專利名稱：一種用于陶瓷燒制的微波燒制爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波燒制爐，特別是涉及一種利用微波燒制技術(shù)對(duì)各類陶 瓷進(jìn)行燒制的微波燒制爐。
背景技術(shù)：
1946年， 一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，美國雷聲公司的研究員斯潘瑟發(fā)現(xiàn)微波溶化了 糖果。經(jīng)過潛心研究，1947年，第一臺(tái)微波爐問世。微波是一種電磁波。微波 是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波(波長1米 1毫米)，通常是作為信息 傳遞而用于雷達(dá)、通訊技術(shù)中。而近代應(yīng)用中又將它擴(kuò)展為一種新能源，在工 農(nóng)業(yè)上用作加熱、干燥。
微波具有特殊的傳播路徑和方式。無障礙時(shí)進(jìn)行直線傳播，直至衰減；有 障礙時(shí)或反射，或穿透或被障礙物吸收。當(dāng)障礙物為金屬時(shí)，微波一碰到金屬 就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導(dǎo)它；當(dāng)障礙物為絕緣材料，如玻璃、 陶瓷、塑料等，微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等材料，同時(shí)不會(huì)消耗自身能 量；當(dāng)障礙物含有水分的物質(zhì)時(shí)，微波不但不能透過，其能量反而會(huì)被吸收。
通常，物質(zhì)由極性分子和非極性分子組成。在微波電磁場的作用下，物質(zhì) 中的極性分子從原來的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的交變而重新排列取 向。例如微波頻率在2450兆赫，就會(huì)出現(xiàn)每秒24.5億排列，分子間就會(huì)因 運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生激烈摩擦，微波能量瞬間轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)的熱能，使物質(zhì)溫度呈現(xiàn)快 速升高。利用微波進(jìn)行加熱具有1、不需要熱傳導(dǎo)過程而且設(shè)備和空氣不吸收 熱量，物料內(nèi)外在瞬間達(dá)到加熱溫度，與傳統(tǒng)的電加熱、遠(yuǎn)紅外加熱相比節(jié)能2-3 倍，加熱迅速，高效節(jié)能；2、微波能穿透到被加熱體的內(nèi)部，使物料表里同時(shí) 產(chǎn)生熱量，加熱均勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量；3、傳統(tǒng)加熱方式所輸出的能量將同時(shí)被 物料和冷的爐體所吸收，爐體在吸收熱量的同時(shí)還不斷向外傳導(dǎo)熱量，而微波輸出的能量即刻被物料吸收轉(zhuǎn)換成熱能，不存在額外的熱功耗，所以節(jié)能省電，相比 節(jié)電30 50%。
利用微波作為一種潔凈的熱源，其單體技術(shù)及防泄漏技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟， 因此，現(xiàn)代的工農(nóng)業(yè)和日常生活中，大量利用微波的特性對(duì)食物、制備的產(chǎn)品 進(jìn)行加熱或干燥。尤其是近幾年，在不斷改進(jìn)陶瓷燒制和燒成中使用的各式爐 窯時(shí)，開展了利用微波作為熱源研究。
陶瓷器燒成所用的設(shè)備為窯爐。窯爐的類別很多，按外形分為龍窯、階級(jí) 窯、饅頭窯、隧道窯、鐘罩式窯、梭式窯等；按火焰流動(dòng)方式分為直焰、平焰、 半倒焰和倒焰窯等；按作業(yè)方式分為間歇式窯和連續(xù)式窯等。隨著制作工藝的 提高和相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，出現(xiàn)了倒焰式的方形、圓形窯和連續(xù)式隧道窯。這些 新型窯爐適于用石油、煤氣或電力作熱源，使陶瓷器的燒成工藝穩(wěn)定、節(jié)省燃 料和易于控制。
