第一微波抑制部和/或第二微波抑制部。

进一步地，谐振腔的个数为多个，多个谐振腔依次连接，每个谐振腔上设置有多个微波源。

进一步地，干燥设备还包括变频装置，控制单元根据湿度通过变频装置控制排湿装置的排湿速度。

进一步地，控制装置还包括：速度检测单元，与控制单元电连接，用于检测输送装置的速度，控制单元在速度小于设定值的情况下关闭微波源。

根据本发明的另一个方面，提供了一种石膏板的干燥方法，提供具有干燥通道的微波干燥装置，干燥方法包括：使石膏板从干燥通道的入口沿干燥通道的内部移动到干燥通道的出口；在石膏板移动的过程中，检测干燥通道内的温度和湿度，并控制微波干燥装置的功率和/或控制石膏板的速度；在石膏板移动的过程中，控制干燥通道内的湿度。

进一步地，干燥方法还包括：在干燥通道的入口和/或干燥通道的出口处分别设置抑制部，将微波干燥装置的微波源产生的热空气输送到抑制部。

进一步地，干燥方法还包括：检测石膏板的速度，当速度小于设定值时，关闭微波干燥装置。

进一步地，干燥方法还包括：当检测到石膏板的烘干过程发生异常时，提高石膏板的移动速度，同时，停止微波干燥装置。

本发明使待烘干的石膏板均匀地进入并通过谐振腔，同时，还可对干燥的温度和湿度进行监测，并控制谐振腔的排湿速率，从而提高了微波的利用率、保证了干燥质量，具有干燥速度快、效率高、节能、环保、成本低的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的干燥设备的主视图；

图2示意性示出了图1的左视图；以及

图3示意性示出了微波源与轴流风机的安装示意图。

图中附图标记：10、烘干装置；11、谐振腔；12、微波源；13、第一微波抑制部；14、第二微波抑制部；15、磁控管支撑架；20、输送装置；30、排湿装置；40、底座；50、控制装置；60、轴流风机；121、磁控管；122、波导；123、温控开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的一个方面，提供了一种石膏板的干燥设备。如图1和图2所示，本发明中的石膏板的干燥设备包括：烘干装置10、输送装置20、排湿装置30和控制装置50。其中，烘干装置10包括谐振腔11和微波源12，谐振腔11包括干燥通道，微波源12设置于谐振腔11上。输送装置20的至少一部分设置在干燥通道内。排湿装置30与谐振腔11连通，以保证烘干的顺利进行。

控制装置50包括：温湿度检测单元及控制单元。温湿度检测单元检测谐振腔11内的温度和湿度。控制单元与温湿度检测单元、微波源12和输送装置20电连接，并控制微波源12的功率和/或输送装置20的速度，以避免在干燥的过程中产生热点。

其中，谐振腔11是烘干装置10的支撑主体，是实现微波干燥的主要区域。在干燥的过程中，可通过控制装置50对干燥的工艺参数进行设置及监控。优选地，控制单元是PLC控制器。

工作时，将待烘干的石膏板放置在输送装置20上，利用输送装置20将石膏板输送到干燥通道内，并使石膏板沿干燥通道移动。在石膏板移动的过程中，控制单元根据温湿度检测单元检测到的温度，调节烘干装置10的微波源12的功率。微波源12发出的微波辐射到谐振腔内的待烘干的石膏板上，使石膏板在移动的过程中逐渐变得干燥。在石膏板干燥的过程中，会产生蒸汽，这些蒸汽释放出来后聚集在谐振腔内，如不实时控制谐振腔的湿度，会对石膏板的干燥造成不利的影响。于是，控制单元根据温湿度检测单元检测到的湿度，随时开启排湿装置30或调节排湿装置30的排湿速度，从而达到调节谐振腔的湿度的目的，保证了干燥质量。这样，当石膏板由干燥通道的入口进入，并由干燥通道的出口输出时，就完成了对石膏板的干燥。可见，本发明中的干燥设备具有干燥速度快、效率高、节能、环保、成本低的特点，降低了工人的劳动强度和管理成本，特别适用于无人操作的自动化生产线中。

进一步地，谐振腔11的个数为多个，多个谐振腔11依次连接，每个谐振腔11上设置有多个微波源12，该多个谐振腔11排列组成隧道式的干燥通道。优选地，石膏板是纸面石膏板。特别地，工作时，每个谐振腔11上的多个微波源12的总功率可以是不同的(例如可以通过控制每个谐振腔11上的微波源12的开启个数来控制总功率)。

