專利名稱:蒸氣箱的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于以蒸汽做為傳熱導(dǎo)介質(zhì)來將被加工產(chǎn)品予以加熱的蒸汽箱。
蒸汽箱系統(tǒng)已經(jīng)有了很大發(fā)展，該系統(tǒng)利用蒸汽做為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，并利用蒸汽的熱能來將需加工的產(chǎn)品進(jìn)行加熱。例如，這些系統(tǒng)中的一種使用了一般稱做蒸汽回流箱的蒸汽箱，在該箱內(nèi)，將電子元件安裝在印刷線路板的焊接型模上，使印刷線路板經(jīng)過蒸汽相，以加熱和熔化焊料，從而用蒸汽相焊接將電子元件焊接在印刷線路板上。還有其它的系統(tǒng)，也使用蒸汽箱來加熱，以使樹脂類材料固化，還可使用蒸汽箱來完成無焊劑的焊料熔化涂敷在印刷線路板上。
幾種已知型式的蒸汽箱將在下面概略地予以說明。其中的一種是具有蒸汽發(fā)生裝置，該裝置與蒸汽箱分開設(shè)置，用于產(chǎn)生蒸汽，通過其上部的開口將蒸汽引入蒸汽箱。在蒸汽箱的側(cè)墻上開有進(jìn)入口和排出口。輸送帶或輸送裝置將被加工的產(chǎn)品輸送到蒸汽箱內(nèi)，然后將產(chǎn)品用在其四周的蒸汽將其加熱，加熱后，將產(chǎn)品輸送到蒸汽箱的外面去。這種蒸汽箱，適合于采用比空氣的比重大的蒸汽，目前已在使用中。
當(dāng)用蒸汽將產(chǎn)品加熱時(shí)，需將產(chǎn)品用充分多的蒸汽包圍起來，實(shí)質(zhì)上是為了避免產(chǎn)品質(zhì)量的降低，要求在盡量短的加熱時(shí)間中，將大量的熱能傳到產(chǎn)品上，以完成此工序。就此一點(diǎn)來說，希望采用飽和蒸汽來包圍該產(chǎn)品。
上述型式的蒸汽箱具有一些缺點(diǎn)，即所形成環(huán)繞產(chǎn)品的蒸汽相，由于蒸汽的擴(kuò)散和由于蒸汽的局部擾動(dòng)而使空氣進(jìn)入蒸汽中，從而妨礙了飽和蒸汽的形成。已經(jīng)證實(shí)，如果進(jìn)入水蒸汽中的空氣達(dá)到水蒸汽的2%時(shí)，則該未飽和的水蒸汽向被加工產(chǎn)品加熱的熱傳導(dǎo)速度低于飽和蒸汽的熱傳導(dǎo)速度約為30-50%。由于上述的情況，即包圍著產(chǎn)品的蒸汽相是未飽和的蒸汽，所以這種類型的蒸汽箱存在著許多問題。尤其是熱傳導(dǎo)速度低，妨礙了產(chǎn)品的溫度上升到觀定的溫度。如果繼續(xù)加熱直到產(chǎn)品的溫度上升到規(guī)定的要求，則加熱的時(shí)間太長，以致不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這是不允許的。特別討厭的是空氣附著在產(chǎn)品下面，致使產(chǎn)品溫度的上升甚為困難。
還有另一種型式的蒸汽箱，它的蒸汽發(fā)生裝置位于蒸汽箱之內(nèi)。該種型式的蒸汽箱在“電子封裝生產(chǎn)”雜志(“ELECTRONIC PACKAGING and PRODUCTION”)1982年11月號(hào)中曾以題為“連續(xù)式蒸汽相焊接”(“In-Line Vapot phase S ldgting”)發(fā)表過。在該蒸汽箱中，儲(chǔ)存于蒸汽箱下部的液體用加熱器來加熱以產(chǎn)生蒸汽，將被加工的產(chǎn)品包圍，以將產(chǎn)品加熱。但這種型式的蒸汽箱同樣需要具有開口，以將產(chǎn)品送入和送出該箱，且蒸汽有可能從開口處流出于蒸汽箱之外。因此，為了形成和保持圍繞著該產(chǎn)品的飽和蒸汽箱，致使產(chǎn)生飽和蒸汽所需的熱量大大地超過了加熱產(chǎn)品所需的熱量，因此，采用此系統(tǒng)是不經(jīng)濟(jì)的。
如上所述，是關(guān)于用蒸汽加熱產(chǎn)品中，蒸汽箱所存在的問題。關(guān)于用蒸汽來加熱產(chǎn)品存在的另一個(gè)問題是如何將使用過的蒸汽進(jìn)行回收。如上所述的在蒸汽箱中的蒸汽，在所施加的溫度和壓力下其分子量約為820克/摩爾，因此與空氣相比，其比重大約為空氣的20倍。這樣的熱傳導(dǎo)介質(zhì)是很貴的，因此在實(shí)際中，通常采用一個(gè)回收裝置來回收使用過的蒸汽以便重復(fù)使用。
廣泛使用的用來回收用過蒸汽的回收裝置，包括有冷凝器，該冷凝器位于蒸汽箱的進(jìn)入和排出通道的下方，用來將流出蒸汽箱的蒸汽予以冷凝。冷凝器內(nèi)部裝有用來冷卻該蒸汽成凝結(jié)液的冷卻管，并有將凝結(jié)液送回至蒸汽箱下部所用的連接管。