日本株式電社電裝和高砂株式會(huì)社共同申請(qǐng)的微波焙燒爐和微波焙燒方法 (公開號(hào)CN 1450330A)專利，就是一種微波焙燒爐，他包括微波加熱裝置和 一爐腔，用于焙燒含有有機(jī)粘結(jié)劑的焙燒物質(zhì)。美國康寧股份有限公司申請(qǐng)的 焙燒陶瓷的混合方法(授權(quán)公告號(hào)CN 1246251C)專利，該發(fā)明提供了一種涉 及用于焙燒陶瓷的微波輔助窖中的微波能量和常規(guī)輻射或?qū)α鞯臒崃糠椒?，?方法通過可調(diào)節(jié)的微波能量發(fā)生器產(chǎn)生的電磁微波輻射輻照陶瓷材料，給其施 加熱能，實(shí)現(xiàn)利用微波焙燒陶瓷的目的。然而，陶瓷類物質(zhì)通常都是熱的不良 導(dǎo)體，同時(shí)陶瓷對(duì)微波是透明的，微波能夠穿透燒制過的陶瓷。通常，微波作 用的對(duì)象介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成，包括水分子在在內(nèi)，在微波 電磁場作用下，極性分子從原來的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電磁場的方向交變而排 列取向，產(chǎn)生類似摩擦熱，在這一微觀過程中交變電磁場的能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi) 的熱能，使介質(zhì)溫度出現(xiàn)宏觀上的升高。微波可以直達(dá)內(nèi)部對(duì)水分進(jìn)行加熱， 介質(zhì)中水分含量越高，升溫越快。組成陶瓷器的各種陶瓷器原料，包括粘土類、 石英類、長石類礦物和其中混入的少量雜質(zhì)，經(jīng)過粉碎、配料、摻水、混練、成型等工藝過程，形成一個(gè)含水較高的混合胚體。采用簡單的微波加熱方法， 雖然對(duì)燒制初期或泥胎階段具有較好的效果， 一旦進(jìn)入燒制階段，原先摻入的 水就會(huì)逐漸蒸發(fā)脫失，此時(shí)微波是穿透而不是被陶瓷吸收并加熱，陶瓷及爐體 的溫度上升緩慢，進(jìn)入升溫平臺(tái)期， 一味加大微波的功率，只能造成電能的浪 費(fèi)。因而，無論是現(xiàn)有的專利技術(shù)，還是試驗(yàn)樣機(jī)，采用簡單的微波加熱方法， 一旦進(jìn)入半燒成階段，溫度到達(dá)一定時(shí)，難以進(jìn)一步升高溫度，熱效率實(shí)際上 比采用其他的熱源更低，因而難以進(jìn)入實(shí)用階段。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種利用微波作為熱源，功率可 調(diào)的用于陶瓷燒制的微波燒制爐，以克服前述產(chǎn)生缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的采用的技術(shù)方案是1、爐體為一側(cè)面對(duì)稱的多面 體柱狀形箱體結(jié)構(gòu)，正側(cè)面設(shè)置有可防止微波泄漏的爐門，其他側(cè)面及上底面 的爐壁由耐溫材料內(nèi)壁、中間保溫材料層及爐體金屬外壁構(gòu)成，爐體側(cè)壁上設(shè) 置有若干個(gè)間距分布的微波發(fā)生器單元；2、爐體內(nèi)下底面鋪有四根進(jìn)料層架軌 道，兩兩為一組；3、爐體內(nèi)底面設(shè)置有若干根蒸汽噴霧管，陶瓷焙燒一定時(shí)間 后向陶瓷噴灑蒸汽。
本實(shí)用新型所述的爐體，耐火材料為爐體的內(nèi)壁，可采用普通的耐火磚沏 成，金屬板為外壁，中間層為填充耐熱硅酸鋁纖維棉，形成"三明治"結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型所述的可控的微波發(fā)生器單元包括電氣電路，定時(shí)器，功率分 配器，聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)和過熱斷路器。
本實(shí)用新型所述的爐體設(shè)置微波發(fā)生器單元的側(cè)面可以是單個(gè)側(cè)面，也可 以是多側(cè)側(cè)面，所需微波發(fā)生器單元的數(shù)量依照爐體的內(nèi)空間大小及磁控管的 功率大小而定。
