CN108662886A - 一种射频微波烘箱及其烘制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种射频微波烘箱及其烘制方法，其特征在于包括机架、输送板链、射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置和控制系统；所述的输送板链安装在机架的底部，所述的射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置均设置在机架上方，控制系统与射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置、输送板链驱动装置均连接，机架中设置有密封箱体，输送板链穿过密封箱体，被烘制的产品通过输送板链从密封箱体中经过并烘干。本申请还包括射频微波烘箱的烘制方法。本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构合理，简洁实用，具有烘干效率高，控制灵活方便，对产品性能影响小，有效降低能耗；运行安全，设备的微波泄露小，确保不影响通信。

Description

一种射频微波烘箱及其烘制方法

技术领域

本申请涉及一种射频微波烘箱，特别是涉及一种应用射频烘干技术和微波烘干技术的混合连续式烘箱及其烘制方法。

背景技术

在玻璃纤维生产企业，由于玻璃纤维产品种类繁多，针对不同品种的玻璃纤维产品，其生产加工工艺要求均有较大的差别。玻璃纤维生产过程中，烘箱烘制是重要的一个过程，部分对纱线的毛羽、软硬度、耐磨性、抗压性等技术要求严格的产品而言，烘制过程则显得更为重要；对于前述要求严格的产品，常规隧道烘箱和微波烘箱烘制产品的使用性能、力学性能已不能达到产品使用需求，而使用射频烘干技术，则容易出现垂直方向含水偏高及局部偏高与水平方向产品烘干偏硬的问题，存在局部烘不干、烘干效率低、烘干质量不稳定、且烘干速度低下，成本高等缺陷，导致产品不能有效烘干，对于产品质量与性能有较大的制约，达不到下游企业生产工艺质量指标要求，不利于工业化生产使用。专利申请号为201310104374.3，专利名称为“一种微波烘箱及应用”的专利公开文件公开了一种微波烘箱，包括微波系统、恒温鼓风系统、排湿系统、温度监控系统、湿度监控系统、气体监测系统和控制系统。其综合利用微波高温干燥效率高和烘箱温度分布均匀的特点，具备热处理效率高、温度分布均匀、产品热处理程度智能识别、自动化程度高等特点，广泛被应用于实验室、食品、化工和化纤工业生产热处理领域；但其没有公开微波烘箱的具体结构，也没有与射频发生器进行组合烘干的技术启示，存在以上微波烘箱烘制产品普遍存在的缺陷。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，方便实用的射频微波烘箱及其烘制方法。

本发明申请解决上述问题所采用的技术方案是：一种射频微波烘箱，其特征在于：包括机架、输送板链、射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置和控制系统；所述的输送板链安装在机架的底部，所述的射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置均设置在机架的上方，控制系统与射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置、输送板链驱动装置均连接，机架中设置有密封箱体，输送板链穿过密封箱体，被烘制的产品通过输送板链从密封箱体中经过并烘干。

其中，所述的射频烘干设备和所述的微波烘干设备均设置有多组，所述的射频烘干设备安装在射频烘干区域，所述的微波烘干设备安装在微波烘制区域，所述射频烘干区域位于输送板链的前部（射频烘干区域一端靠近输送板链进口一侧），所述微波烘制区域位于输送板链的后部（微波烘制区域一端靠近输送板链出口一侧）。通过先射频烘干后微波烘制的方式充分利用两者优势并相互补充，提高了烘制效率和烘制质量。

其中，所述的射频微波烘箱还设置有冷却风机，所述的冷却风机安装在所述微波烘干设备的顶部，用于冷却微波烘干设备中的微波发生器。

其中，所述的电加热装置分别安装于输送板链的进出口，用于提升密封箱体外部进来的补充空气温度，保持射频微波烘箱内部适当温度。

其中，所述的微波烘干设备包括控制器、磁控管、波导管、冷却风机、冷却风管，可单独控制。支架上安装有安装架，冷却风管、磁控管，控制器安装在安装架中，安装架上安装有冷却风机，冷却风机通过冷却风管对磁控管降温，磁控管与控制器连接，控制器与控制系统连接，磁控管与波导管连接，波导管连通至密封箱体内部，波导管均匀分布在密封箱体上部。

