专利名称：用于真空烘干系统的抽真空端口布置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有相对负荷的改进真空抽吸布置的真空烘干系统，尤其涉及一种包含有相对负荷的改进真空抽吸布置的射频(RF)真空烘干(RFVD)系统。
背景技术：
介电烘干系统是公知的，目前用于或已经计划用于农业、聚合物制造、制药、粉状炸药、食品加工、木制品以及其他工业上。使用这些介电烘干系统的主要工业之一是木制品工业。本发明就是主要针对木制品工业而阐述的，虽然根据需要适当修改后本发明也可用于使用介电烘干的其他工业上。
在介电烘干系统中(尤其是用于Koppelman的在1976年10月19日公开的第3968268号美国专利中描述的那种烘干木材系统)，常规程序是将木材放进烘干室内，至少一个供电电极靠近或与负荷接触，该电极给一个接地电极发射电磁能从而将电路接通。负荷放到烘干炉后，关紧烘干室，然后给烘干室内提供负压并且通过供电电极给负荷施加RF电源(电能)开始进行烘干过程。在该专利所示的装置中，有两个真空抽吸集管通过烘干炉的顶部，其中一个集管靠近烘干炉的两个纵向端部。
1999年4月15日公开的WO99/18401中，发明人Wolf公开了一种与Kopppelman的发明相同的具有垂直电极的烘干炉，一旦为烘干室引来用于烘干的工作压力，在位于一个电极后部的负荷侧面上的一点处提供有真空。
发明人Nishihama在1992年4月22日公开的日本专利JP4121578中也公开了真空接头的使用，其中的一个通过顶部，第二个通过底部，通过底部的那个接头是用来从底部抽吸一部分排水。
在该介电烘干系统中，申请人知道在木器品工业中，真空是从位于烘干室顶部的一个或两个真空集管抽吸的(例如参见上面Koppelman的专利中描述的真空集管)。在本发明之前，该领域中的看法是，烘干室中的真空抽吸位置与如射频真空烘干(RFVD)操作的介电真空烘干过程没有关系。
本发明的主要描述本发明的一个目的是提供一种可使被烘干产品均匀烘干的改进型介电真空烘干系统。
更具体地，本发明的一个目的是提供一种真空抽吸系统以改善被烘干产品的烘干均匀度。
概括地，本发明涉及的真空烘干系统包括一个密封的烘干室，用来在烘干负荷期间从所述烘干室抽出气体和蒸汽的真空抽吸装置，其改进包括由一个上部真空出口集管和至少一个下部真空出口集管构成的至少两个真空抽吸出口集管，上部真空出口集管布置成可以在所述烘干室烘干位置处优先从所述负荷的一个基本水平的中间面的上部抽取所述气体和蒸汽，下部真空出口集管布置成可以优先从所述负荷的所述中间面的下部抽取所述气体和蒸汽，所述下部集管位于所述烘干室底部的上方。
优选地，真空烘干系统是一种介电烘干系统并且包括给所述负荷提供介电电力的一对水平对置的电极。
优选地，所述系统可构造成使所述上部真空出口集管从所述烘干空抽出的气体比所述下部真空出口集管抽出的气体多。
优选地，每个所述出口集管沿所述电极的纵向长度的至少20％延伸。
优选地，每个所述集管沿所述电极的所述纵向长度的至少70％延伸。
优选地，至少两个真空抽吸出口包括在所述负荷的一个纵向侧面的第一对上下集管，和在与所述第一纵向侧面相对的第二纵向侧面上的第二对上下集管。
优选地，当所述电极在工作位置来烘干所述负荷时，每个所述上部出口集管位于分开所述电极的距离的上三分之一内，当所述电极在工作位置时，每个所述下部出口集管位于分开所述电极的距离的下三分之一内。
优选地，所述上下真空出口集管相对于所述负荷的中心对称布置。
优选地，所述介电真空烘干包括射频真空干燥(RFVD)。