本實(shí)用新型所述的蒸汽噴霧管位于爐體內(nèi)底面中軸線上，每間隔5000mm 設(shè)置一根，管的下端穿下底面與爐體外的蒸汽輸入管相連，上端伸入爐膛內(nèi)， 其長度為爐膛凈高的五分之四，管壁上開有蒸汽噴射微孔。當(dāng)爐溫升高到一定程度時(shí)，啟動(dòng)高溫蒸汽，向爐內(nèi)陶瓷及空間噴射蒸汽，此時(shí)爐溫可快速升高。
蒸汽噴霧管采用可耐175(TC的金屬鈦制成。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，與傳統(tǒng)的燃煤、燃油和燃?xì)獾母G爐相比，加 熱迅速，熱慣性小，易于控制，可大幅度提高窯爐的溫度；微波是直接對(duì)陶瓷 進(jìn)行磁熱能量轉(zhuǎn)換，微波加熱器、窯爐等本身不會(huì)被加熱或大量吸熱，因而不 存在過多額外的熱功耗，所以節(jié)能省電，相比節(jié)電30~50%;與燒制方法相比， 縮短時(shí)間約1.5小時(shí)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時(shí)，燒制的陶瓷產(chǎn)品的合格率達(dá) 到98%。

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例所述具有四個(gè)側(cè)面的微波焙燒爐縱向剖面圖。
圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例所述的微波焙燒爐外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例所述的微波焙燒爐爐內(nèi)底面俯視圖。
圖4是本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例所述具有六個(gè)側(cè)面的微波焙燒爐橫向斷面圖。
圖5是利用本實(shí)用新型燒制工藝陶瓷時(shí)中途加蒸汽和中途未加蒸汽時(shí)爐溫 的變化情況對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施方式

為了對(duì)本實(shí)用新型有更清楚的了解，現(xiàn)結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步 的闡述。
圖1中，1是減壓閥，當(dāng)爐內(nèi)空氣快速膨脹，壓力增大時(shí)，閥蓋被氣壓頂起， 氣體向外排放；2是爐體的外壁，由鋼板制成；3是保溫材料層，由耐溫硅酸鋁 纖維棉填充而成；4是爐體的內(nèi)壁，采用普通的耐火磚沏成；5是波導(dǎo)管；6是 微波發(fā)生器；7是蒸汽噴霧管的管壁上開有噴射蒸汽的微孔；8是蒸汽噴霧管， 管的上端封閉，蒸汽噴霧管位于爐體內(nèi)底面中軸線上，采用可耐175(TC的金屬 鈦管制成；9是爐內(nèi)進(jìn)料層架軌道，位于爐內(nèi)下底面上，共有四根軌道，兩兩為 一組，每組之間被蒸汽噴霧管8隔離；10是爐體內(nèi)壁4的下底面；ll是爐體的 水泥底座。圖2中，l是減壓閥，當(dāng)爐內(nèi)空氣快速膨脹，壓力增大時(shí)，閥蓋被氣壓頂起， 氣體向外排放；2是爐體的外壁，由金屬板制成；6是微波發(fā)生器；ll是爐體底 座；12是具有防止微波泄漏的爐門，由鋼板制成；13是爐外備料層架輪車，其 上的軌道與爐內(nèi)軌道可對(duì)接；14是連接微波發(fā)生器6的防火絕緣導(dǎo)線套管；15 是爐體外壁2上用于安裝微波發(fā)生器2和波導(dǎo)管5的安裝孔；16是可拆卸的微 波發(fā)生器維修蓋板。
圖3中，8是蒸汽噴霧管；9是爐內(nèi)進(jìn)料層架軌道；10是爐體內(nèi)壁4的下底面。
圖4中，2是爐體的外壁，由金屬板制成；3是保溫材料層，由耐溫硅酸鋁 纖維棉填充而成；4是爐體的內(nèi)壁，采用普通的耐火磚沏成；12是具有防止微 波泄漏的爐門，由金屬板制成。
實(shí)施例1
按照本實(shí)用新型附圖1所述的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的爐體高度為2700mm,寬為2000 mm,長度為2000 mm,世紀(jì)爐內(nèi)空間為2000X1600X1600 mm。蒸汽噴霧管8 在爐內(nèi)的長度為1550 mm。采用雙側(cè)面分別安裝40個(gè)微波發(fā)生器單元，微波發(fā) 生器6購買于德國IBF電子有限公司，其型號(hào)為2M130，功率為160-240kW。 輸入電源380V 50Hz，頻率2450MHz(—50 + 50)。飽和蒸汽溫度為183 (。C)， 密度為5.509 (kg/m3)，絕對(duì)壓力為10.74 (Mpa)。
