CN111526623A - 一种卧式连续微波加热粉体设备、加热方法 - Google Patents

一种卧式连续微波加热粉体设备、加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种卧式连续微波加热粉体设备、加热方法，该卧式连续微波加热粉体设备包括运动模块与固定模块；运动模块包括冷却单元、加热平台、轨道台车、下炉盖、排气管、支撑架；固定模块为装配式结构，包括上炉盖、端板、活动梁、旋转走料单元；本发明的两个模块配合工作并形成一条包括进料、加热、冷却、出料的不间歇的工作路线，数个工序可同时进行，实现了连续生产，简化生产步骤，提高生产效率。

Description

一种卧式连续微波加热粉体设备、加热方法
技术领域
本发明涉及粉末热处理技术领域，更具体地，涉及一种卧式连续微波加热粉体设备。
背景技术
现有技术对于粉末热处理大多采用间歇式加热炉，粉末的进炉、加热、领取、出炉等一系列工序都需分开进行，同一次投入炉内的物料需均完成加热再进行统一冷却、出料包装，而后才能投入下一批次的物料，即这样基于间歇炉的加工无法实现连续生产，耗时耗能，生产效率较低，单位时间产量受限，产能较低。而目前围绕设备的自动化装置均为如何实现自动化装填、卸料等，在实现连续生产方面没有解决办法。
发明内容
针对现有技术的缺陷与不足，本发明提出一种可不间歇工作，生产效率高的卧式连续微波加热粉体设备，具体技术方案如下：
一种卧式连续微波加热粉体设备，包括运动模块（1）与固定模块（2）；
所述运动模块（1）包括冷却单元（101）、加热平台（102）、轨道台车（103）、下炉盖（104）、排气管（105）、支撑架（106）；所述冷却单元（101）是一个底部带半圆的U型槽与两端的平板焊接而成的可装载物料的容器，在U型槽半圆圆心位置设有水平贯通U型槽两端板的带搅拌螺带或搅拌梨刀(1015)的搅拌转轴（1011），U型槽底部设有出料管（1012）；所述冷却单元（101）U型槽的两侧端板分别连接加热平台（102）和下炉盖（104）；所述排气管（105）设置在下炉盖（104）上；所述加热平台（102）由支撑架（106）支撑，外层由钢板焊接、内层由耐火材料砌切而成；所述台车（103）位于整个运动模块底部，其下部搭载在导轨（7）上，所述台车（103）与往复驱动装置（6）连接；
所述固定模块（2）为装配式结构，包括上炉盖（203）、端板（205）、活动梁（209）、旋转走料单元（201）；所述端板（205）与活动梁（209）固定连接组成承载体；所述上炉盖（203）安装在端板（205）上，由多个安装平板（2032）与多个倒槽型半圆弧面板（2031）和1/4圆弧面板（2033）交错串联组合而成；所述旋转走料单元（201）由设置在半圆弧面板（2031）和1/4圆弧面板（2033）圆心轴位置的水平贯通两端板（205）的带搅拌犁刀（2012）的转轴（2011）及旋转驱动装置（2013）组成；所述安装平板（2032）布置于相邻旋转走料单元（201）之间；所述安装平板（2032）上设有微波输入管（202）、测温探头（206）、物料检测探头（207）、观测窗（208）；在炉盖（203）位于出料管（105）远端位置设有进料通道（204）；
所述运动模块（1）与固定模块（2）之间设有密封件（3），即上炉盖（203）与下炉盖（104）之间设有密封件。
进一步地，所述微波输入管（202）顶部设有波导模式转换器（2021），内部设有石英玻璃（2022）和位于其下方的环形气体分配进气管(2023)；所述环形气体分配进气管（2023）串联干路气体流量计（2024）；所述干路气体流量计（2024）的进气端连接至少两条支路流量计（2025）、（2026）。
进一步地，所述上炉盖（203）的安装平板（2032）、半圆弧面板（2031）、1/4圆弧面板（2033）可单独拆卸。
进一步地，所述出料管（1012）与进料通道（204）的均设有阀门与计量泵。
进一步地，所述一个波导模式转换器(2021)可由微波装置单独驱动，也可多个波导波导模式转换器(2021)由同一微波装置驱动。
进一步地，所述冷却单元（101）连接下炉盖的一侧端板上设有测温探头（107）、物料检测探头（108）、观测窗（109）。
进一步地，所述冷却单元（101）中的U型槽为可通循环冷却水的夹层水冷结构。
进一步地，所述炉盖（104）、（203）为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构，炉盖内侧设有轻质材料保温层。
