專利名稱：用于生產(chǎn)陶瓷制品的托盤組件和方法
技術領域：
本說明書總體上涉及干燥和生產(chǎn)陶瓷制品，更具體地，本發(fā)明涉及使用微波輻射干燥和生產(chǎn)陶瓷成型制品或陶瓷制品的托盤組件以及方法。
背景技術：
微波加熱可用以通過將微波能量直接提供到要干燥的陶瓷材料而去除含水陶瓷成型制品或陶瓷制品中的水分。然而，由存在于微波干燥裝置內部和陶瓷制品內部的各種模式導致的、在暴露的電磁場中的固有不均勻性可能會帶來各種干燥問題。例如，使用微波加熱的干燥過程可能會產(chǎn)生放置于微波干燥托盤或托盤組件上的、未被均勻干燥的陶瓷制品，使得該陶瓷制品內部的ー些部分可能未被完全干燥(即冷區(qū))，而其它部分可能會過熱(即熱區(qū))。由此，需要可替換的用于生產(chǎn)陶瓷制品的托盤組件和方法。

發(fā)明內容
其它特征和優(yōu)勢將通過以下具體實施方式
進行闡述，并且通過這些具體實施方式
，這些特征和優(yōu)勢對于本領域普通技術人員部分地是顯而易見的，或者通過實現(xiàn)包括具體實施方式
、權利要求和附圖等所述的實施例而得到認同。本文所述的實施例總體上涉及用于干燥陶瓷制品的可替換托盤組件和方法，所述托盤組件和方法減少陶瓷制品軸向中心皮部的冷區(qū)。所述冷區(qū)可能是在微波干燥處理期間由于微波能量的低效或不均勻的微波耦合形成的。本文所述的實施例提供到陶瓷制品的微波能量強化耦合，使得陶瓷制品內部能夠得到更加均勻地干燥。本文中使用的術語“陶瓷制品”指代干燥前、干燥處理期間或干燥后的陶瓷形成制品或者陶瓷制品。在一個實施例中，托盤組件包括具有支撐表面的、可操作以在微波干燥處理期間支撐陶瓷制品穿過微波干燥裝置的托盤體和與所述托盤體相關聯(lián)的微波耦合蓋。在所述微波干燥處理期間，所述微波耦合蓋覆蓋陶瓷制品的至少一部分。微波耦合蓋的介電常數(shù)使得在所述微波干燥處理期間，在具有所述微波耦合蓋的情況下比在沒有所述微波耦合蓋的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。在另ー實施例中，托盤組件包括托盤體和微波耦合插入物。所述托盤體具有可操作以支撐陶瓷制品的支撐面。所述微波耦合插入物定位在所述托盤體的所述支撐表面下方并圍繞所述陶瓷制品的至少一部分。所述微波耦合插入物的介電常數(shù)使得在所述微波干燥處理期間，在具有所述微波耦合蓋的情況下比在沒有所述微波耦合蓋的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。
在又一實施例中，生產(chǎn)陶瓷制品的方法包括通過擠出器裝置擠出濕陶瓷材料，切割擠出的濕陶瓷材料以形成陶瓷制品，然后將所述陶瓷制品放置到托盤體上，所述托盤體與構造成覆蓋所述陶瓷制品的至少一部分的微波耦合蓋相關聯(lián)。所述方法進ー步包括至少通過所述微波耦合蓋使所述陶瓷制品遭受微波輻射。所述微波耦合蓋的介電常數(shù)使得在具有所述微波耦合蓋的情況下比在沒有所述微波耦合蓋的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。在所述陶瓷制品遭受微波輻射后，當所述陶瓷制品達到目標干燥度時，將所述陶瓷制品從所述托盤體移除，然后將所述托盤體和所述微波耦合蓋返回到所述擠出器裝置。應當理解的是，以上總體描述和以下具體實施方式
都提供了本發(fā)明的實施例，并且意在為理解本文所要求保護的實施例的本質和特征提供總覽和框架。附圖被包括以提供對本文所公開的實施例進ー步的理解，附圖合并入本說明書并組成本說明書的一部分。所述附圖示出了本發(fā)明的各種實施例并且與所述具體實施方式
一起用以解釋本文所描述的實施例的原理和操作。


圖I示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性陶瓷制品生產(chǎn)系統(tǒng)的透視圖；圖2A示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤的透視圖；圖2B示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的陶瓷制品和示例性托盤的透視圖；圖2C示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤、陶瓷制品和微波耦合蓋的透視圖；圖3A-3C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和正向透視圖；圖4A-4C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖5A-5C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖6A-6C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖7A-7C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖8A-8C