CN102753319A - 用于干燥陶瓷材料的方法 - Google Patents

Abstract

提供用于干燥陶瓷材料的方法。在一个实施例中，对于干燥设备的第一微波施加器确定第一功率设定值。对于干燥设备中至少两个另外的微波施加器确定功率设定值，使得微波施加器之间的功率分配提供对于另外的微波施加器来说基本均匀的每单位水能量分布。当陶瓷材料经过干燥设备时，各微波施加器可在各确定功率设定值处工作。

Description

用于干燥陶瓷材料的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月25日提交的美国专利申请第12/626,155号的优先权权益。

背景

技术领域

本申请总体涉及用于处理陶瓷材料的方法，更具体地涉及用于使用微波干燥设备来处理和干燥陶瓷材料的方法。

背景技术

微波加热可用来通过将能量直接提供至被干燥陶瓷材料的内部区域来从含水分的陶瓷材料中去除水分。在具有多个微波施加器的微波干燥设备中，可单独调节每个微波施加器提供的输出功率。传统上，通过计算干燥特定陶瓷材料所需的总微波功率来确定与微波施加器的输出功率相对应的功率设定值。然后基于主观经验和反复试验来确定总微波功率在各微波施加器之间的分布。

对于陶瓷材料微波干燥设备进行设定的传统方法可能是费时的和高成本的，因为需要大量的资源和材料来对于特定陶瓷材料产品确定适当功率设定值。例如，可耗费一天或一天以上来对于特定陶瓷材料产品开发适当的微波施加器功率设定值。

因此，需要替代的方法以对于微波干燥设备中的微波施加器确定功率设定值。

发明内容

在一个实施例中，一种用于干燥陶瓷材料的方法可包括：对于干燥设备的第一微波施加器确定功率设定值；以及对于干燥设备中至少两个另外的微波施加器确定功率设定值，使得微波施加器之间的功率分配提供对于另外的微波施加器来说基本均匀的每单位水能量（energy per unit of water）分布。该方法还可包括：当陶瓷材料经过干燥设备时，使各微波施加器在各确定功率设定值处工作。

在另一实施例中，一种用于干燥陶瓷材料的方法可包括：对于干燥设备的第一微波施加器确定功率设定值；以及对于干燥设备中至少两个另外的微波施加器确定功率设定值，使得微波施加器之间的功率分配提供对于另外的微波施加器来说基本均匀的每单位水能量分布。每个另外的微波施加器的功率设定值由下式限定：

j=2至n-1,以及

$D_n=100\%-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n-1}{D}_i,$

其中，D_j是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_j的功率设定值；D_n是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_n的功率设定值；目标干燥度是陶瓷材料的目标干燥度百分比；TP是以kW计的、总微波功率值；微波施加时间是以秒计的、陶瓷材料在微波施加器D_j中的时间；PEWL是以kJ/lb水计的、每水含量能量可能极限值；IWL是以lbs计的、初始陶瓷材料水含量；以及LA是每个微波施加器的陶瓷材料数量。当陶瓷材料经过干燥设备时，各微波施加器可在各确定功率设定值处工作。

在另一实施例中，一种在干燥设备中处理陶瓷材料的方法，干燥设备包括一系列微波施加器，方法可包括确定要施加至已挤压的陶瓷材料的总微波功率值。一系列微波施加器中的第一微波施加器可以第一微波施加器功率设定值工作。一系列微波施加器中的各剩余微波施加器可以各功率设定值工作，从而各剩余微波施加器之间的每单位水能量值不变化超过约100kJ/lb水。陶瓷材料可经过干燥设备。

在下面的详细描述中将阐述本发明的其它特征和优点，它们对本领域的技术人员来说部分地可从该说明书中变得显而易见，或可通过实践在此描述的实施例（包括下面的详细描述、权利要求书以及附图）而认识到。

应予理解的是，上面的总体说明和下面的详细说明都提供了本发明的实施例，并意在提供概况或框架以便理解这里所述实施例的性质和特征。包括附图是为了提供对本文所述的各实施例的进一步理解，附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本发明的各实施例并与描述一起用于解释这里所述实施例的原理和运作。