一种粉体连续加热工作方法，基于上述技术方案所述的卧式连续微波加热粉体设备，具体工作步骤为，先开启搅拌轴（2011）、（1011）和往复驱动装置（6），将被加工物料以流量可控、可调方式从进料通道（204）送入加热平台（102），在搅拌轴、往复驱动装置（6）作用和物料的不断输入作用下，物料布满右端微波输入管（202）下方的加热通道，通过观测窗口（208）和物料检测探头（207）检测到加热平台（102）中的物料平面接近工艺高度后，开启右端微波输入管（202）对应的微波装置，开始对物料进行微波加热，随着加热平台（102）中的物料的不断增加并从右向左移动，从右到左依次开启微波装置，直到最左端的微波输入管（202）对用的微波装置开启，实现对物料连续加热，加热完毕的物料进入冷却单元（101）冷却，当冷却单元（101）中的物料积累到工艺量值后，打开阀门（1013）、调整计量阀（1014）的转速，物料经冷却单元（101）冷却后再经出料管（1012）、阀门（1013）、计量泵（1014）以流量可控、可调形式输送到炉外包装装置或指定位置，调整计量阀转速和微波加热功率，使出料流量与进料流量同步、产品达到工艺要求，实现连续生产；在运功模块（1）和固定模块（2）中的测温探头、物料检测探头、观测窗、各转轴转速、计量泵（1014）、计量泵（2041）及微波功率、电器模块的协同作用下，实现全自动生产；停止进料和加热工作后，冷却单元继续出料，直到出完为止，至此工作结束。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明所提供的卧式连续微波加热粉体设备设有运动模块与固定模块；运动模块内设有加热平台并下接运动模块的冷却单元，外部设有往复驱动装置，可沿导轨进行往复运动；固定模块设有多个位于加热平台上方的旋转走料单元，具有搅拌物料和输送物料双功能；两个模块配合工作并形成一条包括进料、加热、冷却、出料的不间歇的工作路线，数个工序可同时进行，实现了连续生产，简化生产步骤，提高生产效率。
（2）本发明所提供的卧式连续微波加热粉体设备的进料通道与出料通道上均设有计量泵，可通过调节计量泵起到保持整个炉内进出物料平衡的效果；并设有多个检测装置，在各设备协同作用下可实现全自动生产。
（3）本发明所提供的粉末专用的卧式连续微波加热炉设有多个通入气体的流量计，可根据热处理的具体需要向炉内通入多种工作气体或保护气体。
附图说明
图1为本发明所提供的卧式连续微波加热粉体设备结构示意图；
图2为本发明所提供的卧式连续微波加热粉体设备侧视图；
图3为本发明所提供的卧式连续微波加热粉体设备工作路线示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
如图1所示，本实施例提供一种卧式连续微波加热粉体设备，包括运动模块1与固定模块2；
运动模块包括冷却单元101、加热平台102、轨道台车103、下炉盖104、排气管105、支撑架106；所述冷却单元101是一个底部带半圆的U型槽与两端的平板焊接而成的可装载物料的容器，在U型槽半圆圆心位置设有水平贯通U型槽两端板的带搅拌螺带或搅拌梨刀1015的搅拌转轴1011，U型槽底部设有出料管1012；U型槽的两个侧立板为左高右低，右侧低侧板与加热平台102连接，即U型槽右侧立板与加热平台102成直角位置连接关系，U型槽左侧高侧板与下炉盖104连接并兼做运动模块1沿物料运动方向的末端端板；下炉盖104上设有排气管105；加热平台102是一个加热和输送物料的水平凹形槽工作通道，右端通过带1/4圆弧面1021保温墙头与进料通道204相通，左端与冷却单元101和排气通道105相通由支撑架106支撑，外层由钢板焊接、内层由耐火材料砌切而成；所述台车103位于整个运动模块底部，其下部搭载在导轨7上，其后部连接有往复驱动装置6，轨道台车103在往复驱动装置6的作用下沿导轨7作往复运动，即运动模块1随着轨道台车103作往复运动，或冷却单元101、加热平台102、支撑架106随着轨道台车103作往复运动。
固定模块2为装配式结构，包括上炉盖203、端板205、活动梁206、旋转走料单元201；端板205与活动梁206固定连接组成承载体；上炉盖203安装在端板205上，由多个安装平板2032与多个倒槽型半圆弧面板2031和1/4圆弧面板2033交错串联组合而成；旋转走料单元由设置在半圆弧面板2031和1/4圆弧面板2033圆心轴位置的水平贯通两端板205的带搅拌犁刀2012的转轴2011及旋转驱动装置2013组成，转轴2011固定于端板205上；当运动模块1运动到左止点时，上炉盖203右端的1/4圆弧面板2033与加热平台102右端的1/4圆弧面1021为一对同心圆面或一对相近的同心圆面；当转轴2011顺时钟旋转时，搅拌犁刀2012具有搅拌物料和输送物料双功能；在多数量旋转走料单元201模式下，相邻旋转走料单元201之间设有用于微波加热的加热空间，即上炉盖203的安装平板2032设置在相邻旋转走料单元201之间；安装平板2032上设有微波输入管202、测温探头206、物料检测探头207、观测窗208；远离出料管105一端的安装平板2032上设有进料管204；
