CN102859305B - 用于生产陶瓷制品的托盘组件和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于生产陶瓷制品的托盘组件和方法。在一个实施例中，托盘组件（120）包括具有支撑表面（129）的、可操作以在微波干燥处理期间支撑陶瓷制品（112）穿过微波干燥装置（132）的托盘体（122）和与所述托盘体（128）相关联的微波耦合盖（124）。在所述微波干燥处理期间，所述微波耦合盖（124）覆盖陶瓷制品（112）的至少一部分。微波耦合盖（124）的介电常数使得在所述微波干燥处理期间，在具有所述微波耦合盖（124）的情况下比在没有所述微波耦合盖（124）的情况下有较大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品（112）。方法可包括当所述陶瓷制品干燥度在大约40%-60%之间时旋转所述陶瓷制品。

Description

用于生产陶瓷制品的托盘组件和方法

相关文件的交叉引用

本申请要求于2010年2月25日提交的、申请号为61/308,085的美国临时申请的优先权。

技术领域

本说明书总体上涉及干燥和生产陶瓷制品，更具体地，本发明涉及使用微波辐射干燥和生产陶瓷成型制品或陶瓷制品的托盘组件以及方法。

背景技术

微波加热可用以通过将微波能量直接提供到要干燥的陶瓷材料而去除含水陶瓷成型制品或陶瓷制品中的水分。然而，由存在于微波干燥装置内部和陶瓷制品内部的各种模式导致的、在暴露的电磁场中的固有不均匀性可能会带来各种干燥问题。例如，使用微波加热的干燥过程可能会产生放置于微波干燥托盘或托盘组件上的、未被均匀干燥的陶瓷制品，使得该陶瓷制品内部的一些部分可能未被完全干燥（即冷区），而其它部分可能会过热（即热区）。

由此，需要可替换的用于生产陶瓷制品的托盘组件和方法。

发明内容

其它特征和优势将通过以下具体实施方式进行阐述，并且通过这些具体实施方式，这些特征和优势对于本领域普通技术人员部分地是显而易见的，或者通过实现包括具体实施方式、权利要求和附图等所述的实施例而得到认同。

本文所述的实施例总体上涉及用于干燥陶瓷制品的可替换托盘组件和方法，所述托盘组件和方法减少陶瓷制品轴向中心皮部的冷区。所述冷区可能是在微波干燥处理期间由于微波能量的低效或不均匀的微波耦合形成的。本文所述的实施例提供到陶瓷制品的微波能量强化耦合，使得陶瓷制品内部能够得到更加均匀地干燥。本文中使用的术语“陶瓷制品”指代干燥前、干燥处理期间或干燥后的陶瓷形成制品或者陶瓷制品。

在一个实施例中，托盘组件包括具有支撑表面的、可操作以在微波干燥处理期间支撑陶瓷制品穿过微波干燥装置的托盘体和与所述托盘体相关联的微波耦合盖。在所述微波干燥处理期间，所述微波耦合盖覆盖陶瓷制品的至少一部分。微波耦合盖的介电常数使得在所述微波干燥处理期间，在具有所述微波耦合盖的情况下比在没有所述微波耦合盖的情况下有较大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。

在另一实施例中，托盘组件包括托盘体和微波耦合插入物。所述托盘体具有可操作以支撑陶瓷制品的支撑面。所述微波耦合插入物定位在所述托盘体的所述支撑表面下方并围绕所述陶瓷制品的至少一部分。所述微波耦合插入物的介电常数使得在所述微波干燥处理期间，在具有所述微波耦合盖的情况下比在没有所述微波耦合盖的情况下有较大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。

在又一实施例中，生产陶瓷制品的方法包括通过挤出器装置挤出湿陶瓷材料，切割挤出的湿陶瓷材料以形成陶瓷制品，然后将所述陶瓷制品放置到托盘体上，所述托盘体与构造成覆盖所述陶瓷制品的至少一部分的微波耦合盖相关联。所述方法进一步包括至少通过所述微波耦合盖使所述陶瓷制品遭受微波辐射。所述微波耦合盖的介电常数使得在具有所述微波耦合盖的情况下比在没有所述微波耦合盖的情况下有较大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。在所述陶瓷制品遭受微波辐射后，当所述陶瓷制品达到目标干燥度时，将所述陶瓷制品从所述托盘体移除，然后将所述托盘体和所述微波耦合盖返回到所述挤出器装置。

应当理解的是，以上总体描述和以下具体实施方式都提供了本发明的实施例，并且意在为理解本文所要求保护的实施例的本质和特征提供总览和框架。附图被包括以提供对本文所公开的实施例进一步的理解，附图合并入本说明书并组成本说明书的一部分。所述附图示出了本发明的各种实施例并且与所述具体实施方式一起用以解释本文所描述的实施例的原理和操作。