燒制時(shí)，首先在爐外將泥胚疊放于架設(shè)在爐外備料層架輪車13上的層板上， 爐外備料層架輪車13靠近爐門12后與位于爐內(nèi)下底面上一組爐內(nèi)進(jìn)料層架軌 道9對(duì)接，將層板沿軌道9推入爐內(nèi)并定位，同樣方法將另一組層板也固定于 另一組對(duì)應(yīng)的軌道9上，關(guān)閉爐門12。啟動(dòng)微波發(fā)生器6對(duì)泥胚進(jìn)行加熱，1.5 小時(shí)候，通過蒸汽噴霧管8向爐內(nèi)注入飽和蒸汽，繼續(xù)2小時(shí)后，關(guān)閉微波發(fā) 生器6的電源和蒸汽閥，0.5小時(shí)后打開爐門12進(jìn)行自然冷卻，燒成完畢。
利用如上所述的微波焙燒爐燒制的工藝陶瓷，經(jīng)檢驗(yàn)成品合格率為98.5%， 符合燒制要求。
權(quán)利要求1、一種用于陶瓷燒制的微波燒制爐，由微波發(fā)生器和爐窯構(gòu)成，其特征是燒制爐為一側(cè)面對(duì)稱的多面體柱狀形箱體結(jié)構(gòu)，正側(cè)面設(shè)置有可防止微波泄漏的爐門，爐壁由耐溫材料、保溫材料及金屬板構(gòu)成，其他側(cè)面設(shè)置有若干個(gè)可控的微波發(fā)生器單元；爐體內(nèi)下底面鋪有四根軌道，兩兩為一組；爐體內(nèi)底面設(shè)置有蒸汽噴霧管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于陶瓷燒制的微波燒制爐，其特征是所述的爐壁中，耐溫材料為爐體的內(nèi)壁，可采用普通的耐火磚沏成，金屬板為外壁，中間層為填充耐熱硅酸鋁纖維棉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于陶瓷燒制的微波燒制爐，其特征是所述的可控的微波發(fā)生器單元包括電氣電路，定時(shí)器，功率分配器，聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)和過熱斷路器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于陶瓷燒制的微波燒制爐，其特征是所述的可控的微波發(fā)生器單元可以是單個(gè)側(cè)面安裝，也可以是多側(cè)側(cè)面安裝。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于陶瓷燒制的微波燒制爐，其特征是所述的蒸汽噴霧管位于爐體內(nèi)底面中軸線上，每間隔5000mm設(shè)置一根，管的下端穿下底面與爐體外的蒸汽輸入管相連，上端伸入爐膛內(nèi)，其長度為爐膛凈高的五分之四，管壁上開有蒸汽噴射微孔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用微波燒制技術(shù)對(duì)各類陶瓷進(jìn)行燒制的微波燒制爐。其技術(shù)方案是爐壁由耐溫材料、保溫材料及金屬板制成，耐溫材料為爐體的內(nèi)壁，金屬板為外壁，中間層填充耐熱纖維棉；爐體的單側(cè)面或多側(cè)面設(shè)置微波發(fā)生器單元，爐體內(nèi)下底面鋪有四根軌道；爐體內(nèi)底面設(shè)置有若干根蒸汽噴霧管。蒸汽噴霧管位于爐體內(nèi)底面中軸線上，管的下端穿下底面與爐體外的蒸汽輸入管相連，上端伸入爐膛內(nèi)，管壁上開有蒸汽噴射微孔。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，與傳統(tǒng)的燃煤、燃油和燃?xì)獾母G爐相比，加熱迅速，可大幅度提高窯爐的溫度；節(jié)能省電，相比節(jié)電30～50％；與燒制方法相比，縮短時(shí)間約1.5小時(shí)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時(shí)，燒制的陶瓷產(chǎn)品的合格率達(dá)到98％。
文檔編號(hào)F27B5/00GK201266010SQ200820102278
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者徐踏慧, 林積梁, 偉 羅, 謝文清, 鄭新煙 申請(qǐng)人:福建省萬旗科技陶瓷有限公司