真空干燥技術(shù)在加工生產(chǎn)線的研究與應(yīng)用

1 引言

真空干燥技術(shù)又稱減壓干燥或負壓干燥，是在密閉的空間中抽去空氣，形成負壓而進行干燥的一種方法。該原理利用水的沸點隨著施加在其上的大氣壓強的變化而變化這一特性來實現(xiàn)的。通常情況下，水的沸點隨著大氣壓力的變化而變化，是成正比關(guān)系。氣壓升高，水的沸點升高；氣壓降低則水的沸點也隨之降低，見圖1。例如，在19 .6kPa氣壓下，水的沸點即可降到60°C，當(dāng)氣壓降到10kPa時，水的沸點可降到45.8℃。

礦石本沒有太多的寓意，但因為具有美麗、耐久、稀少的這些特性而富有價值。人們賦予這些寶石美好、吉祥的寓意，讓它不僅僅是一塊冰冷的石頭，而是擁有另外的一種身份，它寄托人們的驅(qū)惡辟邪，向往美好的生活愿望。

真空干燥方式從其根本而言，可分兩種途徑來實現(xiàn)。一種是通過加熱技術(shù)使物料達到負壓條件下的沸點；另一種是通過降溫技術(shù)使得物料凝固后通過溶點來干燥物料的干燥方式。

真空干燥機是在真空狀態(tài)下，通過熱傳導(dǎo)、熱輻射等傳熱方式提供給工件足夠的熱量，使蒸發(fā)和沸騰同時進行，使工件表面殘夜或物料本身水分快速汽化。同時，通過抽真空又快速抽出汽化的蒸汽，并在工件或物料周圍形成負壓狀態(tài)，進一步加快了汽化速度，從而達到快速干燥的目的。

常用的真空干燥裝置有真空干燥機和真空干燥箱等?，F(xiàn)在真空干燥技術(shù)在各領(lǐng)域的運用較多，該技術(shù)具有以下幾方面優(yōu)勢：真空環(huán)境大大降低物料表面液體的沸點；對于不容易干燥的物品，可以有效縮短干燥時間；對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件清洗后使用抽真空方式，干燥后不留任何殘留物質(zhì)；在真空條件下使用更安全，完全消除氧化物遇熱爆炸的可能；與普通干燥相比，粉末狀樣品不會被流動空氣吹動或移動。

64排CT冠狀動脈造影檢查實施前藥物控制研究對象心率降低到50～70次/分，訓(xùn)練研究對象屏氣時間，研究對象檢查前口服倍他樂克。檢查時螺旋掃描設(shè)定參數(shù)及檢查方法如表2所示。

當(dāng)前現(xiàn)有清洗干燥工藝流程：工件上料(10s)→輸送(10s)→A定點清洗(55s)→A浪涌清洗(55s)→B定點清洗(50s)→A翻轉(zhuǎn)控水(50s)→AB升降吹風(fēng)(55s)→真空干燥(58s)→人工吹塵槍吹風(fēng)(15s)→下料入庫(90s)。清洗加熱方式為通過蒸汽加熱清洗液，高壓泵完成定點和浪涌清洗，清洗液溫度控制在40℃-50℃。

2 現(xiàn)狀分析及存在問題

2.1 清洗吹干工藝流程

鑒于以上優(yōu)點，由于真空干燥技術(shù)可以在常溫或低溫下達到完全干燥，所以被廣泛應(yīng)用在食品、藥品、化工、生物以及精密制造等制造領(lǐng)域，特別是針對熱敏性物質(zhì)、粉末或其他顆粒狀物品等。

通過實驗比對，安裝8組加熱管工件平均溫度達到47.1℃，超過理論值45.8℃，滿足要求?？紤]工件復(fù)雜程度以及確保溫度符合要求，在真空室內(nèi)設(shè)置9組熱輻射加熱管，沿內(nèi)腔均勻分布左5右4(工件右側(cè)形狀較復(fù)雜)；在提升整體溫度同時，優(yōu)化抽真空時間，將負壓抽真空時間由6.5秒提高到10秒，通過生產(chǎn)驗證，提高真空室內(nèi)溫度和延長負壓抽真空時間，有效提高殘液氣化蒸發(fā)速度，在保證生產(chǎn)線節(jié)拍的基礎(chǔ)上，外觀質(zhì)量保證能力明顯提高。加熱管布置位置如圖3。

2.2 當(dāng)前存在問題

本方案真空干燥裝置采用獨立控制柜，控制系統(tǒng)選用西門子PLC S7-300，增加到位傳感器，以監(jiān)控工件到位與否，采用博圖軟件編程，實現(xiàn)清洗機控制系統(tǒng)與真空干燥裝置的控制系統(tǒng)相互交互與監(jiān)控，完成兩臺設(shè)備動作、信息的交互和聯(lián)動，實現(xiàn)安全連鎖保護和自動化控制。

(4) 生產(chǎn)線清洗設(shè)備原有真空裝置安裝位置在清洗機防護之內(nèi)，觀察與維護需要開門甚至繞道機床內(nèi)部，操作不方便，同時存在安全隱患。

