专利名称：柔性膨胀蛭石微波连续膨胀方法及专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及蛭石的膨胀方法和设备，具体讲，是一种柔性膨胀蛭石微波连续膨胀方法及专用设备；属蛭石矿物的深加工方法和加工设备技术领域。
背景技术：
众所周知，蛭石是一种叠层状的含水硅酸盐矿物，膨胀蛭石是蛭石矿物在高温下 迅速失水而急剧膨胀而成，膨胀蛭石具有多孔、高比较面积、低容重、高吸附性等特性，具有 隔热、防火、吸音、吸附等功能，广泛应用于建筑、工业节能、环保、园艺、农牧业等领域。目前，膨胀蛭石的生产方法主要有立窑、回转窑和流化床等加热膨胀法，这几种方 法都是将蛭石在800 1000°C的温度下膨胀1分钟左右。在800 1000°C的高温下，蛭石 片不但失去层间水，同时也失去结构水，导致膨胀蛭石片结构被破坏，失去弹性和韧性而变 脆，容易碎裂、粉化。这样生产的膨胀蛭石其品质和应用范围就大受影响，且生产过程中产 生了大量的膨胀蛭石粉末得不到利用，造成资源的浪费。此外，上述生产方法的车间处于高 温作业，劳动环境较差，热源一般采用煤、石油、天然气等化石燃料，能源利用率低，排放废 气，污染环境。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能源利用率 高、膨胀温度低、膨胀时间短、不会破坏蛭石片结构且柔性好的膨胀蛭石微波连续膨胀方 法；同时还提供了实现上述方法的一种封闭式设计、结构简单、易于操作的微波膨胀设备。为了实现上述目的，本发明提供一种柔性膨胀蛭石微波连续膨胀设备，它包括与 地面固接的机架和水平装在机架顶端的桥身，在桥身的两端设有动力传送机构，其中，动力 传送机构入口端位于桥身前端，动力传送机构出口端位于桥身后端；垂直桥身长向均勻安 装有皮带托辊；其特点为在桥身上方由其前端至后端依次设有入口端微波泄漏抑制器、 微波膨胀装置、出口端微波泄漏抑制器和冷却装置；它还设置有一辅料机料斗，位于所述动力传送机构入口端传输带的上方；—总控制箱，安装在所述入口端微波泄漏抑制器的顶板上；一传输带，一端套接于所述动力传送机构入口端的皮带轮上，沿桥身平铺于所述 皮带托辊上且相继穿过所述辅料机料斗下方、入口端微波泄漏抑制器、微波膨胀装置、出口 端微波泄漏抑制器与冷却装置后套接于动力传送机构出口端的皮带轮上，再经动力传送机 构出口端的张紧轮由桥身下方返回，通过动力传送机构入口端的张紧轮与所述传输带的端 头固定连接构成一传输回路；其中，微波膨胀装置由至少2个相互联通的微波膨胀箱组合而成，微波膨胀箱最 佳设有2 5个；每个微波膨胀箱的一侧板上开设有可视检测门，可视检测门上设置有开门 自动断电的保护装置，即通用的行程开关；另一侧板上装有与外设的引风机相接的排湿口， 其顶部装有一向微波膨胀箱内辐射微波的微波源箱，在微波源箱的上方装有排热罩。
在每个微波膨胀箱顶板的中部装有测湿传感器、红外测温传感器与视频摄像头； 该测湿传感器、红外测温传感器与视频摄像头通过各自导线分别与总控制箱内设置的湿度 显示器端头、温度显示器端头和计算机视频显卡端头连接。上述排湿口的端板上均布有若干个网眼；网眼的直径为Φ 1 3. 5mm。上述的微波源箱内设有微波磁控管和微波变压器；其中，微波磁控管的外壁设有 一夹套状水循环的冷却装置；该微波源箱的底板设有若干个以正交形式均勻排列的馈能 口，微波磁控管安装在馈能口上。上述的冷却装置由吸风罩和冷却送风机组合而成，且与所述出口端微波泄漏抑制 器出口端相接；其中，吸风罩固定于该冷却装置的上部，冷却送风机位于该吸风罩的下部。