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖9A-9C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖10A-10C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖11A-11C分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的示例性托盤組件和陶瓷制品的正視圖、側視圖和透視圖；圖12分別示意性示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例的微波輻射、微波耦合蓋、陶瓷制品和托盤體介質；以及圖13是示出了根據(jù)本文所示和所描述的ー個或多個實施例干燥陶瓷制品的方法的流程圖。
具體實施例方式下面將詳細參照用以生產(chǎn)和干燥陶瓷制品的托盤組件的各種實施方式，附圖中示出了這些實施方式的例子。任何時候，在所有附圖中，相同的標號都用于表示相同或相似的部件。如本文所述，托盤組件總體上可以包括托盤體和微波耦合蓋。所述微波耦合蓋可 操作以增強由微波干燥裝置提供到陶瓷制品(如陶瓷蜂窩結構)的微波能量的耦合，從而有效加熱并干燥所述陶瓷制品。通過增加所耦合的微波能量，可以達到更均勻的干燥效果和更少的干燥次數(shù)。另外，本文所描述的實施例具有能夠只用一個干燥步驟而不是兩個或更多的干燥步驟(如一個微波干燥步驟和一個常規(guī)干燥步驟)而達到均勻干燥的能力，并且具有干燥多件陶瓷制品的能力。參照圖1，其示出了示例性陶瓷制品生產(chǎn)系統(tǒng)100。系統(tǒng)100總體上可以包括擠出器裝置102、鋸切裝置108、傳送系統(tǒng)130和微波干燥裝置132。應當理解的是，本文所描述的實施例不限制于圖I所示的系統(tǒng)100，而是也可以使用具有更多或更少部件的其它系統(tǒng)。形式為濕陶瓷材料104的擠出物可以由擠出器裝置102沿箭頭A所示的方向以所需的擠出速度進行處理。濕陶瓷材料104可以通過第一承載系統(tǒng)106朝向鋸切裝置108輸送。鋸切裝置108可操作以將濕陶瓷材料104切割成具有所需長度的陶瓷制品112。鋸切裝置108可以包括控制器109，控制器109接收作為輸入數(shù)據(jù)的擠出物的速度，并將刀片110控制在合適的速度，以將陶瓷材料104切割成具有所需長度的陶瓷制品112。陶瓷制品112可在第二承載系統(tǒng)114上朝向傳送系統(tǒng)130 (如皮帶傳送系統(tǒng)或鏈式傳送系統(tǒng))被輸送。第一承載系統(tǒng)106和第二承載系統(tǒng)114可以是氣浮承載系統(tǒng)，以分別最小化濕陶瓷材料104和陶瓷制品112的變形。雖然系統(tǒng)100示出的是使用兩個承載系統(tǒng)，但是實施例可以使用更多或更少的承載系統(tǒng)。另外，應當理解的是，傳送系統(tǒng)130可以包括任何合適的用于傳送陶瓷制品通過微波干燥裝置132的系統(tǒng)。由此，意在不對用以將陶瓷材料傳送通過陶瓷制品生產(chǎn)系統(tǒng)100的傳送系統(tǒng)或承載系統(tǒng)的類型進行特別的限制。定位在傳送系統(tǒng)130上的是可操作以接收來自第二承載系統(tǒng)114的ー個或多個陶瓷制品112的ー個或多個托盤組件120。如以下更詳細描述的，托盤組件120可以包括托盤體122和微波耦合蓋124。按照托盤組件120的特定實施例，微波耦合蓋124可以在陶瓷材料放置于托盤體122上后定位在托盤體122上。在陶瓷制品112被保持在托盤體122上或托盤體122內后，傳送系統(tǒng)130沿箭頭B所示的方向朝向微波干燥裝置132輸送托盤組件120。微波干燥裝置132可以包括微波源(未示出)、微波腔133和波導組件(未示出)。微波腔133總體上包括側壁134、頂部135和底部136。在一個實施例中，側壁134、頂部135和底部136可以由具有強導電性和抗氧化性的防微波滲透且非磁性的材料形成。微波腔133的頂部135、底部136和側壁134中的每個可以包括內殼和外殼，在內殼和外殼之間設置有隔離層(如玻璃纖維或與之相當?shù)母綦x材料)。微波腔133可以構造成使得陶瓷制品112和托盤組件120能夠穿過微波腔133的內部。雖然未示出，但是微波干燥裝置132還可以包括進ロ壁和出口壁，所述進ロ壁和出ロ壁具有允許托盤組件120、陶瓷制品112和傳送系統(tǒng)130進入或退出微波干燥裝置132的開ロ。所述開ロ應當被定尺寸使得微波能量不能夠逃逸出微波腔133?？刹僮饕源蜷_和關閉的進ロ門和出ロ門(未示出)也可以用以阻止微波能量逃逸。雖然所示出的微波干燥裝置132具有單個微波腔，但是實施例可以使用具有多個相應微波源的多個微波腔。由微波源產(chǎn)生的微波能量的頻率可根據(jù)具體微波干燥應用而變化。在一個實施例中，微波源可操作以產(chǎn)生頻率在大約IOMHz到大約IOOGHz之間的微波能量，在一些實施例 中微波能量的頻率在大約20MHz到大約6GHz之間，或大約900MHz到大約2. 