(3) 原有真空裝置輸送輥道的驅(qū)動離合裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，機構(gòu)的工作部件、驅(qū)動部件、導(dǎo)向元件三者之間安裝基準(zhǔn)不統(tǒng)一，中心線不共面平行，運動過程中頻繁出現(xiàn)干涉卡滯問題，故障率比較高，離合器無法有效嚙合，出現(xiàn)打齒空轉(zhuǎn)，工件輸送不到位，導(dǎo)致機床報警，生產(chǎn)的一個流的秩序打亂如圖2。

(2) 清洗吹風(fēng)后，用紅外測溫儀連續(xù)測量6件產(chǎn)品(見表1)，測得平均工件溫度40.5℃，然后進入真空干燥機進行抽真空干燥，因受生產(chǎn)節(jié)拍2.1分鐘/件限制，真空干燥之后工件表面殘留水漬，不能滿足工藝要求，而若要延長抽真空時間以滿足質(zhì)量要求，將會影響生產(chǎn)效率，造成生產(chǎn)的不均衡。

在不降低生產(chǎn)效率的前提下，為了提升工件外觀質(zhì)量，對原有真空干燥裝置進行優(yōu)化改造，提高設(shè)備質(zhì)量保證能力。

3 改進方案設(shè)計與實施

(1) 原真空裝置選用羅茨泵與水環(huán)式真空泵、循環(huán)水泵的組合方式，配置冷卻水箱，真空泵功率為5. 5kW，總功率9.255kW。綜合考慮原有設(shè)備使用狀況以及不同真空泵的優(yōu)劣，本方案采用里奇樂油潤滑旋片式真空泵，依據(jù)工件大小、工作效率和額定流量要求，選用V-VC303(B)型號的真空泵，功率7.5kW，在提高真空泵抽真空效率同時減少能耗。

目前臨床對于肺部真菌感染疾病的檢查方法通過纖維支氣管鏡檢方法、穿刺活檢方法、手術(shù)病理方法為主，而病原學(xué)檢查則作為肺部真菌感染疾病的檢查“金標(biāo)準(zhǔn)”[3]。但是病原學(xué)檢查方法的培養(yǎng)時間長，而且容易因涂片受污染而造成假陽性。隨著臨床影像學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展進步，在臨床診斷肺部真菌感染方面起到一定應(yīng)用價值，尤其是CT技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，更明顯提升肺部真菌感染疾病的早期診斷與鑒別[4][5]。從本次研究結(jié)果可知，經(jīng)真菌類型培養(yǎng)結(jié)果顯示，真菌類型培養(yǎng)率為100.00%，CT檢查陽性率為73.00%，X線檢查陽性率為51.00%，提示，CT檢查陽性率更高于X線檢查。

為提高干燥效果，在分析工件溫度對真空干燥效果和效率的影響后，在真空室內(nèi)設(shè)計安裝加熱管，提高工件及真空室內(nèi)溫度。熱輻射加熱管選用型號LPS4010/525S，采用實驗法確定合適的加熱管數(shù)量，分別安裝5組合8組，測試工件溫度，結(jié)果如下表2。

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(3) 對現(xiàn)有清洗機防護進行改造，原真空干燥裝置處的清洗機防護位置移到里邊，改造后真空干燥裝置安裝在清洗機防護之外，便于設(shè)備操作與維護保養(yǎng)。如圖4所示。

(4) 自主改造優(yōu)化工件輸送用輥道離合器驅(qū)動裝置。分析故障發(fā)生原因，主要由于原先驅(qū)動機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)及工作機構(gòu)安裝基準(zhǔn)不一致以及中間連接盤不同心，造成運動過程中不同步、卡滯、離合器嚙合不完全，出現(xiàn)離合器“打滑”現(xiàn)象，輥道驅(qū)動無力的問題。針對存在問題，將輥道離合器驅(qū)動機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)由分體式改為驅(qū)動導(dǎo)向一體式驅(qū)動氣缸，保證導(dǎo)向、驅(qū)動安裝基準(zhǔn)一致，在同一安裝面(圖5)，取消中間連接盤，解決因不同心產(chǎn)生卡滯與不同步造成的離合器嚙合問題，消除因設(shè)備故障造成工件表面劃傷磨痕等缺陷問題。

4 控制程序設(shè)計

(1) 隨著客戶品質(zhì)意識逐步提高，既要滿足功能與性能方面的要求，同時做到外表美觀。目前，加工生產(chǎn)線工件表面外觀質(zhì)量除加工產(chǎn)生毛刺、銹蝕、磕碰劃傷等缺陷之外，表面也不允許有殘液影響外觀質(zhì)量以及后工序制造。工件外觀表面清潔度主要靠清洗機清洗來保證，清洗后通過人工吹風(fēng)或者抽真空方式去除工件表面殘留水漬。原有生產(chǎn)線真空裝置為羅茨真空泵，但羅茨真空泵不能單獨使用，須與前置循環(huán)水泵、水環(huán)式真空泵組合使用，并配置冷卻水箱，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且維護成本較高、難度大。另外羅茨泵的真空度較低，使用過程中耗水量較大，冷卻水箱需要及時補水。同時工件自身溫度對抽真空效果影響也比較大，目前清洗溫度一般要求控制在40℃-50℃之間，所以清洗機完成吹風(fēng)清理工位之后，工件溫度相對偏低，抽真空時間又比較短，干燥處理后工件表面仍有殘留水漬難以徹底清除，需要人工進行吹風(fēng)清理。