附图说明

图1A是根据这里所示和所述的一个或多个实施例的、用微波干燥陶瓷材料的干燥设备的示意图；

图1B是根据这里所示和所述的一个或多个实施例的、微波干燥设备的控制器和微波施加器的示意图；

图2是示出根据这里所示和所述的一个或多个实施例的、离开干燥设备的陶瓷材料的示例性温度数据的图表；

图3是示出根据这里所示和所述的一个或多个实施例的、图3的示例性温度数据的柱状图；以及

图4是示例性微波功率计算工具的示例性界面，其描绘根据这里所示和所述的一个或多个实施例的、示例性功率分配和对应每单位水能量分布。

具体实施方式

将详细参照用于微波干燥陶瓷材料的各种实施例，在附图中示出了实施例的示例。只要有可能，就在所有附图中都用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。

如同这里所述，用于干燥和处理陶瓷材料的方法通常可包括对应于微波干燥设备的三个或三个以上微波施加器确定多个功率设定值。在一个实施例中，一系列微波施加器中的第一微波施加器可在一功率设定值工作，该功率设定值接近第一微波施加器的最大输出功率（例如，在一个实施例中是约90kW）。剩余或另外的微波施加器的功率设定值可被选定为：在各剩余或另外的微波施加器（即，除了第一微波施加器之外的所有微波施加器）之间提供基本均匀的每单位水能量值分布。

首先参见图1A，陶瓷材料制造系统100可包括微波干燥设备110，该微波干燥设备用来对已切割成陶瓷物品120的已挤压的且含水分的陶瓷材料进行干燥。尽管在从陶瓷材料切割出的陶瓷物品的情况下描述了各实施例，但本发明并不局限于此。例如，这里所述的实施例可用来干燥已进一步切割成较小物品的陶瓷材料。陶瓷物品120可提供有各种形状、尺寸和构造。作为一示例但非限制，陶瓷物品120可以是用作车辆中燃料过滤器的未烧结薄壁陶瓷生坯。陶瓷物品120可具有圆形、椭圆形或其它几何形状。

微波干燥设备110包括入口111、出口119、罩壳137内的多个微波施加器112、114、116、118。罩壳137完全包封微波施加器112、114、116、118，且为了说明目的以剖面示出。尽管图1A所示的实施例描绘了具有四个微波施加器的微波干燥设备110，但各实施例并不局限于此。例如，本发明的各实施例可实施在具有三个或三个以上微波施加器的微波干燥设备中。此外，应该理解，图1A和1B是示意图，并不意欲限制微波干燥设备110或其相关部件的构造。例如，微波施加器112、114、116、118可由各施加器之间的间隙分离。

如图1A和1B所示，用于加热陶瓷材料的微波施加器112、114、116、118通常包括微波源131、微波腔130和波导组件135。微波施加器112、114、116、118可由控制器133控制。微波腔130通常包括侧壁134、顶部132和底部136。在一个实施例中，侧壁134、顶部132和底部136可由微波不可渗透的、非磁性材料形成，该材料在200°C的温度呈现高电导率和抗氧化性。微波腔130的顶部132、底部136和侧壁134中的每一个可包括内壳和外壳，绝缘层（例如，玻璃纤维或可比拟的绝缘材料）设置在内壳和外壳之间。微波腔130可构造成陶瓷材料120（例如切割成陶瓷物品的陶瓷材料）沿着箭头A和B所示的流动连续通过每个微波施加器112、114、116、118的微波腔130的内侧。诸如当微波干燥设备110是连续产出设备时，该流动近似于陶瓷物品120经过微波施加器112、114、116、118的路径。微波干燥设备110的入口111和出口119可配设有屏蔽件和多个可工作门（未示出），从而减少来自微波干燥设备110内微波器112、114、116、118的辐射泄漏，同时仍允许陶瓷物品120流入和流出每个微波施加器112、114、116、118的微波腔130。

为了有利于连续产出，微波干燥设备110包括输送系统140，用于将陶瓷物品120输送通过微波腔130。输送系统140从入口111经过微波腔130内部延伸至出口119。在一个实施例中，输送系统140包括诸如带式传送器或链式传送器的传送器，陶瓷物品120可定位在该传送器上。在所示的实施例中，一个或多个湿的且已挤压的陶瓷物品120可被保持在托盘121内，该托盘在输送系统140的传送器上通过微波干燥设备110。然而，应该理解，输送系统140可包括用于将陶瓷物品从入口111经过微波干燥设备110输送至出口119的任何合适系统。因此，对于用来将陶瓷材料输送经过微波干燥设备110的输送系统的类型没有具体限制。