上述的动力传送机构入口端还设有调偏电机和与其相接的调偏轮，调偏电机驱动 调偏轮转动，在调偏电机附近的桥身上装有一位置传感器，所述位置传感器探测到传输带 发生偏移时，向总控制箱发送信号，总控制箱启动调偏电机驱动调偏轮及时将传输带调回 原来的位置；所述动力传送机构出口端还设有调速电机与减速机；其中，调速电机与减速 机直联，减速机通过传动链条与所述出口端皮带轮套接，驱动皮带轮运转。上述的传输带可选用聚四氟乙烯复合编织网带或玻璃纤维编织带中的任一种。为了实现上述目的，本发明还提供了一种利用上述微波连续膨胀设备制备柔性膨 胀蛭石的方法，包括用微波源箱发出的电磁微波的辐射，对蛭石片实施连续微波膨胀工序， 具体步骤如下1)蛭石片在进入微波膨胀装置前，先进行精选，去除杂质；2)将精选后的蛭石片投入辅料机料斗中，通过调整该料斗的开口大小，控制所述蛭石片薄厚均勻的铺在穿设于所述微波膨胀设备的传输带上；所述传输带由动力传送机构 皮带轮驱动向前移动；铺在传输带上的蛭石片通过入口端微波泄漏抑制器、相继进入装有 若干个微波源箱的微波膨胀箱内，位于微波源箱的微波磁控管以辐射方式向所述蛭石片传 导微波能量，对所述蛭石片实施连续微波辐射，所述蛭石片在微波辐射时间内迅速升温至 200 300°C，蛭石片膨胀20 30倍；3)将步骤2)膨胀后的蛭石片经出口端微波泄漏抑制器送入冷却装置冷却至适宜 温度后，由出料口出料，得到所述柔性膨胀蛭石。通过每个微波源箱内的微波辐射时间为0. 5 5分钟；每个微波磁控管的微波频 率为2400 2500Hz，每个微波磁控管的微波功率为750W 2000W。由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下1)采用本发明的设备，铺料 机将蛭石片均勻平铺于传输带上，并使蛭石片相继通过入口端微波泄漏抑制器、依次进入 各微波膨胀箱，承受微波磁控管发出的电磁微波的辐射，蛭石片的层间水剧烈震动、升温汽 化而瞬间膨胀；此后，膨胀蛭石再相继通过出口端微波泄漏抑制器、冷却装置冷却后，经出 料口排出，进入产品收集器。此过程蛭石片的温度不会超过300°C，避免了高温膨胀的过程， 蛭石片中的结构水不会逸出，膨胀蛭石保持蛭石片的弹性，解决了高温膨胀蛭石的脆化、粉 化问题，成为柔性膨胀蛭石。提高了膨胀蛭石的品质，扩展了膨胀蛭石的用途。2)微波源箱 设置在微波膨胀箱的顶部，在微波膨胀箱与微波源箱相接面上开设有若干个以正交间隔方 式排列的馈能口 ；微波源箱内设有微波磁控管与微波变压器，安装在馈能口上的微波磁控 管发射微波能，微波磁控管的微波频率为2400 2500Hz ；其微波能从微波膨胀箱箱体上部的馈能口进入其箱体内，馈能口正交均勻排列，可保证微波膨胀箱内微波的均勻性。3)微波 膨胀箱内腔的顶部中央处装有红外测温传感器、测湿传感器和物料监控摄像头；红外测温 传感器、测湿传感器和物料监控摄像头分别通过各自的连接导线与装在入口端微波泄漏抑 制器上面的总控制箱连接；在该微波膨胀箱的侧壁或顶上开设有一排湿口，通过管道与外 设的排湿风机连接；微波膨胀箱侧部还设有可视检修门，每个门设置有开门自动断电保护 装置；该微波膨胀箱通过红外测温传感器、测湿传感器、物料监控摄像头、可视检修门与排 湿口可实时监测微波膨胀箱内的温度、湿度及物料的分布情况，通过总控制箱及时调整微 波膨胀箱内的温度、湿度和传输带的传输速度。4)微波源箱的顶部装有排热罩，可使微波源 箱及时散热降温，保持正常的工作温度。5)该专用设备的传输皮带上设有微波膨胀装置，微 波膨胀装置由至少2个相互连通的微波膨胀箱组成，微波膨胀箱数量可依据产量确定；平 铺有蛭石片的传输带依次穿过至少2个微波膨胀箱，整个微波辐射及膨胀过程均为封闭式 运行，改善了膨胀蛭石成型的劳动环境，无废气排放，无污染，节省能源、具有友好的人机环 境，有效保障其操作人员的安全。6)传输带由不吸收微波能、耐高温、高强度、耐磨损的材料 制成，如聚四氟乙烯复合编织网带等；可提高传送皮带的使用寿命。7)该专用设备结构简 单，便于对现有技术进行改进，益于推广实施。
