局部微波場、正負壓的干燥方法、裝置及打印頭、打印機制造方法及圖紙

一種局部微波場、正負壓的干燥方法、裝置及打印頭、打印機，屬于微波干燥、3D打印裝備領域，采用微波裝置波導管口局部微波場產生加熱作用，且管口處設置或不設置來自吹吸泵的正壓、負壓操作，在局部構成微波熱風、微波真空的聯合干燥方法及干燥裝置，干燥裝置與3D打印頭并聯，局部微波加熱與負壓促進固化過程中有機溶劑快速揮發，食品3D打印中食品材料中水分快速蒸發的干燥定形、以及水與淀粉、蛋白質熟化的熟化定形；或者吹出加熱/不加熱的氣體、保護氣體，起到氣體支撐作用下打印材料不流失地凝固或者形成保護氣簾、減輕打印材料氧化，本發明專利技術將局部化的微波與熱風或真空的聯合干燥技術與3D打印設備結合，節能、智能化且應用廣泛。智能化且應用廣泛。智能化且應用廣泛。

【技術實現步驟摘要】
局部微波場、正負壓的干燥方法、裝置及打印頭、打印機


[0001]本專利技術涉及波干燥、3D打印裝備
，尤其是一種局部微波場、正負壓的干燥方法、裝置及打印頭、打印機。

技術介紹

[0002]目前，食品等材料整體在微波爐諧振腔內的微波場，進行微波加熱是常用加熱手段，也有食品等材料整體在微波爐諧振腔內并在真空狀態下微波場，進行微波加熱的應用也不少，這些屬于整體材料的微波干燥或微波真空干燥。其中，家用微波爐是600
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900W的高功率，且爐腔結構設計利于微波諧振疊加放大的加熱作用，并有微波防護結構。
[0003]3D打印是點、線、面、體的逐步成形，3D打印存在不同的方式，它們的不同在于所用材料，以及材料的使用方式，其中直寫打印就是將漿料通過針管擠出，層層堆疊來構型，但當有不同粗細線條需求時，要更換不同粗細的針管，或者使用多噴頭切換。
[0004]從成型方式上看，最常見的是融化的打印材料快速凝固的凝固定形方式；如果打印材料是采用有機溶劑分散，則是有機溶劑快速揮發而固化的揮發定形方式。在食品3D打印中先加熱擠出頭中的打印材料、且在一定溫度下產生水與蛋白質、淀粉熟化反應后，再瞬時快速擠出而固化，即通過改變食品打印材料成分與特性方法進行固化定形的熟化定形方式。

