微波红外振动床干燥设备的制作方法

专利检索2022-05-10  5



1.本发明涉及干燥技术领域,尤其涉及一种微波红外振动床干燥设备。


背景技术:

2.农产品收获后水分含量高,一些果蔬产品收获后含水率能达到90%以上,不利于储存。而干燥作为一种降低水分含量的方式,能够有效降低微生物影响,延长贮藏期,有利于贮存运输,被广泛用于农产品贮藏加工领域。常见的干燥方式包括热风干燥、红外干燥、真空干燥和微波干燥等,其中,微波干燥具有精准高效、体积加热和穿透力强等特点,但主要问题在于干燥均匀性差,易造成尖角效应,出现物料过热焦糊等问题,影响干燥产品品质;红外干燥与微波干燥同样属于辐射干燥,不需要干燥介质,热效率好,热损失少,但存在穿透力弱,内部加热不明显,干燥后期效率低等缺陷。
3.对于单一的干燥方式存在的问题,目前常见的组合干燥方式包括微波热风干燥、微波真空干燥和微波喷动干燥等,但仍然存在干燥不均,产品品质差,干燥过程难以控制等问题。


技术实现要素:

4.本发明提供一种微波红外振动床干燥设备,通过将微波干燥、红外干燥和振动床三者结合,实现物料的均匀干燥,极大地提高物料的脱水效率和干燥品质,对干燥产业的发展具有重要的意义。
5.本发明提供一种微波红外振动床干燥设备,包括:微波发生装置,包括谐振腔和微波源,所述微波源设置于所述谐振腔的侧部;振动床装置,包括柔性缓振机构、物料盘和振动器,所述柔性缓振机构包括柔性盘和多个间隔布置的柔性支撑组件,所述柔性支撑组件包括第一支撑板和第二支撑板,所述第一支撑板竖直设置于所述柔性盘上,所述第二支撑板水平设置于所述第一支撑板上,所述第二支撑板上设有连接杆,所述连接杆远离所述第一支撑板,且所述连接杆的上端伸入所述谐振腔内,所述物料盘位于所述谐振腔内底部且与多个所述连接杆的上端相连,所述振动器设置于所述柔性盘的底部;红外加热装置,设置于所述谐振腔的顶部,用于对所述物料盘内的物料加热。
6.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述振动床装置还包括减振机构,所述减振机构包括:柔性箱体、第一弹性件、支撑座和第二弹性件,所述柔性箱体设置于所述柔性盘的下方且与所述柔性盘之间设有多个间隔分布的所述第一弹性件,所述支撑座设置于所述柔性箱体的下方且与所述柔性箱体之间设有多个间隔分布的所述第二弹性件。
7.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述第一弹性件通过垫件设置于所述柔性箱体上,且所述垫件的横截面积大于所述第一弹性件的横截面积。
8.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述红外加热装置包括红外加热仓和红外加热管,所述红外加热仓与所述谐振腔的顶部相连且与所述谐振腔之间设有微波屏蔽板,所述微波屏蔽板设有多个通孔,所述红外加热管设置于所述红外加热仓内。
9.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述红外加热仓包括绝缘板、红外反射板和所述微波屏蔽板,所述绝缘板围成所述红外加热仓的侧壁,所述绝缘板上设有绝缘接线端子,所述红外加热管的两端穿设于所述红外加热仓的侧壁且与所述绝缘接线端子相连,所述红外反射板形成所述红外加热仓的顶部,所述微波屏蔽板形成所述红外加热仓的底部。
10.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述绝缘板的内壁设有红外加热仓温度传感器,所述红外反射板的内壁设有红外温度传感器,所述红外温度传感器与所述物料盘相对设置。
11.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述微波发生装置设置于支撑架上,所述连接杆的上端贯穿所述支撑架。
12.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,还包括排湿装置,所述排湿装置包括排风管和引风机,所述排风管与所述谐振腔相连,所述引风机设置于所述排风管的管路中。
13.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,还包括外壳,所述微波发生装置、振动床装置、红外加热装置和排湿装置设置于所述外壳内,且所述排风管伸出所述外壳,所述外壳内设有控制装置,用于控制整个干燥设备。
14.根据本发明提供的一种微波红外振动床干燥设备,所述外壳上设有触控屏,所述触控屏与所述控制装置相连。
15.本发明提供的微波红外振动床干燥设备,通过微波发生装置和红外加热装置,实现微波加热干燥与红外加热干燥相结合,克服了微波加热干燥和红外加热干燥单独作用的局限性,实现了干燥方式的协同互补;同时通过振动床装置,可以在加热干燥过程中改变物料在物料盘中的相对位置,显著改善加热的不均匀性;并且通过柔性缓振机构进行多级缓振,防止物料飞溅,可以避免传统技术中振动器直接与物料盘相连时振幅过大,造成物料与物料盘碰撞,产生裂纹,损伤物料等情况发生,提高产品品质。因此,本发明通过将微波干燥、红外干燥和振动床三者结合,实现物料的均匀干燥,极大地提高物料的脱水效率和干燥品质。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明提供的微波红外振动床干燥设备的结构示意图;
19.图2是图1的a

