CN201266010Y - 一种用于陶瓷烧制的微波烧制炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用微波烧制技术对各类陶瓷进行烧制的微波烧制炉。其技术方案是：炉壁由耐温材料、保温材料及金属板制成，耐温材料为炉体的内壁，金属板为外壁，中间层填充耐热纤维棉；炉体的单侧面或多侧面设置微波发生器单元，炉体内下底面铺有四根轨道；炉体内底面设置有若干根蒸汽喷雾管。蒸汽喷雾管位于炉体内底面中轴线上，管的下端穿下底面与炉体外的蒸汽输入管相连，上端伸入炉膛内，管壁上开有蒸汽喷射微孔。采用本实用新型的技术方案，与传统的燃煤、燃油和燃气的窑炉相比，加热迅速，可大幅度提高窑炉的温度；节能省电，相比节电30～50％；与烧制方法相比，缩短时间约1.5小时，达到节能降耗的目的。同时，烧制的陶瓷产品的合格率达到98％。

Description

一种用于陶瓷烧制的微波烧制炉

技术领域

本发明涉及一种微波烧制炉，特别是涉及一种利用微波烧制技术对各类陶瓷进行烧制的微波烧制炉。

技术背景

1946年，一个偶然的机会，美国雷声公司的研究员斯潘瑟发现微波溶化了糖果。经过潜心研究，1947年，第一台微波炉问世。微波是一种电磁波。微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米～1毫米)，通常是作为信息传递而用于雷达、通讯技术中。而近代应用中又将它扩展为一种新能源，在工农业上用作加热、干燥。

微波具有特殊的传播路径和方式。无障碍时进行直线传播，直至衰减；有障碍时或反射，或穿透或被障碍物吸收。当障碍物为金属时，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；当障碍物为绝缘材料，如玻璃、陶瓷、塑料等，微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等材料，同时不会消耗自身能量；当障碍物含有水分的物质时，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。

通常，物质由极性分子和非极性分子组成。在微波电磁场的作用下，物质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而重新排列取向。例如：微波频率在2450兆赫，就会出现每秒24.5亿排列，分子间就会因运动而产生激烈摩擦，微波能量瞬间转化为物质内的热能，使物质温度呈现快速升高。利用微波进行加热具有：1、不需要热传导过程而且设备和空气不吸收热量，物料内外在瞬间达到加热温度，与传统的电加热、远红外加热相比节能2-3倍，加热迅速，高效节能；2、微波能穿透到被加热体的内部，使物料表里同时产生热量，加热均匀，提高产品质量；3、传统加热方式所输出的能量将同时被物料和冷的炉体所吸收，炉体在吸收热量的同时还不断向外传导热量，而微波输出的能量即刻被物料吸收转换成热能，不存在额外的热功耗，所以节能省电，相比节电30～50％。

利用微波作为一种洁净的热源，其单体技术及防泄漏技术已经相当成熟，因此，现代的工农业和日常生活中，大量利用微波的特性对食物、制备的产品进行加热或干燥。尤其是近几年，在不断改进陶瓷烧制和烧成中使用的各式炉窑时，开展了利用微波作为热源研究。

陶瓷器烧成所用的设备为窑炉。窑炉的类别很多，按外形分为龙窑、阶级窑、馒头窑、隧道窑、钟罩式窑、梭式窑等；按火焰流动方式分为直焰、平焰、半倒焰和倒焰窑等；按作业方式分为间歇式窑和连续式窑等。随着制作工艺的提高和相关领域的发展，出现了倒焰式的方形、圆形窑和连续式隧道窑。这些新型窑炉适于用石油、煤气或电力作热源，使陶瓷器的烧成工艺稳定、节省燃料和易于控制。