本发明射频加热是靠快速交变的电场，引起物料内部极性分子的快速转动，摩擦生热产生热效应。射频加热的频率范围在1MHz-100GHz之间不等，频率波长不同引起穿透深度有差别，目前使用的射频设备工作频率为27.12MHz±0.6%，RF加热也有不灵的时候，较适合于结构较为松散的非金属材料加热烘干，材料形状不同，厚度不同也会影响烘干效率，由于纱团是水平挂放的，因此射频加热在纱团竖直方向上的穿透性和加热效果低于水平方向，干燥速度慢，在水平方向上的纱团已经全部干透时竖直方向上的纱团存在部分未干的状态；采用微波烘干补充是利用了微波高穿透性和散射性的特点对纱团进行补充烘干去除水分，同时也不会造成局部过烘的问题（射频过烘会导致纱团局部变色，影响产品性能和外观）。

本发明申请还提供一种射频微波烘箱的烘制方法，具体为：

（1）产品放置于射频微波烘箱的输送板链上，由输送板链送入射频烘干区域；射频烘干设备对产品进行烘制，产品经过射频烘干后，大部分水分被烘干；（2）经过射频烘干区域烘干的产品随着输送板链进入微波烘制区域；微波烘制区域的微波烘干设备对经过的产品进行继续烘制；（3）经过微波烘制区域烘干后的产品，随着输送板链继续往前输送，烘制过程完成。

本发明申请所述的射频与微波混合烘干技术，不同于现有的热风烘干技术、单独微波烘干技术和单独射频烘干技术，具有烘干效率高，较常规烘制方式效率提升200%以上，对纱团性能影响比较小；控制灵活方便，有效降低能耗；运行安全，设备的微波泄露小于5mW/ cm²（符合国家标准），确保不影响通信。同时，在设备设计上前面采用射频烘干技术，对玻璃纤维纱团的主要水分通过前段结构，采用射频快速烘干，把剩下一小部分难烘干的盲点区域，采取后面增加微波烘干技术来补充烘干，两者技术相互补充，完善烘干技术。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图。

图2是本申请实施例微波烘干设备的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。

参见图1～图2，本实施例射频微波烘箱采用多个射频段串联设计，前面每个烘干区各设置一个射频（俗称高频）发生器3，每个射频发生器3功率40-60kw，主要对纱团7水分的排除；后面两个烘干区射频发生器3功率设计40kw，主要对未全部排除水分的纱团7进行补充烘干（纱团含水率≤0.1%）。本实施例所述前后是相对纱团7移动方向而言的，图1中左为前，右为后。

针对现状，采用新的创新理念，在设备设计上前面四个区采用射频烘干技术，对玻璃纤维纱团的主要水分通过前段结构，采用射频快速烘干。由于射频方向性比较强，纱团7中间部分难以烘干或者完全用射频烘干时容易导致纱团7局部烤过头，而完全用微波烘干会导致玻璃纤维性能受损，特别是拉伸强度受损，故采用微波把剩下一小部分难烘干的盲点区域，采取后面两个区用60kw微波发生器4（微波烘干设备）来补充烘干，两者技术相互补充，完善烘干技术。

射频微波烘箱的下半部分输送板链2是一个整体的输送板链，输送板链2从密封箱体13（前后各有一个供输送板链2和纱团7通过的开口）中穿过，纱团7挂放在托架（图上未示出）上，托架整齐排列在输送板链2上，从进口至出口连续运行。整个输送板链2共分为多个区，其中前面各个区的密封箱体13上各安装一套射频发生器3（射频烘干设备），射频发生器3的功率在40-60kW，每台射频发生器3可单独控制，另外射频发生器3的安装数量可以根据烘制产品的不同进行增减。当纱团7通过输送板链2输送经过射频发生器3下方时可快速对纱团7内部水分进行烘干，经过前面各个区的射频烘干，纱团7的水分去除在90%以上。