49GHz之間。另夕卜，所述微波源(或在具有多個微波腔的實施例中的多個微波源)可以構造成在微波干燥處理期間使微波能量在不同的位置點處時頻率不同。圖2A-圖2C示出了示例性托盤組件120的透視圖部分。首先參照圖2A，托盤組件120包括具有半圓柱形通道129的托盤體122，半圓柱形通道129的縱向軸線平行于沿箭頭C所示長度方向的托盤體縱向軸線。托盤體122可以由在遭受微波輻射時溫度上升的材料制成。雖然示出的通道129具有半圓柱形構造，但是實施例并不限于該構造。該通道可以是任何與要干燥的陶瓷制品的外形相配的形狀。例如，該通道可以是長方形的以接收長方形的陶瓷制品。在其它實施例中，該通道的形狀可以不與要干燥的陶瓷制品的外形相配。通道129也可以包括多個排泄孔127，所述排泄孔127能夠使?jié)裉沾芍破穬鹊囊后w排出托盤體122，并且能夠使蒸氣逃逸出來。所述排泄孔可以使陶瓷制品干燥的時間更快。通道129不限于圖2A中所描述的多個排泄孔127，因為通道可以具有允許液體和蒸氣逃逸出托盤體的其它構造。例如，一個實施例的通道可以構造為具有液體和蒸氣可穿過的開ロ的篩狀物。其它構造也是可以的。在所示實施例中，托盤組件120還包括耦接到托盤體122底部的隔離器125。隔離器125可以由這樣的材料制成，即對于所施加的微波輻射是可穿透的，并也可操作以在干燥處理期間將托盤組件120與傳送系統(tǒng)熱隔離。例如，隔離器125可以由聚碳酸酯或聚四氟こ烯制成。應當理解的是，也可以使用其它隔離材料。圖2B示出了其上放置有陶瓷制品112的托盤體122。圖2B所示的陶瓷制品112構造為圓柱形陶瓷過濾器。應當理解的是，陶瓷制品可以具有其它幾何構造(如長方形)。陶瓷制品112可以放置于托盤體122上使得陶瓷制品112定位于通道129內并且箭頭D所示的陶瓷制品軸線與該托盤體的縱向軸線C大體平行。托盤體122 (托盤組件120)沿傳送機的行進方向可以是沿箭頭B所示的傳送機行進軸線，該軸線垂直于托盤體縱向軸線C(見圖I)。圖2C示出了其內設置有陶瓷制品112的托盤組件120。微波耦合蓋124定位在托盤體122上，使得陶瓷制品112從上部由微波耦合蓋124圍繞。由箭頭E所示的耦合器縱向軸線可以與陶瓷制品縱向軸線D大體對齊(B卩，一致)。圖2C所示的微波耦合蓋124的長度比陶瓷制品112的長度短。如以下更詳細描述的，微波耦合蓋124的長度可以根據(jù)特定干燥應用而變化，而且可以從頂部、底部和/或側部圍繞該陶瓷制品?，F(xiàn)在將在以下描述托盤組件和相關方法的各種實施例。現(xiàn)在參照圖3A-3C，在前視圖、側視圖和透視圖中分別示出了示例性托盤組件220和定位在其中的陶瓷制品112。托盤組件220包括半圓筒形微波耦合蓋224和托盤體222。不是使用定位在該托盤體上的微波耦合蓋使得其如圖2C所示從上部包繞陶瓷制品，而是如圖3A-3C所示的該微波耦合蓋構造為定位在托盤體222的支撐表面226下方的微波耦合插入物224。陶瓷制品112可以直接支撐在半圓柱形支撐表面226上或者通過使用圖4C所示的可選擇隔環(huán)227間接支撐。在一個實施例中，微波耦合插入物224與托盤體222 —體形成，而在其它實施例中，微波耦合插入物224可以從托盤體222移除，使得由各種材料制成的托盤插入物可以在必要時被替換進或替換出托盤體222。該構造的實施例可以提供這樣的益處，即省掉當如下詳細所述陶瓷制品干燥水平達到大約40%-60%時在旋轉陶瓷制品180°之前去除微波耦合蓋的步驟。由于微波耦合插入物224強化耦合到陶瓷制品112的下半部的至少一部分而不是陶瓷制品112的頂部(如圖2C所示的)，所以方便了接近陶瓷制品。在一個實施例中，陶瓷制品112可以以手動或機器人形式旋轉。在另ー個實施例中，不是旋轉陶瓷制品112，而是可以使微波耦合插入物324能夠自動地和機械地旋轉，使得微波耦合插入物324圍繞陶瓷制品112的上半部的至少一部分，以連續(xù)暴露到微波輻射。 圖3A-3C的所示實施例中，微波耦合插入物224圍繞陶瓷制品112(即下半部的全部)的全長(縱向地)。然而，微波耦合蓋的長度可以比陶瓷制品的長度短(參看圖4A-4C和圖5A-5C)。為將微波能量有效地耦合到陶瓷制品112中，在一些實施例中微波耦合蓋224大于或等于Xg，其中，λ g是微波干燥裝置產(chǎn)生的微波輻射在陶瓷制品112中傳播時的波長。一些實施例中，陶瓷制品112的厚度在大約λβ/8到大約λ g/2之間，以提供最優(yōu)的微波耦合，如以下更詳細描述的——參照圖12。為使蒸氣和空氣能夠在干燥處理期間自由地從濕陶瓷制品112流動，微波耦合蓋224可以定位并構造成使得在微波耦合蓋224 (以及托盤體材料)和陶瓷制品112之間存在間隙123。例如，可以通過使用可選擇隔環(huán)227而達到此目的。為確保由微波耦合蓋224提供的阻抗匹配不減弱，在陶瓷制品112和微波耦合蓋224之間的距離應當小于大約入。/10，其中λ。是由微波干燥裝置使用的微波輻射在空氣中傳播時的波長。以此距離，間隙123對于微波輻射是可穿過的。微波耦合蓋的材料應能夠使該蓋作為增加耦合到陶瓷制品的微波能量的微波耦合器而起作用。