CN105737578A - 一种多层连续式高效谷物微波干燥设备 - Google Patents

一种多层连续式高效谷物微波干燥设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多层连续式高效谷物微波干燥设备，所述微波干燥设备至少包括机架和安装在所述机架上的多层微波干燥系统；每一层微波干燥系统至少包括：进料装置、独立控制的微波干燥腔体以及传送装置；所述进料装置安装在所述机架的一端，所述传送装置安装在机架上并穿过所述微波干燥腔体；各层微波干燥系统中所述传送装置的传送方向相同或者相邻层中传送方向相反，利用所述传送装置，将从所述进料装置进入的待干燥物传送至所述微波干燥腔体中，干燥后再将干燥物直接传送至出料口或者传送至下一层的传送装置上继续干燥。本发明提供的多层连续式高效谷物微波干燥设备空间利用率高，多层独立腔体设计更加有利于干燥过程的精确控制，操作方便，安全可靠，大大提高了谷物干燥品质。

Description

一种多层连续式高效谷物微波干燥设备
技术领域
本发明涉及微波干燥领域，特别是涉及一种多层连续式高效谷物微波干燥设备。
背景技术
我国是世界上最大的粮食生产和消费国，受自然条件影响，不同地区的谷物粮食在收获时含水率普遍偏高，其呼吸作用加强并与外界持续进行能量交换，容易繁殖微生物和害虫，造成粮食发热、霉变，从而使粮食受到损坏。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、储存、运输等环节中的损失高达15％。目前粮食安全问题已关系到经济发展和社会稳定的大局，如何提高谷物粮食产量同时降低粮食损失迫在眉睫。
传统的粮食干燥多采用晾晒的方式，现在一些小型的地方性存粮库和普通农户一直沿用该方法进行粮食脱水，晾晒成本低廉，但其严重受到天气、场地、人力等方面的影响，晾晒过程中混有杂质，粮食品质难以得到保证。进入20世纪90年代，我国研制成功了日处理量为100-500吨等不同型号的系列干燥设备，多用于大型的国家级存粮库的粮食干燥，其共同特点都是利用热空气干燥粮食。由于热量是逐渐由表面传入内部，谷物先被烘干，可透性变小，阻碍水分汽化并易于爆腰，干燥后粮食品质明显下降。近年来，随着低温真空干燥和红外辐射新技术的出现，虽然在一定程度上解决谷物流通过程中因热风干燥带来的破碎问题，但新技术的成熟和推广应用仍需时间。
相比热风及其它干燥方式，微波干燥具有以下特点：1).干燥速度快、干燥时间短。由于微波能够深入到物料内部而不是靠物体本身的热传导进行加热，所以加热时间非常短，干燥时间可缩短50％或更多。2).产品质量高。微波加热温度均匀，表里一致，干燥产品可以做到水分分布均匀。由于对水有选择加热的特点，可以在较低温度下进行干燥，而不致使产品中的干物质过热而损坏，而且微波加热还可以产生一些诸如杀菌灭虫等有利的功用。3).反应灵敏、易控制。通过调整微波输出功率，物料的加热情况可以瞬间改变，便于连续生产和实现自动化控制，提高劳动生产率，改善劳动条件。4).热能利用率高，节省能源、安全可靠、设备占地少。微波加热设备本身不耗热，热能绝大部分(>80％)作用在物料上，热效率高，所以节约能源，一般可节电30％～50％，对环境温度几乎没有影响。
目前多层连续式微波干燥机主要采用隧道式加热结构，主要用于制药、药材、皮革、木材、印染织品等物料的干燥，而用于谷物干燥的专有设备较为少见，主要原因在于谷物的储存与检测指标涉及到色泽、水分与脂肪酸含量等相关要求，而干燥温度、抽湿风速、升温速率、停留时间、微波密度以及温度分布梯度都会影响到谷物的干燥过程。现有报道的多层连续式干燥设备大多在同一腔体中实现传送带S型排列，缺少独立的温度控制，或是难以实现磁控管的无极可调，未深入操作条件对物料干燥过程的影响。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多层连续式高效谷物微波干燥设备，用于解决现有技术中干燥设备存在占地面积大、能耗大、微波利用率低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多层连续式高效谷物微波干燥设备，所述微波干燥设备至少包括机架和安装在所述机架上的多层微波干燥系统；
每一层微波干燥系统至少包括：进料装置、独立控制的微波干燥腔体以及传送装置；所述进料装置安装在所述机架的一端，所述传送装置安装在机架上并穿过所述微波干燥腔体；