5 真空干燥設(shè)備的應(yīng)用

通過真空干燥裝置在生產(chǎn)線實際應(yīng)用，有效提高工件加工質(zhì)量，作業(yè)效率和作業(yè)平衡率的到改善，達到了預(yù)期目標(biāo)：

(1)經(jīng)小批量驗證合格后，投入大批量生產(chǎn)，工件質(zhì)量穩(wěn)定，滿足工藝要求，同時本工序取消人工吹風(fēng)作業(yè)，減少作業(yè)時間12s。

(2) 真空干燥裝置動作循環(huán)：開門(3s)→輸送(8s)→關(guān)門(3s)→抽真空(30s)→開門(3s)→輸送(8s)→關(guān)門(3s)。

(2)采用優(yōu)化后的真空干燥方式，徹底解決了清洗后工件表面殘留水漬問題，由此造成的責(zé)任返工也由0.5%降到0。內(nèi)窺鏡抽查工件內(nèi)腔檢查情況如圖6，達到工藝要求。

蕹菜移栽后30 min和1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、7 d、9 d、11 d、13 d、17 d、21 d、24 d、30 d、34 d、41 d、50 d、59 d、75 d、89 d、112 d和138 d取土壤表層溶液，測定溶液電導(dǎo)率及氧化還原電位。按文獻[10]的方法測定秸稈腐解率、土壤有機碳、全氮、全磷、全鉀速效磷、速效鉀含量和土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性，以及蕹菜植株的全氮、全磷和全鉀含量。

(3) 輥道離合器驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進，避免了離合器嚙合不良導(dǎo)致的頻繁停機和人工干預(yù)工件輸送，提升設(shè)備可動率，消除了人工非正常作業(yè)帶來的安全隱患。

音樂的魅力，在于其總能不經(jīng)意間為人們帶來快樂與感動。此次展會現(xiàn)場，雅馬哈未來藝術(shù)家劉明康的演出吸引了眾多參觀來賓為之駐足。舞臺上，因音樂而充滿自信的劉明康為觀眾帶來了《夢中的婚禮》《月半小夜曲》等耳熟能詳?shù)膭尤藰氛?，成為現(xiàn)場最閃耀的焦點。堅持著用音樂讓世界更美好的信念，雅馬哈鋼琴用最真誠的態(tài)度與最專業(yè)的制琴工藝打造出眾多經(jīng)典作品。

(4) 真空室增加熱輻射加熱管，與前工序蒸汽給工件升溫相結(jié)合，依據(jù)水的沸點與真空度關(guān)系曲線來看，在達到抽真空極限之前，水的沸點已經(jīng)達到，加速水分氣化，實現(xiàn)快速抽真空，效率和質(zhì)量均得到提升。項目完成后如圖7。

要知道，愛與認知是統(tǒng)一的，愛我們的歷史就會深刻認知我們的歷史，要深刻認知我們的歷史就必須愛我們的歷史。光憑背誦式的記憶不僅做不到這點，而且還適得其反。我早年的背誦經(jīng)歷所證明的恰恰就是這個真理。

6 結(jié)束語

伴隨生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，自動化、智能化、少人化的生產(chǎn)組織模式將越來越多應(yīng)用于生產(chǎn)制造過程中，真空干燥技術(shù)的節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢越發(fā)凸顯。隨著真空干燥技術(shù)與現(xiàn)有干燥方法或加熱技術(shù)相結(jié)合，賦予真空干燥裝置新的內(nèi)涵和功能，能更好的提升產(chǎn)品質(zhì)量，縮短干燥周期，提高工作效率，為一線員工創(chuàng)造更加安全舒適的工作環(huán)境。本方案應(yīng)用中，針對原有工藝技術(shù)上存在的不足，通過真空室增加熱輻射加熱管的方式，提高真空室內(nèi)的工作溫度，與工件自身熱傳導(dǎo)結(jié)合，加快工件表面殘留水漬的蒸發(fā)汽化速度，提升干燥效果和以及生產(chǎn)效率，改善員工作業(yè)環(huán)境，減少人工作業(yè)，降低員工勞動強度。目前真空干燥技術(shù)在現(xiàn)有生產(chǎn)線已經(jīng)推廣應(yīng)用。

[1]張俊紅等.內(nèi)燃機制造工藝學(xué).天津：天津大學(xué)出版社，2009.

[2]楊可楨等.機械設(shè)計基礎(chǔ).第三版.北京：高等教育出版社，1989.

[3]徐成海等.真空工程技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

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[6]張志軍，徐成海，張世偉.真空干燥技術(shù)的研究現(xiàn)狀.第十三屆全國干燥會議論文集.