способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления
Классы МПК: | B29B13/02 нагревом B29C35/08 волновой энергией или облучением частицами B29C45/03 устройства для инжекционного формования B29C71/04 волновой энергией или облучением частицами |
Автор(ы): | Жак Гуттебесси[FR], Алан Жермэн[FR] |
Патентообладатель(и): | Компани Женераль дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко. (FR) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-02-28 публикация патента:
20.01.1996 |
Использование: для нагревания или расплавления органических продуктов в металлических емкостях. Сущность изобретения: в способе расплавления органического продукта с помощью микроволн, при котором осуществляют подвод микроволн к корпусу с твердым органическим продуктом, микроволны направляют так, чтобы электромагнитное поле обеспечило непосредственный контакт волн с верхней свободной поверхностью твердого продукта для образования в процессе плавления жидкого слоя. Затем получают частицы твердого продукта, находящегося в контакте с жидкой частью, путем эрозии и перемещают зону эрозии с перемешиванием в нижнюю часть емкости , а подвод электромагнитного поля к свободной поверхности продукта продолжают по меньшей мере в течение части времени плавления, после чего опорожняют корпус. 2 с. и. 9 з. п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Способ расплавления органического продукта с помощью микроволн, при котором осуществляют подвод микроволн по меньшей мере через один волновод к корпусу с твердым органическим продуктом, отличающийся тем, что микроволны направляют так, чтобы электромагнитное поле обеспечило непосредственный контакт волн с верхней свободной поверхностью твердого продукта для образования в процессе плавления жидкого слоя, затем получают частицы твердого продукта, находящегося в контакте с жидкой частью, путем эрозии и перемещают зону эрозии с перемешиванием в нижнюю часть емкости, а подвод электромагнитного к свободной поверхности продукта по меньшей мере в течение части времени плавления, после чего опорожняют корпус. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют температуру верхней части жидкого слоя и регулируют микроволновое излучение в функции этой температуры. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что регулируют процессы эрозии и перемешивания в зависимости от этой температуры. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что регулируют скорость продвижения зон и перемешивания в нижнюю часть корпуса с зависимости от этой температуры. 5. Устройство для расплавления органического продукта с помощью микроволн, содержащее металлический корпус с продуктом, по меньшей мере один волновод для создания микроволн, средства для крепления волновода к корпусу, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат на осуществление процесса плавления и сохранения качества продукта, корпус снабжен средством для эродирования нерасплавленной части продукта, находящейся в контакте с жидкой частью, для получения частиц твердого продукта в виде суспензии, средствами для перемешивания суспензии, средствами для обеспечения перемещения средств эродирования и перемешивания к нижней части корпуса и средствами для извлечения продукта из корпуса. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство для эродирования нерасплавленной части продукта выполнено в виде размещенной на оси и выполненной с возможностью вращения и перемещения головки с лопастями и зубцами. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено средствами, обеспечивающими измерение температуры в верхней части жидкого слоя. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что средство для измерения температуры выполнено в виде металлической трубки с термометрическим зондом, расположенным в ней. 9. Устройство по пп.7 и 8, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для обеспечения регулирования микроволнового излучения в зависимости от функции этой температуры. 10. Устройство по пп.5 и 7, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для обеспечения регулирования процессов эрозии и перемешивания в зависимости от этой температуры. 11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для обеспечения регулирования скорости продвижения зон эрозии и перемешивания в нижнюю часть корпуса в зависимости от этой температуры.