一种碳化硅素坯干燥装置的制作方法

本实用新型属于新材料烘干领域，具体涉及一种碳化硅素坯干燥装置。

背景技术：

我国挤出反应烧结碳化硅陶瓷已在越来越多的领域发挥着重要作用，反应烧结碳化硅陶瓷有3种成型模式，分为挤出成型，注浆成型和模压成型，挤出成型成本低、产量大，所以行业内多用挤出成型，反应烧结碳化硅陶瓷常用的类型分为辊棒型、方梁型和板材型。干燥方式是挤出成型反应烧结碳化硅生产制造过程中的重要环节。

目前，行业内干燥方式有微波烘干和电加热烘干。电加热烘干存在成本低、易于维修的优点，但存在温度不受控制，温度过高，导致素坯干燥之后形变，分层起泡，开裂等异常现象，造成材料浪费。烘房使用微波干燥电加热烘干存在效率高，但会导致素坯收缩，不致密，因为内外干燥不均匀，导致分层，外形和尺寸不易控制。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种碳化硅素坯干燥装置，解决现有的碳化硅素坯干燥的干燥速度低、温度不可控、外形尺寸不可控、能耗高的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种碳化硅素坯干燥装置，用于对放置在干燥室内的碳化硅素坯进行干燥，其特征在于，包括热泵单元、循环风道单元和风机单元，所述的热泵单元设置在干燥室外部上方，所述的循环风道单元和风机单元互相垂直设置在干燥室内，

所述的热泵单元用于将干燥室内流经碳化硅素坯的湿热空气转化为液体，进而放出热量再次对进入干燥室的空气进行加热；

所述的循环风道单元用于将干燥室内的气体进行分流；循环风道单元包括水平方向设置在干燥室内的挡板，将干燥室分成气流方向相反的第一风道和第二风道，所述的挡板一端与干燥室内壁之间设置第一回风口，挡板的另一端板上设置第二回风口；

所述的风机单元用于带动热气流依次通过第一风道、第一回风口、第二风道、热泵单元、第二回风口再回到风机单元形成循环热风，对设置在干燥室内靠近第一回风口处的碳化硅素坯进行干燥。

进一步地，所述的第一风道与第二风道的高度比为3～4:1，第一回风口与第二回风口所通过的气流量比为1:1；

所述的挡板可拆卸固定在干燥室内壁上，所述的第二回风口用于将干燥室内的气流和经过热泵单元流出的热气流进行散热。

所述的风机单元包括风机支架、风机和加热板，所述的风机设置在风机支架上，所述的加热板设置在位于风机后端的干燥室内壁上，所述的风机支架垂直设置在所述的挡板下方，将第一风道分为区域b和区域c，所述的区域b与区域c的体积比为5～6:1，所述的碳化硅素坯放置在区域b中心位置。

进一步地，所述的干燥室内设置工装架，工装架上设置有用于放置的碳化硅素坯的工装，所述的工装的数量为若干个。

所述的工装包括两个板材，两个板材的夹角为60°～125°，每个板材内部设置2个通孔，所述通孔内部用于流通干燥室内的气流，通孔的设置方向与风机吹出的气流方向平行；

所述板材表面设置与通孔互相垂直相通的若干孔隙，通过通孔的气流经过孔隙对碳化硅素坯进行干燥。

板材表面设置若干孔隙，板材内部设置通孔。

具体地，所述的风机的数量为9个。

进一步地，所述的干燥室外设置可活动打开的门。

进一步地，所述的热泵单元内外接蒸发器，所述的热泵单元内设置压缩机、冷凝器和节流装置，在蒸发器中吸取干燥室排出湿热空气中的热量，经压缩机增压成为高温高压的蒸汽，再经冷凝器放出热量加热进入干燥室的空气，通过节流装置成为低压低温液体，再度进入蒸发器中吸收湿热气体的热量，如此循环。

本实用新型所述的碳化硅素坯干燥装置用于干燥碳化硅素坯，所述的干燥碳化硅素坯得到的碳化硅素坯包括辊棒型碳化硅素坯和方梁碳化硅素坯，所述的辊棒型碳化硅素坯的圆度差值为0.19～0.22mm，密度为2.18～2.3g/m³。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)烘干效率高，本明的碳化硅素坯干燥装置仅需要12小时便可完全烘干，含水率小于0.5％，提高效率。

(2)节约能源

传统电热板加热温度约100度左右，不可控，相较于传统电热板加热方式，由于添加循环风，温度相对较低，烘干快速且均匀，节能约70～80％，相较于微波干燥方式，节能约40～50％，本实用新型设置温控系统，控制在80度以下，引进循环风，实现快速低能耗高品质的干燥。