被引入冷凝器的蒸汽經(jīng)冷凝器上部進(jìn)入，首先與冷凝器上部的冷凝管相遇，然后由于其本身的重量而落下，因此它陸續(xù)與冷卻管相接觸，直到達(dá)冷凝器的底部為止。當(dāng)蒸汽在冷凝器中作如上所述的降落時(shí)，它被冷卻并變換成凝結(jié)液，該凝結(jié)液集匯于冷凝器的底部。此時(shí)，蒸汽或冷凝液的溫度分布情況是在冷凝器上部的溫度高，在冷凝器下部的溫度低。就是說集結(jié)于冷凝器上部的蒸汽，其密度高，而冷凝器下部的蒸汽其密度低。因些，靠近冷凝器上部的蒸汽的溫度高并聚集于該處，所以蒸汽的回收效率低。還有，在冷凝液從冷凝器上部的冷凝管逐步降落至冷凝器下部的過程中，凝結(jié)液的溫度也是逐步下降的，而且開始時(shí)固定于溫度為215℃的凝結(jié)液，當(dāng)其達(dá)到冷凝器的底部時(shí)，其溫度有時(shí)會(huì)因冷卻而降至與冷卻管中冷卻水溫度相近。因此，產(chǎn)生的冷凝通過連接管被送回至蒸汽箱的底部進(jìn)行再蒸發(fā)。冷凝液的再蒸發(fā)不僅需要由加熱器產(chǎn)生的顯熱以將液體加熱達(dá)到其沸點(diǎn)，也還需要潛熱以將在沸點(diǎn)的液體汽化成蒸汽。換句話說，由冷凝器所冷凝過的冷凝結(jié)液需要由加熱器供給顯熱來將其加熱至沸點(diǎn)，因此，這一部分由加熱器所供給的熱量是浪費(fèi)的。
這種型式的蒸汽箱存在的另一個(gè)問題是當(dāng)在蒸汽箱中已加工完畢的產(chǎn)品從蒸汽箱中經(jīng)排出通道輸送至箱外時(shí)，如果產(chǎn)品的溫度降至位于排出通道中蒸汽的露點(diǎn)溫度以下時(shí)，則蒸汽將在產(chǎn)品的表面上結(jié)霜，使昂貴的液體排出箱外而不能回收。
本發(fā)明的目的是提出一種蒸汽箱，該蒸汽箱可消除上述先有技術(shù)中存在的問題。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種蒸汽箱，該蒸汽箱可經(jīng)濟(jì)地供給足夠的飽和蒸汽，以蒸汽相來加工產(chǎn)品。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提出一個(gè)加工產(chǎn)品用的蒸汽箱，加工方式為將產(chǎn)品暴露在蒸汽中，用蒸汽加熱產(chǎn)品。該蒸汽箱包括有一個(gè)位于蒸汽箱下部并充有蒸汽的蒸汽室，一個(gè)用加熱法來加工該產(chǎn)品的加熱室，和一個(gè)將蒸汽室和加熱室隔開所用的隔板，隔板上有孔口，用來將蒸汽室中的蒸汽，經(jīng)此孔口從蒸汽箱的底部向上噴射至位于加熱室中的產(chǎn)品上。
另一個(gè)目的是提出一個(gè)如上所述型式的蒸汽箱，它能供給足夠的蒸汽來加工長寬和/或高尺寸相當(dāng)大的產(chǎn)品。
為了達(dá)到上述的目的，采用將產(chǎn)品用蒸汽加熱的方法來加工該產(chǎn)品，所用的蒸汽箱，除了包括有下部蒸汽室之外，還包括有位于蒸汽箱上部的第二個(gè)蒸汽室，和第二個(gè)隔墻，用來將第二個(gè)蒸汽室和加熱室隔離開，在第二個(gè)隔墻上具有孔口，用來將第二個(gè)蒸汽室中的蒸汽通過該孔口，從箱的上部向加熱室噴射出來，因此，蒸汽可從上和下來噴射至被加工的產(chǎn)品上。
還有另一個(gè)目的，就是能噴射與空氣相比是高比重的蒸汽，隔墻孔口和下隔墻孔口而噴射至加熱室中的蒸汽大體上相等。
為了達(dá)到此目的，通過將產(chǎn)品用蒸汽加熱的方法來加工該產(chǎn)品時(shí)，所用的蒸汽箱具有上和下隔墻，其構(gòu)造可以是上隔墻上各孔口的平均面積大于下隔墻上各孔口的平均面積。在上隔墻上位于中央處的各孔口的面積較位于該上隔墻邊緣處各孔口的面積為大，因此經(jīng)過上隔墻上各孔口噴射出的蒸汽量可大體上相等。
還有另一個(gè)目的，即如上述的蒸汽箱還能按被加工產(chǎn)品的尺寸大小來控制經(jīng)上下隔墻的各孔口所噴射出的蒸汽量。
為了達(dá)到上述目的，通過將產(chǎn)品暴露于蒸汽的辦法來加工該產(chǎn)品時(shí)，所用的蒸汽箱具有上下隔墻，該箱的構(gòu)造為，下隔墻與可調(diào)節(jié)的排放裝置一起，形成一個(gè)工作部件，當(dāng)排放裝置開啟時(shí)，蒸汽主要經(jīng)過位于下隔墻上的孔口噴射出，當(dāng)排放裝置關(guān)閉時(shí)，則蒸汽既通過下隔墻上的孔口又通過上隔墻上的孔口噴射出。
還有另一目的，既如上所述的蒸汽箱還能回收已使用過的蒸汽，蒸汽回收效率較高，熱能損失最低。
為了完成上述目的，通過將產(chǎn)品用蒸汽加熱的辦法來加工該產(chǎn)品時(shí)，所用的蒸汽箱還包括有位于通道(通過該通道，將產(chǎn)品輸送進(jìn)和輸送出蒸汽箱)下面的回收裝置，它是用來回收高比重(與空氣相比)蒸汽的，方法是用一組冷卻管來將蒸汽冷卻。回收裝置包括有位于蒸汽箱附近的第一空間，用來使流出于蒸汽箱之外的蒸汽再向下流動(dòng)，和一個(gè)位于其底部附近的第二空間，用來將流向下方的蒸汽收集在一起，所說的一組冷卻管位于第二空間的上方，用于冷卻該蒸汽。蒸汽箱可包括有回收裝置，用于回收高比重的蒸汽(與空氣比重相比)，該回收裝置位于通道的下面(通過該通道將產(chǎn)品輸送進(jìn)和輸送出蒸汽箱)。所說的回收裝置包括有一蒸汽盒用于使流到蒸汽箱外的蒸汽由于本身的重量而落下，并將其收集在盒中，將空氣從蒸汽中分離出來;還包括有一加速蒸汽流動(dòng)的裝置，用于將收集到蒸汽盒中的蒸汽通過一連接管送回至蒸汽箱中。
還有另一目的，即如上所述的蒸汽箱還能防止蒸汽從蒸汽箱中溢出。