換句話說，微波耦合蓋的材料提供空氣和陶瓷制品之間提高的阻抗匹配。在選擇用于微波稱合蓋的材料時，所選擇的材料的介電常數(shù)(dielectric property)應當在圍繞陶瓷制品的空氣的介電常數(shù)(Stj)和干陶瓷制品的介電常數(shù)(ε·)的中間?？紤]干陶瓷制品的介電常數(shù)而不是濕陶瓷制品的介電常數(shù)可有利于在陶瓷制品干燥后，減少該陶瓷制品區(qū)域中靠近表面的過熱。本文所使用的介電常數(shù)意思是具有實部和虛部的介電常數(shù)。作為示例而非限制，介電常數(shù)的實部大約為8的材料會被選擇用于介電常數(shù)為15的干陶瓷制品，其中，空氣的介電常數(shù)為I。微波耦合蓋的介電常數(shù)的虛部應當基本為零，因為非O值會導致蓋被加熱(如敏感材料)，而不能提供強化耦合到陶瓷制品。另外，導電性很強的蓋會防止陶瓷制品受電磁能量的影響。因此，其介電常數(shù)的虛部應當小于約0.01。作為示例而非限制，介電常數(shù)實部大約為8且虛部接近O的材料可以是孔隙率小于約2%的氧化鋁(如介電常數(shù)為8. 09-J0. 008的氧化鋁)。由于對微波耦合蓋的介電常數(shù)的要求對于不同類型的陶瓷制品可以是不同的，所以，可以根據(jù)要處理的陶瓷材料的類型使用具有不同介電常數(shù)和孔隙率的不同材料。作為示例而非限制，用于微波耦合蓋的示例性材料可以包括但不限于氧化鋁、氧化鎂、尖晶石、氮化硅和氮化鋁。一般地，對于具體陶瓷制品，介電常數(shù)的實部應當在五到十的范圍之內。如以下更詳細描述的，本文描述的微波耦合蓋增強了耦合到陶瓷制品的微波能量，這可以使陶瓷制品(如在干燥處理后具有濕區(qū)的陶瓷制品)的質量得到提高，由此增加了產(chǎn)量。另外，因為被反射或發(fā)散的微波能量減少了，所以減少了有效干燥陶瓷制品的時間，由此節(jié)省了能量成本?，F(xiàn)在參照圖12，其示意性地示出了介質托盤體1122、陶瓷制品1112、微波耦合蓋1124和在空氣中傳播的微波1140。作為示例而非限制，以下提供的是圖12所示的各種介質的電磁常數(shù)，其中，微波耦合蓋1124由長度(如圖12所示的水平方向)大約為四英寸、厚度(如圖12所示的豎直方向)大約為一英寸及間隙1123大約為O. 4英寸的氧化鋁制成。η表示該介質的阻抗，其等于磁導率μ = μ αμ κ( μ。是自由空間的磁導率)與介電常數(shù).e= S O (ε ^是自由空間的介電常數(shù))的比值的平方根η = ^, Ω,Τ式(I).下標0、1、2和3分別表示這些介質——空氣、微波耦合蓋、陶瓷制品和托盤體。另夕卜，下標“D”和“W”分別表示陶瓷制品的干態(tài)和濕態(tài)。反射系數(shù)Γ使用下標以表示兩種介質之間的界面。例如，F(xiàn)tll表示空氣和微波耦合蓋之間的界面。上述電磁常數(shù)可以進一歩定義為
nvη ' =——等式⑵；
nx，
P”.n - 1Γ =-Γ，等式⑶；
".η-1μ 0=4 3 X 1(T7，HnT1 ;以及ε 0=8· 854Χ1(Γ12，F(xiàn)m'以下作為示例提供的電磁常數(shù)僅用于說明。本文中描述的實施例在任何情況下都不限于以下電磁常數(shù)。在此示例中，微波耦合蓋包括氧化鋁材料。示例性常數(shù)如下·空氣ε 0，μ 0，η0=377 Ω，Γ 01=_0· 5, Γ 02D=_0. 59,以及 Γ 02W=_0· 75 ；·微波耦合蓋ε Ε1=9, μ Ε1=1, η 1=126 Ω，Γ 12Ι)=-0. 13，Γ 12ff=-0. 41 ；·干陶瓷制品ε E2D=15, μ E2D=1, n 2D=97 Ω，Γ 2D3=0. 52 ；·濕陶瓷制品ε E2ff=50, μ E2ff=l, n 2Dff=53 Ω，Γ 2ff3=0. 52 ;以及·托盤體ε E3=l. 5, μ Ε3=1, η 3=307 Ω , Γ 30=0. 19。以上所提供的反射系數(shù)示出了氧化鋁制微波耦合蓋為到來的電磁波提供增強的阻抗匹配，此又使得效率得到提高以及陶瓷制品的中間皮部(即陶瓷制品最外圍的中部)得以加熱。以下兩個實例進ー步示出了由具有以上常數(shù)的微波耦合蓋提供的增強的耦合效
果O例I :干陶瓷制品——接近干燥處理的最后
假設用以將到來的電磁波朝向陶瓷制品和托盤組件導向的輸入功率是100W，那么反射系數(shù)Ftll=-O. 5的氧化鋁制微波耦合蓋將會反射40%的功率，使得50W的功率被耦合到氧化鋁制微波耦合蓋中。這50W的功率中的87% (50W* (I-T12) =43. 5W)被耦合到陶瓷制品。然后通過類似分析，可以看到如果沒有微波耦合蓋124，那么只有41%的輸入功率(IOOff* (I-Γ ^)=41)被直接耦合到陶瓷制品。因此，如果沒有微波耦合蓋，那么耦合到陶瓷制品的功率會較低。與包括通過具有多個功率為100W的微波加熱器、大約需20分鐘的干燥時間相比，該優(yōu)勢的累積效果是明顯的。例2 :濕陶瓷制品——干燥過程開始時