附图说明

图1示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性陶瓷制品生产系统的透视图；

图2A示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘的透视图；

图2B示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的陶瓷制品和示例性托盘的透视图；

图2C示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘、陶瓷制品和微波耦合盖的透视图；

图3A-3C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和正向透视图；

图4A-4C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图5A-5C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图6A-6C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图7A-7C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图8A-8C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图9A-9C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图10A-10C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图11A-11C分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的示例性托盘组件和陶瓷制品的正视图、侧视图和透视图；

图12分别示意性示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的微波辐射、微波耦合盖、陶瓷制品和托盘体介质；以及

图13是示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例干燥陶瓷制品的方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细参照用以生产和干燥陶瓷制品的托盘组件的各种实施方式，附图中示出了这些实施方式的例子。任何时候，在所有附图中，相同的标号都用于表示相同或相似的部件。

如本文所述，托盘组件总体上可以包括托盘体和微波耦合盖。所述微波耦合盖可操作以增强由微波干燥装置提供到陶瓷制品（如陶瓷蜂窝结构）的微波能量的耦合，从而有效加热并干燥所述陶瓷制品。通过增加所耦合的微波能量，可以达到更均匀的干燥效果和更少的干燥次数。另外，本文所描述的实施例具有能够只用一个干燥步骤而不是两个或更多的干燥步骤（如一个微波干燥步骤和一个常规干燥步骤）而达到均匀干燥的能力，并且具有干燥多件陶瓷制品的能力。

参照图1，其示出了示例性陶瓷制品生产系统100。系统100总体上可以包括挤出器装置102、锯切装置108、传送系统130和微波干燥装置132。应当理解的是，本文所描述的实施例不限制于图1所示的系统100，而是也可以使用具有更多或更少部件的其它系统。形式为湿陶瓷材料104的挤出物可以由挤出器装置102沿箭头A所示的方向以所需的挤出速度进行处理。湿陶瓷材料104可以通过第一承载系统106朝向锯切装置108输送。

锯切装置108可操作以将湿陶瓷材料104切割成具有所需长度的陶瓷制品112。锯切装置108可以包括控制器109，控制器109接收作为输入数据的挤出物的速度，并将刀片110控制在合适的速度，以将陶瓷材料104切割成具有所需长度的陶瓷制品112。陶瓷制品112可在第二承载系统114上朝向传送系统130（如皮带传送系统或链式传送系统）被输送。第一承载系统106和第二承载系统114可以是气浮承载系统，以分别最小化湿陶瓷材料104和陶瓷制品112的变形。虽然系统100示出的是使用两个承载系统，但是实施例可以使用更多或更少的承载系统。另外，应当理解的是，传送系统130可以包括任何合适的用于传送陶瓷制品通过微波干燥装置132的系统。由此，意在不对用以将陶瓷材料传送通过陶瓷制品生产系统100的传送系统或承载系统的类型进行特别的限制。

定位在传送系统130上的是可操作以接收来自第二承载系统114的一个或多个陶瓷制品112的一个或多个托盘组件120。如以下更详细描述的，托盘组件120可以包括托盘体122和微波耦合盖124。按照托盘组件120的特定实施例，微波耦合盖124可以在陶瓷材料放置于托盘体122上后定位在托盘体122上。

在陶瓷制品112被保持在托盘体122上或托盘体122内后，传送系统130沿箭头B所示的方向朝向微波干燥装置132输送托盘组件120。微波干燥装置132可以包括微波源（未示出）、微波腔133和波导组件（未示出）。微波腔133总体上包括侧壁134、顶部135和底部136。在一个实施例中，侧壁134、顶部135和底部136可以由具有强导电性和抗氧化性的防微波渗透且非磁性的材料形成。微波腔133的顶部135、底部136和侧壁134中的每个可以包括内壳和外壳，在内壳和外壳之间设置有隔离层（如玻璃纤维或与之相当的隔离材料）。微波腔133可以构造成使得陶瓷制品112和托盘组件120能够穿过微波腔133的内部。虽然未示出，但是微波干燥装置132还可以包括进口壁和出口壁，所述进口壁和出口壁具有允许托盘组件120、陶瓷制品112和传送系统130进入或退出微波干燥装置132的开口。所述开口应当被定尺寸使得微波能量不能够逃逸出微波腔133。可操作以打开和关闭的进口门和出口门（未示出）也可以用以阻止微波能量逃逸。虽然所示出的微波干燥装置132具有单个微波腔，但是实施例可以使用具有多个相应微波源的多个微波腔。