a向剖面图;
20.图3是本发明提供的振动床装置的结构示意图;
21.图4是本发明提供的柔性支撑组件的结构示意图;
22.图5是本发明提供的红外加热装置的结构示意图;
23.图6是本发明提供的微波屏蔽板的装配示意图;
24.附图标记:
25.1:谐振腔;101:门体;2:微波源;3:物料盘;4:振动器;
26.5:柔性盘;6:柔性支撑组件;61:第一支撑板;
27.62:第二支撑板;63:连接孔;64:加强筋;7:连接杆;
28.8:柔性箱体;9:第一弹性件;10:支撑座;11:第二弹性件;
29.12:连接件;13:垫件;14:红外加热仓;15:红外加热管;
30.16:微波屏蔽板;161:通孔;17:绝缘板;18:红外反射板;
31.19:绝缘端子;20:接线柱;21:红外加热仓温度传感器;
32.22:安装孔;23:红外温度传感器;24:支撑架;25:排风管;
33.26:引风机;27:排湿孔;28:外壳;29:控制装置;
34.30:触控屏;31:物料。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
36.在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
38.在本发明实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
40.下面结合图1

图6描述本发明的微波红外振动床干燥设备。
41.根据本发明的实施例,如图1

图3所示,本发明提供的微波红外振动床干燥设备,主要包括:微波发生装置、振动床装置和红外加热装置。其中,微波发生装置包括谐振腔1和微波源2,微波源2设置于谐振腔1的侧部,通过微波源2向谐振腔1内部的物料31发射微波能,穿透物料31内部,使物料31内部水分快速迁移蒸发。
42.振动床装置包括柔性缓振机构、物料盘3和振动器4,柔性缓振机构包括柔性盘5和多个柔性支撑组件6,多个柔性支撑组件6间隔布置于柔性盘5上,每个柔性支撑组件6包括第一支撑板61和第二支撑板62,第一支撑板61竖直设置于柔性盘5上,第二支撑板62水平设置于第一支撑板61上,第二支撑板62上设有连接孔63,通过连接孔63安装竖向设置的连接杆7,连接杆7远离第一支撑板61,以提高第二支撑板62的摆动幅度,进而提高缓振效果;且连接杆7的上端伸入谐振腔1内,物料盘3的顶部设有与谐振腔1相连通的开口,物料盘3位于谐振腔1内底部,且物料盘3的底部与多个连接杆7的上端相连,振动器4设置于柔性盘5的底部,用于提供振动。具体的,振动器4的振动通过柔性盘5、柔性支撑组件6、连接杆7和物料盘3等多级缓振后传递至物料31;并且,由于本发明通过连接杆7将物料盘3支撑于柔性的第二支撑板62上,且第一支撑板61支撑第二支撑板62,因此,当连接杆7离第一支撑板61越远,则第二支撑板62上下摆动的幅度越大,消耗振动能量越大,传递至物料盘3的振动越小,缓振效果越好。本发明通过该设置,可以进一步柔化振动器4产生的高频振动,使整个振动床装置更加平稳的运行。
43.红外加热装置设置于谐振腔1的顶部,用于对物料盘3内的物料31加热。具体的,红外加热装置向下方谐振腔1内部辐射红外热量,使物料31所在的谐振腔1温度上升,物料31外部水分快速蒸发。
44.由于微波干燥过程中物料的升温方向为由内到外,红外辐射干燥过程中,物料的升温方向为由外到内,单独使用两种技术进行干燥极易造成单个物料体的加热不均匀性,本发明实施例通过微波发生装置和红外加热装置,实现微波加热干燥与红外加热干燥相结合,克服了微波加热干燥和红外加热干燥单独作用的局限性,实现了干燥方式的协同互补;同时通过振动床装置,可以在加热干燥过程中改变物料在物料盘中的相对位置,显著改善加热的不均匀性;并且通过柔性缓振机构进行多级缓振,防止物料飞溅,可以避免传统技术中振动器直接与物料盘相连时振幅过大,造成物料与物料盘碰撞,产生裂纹,损伤物料等情况发生,提高产品品质。因此,本发明通过将微波干燥、红外干燥和振动床三者结合,实现物料的均匀干燥,极大地提高物料的脱水效率和干燥品质。