如上例中所述，微波干燥裝置構造以朝向陶瓷制品傳播功率為100W的電磁輻射。由于氧化鋁制微波耦合蓋具有托盤組件中的上述介電常數(shù)，所以100W的功率的大約40%(50W)會被耦合到氧化鋁制微波耦合蓋。該50W的功率中的59% (50W* (I-T12) =29. 5W)直接耦合到陶瓷制品。然后通過類似分析，示出了如果沒有氧化鋁制微波耦合蓋，那么100W的功率只有25%直接耦合到陶瓷制品。因此有氧化鋁制微波耦合蓋時比沒有氧化鋁制微波耦合蓋時有大約4. 5%的優(yōu)勢。此外，與包括通過具有多個功率為100W的微波加熱器、大約需20分鐘干燥時間相比，該優(yōu)勢的累積效果是明顯的。參照如上所述兩個示例，微波耦合蓋增加了耦合到陶瓷制品的微波能量的百分比。所増加的耦合能量使得干燥時間更短，冷區(qū)的干燥效果更好，而不需要諸如傳統(tǒng)的干燥爐等其它干燥爐。參照流程圖13和圖I，現(xiàn)在將更詳細地描述使用圖I所示的示例性陶瓷制品生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)陶瓷制品112的方法。在陶瓷制品112從擠出物104被切割出后(框1310)，陶瓷制品112從第二承載系統(tǒng)114傳送到托盤體122，使得陶瓷制品112至少部分地由微波耦合蓋124所包繞(框1320)。微波耦合蓋124通過諸如手動地或機器人形式等合適的方法定位在托盤體122上。在微波耦合蓋被構造為諸如圖3A-3B所示的插入物224和托盤體222等定位在托盤內的微波耦合蓋插入物的實施例中，可以不必將微波蓋定位到所述托盤體上。在陶瓷制品112被包繞在托盤組件120內后，傳送系統(tǒng)130將托盤組件120朝向可以具有多個微波加熱器或微波加熱腔的微波干燥裝置132輸送(框1330)。在一個實施例中，托盤組件120被連續(xù)輸送通過微波干燥裝置132。然后，在框1340處，陶瓷制品112接收微波干燥裝置內的微波能量。在框1350中，如果陶瓷制品干燥率小于約40%，那么該處理進入路徑N以返回到框1340，使得陶瓷制品可以繼續(xù)接收微波能量。由于微波蓋124僅可以大約蓋住陶瓷制品112的上半部或下半部，所以陶瓷制品只有頂部或底部可以接收到由微波蓋124帶來的強化耦合的益處。由此,在框1350中，如果陶瓷制品的干燥率在大約40%到大約60%之間，那么該過程進入路徑Y到達框1360，在框1360中，陶瓷制品112可以繞陶瓷制品112的軸線旋轉180°，使得陶瓷制品112的前述未暴露部分現(xiàn)在可以暴露以接收由微波耦合蓋124帶來的強化耦合的益處。陶瓷制品112可以在微波干燥裝置132內于一段特定時間后旋轉，所述特定的時間基于這樣的歷史數(shù)據(jù)，即所述歷史數(shù)據(jù)表示某一特定類型的陶瓷制品處于微波干燥裝置132中直到其干燥率達到大約40%-60%之間所應需要的時間。在其它實施例中，陶瓷制品132的干燥度可以由傳感器(未示出)監(jiān)測。在微波耦合蓋124圍繞陶瓷制品112頂部的實施例中，可以首先通過將微波耦合蓋124從托盤體122分離以方便接近陶瓷制品112，從而旋轉所述陶瓷制品。然后，陶瓷制品112可旋轉，并且微波耦合蓋124再次放置于托盤體122上。陶瓷制品112的旋轉可以通過手動或機器人形式實現(xiàn)。在微波耦合蓋構造為微波耦合插入物(如圖3A-3C所示的插入物224)并從支撐表面下方圍繞所述陶瓷制品的實施例中，陶瓷制品112可以直接旋轉，而不要求去除所述微波耦合插入物。在框1360中，在旋轉之后，所述陶瓷材料可以遭受其它微波輻射，直到達到目標干燥度。在框1370處，在托盤組件120和包繞在托盤組件120中的陶瓷制品112離開微波干燥裝置132后，微波耦合蓋124可以從托盤組件120移除(或不移除)，并且陶瓷制品112可以從托盤體122中移除。該過程可以以手動或機器人形式實現(xiàn)。托盤體122和微波耦合蓋124可以被輸送回干燥過程的開始處(如由ー個或多個傳送系統(tǒng))，以如果在框1380處尚未到達擠出物104末端(路徑N)，則接收附加的濕陶瓷制品112 (框1395)，或者如果在框1380處已到達所述擠出物的端部(路徑Y)，則返回離線位置(框1390)?，F(xiàn)在描述具有各種構造的托盤組件和與之相關聯(lián)的生產(chǎn)陶瓷制品的方法的其它 實施例。實施例不限于本文所示及所描述的托盤組件構造，也可以使用其它變體和修改。圖4A-4C示出了微波耦合蓋構造為定位在托盤體322內并可操作以覆蓋陶瓷制品112的下半部的至少一部分的微波耦合插入物324的實施例。參考圖3A-3C，如上所述，微波率禹合插入物324可以與托盤體322是一體的,或者可從托盤體322移除。微波稱合插入物324的長度比圖3A-3C所示的微波耦合插入物的長度短。為使微波能量強化耦合達到最優(yōu)，微波耦合插入物324(或者本文中所示及所描述的實施例的頂部微波耦合蓋)的長度應當大于或等于λ g，其中，λ 8是在陶瓷制品112中傳播的微波輻射的波長。例如，如果在陶瓷制品中的微波輻射的波長是四英寸，那么微波耦合插入物324的長度應當大于或等于四英寸。如上所述，在一些實施例中，所示微波耦合插入物324的厚度在大約λ g/8到大約λ g/2之間，且間隙123大約為λ ノ10，以提供最優(yōu)微波耦合。