各层微波干燥系统中所述传送装置的传送方向相同或者相邻层中传送方向相反，利用所述传送装置，将从所述进料装置进入的待干燥物传送至所述微波干燥腔体中，干燥后再将干燥物直接传送至出料口或者传送至下一层的传送装置上继续干燥。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，所述每一层微波干燥系统还包括微波发生器，所述微波发生器设置在该层的微波干燥腔体的后侧，通过蛇形波导将所述微波发生器产生的微波能从微波干燥腔体顶部馈入，以在所述微波干燥腔体中形成稳定均匀的电磁场。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，所述微波发生器包括多组磁控管和分别与每组磁控管相连的微波开关电源，每一层的所述微波干燥腔体的顶部设有多组微波波导馈入口，每一组所述微波波导馈入口包括三个纵横交叉排列的入口，每一组磁控管对应通过一组微波波导馈入口将微波能馈入该层的微波干燥腔体中。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，所述磁控管的功率无极可调，可调范围为300～1000W。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，所述每一层微波干燥系统中的微波干燥腔体为独立控温，所述微波干燥腔体的顶部设有多个红外测温仪，每一个红外测温仪控制一组磁控管的启闭和功率线性调节。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，在每一层的微波干燥腔体的后侧还设有与所述微波干燥腔体连通的散热装置，通过所述散热装置对所述磁控管和微波开关电源进行散热，然后将散热所获得热量均匀送入微波干燥腔体中的物料干燥层。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，每一层的进料装置的内部侧壁上设有与微波开关电源相连的物料传感器，当物料传感器检测到进料装置中待干燥物的高度低于设定值时，所述微波开关电源自动关闭。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，所述传送装置包括传送电机和由传送电机传动的传送带，所述传送装置的传送方向可调。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，所述机架上安装有一抽湿装置，所有层的待干燥物中水分吸收微波后，与待干燥物分离，从所述抽湿装置排出。
作为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的一种优选的方案，每一层微波干燥腔体的两侧还设有微波抑制器
如上所述，本发明的多层连续式高效谷物微波干燥设备，具有以下有益效果：
1、根据停留时间与温度的需要，可以调节各层传送带的传动方向，以得到不同物料干燥所需的微波能量密度，使待干燥物能进行一次或者多次的微波干燥，提高微波利用效率。
2、各层微波干燥腔体相互独立，减少了磁控管之间的相互影响，有利于单层腔体中电磁场的稳定，以保证微波的入射深度，防止局部过热，实现微波的优化利用。
3、独立温度控制与微波无极可调能够更好的保证谷物的干燥过程，有效避免爆腰与重复干燥，从而提高干燥品质。
附图说明
图1为本发明多层连续式高效谷物微波干燥设备的结构示意图。
元件标号说明
1机架
2进料装置
3物料传感器
4传送装置
5微波抑制器
6微波干燥腔体
7微波波导馈入口
8红外测温仪
9抽湿装置
10出料挡板
11控制面板
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种多层连续式高效谷物微波干燥机，如图1所示，所述微波干燥机的结构至少包括：机架1和安装在所述机架上的多层微波干燥系统。
每一层微波干燥系统至少包括：进料装置2、独立控制的微波干燥腔体6以及传送装置4。
所述进料装置2设置在所述机架1的一端，利用所述进料装置2，待干燥物可以进入干燥腔体6，并且所述进料装置2可以控制待干燥物的进料速率。不同层微波干燥系统的进料装置2可以在同一侧，也可以在不同侧。
所述微波干燥设备中所有的微波干燥腔体6整体呈层叠结构，每一层微波干燥系统的微波干燥腔体6具有独立控制的微波加热系统和温控系统，微波干燥腔体6之间不相连通，这样可以使每一个微波干燥腔体6内的微波场保持独立稳定。
