用于使容器旋转的具有单个辊的真空室设备的制作方法

1.本发明涉及用于使有机材料比如食品在真空室中脱水的设备和方法，在这种类型的真空室中，有机材料在旋转容器中被输送通过真空室。


背景技术：

2.通过真空微波脱水对有机材料比如食物和植物材料进行脱水在本领域中是已知的。在例如2009年4月23日公布的wo 2009/049409和2014年6月12日公布的wo 2014/085897中所公开的这些脱水设备中的一种脱水设备中，通过将材料在旋转的容器中输送通过真空微波室来对该有机材料进行脱水。在wo 2014/085897所公开的设备中，布置有一对可旋转辊以支承含有材料的容器并且使含有材料的容器围绕其水平轴线旋转，并且设置有链驱动装置以将容器沿着辊输送通过腔室的长度。这种类型的现有技术机器在机械上是复杂的：双辊必须保持同步，用于操作辊的传动机构非常复杂，并且辊的相对对准(例如，辊之间的距离和角度)必须精确地与可旋转容器的直径对应，以允许辊与容器的恰当接合。对这种类型的机器进行恰当操作所需的精度水平在微波脱水过程中可能难以实现，因为随着时间的推移，容器会随着高的运行温度而膨胀并最终变形。
3.在脱水工业中，需要一种真空微波脱水设备，其具有用于运输可旋转容器的更简单且更稳固的机构。本发明涉及一种改进的真空微波干燥设备。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于对有机材料进行脱水的设备。真空室具有用于将含有待脱水的材料的容器引入的输入端和用于将含有经脱水的材料的容器移除的排出端。容器具有沿着容器的外周表面的部分或全部延伸的正齿轮齿，并且容器被支承在单个辊上，该单个辊沿着真空室的长度纵向延伸，该单个辊具有沿着辊的外周表面的部分或全部延伸的正齿轮齿。辊的正齿轮齿与容器的正齿轮齿啮合，使得驱动辊绕辊的纵向轴线的旋转使容器绕容器的纵向轴线旋转。该设备包括用于降低真空室中的压力的装置、用于使辊绕辊的纵向轴线旋转的装置、用于将旋转的容器保持在辊上的装置、以及用于使旋转的容器沿着辊从输入区到排出区移动通过真空室的装置。该设备还包括用于将微波辐射从发生器传输到真空室中的微波发生器。
5.本发明的另一方面提供了一种用于对有机材料进行脱水的方法。将待脱水的有机材料装入到容器中。将容器引入真空室中，使该室处于低于大气压的压力下。将容器支承在真空室内的单个辊上，其中，辊上的正齿轮齿与容器上的正齿轮齿啮合。通过成对的正齿轮齿的接合，容器在真空室内部通过辊的旋转而旋转。旋转的容器移动通过真空室，同时施加微波辐射以使有机材料脱水。然后将含有经脱水的有机材料的容器从真空室移除。
6.下面将对本发明的其他方面和本发明的具体实施方式的特征进行描述。
附图说明
7.在附图的参考图中示出了示例性实施方式。旨在将本文中所公开的实施方式和附图视为说明性的而非限制性的。
8.图1是根据本发明的一个实施方式的真空微波干燥设备的剖面侧视图。
9.图2是沿着图1的线2-2截取的截面图，其示出了图1的设备的真空室的输入端，排出端与该输入端基本相同。
10.图3是图1的设备的真空室的局部剖视的等距截面图。
11.图4是图1的设备的示意图。
具体实施方式
12.参照图1至图3，在一个实施方式中，本发明的设备是真空微波脱水设备20。设备20具有真空室22和微波发生器76，含有有机材料的容器24被输送通过真空室22以进行真空微波脱水。真空室22具有由支架21支承的筒形壁25、用于将容器24引入真空室22中的输入端26和用于将容器24从真空室22移除的排出端28。在输入端26处设置有装载模块30，用于将包含待脱水的有机材料的容器24装载到真空室22中。排出端28处设置有排出模块32，用于保持从真空室22移除之后的包含经脱水的有机材料的容器24。装载模块30和排出模块32各自具有一对气闸门，分别为33、34和36、37。这些气闸门允许容器24被装载到真空室22中并从真空室22卸载，同时保持该室22处于脱水过程所需的减小的压力下。气闸门是在其关闭位置形成气密密封的自密封的门。气闸门34、36将相应的装载模块30和排出模块32与真空室22分开。