从下面结合附图对本发明的最佳实施例的详细描述中可以清楚地看到更进一步的特征、目的和优点。
图1是包含本发明特征的一个介电烘干炉的示意图；图2是示意出在烘干负荷的操作位置时负荷或电极之间间隔的中间面的横截面图；
图3是本发明采用的真空抽吸集管的一个最佳形式的示意图。
发明的详细说明对一个通过负荷的电场密度高度均匀的烘干炉中进行的烘干试验的分析表明，如果存在电场的不均匀性，在完全不同于期望方向上仍然存在一些湿点/层。但最后得到的结论是，湿点与RF场均匀性没有任何关系，这已引起更深入的研究。很清楚，真空部件在侧面并且在真空部件附近经常有很多湿点。
因此真空抽吸被再次定位以便从烘干室上部的一个位置抽吸(RFV生产者已经据此做了数十年)。申请人第一次知道，统计上已经发现有相当大的湿度梯度从顶部延伸到底部(顶部比底部更干燥)。
作为更进一步的假设实验，真空部件的位置很重要，将真空部件只放在烘干室底部的下面，只能从穿有孔的底面的下方抽吸气体和蒸汽。统计学上已经发现从顶部到底部有更大的湿度梯度(这次底部明显比顶部干燥)。
随后试验了两个真空部件，一个在负荷上面，一个在负荷下面，因此气体和蒸汽是从烘干室的底部和顶部被抽出。对真空抽吸的这种进一步的修改明显提高了从顶部到底部方向的平均烘干均匀度。
从这些试验中可以确定，为了得到提高的烘干均匀度，需要将真空部件或出口布置成能够有效地从负荷两侧抽吸烘干炉内的气体(平均来看基本等量)而且气体基本上保持分散状从而防止在负荷上形成湿点，申请人已发现还需要分别地从负荷的中间面(当电极在工作位置时即是电极之间的中间面或被烘干负荷的中间高度)的上部以及从中间面的下部抽吸气体。
本发明的一个意图是从木材负荷均匀地分散或抽吸水蒸气(高湿度(RH)的环境)。相信本发明的方法也可用于改善过热蒸汽真空(SSV)烘干的均匀性，尽管在这种情形下应用会更困难，因为SSV炉采用的是对流烘干而且局部RH条件更难控制。
在本申请中，申请人采用“分散”一词表示在烘干室内充分进行真空抽吸，这样被烘干产品的所有暴露在外的表面受到几乎相等的气体和蒸汽流速的作用。
回到图1，该图示出一种包含本发明的烘干炉10。烘干炉10有两个相对的电极12和14，用来给夹在电极之间的负荷16提供能量，该烘干炉10还包含若干真空抽吸部件，这些部件如下面更详细描述的那样最好以集管形式位于空腔10内并围绕负荷16。
图中标记为20的真空泵产生真空，它通过适合的真空管线22与真空集管18U和18L连接。这种系统通常还需要适合的蒸汽冷凝装置(未示)。
申请人已经发现，将一个或多个真空集管18U放在负荷16的中间面A-A(即当电极在烘干负荷的运转位置时，位于电极12和14之间的中间面)和一个或多个下部真空头18L的上方，如图1所示，可以完全充分改善以前采用的真空部件结构。下面将更详细地描述集管18U和18L的最佳位置。集管通常设在可以对称地从负荷16相对的两侧抽吸的位置。
集管18U和18L最好安装在相对于负荷16的轴向位置上，从而大致位于负荷16的中部附近。集管18U和18L的位置可以从负荷相对的两侧基本等量地抽吸气体并且距负荷的侧面一段距离，从而可以从负荷中有效驱除任何潜在增加的气体浓度，这种气体浓度是气体要通过集管18U和/或18L离开时产生的。
集管18U和18L最好相对于负荷的垂直中心线对称延伸，最好在负荷16的整个轴向长度(水平)上，但是也可采用较短的长度，比如至少是负荷轴长的70％，对于较短的负荷，集管18U和18L的长度可以减少为一个出口，但是通常不会小于负荷16轴长的20％。