由微波源产生的微波能量的频率可根据具体微波干燥应用而变化。在一个实施例中，微波源可操作以产生频率在大约10MHz到大约100GHz之间的微波能量，在一些实施例中微波能量的频率在大约20MHz到大约6GHz之间，或大约900MHz到大约2.49GHz之间。另外，所述微波源（或在具有多个微波腔的实施例中的多个微波源）可以构造成在微波干燥处理期间使微波能量在不同的位置点处时频率不同。

图2A-图2C示出了示例性托盘组件120的透视图部分。首先参照图2A，托盘组件120包括具有半圆柱形通道129的托盘体122，半圆柱形通道129的纵向轴线平行于沿箭头C所示长度方向的托盘体纵向轴线。托盘体122可以由在遭受微波辐射时温度上升的材料制成。虽然示出的通道129具有半圆柱形构造，但是实施例并不限于该构造。该通道可以是任何与要干燥的陶瓷制品的外形相配的形状。例如，该通道可以是长方形的以接收长方形的陶瓷制品。在其它实施例中，该通道的形状可以不与要干燥的陶瓷制品的外形相配。

通道129也可以包括多个排泄孔127，所述排泄孔127能够使湿陶瓷制品内的液体排出托盘体122，并且能够使蒸气逃逸出来。所述排泄孔可以使陶瓷制品干燥的时间更快。通道129不限于图2A中所描述的多个排泄孔127，因为通道可以具有允许液体和蒸气逃逸出托盘体的其它构造。例如，一个实施例的通道可以构造为具有液体和蒸气可穿过的开口的筛状物。其它构造也是可以的。

在所示实施例中，托盘组件120还包括耦接到托盘体122底部的隔离器125。隔离器125可以由这样的材料制成，即对于所施加的微波辐射是可穿透的，并也可操作以在干燥处理期间将托盘组件120与传送系统热隔离。例如，隔离器125可以由聚碳酸酯或聚四氟乙烯制成。应当理解的是，也可以使用其它隔离材料。

图2B示出了其上放置有陶瓷制品112的托盘体122。图2B所示的陶瓷制品112构造为圆柱形陶瓷过滤器。应当理解的是，陶瓷制品可以具有其它几何构造（如长方形）。陶瓷制品112可以放置于托盘体122上使得陶瓷制品112定位于通道129内并且箭头D所示的陶瓷制品轴线与该托盘体的纵向轴线C大体平行。托盘体122（托盘组件120）沿传送机的行进方向可以是沿箭头B所示的传送机行进轴线，该轴线垂直于托盘体纵向轴线C（见图1）。

图2C示出了其内设置有陶瓷制品112的托盘组件120。微波耦合盖124定位在托盘体122上，使得陶瓷制品112从上部由微波耦合盖124围绕。由箭头E所示的耦合器纵向轴线可以与陶瓷制品纵向轴线D大体对齐（即，一致）。图2C所示的微波耦合盖124的长度比陶瓷制品112的长度短。如以下更详细描述的，微波耦合盖124的长度可以根据特定干燥应用而变化，而且可以从顶部、底部和/或侧部围绕该陶瓷制品。现在将在以下描述托盘组件和相关方法的各种实施例。

现在参照图3A-3C，在前视图、侧视图和透视图中分别示出了示例性托盘组件220和定位在其中的陶瓷制品112。托盘组件220包括半圆筒形微波耦合盖224和托盘体222。不是使用定位在该托盘体上的微波耦合盖使得其如图2C所示从上部包绕陶瓷制品，而是如图3A-3C所示的该微波耦合盖构造为定位在托盘体222的支撑表面226下方的微波耦合插入物224。陶瓷制品112可以直接支撑在半圆柱形支撑表面226上或者通过使用图4C所示的可选择隔环227间接支撑。在一个实施例中，微波耦合插入物224与托盘体222一体形成，而在其它实施例中，微波耦合插入物224可以从托盘体222移除，使得由各种材料制成的托盘插入物可以在必要时被替换进或替换出托盘体222。该构造的实施例可以提供这样的益处，即省掉当如下详细所述陶瓷制品干燥水平达到大约40%-60%时在旋转陶瓷制品180°之前去除微波耦合盖的步骤。由于微波耦合插入物224强化耦合到陶瓷制品112的下半部的至少一部分而不是陶瓷制品112的顶部（如图2C所示的），所以方便了接近陶瓷制品。在一个实施例中，陶瓷制品112可以以手动或机器人形式旋转。在另一个实施例中，不是旋转陶瓷制品112，而是可以使微波耦合插入物324能够自动地和机械地旋转，使得微波耦合插入物324围绕陶瓷制品112的上半部的至少一部分，以连续暴露到微波辐射。