图1为柔性膨胀蛭石连续微波膨胀设备整体结构示意图。图2为图IA-A剖视3为微波膨胀箱微波馈能口的排列示意图
具体实施例方式以下结合附图对本发明的柔性膨胀蛭石的连续微波膨胀设备作进一步详细说明。如图1、图2、图3所示，该连续微波膨胀设备设置有与地面固接的机架6和水平装 在机架顶端的桥身5，在桥身5的两端设有动力传送机构1，其中，动力传送机构入口端位于 桥身前端，动力传送机构出口端位于桥身后端；在桥身5的上方由其前端至后端依次设有 入口端微波泄漏抑制器3、微波膨胀装置、出口端微波泄漏抑制器3'和冷却装置14 ；在动 力传送机构入口端的传输带上方装有辅料机料斗2 ；在入口端微波泄漏抑制器3的顶板上 装有总控制箱4 ；在微波膨胀装置的两端分别设置入口端微波泄漏抑制器3和出口端微波泄漏抑 制器3'的目的是为了防止微波泄漏，保证设备运行时操作者的安全。传输带15的端头套接在动力传送机构入口端的皮带轮16上，传输带15沿其桥身 铺设于皮带托辊上且相继穿过辅料机料斗2的下方、入口端微波泄漏抑制器3、微波膨胀装 置内设的多个微波膨胀箱的下方、出口端微波泄漏抑制器3'和冷却装置14后，套接于动 力传送机构出口端的皮带轮16'上，再经其出口端张紧轮21'由桥身下方返回，通过动力 传送机构1入口端的张紧轮21与套接在入口端皮带轮16上的传输带15的端头固定连接， 构成一传输回路；在动力传送机构1的入口端还设有调偏电机和调偏轮19，在调偏电机19 附近的桥身5上装有一位置传感器20，当位置传感器20探测到传输带15发生偏移时，向总 控制箱4发送信号，总控制箱4启动调偏电机19驱动调偏轮及时将传输带15调回原来的位置。其中，微波膨胀装置由至少2个相互联通的微波膨胀箱9组合而成。微波膨胀箱9的个数由蛭石片的膨胀效果和产量确定，最少为2个，最佳设置为2-5个；在本实施方式 中(参见图1)，微波膨胀箱9设置有3个，3个微波膨胀箱9互为联通；每个微波膨胀箱9 的顶部均设有微波源箱8，微波源箱8的顶板上方装有排热罩7 ；在微波源箱8内装有微波 磁控管和微波变压器；其中，微波磁控管的外壁设有一夹套状的水循环冷却装置；由该微 波磁控管产生微波，并从开设在微波源箱8的底板(即微波膨胀箱9顶板)上的微波馈能 口 22馈入，直接偶合到微波膨胀箱9内，向被膨胀的蛭石片提供微波能源。所采用的微波 频率为2400 2500Hz，微波输出功率的大小可以通过微波磁控管的开启和关闭进行调整。上述的微波馈能口 22形状为矩形，多个矩形馈能口以正交方式间隔均勻排列，可 保证微波膨胀箱9内微波能分布的均勻性。微波磁控管采用夹套水循环冷却方式降低微波 磁控管的温度，确保微波磁控管的工作温度低于允许的温度，使微波磁控管能够稳定的输 出微波，适应长期不间断地工作。水循环冷却方式可延长微波加热源的使用寿命，降低设备 运行维持费用，保证了设备稳定运行。每个微波膨胀箱9的一侧板上开设有可视检修门10，作用是便于检修和观察微波 膨胀箱9内的物料情况，每个检修门10上还设置有开门自动断电保护装置，即通用的行程开关。微波膨胀箱9的另一侧板上设有排湿口 23，排湿口 23的端板上均布有若干个网 目艮，网眼的直径可选择Φ 1 3. 