技術實現思路

[0005]本申請人針對上述現有生產技術中的缺點，提供一種局部微波場、正負壓的干燥方法、裝置及打印頭、打印機，將局部化的微波與熱風或真空的聯合干燥技術與3D打印設備結合，節能、智能化且應用廣泛。
[0006]本專利技術所采用的技術方案如下：
[0007]一種局部微波場、正負壓的干燥裝置，干燥裝置包括微波裝置和/或正負壓操作裝置及裝配基板，所述微波裝置包括波導管、磁控管、高壓電源、微波傳輸線、功率控制器，正負壓操作裝置包括正負壓操作管、軟管、高速開關閥或流量閥、氣體加熱器、吹吸泵；
[0008]微波裝置中，所述波導管固定在磁控管上，波導管和磁控管之間有軟銅絲墊，磁控管固定在裝配基板上，正負壓操作裝置的正負壓操作管固定在裝配基板上；正負壓操作管與吹吸泵靠軟管連接，正負壓操作管與吹吸泵之間設有流量閥或高速開關閥，用于調節和控制流量，氣體加熱器設置在高速開關閥或流量閥之后；
[0009]所述波導管為聚焦波導管或調節波導管，所述聚焦波導管包含橫截面積不變的引導段和橫截面積逐漸變小的聚焦輸出段，導引段圓柱體或長方體的空腔、輸出段為圓錐體或四棱錐臺體的空腔；所述調節波導管為輸入大橫截面波導管、輸出小橫截面波導管，大橫截面波導管與小橫截面波導管垂直設置，大橫截面波導管一端是微波輸入端，大橫截面波導管另一端的端面位置可移動調節從而改變微波輸出特性。
[0010]作為上述技術方案的進一步改進：
[0011]所述波導管的輸出段與正負壓操作管同軸設置，所述波導管輸出段設置為內圈，正負壓操作管設置為波導管輸出段的外圈，正負壓操作管的輸出段的形狀尺寸是波導管的輸出段的放大。
[0012]所述波導管輸出段末端的管口為平面，波導管輸出段末端的管口平面與波導管輸出段中心線是垂直的或傾斜的，管口平面與波導管輸出段中心線垂直或傾斜的平面相截，形成的垂直平面管口、傾斜平面管口的形狀分別為圓形、矩形、橢圓形、四邊形；正負壓操作管輸出段末端的管口是平面的，正負壓操作管輸出段末端的管口平面與所述波導管的輸出段末端的管口平面是平行的或形成同一平面。
[0013]一種局部微波場、正負壓的干燥方法，微波裝置的波導管口處施加局部微波場、產生加熱作用，在管口處設置或不設置正負壓操作管、產生局部風吹正壓或抽吸負壓；正壓操作時有或沒有對吹出的氣體預先加熱處理，負壓操作時采用低真空度的抽吸；
[0014]在波導管口局部區域，形成微波作用、或熱氣流風作用、或真空作用，亦或微波與氣流風的聯合作用、或微波與熱氣流風的聯合作用，或微波與真空聯合作用的干燥效果。
[0015]作為上述技術方案的進一步改進：
[0016]干燥過程中，材料的加熱溫度采用寬視角紅外相機視覺分析測溫的非接觸方式；在局部采用微波的體加熱、熱風的面加熱過程中，干燥方法中的微波功率、氣體加熱功率均可調節或根據寬視角紅外相機視覺測溫分析動態控制；
[0017]正壓操作吹氣流量、負壓操作抽吸氣流量均是可調節的或根據寬視角紅外相機視覺測溫分析動態控制。
[0018]一種局部微波場、正負壓操作的打印頭，將干燥方法與打印擠出頭并聯組合形成打印頭，打印頭的具體結構為：包括供料部件、擠出管、裝配基板、寬視角紅外相機、微波裝置和/或正負壓操作裝置，寬視角紅外相機設置在打印空間視角全覆蓋的位置上，擠出管固定在供料部件上，供料部件固定在裝配基板上，擠出裝置的擠出管為圓柱或圓柱與圓錐組合體的空腔，擠出管的管口為平面、且平面垂直于擠出管輸出段的中心線，擠出管設置在波導管的輸出段內部或正負壓操作管內部，擠出管與微波裝置波導管的輸出段或正負壓操作管同軸設置；
[0019]波導管輸出段與正負壓操作管同軸設置狀態下，擠出管與微波裝置的波導管同軸設置、且設在波導管的內圈，正負壓操作管設在波導管的外圈；
[0020]僅含波導管加熱工作時，擠出管與微波裝置的波導管輸出段同軸設置、且設在波導管的內圈；