图3A-3C的所示实施例中，微波耦合插入物224围绕陶瓷制品112（即下半部的全部）的全长（纵向地）。然而，微波耦合盖的长度可以比陶瓷制品的长度短（参看图4A-4C和图5A-5C）。为将微波能量有效地耦合到陶瓷制品112中，在一些实施例中微波耦合盖224大于或等于λ_g，其中，λ_g是微波干燥装置产生的微波辐射在陶瓷制品112中传播时的波长。一些实施例中，陶瓷制品112的厚度在大约λ_g/8到大约λ_g/2之间，以提供最优的微波耦合，如以下更详细描述的——参照图12。

为使蒸气和空气能够在干燥处理期间自由地从湿陶瓷制品112流动，微波耦合盖224可以定位并构造成使得在微波耦合盖224（以及托盘体材料）和陶瓷制品112之间存在间隙123。例如，可以通过使用可选择隔环227而达到此目的。为确保由微波耦合盖224提供的阻抗匹配不减弱，在陶瓷制品112和微波耦合盖224之间的距离应当小于大约λ_o/10，其中λ_o是由微波干燥装置使用的微波辐射在空气中传播时的波长。以此距离，间隙123对于微波辐射是可穿过的。

微波耦合盖的材料应能够使该盖作为增加耦合到陶瓷制品的微波能量的微波耦合器而起作用。换句话说，微波耦合盖的材料提供空气和陶瓷制品之间提高的阻抗匹配。在选择用于微波耦合盖的材料时，所选择的材料的介电常数（dielectric property）应当在围绕陶瓷制品的空气的介电常数（ε_O）和干陶瓷制品的介电常数（ε_R2D）的中间。考虑干陶瓷制品的介电常数而不是湿陶瓷制品的介电常数可有利于在陶瓷制品干燥后，减少该陶瓷制品区域中靠近表面的过热。本文所使用的介电常数意思是具有实部和虚部的介电常数。

作为示例而非限制，介电常数的实部大约为8的材料会被选择用于介电常数为15的干陶瓷制品，其中，空气的介电常数为1。微波耦合盖的介电常数的虚部应当基本为零，因为非0值会导致盖被加热（如敏感材料），而不能提供强化耦合到陶瓷制品。另外，导电性很强的盖会防止陶瓷制品受电磁能量的影响。因此，其介电常数的虚部应当小于约0.01。作为示例而非限制，介电常数实部大约为8且虚部接近0的材料可以是孔隙率小于约2%的氧化铝（如介电常数为8.09-j0.008的氧化铝）。由于对微波耦合盖的介电常数的要求对于不同类型的陶瓷制品可以是不同的，所以，可以根据要处理的陶瓷材料的类型使用具有不同介电常数和孔隙率的不同材料。作为示例而非限制，用于微波耦合盖的示例性材料可以包括但不限于氧化铝、氧化镁、尖晶石、氮化硅和氮化铝。一般地，对于具体陶瓷制品，介电常数的实部应当在五到十的范围之内。

如以下更详细描述的，本文描述的微波耦合盖增强了耦合到陶瓷制品的微波能量，这可以使陶瓷制品（如在干燥处理后具有湿区的陶瓷制品）的质量得到提高，由此增加了产量。另外，因为被反射或发散的微波能量减少了，所以减少了有效干燥陶瓷制品的时间，由此节省了能量成本。

现在参照图12，其示意性地示出了介质：托盘体1122、陶瓷制品1112、微波耦合盖1124和在空气中传播的微波1140。作为示例而非限制，以下提供的是图12所示的各种介质的电磁常数，其中，微波耦合盖1124由长度（如图12所示的水平方向）大约为四英寸、厚度（如图12所示的竖直方向）大约为一英寸及间隙1123大约为0.4英寸的氧化铝制成。η表示该介质的阻抗，其等于磁导率μ=μ₀μ_R（μ₀是自由空间的磁导率）与介电常数（ε₀是自由空间的介电常数）的比值的平方根：

$\mathrm{\η}=\sqrt{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ϵ}}},\mathrm{\Ω},$ 等式(1).

下标0、1、2和3分别表示这些介质——空气、微波耦合盖、陶瓷制品和托盘体。另外，下标“D”和“W”分别表示陶瓷制品的干态和湿态。反射系数Γ使用下标以表示两种介质之间的界面。例如，Γ₀₁表示空气和微波耦合盖之间的界面。上述电磁常数可以进一步定义为：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{xy}}=\frac{{\mathrm{\η}}_y}{{\mathrm{\η}}_x},$ 等式(2)；

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{xy}}=\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{xy}}-1}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{xy}}-1},$ 等式(3)；