5mm ；该排湿口 23通过管道与外设的引风机联接，在微波加 热膨胀过程中排除水蒸气，从位于各微波膨胀箱侧边的排湿口 23汇总由外设的排湿风机 及时排出，排湿风机和测湿传感器11联动，利于降低能耗和蛭石片的充分膨胀。微波源箱8底板或微波膨胀箱9顶板的中部装有测湿传感器11、测温传感器12与 视频摄像头13，测湿传感器11、测温传感器12通过各自导线分别与总控制箱4内设置的湿 度显示器端头和温度显示器端头连接，以便检测微波膨胀箱9内的湿度和温度，及时开启 和调整微波源箱8的加热功率和微波膨胀箱9侧壁上的排湿口 23连接的引风机排湿。依 据测温传感器12测定的各微波膨胀箱9内的温度与设定的温度比照，开启和关闭微波源箱 8内的微波磁控管，调节加热功率；依据测湿传感器11测定的各微波膨胀箱9内的湿度与 设定的湿度比照，开启和关闭排湿风机，及时排除微波膨胀箱9内的湿气。视频摄像头13通过导线与总控制箱4内的计算机视频显卡端头连接，通过计算机 的显示器观察、录像和拍照微波膨胀箱内蛭石膨胀过程。冷却装置14由吸风罩和冷却送风机组合而成，冷却装置14的入口与微波泄漏抑 制器3'的出口端相接；其中，高温状态的膨胀蛭石片由出口端微波泄漏抑制器3'输送 出，进入冷却装置14中，通过送风机送入冷风，和膨胀蛭石片进行热交换，使膨胀蛭石片冷 却；吸风罩固定于该冷却装置的上部，在吸风罩顶部设有与外设引风机相接的风管，将热风 引出。在入口端抑制器3上方设有总控制箱4，总控制箱内有电源总开关、控制交流接触器、继电器、温度显示器、湿度显示器、物料监控计算机、电能表等。总控制箱4内的各交流 接触器接线端分别与驱动调速电机17、调偏电机19、各微波源箱8内的微波变压器、排湿风 机接口和冷却循环水泵接口连接；湿度显示器与测湿传感器11连接；温度显示器与测温传感器12连接；计算机和视频摄像头13连接；控制调偏电机的交流接触器、继电器与位置传 感器20连接。总控制箱4主要控制上述驱动调速电机、微波变压器、排湿风机、冷却送风 机和冷却循环水泵的开启和关闭，通过控制驱动调速电机的转速以调整传送皮带的输送速 度，还通过位置传感器20、测湿传感器11、测温传感器12的反馈信息开启和关闭风机、调偏 电机和微波变压器，调整微波磁控管的功率等。本发明还公开了一种利用上述的微波膨胀设备，制备柔性膨胀蛭石的连续微波膨 胀方法，包括用微波源箱8发出的电磁微波的辐射，对蛭石片实施连续微波膨胀工序，具体 步骤如下1)蛭石片在进入微波膨胀装置前，先用常规的方法对蛭石片进行精选，去除杂 质；2)将精选后的蛭石片投入辅料机料斗2中，通过辅料机料斗2下方设置的螺旋杆 上下旋转调节铺料机下料口大小，控制该微波膨胀设备的进料量，使平铺于传输带15上的 蛭石片分布均勻，经入口端微波泄漏抑制器3后，依次进入设置的多个微波膨胀箱9，承受 微波源箱8内设的微波磁控管发出的电磁微波的持续辐射，蛭石片通过每个微波膨胀箱持 续辐射时间为0. 5 5分钟，微波频率为2400 2500Hz，蛭石片的层间水剧烈震动、迅速 升温至200 300°C汽化而瞬间膨胀；在微波源箱8内，通常是通过开启和切断微波磁控管 来调整辐射至该微波膨胀箱9内的微波功率；所用的每个微波磁控管的微波功率为750W 2000W。3)经过连续微波处理后的膨胀蛭石片通过出口端微波泄漏抑制器3'，再经冷却 装置14冷却到常温后，最终由出料口 18排出，进入产品收集仓，得到所述柔性膨胀蛭石。传输带15选用不吸收微波能、耐高温、高强度、耐磨损的材料制成，如聚四氟乙烯 复合编织网带等。