專利名稱：用微波干燥陶瓷生坯的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于生產(chǎn)陶瓷材料的方法和設(shè)備，尤其涉及用微波加熱和干燥陶瓷生坯的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的加熱或干燥包括對(duì)流的或?qū)α髋c輻射組合的氣體或者電阻加熱，其通常用于陶瓷材料的制造中以便對(duì)陶瓷生坯除濕。然而，與這些傳統(tǒng)加熱方法相關(guān)的加熱速率，溫度控制和熱量的應(yīng)用經(jīng)常導(dǎo)致高能耗和不穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)微波輻射進(jìn)行工業(yè)加熱已經(jīng)被用于加速陶瓷生坯的干燥，相比于傳統(tǒng)的加熱，微波加熱提供了較高的加熱速率，并且由于通過(guò)微波能與陶瓷生坯的相互作用而直接加熱陶瓷坯體，因此微波加熱通常比傳統(tǒng)干燥更快?？梢圆捎脝蝹€(gè)微波加熱器或多個(gè)微波加熱器來(lái)加熱和干燥陶瓷生坯。然而，雖然施加微波能加熱和干燥陶瓷生坯優(yōu)于其它加熱和干燥方法，但是目前使用的微波加熱和干燥系統(tǒng)也具有一些缺點(diǎn)。例如，目前的微波加熱和干燥系統(tǒng)不足以解決加熱和干燥系統(tǒng)的微波加熱腔內(nèi)的負(fù)荷變化，其可能導(dǎo)致在相同條件下干燥的陶瓷生坯個(gè)體之間的溫度變化。由于一些陶瓷生坯可能沒有充分干燥并因此需要再處理，在陶瓷生坯個(gè)體之間的溫度變化可能減小微波加熱和干燥系統(tǒng)的生產(chǎn)量?；蛘?，陶瓷生坯可能干燥過(guò)度，其可以導(dǎo)致開裂。此外，由于干燥后陶瓷生坯的水分含量的差別，可能不利地影響到產(chǎn)出的陶瓷材料的質(zhì)量和一致性。因此，需要提供可替代的用微波能量加熱和干燥陶瓷生坯的方法，設(shè)備和系統(tǒng)。發(fā)明概述根據(jù)本文描述或示出的一個(gè)實(shí)施方式，一種用于加熱陶瓷生坯的方法包括在微波加熱腔中提供一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯。確定微波加熱腔中的該一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯的總質(zhì)量。用微波源產(chǎn)生微波能量并將其從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆?。測(cè)量從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β?。也測(cè)量從微波加熱腔反射回來(lái)的反射微波能量的反射功率。根據(jù)對(duì)應(yīng)于微波加熱腔內(nèi)存在的該一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯的總質(zhì)量，測(cè)得的傳輸功率和測(cè)得的反射功率的輸入，來(lái)調(diào)整從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康墓β?。微波干燥器和陶瓷生坯的組合，包括微波源，傳輸功率傳感器，反射功率傳感器， 控制器以及微波加熱腔。該微波源可操作地連接到微波加熱腔，使得由微波源產(chǎn)生的微波能量傳輸?shù)轿⒉訜崆粡亩訜嵛挥谠撐⒉訜崆恢械奶沾缮?。傳輸功率傳感器可設(shè)置在微波源和微波加熱腔之間，并可用來(lái)測(cè)量由微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β?。反射功率傳感器可設(shè)置在微波加熱腔和微波源之間，并可用來(lái)測(cè)量從微波加熱腔反射的反射微波能量的反射功率。該控制器可操作地連接到微波源、傳輸功率傳感器和反射功率傳感器，并可根據(jù)從傳輸功率傳感器和反射功率傳感器接收的電信號(hào)用來(lái)調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率，從而控制位于微波加熱腔中的陶瓷生坯的加熱。在另一實(shí)施方式中，一種干燥系統(tǒng)和陶瓷生坯的組合，包括多個(gè)微波干燥器和一傳送系統(tǒng)。該微波干燥器可以沿著傳送系統(tǒng)定向，以便傳送系統(tǒng)將陶瓷生坯運(yùn)送通過(guò)每個(gè)微波干燥器。