μ₀=4π×10^-7，Hm^-1；以及

ε₀=8.854×10^-12，Fm^-1。

以下作为示例提供的电磁常数仅用于说明。本文中描述的实施例在任何情况下都不限于以下电磁常数。在此示例中，微波耦合盖包括氧化铝材料。示例性常数如下：

·空气：ε₀,μ₀,η₀=377Ω，Γ₀₁=-0.5，Γ_02D=-0.59，以及Γ_02W=-0.75；

·微波耦合盖：ε_R1=9，μ_R1=1，η₁=126Ω，Γ_12D=-0.13，Γ_12W=-0.41；

·干陶瓷制品：ε_R2D=15，μ_R2D=1，η_2D=97Ω，Γ_2D3=0.52；

·湿陶瓷制品：ε_R2W=50，μ_R2W=1，η_2DW=53Ω，Γ_2W3=0.52；以及

·托盘体：ε_R3=1.5，μ_R3=1，η₃=307Ω，Γ₃₀=0.19。

以上所提供的反射系数示出了氧化铝制微波耦合盖为到来的电磁波提供增强的阻抗匹配，此又使得效率得到提高以及陶瓷制品的中间皮部（即陶瓷制品最外围的中部）得以加热。以下两个实例进一步示出了由具有以上常数的微波耦合盖提供的增强的耦合效果。

例1：干陶瓷制品——接近干燥处理的最后

假设用以将到来的电磁波朝向陶瓷制品和托盘组件导向的输入功率是100W，那么反射系数Γ₀₁=-0.5的氧化铝制微波耦合盖将会反射40%的功率，使得50W的功率被耦合到氧化铝制微波耦合盖中。这50W的功率中的87%（50W*（1-Γ₁₂）=43.5W）被耦合到陶瓷制品。然后通过类似分析，可以看到如果没有微波耦合盖124，那么只有41%的输入功率（100W*（1-Γ₀₂）=41W）被直接耦合到陶瓷制品。因此，如果没有微波耦合盖，那么耦合到陶瓷制品的功率会较低。与包括通过具有多个功率为100W的微波加热器、大约需20分钟的干燥时间相比，该优势的累积效果是明显的。

例2：湿陶瓷制品——干燥过程开始时

如上例中所述，微波干燥装置构造以朝向陶瓷制品传播功率为100W的电磁辐射。由于氧化铝制微波耦合盖具有托盘组件中的上述介电常数，所以100W的功率的大约40%（50W）会被耦合到氧化铝制微波耦合盖。该50W的功率中的59%（50W*（1-Γ₁₂）=29.5W）直接耦合到陶瓷制品。然后通过类似分析，示出了如果没有氧化铝制微波耦合盖，那么100W的功率只有25%直接耦合到陶瓷制品。因此有氧化铝制微波耦合盖时比没有氧化铝制微波耦合盖时有大约4.5%的优势。此外，与包括通过具有多个功率为100W的微波加热器、大约需20分钟干燥时间相比，该优势的累积效果是明显的。

参照如上所述两个示例，微波耦合盖增加了耦合到陶瓷制品的微波能量的百分比。所增加的耦合能量使得干燥时间更短，冷区的干燥效果更好，而不需要诸如传统的干燥炉等其它干燥炉。

参照流程图13和图1，现在将更详细地描述使用图1所示的示例性陶瓷制品生产系统生产陶瓷制品112的方法。在陶瓷制品112从挤出物104被切割出后（框1310），陶瓷制品112从第二承载系统114传送到托盘体122，使得陶瓷制品112至少部分地由微波耦合盖124所包绕（框1320）。微波耦合盖124通过诸如手动地或机器人形式等合适的方法定位在托盘体122上。在微波耦合盖被构造为诸如图3A-3B所示的插入物224和托盘体222等定位在托盘内的微波耦合盖插入物的实施例中，可以不必将微波盖定位到所述托盘体上。

在陶瓷制品112被包绕在托盘组件120内后，传送系统130将托盘组件120朝向可以具有多个微波加热器或微波加热腔的微波干燥装置132输送（框1330）。在一个实施例中，托盘组件120被连续输送通过微波干燥装置132。然后，在框1340处，陶瓷制品112接收微波干燥装置内的微波能量。

在框1350中，如果陶瓷制品干燥率小于约40%，那么该处理进入路径N以返回到框1340，使得陶瓷制品可以继续接收微波能量。由于微波盖124仅可以大约盖住陶瓷制品112的上半部或下半部，所以陶瓷制品只有顶部或底部可以接收到由微波盖124带来的强化耦合的益处。由此，在框1350中，如果陶瓷制品的干燥率在大约40%到大约60%之间，那么该过程进入路径Y到达框1360，在框1360中，陶瓷制品112可以绕陶瓷制品112的轴线旋转180°，使得陶瓷制品112的前述未暴露部分现在可以暴露以接收由微波耦合盖124带来的强化耦合的益处。陶瓷制品112可以在微波干燥装置132内于一段特定时间后旋转，所述特定的时间基于这样的历史数据，即所述历史数据表示某一特定类型的陶瓷制品处于微波干燥装置132中直到其干燥率达到大约40%-60%之间所应需要的时间。在其它实施例中，陶瓷制品132的干燥度可以由传感器（未示出）监测。