所述传送装置4安装在机架1上并穿过所述微波干燥腔体6，各层微波干燥系统中所述传送装置4的传送方向相同或者相邻层中传送方向相反，利用所述传送装置4，将从所述进料装置2进入的待干燥物传送至所述微波干燥腔体6中，干燥后再将干燥物直接传送至出料口或者传送至下一层的传送装置4上继续干燥。
具体地，所述传送装置4包括传送电机和由所述传送电机传动的传送带，所述传送装置4的传送方向可调。根据停留时间与设备产能的需求，调整各层传送带的前进方向，控制干燥腔体的单层干燥出料与多层循环出料。例如，如果需要待干燥物料在干燥腔体中停留较长的时间，则调节相邻层中传送带的传送方向相反，使各层传送带之间首尾交错设置，以保证上层物料连续均匀地转移到下层传送带上，逐层下落继续干燥，直至传输到出料口，这种情况下，待干燥物料的传送路径呈S型，实现多层循环出料。如果需要待干燥物料在干燥腔体中停留较短的时间，可设置各层传送带传送方向相同，待干燥物料的传送路径呈一字型同向传送，物料从所有出料口处出来后统一收集，实现单层干燥出料。每层的出料口出设置有出料挡板10。
待干燥物料经提升机进入到进料装置2后，设置所需的铺料厚度，在传送带的牵引下进入微波干燥腔体6，传送带材质为食品级无毒聚四氟乙烯材料，传送带两侧带有翘边，以防物料滑落，传输带接触托辊材质为高铝陶瓷。同时，为了防止传送带底部物料由于堆积造成的局部过热，采用网孔式传送带，以增加对流散热，从而保证干燥过程的均匀性。
所述微波干燥腔体6一般为长方体结构，在每一层的微波干燥腔体6的后侧还设有微波发生器(未予以图示)，所述微波发生器通过蛇形波导将产生的微波能从微波干燥腔体6顶部馈入，从而在所述微波干燥腔体6中形成稳定均匀的电磁场。
进一步地，每一个微波干燥腔体6后侧的微波发生器均包括多组磁控管和分别与每组磁控管相连的微波开关电源。每一层的所述微波干燥腔体6的顶部设有多组微波波导馈入口7(波导口)，每一组所述微波波导馈入口7包括三个纵横交叉排列的入口，每一组磁控管对应通过一组微波波导馈入口7，将微波能馈入该层的微波干燥腔体6中，形成稳定均匀的电磁场。
其中，所述磁控管的功率无极可调(连续可调)，可调范围为300～1000W。根据温度变化，所述磁控管能够及时有效的改变微波入射功率，使微波干燥腔体6中实现所需的加热热场。
所述每一层微波干燥系统中的微波干燥腔体6为独立控温，所述微波干燥腔体6的顶部设有多个红外测温仪8，每一个红外测温仪8控制一组磁控管的启闭和功率线性调节，可实现腔体中不同位置温度的精确控制。谷物在传送过程中温度逐渐升高，在靠近出口处也安装有红外测温仪，可以有效测量谷物在干燥过程中可能出现的最高温度，以避免爆腰，从而提高干燥品质。
需要说明的是，每一层的进料装置2的内部侧壁上设有与微波开关电源相连的物料传感器3，当物料传感器3检测到进料装置中待干燥物的高度低于设定值时，所述微波开关电源自动关闭。
另外，在每一层的微波干燥腔体6的后侧还设有与所述微波干燥腔体6连通的散热装置(未予以图示)，通过所述散热装置对所述磁控管和微波开关电源进行散热，然后将散热所获得热量均匀送入微波干燥腔体6中的物料干燥层，提高设备的整体加热效果。所述散热装置优选为散热风机，采用这种风冷方式能够及时移除磁控管与波开关电源的热量。
在所述机架1上还安装有一抽湿装置9，所有层的待干燥物中水分吸收微波后，与待干燥物分离，从所述抽湿装置9排出。
为防止微波泄漏，在所述微波干燥腔体6两侧靠近进出口位置安装有微波抑制器5，所述微波抑制器5开口净高度为20～40mm，在保证设备输送产能的前提下，保证微波泄漏量符合国家标准≤5mw/cm2(在整机任一50mm处)。
所述微波干燥设备采用PLC控制系统，炉门采用可视扼流结构，多重安全连锁微动开关装置，在出现过失操作时可迅速自动切断微波源，进料端无物料情况下1分钟后自动切断微波。根据设备长度与层叠数，各腔体采用多组红外测温，实时检测物料温升变化。温度可设置上下限，实时控制微波功率递增或递减。
在所述机架1上还安装有触摸屏控制面板11，所述触摸屏控制面板11上集成显示干燥过程中微波的实时功率与电耗，能够有效判断谷物所处的干燥阶段以及设备能耗的计算等等。
本发明提供的连续式高效谷物微波干燥机的大致工作过程为：待干燥物以一定的速率与铺料厚度由进料装置2进入传送装置4，在传送装置4的传送带输送下进入微波干燥腔体6，待干燥物中水分吸收微波后与谷物分离后，从排湿装置9排出，同时干燥物料经过多层循环干燥从一个出料口被收集、或者经过单层干燥从各层的出料口统一收集。传送带出口还设有冷却段，干燥后的成品连续落入收料器中。