該微波干燥器可以包括微波源，傳輸功率傳感器，反射功率傳感器，可編程序控制器以及微波加熱腔。微波源可操作地連接到微波加熱腔，使得由微波源產(chǎn)生的微波能量可以傳輸?shù)轿⒉訜崆?。傳輸功率傳感器可以設(shè)置在微波源和微波加熱腔之間，并可用來(lái)測(cè)量由微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β省７瓷涔β蕚鞲衅骺梢栽O(shè)置在微波加熱腔和微波源之間，并可用來(lái)測(cè)量從微波加熱腔反射的反射微波能量的反射功率。該控制器可操作地連接到微波源、傳輸功率傳感器和反射功率傳感器，并可根據(jù)從傳輸功率傳感器和反射功率傳感器接收的電信號(hào)來(lái)調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率。該微波干燥器可分別編程設(shè)定來(lái)有選擇地加熱經(jīng)過(guò)微波加熱腔的陶瓷生坯。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的詳細(xì)說(shuō)明中敘述，并且根據(jù)該說(shuō)明其對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很顯然的，或者通過(guò)實(shí)施本文所描述的本發(fā)明，包括隨后的詳細(xì)說(shuō)明，權(quán)利要求書和附圖，很容易認(rèn)識(shí)到。應(yīng)當(dāng)理解到，前述一般說(shuō)明和隨后的本發(fā)明具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說(shuō)明，都旨在提供用于理解請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特點(diǎn)的概要或框架。包括附圖以進(jìn)一步理解本發(fā)明，其并入說(shuō)明書中且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。附圖闡述了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，并且與說(shuō)明一起，用于解釋本發(fā)明的原理和操作。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是根據(jù)本文示出和描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用微波加熱陶瓷生坯的微波干燥器的示意圖；圖2是根據(jù)本文示出和描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的用來(lái)檢驗(yàn)微波加熱陶瓷生坯方法的微波干燥測(cè)試設(shè)備的示意圖；和圖3是根據(jù)本文示出和描述的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用圖2所示微波干燥測(cè)試設(shè)備測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)與利用傳輸微波功率和反射微波功率計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)的比較圖。優(yōu)選實(shí)施方式詳述參照?qǐng)D1，其顯示了根據(jù)本文示出和描述的一個(gè)實(shí)施方式的用于加熱陶瓷生坯的微波干燥器。該微波干燥器一般包括微波加熱腔，微波源，傳輸功率傳感器，反射功率傳感器和可編程邏輯控制器。這里將進(jìn)一步詳細(xì)描述微波干燥器的各種元件，使用該微波干燥器的系統(tǒng)和用于加熱陶瓷生坯的方法。任何可能的情況下，相同的附圖標(biāo)記將用在整個(gè)附圖中來(lái)表示相同或相似的部件。如圖1所示，用于加熱陶瓷生坯的微波干燥器100通常包括微波源112，微波加熱腔102，可編程邏輯控制器(PLC) 122，傳輸功率傳感器116和反射功率傳感器118。微波加熱腔102—般包括入口 106，出口 108，側(cè)壁104，頂部110和底部(未示出)。在一個(gè)實(shí)施方式中，側(cè)壁104，頂部110和底部可以由微波不滲透性無(wú)磁性材料制造， 其可以在200°C的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)高導(dǎo)電性和抗氧化性。