对于每个微波施加器112、114、116、118，用于将微波功率引入微波腔130的微波源131可以通过微波波导组件135可工作地联接至微波腔130，使得由微波源131发出的微波能发送至微波腔130。微波源131可以是可由控制器133控制的可调节微波发生器或微波源，使得可以调节由微波源131产生的微波能的功率和频率，如同将在这里更详细讨论的那样。

在一个实施例中，用来产生微波能的微波源131可包括具有可调节功率特征的任何传统磁控管。所产生微波能的频率可以大于约900MHz(0.9GHz)。在一个实施例中，由微波源产生的微波能的频率是约10MHz至约100GHz，更具体地说，频率是约1MHz至约2.45GHz，其通常对应于美国的行业微波波段。在其它国家，可采用约10MHz至约100,000MHz的其它微波频率。通常，微波源131可以是可工作的以将所发出微波的功率改变至高达约100kW，但也可采用能提供较大或较小功率的微波发生器。例如，微波源131可以能够产生功率为约50kW至约100kW且频率为约700MHz至约1,200MHz的微波能。这种磁控管可产生足以将陶瓷材料内的温度迅速提高至干燥温度的微波能。一些因素与干燥温度和干燥时间有关，包括但不局限于，负荷（例如，包括陶瓷材料内存在的水分重量在内的、微波腔中陶瓷材料的总重量）、陶瓷材料的几何构造、陶瓷材料的成分、陶瓷材料的尺寸、陶瓷材料的定位、以及陶瓷材料经过微波干燥设备的速率。

为了有利于控制每个微波施加器112、114、116、118的微波源131，微波干燥设备110可电联接至控制器133，诸如可编程逻辑控制器（PLC）、通用计算机或其它硬件。控制器133可以是可工作的以改变由每个微波施加器112、114、116、118的微波源131产生的微波能的功率和频率。在一个实施例中，控制器133可工作以将电气信号发送至微波源131，从而改变由微波源131产生的微波能的功率和/或频率。控制器133还可工作以从微波源131接收信号，这些信号表示由微波源131产生的微波能的功率和/或频率。

在微波腔130中消耗的发送微波能的量（例如，发送微波能的用来加热和干燥定位在微波腔中陶瓷物品120的部分）可根据诸如负荷、分布（例如陶瓷物品之间的间隔）、定位在微波干燥设备110中的陶瓷物品的成分和几何形状之类的这些因素而变化。如同这里所使用的那样，陶瓷材料的几何形状是指陶瓷材料的形状和结构。例如，具有薄胞室壁的蜂窝状结构陶瓷物品可与具有厚胞室壁的陶瓷物品不同地反射微波能。而且，陶瓷材料的成分也可影响物品反射微波能的方式。例如，具有低介电系数的材料可比具有高介电系数（例如，包括石墨的陶瓷物品）的材料反射更多的微波能。

微波干燥设备110可工作以使对具有一定尺寸和形状的陶瓷材料进行干燥所需的总微波功率值在各微波施加器112、114、116、118之间分布。换而言之，每个微波施加器可受控制而以总微波功率值的某百分比工作，从而由所有微波施加器施加的功率的总和等于干燥特定陶瓷材料所需的总微波功率值的100%。干燥特定材料所需的总微波功率值可根据以下因素变化，包括但不局限于，陶瓷材料成分、陶瓷材料质量（由陶瓷材料的尺寸、形状、构造和成分决定）、馈送速率、目标干燥度、以及微波施加器对于特定材料的效率。

确定干燥陶瓷材料所需的总微波功率值（TP）的一种示例性方法可用下式进行数学表述：

其中：

能量是以100%效率干燥100磅湿陶瓷材料所需的能量，

目标干燥度是以百分比计的所需干燥度，

效率是在微波干燥设备中处于特定馈送速率的特定陶瓷材料的干燥效率，

干燥时间是要干燥的陶瓷材料在微波干燥设备内的持续时间，以及

重量是要在微波干燥设备内干燥的陶瓷材料的总重量。

以上等式仅仅是计算总微波功率值TP的方法的一个示例，这里所述的实施例并不局限于任何特定方法。

如上所述，本发明的实施例提供用于干燥诸如蜂窝状陶瓷物品的陶瓷材料的方法，例如对于微波干燥设备的第二微波施加器和后续微波施加器，采用基本均匀或平坦的每单位水能量值分布。这里所述的实施例可防止施加过量的每单位水含量功率，因此可防止陶瓷材料过热，并防止与人工操纵热陶瓷材料相关的风险。各实施例可尤其用于具有高介电常数的陶瓷材料，诸如含石墨的成批材料，例如其在部件在微波干燥设备内干燥时吸收更多的能量并获得热量。