為了完成上述的任務(wù)，通過將產(chǎn)品采用蒸汽加熱的辦法來加工該產(chǎn)品時(shí)，所用的蒸汽箱還可以包括有一大體上呈水平位置的第一通道，并具有進(jìn)入和送出口，用于將產(chǎn)品送入到蒸汽箱中，和將產(chǎn)品送出到蒸汽箱之外;有從第一通道的上部分支出來的第二通道并從這里傾斜向上至蒸汽箱;和空氣供給裝置，使空氣從第一通道流向第二通道，以防止蒸汽箱中的蒸汽流入第一通道中。
圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的蒸汽箱的垂直剖面簡(jiǎn)圖;
圖2所示為噴射方式簡(jiǎn)圖，圖中示出了蒸汽被噴射通過隔板上的孔口進(jìn)入如圖1中所示的蒸汽箱中的加工區(qū)域的情況;
圖3所示為另一實(shí)施方案中的蒸汽箱的垂直剖面簡(jiǎn)圖;
圖4所示為噴射方式簡(jiǎn)圖，圖中示出了蒸汽被噴射通過隔板上的孔口，進(jìn)入如圖3中所示的蒸汽箱中的加工區(qū)域的情況;
圖5中所示為又另一實(shí)施方案中的蒸汽箱的垂直剖面間圖;
圖6中所示為又另一實(shí)施方案中的蒸汽箱的垂直剖面簡(jiǎn)圖，具有將使用過的蒸汽回收的裝置;
圖7所示為圖6中所示的蒸汽箱的局部垂直剖面圖，示出了如圖6中所示的用過蒸汽的回收裝置的改進(jìn)部分;
圖8中所示為又另一實(shí)施方案中蒸汽箱的垂直剖面圖，具有另一種形式的用過蒸汽的回收裝置。
圖9中所示為又另一實(shí)施方案中蒸汽箱的側(cè)視圖，具有防止蒸汽從蒸汽箱中逸出的裝置;
圖10中所示為如圖9中所示的蒸汽箱的局部垂直剖面圖，該蒸汽箱的防止蒸汽逸出裝置作了改進(jìn);
圖11中所示為圖10中所示的蒸汽箱的局部垂直剖面圖，示出了裝有冷凝器的情況;
圖12中所示為圖9中所示的蒸汽箱的局部垂直剖面圖，示出了在通道上部的吸入部分詳細(xì)構(gòu)造;和圖13中所示為蒸汽相系統(tǒng)的系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)包括有按照本發(fā)明的帶有防止蒸汽從蒸汽箱中逸出的裝置。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案參照如下第一實(shí)施方案為能向被加工的產(chǎn)品供給飽和蒸汽的方案，示于圖1中。
圖1所示為本發(fā)明的蒸汽箱5的垂直剖面簡(jiǎn)圖，蒸汽箱5的下部儲(chǔ)存有加工用液體7，用加熱器8來加熱以產(chǎn)生蒸汽2，用來將需加工的產(chǎn)品加熱。蒸汽箱5具有進(jìn)入和排出通道12，用來將產(chǎn)品1用輸送帶10送入和排出蒸汽箱5。該蒸汽箱5與先有技術(shù)中的區(qū)別在于。該蒸汽箱具有隔板9。
具有許多孔口13的隔板9，位于蒸汽箱5中的蒸汽發(fā)生部分3的上方，靠近被加工的產(chǎn)品處，將蒸汽箱5的內(nèi)部劃分成蒸汽發(fā)生區(qū)域(第一空間即蒸汽室)和加工區(qū)域(第二空間即加熱室)。隔板9由高耐熱材料例如不銹鋼制成，和具有能經(jīng)受住蒸汽壓力下盡量小的厚度以減少隔板9的熱容量。
當(dāng)用加熱器8將加熱用液體7加熱并產(chǎn)生了蒸汽2時(shí)，在蒸汽發(fā)生部分3中的空氣，即通過位于隔板9上的孔口13向上流動(dòng)而排出，從而使位于隔板9下面的蒸汽發(fā)生區(qū)域中的蒸汽變成飽和蒸汽。此時(shí)，流向加工區(qū)域的該蒸汽2，通過孔口13噴射到加工區(qū)域。由于壓力差使蒸汽2產(chǎn)生加速流動(dòng)，而先有技術(shù)的蒸汽箱不會(huì)產(chǎn)生加速噴射。
圖2所示為在圖1中的蒸汽箱5中的蒸汽2，經(jīng)孔口13噴射入加工區(qū)域的情況。由隔板9上的孔口13而加速運(yùn)動(dòng)的蒸汽2，被向上噴射至加工區(qū)域，在該處以飽和蒸汽沖射到被加工的產(chǎn)品上，同時(shí)，沒有沖擊到產(chǎn)品1上的蒸汽2，當(dāng)流經(jīng)產(chǎn)品的附近時(shí)，連接地流至產(chǎn)品上方，結(jié)果使產(chǎn)品1被一附在其表面的蒸汽薄膜所包圍。因此，做為一個(gè)整體的產(chǎn)品1的溫度上升，且產(chǎn)品1的頂面可用與蒸汽2相接觸來加熱的方法進(jìn)行加工。
通過將蒸汽2經(jīng)孔口13噴射出的方法，使蒸汽流的速度增加。然而，蒸汽2在流動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生湍流，因此，蒸汽2中可能混入空氣。但是本發(fā)明的蒸汽箱5中，通過噴射孔口13噴射并沖擊到產(chǎn)品1上的蒸汽2，由于下述的特點(diǎn)是可靠地呈飽和狀態(tài)，而不會(huì)由于混有空氣在內(nèi)，以致形成非飽和蒸汽。特點(diǎn)之一是隔板9位于緊靠被加工的產(chǎn)品1之處，其另一個(gè)特點(diǎn)是每一個(gè)孔口13的直徑均較大，以保證從該孔口噴射出的每一個(gè)蒸汽流2的直徑增大。根據(jù)產(chǎn)品1的尺寸，隔板9可以只用一個(gè)孔口來代替許多孔口13。然而這許多個(gè)孔口13的布置是按下列條件來確定的，即當(dāng)蒸汽2經(jīng)孔口被噴射到加到加工區(qū)域之后，和蒸汽將熱能傳導(dǎo)給產(chǎn)品和向下流動(dòng)之前，使蒸汽2大體上沿產(chǎn)品1水平流動(dòng)，以在產(chǎn)品表面上形成飽和蒸汽相。