运动模块1与固定模块2之间设有密封件3，即上炉盖203与下炉盖104之间设有密封件。
本实施例提供一种卧式连续微波加热粉体设备具体工作方式如下：如图1所示，先开启搅拌轴2011、1011和往复驱动装置6，通过计量泵2041将被加工物料以流量可控、可调方式从进料通道204送入加热平台102；在搅拌轴、往复驱动装置6作用和物料的不断输入作用下，物料布满右端微波输入管202（图1中设有左、右两个相同的微波输入管及其组件）下方的加热通道，通过观测窗口208和物料检测探头207检测到加热平台102中的物料平面接近工艺高度后，开启右端微波输入管202对应的微波装置，开始对物料进行微波加热；微波输入管202顶部设有波导模式转换器2021，内部设有传递微波的石英玻璃2022，波导模式转换器601上设有可调节天线，波导模式转换器2021通过波导与微波装置相连，一个波导模式转换器2021可由一个微波装置单独驱动，也可多个波导波导模式转换器2021由同一微波装置驱动。
旋转走料单元中搅拌犁刀2012不断顺时针旋转，且加热平台102随着轨道台车3在往复驱动装置6的共同作用下从右向左运动，因此搅拌犁刀2012将起到输送物料的作用，加热平台102上的物料在将不断从右向左移动，同时从右到左依次开启微波装置，直到最左端的微波输入管202对用的微波装置开启，实现对物料连续加热，在加热的进行过程中，进料通道204仍可不断补充物料；当运动模块1运动到左止点时，上炉盖203右端的1/4圆弧面板2033与加热平台102右端的1/4圆弧面1021为一对同心圆面或一对相近的同心圆面，运动模块的运动自始至终不会影响进料通道204的正常使用。
加热完毕的物料进入冷却单元101冷却，冷却单元101连接下炉盖的一侧端板上设有测温探头107、物料检测探头108、观测窗109，当检测到冷却单元101中的物料积累到工艺量值且温度降到工艺值后，打开阀门1013、调整计量阀1014的转速，物料经冷却单元101冷却后再经出料管1012、阀门1013、计量泵1014以流量可控、可调形式输送到炉外包装装置或指定位置，通过调整进、出料管处计量泵转速和微波加热功率，使出料流量与进料流量同步、产品达到工艺要求，实现连续生产；在运功模块1和固定模块2中的测温探头、物料检测探头、观测窗、各转轴转速、计量泵1014、计量泵2041及微波功率、电器模块的协同作用下，实现全自动生产；停止进料和加热工作后，冷却单元继续出料，直到出完为止，至此工作结束。
对于一些需要通入工作气体和保护气体才能进行热处理的粉末，可通过气体环形分配进气管2023沿微波输入管202通入工作气体或保护气体，每个环形分配进气管2023串联一个气阀2027和干路气体流量计2024，工作气体Q1、Q2分别通过支路流量计2025、2026进入干路流量计2024；进入每个环形分配进气管2023的气体种类可以是两种以上，在多种工作气体模式下，支路流量计的数量与气体的种类数量相同；而气体环形分配进气管布置在石英玻璃2022下方的一个好处在于，沿进气管360°通入微波输入管202内的气体可吹落附着于石英玻璃表面的粉尘，保证微波的无阻传递。
排气通道105中设有带一个以上数量通孔的隔离板1052，粉尘过滤器1051对应安装在隔离板1052的通孔中，即在排气通道105中设有多个水平并联布置的粉尘过滤器1051，粉尘过滤器的作用在于排空时，避免将物料粉末同时排出；在粉尘过滤器1051上方设有用于维护过滤器的活动接头1053，排气通道105通过活动接头1053与炉外废气净化装置相通。
实施例中多个测温探头可以是热电偶，也可以是光学测温探头；如果是热电偶测温，热电偶可插入物料中，也可置于物料平面的上方。
上述实施方式只是对本发明的进一步解释与说明，而并非对本发明的限定。对于本发明所属领域的普通技术人员，在上述发明构思的基础上所作出的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，包括运动模块（1）与固定模块（2）；
所述运动模块（1）包括冷却单元（101）、加热平台（102）、轨道台车（103）、下炉盖（104）、排气管（105）、支撑架（106）；所述冷却单元（101）是一个底部带半圆的U型槽与两端的平板焊接而成的可装载物料的容器，在U型槽半圆圆心位置设有水平贯通U型槽两端板的带搅拌螺带或搅拌梨刀(1015)的搅拌转轴（1011），U型槽底部设有出料管（1012）；所述冷却单元（101）U型槽的两侧端板分别连接加热平台（102）和下炉盖（104）；所述排气管（105）设置在下炉盖（104）上；所述加热平台（102）由支撑架（106）支撑，外层由金属板焊接、内层由耐火材料砌切而成；所述轨道台车（103）位于整个运动模块（1）底部，其下部搭载在导轨（7）上，所述轨道台车（103）与往复驱动装置（6）连接；
