CN109489348A - 光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置和干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置和干燥方法，干燥装置中设有干燥罐、储料仓、加热器，输送风机，终端料斗以及多组阀门装置；输送风机的进风口、干燥罐、终端料斗通过走风管道相连；储料仓和干燥罐之间连接有上料管道；干燥罐还通过出料管道连接终端料斗；输送风机的出风口通过串联三通气动球阀的管道连接出料管道；加热器安装在干燥罐上；干燥罐内部还设有螺旋搅拌器和温度传感器；干燥罐还分别连接真空泵和氮气膜组；出料管道上设有第四气动蝶阀和对射式光电传感器。本发明可以有效防止光学塑料在加热过程中被氧化，加热速度快而且均匀，采用闭环的输送***，防止干燥好的原料出现水分复吸现象。
Description
技术领域
本发明属于塑料加工设备领域，具体是一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置和干燥方法。
背景技术
光学塑料(比如，PC PMMA透明尼龙)是光学产品中常用的一种材料。为了提高光学产品的合格率，这些光学塑料在加工成型产品之前，都需要进行干燥来满足该光学材料的注塑工艺要求。目前，对光学塑料的干燥，普遍都采用热风干燥的方法来除去塑料中的水分。塑料表面的水分采用热风干燥的方法容易去除，但是塑料中的离子水，再采用热风干燥的方法就显得极为困难，然而这些塑料中的离子水不除去又不能达到材料注塑工艺的要求。提高干燥温度或者长时间干燥是热风干燥机除去塑料中离子水的必选方法。但是，光学塑料在过高的干燥温度条件下，如果这些光学塑料再和热风中的氧气解除，就会使光学塑料遭受氧化，进而破坏光学材料本身的材料特性。而采用降低干燥温度，延长干燥时间的方法，又极大地降低了干燥效率，而且长时间的干燥又进一步提高了光学塑料被氧化的几率。鉴于上述光学塑料在干燥领域中存在的缺陷和难点，探索一种既能快速完成光学塑料的干燥又能避免光学塑料在干燥中遭受氧化的方法就显得意义重大。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题，而提供的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置和干燥方法。
本发明是按照以下技术方案实现的。
一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，包括干燥罐、储料仓、加热器，所述干燥装置中还设有输送风机，终端料斗以及多组阀门装置；所述输送风机的进风口、干燥罐、终端料斗通过走风管道相连；储料仓和干燥罐之间连接有上料管道；干燥罐还通过出料管道连接终端料斗；输送风机的出风口通过串联三通气动球阀的管道连接出料管道；所述加热器安装在干燥罐侧壁上；干燥罐内部还设有螺旋搅拌器和温度传感器；干燥罐还通过两条气体管道分别连接真空泵和氮气膜组；所述出料管道上设有第四气动蝶阀和对射式光电传感器。
进一步的，所述加热器中设有微波电源和磁控管，加热器通过波导管连接干燥罐；所述温度传感器为热电偶。
进一步的，所述干燥罐顶部中心位置安装有线摆减速电机，线摆减速电机部署于罐体外侧，并带动螺旋搅拌器旋转，旋转轴上安装有磁流体密封件。
进一步的，所述储料仓内设有称重传感器，所述终端料斗内设有料位计，终端料斗底部设有第二手动蝶阀。
进一步的，所述上料管道上串联有第三气动蝶阀和第五气动蝶阀，并分别靠近干燥罐和储料仓部署；上料管道上还形成分支管道，分支管道末端连接空气滤芯，分支管道上设有第一手动蝶阀。
进一步的，输送风机，干燥罐，终端料斗通过走风管道形成星形连接，公共节点与输送风机之间的管道上设有风机过滤罐；公共节点与干燥罐之间的管道上设有第一气动蝶阀，公共节点与终端料斗之间的管道上设有第二气动蝶阀。
进一步的，干燥罐与真空泵之间的管道上设有真空过滤罐和高真空电磁挡板阀；干燥罐与氮气膜组之间的管道上设有气动角阀。
进一步的，所述干燥装置中设有控制***，控制***的控制输出端连接各个气动蝶阀，输送风机、微波电源、线摆减速电机、高真空电磁挡板阀、气动角阀，以及氮气膜组和真空泵；控制***的控制输入端连接温度传感器、对射式光电传感器、称重传感器、料位计；控制***中还设有计时模块。
一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥方法，所述方法主要包括上料、排气、加热、充气、出料五个工艺环节，具体包括如下步骤：