在后两个区密封箱体13上安装微波发生器4，微波发生器4由10-20组磁控管组成，微波通过磁控管10产生经波导管11将微波输送至密封箱体13内对纱团7进行全方位的烘干，保证纱团7烘干质量。参见图2（图1微波烘干设备的剖视左视图），后两个区的微波烘干设备由控制柜8、控制器9、磁控管10、波导管11、冷却风机5、冷却风管12组成，可单独控制。密封箱体13的上方两边各安装1个安装架14，冷却风管12、磁控管10、控制器9安装在安装架14中。冷却风管12安装在安装架14的上部，有一根DN200-400的总管和垂直向下的若干根支管组成（支管的数量与磁控管10的数量一致）用于对磁控管10降温；冷却风管12总管一端伸出安装架14外连接一台冷却风机5用于吹风；每一根冷却风管12支管下方安装一个磁控管10，磁控管10由控制器9控制调节功率；磁控管10下方连接波导管11用于将磁控管10产生的微波传导至密封箱体13内部，波导管11均匀分布的密封箱体13上部均匀散布微波，确保不留死角对密封箱体13内部输送板链2上的纱团7进行烘干。控制器9能够通过密封箱体13内部的热电偶实时采集每组磁控管10的发射功率，然后送到控制柜8上显示出来，操作者可以通过控制柜8输入操作指令来控制每组磁控管10的发射功率，确保纱团7含水率达到控制要求。输送板链2的进出口安装微波抑制器降低微波泄漏，减少设备对人的影响。

射频烘干设备和微波烘干设备的设置数量可以根据所烘干产品的需要进行配置，一般情况下射频烘干设备设置3组以上，为经济性考虑最多不超过6组，微波烘干设备根据射频烘干设备配置情况来配置微波烘干设备组数并且考虑备用微波烘干设备若干组。

本实施例密封箱体13上还设置有排风管和排风机（图上未示出），将密封箱体13内潮湿气体排出。

本发明射频微波烘箱的使用流程与烘制工艺如下：

1.采用人工摆放或者机器人自动摆放的方式将丝饼纱团7（以下简称纱料）放置于输送板链2上的非金属托架上，按照一定的密度和前后间距将输送板链2放满，根据不同的板链宽度一排放置4-6个丝饼纱团为宜，前后间距为托架和纱料不相互接触为宜。

2.纱料通过输送板链2匀速进入烘箱，该速度以下统称烘制速度，根据该烘箱烘制的丝饼纱团品种和重量，设置不同的烘制速度，烘制速度一般设置在3-8米/小时。

3.纱料以烘制速度进入烘箱的第一个和第二个（根据烘干纱料品种的不同可以再增加）射频烘干区（快速去水区），通过电子管将电能转化为电磁能直接转移到需要烘干的纱料水分子中，利用电磁场的穿透性使纱料迅速、均匀去水烘干。射频设备通过调节电流来调节输出功率，由于此时纱料的含水量较大，可以使用较大的烘干功率，一般实际输出功率设置在该区射频发生器3总功率的70%以上。通过2个区高功率快速去水，纱料的含水量下降约70%-85%。

4.当纱料通过快速去水区后进入下一个射频烘干区（稳定烘干区），在此区域由于纱料含水量的下降，需要将射频设备的输出功率下调以相对缓慢的进行烘干去水，一般输出功率设定在该区射频发生器3总功率的40-60%，一旦功率过高会导致局部过烘变色，甚至引起产品燃烧。通过稳定烘干区烘制，纱料的含水量下降到10%以下。