45.在一个实施例中,如图1所示,微波源2设有两个,相对设置于谐振腔1的左右两侧,且呈上下分布,以提高微波穿透范围,即加热干燥范围,进而提高干燥效果。当然,微波源2也可以设置为其他数量。
46.在一个示例中,如图3所示,柔性支撑组件6为四个,分别设置于物料盘3和柔性盘5的四个顶角处;并且振动器4为振动电机。
47.如图4所示,第一支撑板61和第二支撑板62上分别设有加强筋64,起到加强整体结构强度的作用。在本示例中,柔性支撑组件6为半封闭结构,包括两块第一支撑板61和一块
第二支撑板62,两块第一支撑板61分别垂直连接于第二支撑板62底部的相邻两侧边沿,以形成半封闭空间,并且在两块第一支撑板61的外侧分别设有一块加强筋64,第二支撑板62的上部相邻边沿设有两块加强筋64,连接孔63远离两块第一支撑板61,靠近第二支撑板62的外侧顶角设置。可以理解的是,加强筋64的具体位置和数量可根据实际工况进行调整,不做特别限制。
48.与上述实施例不同的是,该实施例设置一块第一支撑板61,第一支撑板61与第二支撑板62形成的柔性支撑组件6的截面为t形,连接孔63位于第二支撑板62的边沿。
49.根据本发明的实施例,如图3所示,振动床装置还包括减振机构,减振机构主要包括:柔性箱体8、第一弹性件9、支撑座10和第二弹性件11,柔性箱体8设置于柔性盘5的下方,且柔性箱体8与柔性盘5之间设有多个间隔分布的第一弹性件9,支撑座10设置于柔性箱体8的下方,且支撑座10与柔性箱体8之间设有多个间隔分布的第二弹性件11。振动器4产生的振动通过第一弹性件9、柔性箱体8、第二弹性件11和支撑座10逐级递减,用于抑制振动对设备整机和外部环境造成影响。
50.并且,第一弹性件9通过垫件13设置于柔性箱体8上,且垫件13的横截面积大于第一弹性件9的横截面积,起到增大第一弹性件9与柔性箱体8接触面积的作用,使柔性箱体8受力更加均匀,减小其形变。
51.在一个实施例中,第一弹性件9为橡胶弹簧,设置有四个,分别位于柔性盘5和柔性箱体8的四个顶角处;垫件13可以为垫片、垫圈等部件,且采用钢材质。
52.在一个实施例中,第二弹性件11为压缩弹簧,设置有四个,分别位于支撑座10的四个顶角处,并且四个压缩弹簧的上端分别经连接件12与柔性箱体8的底部四个顶角相连。
53.根据本发明的实施例,如图5和图6所示,红外加热装置包括红外加热仓14和红外加热管15,多根红外加热管15间隔排列于红外加热仓14内,红外加热仓14与谐振腔1的顶部相连,且红外加热仓14与谐振腔1之间设有微波屏蔽板16,微波屏蔽板16设有多个通孔161。应当理解的是,由于微波波长与红外波长不同,因此可以通过控制通孔161的直径,使微波不能进入红外加热仓14内,但红外光可以进入谐振腔1内。本发明通过该设置,可以保证红外发热管15产生的红外辐射作用到物料31上,同时屏蔽微波对红外加热管15的干扰,避免对红外加热管15造成损伤。
54.根据本发明的实施例,红外加热仓14包括绝缘板17、红外反射板18和微波屏蔽板16,绝缘板17围成红外加热仓14的侧壁,绝缘板17上设有绝缘接线端子,每根红外加热管15的两端穿设于红外加热仓14的侧壁上,通过绝缘板17支撑,且每根红外加热管15的两端与绝缘接线端子相连,通过绝缘接线端子与电源相连,红外反射板18形成红外加热仓14的顶部,当红外加热装置工作时,红外反射板18反射红外辐射,使热量向下辐射到物料31上,减少能源损耗,提高红外辐射利用率;微波屏蔽板16形成红外加热仓14的底部。
55.在具体示例中,绝缘接线端子包括绝缘端子19和接线柱20,绝缘端子19设置于绝缘板17上,接线柱20安装在绝缘端子19上,红外加热管15的两端与接线柱20相连,接线柱20与电源相连。本发明通过设置绝缘接线端子和绝缘板17,使红外加热管15与外部隔离开,起到保护作用。
56.并且,绝缘板17的内壁设有红外加热仓温度传感器21,用于对红外加热仓14内的温度进行检测,避免过热;红外反射板18的内壁中心位置设有安装孔22,通过安装孔22安装
红外温度传感器23,且红外温度传感器23与物料盘3相对设置,用于检测物料的温度。此外,绝缘板17采用陶瓷材质。