作为一示例，图2的图表205中示出了在具有基本均匀或平坦分布的微波干燥设备中的四个微波施加器之间的示例性功率分配。如同下文更详细描述的那样，图2示出了示例性微波功率计算工具200的至少一部分，其可被操作者使用来实施这里所述实施例的计算和确定。图2的图表205描绘了对于四个微波施加器的每单位水能量值。应该理解，由图表205描绘的每单位水能量值在本质上是示例性的，且不意欲以任何方式进行限制。示例性的微波干燥设备包括第一施加器（例如，图1的第一微波施加器112）和三个另外的或剩余的施加器（例如，图1的第二施加器114、第三施加器116和第四施加器118）。在各微波施加器之间、以kW计的总微波功率值的功率分配使得：用于第二（柱214）、第三（柱216）和第四（柱218）微波施加器的每单位水能量值是基本相等的或均匀的。换而言之，用于第二、第三和第四微波施加器的每单位水能量分布是基本均匀的，从而基本相同量的每单位水微波能在第二、第三和第四微波施加器处施加至陶瓷材料。

如同下文更详细描述的那样，基本均匀的每单位水能量值的功率分配防止在陶瓷材料经过微波干燥设备时使陶瓷材料欠热或过热。如同这里所用的那样，措词“基本均匀”是指，各另外的微波施加器（例如第二、第三和第四微波施加器）的每单位水能量值在一数值范围内，使得由微波干燥设备干燥的陶瓷材料不燃烧且在一温度范围内是一致的。数值范围可根据被干燥陶瓷材料的成分、几何形状和尺寸而变化。例如，对于特定陶瓷材料，100kJ/lb水以内的每单位水能量值提供了基本均匀的每单位水能量分布，使得陶瓷材料不燃烧且在所需温度范围内一致。对于其它陶瓷材料，例如，150kJ/lb水以内的每单位水能量值可干燥陶瓷材料而不燃烧陶瓷材料。

在确定总微波功率值之后，可将用于第一施加器112的功率设定值输入控制器133。可基于设备容量或其它处理要求，来确定用于第一施加器112的功率分配。因为陶瓷材料在其进入微波干燥设备110时包括相对较高的水含量，所以用于第一施加器112的每单位水能量值可能不是特别有意义的。因此，用于第一施加器112的功率设定值可以接近微波发生器的容量（例如，微波发生器总功率容量的约90%）。作为一示例但非限制，假如第一微波施加器112具有100kW的最大功率输出，则第一施加器112的设定值可以是约92kW。92kW功率设定值可以是某百分比的总微波功率值。剩余百分比的总微波功率值则在各剩余微波施加器（例如，微波施加器114、116和118）之间分布。如图2所示，用于第一施加器的每单位水能量值可通常小于用于剩余施加器的每单位水能量值，因为陶瓷材料在其进入第一施加器时具有相对较高的水含量。

然后可确定用于剩余或另外的微波施加器的功率设定值，使得用于各另外的微波施加器的每单位水能量值是基本相同的。这提供了用于各另外的施加器的、基本均匀的每单位水能量分布。每单位水能量值应在一允差内以有效加热和干燥陶瓷材料。该允差可根据在微波干燥设备内干燥的陶瓷物品的类型和构造而变化。如上所述，在一个实施例中，每单位水能量值应在约100kJ/lb水以内。

为了防止微波干燥设备内的陶瓷材料过热，各另外的微波施加器应在功率设定值处工作，使得它们不提供超过每单位水能量可能极限值的每单位水能量值。每单位水能量可能极限值可根据被处理陶瓷材料的类型和微波干燥设备的构造而变化。对于特定类别的陶瓷材料，经验地确定每单位水能量可能极限值，使得落入该类别的任何陶瓷材料可具有在选定功率设定值时应用的特定的每单位水能量极限值。通常，每单位水能量可能极限值应设定为：在微波干燥设备内干燥的陶瓷材料不超过陶瓷材料会燃烧的最大温度。每单位水能量可能极限值可根据被干燥陶瓷材料的成分、几何形状和尺寸、以及微波干燥设备中陶瓷材料的效率而变化。作为一示例，对于干燥效率为约85%至约90%的特定圆形陶瓷物品，各另外的微波施加器的功率设定值应提供小于1100kJ/lb水的每单位水能量值。对于具有类似干燥效率的特定椭圆形陶瓷物品，功率设定值应提供小于1150kJ/lb水的每单位水能量值。作为一示例，对于特定陶瓷材料的该最大温度可以是对于特定陶瓷材料的180°C。