微波加熱腔102的頂部110，底部和側(cè)壁104都可以包括內(nèi)殼和外殼，在兩者之間設(shè)有絕緣層(例如，玻璃纖維或類似絕緣材料)。微波加熱腔102可以這樣設(shè)置，使得陶瓷生坯1 可以沿著微波加熱腔102的流動(dòng)軸(例如，沿著箭頭方向從A到B)連續(xù)地通過(guò)微波加熱腔102內(nèi)部。該流動(dòng)軸接近陶瓷生坯1 通過(guò)微波加熱腔102的路徑，例如當(dāng)微波干燥器100是連續(xù)輸送設(shè)備時(shí)。微波加熱腔102的入口 106和出口 108可以設(shè)有罩，以便減少微波加熱腔102中的輻射泄漏，同時(shí)仍然允許陶瓷生坯1 從微波加熱腔中進(jìn)出。在一個(gè)實(shí)施方式中，微波加熱腔102可以是多模塊的，以便該微波加熱腔102能夠在既定微波頻率范圍內(nèi)支持多個(gè)共振模式。在另一實(shí)施方式中，微波加熱腔包括模式攪拌器(未示出)，以便在微波加熱腔內(nèi)提供均勻的電場(chǎng)分布。為了便于連續(xù)輸送，微波干燥器100可以包括傳送系統(tǒng)124，用于傳送陶瓷生坯 126通過(guò)微波加熱腔102。傳送系統(tǒng)IM可以從入口 106到出口 108貫穿微波加熱腔102 的內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)施方式中，該傳送系統(tǒng)1 包括輸送裝置，例如皮帶輸送機(jī)或鏈接式輸送裝置，陶瓷生坯1 可以設(shè)置在其上。然而，應(yīng)當(dāng)清楚地理解到，該傳送系統(tǒng)1 可以包括從入口 106到出口 108穿過(guò)微波加熱腔102用于輸送陶瓷坯體的任何適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。因此， 不具體限制用于將陶瓷生坯傳送通過(guò)微波加熱腔102的傳送系統(tǒng)的種類。用于引導(dǎo)微波功率進(jìn)入微波加熱腔102內(nèi)的微波源112可操作地連接到微波加熱腔102，使得微波源112產(chǎn)生的微波能可以傳輸?shù)轿⒉訜崆?02。在一個(gè)實(shí)施方式中，微波源112可以通過(guò)微波傳輸線，例如通過(guò)波導(dǎo)管或開槽波導(dǎo)(未示出)可操作地連接到該微波加熱腔102。微波源112可以是可調(diào)整的微波發(fā)生器或源，以便微波源112產(chǎn)生的微波能量的功率和頻率可以被調(diào)整，這將在下文中更詳細(xì)地論述。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于產(chǎn)生微波能的微波源112可以包括具有可調(diào)功率特征的任何常規(guī)磁控管。所產(chǎn)生的微波能量的頻率可以大于約900MHz (0.9GHz)。在一個(gè)實(shí)施方式中，微波源產(chǎn)生的微波能量的頻率為約IOMHz至100GHz，并且，更具體地，頻率從約IGHz 至約2. 45GHz，其基本符合美國(guó)的工業(yè)微波波段。在其它國(guó)家，可以使用在約IOMHz至約 100, OOOMHz范圍內(nèi)的其它的微波頻率。所產(chǎn)生的微波能量的功率可以不大于所需功率，該所需功率用于升高微波加熱腔102內(nèi)的陶瓷生坯的溫度至有效地干燥陶瓷生坯的溫度。一般，微波源112可以被操作來(lái)改變發(fā)射微波的功率最高到約200kW。例如，微波源112能夠產(chǎn)生具有功率為約30kW至60kW、頻率為約20MHz至約5000MHz的微波能量。這種磁控管可以產(chǎn)生在僅僅1到10分鐘內(nèi)足以將陶瓷生坯內(nèi)的溫度迅速升高至干燥溫度的微波能量，該時(shí)間取決于若干因素，包括但不限于負(fù)載(例如微波加熱腔內(nèi)陶瓷生坯的總重量，包括陶瓷生坯中的水分重量)，陶瓷生坯的幾何構(gòu)造，陶瓷生坯的成分，陶瓷生坯的設(shè)置，以及陶瓷生坯通過(guò)微波加熱腔時(shí)的速率。如圖1所示，循環(huán)器114可以設(shè)置在微波源112和微波加熱腔102之間。從微波源112傳輸?shù)轿⒉訜崆?02的微波能量(例如，傳輸微波能量140)穿過(guò)該循環(huán)器并且進(jìn)入到微波加熱腔102內(nèi)。微波能量也可以從微波加熱腔102反射回微波源112。該反射微波能量142通過(guò)循環(huán)器114轉(zhuǎn)向進(jìn)入可操作地連接到循環(huán)器114的耗能負(fù)載120，從而防止反射微波能量142損壞該微波源112。