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к устройствам и способам использования микроволн для плавления органических продуктов. Микроволновые печи хорошо известны. Они состоят из металлического корпуса и источника микроволн, называемого иногда магнетроном. В корпусе располагают продукт, который хотят нагреть или расплавить, причем этот продукт помещают в непроводящую диэлектрическую емкость; использование металлических емкостей, вводимых в металлический корпус, невозможно. Промышленность, использующая органические материалы, в частности промышленность пластических материалов, требует часто плавления органических продуктов, упакованных в металлические емкости. С таким случаем мы встречаемся в технологии производства полиуретана. В этом случае приходится полимеризировать предполимеры, которые поставляются в твердой форме в металлических бочках. Тогда необходимо подогревать эти продукты для их расплавления, но такой нагрев должен выполняться с осторожностью, поскольку, если температура предполимеров превысит заданное значение, например 75оС, в течение слишком большого промежутка времени, имеет место разложение этих продуктов с образованием аллофанатов. Поэтому подогрев должен происходить постепенно и ограниченно. Можно организовать подогрев в камере подогрева, но время нагрева слишком велико, например порядка 72 ч, для бочки в 200 л. С другой стороны, расход энергии слишком высок. Известны способ и устройство для расплавления органического продукта с помощью микроволн, при которых осуществляют подвод микроволн по меньшей мере через один волновод [1]Технический результат, полученный от использования изобретения, заключается в том, что плавление осуществляется очень быстро, возможно плавление в упаковке, обеспечивается снижение энергозатрат, плавление осуществляется без значительного разрушения материала. Технический результат достигается тем, что в способе расплавления органического продукта с помощью микроволн, при котором осуществляют подвод микроволн по меньшей мере через один волновод к корпусу с твердым органическим продуктом, микроволны направляют так, чтобы электромагнитное поле обеспечило непосредственный контакт волн с верхней свободной поверхностью твердого продукта для образования в процессе плавления жидкого слоя, затем получают частицы твердого продукта, находящегося в контакте с жидкой частью, путем эрозии и перемещают зону эрозии с перемешиванием в нижнюю часть емкости, а подвод электромагнитного поля к свободной поверхности продукта продолжают по меньшей мере в течение части времени плавления, после чего опорожняют корпус. Кроме того, измеряют температуру верхней части жидкого слоя и регулируют микроволновое излучение в функции этой температуры; регулируют процессы эрозии и перемешивания в зависимости от этой температуры; регулируют скорость продвижения зон эрозии и перемешивания в нижнюю часть корпуса в зависимости от этой температуры. Способ осуществляется в устройстве для расплавления органического продукта с помощью микроволн, содержащем металлический корпус с продуктом, по меньшей мере один волновод для создания микроволн, средства для крепления волновода к корпусу, корпус снабжен средством для эродирования нерасплавленной части продукта, находящейся в контакте с жидкой частью, для получения частиц жидкого продукта в виде суспензии, средствами для перемешивания суспензии, средствами для обеспечения перемещения средств эродирования и перемешивания к нижней части корпуса и средствами для извлечения продукта из корпуса. Кроме того, средство для эродирования нерасплавленной части продукта выполнено в виде размещенной на оси и выполненной с возможностью вращения и перемещения головки с лопастями и зубцами; оно снабжено средствами, обеспечивающими измерение температуры в верхней части жидкого слоя; средство для измерения температуры выполнено в виде металлической трубки с термометрическим зондом, расположенным в ней; снабжено средствами для обеспечения регулирования микроволнового излучения в зависимости от функции этой температуры; снабжено средствами для обеспечения регулирования процессов эрозии и перемешивания в зависимости от этой температуры; снабжено средствами для обеспечения регулирования скорости продвижения зон эрозии и перемешивания в нижнюю часть корпуса в зависимости от этой температуры. На фиг. 1 показано устройство, имеющее эрозионную головку, вертикальное сечение; на фиг. 2 вид сверху эрозионная головка устройства на фиг. 1 головка имеет лопасти; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3. Устройство 1 (на фиг. 1) имеет плиту 2, на которой устанавливается корпус 3, который является металлической бочкой. Корпус 3 содержит органический продукт 4, который первоначально находится в твердом состоянии. От каждого из двух генераторов 5 микроволн идет волновод 6. Частоты микроволн меняются в диапазоне 875-2450 МГц. Два волновода закрепляются на крышке 7, которая согласована с верхней частью 8 корпуса 3, причем первоначальная крышка корпуса 3 была предварительно снята. Корпус 3 служит для упаковки продукта 4, который затвердел в своей массе в корпусе 3, образуя единый