与每水含量能量的可能极限值数组相对应的各微波施加器功率分配可被计算以在未来用来选定合适的功率设定值。如上所述，用于第一微波施加器的功率设定值可被选定成：第一微波施加器在接近微波发生器的容量处工作。用于各另外的微波施加器的功率分配可如下算出：

j=2至n-1,(2),以及

$D_n=100\%-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n-1}{D}_i,---\left(3\right)$

其中：

D_j是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_j的功率设定值，

D_n是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_n的功率设定值，

目标干燥度是陶瓷材料的目标干燥度百分比，

TP是以kW计的、总微波功率值，

微波施加时间是以秒计的、陶瓷材料在微波施加器D_j中的时间，

PEWL是以kJ/lb水计的、每水含量能量可能极限值，

IWL是以lbs计的、初始陶瓷材料水含量，以及

LA是每个微波施加器的陶瓷材料数量。

上述计算考虑了前述各微波施加器的功率分配百分比。可对于多个每单位水能量可能极限值进行上述计算，可在一功率分配的阵列中提供其结果。也可对于其它变量的改型进行上述计算，诸如但不局限于，每个微波施加器的陶瓷材料数量、总微波功率值、目标干燥度百分比、以及初始陶瓷材料水含量。

在该表中提供算出的功率分配，可在确定功率设定值时访问该表，这些功率设定值将在各微波施加器之间产生有利的功率分配。下面的表1提供了与特定示例陶瓷材料相关的、用于每单位水能量可能极限值的这里所述过程的示例性功率算出分布。

表1

功率分配表可存储在控制器或计算机内的计算机可读介质上，以在选定合适功率分配时进行访问。如上所述，合适的功率分配是满足两个条件的功率分配：1)平坦的每单位水能量分布（例如，在每单位水能量方面，第二微波施加器和另外的微波施加器之间的差不超过100kJ/lb水），2)在各个施加器中的最终每单位水能量值不超过预定的每单位水能量可能极限值（例如，对于特定成分的圆形陶瓷物品来说是1100kJ/lb水，对于诸如椭圆形的其它形状陶瓷物品来说是1150kJ/lb水）。

表1的第一列包括呈升序的各个每单位水能量可能极限值，各功率分配列提供了用于特定的每单位水能量可能极限值的功率分配，各能量/磅H₂O列提供了用于特定的每单位水能量可能极限值的、四个微波施加器的每单位水能量值。各平坦分布条件列对应于是否满足特定条件。例如，列C1将第二微波施加器与第三微波施加器作比较以确定各个每单位水能量值的差值是否超过100kJ/lb水。类似地，列C2将第三微波施加器与第四微波施加器的每单位水能量值作比较，列C3将第四微波施加器与第二微波施加器的每单位水能量值作比较。列C4表示各微波施加器中的一个微波施加器是否超过每单位水能量可能极限值。“1”表示满足条件，而“0”表示不满足条件。列C_总表示各列C1-C4中提供的值的乘积，C_总列中的“1”表示最佳功率分配。

在一个实施例中，采用了要求每个微波施加器具有小于前一微波施加器（除了第一和第二微波施加器之外）的每单位水能量值的条件。这提供了从第二微波施加器开始向下趋向的每单位水能量分布。在其它实施例中，不采用该条件来确定功率分配。

功率分配表中的满足上述条件的第一功率分配是应被选定和施加至微波施加器的功率分配。与以上表1相对应的示例性实施例结合了以下条件：每单位水能量分布应从第二微波施加器开始向下趋向。满足上述条件的第一功率分配在表1中用虚线框示出。在这种情况下，示出的功率分配提供了：没有施加器将超过1100kJ/lb水施加至陶瓷材料（列C4具有“1”的表示）且用于第二和剩余微波施加器的每单位水能量值彼此相差在100kJ/lb水之内（列C1-C3具有“1”的表示）。此外，第四微波施加器具有比第三微波施加器小的每单位水能量，第三微波施加器具有比第二微波施加器小的每单位水能量，如图2的相应图表205所示。

