CN1062657C

CN1062657C - 真空干燥装置

Info

Publication number: CN1062657C
Application number: CN93101538A
Authority: CN
Inventors: 范毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-07
Filing date: 1993-02-07
Publication date: 2001-02-28
Anticipated expiration: 2013-02-07
Also published as: CN1090922A

Abstract

本发明称为真空干燥技术及其装置，它主要用于木材加工领域中板坯的干燥。该装置能解决真空系统中的气密性问题，它是由质地精良的膜片，置于有凹槽的环形托架上，形成气囊。当透水性良好的输送带载着湿板坯穿过干燥室时，气囊与板坯、输送带呈滑动接触，同时构成整体动态封圈。在内外压差的作用下，气囊在托架锥角处形成气楔子，堵住空气渗入，保护了系统的真空度，实现了连续作业状态下真空干燥的目的。

Description

真空干燥装置

本发明属木材干燥领域，其中涉及对铺装成型的湿板坯直接进行干燥。

据现有资料表明，真空干燥技术主要用于密闭容器式真空木材干燥机，干燥实木及半成品。中国发明专利公报1990年8月1日公开的“木材干燥的方法及其装置”(申请号89100321.5)的专利申请说明书，其中阐述了这种干燥方法及其装置可将带树皮的木材放在一个温、湿度可控的干燥室内，通过一种方式，在木材的两端加上一个正压、一个负压，并从负压端将水抽出，该干燥装置的结构特点是：对通入干燥室内的蒸汽进行加温，煮沸木材，让木纤维软化膨胀，导通木材的纤维管道，进而从负压端抽出水份，达到干燥的目的。这就是真空干燥技术在密闭容器中干燥木材的一种方式。这种干燥方式的优点在于，能够直接对未拨皮的原木进行干燥，相比之下，还能大大缩短干燥周期。但不足之处在于它的负压室是采用静态密封，其结构不能连续干燥，必须且只能一批一批的干燥，即一批干燥完卸出后，再放入另一批进行干燥。另外，这种干燥装置的干燥对象单一，且设备较为复杂庞大，尤其是有较贵的一套锅炉蒸汽管道系统，大大增加了能耗和干燥成本。

本发明针对上述问题设计了另一种真空干燥装置，其目的在于提供一种以板坯形状作为干燥对象的连续作业式干燥装置，它突破了干燥对象单一和干燥形式上的限制，扩大了真空干燥技术的应用范围，并使干燥方式多样化，另外，还省去了一套供汽系统和缩小了干燥室的尺寸，从而大大降低了能耗和干燥成本。由于是流水作业，因此它又提高了干燥速度，使干燥时间大大缩短。

为了达到上述目的，本发明让湿板坯通过真空干燥室，使板坯、输送带和安装在真空干燥室上下托架上的气囊一起构成动态密封圈，利用湿板坯中纵横交错的丰富的毛细管，沟通外界和真空室，毛细管中的水分在内外压差的作用下，向负压空间运动。另外，干燥室内的温度补偿器提高了真空室的温度，加快了水分变成蒸汽分子的速度。

本发明由于采取了上述手段，故处在真空干燥室中的湿板坯就可以被吸出水分，达到干燥目的。

现就本发明的一个实施例进行说明。

图1．是：真空干燥室结构图及动态密封圈的构成。

图2．是：A-A剖视图，该图即说明了整个干燥装置的工作原理同时又说明了，各构件之件的相互位置。

图3和图4分别是C视图和D视图说明了托架7的微观构造和整体动态密封圈及板坯的移动速度。

图5．是：B-B视图揭示托架7的整体构造。

图6．是：输送带结构图。

图7．是：连续式真空干燥原理图。

图8．是：真空干燥装置的另一实施例。

图1．中：真空干燥室由上下两部分组成，其结构基本相同，图中均以数字2表示。干燥对象或湿板坯6被输送带5载着穿过上下真空干燥室2，湿板坯6中的水分在干燥室2内变成水蒸汽，水蒸汽沿着管道8通向负压源。湿板坯6、上、下真空干燥室2的托架7上的气囊3和输送带5一起构成动态密封圈。管道8通过对接管头9、弯头10和三通11把真空干燥室2和负压源连在一起。上、下真空干燥室2的托架7上有气囊3，气囊3中的气体是由气门嘴1注入的。上下干燥室2的定位、紧固和高度的调节是通过安装在托架7上的4对角钢和限位螺栓4来实现的。上部干燥室2的输入端和输出端与湿板坯6的外形尺寸相吻合，其两侧与输送带5相吻合。