在微波耦合盖124围绕陶瓷制品112顶部的实施例中，可以首先通过将微波耦合盖124从托盘体122分离以方便接近陶瓷制品112，从而旋转所述陶瓷制品。然后，陶瓷制品112可旋转，并且微波耦合盖124再次放置于托盘体122上。陶瓷制品112的旋转可以通过手动或机器人形式实现。在微波耦合盖构造为微波耦合插入物（如图3A-3C所示的插入物224）并从支撑表面下方围绕所述陶瓷制品的实施例中，陶瓷制品112可以直接旋转，而不要求去除所述微波耦合插入物。在框1360中，在旋转之后，所述陶瓷材料可以遭受其它微波辐射，直到达到目标干燥度。

在框1370处，在托盘组件120和包绕在托盘组件120中的陶瓷制品112离开微波干燥装置132后，微波耦合盖124可以从托盘组件120移除（或不移除），并且陶瓷制品112可以从托盘体122中移除。该过程可以以手动或机器人形式实现。托盘体122和微波耦合盖124可以被输送回干燥过程的开始处（如由一个或多个传送系统），以如果在框1380处尚未到达挤出物104末端（路径N），则接收附加的湿陶瓷制品112（框1395），或者如果在框1380处已到达所述挤出物的端部（路径Y），则返回离线位置（框1390）。

现在描述具有各种构造的托盘组件和与之相关联的生产陶瓷制品的方法的其它实施例。实施例不限于本文所示及所描述的托盘组件构造，也可以使用其它变体和修改。

图4A-4C示出了微波耦合盖构造为定位在托盘体322内并可操作以覆盖陶瓷制品112的下半部的至少一部分的微波耦合插入物324的实施例。参考图3A-3C，如上所述，微波耦合插入物324可以与托盘体322是一体的，或者可从托盘体322移除。微波耦合插入物324的长度比图3A-3C所示的微波耦合插入物的长度短。

为使微波能量强化耦合达到最优，微波耦合插入物324（或者本文中所示及所描述的实施例的顶部微波耦合盖）的长度应当大于或等于λ_g，其中，λ_g是在陶瓷制品112中传播的微波辐射的波长。例如，如果在陶瓷制品中的微波辐射的波长是四英寸，那么微波耦合插入物324的长度应当大于或等于四英寸。如上所述，在一些实施例中，所示微波耦合插入物324的厚度在大约λ_g/8到大约λ_g/2之间，且间隙123大约为λ_o/10，以提供最优微波耦合。将微波耦合插入物或微波耦合盖的长度由等于陶瓷制品全长的长度减小，可以提供这样的益处，即，减少了生产微波耦合插入物或微波耦合盖所需的材料量，并且减少了微波耦合插入物或微波耦合盖的总体重量。

现在参照5A-5C，其示出了具有两个微波耦合插入物的托盘组件420。微波耦合插入物424（即第一微波耦合插入物）可以覆盖陶瓷制品112的第一部分，而另一微波耦合插入物428（即第二微波耦合插入物）可以围绕所述陶瓷制品的第二部分。所示出的第一部分和第二部分接近于陶瓷制品112的第一端和第二端。然而，微波耦合插入物424、428可以覆盖陶瓷制品112的其它部分。彼此可以是相同或不同的第一微波耦合插入物424和第二微波耦合插入物428的长度应当等于或大于如上所述的λg。

图6A-6C示出了具有微波耦合盖524的托盘组件520从上部围绕陶瓷制品112的实施例。微波耦合盖524包括半圆筒形并且可操作以覆盖陶瓷制品112的全部上半部。虽然所示微波耦合盖524的半圆筒形与陶瓷制品112的外形基本相配，但是实施例并不限于此。微波耦合盖524可通过直接接合托盘体122而被支撑，或者通过使用由例如聚碳酸酯或聚四氟乙烯等制成的可选择微波穿透隔环（未示出）而间接被支撑。如上所述，图6A-6C所示的微波耦合盖524可从托盘体122移除，此时陶瓷制品112被旋转并在干燥处理最后，陶瓷制品112从托盘体122移除。

现在参照图7A-3C，托盘组件120的、覆盖陶瓷制品112一部分长度的微波耦合盖124定位在托盘体122上。图7A-7C示出了图2C所示的实施例。图7A-7C所示的微波耦合盖124的长度比图6A-6C所示的微波耦合盖524的长度短。微波耦合盖124可操作以围绕陶瓷制品112的上半部的至少一部分。如上所述，参照图4A-4C，微波耦合盖124的长度应大于或等于λ_g以提供微波能量的最优强化耦合。