為了便于控制微波源112，該微波源可以電連接到可編程邏輯控制器(PLC) 122。 該P(yáng)LC 122可操作來(lái)改變微波源112產(chǎn)生的微波能量的功率和頻率。在一個(gè)實(shí)施方式中， PLC 122可操作來(lái)發(fā)送電信號(hào)到微波源112，以便改變微波源112產(chǎn)生的微波能量122的功率和/或頻率。PLC 122還可以操作來(lái)接收來(lái)自微波源112的信號(hào)，其指示由微波源112產(chǎn)生的微波能量的功率和/或頻率。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在微波加熱腔102中消耗的傳輸微波能量140的量值(例如，傳輸微波能量140中進(jìn)行加熱和干燥設(shè)置在微波加熱腔內(nèi)的陶瓷生坯126的那部分)可以改變，其取決于這些因素，諸如負(fù)載(例如，微波加熱腔102中陶瓷生坯的總重量，其等于微波加熱器中全部坯體的重量和/或如果坯體僅僅部分處于該加熱器中時(shí)坯體的一部分重量的總和)，分布(例如，陶瓷生坯的間距)，微波加熱腔102中設(shè)置的陶瓷生坯的成分和幾何結(jié)構(gòu)。本文所使用的陶瓷生坯的幾何結(jié)構(gòu)，指陶瓷生坯的形狀和結(jié)構(gòu)。例如，具有薄蜂窩壁的蜂窩結(jié)構(gòu)的陶瓷生坯對(duì)微波能量的反射可以不同于厚蜂窩壁的陶瓷生坯。此外，陶瓷生坯的成分還可能影響坯體反射微波能量的方式。例如，具有低介電系數(shù)的材料可以比具有較高介電系數(shù)的材料反射更多的微波能量。在微波加熱腔102中未消耗的那部分傳輸微波能量140被微波加熱腔102反射回微波源成為反射微波能量142。本發(fā)明人還確定微波加熱腔102中消耗的微波能量的變化導(dǎo)致用相同量級(jí)的傳輸微波功率加熱的陶瓷生坯之間的溫度變化。這些溫度變化可以導(dǎo)致不夠干的陶瓷生坯(例如“冷木(cold log)”狀態(tài))或者過(guò)干的陶瓷生坯(例如“熱木(hot log) ”狀態(tài))，兩者都不利地影響微波干燥器100和包括該微波干燥器的陶瓷品制造工藝的生產(chǎn)量，以及不利地影響最終陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)與其它變量一起，測(cè)量傳輸微波能量140的功率和反射微波能量142的功率并基于這些測(cè)量值調(diào)整該微波源112產(chǎn)生的微波能量的功率，可以減少在陶瓷生坯之間的溫度變化并且減少和/或減輕冷木和熱木狀態(tài)的發(fā)生。繼續(xù)參照?qǐng)D1，微波干燥器100可以包括傳輸功率傳感器116和反射功率傳感器 118。傳輸功率傳感器116設(shè)置在微波源112和微波加熱腔102之間并可操作來(lái)測(cè)量傳輸微波能量140的功率。反射功率傳感器118設(shè)置在微波加熱腔102和微波源112之間， 特別是在微波加熱腔102和循環(huán)器114之間，并可操作來(lái)測(cè)量反射微波能量142的功率。 在一個(gè)實(shí)施方式中，傳輸功率傳感器116和反射功率傳感器118可以包括具有約士 5 %的誤差的微波功率傳感器。例如，適當(dāng)?shù)墓β蕚鞲衅骺梢园ㄓ砂步輦惣夹g(shù)公司(Agilent Technologies)生產(chǎn)的E9300AE系列功率傳感器，其具有小于士0. 5%的誤差精度。然而， 應(yīng)當(dāng)清楚地理解到，也可以使用具有相似精度的任何功率傳感器。傳輸功率傳感器116可以通過(guò)電導(dǎo)線1 電連接到PLC 122，使得傳輸功率傳感器 116可以發(fā)送指示傳輸微波能量140的功率的電信號(hào)到PLC 122。類似地，反射功率傳感器 118可以通過(guò)電導(dǎo)線132電連接到PLC 122，使得反射功率傳感器118可以發(fā)送指示反射微波能量142的功率的電信號(hào)到PLC 122。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1所示，PLC 122還可以通過(guò)電導(dǎo)線130電連接到輸入裝置134。輸入裝置138可以被操作來(lái)發(fā)送指示負(fù)載或微波加熱腔102中陶瓷生坯126的總重量或質(zhì)量的電信號(hào)到PLC 122。