S1：设定料重，由储料仓向干燥罐内输送原料，打开第一气动蝶阀、第三气动蝶阀、第五气动蝶阀以及输送风机；调节第一手动蝶阀的开度，控制上料的速度。
S2：指定料重的原料上料完成，关闭第一气动蝶阀、第三气动蝶阀、第五气动蝶阀以及输送风机；
S3：打开高真空电磁挡板阀以及真空泵对干燥罐进行抽真空；打开气动角阀将氮气膜组产生的氮气输送至干燥罐内至压力恢复至正压状态，关闭气动角阀；
S4：设定干燥时间，接通微波电源为磁控管提供直流高压，磁控管中产生微波并经波导管引入干燥罐内对原料进行除水干燥；原料在干燥过程中产生的水气被真空泵抽出后经排气口排出；
S5：干燥时间结束，打开气动角阀向干燥罐内充入氮气膜组产生的氮气使干燥罐内的压力由负压恢复至正压状态；
S6：打开第四气动蝶阀、第二气动蝶阀，三通气动球阀转换至直通状态；打开输送风机，原料从干燥罐落下，被吹入到终端料斗内；料位计一直向控制***发出要料信号，干燥罐持续的向终端料斗内输送原料，直至干燥罐下方的对射式光电传感器检测不到原料，从而使原料被完全输送到了终端料斗内；
S7：料位计发出料满的信号给控制***，第四气动蝶阀立即关闭，第二气动蝶阀、三通气动球阀、以及输送风机延时关闭，直至将出料管道内的原料全部输送到终端料斗内；
S8：将氮气膜组产生的氮气引入终端料斗内，将干燥好的原料保护起来，依次避免原料被氧化以及复吸的情况。
本发明获得了如下的有益效果。
本发明中，光学塑料在真空条件下进行干燥，可以有效防止光学塑料被氧化而保护光学塑料原有的材料性能；采用微波场加热的方式，使光学材料有内到外进行加热，加热速度更快，更均匀；降低光学塑料的干燥温度，低温干燥更能保护材料本身的材料特性；在对干燥好的原料进行输送时，采用闭环的输送***，不与外界大气接触，有效的避免了干燥好原料水分复吸的缺陷。干燥后的光学材料，采用-50℃露点的氮气(99.99％)保护起来，有效的防止材料水分复吸。
附图说明
图1是本发明的***结构框图；
图2是本发明中氮气模组的结构示意图。
其中，1.输送风机；2.微波电源；3.磁控管；4.风机过滤罐；5.第一气动蝶阀；6.第二气动蝶阀；7.波导管；8.温度传感器；9.线摆减速电机；10.三通气动球阀；11.磁流体密封件；12.高真空电磁挡板阀；13.真空过滤罐；14.气动角阀；15.第三气动蝶阀；16.螺旋搅拌器；17.干燥罐；18.第四气动蝶阀；19.对射式光电传感器；20.储料仓；21.称重传感器；22.空气滤芯；23.第一手动蝶阀；24.第五气动蝶阀；25.氮气膜组；26.真空泵；27.终端料斗；28.第二手动蝶阀；29.料位计；30.A储气罐；31.调压阀；32.A流量调节阀；33.B流量调节阀；34.A压力表；35.B压力表；36.氮气膜；37.氮气纯度分析仪表；38.B储气罐；39.上料管道；40.走风管道；41.出料管道；42.出风口；43.进风口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1、2所示，一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，包括干燥罐17、储料仓20、加热器，所述干燥装置中还设有输送风机1，终端料斗27以及多组阀门装置；所述输送风机1的进风口43、干燥罐17、终端料斗27通过走风管道40相连；储料仓20和干燥罐17之间连接有上料管道39；干燥罐17还通过出料管道41连接终端料斗27；输送风机1的出风口42通过串联三通气动球阀10的管道连接出料管道41；所述加热器安装在干燥罐17侧壁上；干燥罐17内部还设有螺旋搅拌器16和温度传感器8；干燥罐17还通过两条气体管道分别连接真空泵26和氮气膜组25；所述出料管道41上设有第四气动蝶阀18和对射式光电传感器19。
所述加热器中设有微波电源2和磁控管3，加热器通过波导管7连接干燥罐17；所述温度传感器8为热电偶。
所述干燥罐17顶部中心位置安装有线摆减速电机9，线摆减速电机9部署于罐体外侧，并带动螺旋搅拌器16旋转，旋转轴上安装有磁流体密封件11。
所述储料仓20内设有称重传感器21，所述终端料斗27内设有料位计29，终端料斗27底部设有第二手动蝶阀28。
所述上料管道39上串联有第三气动蝶阀15和第五气动蝶阀24，并分别靠近干燥罐17和储料仓20部署；上料管道39上还形成分支管道，分支管道末端连接空气滤芯22，分支管道上设有第一手动蝶阀23。
输送风机1，干燥罐17，终端料斗27通过走风管道40形成星形连接，公共节点与输送风机1之间的管道上设有风机过滤罐4；公共节点与干燥罐17之间的管道上设有第一气动蝶阀5，公共节点与终端料斗27之间的管道上设有第二气动蝶阀6。