13.在真空室22内设置有用于使容器24旋转并且将容器24从输入端26移动到输出端28的装置。辊42是沿着真空室22的长度延伸的纵向杆，其中，一个端部安装在真空室22的输入区29处，并且另一端部安装在排出区31处，辊42用于在真空室22内围绕其纵向水平轴线——该纵向水平轴线是与真空室22的纵向轴线平行的轴线——旋转。在输入区29和输出区31处可以设置有安装板(未示出)，用于支承辊42的相应端部。输入区29是真空室22的靠近输入端26的一部分；排出区31是真空室22的靠近排出端28的一部分。辊42具有周向表面44，周向表面44具有沿着其长度延伸的与辊42的纵向轴线平行的正齿轮齿46。正齿轮齿46可以沿着辊42的整个长度延伸，或者沿着辊42的长度间断地延伸，使得辊42具有正齿轮齿的交替的包含周向表面46a至46e的部段和具有光滑周向表面47a至47d的部段。在辊42下方于输入区安装板上安装有齿轮78，以在一个端部处与辊42的正齿轮齿46啮合，并且在辊42下方于排出区安装板上安装有齿轮82，以在另一端部处与辊42的正齿轮齿46啮合。齿轮78、82通过各自的驱动马达48、50同步驱动成一起使辊42在真空室22内绕其纵向轴线旋转。安装板可以固定至相应的端部支承框架86、88，相应的端部支承框架在真空室22的相应输入区29和排出区31处安装在筒形壁25的内侧部上。
14.容器24是由微波透明材料、比如高密度聚乙烯制成的篮形件，其具有封闭的底壁54、筒形表面56和可移除的盖58。筒形表面56具有沿着其外周表面的部分或全部延伸的与容器24的纵向轴线平行的正齿轮齿60。辊42的正齿轮齿46对准成与容器24的正齿轮齿60啮合，以使容器24在辊42被驱动成围绕辊42的纵向轴线旋转时围绕容器24的纵向轴线旋转。端部支承框架86、88限定开口90、92，通过使辊42的正齿轮齿46与容器24的正齿轮齿60在真
空室22内对准，容器24通过开口90、92被引入真空室22中并从真空室22移除。
15.在真空室22内设置有用于将容器24保持在旋转辊42上的装置。如在图2中最佳示出的，一对导引构件72、74在输入区29处以与辊42周向地间隔开的方式固定至由端部支承框架86限定的开口90的相对侧部并且在排出区31处以与辊42周向地间隔开的方式固定至由端部支承框架88限定的开口92的相对侧部。导引构件72、74以与真空室22的纵向轴线平行的方式从输入区29穿过真空室22的长度纵向延伸至排出区31。导引构件72、74是平的矩形板，其布置成与容器24的筒形表面56的相反侧部相邻，用于在容器24沿着旋转辊42移动时导引容器24。可以设置多对纵向间隔开的或邻接的导引构件(未示出)以延伸真空室22的长度。这在真空室例如具有相当大的长度的情况下是有用的。
16.多个室分隔件94将真空室22分成多个真空室模块(在图1中示出为模块22a、22b、22c)，每个室分隔件94延伸穿过真空室22的内部横向截面区域。为了便于说明，真空室22示出为具有仅三个模块，但是应当理解的是，根据特定应用的需要，真空室22可以具有任何实际数目的模块。室分隔件94中的每个室分隔件具有导引构件72、74和辊42分别延伸穿过的开口96、97，开口96、97用于支承导引构件和辊穿过真空室22的在输入区29处的端部支承框架86与排出区31处的端部支承框架88之间的中间部分。室分隔件94中的每个室分隔件还具有开口99，用于在相邻的真空室模块之间提供用以将容器24从一个模块移动至相邻的模块的通道。室分隔件94用作微波扼流件，以使室模块之间的交叉干扰最小化。
17.设置有用于使容器24在输入模块30处移动通过真空室22并且将容器24在排出模块32处从真空室22移除的装置。图1图示了示例机构。输入模块30附接有推动缸64，用于将容器24推动通过真空室22的输入端26，并且附接至排出模块32附接有拉动缸66，用于在排出端28处将容器24拉出真空室22。推动缸64和拉动缸66是分别具有活塞68、70的气缸，活塞68、70能够在通过相应的装载模块30和卸载模块32延伸到真空室22中的位置与缩回位置之间移动。在容器24的底壁54和盖58处可以设置有连接装置，以将容器24固定至相应的活塞68、70。