本文所使用的陶瓷生坯的重量或質(zhì)量，指在陶瓷體中陶瓷材料的重量以及陶瓷生坯內(nèi)的任何液體的重量，所述液體包括但不限制于，水和/或任何溶劑或在陶瓷生坯形成期間引入到該陶瓷材料中的其它工藝試劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，輸入裝置可以是可操作地連接到PLC 122的鍵盤或鍵區(qū)，以便微波干燥器100的操作人員可以手動(dòng)輸入進(jìn)入微波加熱腔102的陶瓷生坯的重量。在陶瓷生坯進(jìn)入微波加熱腔之前，定期從傳送系統(tǒng)上移走該陶瓷生坯并稱量該陶瓷生坯，由此可以確定該陶瓷生坯的重量。測(cè)得的陶瓷生坯的重量隨后被輸入到輸入裝置138并傳送給PLC 122。在另一實(shí)施方式中，該輸入裝置138可以包括沿著傳送系統(tǒng)IM設(shè)置的天平或其它測(cè)量裝置，并且當(dāng)陶瓷生坯進(jìn)入微波加熱腔102時(shí)可操作來(lái)稱量每個(gè)陶瓷生坯126，以便獲知在任一時(shí)刻在微波加熱腔中的陶瓷生坯的總重量。例如，如圖1所示，探測(cè)器154，例如光學(xué)探測(cè)器，超聲探測(cè)器等等，可以設(shè)置在傳送系統(tǒng)1 附近并用電導(dǎo)線156可操作地連接到PLC 122。當(dāng)陶瓷生坯在傳送系統(tǒng)1 上傳送時(shí)通過(guò)對(duì)其檢測(cè)，該探測(cè)器巧4可操作來(lái)確定存在于微波加熱腔102內(nèi)的陶瓷生坯的數(shù)量，包括分段部分的陶瓷生坯的數(shù)量?；谠撔畔?，PLC 122可以操作來(lái)確定在任一時(shí)刻位于微波加熱腔102內(nèi)的陶瓷生坯的總重量。此外，溫度傳感器150，例如高溫計(jì)或光纖溫度傳感器，可以設(shè)置在傳送系統(tǒng)IM 附近并用電導(dǎo)線150可操作地連接到PLC 122。當(dāng)陶瓷生坯進(jìn)入微波加熱腔102時(shí)，溫度傳感器150可操作來(lái)確定它們的溫度并將這一信息傳送給PLC 122。PLC 122可以利用該溫度數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)加熱的量(例如需要使用的微波能量的量值)，使得當(dāng)陶瓷生坯離開微波加熱腔102時(shí)具有期望的水分含量。在另一實(shí)施方式中，輸入裝置134可操作來(lái)發(fā)送給PLC 122電信號(hào)，該電信號(hào)指示位于微波加熱腔102中的陶瓷生坯1 的數(shù)量，重量，幾何構(gòu)造和材料成分。更具體地說(shuō)，如上所述，輸入裝置134可以是鍵盤或鍵區(qū)，并且微波干燥器的操作人員可以輸入該數(shù)量，重量，幾何構(gòu)造和材料成分到輸入裝置中，該輸入裝置依次發(fā)送指示這些變量的電信號(hào)給PLC 122。在這一實(shí)施方式中，PLC 122可操作來(lái)處理來(lái)自輸入裝置134的信號(hào)，并且利用這些信號(hào)，相應(yīng)地調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率和/或頻率。例如，當(dāng)陶瓷生坯的幾何構(gòu)造和材料成分被輸入到該輸入裝置134時(shí)，PLC 122可以被編程以便增大或減小由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率?；趤?lái)自傳輸功率傳感器116，反射功率傳感器118，輸入裝置134，探測(cè)器IM和 /或溫度傳感器150的電信號(hào)，PLC 122可以被編程來(lái)改變微波源112產(chǎn)生的微波能量的功率和/或頻率。例如，在操作中，一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯1 可以設(shè)置在傳送系統(tǒng)IM上，使得陶瓷生坯1 可以被輸送進(jìn)入微波干燥器100的微波加熱腔102的入口 106。微波干燥器 100的PLC 122可以經(jīng)過(guò)編程來(lái)調(diào)整微波源112產(chǎn)生并傳輸?shù)轿⒉訜崆?02內(nèi)的微波能量，使得穿過(guò)微波加熱腔102的陶瓷生坯1 被加熱到預(yù)定溫度。例如，微波干燥器100可以操作來(lái)預(yù)加熱，蒸發(fā)加熱和后加熱微波加熱腔102內(nèi)的陶瓷生坯。這里所使用的預(yù)加熱或預(yù)熱指加熱陶瓷生坯而無(wú)明顯的陶瓷生坯內(nèi)的液體的蒸發(fā)。本文所使用的蒸發(fā)加熱或蒸發(fā)熱，指將陶瓷生坯加熱并保持在一溫度，使得陶瓷生坯內(nèi)的水分被蒸發(fā)并從而自該陶瓷生坯中脫除。