日本株式电社电装和高砂株式会社共同申请的微波焙烧炉和微波焙烧方法(公开号：CN 1450330A)专利，就是一种微波焙烧炉，他包括微波加热装置和一炉腔，用于焙烧含有有机粘结剂的焙烧物质。美国康宁股份有限公司申请的焙烧陶瓷的混合方法(授权公告号：CN 1246251C)专利，该发明提供了一种涉及用于焙烧陶瓷的微波辅助窖中的微波能量和常规辐射或对流的热量方法，该方法通过可调节的微波能量发生器产生的电磁微波辐射辐照陶瓷材料，给其施加热能，实现利用微波焙烧陶瓷的目的。然而，陶瓷类物质通常都是热的不良导体，同时陶瓷对微波是透明的，微波能够穿透烧制过的陶瓷。通常，微波作用的对象介质材料由极性分子和非极性分子组成，包括水分子在在内，在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向，产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升高。微波可以直达内部对水分进行加热，介质中水分含量越高，升温越快。组成陶瓷器的各种陶瓷器原料，包括粘土类、石英类、长石类矿物和其中混入的少量杂质，经过粉碎、配料、掺水、混练、成型等工艺过程，形成一个含水较高的混合胚体。采用简单的微波加热方法，虽然对烧制初期或泥胎阶段具有较好的效果，一旦进入烧制阶段，原先掺入的水就会逐渐蒸发脱失，此时微波是穿透而不是被陶瓷吸收并加热，陶瓷及炉体的温度上升缓慢，进入升温平台期，一味加大微波的功率，只能造成电能的浪费。因而，无论是现有的专利技术，还是试验样机，采用简单的微波加热方法，一旦进入半烧成阶段，温度到达一定时，难以进一步升高温度，热效率实际上比采用其他的热源更低，因而难以进入实用阶段。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种利用微波作为热源，功率可调的用于陶瓷烧制的微波烧制炉，以克服前述产生缺点。

为实现本实用新型的目的采用的技术方案是：1、炉体为一侧面对称的多面体柱状形箱体结构，正侧面设置有可防止微波泄漏的炉门，其他侧面及上底面的炉壁由耐温材料内壁、中间保温材料层及炉体金属外壁构成，炉体侧壁上设置有若干个间距分布的微波发生器单元；2、炉体内下底面铺有四根进料层架轨道，两两为一组；3、炉体内底面设置有若干根蒸汽喷雾管，陶瓷焙烧一定时间后向陶瓷喷洒蒸汽。

本实用新型所述的炉体，耐火材料为炉体的内壁，可采用普通的耐火砖沏成，金属板为外壁，中间层为填充耐热硅酸铝纤维棉，形成“三明治”结构。

本实用新型所述的可控的微波发生器单元包括电气电路，定时器，功率分配器，联锁微动开关和过热断路器。

本实用新型所述的炉体设置微波发生器单元的侧面可以是单个侧面，也可以是多侧侧面，所需微波发生器单元的数量依照炉体的内空间大小及磁控管的功率大小而定。

本实用新型所述的蒸汽喷雾管位于炉体内底面中轴线上，每间隔5000mm设置一根，管的下端穿下底面与炉体外的蒸汽输入管相连，上端伸入炉膛内，其长度为炉膛净高的五分之四，管壁上开有蒸汽喷射微孔。当炉温升高到一定程度时，启动高温蒸汽，向炉内陶瓷及空间喷射蒸汽，此时炉温可快速升高。蒸汽喷雾管采用可耐1750℃的金属钛制成。

采用本实用新型的技术方案，与传统的燃煤、燃油和燃气的窑炉相比，加热迅速，热惯性小，易于控制，可大幅度提高窑炉的温度；微波是直接对陶瓷进行磁热能量转换，微波加热器、窑炉等本身不会被加热或大量吸热，因而不存在过多额外的热功耗，所以节能省电，相比节电30～50％；与烧制方法相比，缩短时间约1.5小时，达到节能降耗的目的。同时，烧制的陶瓷产品的合格率达到98％。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例所述具有四个侧面的微波焙烧炉纵向剖面图。

图2是本实用新型一个实施例所述的微波焙烧炉外观结构示意图。

图3是本实用新型一个实施例所述的微波焙烧炉炉内底面俯视图。

图4是本实用新型另一个实施例所述具有六个侧面的微波焙烧炉横向断面图。

图5是利用本实用新型烧制工艺陶瓷时中途加蒸汽和中途未加蒸汽时炉温的变化情况对比曲线图。

具体实施方式

为了对本实用新型有更清楚的了解，现结合说明书附图和实施例作进一步的阐述。

图1中，1是减压阀，当炉内空气快速膨胀，压力增大时，阀盖被气压顶起，气体向外排放；2是炉体的外壁，由钢板制成；3是保温材料层，由耐温硅酸铝纤维棉填充而成；4是炉体的内壁，采用普通的耐火砖沏成；5是波导管；6是微波发生器；7是蒸汽喷雾管的管壁上开有喷射蒸汽的微孔；8是蒸汽喷雾管，管的上端封闭，蒸汽喷雾管位于炉体内底面中轴线上，采用可耐1750℃的金属钛管制成；9是炉内进料层架轨道，位于炉内下底面上，共有四根轨道，两两为一组，每组之间被蒸汽喷雾管8隔离；10是炉体内壁4的下底面；11是炉体的水泥底座。