仍然参见表1，尽管与1010kJ/lb水的每单位水能量可能极限值相对应的功率分配也满足上述条件，但其不是这样的第一功率分配（即，最低的每单位水能量可能极限值）。满足以上条件的第一功率分配被选定为：最小的每单位水能量极限值可用来干燥陶瓷材料（例如，在该示例中是1000kJ/lb水）以防止过热。此外，尽管与990kJ/lb水的每单位水能量可能极限值相对应的功率分配具有彼此相差在100kJ/lb水之内的每单位水能量值，但用于第三施加器的每单位水能量值（975kJ/lb水）小于用于第四微波施加器的每单位水能量值（980kJ/lb水）。因此，列C2中表示了“0”。

再次参见图2所示的功率分配，其不同于表1的框中功率分配，对于图2所示功率分配，各微波施加器之间的最高每单位水能量值是与第二微波施加器相关联的1000kJ/lb水（图表205中的柱224）。第三和第四微波施加器将分别施加985kJ/lb水和960kJ/lb水（图表205中的柱226和228）。选定的功率分配提供了：第一微波施加器施加总微波功率值的37.8%，而第二、第三和第四微波施加器分别施加总微波功率值的34.53%、18.2%和9.7%（功率分配表210中的行219）。

然后，该功率分配可用来确定各微波施加器的功率设定值。参见图2的功率分配（PD）表210，假如用于特定批次陶瓷材料的总微波功率值221（即，实际总微波功率值）是216kW，则第一微波施加器应向陶瓷材料施加81.6kW（216kW的37.8%），第二微波施加器应向陶瓷材料施加73.8kW（216kW的34.3%），第三微波施加器应向陶瓷材料施加39.7kW（216kW的18.2%），第四微波施加器应向陶瓷材料施加20.5kW（216kW的9.7%），总和是216kW（行220）。为了实现这些实际功率（“AP”）值，由于系统参数的变化，各功率设定值需要设定成高于所需的总微波功率值，这些系统参数诸如馈送速率变化、微波施加器内的净空高度、以及陶瓷材料内的胞室间隙。

如图2的表210所示，对于微波施加器功率设定值（“SP”）来说，基于用于第一至第四微波施加器的上述确定的功率分配分别为93kW、84kW、45kW和23kW，总功率设定值可以算出为245kW（行218）。然后可将这些确定的功率设定值输入控制器133并可因此操作微波干燥设备110（参见图1）。若干批次的陶瓷物品可形成为支持各功率设定值并作出任何调整。一旦确定最终功率设定值，就可记录和使用它们以用于陶瓷材料的未来生产运行。

仍然参见图2，用于计算总微波功率值、效率值和功率分配以及用于最佳功率分配的选择操作的上述方法可结合入微波功率计算工具200，该微波功率计算工具构造成存储在有形计算机介质上的计算机程序或电子表格并包括指令组，该指令组在被计算机执行时致使计算机实施这里所述的计算和确定。微波功率计算工具200可构造成具有图形用户界面，使得操作者可容易地输入数据并观察输出结果。

如图2的示例性微波功率计算工具200所示，该微波功率计算工具200可包括设定表（未示出）、功率分配表210和每单位水能量图表205。应该理解，微波功率计算工具200的许多其它构造是可能的，本发明的各实施例并不局限于图2所示的示例性微波功率计算工具200。设定表允许操作者将设定输入输入段。输入段可允许操作者输入与特定产品类型相对应的产品号。例如，产品“12”可对应于具有特定成分、特定尺寸和重量以及其它性质的陶瓷材料或物品。当操作者输入产品号时，则可将与选定产品相关联的性质自动置于设定表的性质段中。示例性的性质可包括但不局限于：微波腔长度、每个托盘的陶瓷物品、施加器内的净空高度、每个施加器的托盘、以100%效率干燥100磅湿陶瓷材料所需的能量、陶瓷物品重量、在微波干燥设备的时间、在每个微波施加器内的时间、以及每个陶瓷物品的大致挤压时间。还可将其它设定输入设定表的输入段。例如，可输入每个陶瓷物品的长度以及其它设定，诸如目标干燥度、效率、各陶瓷物品之间的所需间隙、微波干燥器的数量、挤压速率、水含量等。微波功率计算工具200可被编程为使用由操作者输入输入段的信息来在输出段（未示出）中产生输出。微波功率计算工具200提供的输出可包括但不局限于总实际功率（即，总微波功率值）和用来实现所需馈送速率的带速度。