本文所用的后熱或后加熱，指加熱陶瓷生坯到超過(guò)水的蒸發(fā)溫度的溫度，以便進(jìn)一步自陶瓷生坯中除去所有液體。微波干燥器100的操作條件可以通過(guò)PLC 122調(diào)整， 以便達(dá)到用于預(yù)加熱，蒸發(fā)加熱和后加熱陶瓷生坯的必要溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)入微波加熱腔102的每個(gè)陶瓷生坯的重量通過(guò)輸入裝置 134傳送到PLC 122。這些數(shù)據(jù)可以手動(dòng)地輸入或(可替選地)自動(dòng)輸入，例如當(dāng)陶瓷生坯 1 經(jīng)過(guò)天平或類似裝置時(shí)自動(dòng)輸入，其中該天平或類似裝置與輸入裝置134連接并在陶瓷生坯進(jìn)入微波加熱腔102之前測(cè)量其重量。當(dāng)陶瓷生坯經(jīng)過(guò)微波加熱腔102時(shí)，自微波源112傳輸進(jìn)入到微波加熱腔102的傳輸微波能量140的功率被傳輸功率傳感器116測(cè)量，該傳輸功率傳感器116發(fā)送指示該傳輸微波能量的功率的信號(hào)到PLC 122。從微波加熱腔106反射的該反射微波能量142的功率通過(guò)反射功率傳感器118測(cè)量，其中該反射功率傳感器118發(fā)送指示該反射微波能量的功率的信號(hào)到PLC 122?；趤?lái)自傳輸功率傳感器116，反射功率傳感器118，溫度傳感器150，探測(cè)器IM和輸入裝置134的信號(hào)(例如，重量，成分和/或幾何結(jié)構(gòu))，PLC 122 可以被編程來(lái)調(diào)整微波源112產(chǎn)生的微波能量的功率，從而加熱微波加熱腔內(nèi)的陶瓷生坯 126到所期望的預(yù)加熱、蒸發(fā)加熱或后加熱溫度。反射能量的功率大小至少部分地受到微波加熱腔中陶瓷生坯的成分(包括陶瓷生坯中的水分或液體的成分)和幾何結(jié)構(gòu)的影響。因此，當(dāng)基于反射微波能量的實(shí)測(cè)功率對(duì)微波源產(chǎn)生的微波能量的功率進(jìn)行調(diào)整時(shí)，諸如幾何結(jié)構(gòu)和成分等因素也被考慮進(jìn)來(lái)。然而，應(yīng)當(dāng)理解到，關(guān)于陶瓷生坯的成分和幾何結(jié)構(gòu)的信息也可以用輸入裝置134獨(dú)立地輸入到PLC 122并用來(lái)調(diào)整所產(chǎn)生的微波能量的功率。 因此，基于來(lái)自傳輸功率傳感器116和反射功率傳感器118和/或溫度傳感器150，探測(cè)器 154和輸入裝置134的反饋信號(hào)，微波干燥器100可以通過(guò)閉環(huán)反饋控制而被控制。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)以下數(shù)學(xué)關(guān)系式，該P(yáng)LC可以被編程來(lái)調(diào)整微波能量源產(chǎn)生的微波能量的功率
權(quán)利要求
1.一種用于加熱陶瓷生坯的方法，該方法包括 在微波加熱腔中提供一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯；確定存在于該微波加熱腔中的該一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯的總質(zhì)量；用微波源產(chǎn)生微波能量；將微波能量從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆?；測(cè)量從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β?；測(cè)量從微波加熱腔反射的反射微波能量的反射功率；以及根據(jù)相應(yīng)于微波加熱腔內(nèi)存在的一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯的總質(zhì)量，測(cè)得的傳輸功率和測(cè)得的反射功率的輸入，調(diào)整從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康墓β省?br> 2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將陶瓷生坯加熱到低于該陶瓷生坯中所含液體的蒸發(fā)溫度的溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，液體從一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯中蒸發(fā)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用設(shè)置在微波源和微波加熱腔之間的傳輸功率傳感器測(cè)量微波能量的傳輸功率； 用設(shè)置在微波加熱腔和微波源之間的反射功率傳感器測(cè)量反射微波能量的反射功率。