传输带15的速度可调，通过调节调速电机及减速机17的转速控制出口 端皮带轮16'的转速，进而调节传输带15的传送速度，调节蛭石片在微波膨胀箱9中的停 留时间在0. 5 5分钟范围内，达到控制膨胀蛭石的膨胀效果和产量的目的。本发明的工作原理为利用本发明柔性膨胀蛭石微波连续膨胀设备生产膨胀蛭石 时，先根据要求设定微波膨胀箱9内的温度和各微波膨胀箱9上设置的微波源箱8的微波 功率、设定传输带15的带速，通过调整铺料机料斗2输入口大小确定下料量，来控制传输带 15上的铺料厚度。当精选蛭石片由传输带15经入口端微波泄漏抑制器3输送至各微波膨 胀箱9时，蛭石片经过微波能辐射加热，蛭石片的层间水在微波能的作用下剧烈震动，迅速 升温汽化逸出而使蛭石片的层与层之间撑开，表现为快速膨胀。在微波膨胀箱9内设的测 湿传感器11探测箱内湿度，发送信号到总控制箱4启动与微波膨胀箱排湿口 23连接的外 设风机，及时排除水蒸气和降低温度。如不符合膨胀要求，通过测温传感器12的温度信号 反馈，调节微波加热源的加热功率，从而调节微波加热温度区内的温度；层间水完全逸出后 蛭石片不再吸收微波，此过程蛭石片的温度不会超过300°C，避免了高温膨胀的过程，蛭石 片中的结构水不会逸出，膨胀蛭石保持了蛭石片的弹性，解决了高温膨胀蛭石易产生的脆 化、粉化问题，称其为柔性膨胀蛭石。该柔性膨胀蛭石经出口端微波泄漏抑制器3'输送到冷却装置14后，被强制冷却 至适宜温度，以便包装或进入下一道工序的操作。
权利要求
一种柔性膨胀蛭石的连续微波膨胀设备，包括与地面固接的机架和水平装在机架顶端的桥身，在桥身的两端设有动力传送机构，其中，动力传送机构入口端位于桥身前端，动力传送机构出口端位于桥身后端；垂直桥身长向均匀安装有皮带托辊；在桥身上方由其入口端至出口端依次设有入口端微波泄漏抑制器、微波膨胀装置、出口端微波泄漏抑制器和冷却装置；它还设置有一辅料机料斗，位于所述动力传送机构入口端传输带的上方；一总控制箱，安装在所述入口端微波泄漏抑制器的顶板上；一传输带，一端套接于所述动力传送机构入口端的皮带轮上，沿桥身平铺于皮带托辊上且相继穿过所述辅料机料斗下方、入口端微波泄漏抑制器、微波膨胀装置、出口端微波泄漏抑制器与冷却装置后套接于动力传送机构出口端的皮带轮上，再经动力传送机构出口端的张紧轮由桥身下方返回，通过动力传送机构入口端的张紧轮与所述传输带的端头固定连接构成一传输回路；其中，微波膨胀装置由至少2个相互联通的微波膨胀箱组合而成；每个微波膨胀箱的一侧板上开设有可视检测门，另一侧板上装有与外设的引风机相接的排湿口，其顶部装有一向微波膨胀箱内辐射微波的微波源箱，在微波源箱的顶板上方装有排热罩。
2.根据权利要求1所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述微波膨胀箱设有2 5个；每个微波膨胀箱顶板的中部装有测湿传感器、红外测温传感器与视频摄像头；所述测 湿传感器、红外测温传感器与视频摄像头通过各自导线分别与所述总控制箱内设置的湿度 显示器端头、温度显示器端头和计算机视频显卡端头连接。
3.根据权利要求1所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述排湿口的端板上均布 有若干个网眼；网眼的直径为Φ1 3. 5mm。
4.根据权利要求1所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述可视检测门上设置有 开门自动断电保护的行程开关。
