CN1198419A - 陶瓷成形体的干燥方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可对一面是凹凸的复杂表面,另一面是比上述复杂表面凹凸程度较小的简单表面的陶瓷成形体在不发生干燥热裂的情况下在短时间内进行干燥的方法及装置。陶瓷成形体配置在干燥室(1)内,由于其简单表面(3b,4b)侧设置有主红外线加热器(6),所以主要从简单表面侧对成形体加热并干燥,并最好由配置在复杂表面(3a,4a)侧,由加热温度较低的辅助红外线(7)陶瓷成形体(3)进行辅助加热和/或在干燥室(1)内流动低速热风的情况下对其进行干燥。

Description

陶瓷成形体的干燥方法及其装置

本发明涉及一种具有较为凹凸的第1表面和凹凸程度比第1表面小的第2表面的陶瓷成形体，例如在悬垂瓷管和绝缘瓷瓶的制造阶段所得到的陶瓷成形体的干燥方法及装置。

为了迅速地干燥像平板这样简单形状的陶瓷成形体，过去一直采用红外线加热器。但是在干燥像那种悬垂绝缘瓶或瓷管的陶瓷成形体，即其一侧有又厚又大的凹凸体的复杂表面，而另一侧是比上述复杂表面凹凸程度较小的简单表面的陶瓷成形体的情况下，红外线加热器就不适用。其理由是：陶瓷成形体的的复杂表面侧因每单位体积的表面积较大而易于接受来自红外线加热器的放射热，而简单表面侧的每单位体积的表面积较小而难于接收到放射热，其结果导致陶瓷成形体的整个温度分布不均匀，特别是复杂表面上的凸部温度比凹部高，该部分容易发生被称之为“干燥热裂”的不良现象。

由于此原因，对于上述复杂形状的陶瓷成形体的干燥，过去是通过炉内气氛干燥等热风干燥方式或自然放置的干燥方式来进行的。但是，热风环循方式或自然放置干燥工艺不但需要几十到几百小时或更长的时间，而且由于空气的影响使干燥状态起较大的变化，这会造成不容易管理的问题。

因而，本发明要解决的问题是消除现有技术中存在的缺陷，提供应用于具有较凹凸的复杂表面和比该复杂表面凹凸程度较小的简单表面的陶瓷成形体的，同时不会产生干燥热裂开在短时间内可完成干燥的干燥方法及装置。

为了完成上述目的，本发明的陶瓷成形体的干燥方法的特征是：对具有较凹凸的第1表面和比该第1表面凹凸程度较小的第2表面的陶瓷成形体加热时，由设置在第2表面侧的，主红外线加热器主要从第2表面侧进行加热。另外，本发明的陶瓷成形体的干燥装置的特征是：它具有主红外线加热器，该主红外线加热器对具有较凹凸的第1表面和比该第1表面凹凸程度较小的第2表面的陶瓷成形体进行加热时，由于主红外线加热器设置在第2表面侧，所以主要从第2表面侧进行加热。

如上所述，过去使用红外线加热器干燥陶瓷成形体的干燥方法只适用于平板类的简单形状的陶瓷成形体，在这种情况下，从里外表面放射的热量相等。但是，本发明以第1表面为凹凸的复杂表面、第2表面为比第1表面凹凸程度较小的简单表面的陶瓷成形体为对象，使红外线加热器不仅适用于这种陶瓷成形体的干燥场合，而且由设置在第2表面侧的红外线加热器主要从第2表面侧对陶瓷成形体加热后，可有效地防止现有技术中出现的干燥热裂，使成形体在更短的时间内得到干燥，这是已得到证实的事实。

在实施本发明时，可在凹凸不平的第1表面侧设置加热温度较低的辅助红外线加热器，从第1表面侧增加对陶瓷成形体进行辅助加热是很有利的。在这种场合下，由凹凸程度较小的形状简单的第2表面侧设置的主红外线加热器主要从第2表面侧对陶瓷成形体进行加热，除此之外，由辅助红外线加热器对难于传热的第1表面侧的凸部进行加热，所以可使整个瓷成形体的温度分布更均匀，特别是可更加确实地防止第1表面的凸部上出现干燥热裂现象。