為了減少流出蒸汽箱5而逸出于外部的蒸汽2的數(shù)量，可將較多的孔口13安放于隔板9的中心部位，較少的孔口安放于周邊部位，以在蒸汽箱的中部進(jìn)行產(chǎn)品1的加工，避免了蒸汽2經(jīng)過隔板9的噴射口而噴射出來時(shí)，該噴射口靠蒸汽箱5的進(jìn)入和排出通道12的距離太近。
圖3中所示為本發(fā)明的蒸汽箱的另一實(shí)施方案，該方案中，蒸汽是從產(chǎn)品的頂面和底面沖擊到產(chǎn)品1上的。該種型式的蒸汽箱是具有其特殊用途的，它用在當(dāng)被加工的產(chǎn)品的高度較大，只從底部向加工區(qū)域噴射蒸汽2，不可能在產(chǎn)品的底面和頂面形成蒸汽薄膜將其包圍住時(shí)。按本實(shí)施方案的蒸汽箱是在如圖1中所示的蒸汽箱5上，附加裝有第二即上隔板9′和蒸汽通道14。隔板9′是代有孔口13′，就像隔板9一樣，將位于被加工產(chǎn)品上方的蒸汽箱5的空間，劃分成蒸汽發(fā)生區(qū)域和加工區(qū)域。蒸汽通道14包括有一個(gè)管子，通過該管子將在蒸汽發(fā)生部分3中產(chǎn)生的蒸汽引導(dǎo)入由隔板所9′和蒸汽相5所形成的蒸汽室中。由蒸汽發(fā)生部分3中產(chǎn)生的蒸汽2，經(jīng)隔板9上的孔口13向上流動(dòng)，并從孔口13噴向加工區(qū)域，并在該區(qū)域內(nèi)沖射到產(chǎn)品1，同時(shí)，還通過蒸汽通道14被引導(dǎo)至位于蒸汽箱5上部的蒸汽室中。蒸汽2從蒸汽室向下流動(dòng)，經(jīng)孔口13′被噴射至加工區(qū)域中，在該區(qū)域中，蒸汽沖射到產(chǎn)品1的頂面。雖然，通道14用于引導(dǎo)蒸汽2，從位于蒸汽箱5下部的蒸汽發(fā)生部分3流向位于蒸汽箱5上的蒸汽室，但是，這種構(gòu)造對(duì)如圖3中所示的實(shí)施方案并不是主要的，且可使附加的蒸汽發(fā)生部分3′裝在蒸汽箱5的上部，而蒸汽通道14可以不要。這樣，該上蒸汽室和下蒸汽室，就由各自的蒸汽發(fā)生部分來供給蒸汽。
圖4所示，為蒸汽2從產(chǎn)品1的上方和下方噴射到加工區(qū)域，并以飽和蒸汽來包圍該產(chǎn)品1的情況。
當(dāng)在蒸汽箱5中的蒸汽2為高比重的(與空氣相比)蒸汽時(shí)，如果孔口13的直徑太大，則幾乎全部的蒸汽2均通過孔口13噴射到加工區(qū)域，經(jīng)通道14進(jìn)入蒸汽箱5上部的蒸汽室中的蒸汽數(shù)量，會(huì)因此而變得減少。當(dāng)處于此種情況時(shí)，需要將孔口13的直徑減小至小于孔口13′的直徑，以增加經(jīng)過孔口13′噴射到加工區(qū)域的蒸汽2的數(shù)量。同樣，當(dāng)蒸汽2為高比重(與空氣相比)的蒸汽時(shí)，蒸汽2由于其本身的重量，通過孔口13′而下降的趨勢(shì)，大于蒸汽壓力通過該孔口噴射出的趨勢(shì)。這樣，就需要把遠(yuǎn)離通道14的一些孔口13′的直徑加大，而把靠近蒸汽通道14的孔口13′的直徑減小，這樣，蒸汽2將會(huì)均勻地噴射至產(chǎn)品1上。采用此種布置方法，可能將產(chǎn)品1的溫度升高，或者增加產(chǎn)品1的熱傳導(dǎo)面積，并且，通過將產(chǎn)品暴露在作為加熱介質(zhì)的蒸汽2中的作用，以加工該產(chǎn)品頂面時(shí)，甚至當(dāng)被加工的產(chǎn)品1的高度尺寸大時(shí)，也可以加工。
圖5是一蒸汽箱的垂直剖面簡(jiǎn)圖，該蒸汽箱為另一能產(chǎn)生飽和蒸汽的方案，蒸汽箱5包括有一個(gè)蒸汽盒15，它是一個(gè)容器，在其下部具有隔板9和一在其上部的蒸汽室，該蒸汽室經(jīng)4個(gè)蒸汽箱道14與蒸汽箱的下部相通連。隔板9上具有孔口13，另一隔板9′位于該蒸汽室的下部，該隔板9′上具有孔口13′。將4個(gè)蒸汽通道14布置在輸送帶的兩側(cè)，每側(cè)各為二個(gè)，作為支撐位于盒15上部的蒸汽室用。該蒸汽盒的形狀從上面看是矩形的，蒸汽箱5的側(cè)墻上具有排水器16，該排水器支承著在其上方的位于蒸汽盒15四個(gè)側(cè)墻上的下導(dǎo)邊19，由蒸汽2冷凝之后的液體，沿該盒15的側(cè)墻流下，而被引導(dǎo)入該排水器中，用來將排水器16中積存的凝結(jié)液7排出用的管17，其一端與排水器16相通，該管17上裝有一閥18，用來開啟和關(guān)閉該管17。當(dāng)蒸汽盒15被安置于排水器16的上方時(shí)，由蒸汽盒15將蒸汽箱5的蒸汽發(fā)生區(qū)域(第一空間)同蒸汽箱的加工區(qū)域(第二空間)分開，它們之間只有通過隔板9上的孔口13，隔板9′上的孔口13′，和盒15的下引導(dǎo)邊19與排水器16之間的間隙相通連。