將微波耦合插入物或微波耦合蓋的長度由等于陶瓷制品全長的長度減小，可以提供這樣的益處，即，減少了生產(chǎn)微波耦合插入物或微波耦合蓋所需的材料量，并且減少了微波耦合插入物或微波耦合蓋的總體重量?，F(xiàn)在參照5A-5C，其示出了具有兩個微波耦合插入物的托盤組件420。微波耦合插入物424 (即第一微波耦合插入物)可以覆蓋陶瓷制品112的第一部分，而另ー微波耦合插入物428 (即第二微波耦合插入物)可以圍繞所述陶瓷制品的第二部分。所示出的第一部分和第二部分接近于陶瓷制品112的第一端和第二端。然而，微波耦合插入物424、428可以覆蓋陶瓷制品112的其它部分。彼此可以是相同或不同的第一微波耦合插入物424和第ニ微波耦合插入物428的長度應當?shù)扔诨虼笥谌缟纤龅摩?g。圖6A-6C示出了具有微波耦合蓋524的托盤組件520從上部圍繞陶瓷制品112的實施例。微波耦合蓋524包括半圓筒形并且可操作以覆蓋陶瓷制品112的全部上半部。雖然所示微波耦合蓋524的半圓筒形與陶瓷制品112的外形基本相配，但是實施例并不限于此。微波耦合蓋524可通過直接接合托盤體122而被支撐，或者通過使用由例如聚碳酸酯或聚四氟こ烯等制成的可選擇微波穿透隔環(huán)(未示出)而間接被支撐。如上所述，圖6A-6C所示的微波耦合蓋524可從托盤體122移除，此時陶瓷制品112被旋轉并在干燥處理最后，陶瓷制品112從托盤體122移除。
現(xiàn)在參照圖7A-3C，托盤組件120的、覆蓋陶瓷制品112 —部分長度的微波耦合蓋124定位在托盤體122上。圖7A-7C示出了圖2C所示的實施例。圖7A-7C所示的微波耦合蓋124的長度比圖6A-6C所示的微波耦合蓋524的長度短。微波耦合蓋124可操作以圍繞陶瓷制品112的上半部的至少一部分。如上所述，參照圖4A-4C，微波耦合蓋124的長度應大于或等于λ 8以提供微波能量的最優(yōu)強化耦合。圖8A-8C示出了具有完全覆蓋陶瓷制品112全長的圓筒形微波耦合蓋624的示例性微波托盤組件620。在另ー實施例中，微波耦合蓋624可以僅完全圍繞陶瓷制品112的一部分。陶瓷材料112可以由支撐表面626直接支撐(圖8Α)，或者通過使用可選擇隔環(huán)627(圖8C)而被間接支撐。所示微波耦合蓋624的介電常數(shù)可以與上述微波耦合蓋的介電常數(shù)相同。由于陶瓷制品的上半部和下半部都由微波耦合蓋所圍繞，所以完全圍繞陶瓷制品的微波耦合蓋可以去除當陶瓷制品干燥率為大約40%-60%時旋轉所述陶瓷制品的步驟。為能夠減少材料和重量，并為了增加微波耦合蓋的繞陶瓷制品112的空氣流動，圖9A-9C所示的托盤組件720包括具有多個由如上所述的耦合材料制成的軸向延伸耦合帶728的微波耦合蓋724。耦合帶728可以安置成使得微波耦合蓋724完全圍繞至少部分的陶 瓷制品112。陶瓷制品112可以直接支撐在支撐表面726上(圖9Α)，或者通過使用可選擇隔環(huán)727 (圖9C)而被間接支撐。耦合帶728可以通過對微波輻射是可穿透的連接器(未示出)而被保持，以達到所需形狀的微波耦合蓋。當使用圖9A-9C所示的托盤組件720干燥的陶瓷制品的干燥率達到大約40%-60%吋，需要對陶瓷制品進行輕微的旋轉。該旋轉可以通過抓住該陶瓷制品的端部并進行輕微的旋轉或者通過輕微地旋轉微波耦合蓋724而達到。所述耦合帶也可以在覆蓋陶瓷制品的頂部或底部的實施例中使用?，F(xiàn)在參照圖10A-10C，其示出了具有構造為內部蓋824的微波耦合蓋和構造為外部蓋828的另ー耦合蓋的托盤組件820。所示連續(xù)蓋824、828由小于約λ。/10的間隙125隔開，以允許空氣流動并避免空氣在各耦合蓋824、828上冷凝。然而，內部蓋824和外部蓋828可以定位在托盤體122上使得內部蓋824和外部蓋828彼此接觸。如上所述，參照圖2A-2C，連續(xù)蓋824、828可以由托盤體122直接或間接地支撐。如上所述，參照圖2D，內部蓋824和外部蓋828可以由不同的耦合材料制成，或由具有不同孔隙率和介電性能的相似材料制成，并且可以被選擇以增強到陶瓷制品112中的微波能量耦合。圖11A-11C也示出了具有兩個微波耦合蓋的托盤組件920。微波耦合蓋924 (即第一微波耦合蓋)可以圍繞陶瓷制品112的第一部分，而另ー微波耦合蓋928 (即第二微波耦合蓋)可以圍繞所述陶瓷制品的第二部分。所示出的第一部分和第二部分接近于陶瓷制品112的第一端和第二端。然而，如上所述，參照圖5A-5C所示的微波耦合插入物424、428，微波耦合蓋924、928可以覆蓋陶瓷制品112的其它部分。彼此可以相同或不同的所述第一微波耦合蓋924和第二微波耦合蓋928的長度應當?shù)扔诨虼笥谌缟纤龅腁g。如上所述，第一微波耦合蓋924和第二微波耦合蓋928可以直接或間接地由托盤體122所支撐。本文所述的托盤組件和方法特別適用于干燥諸如陶瓷蜂窩結構等陶瓷制品。如本文使用的“干燥”涉及將陶瓷制品中的液體成分減少到目標干燥度值。本文所述的實施例可以通過使用有利于空氣和陶瓷制品之間阻抗匹配的ー個或多個微波耦合蓋而提供微波到陶瓷制品的強化耦合。實施例可以通過減少或消除陶瓷制品中的濕區(qū)和/或熱區(qū)的變形而提高干陶瓷材料的質量。另外，實施例可以減少陶瓷制品需要處在微波干燥裝置中的時間并減少完全干燥陶瓷制品或獲得目標干燥度所需要的微波能量。對本領域的普通技術人員明顯的是，可以在不偏離所要求保護的主題的精神和范圍的情況下，對本文中所述的實施例進行各種修改和變體。因而，如果這些修改和變體在所 附權利要求和其等同物的范圍之內，那么本說明書意在包含本文所述各種實施例的這些修改和變體。