图2为A-A剖视图。输送带5安装在驱动辊14、被动辊15和张紧辊12上，转动调节手轮13便可使输送带5获得合适的张紧度。虽未图示，但驱动辊16，被动辊15和张紧辊12的轴承，均是安装在框架式机座上。机座上装有控制开关：带动驱动辊16运转的调速马达以及张紧辊12调节的机构。本装置在工作之前，应把一块轻质引导板17－长等于机座的长度，宽和厚与湿板坯6的尺寸相等－从机座的前端，穿过干燥室2，伸至后端，置于水平输送带5上。本装置开始工作时，湿板坯6紧挨着引导板17，并跟随着引导板17徐徐穿过真空干燥室2，湿板坏6在穿过真空干燥室2的过程中被干燥。虽未图示，下部真空干燥室2安装于机座的中部，定位于横置的一对角钢上。上部干燥室相对于下部干燥室，并通过限位螺栓定位。上下干燥室2各装配有一个四方形托架7，托架7面对输送带5的一面有一凹槽，由一柔顺、耐磨，略有弹性的膜片21封住凹槽的口，形成一个气囊。气囊的截面几何形状近似一个圆。干燥室2内装有远红外温度补偿器18，温度补偿器18的作用是：(1)补偿因水分蒸发而消耗的能量；(2)增加表层水分子的动能；(3)加快水分的蒸发，提高干燥速度。

图3(C视图)和图4(D视图)说明了托架7的微观构造，整体动态密封圈和板坯的移速度。托架7上装有一气压表14，气囊3内的压力可从气压表14读出。板坯6和输送带5的移动速V=5cm/s-50cm/s。托架7在沿着大气压与真空室之间的气压差的方向上有一对锥角。构成气囊的膜片21，厚度t＜0.3mm；通过垫圈和压块19及镙钉20锁紧。(注：镙钉20未画出)。

实现动态密封圈有3个因素：

(1)当输送带运载湿板坯穿过真空室的上、下气囊之间时，气囊在托架内侧锥角处自然形成“气楔子”。这个“气楔子”的功能在于它能有效地堵住外界空气的渗入，这是因为真空室内、外存在一个压力差的原因。

(2)由于内外压差的存在，外界空气就会沿着气囊与板坯之间的缝隙穿过，假设有一股气流形成于接触面间，依流体力学原理：“流速大的地方，静压力小，流速小的地方静压力大。”此时气囊内的压力大于接触面间的压力，这就趋使气囊膜片向下运动贴紧板坯，阻碍了空气的流入。

(3)气囊的截面形状近似一个圆，根据几回学原理：“平面上，在周长相等的所有几何图形中，圆所围成的面积最大。”当气囊受到挤压及内外压差的作用时，就会发生形变，其截面积必定减小，引起体积减小，必然导致气囊内部压力增大，结果“气楔子”在锥角处胀开，隔开了气流的通道。

以上三个因素的综合作用，使“气楔子”楔得更紧，膜片对板坯施加压力就更大，这大大增强了密封圈的有效性和可靠性，彻底解决了动态密封的问题。

图5为B-B视图，揭示托架7的整体构造，托架7上的凹槽3用膜片21覆盖，膜片21被镙钉20(未画出)固定在凹槽的两边，形成气囊3。1为气门末端，14为压力表末端。gt表示托架环形凹槽的宽度，J表示干燥室的内侧宽度，L表示干燥室的内侧长度，V为板坯的运动速度。