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括可操作地連接到微波源，傳輸功率傳感器和反射功率傳感器的可編程序控制器，其中該可編程序控制器可操作來(lái)接收從傳輸功率傳感器輸入的指示微波能量的傳輸功率的電信號(hào)； 接收從反射功率傳感器輸入的指示該反射微波能量的反射功率的電信號(hào)；以及基于相應(yīng)于微波能量的傳輸功率和反射微波能量的反射功率的輸入信號(hào)以及基于相應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯的總質(zhì)量的輸入，調(diào)整微波源產(chǎn)生的微波能量的功率。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該可編程序控制器被設(shè)定按照選自下組的加熱方式來(lái)加熱陶瓷生坯將陶瓷生坯預(yù)加熱到比陶瓷生坯中的液體的蒸發(fā)溫度低的溫度，從陶瓷生坯中蒸發(fā)液體，將陶瓷生坯后加熱到高于陶瓷生坯中液體蒸發(fā)溫度的溫度，或者其組合。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，微波能量的功率最高達(dá)約200kW并且包括大于約IOMHz的頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，微波能量的功率從約30kW到約60kW，頻率從約 20MHz 到約 5000MHz。
9.一種微波干燥器和陶瓷生坯的組合，該微波干燥器包括微波源，傳輸功率傳感器，反射功率傳感器，可編程序控制器和微波加熱腔，其中微波源可操作地連接到微波加熱腔，使得由微波源產(chǎn)生的微波能量傳輸?shù)轿⒉訜崆?，其中陶瓷生坯設(shè)置在微波加熱腔內(nèi)；傳輸功率傳感器設(shè)置在微波源和微波加熱腔之間，并且可以進(jìn)行操作用來(lái)測(cè)量由微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β剩环瓷涔β蕚鞲衅髟O(shè)置在微波加熱腔和微波源之間，并可以進(jìn)行操作用來(lái)測(cè)量從微波加熱腔反射的反射微波能量的反射功率；以及該可編程序控制器可操作地連接到微波源、傳輸功率傳感器和反射功率傳感器，并可根據(jù)從傳輸功率傳感器和反射功率傳感器接收的電信號(hào)進(jìn)行操作用于調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率。
10.如權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，所述微波干燥器還包括循環(huán)器以及耗能負(fù)載，其中，該循環(huán)器設(shè)置在微波源和反射功率傳感器之間并可操作地連接到該耗能負(fù)載，使得從微波加熱腔反射的反射微波能量被循環(huán)器轉(zhuǎn)向到耗能負(fù)載內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，所述微波干燥器還包括可操作地連接到可編程序控制器并設(shè)置在微波加熱腔入口附近的溫度傳感器，其中該溫度傳感器可進(jìn)行操作用來(lái)測(cè)量進(jìn)入微波加熱腔的陶瓷生坯的溫度，并且該可編程序控制器可進(jìn)一步根據(jù)從溫度傳感器接收的電信號(hào)進(jìn)行操作來(lái)調(diào)整微波源的功率。
12.如權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，所述微波干燥器還包括探測(cè)器，其可操作地連接到可編程控制單元并設(shè)置在微波加熱腔入口的附近，其中該探測(cè)器可進(jìn)行操作用來(lái)檢測(cè)進(jìn)入微波加熱腔的陶瓷生坯，并且可編程序控制器可進(jìn)一步根據(jù)從溫度傳感器接收的電信號(hào)進(jìn)行操作來(lái)調(diào)整微波源的功率。