18.在辊42上可以同时支承有多个容器24，每个容器24均装载有有机材料。如在图1中最佳观察到的，容器24被顺序地引入真空室22中，并且布置成沿着辊42的长度一个接一个地移动。容器在辊42上彼此邻接，使得每个下游容器被相邻的上游容器推动。
19.脱水设备20包括操作真空微波干燥器通常所需的部件。如在图4中示意性地图示的，真空泵98通过冷凝器100并且经由真空分配器102操作性地连接至真空室22中的真空端口。冷凝器将在有机材料的脱水期间产生的水蒸气冷凝。包括压缩机、冷却风扇和制冷剂泵的制冷单元104将制冷剂输送到冷凝器100，以将冷凝器维持在期望的温度。水装载系统106可以设置在真空室22中，以借助于真空室中的水泵和常规的管道来吸收过量的微波能量。脱水设备20包括被编程并连接成控制系统的运行的可编程逻辑控制器(plc)110，控制系统的运行包括控制驱动马达48、50以使辊42旋转、控制微波发生器76、真空泵98、制冷剂泵、气闸门33、34、36、37以及推动缸64和拉动缸66。
20.脱水设备20根据以下方法运行。对真空泵98、制冷剂泵、水泵、微波发生器76以及用以使辊旋转的马达48、50进行致动，所有这些部件都在plc的控制下。真空室22被降低压力。运行压力可以例如在约30托至300托(3.9kpa至39.9kpa)或0.1托至30托(0.13kpa至4.0kpa)的范围内。将含有待脱水的有机材料的容器24装载到装载模块30中，装载模块30的
压力然后与真空室22相等。将气闸门34升起，并且通过活塞68将容器24推动通过输入端26处的端部支承框架86的开口90进入真空室22中，容器24由旋转的辊42支承并沿着旋转的辊42移动。容器24通过其外周表面上的正齿轮齿60与旋转的辊42的外周表面上的正齿轮齿46的啮合而在真空室22内绕其纵向轴线旋转，从而使容器24中的材料在该材料正被脱水时进行翻滚。纵向延伸的导引构件72、74在容器24沿着导引构件72、74的长度移动时将容器24在辊42上保持就位。正齿轮齿46、60在容器24沿着辊42的移动期间啮合。
21.在图示的示例性实施方式中，将容器24通过气闸门33装载到装载模块30中。将装载模块30密封，并且使装载模块30的压力与真空室22相等。然后气闸门34打开，并且推动缸64的致动使活塞68移动到装载模块30中，从而将容器24从装载模块30推入真空室22中。然后气闸门34关闭，并且活塞68缩回。第二容器以与第一容器相同的方式装载。一旦第二容器在装载模块30中，则气闸门34打开，并且活塞68将第二容器推动到旋转辊42上。这将第二容器推动抵靠第一容器，从而使第一容器沿着真空室22向下朝向排出端28进一步移位一个容器的长度。通过以相同的方式装载附加的容器来重复该过程，每个容器使真空室22中先前装载的容器移位。一旦第一容器位于排出端28处或靠近排出端28，则气闸门36打开，并且拉动缸66被致动成使活塞70通过排出端28移动到真空室22中，并将第一容器拉入排出模块32中。然后，气闸门36关闭，并且活塞70缩回。使排出模块32处于大气压力下，并且将第一容器通过气闸门37而移除。然后，将排出模块32密封，并且使排出模块32的压力与真空室22相等。该过程通过将附加的容器以相同的方式从真空室22移除而再次重复。该设备在连续生产的基础上运行。
22.在由相同的附图标记标识的对应部件和相似部件的整个前述描述和附图中，已经阐述了具体的细节以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能没有详细地示出或描述公知的元件或者根本没有示出或描述公知的元件以避免不必要地使本公开模糊不清。
23.根据前述公开内容的教示，对于本领域技术人员将明显的是，在不背离本发明的范围的情况下，在本发明的实践中可以做出许多变型和改型。因此，描述和附图应被视为说明性的而非限制性的含义。