例如，每个谐振腔11上的多个微波源12的总功率可以由谐振腔11的入口至出口的方向逐渐递减或递增的，这样可以对不同干燥状态下的石膏板施加不同功率的微波，以防止石膏板的表面产生裂痕，影响干燥质量。当然，每个谐振腔11上的多个微波源12的总功率也可以是相同的，这样，可以通过控制单元控制输送装置20的速度，从而控制石膏板在谐振腔11内停留的时间，从而起到控制干燥质量的作用。进一步地，通过控制单元还可以控制输送装置20的速度与微波源12的功率相匹配，从而进一步控制干燥的质量。特别地，控制单元还可以与根据石膏板运动的位置所对应的微波源12的功率，实时调节输送装置20的速度。优选地，微波源12采用多口耦合设计，以提高能源的利用率和微波电磁场在谐振腔11内的均匀程度。

优选地，干燥设备还包括变频装置，控制单元根据湿度通过变频装置控制排湿装置30的排湿速度，从而控制谐振腔11内的湿度，保证谐振腔11内的湿度的一致性，防止烘干过程中的石膏板表面产生裂缝，提高了干燥的质量。

如图2所示，控制装置50还包括人机操作界面，操作人员可在人机操作界面上实现对干燥过程中的工艺参数的设定，这些工艺参数还可以通过人机操作界面显示出来。例如，这些工艺参数可以包括谐振腔体的温度和湿度、输送装置的速率、微波源的功率等。进一步地，这些工艺参数可以被存储起来，以便在本发明中的干燥设备运行时自动调用。

优选地，干燥设备还包括第一微波抑制部13和/或第二微波抑制部14，第一微波抑制部13和第二微波抑制部14分别设置在干燥通道的入口和出口处。进一步地，在第一微波抑制部13和/或第二微波抑制部14内采用电抗性防微波泄漏结构、电阻性微波吸收材料及水负载相结合的方式抑制微波泄漏，使其泄漏量低于国家安全标准。优选地，电抗性防微波泄漏结构包括抑制片和设置在该抑制片内部的水循环通道，水负载驱动水在水循环通道内流动，从而可以吸收一部分泄露出来的微波，进一步减少了在干燥通道的入口和出口处的微波泄漏量。

微波源是产生微波及传输微波的主要元器件。图3示出了微波源12的结构示意图。如图3所示，微波源12包括磁控管121、波导122及温控开关123。进一步地，微波源12还包括变压器、高压电容和高压硅堆等。其中，磁控管121产生的微波通过波导122传入谐振腔11内。变压器、高压电容及高压硅堆等采用电线连接，放置在谐振腔11的后侧。特别地，波导122与谐振腔11的顶板相连接，并布置在谐振腔11的顶部。温控开关123具有超温保护功能，当磁控管121的温度超过预定值时，温控开关123断开微波源12的电源，以防止磁控管121在高温下工作而损坏。

进一步地，烘干装置10还包括底座40。谐振腔11、第一微波抑制部13、第二微波抑制部14和控制装置50安装在底座40上。进一步地，烘干装置10还包括磁控管支撑架15，磁控管支撑架15安装在谐振腔11上，磁控管121安装在磁控管支撑架15内。

如图1和图3所示，干燥设备还包括排热装置，排热装置包括轴流风机60和第一管路，外部的冷空气通过轴流风机60进入微波源12(特别是磁控管121的安装区域)，由于磁控管121在工作过程中会发热，因此，可采用轴流风机60对磁控管121降温；进一步地，微波源12(特别是磁控管121的安装区域)产生的热空气通过第一管路进入谐振腔11内，以实现资源的循环利用。

优选地，排热装置还包括第二管路，上述热空气通过第二管路进入第一微波抑制部13和/或第二微波抑制部14。这样，一方面可以将微波源12在工作过程中产生的热气导入第一微波抑制部13内，从而对石膏板进行预热，通过这种方式，进一步降低了能耗；另一方面，还能将微波源12在工作过程中产生的热气导入第二微波抑制部14内，从而在石膏板经过第二微波抑制部时，加速石膏板上的水蒸汽的挥发，减少在石膏板表面生成的冷凝水。

控制装置50还包括：速度检测单元，与控制单元电连接，用于检测输送装置20的速度，控制单元在检测输送装置20的速度小于设定值的情况下关闭微波源12，以有效防止石膏板的过烘。

在一个优选的实施例中，输送装置20包括传送带、第一减速电机和第二减速电机，其中，第一减速电机的减速比大于第二减速电机的减速比，特别地，两者减速比相差10倍左右。优选地，传送带为平板链式履带。传送带由第一减速电机或第二减速电机驱动，可实现石膏板在隧道式的干燥通道内的传输。在正常的干燥过程中，使用第一减速电机驱动传送带以较低的速度运行；当烘干过程中发生异常(例如石膏板局部形成热点等)时，则采用第二减速电机驱动传送带以较高的速度运动(即逃逸功能)，从而使石膏板快速地离开谐振腔11，以防止石膏板的表面产生裂痕，提高干燥质量。进一步地，在干燥设备的入口端和出口端分别设置有用于控制第二减速电机的逃逸按钮，当发生异常时，可随时操作逃逸按钮，使输送装置由工作模式转换为逃逸模式，以较高的速度运行；同时，控制单元控制烘干装置10和排湿装置30等停止工作。