根據(jù)本發(fā)明的蒸汽箱，其實(shí)施方案的操作方法，參照?qǐng)D5說明如下現(xiàn)在首先介紹通過用蒸汽2加熱該產(chǎn)品而進(jìn)行加工的操作過程，將一個(gè)高度相當(dāng)小的產(chǎn)品，由經(jīng)過孔口13噴射到加工區(qū)域的蒸汽2將其順利地進(jìn)行加工。在此種情況下，閥18是開啟的，蒸汽發(fā)生部分3產(chǎn)生出蒸汽2。產(chǎn)生的該蒸汽2，經(jīng)過孔口13和由蒸汽盒15的下引導(dǎo)邊19與槽16之間的間隙而流動(dòng)，沿盒15的側(cè)墻向下流動(dòng)的液態(tài)流體7經(jīng)槽16被引導(dǎo)入管17中。由于閥18是啟開的，液體7經(jīng)管17退回到蒸汽發(fā)生部分3中，間隙仍舊保持著開啟狀態(tài)。這樣，雖然蒸汽2經(jīng)蒸汽通道14向上流動(dòng)能達(dá)到位于盒15上部的蒸汽室內(nèi)，但是，幾乎沒有蒸汽2能經(jīng)孔口13′噴射到加工區(qū)域中去。因此，大部分蒸汽2是經(jīng)孔口13噴射到加工區(qū)域并噴射到產(chǎn)品1上。當(dāng)被加工的產(chǎn)品高度尺寸大時(shí)，蒸汽2除了從孔口13噴射外，還從孔口13′噴射出，尤其是閥18關(guān)閉和蒸汽發(fā)生部分3產(chǎn)生蒸汽2時(shí)。在操作開始進(jìn)行階段，蒸汽2經(jīng)間隙(在盒15的下引導(dǎo)邊19和排水器16之間)而噴射出。然而當(dāng)沿盒15的側(cè)墻向下流動(dòng)的液態(tài)流體7在被收集到排水器16中時(shí)，該間隙即被液體7充填而閉死，起著液體密封的作用，以防止蒸汽2再從此處噴射出去。因此，蒸汽2只從孔口13和13′噴射至加工區(qū)域中，這樣蒸汽2就可以同時(shí)沖擊到產(chǎn)品1的頂面和底面上，使產(chǎn)品處于蒸汽薄膜包圍之中。
下面介紹蒸汽回收裝置(回收已使用過的蒸汽用)的各種結(jié)構(gòu)圖6為本發(fā)明的帶有第一種結(jié)構(gòu)形式回收裝置(用于回收使用過的蒸汽)的蒸汽箱5的垂直剖面簡(jiǎn)圖。回收裝置包括有冷凝器4，它位于進(jìn)排通道12的下方，每一個(gè)冷凝器包括有一組冷卻管20，該管20用于冷卻流出于蒸汽箱5之外的蒸汽2，并液化該蒸汽成液體7，該液體7經(jīng)連接管11被送回到蒸汽箱5的下部。
在每一個(gè)冷凝器4靠近蒸汽箱5的部分，均有一個(gè)敞開的空間21，在靠近各冷凝器4底墻處，還有一個(gè)敞開的空間22，該空間21和22均為三維空間中沒有安設(shè)冷卻管20。
在操作時(shí)，蒸汽2從蒸汽箱5向進(jìn)入和排出通道12流動(dòng)，該蒸汽由于其本身重量較為空氣為重，故降落到敞開空間21中。在敞開空間21之中，蒸汽2從上向下降落并貯存于空間22之中。貯存于空間22之中的蒸汽2被位于每一個(gè)冷凝器4底部的冷凝管20冷卻成液體。因此，在每一個(gè)冷凝器4中的蒸汽壓力下降，流通到通道12中的蒸汽2，陸續(xù)降落至敞開空間21中，并再降落至空間22中，因此，被冷卻管20所冷卻和凝結(jié)了的蒸汽2，變成溫度大體上等于流體7的沸點(diǎn)的凝結(jié)液體，它經(jīng)連接管11流回至蒸汽箱5的下部，并在那里再行蒸發(fā)。因此，用加熱器8來加熱冷凝液所需要的能量，僅為汽化所需的潛熱，所以使相當(dāng)于升溫顯熱的能量可以節(jié)約下來。
存貯于每一冷凝器空間22中的蒸汽2，會(huì)從位于冷凝器底部的冷凝管20向上流到其上部冷卻管處，當(dāng)其沿冷凝器4的冷卻管2020向上方流動(dòng)時(shí)，該蒸汽2被連續(xù)冷卻。因此，本發(fā)明的冷凝器4中，當(dāng)蒸汽到達(dá)該敞開的端部附近時(shí)，蒸汽的凝集數(shù)量降低，這是與有技術(shù)的冷凝器不同之處。本發(fā)明的冷凝器在回收使用過的蒸汽的效率方面是有所改進(jìn)的。
圖7所示為圖6所示回收裝置的改進(jìn)處的結(jié)構(gòu)。在其中，隔板23位于每一冷凝器4的空間21和冷卻管20之間，隔板23的作用是保證蒸汽2可靠地向下流動(dòng)到空間21之中，而無分支通路流向冷卻管20，因此，該結(jié)構(gòu)的蒸汽回收效率較高。在如圖7中所示的此改進(jìn)裝置中，每一個(gè)冷凝器4的空間21的尺寸a(其位置由被加工產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方向確定)，該尺寸可根據(jù)蒸汽2對(duì)空氣的比重和蒸汽壓力所決定。一般來說，當(dāng)蒸汽2的比重(與空氣相比)大時(shí)尺寸a可小些，這是因?yàn)檎羝谋戎?與空氣相比)越大，則其沿冷凝器4的內(nèi)墻表面下降的速度越快。每一冷凝器4的空間22的深度b，可根據(jù)蒸汽2在單位時(shí)間內(nèi)流入到每一個(gè)冷凝器4中的體積，和冷卻管20能夠冷卻該蒸汽2的能力來確定。