5.根据权利要求1所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述微波源箱内设有微波 磁控管和微波变压器；其中，微波磁控管的外壁设有一夹套状的水循环冷却装置；所述微 波源箱的底板开设有若干个以正交形式均勻排列的馈能口，微波磁控管安装在馈能口上。
6.根据权利要求1所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述冷却装置由吸风罩和 冷却送风机组合而成，且与所述出口端微波泄漏抑制器出口端相接；其中，吸风罩固定于该 冷却装置的上部，冷却送风机位于该吸风罩的下部。
7.根据权利要求1所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述动力传送机构入口端 还设有调偏电机和与其相接的调偏轮，调偏电机驱动调偏轮转动；在调偏电机附近的桥身 上装有一位置传感器，所述位置传感器探测到传输带发生偏移时，向总控制箱发送信号，总 控制箱启动调偏电机驱动调偏轮及时将传输带调回原来的位置；所述动力传送机构出口端 还设有调速电机与减速机；其中，调速电机与减速机直联，减速机通过传动链条与所述出口 端皮带轮套接，驱动皮带轮运转。
8.根据权利要求1-7任一所述的连续微波膨胀设备，其特征在于所述传输带为聚四 氟乙烯复合编织网带或玻璃纤维编织带中任一种。
9.一种柔性膨胀蛭石的连续微波膨胀方法，利用权利要求1-8任一所述的微波膨胀设 备，包括用微波源箱发出的电磁微波的辐射，对蛭石片实施连续微波膨胀的工序，具体步骤如下1)蛭石片在进入微波膨胀装置前，先进行精选，去除杂质；2)将精选后的蛭石片投入辅料机料斗中，通过调整该料斗的开口大小，控制所述蛭石 片薄厚均勻的铺在穿设于所述微波膨胀设备的传输带上；所述传输带由动力传送机构皮 带轮驱动向前移动；铺在传输带上的蛭石片通过入口端微波泄漏抑制器、相继进入装有若 干个微波源箱的微波膨胀箱内，位于微波源箱的微波磁控管以辐射方式向所述蛭石片传 导微波能量，对所述蛭石片实施连续微波辐射，所述蛭石片在微波辐射时间内迅速升温至 200 300°C，蛭石片膨胀20 30倍；3)将步骤2)膨胀后的蛭石片经出口端微波泄漏抑制器送入冷却装置冷却至适宜温度 后，由出料口出料，得到所述柔性膨胀蛭石。
10.根据权利要求9所述的膨胀方法，其特征在于所述微波源箱内的微波磁控管持续 向微波膨胀箱内发射微波，传输带的行进速度控制蛭石片接受持续辐照的时间，持续时间 为0. 5 5分钟；每个所述微波磁控管的微波频率为2400 2500Hz，每个微波磁控管的微 波功率为750W 2000W。
全文摘要
本发明公开了一种柔性膨胀蛭石微波连续膨胀方法和微波膨胀设备。该设备包括机架和桥身，桥身两端设有动力传送机构；桥身上方由其前端至后端依次设有辅料机、入口端微波泄漏抑制器、微波膨胀装置、出口端微波泄漏抑制器和冷却装置；动力传动机构的入口端设有辅料机料斗、入口端微波泄漏抑制器的顶板上面装有总控制箱；精选蛭石经辅料机料斗厚薄均匀地铺设于传输带上，由入口端微波泄漏抑制器依次通过多个微波膨胀箱的持续微波辐射加热、膨胀得到柔性膨胀蛭石。利用该方法和设备制备柔性膨胀蛭石具有膨胀温度低、效率高、速度快、节能降耗的特征；因其蛭石片的膨胀温度不超过300℃，克服了高温膨胀蛭石易产生的脆化、粉化和强度低的问题。
文档编号F27B19/04GK101893377SQ20101024482
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者刘海峰, 彭同江, 陈吉明 申请人:西南科技大学