(3)干燥产品品质好

表面水分的蒸发速度与内部水分向表面迁移的速度比较接近，使素坯整体干燥比较均匀一致，减小因干燥不均匀导致的异常情况，如分层开裂，气泡等现象，且最终干燥的产品均匀致密。

微波干燥导致干燥过程中，易使素坯膨胀导致最终干燥后的产品疏松不致密，本干燥装置可实现均匀可控的干燥，在恒温恒湿的条件下，进行均匀一致快速的干燥，最终得到尺寸精确，形状、圆度可控；素坯密度较高；整体均匀性较高的产品。

(4)干燥装置结构简单。

附图说明

图1是碳化硅素坯干燥装置侧视部分结构示意图；

图2是碳化硅素坯干燥装置主视图；

图3是碳化硅素坯干燥装置俯视部分结构示意图；

图4是碳化硅素坯干燥装置立体结构示意图；

图5是工装结构立体图；

图6是工装结构侧视图

图7是热泵单元的结构示意图；

图中各标号表示：

1、干燥室；2、热泵单元；3、循环风道单元；31、第二风道；32、挡板；33、第二回风口；34、第一风道；35、第一回风口；4、风机单元；41、风机支架；42风机；43、加热板；5、工装架；51、孔隙；52、通孔；6、门。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

本实用新型的碳化硅素坯干燥装置包括由热泵单元和热风干燥循环单元，热泵单元为热风干燥循环单元(包括循环风道单元3和风机单元4)提供高温热源和降低热风湿度，为系统补充损失热量，热风干燥循环单元通过循环热风与物料直接接触，提供蒸发水分热量，带走物料中的水分。与一般干燥工艺差别是没有湿热气体排放，物料中的水分最终以液态水排除。采用该原理有二大优点：

(1)节约能源：在热泵干燥中。不排放湿热气体而将其显热和潜热进行了回收，由太阳能补充部分损失热量，只耗用了一定的机械功。

(2)不污染环境：由于热泵烘干在封闭的环境中进行，在烘干过程中不产生有毒有害气体，对周围环境可以减少到最低的污染。

本实用新型首次在碳化硅素坯干燥领域采用该装置，烘干效率高，本明的碳化硅素坯干燥装置仅需要12小时便可完全烘干，含水率小于0.5％，提高效率。

节约能源，相较于传统电热板加热方式，节能约70～80％，相较于微波干燥方式，节能约40～50％，本实用新型设置温控系统，控制在80度以下，引进循环风，实现快速低能耗高品质的干燥。本干燥装置可实现均匀可控的干燥，在恒温恒湿的条件下，进行均匀一致快速的干燥，最终得到尺寸精确，形状、圆度可控；素坯密度较高；整体均匀性较高的产品。

实施例1

本实施例给出一种碳化硅素坯干燥装置，用于对放置在干燥室1内的碳化硅素坯进行干燥，包括热泵单元2、循环风道单元3和风机单元4，热泵单元2设置在干燥室1外部上方，所述的循环风道单元3和风机单元4互相垂直设置在干燥室1内；

热泵单元2用于将干燥室1内流经碳化硅素坯的湿热空气转化为液体，进而放出热量再次对进入干燥室1的空气进行加热，循环风道单元3用于将干燥室1内的气体进行分流；

循环风道单元3包括水平方向设置在干燥室1内的挡板32，将干燥室1分成气流方向相反的第一风道34和第二风道31，所述的挡板32一端与干燥室1内壁之间设置第一回风口35，挡板32的另一端板上设置第二回风口33；

风机单元4用于带动热气流依次通过第一风道34、第一回风口35、第二风道31、热泵单元2、第二回风口33再回到风机单元4形成循环热风，对设置在干燥室1内靠近第一回风口35处的碳化硅素坯进行干燥。

第一风道34与第二风道31的高度比为3～4:1，如，第一风道34所在的空间高度为180～190cm，第二风道31所在的空间a的高度为50～60cm，第一回风口35与第二回风口33所通过的气流量比为1:1；

挡板32可拆卸固定在干燥室1内壁上，第二回风口33用于将干燥室1内的气流和经过热泵单元2流出的热气流进行散热。第二回风口33的位置位于热泵单元2的斜下方。

风机单元4包括风机支架41、风机42和加热板43，风机42设置在风机支架41上，加热板43设置在位于风机42后端的干燥室1内壁上，作为辅助蒸发器，对热气流起导流散热作用。风机支架41垂直设置在挡板32下方，进一步起到支撑挡板32的作用；将第一风道34分为区域b和区域c，区域b与区域c的体积比为5～6:1，例如，区域b的长为420cm，区域c的长为80cm，碳化硅素坯放置在区域b中心位置。