采用溫度比較法進(jìn)行試驗(yàn)，將流過本發(fā)明冷凝器4的連接管11中凝結(jié)液的溫度與流過先有技術(shù)冷凝器4中凝結(jié)液的溫度相比較，結(jié)果表明，二種不同的冷凝器中的凝結(jié)液的溫度相差30℃。
采用本發(fā)明的做為回收使用過的蒸汽用的冷凝器4，使其可能清楚地在每一個(gè)通道12中區(qū)分出飽和蒸汽區(qū)域和空氣區(qū)域。尤其是流到蒸汽箱5外面的蒸汽2，它流到了每一冷凝器4的空間21中，因此，水平地沿每一個(gè)通道12流動(dòng)的蒸汽2的數(shù)量就減少了，且在每一個(gè)通道12(該通道位于空間21之外部)的一部分之中，蒸汽壓力也顯著地下降。因此，在其溫度下降之前，經(jīng)過不飽和蒸汽區(qū)域的被加工的的產(chǎn)品1，由于上述原因，防止了蒸汽2在產(chǎn)品1的表面上形成霜霧膜，使其可能將用過的價(jià)格昂貴的蒸汽幾乎全部回收而無浪費(fèi)。
本發(fā)明的另一個(gè)回收裝置的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見圖8，圖8所示為一蒸汽相系統(tǒng)的垂直剖面簡(jiǎn)圖，該系統(tǒng)中裝有本發(fā)明的蒸汽箱。圖8中示出了把圖6中的冷凝器4用蒸汽盒24來代替的情況，每一個(gè)蒸汽盒224均位于靠近蒸汽箱5的位置，并在該盒的頂面開有孔口45，用來使蒸汽2通過該孔口而進(jìn)入相應(yīng)的蒸汽盒24中，該盒24包含有把空氣從蒸汽2分離出來的空間25和貯存蒸汽2用的空間26。由于蒸汽2的比重大于空氣的比重，所以在每一個(gè)蒸汽盒24中，蒸汽2由于本身的重量而逐漸下沉，和空氣分離。因此，在上部空間25中的蒸汽2和空氣混合，是處于不飽和狀態(tài)，而在下部空間26中的蒸汽2是處于飽和狀態(tài)?？諝庀嗉性谏喜靠臻g25的上部。將分離出空氣的蒸汽2收集到每一蒸汽盒24的下部26中，并經(jīng)與鼓風(fēng)機(jī)29相連的管子28將其送回至蒸汽箱中。蒸汽盒24并不將蒸汽2冷卻并液化成凝結(jié)液，而是將用過的蒸汽回收，通過向外散熱而取得蒸汽的濃聚，以達(dá)到將蒸汽2以近于完全氣態(tài)的形式而送回到蒸汽箱5中去。圖8中所示的回收裝置，其回收蒸汽的效率比先有技術(shù)中的回收裝置大約增高一倍。然而，其回收量很小，在可以用散熱到外面去的辦法來進(jìn)行冷凝時(shí)，對(duì)某些蒸汽來說是采用了冷卻和液化來進(jìn)行回收的。因此，液化的蒸汽經(jīng)過連接管11送回至蒸汽箱5中。
圖9為本發(fā)明的另一方案的蒸汽箱5的側(cè)視圖，該蒸汽箱5具有另一種結(jié)構(gòu)形式的回收裝置，該回收裝置具一個(gè)可防止蒸汽流出蒸汽箱5外的機(jī)構(gòu)。圖9中所示為蒸汽箱5的左半部分剖視的垂直視圖。將液體7加熱以產(chǎn)生蒸汽2。蒸汽箱5具有排出口35，它做為噴射嘴用來將氣體排出蒸汽箱的外面;有一進(jìn)排口46，做為蒸汽箱5內(nèi)部和其外部之間界限。輸送帶10輸送著被加工的產(chǎn)品，并穿過蒸汽箱5而移動(dòng)，以將產(chǎn)品送入蒸汽箱5中，和從蒸汽箱5中將產(chǎn)品送出。槽30做為通道，經(jīng)過該通道將產(chǎn)品送入蒸汽箱5中，并從箱5中送出，它同樣也做為空氣流動(dòng)的通道，以后再予以介紹。槽31構(gòu)成槽30的延長部分，它做為產(chǎn)品進(jìn)入蒸汽5的一個(gè)通道。槽32是從槽30在位于二個(gè)槽30和槽31的交界處引出的分支槽，它從槽30到槽31的上壁傾斜向上延伸，并做為一個(gè)經(jīng)槽30而流過空氣的流通通道。排出口34做為將空氣排出到外面去的噴射口。
當(dāng)操作時(shí)，流體7被加熱以產(chǎn)生蒸汽2，蒸汽2上升至蒸汽箱5內(nèi)的一定高度上，形成了一個(gè)分界面47，在該面之上方是空氣相，在該面之下方是蒸汽相。因此，一部分蒸汽2經(jīng)進(jìn)入或排出口46和與外部相通連的槽31排出于蒸汽箱5之外。當(dāng)空氣流動(dòng)的動(dòng)量大于從蒸汽箱5中逸出的蒸汽的動(dòng)量時(shí)，如果在槽30內(nèi)的空氣流量增加，則該空氣流將會(huì)流經(jīng)槽32和排出口34而被排放到外面去。這樣，從蒸汽箱5流出至槽31中的蒸汽2，將被槽30中的空氣流強(qiáng)迫流回至蒸汽箱5中，因此防止了蒸汽2從箱5中逸出。
在槽30中形成一空氣流，該空氣流在流動(dòng)方向上的密度是均勻的，形成該空氣流的條件為只要槽30的長度大于其高度的三倍以上即可。每一個(gè)槽32均傾斜地向上方伸延，至蒸汽箱5的上部，以使流經(jīng)該槽30之后，該空氣流可以平滑地向上流動(dòng)。這是很需要的，原因是如果在槽30和槽32之間成直角布置時(shí)，將會(huì)使位于槽31中的蒸汽2被空氣流垂直抽吸向上流去?？諝饬鞅灰龑?dǎo)經(jīng)過槽32向上流動(dòng)，是為了將具有大比重(與空氣相比)的蒸汽2聚集到槽31之中。