[0021]僅含正負壓操作管工作時，擠出管與正負壓操作管同軸設置、且設在正負壓操作管的內圈。
[0022]一種局部微波場、正負壓操作的打印頭的打印機，采用數控X、Y軸移動平臺與Z軸移動打印頭結合的3D打印方式，但數控X、Y軸移動平臺與微波干燥打印室分處二部分空間，帶有磁吸門的全封閉加熱打印部，內腔是微波干燥打印室，Z軸移動的打印頭在加熱打印部中心位置上下移動，未封閉的平動驅動部內腔設置有X、Y軸移動平臺；
[0023]加熱打印部、平動驅動部之間采用微波屏蔽結構，Z軸移動的打印頭與加熱打印部之間也采用微波屏蔽結構，以及磁吸門上的鋼化玻璃門板前端設置的防微波泄露結構；
[0024]打印擠出材料是在長柄物料托板凝固或固化而成形，數控X、Y軸移動平臺驅動長
柄物料托板的X、Y軸移動，升降移動件驅動打印頭相對于長柄物料托板的Z軸移動；其中，長柄物料托板材料為非金屬材料，選擇玻璃、陶瓷、塑料。
[0025]作為上述技術方案的進一步改進：
[0026]加熱打印部、平動驅動部之間的微波屏蔽結構，采用細長方孔支撐板進行分割，移動微波擋板靠沉頭螺釘固定在窄U形板前端面上、隨X、Y軸移動平臺上窄U形板在X軸方向直線移動，并全覆蓋地封閉細長方孔支撐板上的細長方孔，移動微波擋板與細長方孔支撐板的重疊處長度越大微波屏蔽效果越好，且上下二根較長的封波導槽，用于移動微波擋板的導向，也具有微波屏蔽作用，并且移動微波擋板與細長方孔支撐板接觸面上加工了矩形孔外圍二至四個矩形環狀微波反射槽和遠離矩形孔處縱橫密布交叉狀的多條直線微波反射槽；細長方孔支撐板上細長方孔的長度尺寸滿足X軸左右直線移動行程需要、高度尺寸與長柄物料托板的厚度尺寸間隙配合關系；長柄物料托本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種局部微波場、正負壓的干燥裝置，其特征在于：干燥裝置(1)包括微波裝置(100)和/或正負壓操作裝置(200)及裝配基板(300)，所述微波裝置(100)包括波導管、磁控管(1003)、高壓電源(1004)、微波傳輸線、功率控制器(1006)，正負壓操作裝置(200)包括正負壓操作管(2001)、軟管、高速開關閥(2002)或流量閥(2003)、氣體加熱器(2004)、吹吸泵(2005)；微波裝置(100)中，所述波導管固定在磁控管(1003)上，波導管和磁控管(1003)之間有軟銅絲墊，磁控管(1003)固定在裝配基板(300)上，正負壓操作裝置(200)的正負壓操作管(2001)固定在裝配基板(300)上；正負壓操作管(2001)與吹吸泵(2005)靠軟管連接，正負壓操作管(2001)與吹吸泵(2005)之間設有流量閥(2003)或高速開關閥(2002)，用于調節和控制流量，氣體加熱器(2004)設置在高速開關閥(2002)或流量閥(2003)之后；所述波導管為聚焦波導管(1001)或調節波導管(1002)，所述聚焦波導管(1001)包含橫截面積不變的引導段和橫截面積逐漸變小的聚焦輸出段，導引段圓柱體或長方體的空腔、輸出段為圓錐體或四棱錐臺體的空腔；所述調節波導管(1002)為輸入大橫截面波導管、輸出小橫截面波導管，大橫截面波導管與小橫截面波導管垂直設置，大橫截面波導管一端是微波輸入端，大橫截面波導管另一端的端面位置可移動調節從而改變微波輸出特性。2.如權利要求1所述的局部微波場、正負壓的干燥裝置，其特征在于：所述波導管的輸出段與正負壓操作管(2001)同軸設置，所述波導管輸出段設置為內圈，正負壓操作管(2001)設置為波導管輸出段的外圈，正負壓操作管(2001)的輸出段的形狀尺寸是波導管的輸出段的放大。3.