твердый блок. Крышка 7 и волноводы 6 могут быть выполнены, например, из неокисляющейся стали. Микроволны направляются волноводами 6 так, чтобы электромагнитное поле этих микроволн вступало в непосредственный контакт со свободной поверхностью 9 продукта 4, находящегося первоначально в твердом состоянии. Это поле вызывает плавление верхней части 10 продукта 4, который образует верхний жидкий слой 11. Устройство 1 имеет устройство 12 для эродирования продукта 4. Устройство 12 имеет эрозионную головку 13, связанную с вертикальным валом 14. Вертикальная ось хх" вала 14 совпадает с осью корпуса 3. Двигатель 15 приводит вал 14 во вращение вокруг оси хх", а вал 14 приводит головку 13 во вращение вокруг оси хх". Головка 13 (фиг. 2) диаметром D имеет коническую деталь 16, конусность которой обращена вверх. На конической детали 16 закреплены три идентичные лопасти 17, выполненные из пластин. Каждая лопасть 17 (фиг. 3) имеет форму пластины, верхняя часть 18 которой, соединенная с деталью 16, имеет вертикальную ориентацию. Средние плоскости 19 верхних частей 18, показанные пунктиром на фиг. 2, дают усредненную ориентацию соответствующих лопастей 17 и проходят через ось xx", схематизированную точкой х на фиг. 2. Две последующие вертикальные плоскости 19 образуют угол
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052001/945.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052018/946.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052018/946.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052018/946.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052001/945.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052019/947.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052018/946.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052019/947.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052018/946.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052019/947.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052019/947.gif)
возможно использование непосредственно металлического корпуса 3, применяемого для упаковки продукта 4, причем плавление выполняется непосредственно в металлической упаковке продукта; плавление выполняется быстро; расход энергии мал и можно модулировать использование микроволн, например, останавливая путем прерывания излучение этих микроволн, откуда большая гибкость в применении, причем эта модуляция может быть распространена и на само перемешивание, т. е. на весь процесс плавления; плавление обеспечивается без значительного разрушения материала, поскольку эрозия и перемешивание взвеси обеспечивают хорошее распределение тепла, хотя соединение с электромагнитным полем оказывается более высоким для жидкости, чем для твердого тела. П р и м е р 1. Устройство используется для расплавления 200 л предполимера полиэфира Т D I типа NOURYTHANl А9 фирмы АКZO. Этот продукт предназначен для изготовления полиуретанов. Характеристики устройства и генераторов: источник микроволн: частота 2450 МГц; мощность каждого источника 1200 Вт. Эрозионное устройство: мощность двигателя 1100 Вт; диаметр D головки 13 350 мм; угол
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052018/946.gif)
![способ расплавления органического продукта с помощью микроволн и устройство для его осуществления, патент № 2052352](/images/patents/420/2052019/947.gif)
Плавление выполняется путем работы в режиме прерываний источников для предотвращения того, чтобы температура продукта превышала 72оС. Скорость вращения головки меняется от 80 до 195 об/мин, а скорость вертикального перемещения головки составляет 11 см/ч. Полное плавление выполняется за 7,4 ч. Полная использованная энергия составляет 30,14 кВт/ч; т.е. 4000 Вт полезных в течение 5,5 ч для источников 5 и 1100 Вт полезных в течение 7,4 ч для устройства 12. В течение плавления температура продукта 4 превышает 40оС и ниже 72оС. Коэффициент NCO в продукте в конце плавления составляет 4,05% относительное изменение коэффициента NCO, обусловленное операцией плавления, составляет приблизительно 4,5%
П р и м е р 2. По известной технологии расплавляют 200 л того же продукта, что и в примере 1, упакованного таким же образом в металлическую бочку. Плавление выполняется в камере подогрева горячим воздухом. Операция плавления длится 72 ч при расходе энергии 350 кВт/ч. Это плавление нагреванием дает относительное изменение коэффициента NCO в 3,2%
Изобретение позволяет получить значительный выигрыш во времени и энергии для плавления практически без потерь продукта по отношению к известным способам плавления.
Класс B29C35/08 волновой энергией или облучением частицами
Класс B29C45/03 устройства для инжекционного формования
Класс B29C71/04 волновой энергией или облучением частицами