為了將蒸汽2完全密于槽31中，最好是使通過槽30而流動(dòng)的空氣的動(dòng)能，比從蒸汽箱5中流出，經(jīng)過進(jìn)排出口46而達(dá)到槽31中的蒸汽2的動(dòng)能為高。特別是，最好能滿足于下列公式V2＞V1×α]]>，此處α，V1，和V2分別為蒸汽的比重(與空氣相比)，蒸汽流出蒸汽箱5時(shí)的平均流動(dòng)速度，和空氣平均流動(dòng)速度。
如果將蒸汽箱5上部的壓力，降低至低于每一個(gè)槽32中的壓力，以便于使空氣壓力等于進(jìn)入或排出口46處的蒸汽壓力，則在每一個(gè)槽31中，使蒸汽通過進(jìn)入或排出口46而流出蒸汽箱5的壓力將會(huì)降低。這樣，在每一個(gè)槽31中，形成了位于空氣相和蒸汽相之間的傾斜伸延的交界面，因此，極大地降低了從蒸汽箱5中經(jīng)進(jìn)入口或排出口46而逸散出去的蒸汽數(shù)量。
最好是，槽30和31朝蒸汽箱5稍有傾斜，以使聚結(jié)的凝結(jié)液流入到蒸汽箱5中。
圖10所示為圖9中所示方案的改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖，在圖10方案中，槽31沒有底部，圖11表示將冷凝器4，安裝于槽31的底部，以使將蒸汽汽流就地冷凝，使其產(chǎn)生向下流動(dòng)的作用。
圖12和圖13表示適于完成以蒸汽相加工的蒸汽箱系統(tǒng)，該系統(tǒng)中裝有本發(fā)明的蒸汽箱。
圖13所示為蒸汽相系統(tǒng)的系統(tǒng)圖，它包括有蒸汽箱5，和穿過蒸汽箱5而運(yùn)轉(zhuǎn)的循環(huán)帶式輸送器10。被加工的產(chǎn)品位于帶式輸送器10的左端36，并穿過蒸汽箱5而運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行用高溫蒸汽的加工，然后，該產(chǎn)品隨該輸送器10從右端37輸送出來。
用鼓風(fēng)機(jī)38向槽30送入空氣，將混合在空氣中的蒸汽從槽30中分出，用回收裝置39將該蒸汽回收，但是該蒸汽數(shù)量很小，補(bǔ)充的空氣被循環(huán)至位于每一個(gè)槽30的壁的上部的吸入口33處。圖12為吸入口33的垂直剖面圖，圖13中的數(shù)字41表示裝于管子中的流體阻抗器。阻抗器41的用途是當(dāng)通過該阻抗器時(shí)，使流動(dòng)的蒸汽受有阻力，它使位于蒸汽箱5上部的內(nèi)部壓力，低于槽32的內(nèi)部壓力，以使進(jìn)入口和排出口46處的壓力保持平衡。
用回收裝置39以液態(tài)方式回收的蒸汽，經(jīng)管40被送回至蒸汽箱5中。
從鼓風(fēng)機(jī)38排出的空氣的一部分，經(jīng)有害氣體去除裝置42，被分路和排出于本系統(tǒng)之外。排出掉這一部分空氣的目的，是為了在每一個(gè)槽30的外端部44處，形成一般少量的向內(nèi)流動(dòng)的空氣流，和為了避免在系統(tǒng)中積存有由于在蒸汽箱5中蒸汽的分解而產(chǎn)生的氣體。
回收裝置39，可包括有一個(gè)細(xì)管冷凝器和除霜器的聯(lián)合裝置，而有害氣體去除裝置42可包括有聚集塔或吸收塔。
由于產(chǎn)生了如圖13中所示的空氣循環(huán)，該系統(tǒng)可能采用回收裝置39將蒸汽予以回收，該蒸汽是從蒸汽箱5中逸出的，并在槽30中與空氣混合，該空氣是從槽31經(jīng)排氣口34而排出的，還可以避免大量的空氣從外部流入蒸汽箱5中，因此，可以保持蒸汽箱5中的蒸汽處于清潔狀態(tài)。循環(huán)的空氣流是帶有熱量的空氣流，它在通過槽30時(shí)，可以使該熱空氣將被加工的產(chǎn)品予以預(yù)熱，并用該熱空氣流將加工完畢的產(chǎn)品進(jìn)行干燥。
一般地說，蒸汽相系統(tǒng)的蒸汽箱5中所使用的蒸汽2，是有毒的和造價(jià)昂貴的。根據(jù)本發(fā)明的蒸汽箱5，能避免蒸汽2從蒸汽箱5中逸漏出去。即使蒸汽2從蒸汽箱5中逸出，該逸漏量也是極少的，并且逸出的蒸汽幾乎全部可以回收回來。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下(a)按照本發(fā)明所設(shè)計(jì)的蒸汽箱，能夠經(jīng)濟(jì)地供給足夠數(shù)量的飽和蒸汽，以滿足于用飽和蒸汽法來加工產(chǎn)品之所需;
(b)按照本發(fā)明的蒸汽箱，由于裝有高效率的逸出蒸汽回收裝置，故其能量損失很低;和(c)按照本發(fā)明的蒸汽箱，能夠有效地防止蒸汽從蒸汽箱中逸漏出去。
權(quán)利要求
1.加工產(chǎn)品用的蒸汽箱，方法是以蒸汽加熱來將該產(chǎn)品進(jìn)行加工，其特征在于該蒸汽箱(5)包括有一個(gè)蒸汽室，該蒸汽室位于蒸汽箱的下部，蒸汽室中充有蒸汽(2)，一個(gè)加熱室，用來以加熱的方法進(jìn)行對(duì)該產(chǎn)品(1)的加工，和一個(gè)隔墻(9)，它將加熱室同蒸汽室互相隔開，在隔墻(9)上面開有孔口(13)，用來將蒸汽室中的蒸汽(2)從該蒸汽室的下部，通過該孔口噴射到位于加熱室中的產(chǎn)品(1)上。