图2中，1是减压阀，当炉内空气快速膨胀，压力增大时，阀盖被气压顶起，气体向外排放；2是炉体的外壁，由金属板制成；6是微波发生器；11是炉体底座；12是具有防止微波泄漏的炉门，由钢板制成；13是炉外备料层架轮车，其上的轨道与炉内轨道可对接；14是连接微波发生器6的防火绝缘导线套管；15是炉体外壁2上用于安装微波发生器2和波导管5的安装孔；16是可拆卸的微波发生器维修盖板。

图3中，8是蒸汽喷雾管；9是炉内进料层架轨道；10是炉体内壁4的下底面。

图4中，2是炉体的外壁，由金属板制成；3是保温材料层，由耐温硅酸铝纤维棉填充而成；4是炉体的内壁，采用普通的耐火砖沏成；12是具有防止微波泄漏的炉门，由金属板制成。

实施例1

按照本实用新型附图1所述的结构，设计的炉体高度为2700mm，宽为2000mm，长度为2000mm，世纪炉内空间为：2000×1600×1600mm。蒸汽喷雾管8在炉内的长度为1550mm。采用双侧面分别安装40个微波发生器单元，微波发生器6购买于德国IBF电子有限公司，其型号为：2M130，功率为：160-240kW。输入电源：380V～50Hz，频率：2450MHz(—50～+50)。饱和蒸汽温度为183(℃)，密度为5.509(kg/m3)，绝对压力为10.74(Mpa)。

烧制时，首先在炉外将泥胚叠放于架设在炉外备料层架轮车13上的层板上，炉外备料层架轮车13靠近炉门12后与位于炉内下底面上一组炉内进料层架轨道9对接，将层板沿轨道9推入炉内并定位，同样方法将另一组层板也固定于另一组对应的轨道9上，关闭炉门12。启动微波发生器6对泥胚进行加热，1.5小时候，通过蒸汽喷雾管8向炉内注入饱和蒸汽，继续2小时后，关闭微波发生器6的电源和蒸汽阀，0.5小时后打开炉门12进行自然冷却，烧成完毕。

利用如上所述的微波焙烧炉烧制的工艺陶瓷，经检验成品合格率为98.5％，符合烧制要求。

Claims (5)

1、一种用于陶瓷烧制的微波烧制炉，由微波发生器和炉窑构成，其特征是烧制炉为一侧面对称的多面体柱状形箱体结构，正侧面设置有可防止微波泄漏的炉门，炉壁由耐温材料、保温材料及金属板构成，其他侧面设置有若干个可控的微波发生器单元；炉体内下底面铺有四根轨道，两两为一组；炉体内底面设置有蒸汽喷雾管。

2、根据权利要求1所述的用于陶瓷烧制的微波烧制炉，其特征是所述的炉壁中，耐温材料为炉体的内壁，可采用普通的耐火砖沏成，金属板为外壁，中间层为填充耐热硅酸铝纤维棉。

3、根据权利要求1所述的用于陶瓷烧制的微波烧制炉，其特征是所述的可控的微波发生器单元包括电气电路，定时器，功率分配器，联锁微动开关和过热断路器。

4、根据权利要求3所述的用于陶瓷烧制的微波烧制炉，其特征是所述的可控的微波发生器单元可以是单个侧面安装，也可以是多侧侧面安装。

5、根据权利要求1所述的用于陶瓷烧制的微波烧制炉，其特征是所述的蒸汽喷雾管位于炉体内底面中轴线上，每间隔5000mm设置一根，管的下端穿下底面与炉体外的蒸汽输入管相连，上端伸入炉膛内，其长度为炉膛净高的五分之四，管壁上开有蒸汽喷射微孔。

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