在这种情况下，主红外线加热器和辅助红外线加热器中的至少一个以间歇运行时对陶瓷成形体的干燥是有利的，特别是当两个红外线加热器同时以间歇运行对陶瓷成形体的干燥也是适宜的。

主红外线加热器的温度设定在180-600℃的范围内是有利的。例如，在陶瓷成形体是悬垂瓷管时，主红外线加热器的温度最好设定在180-350℃范围内，而在陶瓷成形体使用绝缘瓷瓶时，主红外线加热器的温度最好设定在300-600℃的范围内。而且，除主红外线加热器外增设辅助红外线加热器的情况下，两个红外线加热器的温度差最好设定在30℃以上。

陶瓷成形体适用于在密闭干燥室内加热。在这种情况下，在容纳有陶瓷成形体和至少有主红外线加热器的干燥室内设置热风通风装置，这样，在干燥室内流通热风的同时对陶瓷成形体进行干燥是有利的。另外，热风的风速最好设定在0.1-0.5m/s，温度设定在陶瓷成形体的温度-150℃的范围内。

图1是实施本发明干燥方法的装置的一个实施例的断面图；

图2是图1的装置的主要部分的放大视图；

图3是实施本发明干燥方法的另一个实施例的透视图；

图4是图3的装置的主要部分的放大视图。

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图1和图2是表示实施本发明的一个干燥装置的实施例。这种干燥装置具有可从外部封闭的干燥室1，具有基本水平支承表面的支承台2配置在干燥室1内。支承台2用于放置作为干燥对象的陶瓷成形体3，如图2所示具有支脚部件2a的固定或可动结构体构成。另外，例如在干燥室采用隧道形式的情况下，支承台2可由干燥室1内的循环输送带构成。

在本实施例中的陶瓷成形体3是用于制造具有伞形部件4的悬垂绝缘瓷瓶的半成品。如图2所示，在伞形部件4的下面同心地配置有多个环状褶部5，由此形成具有较厚并且凹凸程度较大的复杂表面4a。另一方面，与下表面相反，伞形部件4的上表面形成较平坦的简单表面4b。

在干燥室1内，在支承台2的上方配置有主红外线加热器6，而在支承台2的下方配置有温度较低的辅助红外线加热器7。这两个红外线加热器6，7都可由在水分干燥时能保持适当波长的远红外加热器构成。

陶瓷成形体3以复杂表面4a朝下地放置在支承台2上。在如此放置之后，陶瓷成形体的状态不仅稳定，而且由于每单位体积的表面积较大，所以易于对复杂表面进行干燥，该复杂表面处于从主红外线加热器的方向上看的里侧位置上，因而，由于下表面侧的干燥速度慢，所以可使上下两表面侧的干燥速度保持平衡。另外，支承台2的结构不会阻塞陶瓷成形体的下面。因此，如图2所示，支承台2适于采用例如格栅状或网状的。

在支承台2的上方配置较高温度的主红外线加热器6是从简单表面4b的侧面对放置在支承台2上的陶瓷成形体3进行加热的。但是，陶瓷成形体3主要是通过简单表面4b接受从主红外线加热器6辐射的热而被加热的。投射到陶瓷成形体3的简单表面侧的辐射热通过热传导向陶瓷成形体内部传送。结果，陶瓷成形体3的内部也从简单表面侧被慢慢加热从而对其进行干燥。

本发明由于主要从简单表面4b侧对陶瓷成形体3进行干燥，所以在复杂表面4a上的褶部5的尖端部分5a不会出现局部的高温，从而可防止出现干燥热裂现象。而且，过去用热风循环方式和自然放置方式进行干燥需要用24-48小时，而本发明前后只用8小时的较短时间便可完成干燥。