首选的是，上部集管18U可以比下部集管18L抽吸的气体更多，因为蒸汽是上升的。这可以通过装设阀门给上部集管提供比下部集管更多的真空来实现。但是最好通过如增加上部集管18U的通孔数量使得上部集管18U的流动阻力小于下部集管18L的流动阻力来实现。首选的是，将系统构造为通过上部集管18U抽出的蒸汽或气体是下部集管18L的两倍。在某些情况下，通过下部集管18L抽出的气体量可以等于或大于通过上部集管抽出的气体量，而且仍然能够改善传统的真空抽吸系统，但是上部集管通常被设计成能抽出更多的气体。
集管18U和18L中通孔或小孔60(参见图2和3)通常沿集管隔开使得沿集管18U和18L的长度方向为负荷提供均匀真空(流)。
下部集管通常位于烘干炉10的底板15上，一个单独的排水管17用来排除聚集在底板15上的任何冷凝物或其他液体。
在图2所示的布置中，由穿有孔的管40和41形成一对上部真空集管18U，由穿有孔的管42和44形成一对下部真空集管18L，一边一个地位于负荷的两边并且沿负荷两边延伸，分别从上方和下方抽气。从负荷16的两边抽出的气体量基本相等。
真空抽气集管的最佳布置示于图3。在该布置中，四个穿有孔的管或集管50、52、54和56围绕负荷16对称布置。上面的集管50和52形成上部真空集管18U，下面的集管54和56构成下部真空集管18L。真空泵20经过相配的导管22给每个集管50、52、54和56提供真空。显然，为了从负荷两侧有效地抽出气体(基本平均相等)，可以设置多于四个的集管，而且气体保持充分的扩散以防止负荷上形成湿点。
如图3所示，在负荷16的两侧有一对上、下真空出口18U和18L，即在负荷16左边的集管50和54以及在负荷16右边的52和56。
当使用射频烘干(RFD)时，集管18H(上部集管40和41以及50和52)优选地在标示为平面24的中间面A-A(参见图2)的上方间隔至少负荷高度h的1/3，下部真空出口或吸口18L(下部集管42和44以及54和56)优选地在标示为平面26的中间面A-A(参见图2)的下方隔开至少负荷高度h的1/3。
每一个集管40、41、42、44、50、52、54和56与负荷间隔一个距离，该距离足以保证提供的真空在负荷的足够区域上扩散(不能太近到以致于在小的个别区域内出现集中真空抽气)，即一般距离负荷16不小于1英尺，也就是说保证离开负荷的空气流被分散开。真空集管的目的不但是将木材产生的蒸汽移走，而且还更将蒸汽从木材中抽出，从而使因冷凝或其他机理比如湿气在木材表面迁移导致在木材上形成湿点的可能性减为最小。
在本发明的一个具体示例中，所用烘干炉的内腔总容积是165立方米，其具有的最大负荷容积为30立方米，真空流量是每分钟13立方米。圆形集管对称地相对于负荷16布置并沿电极12的长度延伸。每个集管的横截面积约为46平方厘米。集管50、52、54和56中的120个通孔60的总横截面积近似为38平方厘米。在该具体实施例中，通孔的直径是0.75厘米，在入口集管的整个长度上间隔30厘米布置。
通孔60的形状要求不高，可以是任何形状比如圆孔(图3)或长孔(图2)—甚至是在集管长度上延伸的连续细槽。通孔(或长孔)60的大小或分布不必均匀，比如一些通孔或长孔60的横截面积可以比其他的大很多和/或一些通孔(或细孔)60相互之间可以比其他的靠得更近。然而重要的是，调整通孔60相对于负荷16和相对于集管中任何前述通孔(或长孔)的大小和位置，以保证从负荷到集管的气流保持分散，而且可以使施加在烘干炉装载的木材整个表面上的蒸汽流/真空条件基本相同。
依赖某个特定的孔前的压力损失，与更靠近源头即在较高压力处的孔相比，通过该孔的流量可大大减小。因此可以得出结论，为了沿集管/负荷保持均匀的真空散布，通孔的面积和孔的位置可与集管内在该孔位置处的压力协调以获得需要的通过该通孔的流量。通常孔的总面积小于集管的总横截面积。