所述固定模块（2）为装配式结构，包括上炉盖（203）、端板（205）、活动梁（209）、旋转走料单元（201）；所述端板（205）与活动梁（209）固定连接组成承载体；所述上炉盖（203）安装在端板（205）上，由多个安装平板（2032）与多个倒槽型半圆弧面板（2031）和1/4圆弧面板（2033）交错串联组合而成；所述旋转走料单元（201）由设置在半圆弧面板（2031）和1/4圆弧面板（2033）圆心轴位置的水平贯通两端板（205）的带搅拌犁刀（2012）的转轴（2011）及旋转驱动装置（2013）组成；所述安装平板（2032）布置于相邻旋转走料单元（201）之间；所述安装平板（2032）上设有微波输入管（202）、测温探头（206）、物料检测探头（207）、观测窗（208）；在炉盖（203）位于出料管（105）远端位置设有进料通道（204）；
所述运动模块（1）与固定模块（2）之间设有密封件（3），包括上炉盖（203）与下炉盖（104）之间的密封件。
2.根据权利要求1所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述微波输入管（202）顶部设有波导模式转换器（2021），内部设有石英玻璃（2022）和位于其下方的环形气体分配进气管(2023)；所述环形气体分配进气管（2023）串联干路气体流量计（2024）；所述干路气体流量计（2024）的进气端连接至少两条支路流量计（2025）、（2026）。
3.根据权利要求1所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述上炉盖（203）的安装平板（2032）、半圆弧面板（2031）、1/4圆弧面板（2033）可单独拆卸。
4.根据权利要求1所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述出料管（1012）与进料通道（204）的均设有阀门与计量泵。
5.根据权利要求2所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述一个波导模式转换器(2021)可由一个微波装置单独驱动，也可多个波导模式转换器(2021)由同一微波装置驱动。
6.根据权利要求1所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述转轴（1011）、（2011）采用每个转轴配备一个驱动装置，即每个搅拌轴的转速独立可调。
7.根据权利要求1所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述冷却单元（101）连接下炉盖的一侧端板上设有测温探头（107）、物料检测探头（108）、观测窗（109）。
8.根据权利要求7所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述冷却单元（101）中的U型槽为可通循环冷却水的夹层水冷结构。
9.根据权利要求1所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，所述炉盖（104）、（203）为可通循环冷却水的夹层不锈钢结构，炉盖内侧设有轻质材料保温层。
10.一种粉体连续加热工作方法，基于权利要求1-9所述的卧式连续微波加热粉体设备，其特征在于，具体工作步骤为，先开启搅拌轴（2011）、（1011）和往复驱动装置（6），将被加工物料以流量可控、可调方式从进料通道（204）送入加热平台（102），在搅拌轴、往复驱动装置（6）作用和物料的不断输入作用下，物料布满右端微波输入管（202）下方的加热通道，通过观测窗口（208）和物料检测探头（207）检测到加热平台（102）中的物料平面接近工艺高度后，开启右端微波输入管（202）对应的微波装置，开始对物料进行微波加热，随着加热平台（102）中的物料的不断增加并从右向左移动，从右到左依次开启微波装置，直到最左端的微波输入管（202）对用的微波装置开启，实现对物料连续加热，加热完毕的物料进入冷却单元（101）冷却，当冷却单元（101）中的物料积累到工艺量值后，打开阀门（1013）、调整计量阀（1014）的转速，物料经冷却单元（101）冷却后再经出料管（1012）、阀门（1013）、计量泵（1014）以流量可控、可调形式输送到炉外包装装置或指定位置，调整计量阀转速和微波加热功率，使出料流量与进料流量同步、产品达到工艺要求，实现连续生产；在运功模块（1）和固定模块（2）中的测温探头、物料检测探头、观测窗、各转轴转速、计量泵（1014）、计量泵（2041）及微波功率、电器模块的协同作用下，实现全自动生产；停止进料和加热工作后，冷却单元继续出料，直到出完为止，至此工作结束。
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