另外，由于在陶瓷成形体3上的复杂表面4a的几何形状造成褶部的尖端5a断面面积较小，因此使热传导不能充分进行，这样只利用从主红外线加热器放射出的热量是很难迅速加热的。在这种情况下，由于有低温辅助红外线加热器，可从复杂表面4a侧进行缓慢的辅助加热，从而具有促进尖端部分5a干燥的效果。

上述主红外线加热器6和辅助红外线加热器7的加热温度当然应分别根据陶瓷成形体的形状和水分等参数分别进行适当的设定。例如，在干燥水含量达20％的悬垂瓷瓶的陶瓷成形体的情况下，主红外线加热器6的加热温度最好在80-350℃范围内。而且在有辅助红外线加热器7同时加热的情况下，最好将辅助红外线加热器7的加热温度设定在比主红外线加热器6的加热温度低30℃以上。

按需要间歇运行红外线加热器时，该运行周期例如可以是10-20分钟的运行时间T1和5-20分钟的停止时间T2反复进行。按照这种间歇运行，在红外线加热器6，7停止运行期间，在陶瓷成形体3的内部发生从高温侧到低温侧的热转移，这样可防止由于过热造成的偏干燥，进而与连续干燥相比，红外线加热器的加热温度设定得较高，而干燥时间则可缩短。另外，在两个红外线加热器6，7分别作间歇运行的情况下，从防止过度干燥的观点来说，如使两种红外线加热器同时进行间歇运行则能收到更好的效果。

为了检验本发明的效果，改变主红外线加热器和辅助红外线加热器的加热温度及运行条件，以对陶瓷成形体进行检验。该检验结果表示在表1中。在这种情况下，使用悬垂瓷瓶的陶瓷成形体是大约含有19％的水分的硅石·矾土·粘土系的成形体。另外，作为红外线加热器来说，采用输出功率约为30kW的远红外电加热器。而且，如果间歇运行电机，则主红外线加热器和辅助红外线加热器同时工作并同时停止。

【表1】

	主加热器温度(℃)	辅助加热器(℃)	间歇周期(T1min/T2min)	干燥时间(hr)	干燥状态(成品率)
						实施例1	180	100	连续	7.5	100
2	200	160	连续	6.5	100
						3	200	170	连续	6	100
4	220	150	连续	5.5	100
						5	240	150	连续	5	100
6	260	150	连续	4.5	100
						7	260	150	10/10	4.4	100
8	260	150	15/15	4.01	100
						9	260	150	20/20	4.8	90
10	260	150	10/5	4.4	90
						11	280	180	连续	4.2	80
12	280	180	10/10	4	100
						13	300	200	10/10	3.5	80
14	350	250	10/10	3	70
						比较例1	热风干燥			12	20
2	120 150	150	连续	8	40
						3	260	250	连续	4	30
4	260	260	10/10	4	30
						5	300	280	连续	3.5	20
6	370	250	10/10	3	40

正如从表1中可以看出的那样，按照本发明的第一实施例，适当地设定主红外线加热器6和辅助红外线加热器7的加热温度，可使陶瓷成形体在较短的时间并且以高成品率进行干燥。作为对比，比较例1是现有的热风干燥方式，表中示出它需要较长的干燥时间并且成品率非常低。并且表中示出，即使与辅助红外线加热器并使用时，在适当设定比较例2-5的主红外线加热器的温度差的情况下及在比较例6的主红外线加热器的加热温度稍高的情况下，也不能缩短干燥时间并实现高成品率。

在本发明的陶瓷成形体3干燥期间，由于向干燥室1内连续供给热风，所以可迅速地将从陶瓷成形体3中产生的水蒸汽送到干燥室1的外部，从而促进了干燥。在使用悬垂瓷瓶的陶瓷成形体为对象的情况下，当热风的风速小于0.1m/s时可达到从干燥室1中抽取水蒸气的效果，而风速大于0.5m/s时，容易发生送风中断。因此，风速最好设定在0.1-0.5m/s之间的范围。