还有一种可能，但不是优选的将上下真空出口集管18U和18L组合起来提供一个第一组合集管和一个第二组合集管，第一组合集管在所述负荷16的一个纵向侧面沿所述电极12和14之间的中间面延伸，第二组合集管在被烘干的所述负荷16的相对的纵向侧面沿所述电极12和14之间的中间面延伸。每个组合集管有优先从中间面上部抽取所述气体和蒸汽的上部通道和优先从中间面下部抽取所述气体和蒸汽的下部通道。
可以通过构造电极孔将真空集管建立在电极中并且提供面向负荷的通孔。这种结构更容易实施以形成一个与下部集管对立的上部集管。
所示的集管是具有连续长度的集管，但是如果需要，每一个所示集管可以由若干短集管组成，每一个短集管与真空源连接，最好但不是必须的，用来替换一个图示集管的短集管可以布置成沿一个共有的纵向轴轴向地隔开真空烘干领域的普通技术人员明白，本发明对于等于或大于标准RFVD容量所采用的非介质批量真空烘干工艺也是有利的。
显然本领域的普通技术人员在满足本发明的条件下进行的修改不背离权利要求请求保护的范围。
权利要求
1.一种真空烘干系统，它包括一个密封的烘干室，用来在烘干负荷期间从所述烘干室抽出气体和蒸汽的真空抽吸装置，其改进包括由一个上部真空出口集管和至少一个下部真空出口集管构成的至少两个真空抽吸出口集管，上部真空出口集管布置成可以在所述烘干室烘干位置处优先从所述负荷的一个基本水平的中间面之上抽取所述气体和蒸汽，下部真空出口集管布置成可以优先从所述负荷的所述中间面之下抽取所述气体和蒸汽，所述下部集管位于所述烘干室底部的上方。
2.如权利要求1所述的真空烘干系统，其中所述系统构造成使所述上部真空出口集管比所述下部真空出口集管从所述烘干室抽出更多的气体。
3.如权利要求1或2所述的真空烘干系统，其中所述真空烘干系统是一种介电烘干系统并且包括向所述负荷施加介电电力的一对水平对置的电极。
4.如权利要求1，2或3所述的真空烘干系统，其中每个所述集管沿所述电极的纵向长度的至少20％延伸。
5.如权利要求1，2或3所述的真空烘干系统，其中每个所述集管沿所述电极的所述纵向长度的至少70％延伸。
6.如权利要求1，2，3，4或5所述的真空烘干系统，其中所述至少两个真空抽吸出口集管包括在所述负荷的一个纵向侧面上的第一对上下出口集管，和在与所述第一纵向侧面相对的第二纵向侧面上的第二对上下出口集管。
7.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的真空烘干系统，其中，当所述电极在烘干所述负荷的工作位置时，每个所述上部出口集管位于分开所述电极的距离的上三分之一内，当所述电极在工作位置时，每个所述下部出口集管位于分开所述电极的距离的下三分之一内。
8.如权利要求1，2，3，4，5，6或7所述的真空烘干系统，其中所述上下真空出口集管相对于所述负荷的中心对称布置。
全文摘要
一种真空烘干系统，其中烘干室(10)中设有至少两个真空抽吸集管(18U，18L)，一个位于通过一个被烘干负荷(16)的中间面(A－A)上方，一个位于其下方，烘干时从负荷相对的两侧上基本对称地抽吸气体。最佳地，该烘干系统是一种介电烘干系统，集管(18U，18L)位于负荷(16)的相对侧上。
文档编号F26B3/34GK1469987SQ01817489
公开日2004年1月21日 申请日期2001年9月5日 优先权日2000年10月19日
发明者G·K·库兹尼特索夫, R·L·兹维克, G K 库兹尼特索夫, 兹维克 申请人:热流技术有限公司