權利要求
1.一種用于陶瓷制品的托盤組件，包括 托盤體，所述托盤體包括可操作以在微波干燥處理期間支撐所述陶瓷制品穿過微波干燥裝置的支撐表面；以及 微波耦合蓋，所述微波耦合蓋與所述托盤體相關聯(lián)使得在所述微波干燥處理期間，所述微波耦合蓋至少圍繞陶瓷制品的至少一部分，其中，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)使得在所述微波干燥處理期間，在具有所述微波耦合蓋的情況下比在沒有所述微波耦合蓋的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。
2.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在干， 所述托盤體還包括托盤體縱向軸線、垂直于所述托盤體縱向軸線的傳送器行進軸線和設置在所述托盤體的表面內的、平行于所述托盤體縱向軸線的通道； 所述通道構造成在所述微波干燥處理期間保持所述陶瓷制品，使得所述陶瓷制品的陶瓷制品縱向軸線基本平行于所述托盤體縱向軸線；以及 所述微波耦合蓋包括在所述微波干燥處理期間與所述陶瓷制品縱向軸線一致的耦合器縱向軸線。
3.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)大約等于“ 'R1D，其中，%是空氣的介電常數(shù)，eK2D是干陶瓷制品的介電常數(shù)。
4.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)的實部在5到10的范圍之內，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)的虛部小于或等于0.01。
5.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在干， 所述微波耦合蓋的長度大于約Xg，所述微波耦合蓋的厚度在大約Xg/8到大約入g/2之間，其中，、g是微波輻射在所述陶瓷制品中傳播時的波長，所述微波輻射由微波干燥裝置的ー個或多個微波源發(fā)射出來；以及 所述微波耦合蓋與所述陶瓷制品間隔的距離為大約入ノ10，其中，入。是微波輻射在空氣中傳播時的波長。
6.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合蓋包括ー個或多個以下物質氧化鋁、氧化鎂、尖晶石、氮化硅和氮化鋁。
7.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在干， 所述微波耦合蓋和所述托盤組件構造成使得在所述微波干燥處理期間所述微波耦合蓋完全圍繞所述陶瓷制品的至少一部分； 所述微波耦合蓋和所述托盤體構造成使得在所述微波干燥處理期間所述微波耦合蓋圍繞所述陶瓷制品的下半部的至少一部分；或者 所述微波耦合蓋和所述托盤體構造成使得在所述微波干燥處理期間所述微波耦合蓋圍繞所述陶瓷制品的上半部的至少一部分。
8.如權利要求I所述的托盤組件，其進ー步包括另ー微波耦合蓋，其特征在于，在所述微波干燥處理期間，所述微波耦合蓋圍繞所述陶瓷制品的第一部分，而所述另ー微波耦合蓋圍繞所述陶瓷制品的第二部分。
9.如權利要求I所述的托盤組件，其進ー步包括另ー微波耦合蓋，其特征在干， 所述另ー微波耦合蓋構造成外部蓋，而所述微波耦合蓋構造成內部蓋；所述外部蓋和所述內部蓋間隔的距離小于約AcZlO,其中，λ ^是微波輻射在空氣中傳播時的波長，所述微波輻射由微波干燥裝置的一個或多個微波源發(fā)射出來。
10.如權利要求I所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合蓋包括多個軸向延伸的率禹合帶。
11.一種用于陶瓷制品的托盤組件，所述托盤組件包括托盤體和微波耦合插入物，其中 所述托盤體包括可操作以支撐所述陶瓷制品的支撐表面； 所述微波耦合插入物定位于所述托盤體的所述支撐表面的下方，并圍繞所述陶瓷制品的至少一部分；以及 所述微波耦合插入物的介電常數(shù)使得在微波干燥處理期間，在具有所述微波耦合蓋的情況下比在沒有所述微波耦合蓋的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品。
12.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于， 所述托盤體還包括托盤體縱向軸線、垂直于所述托盤體縱向軸線的傳送器行進軸線和設置在所述托盤體的表面內的、平行于所述托盤體縱向軸線的通道，所述通道限定所述支撐表面； 所述通道構造成在所述微波干燥處理期間保持所述陶瓷制品，使得所述陶瓷制品的陶瓷制品縱向軸線基本平行于所述托盤體縱向軸線；以及 所述微波耦合插入物包括在所述微波干燥處理期間與所述陶瓷制品縱向軸線一致的耦合器縱向軸線。