如權利要求1或2所述的局部微波場、正負壓的干燥裝置，其特征在于：所述波導管輸出段末端的管口為平面，波導管輸出段末端的管口平面與波導管輸出段中心線是垂直的或傾斜的，管口平面與波導管輸出段中心線垂直或傾斜的平面相截，形成的垂直平面管口、傾斜平面管口的形狀分別為圓形、矩形、橢圓形、四邊形；正負壓操作管(2001)輸出段末端的管口是平面的，正負壓操作管(2001)輸出段末端的管口平面與所述波導管的輸出段末端的管口平面是平行的或形成同一平面。4.一種局部微波場、正負壓的干燥方法，其特征在于：微波裝置(100)的波導管口處施加局部微波場、產生加熱作用，在管口處設置或不設置正負壓操作管(2001)、產生局部風吹正壓或抽吸負壓；正壓操作時有或沒有對吹出的氣體預先加熱處理，負壓操作時采用低真空度的抽吸；在波導管口局部區域，形成微波作用、或熱氣流風作用、或真空作用，亦或微波與氣流風的聯合作用、或微波與熱氣流風的聯合作用，或微波與真空聯合作用的干燥效果。5.如權利要求4所述的局部微波場、正負壓的干燥方法，其特征在于：干燥過程中，材料的加熱溫度采用寬視角紅外相機(400)視覺分析測溫的非接觸方式；在局部采用微波的體加熱、熱風的面加熱過程中，干燥方法中的微波功率、氣體加熱功率均可調節或根據寬視角紅外相機(400)視覺測溫分析動態控制；正壓操作吹氣流量、負壓操作抽吸氣流量均是可調節的或根據寬視角紅外相機(400)視覺測溫分析動態控制。6.一種局部微波場、正負壓操作的打印頭，其特征在于：將干燥方法與打印擠出頭并聯組合形成打印頭(2)，打印頭(2)的具體結構為：包括供料部件(500)、擠出管(600)、裝配基
板(300)、寬視角紅外相機(400)、微波裝置(100)和/或正負壓操作裝置(200)，寬視角紅外相機(400)設置在打印空間視角全覆蓋的位置上，擠出管(600)固定在供料部件(500)上，供料部件(500)固定在裝配基板(300)上，擠出裝置的擠出管(600)為圓柱或圓柱與圓錐組合體的空腔，擠出管(600)的管口為平面、且平面垂直于擠出管(600)輸出段的中心線，擠出管(600)設置在波導管的輸出段內部或正負壓操作管(2001)內部，擠出管(600)與微波裝置(100)波導管的輸出段或正負壓操作管(2001)同軸設置；波導管輸出段與正負壓操作管(2001)同軸設置狀態下，擠出管(600)與微波裝置(100)的波導管同軸設置、且設在波導管的內圈，正負壓操作管(2001)設在波導管的外圈；僅含波導管加熱工作時，擠出管(600)與微波裝置(100)的波導管輸出段同軸設置、且設在波導管的內圈；僅含正負壓操作管(2001)工作時，擠出管(600)與正負壓操作管(2001)同軸設置、且設在正負壓操作管(2001)的內圈。7.一種局部微波場、正負壓操作的打印頭的打印機，其特征在于：采用數控X、Y軸移動平臺與Z軸移動打印頭結合的3D打印方式，但數控X、Y軸移動平臺與微波干燥打印室分處二部分空間，帶有磁吸門的全封閉加熱打印部，內腔是微波干燥打印室，Z軸移動的打印頭在加熱打印部中心位置上下移動，未封閉的平動驅動部內腔設置有X、Y軸移動平臺；加熱打印部、平動驅動部之間采用微波屏蔽結構，Z軸移動的打印頭與加熱打印部之間也采用微波屏蔽結構，以及磁吸門上的鋼化玻璃門板(28)前端設置的防微波泄露結構；打印擠出材料是在長柄物料托板(4)凝固或固化而成形，數控X、Y軸移動平臺驅動長柄物料托板(4)的X、Y軸移動，升降移動件(23)驅動打印頭(2)相對于長柄物料托板(4)的Z軸移動；其中，長柄物料托板(4)材料為非金屬材料，選擇玻璃、陶瓷、塑料。8.如權利要求7所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：章軍，呂兵，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：