图8A-8C示出了具有完全覆盖陶瓷制品112全长的圆筒形微波耦合盖624的示例性微波托盘组件620。在另一实施例中，微波耦合盖624可以仅完全围绕陶瓷制品112的一部分。陶瓷材料112可以由支撑表面626直接支撑（图8A），或者通过使用可选择隔环627（图8C）而被间接支撑。所示微波耦合盖624的介电常数可以与上述微波耦合盖的介电常数相同。由于陶瓷制品的上半部和下半部都由微波耦合盖所围绕，所以完全围绕陶瓷制品的微波耦合盖可以去除当陶瓷制品干燥率为大约40%-60%时旋转所述陶瓷制品的步骤。

为能够减少材料和重量，并为了增加微波耦合盖的绕陶瓷制品112的空气流动，图9A-9C所示的托盘组件720包括具有多个由如上所述的耦合材料制成的轴向延伸耦合带728的微波耦合盖724。耦合带728可以安置成使得微波耦合盖724完全围绕至少部分的陶瓷制品112。陶瓷制品112可以直接支撑在支撑表面726上（图9A），或者通过使用可选择隔环727（图9C）而被间接支撑。耦合带728可以通过对微波辐射是可穿透的连接器（未示出）而被保持，以达到所需形状的微波耦合盖。当使用图9A-9C所示的托盘组件720干燥的陶瓷制品的干燥率达到大约40%-60%时，需要对陶瓷制品进行轻微的旋转。该旋转可以通过抓住该陶瓷制品的端部并进行轻微的旋转或者通过轻微地旋转微波耦合盖724而达到。所述耦合带也可以在覆盖陶瓷制品的顶部或底部的实施例中使用。

现在参照图10A-10C，其示出了具有构造为内部盖824的微波耦合盖和构造为外部盖828的另一耦合盖的托盘组件820。所示连续盖824、828由小于约λ_o/10的间隙125隔开，以允许空气流动并避免空气在各耦合盖824、828上冷凝。然而，内部盖824和外部盖828可以定位在托盘体122上使得内部盖824和外部盖828彼此接触。如上所述，参照图2A-2C，连续盖824、828可以由托盘体122直接或间接地支撑。如上所述，参照图2D，内部盖824和外部盖828可以由不同的耦合材料制成，或由具有不同孔隙率和介电性能的相似材料制成，并且可以被选择以增强到陶瓷制品112中的微波能量耦合。

图11A-11C也示出了具有两个微波耦合盖的托盘组件920。微波耦合盖924（即第一微波耦合盖）可以围绕陶瓷制品112的第一部分，而另一微波耦合盖928（即第二微波耦合盖）可以围绕所述陶瓷制品的第二部分。所示出的第一部分和第二部分接近于陶瓷制品112的第一端和第二端。然而，如上所述，参照图5A-5C所示的微波耦合插入物424、428，微波耦合盖924、928可以覆盖陶瓷制品112的其它部分。彼此可以相同或不同的所述第一微波耦合盖924和第二微波耦合盖928的长度应当等于或大于如上所述的λg。如上所述，第一微波耦合盖924和第二微波耦合盖928可以直接或间接地由托盘体122所支撑。

本文所述的托盘组件和方法特别适用于干燥诸如陶瓷蜂窝结构等陶瓷制品。如本文使用的“干燥”涉及将陶瓷制品中的液体成分减少到目标干燥度值。本文所述的实施例可以通过使用有利于空气和陶瓷制品之间阻抗匹配的一个或多个微波耦合盖而提供微波到陶瓷制品的强化耦合。实施例可以通过减少或消除陶瓷制品中的湿区和/或热区的变形而提高干陶瓷材料的质量。另外，实施例可以减少陶瓷制品需要处在微波干燥装置中的时间并减少完全干燥陶瓷制品或获得目标干燥度所需要的微波能量。

对本领域的普通技术人员明显的是，可以在不偏离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，对本文中所述的实施例进行各种修改和变体。因而，如果这些修改和变体在所附权利要求和其等同物的范围之内，那么本说明书意在包含本文所述各种实施例的这些修改和变体。

Claims (15)

1.一种用于陶瓷制品的托盘组件，包括：

托盘体，所述托盘体包括可操作以在微波干燥处理期间支撑所述陶瓷制品穿过微波干燥装置的支撑表面；以及

微波耦合盖，所述微波耦合盖与所述托盘体相关联使得在所述微波干燥处理期间，所述微波耦合盖至少围绕陶瓷制品的至少一部分，其中，所述微波耦合盖的介电常数使得在所述微波干燥处理期间，在具有所述微波耦合盖的情况下比在没有所述微波耦合盖的情况下有较大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。