优选地，排湿装置30包括排湿管路和离心风机，离心风机产生的负压使烘干过程中谐振腔11内产生的水蒸汽通过排湿管路排出，加速了干燥过程。

优选地，温湿度检测单元包括温度传感器和湿度传感器。其中，湿度传感器设置在谐振腔上的排湿装置30的排湿管路处，以便实时地将谐振腔内的湿度反馈给控制单元。温度传感器设置在谐振腔11的顶部。

优选地，干燥设备还包括编码器和光电开关，控制单元根据编码器的计数实现对微波源12的自动开启及关闭。进一步地，编码器安装在输送装置20的传动轴的端部；光电开关位于第一微波抑制部13的入口处。这样，通过光电开关和编码器就可以自动控制微波源及排湿装置的开启及关闭。

例如，当石膏板进入干燥设备时，将会遮挡光电开关，于是，光电开关会产生一个信号以表示有石膏板进入了干燥通道，该信号反馈给控制单元。当石膏板全部进入干燥通道后，光电开关不再被遮挡，这时光电开关向控制单元发出一个信号，以表示无石膏板进入干燥通道。

由于光电开关与最接近干燥通道的入口处的第一个微波源(特别是其磁控管)的距离为定值，再加上编码器转动一圈的距离为定值，因此，当编码器转动的圈数一定时，石膏板在干燥通道内前进的距离也是一定。这样，就可以通过测量编码器的转动的圈数实现对石膏板的定位。当石膏板运行到第一个微波源(特别是磁控管)所对应的位置时，控制单元启动第一个微波源的磁控管和排湿装置，以开始干燥过程。

进一步地，随着石膏板在干燥通道内的前进，依次启动下一个微波源。例如，当石膏板的尾部经过第一个微波源(特别是磁控管)后，第一个微波源被关闭；当石膏板到达第二个微波源时，第二个微波源被打开。这样，随着石膏板的前进，微波源(特别其磁控管)从最接近干燥通道的入口处的那个微波源开始逐一被打开。当石膏板的尾部经过最接近干燥通道的出口处的最后一个微波源(特别是其磁控管)后，所有的微波源(特别是其磁控管)及排湿装置全部关闭。

在上述干燥装置的基础上，本发明提供了一种石膏板的干燥方法。该干燥方法使用具有干燥通道的微波干燥装置，干燥方法包括：使石膏板从干燥通道的入口沿干燥通道的内部移动到干燥通道的出口。在石膏板移动的过程中，检测干燥通道内的温度和湿度，并控制微波干燥装置的功率和/或控制石膏板的速度。并且，在石膏板移动的过程中，控制干燥通道内的湿度，以排出干燥通道内的蒸汽，使烘干得以顺利的进行。

干燥方法还包括：在干燥通道的入口和/或干燥通道的出口处分别设置抑制部，将微波干燥装置的微波源产生的热空气输送到抑制部。特别地，该抑制部带有用于吸收微波的水负载，以达到更好的防微波泄露效果。

进一步地，可将微波干燥装置的微波源产生的热量引导至这两个抑制部处。对于干燥通道的入口处的抑制部来说，该热量可以用于对石膏板进行预热，以进一步降低能耗，提高干燥质量。对于设置在干燥通道的出口处的抑制部来说，该热量可以用于加速水蒸汽的挥发，减少石膏板表面的冷凝水。

干燥方法还包括：检测石膏板的速度，当速度小于设定值时，关闭微波干燥装置。

干燥方法还包括：当检测到石膏板的烘干过程发生异常时，提高石膏板的移动速度(即上述的逃逸功能)，同时，停止微波干燥装置。

干燥方法还包括：设定或存储干燥时的工艺参数(例如，这些工艺参数可以是干燥的温度和湿度、石膏板的速率、微波源的功率等)。这样，当对石膏板进行干燥时，可以直接使用存储的这些工艺参数对石膏板进行干燥，同时，还可以设定新的工艺参数。

干燥方法还包括：根据湿度实时调节(特别是通过变频控制的方式)排湿速度，以保证干燥通道内的湿度的一致性，防止石膏板的表面产生裂缝。

干燥方法还包括：根据温度和湿度值，实时调节微波干燥装置的功率，以避免在烘干的过程中产生热点。

干燥方法还包括：在微波干燥装置上设置多个微波源(特别是谐振腔)，根据石膏板的运动位置实时开启和关闭相应的微波源，以达到节能的目的。

干燥方法还包括：在微波干燥装置上设置多个依次连接的谐振腔11，并在每个谐振腔11上设置有多个微波源12，以排列组成隧道式的干燥通道。特别地，工作时，每个谐振腔11上的多个微波源12的总功率可以是不同的(例如可以通过控制每个谐振腔11上的微波源12的开启个数来控制总功率)。