13.如權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，微波能量的功率小于或等于約200kW并且包括大于約IOMHz的頻率。
14.如權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，可編程序控制器可進(jìn)行操作來(lái)根據(jù)從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β剩瑥奈⒉訜崆环瓷涞姆瓷湮⒉芰康姆瓷涔?率，微波加熱腔中陶瓷生坯的總重量和微波源的效率，調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率。
15.如權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，微波干燥器按照選自下組的加熱方式編程設(shè)定將陶瓷生坯預(yù)加熱到比陶瓷生坯中的液體的蒸發(fā)溫度低的溫度，從陶瓷生坯中蒸發(fā)液體，將陶瓷生坯后加熱到高于該陶瓷生坯中液體蒸發(fā)溫度的溫度，或者其組合。
16.一種干燥系統(tǒng)和陶瓷生坯的組合，該干燥系統(tǒng)包括多個(gè)微波干燥器和傳送系統(tǒng)，其中微波干燥器沿著傳送系統(tǒng)定向，以便傳送系統(tǒng)將陶瓷生坯運(yùn)送通過(guò)每個(gè)微波干燥器；該微波干燥器包括微波源，傳輸功率傳感器，反射功率傳感器，可編程序控制器以及微波加熱腔，其中微波源可操作地連接到微波加熱腔，使得由微波源產(chǎn)生的微波能量被傳輸?shù)轿⒉訜崆唬粋鬏敼β蕚鞲衅髟O(shè)置在微波源和微波加熱腔之間，并且可進(jìn)行操作用來(lái)測(cè)量由微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β?；反射功率傳感器設(shè)置在微波加熱腔和微波源之間，并可進(jìn)行操作用來(lái)測(cè)量從微波加熱腔反射的反射微波能量的反射功率；以及該可編程序控制器可操作地連接到微波源、傳輸功率傳感器和反射功率傳感器，并可根據(jù)從傳輸功率傳感器和反射功率傳感器接收的電信號(hào)而被操作來(lái)調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率；并且微波干燥器可被分別編程設(shè)定來(lái)有選擇地加熱經(jīng)過(guò)微波加熱腔的陶瓷生坯。
17.如權(quán)利要求16所述的組合，其特征在于，每個(gè)微波干燥器的可編程序控制器可進(jìn)行操作來(lái)根據(jù)從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β?，從微波加熱腔反射的反射微波能量的反射功率，微波加熱腔中陶瓷生坯的總重量和微波源的效率，?lái)調(diào)整由微波源產(chǎn)生的微波能量的功率。
18.如權(quán)利要求16所述的組合，其特征在于，多個(gè)微波干燥器的每一個(gè)按照選自下組的加熱方式編程設(shè)定將陶瓷生坯預(yù)加熱到比陶瓷生坯中的液體的蒸發(fā)溫度低的溫度，從陶瓷生坯中蒸發(fā)液體，將陶瓷生坯后加熱到高于該陶瓷生坯中液體蒸發(fā)溫度的溫度，或者其組合。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于干燥陶瓷生坯的方法和設(shè)備，包括在可操作地連接到微波源和PLC的微波加熱腔中提供一個(gè)或多個(gè)陶瓷生坯。確定微波加熱腔中陶瓷生坯的總質(zhì)量。用微波源產(chǎn)生微波能量并將其從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆?。用功率傳感器測(cè)量從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康膫鬏敼β?。從微波加熱腔反射回?lái)的反射微波能量的反射功率也被測(cè)量。根據(jù)存在于微波加熱腔內(nèi)的陶瓷生坯的總質(zhì)量，測(cè)得的傳輸功率和測(cè)得的反射功率，來(lái)調(diào)整從微波源傳輸?shù)轿⒉訜崆坏奈⒉芰康墓β省?br> 文檔編號(hào)H05B6/78GK102202850SQ200980143607
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者J·喬治, M·沈, P·P·哈里哈蘭 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司