5.当纱料通过稳定烘干区后进入下一个射频烘干区（补充烘干区），在此区域由于纱料含水量的极低，需要射频设备以极低的输出功率对纱团中剩余的水分进行烘干，一般输出功率设定在该区射频发生器3总功率的15-30%。纱料经过补充烘干区后除部分烘制盲区外，纱料的其余位置都已经烘干。

6.当纱料通过射频烘制区域后，通过输送板链2无缝连接进入微波烘干区域。不同于射频烘制设备在垂直方向进行烘制，微波设备可以通过波导管11发射方向的调整针对射频烘干的盲区进行针对性的烘制，一般情况下根据纱料重量的不同微波磁控管10的开启数量在该区微波发生器4总数的70%-90%之间。

7.当烘箱外界气温低于15℃时，需要开启烘箱进出口位置的加热装置6以防止外界冷空气进入烘箱后产生凝结水的情况，避免产生安全隐患。

8.在烘箱出口将纱料以人工或者机器人的方式从托架上取下，防止在专用的纱架转移至下一个工序，同时将板链上托架取下转运至烘箱进口处重复使用。

本发明申请所述的射频与微波混合烘干技术，不同于现有的热风烘干技术、单独微波烘干技术和单独射频烘干技术，具有烘干效率高，较常规烘制方式效率提升200%以上，对纱团性能影响比较小；控制灵活方便，有效降低能耗；运行安全，设备的微波泄露小于5mW/ cm²（符合国家标准），确保不影响通信。同时，在设备设计上前面采用射频烘干技术，对玻璃纤维纱团的主要水分通过前段结构，采用射频快速烘干，把剩下一小部分难烘干的盲点区域，采取后面增加微波烘干技术来补充烘干，两者技术相互补充，完善烘干技术。

凡是本申请的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种射频微波烘箱，其特征在于：包括机架、输送板链、射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置和控制系统；所述的输送板链安装在机架的底部，所述的射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置均设置在机架上方，控制系统与射频烘干设备、微波烘干设备、电加热装置、输送板链驱动装置均连接，机架中设置有密封箱体，输送板链穿过密封箱体。

2.根据权利要求1所述射频微波烘箱，其特征在于：所述射频烘干设备和所述微波烘干设备均设置有多组，所述射频烘干设备安装在射频烘干区域，所述微波烘干设备安装在微波烘制区域，所述射频烘干区域位于输送板链的前部，所述微波烘制区域位于输送板链的后部。

3.根据权利要求1所述射频微波烘箱，其特征在于：还设置有冷却风机，所述冷却风机安装在所述微波烘干设备的顶部，用于冷却微波烘干设备中的微波发生器。

4.根据权利要求1所述射频微波烘箱，其特征在于：所述的电加热装置分别安装于输送板链的进出口。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述射频微波烘箱，其特征在于：所述微波烘干设备包括控制器、磁控管、波导管、冷却风机、冷却风管，支架上安装有安装架，冷却风管、磁控管、控制器安装在安装架中，安装架上安装有冷却风机，冷却风机通过冷却风管对磁控管降温，磁控管与控制器连接，控制器与控制系统连接，磁控管与波导管连接，波导管连通至密封箱体内部，波导管均匀分布在密封箱体上部。

6.根据权利要求1至4任一权利要求所述射频微波烘箱，其特征在于：所述输送板链的进出口安装微波抑制器。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述射频微波烘箱的烘制方法，其特征在于包括以下步骤：

产品放置于射频微波烘箱的输送板链上，由输送板链送入射频烘干区域，射频烘干设备对产品进行烘制，产品经过射频烘干后，大部分水分被烘干；

经过射频烘干区域的产品随着输送板链进入微波烘制区域；微波烘制区域的微波烘干设备对经过的产品进行继续烘制；

经过微波烘制区域的产品随着输送板链继续往前输送，烘制过程完成。