例如，每个谐振腔11上的多个微波源12的总功率可以由谐振腔11的入口至出口的方向逐渐递减或递增的，这样可以对不同干燥状态下的石膏板施加不同功率的微波，以防止石膏板的表面产生裂痕，影响干燥质量。当然，每个谐振腔11上的多个微波源12的总功率也可以是相同的，这样，可以控制输送装置20的速度，从而控制石膏板在谐振腔11内停留的时间，从而起到控制干燥质量的作用。进一步地，还可以控制输送装置20的速度与微波源12的功率相匹配，从而进一步控制干燥的质量。特别地，还可以与根据石膏板运动的位置所对应的微波源12的功率，实时调节输送装置20的速度。优选地，微波源12采用多口耦合设计，以提高能源的利用率和微波电磁场在谐振腔11内的均匀程度。

本发明使待烘干的石膏板均匀地进入并通过谐振腔，同时，还可对干燥的温度和湿度进行监测，并控制谐振腔的排湿速率，从而提高了微波的利用率、保证了干燥质量，具有干燥速度快、效率高、节能、环保、成本低的特点，降低了工人的劳动强度和管理成本，特别适用于无人操作的自动化生产线中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种石膏板的干燥设备，其特征在于，包括：

烘干装置(10)，包括谐振腔(11)和微波源(12)，所述谐振腔(11)包括干燥通道，所述微波源(12)设置于所述谐振腔(11)上；

输送装置(20)，所述输送装置(20)的至少一部分设置在所述干燥通道内；

排湿装置(30)，与所述谐振腔(11)连通；和

控制装置(50)，包括：

温湿度检测单元，检测所述谐振腔(11)内的温度和湿度；及

控制单元，与所述温湿度检测单元、所述微波源(12)和所述输送装置(20)电连接，并控制所述微波源(12)的功率和/或所述输送装置(20)的速度。

2.根据权利要求1所述的干燥设备，其特征在于，所述干燥设备还包括第一微波抑制部(13)和/或第二微波抑制部(14)，所述第一微波抑制部(13)和所述第二微波抑制部(14)分别设置在所述干燥通道的入口和出口处。

3.根据权利要求2所述的干燥设备，其特征在于，所述干燥设备还包括排热装置，所述排热装置包括轴流风机(60)和第一管路，外部的冷空气通过所述轴流风机(60)进入所述微波源(12)，所述微波源(12)产生的热空气通过所述第一管路进入所述谐振腔(11)内。

4.根据权利要求3所述的干燥设备，其特征在于，所述排热装置还包括第二管路，所述热空气通过所述第二管路进入所述第一微波抑制部(13)和/或所述第二微波抑制部(14)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的干燥设备，其特征在于，所述谐振腔(11)的个数为多个，所述多个谐振腔(11)依次连接，每个所述谐振腔(11)上设置有多个所述微波源(12)。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的干燥设备，其特征在于，所述干燥设备还包括变频装置，所述控制单元根据所述湿度通过所述变频装置控制所述排湿装置(30)的排湿速度。

7.根据权利要求1所述的干燥设备，其特征在于，所述控制装置(50)还包括：

速度检测单元，与所述控制单元电连接，用于检测所述输送装置(20)的所述速度，所述控制单元在所述速度小于设定值的情况下关闭所述微波源(12)。

8.一种石膏板的干燥方法，其特征在于，提供具有干燥通道的微波干燥装置，所述干燥方法包括：

使所述石膏板从所述干燥通道的入口沿所述干燥通道的内部移动到所述干燥通道的出口；

在所述石膏板移动的过程中，检测所述干燥通道内的温度和湿度，并控制所述微波干燥装置的功率和/或控制所述石膏板的速度；

在所述石膏板移动的过程中，控制所述干燥通道内的湿度。

9.根据权利要求8所述的石膏板的干燥方法，其特征在于，所述干燥方法还包括：

在所述干燥通道的入口和/或所述干燥通道的出口处分别设置抑制部，将所述微波干燥装置的微波源产生的热空气输送到所述抑制部。

10.根据权利要求8或9所述的石膏板的干燥方法，其特征在于，所述干燥方法还包括：

检测所述石膏板的速度，当所述速度小于设定值时，关闭所述微波干燥装置。

11.根据权利要求8或9所述的石膏板的干燥方法，其特征在于，所述干燥方法还包括：

当检测到所述石膏板的烘干过程发生异常时，提高所述石膏板的移动速度，同时，停止所述微波干燥装置。

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