然后可将总实际功率值置于功率分配表210中。微波功率计算工具200可使用上述功率分配的阵列来确定最佳功率分配。如上所述，功率分配表210可包括用于每个微波致动器的实际功率值AP（行220）、功率分配百分比（“PD(%)”，行219）和功率设定值SP（行218）。用于每个微波施加器的、算出的每单位水能量值可在每单位水能量图表205中用图表示出。在其它实施例中，每单位水能量值可不用图表示出。

如上所述，可将确定的功率设定值SP输入微波干燥设备以干燥具有各种形状和尺寸的陶瓷物品。因为微波干燥设备的每个微波施加器在每单位水能量可能极限值下方运行，且在各另外的微波施加器（即，第二和后续微波施加器）之间的每单位水能量分布是基本均匀的，所以由微波干燥设备加热的陶瓷物品的温度可在远低于最大陶瓷材料温度（例如180°C）的温度范围内一致。

图3描绘了图表300，该图表示出了圆形陶瓷物品在其离开微波干燥设备一粗略时间长度后的温度。图表300意欲只用作示例而不作为限制。当陶瓷物品离开微波干燥设备时，在陶瓷物品的后表面的中心测量该温度。每个点标记（例如点标记330）表示圆形陶瓷物品在所标示时间处的温度。如图表300所示，圆形陶瓷物品的平均温度是约106.10°C，控制上限是125.81°C，控制下限是86.38°C。因此，通过这里所述工艺干燥的陶瓷材料在由控制上限和控制下限限定的窄温度带内的一致温度处离开微波干燥设备，这增大了产率。尽管图表300示出了圆形陶瓷物品的两个温度332和334高于控制上限，但这些温度仍然远低于最大陶瓷材料温度。图4描绘了图表350，该图表示出了图3所示数据的温度分布。柱状图352表示在特定范围内的温度处、离开微波干燥设备的陶瓷物品的数量。例如，在图3的时帧期间处理的该批陶瓷物品中的约三十个陶瓷物品在约97.5°C－102.5°C的温度处离开微波干燥设备。在柱状图352上插入曲线354，该曲线示出，大部分温度一致地接近平均温度值且在控制上限和控制下限内，这表示离开微波干燥设备的陶瓷物品具有一致的温度。

这里所述的方法、微波干燥设备和系统尤其适于干燥诸如包括薄壁陶瓷生坯的陶瓷物品之类的陶瓷材料。如同这里所用的那样，干燥是指将陶瓷物品的液体含量降低至所需值。将陶瓷材料的加热和干燥实施至如下程度：可机械地操纵陶瓷材料而不致使其任何损坏或不可接受的变形。各实施例提供用于用微波干燥设备干燥陶瓷材料的标准化方法，该微波干燥设备具有多个能根据施加的功率设定值改变微波功率等级的微波施加器。各实施例可提高温度稳定性并减少开发时间，这通过客观地确定合适功率设定值以使用于第二和后续微波施加器的每单位水能量分布基本均匀来实现。

对本领域的技术人员来说很明显，可在不偏离本发明的精神和范围的条件下，对在此描述的实施例进行各种更改和改变。因此，意指该说明书覆盖对在此描述的各种实施例的更改和改变，只要这些更改和改变落在所附权利要求书和它们的等价物的范围内即可。

Claims (20)

1.一种用于干燥陶瓷材料的方法，包括：

对于干燥设备的第一微波施加器确定功率设定值；

对于所述干燥设备中至少两个另外的微波施加器确定功率设定值，使得所述微波施加器之间的功率分配提供对于所述另外的微波施加器来说基本均匀的每单位水能量分布；以及

当所述陶瓷材料经过所述干燥设备时，使各所述微波施加器在各确定功率设定值处工作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定总微波功率值，所述总微波功率值至少部分地基于所述陶瓷材料的水含量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述总微波功率值还至少部分地基于所述陶瓷材料的质量和所述陶瓷材料通过所述干燥设备的馈送速率。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一微波施加器的功率设定值使得所述第一微波施加器在所述第一微波施加器的约90%功率容量的功率等级处工作。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述另外的微波施加器的功率设定值由下式限定：