2.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，

所述托盘体还包括托盘体纵向轴线、垂直于所述托盘体纵向轴线的传送器行进轴线和设置在所述托盘体的表面内的、平行于所述托盘体纵向轴线的通道；

所述通道构造成在所述微波干燥处理期间保持所述陶瓷制品，使得所述陶瓷制品的纵向轴线基本平行于所述托盘体纵向轴线；以及

所述微波耦合盖包括在所述微波干燥处理期间与所述陶瓷制品纵向轴线一致的耦合器纵向轴线。

3.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，所述微波耦合盖的介电常数等于其中，ε_O是空气的介电常数，ε_R2D是干陶瓷制品的介电常数。

4.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，所述微波耦合盖的介电常数的实部在5到10的范围之内，所述微波耦合盖的介电常数的虚部小于或等于0.01。

5.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，

所述微波耦合盖的长度大于λ_g，所述微波耦合盖的厚度在λ_g/8到λ_g/2之间，其中，λ_g是微波辐射在所述陶瓷制品中传播时的波长，所述微波辐射由微波干燥装置的一个或多个微波源发射出来；以及

所述微波耦合盖与所述陶瓷制品间隔的距离为λ₀/10，其中，λ₀是微波辐射在空气中传播时的波长。

6.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，所述微波耦合盖包括一个或多个以下物质：氧化铝、氧化镁、尖晶石、氮化硅和氮化铝。

7.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，

所述微波耦合盖和所述托盘组件构造成使得在所述微波干燥处理期间所述微波耦合盖完全围绕所述陶瓷制品的至少一部分；

所述微波耦合盖和所述托盘体构造成使得在所述微波干燥处理期间所述微波耦合盖围绕所述陶瓷制品的下半部的至少一部分；或者

所述微波耦合盖和所述托盘体构造成使得在所述微波干燥处理期间所述微波耦合盖围绕所述陶瓷制品的上半部的至少一部分。

8.如权利要求1所述的托盘组件，其进一步包括另一微波耦合盖，其特征在于，在所述微波干燥处理期间，所述微波耦合盖围绕所述陶瓷制品的第一部分，而所述另一微波耦合盖围绕所述陶瓷制品的第二部分。

9.如权利要求1所述的托盘组件，其进一步包括另一微波耦合盖，其特征在于，

所述另一微波耦合盖构造成外部盖，而所述微波耦合盖构造成内部盖；

所述外部盖和所述内部盖间隔的距离小于λ₀/10，其中，λ₀是微波辐射在空气中传播时的波长，所述微波辐射由微波干燥装置的一个或多个微波源发射出来。

10.如权利要求1所述的托盘组件，其特征在于，所述微波耦合盖包括多个轴向延伸的耦合带。

11.一种生产陶瓷制品的方法，包括：

通过挤出器装置挤出湿陶瓷材料；

切割挤出的所述湿陶瓷材料以形成陶瓷制品；

将所述陶瓷制品放置到托盘体上，所述托盘体与构造成覆盖所述陶瓷制品的至少一部分的微波耦合盖相关联；

使所述陶瓷制品至少通过所述微波耦合盖遭受微波辐射，其中，所述微波耦合盖的介电常数使得在具有所述微波耦合盖的情况下比在没有所述微波耦合盖的情况下有较大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品；

当所述陶瓷制品达到目标干燥度时，将所述陶瓷制品从所述托盘体移除；以及

将所述托盘体和所述微波耦合盖返回到所述挤出器装置。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述托盘体还包括托盘体纵向轴线、垂直于所述托盘体纵向轴线的传送器行进轴线和设置在所述托盘体的表面内的、平行于所述托盘体纵向轴线的通道；

将所述陶瓷制品放置到所述托盘体上进一步包括将所述陶瓷制品放置于所述通道上使得陶瓷制品纵向轴线基本平行于所述托盘体纵向轴线；以及

所述微波耦合盖包括与所述陶瓷制品纵向轴线一致的耦合器纵向轴线。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述微波耦合盖的介电常数等于其中，ε_O是空气的介电常数，ε_R2D是干陶瓷制品的介电常数。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述微波耦合盖围绕所述陶瓷制品的第一半部的至少一部分，并且所述方法进一步包括：

当所述陶瓷制品干燥率在40％到60％之间时，旋转所述微波耦合盖或所述陶瓷制品，使得所述微波耦合盖围绕所述陶瓷制品的第二半部的至少一部分；以及

使所述陶瓷制品连续遭受微波辐射，直到所述陶瓷制品达到所述目标干燥度。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述微波耦合盖的长度大于λ_g，所述微波耦合盖的厚度在λ_g/8到λ_g/2之间，其中，λ_g是微波辐射在所述陶瓷制品中传播时的波长。