热风的温度最好设定陶瓷成形体3的温度-130℃范围内。在陶瓷成形体的温度处于60-90℃的情况下，热风温度最好设定在100-130℃的范围内。如热风温度过高，则很可能发生干燥热裂。

在干燥陶瓷成形体时，为了根据向干燥室内供给的热风来检验本发明的效果，在连续运行时，分别使主红外线加热器6，7的加热温度保持恒定，然后在热风的风速和温度变化的的情况下对陶瓷成形体3进行干燥实验。实验结果表示在表2中。在这种情况下，使用悬垂瓷瓶的陶瓷成形体是大约含有19％的水分的硅石·矾土·粘土系的成形体。而且，红外线加热器6，7采用输出功率大约为30kw的远红外电加热器，主红外线加热器6的温度为260℃，辅助红外线加热器的温度为150℃。【表2】

	风速(m/s)	热风温度(℃)	干燥时间(hr)	干燥状态(成品率％)
					实施例1	0.1	110	5	100
2	0.3	60	5	100
					3	0.3	110	4.5	100
4	0.5	60	5	90
					5	0.5	90	4.7	100
6	0.5	110	4.5	100
					7	0.5	130	4.5	100
比较例1	0	-	9	60
					2	0.6	40	5.5	40
3	0.8	110	4.5	40
					4	1.0	110	4.5	20

正如从表2中可以看出的那样，为了对陶瓷成形体进行干燥向干燥室内供给热风的情况下，按照第1至第七实施例适当设定的风速和温度可保持较高的成品率并缩短干燥时间。尤其是从第2、3实施例和第4-7实施例中可以看出，如果风速恒定，提高热风温度就可缩短干燥时间。与此相比，比较例1由于不向干燥室内供给热风，所以在干燥时，需将陶瓷成形体产生的水蒸气迅速地排至室外以促进干燥，因而使干燥需要较长的时间。另外，在比较例2热风温度较低的情况下，以及在比较例3、4风速较高的情况下，都不能缩短干燥时间，也不能实现较高的成品率。

如上所述，根据本发明，对于一面是凹凸的复杂表面4a，而与复杂表面相反的另一面是凹凸程度较小的简单表面4b的陶瓷成形体来说，不会产生干燥热裂并可迅速地进行干燥。显然，本发明不仅可采用悬垂瓷管的成形体，也可广泛采用其它的陶瓷成形体。

图3和图4表示出适用于本发明的外面有多个凸缘状凹凸的复杂表面的瓷管和与瓷管相应的陶瓷成形体的干燥的实施例。根据该实施例，干燥装置具有干燥室1，多个陶瓷成形体以竖直状态支承在底面1a上。干燥室1可以是具有脚轮的移动式结构。陶瓷成形体3具有中心孔，内表面实际上是凹凸程度较小的简单表面3b。

如图3所示，在干燥室1的上部配置了水平支承横梁8，棒状的主红外线加热器6从支承横梁8向下延伸并插入陶瓷成形体3的中心孔内。在干燥室1内设置加热温度较低的辅助红外线加热器7，板状的辅助红外线加热器7可与陶瓷成形体3的复杂表面3a相对地配置。主红外线加热器6的加热温度最好为300-600℃，辅助红外线加热器的加热温度最好为100-200℃。另外，在干燥室1的底面1a与陶瓷成形体3的底面之间最好能形成允许陶瓷成形体3内部自然通风的间隙。

使用瓷管的陶瓷成形体3进行干燥之际，为了检验本发明的效果，利用成形体3的主红外线加热器6并主要从简单表面3b进行加热，主红外线加热器6，7在运行时加热温度分别地发生改变，并在不进行自然通风的情况下进行干燥实验。实验结果表示在表3中。在这种情况下，使用瓷管的陶瓷成形体高为2000mm，外径为400mm，内径为200mm，含水量为17％。在进行自然通风的情况下，设定间隙的大小时应使风速保持在0.5-1.0m/s。