综上所述，本发明提供一种多层连续式高效谷物微波干燥设备，所述微波干燥设备至少包括机架和安装在所述机架上的多层微波干燥系统；每一层微波干燥系统至少包括：进料装置、独立控制的微波干燥腔体以及传送装置；所述进料装置安装在所述机架的一端，所述传送装置安装在机架上并穿过所述微波干燥腔体；各层微波干燥系统中所述传送装置的传送方向相同或者相邻层中传送方向相反，利用所述传送装置，将从所述进料装置进入的待干燥物传送至所述微波干燥腔体中，干燥后再将干燥物直接传送至出料口或者传送至下一层的传送装置上继续干燥。本发明提供的多层连续式高效谷物微波干燥设备空间利用率高，多层独立腔体设计更加有利于干燥过程的精确控制，操作方便，安全可靠，大大提高了谷物干燥品质。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于，所述微波干燥设备至少包括机架和安装在所述机架上的多层微波干燥系统；
每一层微波干燥系统至少包括：进料装置、独立控制的微波干燥腔体以及传送装置；
所述进料装置安装在所述机架的一端，所述传送装置安装在机架上并穿过所述微波干燥腔体；
各层微波干燥系统中所述传送装置的传送方向相同或者相邻层中传送方向相反，利用所述传送装置，将从所述进料装置进入的待干燥物传送至所述微波干燥腔体中，干燥后再将干燥物直接传送至出料口或者传送至下一层的传送装置上继续干燥。
2.根据权利要求1所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：所述每一层微波干燥系统还包括微波发生器，所述微波发生器设置在该层的微波干燥腔体的后侧，通过蛇形波导将所述微波发生器产生的微波能从微波干燥腔体顶部馈入，以在所述微波干燥腔体中形成稳定均匀的电磁场。
3.根据权利要求2所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：所述微波发生器包括多组磁控管和分别与每组磁控管相连的微波开关电源，每一层的所述微波干燥腔体的顶部设有多组微波波导馈入口，每一组所述微波波导馈入口包括三个纵横交叉排列的入口，每一组磁控管对应通过一组微波波导馈入口将微波能馈入该层的微波干燥腔体中。
4.根据权利要求3所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：所述磁控管的功率无极可调，可调范围为300～1000W。
5.根据权利要求3所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：所述每一层微波干燥系统中的微波干燥腔体为独立控温，所述微波干燥腔体的顶部设有多个红外测温仪，每一个红外测温仪控制一组所述磁控管的启闭和功率线性调节。
6.根据权利要求3所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：在每一层的微波干燥腔体的后侧还设有与所述微波干燥腔体连通的散热装置，通过所述散热装置对所述磁控管和微波开关电源进行散热，然后将散热所获得热量均匀送入微波干燥腔体中的物料干燥层。
7.根据权利要求3所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：每一层的所述进料装置的内部侧壁上设有与微波开关电源相连的物料传感器，当所述物料传感器检测到进料装置中待干燥物的高度低于设定值时，所述微波开关电源自动关闭。
8.根据权利要求1所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：所述传送装置包括传送电机和由所述传送电机传动的传送带，所述传送装置的传送方向可调。
9.根据权利要求1所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：所述机架上安装有一抽湿装置，所有层的待干燥物中水分吸收微波后，与待干燥物分离，从所述抽湿装置排出。
10.根据权利要求1所述的多层连续式高效谷物微波干燥设备，其特征在于：每一层所述微波干燥腔体的两侧还设有微波抑制器。
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