在图6中，光滑输送带5的中部有网孔区22和对接区23。对接区23可用藏头螺钉和螺母(均未画出)对旋锁紧。

输送带首尾对接的第2个实施例是用万能胶粘紧，而不用螺钉螺母锁紧。

输送带的两面是光滑的，厚度h=1~5mm，上面的网孔构造是：

a．为上孔的首端至下孔的首端。

b．为孔的长度。

c．为两孔之间在长度方向上的距离。

d．为左孔的左端至右孔的左端。

e．为孔的宽度。

f．为两孔在宽度方向上的间距。

在实际应用中，网孔区上网孔尺寸a、b、c、d、e、f的大小应根据以下四个原则确定。

(1)不能让板坯中有用的物料从孔中掉落。

(2)便于密封，即两孔间距a≤托架凹槽的宽度gt。

(3)有利于水分蒸发。

(4)干燥对象。

干燥的目的就是为了让湿物料的水分蒸发掉，可见，输送带的网孔越密越好、越大越好。换句话说输送带的透水性能要好。

图7为连续式真空干燥原理图。大气压力At的作用力方向如箭头25所示，朝向湿板坯，水蒸汽Vapor的运动方向如箭头24所示背离湿板坯。湿板坯内部有许多纵横交错而又丰富的毛细管，它们沟通外界和真空室，真空室和外界形成一个压力差，毛细管中的水分在这个压力差的作用下，沿着压力减弱的方向移动，到达真空室内。由于真空和温度补偿器的作用，水分快速发生相变，由液态变为汽态。

为了提高板坯的干燥速度，可以选择如下途径：

(1)使湿板坯质地疏松、均匀，以减小毛细管的管道阻力。

(2)增大内外压差△P，以提高毛细管两端的压力势能。

(3)提高湿板坯表层的水分蒸发速度。

(4)加大负压空间中蒸汽分子的运动速度，以减小板坯表层水蒸汽的分压。

(5)减小板坯厚度。

(6)增加输送带网孔区的网孔密度，提高输送带的透水性。

在本装置开始工作时，湿板坯穿过真空干燥室，此时，干燥室内，气压P在o＜p＜1kg/cm²，相对湿度ψ在o＜ψ≤100％的范围内变动，湿板坯表层的水分由于气压低、相对湿度低，而向低湿低压区蒸发。在湿板坯表面附近，水蒸汽密度大、分压高；离湿板坯表层越远，水蒸汽密度越小，分压也越低。根据分子扩散理论，分子总是由浓度大的地方向浓度小的地方扩散，结果水蒸汽分子不断流向负压源。

水蒸汽进入介质时，它的平均平动动能与热力学温度成正比，温度越高，蒸汽分子的速度就越大。

负压空间中，由于温度补偿器的热效应，使蒸汽分子的运动速度加快，保持了板坯表层附近的相对湿度ψ在较低的数值，稳定了表层的水分蒸发强度，这又进一步引起板坯内水分移动速度的加快，形成一种在负压空间中，蒸汽分子的运动速度，板坯表层水分的蒸发速度和板坯内水分的移动速度相一致的“推挽式”均衡干燥势，大大加快了湿板坯的干燥速度。

图8为真空干燥装的另一实施例，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表三个串联的干燥室，干燥室个数的选择取决于干燥速度(或温度T，湿度ψ、真空度P_真=P_内和含水率)、被干物料的内部结构及其厚度。

Claims

1、一种连续式真空干燥装置，它由框架式机座、输送带传输系统、真空干燥室及真空管道等四大部分组成，真空干燥室分上、下两个部分，中间能同时穿过湿板坏及输送带、输送带安置在驱动轮、从动轮上，动力源输出的动力可以根据需要改变，并经传动机构输送给驱动轮，其特征在于：上、下真空干燥室的托架上，各置有一条环状分布的气囊，使得当输送带载着板坯穿过真空室时，“气囊、板坯”和“输送带”一起构成一个整体动态密封圈。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是：输送带光洁平整，它的中部工作区有一排排整齐而又致密的小孔，工作区的两边各有一条光滑区，且相邻两排孔间距d≤托架环形凹槽的宽度gt，而光滑区的宽度≥托架凹槽的宽度gt。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征是气囊上开有注入气体用的气门。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于承受气囊的上、下干燥室托架的截面形状是外形为一方形，其中一边向内凹进，是半圆加二个椎角。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征是气囊可在锥角处胀开形成“气楔子”。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：干燥室内部装有温度补偿器，该补偿器的输出功率随输送带运动速度的变化而改变。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：干燥室可串联使用。