57.根据本发明的实施例,如图2所示,微波发生装置设置于支撑架24上,连接杆7的上端贯穿支撑架24。具体的,支撑架24包括支撑主体和支腿,支撑主体水平设置于支腿上,谐振腔1设置于支撑主体上,连接杆7的上端贯穿支撑主体伸入谐振腔1内与物料盘3相连。
58.根据本发明的实施例,如图2所示,本发明干燥设备还包括排湿装置,排湿装置包括排风管25和引风机26,谐振腔1的侧部设有排湿孔27,排风管25经排湿孔27与谐振腔1相连通,引风机26设置于排风管25的管路中,通过引风机26将物料脱水过程中的湿气排出,加速物料的干燥。
59.根据本发明的实施例,如图1和图2所示,本发明干燥设备还包括外壳28,微波发生装置、振动床装置、红外加热装置和排湿装置等部件设置于外壳28内,且排风管25的上端伸出外壳28,以将谐振腔1内的湿气排出设备。
60.并且,外壳28内设有控制装置29,控制装置29设置在支撑架24的支撑主体上,用于控制整个干燥设备的自动干燥。
61.在一个实施例中,控制装置29为plc控制器。
62.控制装置29与微波发生装置的微波源2相连,控制装置29控制微波源2在不同的功率下工作特定的时长,并且实现对多个微波源2的单独控制。
63.控制装置29与振动床装置的振动器4相连,控制装置29控制振动器4的振动周期,即在不同的频率下工作特定的时长。
64.控制装置29与红外加热装置的红外加热管15、红外加热仓温度传感器21和红外温度传感器23相连,控制装置29控制多根红外加热管15的独立工作;控制装置29实时接收检测到的物料温度数据,并根据该温度数据控制红外加热管15的加热温度,使实时温度达到设定的物料干燥温度范围内,并且控制装置29实时接收检测到的红外加热仓温度,保证处于红外加热仓安全温度范围内,避免过热。
65.控制装置29与排湿装置的引风机26相连,控制装置29控制引风机26实时将物料干燥过程中产生的水汽排出。
66.因此,本发明控制装置29可以实现微波发生装置、振动床装置、红外加热装置和排湿装置单独工作或者自由联合工作,进而实现了对干燥过程的精准调控,保证干燥效果。
67.根据本发明的实施例,外壳28上设有触控屏30,触控屏30与控制装置29相连,用于显示干燥相关数据,并且通过触控屏30可以设置干燥相关数据,例如物料干燥温度范围、红外加热仓安全温度范围、微波源的功率、干燥时间及振动周期等。
68.此外,如图2所示,谐振腔1设有门体101,门体101位于外壳28的开口容纳腔内,门体101关闭时,门体101与外壳28外表面齐平,保证美观性,且通过门体101便于取放物料。
69.下面对本发明提供的微波红外振动床干燥设备的工作原理进行描述,主要包括:在干燥过程开始之前,将设备电源接通,通过触控屏30设置干燥过程中的相关数据;打开谐振腔1的门体101,将物料31放入物料盘3中,关闭门体101;然后启动设备,实时监测设备运行过程中物料的温度变化,并通过排湿装置的引风机26,将干燥过程中产生的湿气通过排湿孔27经排风管25排出;干燥结束后,红外加热装置、微波发生装置及振动床装置自动停止工作,排湿装置的引风机26继续保持工作,使残留在谐振腔1内的湿气(如水汽)继续排出并
且辅助物料31降温;最后打开谐振腔1的门体101将物料31全部取出,并对物料盘3进行打扫。
70.本发明提供的微波红外振动床干燥设备,通过红外加热装置向下方谐振腔1内辐射红外热量,使物料31所在谐振腔1温度上升,物料31外部水分快速蒸发,且设置微波屏蔽板16,避免微波对红外加热管15造成干扰;谐振腔1侧部的微波源2向谐振腔1内部物料31发射微波能,穿透物料31内部,使物料31内部水分快速迁移蒸发;振动床装置通过连接杆7将振动传递给上方的物料盘3,使物料31振动,提升干燥均匀性,下方设置减振机构,使产生的振动向下传递减弱,进而使振动床装置平稳运行,不影响设备整体使用;排湿装置实时将物料干燥过程中产生的水汽排出;控制装置29控制红外加热管15、微波源2、振动器4及引风机26等部件的启停,能有效控制干燥过程,保证干燥产品质量。
71.最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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