干燥罐17与真空泵26之间的管道上设有真空过滤罐13和高真空电磁挡板阀12；干燥罐17与氮气膜组25之间的管道上设有气动角阀14。
所述干燥装置中设有控制***，控制***的控制输出端连接各个气动蝶阀，输送风机1、微波电源2、线摆减速电机9、高真空电磁挡板阀12、气动角阀14，以及氮气膜组25和真空泵26；控制***的控制输入端连接温度传感器8、对射式光电传感器19、称重传感器21、料位计29；控制***中还设有计时模块。
氮气膜组25产出纯度为99.99％的氮气的具体实现步骤为：将压缩空气经调压阀31调压(压力维持在0.6MPa)后进入氮气膜36的进气口，为了获得足够多高纯度的氮气，这里将每3根氮气膜36依次串联获得的氮气充入A储气罐中30，并将A储气罐30中的氮气引入到A流量调节阀32(流量调为5L/min)，以便于原料在微波加热过程中，向干燥罐17中补气所用，其中A压力表34显示A储气罐30中氮气的实时压力；再将剩余3根氮气膜36依次串联获得的氮气充入B储气罐中38，并将B储气罐38中的氮气引入到B流量调节阀33(流量调为5L/min)，以便于原料在干燥结束后，向干燥罐17中充气所用，其中B压力表35显示B储气罐38中氮气的实时压力。
该装置在对光学塑料进行干燥时，其具体的干燥工艺包括：上料、排气、加热、充气、出料。其中上料工艺的实现方法为：需要向干燥罐17内输送原料时，控制***打开第一气动蝶阀5、第三气动蝶阀15、第五气动蝶阀24以及输送风机1；当上述组件均打开后，原料将沿着上料管道39，并按照事先设定好的料重，经过称重传感器21计量，被最终输送至干燥罐17内；同时还可以通过调节手动蝶阀23的开度大小，来控制上料的速度。当上料完成结束后，关闭第一气动蝶阀5、第三气动蝶阀15、第五气动蝶阀24以及输送风机1；此时便进入了对原料的干燥工艺，其中排气和加热工艺的实现方法为：当原料被输送至干燥罐17内，此时的干燥罐17也处于密封状态，通过打开高真空电磁挡板阀12以及真空泵26便可以对干燥罐进行抽真空的操作，当对干燥罐17进行抽真空的同时，微波电源2接通电源为磁控管3提供直流高压，此时磁控管3将会产生微波，微波经波导管7被引入干燥罐17内来对原料进行除水干燥；干燥过程中，开启线摆减速电机9带动螺旋搅拌器16转动，从而利于受热均匀；控制***还实时监测温度传感器8的输出值，从而保证干燥罐17内的温度值始终位于正常的区间。在微波加热干燥的同时，气动角阀14一直处于打开状态将氮气膜组25产生的氮气输送至干燥罐17内；原料在干燥过程中产生的水气将会被真空泵26抽出经排气口排出。当***按照设定好的干燥时间以及干燥温度结束后，再次打开气动角阀14向干燥罐17内充入氮气膜组25产生的氮气使干燥罐17内的压力由负压恢复至正压状态(+10KPa)。充气结束后，将干燥好的原料在充满氮气的干燥室内充分的稀释一定的时间后再进行出料。当需要向终端料斗27内输送原料时，第四气动蝶阀18、第二气动蝶阀6打开，同时三通气动球阀10转换至直通状态，输送风机1再打开后，从干燥罐17落下的原料将被吹入到终端料斗27内；在出料的过程中，当终端料斗27上的料位计29一直处于向控制***发出要料信号时，干燥罐17将持续的向终端料斗27内输送原料直至干燥罐17内的原料在输送过程中对射式光电传感器19检测不到原料，从而使原料被完全输送当终端料斗27内；当终端料斗27上的料位计29发出料满的信号给控制***时，此时第四气动蝶阀18、第二气动蝶阀6、三通气动球阀10、以及输送风机1将延时关闭，直至出料管道41内的原料全部输送到终端料斗27内。当原料被输送至终端料斗27内后，向终端料斗27内持续的补入-50℃露点的氮气(99.99％)，将干燥好的原料充分的保护起来。避免原料被氧化以及复吸的情况。
Claims (9)
1.一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，包括干燥罐(17)、储料仓(20)、加热器，其特征在于，所述干燥装置中还设有输送风机(1)，终端料斗(27)以及多组阀门装置；所述输送风机(1)的进风口(43)、干燥罐(17)、终端料斗(27)通过走风管道(40)相连；储料仓(20)和干燥罐(17)之间连接有上料管道(39)；干燥罐(17)还通过出料管道(41)连接终端料斗(27)；输送风机(1)的出风口(42)通过串联三通气动球阀(10)的管道连接出料管道(41)；所述加热器安装在干燥罐(17)侧壁上；干燥罐(17)内部还设有螺旋搅拌器(16)和温度传感器(8)；干燥罐(17)还通过两条气体管道分别连接真空泵(26)和氮气膜组(25)；所述出料管道(41)上设有第四气动蝶阀(18)和对射式光电传感器(19)。