【表3】

	主加热器温度	辅助加热器温度	内部有无通风	干燥时间(hr)	有无发生热裂
						实施例 1	(300℃)	无(℃)	无	19	0/3
2	300	100	有	17	0/3
						3	300	200	有	16	0/3
4	450	无	无	17	0/3
						5	450	无	有	15	0/3
6	450	100	无	15	0/3
						7	450	100	有	13	0/3
8	450	200	无	14	0/3
						9	450	200	有	12	0/3
10	600	无	无	10	0/3
						11	600	无	有	8	0/3
12	600	100	有	8	0/3
						13	600	200	有	8	0/3
比较例 1	200	无	无	30	2/3
						2	200	100	有	28	1/3
3	450	450	有	11	3/3
						4	600	600	有	7	3/3
5	650	200	有	7	3/3

正如从表3中可以看出的那样，根据本发明的实施例1-13，由于提高了辅助加热器的加热温度，可防止发生干燥热裂并可看出其干燥时间有可能缩得更短。特别是从实施例4-11中可以看出，在相同的温度条件下，在内部进行通风的情况下也有可能缩短干燥时间。另外，在没有适当设定比较例1-4的辅助加热温度的情况下，以及在提高比较例5的主加热温度的情况下，可以看出，它们不能防止干燥热裂的发生。

在以上的详述中，按照本发明的干燥方法其装置，具有复杂表面和简单表面的陶瓷成形体不仅不会发生干燥热裂，而且可在短时间内进行干燥。

Claims (12)

1.一种陶瓷成形体的干燥方法，其特征在于对具有较凹凸的第1表面和比该第1表面凹凸程度较小的第2表面的陶瓷成形体加热时，由设置在第2表面侧的主红外线加热器，主要从第2表面侧进行加热。

2.按照权利要求1的干燥方法，其特征在于由设置在所述第1表面侧的加热温度较低的辅助红外线加热器从第1表面侧对上述陶瓷成形体进行辅助加热。

3.按照权利要求2的干燥方法，其特征在于主红外线加热器和辅助红外线加热器中的至少一个间歇加热对陶瓷成形体进行干燥。

4.按照权利要求3的干燥方法，其特征在于在主红外线加热器和辅助红外线加热器同时进行间歇运行。

5.按照权利要求1或2的干燥方法，其特征在于在对陶瓷成形体进行干燥时，主红外线加热器的温度设定在180-600℃的范围内。

6.按照权利要求5的干燥方法，其特征在于在对陶瓷成形体进行干燥时，主红外线加热器与辅助红外线加热器的温度差设定在30℃以上。

7.按照权利要求1至4中的任何一项的干燥方法，其特征在于至少在容纳上述陶瓷成形体和主红外线加热器的干燥室内边使热风边对陶瓷成形体进行干燥。

8.按照权利要求7的干燥方法，其特征在于在干燥陶瓷成形体时，热风的风速设定为0.1-0.5m/s。

9.按照权利要求7的干燥方法，其特征在于在干燥陶瓷成形体时，热风的温度设定在陶瓷成形体温度的-150℃范围内

10.一种陶瓷成形体的干燥装置，对陶瓷成形体对陶瓷成形体具有较凹凸的第1表面和比该第1表面凹凸程度较小的第2表面，加热器，该主红外线加热器设置在第2表面侧，主要从第2表面侧对陶瓷成形体进行加热。

11.按照权利要求10的干燥装置，其特征在于还具有加热温度较低的辅助红外线加热器，它设置在上述陶瓷成形体的第1表面侧并从第1表面侧对陶瓷成形体进行辅助加热。

12.按照权利要求10的干燥装置，其特征在于上述主红外线加热器设置在干燥室内，并且还具有向干燥室内供给热风的装置，

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