风机42的数量为9个，如图2所示，3排3列。风机选用直径为50cm的循环风机。室内风机距离干燥室内壁20cm，距挡板32也20cm。

干燥室1内设置工装架5，工装架5的形状为“v”字型，呈90°，工装架5上设置有用于放置的碳化硅素坯的工装，工装的数量为若干个。工装架5应放置在区域b中间，若离门太近，碳化硅素坯的端口的烘干速度变慢，若离风机太近，对碳化硅素坯的成型有影响，会导致裂缝的产生。

工装包括两个板材，两个板材的夹角θ为60°～120°，工装包括两个板材，两个板材的夹角为60～125°，每个板材内部设置2个通孔52，通孔52内部用于流通干燥室内的气流，通孔52的设置方向与风机吹出的气流方向平行。板材的上面可以铺设工艺布，起吸水和透气的作用，为了加强工装的强度，板材可选用铝合金，强度度高，不易变形，质量低，便于操作。工装的高度为20cm，长为3～3.2m，进行叠加使用，最高要与挡板32空出20cm进行通风。

板材表面设置与通孔52互相垂直相通的若干孔隙51，通过通孔52的气流经过孔隙51对碳化硅素坯进行干燥，孔隙51与通孔52的设置，使得对碳化硅素坯的烘干更加均匀，不仅可以通过通孔52对碳化硅素坯进行轴向上的烘干，还可通过与通孔52互相垂直相通的若干孔隙51对碳化硅素坯进行径向上的烘干。另外，工装放置在“v”字型的工装架5上，可以实现稳固作用，工装的两个板材的夹角θ最小为60°，小于60°时，对棍棒型碳化硅素坯的圆度产生影响，因此需要大于60°，当棍棒型碳化硅素坯的直径为50mm时，夹角θ选择120°，此时使得棍棒型碳化硅素坯的圆度差较小，另外该设计对碳化硅素坯的直线度更好，在恒温恒湿的条件下，进行均匀一致快速的干燥，最终得到尺寸精确，形状、圆度可控；整体均匀性较高的产品。

干燥室1外设置可活动打开的门6。干燥室外壳采用岩棉板，保温，不散失热量。

热泵单元2外接蒸发器，蒸发器可设置在挡板32上，与第二回风口33相邻，热泵单元2与蒸发器之间的连接为常规连接，所述的热泵单元2内设置压缩机、冷凝器和节流装置，在蒸发器中吸取干燥室1排出湿热空气中的热量，经压缩机增压成为高温高压的蒸汽，再经冷凝器放出热量加热进入干燥室1的空气，通过节流装置成为低压低温液体，再度进入蒸发器中吸收湿热气体的热量，如此循环。

实施例2

本实施例还给出一种碳化硅素坯干燥装置用于干燥碳化硅素坯。将碳化硅素坯放置在工装架上进行干燥。

素坯类型：辊棒和方梁，厚度为4～10mm；外孔径大小为φ25～100mm，长度为0～5mm，干燥温度为25℃～45℃，干燥时间为1～6h。根据不同的碳化硅素坯的外孔径大小及厚度选择烘干的时间和温度。

例如，在25℃下干燥1h，加热到30℃干燥3h，加热到35℃干燥4h，加热到40℃干燥8h，加热到45℃干燥6h即可完成干燥。

假设整个系统按烘房烘干物料为36m³，总物料为600kg/次，烘干时间为24小时，烤房环境初始温度：-10℃—25℃，烘干温度要求：40℃—75℃，烘干脱水率：29～35％。

因此，整个系统按烘干物料36m³计算，碳化硅素坯干燥装置吸收的有效热量q为331.5kw，只需消耗3度电，而现有的电热板加热干燥及微波干燥烘干相同的物料至少需要耗电15度。需要24h进行预烘干，然后再需要在24h下烘干高温。

以辊棒型碳化硅素坯为例：

使用传统的干燥方式对辊棒型碳化硅素坯进行干燥，辊棒型的圆度差值为0.66mm，而采用本实用新型的装置对辊棒型碳化硅素坯进行干燥，辊棒型的圆度差值为0.19～0.22mm，可减小到0.2mm。

采用本实用新型的装置对辊棒型碳化硅素坯进行干燥，辊棒型的密度均匀，维持在2.18～2.3g/m³之间。