13.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)大約等于￡°，其中，ε ^是空氣的介電常數(shù)，eK2D是干陶瓷制品的介電常數(shù)。
14.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合插入物的長度等于或大于約Xg，所述微波耦合蓋的厚度在大約λ/8到大約λ/2之間，其中，Xg是微波輻射在所述陶瓷制品中傳播時的波長，所述微波輻射由微波干燥裝置的一個或多個微波源發(fā)射出來。
15.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合插入物包括一個或多個以下物質氧化鋁、氧化鎂、尖晶石、氮化硅和氮化鋁。
16.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合插入物能夠從所述托盤組件移除。
17.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于，所述微波耦合插入物與所述托盤體是一體的。
18.如權利要求11所述的托盤組件，其特征在于，所述陶瓷制品由所述支撐表面間接支撐。
19.一種生產(chǎn)陶瓷制品的方法，包括 通過擠出器裝置擠出濕陶瓷材料； 切割擠出的所述濕陶瓷材料以形成陶瓷制品； 將所述陶瓷制品放置到托盤體上，所述托盤體與構造成覆蓋所述陶瓷制品的至少一部分的微波耦合蓋相關聯(lián)； 至少通過所述微波耦合蓋使所述陶瓷制品遭受微波輻射，其中，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)使得在具有所述微波耦合蓋的情況下比在沒有所述微波耦合蓋的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品； 當所述陶瓷制品達到目標干燥度時，將所述陶瓷制品從所述托盤體移除；以及 將所述托盤體和所述微波耦合蓋返回到所述擠出器裝置。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于， 所述托盤體還包括托盤體縱向軸線、垂直于所述托盤體縱向軸線的傳送器行進軸線和設置在所述托盤體的表面內的、平行于所述托盤體縱向軸線的通道； 將所述陶瓷制品放置到所述托盤體上進一步包括將所述陶瓷制品放置于所述通道上使得陶瓷制品縱向軸線基本平行于所述托盤體縱向軸線；以及 所述微波耦合蓋包括與所述陶瓷制品縱向軸線一致的耦合器縱向軸線。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述微波耦合蓋的介電常數(shù)大約等于氣0 7—·,其中，^是空氣的介電常數(shù)，eK2D是干陶瓷制品的介電常數(shù)。
22.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述微波耦合蓋圍繞所述陶瓷制品的第一半部的至少一部分，并且所述方法進一步包括 當所述陶瓷制品干燥率在40%到60%之間時，旋轉所述微波耦合蓋或所述陶瓷制品，使得所述微波耦合蓋圍繞所述陶瓷制品的第二半部的至少一部分；以及 使所述陶瓷制品連續(xù)遭受微波輻射，直到所述陶瓷制品達到所述目標干燥度。
23.如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述微波耦合蓋的長度大于約Xg，所述微波耦合蓋的厚度在大約λ/8到大約λ/2之間，其中，入8是微波輻射在所述陶瓷制品中傳播時的波長。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于生產(chǎn)陶瓷制品的托盤組件和方法。在一個實施例中，托盤組件(120)包括具有支撐表面(129)的、可操作以在微波干燥處理期間支撐陶瓷制品(112)穿過微波干燥裝置(132)的托盤體(122)和與所述托盤體(128)相關聯(lián)的微波耦合蓋(124)。在所述微波干燥處理期間，所述微波耦合蓋(124)覆蓋陶瓷制品(112)的至少一部分。微波耦合蓋(124)的介電常數(shù)使得在所述微波干燥處理期間，在具有所述微波耦合蓋(124)的情況下比在沒有所述微波耦合蓋(124)的情況下有較大百分比的微波能量耦合到所述陶瓷制品(112)。方法可包括當所述陶瓷制品干燥度在大約40%-60%之間時旋轉所述陶瓷制品。
文檔編號F26B15/14GK102859305SQ201180010933
公開日2013年1月2日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權日2010年2月25日
發(fā)明者J·A·弗爾德曼, J·喬治, N·帕拉莫諾瓦, M·D·塞莫爾 申請人:康寧股份有限公司