2.按權(quán)利要求
1中所述的蒸汽箱，其特征在于蒸汽箱(5)還包括有一個(gè)位于蒸汽箱(5)上部的第二個(gè)蒸汽室，和一個(gè)第二個(gè)隔墻(9′)，該隔墻(9′)將加熱室同第二個(gè)蒸汽室互相分開，并在隔墻上具有孔口(13′)，用來使位于第二個(gè)蒸汽室中的蒸汽(2)，從蒸汽箱的上部經(jīng)該孔口(13′)向加熱室進(jìn)行噴射，因此，該蒸汽可以從上方和從下方噴射到被加工的產(chǎn)品上。
3.按權(quán)利要求
2中所述的蒸汽箱，其特征在于所說的上蒸汽室和下蒸汽室是通過蒸汽通道(11)來保持互相連通的，該通道能同時(shí)將蒸汽(2)供給二個(gè)蒸汽室。
4.按權(quán)利要求
2中所述的蒸汽箱，其特征在于位于上部第二個(gè)隔墻(9′)上的各孔口(13′)的平均面積大于位于下部第一個(gè)隔墻(9)上的各孔口(13)的平均面積。
5.按權(quán)利要求
2中所述的蒸汽箱，其特征在于在上部第二個(gè)隔墻(9′)上的各孔口的面積(13′)是這樣安排的，即位于上部第二個(gè)隔墻(9′)的中央部分的各孔口(13′)的面積，大于位于該隔墻邊緣部分的各孔口(13′)的面積。
6.按權(quán)利要求
3中所述的蒸汽箱，其特征在于所說的位于蒸汽箱內(nèi)的下部隔墻(9)，與可調(diào)節(jié)的排放裝置(18)一起，形成一個(gè)工作部件，因此，當(dāng)該排放裝置(18)開啟時(shí)，蒸汽(2)主要地經(jīng)由位于下部隔墻(9)上的孔口(13)噴射出，而當(dāng)排放裝置(18)關(guān)閉時(shí)，蒸汽(2)既從下部隔墻(9)上的孔口(13)，又從上部隔墻上(9′)的孔口(13′)中噴射出。
7.按權(quán)利要求
1中所述的蒸汽箱，其特征在于蒸汽箱還包括有位于通道(12)(該通道是產(chǎn)品進(jìn)入和送出蒸汽箱的途徑)下方的回收裝置，該裝置通過用一組冷卻管(20)將蒸汽(2)冷卻的方法，將高比重(與空氣相比)的蒸汽(2)進(jìn)行回收。所說的回收裝置包括有位于蒸汽箱附近的第一空間(21)，用來使流出蒸汽箱的蒸汽箱(2)向下流動(dòng)，和位于其底部附近的第二個(gè)空間(22)，用來收集流到下面的蒸汽(2)，所說明的一組冷卻管(20)位于第二個(gè)空間(22)的上方，用來冷卻該蒸汽。
8.按權(quán)利要求
7中所述的蒸汽箱，其特征在于所說的回收裝置包括有一個(gè)位于所說的第一個(gè)空間和所說的一組冷卻管(20)之間的隔板(23)，用來將前者與后者隔開，以避免蒸汽從第一個(gè)空間(21)直接流向該組冷卻管(20)處。
9.按權(quán)利要求
1中所述的蒸汽箱，其特征在于該蒸汽箱還包括有每一個(gè)位于通道(12)(產(chǎn)品經(jīng)該通道進(jìn)入和排出蒸汽箱)下方的回收裝置，用來回收高比重(與空氣相比)的蒸汽。所說的回收裝置包括有一蒸汽盒(24)，該蒸汽盒(24)用來使流出于蒸汽箱之外的蒸汽因其本身重量落下，從蒸汽中將空氣分離出去而將蒸汽(2)收集在盒內(nèi)，和加速蒸汽流動(dòng)的裝置(29)，該裝置將收集在蒸汽盒(24)中的蒸汽(2)經(jīng)連接管(28)送回至蒸汽箱(5)中。
10.按權(quán)利要求
1中所述的蒸汽箱，其特征在于該蒸汽箱還包括有一個(gè)大體上沿水平方向伸延的第一槽(30，31)，該槽具有進(jìn)入口和送出口(46)，用來將產(chǎn)品引入和排出蒸汽箱(5)，一個(gè)第二槽(32)，它從第一槽(30，31)的上部分引出，和從這里沿蒸汽箱(5)外側(cè)傾斜向上伸延，供給空氣的裝置(30)，使空氣流直接從第一槽(30)向第二槽流動(dòng)(32)，以防止在蒸汽箱中的蒸汽(2)流至第一槽(31)內(nèi)。
專利摘要
一種蒸汽箱，以蒸汽作為傳熱介質(zhì)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱處理。蒸汽箱至少包括有一個(gè)隔墻，把充有蒸汽的蒸汽室和用蒸汽加工產(chǎn)品的加熱室隔開，可供給產(chǎn)品以足夠的飽和蒸汽。隔墻上有孔口，飽和蒸汽從蒸汽室經(jīng)該孔口噴入加熱室中以包圍該產(chǎn)品。蒸汽箱具有回收裝置，用來回收經(jīng)蒸汽箱的產(chǎn)品入口和出口而流到蒸汽箱外的蒸汽，回收效率很高，熱能損失極小。蒸汽箱還有從外部供應(yīng)空氣流的裝置，防止蒸汽經(jīng)入口和出口而流到蒸汽箱外。
文檔編號(hào)B23K3/04GK85101775SQ85101775
公開日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者白井貢, 佐佐木秀昭, 上田禎俊, 澤田昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, 日立產(chǎn)機(jī)工程技術(shù)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan