一種微波轉鼓反應裝置的製作方法

2023-09-19 10:28:50

本發明涉及一種微波轉鼓反應裝置，屬於皮革化學技術領域。

背景技術：

轉鼓是製革廠廣泛使用的重要設備，皮或革可在鼓內按批同時操作，應用範圍覆蓋製革大部分溼加工工序及幹態摔軟等操作。當由齒輪帶動轉鼓轉動時，鼓內的皮張受到不斷的彎曲、伸展、摔搗、攪拌等機械作用，從而加快化學反應過程及影響皮革的物理機械性能。在皮革加工過程中往往需要通過外部加熱，提高轉鼓中反應體系的溫度。微波是一種頻率在300mhz～300ghz的電磁波，可以激發分子的轉動能級躍遷，從而直接作用於反應體系中凝聚態物質分子，引起偶極子轉向極化和界面極化以加熱物質。大量的實驗證實微波可以極大地提高反應速率，而消耗的能量相比傳統加熱方法會大大減少，並可促使一些通常條件下不易發生的反應迅速發生。如今，微波化學技術已經廣泛的應用於有機和高分子合成，藥物化學，材料學，納米技術，生物技術等領域，並顯示出良好的結果和潛在的工業應用前景。將微波這種高新技術應用於皮革加工過程中，對皮革行業的發展具有積極的意義。常見的微波反應器上設有微波發生器，磁力攪拌臺或攪拌杆，溫度傳感器，控制面板等，它主要用於需要輕微攪拌的均相化學反應，而不能提供皮革加工轉鼓的彎曲、伸展、摔搗、攪拌等機械作用；而一般的轉鼓又不能在加工過程中施加微波。在皮革加工過程中，加工溫度不高，一般控制在室溫與45℃之間，以免破壞皮膠原蛋白結構與性能。由於微波輻照加熱的物質升溫迅速，在很短時間內即達到設定溫度。為使微波腔體內溫度控制在設定值，通常使用降低微波輻射量的方法來控制體系溫度。雖然這種方法能夠很好地控制微波加熱體系內的溫度，但極大地降低了體系所接受的微波輻射量，反應體系對微波的響應受到限制。

技術實現要素：

本發明針對現有的微波反應器不能提供皮革加工轉鼓的彎曲、伸展、摔搗、攪拌等機械作用，以及皮革加工轉鼓在加工過程中需要施加微波的問題，提供一種微波轉鼓反應裝置，它既能夠提供微波能源又能賦予皮革加工所需的機械作用，同時還能提高微波輻射量，延長微波輻射時間。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種微波轉鼓反應裝置，其特徵在於：包括安裝於微波腔體後側的驅動主機,驅動主機上設有通入微波腔體內部的轉動軸承，轉動軸承上安裝轉鼓，轉鼓上設有進料口，轉鼓下側安裝凹槽，凹槽上設有進液孔和出液孔。

本發明的工作原理是：在微波轉鼓反應裝置中，將反應物從轉鼓的進料口加入鼓體中，關閉進料口，將轉動軸承與驅動主機上的轉動齒相嚙合，通過驅動主機帶動微波腔體內的轉鼓，反應物在轉鼓中隨著轉鼓的轉動而轉動，調節驅動主機的輸入功率，轉鼓可以實現不同的轉速，並通過紅外測溫探頭實時探測轉鼓中反應物的溫度。開啟微波反應器，對轉鼓反應體系加熱，達到微波反應、轉動攪拌和控溫在一個反應裝置中同時進行的目的。在接受微波輻照的同時，從其外部通入冷卻介質到轉鼓下側的凹槽內從而對轉鼓進行冷卻。本微波轉鼓反應裝置能夠使反應物在微波反應過程中得到充分攪拌，從而使反應物之間充分、均勻地反應，提高了反應效率，減少了能耗，同時能延長微波輻射時間，並維持與常規加熱相同的反應溫度，使反應體系在溫度不變的情況下接受更多的微波輻射。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，所述微波腔體的前部安裝有程序控制面板，所述微波腔體的左側安裝有紅外測溫探頭，所述程序控制面板為一個顯示器和若干個設置按鈕組成。控制面板可以設置微波反應溫度、時間，轉鼓轉速，同時具有實時檢測的功能。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，所述驅動主機的內側設有一圈轉動齒，所述轉動齒與轉動軸承相嚙合，使轉鼓固定在微波腔體內。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，所述轉動軸承的直徑為5cm-10cm，所述轉動軸承的長度為10cm-20cm，所述轉動軸承使用的材質為絕緣耐熱材料。本發明實驗顯示，5cm-10cm的直徑與10cm-20cm的長度，能使轉動軸承承受較高的轉動應力，提高物料在轉鼓內反應的均勻性與轉鼓的使用效率。若選取非絕緣材料，將發生反射現象，易使微波設備損壞；非耐熱材料在高溫下形變，影響轉鼓在微波腔體中運轉狀態。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，所述轉鼓的直徑大小為25cm-40cm,所述轉鼓的長度為15cm-25cm，所述轉鼓的轉速為0-50轉/min，所述轉鼓的材質為絕緣耐熱材料。本發明實驗顯示，25cm-40cm的直徑與15cm-25cm的長度能夠使反應物在鼓內所受機械作用最大，同時保證反應物之間均勻反應，以提高反應效率。0-50轉/min的轉速能較好地使反應物在轉鼓中均勻反應。本發明實驗顯示，當轉速超過50轉/min時，對皮革的物理化學性能會造成不良影響。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，進料口處固定有進料閥門。進料閥門能夠根據需要控制反應物的量，同時又可以隨時添加或取出物料，提高放樣和取樣的方便性，便於反應物量的控制和反應過程分析。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，凹槽與驅動主機固定相連。凹槽固定在驅動主機上，不僅使整體結構更加緊湊，而且可以防止冷卻液濺出而損壞設備。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，進液孔和出液孔安裝導管，通過導管注入冷卻介質，所述冷卻介質為非極性難揮發液體。不斷通入冷卻介質，反應體系在接受微波輻照的同時，既能連續地帶走熱量而防止過熱，又能對反應體系進行同步冷卻，延長微波輻射時間並維持與常規加熱相同的反應溫度。冷卻介質為非極性難揮發液體，非極性液體對微波透明，吸波能力弱，不會隨著微波輻照而升溫。由於非極性冷卻液可以有效地將反應體系的熱量帶走，從而延長微波輻射時間。

在上述一種微波轉鼓反應裝置中，進液孔和出液孔的冷卻介質流速相同，為3000ml/min-10000ml/min。進液孔和出液孔的冷卻介質流速相同保證了凹槽內液體的體積恆定，避免了凹槽內冷卻介質溢出或者過少而損壞設備或影響冷卻效果。本發明實驗顯示，當冷卻介質的流速低於3000ml/min時，冷卻介質流量小，帶走反應體系的熱量少，冷卻效果不明顯；當流速高於10000ml/min時，冷卻介質易飛濺出凹槽，使反應體系不能正常運行。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

1、本微波轉鼓反應裝置能在微波輻照的同時給反應體系提供較大的機械作用，提高反應物在微波反應過程中的反應充分性與均勻性，提高反應效率、減少能耗。

2、本微波轉鼓反應裝置在維持與常規加熱相同的反應溫度下，延長了微波輻射時間，使反應體系接受更多的微波輻射，從而提高了微波反應的效率。

附圖說明

圖1是本發明的微波轉鼓反應裝置的立體圖。

圖2是本發明微波轉鼓反應裝置的左剖視圖。

圖中，1微波腔體；2驅動主機；3轉動軸承；4轉鼓；5進料口；6凹槽；7紅外測溫探頭；8控制面板；9總開關；10微波源；11轉動齒；12進液孔；13出液孔。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明，本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。

如圖1或2所示，本發明的微波轉鼓反應裝置包括安裝於微波腔體1後側的驅動主機2,驅動主機2上設有通入微波腔體1內部的轉動軸承3，轉動軸承3上安裝轉鼓4，轉鼓4上設有進料口5，轉鼓4下側安裝凹槽6，凹槽6上設有進液孔12和出液孔13。

如圖1或2所示，微波腔體1的前部安裝有程序控制面板8，微波腔體的左側安裝有紅外測溫探頭7，程序控制面板8為一個顯示器和若干個設置按鈕組成。控制面板8可以設置微波反應溫度、時間，轉鼓轉速，同時具有實時檢測的功能。

如圖2所示，驅動主機2的內側設有一圈轉動齒11，轉動齒11與轉動軸承3相嚙合。

優選的，轉動軸承3的直徑為5cm-10cm，轉動軸承3的長度為10cm-20cm，轉動軸承3使用的材質為絕緣耐熱材料。5cm-10cm的直徑與10cm-20cm的長度，能使轉動軸承承受較高的轉動應力，提高物料在轉鼓內反應的均勻性與轉鼓的使用效率。若選取非絕緣材料，將發生反射現象，易使微波設備損壞；非耐熱材料在高溫下形變，影響轉鼓在微波腔體中運轉狀態。

如圖1或2所示，作為優選，轉鼓4的直徑大小為25cm-40cm，轉鼓4的長度為15cm-25cm，轉鼓4的轉速為0-50轉/min，轉鼓4的材質為絕緣耐熱材料。25cm-40cm的直徑與15cm-25cm的長度能夠使反應物在鼓內所受機械作用最大，同時保證反應物之間均勻反應，以提高反應效率。0-50轉/min的轉速能較好地使反應物在轉鼓中均勻反應。當轉速超過50轉/min時，對皮革的物理化學性能會造成不良影響。

如圖1所示，進料口5處固定有進料閥門5。進料閥門5能夠根據需要控制反應物的量，同時又可以隨時添加或取出物料，提高放樣和取樣的方便性，便於反應物量的控制和反應過程分析。

如圖1所示，凹槽6與驅動主機2固定相連。凹槽固定在驅動主機上，不僅使整體結構更加緊湊，而且可以防止冷卻液濺出而損壞設備。

如圖1或2所示，進液孔12和出液孔13安裝導管，通過導管注入冷卻介質，冷卻介質為非極性難揮發液體。不斷通入冷卻介質，反應體系在接受微波輻照的同時，既能連續地帶走熱量而防止過熱，又能對反應體系進行同步冷卻，延長微波輻射時間並維持與常規加熱相同的反應溫度。冷卻介質為非極性難揮發液體，非極性液體對微波透明，吸波能力弱，不會隨著微波輻照而升溫，因為非極性冷卻液可以高效地將反應體系的熱量帶走，延長微波輻射時間；難揮發冷卻液使用過程中不會對設備造成損壞。

優選的，進液孔12和出液孔13的冷卻介質流速相同，冷卻介質的流速為3000ml/min-10000ml/min。進液孔和出液孔的冷卻介質流速相同保證了凹槽內液體的體積恆定，避免了凹槽內冷卻介質溢出或者過少而損壞設備或影響冷卻效果。本發明實驗顯示，當冷卻介質的流速低於3000ml/min時，冷卻介質流量小，帶走反應體系的熱量少，冷卻效果不明顯；當流速高於10000ml/min時，冷卻介質易飛濺。