2.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，所述加热器中设有微波电源(2)和磁控管(3)，加热器通过波导管(7)连接干燥罐(17)；所述温度传感器(8)为热电偶。
3.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，所述干燥罐(17)顶部中心位置安装有线摆减速电机(9)，线摆减速电机(9)部署于罐体外侧，并带动螺旋搅拌器(16)旋转，旋转轴上安装有磁流体密封件(11)。
4.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，所述储料仓(20)内设有称重传感器(21)，所述终端料斗(27)内设有料位计(29)，终端料斗(27)底部设有第二手动蝶阀(28)。
5.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，所述上料管道(39)上串联有第三气动蝶阀(15)和第五气动蝶阀(24)，并分别靠近干燥罐(17)和储料仓(20)部署；上料管道(39)上还形成分支管道，分支管道末端连接空气滤芯(22)，分支管道上设有第一手动蝶阀(23)。
6.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，输送风机(1)，干燥罐(17)，终端料斗(27)通过走风管道(40)形成星形连接，公共节点与输送风机(1)之间的管道上设有风机过滤罐(4)；公共节点与干燥罐(17)之间的管道上设有第一气动蝶阀(5)，公共节点与终端料斗(27)之间的管道上设有第二气动蝶阀(6)。
7.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，干燥罐(17)与真空泵(26)之间的管道上设有真空过滤罐(13)和高真空电磁挡板阀(12)；干燥罐(17)与氮气膜组(25)之间的管道上设有气动角阀(14)。
8.如权利要求1所述的一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥装置，其特征在于，所述干燥装置中设有控制***，控制***的控制输出端连接各个气动蝶阀，输送风机(1)、微波电源(2)、线摆减速电机(9)、高真空电磁挡板阀(12)、气动角阀(14)，以及氮气膜组(25)和真空泵(26)；控制***的控制输入端连接温度传感器(8)、对射式光电传感器(19)、称重传感器(21)、料位计(29)；控制***中还设有计时模块。
9.一种光学塑料原料的氮气保护微波真空干燥方法，其特征在于，所述方法包括上料、排气、加热、充气、出料五个工艺环节，具体包括如下步骤：
S1：设定料重，由储料仓(21)向干燥罐(17)内输送原料，打开第一气动蝶阀(5)、第三气动蝶阀(15)、第五气动蝶阀(24)以及输送风机(1)；调节第一手动蝶阀(23)的开度，控制上料的速度。
S2：指定料重的原料上料完成，关闭第一气动蝶阀(5)、第三气动蝶阀(15)、第五气动蝶阀(24)以及输送风机(1)；
S3：打开高真空电磁挡板阀(12)以及真空泵(26)对干燥罐(17)进行抽真空；打开气动角阀(14)将氮气膜组(25)产生的氮气输送至干燥罐(17)内至压力恢复至正压状态，关闭气动角阀(14)；
S4：设定干燥时间，接通微波电源(2)为磁控管(3)提供直流高压，磁控管(3)中产生微波并经波导管(7)引入干燥罐(17)内对原料进行除水干燥；原料在干燥过程中产生的水气被真空泵(26)抽出后经排气口排出；
S5：干燥时间结束，打开气动角阀(14)向干燥罐(17)内充入氮气膜组(25)产生的氮气使干燥罐(17)内的压力由负压恢复至正压状态；
S6：打开第四气动蝶阀(18)、第二气动蝶阀(6)，三通气动球阀(10)转换至直通状态；打开输送风机(1)，原料从干燥罐(17)落下，被吹入到终端料斗(27)内；料位计(29)一直向控制***发出要料信号，干燥罐(17)持续的向终端料斗(27)内输送原料，直至干燥罐(17)下方的对射式光电传感器(19)检测不到原料，从而使原料被完全输送到了终端料斗(27)内；
S7：料位计(29)发出料满的信号给控制***，第四气动蝶阀(18)立即关闭，第二气动蝶阀(6)、三通气动球阀(10)、以及输送风机(1)延时关闭，直至将出料管道(41)内的原料全部输送到终端料斗(27)内；
S8：将氮气膜组(25)产生的氮气引入终端料斗(27)内，将干燥好的原料保护起来，依次避免原料被氧化以及复吸的情况。
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