j=2至n-1,以及

$D_n=100\%-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n-1}{D}_i,$

其中：

D_j是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_j的功率设定值，

D_n是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_n的功率设定值，

目标干燥度是陶瓷材料的目标干燥度百分比，

TP是以kW计的、总微波功率值，

微波施加时间是以秒计的、陶瓷材料在微波施加器D_j中的时间，

PEWL是以kJ/lb水计的、每水含量能量可能极限值，

IWL是以lbs计的、初始陶瓷材料水含量，以及

LA是每个微波施加器的陶瓷材料数量。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于另外的微波施加器的每单位水能量值彼此相差在约100kJ/lb水之内。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用于另外的微波施加器的每单位水能量值不超过每单位水能量可能极限值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述每单位水能量可能极限值使得所述陶瓷材料在所述干燥设备内的温度不超过所述陶瓷材料的最大温度。

9.一种用于干燥陶瓷材料的方法，包括：

对于干燥设备的第一微波施加器确定功率设定值；

对于所述干燥设备中至少两个附加微波施加器确定功率设定值，使得所述微波施加器之间的功率分配提供对于所述附加微波施加器来说基本均匀的每单位水能量分布；以及

当所述陶瓷材料经过所述干燥设备时，使各所述微波施加器在各确定功率设定值处工作；

其中，用于所述另外的微波施加器的每单位水能量值不超过每单位水能量可能极限值，每个所述另外的微波施加器的功率设定值由下式限定：

j=2至n-1,以及

$D_n=100\%-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n-1}{D}_i,$

其中：

D_j是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_j的功率设定值，

D_n是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_n的功率设定值，

目标干燥度是陶瓷材料的目标干燥度百分比，

TP是以kW计的、总微波功率值，

微波施加时间是以秒计的、陶瓷材料在微波施加器D_j中的时间，

PEWL是以kJ/lb水计的、每水含量能量可能极限值，

IWL是以lbs计的、初始陶瓷材料水含量，以及

LA是每个微波施加器的陶瓷材料数量。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定总微波功率值，所述总微波功率值至少部分地基于所述陶瓷材料的水含量。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述总微波功率值还至少部分地基于所述陶瓷材料的质量和所述陶瓷材料通过所述干燥设备的馈送速率。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一微波施加器的功率设定值使得所述第一微波施加器在所述第一微波施加器的约90%功率容量的功率等级处工作。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，用于另外的微波施加器的每单位水能量值彼此相差在约100kJ/lb水之内。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述每单位水能量可能极限值使得所述陶瓷材料在所述干燥设备内的温度不超过所述陶瓷材料的最大温度。

15.一种在干燥设备中处理陶瓷材料的方法，所述干燥设备包括一系列微波施加器，所述方法包括：

确定要施加至已挤压的陶瓷材料的总微波功率值；

使所述一系列微波施加器中的第一微波施加器以第一微波施加器功率设定值工作；

使所述一系列微波施加器中的各剩余微波施加器以各功率设定值工作，使得各剩余微波施加器之间的每单位水能量值不变化超过约100kJ/lb水；以及

使所述陶瓷材料经过所述干燥设备。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述总微波功率值至少部分地基于所述陶瓷材料的水含量。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述总微波功率值还至少部分地基于所述陶瓷材料的质量和所述陶瓷材料通过所述干燥设备的馈送速率。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一微波施加器的第一微波功率设定值使得所述第一微波施加器在所述第一微波施加器的约90%功率容量的功率等级处工作。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述剩余微波施加器的功率设定值由下式限定：

j=2至n-1,以及

$D_n=100\%-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n-1}{D}_i,$

其中：

D_j是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_j的功率设定值，

D_n是呈总微波功率值百分比的、微波施加器D_n的功率设定值，

目标干燥度是干燥过的陶瓷材料的目标干燥度百分比，

TP是以kW计的、总微波功率值，

微波施加时间是以秒计的、陶瓷材料在微波施加器D_j中的时间，

PEWL是以kJ/lb水计的、每水含量能量可能极限值，

IWL是以lbs计的、初始陶瓷材料水含量，以及

LA是每个微波施加器的陶瓷材料数量。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述每单位水能量可能极限值使得所述陶瓷材料在所述干燥设备内的温度不超过所述陶瓷材料的最大温度。

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